DE3344533A1

DE3344533A1 - Toleranzring-verbindung

Info

Publication number: DE3344533A1
Application number: DE19833344533
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 6710 Frankenthal Hanagarth
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE3344533C2; IT8423663A1; IT1177265B; FR2556427A1; IT8423663A0; FR2556427B1

Description

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TGieranzring-Verbindung

Die Erfindung betrifft eine Toleranzring-Verbindung zweier Teile, insbesondere zur Befestigung eines Teiles auf einer Welle, wobei zumindest eines der beiden Teile aus einem Werkstoff geringer Festigkeit, insbesondere aus Kunststoff besteht.

Toleranzring-Verbindungen zwischen verschiedenen Teilen sind in vielfältiger Form bekannt. Sie dienen unter anderem zum Einbau von Wälzlagern in Gehäusen oder zur Befestigung von Zahnrädern, Kupplungen, Kreiselpumpen laufrädern usw. auf rotierenden Wellen. Toleranzringe überbrücken größere Passungen, bewirken eine axiale Festlegung und sind zum Übertragen von Drehmomenten geeignet.

Toleranz ring-Verbindungen können in zentriertem oder freiem Einbau erfolgen. W'ird eines der miteinander zu verbindenden Teile mit einer den Toleranzring aufnehmenden Ausnehmung versehen, so ergibt sich eine bei der Möglichkeit von radialen Stoßen empfehlenswerte Zentrierung. Eine einfache und billige Verbindung ist bei freiem Einbau gegeben, bei dem die zu verbindenden Teile glatt gehalten werden.

Der meist verwendete bekannte Toleranzring besteht aus einem gewellten Band aus Federbandstahl, dessen symmetrisch angeordnete W'ellungen eine etwa gleich große Anlagefläche an den beiden miteinander zu verbindenden Teile besitzen. Dies erbringt einen festen Sitz bei der Verbindung von Metallteilen. Für die Verbindung eines Metallteiles mit einem Kunststoff teil, beispielsweise einer Stahlwelle mit einem Kreiselpumpenlaufrad aus Kunststoff, oder von Kunststoffteilen untereinander sind die bekannten Toleranzringe nicht ohne weiteres geeignet.

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Um beispielsweise eine Momentenübertragung von einer Metallwelle auf ein Kunststoff lauf rad zu bewerkstelligen, wurde bisher in die Bohrung des Kunststoff lauf ra des eine Metallhülse eingesetzt, um dadurch eine metallische Anlage für den Toleranzring zu schaffen. Es liegt auf der Hand, daß durch die Verwendung eines solchen zusätzlichen Teiles der Aufwand für die Verbindung erhöht wird. Im übrigen werden durch solche eingespritzten oder nachträglich eingedrückten oder eingeschallten Metallhülsen die Nabendimension und die nachgeschalteten Dimensionen vergrößert, was zur Verschlechterung der Abdichtung und des strömungstechnischen Verhaltens führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Toleranzring-Verbindung zu schaffen, mit welcher ein aus einem Material geringer Festigkeit bestehendes Teil mit einem anderen Teil in direkter Weise, also ohne Zwischenschaltung einer Metallhülse zusammenzufügen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Toleranzring gegenüber dem Teil aus einem Werkstoff geringer Festigkeit im Verhältnis zu den Anlageflächen am Teil aus einem Werkstoff hoher Festigkeit vergrößerte Anlageflächen besitzt, wobei die Gesamtgröße dieser Anlageflächen durch die umgekehrten Festigkeits-ZElastizitätseigenschaftsquotienten der betreffenden Werkstoffe bestimmt ist.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß durch eine Vergrößerung der Anlagefläche des Toleranzringes an dem Teil geringer Festigkeit die Flächenpressung verringert und damit ein Wegfließen des Materials verhindert wird. Der auf großer Fläche tragende Toleranzring übernimmt so gewissermaßen zusätzlich die Funktion der bisher verwendeten Metallhülsen.

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Die Anlagef lachen des Toleranz ringes können dabei einer zylindrischen Anlagefläche des Teiles angepaßt sein. Eine besonders sichere Verbindung ergibt sich aber, wenn die mit dem Toleranzring in Kontakt stehende Fläche des Teiles in ihrer Kontur den Wellungen des Toleranzringes folgt. Dies führt nämlich außerdem zu einem Formschluß zwischen dem Teil und dem Toleranzring.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den 0 Unteransprüchen.

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Toleranz ring-Verbindung liegt darin, daß bereits bestehende herkömmliche Toleranzring-Verbindungen gegen diese ersetzt werden können.

Auch die bisher ausgebüchsten Kunststoffteile können gegen solche ohne Hülse ausgetauscht werden, was im bisherigen Spritzgußwerkzeug mit eingelegten Hülsen durch Weglassen dieser Hülsen zu massiven Kunststoffnaben führt. Bei nachträglich eingepreßten oder eingeschallten Büchsen kann der Zapfen des Kunststoffwerkzeuges auf Kunststoff bohrungsdurchmesser verkleinert werden, um billigere Kunststoffteile zu erzielen.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in den

Fig. 1 und 2 eine herkömmliche Toleranzring-Verbindung eines Kunststoff lauf ra des mit einer Metallwelle in freiem Einbau, in

Fig. 3 die beiden Möglichkeiten eines zentrierten Einbaus, wie es für bekannte und erfindungsgemäße Toleranzring-Verbindungen gleichermaßen gilt, in den

Fig. 4 bis 6 verschiedene Ansichten von erfindungsgemäßen

Toleranzring-Verbindungen eines Kunststofflaufrades mit einer Metallwelle mittels der Kontur der zylindrischen Nabenbohrung des Kunststofflaufrades angepaßter Toleranzringe, und in den IO

Fig. 7 und 8 zwei Ansichten einer erfindungsgemäßen Toleranzring-Verbindung, bei welcher die mit dem Toleranzring in Kontakt stehende Anlagefläche des Kunststofflaufrades den Wellungen des Toleranzringes folgt. 15

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Toleranzring 1 bekannter Ausführung ist mit symmetrisch angeordneten Wellungen 2 versehen, die eine etwa gleich große Anlagefläche an der Welle und dem anzutreibenden Teil 4 haben. Da diese Ausführung nur anwendbar ist, wenn beide Teile 3 und 4 aus Metall bestehen,

muß für die Momentenübertragung von einer Metallwelle 3 auf ein Kunststofflaufrad 4 eine Metallhülse 5 in die Bohrung des Kunststofflaufrades 4 eingesetzt werden. Dies gilt auch für einen zentrierten Einbau, wie er in der Fig. 3 dargestellt ist. Dabei Ί'5 zeigt die obere Hälfte dieser Fig. einen in eine Wellennut 6

eingesetzten Toleranzring 7, während in der unteren Hälfte ein in eine Nut 8 des zu befestigenden Teiles 9 eingesetzter Toleranzring 10 dargestellt ist.

Der in der Fig. 4 dargestellte erfindungsgemäße Toleranzring 11 verbindet wiederum eine Welle 3 mit einem Kunststoff lauf rad 12, das aber im Gegensatz zu dem in den Fig. 1 und 2

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gezeigten Kunststoff lauf rad 4 keine Metallhülse besitzt. Die mit der Welle 3 in Kontakt stehenden Anlageflachen 13 des Toleranz ringes 11 entsprechen in ihrer Größe den A nlagef lachen der bekannten Toleranz ringe. Dagegen sind die mit der Nabenbohrung 14 des Kunststoff lauf ra des 12 in Verbindung stehenden A nlagef lachen 15 wesentlich größer gehalten. Sie sind entsprechend den für den verwendeten Kunststoff gegebenen Festigkeits-/E"lastizitätseigenschaften zwischen 10 und 100 mal größer als die Anlagefläche am metallischen Teil.

Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Toleranzring 16 ist noch mit zusätzlichen Wellungen 17 an der kunststoffseitigen Anlagefläche versehen, wodurch die Möglichkeit einer vergrößerten Drehmomentenmitnahme erreicht wird. Zur verbesserten Übertragung axialer Kräfte können die umlaufenden Wellungen 1 8 vorgesehen werden, die allein oder in Kombination mit den Wellungen 17 angeordnet werden können. Die Wellungen 17 und 18 können je nach Bedarf mehr oder weniger feinzähnig und·je nach Kraft-Momentenrichtung symmetrisch oder asymmetrisch ausgeführt sein.

Bei der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführung wird eine Vergrößerung der Anlagefläche eines Toleranzringes 19 an einem aus Kunststoff bestehenden Laufrad 20 dadurch hergestellt, daß die Nabenbohrung 21 des Laufrades 20 mit Ausnehmungen 22 versehen ist, in die die Wellungen 23 des Toleranzringes 19 eingreifen.

Es handelt sich hier um einen Toleranzring der eingangs geschilderten meist verwendeten bekannten Art mit in etwa symmetrisch angeordneten Wellungen. An dessen Stelle kann aber auch ein beliebig anders gewellter Toleranzring eingesetzt werden, dem dann die Nabenbohrung des Kunststoffteiles

anzupassen wäre.

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Die Ausnehmungen 22 des Laufrades 20 sind so ausgeführt, daß sich ein fester Kontakt mit den Anlageflächen 24 des Toleranz ringes 19 ergibt. In Abweichung von der dargestellten Form kann die Nabenbohrung des Kunststoffteiles auch so ausgeführt sein, daß die gesamte Außenfläche der Wellungen von den Ausnehmungen der Nabenbohrung berührt werden. Es kann sogar der Toleranzring in das Kunststoffteil eingespritzt oder eingeschallt werden, wobei der Kunststoff bis in die Innenseite der Wellungen des Toleranzringes hineinreichen darf.

Da die Wellungen der Toleranzringe sehr maßhaltig sind, kann die entsprechende Partie des Spritzgußwerkzeuges für das Kunststoffteil einfach ausgeführt werden. Die Ausnehmungen 22 können axial offen sein oder mit einem einseitigen Anschlag und/oder mit einem ein- oder zweiseitigen Rezeß ausgestattet sein, so daß sich das Kunststoffteil axial ganz leicht einklipst und dadurch zusätzlich eine axiale Fixierung erfährt. Außerdem können die Ausnehmungen 22 an der Einschiebeseite einen konischen Sucher besitzen, wodurch sich bei zentriertem Einbau ein erleichterter Aufschiebevorgang des Kunststoffteiles ergibt.

In Abweichung von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann auch die Welle aus Kunststoff und die Nabenbohrung aus Metall bestehen. Die Ausführung des Toleranzringes kehrt sich dann lediglich um, d.h. am inneren Umfang werden dann die Anlageflächen entsprechend vergrößert. Bestehen Welle und Nabenbohrung aus Kunststoff, so werden sowohl die Inneren wie die äußeren Anlageflächen groß ausgeführt.

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Claims

Klein, Schanz Ii η & Becker Aktiengesellschaft

Patentansprüche

. Toleranzring-Verbindung zweier Teile, insbesondere zur Befestigung eines Teiles auf einer Welle, wobei zumindest eines der beiden Teile aus einem Werkstoff geringer Festigkeit, insbesondere aus Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzring (11, 16, 19) gegenüber dem Teil (12, 20) aus einem Werkstoff geringer Festigkeit im Verhältnis zu den Anlageflächen (13) am Teil (3) aus einem Werkstoff hoher Festigkeit vergrößerte Anlageflächen (15, 24) besitzt, wobei die Gesamtgröße dieser Anlageflächen (15, 24) durch die umgekehrten Festigkeits-/ Elastizitätseigenschaftsquotienten der betreffenden Werkstoffe bestimmt ist.
2. Toleranzring-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einer zylindrischen Fläche (14) des

Teiles (12) aus einem Werkstoff geringer Festigkeit zugewandten Anlageflächen (15) des Toleranzringes (11, 16) in ihrer Kontur dieser zylindrischen Fläche (14) weitgehend entsprechen.
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3. Toleranzring-Verbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Teil (12) geringer Festigkeit zugewandten Anlageflächen (15) des Toleranz ringes (11, 16) mit zusätzlichen axial und/oder radial verlaufenden Wellungen oder Rasterungen (17, 18) geringer Höhe versehen sind.
4. Toleranzring-Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Toleranzring (19) in Kontakt stehende Fläche (22) des Teiles (20) geringer Festigkeit in ihrer Kontur den Wellungen (23) des Toleranzringes (19) folgt.
5. Toleranzring-Verbindung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (20) aus einem Werkstoff geringer Festigkeit die Wellungen (23) des Toleranzringes (19) ganz oder teilweise umschließt.