DE3634383A1 - Ringfoermiges maschinenteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein ringförmiges Maschinenteil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Zur formschlüssigen Verbindung von zwei koaxial über Sitzflächen übereinander angeordneten Maschinenteilen wird in bekannter Weise an einem der Maschinenteile eine ringförmig umlaufende Rändelung vorgesehen. Dadurch wird zwischen den Maschinenteilen eine Verdrehsicherung erzielt. Die Maschinenteile können entweder gegenseitig ein- bzw. aufgepreßt werden oder der Kontakt mit der Rändelung erfolgt durch Verformen, wie Nieten, Bördeln, Stauchen eines der Maschinenteile. Eine solche formschlüssige Verbindung wird jedoch auch erzielt, wenn das weichere Maschinenteil in Guß- oder Spritztechnik in die Rändelung eingeformt wird. Denkbar wäre auch ein Schrumpf- bzw. Expansionsprozeß bei entsprechenden Werkstoffen. Die Rändelung ist oftmals nicht auf der gesamten Sitzfläche vorgesehen, sondern abschnittweise mit sich daran anschließenden, nicht gerändelten Nuten oder Borden. Dadurch wird zusätzlich eine axiale Fixierung erreicht. Die Rändelung kann selbstverständlich an Mantel- oder Bohrungsflächen vorgesehen werden und ist vorzugsweise an dem härteren der beiden Maschinenteile angebracht, damit während der Verbindung die Form der Rändelung nicht verändert wird. In der Literatur sind einige Formen und Anordnungen von Rändelungen zu finden. Bei "S. Hildebrand, Feinmechanische Bauelemente Carl Hauser Verlag, 1978" ist auf Seite 160 ff. eine auch abschnittweise Anordnug von Rändelungen für Einbettungen beschrieben. Rändelungen zur Verdrehsicherung an zu vernietenden bzw. zu verbördelnden Maschinenteilen sind auf Seite 176 ff. zu finden. Bei "Erhard/Strickle, Maschinenelemente aus thermoplastischen Werkstoffen Band 1, VDJ-Verlag, 1978" werden darüber hinaus auf Seite 88 ff. auch Verfahren zum Einbetten mittels Ultraschall oder durch Einpressen beschrieben. Die dargestellten und beschriebenen Maschinenteile weisen alle eine durchgehend gerändelte zylindrische Fläche oder zwischen gerändelten Abschnitten angeordnete Nuten oder Borde auf. Diese Anordnung bereitet insbesondere bei gehärteten Maschinenteilen, die mit anderen sehr präzise fluchtend und exakt koaxial verbunden werden sollen, Probleme. Die Rändelung wird üblicherweise vor dem Härten in das noch weiche Material eingearbeitet. Nach dem Härten werden diese Maschinenteile meist noch einem Schleifvorgang zugeführt, der die endgültigen Formgenauigkeit und Abmessungen herstellt. Dies trifft beispielsweise insbesondere für Wälzlagerringe zu, die nach der Herstellung, meist im bereits als Wälzlager zusammengebauten Zustand, mit einem zweiten Maschinenteil, wie einem Rollenmantel oder Tragkörper verbunden werden. Bei solchen Maschinenteilen kann die Endbearbeitung durch Schleifen beispielsweise mittels der bei normalen, nicht gerändelten Ausführungen üblichen Aufnahme nicht durchgeführt werden. Das gleiche gilt für die Centerless- Bearbeitung. Durch das Rändeln werden nämlich nicht nur Vertiefungen geschaffen, sondern verdrängte Materialabschnitte fließen auch radial über das bisherige radiale Niveau der Oberfläche hinweg und bewirken einen größeren Durchmesser dieses Maschinenteils. Der bei den bekannten, abschnittweise gerändelten Ausführungen vorgesehene Nut- oder Bordbereich ist für die übliche Aufnahme bzw. den Centerless-Prozeß auch nicht geeignet, weil der Durchmesser von der normalen Abmessung abweicht. Die genannten Probleme bestehen in ähnlicher Art bei gerändelten Bohrungsflächen von gehärteten Maschinenteilen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein ein ringförmiges Maschinenteil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auch in gerändelter Ausführung zur späteren Verbindung mit einem weiteren Maschinenteil die unveränderte Endbearbeitung durchgeführt werden kann und dessen Rändelung eine feste, verdrehsichere Verbindung und insbesondere ein präzises koaxiales Fluchten der Maschinenteile untereinander bewirken.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der gerändelte Abschnitt mindestens an einem axialen Ende des harten Maschinenteiles angeordnet ist und sich ausgehend von der zylindrischen Sitzfläche bis zur Seitenfläche erstreckt.

Dabei verbleibt ein zwischen den gerändelten Abschnitten anordneter, zylindrisch glatter Bereich, der auch bei durchgehend glatten, zylindrischen Maschinenteilen zu deren Aufnahme während der Endbearbeitung durch Schleifen verwendet wird. Wenn die Maschinenelemente als Laufringe für Wälzlager ausgeführt sind, kann die gleiche Schleifvorrichtung wie bisher bei normalen, nicht gerändelten Laufringen problemlos verwendet werden, ohne daß diese umgestellt, eingestellt oder dgl. werden muß. Die gerändelten Ausführungen entsprechen danach vorteilhafterweise auch den Normabmessungen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die randseitige Lage der gerändelten Abschnitte der relativ dünnere Materialabschnitt im Bereich der Laufbahn insbesondere bei Lagern mit Schultern oder Borden nicht geschwächt ist. Ein erfindungsgemäß ausgeführtes Maschinenteil, beispielsweise der genannte Laufring, wird während der Weichbearbeitung entsprechend gerändelt, danach gehärtet und anschließend in der beschriebenen Weise endbearbeitet. Dadurch entsteht ein gemäß der Normalausführung formgenauer Laufring mit präzisen Abmessungen. Diese nunmehr harte Ausführung kann jetzt in bekannter Weise durch Umspritzen, Umgießen, Einpressen, Einbördeln, Nieten, Schrumpfen oder dgl. mit dem weicheren Maschinenteil verbunden werden, wodurch eine exakt fluchtende, koaxiale Einheit entsteht, wie sie beispielsweise für Laufrollen oder auch in einem Gehäuse befestigt erforderlich ist. Die gleichen erfindungsgemäßen Vorteile ergeben sich, wenn die Rändelung an einer Bohrungsfläche angeordnet ist und Tragkörper als Kunststoffteil eingespritzt oder eingegossen, oder bolzenförmige Maschinenteile eingenietet bzw. hülsenförmige Tragkörper eingebördelt werden. In allen Fällen wird auch eine axial formschlüssige Verbindung erzielt, weil sich zwischen den gerändelten Vorsprüngen und deren zylindrisch glatten Zwischenbereich Formschlußflächen ergeben.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind der an beiden Enden vorgesehene gerändelte Abschnitt und die Seitenabschnitte der Rändelung niveaugleich mit der zylindrischen Sitzfläche angeordnet. Dadurch wird eine durchgehende, zylindrische Sitzfläche erzielt, die im Bereich der Rändelung durch eine Vielzahl von Scheitelflächen der Rändelvorsprünge gebildet wird. Auf diese Weise werden auch im Bereich der Rändelung präzise Abmessungen erzielt, die das exakte Fluchten und die koaxiale Anordnung der beiden Maschinenteile nach der Verbindung weiter optimieren. Für die Verdrehsicherung verbleibt eine genügende Tiefe zwischen den Rändelvorsprüngen. Diese erfindungsgemäße Ausführung wird dadurch erzielt, daß die zunächst nach dem Rändeln über die zylindrische Sitzfläche radial hinwegstehenden Rändelvorsprünge während der Endbearbeitung durch Schleifen des mittleren glatten zylindrischen Bereiches abgetragen werden, indem die Bearbeitung über die Gesamtbreite des Maschinenteils erfolgt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verläuft der gerändelte Abschnitt ausgehend von der zylindrischen Sitzfläche kegelförmig geneigt bis zur Seitenfläche. Diese Ausführung der gerändelten Abschnitte in Form eines gefasten Randbereiches ist vorzugsweise für das Verbinden durch Bördeln oder Nieten vorgesehen. Einer Verbindung durch Umspritzen bzw. Einspritzen steht jedoch auch hier nichts im Wege. Insbesondere bei relativ kleinen Bohrungen ist oftmals eine Rändelung an der zylindrischen Bohrungsfläche aus räumlichen Gründen nicht möglich. Hier bietet sich der erfindungsgemäße, kegelförmig verlaufende, gerändelte Abschnitt vorteilhaft an.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale werden im folgenden an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine Laufrolle bestehend aus einem Kugellager 1, einem in dessen Innenring 2 befestigten Tragkörper 3 und einem am Außenring 4 befestigten Laufrollenmantel 5 aus Kunststoff. An der Mantelfläche 10 des Außenringes 4 sind beiderseits ringförmig geschlossene, gerändelte Abschnitte 6 mit einer Vielzahl axial verlaufender Rändelvorsprünge 7 vorgesehen. Die Abschnitte 6 nehmen jeweils ca. 30% der Gesamtbreite des Außenringes 4 ein und erstrecken sich bis zu dessen Seitenflächen 8. Die Scheitelflächen 9 der Rändelvorsprünge 7 sind durch eine gemeinsame Endbearbeitung nach dem Härten des Außenringes 4 zusammen mit dem verbleibenden, dazwischenliegenden, glatten Bereich der Mantelfläche 10 durch Schleifen abgetragen und sind deshalb niveaugleich mit diesem Bereich. Der Laufrollenmantel 5 ist in Kunststoffspritztechnik in einem nicht dargestellten Formwerkzeug bei eingelegtem Kugellager 1 hergestellt, wobei der Kunststoff in die Vertiefungen 11 der Rändelung fließt und eine formschlüssige, verdrehsichere Verbindung zwischen Laufrollenmantel 5 und Außenring 4 entsteht. Eine extrem belastbare, axial formschlüssige Befestigung ist durch die an den Seitenflächen 8 des Außenringes 4 anliegenden ringförmigen Flanschvorsprünge 12 gegeben.

Der Innenring 2 weist beiderseits von der Bohrungsfläche 13 ausgehende, kegelförmig geneigte, sich bis zu dessen Seitenflächen 14 erstreckende, gerändelte Abschnitte 15 auf. Die wirksame Breite dieser Abschnitte 15 beträgt jeweils 15% der Gesamtbreite des Innenringes 2. Die große Anzahl der Rändelvorsprünge 7 verläuft in axial/radialer Neigungsrichtung. Der Tragkörper 3 ist ein gegenüber dem gehärteten Innenring 2 relativ weiches Metallteil. Der Randbereich 16 am freien Ende bzw. im Bereich des gerändelten Abschnittes 15 ist durch Verstemmen an einigen Stellen oder auch über den gesamten Umfang in die Vertiefungen 11 der Rändelung eingedrückt. Dadurch ergibt sich eine verdrehsichere, axial formschlüssige Verbindung. Durch den an der anderen Seite angebrachten, gerändelten Abschnitt 15 in identischer Ausführung muß beim Zusammenbau nicht auf seitenrichtiges Einführen des Tragkörpers 3 geachtet werden. Der Tragkörper 3 kann jedoch an dieser Stelle zusätzlich einen entsprechend kegelförmig verlaufenden Eckbereich aufweisen, der eine zusätzliche Verdrehsicherung bewirkt. Die Laufrolle kann über eine Bohrung 17 im Tragkörper 3 befestigt werden.

Die dargestellte Ausführung ist nur ein Beispiel. Selbstverständlich können die verschiedensten Maschinenteile zur Befestigung mit der erfindungsgemäßen Rändelung versehen werden.

Claims (5)

1. Ringförmiges Maschinenteil aus relativ hartem Werkstoff mit einer im wesentlichen zylindrischen, mindestens einen ringförmig gerändelten Abschnitt (6, 15) aufweisenden Sitzfläche (10, 13) für ein damit koaxial formschlüssig verbindbares Maschinenteil (3, 5) aus relativ weichem Werkstoff mit entsprechender Sitzfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der gerändelte Abschnitt (6, 15) mindestens an einem axialen Ende des harten Maschinenteils (2, 4) angeordnet ist und sich ausgehend von der zylindrischen Sitzfläche (10, 13) bis zur Seitenfläche (8, 14) erstreckt.

2. Ringförmiges Maschinenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an beiden Enden vorgesehene gerändelte Abschnitt (6) und die Scheitelabschnitte (9) der Rändelung niveaugleich mit der zylindrischen Sitzfläche (10) angeordnet sind.

3. Ringförmiges Maschinenteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gerändelte Abschnitt (15) ausgehend von der zylindrischen Sitzfläche (13) kegelförmig geneigt bis zur Seitenfläche (14) verläuft.

4. Ringförmiges Maschinenteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses als gehärteter Außenring (4) für ein Wälzlager (1) ausgebildet ist, daß die an beiden axialen Enden der Mantelfläche (10) angeordneten, gerändelten Abschnitte (6) eine Breite von 20 bis 30% der Gesamtbreite des Außenringes (4) aufweisen und daß das koaxial verbindbare Maschinenteil ein um den Außenring umspritztes Kunststoffteil (5) wie ein Rolle, Rad, Mantel oder dgl. ist.

5. Ringförmiges Maschinenteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses als gehärteter Innenring (2) für ein Wälzlager (1) ausgebildet ist, daß die an beiden axialen Enden der Bohrungsfläche (13) angeordneten, kegelförmig verlaufenden, gerändelten Abschnitte (15) mit einem Kegelwinkel von 40° bis 60° geneigt sind und eine Breite von 10 bis 20% der Gesamtbreite des Innenringes (2) aufweisen und daß das koaxial verbindbare Maschinenteil ein bolzen- oder topfförmiger Tragkörper (3) aus weichem Material ist mit gegen einen der gerändelten Abschnitte (15) umgebördeltem oder vernieteten Randbereich (16).