DE4018959A1

DE4018959A1 - Verfahren zur herstellung einer hohlen kernwelle

Info

Publication number: DE4018959A1
Application number: DE4018959A
Authority: DE
Inventors: Susumu Aoki; Hiroyuki Otaki
Original assignee: Mitsuba Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1990-06-13
Publication date: 1991-01-10
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: DE4018959C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer hohlen Kernwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bezweckt wird eine Produktivitäts- und Qualitätsverbesserung bei der Herstellung einer hohlen wärmebehandelten Kernwelle mit an ihrer Außenfläche befestigtem Ankerkern oder derglei chen.

Üblicherweise wird eine Kernwelle für einen Motor oder der gleichen derart ausgestaltet, daß ein Kernelement, wie bei spielsweise ein Ankereisen oder ein Ankerkern, integriert bzw. einstückig an der Kernwelle befestigt ist. Bei Bedarf wird in der Außenfläche der Kernwelle eine Nut eingeformt, um eine Riemenscheibe oder ein Zahnrad zu befestigen. In derartigen Fällen werden einige Kernwellen zur Gewichtsverringerung hohl ausgestaltet. Wie in den anliegenden Fig. 7A bis 8D darge stellt, wurde bisher die hohle Kernwelle mit einstückig befe stigtem Kernelement derart hergestellt, daß ein hohles Wellen material 11 zunächst einer Rändelung unterzogen wurde. Bei Be darf wurde das hohle Wellenmaterial dann einem Verfahren un terworfen, bei dem eine Nut in dessen Außenfläche vor der Vor nahme einer Wärmebehandlung zur Verbesserung der Oberflächen härte gebildet wurde. Danach wurde ein Kernelement in den ge rändelten Abschnitt des Wellenmaterials 11 mittels Preßpassung befestigt. In diesem Fall wurde jedoch das hohle Wellenmateri al 11 dem oben erwähnten Rändelvorgang, dem Wärmebehandlungs vorgang und dem Vorgang unterworfen, bei dem das Kernelement mit Preßpassung befestigt wurde. Demzufolge sind Verwindungen, Deformationen oder Bruch des Wellenmaterials unvermeidlich, insbesondere dann, wenn die Dicke des Abschnitts, in dem die Nut gebildet ist, außerordentlich durch Bildung einer Nut in der Außenfläche verringert worden ist.

Hierdurch kann die Genauigkeit bei der Befestigung des Kern elements wesentlich beeinträchtigt werden. Demgemäß war es schwierig, eine große Menge betriebssicherer und hochqualita tiver Kernwellen mit geringen Kosten herzustellen.

Mit der Erfindung sollen die vorgenannten Probleme beseitigt werden.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer hoh len Kernwelle mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen geschaffen. Bevorzugte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens. sind den nachgeordneten Patentansprüchen zu entnehmen.

Demgemäß schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer hohlen Kernwelle, an deren Außenfläche ein Kernelement einstückig befestigt ist, bestehend aus den Verfahrensschrit ten: Vorsehen einer Rändelung auf der Außenfläche eines Wel lenmaterials, das noch nicht hohl gestaltet ist; Vornahme ei ner Wärmebehandlung an dem Wellenmaterial; einstückiges Befe stigen des Kernelements an einem gerändelten Abschnitt; und Gestalten des Wellenmaterials in eine hohle Form.

Die Erfindung schafft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer hohlen Kernwelle auf deren Außenfläche ein Kernelement integriert bzw. einstückig befestigt und wenigstens eine Nut befestigt ist, bestehend aus den folgenden Verfahrensschrit ten: Vorsehen einer Rändelung und Bilden wenigstens einer ge wünschten Nut in der Außenfläche eines Wellenmaterials, das noch nicht hohl gestaltet ist; Vornahme einer Wärmebehandlung an dem Wellenmaterial; einstückiges Befestigen des Kernele ments an einem gerändelten Abschnitt; und Gestalten des Wel lenmaterials in eine hohle Form.

In vorteilhafter Weise können durch das erfindungsgemäße Ver fahren einfach, sicher und zuverlässig genaue hohle Kernwellen mit hoher Betriebssicherheit, Qualität und Produktivität her gestellt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind dem anschließenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem Aus führungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die bei gefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Motors gemäß einer ersten Ausbildungsform der Erfindung;

Fig. 2A, 2B, 2C Verfahrensschritte zur Herstellung einer Kernwelle gemäß der ersten Ausbildungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht, die die Kernwelle gemäß einer zweiten Ausbildungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht eines Motors in einer dritten Ausbildungsform der Erfindung,

Fig. 5A, 5B, 5C Verfahrensschritte zur Herstellung der Kernwelle gemäß der dritten Ausbildungsform der Erfindung;

Fig. 6A, 6B, 6C schematische Querschnittsansichten, die Motoren dar stellen, bei denen eine Vielzahl von Nuten gemäß der dritten Ausbildungsform der Erfindung gebildet sind;

Fig. 7A, 7B, 7C Verfahrensschritte zur Herstellung einer hohlen Kernwelle mit einem herkömmlichen Aufbau; und

Fig. 8A, 8B, 8C, 8D Verfahrensschritte zur Herstellung einer anderen hohlen Kernwelle mit einem herkömmlichen Aufbau.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein erstes Ausbildungsbeispiel der Er findung dargestellt, wobei mit der Bezugszahl 1 ein Motor be zeichnet ist. Der Motor 1 besitzt, ähnlich wie beim herkömm lichen Aufbau ein Motorjoch 2, ein Kernwellenelement 3, das drehbar durch das Motorjoch 2 gelagert ist, einen Ankerkern 5, auf den eine Wicklung gewickelt ist, einen Kollektor 7, der in Kontakt mit einer Bürste 6 zu treten vermag, und einen Perma nentmagneten 8.

Die Kernwelle 8 ist in Form eines hohlen Zylinders ausgestal tet. Der Ankerkern 5 ist an der Kernwelle 3 derart befestigt, daß der Ankerkern 5 zusammen mit der Kernwelle 3 drehbar ist. Die Kernwelle 3 wird wie folgt hergestellt: Die Bezugszahl 9 stellt einen massiven Wellenrohling dar, (der dem Wellenmate rial gemäß der Erfindung entspricht), der den Werkstoff für die Kernwelle 3 bildet. Zunächst wird die Außenfläche des Wel lenrohlings 9, an dem der Ankerkern 5 befestigt werden soll, einer Rändelung unterzogen. Danach wird der Wellenrohling 9 auf eine hohe Temperatur erhitzt, um seine Härte vor dem Befe stigen des Ankerkerns 5 auf dem gerändelten Abschnitt 10 des Wellenrohlings 9 mittels Preßpassung zu erhöhen. Danach wird der Wellenrohling in eine hohle Form gestaltet. Auf diese Wei se kann die hohle Kernwelle 3, an der der Ankerkern 5 einstüc kig befestigt worden ist, hergestellt werden.

Gemäß dieser so ausgestalteten Ausbildungsform der Erfindung unterliegt der massive Wellenrohling 9, der das Material für die Kernwelle 3 bildet, einem Verfahren, bei dem er in eine hohle Form gebracht wird, nachdem er einer Wärmebehandlung unterzogen worden ist. Dies bedeutet, daß der massive Wellen rohling 9, der das Material für die Kernwelle 3 bildet, zu nächst dem Rändeln und dann der Wärmebehandlung unterworfen wird. Weiterhin wird der Ankerkern 5 mit einer Preßpassung be festigt, ehe der massive Wellenrohling in die hohle Form ge bracht wird. Hierdurch kann die hohle Kernwelle 3, an der der Ankerkern 5 einstückig befestigt worden ist, hergestellt wer den.

Gemäß obiger Beschreibung wird nach der Erfindung die Kernwel le 3 derart hergestellt, daß der massive Wellenrohling 9 ge rändelt wird, ehe er der Wärmebehandlung unterworfen wird. Desweiteren wird der Ankerkern 5 an dem Wellenrohling 9 befe stigt, ehe der massive Abschnitt umgestaltet bzw. ausgehöhlt wird. Demzufolge werden der oben beschriebene Rändelvorgang, der Wärmebehandlungsvorgang und der Vorgang, bei dem der Ankerkern mit Preßsitz befestigt wird, in dem massiven Zustand der Welle durchgeführt, ehe deren hohler Abschnitt gebildet wird. Demzufolge können wirksam eine Wellenverwindung und eine Deformation der Kernwelle verhindert werden. Die Kernwelle 3, die eine zufriedenstellende Betriebssicherheit zeigt, kann demzufolge sicher hergestellt werden, selbst wenn die Kernwel le 3 eine Hohlwelle ist.

Als Alternative zu der oben beschriebenen Ausbildungsform kann eine zweite in Fig. 3 gezeigte Ausbildungsform verwendet wer den. Das heißt, der Aufbau gemäß der zweiten Ausbildungsform ist derart getroffen, daß der Abschnitt des Wellenrohlings 9, an dem das Kernelement bzw. der Ankerkern einstückig befestigt werden soll, eine massive Form aufweist. Seine anderen Ab schnitte besitzen eine hohle Form. Die Außenfläche des massi ven Abschnitts des Wellenrohlings 9 wird mit einer Rändelung 10 versehen, ehe die Wärmebehandlung erfolgt. Danach wird der Ankerkern 5 an dem gerändelten Abschnitt 10 befestigt, ehe der massive Abschnitt hohl gestaltet wird. Auch gemäß dieser Aus gestaltung können ähnliche vorteilhafte Wirkungen wie beim ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden. In diesem Fall wird ein zusätzlicher Vorteil dadurch erreicht, daß die Her stellungsmenge bzw. Produktivität verbessert werden kann, weil der Abschnitt, der durch die Wärmebehandlung gehärtet worden ist, und der in eine hohle Form zu gestalten ist, verringert worden ist, da wenigstens ein zuvor gebildeter hohler Ab schnitt an dem Wellenrohling vorhanden ist.

Die Fig. 4 bis 6C veranschaulichen eine dritte Ausbildungsform der Erfindung. In den Fig. ist der Ankerkern 5, ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen, an der Kernwelle 3 befestigt. Weiterhin ist eine Nut 4, wie beispielsweise eine Nut zur Befestigung einer Riemenscheibe oder eine Zahnradkeil nut auf der Außenfläche der Kernwelle 3 gebildet. Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Außenfläche des massiven Wellenrohlings 9, an dem vorübergehend ein Nabenwulst 9a für eine Halte- bzw. Bohrvorrichtung gebildet ist, dem Rändeln unterworfen, und die Nut 4 wird auf derselben gebildet. Danach wird der Wellenroh ling 9 durch die Wärmebehandlung gehärtet, ehe der Ankerkern 5 auf dem gerändelten Abschnitt 10 mittels Preßpassung befestigt wird. Danach wird der Wellenrohling ausgehöhlt. Hierdurch kön nen selbst dann, wenn die Kernwelle 3 die Form einer Hohlwelle mit einem dünnen Abschnitt wegen der Bildung der Nut auf deren Oberfläche aufweist, Probleme wie Verwindungen, Deformationen oder Bruch des dünnen Abschnitts der Kernwelle während des Herstellungsverfahrens sicher und zuverlässig vermieden wer den.

Wie oben beschrieben, wird die Kernwelle gerändelt und einer Wärmebehandlung unterworfen, ehe das Kernelement bzw. der Ankerkern befestigt wird. Der hohle Abschnitt wird danach in der Kernwelle gebildet. Demzufolge werden der Rändelvorgang der Wärmebehandlungsvorgang und der Vorgang, bei dem das Kern element bzw. der Ankerkern befestigt wird, in dem massiven Zu stand der Welle vorgenommen, ehe diese ausgehöhlt wird. Hier durch können wirksam eine Wellenverwindung und eine Deforma tion der Kernwelle verhindert werden. Demzufolge kann die Kernwelle 3, die zufriedenstellende Betriebssicherheit zeigt, sicher und zuverlässig selbst dann hergestellt werden, wenn die Kernwelle 3 eine Hohlwelle sein soll.

Desweiteren wird bei dem zuvor dargestellten Aufbau der Nutge staltungsvorgang für die Nut, beispielsweise zur Befestigung einer Riemenscheibe, vor dem Wärmebehandlungsvorgang durchge führt. Demgemäß können selbst dann, wenn die Kernwelle die Form einer Hohlwelle mit einem dünnen Abschnitt wegen der Bil dung der Nut auf deren Außenseite aufweist, Probleme einer De formation oder eines Brechens des dünnen Abschnitts der Kern welle wirksam und zuverlässig während des Wärmebehandlungsvor gangs oder des Vorgangs verhindert werden, bei dem das Kern element bzw. das Ankereisen befestigt wird. Konsequenterweise kann leicht und zuverlässig eine genaue und hochqualitative Kernwelle hergestellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer hohlen Kernwelle, an deren Außenfläche ein Kernelement einstückig befestigt ist, bestehend aus den folgenden Verfahrensschritten:
Vorsehen einer Rändelung auf der Außenfläche eines Wel lenmaterials, das noch nicht hohl gestaltet ist;
Vornahme einer Wärmebehandlung an dem Wellenmaterial;
einstückiges Befestigen des Kernelements an einem gerän delten Abschnitt; und
Gestalten des Wellenmaterials in eine hohle Form.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer hohlen Kernwelle mit wenigstens einer eingearbeiteten Nut, dadurch gekennzeichnet, daß beim ersten Verfahrensschritt eine Rändelung vorgesehen und wenigstens eine gewünschte Nut in der Außenfläche des Wellenmaterials geformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut an einem massiven Wellenrohling mit wenigstens einem vorübergehend angeformten Nabenwulst geformt wird.