DE4018959C2

DE4018959C2 - Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einer Nabe und einer Welle

Info

Publication number: DE4018959C2
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: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: DE4018959A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einer Nabe und einer Welle, welche im Befestigungszustand mit der Nabe eine hohlzylindrische Form aufweist.

Bezweckt wird eine Produktivitäts- und Qualitätsverbesserung bei der Herstellung einer hohlen wärmebehandelten Welle mit einer an ihrer Außenfläche befestigten Ankernabe und dergleichen.

Üblicherweise wird eine Welle für einen Motor oder dergleichen derart ausgestaltet, daß ein Kernelement, wie beispielsweise ein Ankereisen oder eine Ankernabe, integriert bzw. einstückig an der Welle befestigt ist. Bei Bedarf wird in der Außenfläche der Welle eine Nut eingeformt, um eine Riemenscheibe oder ein Zahnrad zu befestigen. In derartigen Fällen werden Wellen zur Gewichtsverringerung auch hohl ausgestaltet. Wie in den anliegenden Fig. 7A bis 8D dargestellt, wurde bisher die hohle Welle 3 mit befestigtem Kernelement bzw. mit Nabe derart hergestellt, daß ein hohles Wellenwerkstück 11 zunächst einer Rändelung unterzogen wurde. Bei Bedarf wurde das hohle Wellenwerkstück dann einem Verfahren unterworfen, bei dem eine Nut 4 in dessen Außenfläche vor der Vornahme einer Wärmebehandlung zur Verbesserung der Oberflächenhärte gebildet wurde. Danach wurde ein Kernelement bzw. eine Nabe 5 an den gerändelten Abschnitt 10 des Wellenwerkstücks 11 mittels Preßpassung befestigt. In diesem Fall wurde jedoch das hohle Wellenwerkstück 11 dem oben erwähnten Rändelvorganng, dem Wärmebehandlungsvorgang und dem Vorgang unterworfen, bei dem das Kernelement bzw. die Nabe mit Preßpassung befestigt wurde. Demzufolge sind Verwindungen, Deformationen oder Bruch des Wellenwerkstücks nicht auszuschließen, 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 Kernelements bzw. der Nabe wesentlich beeinträchtigt werden. Demgemäß war es schwierig, eine große Menge betriebssicherer und hochqualitativer Welle-Nabe-Verbindungen mit geringen Kosten herzustellen.

Mit der Erfindung sollen die vorgenannten Probleme beseitigt werden.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Bevorzugte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind den nachgeordneten Patentansprüchen zu entnehmen.

In vorteilhafter Weise können durch das erfindungsgemäße Verfahren einfach, sicher und zuverlässig genaue hohle Welle-Nabe-Verbindungen mit hoher Betriebssicherheit, Qualität und Produktivität hergestellt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem anschließenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

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

Fig. 2A, 2B, 2C Verfahrensschritte zur Herstellung einer Verbindung zwischen Nabe und Welle gemäß der ersten Ausbildungsform der Erfindung;

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

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht eines Motors gemäß einer dritten Ausbildungsform der Erfindung;

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

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

Fig. 7A, 7B, 7C Verfahrensschritte zur Herstellung einer Welle nach dem Stand der Technik; und

Fig. 8A, 8B, 8C, 8D Verfahrensschritte zur Herstellung einer anderen Welle nach dem Stand der Technik.

In den Fig. 1 bis 2C ist ein erstes Ausbildungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei mit der Bezugszahl 1 ein Motor bezeichnet ist. Der Motor 1 besitzt ein Motorjoch 2, eine Welle 3, die drehbar durch das Motorjoch 2 gelagert ist, eine Ankernabe 5, auf der eine Wicklung gewickelt ist, einen Kollektor 7, der in Kontakt mit einer Bürste 6 zu treten vermag, und einen Permanentmagneten 8.

Die Welle 3 ist in Form eines hohlen Zylinders ausgestaltet. Die Ankernabe 5 ist an der Welle 3 derart befestigt, daß die Ankernabe 5 zusammen mit der Welle 3 drehbar ist. Die Welle 3 wird wie folgt hergestellt: die Bezugszahl 9 stellt einen massiven Wellenrohling dar, der den Werkstoff für die Welle 3 bildet. Zunächst wird die Außenfläche des Wellenrohlings 9, an dem die Ankernabe 5 befestigt werden soll, einer Rändelung unterzogen. Danach wird der Wellenrohling 9 auf eine hohe Temperatur erhitzt, um seine Härte vor dem Befestigen der Ankernabe 5 auf dem gerändelten Abschnitt 10 des Wellenrohlings 9 mittels Preßpassung zu erhöhen. Danach wird der Wellenrohling in eine hohle Form gestaltet. Auf diese Weise kann die hohle Welle 3, an der die Ankernabe 5 befestigt worden ist, hergestellt werden.

Gemäß dieser so ausgestalteten Ausbildungsform der Erfindung unterliegt der massive Wellenrohling 9, der das Material für die Welle 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 Wellenrohling, 9, der das Material für die Welle 3 bildet, zunächst dem Rändeln und dann der Wärmebehandlung unterworfen wird. Weiterhin wird die Ankernabe 5 mit einer Preßpassung befestigt, ehe der massive Wellenrohling in die hohle Form gebracht wird. Hierdurch kann die hohle Welle 3, an der die Ankernabe 5 befestigt worden ist, hergestellt werden.

Gemäß obiger Beschreibung wird nach der Erfindung die Welle 3 derart hergestellt, daß der massive Wellenrohling 9 gerändelt wird, ehe er der Wärmebehandlung unterworfen wird. Desweiteren wird die Ankernabe 5 nach dem Wellenrohling 9 befestigt, ehe der massive Abschnitt umgestaltet bzw. ausgehöhlt wird. Demzufolge werden der oben beschriebene Rändelvorgang, der Wärmebehandlungsvorgang und der Vorgang, bei dem die Ankernabe 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 Welle verhindert werden. Die Welle 3, die eine zufriedenstellende Betriebssicherheit zeigt, kann demzufolge sicher hergestellt werden, selbst wenn die Welle 3 eine Hohlwelle ist.

Als Alternative zu der oben beschriebenen Ausbildungsform kann eine zweite in Fig. 3 gezeigte Ausbildungsform verwendet werden. Das heißt, der Aufbau gemäß der zweiten Ausbildungsform ist derart getroffen, daß der Abschnitt des Wellenrohlings 9, an dem die Ankernabe befestigt werden soll, eine massive Form aufweist. Seine anderen Abschnitte besitzen eine hohle Form. Die Außenfläche des massiven Abschnitts des Wellenrohlings 9 wird mit einer Rändelung versehen, ehe die Wärmebehandlung erfolgt. Danach wird die Ankernabe 5 an dem gerändelten Abschnitt 10 befestigt, ehe der massive Abschnitt hohl gestaltet wird. Auch gemäß dieser Ausgestaltung können ähnliche vorteilhafte Wirkungen wie beim ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden. In diesem Fall wird ein zusätzlicher Vorteil dadurch erreicht, daß die 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 Abschnitt an dem Wellenrohling vorhanden ist.

Die Fig. 4 bis 6C veranschaulichen eine dritte Ausbildungsform der Erfindung. In den Figuren ist die Ankernabe 5 wie bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen an der Welle 3 befestigt. Weiterhin ist eine Nut 4, wie beispielsweise eine Nut zur Befestigung einer Riemenscheibe oder eine Zahnradkeilnut auf der Außenfläche der Welle 3 gebildet. Wie in Fig. 5A gezeigt, ist die Außenfläche des massiven Wellenrohlings 9, an dem vorübergehend ein Nabenwulst 9a für eine Halte- bzw. Bohrvorrichtung gebildet ist, gerändelt, und die Nut 4 wird auf derselben gebildet. Danach wird der Wellenrohling 9 durch die Wärmebehandlung gehärtet, ehe die Ankernabe 5 auf dem gerändelten Abschnitt 10 mittels Preßpassung befestigt wird. Danach wird der Wellenrohling ausgehöhlt. Hierdurch können selbst dann, wenn die Welle 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 Welle während des Herstellungsverfahrens sicher und zuverlässig vermieden werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einer Nabe (5) und einer Welle (3), die im Befestigungszustand mit der Nabe (5) eine hohlzylindrische Form aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:
Vorsehen eines Rädelungsabschnittes (10) auf der Außenfläche eines massiven Wellenrohlings (9);
Vornahme einer Wärmebehandlung an dem massiven Wellenrohling (9);
Aufpressen der Nabe (5) auf den gerändelten Abschnitt (10) des massiven Wellenrohlings (9) und
Innenbearbeiten des massiven Wellenrohlings (9) zur Erzeugung der hohlzylindrischen Welle (3).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim ersten Verfahrensschritt außer der Rändelung wenigstens eine Nut (4) in der Außenfläche des massiven Wellenrohlings (9) geformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende des massiven Wellenrohlings (9) ein Zapfen (9a) angeformt wird, der als Halteelement für den massiven Wellenrohling (9) während des Aufbringens der Rändelung und während des Einbringens der Nut (4) bzw. der Nuten dient und der beim Innenbearbeiten des massiven Wellenrohlings (9) entfernt wird.