KR20100099142A

KR20100099142A - 샤프트－허브 부품 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20100099142A
Application number: KR1020107011993A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 바우만; 위르겐 쾨니거; 에두아르트 슈스터; 에드가 에른스트; 알프레트 칭크; 위르겐 피에를링
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2010-09-10
Also published as: CN102015197A; DE102008043488A1; EP2214862A1; KR101535783B1; US8646181B2; EP2214862B1; US20110050029A1; WO2010051861A1

Abstract

본 발명은 샤프트(2), 허브 부품(3;10;11;12) 및 전기 기계의 아마추어용 샤프트-허브-연결부를 가진 샤프트-허브 부품(1)의 제조 방법에 관한 것으로, 적어도 샤프트(2)의 외부(6)에서 샤프트(2)를 경화시키는 단계, 적어도 하나의 방사방향으로 돌출한 영역(4)과 방사방향으로 오목한 영역(5)이 형성되도록 샤프트(2)의 부분 영역(L1;L2;L3;L4)을 변형하는 방식으로 경화된 샤프트(2)를 성형하는 단계, 및 성형된 샤프트(2)와 허브 부품(3, 10, 11, 12)을 접합하여 샤프트-허브 부품을 형성하는 단계를 포함하므로, 돌출한 영역(4)에서 샤프트-허브 연결부는 압입 끼워 맞춤부를 포함하고, 허브 부품(3;10;11;12)의 경도는 샤프트(2)의 가장자리 층의 경도보다 낮다. 또한 본 발명은 전기 기계의 아마추어용 샤프트-허브 부품에 관한 것이다.

Description

샤프트－허브 부품 및 그 제조 방법{Shaft-hub component and method for producing such a component}

본 발명은 샤프트, 허브 부품 및 전기 기계의 아마추어용 샤프트-허브-연결부를 포함하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법과 상기 샤프트-허브 부품에 관한 것이다.

선행기술에는 샤프트-허브 부품의 여러 실시예들이 공지되어 있다. 예컨대 전기 기계용 아마추어에서 박판 패킷 형태의 허브 부품은 샤프트에 고정된다. 통상의 방법은 접착제를 이용하여 샤프트 상에 허브-부품을 고정하는 것이고, 접착제의 조량(dosing)과 취급은 매우 복잡하고 비용이 많이 든다. 또한, 노화 과정으로 인해 결합이 분리될 위험이 있다. 또한, EP 1 157 233 B1호에는 샤프트-허브 연결부가 공지되어 있고, 상기 연결부에서 샤프트의 외부면에 변형 영역이 형성된다. 상기 변형 영역은 허브 부품과 비형상-끼워 맞춤(non-positive) 결합 방식의 연결을 이룬다. 샤프트의 변형 영역들이 허브 부품에 대해 중앙에 배치되도록 샤프트에 허브 부품이 배치된다. 샤프트 상의 변형 영역은 접합 과정에서 변형된다.

이러한 샤프트-허브 부품은 4 내지 10 mm의 얇은 샤프트를 가진 소형 전기 모터에서 사용되고, 샤프트의 길이는 직경에 비해 훨씬 크다. 이러한 샤프트의 좌굴 안정성이 낮기 때문에 압입 끼워 맞춤에 의한 공지된 접합 방법은 문제가 되는데, 그 이유는 특히 허용되지 않은 편심률이 발생할 수 있기 때문이다. 이는, 원치 않는 추후 작업 또는 높은 불량률을 야기한다. 특히 강-강 매칭시, 접합 과정 동안 흔히 프레팅(fretting)이 나타난다.

본 발명의 목적은, 간단하고 저렴한 샤프트-허브 부품 및 그것의 제조 방법을 제공하는 것이다.

청구범위 제 1 항의 특징을 가진, 샤프트, 허브 부품 및 샤프트-허브 연결부를 포함하는 부품의 본 발명에 따른 제조 방법은, 부품이 간단하고 저렴하게 제공될 수 있는 장점을 갖는다. 그렇게 제조된 부품은 긴 수명을 갖는다. 샤프트 표면과 허브-부품 사이의 높은 경도 차이로 인해 특히, 접합 과정 시 샤프트에서 허브 부품의 원치 않는 프레팅 또는 특히 샤프트에서 부품의 손상이 방지될 수 있다. 이것은 본 발명에 따라, 샤프트의 외주가 경화되는 제 1 단계에서 적어도 샤프트의 가장자리 층이 경화됨으로써 달성된다. 예컨대 샤프트의 미리 정해진 얇은 가장자리 깊이만 경화되거나 또는 대안으로서 샤프트가 전체 횡단면에 걸쳐 경화된다. 후속해서 경화된 샤프트는, 하나의 영역은 샤프트의 원래의 외주를 지나 방사방향으로 돌출하고 다른 영역은 방사방향으로 오목해지는 방식으로 샤프트의 부분 영역이 변형되도록 성형된다. 샤프트 표면이 경화됨으로써 방사방향으로 돌출한 영역의 샤프트 재료 또는 이것으로 형성된 노칭 톱니의 고화가 이루어진다. 다시 말해서, 적어도 가장자리 층이 경화된 샤프트는, 상기 부분 영역에서 원형이 아닌 외주를 갖도록 성형되므로, 허브 부품과의 연결을 위한 돌출한 연결 영역이 제공된다. 그리고 나서, 성형된 샤프트와 허브 부품이 서로 접합되므로, 샤프트의 돌출한 영역에 압입 끼워 맞춤부로서 샤프트-허브-연결부가 형성된다. 허브 부품의 경도는 샤프트의 경도보다 낮다.

종속 청구항에 본 발명에 따른 바람직한 개선예가 제시된다.

예컨대 샤프트 전체가 경화될 수 있고, 예컨대 베어링 영역과 같은 샤프트의 (외부면)의 부분 영역만 경화되는 것은 방지되는데, 부분 영역의 경화는 매우 복잡하고 시간이 많이 걸린다. 바람직하게, 샤프트 전체(샤프트의 외부면 전체)가 경화되고, 후속해서 경화된 샤프트의 변형이 이루어질 수 있다.

샤프트의 경화는 외주의 얇은 가장자리 영역에서만 이루어질 수 있으므로, 샤프트의 내부 중심은 경화되지 않는다. 이로써, 허용 가능한 힘으로 경화된 샤프트의 성형이 구현될 수 있으므로, 샤프트의 성형은, 샤프트의 하나 또는 다수의 영역이 샤프트의 원래의 외경을 지나 돌출하도록 이루어진다. 특히, 샤프트의 외부 가장자리 층만 경화되는 경우에 노칭(notching) 공구의 내구성이 증가될 수 있다.

바람직하게, 성형된 부분 영역의 샤프트의 축방향 길이는 허브 부품의 축방향 길이에 상응한다. 이로써 샤프트의 변형된 부분 영역은 허브 부품의 폭에 상응하는 폭을 가짐으로써, 샤프트에 허브-부품의 확실한 고정이 보장된다. 대안으로서 성형 영역은 허브-부품의 축방향 길이보다 짧게 또는 길게 형성될 수도 있다.

또한 바람직하게, 적어도 가장자리 층이 경화된 샤프트의 성형 단계는 원통형 섹션 또는 원통형을 이용하여 실시된다. 따라서 샤프트에 부분 원통형 홈이 형성되고, 샤프트의 돌출한 영역은 리지(ridge)에 상응하게 형성된다. 이를 위해 상기 리지는 대칭 형상을 갖고, 간단하고 신속하게 형성될 수 있다. 공구로서 예컨대 원통형 또는 반초경 실린더 인서트(carbide insert)를 가진 다이가 사용될 수 있고, 상기 초경 인서트의 표면은 방사방향으로 샤프트 내로 압입된다.

다른 실시예에서 다이의 평평한 면이 샤프트에 대해 방사방향으로 가압될 수 있으므로, 샤프트의 외주는 라운드된 모서리를 가진 예컨대 돗수다각형을 형성한다. 평평한 압입면들 사이에 재료 리지가 쌓이고, 이것은 허브-부품과 비형상-끼워 맞춤 결합 및/또는 형상-끼워 맞춤 결합을 형성한다. 이러한 스탬핑 방법에서, 스탬핑 공구의 마모를 일으키지 않으면서, 샤프트에 비교적 큰 힘이 가해질 수 있다. 따라서 이러한 방법은 특히 큰 경도차를 갖는 전체적으로 경화된 샤프트에 적합하다.

그와 달리 비교적 얇은 피크를 가진 스탬핑 공구가 사용되면, 상기 공구는 허브-부품에서 더 작은 경도차를 갖는 샤프트에 적합하다. 이것은 예컨대 가장자리 층 경화 시, 외부면부터 얕은 깊이만 경화되어 경도차가 일반적으로 더 작게 형성되는 경우이다. 이 경우, 노칭 공구는 길고 뾰족한 노칭 스트립(에지) 또는 점형 또는 타원형 피크를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 샤프트에 다수의 성형된 부분 영역들이 제공되는 경우에, 부분 영역들의 제조는 상기 부분 영역들이 동시에 형성되도록 이루어진다. 이것은, 샤프트의 성형된 모든 부분 영역에서 균일한 변형이 이루어지고 하나의 단계에서 샤프트에 다수의 돌출한 영역들이 형성될 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 이로 인해 성형 시 마찰 작용이 감소될 수 있다.

바람직하게, 샤프트의 대향 배치된 정확히 2개의 영역에서 경화된 샤프트의 성형이 이루어지므로, 샤프트에 대향 배치된 2개의 돌출한 영역이 형성된다. 이로써 특히 샤프트의 불균형이 방지된다. 대안으로서, 샤프트의 정확히 3개의 위치에서 샤프트의 성형이 이루어지고, 3개의 위치는 각각 샤프트의 원주에 서로 120˚이격되어 배치된다. 이로써 특히, 성형된 샤프트로 허브 부품의 슬라이딩시 자동 센터링 효과가 달성된다. 또한, 상기 샤프트에는 성형으로 인한 불균형이 나타나지 않는다. 또한, 4개의 위치에서 성형이 이루어질 수 있고, 상기 위치들은 바람직하게 원주에 걸쳐 균일하게 배치된다(약 4 x 90˚간격). 성형부는 특히 간단하게 대략 평행한 4개의 노칭 스트립으로 형성될 수 있고, 상기 노칭 스트립들 중 각각 하나의 쌍은 다른 쌍에 대해 가압된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 경화된 가장자리 층의 두께는 0.01 mm 내지 4 mm, 특히 0.2 mm 내지 1 mm이고, 샤프트의 직경은 4 mm 내지 8 mm이다. 이로써, 가장 자리 영역이 한편으로는 "프레팅" 또는 마모에 대해 충분한 경도를 갖고, 그럼에도 불구하고 가장자리 층이 경화된 샤프트의 간단하고 저렴한 성형이 가능한 것이 보장된다. 특히 바람직하게, 경화된 가장자리 층의 두께는 샤프트 직경의 2.5 내지 5% 이다. 샤프트의 길이는 바람직하게 120 mm 내지 160 mm이다. 바람직하게, 샤프트 직경 대 샤프트 길이의 비는 10 내지 40, 특히 바람직하게 20 내지 30이다.

바람직하게, 샤프트의 길이 방향으로 성형된, 방사방향으로 돌출한 다수의 부분 영역들이 형성되므로, 샤프트에 다수의 허브 부품들이 고정될 수 있다. 이로 인해 예컨대 전기 기계용 아마추어 샤프트에 아마추어 외에도 볼 베어링 또는 링 자석 또는 다른 부품들이 배치될 수 있다.

또한, 본 발명은 샤프트 및 허브 부품을 포함하는, 전기 기계의 아마추어용 샤프트-허브 부품에 관한 것으로, 샤프트는 전체 외주에 경화된 얇은 가장자리 층을 갖고, 경화 후에 형성된 적어도 하나의 부분 영역을 포함하며, 상기 부분 영역은 샤프트의 원래의 외주에 걸쳐 변형부를 갖는다. 샤프트와 허브 부품 사이의 연결부는 방사방향으로 돌출한 영역에서 압입 끼워 맞춤부를 형성하고, 허브 부품의 경도는 샤프트의 경도보다 작다. 이로써, 특히 샤프트에 대한 허브 부품의 접합 공정 후에 균열 또는 허용될 수 없는 뒤틀림을 갖지 않는, 전기 기계의 아마추어용 샤프트-허브 부품이 제공될 수 있다. 본 발명에 따른 샤프트-허브 부품은 간단하고 저렴하게 제조될 수 있다. 특히, 아마추어로서 박판 패킷이 사용될 수 있고, 상기 박판 패킷은 다수의 개별 박판으로 이루어지고, 접합 과정 동안 샤프트 또는 박판에 손상이 발생하지 않는다.

샤프트-허브 부품의 허브 부품은 바람직하게 다수의 개별 박판으로 이루어진 박판 패킷 또는 볼 베어링 또는 링 자석 또는 베어링 슬리브 또는 피동 기어이다.

특히 바람직하게, 샤프트의 축방향으로 샤프트의 성형된 영역의 길이는 상기 영역에 고정될 허브 부품의 폭과 동일하다. 이로써, 샤프트 상에서 허브 부품의 확실한 지지가 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 경화된 샤프트 및 샤프트보다 낮은 경도를 가진 허브 부품을 포함하는 샤프트-허브 부품을 구비한 전기 기계에 관한 것으로, 샤프트에서 특히 얇은 가장자리 층만 경화되고, 경화 후에 접합시 샤프트의 돌출한 영역과 허브 부품 사이에 압입 끼워 맞춤이 이루어질 수 있도록 샤프트의 변형이 이루어진다.

본 발명은 예컨대 정류자 또는 웜 기어와 같은 다른 샤프트-허브 부품에도 적용될 수 있다.

하기에서 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명된다.

본 발명에 따라, 간단하고 저렴하게 샤프트-허브 부품 및 그것의 제조 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 샤프트-허브 부품의 개략도.
도 2는 도 1의 샤프트의 측면도.
도 3은 도 2의 라인 III-III을 따른 단면도.
도 4는 샤프트의 성형 단계를 도시한 개략적인 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤프트-허브 부품의 샤프트의 개략적인 단면도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 스탬핑 공구를 포함하는 샤프트의 개략적인 단면도.

하기에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 샤프트--허브 부품(1)이 도 1 내지 도 4를 참고로 상세히 설명된다.

도 1은 샤프트-허브 부품(1)의 측면도를 도시하고, 상기 샤프트-허브 부품은 샤프트(2) 및 거기에 고정된 박판 패킷(3)을 포함한다. 박판 패킷(3)은 다수의 개별 박판들(3a)로 이루어진다. 또한, 샤프트(2)에 베어링 링(10), 베어링 슬리브(11) 및 피동 기어(12) 형태의 다른 허브 부품들이 배치된다. 모든 허브 부품들, 즉 박판 패킷(3)도 압입 끼워 맞춤에 의해 샤프트(2)에 결합된다. 각각의 샤프트-허브 연결부의 끼워 맞춤의 크기는, 내부 허브 부품들, 즉 박판 패킷(3)과 구동 기어(12)가 문제없이 외부 허브 부품들, 즉 베어링 링(10) 및 베어링 슬리브(11)의 끼워 맞춤 영역에 걸쳐 이동될 수 있도록 선택된다.

샤프트-허브 부품(1)의 샤프트(2)는 경화된 가장자리 영역(20)과 경화되지 않은 내부 영역(21)을 포함한다. 샤프트는 예컨대 냉간 압연 C45- 또는 C60-원형강으로 제조된 다음, 그 가장자리 층이 경화된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 경화된 가장자리 층의 두께 D2는 샤프트의 직경 D1에 비해 작다. 이 실시예에서, 두께 D2 와 직경 D1의 비는 약 5%이다. 또한, 샤프트는 직경에 비해 매우 길다. 가장자리 층의 표면 경도는 약 240 내지 380 HV(비커스 경도)이고, 이것은 약 70 내지 80 HR 15 N(로크웰 경도)에 해당한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 샤프트(2)는 성형된 4개의 부분 영역들(L1, L2, L3, L4)을 갖는다. 성형된 부분 영역들(L1, L2, L3, L4)은 샤프트의 가장자리 층 의 경화 후에 형성된다. 샤프트(2)에서 샤프트의 길이방향으로 성형된 부분 영역의 길이는 해당 허브 부품의 각각의 폭에 상응한다. 즉, 박판 패킷(3)의 폭은 예컨대 제 2 성형 부분 영역(L2)의 축방향 길이와 같다. 동일한 방식으로, 부분 영역(L1, L3, L4)의 축방향 길이는 베어링 링(10), 피동 기어(12) 및 베어링 슬리브(11)의 폭에 상응한다.

도 3은 성형된 부분 영역(L2)에서 샤프트(2)의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 가장자리 층이 경화된 샤프트는, 3개의 돌출한 영역(4)과 3개의 오목한 영역(5)을 포함하도록 성형된다. 돌출한 또는 오목한 영역들은 샤프트의 원주를 따라 각각 120˚ 오프셋 되어 배치된다. 도 3에는 원래의 외주(6)가 파선으로 도시된다. 이로써 돌출한 영역(4)의 오버사이즈(7)를 알 수 있다. 즉, 3개의 돌출한 영역들과 3개의 오목한 영역들은 각각 동일하게 형성되는 것을 알 수 있다. 이 실시예에서, 상기 오버사이즈(7)는 경화된 가장자리 영역의 두께(D2)에 상응한다. 그러나, 상기 오버사이즈(7)는 경화된 가장자리 영역의 두께(D2)보다 크거나 또는 작을 수 있다.

도 4는 샤프트(2)의 성형 과정을 개략적으로 도시한다. 샤프트(2)는 가장자리 층의 경화 후에 다이(16)의 수용부(16a)에 삽입된다. 다이(16)에 2개의 초경 실린더이 배치된다. 초경 실린더들(17)은, 샤프트(2)가 삽입된 경우에 샤프트(2)의 중심점 M이 다이(16)의 2개의 초경 실린더(17)의 중심점을 통과하는 2개의 선들의 교점에 놓이도록 배치되고, 초경 실린더(17)의 중심점들을 통과하는 상기 2개의 선들 사이에 120˚의 각도 α가 형성된다. 또한, 다른 초경 실린더(17)을 가진 다이(15)가 제공되고, 상기 초경 실린더은 삽입된 샤프트(2) 위로 하강한다. 이는, 도 4에서 화살표 F로 표시된다. 샤프트(2)의 중심점 M과 초경 실린더(17) 사이의 가상의 선은 화살표(F)의 방향에 대해 평행하다. 다이(16)의 방향으로 다이(15)가 하강함으로써, 샤프트(2)에서 성형 과정이 동시에 이루어진다. 즉, 샤프트(2)의 오목한 영역들(5)과 돌출한 영역들(4)이 동시에 형성된다. 다이(15)와 다이(16)의 초경 실린더(17)의 길이는 형성될 변형 부분 영역들(L1, L2, L3, L4)의 폭에 상응한다. 따라서 성형 공구는 다수의 초경 실린더 인서트들(17)을 포함하므로, 샤프트의 성형된 부분 영역들이 동시에 형성될 수 있다. 성형 공구는 간단한 공구 디자인을 갖고, 가장자리 층이 경화된 샤프트의 성형 과정은 간단하게 실시될 수 있다. 성형 과정 후에 샤프트(2)와 4개의 허브 부품들은 서로 접합되고, 각각의 돌출한 영역들(4)에서 샤프트와 각각의 허브 부품 간의 압입 끼워 맞춤이 이루어진다. 압입 끼워 맞춤의 치수는, 내부 허브 부품들이 문제없이 외부 허브 부품들에 걸쳐 안내될 수 있도록 선택된다. 확실한 압입 끼워 맞춤을 위해 허브 부품들의 재료는, 가장자리 층이 경화된 샤프트보다 연질로 선택된다. 이 경우, 2개의 접합 파트너들 사이의 경도차는 가능한 커야 한다.

본 발명에 따라 샤프트(2) 전체가 경화될 수 있고 샤프트(2)의 부분 영역들을 경화하지 않아도 되기 때문에, 경화 과정은 매우 신속하고 저렴하게 실시될 수 있다. 또한, 허브 부품들이 샤프트(2)의 길이방향으로 다른 위치들에 배치되는 다양한 전기 기계에 샤프트가 사용될 수 있다. 이로써, 특히 이러한 샤프트(2)의 베어링 지지를 위한 비용이 감소될 수 있다. 또한, 샤프트(2)의 개별 마크 또는 샤프트(2)의 경화된 영역의 마킹이 생략될 수 있다. 또한, 샤프트의 부분 영역마다 3개의 돌출한 영역들(4) 또는 3개의 오목한 영역들(5)이 제공됨으로써, 접합 과정 동안 자동 센터링이 이루어질 수 있다. 이로써, 불량률 감소와 함께 확실한 조립 과정이 달성될 수 있다. 제 1 실시예의 샤프트-허브 부품(1)은 전기 기계에, 특히 차량용 직류-소형 모터에 사용된다. 특히, 사용 분야는 윈드실드 와이퍼 모터, 윈도우 리프터 모터, 팬 구동 장치 또는 차량 내의 다른 전기 소형 구동 장치이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 샤프트-허브 부품용 샤프트(2)를 도시한다. 제 1 실시예에서와 동일한 또는 동일한 기능을 하는 부품들은 동일한 도면 부호를 갖는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예의 샤프트(2)는 정확히 2개의 돌출한 영역들(4)과 2개의 오목한 영역들(5)을 포함한다. 돌출한 영역들(4)과 오목한 영역들(5)은 각각 서로 대향 배치된다. 상기 샤프트(2)의 제조를 위해 특히 성형 공구는 매우 간단하게 구성될 수 있다. 특히, 가장자리 층이 경화된 샤프트(2)의 성형 과정에 필요한 힘이 감소될 수 있거나, 또는 큰 경도차를 갖는 전체적으로 경화된 샤프트가 성형될 수 있다. 성형된 부분 영역은 대칭으로 성형된다. 그 밖의 점에서, 실시예는 도 1의 실시예와 동일하므로, 거기에 제시된 설명이 참조될 수 있다. 즉, 전술한 실시예와 관련하여, 샤프트에 돌출한 또는 오목한 영역들을 형성하기 위해, 원통형 성형 공구 대신에 볼 또는 볼 섹션 형태의 공구가 사용될 수 있다.

도 6은 다른 실시예에서 샤프트(2)의 성형된 부분 영역(L2)의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 3과 달리, 경화된 금속(2)은, 2개의 돌출한 영역(4)과 2개의 오목한 영역(5)만 포함하도록 성형된다. 매끄럽고 평평한 스탬핑 면(30)을 가진 다이(15)에 의해 샤프트(2)에 방사방향으로 돌출한 영역(4)이 형성될 수 있다. 예컨대 전체적으로 경화된 샤프트(2)가 사용될 수도 있다. 제 1 실시예에서와 동일한 또는 동일한 기능을 하는 부품들은 동일한 도면 부호를 갖는다.

도 7은 샤프트(2)의 성형 과정을 개략적으로 도시한다. 샤프트(2)는 경화 후에 동시에 작동하는 3개의 초경 다이(15)를 가진 공구 내로 삽입된다. 다이들(15)은 서로 120˚의 각도 α를 형성한다. 상기 다이들은 평평한 스탬핑 면(30)을 갖고, 상기 면은 샤프트(2)의 외부면(6)에 대해 방사방향으로 가압된다. 다이들(15)이 동시에 조절됨으로써, 샤프트(2)에서 성형 과정은 동시에 이루어진다. 즉, 오목한 영역(5)과 돌출한 영역(4)은 동시에 형성된다. 이것은 도 7에서 화살표 F로 표시된다. 다이(15)의 축방향 길이는 허브 부품(3, 10, 11, 12)의 길이에 상응할 수 있다. 성형 과정 후에 샤프트(2)와 허브 부품(3, 10, 11, 12)은 서로 접합된다. 프레팅이 없는 확실한 접합 과정을 위해, 경화된 샤프트(2)와 연질의 허브 부품(3, 10, 11, 12) 사이의 경도차가 큰 것이 매우 바람직하다.

도 8은 다른 실시예에서 가장자리 층이 경화된 샤프트(2)의 성형 과정을 개략적으로 도시한다. 가장자리 층이 경화된 샤프트(2)는 2개의 노칭 스트립(18) 상에 배치된다. 2개의 다른 노칭 스트립(18)은 동시에 샤프트(2)로 하강한다. 이것은 도 8에서 화살표 F로 표시된다. 노칭 스트립 에지(40)가 삽입됨으로써, 오목한 영역(5)과 돌출한 영역(4)이 동시에 형성된다. 4개의 노칭 스트립들(18)은 서로 약 90˚의 각도 α를 형성한다. 노칭 스트립(18)의 길이는 허브 부품(3, 10, 11, 12)의 길이에 상응할 수 있지만, 허브 부품(3, 10, 11, 12)의 길이보다 짧거나 또는 길게 형성될 수도 있다. 노칭 스트립 에지(40)의 내구성을 높이기 위해, 샤프트(2)는 바람직하게 얇은 외부 가장자리 층만 경화되고, 상기 가장자리 층은 바람직하게 0.1 내지 1.5 mm, 예컨대 대략 0.7 mm 깊이로 형성된다. 표면 경도는 전체적으로 경화된 샤프트(2)에서보다 작다. 노칭 스트립 에지(40)의 형태는 바람직하게, 스탬핑 공구의 압입시 샤프트 재료가 방해받지 않고 흐를 수 있는 것이 아니라, 에지의 측면을 따라 고화되고 압축되어서 방사방향으로 돌출한 영역(4)의 사전에 확실하게 규정된 형상이 생기도록 형성된다. 상기 영역(4)은 가장자리 층의 경화에 추가해서 재료 압축에 의해 증가된 강도를 갖는다. 노칭 스트립 에지(40)의 피크 - 특히 원형 또는 타원형으로 형성될 수 있는 - 는 다이 압축 방향에 대해 비대칭형으로 형성되므로, 실질적으로 원주방향의 한 측면에만 방사방향으로 돌출한 영역(14)으로서 재료 팽창부가 형성된다. 성형 과정 후에 가장자리 층이 경화된 샤프트(2)와 허브 부품(3, 10, 11, 12)은 서로 접합된다.

1 샤프트-허브 부품
2 샤프트
4 돌출한 영역
5 오목한 영역

Claims

샤프트(2), 허브 부품(3;10;11;12), 및 전기 기계의 아마추어용 샤프트-허브 여-연결부를 포함하는 샤프트-허브 부품(1)의 제조 방법으로서,
- 상기 샤프트(2), 적어도 상기 샤프트(2)의 외부면(6) 상의 가장자리 층(20)을 경화하는 단계,
- 적어도 하나의 방사방향으로 돌출한 영역(4)과 방사방향으로 오목한 영역(5)이 형성되도록 상기 샤프트(2)의 부분 영역(L1;L2;L3;L4)을 성형하는 방식으로 상기 경화된 샤프트(2)를 성형하는 단계, 및
- 상기 돌출한 영역(4)에서 상기 샤프트-허브 연결부가 압입 끼워 맞춤부를 갖고 상기 허브 부품(3;10;11;12)의 경도는 상기 샤프트(2)의 가장자리 층의 경도보다 작도록, 상기 성형된 샤프트(2)와 상기 허브 부품(3, 10, 11, 12)을 접합하여 샤프트-허브 부품을 형성하는 단계를 포함하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 상기 성형된 부분 영역(L1;L2;L3;L4)은 상기 샤프트(2)의 축방향으로, 상기 허브 부품(3;10;11;12)의 축방향 길이에 상응하거나 또는 더 짧은 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 성형 단계는 원통형 섹션(17) 또는 평평한 면의 다이(30)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 성형 단계는 긴 피크(40)를 가진 노칭 스트립(18)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(2) 상의 다수의 성형 부분 영역들은 동시에 또는 차례로 형성되는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 부분 영역의 성형은 상기 샤프트(2)의 서로 대향 배치된 정확히 2개의 위치에서 실시되는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 부분 영역의 성형은 상기 샤프트(2)의 정확히 3개의 위치에서 실시되고, 상기 3개의 위치는 각각 상기 샤프트(2)의 원주에서 120˚의 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 부분 영역의 성형은 상기 샤프트(2)의 정확히 4개의 위치에서 실시되고, 상기 4개의 위치는 상기 샤프트(2)의 원주에서 90˚의 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 경화된 가장자리 층 영역(20)의 두께(D2)는 0.01 mm 내지 4 mm, 특히 0.2 mm 내지 1 mm이고, 특히 상기 샤프트(2)의 직경(D1)은 4 mm 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 상기 외부면(6)의 경도는 200 내지 500 HV, 특히 240 내지 380 HV(비이커 경도)인 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품의 제조 방법.
샤프트(2) 및 허브 부품(3;10;11;12)을 포함하는, 전기 기계의 아마추어용 샤프트-허브 부품에 있어서,
상기 샤프트(2)는 외주면(6)에 적어도 하나의 경화된 가장자리 층(20)을 갖고, 경화 후에 형성되어 성형된 적어도 하나의 부분 영역(L1;L2;L3;L4)을 포함하고, 상기 부분 영역은 상기 샤프트(2)의 원래의 외주(6)를 지나 방사방향으로 돌출한 영역(4)과 방사방향으로 오목한 영역(5)을 가진 성형부를 포함하고, 상기 샤프트(2)와 상기 허브 부품(3;10;11;12) 사이의 연결부는 상기 방사방향으로 돌출한 영역(4)의 압입 끼워 맞춤부이고, 상기 허브 부품(3;10;11;12)의 경도는 상기 샤프트(2)의 경도, 특히 상기 샤프트의 가장자리 층(20)의 경도보다 작은 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품.
제 11 항에 있어서, 상기 허브 부품(3, 10, 11, 12)은 다수의 개별 박판(3a)으로 이루어진 박판 패킷(3)으로서 또는 스탬핑 패킷으로서 또는 베어링 링(10)으로서 또는 링 자석으로서 또는 베어링 슬리브(11)로서 또는 피동 기어(12)로서, 또는 정류자로서, 또는 기어장치 웜으로서 또는 종동부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 성형된 부분 영역(L1;L2;L3;L4)은 정확히 3개의 돌출한 영역(4)과 정확히 3개의 오목한 영역(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 샤프트(2)의 성형된 부분 영역L1;L2;L3;L4)은 정확히 4개의 돌출한 영역(4)과 정확히 4개의 오목한 영역(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트-허브 부품은 상기 샤프트(2)에 다수의 허브 부품들(3;10;11;12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 샤프트-허브 부품.