WO2001069099A1 - Aus einem band hergestelltes formteil - Google Patents

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Leo Müntnich
Hartwig Waldert
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Ina-Schaeffler Kg
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    • G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors

Definitions

  • the invention relates to a molded part produced from a strip, the ends of which touching in the circumferential direction are permanently connected to one another.
  • the invention also relates to associated processes for the production of molded parts.
  • connection welding creates welding poses which have to be removed again in a subsequent operation, since they can otherwise damage the bearing.
  • imperfections arise during the connection welding. These include internal geometric irregularities that can occur in different levels. The imperfections begin within the roughness and end at a depth at which they have a lasting effect on the function of the component, ie in extreme cases make it unusable. Such imperfections now have a notch effect, ie they cause a disturbance in the uniform flow of force in the component due to the sudden change in the cross section or the surface contour. On These notches develop a stress concentration, with a stress peak forming in the notch base. This notch now has two effects. On the one hand, the load-bearing cross-section is reduced, on the other hand, the stress is concentrated on the notch base. This notch effect within the welded connection between the two joints of the cage has a particularly negative effect on its fatigue strength under high loads.
  • the object of the invention is therefore to develop a novel connection of a molded part made from tape, which ensures reliable fatigue strength even under the highest loads.
  • this object is achieved according to the characterizing part of claim 1 in that at one end of the band a recess and at the other end an excess projection are arranged, which after bending the band are joined by applying a force in the axial or radial direction are, so that an indissoluble press fit is formed by plastic deformation.
  • molded part produced from a strip is to be interpreted broadly in the sense of the invention, ie molded parts are conceivable for the most diverse applications.
  • the molded part is a rotationally symmetrical cage for a rolling bearing consisting of webs and side rings, with at least one side ring attached has a recess at one end and a projection at the other end.
  • the molded part is designed as a pulse wheel for a device for measuring a rotational speed of a rotating component, which has circumferentially evenly spaced counting sections which cooperate with a sensor device, the pulse wheel being connectable to the rotating component is.
  • the recess should be designed as a receiving bore and the projection as a cylinder.
  • the shape of the recess and projection are freely selectable, with particular preference being given to those shapes which can be produced with as little effort as possible and which can be fitted well into one another.
  • the band should be made of an iron material, of copper or a copper alloy, of aluminum or of an aluminum alloy or of a plastic.
  • a method for the production of a molded part in the form of a cage is protected, where appropriate, first an endless starting strip is profiled by a shaping process in accordance with the desired later cross-section, then pockets are punched out for receiving rolling elements, and then, if necessary, the Bags are provided with guide and / or holding surfaces, then a strip is cut to length, which is provided at its opposite end with the recess and with the projection, then the strip is bent into the ring shape, before by axially or radially pressing the projection into one another Recess of the dimensionally stable cage is formed.
  • Figure 1 is a perspective view of a tape section
  • Figures 2 u. 3 shows a section of a roller bearing cage shown in perspective.
  • the strip shown in FIG. 1 and designated 1 has the side parts 2 and 3 which are connected to one another by webs 4 which are evenly spaced from one another, so that pockets 5 are formed.
  • the strip 1 is profiled in such a way that an M-shaped cage is formed after it has been bent round.
  • Each side part 2 and 3 has a recess 6 at one end and a projection 7 at the other end, which are designed as a bore or as a cylinder, the projection 7 being oversized with respect to the recess 6, so that when the material is squeezed Inserting the projection 7 into the recess 6 creates a permanent connection.
  • the projection 7 is pressed into the recess 6 in such a way that the two side parts 1, 2 are placed axially offset next to one another by their width and are then pressed axially into one another by the application of a force.
  • the bearing cage shown partially in FIG. 2 and designated 8 has the side rings 9 and 10, which are connected to one another by webs 11, so that pockets 12 receiving rolling elements are formed.
  • the webs 11 are profiled in such a way that, starting from the two sides 9, 10, they first run parallel to the bearing axis (not shown), then fall obliquely radially inwards and finally unite in a partial region running parallel to the bearing axis.
  • the cage 8 has at its abutting ends on each side ring 9 and 10 the recess 6 and the projection 7, with this embodiment of the cage 8 pressing the projection 7 into the recess after the round bending 6 also takes place in the axial direction.
  • the cage 8 in FIG. 3 is provided with recesses 6 and projections 7 in such a way that they have to be brought into one another by radial displacement after the round bending.
  • the joints are each placed in the area of a pocket 5, 12.
  • their arrangement in the web area is just as possible.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Ein aus einem Band hergestelltes Formteil, dessen in Umfangsrichtung sich einander berührende Enden fest miteinander verbunden sind, zeichnet sich dadurch aus, dass an einem Ende des Bandes (1) eine Ausnehmung (6) und am anderen Ende ein ein Übermaß aufweisender Vorsprung (7) angeordnet sind, die nach dem Rundbiegen des Bandes (1) in axialer oder radialer Richtung ineinandergefügt sind, so dass durch plastische Verformung ein unlösbarer Preßverband gebildet ist.

Description

Aus einem Band hergestelltes Formteil
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein aus einem Band hergestelltes Formteil, dessen in Umfangsrichtung sich berührende Enden unlösbar miteinander verbunden sind. Außerdem betrifft die Erfindung zugehörige Verfahren zur Herstellung von Formteilen.
Hintergrund der Erfindung
Es ist schon seit langem bekannt, derartige Formteile als Lagerkäfige für Wälzlager so herzustellen, dass zunächst in einem flachen Metallband durch einen Stanzvorgang Wälzkörper aufnehmende Taschen erzeugt werden. Nach dem Ablängen des Metallbandes entsprechend dem gewünschten Käfigdurchmesser wird dieses in eine zylindrische Form gerollt, so dass die beiden Stoß- stellen aneinanderliegen. Zur Fertigstellung des Käfigs werden dann die an- einanderliegenden Stoßstellen durch einen Schweißvorgang miteinander verbunden (DE 15 52 099).
Nachteilig dabei ist, dass durch das Verbindungsschweißen Schweißaufwürfe entstehen, die in einem nachfolgenden Arbeitsgang wieder abgetragen werden müssen, da sie ansonsten das Lager beschädigen können. Es ist weiter von Nachteil, dass beim Verbindungsschweißen sog. Ungänzen entstehen. Darunter sind nach innengehende geometrische Unregelmäßigkeiten zu verstehen, die in verschiedenen Abstufungen auftreten können. Die Ungänzen beginnen ihr Spektrum innerhalb der Rauheit und enden in einer Tiefe, in der sie die Funktion des Bauteils nachhaltig beeinflussen, d. h. im Extremfall dieses unbrauchbar machen. Derartige Ungänzen weisen nun eine Kerbwirkung auf, d. h. sie bewirken durch die plötzliche Änderung des Querschnittes oder der Oberflächenkontur eine Störung des gleichmäßigen Kraftflusses im Bauteil. An diesen Kerben entsteht eine Spannungskonzentration, wobei sich eine Spannungspitze im Kerbgrund bildet. Diese Kerbung bringt nun zwei Effekte mit sich. Zum einen wird der tragende Querschnitt verringert, zum anderen konzentriert sich die Beanspruchung auf den Kerbgrund. Diese Kerbwirkung innerhalb der Schweißverbindung zwischen den beiden Stoßstellen des Käfigs wirkt sich insbesondere negativ auf dessen Dauerfestigkeit unter hohen Beanspruchungen aus.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neuartige Verbindung von einem aus Band hergestellten Formteil zu entwickeln, die eine zuverlässige Dauerfestigkeit auch unter höchsten Beanspruchungen gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass an einem Ende des Bandes eine Ausnehmung und am anderen Ende ein ein Übermaß aufweisender Vorsprung angeordnet sind, die nach dem Rundbiegen des Bandes durch Aufwenden einer Kraft in axialer oder radialer Richtung ineinandergefügt sind, so dass durch plastische Verformung ein unlösbarer Preßverband gebildet ist.
Der Vorteil eines erfindungsgemäßen Formteiles liegt insbesondere darin, dass das Schweißen durch diese neuartige Verbindungstechnik der Bandenden ersetzt ist. Die vorstehend aufgeführten Nachteile, die mit dem Schweißaufwurf in einem unmittelbaren Zusammenhang stehen, entfallen somit. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass auch Bandmaterialien verwendet werden können, die nicht oder nur sehr schwierig schweißtechnisch miteinander verbunden werden können.
Der Begriff "aus einem Band hergestelltes Formteil" ist im Sinne der Erfindung weit auszulegen, d. h. es sind Formteile für die unterschiedensten Anwendungsfälle denkbar. So ist beispielsweise nach Anspruch 2 vorgesehen, dass das Formteil ein aus Stegen und Seitenringen bestehender rotationssymmetrischer Käfig für ein Wälzlager ist, wobei wenigstens ein Seitenring an einem Ende eine Ausnehmung und am anderen Ende einen Vorsprung aufweist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 3 ist das Formteil als ein Impulsrad für eine Einrichtung zum Messen einer Drehzahl eines rotierenden Bauteiles ausgebildet, das in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete Zählabschnitte aufweist, die mit einer Sensoreinrichtung zusammenwirken, wobei das Impulsrad mit dem rotierenden Bauteil verbindbar ist.
Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 soll die Ausnehmung als eine Aufnahmebohrung und der Vorsprung als ein Zylinder ausgebildet sein. Die Form von Ausnehmung und Vorsprung sind frei wählbar, wobei man insbesondere solche Formen bevorzugen wird, die sich mit einem möglichst geringen Aufwand herstellen und die sich gut ineinander fügen lassen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 5 soll das Band aus einem Eisenwerkstoff, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, aus Alumini- um oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem Kunststoff gefertigt sein.
Im Anspruch 6 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formteiles in Form eines Käfigs unter Schutz gestellt, wobei ggf. zunächst ein endloses Ausgangsband entsprechend dem gewünschten späteren Querschnitt durch einen Formgebungsvorgang profiliert wird, danach Taschen für die Aufnahme von Wälzkörpern ausgestanzt werden, anschließend ggf. die Taschen mit Führungsund/oder Halteflächen versehen werden, danach ein Streifen abgelängt wird, der an seinen gegenüberliegenden Ende mit der Ausnehmung und mit dem Vorsprung versehen wird, anschließend das Biegen des Streifens in die Ringform erfolgt, bevor durch axiales oder radiales Ineinanderpressen des Vorsprunges in die Ausnehmung der formstabile Käfig gebildet ist.
Schließlich ist in Anspruch 7 ein ähnliches Herstell verfahren für ein Impulsrad beschrieben, wonach zunächst in einem endlosen Ausgangsband als Zählabschnitte wirkende Taschen ausgestanzt werden, danach ein Streifen abgelängt wird, der anschließend an seinen gegenüberliegenden Enden mit der Ausnehmung und mit dem Vorsprung versehen wird, anschließend das Biegen des Streifens in die Ringform erfolgt, bevor durch axiales oder radiales Ineinander- pressen des Vorsprunges in die Ausnehmung das formstabile Impulsrad gebildet ist.
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Bandabschnittes und
Figuren 2 u. 3 einen Ausschnitt von einem perspektivisch dargestellten Wälzlagerkäfig.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in Figur 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Streifen weist die Seitenteile 2 und 3 auf, die durch gleichmäßig voneinander beabstandete Stege 4 mitein- ander verbunden sind, so dass Taschen 5 gebildet sind. Der Streifen 1 ist so profiliert, dass nach seinem Rundbiegen ein M-förmiger Käfig gebildet ist. Jedes Seitenteil 2 und 3 weist an einem Ende eine Ausnehmung 6 und am anderen Ende einen Vorsprung 7 auf, die als Bohrung bzw. als Zylinder ausgebildet sind, wobei der Vorsprung 7 gegenüber der Ausnehmung 6 ein Übermaß auf- weist, so dass durch Materialverquetschung beim Einschieben des Vorsprunges 7 in die Ausnehmung 6 eine unlösbare Verbindung entsteht. Das Einpressen von Vorsprung 7 in die Ausnehmung 6 erfolgt so, dass beide Seitenteile 1 , 2 um ihre Breite axial versetzt nebeneinander gelegt und dann durch Aufwenden einer Kraft axial ineinander verpreßt werden. Der in Figur 2 teilweise dargestellte und mit 8 bezeichnete Lagerkäfig weist die Seitenringe 9 und 10 auf, die durch Stege 11 miteinander verbunden sind, so dass Wälzkörper aufnehmende Taschen 12 entstehen. Die Stege 11 sind so profiliert, dass sie zunächst ausgehend von den beiden Seiten 9, 10 parallel zur nicht dargestellten Lagerachse verlaufen, anschließend schräg radial nach innen abfallen und sich abschließend in einem parallel zur Lagerachse verlaufenden Teilbereich vereinen. Ebenso wie der in Figur 1 dargestellte Streifen 1 weist der Käfig 8 an seinen aneinanderstoßenden Enden an jedem Seitenring 9 und 10 die Ausnehmung 6 und den Vorsprung 7 auf, wobei bei dieser Ausführung des Käfigs 8 nach dem Rundbiegen ein Einpressen des Vorsprunges 7 in die Ausnehmung 6 in ebenfalls axialer Richtung erfolgt.
Im Gegensatz dazu ist der Käfig 8 in Figur 3 mit Ausnehmungen 6 und Vor- Sprüngen 7 so ausgestattet, dass diese nach dem Rundbiegen durch ein radiales Verschieben ineinander gebracht werden müssen. Das heißt, beide Stoßstellen werden um die Stärke der Seitenringe 9, 10 radial zueinander versetzt und dann durch Aufwenden einer Kraft ineinander verpreßt, so dass wiederum durch plastische Verformung ein unlösbar Materialverbund an beiden Stoßstellen gebildet ist.
In den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Stoßstellen jeweils so gelegt, dass sie in den Bereich einer Tasche 5, 12 fallen. Deren Anordnung im Stegbereich ist jedoch genauso gut möglich.
Bezugszeichen
Streifen
Seitenteil
Seitenteil
Steg
Tasche
Ausnehmung
Vorsprung
Käfig
Seitenring
Seitenring
Steg
Tasche

Claims

Patentansprüche
1. Aus einem Band (1 ) hergestelltes Formteil, dessen in Umfangsrichtung sich berührende Enden unlösbar miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Bandes (1 ) eine Ausnehmung (6) und am anderen Ende ein ein Übermaß aufweisender Vorsprung (7) angeordnet sind, die nach dem Rundbiegen des Bandes (1 ) durch Aufwenden einer Kraft in axialer oder radialer Richtung ineinander gefügt sind, so dass durch plastische Verformung ein unlösbarer Preßverband gebildet ist.
2. Formteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es als ein aus Stegen (11 ) und Seitenringen (9,10) bestehender rotationssymmetrischer Käfig (8) für ein Wälzlager ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Seitenring (9,10) an einem Ende eine Ausnehmung (6) und am anderen Ende einen Vorsprung (7) aufweist.
3. Formteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es als ein Impulsrad für eine Einrichtung zum Messen einer Drehzahl eines ro- tiernden Bauteils ausgebildet ist, das in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete Zählabschnitte aufweist, die mit einer Sensoreinrichtung zusammenwirken, wobei das Impulsrad mit dem rotieren- den Bauteil verbindbar ist.
4. Formteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (6) als eine Aufnahmebohrung und der Vorsprung (7) als ein Zylinder ausgebildet sind.
5. Formteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Band (1 ) aus einem Eisenwerkstoff, aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung oder aus einem Kunststoff besteht.
6. Verfahren zum Herstellen eines Käfigs (8) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass gegebenenfalls zunächst ein endloses Ausgangsband entsprechend dem gewünschten späteren Quer- schnitt des Käfigs (8) durch einen Formgebungsvorgang profiliert wird, danach Taschen (12) für die Aufnahme von Wälzkörpern ausgestanzt werden, anschließend gegebenfalls dieTaschen (12) mit Führungsund/oder Halteflächen versehen werden, danach ein Streifen (1) abgelängt wird, der danach an seinen gegenüberliegenden Enden mit der Ausnehmung (6) und mit dem Vorsprung (7) versehen wird, anschließend das Biegen des Streifens (1 ) in die Ringform erfolgt, bevor durch axiales oder radiales Ineinanderpressen des Vorsprungs (7) in die Ausnehmung (6) der formstabile Käfig (8) gebildet ist.
7. Verfahren zum Herstellen eines Impulsrades nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem endlosen Ausgangsband als Zählabschnitte wirkende Taschen ausgestantzt werden, danach ein Streifen abgelängt wird, der anschließend an seinen gegenüberliegenden Enden mit der Ausnehmung und mit dem Vorsprung ver- sehen wird, danach das Biegen des Streifens in die Ringform erfolgt, bevor durch axiales oder radiales Ineinanderpressen des Vorsprunges in die Ausnehmung das formstabile Impulsrad gebildet ist.
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