Bezeichnung der Erfindung
Bauteil mit einer Verdrehsicherung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einer Verdrehsicherung nach dem Ober¬ begriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Hintergrund der Erfindung
Bauteile mit Verdrehsicherungen sind bekannt.
Wird das Bauteil beispielsweise als Bordscheibe, d.h. als Scheibe, die senk¬ recht zu ihrer Haupterstreckungsrichtung einen Wandbereich beispielsweise am Innen- oder Außendurchmesser aufweist, ausgeführt, ist eine klassische Verdrehsicherung als von der Scheibenwand ausgehende gerade Nase aus¬ gebildet. Im Falle einer am Innendurchmesser geführten Bordscheibe ragen Nasen normalerweise in Richtung des Innendurchmessers hervor und werden durch Eingriff in einem Bereich des korrespondierenden Teiles als Verdrehsi- cherung wirksam. Im Falle einer am Außendurchmesser geführten Bordscheibe ragen die Nasen normalerweise in Richtung des Außendurchmessers hervor und werden wiederum durch Eingriff in einem Bereich eines korrespondieren¬ den Teils als Verdrehsicherung wirksam. Die gerade Form der ausgebildeten Nase führt zu Spannungskonzentrationen und -erhöhungen im Ausbildungsbe- reich, die Risse verursachen können.
Es gibt ferner von einer Bordscheibe ausgehende umgebördelte Nasen. Im Falle am Innendurchmesser geführter Scheiben werden die Nasen aus dem
Scheibenbord herausgeformt, ragen in Richtung des Innendurchmessers her¬ vor und werden durch Eingriff in einen Bereich des korrespondierenden Teils als Verdrehsicherung wirksam. Im Falle am Außendurchmesser geführter Scheiben werden die Nasen aus dem Scheibenbord herausgeformt, ragen in Richtung des Außendurchmessers hervor und werden wiederum durch Eingriff in einem Bereich des korrespondierenden Teils als Verdrehsicherung wirksam. Die Bördelung führt zu einer Unterbrechung der Scheibengeometrie, was wie¬ derum zu Spannungserhöhungen und in der Folge zu Rissen führen kann.
Gemeinsam ist beiden angesprochenen und auch den übrigen aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, dass die ausgeführten Nasengeometrien häufig eine Unterbrechung der Scheibengeometrie bedingen, was zu einer oder mehreren Spannungskonzentrationen führt. Spannungskonzentrationen können Risse verursachen, die z.B. während des Formgebungsprozesses ent- stehen können. Außerdem können Risse oder totale Brüche jederzeit während der Weiterbearbeitung, z.B. bei einer Wärmebehandlung oder während des Zusammenbaus oder bei der Handhabung beim Kunden insbesondere wäh¬ rend des Betriebs selbst auftreten, was oftmals den Totalausfall des Bauteils und der damit verbundenen Produkte verursacht.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil mit einer Verdrehsiche¬ rung bereitzustellen, die die Funktion einer klassischen Verdrehsicherung er- füllt, ohne Spannungserhöhungen zu verursachen.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Bauteil mit den Merkma- len des Patentanspruchs 1 , entsprechend ausgebildeten Scheiben oder Buch¬ sen mit den Merkmalen der Patentansprüche 2, 3 und 4, und ein Axiallager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Bauteils mit mindestens einer Verdrehsicherung bzw. der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Verdrehsi¬ cherung können die Spannungserhöhungen, die von herkömmlichen Verdreh¬ sicherungen verursacht werden, in wirksamer Weise vermieden werden. Die erfindungsgemäße Nasengeometrie verhindert die üblichen Spannungserhö¬ hungen, so dass die erfindungsgemäßen Bauteile weniger anfällig für Risse und Brüche sind. Stufenförmige bzw. im mathematischen Sinne unstetige Formgebungen, wie sie bei herkömmlichen geraden Nasen auftreten, werden erfindungsgemäß vermieden. Die Verdrehsicherung wirkt durch Eingriff der erfindungsgemäß ausgestalteten Nase in ein korrespondierendes Bauteil oder Eingriff des korrespondierenden Bauteils in die erfindungsgemäße Ausspa¬ rung.
Die Bereitstellung einer derartigen Verdrehsicherungsgeometrie ist gegenüber der Bereitstellung herkömmlicher Verdrehsicherungsgeometrien mit keinerlei Mehrkosten verbunden. Die erfindungsgemäße Verdrehsicherung ist einfach bereitzustellen und kann auch an vorhandenen Teilen mit minimalen Werk¬ zeuganpassungen bereitgestellt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprü¬ che.
Vorteilhafterweise ist das Bauteil als Scheibe mit einem im Wesentlichen ebe¬ nen Haupterstreckungsbereich ausgebildet, wobei sich wenigstens eine Nase im Wesentlichen senkrecht zu dem Haupterstreckungsbereich erstreckt. Bei vielen Anwendungen ist eine Verdrehsicherung an einer Scheibe vorteilhaft, um Verschleiß an der Scheibe und am Gegenstück zu verhindern.
Es erweist sich ebenfalls als vorteilhaft, das Bauteil als Buchse mit einem in Wesentlichen zylindermantelartig ausgebildeten Haupterstreckungsbereich auszubilden, wobei sich wenigstens eine Nase im Wesentlichen senkrecht zu diesem Haupterstreckungsbereich erstreckt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Verdrehen einer Buchse (z.B. Lagerbuchse) gegen ein
korrespondierendes Bauteil, das am Innen- oder Außendurchmesser der Buch¬ se geführt wird, wirkungsvoll verhindert werden, was Verschleiß an der Buchse und am korrespondierenden Bauteil vermindert.
Zweckmäßigerweise weist das Bauteil wenigstens einen im Wesentlichen ebe¬ nen Haupterstreckungsbereich und wenigstens einen dazu im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Randbereich auf, wobei die wenigstens eine Verdreh¬ sicherung in einem Haupterstreckungsbereich und/oder in einem Wandbereich ausgebildet ist. Derartige Ausführungsformen werden vorteilhafterweise z.B. für Bordscheiben verwendet, und ermöglichen das Bereitstellen einer Verdrehsi¬ cherung, ohne den Bord der Scheibe zu unterbrechen.
Es ist besonders bevorzugt, das Bauteil mit mindestens drei Verdrehsicherun¬ gen bereit zu stellen, die asymmetrisch zu einer Achse des Bauteils angeord- net sind. Durch eine derartige Ausgestaltung wird eine Doppelfunktion erfüllt: Zusätzlich zur Bereitstellung der Verdrehsicherung wird mechanisch ein fal¬ scher oder verkehrter Zusammenbau des Bauteils und eines ihm verdrehsicher zuzuordnende korrespondierende Bauteils, das erfindungsgemäß korrespon¬ dierende Aussparungen aufweist, unterbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verdrehsicherung durch eine im Wesentlichen halbkegelförmige Nase ausgebildet. Diese bevorzugte gerundete Ausgestaltung verhindert Spannungserhöhungen, so dass die Teile weniger anfällig für Risse und Brüche sind.
Es erweist sich ebenfalls als günstig, dass wenigstens eine Nase im Wesentli¬ chen halbzylinderförmig ausgebildet ist. Diese gerundete Geometrie verhindert ebenfalls weitgehend das Auftreten von Spannungserhöhungen.
Es ist besonders bevorzugt, die erfindungsgemäße Verdrehsicherung mit einer im Wesentlichen halbkugelförmigen Nase auszubilden. Diese gerundete Aus¬ führungsform vermeidet weitgehend das Auftreten von spannungsverursachten Rissen und Brüchen.
Zweckmäßigerweise erfüllt eine Nase des Bauteils weitere Funktionen, insbe¬ sondere Haltenasenfunktionen, Öldurchlassfunktionen. Häufig sind derartige Funktionen an einem Bauteil bereitzustellen und können durch die vorliegende Erfindung mit der Verdrehsicherungsfunktion kombiniert werden.
Es ist besonders bevorzugt, ein erfindungsgemäßes Bauteil in einem Axiallager (Rollenlager / Nadellager) auszubilden. Im Falle von Axialnadellagern können bekannte Montageverfahren für den Zusammenbau eines ein erfindungsgemä- ßes Bauteil beinhaltenden Lagers verwendet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein als Scheibe ausge¬ führtes Bauteil mit wenigstens einer Verdrehsicherung in einem Automatikge¬ triebe bereitgestellt, in dem das Lager gegen ein Gehäuse aus Leichtmetall läuft. Diese Ausführungsform vermindert einen auftretenden Verschleiß.
Es ist vorteilhaft, dass die wenigstens eine Nase eines erfindungsgemäßen Bauteils durch Stanzen hergestellt ist. Es handelt sich hierbei um eine einfache und mit wenig Risiko behaftete Herstellungsform.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert. In dieser zeigt
Figur 1 eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgestalteten Axialnadellagers sowie eine vergrößerte Draufsicht und eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verdrehsicherungsnase,
Figur 2 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nasengestaltung in Draufsicht und im Querschnitt, und
Figur 3 eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In Figur 1a ist ein Axialnadellager insgesamt mit 100 bezeichnet. Bei dem dar¬ gestellten Axialnadellager werden Lagerrollen 131 durch zwei Lagerbauteile 110, 120 befestigt. Bauteil 110 ist als Bordscheibe ausgeführt, wobei sich von einem äußeren Haupterstreckungsbereich 111 in Ringform ein innerer senk- recht dazu angeordneter Wandbereich 112 erstreckt. Bauteil 120 ist als Bord¬ scheibe ausgebildet, wobei ein Haupterstreckungsbereich 121 in Ringform durch einen dazu im Wesentlichen senkrecht ausgerichteten Wandbereich 122 begrenzt wird. In dieser gekapselten Ausführungsform eines Axialnadellagers 100 sind Lagerrollen 131 zwischen den beiden zueinander im Wesentlichen parallel angeordneten Wandbereichen 112, 122 angeordnet. Die Lagerfunktion wird durch Verdrehen der beiden Bauteile 110 und 120 bereitgestellt. Am In¬ nendurchmesser des Wandbereichs 112 sind zwei erfindungsgemäße Ver¬ drehsicherungen 113, 113' ausgebildet. Die symmetrische d. h. auf einem Durchmesser liegende Anordnung der Verdrehsicherungen 113, 113' erlaubt in dieser bevorzugten Ausführungsform zwei Einbaumöglichkeiten eines dem Bauteil 110 verdrehsicher zuzuordnenden korrespondierenden Bauteiles (nicht gezeigt). Das dem Bauteil 110 verdrehsicher zuzuordnende Bauteil wird zweckmäßigerweise am Innendurchmesser des Wandbereichs 112 geführt. Die senkrecht zum Wandbereich 112 ausgebildeten Verdrehsicherungen 113, 113' stellen durch Eingriff in das korrespondierende Bauteil die Verdrehsicherungs- funktion sicher.
Figur 1 b zeigt die vergrößerte Draufsicht einer Verdrehsicherung 113, die in einer bevorzugten Ausführungsform aus dem Wandbereich 112 vorragend einstückig ausgebildet ist. Man erkennt den gerundeten Übergang des Randes des Wandbereichs 112 in die gerundete Ausbildungsform der Nase 113.
Figur 1c zeigt die Seitenansicht eines gekapselten Axialnadellagers 100 ent-
lang der Schnittlinie A-A. Aufgeschnittene Bereiche werden schraffiert darge¬ stellt. Das in Figur 1a dem Betrachter zugewandte Bauteil 120 befindet sich am linken Rand der Figur 1c, das in Figur 1a vom Betrachter entfernte Bauteil 110 befindet sich in Figur 1c am rechten Rand. Der im Wesentlichen ringförmig ausgebildete Haupterstreckungsbereich 121 zusammen mit dem dazu im We¬ sentlichen senkrecht ausgebildeten Wandbereich 122 des Bauteils 120 bilden zusammen mit dem im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten Haupterstre¬ ckungsbereich 111 und dem dazu im Wesentlichen senkrecht ausgebildeten Wandbereich 112 des Bauteils 110 den Lagerraum 130. Im Lagerraum 130 befinden sich die Lagerrollen 131 , die auf Lagerachsen 132 angeordnet sind. Die Lagerrollen 131 erlauben das freigängige Verdrehen der Bauteile 110 und 120 zueinander, was die Lagerfunktion des Axialnadellagers 100 bereitstellt. Ein dem Bauteil 110 verdrehsicher zuzuordnendes korrespondierendes Bauteil wird, wie bereits erwähnt, zweckmäßigerweise am Innendurchmesser des Wandbereichs 112 angeordnet. Um das Verdrehen des Bauteils 110 gegen das korrespondierende Bauteil zu verhindern, greifen die Verdrehsicherungen 113, 113' in korrespondierenden Aussparungen des korrespondierenden Bau¬ teils ein.
Figur 1d zeigt die vergrößerte Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungs¬ form einer Verdrehsicherungsnase 113'. In dem zum Haupterstreckungsbereich
111 des Bauteils 110 im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Wandbereich
112 ist eine Verdrehsicherungsnase 113' ausgebildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Verdrehsicherungsnase 113' im Wesentlichen halbke- gelförmig ausgebildet. Die Bodenlinie 114 des Kegels schließt mit dem Wand¬ bereich 112 ab. Die Spitze 115 des Kegels geht in die Ebene des Wandbe¬ reichs 112 über. Die Geometrie des Wandbereichs 112 wird durch die Ausbil¬ dung der Verdrehsicherung 113, 113' nicht unterbrochen. Die Verdrehsiche¬ rung 113, 113' ist am Innendurchmesser des Wandbereichs 112 ausgebildet, was in Figur 1d der Ausbildung der Verdrehsicherung 133' nach oben ent¬ spricht. Das verdrehsicher zuzuordnende korrespondierende Bauteil (nicht gezeigt) würde zweckmäßigerweise am Innendurchmesser des Wandbereichs 112 d.h. oberhalb der Figur 1d positioniert werden.
Figur 2a zeigt eine andere bevorzugte Ausgestaltung des Bauteils. Das Bauteil
200 ist als Bordscheibe ausgebildet, wobei sich vom im Wesentlichen ringför¬ mig ausgebildeten Haupterstreckungsbereich 202 ein im Wesentlichen dazu senkrecht ausgebildeter Wandbereich 201 erstreckt. Die Verdrehsicherung 203 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht vom Wandbereich 201. In dieser be¬ vorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nasengestaltung ist die Nase 203 im Wesentlichen halbzylinderförmig ausgebildet.
Die Figur 2b zeigt eine vergrößerte Draufsicht der Nase 203. Hier ist deutlich die gerundete Form zu erkennen. Die obere Begrenzungslinie der zylinderför¬ migen Nase 203 schließt mit der oberen Begrenzungslinie des Wandbereichs
201 bündig ab. Die dargestellte Form zeigt einen im Mittelbereich gestreckten Zylinder. Daneben ist auch eine reine Halbzylinderform denkbar.
Figur 2c zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch das erfindungsgemäße Bauteil 200 am Ort der Verdrehsicherung 203. An den im Wesentlichen ring¬ förmig ausgebildeten Haupterstreckungsbereich 202 schließt sich der dazu im Wesentlichen senkrecht ausgebildete Wandbereich 201 an. Aus diesem ist die im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildete Nase 203 ausgebildet, die in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen senkrecht nach oben ausge¬ bildet ist, was einer Ausbildung am Außendurchmesser des Wandbereichs 201 entspricht. Ein dem Bauteil 200 verdrehsicher zuzuordnendes korrespondie¬ rendes Bauteil (nicht gezeigt) würde zweckmäßigerweise am Außen du rchmes- ser des im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Wandbereichs 201 liegen. Die Verdrehsicherung 203 würde in eine korrespondierende Aussparungen des verdrehsicher zuzuordnenden Bauteils eingreifen. Die Randlinie 204 der im Wesentlichen halbzylinderförmig ausgebildeten Verdrehsicherung 203 schließt bündig mit der Randlinie des Wandbereichs 201 ab. Das untere Ende 205 der Verdrehsicherung 203 geht bündig in die Ebene des Wandbereichs 201 über. Die Geometrie des Wandbereichs 201 wird durch die Ausbildung der Verdreh¬ sicherung 203 nicht unterbrochen.
Figur 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemä¬ ßen Bauteils. Das Bauteil ist als Bordscheibe 300 ausgeführt, die durch einen im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten Haupterstreckungsbereich 302 und einen sich daran anschließenden im Wesentlichen dazu senkrecht ausgebilde- ten Wandbereich 301 gebildet wird. Aus dem Wandbereich 301 sind drei Ver¬ drehsicherungen 303, 303' 303" in einer bevorzugten Ausführungsform ausge¬ bildet. Die Verdrehsicherungen können beispielsweise im Wesentlichen halb¬ kegelförmig, halbzylinderförmig und/oder halbkugelförmig ausgebildet sein. In dieser bevorzugten Ausführungsform des Bauteil 300 werden die drei Verdreh- Sicherungen 303, 303' 303" am Wandbereich asymmetrisch, d. h. nicht gleiche Winkel einschließend, zueinander ausgebildet. In dieser bevorzugten Ausfüh¬ rungsform schließen sie beispielsweise Winkel 110°, 120°, 130° miteinander ein. Ein dem Bauteil 300 verdrehsicher zuzuordnendes Bauteil würde am Au¬ ßendurchmesser des Wandbereichs 301 geführt. Die zu den Verdrehsicherun- gen 303, 303', 303" korrespondierenden Aussparungen (nicht gezeigt) im kor¬ respondierenden Bauteil würden die identischen Winkel 110°, 120°, 130° ein¬ schließen. In dieser bevorzugen Ausführungsform werden durch das Bauteil 300 zwei Funktionen erfüllt.
Neben der erläuterten Verdrehsicherungsfunktion wird eine Sicherung gegen falschen oder verdrehten Zusammenbau bereitgestellt. Das dem Bauteil 300 verdrehsicher zuzuordnende korrespondierende Bauteil kann nur auf eine vor¬ bestimmte Weise zugeordnet werden. Diese vorbestimmte Weise ergibt sich aus den von den Verdrehsicherungen 303, 303', 303" und ihren korrespondie- renden Aussparungen jeweils eingeschlossenen Winkeln.
Bezugszahlenliste
100 Axialnadellager
110 Bordscheibe; Lagerbauteil
111 Haupterstreckungsbereich
112 Wandbereich
113, 113' halbkegelförmige Nase; Verdrehsicherung
114 Bodenlinie der halbkegelförmigen Nase
115 Spitze der halbkegelförmigen Nase
120 Bordscheibe; Lagerbauteil
121 Haupterstreckungsbereich
122 Wandbereich
130 Lagerraum
131 Lagerrollen
132 Lagerachsen
200 Bordscheibe; Bauteil
201 Wandbereich
202 Haupterstreckungsbereich
203 halbzylinderförmige Nase; Verdrehsicherung
204 Randlinie der halbzylinderförmigen Nase
205 unteres Ende der halbzylinderförmigen Nase
300 Bordscheibe; Bauteil
301 Wandbereich
302 Haupterstreckungsbereich
303, 303' 303" Nase; Verdrehsicherung