WO2012139829A1 - Fügeverbindung für bauteile mittels einer passung - Google Patents

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WO2012139829A1
WO2012139829A1 PCT/EP2012/054200 EP2012054200W WO2012139829A1 WO 2012139829 A1 WO2012139829 A1 WO 2012139829A1 EP 2012054200 W EP2012054200 W EP 2012054200W WO 2012139829 A1 WO2012139829 A1 WO 2012139829A1
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Thomas Schleeh
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B7/00—Connections of rods or tubes, e.g. of non-circular section, mutually, including resilient connections
    • F16B7/02—Connections of rods or tubes, e.g. of non-circular section, mutually, including resilient connections with conical parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B4/00—Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts at different temperature; Force fits; Non-releasable friction-grip fastenings
    • F16B4/004—Press fits, force fits, interference fits, i.e. fits without heat or chemical treatment

Definitions

  • connection for components by means of a fit, preferably an extrusion fit, a socket in an opening of a housing.
  • Joining joints with a press fit are well known. If there is too little overlap between the components, this leads to low adhesive forces. High overlaps can lead to the breakage of one of the components which can be connected to one another by means of a press fit. It is therefore accurate dimensions and high quality surfaces between the components to be connected, for. As a jack and a housing required to obtain constant adhesive forces. These precise dimensions of the components lead to expensive manufacturing processes.
  • the object of the invention is therefore to remedy the disadvantages described and to provide a cost-effective production of the components for a fit. It should be ensured that constant adhesive forces are given even with not so accurate dimensions, with no destruction of any of the components should be.
  • the components should continue to be inexpensive to produce Summary of the invention
  • the object of the invention is achieved in that the opening of the housing stepped, circular cylindrical inner diameter and the bushing have stepped, also circular cylindrical outer diameter whose diameter dimensions are designed to decrease in the direction of the joint connection, and that at least one of the outer diameter has distributed over the circumference flats.
  • the transitions of the steps of the inner and outer diameters preferably have joining chamfers.
  • the socket can now be pushed with play to the concerns of Fügefasen without effort in the housing and centered there.
  • the centering takes place via the Fügefasen in the housing and / or the socket.
  • the number of stepped inner and outer diameters is the same and equal. The number may be arbitrary, preferably three stages are provided.
  • the radial dimensions and gradations of the inner and outer diameters are selected such that during joining, the facing diameters are connected to one another by means of a press fit and / or an extrusion fit. This means that the diameters are chosen so that only the mating diameters are pressed into each other, so that the insertion of the socket in the housing by means of game is long and the actual fit only briefly.
  • all three inner and outer diameters contribute to the overall fit.
  • the outer diameter of the bushing can have a high overlap with respect to the inner diameters of the housing, since the outer diameters between the flats are pressed into the respective inner diameters of the housing. dig so that by means of a deformation of the inner diameter by acting as projections outer diameter a solid Connection of the components takes place together.
  • the flats can be attached at several points around the circumference of the outer diameter. According to the proposal, there are in each case four flattenings at each stage of the outside diameter of the bushing. But this does not have to be the case. It can also be more or less than four flattened distributed over the circumference.
  • the outer diameter may additionally have grooves or a groove profile at its periphery in order to increase the joint connection and its adhesive force.
  • the bush made of a hard material, preferably hardened steel, and the housing are made of a soft material as a metal housing.
  • the proposed invention can be applied to any joints between two components. This is particularly favorable for a hard socket and a soft material of the housing, wherein the housing is designed as a magnet housing. In particular, in this embodiment, it is important that no loose chips arise during pressing.
  • FIG. 1 shows a section through a bush according to the line A-A in FIG. 3
  • FIG. 2 shows a section through a wall of the bush on an enlarged scale according to FIG. 1,
  • Figure 3 a view of the socket perpendicular to the section according to the
  • FIGS. 1 and 2 are identical to FIGS. 1 and 2,
  • Figures 4 to 6 a section through a housing and a socket as separate
  • FIGS. 1 to 6 denote a housing which has a through bore. At this continuous bore is followed by a stepped bore 2, which has stepped, circular cylindrical inner diameter 3 to 5. Between the stepped inner diameters 3 to 5 are joining chamfers 6 and 7 incorporated. Furthermore, an inlet phase 8 is provided in front of the largest inner diameter 5 and an end phase 9 is provided at the opposite end of the stepped bore 2.
  • 10 denotes a bush having a central through hole 1 1.
  • the bushing 10 has stepped outer diameters 12 to 14 on its outer circumference, wherein joint chamfers 15 and 16 are provided between the stepped outer diameters.
  • the bushing 10 also has a press-fit phase 17 at the end of the stepped outer diameter 12.
  • the stepped outer diameter 14 has four flats 18 at its periphery, which, as the dashed line 19 can be seen in Figure 2, are designed so deep that they run along the entire sleeve 10, also even the smallest outer diameter 12 cut to give a continuous 4-edge shape. But it is also possible to provide 12 to 14 each stepped flats at each outer diameter.
  • the stepped outer diameter 12 to 14 engage in the stepped inner diameter 3 to 5, wherein the areas of the outer diameter 12 to 14 outside of the flats act as projections and a plastic deformation of the material to the Create inner diameters 3 to 5 of the housing, so that the material is deformed forward and to the side as a bead.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Fügeverbindung für Bauteile mittels einer Presspassung einer Buchse (10) in einer Öffnung eines Gehäuses (1), wobei die Öffnung des Gehäuses (1) gestufte Innendurchmesser (3 bis 5) und die Buchse (10) gestufte Außendurchmesser (12 bis 14) aufweisen, deren Durchmessermaße in Richtung der Fügeverbindung abnehmend ausgeführt sind, und wobei zumindest einer der Außendurchmesser (12 bis 14) über den Umfang verteilt Abflachungen (18) aufweist.

Description

Fügeverbindung für Bauteile mittels einer Passung
Fügeverbindung für Bauteile mittels einer Passung, vorzugsweise einer Fließpresspassung, einer Buchse in einer Öffnung eines Gehäuses.
Hintergrund der Erfindung
Fügeverbindungen mit einer Presspassung sind allgemein bekannt. Liegt eine zu geringe Überdeckung zwischen den Bauteilen vor, führt dies zu geringen Haftkräf- ten. Hohe Überdeckungen können zum Bruch eines der mittels Presspassung miteinander verbindbaren Bauteile führen. Es sind daher genaue Abmessungen und hochwertige Oberflächen zwischen den zu verbindenden Bauteilen, z. B. einer Buchse und einem Gehäuse erforderlich, um konstante Haftkräfte zu erhalten. Diese genauen Abmessungen der Bauteile führen zu teuren Herstellungsverfah- ren.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die geschilderten Nachteile zu beheben und eine kostengünstige Herstellung der Bauteile für eine Passung zur Verfügung zu stellen. Dabei soll sichergestellt werden, dass konstante Haftkräfte auch bei nicht so genauen Abmessungen gegeben sind, wobei keine Zerstörung eines der Bauteile erfolgen soll. Die Bauteile sollen weiterhin kostengünstig herstellbar sein Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Öffnung des Gehäuses gestufte, kreiszylindrische Innendurchmesser und die Buchse gestufte, ebenfalls kreiszylindrische Außendurchmesser aufweisen, deren Durchmessermaße in Richtung der Fügeverbindung abnehmend ausgeführt sind, und dass zumindest einer der Außendurchmesser über den Umfang verteilt Abflachungen aufweist. Vorzugsweise weisen die Übergänge der Stufen der Innen- und Außendurchmesser Fügefasen auf. Die Buchse kann nun mit Spiel bis zum Anliegen der Fügefasen ohne Kraftaufwand in das Gehäuse geschoben und dort zentriert werden. Die Zentrierung erfolgt über die Fügefasen in dem Gehäuse und/oder der Buchse. Durch ein weite- res Einpressen der Buchse in das Gehäuse erfolgt dann die eigentliche Passung der Außendurchmesser der Buchse in die Innendurchmesser des Gehäuses. Dabei ist die Anzahl der gestuften Innen- und Außendurchmesser gleich und gleichstufig. Die Anzahl kann beliebig sein, wobei vorzugsweise drei Stufen vorgesehen sind.
Die radialen Maße und Abstufungen der Innen- und Außendurchmesser sind so gewählt, dass beim Fügen die einander zugewandten Durchmesser mittels Presspassung und/oder Fließpresspassung miteinander verbunden werden. Das heißt, dass die Durchmesser so gewählt sind, dass erst die zueinander passenden Durchmesser ineinander gepresst werden, sodass das Einfügen der Buchse in das Gehäuse mittels Spiel lang ist und die eigentliche Passung nur kurz.
In vorteilhafter Weise tragen alle drei Innen- und Außendurchmesser an der Gesamtpassung bei. Es ist jedoch auch möglich, dass z.B. nur der kleinste Innen- und Außendurchmesser und der größte Innen- und Außendurchmesser ein solches Radialmaß aufweisen, dass nur diese an der Passung beteiligt sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass an jedem der Außendurchmesser der Buchse Abflachungen vorgesehen sind. Eine Vereinfa- chung der Herstellung der Buchse ergibt sich dann, wenn die Abflachungen achsparallel zur Buchse und entlang derselben durchgehend eingearbeitet sind, sodass sich ein durchgehendes 4-kant Profil ergibt.
Die Außendurchmesser der Buchse können gegenüber den Innendurchmessern des Gehäuses eine hohe Überdeckung aufweisen, da die Außendurchmesser zwischen den Abflachungen sich in die jeweiligen Innendurchmesser des Gehäuses eindrücken bez. eingraben, so dass mittels einer Verformung des Innendurchmessers durch die als Vorsprünge wirkenden Außendurchmesser eine feste Verbindung der Bauteile aneinander erfolgt. Die Abflachungen können an mehreren Stellen am Umfang der Außendurchmesser angebracht sein. Vorschlagsgemäß handelt es sich um jeweils vier Abflachungen an jeder Stufe des Außendurchmessers der Buchse. Dies muss aber nicht der Fall sein. Es können auch mehr oder weniger als vier Abflachungen auf den Umfang verteilt vorgesehen sein. Durch das Einpressen der Buchse in das Gehäuse und das Eindrücken der als Erhebungen wirkenden Außendurchmesser in den jeweiligen Innendurchmesser erfolgt sowohl eine kraftschlüssige als auch eine formschlüssige Verbindung zwischen den Bauteilen.
Die Außendurchmesser können an ihrem Umfang zusätzlich noch Rillen oder ein Rillenprofil aufweisen, um die Fügeverbindung und ihre Haftkraft zu erhöhen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Buchse aus einem harten Werkstoff, vorzugsweise gehärtetem Stahl, und das Gehäuse als Metallgehäuse aus weichem Werkstoff hergestellt sind. Dadurch wird das weiche Material des Gehäuses in Pressrichtung gesehen insbesondere durch die Außendurchmesser plastisch nach vorne und zur Seite verdrängt, ohne dass dadurch Späne entstehen.
Trotz Durchmesserschwankungen der Maße der Innen- und Außendurchmesser werden somit konstante und große Haltekräfte erzeugt. Da sich die hohe Druckkraft in einer punktuellen plastischen Verformung des Gehäuses durch die Au- ßendurchmesservorsprünge abbaut, wird das Gehäuse nicht durch Zugspannung zerstört.
Die vorgeschlagene Erfindung kann an beliebigen Fügeverbindungen zwischen zwei Bauteilen zur Anwendung kommen. Besonders günstig ist dies bei einer harten Buchse und einem weichen Material des Gehäuses, wobei das Gehäuse als Magnetgehäuse ausgebildet ist. Insbesondere bei dieser Ausgestaltung ist es bedeutsam, dass beim Einpressen keine losen Späne entstehen.
Aufgrund der durchgehenden Abflachungen ergeben sich zwischen dem Gehäuse und der Buchse Kanäle, sodass entlang der Fügeverbindung ein Fluid, z.B. eine Flüssigkeit strömen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigen: Figur 1 : einen Schnitt durch eine Buchse gemäß der Linie A-A in Figur 3, Figur 2: einen Schnitt durch eine Wand der Buchse in vergrößertem Maßstab gemäß Figur 1 ,
Figur 3: eine Ansicht auf die Buchse senkrecht zu dem Schnitt gemäß den
Figuren 1 und 2,
Figur 4 bis 6: einen Schnitte durch ein Gehäuse und eine Buchse als getrennte
Bauteile, beim Einschieben und im eingepressten Zustand.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen In den Figuren 1 bis 6 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, das eine durchgehende Bohrung aufweist. An diese durchgehende Bohrung schließt sich eine Stufenbohrung 2 an, die gestufte, kreiszylindrische Innendurchmesser 3 bis 5 aufweist. Zwischen den gestuften Innendurchmessern 3 bis 5 sind Fügefasen 6 und 7 eingearbeitet. Weiterhin ist vor dem größten In- nendurchmesser 5 eine Einlaufphase 8 und am gegenüberliegende Ende der Stufenbohrung 2 eine Endphase 9 vorgesehen.
Weiterhin ist mit 10 eine Buchse bezeichnet, die eine zentrale Durchgangsbohrung 1 1 aufweist. Die Buchse 10 weist an ihrem Außenumfang gestufte Außen- durchmesser 12 bis 14 auf, wobei zwischen den gestuften Außendurchmessern Fügefasen 15 und 16 vorgesehen sind. Die Buchse 10 weist weiterhin am Ende des gestuften Außendurchmessers 12 eine Einpressphase 17 auf. Wie weiterhin Figur 3 zu entnehmen ist, weist der gestufte Außendurchmesser 14 an seinem Umfang vier Abflachungen 18 auf, die, wie der gestrichelten Linie 19 in Figur 2 zu entnehmen ist, so tief ausgeführt sind, dass sie entlang der kompletten Buchse 10 verlaufen, auch noch den kleinsten Außendurchmesser 12 anschnei- den, sodass sich eine durchgehende 4-kant Form ergibt. Es ist aber auch möglich, an jedem Außendurchmesser 12 bis 14 jeweils gestufte Abflachungen vorzusehen. Nach Überwindung der Spielpassung zwischen der Buchse 10 und der Stufenbohrung 2 greifen die gestuften Außendurchmesser 12 bis 14 in die gestuften Innendurchmesser 3 bis 5 ein, wobei die Bereiche der Außendurchmesser 12 bis 14 außerhalb der Abflachungen als Vorsprünge wirken und eine plastische Verformung des Materials an den Innendurchmessern 3 bis 5 des Gehäuses erzeugen, sodass das Material nach vorne und zur Seite als Wulst verformt wird.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine größere oder eine kleinere Anzahl von gestuften Innen- und/oder Außendurchmessern sowie der beschriebenen vier Abflachungen vorgesehen sein können. Im Bereich der Außendurchmesser können zusätzlich vorstehende Rillen vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Stufenbohrung
3 bis 5 gestufte Innendurchmesser 6 und 7 Fügefasen
8 Einlaufphase
9 Endphase
10 Buchse
1 1 Durchgangsbohrung
12 bis 14 gestufte Außendurchmesser
15 und 16 Fügefasen
17 Einpassfase
18 Abflachungen
19 gestrichelte Linie

Claims

Patentansprüche
1 . Fügeverbindung für Bauteile mittels einer Passung einer Buchse (10) in einer Öffnung eines Gehäuses (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Öff- nung des Gehäuses (1 ) gestufte, kreiszylindrische Innendurchmesser (3 bis
5) und die Buchse (10) gestufte Außendurchmesser (12 bis 14) aufweisen, deren Durchmessermaße in Richtung der Fügeverbindung abnehmend ausgeführt sind, und dass zumindest einer der Außendurchmesser (12 bis 14) über den Umfang verteilt Abflachungen (18) aufweist.
2. Fügeverbindung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ü- bergänge der gestuften Innen- (3 bis 5) der gestuften Außendurchmesser (12 bis 14) Fügefasen (6 und 7 sowie 15 und 16) aufweisen.
3. Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der gestuften Innen- (3 bis 5) und der gestuften Außendurchmesser (12 bis 14) gleich ist und vorzugsweise drei beträgt.
4. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die radialen Maße der gestuften Innen- (3 bis 5) und der vorzugsweise ebenfalls kreiszylindrisch ausgeführten gestuften Außendurchmesser (12 bis 14) mit einer so großen Überdeckung ausgeführt sind, dass beim Fügen die einander zugeordneten Durchmesser mittels Presspassung und/oder Fließpresspassung aneinander befestigbar sind.
5. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an allen Stufen der Außendurchmesser der Buchse (10) Abflachungen (18) vorgesehen sind.
6. Fügeverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang der Buchse (10) entlang derselben durchgehende Abflachungen (18) aufweist, die parallel zur Achse der Buchse (10) verlaufen und den kleinsten Außendurchmesser 12 anschneiden. Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung mittels der als Vorsprünge wirkenden Außendurchmesser (12 bis 14) als kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung ausgebildet ist.
Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (10) aus einem harten Werkstoff, vorzugsweise gehärtetem Stahl, und das Gehäuse (1 ) als Metallgehäuse aus weichem Werkstoff hergestellt sind.
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