DE102007023364A1

DE102007023364A1 - Riemenscheibe

Info

Publication number: DE102007023364A1
Application number: DE200710023364
Authority: DE
Inventors: Dieter Adler; Richard Baier; Wolfgang DÖPPLING; Horst Steinbinder
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-20
Also published as: WO2008141966A1

Abstract

Riemenscheibe (3, 13, 21, 28, 32, 35, 36), in einem Umformverfahren aus einem Blechkörper gebildet, mit einem Lagersitz (7, 14, 22, 30, 38) zur Lagerung an einem Maschinenteil, und mit einem einstückig mit dem Lagersitz (7, 14, 22, 30, 38) verbundenen Laufbahnmantel (8, 16) zur Umschlingung mit einem Zugmittel, wobei der Laufbahnmantel (8, 16) mit einer in einem Umformverfahren gebildeten Stirnverzahnung (9) zur Umschlingung mit einem Zahnriemen versehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Riemenscheibe, die in einem Umformverfahren aus einem Blechkörper gebildet ist.
Aus DE 198 44 986 A1 beispielsweise ist eine Riemenscheibe bekannt geworden, die aus einem Blechkörper im Umformverfahren hergestellt ist. Diese Riemenscheibe weist einen Lagersitz zur Aufnahme eines Rillenkugellagers auf, und einen einstückig an den Lagersitz angeschlossenen Laufbahnmantel zur Umschlingung mit einem Riemen. Auf solche Riemenscheiben kann beispielsweise ein Zahnkranz aufgesetzt werden, sofern diese Riemenscheibe zur Umschlingung mittels eines Zahnriemens vorgesehen ist. Allerdings ist eine derartige weitergebildete Riemenscheibe aufwendig in ihrer Herstellung und kostenintensiv.
Aufgabe der Erfindung war es, eine Riemenscheibe nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 anzugeben, bei der dieser Nachteil behoben ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Laufbahnmantel mit einer in einem Umformverfahren gebildeten Stirnverzahnung zur Umschlingung mit einem Zahnriemen versehen ist. Als Umformverfahren kommen insbesondere in Betracht: Tiefziehen, Ziehen durch eine Matrize, Rolliervorgänge. Die Stirnverzahnung ist an dem Blechkörper ausgebildet. Die Erfindung ermöglicht eine reduzierte Anzahl von Einzelteilen und eine Herstellung der Riemenscheibe im Umformverfahren.
Zur einwandfreien Führung des Zahnriemens auf der Riemenscheibe kann der Laufbahnmantel zur wenigstens einer Stirnseite der Riemenscheibe hin mit einem Bord versehen sein. Dieser Bord kann einstückig an den Laufbahnmantel angeformt sein, jedoch auch durch ein separates Bauteil gebildet sein. Allerdings ist der einstückig angeformten Variante bei einigen Ausführungsbeispielen der Vorzug zu geben.
Eine einwandfreie Führung des Zahnriemens ist gewährleistet, wenn zu beiden Stirnseiten der Riemenscheibe jeweils ein Bord angeordnet ist, der vorzugsweise einstückig an den Laufbahnmantel angeformt ist. Wenn diese Riemenscheibe im Tiefziehverfahren hergestellt ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen dem Bord und der Stirnverzahnung eine umlaufende Nut ausgebildet ist. In diesem Fall ist eine Umformung des Blechkörpers durch die Nut begünstigt. Der Nutgrund der Nut ist im Durchmesser vorzugsweise gleichgroß oder kleiner als ein Fusskreisdurchmesser der Stirnverzahnung. In diesem Fall bleibt der Nutgrund unbearbeitet, wenn beispielsweise die Stirnverzahnung in einem Rolliervorgang gebildet wird.
Die Stirnverzahnung kann jedoch auch gebildet sein durch Ziehen des Blechkörpers in Achsrichtung der Riemenscheibe durch eine Matrize. In diesem Fall bietet es sich an, an wenigstens einer Stirnseite den Bord durch ein separates Bauteil vorzusehen, der im Anschluss an diesen Ziehvorgang auf die Riemenscheibe aufgebracht wird.
Die Stirnverzahnung kann als Geradverzahnung oder auch als Schrägverzahnung ausgeführt sein, wobei im Falle einer Schrägverzahnung vorzugsweise ein Schrägwinkel von etwa 5° zur Längsachse der Riemenscheibe vorgesehen ist.
Eine gute Zentrierung des Zahnriemens auf der Riemenscheibe kann erreicht werden, wenn die Stirnverzahnung konvex ausgeführt ist, wobei die Zähne in ihrem Kopfdurchmesser zu den Stirnseiten der Riemenscheibe hin kleiner wer den. Ein ähnlich günstiger Effekt kann eintreten, wenn die Stirnverzahnung konkav ausgeführt ist, wobei die Zähne in ihrem Kopfdurchmesser zu den Stirnseiten der Riemenscheibe hin größer werden.
Auch ist es möglich, die Zähne der Stirnverzahnung an sich längsballig auszuführen, so dass deren umfangsseitig Erstreckung ausgehend von einer Zahnmitte zu den Stirnseiten der Riemenscheibe hin abnimmt.
Im Riementrieb können Schwingungen in günstiger Weise reduziert werden, wenn die Riemenscheibe unrund ausgeführt ist, wobei ein Teilkreisdurchmesser der Riemenscheibe unrund ist.
Der Lagersitz kann als einstückig an den Blechkörper angeformter rohrförmiger Stutzen ausgebildet sein, der axial benachbart zu dem Laufbahnmantel angeordnet sein kann, der aber auch radial und axial innerhalb des Laufbahnmantels angeordnet sein kann. Bei dem letzteren Ausführungsbeispiel ist eine in axialer Richtung besonders bauraumgünstige Variante ausgebildet.
Die Riemenscheibe kann auch mit einem insbesondere einstückig angeformten Schaubgewinde zum Aufschrauben der Riemenscheibe auf das Maschinenteil versehen sein. Alternativ kann die Riemenscheibe mit einem radial einwärts gerichteten Bord versehen sein, der Durchgangslöcher zur Durchführung insbesondere von Befestigungsschrauben versehen ist, wobei dann die Riemenscheibe mittels dieser Befestigungsschrauben mit dem Maschinenteil verschraubt werden kann.
Vorzugsweise ist das Blech der Riemenscheibe im Querschnitt durch die Riemenscheibe gesehen im Wesentlichen wanddickengleich.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von fünf in insgesamt elf Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Kugelgewindetriebes auf einer als Schubstange ausgebildeten Gewindespindel, wobei auf einer Spindelmutter eine erfindungsgemäße Riemenscheibe angeordnet ist,
2 einen Längsschnitt durch einen Kugelgewindetrieb wie in 1, jedoch mit einer konventionellen Riemenscheibe,
3 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe,
4 einen Längsschnitt durch die Riemenscheibe aus 3,
5 bis 8 erfindungsgemäße Varianten von Riemenscheiben im Längsschnitt,
9 eine Teildraufsicht auf die Riemenscheibe aus 8,
10 eine weitere erfindungsgemäße Variante im Längsschnitt, und
11 eine weitere erfindungsgemäße Variante im Längsschnitt.
1 zeigt einen Kugelgewindetrieb, bei dem eine Spindelmutter 1 auf einer Gewindespindel 2 drehbar angeordnet ist. Auf der Spindelmutter 1 ist eine erfindungsgemäße Riemenscheibe 3 drehfest angeordnet. Die Gewindespindel 2 ist Teil einer Schubstange einer Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge.
2 zeigt einen Kugelgewindetrieb wie in 1, jedoch ist hier eine konventionelle gesinterte Riemenscheibe 4 auf der Spindelmutter 1 drehfest angeordnet. Diese Spindelmutter 1 weist eine so genannte Außenumlenkung 5 auf, die am Außenumfang der Spindelmutter 1 angeordnet ist. In dieser Außenumlenkung 5 werden Kugeln von einem Ende zu einem Anfang einer gemeinsa men endlosen Kugelbahn 6 umgelenkt.
Die 3 und 4 zeigen die in 1 abgebildete erfindungsgemäße Riemenscheibe 3. Diese Riemenscheibe 3 ist in einem Umformverfahren – in einem Tiefziehvorgang – aus einem Blechkörper gebildet. Die Riemenscheibe 3 weist einen Lagersitz 7 zur Lagerung an einem hier nicht abgebildeten Maschinenteil auf. Dieses Maschinenteil kann beispielsweise die in 2 abgebildete Spindelmutter 1 sein. Ferner weist diese Riemenscheibe 3 einen einstückig mit dem Lagersitz 7 verbundenen Laufbahnmantel 8 auf. Dieser Laufbahnmantel 8 ist mit einer in einem Umformverfahren – hier durch axiales Ziehen durch eine Matrize – gebildeten Stirnverzahnung 9 zur Umschlingung mit einem hier nicht abgebildeten Zahnriemen versehen. Vorliegend ist die Stirnverzahnung 9 durch eine Schrägverzahnung gebildet, wobei ein zur Längsachse geneigter Schrägwinkel von 5° vorgesehen ist.
Im Anschluss an das Ziehen durch eine Matrize werden zu beiden Seiten der Stirnverzahnung 9 jeweils eine Bordscheibe 10 auf die Riemenscheibe 3 aufgesetzt und daran befestigt. Diese Bordscheiben 10 dienen der einwandfreien seitlichen Führung des Zahnriemens.
Der 4 ist ferner zu entnehmen, dass die Riemenscheibe 3 mit einem radial einwärts gerichteten stirnseitigen Radialbord 11 versehen ist, der ebenfalls in einem Umformvorgang gebildet ist. Dieser Radialbord 11 ist mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordnet Durchgangslöchern 12 versehen, zur Aufnahme von Befestigungsschrauben. Diese Riemenscheibe 3 kann stirnseitig mit der hier nicht abgebildeten Spindelmutter 1 mittels der Befestigungsschrauben verschraubt werden.
Die weiteren in den 5 bis 9 abgebildeten Riemenscheiben sind ebenfalls sämtlich in einem Umformverfahren aus einem Blechkörper gebildet, mit einem Lagersitz zur Lagerung an einem Maschinenteil versehen, und ferner mit einem einstückig mit dem Lagersitz verbundenen Laufbahnmantel zur Umschlingung mit einem Zugmittel versehen. Ebenfalls sind sämtliche weiteren Riemenscheiben dieser Ausführungsbeispiele an ihrem Laufbahnmantel mit einer in einem Umformverfahren gebildeten Stirnverzahnung zur Umschlingung mit einem Zahnriemen versehen.
5 zeigt eine Variante einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe 13, bei der ein Lagersitz 14 als rohrförmiger Stutzen 15 ausgebildet ist, der axial benachbart zu einem Laufbahnmantel 16 der Riemenscheibe 13 angeordnet ist. Der Laufbahnmantel 16 ist mit einer Schrägverzahnung 17 versehen. Zu beiden Stirnseiten der Schrägverzahnung 17 ist der Laufbahnmantel 16 jeweils mit einer umlaufenden Nut 18 versehen. An diese Nuten 18 schließen dann einstöckig angeformte Radialborde 19, 20 zur seitlichen Führung des Zahnriemens an. Der eine Bord 20 bildet zugleich das eine axiale Ende der erfindungsgemäßen Riemenscheibe 13, während der andere Bord 19 einstückig in den rohrförmigen Stutzen 15 übergeht.
Die in 6 abgebildete erfindungsgemäße Riemenscheibe 21 unterscheidet sich von der in der 5 abgebildeten Riemenscheibe im Wesentlichen durch einen modifizierten Lagersitz 22: Der Lagersitz 22 umfasst eine Schulter 23, die einen radial einwärts gerichteten Radialbord 24 sowie einen abgewinkelten Stutzen 25 aufweist. An diesen Stutzen 25 schließt einstückig ein weiterer radial einwärts gerichteter Radialbord 26 an, der mit mehreren umfangsseitig verteilt angeordneten Durchgangslöchern 27 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben versehen ist.
Die in der 7 abgebildete erfindungsgemäße Riemenscheibe 28 unterscheidet sich von der Riemenscheibe gemäß 6 im Wesentlichen dadurch, dass an den Radialbord 26 ein rohrförmiger Stutzen 29 einstückig anschließt, der konzentrisch zum Laufbahnmantel 16 angeordnet ist. Der rohrförmige Stutzen 29 dient hier als Lagersitz 30.
Die in den 8 und 9 abgebildete erfindungsgemäße Riemenscheibe 32 unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Riemenscheiben im Wesentlichen durch eine modifizierte Stirnverzahnung 33. Der 8 ist zu entneh men, dass die Stirnverzahnung 33 konvex ausgeführt ist, wobei die Zähne 34 in ihrem Kopfdurchmesser zu den Stirnseiten der Riemenscheibe 32 hin kleiner werden. Diese konvexe Formgebung unterstützt eine einwandfreie Führung des hier nicht abgebildeten Zahnriemens. Alternativ kann die Stirnverzahnung auch konkav gewölbt sein.
9 zeigt ausschnittsweise eine Draufsicht auf die Riemenscheibe 32. Der Figur ist zu entnehmen, dass jeder Zahn 34 längsballig ausgeführt ist, sodass die umfangsseitige Erstreckung des Zahns 34 ausgehend von einer Zahnmitte zu den Stirnseiten der Riemenscheibe 32 hin abnimmt. Zusätzlich können diese Zähne 34 höhenballig ausgebildet sein, sodass eine etwa verstärkte Endprofilierung der Zähne an ihren Kopfseiten erreicht wird. Die Längsballigkeit und die Höhenballigkeit kann ein gutes Eingreifen des hier nicht abgebildeten Zahnriemens mit der Stirnverzahnung 33 unterstützen. Ferner können unerwünschte Geräusche sowie Spannungsspitzen reduziert werden.
Die in der 10 abgebildete erfindungsgemäße Riemenscheibe 35 unterscheidet sich von der in der 7 abgebildeten Riemenscheibe im Wesentlichen dadurch, dass an den Radialbord 26 ein einstückig angeformter rohrförmiger Stutzen 36 anschließt, der konzentrisch zum Laufbahnmantel 16 angeordnet ist, der jedoch abweichend zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 in die axiale Erstreckung des Laufbahnmantels 16 hinein gerichtet ist und darin eintaucht. Auf diese Weise ist eine axial kleinbauende erfindungsgemäße Riemenscheibe gebildet.
Bei einer weiteren im Längsschnitt abgebildeten erfindungsgemäßen Variante gemäß 11 ist eine Riemenscheibe 36 vorgesehen, die an ihrem Außenumfang mit einer Schrägverzahnung 37 versehen ist. Der Innenumfang der Riemenscheibe 36 ist mit einem Lagersitz 38 versehen, der innerhalb der axialen Erstreckung der Schrägverzahnung 37 ausgebildet ist. Die Riemenscheibe ist auf einem hier nicht abgebildeten Maschinenteil mit dem Lagersitz aufgepresst.

1: Spindelmutter
2: Gewindespindel
3: Riemenscheibe
4: Riemenscheibe
5: Außenumlenkung
6: Kugelbahn
7: Lagersitz
8: Laufbahnmantel
9: Stirnverzahnung
10: Bordscheibe
11: Radialbord
12: Durchgangsloch
13: Riemenscheibe
14: Lagersitz
15: rohrförmiger Stutzen
16: Laufbahnmantel
17: Schrägverzahnung
18: Nut
19: Bord
20: Bord
21: Riemenscheibe
22: Lagersitz
23: Schulter
24: Radialbord
25: Stutzen
26: Radialbord
27: Durchgangsloch
28: Riemenscheibe
29: rohrförmiger Stutzen
30: Lagersitz
31
32: Riemenscheibe
33: Stirnverzahnung
34: Zahn
35: Riemenscheibe
36: Riemenscheibe
37: Schrägverzahnung
38: Lagersitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19844986 A1 [0002]

Claims

Riemenscheibe (3, 13, 21, 28, 32, 35, 36), in einem Umformverfahren aus einem Blechkörper gebildet, mit einem Lagersitz (7, 14, 22, 30, 38) zur Lagerung an einem Maschinenteil, und mit einem einstückig mit dem Lagersitz (7, 14, 22, 30, 38) verbundenen Laufbahnmantel (8, 16) zur Umschlingung mit einem Zugmittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufbahnmantel (8, 16) mit einer in einem Umformverfahren gebildeten Stirnverzahnung (9) zur Umschlingung mit einem Zahnriemen versehen ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der der Laufbahnmantel (8, 16) zu wenigstens einer Stirnseite der Riemenscheibe (3, 13, 21, 28, 32, 35), mit einem einstückig an den Laufbahnmantel angeformten Bord (19, 20) zur seitlichen Führung des Zahnriemens versehen ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 2, bei der zu beiden Stirnseiten ein Bord (19, 20) vorgesehen ist, die beide im Umformverfahren einstückig an den Laufbahnmantel (8, 16) angeformt sind.
Riemenscheibe nach Anspruch 2 oder 3, bei der zwischen dem Bord (19, 20) und der Stirnverzahnung eine umlaufende Nut (18) ausgebildet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 3, bei der ein Nutgrund im Durchmesser gleichgroß oder kleiner ist als ein Fusskreisdurchmesser der Stirnverzahnung (9).
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der die Stirnverzahnung (9) gebildet ist durch Ziehen des Blechkörpers in Achsrichtung der Riemenscheibe (3) durch eine Matrize.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der die Stirnverzahnung (9) gebildet ist durch Anrollieren mittels eines Rollierwerkzeuges.
Riemenscheibe nach Anspruch 7, bei der zu wenigstens einer Stirnseite eine Bordscheibe (10) angeordnet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der die Stirnverzahnung (9) als Geradverzahnung oder Schrägverzahnung (17) ausgeführt ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der die Stirnverzahnung (9) konvex ausgeführt ist, wobei die Zähne (34) in ihrem Kopfdurchmesser zu den Stirnseiten der Riemenscheibe (32) hin kleiner werden.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der die Stirnverzahnung konkav ausgeführt ist, wobei die Zähne in ihrem Kopfdurchmesser zu den Stirnseiten der Riemenscheibe hin größer werden.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der Zähne (34) der Stirnverzahnung (33) längsballig ausgeführt sind, so dass deren umfangsseitige Erstreckung ausgehend von einer Zahnmitte zu den Stirnseiten der Riemenscheibe (32) hin abnimmt.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, deren Teilkreisdurchmesser unrund ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der der Lagersitz (7, 14, 22, 30) als einstückig angeformter rohrförmiger Stutzen (15, 29) ausgebildet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 14, bei der der rohrförmige Stutzen (29) axial benachbart zu dem Laufbahnmantel (16) angeordnet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 14, bei der der rohrförmige Stutzen (36) radial und axial innerhalb des Laufbahnmantels (16) angeordnet ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, mit einem insbesondere einstückig an der Riemenscheibe vorgesehenen Schraubgewinde zum Aufschrauben der Riemenscheibe auf das Maschinenteil.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, mit einem radial einwärts gerichteten Radialbord (11, 26) versehen ist, der Durchgangslöcher (27, 12) zur Durchführung insbesondere von Befestigungsschrauben aufweist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, deren Blech im Querschnitt durch die Riemenscheibe (3, 13, 21, 28, 32, 35) gesehen im Wesentlichen wanddickengleich ist.
Riemenscheibe nach Anspruch 1, bei der im Lagersitz (38) ein Presssitz zwischen der Riemenscheibe (36) und dem Maschinenteil innerhalb der axialen Erstreckung der Schrägverzahnung (37) vorgesehen ist.