DE3843330A1

DE3843330A1 - Einsatzgiessartikel

Info

Publication number: DE3843330A1
Application number: DE3843330A
Authority: DE
Inventors: Tadayoshi Shirai; Hiromitsu Tahara; Masahiro Yamada; Hisao Takeuchi; Hiroshi Yamashita
Original assignee: Ishikawa Tekko KK
Current assignee: Ishikawa Tekko KK
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1990-07-05

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Einsatzgießartikel und insbesondere Einsatzgießartikel, bei denen z. B. eine Metall-Einsatzwelle integral einstückig in ein Kunstharzteil durch Einsatzgießen eingegossen bzw. in diesem eingeformt ist.

Als ein Beispiel für Einsatzgießartikel ist in Fig. 7 ein Kugelgelenk gezeigt. Das Kugelgelenk besteht aus einer Kugelwelle 1 und einem Kunstharzteil 2, d. h. einem Lagerteil, in dem die Kugelwelle 1 gleitbar gelagert ist. Ein Ende einer Einsatzwelle 4, die als eine Stange ausgebildet ist, ist integral einstückig in das Kunststoffteil 2 eingegossen, um dieses zu lagern bzw. abzustützen.

Die Einsatzwelle 3 hat, wie dies in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, herkömmlicherweise einen ausgenommenen Bereich 5 und einen flachen sich nach außen wölbenden Abschnitt 6, der durch eine Preßformgebung an einer Verbindungsstelle 4 ausgebildet ist, die in das Kunststoffteil 2 eingesetzt ist, wobei der ausgesparte Bereich 5 eine Axialbelastung aufnimmt und der flache, nach außen vorgewölbte Abschnitt 6 Scherbelastungen bzw. Torsionsbelastungen aufnimmt.

Wenn die Einsatzwelle 3 hochfrequenten wiederholten Zug/Druck-Belastungen bzw. Zug/Druck-Lastwechselspielen ausgesetzt ist, schmilzt derjenige Teil des Kunststoffteiles 2, der die Verbindung 4 berührt, in kurzer Zeit, wobei dies dazu führt, daß die Einsatzwelle 3 sich von dem Kunststoffteil löst. Das kann wie folgt erklärt werden. Diese Kontaktfläche zwischen dem Kunstharzteil 2 und der Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 ist so klein, daß dann, wenn die Lastwechsel auf die Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 und das Kunststoffteil 2 einwirken, zwischen dem Kunststoffteil 2 und der Einsatzwelle 3 ein Schlupf auftritt, der das Schmelzen verursacht.

An dem Kugelgelenk gemäß Fig. 7 wurde ein Einsatzwellen-Verlagerungstest ausgeführt. In dieser Untersuchung wurde eine Axialbelastung von ±225 kg × 10 Hz auf das Kugelgelenk übertragen, wobei der Durchmesser D des Kunststoffteiles 2 18 mm betrug, der Durchmesser der Einsatzwelle 3 8 mm betrug, die maximale Tiefe h des ausgenommenen Abschnittes 5 an der Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 2 mm betrug und die Breite w des ausgenommenen Abschnittes in axialer Richtung 10 mm betrug. Im Ergebnis schmolz nach ungefähr 4000 Lastwechselspielen bzw. Lastübertragungen derjenige Teil des Kunststoffteiles 2, der die Verbindungsstelle 4 berührte, so daß die Einsatzwelle 3 von dem Kunstharzteil bzw. Kunststoffteil 2 freikam und sich löste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Einsatzgießartikel anzugeben, der eine verbesserte Verbindungsfestigkeit zwischen einem Kunststoffteil und einer Einsatzwelle, vorzugsweise aus Metall, gewährleistet, und der eine hervorragende Standfestigkeit gegen axiale Lastwechselspiele und wiederholte Axialbelastungen wechselnder Richtung sowie gegen Scherbelastungen bzw. Torsionsbelastungen aufweist.

Der Einsatzgießartikel nach der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Teil eines Einsatzwelle, der integral, einstückig in ein synthetisches Kunststoffteil eingeschlossen ist, wobei eine Verbindungsstelle, die in das Kunststoffteil eingesetzt ist, mit einem ausgenommenen Abschnitt und einem flachen, nach auswärts vorgewölbten Abschnitt an einer Axialfläche der Einsatzwelle ausgebildet ist, wobei die Oberfläche des flachen, vorgewölbten Abschnittes mit Vertiefungen bzw. Aussparungen versehen ist.

Der Einsatzgießartikel nach der vorliegenden Erfindung führt zu einer verbesserten Haftfestigkeit und Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kunststoffteil und der metallischen Einsatzwelle durch die Vertiefungen bzw. Aussparungen, die an dem Verbindungsabschnitt der Einsatzwelle ausgebildet sind, der in das Kunststoffteil eingesetzt ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend im einzelnen näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer teilweise weggebrochenen Einsatzwelle des Einsatzgießartikels nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Teilschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer teilweise weggebrochenen Einsatzwelle nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung im Teilschnitt,

Fig. 4 eine Draufsicht nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer teilweise weggebrochenen Einsatzwelle nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Teilschnitt,

Fig. 6 eine Draufsicht nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung eines herkömmlichen Kugelgelenkes als Einsatzgießteil,

Fig. 8 ein Kennliniendiagramm, das die Beziehungen zwischen der Größe der Belastung und der Anzahl der wiederholten Lastanwendungen (Lastspiele) zeigt,

Fig. 9 eine Seitenansicht, die einen Teil einer herkömmlichen Einsatzwelle zeigt und

Fig. 10 eine Draufsicht nach Fig. 9.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Als ein repräsentatives Einsatzgießteil nach der vorliegenden Erfindung wird hier ein Kugelgelenk gemäß Fig. 7 aufgegriffen und erläutert. Bauliche Einzelheiten, die mit denjenigen nach den Fig. 9 und 10 übereinstimmen, tragen jeweils die gleichen Bezugszeichen.

In den Fig. 1 und 2 repräsentiert das Bezugszeichen 3 eine Einsatzwelle, die eine Verbindungsstelle 4 an einem Ende zum Einsatz bzw. zur Aufnahme in einem Kunststoffteil 2 besitzt. Die Verbindungsstelle 4 wird durch Preßumformen des Endabschnittes der Einsatzwelle 3 von oben und unten gebildet, um einen ausgesparten Bereich 5 an der Oberseite und an der Bodenseite auszubilden. Der ausgesparte Abschnitt 5 bildet demzufolge einen horizontal flachen Abschnitt 6, der nach außen über die sonstige Außenkontur hinaus nach außen vorspringt und sich über den Außendurchmesser der Einsatzwelle 3 nach beiden Seiten nach außen hin vorwölbt. Der flache, vorgewölbte Abschnitt 6 ist mit Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 7, nachfolgend als Vertiefungen 7 bezeichnet, an seiner flachen Oberseite und seiner flachen Unterseite versehen. Die Vertiefungen 7 haben ein Muster der Art, daß eine Mehrzahl axial geneigter Nuten 8 einander schneiden. Zwischen den sich schneidenden Nuten 8 bleiben pyramidenförmig sich erhebende Bereiche 9 mit nahezu dreieckigen Außenflächen. Bei der Herstellungen 7 kann ein Muster, das demjenigen der Vertiefungen 7 entspricht, in eine Preßform eingraviert sein, so daß die Vertiefungen 7 bzw. dieses waffeleisenartige Muster durch Preßumformen gleichzeitig mit der Herstellung des flachen, sich nach außen wölbenden Bereiches 6 hergestellt und den Oberflächen eingeprägt werden kann.

Die Einsatzwelle 3 ist integral, einstückig in das Kunststoffteil 2 des Kugelgelenkes, das in Fig. 7 gezeigt ist, eingegossen, und wird einer Einsatzwellen-Verlagerungsuntersuchung unterworfen. Die Testbedingungen waren die gleichen, wie diejenigen bei dem obenerwähnten herkömmlichen Test, d. h. der Durchmesser D des Kunststoffteils 2 betrug 8 mm, der Durchmesser d der Einsatzwelle 3 betrug 8 mm, die maximale Tiefe des ausgesparten Bereiches 5 an der Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 betrug 2 mm und die axiale Breite, wie des ausgenommenen Abschnittes 5 an dem Verbindungsbereich 4 betrug 10 mm. Die Teilung der erhobenen bzw. vorspringenden Abschnitte 9 des Vertiefungsmusters 7 betrug 3 mm. Wenn wiederholt eine axiale Belastung von ±225 kg × 10 Hz angelegt wurde, blieb die Einsatzwelle 3 vollständig in Ordnung und blieb festgehalten in dem Kunststoffteil 2 nach mehr als 2 Millionen Lastanwendungen, wobei dies eine wesentliche Verbesserung der Verbindungsfestigkeit bedeutet, weit über der herkömmlichen Grenze von ungefähr 4000 Lastanwendungen.

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Größe der Belastung P und der Anzahl der wiederholten Lastanwendungen N. Die Linie A repräsentiert den Fall des eingegossenen Einsatzteiles mit Vertiefungen 7 und die Linie B repräsentiert den herkömmlichen Fall ohne Vertiefungen.

Der Einsatzgießartikel mit den Vertiefungen 7 besitzt einen weitaus höheren Widerstand gegen axial wiederholte Lastanwendungen als der herkömmliche ohne Vertiefungen 7.

Die Vertiefungen 7 können in einem Muster angelegt oder ausgebildet sein, wie dies in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, in denen die Nuten 8 und die vorspringenden bzw. erhobenen Abschnitte 9 alternierend abwechselnd angeordnet und rechtwinklig zur Achse der Einsatzwelle 3 ausgerichtet sind, oder das Muster der Vertiefungen 7 kann derart gewählt sein, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, wobei einige der Nuten 8 parallel zur Achse und die anderen rechtwinklig dazu angeordnet sind, so daß sie einander kreuzen unter Bildung von angehobenen bzw. pyramidenförmig vorspringenden Abschnitten 9, die zwischen den sich kreuzenden Nuten 8 verbleiben.

In den Fig. 3 und 4 sind Nuten 7 als Vertiefungen lediglich im Abschnitt rechtwinklig zur Achse der Einsatzwelle 3 vorgesehen, wobei dachförmig vorspringende Bereiche 9 zwischen benachbarten Nuten 8 des Vertiefungsmusters 7 verbleiben.

Die Vertiefungen 7 in jedem der vorgenannten Ausführungsbeispiele können gleichzeitig mit der Herstellung des flachen, sich nach außen vorwölbenden Abschnittes 6 und damit leicht und kostengünstig umformtechnisch durch Preßbearbeitung hergestellt werden.

Der Einsatzgießartikel nach der vorliegenden Erfindung ist selbstverständlich nicht auf ein Kugelgelenk nach Fig. 7 beschränkt, sondern kann vielfältigste Teile betreffen, bei denen eine zuverlässige und hohe Verbindungsfestigkeit der Verbindungsstrukturen von eingegossenen Teilen, wie einer metallischen Einsatzwelle, mit einem umgebenden Kunststoffteil erforderlich sind.

Da der flache, sich beidseitig auswärts wölbende Abschnitt 6 der Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 nach der vorliegenden Erfindung, eingesetzt in das Kunststoffteil 2, an seiner Ober- und Unterseite mit dem Vertiefungsmuster 7 versehen ist, wird die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kunststoffteil 2 und der Einsatzwelle 3 beträchtlich erhöht und weist eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen wiederholte axiale Belastungen bzw. Lastwechselspiele sowie gegen Scher- und Torsionsbelastungen auf.

Claims

1. Einsatzgießteil, mit einer Einsatzwelle und einem Kunststoffteil, einem Teil der Einsatzwelle, das integral einstückig in das Kunststoffteil eingegossen ist, wobei eine Verbindungsstelle der Einsatzwelle, die in das Kunststoffteil eingesetzt ist, mit einem ausgenommenem Abschnitt und einem flachen, sich nach außen wölbenden Abschnitt entlang der Achse der Einsatzwelle versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des flachen, sich nach außen wölbenden Abschnittes (6) mit Vertiefungen (7) versehen ist.

2. Einsatzgießteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (7) ein Muster bilden, bei dem eine Mehrzahl von axial geneigter Nuten (8) einander kreuzt und pyramidenförmige, vorspringende Abschnitte (9) mit nahezu dreieckigen Außenflächen zwischen den sich kreuzenden Nuten (8) verbleiben.

3. Einsatzgießteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (7) ein Muster bilden, in dem eine Mehrzahl von Nuten (8) senkrecht zur Achse der Einsatzwelle (3) verlaufen.

4. Einsatzgießteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (7) ein Muster bilden, bei denen ein Teil der Nuten (8) parallel zur Achse der Einsatzwelle (3) verlaufen und die anderen Nuten (8) senkrecht zu den erstgenannten Nuten (8) verlaufen, so daß die Nuten (8) einander kreuzen, wobei vorspringende Abschnitte (9) zwischen den sich kreuzenden Nuten (8) verbleiben.