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Dokumentenidentifikation DE10156086A1 05.06.2003
Titel Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils
Anmelder Winkelmann + Pannhoff GmbH & Co. KG Umformtechnik, 59227 Ahlen, DE;
WF-Maschinenbau und Blechformtechnik GmbH & Co KG, 48324 Sendenhorst, DE
Erfinder Wiesner, Werner, 59229 Ahlen, DE;
Friese, Udo, 59227 Ahlen, DE
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Meinke, Dabringhaus und Partner GbR, 44141 Dortmund
DE-Anmeldedatum 16.11.2001
DE-Aktenzeichen 10156086
Offenlegungstag 05.06.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.06.2003
IPC-Hauptklasse B21D 22/18
IPC-Nebenklasse B21D 53/26   
Zusammenfassung Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils, bei welchem zunächst eine scheibenförmige Vorform mit einem gegenüber dem scheibenförmigen Nabenbereich verdickten Umfangsrand hergestellt wird, soll so weiterentwickelt werden, dass nach Herstellung der scheibenförmigen Vorform mit verdicktem Umfangsrand der Nabenbereich gezielt gestaltet werden kann.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Nabenbereich der relativ zu wenigstens einer, wenigstens in axialer Richtung verfahrbaren Drückrolle rotierenden Vorform durch Drücken mittels der wenigstens einen Drückrolle in radialer und axialer Richtung umgeformt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils, bei welchem zunächst eine scheibenförmige Vorform mit einem gegenüber dem scheibenförmigen Nabenbereich verdickten Umfangsrand hergestellt wird.

Verfahren dieser Art sind bekannt, sie dienen in der Regel dazu, aus einem scheibenförmigen Metallrohling ein topfförmiges Bauteil zu schaffen, dessen Umfangsrand eine gegenüber dem scheibenförmigen Bereich verdickte Wandstärke aufweist, um in diesen verdickten Umfangsrand eine Profilierung, beispielsweise eine Verzahnung, ein Riemenprofil, ein Poly-V- Riemenprofil oder dergl. einformen zu können. Ein solches gattungsgemäßes Verfahren, bei dem eine Randverdickung durch Bordieren erfolgt, ist beispielsweise aus EP 0 343 314 B1 bekannt. Ferner sind eine Vielzahl weiterer Verfahren bekannt, bei denen die gewünschte Randverdickung dadurch erreicht wird, dass der scheibenförmige Rohling radial von außen mit einer radial nach innen zufahrenden Stauchrolle beaufschlagt wird. Bekannt ist es auch, den Rand dadurch zu verdicken, dass dieser zunächst gekollapst und dadurch verdickt wird, was jedoch relativ aufwendig ist.

Während die Randverdickung als solche somit auf verschiedene Weise erreicht werden kann, ist es bei den bekannten Verfahren nur eingeschränkt möglich, den Nabenbereich dem jeweiligen Einbau- und Verwendungszweck des Bauteils entsprechend zu gestalten. So ist es zwar möglich, den scheibenförmigen Rohling vor der Randverdickung in seinem späteren Nabenbereich zu verformen und dann erst danach den Rand zu verdicken; ist aber der Rand bereits verdickt, besteht bisher keine Möglichkeit, den Nabenbereich gezielt auszubilden, insbesondere auch die Wanddicke gezielt zu verändern.

Aus DE 195 24 089 C1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem der verdickte Umfangsrand dadurch hergestellt wird, dass die von einem topfförmigen Werkzeug getragene und relativ zu einer oder mehreren Drückrollen rotierende Metallronde durch Drücken mittels einer oder mehrerer Drückrollen vom Zentrum zum Rand hin in ihrer Dicke verringert und das so gewonnene Material zu einem von der Nabe vorstehenden zylindrischen Randbereich verformt wird. Auch diese Druckschrift bietet jedoch keine Lösung dafür, wie nach der Herstellung dieses topfförmigen Bauteils mit verdicktem Umfangsrand der Nabenbereich weiter bearbeitet werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren so weiterzuentwickeln, dass nach Herstellung der scheibenförmigen Vorform mit verdicktem Umfangsrand der Nabenbereich gezielt gestaltet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Nabenbereich der relativ zu wenigstens einer, wenigstens in axialer Richtung verfahrbaren Drückrolle rotierenden Vorform durch Drücken mittels der wenigstens einen Drückrolle in radialer und axialer Richtung umgeformt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, nach der Herstellung der scheibenförmigen Vorform mit gegenüber dem scheibenförmigen Nabenbereich verdickten Umfangsrand den Nabenbereich den jeweiligen Anforderungen entsprechend gezielt zu gestalten, d. h. sowohl in axialer als auch in radialer Richtung, sowohl hinsichtlich seiner Lage als auch hinsichtlich seiner Wandstärke zu verändern, wozu lediglich wenigstens eine radial und axial verfahrbare Drückrolle erforderlich ist, die den Nabenbereich entsprechend verformt. Dabei ist es insbesondere auch möglich, den Nabenbereich mit einem axialen Versatz gegenüber dem verdickten Umfangsrand umzuformen.

Dabei ist in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, dass der Nabenbereich der Vorform von der Drückrolle in eine Gegenform, insbesondere in die Aufnahme für die Vorform, umgeformt wird. Durch eine entsprechende Gestaltung der Aufnahme für die Vorform ist es möglich, den jeweiligen Anforderungen entsprechend den Nabenbereich gezielt in die jeweils gewünschte Form zu bringen.

Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Nabenbereich bei der Umformung in seiner Wandstärke verändert wird. So ist es vorteilhaft auch problemlos möglich, den Nabenbereich auch so umzuformen, dass er Bereiche unterschiedlicher Wandstärke aufweist, was beispielsweise für Anlasserzahnräder, Schwungräder oder dergl., von besonderer Bedeutung sein kann.

Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass durch Umformung in eine entsprechend gestaltete Gegenform in den Nabenbereich wenigstens ein axial versetzter Absatz eingeformt wird.

Eine weitere Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass an den verdickten Umfangsrand von der wenigstens einen Drückrolle Ansätze angeformt werden, diese können sich sowohl in axialer als auch in radialer Richtung erstrecken.

Ferner besteht die vorteilhafte Möglichkeit, dass durch Umformung in eine entsprechend gestaltete Gegenform wandstärkenreduzierte Einprägungen, wandstärkenverdickte Sicken oder dergl., in den Nabenbereich eingeformt werden.

In ganz besonders vorteilhafter Weiterbildung ist vorgesehen, dass der verdickte Umfangsrand mit Profilierungen, insbesondere einer Verzahnung, versehen wird. Dies erfolgt ganz besonders bevorzugt dadurch, dass die Profilierung des verdickten Umfangsrandes durch die wenigstens eine Drückrolle von innen durch Drücken in eine entsprechend gestaltete Gegenform hergestellt wird. Auf diese Weise kann das Bauteil insgesamt völlig spanlos allein durch Umformen hergestellt werden, ein Einfräsen der Zähne ist entbehrlich. Dabei ist eine einwandfreie Ausgestaltung der Profilierung gewährleistet, da die wenigstens eine Drückrolle radial von innen über der gesamten Höhe des Innenbereiches des verdickten Umfangsrandes einwirken kann. Dies ist bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung gemäß DE 195 24 089 C1 nicht möglich, bei der dort in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform läßt sich eine einwandfreie Profilausbildung im Übergangsbereich zwischen dem dortigen verdickten Umfangsrand und der gegenüber diesem senkrecht angeordneten Nabe nicht erreichen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bearbeitende Vorform,

Fig. 2 die in eine Drückvorrichtung eingelegte Vorform nach Fig. 1 bei der Ausformung des Nabenbereiches mit wenigstens einer Drückrolle,

Fig. 3 ein Bauteil mit anders ausgebildetem Nabenbereich mit einer Sicke,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 3,

Fig. 5 eine vergrößerte Einzelheit X gemäß Fig. 3,

Fig. 6 ein der Fig. 2 ähnliches Bauteil mit einer zusätzlichen Anformung an den verdickten Randbereich,

Fig. 7 bis 11 verschiedene Ausgestaltungen des Bauteils im äußeren Umfangsbereich mit verdicktem Umfangsrand und angrenzendem Nabenbereich und

Fig. 12 eine Möglichkeit zur Erzeugung einer umlaufenden Verzahnung am verdickten Umfangsrand.

In Fig. 1 ist das Ausgangsprodukt eines erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich eine mit 1 bezeichnete scheibenförmige Vorform, die einen scheibenförmigen Nabenbereich 2 aufweist. Dieser bildet beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine komplette Scheibe, alternativ kann dieser scheibenförmige Nabenbereich 2 aber auch nur ringförmig ausgebildet sein, d. h. radial innen eine mehr oder weniger große Bohrung aufweisen, was zeichnerisch nicht dargestellt ist. Die Vorform 1 weist darüber hinaus radial außen angrenzend an den Nabenbereich 2 einen verdickten zylindrischen Umfangsrand 3 auf, dessen Wandstärke ersichtlich deutlich größer ist als die Wandstärke des Nabenbereiches 2.

Eine solche scheibenförmige Vorform 1 kann auf bekannte Weise aus einem scheibenförmigen Metallrohling hergestellt werden, beispielsweise durch Bordieren, durch radiales Stauchen oder dergleichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich nun dadurch aus, dass ausgehend von der Vorform 1 nach Fig. 1 insbesondere der Nabenbereich 2 in radialer und axialer Richtung gezielt umgeformt wird.

Wie Fig. 2 zeigt, wird die Vorform 1 in eine Gegenform eingelegt, bei der es sich vorzugsweise um eine Werkstückaufnahme 4 für die Vorform 1 handelt. Diese Aufnahme 4 weist eine Innenkontur auf, die der zu erzeugenden Nabenform entspricht. Um den Nabenbereich 2 der Vorform 1 in der gewünschten Weise umzuformen, ist nun wenigstens eine in radialer und axialer Richtung verfahrbare Drückrolle 5vorgesehen, die gegenüber der Vorform 1 rotierbar ist, vorzugsweise sind mehrere derartige Drückrollen 5 vorgesehen.

Die Drückrolle 5 führt nun durch entsprechend gezielte radiale und/oder axiale Bewegungen die Umformung des Nabenbereiches 2 durch, indem der Nabenbereich 2 von der Drückrolle 5 in die Aufnahme 4 hineingedrückt wird. Dadurch entsteht bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ein rotationssymmetrisches Bauteil, das angrenzend an den verdickten Umfangsrand 3 zunächst einen sich im wesentlichen axial erstreckenden zylindrischen äußeren Nabenbereich 2a aufweist, der in den eigentlichen radial verlaufenden Nabenbereich 2 übergeht.

Durch andere Gestaltung der Gegenform bzw. Aufnahme 4 läßt sich der Nabenbereich 2 auch in anderer Weise umformen. So zeigt Fig. 3 eine Ausgestaltung, bei der im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 2 der Nabenbereich 2 einen axialen Absatz 6 aufweist sowie mit in radialer Richtung erstreckten wandstärkenverdickten Sicken 7 ausgerüstet ist. Dazu weist die in diesem Fall nicht dargestellte Aufnahme 4 eine entsprechende Innenkontur auf, d. h. es sind entsprechend Einbuchtungen für die zu bildenden Sicken 7 vorgesehen sowie eine Stufe für den axialen Absatz 6. Dabei ist es ohne weiteres auch möglich, Bereiche unterschiedlicher Wandstärke im Nabenbereich 2 zu realisieren. So ist in Fig. 3 erkennbar, dass der an den Absatz 6 angrenzende radiale innere Bereich des Nabenbereiches 2 eine etwas dickere Wandstärke aufweist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist im Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 2 zusätzlich vorgesehen, dass an den verdickten Umfangsrand 3 ein sich axial erstreckender Ansatz 8 angeformt ist, auch dies läßt sich durch eine entsprechende Gestaltung der Aufnahme 4 ohne weiteres erreichen.

Während bei der Ausführungsform nach Fig. 6 dieser Ansatz 8 sich in axialer Richtung erstreckt, kann, wie die Fig. 7 und 9 zeigen, dieser Ansatz sich auch radial nach außen (Fig. 7, Bezugszeichen 8') oder radial nach innen (Fig. 9, Bezugszeichen 8") erstrecken.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist vorgesehen, dass der äußere Nabenbereich 2a sich in etwa diagonal bzw. trichterförmig zwischen dem in radialer Richtung verlaufenden eigentlichen Nabenbereich 2 und dem axialen Innenumfang des verdickten Umfangsrandes 3 erstreckt.

Demgegenüber zeigt Fig. 10 eine Ausgestaltung, bei der der äußere Nabenbereich 2a sich axial erstreckt und mit seinem Innenumfang genau mit dem Innenumfang des verdickten Umfangsrandes 3 fluchtet.

Fig. 11 zeigt eine Ausgestaltung, die weitestgehend derjenigen nach Fig. 6 entspricht, d. h. mit dem zusätzlichen axialen Ansatz 8. Dabei ist allerdings der äußere Nabenbereich 2a in gleicher Weise gestaltet wie bei der Ausführungsform nach Fig. 10.

Fig. 12 zeigt eine bevorzugte Möglichkeit, wie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch auf einfache Weise eine Profilierung, insbesondere eine Verzahnung, im verdickten Umfangsrand 3 erzeugt werden kann. Dazu ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Aufnahme 4 im Aufnahmebereich für den verdickten Umfangsrand 3 Aussparungen 9 für die zu erzeugenden Zähne der Verzahnung aufweist. Mittels der wenigstens einen Drückrolle 5 wird dann der verdickte Umfangsrand 3 gezielt in diese Aussparungen 9 hineingedrückt, wobei aufgrund des vorher erzeugten äußeren Nabenbereiches 2a, der sich beispielsweise diagonal erstrecken kann, in jedem Falle aber gegenüber dem verdickten Umfangsrand axial versetzt ist, der Innenumfang des Umfangsrandes 3 frei zugänglich ist, so dass über der gesamten Höhe eine exakte Ausformung der Verzahnung möglich ist, was beispielsweise beim Stand der Technik gemäß DE 195 24 089 C1, Fig. 5, offensichtlich nicht möglich ist.

Anders als bei der Darstellung gemäß Fig. 12 muss die Aufnahme 4 keinen geschlossenen Ringraum mit Aussparungen 9 für das Einformen der Zähne aufweisen, es kann auch eine Gegenrolle eingesetzt werden, wie dies die Fig. 5 der DE 195 24 089 C1 zeigt.

Neben der Verzahnung gemäß Fig. 12 können selbstverständlich auch andere Umfangsprofilierungen auf gleiche Weise erzeugt werden, es können z. B. Nuten, Poly-V-Profile und dergl. eingeformt werden.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So können grundsätzlich beliebige Nabenformen erreicht werden, die z. B. auch Bereiche verschiedener Wandstärken aufweisen. Dazu ist lediglich die Aufnahme 4 in entsprechender Weise zu gestalten.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils, bei welchem zunächst eine scheibenförmige Vorform mit einem gegenüber dem scheibenförmigen Nabenbereich verdickten Umfangsrand hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenbereich der relativ zu wenigstens einer, wenigstens in axialer Richtung verfahrbaren Drückrolle rotierenden Vorform durch Drücken mittels der wenigstens einen Drückrolle in radialer und axialer Richtung umgeformt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenbereich der Vorform von der Drückrolle in eine Gegenform, insbesondere in die Aufnahme für die Vorform, umgeformt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenbereich bei der Umformung in seiner Wandstärke verändert wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenbereich so umgeformt wird, dass er Bereiche unterschiedlicher Wandstärke aufweist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass durch Umformung in eine entsprechend gestaltete Gegenform in den Nabenbereich wenigstens ein axial versetzter Absatz eingeformt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass an den verdickten Umfangsrand von der wenigstens einen Drückrolle Ansätze angeformt werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass durch Umformung in eine entsprechend gestaltete Gegenform wandstärkenreduzierte Einprägungen, wandstärkenverdickte Sicken oder dergl. in den Nabenbereich eingeformt werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der verdickte Umfangsrand mit Profilierungen, insbesondere einer Verzahnung, versehen wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung des verdickten Umfangrandes durch die wenigstens eine Drückrolle von innen durch Drücken in eine entsprechend gestaltete Gegenform hergestellt wird.






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