Die vorliegende Erfindung betrifft generell ein Verfahren zum Formen eines Umfangsabschnittes eines Werkstücks in der Form einer kreisförmigen Platte, um den Umfangsabschnitt zu verdicken, genauer gesagt ein solches Verfahren, das eine gewünschte Verdickung des Umfangsabschnittes mit einer vergleichsweise einfachen Steuerung einer zwischen dem Umfangsabschnitt und einer Walzbacke wirkenden Kraft ermöglicht, während ein Ausknicken oder Falten des Umfangsabschnittes vermieden wird:

Die Veröffentlichung WO-A-98/01246, die der US-A-5 904 060 entspricht, offenbart ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei Kraftfahrzeugen findet eine Antriebsscheibe, wie ein Schwungrad, Verwendung, die mit einer Kurbelwelle eines Motors verbunden ist. In herkömmlicher Weise besteht eine solche Antriebsscheibe aus einer kreisförmigen Platte und einem Ringrad, das fest an der Umfangsfläche der kreisförmigen Platte montiert ist. Um neueren Anforderungen in Bezug auf eine weitere Verringerung der Herstellkosten der Antriebsscheibe gerecht zu werden, wurde eine einstöckige Antriebsscheibe vorgeschlagen, die aus einer kreisförmigen Platte besteht, deren äußerer Umfangsabschnitt als integrierter gezahnter Abschnitt ausgebildet ist. Um eine erhöhte Schock- oder Stoßfestigkeit sowie mechanische Festigkeit zu erreichen, ist es erwünscht, die Antriebsscheibe so zu formen, daß sie eine größere Dicke an ihrem Umfangsabschnitt als an ihrem radial inneren Abschnitt aufweist. Bei einem Beispiel eines Verfahrens zum Verdicken des Umfangsabschnittes eines Werkstücks in der Form einer kreisförmigen Platte findet eine Walzvorrichtung bzw. Drehgesenkschmiedevorrichtung Verwendung, die umfaßt: (a) eine drehbar gelagerte Walzbacke mit einer ringförmigen Formnut, die in ihrer äußeren Umfangsfläche offen ist und einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt in einer Ebene besitzt, die die Drehachse S1 der Walzbacke enthält, so daß die axiale Abmessung der Formnut, gemessen in Axialrichtung der Walzbacke, in Radialrichtung der Walzbacke nach außen zunimmt, (b) eine Werkstückhaltevorrichtung, die um eine Drehachse S2 derselben gedreht wird und das Werkstück so hält, daß dieses koaxial zur Werkstückhaltevorrichtung angeordnet ist, sowie einen Umfangsabschnitt aufweist, der sich von der Werkstückhaltevorrichtung über eine vorgegebene radiale Distanz radial nach außen erstreckt, und (c) eine Antriebsvorrichtung zum Drehen der Walzbacke und der Werkstückhaltevorrichtung um ihre entsprechenden Achsen S1 und S2, so daß das Werkstück an seiner äußeren Umfangsfläche in Walzkontakt mit einer Bodenfläche der Formnut der Walzbacke gepreßt gehalten wird, wodurch der Umfangsabschnitt des Werkstücks der Querschnittsform der Formnut folgend verdickt wird.

Die JP-A-9-10885 zeigt ein derartiges Verfahren, bei dem die Drehachsen S1, S2 der Walzbacke und der Werkstückhaltevorrichtung parallel zueinander angeordnet sind und das Werkstück von der Werkstückhaltevorrichtung so gehalten wird, daß es in Axialrichtung der Walzbacke und der Werkstückhaltevorrichtung im wesentlichen zu der Formnut in der Walzbacke ausgerichtet ist, und bei dem die Walzbacke und die Werkstückhaltevorrichtung in Radialrichtung aufeinander zubewegt werden, so daß der Umfangsabschnitt des Werkstücks 104 in einen verdickten Abschnitt 100 verformt wird, wie in 6A gezeigt. Dieser verdickte Abschnitt 100 wird im wesentlichen symmetrisch sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite verdickt, so daß er die Form eines Pfeiles im Querschnitt in einer Ebene parallel zur Dickenrichtung des Werkstückes besitzt. Der Umfangsabschnitt des Werkstücks wird in zwei Schritten zu dem verdickten Abschnitt 100 verformt, der dann nahezu unter rechten Winkeln von einer Walzbacke 102 gebogen oder gefaltet wird, so daß das Werkstück einen zylindrischen Umfangsabschnitt 108 aufweist, der sich von einer der gegenüberliegenden Flächen eines radial inneren ebenen Abschnittes 106 des Werkstücks 104 in Axialrichtung aus erstreckt, wie in den 6A–6C gezeigt.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Verformen des Umfangsabschnittes des Werkstücks muß der Umfangsabschnitt des Werkstücks gegen die Bodenfläche der Formnut der Walzbacke gepreßt werden, so daß der Umfangsabschnitt im wesentlichen symmetrisch auf den gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks verdickt wird, während das Werkstück im wesentlichen flach gehalten wird, mit der Ausnahme, daß der radial äußerste Teil verdickt wird. Der Umfangsabschnitt des Werkstücks neigt jedoch zum Ausknicken, sobald die zwischen dem Werkstück und der Walzbacke in Radialrichtung der Walzbacke wirkende Kraft einen vorgegebenen kritischen Wert übersteigt. Es ist ziemlich schwierig, diese Radialkraft so zu steuern, daß der Umfangsabschnitt ohne Ausknicken verdickt wird. Ferner wird der verdickte Umfangsabschnitt 100, der durch das vorstehend beschriebene Verformen geformt wird, im wesentlichen um 90° von der Walzbacke 102 verbogen oder gefaltet, um den zylindrischen Umfangsabschnitt 108 zu bilden, wie vorstehend beschrieben. Daher leidet der zylindrische Abschnitt 108 unter unerwünschten Falten (Haarnadelbiegung), wie mit A in 6C gezeigt. Diese Falten A beeinflussen in nachteiliger Weise einen nachfolgenden Schmiede- oder Bearbeitungsvorgang am zylindrischen Umfangsabschnitt 108, um einen mit einer Verzahnung versehenen Abschnitt zu bilden. Dieser mit einer Verzahnung versehene Abschnitt kann während des Einsatzes einer mit einem solchen verzahnten Abschnitt an ihrem Umfang versehenen Antriebsscheibe keine ausreichend hohe Haltbarkeit und mechanische Festigkeit besitzen.

Die JP-A-9-66330 zeigt ein anderes Verfahren zum Verdicken des Umfangsabschnittes eines Werkstücks in Form einer kreisförmigen Platte, bei dem der Umfangsabschnitt des Werkstücks in Gleitkontakt mit einer von gegenüberliegenden Seitenflächen gebracht wird, die teilweise eine in einer Walzbacke ausgebildete Formnut bilden, so daß die äußere Umfangsfläche des Umfangsabschnittes in Stoßkontakt mit der anderen Seitenfläche der Formnut gebracht wird, um den Umfangsabschnitt in einen im wesentlichen L-förmigen verdickten Umfangsabschnitt zu verformen. Dieses Verfahren hat ebenfalls den Nachteil, daß der Umfangsabschnitt des Werkstücks in Richtung auf die vorstehend erwähnte andere Seitenfläche der Formnut ausbeult bzw. ausknickt, wenn die zwischen dem Werkstück und der Walzbacke wirkende Kraft einen kritischen Wert übersteigt. Auch bei diesem Verfahren ist es schwierig, die Kraft für eine gewünschte Verdickung des Umfangsabschnittes des Werkstückes ohne Ausbeulen zu steuern. Wenn der Verdickungsvorgang nach dem Ausbeulen fortgesetzt wird, besitzt der Umfangsabschnitt des Werkstücks einen mäandrierenden alternierenden Materialfluß während des Verdickungsvorganges, wie bei fM in 7 angedeutet ist, wodurch eine Falte zwischen alternierenden Kurven des Materialflusses erzeugt wird. 7 entspricht der Schnittansicht der 6C. Dieser alternierende Materialfluß wird durch das anfängliche Ausbeulen des Umfangsabschittes des Werkstücks von der vorstehend erwähnten einen Seitenfläche der Formnut aus in Richtung auf die andere Seitenfläche und das nachfolgende Ausbeulen des Umfangsabschnittes in umgekehrte Richtung zur vorstehend erwähnten einen Seitenfläche als Reaktion des anfänglichen Ausbeulens erzeugt. Wenn der Winkel ß einer Seitenfläche 110 einer Formnut in Radialrichtung der Walzbacke größer ist als 15°, wie in 8 angedeutet, wird ein Werkstück 112 in der Form einer kreisförmigen Platte an seinem Umfangsabschnitt in Richtung auf die andere Seitenfläche 114 der Formnut ausgebeult, wie bei B in 8 gezeigt, ohne daß der Umfangsabschnitt verdickt wird. In diesem Fall findet daher nur ein eingeschränkter Verdickungsvorgang statt.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Formen eines Umfangsabschnittes eines Werkstücks, das die Form einer kreisförmigen Platte besitzt, um diesen Umfangsabschnitt zu verdicken, zu schaffen, mit dem mindestens eines der vorstehend aufgezeigten Probleme des Standes der Technik verringert oder eliminiert wird.

Dieses Ziel kann mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden, die ein Verfahren zum Formen eines Umfangsabschnittes eines Werkstücks, das die Form einer kreisförmigen Platte besitzt, um diesen Umfangsabschnitt zu verdicken, zur Verfügung stellt, welches die folgenden Schritte umfaßt: Vorsehen einer Walzbacke, die drehbar um eine Achse derselben gelagert ist und eine äußere Umfangsfläche sowie eine ringförmige Formnut aufweist, die in der äußeren Umfangsfläche offen ist und eine erste Seitenfläche, eine zweite Seitenfläche, die von der ersten Seitenfläche in Axialrichtung der Walzbacke beabstandet ist, und eine Bodenfläche aufweist, die abgerundete Endabschnitte besitzt, die auf glatte Weise die erste und zweite Seitenfläche miteinander verbinden; Vorsehen einer Werkstückhaltevorrichtung, die eine Drehachse und eine äußere Umfangsfläche besitzt und die das Werkstück hält; Halten des Werkstücks an der Werkstückhaltevorrichtung derart, daß das Werkstück koaxial zur Werkstückhaltevorrichtung angeordnet ist und sich der Umfangsabschnitt von der äußeren Umfangsfläche über eine vorgegebene radiale Distanz radial nach außen erstreckt; Drehen des Werkstücks um die Achse der Werkstückhaltevorrichtung derart, daß das Werkstück an einer äußeren Umfangsfläche desselben in Preßkontakt mit der Bodenfläche der ringförmigen Formnut der Walzbacke gehalten wird, so daß der äußere Umfangsabschnitt des Werkstücks der Form der Formnut folgend in einem Schnitt in einer Ebene, die die Achse der Walzbacke enthält, verdickt wird; Formen der ersten Seitenfläche und Positionieren der Walzbacke relativ zur Werkstückhaltevorrichtung derart, daß die erste Seitenfläche unter einem Winkel al, der größer ist als 0°, zu einer Radialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung geneigt wird, so daß die axiale Distanz zwischen der ersten und zweiten Seitenfläche in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung in einer radial nach außen weisenden Richtung der Walzbacke zunimmt; und Steuern einer Kraft, die zwischen der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks und der Bodenfläche der Formnut wirkt, während der Drehung des Werkstücks in Preßkontakt mit der Bodenfläche derart, daß der äußere Umfangsabschnitt des Werkstücks in einem in eine konvexe Form der ersten Seitenfläche folgend durchgebogenen Zustand gehalten und ein radial äußerster Teil des äußersten Umfangsabschnittes in entgegengesetzte Richtungen zur ersten und zweiten Seitenfläche hin verdickt wird, während der äußere Umfangsabschnitt im Abstand von der ersten und zweiten Seitenfläche gehalten und an einem Ausknicken innerhalb der Formnut gehindert wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die erste Seitenfläche der ringförmigen Formnut geformt und die Walzbacke relativ zur Werkstückhaltevorrichtung (relativ zum Werkstück) so angeordnet, daß die erste Seitenfläche unter einem Winkel al, der größer ist als 0°, relativ zu einer Geraden senkrecht zur Achse der Werkstückhaltevorrichtung, d. h. relativ zur Radialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung, geneigt wird, so daß die axiale Distanz zwischen der ersten und zweiten Seitenfläche in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung in radialer Richtung der Walzbacke nach außen zunimmt. Ferner wird die Kraft, die zwischen der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks und der Bodenfläche der Formnut wirkt, während der Drehung des Werkstücks in Preßkontakt mit der Bodenfläche so gesteuert, daß der äußere Umfangsabschnitt des Werkstücks, der sich von der Werkstückhaltevorrichtung radial nach außen erstreckt, in einem in eine konvexe Form der ersten Seitenfläche folgend durchgebogenen Zustand gehalten wird, während der äußere Umfangsabschnitt im Abstand von der ersten und zweiten Seitenfläche gehalten und an einem Ausbeulen bzw. Ausknicken innerhalb der Formnut gehindert wird, wodurch der radial äußerste Teil des äußeren Umfangsabschnittes des Werkstücks in entgegengesetzten Richtungen zur ersten und zweiten Seitenfläche hin verdickt werden kann, ohne daß der äußere Umfangsabschnitt ausbeult bzw. ausknickt. Beispielsweise kann die Kraft in einfacher Weise so eingestellt werden, daß eine wirksame Verdickung des radial äußersten Teiles des Werkstücks unter Vermeidung von dessen Ausbeulen erreicht wird, indem der Zustand er Biegeverformung des äußeren Umfangsabschnittes des Werkstücks überwacht wird.

Da die Verdickung des radial äußersten Teiles des Werkstücks so durchgeführt wird, daß ein Kontakt des äußersten Umfangsabschnittes des Werkstücks mit der ersten und zweiten Seitenfläche der Formnut verhindert wird, können die Querschnittsformen oder Konfigurationen der Seitenflächen, die die Form des verdickten radial äußersten Teiles oder extremen Umfangsteiles des Werkstücks bestimmen, mit einem hohen Freiheitsgrad ausgebildet werden, da die Seitenflächen das Verbiegen des äußeren Umfangsabschnittes des Werkstücks während des Verdickungsvorganges nicht nachteilig beeinflussen.

Das vorliegende Verfahren kann in geeigneter Weise zur Herstellung eines Zwischenproduktes durchgeführt werden, das zu einer Antriebsscheibe für ein Kraftfahrzeugt weiter verarbeitet wird, wobei diese Antriebsscheibe einen verzahnten äußeren zylindrischen Abschnitt mit einer relativ großen Wanddicke besitzt. Das vorliegende Verfahren kann jedoch auch zur Herstellung von diversen anderen Elementen Anwendung finden, die einen äußeren zylindrischen Abschnitt mit einer relativ großen Wanddicke besitzen.

Obwohl bevorzugt wird, daß beide Neigungswinkel &agr;1 und &agr;2 der ersten und zweiten Seitenfläche der ringförmigen Formnut der Walzbacke größer sind als 0°, so daß die axiale Distanz zwischen den beiden Seitenflächen in radialer Richtung der Walzbacken nach außen zunimmt, kann der Neigungswinkel &agr;2 der zweiten Seitenfläche 0° betragen oder sogar einen negativen Wert besitzen. Wenn der Winkel &agr;2 negativ ist, ist die zweite Seitenfläche relativ zu einer Linie senkrecht zur Drehachse der Werkstückhaltevorrichtung auf der Seite der ersten Seitenfläche geneigt. Die erste und zweite Seitenfläche können zwei oder mehr radiale Abschnitte mit entsprechenden unterschiedlichen Winkeln oder bogenförmig gekrümmte Abschnitte besitzen, wenn nur die erste Seitenfläche generell zur Radialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung geneigt ist.

Bei einer ersten bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bodenfläche der ringförmigen Formnut so geformt, daß sie einen geradlinigen Zwischenabschnitt besitzt, der zwischen den abgerundeten Endabschnitten angeordnet ist und eine Abmessung aufweist, die im wesentlichen der Dicke "t" des Werkstücks entspricht, so daß der geradlinige Zwischenabschnitt dazu dient, die äußere Umfangsfläche des Werkstücks in Axialrichtung der Walzbacke bei einem Kontakt zwischen der äußeren Umfangsfläche und dem geradlinigen Zwischenabschnitt zu positionieren.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung besitzt die Bodenfläche der ringförmigen Formnut einen solchen Neigungswinkel &agr;3 relativ zur Drehachse der Werkstückhaltevorrichtung, daß die Distanz zwischen der Drehachse der Werkstückhaltevorrichtung und der Bodenfläche an einer Umfangsstelle der Bodenfläche, an der die Bodenfläche die äußere Umfangsfläche des Werkstücks kontaktiert, in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung von der zweiten Seitenfläche zur ersten Seitenfläche hin zunimmt.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung kann der äußere Umfangsabschnitt des Werkstücks mit hoher Stabilität der Form der ersten Seitenfläche folgend in eine konvexe Form durchgebogen werden, da die Bodenfläche der Formnut unter einem Winkel von &agr;3 zur Drehachse der Werkstückhaltevorrichtung geneigt ist, so daß die Distanz zwischen der Drehachse der Werkstückhaltevorrichtung und dem Kontaktpunkt der Bodenfläche mit dem Werkstück in Radialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung von der zweiten Seitenfläche zur ersten Seitenfläche hin zunimmt.

Bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Werkstück von der Werkstückhaltevorrichtung so gehalten, daß es im wesentlichen zur ersten Seitenfläche der ringförmigen Formnut in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung ausgerichtet wird, bevor das Werkstück in Preßkontakt mit der Walzbacke gebracht wird. Das Verfahren dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt des weiteren einen Schritt des Bewegens der Werkstückhaltevorrichtung und der Walzbacke relativ zueinander in Radialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung, während das Werkstück um seine Achse gedreht wird, so daß der äußere Umfangsabschnitt des Werkstücks verdickt wird.

Gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wird das Werkstück anfangs zur ersten Seitenfläche in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung (des Werkstücks) ausgerichtet, und das Werkstück und die Walzbacke werden danach relativ zueinander bewegt, genauer gesagt in radialer Richtung der Werkstückhaltevorrichtung relativ zueinander bewegt. Bei dieser Anorndung folgt der anfänglichen Verdickung des radial äußersten Teiles des äußeren Umfangsabschnittes, die anfangs in entgegengesetzten Axialrichtungen zur ersten und zweiten Seitenfläche hin stattfindet, eine nachfolgende Verdickung, die asymmetrisch an der ersten und zweiten Seitenfläche stattfindet. Mit anderen Worten, nachdem der radial äußerste Teil des äußeren Umfangsabschnittes bis zur anfänglichen Axialposition des von der Werkstückhaltevorrichtung gehaltenen Werkstücks verdickt worden ist, findet die Verdickung primär auf der Seite der zweiten Seitenfläche statt, so daß der verdickte Umfangsabschnitt in geeigneter Weise auf die Seite der zweiten Seitenfläche versetzt werden kann, ohne daß der äußere Umfangsabschnitt in der ringförmigen Formnut gefaltet wird.

Bei einer vorteilhaften Anordnung der vorstehend beschriebenen dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Bodenfläche der ringförmigen Formnut einen solchen Neigungswinkel &agr;3 in bezug auf die Drehachse der Werkstückhaltevorrichtung, daß die Distanz zwischen der Drehachse der Werkstückhaltevorrichtung und der Bodenfläche an einer Umfangsposition der Bodenfläche, an der die Bodenfläche mit der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks in Kontakt steht, in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung von der zweiten Seitenfläche zur ersten Seitenfläche hin zunimmt, und wird der Neigungswinkel &agr;3 der Bodenfläche so festgelegt, daß ein Winkel &agr;5, der auf der Seite der ersten Seitenfläche zwischen der Bodenfläche und einer Linie L, die die Punkte P1 und P2 bei einem Kontakt der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks mit der Bodenfläche verbindet, gebildet wird, nicht kleiner ist als 90°, wobei der Punkt P1 der Mittelpunkt der Dicke des Werkstücks, der auf der äußeren Umfangsfläche der Werkstückhaltevorrichtung liegt, und Punkt P2 der Mittelpunkt der Bodenfläche, gemessen in Dickenrichtung des Werkstücks, sind.

Bei der vorstehend beschriebenen Anorndung wird der Neigungswinkel &agr;3 der Bodenfläche zur Drehachse der Werkstückhaltevorrichtung so festgelegt, daß der Winkel &agr;5, der auf der Seite der ersten Seitenfläche zwischen der Bodenfläche der Nut und der vorstehend erwähnten Linie L beim Kontakt der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks mit der Bodenfläche gebildet wird, 90° oder größer ist, so daß die äußere Umfangsfläche des Werkstücks so mit der Bodenfläche in Kontakt gebracht wird, daß die Dickenmittellinie des Werkstücks an dessen radial äußersten Teil des äußeren Umfangsabschnittes des Werkstücks im wesentlichen senkrecht zur Bodenfläche oder geringfügig geneigt zu einer Linie senkrecht zur Bodenfläche auf der Seite der ersten Seitenfläche verläuft, um eine anfängliche asymmetrische Verdickung des radial äußersten Teiles des Werkstücks und damit einen größeren Fluß des Werkstückmateriales zur zweiten Seitenfläche hin zu verhindern.

Wenn die Bodenfläche der ringförmigen Formnut unter einem Winkel &agr;3 relativ zur Achse der Werkstückhaltevorrichtung geneigt ist, kann der Winkel &agr;3 so festgelegt werden, daß die Dickenmittellinie des Werkstücks an einem radial äußersten Teil des äußeren Umfangsabschnittes des Werkstücks nahezu senkrecht zur Bodenfläche verläuft, wenn der radial äußerste Teil des Werkstücks der ersten Seitenfläche folgend in die konvexe Form durchgebogen wird, wobei die äußere Umfangsfläche des Werkstücks in Preßkontakt mit der Bodenfläche der Formnut gehalten wird. In diesem Fall wird die von der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks von der Bodenfläche der Formnut aufgenommene Reaktionskraft nahezu gleichmäßig auf den gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks zur ersten und zweiten Seitenfläche der Formnut hin verteilt, wodurch der radial äußerste Teil des Werkstücks auf wirksame und stabile Weise in den entgegengesetzten Richtungen zu den zwei Seitenfläche hin verdickt werden kann.

Die Walzbacke und die Werkstückhaltevorrichtung können so relativ zueinander angeordnet werden, daß die Drehachsen der Walzbacke parallel zueinander angeordnet sind und die Walzbacke und die Werkstückhaltevorrichtung relativ zueinander in Radialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung entlang einer Geraden bewegt werden, die die Achsen miteinander verbindet. Alternativ dazu können die Walzbacke und die Werkstückhaltevorrichtung relativ zueinander so angeordnet werden, daß die Achsen relativ zueinander in einer Ebene geneigt sind, die die Achsen enthält, und die Walzbacke und die Werkstückhaltevorrichtung werden relativ zueinander entlang einer Geraden bewegt, die die Achsen in der vorstehend genannten Ebene verbindet, oder entlang einem Kreisbogen, der den Außenumfang des Werkstücks und den Außenumfang der ringförmigen Formnut in der vorstehend erwähnten Ebene passiert. Wenn die Drehachsen der Walzbacke und der Werkstückhaltevorrichtung parallel zueinander angeordnet sind, können die Walzbacke und die Werkstückhaltevorrichtung näher beieinander angeordnet werden als in einem Fall, in dem die Achsen relativ zueinander geneigt sind.

Die Verdickung des äußeren Umfangsabschnittes des Werkstücks wird am extremen Ende des Werkstücks benachbart zur äußeren Umfangsfläche initiiert, unmittelbar nachdem die äußere Umfangsfläche des Werkstücks in Kontakt mit der Bodenfläche der ringförmigen Formnut gebracht wordern ist. Die Verdickung des äußeren Umfangsabschnittes wird nicht nur durch die zwischen der äußeren Umfangsfläche und der Bodenfläche wirkende Kraft, sondern auch durch die Rotationsgeschwindigkeit der Walzbacke, den Reibungskoeffizienten der Flächen der Formnut, den Elastizitätsmodul des Werkstücks, das Vorhandensein oder Fehlen eines Schmiermittels auf den Kontaktflächen des Werkstücks und der Formnut und die Raumtemperatur und Feuchtigkeit beeinflußt. Wenn die Verdickung des äußeren Umfangsabschnittes des Werkstücks fortschreitet, wird die radiale Distanz des äußeren Umfangsabschnittes, der sich von der äußeren Umfangsfläche der Werkstückhaltevorrichtung radial nach außen erstreckt, verringert und die Wahrscheinlichkeit zum Ausbeulen oder Ausknicken des äußeren Umfangsabschnittes wird geringer, so daß die zwischen dem Werkstück und der Walzbacke wirkende Kraft vergrößert werden kann, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Walzbacke und die anderen Werkstückverdickungsbedingungen unverändert bleiben. Es ist daher wünschenswert, daß die zwischen dem Werkstück und der Formnut wirkende Kraft, während der äußere Umfangsabschnitt des Werkstücks im durchgebogenen Zustand der konvexen Form der ersten Seitenfläche der Formnut folgend gehalten wird, auf der Basis eines Ausgangssignales eines Verschiebungssensors, der den Zustand der Biegeverformung des äußeren Umfangsabschnittes detektieren kann, so gesteuert wird, daß ein optimaler Zustand der Biegeverformung des äußeren Umfangsabschnittes aufrechterhalten wird, um die Effizienz der Verdickung des äußeren Umfangsabschnittes zu maximieren, während ein Ausbeulen bzw. Ausknicken desselben oder ein Kontakt mit den Seitenflächen der Formnut verhindert wird. Die zwischen dem Werkstück und der Walzbacke wirkende Preßkraft kann auf einem durch Versuche ermittelten Optimalwert gehalten oder in Abhängigkeit von einem vorgegebenen, durch Versuche erhaltenen Schema verändert werden.

Wenn die Werkstückhaltevorrichtung und die Walzbacke über eine Antriebsvorrichtung einschließlich eines Elektromotors relativ zueinander bewegt werden, kann die Preßkraft durch Steuern des Drehmomentes des Elektromotors gesteuert werden. Wenn die Relativbewegung zwischen der Werkstückhaltevorrichtung und der Walzbacke von einem strömungsmittelbetätigten Zylinder, beispielsweise einem hydraulisch betätigten Zylinder, bewirkt wird, kann die Preßkraft gesteuert werden, indem der Druck des für den Zylinder verwendeten Arbeitsmittels gesteuert wird. Ferner kann die Preßkraft gesteuert werden, indem die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen der Werkstückhaltevorrichtung und der Walzbacke gesteuert wird.

Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird der radial äußerste Teil des äußeren Umfangsabschnittes des Werkstücks verdickt, während der äußere Umfangsabschnitt in einem über einen gewünschten Betrag durchgebogenen Zustand gehalten und an einem Ausbeulen sowie einem Kontakt mit der ersten und zweiten Seitenfläche der ringförmigen Formnut gehindert wird. Der äußere Umfangsabschnitt muß jedoch nicht während der gesamten Verdickungsperiode des radial äußersten Teiles des Werkstücks im Abstand von der ersten und zweiten Seitenfläche gehalten werden. Er muß vielmehr mindestens während eines Anfangsabschnittes oder einer ersten Hälfte des Verdickungsvorganges im Abstand von den Seitenflächen gehalten werden, in dem bzw, in der der äußere Umfangsabschnitt vergleichsweise einfach ausbeulen kann. In der zweiten oder letzten Hälfte des Verdickungsvorganges, in der die Wahrscheinlichkeit eines Ausbeulens des äußeren Umfangsabschnittes vergleichsweise gering ist, kann der äußere Umfangsabschnitt mit der ersten Seitenfläche so in Kontakt gehalten werden, daß die Verdickung hauptsächlich in Richtung auf die zweite Seitenfläche oder an dieser stattfindet.

Wie vorstehend beschrieben, wird die Verdickung des radial äußersten Teiles des Werkstücks durchgeführt, während das Werkstück in Preßkontakt mit der Bodenfläche der Formnut gedreht wird. Es ist wünschenswert, entweder nur die Walzbacke oder nur die Werkstückhaltevorrichtung relativ zum anderen Teil zu drehen, indem eine geeignete Drehvorrichtung aktiviert wird, während das andere Teil von einer geeigneten Drehhaltevorrichtung drehbar gelagert wird, so daß das vorstehend erwähnte erste Teil von der Walzbacke und der Werkstückhaltevorrichtung in Walzkontakt mit dem Werkstück gedreht wird. Diese Anordnung ist wünschenswert im Hinblick auf eine graduelle Verringerung des Außendurchmessers der kreisförmigen Platte, wenn die Verdickung des radial äußersten Teiles fortschreitet. Es können jedoch auch sowohl die Walzbacke als auch die Werkstückhaltevorrichtung gedreht werden.

Zur Vereinfachung der Konstruktion der Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist es wünschenswert, entweder nur die Walzbacke oder nur die Werkstückhaltevorrichtung relativ zum anderen Teil zu bewegen, indem eine Vorschubvorrichtung aktiviert wird. Es können jedoch auch sowohl die Walzbacke als auch die Werkstückhaltevorrichtung relativ zueinander bewegt werden.

Obwohl der Neigungswinkel &agr;3 der Bodenfläche der Formnut relativ zur Drehachse der Werkstückhaltevorrichtung vorzugsweise in der vorstehend beschriebenen Weise im Hinblick auf eine vorteilhafte Anordnung der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung festgelegt wird, erfordert die zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung lediglich, daß der Winkel &agr;3 größer als 0° sein muß.

Bei der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform der Erfindung, bei der das Werkstück anfangs im wesentlichen mit der ersten Seitenfläche der Formnut in Axialrichtung ausgerichtet wird, kann das Werkstück von der Werkstückhaltevorrichtung so gehalten werden, daß es im wesentlichen zur Position eines radial äußeren Endes der ersten Seitenfläche der ringförmigen Formnut in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung ausgerichtet wird, bevor der äußere Umfangsabschnitt des Werkstücks in Kontakt mit der ersten Seitenfläche gebracht wird, so daß der äußere Umfangsabschnitt über einen Gleitpreßkontakt am Umfangsrand desselben mit der ersten Seitenfläche durchgebogen wird, wenn die Werkstückhaltevorrichtung und die Walzbacke relativ zueinander bewegt werden. Alternativ dazu kann das Werkstück von der Werkstückhaltevorrichtung so gehalten werden, daß es im wesentlichen zur Position der Bodenfläche der ringförmigen Formnut in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung in Ausrichtung gehalten wird, bevor die äußere Umfangsfläche des Werkstücks in Kontakt mit der Bodenfläche gebracht wird. Das Verfahren umfaßt des weiteren einen Schritt der Bewegung des Werkstücks oder de_r Walzbacke in Axialrichtung des Werkstücks, während die äußere Umfangsfläche in Preßkontakt mit der Bodenfläche gehalten wird, um den äußeren Umfangsabschnitt des Werkstücks der ersten Seitenfläche folgend in die konvexe Form zu biegen.

Bei der vorstehend beschriebenen dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet die Verdickung primär auf der Seite der zweiten Seitenfläche statt, nachdem der radial äußerste Teil des Werkstücks bis in die anfängliche axiale Position des von der Werkstückhaltevorrichtung gehaltenen Werkstücks verdickt worden ist, so daß der verdickte Umfangsabschnitt zu einer der gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks, die der zweiten Seitenfläche entspricht, versetzt wird. Die Verdickung des radial äußersten Teiles des Werkstücks kann jedoch auch symmetrisch auf den gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks in Richtung der ersten und zweiten Seitenfläche der Formnut stattfinden.

Die obigen und wahlweisen Ziele, Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden besser verständlich durch Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Hiervon zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Beispieles einer Drehvorrichtung, mit der das Verfahren zum Formen eines Umfangsabschnittes eines Werkstücks in der Form einer kreisförmigen Platte zur Erhöhung der Dicke des Umfangsabschnittes gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann;

2 eine Teilansicht im Schnitt, die den Umfangsabschnitt des Werkstücks zeigt, wenn die äußere Umfangsfläche des Umfangsabschnittes mit der Bodenfläche einer in der äußeren Umfangsfläche der Walzbacke der Vorrichtung der 1 ausgebildeten Formnut in Kontakt steht;

3A–3G Teilschnittansichten von aufeinanderfolgenden Walzschnitten, die von der Vorrichtung der 1 am Umfangsabschnitt des Werkstücks durchgeführt werden;

4A eine Ansicht einer durch Walzen des Werkstücks durch die Vorrichtung der 3 erhaltenen Platte;

4B eine Ansicht einer durch Ausbilden eines äußeren verzahnten Abschnittes am Umfangsabschnitt der Platte der 4A ausgebildeten Antriebsplatte bzw. Antriebsscheibe;

5 eine Drehvorrichtung, die bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

6A, 6B und 6C Teilschnittansichten von aufeinanderfolgenden Schritten, die bei einem herkömmlichen Walzverfahren durchgeführt werden, bei dem der Umfangsabschnitt des Werkstücks, der mit symmetrischen Materialflüssen auf der oberen und unteren Seite verdickt worden ist, gefaltet wird, so daß der Umfangsabschnitt eine zylindrische Form besitzt;

7 den mäandrierenden Materialfluß an einem Umfangsabschnitt des Werkstücks während eines herkömmlichen Walzverfahrens, bei dem ein Ausbeulen und Falten des Umfangsabschnittes stattfindet; und

8 eine Ansicht eines weiteren herkömmlichen Walzverfahrens.

Wie in 1 gezeigt, kann man mit der schematisch in der Figur dargestellten Walzvorrichtung ein Verfahren zum Formen eines Umfangsabschnittes eines Werkstücks in der Form einer kreisförmigen Platte durchführen. Die Walzvorrichtung 10 umfaßt eine Haltevorrichtung 12 für ein drehbares Werkzeug, die ein geeignetes Lager aufweist, und eine Walzbacke 14, die von der Haltevorrichtung 12 so gelagert wird, daß sie um eine Drehachse 51 drehbar ist, die sich im wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt. Die Walzvorrichtung 10 besitzt ferner eine Werkstückhaltevorrichtung 18 zum Halten eines Werkstücks 16 in der Form einer kreisförmigen Platte, eine Werkstückdrehvorrichtung 20 zum Drehen der Werkstückhaltevorrichtung 18 um eine Achse S2 parallel zur Achse S1 und eine Vorschubvorrichtung 22 zum linearen Bewegen der Werkstückdrehvorrichtung 20 in Radialrichtung der Walzbacke 14.

Die Werkstückhaltevorrichtung 18 ist so angeordnet, daß sie das Werkstück 16 so hält, daß dieses als kreisförmige Platte koaxial zur Werkstückhaltevorrichtung 18 angeordnet ist, d. h. sich in radialer Richtung der Werkstückhaltevorrichtung 18 erstreckt. Die Werkstückdrehvorrichtung 20 besitzt einen Elektromotor, der an die Werkstückhaltevorrichtung 18 angeschlossen ist, zum Drehen der Werkstückhaltevorrichtung 18 und des Werkstücks 16 um die Achse S2. Die Werkstückdrehvorrichtung 20 ist an der Vorschubvorrichtung 22 so montiert, daß sie und die Werkstückhaltevorrichtung 18 von der Vorschubvorrichtung 22 in radialer Richtung der Walzbacke 14 linear bewegt werden, so daß die Drehachse S2 der Werkstückhaltevorrichtung 18 und das Werkstück 16 in Richtung auf die Achse S1 der Walzbacke 14 und von dieser weg bewegt werden.

Die Walzbacke 14 kann mit einer geeigneten Drehvorrichtung, beispielsweise einem Elektromotor, mit einer geeigneten Geschwindigkeit um ihre Achse S1 gedreht werden. Obwohl die Vorschubvorrichtung 22 bei der vorliegenden Ausführungsform so angeordnet ist, daß sie das Werkstück 16 relativ zur Walzbacke 14 bewegt, kann eine entsprechende Vorschubvorrichtung vorgesehen sein, um die Walzbacke 14 relativ zum Werkstück 16 (Werkstückhaltevorrichtung 18) zu bewegen. Ferner können sowohl die Walzbacke 14 als auch das Werkstück 16 (Werkstückhaltevorrichtung 18) über entsprechende Vorschubvorrichtungen oder eine einzige Vorschubvorrichtung relativ zueinander bewegt werden.

Bei den 3A–3G handelt es sich um Schnittansichten in einer Ebene, die die vorstehend erwähnten Achsen S1 und S2 enthält, während 2 eine vergrößerte Ansicht von 3D ist. In 2 ist auf eine Schraffierung der Schnittebene verzichtet worden, um die Deutlichkeit der hier verwendeten Bezugszeichen zu vergrößern.

Die Walzbacke 14 besitzt eine ringförmige Formnut 26, die in ihrer äußeren Umfangsfläche 24 offen ist. Die ringförmige Formnut 26 hat einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt in einer Ebene, die die Achse S1 der Walzbacke 14 enthält. Wie in 2 gezeigt ist, nimmt die axiale Abmessung der Formnut 26, in Axialrichtung der Walzbacke 14 gemessen, in Radialrichtung der Walzbacke 14 nach außen zu. Genauer gesagt, die Formnut 26 wird von einer ringförmigen ersten oder oberen Seitenfläche 28, einer ringförmigen zweiten oder unteren Seitenfläche 30, die der ersten Seitenfläche 28 generell gegenüberliegt, und einer im wesentlichen zylindrischen Bodenfläche 32 gebildet, die auf glatte Weise an ihren axial gegenüberliegenden Endabschnitten mit den radial inneren Enden der ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 verbunden ist. Die Endabschnitte der Bodenfläche 32 sind in geeigneter Weise abgerundet oder gekrümmt. Die erste und zweite Seitenfläche 28, 30 besitzen entsprechende Neigungswinkel &agr;1 und &agr;2 in bezug auf eine Gerade, die senkrecht zur Achse S1 verläuft, d. h. in bezug auf eine Gerade, die sich in Radialrichtung der Walzbacke 14 erstreckt, welche größer als 0° sind. Die erste und zweite Seitenfläche 28, 30 sind in bezug auf die vorstehend erwähnte Gerade unter den entsprechenden Winkeln &agr;1 und &agr;2 auf den gegenüberliegenden Seiten der Gerade in der Ebene der 2 geneigt. Durch diese Neigungen der ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 kann die durch Reibung zwischen diesen Flächen 28, 30 und dem Werkstück 16 an einem relativ radial äußeren Abschnitt der Walzbacke 14, an dem die Umfangsgeschwindigkeit höher ist als an einem relativ radial inneren Abschnitt der Walzbacke 14, erzeugte Wärmemenge verringert werden. Daher kann mit den Neigungen eine Veränderung der Eigenschaften des Materiales des Werkstücks infolge der erzeugten Wärme verhindert werden, um auf diese Weise eine nachteilige Beeinflussung des Walz- oder Verdickungsvorganges, der am Werkstück 16 durchzuführen ist, durch die Wärme zu vermeiden. Die Bodenfläche 32 besitzt einen geradlinigen Zwischenabschnitt, dessen Abmessung im wesentlichen der Dicke t des Werkstücks 16 entspricht und der dazu dient, den Umfang oder die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 16 in Axialrichtung der Walzbacke 14 beim Kontakt der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks 16 mit der Bodenfläche 32 zu positionieren. Der geradlinige Abschnitt der Bodenfläche 32 besitzt einen solchen Neigungswinkel &agr;3 in bezug auf die Achsen S1 und S2, daß die radiale Distanz zwischen dem geradlinigen Abschnitt und der Achse S1 in Axialrichtung von der zweiten Seitenfläche 30 zur ersten Seitenfläche 28 hin abnimmt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der die Drehachse S1 der Walzbacke 14 und die Drehachse 52 des Werkstücks 16 (Werkstückhaltevorrichtung 18) parallel zueinander angeordnet sind, verläuft die vorstehend erwähnte Gerade, die sich senkrecht zur Achse S1 erstreckt und als Bezugslinie für die Winkel &agr;1 und &agr;2 dient, parallel zu einer Geraden, die sich senkrecht zur Achse S2 erstreckt. Daher können die obigen Definitionen der Winkel &agr;1 und &agr;2 unter Verwendung der Achse S1 als Bezugsachse zur Definition der Winkel &agr;1 und &agr;2 unter Verwendung der Achse S2 als Bezugsachse Verwendung finden. Die Definition des Winkels &agr;3 unter Verwendung der Achse S1 als Bezugsachse findet jedoch keine Anwendung zur Definition des Winkels &agr;3 unter Verwendung der Achse S2 als Bezugsachse. Mit anderen Worten, der geradlinige Abschnitt der Bodenfläche 32 ist unter dem Winkel &agr;3 relativ zur Achse 52 so geneigt, daß die Distanz zwischen der Achse S2 und dem geradlinigen Abschnitt der Bodenfläche 32 an einer Umfangsposition der Bodenfläche, bei der die Bodenfläche das Werkstück 16 kontaktiert, in Axialrichtung des Werkstücks 16 von der zweiten Seitenfläche 30 zur ersten Seitenfläche 28 zunimmt. Es versteht sich, daß die Umfangsposition, bei der die Bodenfläche 32 die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 16 kontaktiert, auf der rechten Seite der Achse S1 der 1 und 2 liegt. Die Definition des Winkels &agr;3 unter Verwendung der Achse S2 ist auf eine zweite Ausführungsform der 5 anwendbar, bei der die Achsen S1 und S2 nicht parallel verlaufen und die nachfolgend beschrieben wird.

Die Werkstückhaltevorrichtung 18 besitzt ein Paar von zylindrischen Druckelementen 34, 36 mit im wesentlichen dem gleichen Durchmesser. Das obere und untere Druckelement 34, 36 sind so angeordnet, daß sie dazwischen einen radial inneren oder mittleren Abschnitt der kreisförmigen Platte 16 so halten, daß sich ein Umfangsabschnitt oder radial äußerer Abschnitt 16a des Werkstücks 16 von der äußeren Umfangsfläche der Werkstückhaltevorrichtung 18 um eine vorgegebene anfängliche radiale Überhangdistanz a radial nach außen erstreckt, wie in 1 gezeigt. Die Werkstückhaltevorrichtung 18 ist relativ zur Walzbacke 14 in Axialrichtung der Haltevorrichtung 18 so angeordnet, daß das Werkstück 16 nahezu zum radial äußeren oder offenen Ende oder offenen Endabschnitt der ringförmigen ersten Seitenfläche 28 in Axialrichtung der Haltevorrichtung 18 ausgerichtet ist. Mit anderen Worten, das Werkstück 16 wird von der Werkstückhaltevorrichtung 18 in Axialrichtung so positioniert, daß es anfangs an seiner Oberseite 16b gegen den radial äußeren Endabschnitt der ersten Seitenfläche 28 stößt, wie in 3B gezeigt, wenn das Werkstück 16 von der Vorschubvorrichtung 22 zusammen mit der Werkstückhaltevorrichtung 18 in Richtung auf die Walzbacke 14 bewegt wird, wie in den 3A–3G gezeigt. Das Werkstück 16 wird nach einer weiteren Bewegung desselben an seiner äußeren Umfangsfläche mit der Bodenfläche 32 in Kontakt gebracht, wie in 3D gezeigt, wobei seine Oberseite 16b (oberer Umfangsrand) in Gleitkontakt mit der ersten oder oberen Seitenfläche 28 gehalten wird, wie in 3C gezeigt. Wenn das Werkstück 16 mit seiner Oberseite 16b in Gleitkontakt mit der Seitenfläche 28 bewegt wird, wird der Umfang des Werkstücks 16 nach unten in Richtung auf die Bodenfläche 32 verschoben und wird der äußere Umfangsabschnitt 16a des Werkstücks 16, der sich von der Haltevorrichtung 18 radial nach außen erstreckt, in eine aufwärts konvexe Form durchgebogen.

Der Neigungswinkel &agr;3 des geradlinigen Abschnittes der Bodenfläche 32 wird so festgelegt, daß ein Winkel &agr;5, der auf der Seite der ersten Seitenfläche 28 zwischen dem geradlinigen Abschnitt und einer Linie L, die die Punkte P1 und P2 in 2 miteinander verbindet, gebildet wird, beim Kontakt der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks 16 mit der Bodenfläche 32 90° oder größer ist. Dieser Punkt P1 ist ein Mittelpunkt der Dicke t des Werkstücks 16, das an der äußeren Umfangsfläche der Werkstückhaltevorrichtung 18 liegt, während der Punkt P2 ein Mittelpunkt des geradlinigen Abschnittes der Bodenfläche 32, in Richtung der Dicke des Werkstücks 16 gesehen, ist. Bei dieser Anordnung verläuft die Dickenmittellinie des Werkstücks 16 in dessen radial äußerstem Teil oder äußeren Endteil des äußeren Umfangsabschnittes 16a nahezu senkrecht zum geradlinigen Abschnitt der Bodenfläche 32, wenn der radial äußerste Teil des Werkstücks der ersten Seitenfläche 28 folgend in eine aufwärts konvexe Form gebogen ist. Ferner wird der Winkel &agr;3 so festgelegt, daß ein Winkel &agr;4, der zwischen dem geradlinigen Abschnitt der Bodenfläche 32 und der ersten Seitenfläche 28 gebildet wird, etwa 90° beträgt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform umfaßt die Vorschubvorrichtung 22 einen Elektromotor, eine Spindel in der Form einer Kugelschraube, die mit dem Elektromotor verbunden ist, und eine Kugelmutter, die an der Werkstückdrehvorrichtung 20 fixiert ist und mit der Kugelschraube in Eingriff steht. Bei einer Betätigung des Elektromotors wird die Werkstückdrehvorrichtung 20 zusammen mit der Werkstückhaltevorrichtung 18 und dem Werkstück 16 relativ zur Walzbacke 14 in Radialrichtung der Walzbacke linear bewegt, wenn ein Walzvorgang am äußeren Umfangsabschnitt 16a des Werkstücks 16 mit der Walzbacke 14 durchgeführt wird, um auf diese Weise die Dicke am radial äußersten Teil zu vergrößern, wobei das Werkstück 16 an seiner äußeren Umfangsfläche gegen die Bodenfläche 32 der in der Walzbacke 14 ausgebildeten Formnut 26 gepreßt wird. Das Drehmoment des Elektromotors der Vorschubvorrichtung 22, das eine zwischen der Bodenfläche 32 und dem Werkstück 16 wirkende Kraft F erzeugt, wird von einer nicht gezeigten Steuervorrichtung beispielsweise in Abhängigkeit von einem durch Versuche festgelegten vorgegebenen Schema gesteuert, so daß der radial äußerste Teil des Werkstücks 16 auf wirksame Weise in die entgegengesetzten Richtungen zur ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 hin verdickt werden kann, während der äußere Umfangsabschnitt 16a im Abstand von der ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 gehalten und an einem Ausbeulen oder Verbiegen in Richtung auf die zweite Seitenfläche 30 gehindert wird. Der Elektromotor der Vorschubvorrichtung 22 kann auch so gesteuert werden, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 16 anstelle der vorstehend erwähnten Kraft F (Drehmoment des Motors) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Schema gesteuert wird. Das Drehmoment des Elektromotors oder die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks 16 können mittels Rückkopplung gesteuert werden, so daß die Betätigung zur Verdickung des radial äußersten oder extremen Umfangsteiles des äußeren Umfangsabschnittes 16a durchgeführt wird, während der Zustand der Biegeverformung des äußeren Umfangsabschnittes 16a in geeigneter Weise auf der Basis von Ausgangssignalen eines geeigneten Verschiebungssensors gesteuert wird, der die Verformung des äußeren Umfangsabschnittes 16a detektieren kann. Dieser Verschiebungssensor kann von einem kontaktfreien Typ sein.

Die Werkstückdrehvorrichtung 20 kann so angeordnet und gesteuert sein, daß sie die Werkstückhaltevorrichtung 18 und das Werkstück 16 während sämtlicher Schritte des Walz- oder Verdickungsvorganges, die in 3A–3G gezeigt sind, mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit dreht. Die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks 16 kann jedoch auch in geeigneter Weise in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Schema gesteuert werden. Die Walzbacke 14 wird um ihre Achse S1 in Reibwalzkontakt mit dem Werkstück 16 gedreht, das von der Werkstückdrehvorrichtung 20 gedreht wird.

Bei dem in 3D gezeigten Schritt, bei dem die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 16 in Kontakt mit der Bodenfläche 32 gebracht wird, wirkt die Kraft auf die Bodenfläche 32 in einer Richtung senkrecht zur Bodenfläche. Wenn die Oberseite 16b die erste Seitenfläche 28 kontaktiert, wirkt eine Kraft auf die erste Seitenfläche 28 in einer Richtung senkrecht zur Fläche 28, wodurch eine Reaktionskraft auf den äußeren Umfangsabschnitt 16a in einer Richtung zur zweiten Seitenfläche 30 hin wirkt und dazu neigt, ein Ausbeulen des äußeren Umfangsabschnittes 16a in Richtung auf die zweite Seitenfläche 30 zu verursachen. In diesem Sinne ist es erforderlich, die Kraft F zwischen der Bodenfläche 32 und der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks 16 so zu steuern, daß ein Kontakt der äußeren Umfangsfläche 16a mit der ersten Seitenfläche 28 verhindert wird. Die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 16, die die Reaktionskraft von der Bodenfläche 32 aufnimmt, ist infolge einer Bewegung der äußeren Umfangsfläche relativ zur Bodenfläche 32 einer dynamischen Reibung ausgesetzt, so daß Materialflüsse zwischen der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks 16 und der Bodenfläche 32 auftreten. Infolgedessen wird der radial äußerste Teil des äußeren Umfangsabschnittes 16a des Werkstücks 16 in den entgegengesetzten Richtungen von der oberen und unteren Fläche 16b, 16c in Richtung auf die erste und zweite Seitenfläche 28, 30 verdickt, wie in 3E gezeigt.

In den in den 3F und 3G gezeigten nachfolgenden Schritten wird der anfangs verdickte radial äußerste Teil des Umfangsabschnittes 16a allmählich weiter verdickt, wenn der Umfangsabschnitt 16 weiter in die Formnut 26 bewegt wird, so daß ein Zwischenprodukt 40 erhalten wird, dessen äußerer Umfangsabschnitt der Querschnittsform der Formnut 26 folgend verdickt wird. Die Verdickung des äußeren Umfangsabschnittes 16a des Werkstücks 16 durch die Walzbacke 14 wird von diversen Faktoren gesteuert und beeinflußt. Hierzu zählen: die Kraft F, die zwischen der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks 16 und der Bodenfläche 32 der Formnut 32 wirkt; die Drehgeschwindigkeit der Walzbacke 14, die Reibungskoeffizienten der Flächen 28, 30, 32 der Formnut 26; der Elastizitätsmodul des Werkstücks 16; die Abwesenheit oder das Vorhandensein eines Schmiermittels zwischen den Kontaktflächen des Werkstücks 16 und der Formnut 26 und die Raumtemperatur und Feuchtigkeit. Nachdem die Verdickung des Werkstücks 16 initiiert worden ist, wird die Dicke t des Werkstücks 16 allmählich reduziert, und die Wahrscheinlichkeit eines Ausbeulens des äußeren Umfangsabschnittes 16a wird gering, so daß die Kraft F oder die Geschwindigkeit der Bewegung des Werkstücks 16 in die Formnut 26 erhöht werden kann, um das nachfolgende Verdicken des Werkstücks 16 zu fördern. Wenn das Ausbeulen des äußeren Umfangsabschnittes 16a zur zweiten Seitenfläche 30 hin im Schritt der 3D verhindert werden kann, nimmt die Möglichkeit des Ausbeulens des Umfangsabschnittes 16a ab, wenn die Verdickung am radial äußersten oder extremen Umfangsteil fortschreitet.

In den Schritten der 3B und 3C wird der äußere Umfangsabschnitt 16a des Werkstücks 16 in die Formnut 26 bewegt, wobei die Oberseite 16b (der obere Umfangsrand) des Werkstücks 16 in Gleitkontakt mit der ersten Seitenfläche 28 gehalten wird, so daß der Abschnitt 16a geringfügig nach unten verschoben und der ersten Seitenfläche 28 folgend in eine aufwärts konvexe Form durchgebogen wird, wenn sich die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 16 mit der Bodenfläche 32 der Formnut 26 in Kontakt befindet. Auf diese Weise kann ein abwärts gerichtetes Ausknicken des äußeren Umfangsabschnittes 16a zur zweiten Seitenfläche 30 hin verhindert werden. Das Ausmaß der aufwärts gerichteten Durchbiegung des äußeren Umfangsabschnittes 16a wird vom Material des Werkstücks 16 und von anderen Faktoren bestimmt. Obwohl die vorliegende Ausführungsform so ausgebildet ist, daß der äußere Umfangsabschnitt 16a in die Formnut 26 in Gleitkontakt mit der ersten Seitenfläche 28 eingesetzt wird, so daß der Abschnitt 16a im Schritt der 3D in Richtung auf die erste Seitenfläche 28 nach oben konvex ist, kann die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 16 auch direkt ohne einen Kontakt der Oberseite 16b mit der ersten Seitenfläche 28 mit der Bodenfläche 32 in Kontakt gebracht werden. In diesem Fall wird entweder die Walzbacke 14 oder die Werkstückhaltevorrichtung 18 (Werkstück 16) in ihrer Axialrichtung (entlang der Achse S1 oder S2) vertikal bewegt, während die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 16 in Rollkontakt mit der Bodenfläche 32 gehalten wird, so daß der äußere Umfangsabschnitt 16a entweder nach oben in Richtung auf die erste Seitenfläche 28 oder nach unten in Richtung auf die zweite Seitenfläche 30 konvex ist.

Das in 3G gezeigte Zwischenprodukt 40, das einen verdickten Umfangsabschnitt 40a besitzt, wird von der Walzbacke 14 weg bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird der verdickte Umfangsabschnitt 40a aufgrund eines Zurückfederungseffektes mehr oder weniger nach oben verschoben. Der verdickte Umfangsabschnitt 40a bleibt jedoch nach unten versetzt vom radial inneren Abschnitt des Zwischenproduktes 40. Dieses Zwischenprodukt 40 dient zur Herstellung eines Endproduktes in der Form einer in 4B gezeigten Antriebsplatte 44, die in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Mit anderen Worten, das Zwischenprodukt 40 wird zu der in 4A gezeigten Platte 42 geformt, indem eine Walzbacke verwendet wird, die eine ringförmige Formnut mit einer rechteckigen Querschnittsform besitzt. Die Platte 42 besitzt einen dickwandigen zylindrischen Umfangsabschnitt 42a, der einem Walz- oder Bearbeitungsvorgang unterzogen wird, um einen Zahnabschnitt 42b an der Antriebsplatte 44 auszubilden, wie in 4B gezeigt. Somit wird schließlich die gewünschte Antriebsplatte 44 mit dem Zahnabschnitt oder das Ringrad 42b hergestellt.

Beispielsweise kann die vorstehend erwähnte Formwalzbacke zum Formen des Zwischenproduktes 40 drehbar angeordnet sein, so daß diese Formwalzbacke und die Verdickungswalzbacke 14 in entsprechenden zwei Positionen angeordnet sind, die diametral in Bezug auf die Werkstückhaltevorrichtung 18 einander gegenüberliegen, so daß das von der Werkstückhaltevorrichtung 18 gehaltene Zwischenprodukt 40 von der Vorschubvorrichtung 22 in 1 nach rechts bewegt wird, um den verdickten Umfangsabschnitt 40a des Zwischenproduktes 40 in die rechteckige Formnut der Formwalzbacke einzusetzen.

Die Antriebsplatte 44 wird in einem Kraftfahrzeug so installiert, daß der Zahnabschnitt 42b mit einem Ritzel kämmt, das von einem Startermotor gedreht wird, und so, daß die Antriebsplatte 44 an ihrem inneren oder zentralen ebenen Abschnitt mit Bolzen an einer Kurbelwelle des Kraftfahrzeuges befestigt wird, so daß der Motor durch den Startermotor über die Antriebsplatte 44 gestartet werden kann. Alternativ dazu wird die Antriebsplatte 44 zwischen der Kurbelwelle und einem Drehmomentwandler eines Automatikgetriebes angeordnet, um eine geringfügige Axialbewegung oder Vibration der Kurbelwelle infolge einer Vibration des Motors oder eines Fehlers in der Axialposition des Drehmomentwandlers relativ zur Kurbelwelle zu absorbieren. Die in den 4A und 4B dargestellte Platte 42 ist in Bezug auf die Orientierung des in 3G gezeigten Zwischenproduktes 40 umgekehrt angeordnet.

Bei der erfindungsgemäß verwendeten Walzvorrichtung (Gesenkschmiedevorrichtung) 10 wird die zwischen der Walzbacke 14 und dem Werkstück 16 wirkende Kraft F so eingestellt, daß der äußere Umfangsabschnitt 16a des Werkstücks 16, der sich von der Werkstückhaltevorrichtung 18 radial nach außen erstreckt, der ersten Seitenfläche 28 folgend in eine aufwärts konvexe Form durchgebogen wird, während der äußere Umfangsabschnitt 16a im Abstand von der ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 gehalten und daran gehindert wird, in der Formnut 26 auszuknicken oder sich dort zu verbiegen, so daß auf diese Weise der radial äußerste Teil des Abschnittes 16a auf wirksame Weise in entgegengesetzte Richtungen zur ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 hin ohne Ausknicken des äußeren Umfangsabschnittes 16a verdickt werden kann.

Da die Verdickung durchgeführt wird, um einen Kontakt des äußeren Umfangsabschnittes 16 mit der ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 zu verhindern, können die Querschnittsformen oder Konfigurationen dieser Flächen 28, 30, die die Querschnittsform des verdickten Umfangsabschnittes 40a des Zwischenproduktes 40 bestimmen, mit einem hohen Freiheitsgrad ausgebildet werden, es sei denn, die Flächen 28, 30 beeinflussen die Durchbiegung des äußeren Umfangsabschnittes 16a während des Walz- oder Verdickungsvorganges nachteilig.

Des weiteren kann der äußere Umfangsabschnitt 16a des Werkstücks 16 mit hoher Stabilität der ersten Seitenfläche 28 folgend in eine konvexe Form gebogen werden, da der gerade Abschnitt der Bodenfläche 32 der Formnut 26 unter einem vorgegebenen geeigneten Winkel &agr;3 relativ zur Achse S1 geneigt ist, so daß der radiale Abstand zwischen der Bodenfläche 32 und der Achse S1 in Axialrichtung von der zweiten Seitenfläche 30 zur ersten Seitenfläche 28 hin abnimmt.

Das vorliegende Verfahren zum Formen des Werkstücks 16 besitzt einen weiteren Vorteil aufgrund der anfänglichen Ausrichtung des Werkstücks 16 mit dem radial äußeren Ende der ersten Seitenfläche 28 in Axialrichtung der Werkstückhaltevorrichtung 18 und aufgrund der nachfolgenden Bewegung des Werkstücks 16 (der Werkstückhaltevorrichtung 18) in Richtung auf die Walzbacke 14 in Radialrichtung des Werkstücks 16 (der Walzbacke 14). Gemäß dieser Anordnung folgt der anfänglichen Verdickung des radial äußersten Teiles des Abschnittes 16a, die in entgegengesetzten Richtungen zur ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 hin stattfindet, wie in den 3E und 3F angedeutet, eine nachfolgende Verdickung, die asymmetrisch auf der ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 stattfindet. Mit anderen Worten, nachdem der radial äußerste Teil des äußeren Umfangsabschnittes 16a bis zu der anfänglichen axialen Position des von der Werkstückhaltevorrichtung 18 gehaltenen Werkstücks 16 verdickt wurde, findet die Verdickung hauptsächlich auf der Seite der zweiten Seitenfläche 30 statt, so daß der verdickte Umfangsabschnitt 40a des Zwischenproduktes 40 in geeigneter Weise auf die Seite der unteren Fläche 16c des äußeren Umfangsabschnittes 16a des Werkstücks 16 versetzt werden kann, ohne den Abschnitt 16a zu falten, wie in 3G gezeigt. Folglich kann die Platte 42 mit dem zylindrischen verdickten Umfangsabschnitt 42a, der sich von einer Fläche des inneren ebenen Abschnittes aus erstreckt, wie in 4A gezeigt, aus dem Zwischenprodukt 40 erhalten werden, das den versetzten verdickten Umfangsabschnitt 40a aufweist. Da der verdickte Umfangsabschnitt 40 des Zwischenproduktes 40 keine unerwünschten Haarnadelfaltungen oder Biegungen aufweist, wie bei A in 6C gezeigt, besitzt der durch Walzen oder Bearbeiten des Umfangsabschnittes 42a der Platte 42 geformte Zahnabschnitt 42b eine erhöhte mechanische Festigkeit und Haltbarkeit.

Die vorliegende Walzvorrichtung (Gesenkschmiedevorrichtung) 10, bei der sich die Drehachsen S1, S2 der Walzbacke 14 und der Werkstückhaltevorrichtung 18 parallel zueinander erstrecken, kann mit einem kleineren Abstand zwischen der Haltevorrichtung 12 für das Drehwerkzeug und der Drehvorrichtung 20 für das Werkstück kleiner gemacht werden als die in 5 gezeigte Walzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Drehachse S1 einer Walzbacke 50 relativ zur Drehachse S2 der Werkstückhaltevorrichtung 18 geneigt ist. Die Walzvorrichtung der 5 kann ebenfalls die Dicke des äußeren Umfangsabschnittes 16a des Werkstücks 16 vergrößern, während der Abschnitt 16a in eine nach oben gerichtete konvexe Form durchgebogen wird, und besitzt daher im wesentlichen die gleichen Vorteile wie die Vorrichtung der ersten Ausführungsform. Die Walzbacke 50 besitzt eine ringförmige Formnut 52, die so geformt ist, daß ihre Querschnittsform auf der rechten Seite der Achse S1, in 5 gesehen (auf der Seite, die mit dem Werkstück 16 in Eingriff steht), die gleiche ist wie die der Formnut 26, wenn die Walzbacke 50 installiert wird, wobei ihre Achse S1 unter einem vorgegebenen Winkel relativ zur Achse S2 geneigt ist.

Die dargestellten Ausführungsformen ermöglichen eine stabile Verdickung des radial äußersten Teiles des äußeren Umfangsabschnittes 16a des Werkstücks 16 in entgegengesetzten Richtungen zur ersten und zweiten Seitenfläche 28, 30 aufgrund des Neigungswinkels &agr;3 des geraden Abschnittes der Bodenfläche 32 der Formnut 26, 52 relativ zur Achse S1, wobei dieser Winkel &agr;3 so festgelegt wird, daß sich der gerade Abschnitt im wesentlichen senkrecht zum Umfangsteil des äußeren Umfangsabschnittes 16a des Werkstücks 16 erstreckt, der sich in der Nähe der äußeren Umfangsfläche befindet, während der äußere Umfangsabschnitt 16a der ersten Seitenfläche 28 folgend durchgebogen wird, wobei die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 16 in Walzkontakt mit der Bodenfläche 32 gehalten wird, so daß die von der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks 16 vom geraden Abschnitt der Bodenfläche aufgenommene Reaktionskraft nahezu gleichmäßig auf die gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks 16 verteilt wird.

Vorstehend wurden die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen lediglich zu Darstellungszwecken im einzelnen erläutert. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auch mit diversen Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen verwirklicht werden kann, die für die Fachmann offensichtlich sind und im durch die nachfolgenden Patentansprüche festgelegten Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.