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Dokumentenidentifikation DE102005013190B4 29.03.2007
Titel Rotationssymmetrisches Bauteil
Anmelder Winkelmann Powertrain Components GmbH & Co. KG, 59227 Ahlen, DE
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Meinke, Dabringhaus und Partner GbR, 44141 Dortmund
DE-Anmeldedatum 22.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005013190
Offenlegungstag 28.09.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.2007
IPC-Hauptklasse B21D 53/26(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B21D 22/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein rotationssymmetrisches Bauteil aus einer scheibenförmigen Vorform, welches über seiner radialen Erstreckung wenigstens drei Umfangsbereiche mit unterschiedlichen Wanddicken aufweist, wobei die Umfangsbereiche aus der scheibenförmigen Vorform durch ein Umformwerkzeug, vorzugsweise wenigstens eine Drückrolle, hergestellt sind.

Zur Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile ist es bekannt, als Ausgangsmaterial eine scheibenförmige Vorform, beispielsweise eine Blechronde oder einen Schmiederohling, einzusetzen, aus der in nachfolgenden Bearbeitungsschritten z.B. Schwungräder, Riemenscheiben oder sonstige Getriebebauteile gefertigt werden. Anstelle einer scheibenförmigen Vorform kann auch eine andere Vorform eingesetzt werden, die dann jedoch zumindest einen scheibenförmigen Bereich aufweist.

Aus DE 101 60 038 C1 ist ein gattungsgemäßes rotationssymmetrisches Bauteil bekannt. Dieses Bauteil wird aus einer rotationssymmetrischen Vorform mit einem scheibenförmigen Nabenbereich hergestellt, wobei der scheibenförmige Nabenbereich der relativ zu wenigstens einer in axialer und radialer Richtung verfahrbaren Drückrolle rotierenden Vorform durch Drücken mittels der wenigstens einen Drückrolle wenigstens in einem radialen Mittelbereich in seiner Wanddicke reduziert und das dabei verdrängte Material zur Vergrößerung des Außendurchmessers der Vorform ohne Wanddickenvergrößerung radial nach außen verlagert wird. Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, die Ausgangswanddicke der Vorform mit einem scheibenförmigen Nabenbereich so groß zu dimensionieren, dass der radial innere Anschlussbereich eine ausreichende Festigkeit, z.B. zur Verbindung mit der Kurbelwelle eines Kraftfahrzeuges, aufweist und der radial außenliegende Randbereich der Blechronde durch einen einfachen Prozess weiter verdickt werden kann, um beispielsweise bei Anlasserzahnkränzen die Ausformung der Verzahnung zu ermöglichen. Da der Nabenbereich mit einer so großen Ausgangswanddicke zu steif wäre, wird durch den Drückprozess der radial mittlere Abschnitt der Blechronde bzw. Vorform so weit verdünnt, dass er den Anforderungen an die axiale Flexibilität des Bauteiles genügt. Dabei wird das Material, das durch die Wanddickenreduzierung gewonnen wird, zur Vergrößerung des Durchmessers des Bauteiles verwendet, d.h. es entstehen nur radiale Umfangsbereiche mit gegenüber der Ausgangswanddicke der Vorform reduzierter Wandstärke.

Aus DE 44 44 526 C1 ist ein Verfahren und ein Bauteil bekannt, bei dem aus einer flachen Metallronde aus der radialen Fläche derselben eine radial innere, im Wesentlichen axial erstreckte hülsenförmige Nabe angeformt wird. Abgesehen von dieser radial inneren Nabe weist dieses Bauteil über den eigentlichen radial erstreckten Umfangsbereich jedoch eine einheitliche Wandstärke und damit einheitliche mechanische Eigenschaften auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Bauteil so zu verbessern, dass es durch spanlose Umformung auf einfache Weise an unterschiedliche mechanische Anforderungen angepasst werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem rotationssymmetrischen Bauteil der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es Umfangsbereiche mit gegenüber der Ausgangswanddicke der Vorform größerer und kleinerer Wanddicke aufweist, wobei die Wanddicken der Umfangsbereiche an die mechanischen Bauteilbeanspruchungen in den jeweiligen Umfangsbereichen angepasst sind.

Es ist somit möglich, durch spanlose Umformung, vorzugsweise durch Drückwalzen, aus einer scheibenförmigen Vorform (z.B. Blechronde oder Schmiederohling) ein Bauteil zu schaffen, das in verschiedenen radialen Umfangsbereichen durch die Veränderung der Ausgangswanddicke so ausgebildet ist, dass es den jeweiligen unterschiedlichen mechanischen Anforderungen in diesen Bereichen genügt. So kann beispielsweise der Flansch- bzw. Nabenbereich gegenüber der Ausgangswanddicke verdickt und der radial angrenzende Bereich gezielt in der Wanddicke verringert werden, während der radial äußere Bereich erneut verdickt wird, um beispielsweise bei Schwungrädern in bestimmten Bereichen die Flexibilität des Bauteiles zu erhöhen, in anderen Bereichen dagegen die Wanddicke so groß einzustellen, wie es die mechanischen Beanspruchungen des Bauteiles im späteren Einsatz erforderlich machen.

Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sämtliche Umfangsbereiche eine von der Ausgangswanddicke abweichende Wanddicke aufweisen, d.h. sämtliche Umfangsbereiche sind dann gegenüber der Vorform in ihrer Wanddicke reduziert oder erhöht.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens ein Umfangsbereich die Ausgangswanddicke aufweist, d.h. dieser Bereich wird in der Wanddicke nicht verändert.

Eine besonders bevorzugte weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Umfangsbereich vorgesehen ist, der sich gegenüber einem anderen Umfangsbereich in beide axiale Richtungen erstreckt. Es ist somit möglich, den betreffenden verdickten Umfangsbereich nicht nur in einer axialen Richtung verdickt auszubilden, sondern in beiden Richtungen, was z.B. durch Drückwalzen mit einer entsprechend gestalteten Aufnahme für die Vorform oder auch dadurch realisiert werden kann, dass das Bauteil nach einem ersten Drückwalzvorgang aus der Aufnahme entnommen und nachfolgend von der axial anderen Seite durch Drückwalzen bearbeitet wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt jeweils im Schnitt in.

1 eine scheibenförmige Vorform und

2 bis 6 unterschiedliche Ausführungsformen eines rotationssymmetrischen Bauteiles mit Umfangsbereichen mit unterschiedlichen Wanddicken.

In 1 ist das Ausgangsprodukt für ein erfindungsgemäßes rotationssymmetrisches Bauteil dargestellt, nämlich eine scheibenförmige Vorform 1, welche z.B. von einer Blechronde oder einem Schmiederohling gebildet ist. Diese Vorform 1 weist eine einheitliche Ausgangswanddicke t auf.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass aus einer derartigen scheibenförmigen Vorform 1 ein rotationssymmetrisches Bauteil durch Umformung, vorzugsweise durch Drückwalzen, gebildet wird, wobei dieses Bauteil Umfangsbereiche mit gegenüber der Ausgangswanddicke t der Vorform 1 größerer und kleinerer Wanddicke aufweist.

In den 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungsformen eines solchen Bauteiles dargestellt.

2 zeigt ein rotationssymmetrisches Bauteil 2, welches radial innenseitig einen ersten Umfangsbereich U1 aufweist, der gegenüber der Ausgangswanddicke t eine größere wanddicke t4 aufweist. Radial außenseitig schließt sich an diesen Umfangsbereich U1 ein Umfangsbereich U2 an, dieser Umfangsbereich U2 hat eine gegenüber der Ausgangswanddicke t deutlich verringerte Wanddicke t3. Radial außenseitig an den Umfangsbereich U2 schließt sich ein Umfangsbereich U3 an, dieser hat eine gegenüber der Ausgangswanddicke t vergrößerte Wanddicke t1. Dabei ist die Umformung ausgehend von der Vorform 1 so erfolgt, dass sich der innere Umfangsbereich U1 gegenüber dem benachbarten Umfangsbereich U2 in beide axiale Richtungen erstreckt, während sich der Umfangsbereich U3 gegenüber dem Umfangsbereich U2 nur in eine axiale Richtung erstreckt (im Sinne der 2 nach oben).

Die Umformung von der Vorform 1 zum Bauteil 2 erfolgt vorzugsweise mittels wenigstens einer Drückrolle, welche die Vorform 1 durch Drückwalzen in eine entsprechend gestaltete Aufnahme bzw. Gegenform drückt, ggf. kann dies auch in mehreren Verfahrensschritten mit mehreren Aufnahmen bzw. Gegenformen erfolgen.

In 3 ist ein Bauteil 2 dargestellt, das prinzipiell dem Bauteil nach 2 entspricht, es gibt wiederum drei unterschiedliche Umfangsbereiche U1, U2, U3, wobei die Wanddicke t1 des radial inneren Umfangsbereiches U1 größer als die Ausgangswanddicke t ist, die Wanddicke t6 des mittleren Umfangsbereiches U2 kleiner als die Ausgangswanddicke t ist und die Wanddicke t5 des äußeren Umfangsbereiches größer als die Ausgangswanddicke t ist. Im Unterschied zur Ausführungsform nach 2 ist die Wanddicke t5 des äußeren Umfangsbereiches U3 größer als die Wanddicke t7 des inneren Umfangsbereiches t7, außerdem erstreckt sich der Umfangsbereich U3 in axialer Richtung gesehen beiderseits des mittleren Umfangsbereiches U2 genauso wie der innere Umfangsbereich U1.

Bei der Ausführungsform nach 4 sind wiederum drei Umfangsbereiche mit unterschiedlicher Wanddicke vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform weist der innere Umfangsbereich U1 die größte Wanddicke, nämlich t9 auf, diese ist größer als die Ausgangswanddicke t. Daran schließt sich der mittlere Umfangsbereich U2 mit verringerter wanddicke t8 an, während der äußere Umfangsbereich 3 keine Wanddickenveränderung erfahren hat, d.h. die Wanddicke des äußeren Umfangsbereiches U3 entspricht der Ausgangswanddicke t. Der verdickte innere Umfangsbereich U1 erstreckt sich gegenüber dem benachbarten Umfangsbereich U2 in Axialrichtung gesehen nur in einer Richtung.

In 5 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die im Wesentlichen vier Umfangsbereiche mit unterschiedlicher Wanddicke aufweist. Der radial innenseitige Umfangsbereich U1 weist eine gegenüber der Ausgangswanddicke t verringerte Wanddicke t10 auf, an diesen Bereich schließt sich ein Umfangsbereich U2 mit einer gegenüber der Ausgangswanddicke t vergrößerten Wanddicke t11 an. Dieser Umfangsbereich U2 geht in einen Umfangsbereich U3 mit einer Wanddicke t2 über, die kleiner ist als die Ausgangswanddicke t. Radial außenseitig grenzt an den Umfangsbereich U3 ein Umfangsbereich U4 an, dessen Wanddicke sich nicht verändert hat, d.h. der Ausgangswanddicke t entspricht. Erkennbar erstreckt sich der Umfangsbereich U2 gegenüber den Umfangsbereichen U1 und U3 axial in beide Richtungen, während sich der Umfangsbereich U4 gegenüber dem Umfangsbereich U3 nur in einer axialen Richtung erstreckt (nach oben im Sinne der 5).

Eine weitere Ausführungsform ist in 6 dargestellt. Dieses Bauteil weist vier Umfangsbereiche auf, der innere Umfangsbereich U1 hat eine Wanddicke t13, die deutlich größer als die Ausgangswanddicke t ist. Hieran grenzt ein Umfangsbereich U2 mit einer Wanddicke t12 an, die deutlich geringer als die Ausgangswanddicke t ist. Der Bereich U2 geht radial außenseitig in einen Umfangsbereich U3 über, welcher dieselbe Wanddicke aufweist, wie der Umfangsbereich U1, nämlich t13. Radial außenseitig geht der Umfangsbereich U3 in einen Umfangsbereich U4 über, dessen Wandstärke der Ausgangswandstärke t entspricht. Bei dieser Ausführungsform sind die Umfangsbereiche U1 und U2 mit größerer Wanddicke gegenüber den angrenzenden Umfangsbereichen U2, U4 in Axialrichtung gesehen nur in einer Richtung erstreckt (nach oben im Sinne der 6).

Grundsätzlich sind eine Vielzahl anderer Gestaltungsmöglichkeiten bekannt, die vorstehenden Ausführungsformen stellen nur Beispiele dar. Anstelle der scheibenförmigen Vorform 1 nach 1 kann grundsätzlich auch eine andere Vorform eingesetzt werden, die dann jedoch zumindest einen scheibenförmigen Bereich aufweist, dessen Wanddicke nachfolgend in verschiedenen Umfangsbereichen unterschiedlich verändert wird.


Anspruch[de]
Rotationssymmetrisches Bauteil aus einer scheibenförmigen Vorform, welches über seiner radialen Erstreckung wenigstens drei Umfangsbereiche mit unterschiedlichen Wanddicken aufweist, wobei die Umfangsbereiche aus der scheibenförmigen Vorform durch ein Umformwerkzeug, vorzugsweise wenigstens eine Drückrolle, hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass es Umfangsbereiche mit gegenüber der Ausgangswanddicke (t) der Vorform größerer (t1, t4, t5, t7 t9, t11, t13) und kleinerer (t3, t6, t8, t10, t12) Wanddicke aufweist, wobei die Wanddicken der Umfangsbereiche an die mechanischen Bauteilbeanspruchungen in den jeweiligen Umfangsbereichen angepasst sind. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Umfangsbereiche eine von der Ausgangswanddicke (t) abweichende Wanddicke aufweisen. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umfangsbereich die Ausgangswanddicke (t) aufweist. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Umfangsbereich vorgesehen ist, der sich gegenüber einem anderen Umfangsbereich in beide axiale Richtungen erstreckt.






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