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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.
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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.
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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 Vor form 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.
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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 Wesent lichen 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.
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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.
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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.
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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.
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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 Wand dicke reduziert oder erhöht.
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Alternativ
kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens ein Umfangsbereich die
Ausgangswanddicke aufweist, d.h. dieser Bereich wird in der Wanddicke
nicht verändert.
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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.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese
zeigt jeweils im Schnitt in.
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1 eine
scheibenförmige
Vorform und
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2 bis 6 unterschiedliche
Ausführungsformen
eines rotationssymmetrischen Bauteiles mit Umfangsbereichen mit
unterschiedlichen Wanddicken.
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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.
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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.
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In
den 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungsformen
eines solchen Bauteiles dargestellt.
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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 deut lich 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).
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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.
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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 Umfangsbe reiches
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.
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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.
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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).
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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).
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Grundsätzlich sind
eine Vielzahl anderer Gestaltungsmöglich keiten 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.