DE102008034206A1

DE102008034206A1 - Rotierbares Sandwich-Bauteil mit einem endlosen Grundkörper aus bogenförmigen Kaltband-Segmenten

Info

Publication number: DE102008034206A1
Application number: DE102008034206A
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl.-Ing. Zwickel
Original assignee: Bilstein GmbH and Co KG
Current assignee: Bilstein GmbH and Co KG
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-07-23
Publication date: 2010-01-28

Abstract

Ein Sandwich-Bauteil (1), welches einen endlosen Grundkörper (2) aus einer Vielzahl von aneinandergesetzten bogenförmigen Segmenten (6) umfasst, zeichnet sich dadurch aus, dass die bogenförmigen Segmente (6) aus Kaltband bestehen, welches durch Kaltwalzen und/oder Rekristallisationsglühen von Stahlband erhalten wird, und dass zur Bildung des endlosen Grundkörpers (2) wenigstens zwei Lagen (4) von bogenförmigen Kaltband-Segmenten (6) in Umfangsrichtung versetzt zueinander überlappend miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein rotierbares Sandwich-Bauteil mit einem endlosen Grundkörper aus bogenförmigen Kaltband-Segmenten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Auf dem Gebiet der Fertigung von mechanisch hoch belasteten rotierenden Bauteilen wie Zahnrädern, Kettenrädern, Kreissägeblättern, Kupplungslamellen oder auch rotierenden Form- und Hohlkörpern – die der Einfachheit halber nachfolgend als rotierbare Bauteile bezeichnet werden – ergibt sich das Problem, das die Grundkörper solcher Bauteile üblicher Weise aus Vollmaterial gefertigt werden müssen, um eine ausreichende Stabilität der hoch belasteten Bauteile zu erhalten.
Dabei entsteht aufgrund der im Querschnitt betrachtet kreisförmigen oder ringförmigen Geometrie der Bauteile durch diese Art der Fertigung insbesondere bei Bauteilen mit einem großen Durchmesser eine große Menge an Abfall-Material, welches sich in der Regel nur dadurch wiederverwerten lässt, dass das Abfall-Material in geschmolzener Form dem Herstellungsprozess vor der Formgebung des Bauteils aus Vollmaterial wieder zugeführt wird.
Aus der US 4,674,616 ist es in diesem Zusammenhang bekannt, eine Kupplungslamelle aus insgesamt 3 Lagen von jeweils vier bogenförmigen Segmenten zusammen zu setzen, von denen die Segmente einer jeden Lage an ihren Enden durch eine formschlüssige Verbindung ähnlich einem Puzzelteil miteinander verbunden sind. Die aus vier aneinandergereihten bogenförmigen Stahlsegmenten zusammengesetzte Kern-Lage, die dabei den Grundkörper der Kupplungslamelle bildet, ist mit den beiden seitlich überlappend angefügten Reibbelagslagen über insgesamt vier Stifte lediglich punktuell verbunden, die in koaxiale Bohrungen eingesetzt sind, welche sich jeweils durch alle drei Lagen hindurch erstrecken. Um eine hohe Rundlaufgenauigkeit der Kupplungslamelle zu erhalten, muss der Stahl-Grundkörper nach der Fertigung in der Regel in aufwändiger Weise nachbearbeitet, insbesondere überschliffen werden. Die Schrift gibt keinen Hinweis darauf, den Grundkörper der Kupplungslamelle aus mehreren Lagen von bogenförmigen Kaltband-Segmenten mit jeweils einer Vielzahl von Kaltband-Segmenten zu fertigen, die insbesondere durch Verkleben miteinander verbunden sind.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bauteil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einen hochfesten endlosen Grundkörper aufweist, der bei einer hohen Fertigungsgenauigkeit mit einem verringerten Materialeinsatz gefertigt werden kann.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß der Erfindung umfasst ein rotierbares Sandwich-Bauteil wie beispielsweise ein Zahnrad, ein Kettenrad, ein Kreissägeblatt, oder auch eine Kupplungslamelle, welches auf die Übertragung von Drehmomenten bei einer mehr oder minder hohen Drehzahl ausgelegt ist, einen endlosen Stahl-Grundkörper, der aus einer Vielzahl von aneinander gesetzten bogenförmigen Segmenten zusammengesetzt ist.
Das erfindungsgemäße rotierbare Sandwich-Bauteil zeichnet sich dadurch aus, dass die bogenförmigen Segmente aus Kaltband bestehen, welches durch ein einmaliges oder mehrmaliges Kaltwalzen und ein bevorzugt im Anschluss daran erfolgendes Rekristallisationsglühen von Stahlband erhalten wird. Die bogenförmigen Segmente aus Kaltband, die nachfolgend auch als Kaltband-Segmente bezeichnet werden, werden zur Bildung des endlosen Grundkörpers in erfindungsgemäßer Weise in wenigstens zwei, bevorzugt jedoch auch mehr Lagen überlappend und gleichzeitig in Umfangsrichtung versetzt zueinander an ihren seitlichen Stirnflächen ganzflächig miteinander verbunden.
Die bogenförmigen Kaltband-Segmente besitzen hierbei bevorzugt ein Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 14 mm, insbesondere von 0,2 mm bis 6 mm, und werden in einer entsprechenden Anzahl von Lagen bis zum Erreichen der gewünschten Dicke oder Stärke des endlosen Grundkörpers miteinander verbunden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass z. B. mit einer einzigen Stanzform für die bogenförmigen Segmente endlose Grundkörper mit unterschiedlichen Dicken hergestellt werden können, z. B. Kettenräder von Fahrrädern oder Motorrädern, die bei einem vorgegebenen Durchmesser jeweils unterschiedliche, an die jeweils zu übertragenden Antriebsleistungen und Kettenbreiten angepasste Stärken aufweisen.
Auch stellt es in diesem Zusammenhang einen weiteren Vorteil dar, dass die zur Herstellung der endlosen Grundkörper benötigten bogenförmigen Segmente aus Kaltband selbst eine deutlich kleinere Größe als der Grundkörper besitzen, da sich hierdurch sowohl die Größe der Stanzform, als auch die für den Stanzvorgang des vergleichsweise zähen Kaltbandwerkstoffs aufzubringende Energie beachtlich verringern.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die bogenförmigen Kaltband-Segmente zweier benachbarter Lagen durch wenigstens eine Lage eines Klebstoffs miteinander verbunden.
Der Klebstoff ist bevorzugt ein thermisch aktivierbarer Klebstoff, oder er enthält einen solchen, der beim Überschreiten einer Aktivierungstemperatur von z. B. 90°C bis 180°C oder auch mehr aushärtet. Der Klebstoff wird dabei bevorzugt vor dem Zusammenfügen von zwei benachbarten Lagen bogenförmiger Kaltband-Segmente ganzflächig auf die zugehörigen seitlichen Stirnflächen oder Kontaktflächen der Segmente aufgetragen. Die Kaltband-Segmente werden anschließend beispielsweise mit Hilfe einer der äußeren Form des Grundkörpers entsprechenden Hilfsform in die gewünschte Position gebracht und der Klebstoff durch Erhöhen der Temperatur ausgehärtet.
Hierbei kann es ebenfalls vorgesehen sein, dass der Klebstoff insbesondere im Falle eines geeigneten Epoxydharzes nach dem Aufbringen auf die jeweiligen Kontaktflächen der bogenförmigen Kaltband-Segmente vorverfestigt wird, so dass die Segmente anschließend präzise entsprechend der Form des endlosen Grundkörpers ausgerichtet und anschließend insbesondere auch unter Anwendung von Druck aneinander gepresst und durch Einbringen von thermischer Energie ausgehärtet werden können, ohne dass die Segmente relativ zueinander auf einem Flüssigkeitsfilm gleiten, wie dies im Falle eines flüssigen Klebstoffs der Fall ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Segmente seitlich nicht verrutschen und die gewünschte Formgenauigkeit des endlosen Grundkörpers besser eingehalten werden kann.
Gleichzeitig ergibt sich durch die Vorverfestigung der Klebstofflagen auf den entsprechenden seitlichen Stirnflächen der Kaltbandsegmente der Vorteil, dass eine vorgegebene Dickentoleranz für den Grundkörper mit einer höheren Genauigkeit eingehalten werden kann, da der Klebstoff, der in flüssiger Form z. B. mit einer Rakel oder einer Schaumstoffrolle in einer nur wenige Mikrometer dicken Schicht ganzflächig auf die seitlichen Stirnflächen der Kaltbandsegmente aufgebracht werden kann, durch den anschießenden Trocken- oder Eindickvorgang seine Schichtdicke nochmals verringert wodurch die absolute Maßtoleranz insgesamt verbessert wird. Ein weiterer Vorteil besteht ferner darin, dass es beim Zusammenfügen der Kaltband-Segmente unter Druck nicht zu einem undefinierten seitlichen Herausquellen von Klebstoff kommt.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken können die Kaltband-Segmente jedoch ebenso durch Verschweißen oder Verlöten miteinander verbunden sein, wozu die seitlichen Stirnflächen der Segmente beispielsweise mit Kupfer oder einem anderen geeigneten Lotmaterial versehen werden. Das Lotmaterial kann dabei z. B. im Tauchverfahren, im Sprühverfahren oder auch als Paste auf die Kaltband-Segmente aufgebracht werden und nach dem Zusammenfügen der Kaltband-Segmente zum endlosen Grundkörper insbesondere durch die Einwirkung von Hitze angeschmolzen und/oder ausgehärtet werden. Ebenso ist es denkbar, dass die Lagen von bogenförmigen Kaltband-Segmenten durch einen sonstigen physikalischen oder auch chemischen Verbindungsprozess, z. B. durch Verschweißen miteinander verbunden sind. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, die bogenförmigen Segmente durch Kontaktschweißen miteinander zu verbinden, oder aber die mittlere Lage der aneinander gereihten bogenförmigen Segmente beidseitig mit Kupfer zu belegen und die auf den Außenseiten aufgebrachten Kaltband-Segmente mit der mittleren Lage unter Anwendung von Hitze und gegebenenfalls von Druck miteinander zu verlöten.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die bogenförmigen Kaltband-Segmente vor dem Verbinden der Lagen durch einen Umformvorgang bzw. durch einen Schneid- oder Stanzvorgang in eine Form gebracht, die im Wesentlichen der endgültigen Form der Kaltband-Segmente im fertigen Bauteil entspricht. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass lediglich eine einzige Stanzform benötigt wird, um den endlosen Grundkörper mit einer hohen Präzision in der gewünschten Form zu fertigen, die bezogen auf das fertige Sandwich bauteil, eine vergleichsweise kleine äußere Abmessung besitzt und dementsprechend kostengünstig gefertigt werden kann.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die bogenförmigen Kaltband-Segmente erst nach dem Verbinden der zwei oder mehr Lagen durch einen Umformvorgang oder auch durch einen Schneid- oder Stanzvorgang des endlosen Grundkörpers in die gewünschte Endform gebracht werden, wobei sich trotz des gegenüber der zuvor beschriebenen Bearbeitungsweise erhöhten Fertigungsaufwandes eine noch geringere Fertigungstoleranz des Bauteils erhalten lässt.
Nach einem weiteren der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken kann es vorgesehen sein, dass der endlose Grundkörper nach dessen Fertigstellung auf wenigstens einer der beiden Außenflächen, die durch die freiliegenden sichtbaren seitlichen Stirnflächen der außen liegenden Lagen von bogenförmigen Kaltband-Segmenten definiert werden, eine im Wesentlichen ebene und durchgängige Lage eines weiteren Werkstoffs aufgebracht ist.
Diese weitere Werkstoff-Lage kann beispielsweise durch Beschichten der bogenförmigen Kaltband-Segmente des Grundkörpers nach dessen Fertigstellung mit dem weiteren Werkstoff oder durch Aufkleben, Auflöten oder auch durch Aufschweißen einer der Fläche des endlosen Grundkörpers im Wesentlichen entsprechenden durchgehenden Lage des weiteren Werkstoffs auf den Grundkörper aufgebracht werden.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine sehr stabile hoch präzise Sandwichlage aus Kaltband-Segmenten sozusagen als Kern vorgesehen werden kann und die Außenseite eines Bauteils, wie beispielsweise eines nachfolgend noch näher beschriebenen Kreissägeblattes oder eines Zahnrades oder dergleichen, mit einem kostengünstigen Material oder mit einem hoch verschleißfesten Material besetzt werden kann.
Hierdurch lassen sich die Fertigungskosten eines hoch belasteten rotierenden Bauteils in vorteilhafter Weise weiter reduzieren, da eine aufwändige und teure Funktionsschicht, wie beispielsweise eine Funktionsschicht aus einem besonders abriebsfesten Stahl, in einfacher Weise durch Verkleben oder Verlöten auf der Außenseite des Rotationskörpers angebracht wer den kann, ohne dass hierzu der gesamte Grundkörper in aufwändiger Weise beschichtet oder gar aus dem Werkstoff der Funktionsschicht gefertigt werden muss.
In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise denkbar, die Stützringe von Axialkugellagern oder Wälzlagern durch ein sandwichartiges Anordnen einer entsprechenden Anzahl von Lagen von bogenförmigen Kaltband-Segmenten aufzubauen und lediglich die hoch belastete Lauffläche oder den Laufring des Axiallagers im Anschluss daran durch Aufkleben, Auflöten oder Aufschweißen einer entsprechend harten Funktionsschicht auf diesen in der zuvor beschriebenen Weise gebildeten endlosen Grundkörper zu formen.
Ebenso besteht die Möglichkeit, zur Gewichtsreduktion von Bauteilen die äußeren Lagen des sandwichartig aus bogenförmigen Kaltband-Segementen zusammengesetzten endlosen Grundkörpers mit leichteren Metallwerkstoffen, wie z. B. Aluminium oder Titan zu besetzen, um beispielsweise bei Kettenrädern das Gewicht zu verringern und gleichzeitig die Kontaktflächen der Zähne mit einer sehr hohen Festigkeit auszubilden.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von vorteilhaften Verwendungen des erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1a eine schematische Darstellung eines aus bogenförmigen Kaltband-Segmenten zusammengesetzten erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils,
1b eine schematische Explosionsdarstellung des Sandwich-Bauteils von 1a zur Verdeutlichung der umfänglichen Position der bogenförmigen Kaltband-Segmente in den unterschiedlichen Lagen,
2a eine schematische Darstellung eines als Kupplungslamelle ausgestalteten erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils, bei welchem jede Lage insgesamt drei bogenförmige Kaltband Segmente umfasst,
2b eine schematische Explosionsdarstellung der Kupplungslamelle von 2a zur Verdeutlichung der versetzten Anordnung der Kaltband-Segmente in den unterschiedlichen Lagen,
3 eine schematische Querschnittansicht eines als Kreissägeblatt ausgestalteten erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils, bei welchem der endlose Grundkörper aus insgesamt 11 Lagen von bogenförmigen Kaltband-Segmenten zusammengesetzt ist, und auf die beiden äußeren Stirnflächen des endlosen Grundkörpers eine als Verschleißschutz dienende Funktionsschicht aufgebracht ist, und
4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines als Axiallager ausgestalteten erfindungsgemäßen Sandwich-Bauteils, bei dem der beispielhaft aus sechs bogenförmigen Kaltband-Segmenten geformte endlose Grundkörper, welcher den Stützring des Lagers bildet, mit einer verschleißfesten Funktionsschicht versehen ist, die nachträglich auf den Grundkörper aufgebracht, insbesondere aufgeklebt wird.
Wie in 1a und 1b gezeigt ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Sandwich-Bauteil 1 einen endlosen Grundkörper 2, der aus zwei oder mehr Lagen 4a, 4b, 4c von bogenförmigen Kaltband-Segmenten 6 geformt ist, die beispielsweise eine Dicke von 0,4 bis 0,6 mm aufweisen. Das Kaltband wird dabei durch ein ein- oder mehrmaliges Kaltwalzen und anschließendes Rekristallisationsglühen von Stahlband über die Rekristallisationstemperatur des Stahls von ca. 700°C hinaus erhalten.
Bevorzugt weist das eingesetzte Kaltband einen Abwalzgrad von 10%–40% auf und deckt Festigkeitsbereiche von 350–750 Mpa ab. Die eingesetzten Güten des Kaltbandes umfassen bevorzugt bis zu 0,15% Kohlenstoff, wobei jedoch je nach Anwendung auch höhere Kohlenstoffgehalte bis hin zu maximal 0,80% von Vorteil sein können. Die weiteren Legierungsbestandteile sind neben Mangan bevorzugt Vanadium und/oder Niob und/oder Titan.
Wie der Darstellung von 1b im Detail entnommen werden kann, enthält jede der Lagen 4a, 4b, 4c wenigstens zwei, bevorzugt jedoch auch drei oder mehr bogenförmige Kaltband-Segmente 6, die in Umfangsrichtung betrachtet mit ihren radialen Stirnflächen 8 aneinander angrenzen, um jeweils eine endlose Lage 4a, 4b, 4c zu bilden. Die Kaltband-Segmente zweier benachbarter Lagen 4 sind in Umfangsrichtung betrachtet jeweils versetzt zueinander angeordnet und werden an den seitlichen Stirnflächen 10 bevorzugt durch eine aus darstellungstechnischen Gründen nicht näher eingezeichnete Lage Klebstoff oder aber durch Verlöten oder Verschweißen in der Weise miteinander verbunden, dass sich die Lagen an den radialen Stirnflächen 8 der Segmente 6 überlappen.
Die bogenförmigen Kaltband-Segmente 6 werden vor dem Zusammenfügen derselben zum Grundkörper 2 aus dem nicht näher gezeigten flächigen Kaltband herausgestanzt oder geschnitten und anschließend z. B. durch Aufrollen oder Aufsprühen von Klebstoff im Bereich der aneinander anliegenden seitlichen Stirnflächen 10 der bogenförmigen Segmente 6 mit einer Lage Klebstoff versehen, bei dem es sich vorzugsweise um einen Zweikomponentenklebstoff auf Epoxydharzbasis oder auch um einen Klebstoff auf Phenolharzbasis handelt, der nach einer gewissen Trockenzeit von ca. 0,5 bis 2 Stunden an Luft vortrocknet und eine staubtrockene Klebstofflage auf den bogenförmigen Segmenten 6 bildet, die es ermöglicht, die Segmente 6 der verschiedenen Lagen 4 mit Hilfe einer nicht dargestellten Form in der gewünschten Endposition zu positionieren, ohne dass es zu einem Verschmieren des Klebstoffs kommt. Erst nachdem die Segmente 6 in der gewünschten Position angeordnet sind, wird der Grundkörper insgesamt kurzzeitig über eine vom jeweiligen Klebstoff abhängige Aktivierungstemperatur hinaus erhitzt, um die eigentliche Polymerisation der beiden Komponenten des Klebstoffs zu starten, welche zur eigentlichen Verfestigung des Klebstoffs und damit zu einer dauerhaften Verbindung der Segmente 6 zum Grundkörper 2 führt.
Als Klebstoff kann beispielsweise ein Klebstoff mit der Bezeichnung „Aqualock” eingesetzt werden, der von der Firma Henkel AG & Co. KG, Düsseldorf, Deutschland vertrieben wird. In gleicher Weise eignet sich jedoch z. B. auch ein Klebelack mit der Bezeichnung” Senocoil, farblos, Ident Nr. 06-1554-512230”, welcher von der Firma SCHRAMM Coatings GmbH, 63017 Offenbach/Main, Deutschland vertrieben wird.
Der in dieser Weise gebildete endlose Grundkörper 2 aus lagenförmig miteinander verklebten bogenförmigen Kaltband-Segmenten 6 kann im Anschluss daran z. B. durch einen Schneidvorgang und/oder einen Fräsvorgang in seine endgültige Form überführt werden, die er im Sandwichbauteil besitzt.
So ist es beispielsweise möglich, den in der zuvor beschriebenen Weise lediglich grob geformten Grundkörper 2 durch Einbringen einer entsprechenden Außenverzahnung 12 in die Mantelfläche des Grundkörpers in die in 2a gezeigte Form zu überführen, um das erfindungsgemäße Sandwich Bauteil als Kupplungslamelle 101 verwenden zu können. Hierbei kann die Kupplungslamelle 101 beispielsweise drei Lagen 4a, 4b, 4c von jeweils identisch ausgestalteten Kaltbandsegmenten 6 aufweisen, die durch Verkleben miteinander verbunden sind. Die Kupplungslamelle 101 selbst kann je nach Einsatzzweck z. B. eine Gesamtdicke von z. B. 5 mm bis 20 mm und einen Durchmesser im Bereich von beispielsweise 5 cm bis 30 cm aufweisen. Wie hierbei von der Anmelderin gefunden wurde, ergibt sich durch das Verkleben der bevorzugt durch drei- oder mehrmaliges Kaltwalzen und Rekristallisationsglühen sowie anschließendes Ausstanzen mittels einer Stanzform erhaltenen Kaltband-Segmente 6 eine Kupplungslamelle mit einer sehr geringen Bauteiltoleranz, welche insbesondere kein flächiges Überschleifen mehr erfordert, und welche im Praxiseinsatz die in Getrieben häufig auftretenden mechanischen Schwingungen überraschend gut dämpft.
Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken kann dass erfindungsgemäße Sandwichbauteil ebenso als Zahnrad oder Kettenrad oder auch als ein in 3 im Querschnitt gezeigtes Kreissägeblatt 201 verwendet werden, wobei der zugehörige Grundkörper 2 in diesem Falle beispielsweise aus insgesamt elf Lagen 4 mit jeweils zwei oder mehr bogenförmigen Kaltband-Segmenten 6 besteht, die an ihren äußeren seitlichen Stirnflächen mit einer bevorzugt aufgeklebten durchgängigen Lage eines weiteren Werkstoffs versehen sind, welche nachfolgend als Funktionsschicht 14 bezeichnet wird. Die Funktionsschicht 14 kann z. B. im Falle eines Sägeblatts 201 aus kostengünstigem Werkzeugstahl bestehen, der eine Dicke von z. B. 0,5 bis 2 mm besitzen kann und der in erster Linie als Verschleißschutz sowie zur Abdeckung der stirnseitigen Stoßstellen der bevorzugt ebenfalls miteinander verklebten Segmente 6 dient.
Im Falle eines im Querschnitt prinzipiell ähnlich zum Kreissägeblatt 201 aufgebauten Kettenrades oder Zahnrades kann die Funktionsschicht 14 hingegen aus Titan oder einem anderen hochfesten Stahl bestehen, und dient in erster Linie als Verschleißschutzschicht und/oder als Korrosionsschutzschicht oder zu optischen Zwecken. Die in 3 lediglich schematisch angedeuteten Zähne 16 des Zahnrades bzw. Kettenrades oder Kreissägeblatts 201 können dabei durch Fräsen oder Schneiden in den endlosen Grundkörper 2 desselben eingebracht sein.
Ferner kann es vorgesehen sein, das erfindungsgemäße Sandwichbauteil als Stützring 301 in einem Axiallager 320 zu verwenden, wie dies beispielhaft in 4 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besitzt der Grundkörper 2 je nach Größe des Lagers z. B. eine Dicke von 0,4 bis 5 mm und einen Durchmesser zwischen 10 mm und 100 mm oder auch mehr, wobei die Funktionsschicht 14 aus einem gegenüber den Segmenten 6 in hohem Maße verscheißfesten Werkstoff gefertigt ist, der z. B. eine Stärke oder Dicke von 5 bis 10 mm besitzen kann, und in den die in der Zeichnung nicht mit dargestellten Laufrillen des Lagers bereits vor dem Aufbringen der Funktionsschicht 14 auf den sandwichartigen Grundkörper 2 eingebracht werden.
Schließlich besteht eine weitere Verwendung des erfindungsgemäßen Sandwich Bauteils darin, dieses als Tiefziehbauteil, z. B. als Kupplungsglocke, einzusetzen, welches dadurch erhalten wird, dass wenigstens eine Innenlage und eine darüber angeordnete Außenlage von anfänglich ebenen Kaltbandsegmenten, die durchaus auch die Form von Streifen aufweisen können, durch einen bekannten Umformprozess, z. B. durch Tiefziehen, in eine bogenförmige räumliche Form überführt und die Segmente der Innen- und Außenlage anschließend miteinander verbunden, insbesondere miteinander verklebt werden. Hierbei versteht es sich, dass der Krümmungsradius der bogenförmigen Kaltband-Segmente der Innenlage entsprechend der Dicke der Segmente kleiner ist, als der Krümmungsradius der Segmente der Außenlage.
Diese Ausführungsform der Erfindung besitzt den Vorteil, dass sich z. B. bei zwei Lagen von bogenförmigen Kaltband-Segmenten durch lediglich zwei entsprechende Stanz- und Umformvorgänge Bauteile erhalten lassen, die einen gegenüber der Größe der eingesetzten Kaltbandsegmente um ein Vielfaches größeren Durchmesser aufweisen, und die andernfalls nur durch eine spanabhebende Bearbeitung eines Werkstücks aus Vollmaterial erhalten werden können.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht ebenfalls die Möglichkeit, eine endlose äußere oder auch innere Funktionsschicht vorzusehen, welche z. B. als endloses Bauteil aus dünnwandigem hochfestem Werkstoff, z. B. aus Titan, durch Tiefziehen oder dergleichen in die gewünschte räumliche Form überführt wird. In die Funktionsschicht wird anschließend die Außenlage und die Innenlage sowie ggf. noch weitere Lagen von bogenförmigen Kalt band-Segmenten sukzessive nacheinander eingebracht, insbesondere eingeklebt, um den endlosen Grundkörper mit der äußeren endlosen Funktionsschicht zu erhalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4674616 [0004]

Claims

Sandwich-Bauteil (1, 101, 201, 301), insbesondere Zahnrad, Kettenrad, Kreissägeblatt, Kupplungslamelle oder Stützring eines Axiallagers, welches einen endlosen Grundkörper (2) aus einer Vielzahl von aneinander gesetzten bogenförmigen Segmenten (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmigen Segmente (6) aus Kaltband bestehen, welches durch Kaltwalzen und/oder Rekristallisationsglühen von Stahlband erhalten wird, und dass zur Bildung des endlosen Grundkörpers (2) wenigstens zwei Lagen (4) von bogenförmigen Kaltband-Segmenten (6) in Umfangsrichtung versetzt zueinander überlappend miteinander verbunden sind.
Sandwich-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmigen Kaltband-Segmente (6) ein Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 14 mm, insbesondere von 0,2 mm bis 6 mm besitzen, und dass eine der Dicke des Grundkörpers (2) entsprechende Anzahl von Lagen (4) bogenförmiger Kaltband-Segmente (2) miteinander verbunden werden.
Sandwich-Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmigen Kaltband-Segmente (6) zweier benachbarter Lagen (4) durch Klebstoff miteinander verbunden sind.
Sandwich-Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein thermisch aktivierbarer Klebstoff ist oder einen solchen enthält, der insbesondere vor dem Zusammenfügen von zwei benachbarten Lagen (4) bogenförmiger Kaltband-Segmente (6) auf die seitlichen Stirnflächen (8, 10) der Kaltband-Segmente (6) aufgebracht wird.
Sandwich-Bauteil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein Phenolharz oder Epoxydharz enthält, welches insbesondere als vorverfestigte Lage auf die zu verbindenden Kontaktflächen einer jeden Lage (4) der bogenförmigen Kaltband-Segmente (6) aufgebracht ist.
Sandwich-Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff ein thermisch aktivierbarer Klebstoff ist, und dass die mit dem Klebstoff beschichteten Kaltband-Segmente (6) zum Verbinden der Lagen (4) über die Aktivierungstemperatur des Klebstoffs hinaus erhitzt werden.
Sandwich-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmigen Kaltband-Segmente (6) durch Verschweißen oder Verlöten miteinander verbunden sind.
Sandwich-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmigen Kaltband-Segmente (6) vor dem Verbinden der Lagen (4) durch einen Umformvorgang und/oder einen Schneid- und/oder Stanzvorgang in eine Form gebracht werden, die im Wesentlichen der endgültigen Form der Kaltband-Segmente (6) im fertigen Bauteil (1, 101, 201, 301) entspricht.
Sandwich-Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmigen Kaltband-Segmente (6) nach dem Verbinden der Lagen (4) durch einen Umformvorgang und/oder einen Schneid- und/oder Stanzvorgang des endlosen Grundkörpers (2) in eine Form gebracht werden, die im Wesentlichen der endgültigen Form der Kaltband-Segmente (6) im fertigen Bauteil (1, 101, 201, 301) entspricht.
Sandwich-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der endlose Grundkörper (2) auf wenigstens einer der durch die bogenförmi gen Kaltband-Segmente definierten Außenflächen eine im Wesentlichen ebene und durchgängige Lage (14) eines weiteren Werkstoffs aufweist.
Sandwich-Bauteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage (14) des weiteren Werkstoffs durch Beschichten der bogenförmigen Kaltband-Segmente (6) des Grundkörpers (2) mit dem weiteren Werkstoff oder durch Aufkleben, Auflöten oder Aufschweißen einer der Fläche des endlosen Grundkörpers (2) im Wesentlichen entsprechenden durchgehenden Lage des weiteren Werkstoffs auf den Grundkörper aufgebracht wird.
Verwendung eines Sandwich-Bauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Zahnrad oder Kettenrad, wobei die Zähne des Zahnrades oder Kettenrades insbesondere durch Fräsen oder Schneiden in den endlosen Grundkörper (2) eingebracht sind.
Verwendung eines Sandwich-Bauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kupplungslamelle (101).
Verwendung eines Sandwich-Bauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kreissägeblatt (201).
Verwendung eines Sandwich-Bauteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Stützring (301) für ein Axiallager (320).