DE102008059306A1

DE102008059306A1 - Gestanzte Innen- und Aussenringe

Info

Publication number: DE102008059306A1
Application number: DE102008059306A
Authority: DE
Inventors: Nathan Daniel Wooster Hudson
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2009-06-10
Also published as: US20090148090A1

Abstract

Innenring oder ein Außenring, die Folgendes aufweisen: einen ersten ringförmigen Bereich mit einer ersten Radialfläche an einem ersten Ende des Ringes; und einen zweiten ringförmigen Bereich, der aus dem gleichen Werkstoffstück wie der erste Bereich gebildet ist, mindestens teilweise in Kontakt mit dem ersten Bereich steht, wobei der zweite Bereich eine zweite Radialfläche am ersten Ende des Ringes aufweist und die zweite Radialfläche von der ersten Radialfläche am ersten Ende des Ringes getrennt ist. In einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Radialfläche im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse des Ringes. Der Innenring weist einen dritten ringförmigen Bereich auf, der am zweiten Ende des Ringes entgegengesetzt zum ersten Ende angeordnet ist und aus dem gleichen Werkstoffstück geformt ist. Der erste und der zweite ringförmige Bereich erstrecken sich vom dritten ringförmigen Bereich zum ersten Ende des Ringes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen an Vorrichtungen zur Kraftübertragung zwischen einer drehenden Antriebseinheit, wie z. B. den Motor eines Kraftfahrzeuges, und einer drehenden Antriebseinheit, wie z. B. dem Schaltgetriebe des Kraftfahrzeugs. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Innen- und einen Aussenring, die durch ein Stanzverfahren hergestellt werden.
Ein Innenring, z. B. für eine Freilaufkupplung oder Nabe, der aus Guss oder Sintermetall geformt ist, ist in der Technik bekannt. Leider sind diese Ringe recht teuer. Es ist auch bekannt, einen Lagerring durch Stanzverfahren zu formen. Die U.S. Patente: Nr. 3,700,299 (Gatt); Nr. 4,081,204 (Bauer et al.) und Nr. 6,176,623 (Zeigler) zeigen Lagerringe- oder Käfige aus umgebogenem Blech. Leider weisen die Ringe oder Käfige allgemein eine dünne Wand auf, z. B. sind die umlaufenden Wände nur eine Werkstofflage dick, was die Ringe für eine Freilaufkupplung oder – Nabe, die grosse Kräfte auf die Umfangswände ausüben kann, ungeeignet macht. Weiterhin, machen verschiedene eingerollte Bereiche an den Enden der Ringe diese Ringe ungeeignet. Zum Beispiel beeinflussen die Bereiche die Umfangsflächen die erforderlich sind, um mit Rollenlagern oder Freiläufen in einer Freilaufkupplung zusammenzuwirken.
Daher gibt es seit langem einen Bedarf für ein Mittel um einen Innenring unter Verwendung von Stanzverfahren zu bilden, der genügend Festigkeit und eine geeignete Konfiguration zur Verwendung in der Nabe einer Freilaufkupplung aufweist.
Die Erfindung weist allgemein einen Innenring auf, der folgendes aufweist: einen ersten ringförmigen Bereich mit einer ersten Radialfläche an einem ersten Ende des Ringes; und einen zweiten ringförmigen Bereich, der aus dem gleichen Werkstoffstück wie der erste Bereich geformt ist, zumindest teilweise in Berührung mit dem ersten Bereich steht, wobei der zweite Bereich eine zweite Radialfläche am ersten Ende des Ringes aufweist und die zweite Radialfläche von der ersten Radialfläche am ersten Ende des Ringes getrennt ist. In einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Radialfläche im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse des Ringes. Der Innenring weist einen dritten Ringbereich auf, der an dem zweiten Ende des Ringes entgegensetzt zu dem ersten Ende angeordnet ist, und aus demselben Werkstoffstück geformt ist. Der erste und der zweite ringförmige Bereich erstrecken sich von dem dritten ringförmigen Bereich zum ersten Ende des Ringes.
In einer ersten Ausführungsform sind die erste und die zweite Radialfläche mindestens teilweise zusammengeschweisst. In einer zweiten Ausführungsform weist der Ring eine Hülse auf, die in Umfangsrichtung um mindestens einen Bereich einer Aussenfläche des Ringes umfänglich angeordnet ist, oder eine Aussenfläche des Ringes ist gehärtet. In einer Ausführungsform ist der Ring für eine Nabe oder für eine Einwegkupplung gedacht. In einer anderen Ausführungsform ist der Ring aus gestanztem Werkstoff hergestellt. In einer dritten Ausführungsform weist der zweite Bereich einen Abschnitt am ersten Ende auf, der sich radial nach aussen erstreckt.
Die vorliegende Erfindung weist allgemein ein Verfahren auf um einen Innenring herzustellen, welches die folgenden Schritte aufweist: Ausstanzen einer Werkstoffscheibe; Herausdrücken eines zentralen Bereichs der Scheibe, um einen Stutzen entlang der Längsachse zu bilden; Abflachen eines Endes des Stutzens; Durchbrechen des Endes um eine Öffnung zu bilden; und Umbiegen eines äusseren Bereichs der Scheibe um ein erstes Längsende des Ringes an eine Aussenfläche des Stutzens, um einen mit der Achse ausgerichteten Zylinder zu formen, wobei sich der äussere Bereich und der Stutzen von dem ersten Längsende des Zylinders zu einem zweiten Längsende des Zylinders, das dem ersten Längsende entgegengesetzt ist, erstreckt.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Abflachen eines Endes des Stutzen das Stauchen des Endes, um das Ende zu verdicken und einen Umfang des Endes rechtwinklig auszubilden, und das Verfahren weist weiterhin das Formen einer äusseren Umfangsfläche des Stutzens auf, so dass sie parallel zur Achse ist. In einer ersten Ausführungsform härtet ein Schritt eine äussere Umfangsfläche des umgebogenen äusseren Bereichs oder schiebt eine ringförmige Hülse über die äussere Umfangsfläche des umgebogenen äusseren Bereichs. In einer zweiten Ausführungsform verschweisst ein Arbeitsgang den Stutzen mit dem umgebogenen Umfangsbereich. In einer dritten Ausführungsform ist die radiale Länge des Umfangsbereichs grösser als die axiale Länge des Stutzens und das Umbiegen eines äusseren Bereichs der Scheibe beinhaltet das Umbiegen eines Abschnitts des Umfangsbereichs, so dass er orthogonal zur Achse liegt. In einer vierten Ausführungsform bildet eine Radialfläche des umgebogenen Abschnitts des äusseren Bereichs der Scheibe eine erste Radialfläche am ersten Ende und das Ende des Stutzens bildet eine zweite Radialfläche am ersten Ende.
Die vorliegende Erfindung weist allgemein einen Aussenring und ein Verfahren zum Herstellen eines Aussenringes auf.
Es ist ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ein Mittel zur Verfügung zu stellen, um Stanzverfahren zu verwenden um einen Innenring oder einen Aussenring aus einem einzigen Stück Flachmaterial herzustellen.
Diese und andere Ziele und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der nun folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und aus den beigefügten Zeichnungsfiguren und Patentansprüchen gut ersichtlich:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Art und Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wird nun genauer in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung dargestellt, insbesondere wenn diese gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungsfiguren betrachtet wird. Darin zeigt:
1A eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden;
1B eine perspektivische Ansicht eines Gegenstandes in dem Zylinderkoordinatensystem von 1A, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden;
2 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Innenringes gemäss der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Vorderansicht des in 2 gezeigten Innenringes;
4 ist eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Innenringes entlang der Linie 4-4 in 3;
5 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Innenringes gemäss der vorliegenden Erfindung mit einer äusseren Hülse;
6 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Innenringes gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem sich radial erstreckenden Abschnitt;
7 ist eine Vorderansicht des in 6 gezeigten Innenringes;
8A–8I stellen ein Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Innenringes dar;
9 ist eine perspektivische Ansicht des Aussenringes gemäss der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Vorderansicht des in 9 gezeigten Aussenringes;
11 ist eine Querschnittsansicht des in 9 gezeigten Aussenringes, allgemein entlang der Linie 11-11 in 10;
12 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Aussenringes gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem Innenring; und
13A–13I stellen ein Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Aussenringes dar.
Eingangs ist festzuhalten, dass gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Zeichnungsansichten gleiche oder funktional ähnliche elementare Bestandteile der Erfindung kennzeichnen. Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wird, ist festzuhalten, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist.
Weiterhin ist festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte beschriebene Methodik, Werkstoffe und Modifikationen beschränkt ist und als solche natürlich variiert werden kann. Es ist ebenso festzuhalten, dass die hier verwendeten Bezeichnungen nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, der nur durch die beigefügten Patentansprüche begrenzt ist.
Falls nicht anders bestimmt, dann haben alle technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke, die hier verwendet werden die gleiche Bedeutung wie sie allgemein von Fachleuten im Bereich der Technik wo die Erfindung angesiedelt ist verstanden wird. Obgleich beliebige Verfahren, Vorrichtungen oder Werkstoffe, die ähnlich oder gleichwertig zu den Beschriebenen sind, beim Ausführen oder Ausprobieren der Erfindung verwendet werden können, werden nun bevorzugte Verfahren, Vorrichtungen und Werkstoffe beschrieben.
1A ist eine perspektivische Ansicht eines Zylinderkoordinatensystems 80, welches räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise mit Bezug auf ein Zylinderkoordinatensystem beschrieben. Das System 80 weist eine Längsachse 81 auf, welche im Folgenden als Bezug für Richtungsbezeichnungen und räumliche Bezeichnungen verwendet wird. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich jeweils auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82 (der senkrecht zur Achse 81 ist), und zum Umfang 83. Die Adjektive „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf Ausrichtungen parallel zu den betreffenden Ebenen. Um die Anordnung von verschiedenen Ebenen zu verdeutlichen, werden die Gegenstände 84, 85 und 86 verwendet. Die Fläche 87 des Gegenstandes 84 bildet eine axiale Fläche. Das bedeutet, die Achse 81 bildet eine Mantellinie. Die Fläche 88 des Gegenstands 85 bildet eine radiale Ebene. Das bedeutet, der Radius 82 bildet eine Mantellinie. Die Fläche 89 des Gegenstandes 86 bildet eine Umfangsfläche. Das bedeutet, der Umfang 83 bildet eine Mantellinie. In einem weiteren Beispiel erfolgt die axiale Bewegung oder Anordnung parallel zur Achse 81, die radiale Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Radius 82, und die umfängliche Bewegung oder Anordnung erfolgt parallel zum Umfang 83. Die Drehung erfolgt mit Bezug auf die Achse 81.
Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen jeweils sich auf eine Ausrichtung parallel zur Achse 81, zum Radius 82, oder zum Umfang 83. Die Adverbien „axial", „radial", und „umfänglich" beziehen sich auch auf eine Ausrichtung parallel zu den jeweiligen Ebenen.
1B ist eine perspektivische Ansicht des Objekts 90 in dem Zylinderkoordinatensystems 80 von 1A, welche räumliche Bezeichnungen vorstellt, die in der vorliegenden Patentanmeldung verwendet werden. Der zylindrische Gegenstand 90 steht für einen zylindrischen Gegenstand in einem Zylinderkoordinatensystem, und schränkt die vorliegende Erfindung in keinster Weise ein. Der Gegenstand 90 weist eine axiale Fläche 91, eine radiale Fläche 92, und eine Umfangsfläche 93 auf. Die Fläche 91 ist Teil einer axialen Ebene, die Fläche 92 ist Teil einer radialen Ebene, und die Fläche 93 ist Teil einer Umfangsfläche.
2 ist eine perspektivische Vorderansicht des Innenringes 100 gemäss der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Vorderansicht des in 2 gezeigten Innenringes.
4 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines in 2 gezeigten Innenringes, allgemein entlang der Linie 4-4 in 3. Das Folgende ist mit Bezug auf die 2 bis 4 zu sehen. Der Innenring 100 weist ringförmige Bereiche 102 und 104 auf. Der Bereich 102 weist eine Radialfläche 106 am Ende 108 des Ringes auf, und der Bereich 104 weist eine radiale Fläche 110 am Ende 108 auf. Die Bereiche 102 und 104 sind aus demselben Werkstoffstück geformt. Wie im Folgenden beschrieben wird, ist dieses Werkstoffstück übereinander gebogen um die Bereiche 102 und 104 zu bilden. Am Ende 108 sind die Radialflächen voneinander getrennt. Zum Beispiel sind, obgleich die Bereiche 102 und 104 aus dem gleichen Werkstoffstück geformt, die Flächen 106 und 110 durch die Naht 112 am Ende 108 voneinander getrennt. In einer Ausführungsform (nicht gezeigt) sind die Radialflächen zumindest teilweise zusammengeschweisst. Zum Beispiel sind die Radialflächen entlang der Naht 112 oder eines Teils davon zusammengeschweisst.
Die Bereiche 102 und 104 befinden sich zumindest teilweise in Kontakt. Zum Beispiel weist der Bereich 102 eine Fläche 114 auf, die radial nach aussen weist, und der Bereich 104 weist eine Fläche 116 auf, die radial nach innen weist. Die Flächen 114 und 116 befinden sich mindestens teilweise in Kontakt. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Flächen 114 und 116 fest aneinander gedrückt.
Anders herum ausgedrückt sind die Bereiche 102 und 104 am Umfang um eine Längsachse 118 des Ringes angeordnet. Der Bereich 104 ist am Umfang um einen Bereich 102 angeordnet und die Bereiche 102 und 104 sind durch eine Naht 112 abgegrenzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Radialflächen 106 und 110 im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse und die Radialflächen 106 und 110 sind radial ausgerichtet, d. h. die Flächen sind in der gleichen radialen Ebene in Bezug auf die Achse ausgerichtet. Festzuhalten ist, dass in einer anderen Ausführungsform die Radialflächen 106 und 110 im Wesentlichen nicht senkrecht zur Längsachse sind, oder die Radialflächen 106 und 110 radial nicht fluchten.
Der Ring 100 weist einen ringförmigen Bereich 120 auf, der am Ende 122 des Ringes gegenüber dem Ende 108 angeordnet ist. Der Bereich 120 ist aus demselben Werkstoffstück wie die Bereiche 102 und 104 geformt und die Bereiche 102 und 104 erstrecken sich vom Bereich 120 zum Ende 108. Wie im Folgenden beschrieben, werden die Bereiche 102 und 104 während der Herstellung des Ringes um einen Bereich 120 umgebogen.
Die Innenfläche 124 des Ringes kann auf jede in der Technik bekannte Weise ausgebildet sein um eine Verbindung oder eine Schnittstelle mit einer anderen Vorrichtung (nicht gezeigt) zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die Fläche 124 mit Wellenkeilen oder Zähnen 126 gebildet werden um einen formschlüssigen Eingriff mit einer Welle zu ermöglichen. In einer anderen Ausführungsform ist die Aussenfläche 128 des Ringes mit jedem in der Technik bekannten Verfahren gehärtet.
5 ist eine vordere perspektivische Ansicht des Innenringes 100 mit der äusseren Hülse 130 gemäss der vorliegenden Erfindung. Das nun Folgende ist mit Bezug auf die 2 bis 5 zu sehen. In einer weiteren Ausführungsform weist der Ring 100 eine gehärtete Hülse 130 auf, die in Umfangsrichtung um mindestens einen Teilbereich der Aussenfläche 128 angeordnet ist. Damit ist die Hülse um mindestens einen Teil des Bereichs 104 angeordnet. Die Hülse kann unter Verwendung eines jeden in der Technik bekannten Mittels um die Fläche 128 angeordnet werden. Allgemein bildet die Hülse einen engen Reibschluss mit der Fläche 128. Die Hülse ist aus einem beliebigen in der Technik bekannten gehärteten Material hergestellt. Falls die Hülse vor dem Härten um die Fläche 128 angeordnet wird, dann kann die Hülse durch jedes in der Technik bekannte Mittel nach dem Anordnen um die Oberfläche 128 gehärtet werden.
Der Ring 100 kann in jeder geeigneten Vorrichtung, die in der Technik bekannt ist, verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform, wird der Ring 100 in einer Freilaufkupplung (nicht gezeigt) verwendet. Wie im Folgenden beschrieben, wird der Ring unter Verwendung eines Stanzverfahrens geformt, d. h. der Ring wird aus gestanztem Werkstoff geformt.
6 ist eine perspektivische Vorderansicht des Innenrings 200 gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem sich radial erstreckenden Abschnitt 202.
7 ist eine Vorderansicht des in 6 gezeigten Innenringes 200. Das Folgende ist mit Bezug auf die 2 bis 7 zu sehen. In einer Ausführungsform weist ein Innenring gemäss der vorliegenden Erfindung einen sich radial erstreckenden Bereich an einem Längsende des Ringes auf, z. B. Ring 200 und Abschnitt 202 in 7. In der nun folgenden Erörterung ist der Ring 100 so abgeändert, dass er den Bereich 202 und damit den Ring 200 bildet. Damit ist mit den folgenden Ausnahmen die Beschreibung des Ringes 100 allgemein auf den Ring 200 anwendbar. Jedoch ist festzuhalten, dass der Ring 200 nicht auf die für den Ring 100 beschriebenen Merkmale beschränkt ist. Der Bereich 104 weist am Ende 108 einen Abschnitt 202 auf, der sich radial nach aussen erstreckt. Zum Beispiel erstreckt sich der Abschnitt von der Fläche 128 radial nach aussen und ist im Wesentlichen zur Achse 118 orthogonal. In einer Ausführungsform ist der Abschnitt 202 ein Flansch für den Ring 200.
Der Abschnitt 202 erstreckt sich über eine radiale Entfernung 204 von der Fläche 128. Der Ring 200 ist nicht auf irgendeinen bestimmten Wert für die Entfernung 204 begrenzt. Die radiale Fläche 206 ist allgemein analog zur Fläche 110 in dem Ring 100. Zum Beispiel wird die Naht 112 zwischen den Flächen 106 und 206 gebildet. Jedoch ist die Fläche 206 grösser als die Fläche 110, wobei andere jeweilige Abmessungen der Ringe 100 und 200 im Wesentlichen gleich sind. In einer anderen Ausführungsform weist der Abschnitt 202 eine oder mehrere Öffnungen 208 auf. In einer weiteren Ausführungsform sind die Öffnungen parallel zur Achse 118. Zwei Öffnungen 208 werden in den Figuren gezeigt, jedoch ist festzuhalten, dass eine beliebige Anzahl, Grösse und Anordnung der Öffnungen vom Schutzumfang der beanspruchten Erfindung eingeschlossen ist. In einer weitern Ausführungsform ist eine Hülse (nicht gezeigt) ähnlich der Hülse 130 um eine Aussenfläche des Ringes 200 angeordnet.
Der Ring 200 kann in jeder geeigneten in der Technik bekannten Vorrichtung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Ring 200 in einer Nabe (nicht gezeigt) verwendet, z. B. in einer Turbinennabe für einen Drehmomentwandler. Wie im Folgenden beschrieben, wird der Ring unter Verwendung eines Stanzverfahrens geformt, d. h. der Ring ist aus Stanzmaterial geformt.
Die 8A bis 8I stellen ein Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Innenringes dar. Das Folgende ist mit Bezug auf die 2 bis 8I zu sehen. Die vorliegende Erfindung weist auch ein Verfahren zum Herstellen eines Innenringes auf. Das Verfahren wird unter Verwendung der Ringe 100 und 200 beschrieben. Obgleich das Verfahren in den 8A bis 8I aus Gründen der Klarheit als Abfolge von Schritten beschrieben wird, ist hieraus keine Reihenfolge abzuleiten, es sei denn dies ist ausdrücklich vermerkt.
Die 8A bis 8I zeigen die Herstellung des Ringes 100. Ein erster Schritt wie in 8A gezeigt stanzt eine Werkstoffscheibe 140 aus. Ein zweiter Schritt wie in 8B und 8C gezeigt drückt den Mittelteil der Scheibe heraus um einen Stutzen 144 entlang der Längsachse 118 zu bilden. In 8B ist der Bereich 142 ausgewölbt um das Herausdrücken zu beginnen. In 8C ist das Herausdrücken fortgesetzt um den Stutzen weiter auszubilden. In 8D flacht der dritte Schritt den Stutzen am Ende 108 ab. Als Bestandteil des Abflachens wird das Ende gestaucht um die Ecke 146 zu verdicken und den Aussenumfang 148 rechtwinklig auszurichten. Ein vierter Schritt formt eine äussere Umfangsfläche 114 des Stutzens aus, so dass sie parallel zur Achse ist, wie in 8D gezeigt wird.
Ein fünfter Schritt durchbricht das Ende 108 um eine Öffnung 150 wie in 8E-1 gezeigt zu bilden. In 8E-1 sind Bereiche 102 und 104 erkennbar. Ein sechster Schritt biegt den äusseren Bereich 140 (der ungefähr der Bereich 104 ist) der Scheibe auf die Aussenfläche 114 des Stutzens um, um einen Zylinder zu bilden, der mit der Achse wie in 8F-1 und 8G gezeigt ist fluchtet. Der äussere Bereich erstreckt sich von dem Längsende 108 des Zylinders zum entgegengesetzten Längsende 122 des Zylinders. Ein siebter Arbeitsschritt staucht das Ende 122 um den Umfang 152 wie in 8G gezeigt rechtwinklig auszurichten. In einer Ausführungsform bildet oder räumt ein achter Schritt eine Innenfläche 124 um z. B. Wellenkeile 126 zu bilden und/oder härtet die Aussenfläche 128 unter Verwendung eines jeden in der Technik bekannten Mittels, wie in 8H-1 gezeigt.
In einer anderen Ausführungsform schiebt ein neunter Schritt eine ringförmige Hülse über mindestens einen Teilbereich der äusseren Umfangsfläche 128 des umzubiegenden äusseren Bereichs wie in 8I gezeigt. In einer weiteren Ausführungsform verschweisst der zehnte Schritt den Stutzen (Bereich 102) mit dem umgebogenen Aussenbereich (Bereich 104). In noch einer anderen Ausführungsform werden die Flächen 106 und 110 in einem elften Schritt bearbeitet, z. B. geschliffen oder spanend bearbeitet, um die Flächen orthogonal zur Achse 118 auszubilden. Der Arbeitsgang kann auch zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem sechsten Arbeitsgang erfolgen.
Um den Ring 200 zu bilden, werden die in 8A bis 8D gezeigten Arbeitsgänge im Wesentlichen so ausgeführt, wie oben beschrieben. Auch der Arbeitsgang zum Durchbohren ist im Wesentlichen der gleiche. Jedoch ist für die gleiche Abmessung 156 in den 8E-1 und 8E-2 die Abmessung 210 in 8E-2 grösser als die Abmessung 158 in 8E-1. Anders ausgedrückt ist in 8E-2 die radiale Länge 210 des äusseren Bereiches grösser als die axiale Länge 158 des Stutzens und in 8E-1 sind die Abmessungen 156 und 158 im Wesentlichen gleich. Der Arbeitsschritt zum Umbiegen mit Bezug auf die Bereiche 102 und 104 wird in 8F-2 ähnlich zu dem in 8-1 beschriebenen Verfahren ausgeführt; da jedoch die Abmessung 210 grösser ist als die Abmessung 156, erstreckt sich der Abschnitt 202 über das Ende 108 hinaus. In 8F-2 wird der Bereich 104 gerade so umgebogen, dass der Abschnitt 202 radial mit der Achse 118 fluchtet. Das heisst, das Abbiegen eines äusseren Bereiches der Scheibe schliesst das Umbiegen eines Abschnitts des Umfangsbereiches ein, so dass er orthogonal zur Achse liegt.
Der sechste Arbeitsgang biegt den Abschnitt des äusseren Bereiches 140, welcher den Bereich 104 bildet, auf die Aussenfläche 114 des Stutzens um, um einen Zylinder zu bilden, der wie in 8G gezeigt zur Achse ausgerichtet ist. Damit bildet die Radialfläche 206 für den umgebogenen Abschnitt 202 des äusseren Bereiches 140 eine Radialfläche am Ende 108, und das Ende des Stutzens bildet eine Radialfläche 106 am Ende 118 wie in 8H-2 gezeigt. Der siebte Schritt staucht das Ende 122 um den Umfang 152 rechtwinklig auszubilden, ähnlich dem in 8G gezeigten Verfahren. In einer Ausführungsform bildet oder räumt der achte Arbeitsgang die Innenfläche 124, z. B. um Wellenkeile 126 zu bilden, und/oder härtet die Aussenfläche 128 durch jedes in der Technik bekannte Mittel, wie in 8-H gezeigt. In einer anderen Ausführungsform werden die Löcher 208 im Abschnitt 202 gebildet. In einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) fügt ein neunter Schritt eine ringförmige Hülse über mindestens einen Bereich der äusseren Umfangsfläche 128 des äusseren Bereiches des Falzes. In noch einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) verschweisst der zehnte Arbeitsgang den Stutzen (Bereich 102) mit dem umgebogenen Aussenbereich (Bereich 104). In einer weiteren Ausführungsform werden die Flächen 106 und 206 bearbeitet, z. B. geschliffen oder spanend bearbeitet, um die Flächen orthogonal zur Achse 118 auszurichten. Die Bearbeitung kann zu jedem Zeitpunkt nach dem sechsten Schritt erfolgen.
9 ist eine vordere perspektivische Ansicht des Aussenringes 300.
10 ist eine Vorderansicht des in 9 gezeigten Aussenringes 300.
11 ist eine teilweise Querschnittsansicht des in 9 gezeigten Aussenringes 300, allgemein entlang der Linie 11-11 in 10. Das nun Folgende ist mit Bezug auf die 9 bis 11 zu sehen. Der Aussenring 300 weist ringförmige Bereiche 302 und 304 auf. Der Bereich 302 enthält eine Radialfläche 306 am Ende 308 des Ringes, und der Bereich 304 enthält eine Radialfläche 310 am Ende 308. Die Bereiche 302 und 304 werden aus dem gleichen Werkstoffstück gebildet. Wie im Folgenden beschrieben, wird das Werkstoffstück umgefalzt, um die Bereiche 302 und 304 zu bilden. Am Ende 308 sind die Radialflächen voneinander getrennt. Zum Beispiel sind, obgleich die Bereiche 302 und 304 aus demselben Werkstoffstück geformt sind, die Flächen 306 und 310 durch die Naht 312 am Ende 308 voneinander getrennt. In einer Ausführungsform (nicht gezeigt) sind die Radialflächen zumindest teilweise zusammengeschweisst. Zum Beispiel sind die Radialflächen entlang der gesamten Naht 312 oder entlang Teilen davon verschweisst.
Die Bereiche 302 und 304 sind zumindest teilweise in Kontakt. Zum Beispiel weist der Bereich 302 eine Fläche 314 auf, die radial nach aussen weist, und der Bereich 304 weist eine Fläche 316 auf, die radial nach innen weist. Die Flächen 314 und 316 befinden sich zumindest teilweise in Kontakt. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Flächen 314 und 316 fest aneinander gepresst.
Alternativ ausgedrückt sind die Bereiche 302 und 304 umfänglich um eine Längsachse 318 des Ringes angeordnet. Der Bereich 304 ist umfänglich um einen Bereich 302 angeordnet, und die Bereiche 302 und 304 sind durch die Naht 312 abgegrenzt.
In einer Ausführungsform sind die Radialflächen 306 und 310 im Wesentlichen orthogonal zur Längsachse und die Radialflächen 306 und 310 sind radial ausgerichtet, d. h. die Flächen fluchten mit der gleichen Radialfläche in Bezug auf die Achse. Festzuhalten ist, dass die Radialflächen 306 und 310 in einer anderen Ausführungsform im Wesentlichen nicht orthogonal zur Längsachse sind, oder die Radialflächen 306 und 310 radial nicht fluchten.
Der Ring 300 weist einen ringförmigen Bereich 320 auf, der am Ende 322 des Ringes entgegengesetzt zum Ende 308 angeordnet ist. Der Bereich 320 ist aus demselben Werkstoffstück wie die Bereiche 302 und 304 geformt und die Bereiche 302 und 304 erstrecken sich von dem Bereich 320 zum Ende 308. Wie im Folgenden beschrieben, werden während der Herstellung des Ringes die Bereiche 302 und 304 um den Bereich 320 umgebogen.
Die Aussenfläche 324 des Ringes kann auf jede beliebige in der Technik bekannte Weise ausgebildet sein, um eine Verbindung mit oder eine Schnittstelle zu einer anderen Vorrichtung (nicht gezeigt) zu ermöglichen. Zum Beispiel kann die Fläche 324 mit Nasen oder Zähnen 326 ausgebildet sein, um einen formschlüssigen Eingriff mit einer Welle oder einem anderen rotierenden Element zu ermöglichen. In einer anderen Ausführungsform ist die Innenfläche 328 des Ringes durch jedes in der Technik bekannte Verfahren gehärtet.
12 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Aussenringes 300 gemäss der vorliegenden Erfindung mit einer inneren Hülse 330 dargestellt. Das Folgende ist mit Bezug auf die 9 bis 12 zu sehen. In einer weiteren Ausführungsform weist der Ring 300 eine gehärtete Hülse 330 auf, die radial innerhalb mindestens eines Bereiches der Innenfläche 328 angebracht ist, und in Kontakt mit der Fläche 328 steht. Somit ist die Hülse mindestens um einen Teilbereich des Bereiches 302 angeordnet. Die Hülse kann unter Verwendung eines jeden in der Technik bekannten Mittels mit der Fläche 328 in Berührung gebracht werden. Allgemein bildet die Hülse eine enge reibschlüssige Passung mit der Fläche 328. Die Hülse ist aus einem beliebigen in der Technik bekannten gehärteten Material hergestellt. Wenn die Hülse vor dem Härten um eine Fläche 328 angeordnet wird, dann kann die Hülse durch jedes in der Technik bekannte Mittel gehärtet werden, nachdem sie um die Fläche 328 herum angebracht ist.
Der Ring 300 kann in jeder in der Technik bekannten geeigneten Vorrichtung verwendet werden. In einer Ausführungsform wird der Ring 300 in einer Freilaufkupplung (nicht gezeigt) verwendet. Wie im Folgenden beschrieben, wird die Hülse unter Verwendung eines Stanzverfahrens geformt, d. h. die Hülse wird aus einem Stanzmaterial gebildet.
Die 13A bis 13I stellen ein Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Aussenringes dar. Das nun Folgende ist mit Bezug auf die 9 bis 13I zu sehen. Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines Aussenringes. Das Verfahren ist mit Bezug auf einen Ring 300 beschrieben. Obgleich das Verfahren in den 13A bis 13I aus Gründen der Klarheit als eine Abfolge von Schritten beschrieben ist, ist aus der Abfolge keine Reihenfolge abzuleiten, es sei denn dies ist ausdrücklich festgehalten.
Die 13A bis 13I zeigen die Herstellung des Ringes 300. Ein erster Schritt, der in 13A gezeigt wird, stanzt eine Werkstoffscheibe 340 aus. Ein zweiter Schritt der in 13B und 13C gezeigt wird, drückt den mittleren Bereich 342 der Scheibe heraus, um den Stutzen 344 entlang der Längsachse 318 zu bilden. In 13B ist der Bereich 342 ausgewölbt um das Herausdrücken einzuleiten. In 13C wird das Herausdrücken fortgesetzt um den Stutzen weiter herauszubilden. In 13D flacht ein dritter Schritt den Stutzen am Ende 308 ab. Als Bestandteil des Abflachens wird das Ende gestaucht um die Kante 346 zu verdicken und den Umfang 348 rechtwinklig auszubilden. Ein vierter Schritt bildet die äussere Umfangsfläche 314 des Stutzens aus, so dass sie parallel zur in 13D gezeigte Achse steht.
Ein fünfter Schritt durchbricht das Ende 308 und bildet eine Öffnung 350 wie in 13E gezeigt. In 13E sind Bereiche 302 und 304 erkennbar. Ein sechster Schritt biegt den äusseren Bereich 340, der ungefähr dem Bereich 304 der Scheibe entspricht, gegen eine Aussenfläche 314 des Stutzens um einen Zylinder zu bilden, der nach der in den 13F und 13G gezeigten Achse ausgerichtet ist. Der Umfangsbereich erstreckt sich vom Längsende 308 des Zylinders zum entgegengesetzten Längsende 322 des Zylinders. Ein siebter Schritt staucht das Ende 322 um den Umfang 352 wie in 13G gezeigt rechtwinklig zu machen. In einer Ausführungsform bildet oder räumt ein achter Schritt die Aussenfläche 324, z. B. um Nasen oder Zähne 326 zu bilden, und/oder härtet die Innenfläche 328 unter Verwendung eines beliebigen in der Technik bekannten Mittels, wie in 13H gezeigt. In einer anderen Ausführungsform fügt ein neunter Schritt eine ringförmige Hülse 330 über mindestens einen Teil der Umfangsfläche 328 des äusseren Bereiches des Falzes wie in 13I gezeigt. In einer weiteren Ausführungsform schweisst ein zehnter Schritt den Stutzen (Bereich 302) an dem umgebogenen Aussenbereich (Bereich 304) fest. In noch einer anderen Ausführungsform werden in einem elften Schritt die Flächen 306 und 310 bearbeitet, z. B. geschliffen oder spanend bearbeitet, um die Flächen orthogonal zur Achse 318 auszubilden. Dieser Arbeitsgang kann jederzeit nach dem sechsten Schritt erfolgen.
Damit ist ersichtlich, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung wirksam erreicht werden, obgleich Modifikationen und Änderungen an der Erfindung für Fachleute einfach ersichtlich sind und sich diese Modifikationen innerhalb des Schutzumfanges der beanspruchten Erfindung befinden. Ebenso ist festzuhalten, dass die vorgehende Beschreibung die vorliegende Erfindung beispielhaft darstellt, sie aber nicht einschränkt. Daher sind andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, ohne über den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung hinauszugehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 3700299 [0002]
- US 4081204 [0002]
- US 6176623 [0002]

Claims

Innenring, der Folgendes aufweist: einen ersten ringförmigen Bereich mit einer ersten Radialfläche an einem ersten Ende des Ringes; und einen zweiten ringförmigen Bereich, der aus dem gleichen Werkstoffstück wie der erste Bereich geformt ist, mindestens teilweise mit dem ersten Bereich in Kontakt steht, wobei der zweite Bereich eine zweite Radialfläche am ersten Ende des Ringes aufweist und die zweite Radialfläche von der ersten Radialfläche am ersten Ende des Ringes getrennt ist.
Innenring nach Anspruch 1, der einen dritten ringförmigen Bereich aufweist, der am zweiten Ende des Ringes gegenüber dem ersten Ende angeordnet ist, und aus dem gleichen Werkstoffstück gebildet ist, wobei sich der erste und der zweite ringförmige Bereich von dem dritten ringförmigen Bereich zum ersten Ende des Ringes erstreckt.
Innenring nach Anspruch 1, der eine Hülse aufweist, die in Umfangsrichtung um mindestens einen Teilbereich einer Aussenfläche des Ringes angeordnet ist, oder wobei eine Aussenfläche des Ringes gehärtet ist.
Innenring nach Anspruch 1, wobei der Ring für eine Nabe oder eine Freilaufkupplung ist.
Innenring nach Anspruch 1, wobei der zweite Bereich einen Abschnitt am ersten Ende aufweist und sich der Abschnitt radial nach aussen erstreckt.
Innenring, der Folgendes aufweist: einen ersten Bereich, der umfänglich um eine Längsachse des Ringes angeordnet ist; einen zweiten Bereich, der umfänglich um den ersten Bereich angeordnet ist und aus demselben Werkstoffstück wie der erste Bereich geformt ist; und eine Naht zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich an einem ersten Längsende des Ringes.
Innenring nach Anspruch 6, der einen dritten Bereich aufweist, der aus dem gleichen Werkstoffstück geformt ist, wie der erste und der zweite Bereich, mit dem ersten und dem zweiten Bereich verbunden ist und an einem zweiten Längsende des Ringes angeordnet ist, welches dem ersten Längsende entgegengesetzt ist.
Innenring nach Anspruch 7, wobei sich der erste und der zweite Bereich vom ersten Längsende zum dritten Bereich erstrecken.
Innenring nach Anspruch 6, der eine Hülse aufweist, die umfänglich um mindestens einen Teil des zweiten Bereiches angebracht ist, oder wobei eine Aussenfläche des Ringes gehärtet ist.
Innenring nach Anspruch 6, wobei der Ring für eine Freilaufkupplung ist.
Innenring nach Anspruch 6, wobei der zweite Bereich einen Abschnitt am ersten Ende aufweist, und sich der Abschnitt radial nach aussen erstreckt.
Verfahren zum Herstellen eines Innenringes, welches folgende Schritte aufweist: Ausstanzen einer Werkstoffscheibe; Herausdrücken eines mittleren Bereichs der Scheibe, um einen Stutzen entlang der Längsachse zu formen; Abflachen eines Endes des Stutzens; Durchbrechen des Endes um eine Öffnung zu bilden; und Umbiegen eines äusseren Bereiches der Scheibe um ein erstes Längsende des Ringes auf eine Aussenfläche des Stutzens um einen Zylinder zu bilden, der mit der Achse ausgerichtet ist, wobei sich der äussere Bereich und der Stutzen von dem ersten Längsende des Zylinders zu einem zweiten Längsende des Zylinders erstreckt, welches dem ersten Längsende entgegengesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Abflachen eines Endes des Stutzens das Stauchen des Endes aufweist um das Ende zu verdicken und um den Umfang des Endes rechtwinklig auszubilden, und das Verfahren weiterhin das Bilden einer äusseren Umfangsfläche des Stutzens aufweist, so dass sie parallel zur Achse liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, welches den Schritt zum Härten einer äusseren Umfangsfläche des umgebogenen äusseren Bereichs aufweist oder das Aufschieben einer ringförmigen Hülse auf die äussere Umfangsfläche des äusseren Bereiches des Falzes.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die radiale Länge des Umfangsbereiches grösser ist als die axiale Länge des Stutzens, und das Umbiegen eines Aussenbereichs der Scheibe das Umbiegen eines Abschnitts des äusseren Bereiches aufweist, so dass dieser orthogonal zur Achse liegt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Radialfläche des umgebogenen Abschnitts des äusseren Bereiches der Scheibe eine erste Radialfläche am ersten Ende bildet und das Ende des Stutzens eine zweite Radialfläche am ersten Ende bildet.
Aussenring, der Folgendes aufweist: einen ersten ringförmigen Bereich mit einer ersten Radialfläche an einem ersten Ende des Ringes; einen zweiten ringförmigen Bereich, der aus dem gleichen Werkstoffstück gebildet ist, wie der erste Bereich, und mindestens teilweise in Kontakt mit dem ersten Bereich steht, wobei der zweite Bereich eine zweite Radialfläche am ersten Ende des Ringes aufweist und die zweite Radialfläche von der ersten Radialfläche am ersten Ende des Ringes getrennt ist.
Aussenring nach Anspruch 17, der einen dritten ringförmigen Bereich aufweist, der an einem zweiten Ende des Ringes angeordnet ist, welches entgegengesetzt zum ersten Ende liegt, und aus dem gleichen Werkstoffstück geformt ist, wobei sich der erste und der zweite Bereich von dem dritten ringförmigen Bereich zum ersten Ende des Ringes erstreckt.
Aussenring nach Anspruch 17, welcher eine Hülse aufweist, die radial innerhalb mindestens eines Bereiches der Innenfläche des Ringes angeordnet ist, oder wobei eine Innenfläche des Ringes gehärtet ist.
Aussenring nach Anspruch 17, wobei der Ring für eine Nabe oder für eine Freilaufkupplung ist.
Aussenring, der Folgendes aufweist: einen ersten Bereich der in Umfangsrichtung um eine Längsachse des Ringes angeordnet ist; einen zweiten Bereich der in Umfangsrichtung um den ersten Bereich angeordnet ist und aus dem gleichen Werkstoffstück wie der erste Bereich geformt ist; und eine Naht zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich an einem ersten Längsende des Ringes.
Aussenring nach Anspruch 21, der einen dritten Bereich aufweist, der aus dem gleichen Werkstoffstück wie der erste und der zweite Bereich gebildet ist und mit dem ersten und dem zweiten Bereich verbunden ist und an einem zweiten Längsende des Ringes entgegengesetzt zum ersten Längsende angeordnet ist.
Aussenring nach Anspruch 22, wobei sich der erste und der zweite Bereich von dem ersten Längsende zu dem dritten Bereich erstrecken.
Aussenring nach Anspruch 21, der eine Hülse aufweist, die radial innerhalb mindestens eines Teilbereiches des zweiten Bereiches angeordnet ist, oder wobei die Aussenfläche des Ringes gehärtet ist.
Aussenring nach Anspruch 21, wobei der Ring für eine Nabe oder eine Freilaufkupplung eingerichtet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Innenringes, welches die folgenden Schritte aufweist: Ausstanzen einer Werkstoffscheibe; Herausdrücken eines mittleren Bereiches der Scheibe, um einen Stutzen entlang der Längsachse zu bilden; Abflachen eines Endes des Stutzens; Durchbrechen des Endes um eine Öffnung zu bilden; und Umbiegen eines äusseren Bereichs der Scheibe um ein erstes Längsende des Ringes auf eine Aussenfläche des Stutzens um einen Zylinder zu bilden, der nach der Achse ausgerichtet ist, wobei sich der äussere Bereich und der Stutzen von dem ersten Längsende des Zylinders zu dem zweiten Längsende des Zylinders erstrecken, welches zum ersten Längsende entgegengesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Abflachen eines Endes des Stutzens das Stauchen des Endes aufweist um das Ende zu verdicken und den Umfang des Endes rechtwinklig auszubilden, und das Verfahren weiterhin das Bilden einer äusseren Umfangsfläche des Stutzens aufweist, so dass sie parallel zur Achse liegt.
Verfahren nach Anspruch 26, welches den Schritt zum Härten einer äusseren Umfangsfläche des umgebogenen äusseren Bereiches aufweist, oder das Einfügen einer ringförmigen Hülse innerhalb der inneren Umfangsfläche des äusseren Bereiches des Falzes.
Ein Innenring und ein Aussenring, die Folgendes aufweisen: einen ersten ringförmigen Bereich mit einer ersten Radialfläche an einem ersten Ende des Ringes; und einen zweiten ringförmigen Bereich, der aus dem gleichen Werkstoffstück wie der erste Bereich geformt ist, mindestens teilweise mit dem ersten Bereich in Kontakt steht, wobei der zweite Bereich eine zweite Radialfläche am ersten Ende des Ringes aufweist und die zweite Radialfläche von der ersten Radialfläche am ersten Ende des Ringes getrennt ist.