DE102009004861A1

DE102009004861A1 - Laufscheibe aus vorbeschichtetem Stahlblech

Info

Publication number: DE102009004861A1
Application number: DE200910004861
Authority: DE
Inventors: Thomas Grabosch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laufscheibe (1) und ein Verfahren zur spanlosen Herstellung der Laufscheibe (1) aus einem Stahlwerkstoff, die in einer einem Zugmitteltrieb zugeordneten Umlenkrolleneinheit (3) eingesetzt ist. Im Einbauzustand steht die Laufscheibe (1) über eine Mantelfläche (7) mit einem Zugmittel in einer Wirkverbindung und ist mit einer zentrischen Nabe (4) über einen Presssitz auf einem Wälzlager (2) drehbar gelagert. Zur Herstellung der Laufscheibe (1) wird ein Stahlblech benutzt, auf das bereits vor dem Umformprozess ein Korrosionsschutz und/oder ein Gleitschutz aufgetragen wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laufscheibe für Umlenkrollen und/oder Riemenscheiben aus einem Stahlwerkstoff mit einem C-förmig gestalteten Querschnittsprofil, wobei an einer Mantelfläche der Laufscheibe ein Zugmittel geführt ist und eine Laufscheibennabe über einen Presssitz ein Wälzlager umschließt, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.
Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf den Kraftfahrzeugbau. Als Umlenkrollen oder Riemenscheiben eingesetzte Laufscheiben finden Anwendung in Zugmitteltrieben, mit denen beispielsweise unterschiedliche Aggregate wie Generator, Klimakompressor oder Wasserpumpe angetrieben werden. Weiterhin werden Umlenkrollen in Steuertrieben der Brennkraftmaschine eingesetzt, die auch als Synchrontrieb bezeichnet werden und die zum Antrieb der Nockenwelle bestimmt sind. Die Aufgabe der Umlenkrollen besteht insbesondere darin, ein definiertes Zugmittellayout zu realisieren, bzw. um die Verlaufsrichtung des Riemens zu ändern.
Aus der DE 10 2005 002 029 A1 geht eine Umlenkrolleneinheit für einen Riementrieb hervor. In einer Trägerkonstruktion ist ein Stehbolzen eingeschraubt, an welchem der Innenring eines eine Laufrolle tragenden Wälzlagers befestigt ist. An einem endseitigen Absatz einer Distanzbuchse ist ein Innenring des Wälzlagers abgestützt.
Das Ausgangsmaterial zur Herstellung von Laufscheiben für Umlenkrollen und/oder Riemenscheiben in Zugmitteltrieben ist ein unbeschichtetes, tiefziehfähiges Stahlblech. Nach abgeschlossenem Umformprozess wird die Laufscheibe als Korrosionsschutz verzinken oder beschichtet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die Herstellung einer Laufscheibe für Umlenkrollen und/oder Riemenscheiben aus einem Stahlwerkstoff vereinfacht werden kann.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Laufscheibe gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 und Anspruch 7 in Verbindung mit deren kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die diesen Ansprüchen nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt nach Anspruch 1 ein Verfahren ein, wonach zur Erstellung der Laufscheibe ein Stahlblech bzw. eine Blechplatine eingesetzt wird, die bereits vor einem Umformprozess beschichtet ist. Diese Maßnahme ermöglicht einen vollständigen Korrosionsschutz der Laufscheibe, der kostengünstig vor einer spanlosen Umformung aufgebracht werden kann. Im Gegensatz zu einer Beschichtung nach dem abgeschlossenen Umformprozess können durch die Erfindung die für den Presssitz zwischen dem Außenring des Wälzlagers und dem Nabendurchmesser bzw. der Aufnahmebohrung der Laufscheibe erforderlichen engen Maßtoleranzen sicher gewährleistet werden. Ergänzend oder alternativ zu einer Korrosionsbeschichtung schließt die Erfindung weiterhin eine Beschichtung ein, mit der eine Gleitschicht auf die Blechplatine aufgebracht wird, um den Prozess zur spanlosen Umformung zu vereinfachen bezie hungsweise zu optimieren. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass die Anwendung dieser Prozesse die Möglichkeit bietet, Laufrollen mit einem C-förmig gestalteten Querschnittsprofil zu fertigen mit einer relativ geringen Durchmesserdifferenz zwischen dem Außendurchmesser des Wälzlagers und dem Durchmesser der Mantelfläche. Vorteilhaft ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine signifikante Reduzierung der Herstellkosten und erfüllt damit die Forderung von Pkw-Herstellern hinsichtlich einer Kosteneffizienz.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einzelne Verfahrensschritte. Zunächst erfolgt eine Beschichtung des Stahlblechs. Ein wirksamer Korrosionsschutz für die erfindungsgemäße Laufscheibe kann durch eine Zinkbeschichtung des Stahlblechs gewährleistet werden, aus dem die Laufscheibe spanlos hergestellt wird. Die Erfindung ist dabei nicht auf eine Zinkbeschichtung beschränkt, sondern schließt alle übrigen geeigneten metallischen Beschichtungen ein, die einen wirksamen Korrosionsschutz sicherstellen, wie beispielsweise eine Phosphatierung. Zur Ausbildung einer ergänzenden oder separaten Gleitschicht bietet es sich an, die Stahlblechplatine aus der die Laufscheibe geformt wird, mit einem Gleitbelag oder einem Gleitlack zu beschichten, wobei diese insbesondere den Umformprozess begünstigende Beschichtung partiell oder ganzflächig aufgetragen werden kann.
Der weitere Verfahrensschritt betrifft den Umformprozess. Als bevorzugtes spanloses Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Laufscheibe eignet sich ein Tiefziehverfahren. Die Gestaltung der Laufscheibe ermöglicht es außerdem, als Herstellverfahren ein Fließpressen, Rollieren oder ein Kaltwalzen vorzusehen.
Die Lösung der Problemstellung gemäß Anspruch 5 umfasst eine Laufscheibe aus Stahlblech mit einem C-förmig gestalteten Querschnittsprofil, wobei an der Mantelfläche der Laufscheibe ein Zugmittel geführt ist und eine Nabe über einen Presssitz ein Wälzlager umschließt. Zur spanlosen Herstellung der Lauf scheibe wird ein Stahlblech oder eine Stahlblechplatine mit einer Wandstärke von > 1,0 bis ≤ 3,0 mm verwendet.
Bedingt durch den spanlosen Herstellungsprozess stellen sich Wandstärkenunterschiede zwischen einzelnen Abschnitten der Laufscheibe ein. Unter Berücksichtigung des ausgewählten Stahlwerkstoffs für das Stahlblech, vorzugsweise Rst 446 oder Rst4NZ, die Wandstärke sowie das angewandte Verfahren zur Herstellung der Laufscheibe ist sichergestellt, dass sich im Bereich der Nabe eine Wandstärke einstellt, die die Wandstärken der übrigen Laufscheibenbereiche übertrifft. Durch diese Auslegung kann eine gewünschte höhere Steifigkeit der Laufscheibe im Bereich der Nabe sichergestellt werden, über die die Laufscheibe mittels Pressverband kraftschlüssig an dem Wälzlager befestigt ist.
Gemäß einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung bildet die Nabe der Laufscheibe am freien Ende einen radial nach innen gerichteten Bord, der einen Axialanschlag für das Wälzlager bildet. Weiterhin bietet es sich gemäß der Erfindung an, an der Laufscheiben-Mantelfläche eine radial nach außen gerichtete, umlaufende Schulter anzuformen, die eine Versteifung bewirkt und gleichzeitig eine Führung des Zugmittels sicherstellt. Bei Bedarf können erfindungsgemäß der Mantelfläche der Laufscheibe beidseitig Schultern zugeordnet werden. Zur Optimierung der Zugmittel- bzw. Riemenführung an der Laufscheibe bietet es ergänzend oder alternativ zu seitlichen Schultern an, die Mantelfläche der Laufscheibe zu profilieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher dargelegt. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Laufscheibe für Umlenkrollen und/oder Riemenscheiben, die mit einem Wälzlager eine Baueinheit bilden;
2 eine Baueinheit gemäß 2, die mit einem dem Wälzlager zugeordneten Distanzstück kombiniert ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt eine Laufscheibe 1, die in Verbindung mit einem Wälzlager 2 eine Umlenkrolleneinheit 3 für einen nicht weiter abgebildeten Zugmittel- oder Riementrieb darstellt. Die spanlos, insbesondere durch ein Tiefziehverfahren aus einem Stahlblech hergestellte, ein C-förmiges Querschnittsprofil bildende einteilige Laufscheibe 1 ist über einen Presssitz mit dem Wälzlager 2 verbunden. Dazu umschließt eine Nabe 4 der Laufscheibe 1 kraftschlüssig einen Außenring 5 des Wälzlagers 2. Zur Einhaltung einer definierten Einbaulage ist der Außenring 5 an einem radial nach innen gerichteten Bord 6 der Laufscheibennabe abgestützt. Die Nabe 4 wird radial beabstandet von einer Mantelfläche 7 der Laufscheibe 1 umschlossen, die im Einbauzustand der Umlenkrolleneinheit 3 mit einem Zugmittel, insbesondere einem Riemen zusammenwirkt. Die Laufscheibe 1 wird durch ein spanloses Umformen einer Stahlblechplatine hergestellt, wobei das Stahlblech vor dem Umformprozess bereits zumindest eine Beschichtung aufweist. Vorzugsweise erfolgt zunächst eine Korrosionsbeschichtung, an die sich eine den Umformprozess optimierende Gleitbeschichtung anschließt. Der Herstellungsprozess kann weiterhin vorsehen, dass zunächst ein Ausstanzen einer Blechplatine erfolgt, deren Größe der Laufscheibe 1 entspricht, wobei durch die Stanzung gleichzeitig eine zentrale Öffnung 8 gemäß 2 in die Blechplatine eingebracht wird, durch die nach Fertigstellung der Laufscheibe 1 beispielsweise eine Welle geführt ist. Nach dem Ausstanzen erfolgt die zuvor beschriebene Beschichtung der Blechplatine.
Die 2 zeigt die Laufscheibe 1, die abweichend zu 1 eine Mantelfläche 7 aufweist, die am freien Ende eine radial nach außen gerichtete, umlau fende Schulter 9 bildet. Weiterhin umfasst die Mantelfläche 7 eine Profilierung 10 als Maßnahme zur optimierten Führung des Zugmittels. Die Umlenkrolleneinheit 3 ist über ein durch eine Öffnung 8 der Laufscheibe 1 geführtes Distanzstück 11 an einem ortsfesten Maschinenteil 12 abgestützt. Ein endseitig radial gestufter Abschnitt des Distanzstücks 11 bildet einen Führungsbord für das Wälzlager 2. Gegenseitig ist an dem Wälzlager 2 ein rotationssymmetrisch gestaltetes Halteelement 14 abgestützt. Eine Befestigung der Umlenkrolleneinheit 3 erfolgt mittels einer durch zentrale Bohrungen des Distanzstücks 11 und des Halteelements 4 geführte, in 2 nicht dargestellte Verschraubung.

1: Laufscheibe
2: Wälzlager
3: Umlenkrolleneinheit
4: Nabe
5: Außenring
6: Bord
7: Mantelfläche
8: Öffnung
9: Schulter
10: Profilierung
11: Distanzstück
12: Maschinenteil
13: Führungsbord
14: Halteelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005002029 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Laufscheibe (1) aus einem Stahlwerkstoff, die in Umlenkrollen und/oder Riemenscheiben eines Zugmitteltriebs eingesetzt sind, wobei an einer Mantelfläche (7) der Laufscheibe (1) ein Zugmittel geführt ist, und eine Nabe (4) der Laufscheibe (1) über einen Presssitz ein Wälzlager (2) umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Stahlblech zur Herstellung der Laufscheibe (1) bereits vor einem Umformprozess eine Beschichtung als Korrosionsschutz und/oder Gleitschicht aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine metallische Beschichtung, vorzugsweise eine Verzinkung als Oberflächenschutz für das Stahlblech vorgesehen ist, aus dem die Laufscheibe (1) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Umformprozess das Stahlblech oder die Stahlblechplatine für die Laufscheibe (1) nach einer Korrosionsbeschichtung oder alternativ dazu mit einem Gleitbelag oder einem Gleitlack als Gleitschicht beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur spanlosen Herstellung der Laufscheibe (1) ein Tiefziehverfahren, ein Fließpress-Verfahren, ein Rollieren oder Kaltwalzen vorgesehen ist.
Laufscheibe (1) aus Stahlblech hergestellt, mit einem C-förmig gestalteten Querschnittsprofil an deren Mantelfläche (7) ein Zugmittel geführt ist, und deren Nabe (4) über einen Presssitz ein Wälzlager (2) umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zur spanlosen Herstellung der Laufscheibe (1) ein Stahlblech eingesetzt wird, das eine Wandstärke (s) von > 1,0 bis ≤ 3,0 mm aufweist.
Laufscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Laufscheibe (1) im Bereich einer Nabe (4) die Wandstärken der übrigen Bereiche der Laufscheibe (1) übertrifft.
Laufscheibe nach zumindest einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (4) am freien Ende einen radial nach innen gerichteten Bord (6) aufweist, der einen Axialanschlag für das Wälzlager (2) bildet.
Laufscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche (7) eine Profilierung aufweist und/oder zumindest von einer seitlichen Schulter (9) begrenzt ist.