DE102009011813B4

DE102009011813B4 - Kalibrierwerkzeug und Umformwerkzeug für die Fertigung von Tellerfedern

Info

Publication number: DE102009011813B4
Application number: DE102009011813.6A
Authority: DE
Inventors: Fabian Bauer; Dianne Shelly; Kunding Wang
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2019-06-27
Anticipated expiration: 2029-03-06
Also published as: DE102009011813A1; US8413477B2; US20100071437A1

Abstract

Kalibrierwerkzeug (23) für die Fertigung von Tellerfedern, wobei das Kalibrierwerkzeug (23) einen kreiszylinderförmigen Werkzeugkörper (14a) besitzt, der an einem stirnseitigen Endbereich (24) eine Einführschräge (25) zur zentrierenden Aufnahme eines Werkstücks (20) innerhalb einer Innenumfangsmantelfläche (15) des Werkzeugkörpers (14a) aufweist und an der Innenumfangsmantelfläche (15) eine Werkzeugfläche (27) zur Ausrichtung des Werkstücks (20) relativ zu einem innerhalb der Innenumfangsmantelfläche (15) angeordneten Umformwerkzeug (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugfläche (27) einen ersten Bereich (29) mit entlang der Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers (14a) größer werdendem Innendurchmesser und einen zweiten Bereich (30) mit entlang der Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers (14a) kleiner werdendem Innendurchmesser besitzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalibrierwerkzeug und ein Umformwerkzeug für die Fertigung von Tellerfedern, wobei das Kalibrierwerkzeug einen kreiszylinderförmigen Werkzeugkörper besitzt, der an einem stirnseitigen Endbereich eine Einführschräge zur zentrierenden Aufnahme eines Werkstücks innerhalb einer Innenumfangsmantelfläche des Werkzeugkörpers aufweist und an der Innenumfangsmantelfläche eine Werkzeugfläche zur Ausrichtung des Werkstücks relativ zu einem innerhalb der Innenumfangsmantelfläche angeordneten Umformwerkzeug aufweist.
Gattungsgemäße Tellerfedern sind beispielsweise für die Verwendung in Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen vorgesehen, wobei sie die für das Anpressen der Reibbeläge am Momentenausgang einer beispielsweise zu nennenden Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angeordnete Schwungscheibe benötigte Anpresskraft bereitstellen. Solche Tellerfedern werden in einem Umformvorgang aus einem Rohling in der Form eines kreisscheibenförmigen Werkstücks gefertigt.
Um das Auftreten von Drehungleichförmigkeiten im Triebstrang eines mit einer solchen Reibungskupplung ausgestatteten Kraftfahrzeugs zu vermeiden, ist es von Bedeutung, dass die gefertigte Tellerfeder eine symmetrische Struktur aufweist, es also beispielsweise nicht dazu kommt, dass die am Umfang verteilten Tellerfederzungen deutlich voneinander abweichende Normalkraftkomponenten auf die Kupplungsbeläge beziehungsweise die Schwungscheibe ausüben.
Die Fertigung der Tellerfedern läuft dabei üblicherweise automatisiert ab dergestalt, dass ein Rohling von einem Handhabungsgerät in den Formraum eines Formwerkzeugs eingelegt wird und dann der Rohling durch Druck und Wärmebeaufschlagung in dem Umformwerkzeug zur Tellerfeder umgeformt wird.
Um nun die vorstehend genannten Drehungleichförmigkeiten zu vermeiden, muss der Rohling relativ zum Formraum beziehungsweise der dort angeordneten Formwerkzeuge zentriert werden. Zu diesem Zweck weist das Umformwerkzeug einen kreiszylinderförmigen Werkzeugkörper auf, der an einem stirnseitigen Endbereich eine Einführschräge zur zentrierenden Aufnahme des Werkstücks innerhalb einer Innenumfangsmantelfläche des Werkzeugkörpers besitzt. Vom Handhabungsgerät wird der Rohling über die Einführschräge in den Formraum transportiert und sodann kann sich das Umformwerkzeug schließen, um den Rohling im Formraum umzuformen.
Ein wichtiges Bauteil des Formwerkzeugs ist dabei der vorstehend erwähnte kreiszylinderförmige Werkzeugkörper, der an seiner Innenumfangsmantelfläche eine Werkzeugfläche besitzt, die der Ausrichtung des Werkstücks relativ zu dem innerhalb der Umfangsmantelfläche angeordneten Umformwerkzeugs dient.
Das mit der Werkzeugfläche an der Innenumfangsmantelfläche ausgebildete Werkzeug dient der Zentrierung oder Kalibrierung des Werkstücks relativ zum Umformwerkzeug und wird daher im Folgenden als Kalibrierwerkzeug oder Kalibrierring bezeichnet.
Ein in 1 der beigefügten Zeichnung dargestelltes als bekannt angesehenes Kalibrierwerkzeug weist an seinem stirnseitigen oberen Endbereich die bereits angesprochene Einführschräge auf, über die der zur Tellerfeder umzuformende Rohling in den Formraum zwischen einem oberen und einem unteren Gesenk transportiert werden kann und dort zentriert werden kann.
Das in Axiallängsrichtung betrachtete untere Ende der Einführschräge weist einen Innendurchmesser auf, der gleich ist dem Innendurchmesser, des sich an die Einführschräge anschließenden ersten Formbereichs. In diesem ersten Formbereich besitzt also die Werkzeugfläche eine in Axiallängsrichtung des Kalibrierwerkzeugs betrachtete geradlinige Innenumfangsmantelfläche, die der Zentrierung des Werkstücks während der etwa ersten Hälfte der Verfahrbewegung des oberen Gesenks relativ zum unteren Gesenk des Umformwerkzeugs hin dient.
Dieser erste Formbereich des bekannten Kalibrierwerkzeugs soll daher dazu dienen, während der Zustellbewegung des oberen Gesenks zum unteren Gesenk hin ein radiales Ausweichen des Werkstücks relativ zu einer am unteren Gesenk ausgebildeten Auflagefläche zu vermeiden.
Es hat sich nun gezeigt, dass an diesem ersten Formbereich des bekannten Kalibrierwerkzeugs Schleif- oder Kratzspuren auftreten, die von einem körperlichen Kontakt des Rohlings und des Kalibrierwerkzeugs im ersten Formbereich stammen. Der körperliche Kontakt zwischen dem Rohling und dem ersten Formbereich des bekannten Kalibrierwerkzeugs führt daher zu einer Normalkraftbeaufschlagung der Außenumfangsmantelfläche des Rohlings in Richtung zum Mittelpunkt des Rohlings hin und damit zu einer Stauchung.
Dadurch werden im Rohling Eigenspannungen induziert, die zu Verwölbungen des Rohlings führen und damit zu einer bezogen auf eine durch den Mittelpunkt des Rohlings verlaufenden Symmetrieachse unsymmetrischen Tellerfeder. Die Federkraft von in einem solchen Bereich liegenden Tellerfederzungen kann sich daher von der Federkraft außerhalb dieses Bereichs liegender Tellerfederzungen unterscheiden.
In der DE 41 42 164 A1 sind ein Kalibrierwerkzeug und ein Umformwerkzeug offenbart, die auf die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 9 lesbar sind.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Kalibrierwerkzeug zu schaffen, das die Ausbildung solcher gestauchter oder verwölbter Bereiche der Tellerfeder vermeidet. Darüber hinaus soll ein mit dem erfindungsgemäßen Kalibrierwerkzeug ausgestattetes Umformwerkzeug geschaffen werden.
Die Erfindung weist nun zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Kalibrierwerkzeugs die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Die Erfindung weist darüber hinaus hinsichtlich des Umformwerkzeugs die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale auf, wobei eine vorteilhafte Ausführungsform im weiteren Anspruch beschrieben ist.
Die Erfindung schafft nun ein Kalibrierwerkzeug für die Fertigung von Tellerfedern, wobei das Kalibrierwerkzeug einen kreiszylinderförmigen Werkzeugkörper besitzt, der an einem stirnseitigen Endbereich eine Einführschräge zur zentrierenden Aufnahme eines Werkstücks innerhalb einer Innenumfangsmantelfläche des Werkzeugkörpers aufweist und an der Innenumfangsmantelfläche eine Werkzeugfläche zur Ausrichtung des Werkstücks relativ zu einem Innerhalb der Innenumgangsmantelfläche angeordneten Umformwerkzeug aufweist, wobei die Werkzeugfläche einen ersten Bereich mit entlang der Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers größer werdendem Innendurchmesser und einen zweiten Bereich mit entlang der Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers kleiner werdendem Innendurchmesser besitzt.
Die Konfiguration des erfindungsgemäßen Kalibrierwerkzeugs mit einem ersten Formbereich oder Bereich mit entlang der Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers größer werdendem Innendurchmesser trägt der Erkenntnis Rechnung, dass die Bahnkurve eines am Rohling am Außendurchmesser befindlichen Punktes während der Zustellbewegung des oberen Gesenks zum unteren Gesenk hin von einer geradlinigen Strecke, wie sie der geradlinigen Konfiguration der Innenumfangsmantelfläche des bekannten Kalibrierwerkzeugs im ersten Formbereich entspricht, abweicht.
Wird nämlich das obere Gesenk auf den an der Auflagerfläche des unteren Gesenks aufliegenden Rohling abgesenkt, so gleicht die Bewegung des Rohlings im Bereich zwischen der Auflagerfläche und dem am Außenumfang liegenden Punkt des Rohlings einer Drehbewegung um einen an der Auflagerfläche liegenden Auflagerpunkt als Drehpunkt, so dass sich eine Bahnkurve des Punktes ergibt, die einer Kreisbewegung gleicht mit dem Auflagerpunkt des Rohlings am unteren Gesenk als Drehpunkt.
Diese Erkenntnis erklärt nun auch das Auftreten von Schleif- oder Kratzspuren am geradlinig ausgebildeten ersten Formbereich des bekannten Kalibrierwerkzeugs. Der mit in Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers größer werdendem Innendurchmesser versehene erste Bereich der Werkzeugfläche sorgt nun dafür, dass es zwischen dem Werkstück und der Werkzeugfläche im ersten Bereich nur dann zu einem körperlichen Kontakt kommt, wenn ein Verrutschen des Werkstücks aus seiner zentrierten Lage relativ zum unteren und oberen Gesenk droht, es kommt aber nicht zu einem körperlichen Kontakt, wenn das Werkstück während des Umformvorgangs seine zentrierte Stellung relativ zu den Gesenken beibehält, so dass das nachteilige Stauchen und Verwölben des Werkstücks nicht mehr auftritt.
Die Bahnkurve des am Außendurchmesser des Rohlings beziehungsweise Werkstücks liegenden Punktes folgt einer kreisförmigen Bewegung um den Auflagerpunkt am unteren Gesenk herum, so dass der radial nach außen gerichteten Bewegung im Bereich des ersten Bereichs der Werkzeugfläche eine radial nach innen gerichtete Bewegung - beide Bewegungen werden dabei auf die durch den Mittelpunkt des Rohlings verlaufende Symmetrieachse bezogen - folgt. Um nun dieser Bahnkurve gerecht zu werden, besitzt die Werkzeugfläche einen zweiten Bereich mit entlang der Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers kleiner werdendem Innendurchmesser.
Diese Ausbildung des erfindungsgemäßen Kalibrierwerkzeugs sorgt nun dafür, dass der Solldurchmesser der Tellerfeder durch den Außendurchmesser des Rohlings gesteuert wird, nicht mehr aber durch den Kalibrierring beziehungsweise das Kalibrierwerkzeug. Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass der erfindungsgemäße Kalibrierring nicht mehr für eine Stauchung und damit Verwölbung und damit das unerwünschte Einbringen von Eigenspannungen in das Werkstück sorgt, wie dies bei dem bekannten Kalibrierring der Fall ist, sondern nur mehr dann einen körperlichen Kontakt zwischen dem Rohling und dem Kalibrierring nach der Erfindung herstellt, wenn der Rohling beim Umformvorgang aus seiner zentrierten Lage zu verrutschen droht.
Im Gegensatz hierzu wurde der Solldurchmesser der fertig gestellten Tellerfeder bei der bekannten Ausführungsform durch den Kalibrierring eingestellt, mit den unerwünschten Folgen der Induzierung von Eigenspannungen in die fertig gestellte Tellerfeder.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Bereich benachbart zur Einführschräge angeordnet ist. Diese Konfiguration ermöglicht es mittels des oberen Gesenks des Umformwerkzeugs eine erste Kontaktierung des Rohlings unmittelbar unterhalb des unteren Endes der Einführschräge zu realisieren, da der Rohling hierauf mit der vorstehend beschriebenen kreisförmigen Bahnkurve reagiert und das erfindungsgemäße Kalibrierwerkzeug hierfür durch die an der Werkzeugfläche ausgebildete Durchmessererweiterung im ersten Bereich Rechnung trägt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste und zweite Bereich benachbart zueinander angeordnet sind. Diese Anordnung führt dazu, dass bei einem unerwünschten Verrutschen des Rohlings während des Umformvorgangs während der kreisförmigen Bahnkurve des Punktes am Außendurchmesser des Rohlings im Bedarfsfall eine Zentrierwirkung durch die Werkzeugfläche des Kalibrierrings ausgeübt wird, eine Stauchung aber vermieden wird.
Betrachtet man nun die Werkzeugfläche in einer eine Längsachse des Werkzeugkörpers einschließenden Schnittansicht, so ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass die Werkzeugfläche im Bereich des ersten und zweiten Bereichs eine kreissegmentförmige Einbuchtung aufweist.
Diese Einbuchtung stellt im Bereich des ersten und zweiten Bereichs eine Durchmesserveränderung des Innendurchmessers der Werkzeugfläche in Axiallängsrichtung des Kalibrierwerkzeugs dar, die den für das radiale Ausweichen des Außenumfangs des Rohlings bei der Verformung benötigten Ausweichraum bereitstellt.
Den Erfindern ist die Erkenntnis zuzuschreiben, dass die Bahnkurve von am Außendurchmesser des Rohlings befindlicher Punkte während des Umformvorgangs im ersten und zweiten Bereich einer kreissegmentförmigen Trajektorie entspricht, daher ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Werkzeugfläche in einer eine Längsachse des Werkzeugkörpers einschließenden Schnittansicht im Bereich des ersten und zweiten Bereichs eine Form aufweist, die weitgehend der Bahnkurve eines Punktes am Außendurchmesser des Werkstücks bei der Umformung zur Tellerfeder entspricht.
Diese Konfiguration besitzt den Vorteil, dass die Werkzeugfläche mit einer gewünschten Zentrierwirkung einem unbeabsichtigten Abweichen des Rohlings bei der Fertigung der Tellerfeder entgegenwirkt, der Rohling aber während der Fertigung keine Stauchung erfährt, wie dies bei dem bekannten Kalibrierring der Fall ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Werkzeugfläche einen sich an den zweiten Bereich anschließenden dritten Bereich mit einem weitgehend gleichbleibenden Innendurchmesser aufweist. Diese Konfiguration der Werkzeugfläche trägt der Erkenntnis nach der Erfindung Rechnung, dass die Bahnkurve eines Punktes am Außendurchmesser des Werkstücks nach dem kreissegmentförmigen Kurvenstück einer in Axiallängsrichtung des Kalibrierwerkzeugs verlaufenden Translationsbewegung entspricht.
Betrachtet man nun den Werkzeugkörper in einer die Längsachse des Werkzeugkörpers einschließenden Schnittansicht, so beträgt nach einer Weiterbildung der Erfindung das Verhältnis der Länge der sich mit veränderndem Innendurchmesser ausgebildeten Bereiche der Werkzeugfläche zur Länge des mit weitgehend gleichbleibendem Innendurchmesser ausgebildeten Bereichs etwa 2: 1.
Es bedeutet dies mit anderen Worten, dass sich in der Schnittansicht die Länge der Werkzeugfläche in zwei Bereiche unterteilt mit einem Verhältnis von etwa zwei Drittel der Länge mit sich veränderndem Innendurchmesser der Werkzeugfläche und etwa ein Drittel mit gleichbleibendem Innendurchmesser ausgebildeter geradliniger Werkzeugfläche.
Schließlich schafft die Erfindung auch noch ein Umformwerkzeug für die Fertigung von Tellerfedern mit einem oberen Gesenk und einem unteren Gesenk, die einen Formraum zur Aufnahme eines zur Tellerfeder umzuformenden Werkstücks ausbilden, wobei der Formraum von einem Kalibrierwerkzeug umschlossen ist, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
Das erfindungsgemäße Kalibrierwerkzeug sorgt nun dafür, dass das Werkstück beim Umformvorgang zur Tellerfeder - bezogen auf die Symmetrieachse oder Längsmittelachse des Rohlings - keine radial nach innen gerichtet verlaufende und zu Stauchungen oder Verwölbungen führende Kraftbeaufschlagung erfährt, sondern nur dann mit der Werkzeugfläche in Kontakt gelangt, wenn das Werkstück von seiner zentrierten Lage relativ zum unteren beziehungsweise oberen Gesenk zu verrutschen droht.
Damit ermöglicht es das erfindungsgemäße Kalibrierwerkzeug, in gewünschter Weise symmetrische Tellerfedern auszubilden, denen keine unerwünschten Eigenspannungen bei der Fertigung beziehungsweise dem Umformvorgang aufgeprägt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

1 eine Schnittdarstellung eines bekannten Umformwerkzeugs mit bekanntem Kalibrierwerkzeug; und
2 eine Darstellung ähnlich 1, aber mit einem Kalibrierwerkzeug nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.

1 der Zeichnung zeigt eine Schnittdarstellung der rechten Hälfte eines bekannten Umformwerkzeugs 1 für die Fertigung von Tellerfedern mit einem bekannten Kalibrierwerkzeug 2, wobei die strichpunktierte Linie 3 die Längsmittelachse oder Symmetrieachse durch die dargestellte Konfiguration zeigt.
An einer oberen Deckplatte 4 kann mittels Schraubbolzen 5 ein oberes Gesenk 6 festgelegt werden, wobei Dichtelemente 7 dazwischen angeordnet werden können.
In ähnlicher Weise kann an einer Bodenplatte 8 über Schraubbolzen 9 ein unteres Gesenk 10 lösbar festgelegt werden.
Zwischen dem oberen Gesenk 6 und dem unteren Gesenk 10 ist ein Formraum 11 ausgebildet, in dem ein Werkstück in der Form eines Rohlings aufgenommen werden kann, aus dem mittels eines Umformvorgangs die Tellerfeder gefertigt wird.
Das Kalibrierwerkzeug 2 wird über Schraubbolzen 12 lösbar an der Bodenplatte 8 festgelegt.
Über mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnete Kühlmittelbohrungen kann in das obere Gesenk 6 und das untere Gesenk 10 Kühlmittel transportiert werden, um das im Formraum 11 angeordnete Werkstück abkühlen zu können.
Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, weist das Kalibrierwerkzeug 2 einen kreiszylinderförmigen Werkzeugkörper 14 auf, der an seiner Innenumfangsmantelfläche 15 eine Werkzeugfläche 16 angeordnet besitzt.
An dem in der Zeichnungsebene oberen stirnseitigen Endbereich 18 des Werkzeugkörpers 14 ist eine Einführschräge 17 vorgesehen, die der zentrierenden Aufnahme eines Werkstücks in der Form eines kreisscheibenförmigen Rohlings, aus dem die Tellerfeder gefertigt wird, innerhalb der Innenumfangsmantelfläche 15 des Kalibrierwerkzeugs 2 dient.
Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, weist die Werkzeugfläche 16 des bekannten Kalibrierwerkzeugs 2 an dem sich in Axiallängsrichtung an die Einführschräge 17 anschließenden Bereich einen ersten Formbereich 19 auf, der geradlinig verläuft.
Gelangt nun das im Formraum 11 angeordnete Werkstück in den Erfassungsbereich des oberen Gesenks 6, wenn sich das Umformwerkzeug 1 schließt, so liegt das Werkstück 20 an einer ringförmigen Auflagerfläche 21 des unteren Gesenks 10 auf.
Das Schließen des Umformwerkzeugs 1 führt zu einer Umformung des Werkstücks 20, während der Außendurchmesserbereich 22 an dem ersten Formbereich 19 mit diesem in Kontakt stehend nach unten gedrückt wird und dort, da das Kalibrierwerkzeug 2 starr ausgebildet ist, in Richtung radial nach innen gestaucht wird. Dies führt zu Verwölbungen des Werkstücks 20 und damit zu einem unerwünschten Eintrag von Eigenspannungen in die so gefertigte Tellerfeder.
2 der Zeichnung nun zeigt eine Schnittdarstellung ähnlich derjenigen nach 1, wobei aber das bekannte Kalibrierwerkzeug 2 gegen ein erfindungsgemäßes Kalibrierwerkzeug 23 ersetzt worden ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen ansonsten gleiche Bauteile.
Das erfindungsgemäße Kalibrierwerkzeug 23 weist an seinem stirnseitigen Endbereich 24 eine Einführschräge 25 auf, die der zentrierenden Aufnahme eines Werkstücks 20 im Formraum 11 des mit dem erfindungsgemäßen Kalibrierwerkzeug 23 ausgebildeten Umformwerkzeugs 26 dient.
Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, weist das erfindungsgemäße Kalibrierwerkzeug 23 wiederum einen kreiszylinderförmigen Werkzeugkörper auf, der an seiner inneren Umfangsmantelfläche eine Werkzeugfläche 27 besitzt.
Diese Werkzeugfläche 27 weist bei der die Längsachse oder Symmetrieachse 3 einschließenden Schnittansicht an dem sich der Einführschräge 25 anschließenden Bereich eine kreissegmentförmige Einbuchtung 28 auf, mit einem ersten Bereich 29 mit entlang der Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers größer werdendem Innendurchmesser und einem zweiten Bereich 30, dessen Innendurchmesser in Axiallängsrichtung wieder kleiner wird.
Schließt sich das Umformwerkzeug 26 mit einem im Formraum 11 angeordneten Werkstück 20, so führt der zwischen der Auflagerfläche 21 am unteren Gesenk 10 und dem am radial außen liegenden Außendurchmesserbereich liegende Bereich des Werkstücks 20 an dem Auflagerbereich 21 eine Rotationsbewegung aus, die zu einer Drehbewegung des am Außendurchmesserbereich 22 liegenden Punktes mit einer Bahnkurve führt, die der kreissegmentförmigen Einbuchtung 28 an der Werkzeugfläche 27 des erfindungsgemäßen Kalibrierwerkzeugs 23 entspricht.
Diese Darstellung macht es deutlich, dass während dieser Rotationsbewegung um die Auflagefläche 21 herum aufgrund der Einbuchtung 28 von der Werkzeugfläche 27 keine in Richtung nach radial innen gerichtete Kraftbeaufschlagung des Bereichs des Werkstücks zwischen der Auflagefläche 21 und dem Außendurchmesserbereich 22 erfolgt.
Dadurch kommt es auch nicht zu einer Stauchung mit daraus resultierender Verwölbung des Werkstücks 21, wie dies bei dem bekannten Kalibrierwerkzeug 2 der Fall ist. Lediglich dann, wenn sich das Werkstück 20 aus seiner relativ zum unteren Gesenk 10 und oberen Gesenk 6 zentrierten Lage bei dem Umformvorgang radial zur Seite bewegen sollte, kommt es zwischen dem Werkstück 20 und der Werkzeugfläche 27 zu einem kurzzeitigen Kontakt, der das Werkstück 20 in seine zentrierte Lage zurückführt, währenddessen es aber nicht zu einer unerwünschten Kraftbeaufschlagung des Werkstücks in Richtung nach radial innen betrachtet kommt.
An den mit der Einbuchtung 28 ausgebildeten Bereich der Werkzeugfläche 27 schließt sich an dem der Einführschräge 25 gegenüber liegenden Bereich der Innenumfangsfläche der Werkzeugfläche 27 ein geradliniger dritter Bereich 31 an, der einen weitgehend gleichbleibenden Innendurchmesser aufweist.
Das erfindungsgemäße Kalibrierwerkzeug 23 und das nach der Erfindung vorgesehene Umformwerkzeug 26 machen es nun möglich, Tellerfedern zu fertigen, die bei der Umformung nicht einer unerwünschten Stauchung und Verwölbung unterliegen und somit über den Umfang verteilt eine symmetrische Konfiguration besitzen mit über dem Umfang verteilt gleichbleibenden Federkraftkomponenten der Tellerfederzungen.
Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: Umformwerkzeug
2: Kalibrierwerkzeug
3: Symmetrieachse
4: Deckplatte
5: Schraubbolzen
6: oberes Gesenk
7: Dichtelemente
8: Bodenplatte
9: Schraubbolzen
10: unteres Gesenk
11: Formraum
12: Schraubbolzen
13: Kühlmittelbohrungen
14: Werkzeugkörper
14a: Werkzeugkörper
15: Innenumfangsmantelfläche
16: Werkzeugfläche
17: Einführschräge
18: stirnseitiger Bereich
19: erster Bereich
20: Werkstück
21: Auflagefläche
22: Außendurchmesserbereich
23: Werkzeug
24: Endbereich
25: Einführschräge
26: Umformwerkzeug
27: Werkzeugfläche
28: Einbuchtung
29: erster Bereich
30: zweiter Bereich
31: geradliniger Bereich
P: Axiallängsrichtung

Claims

Kalibrierwerkzeug (23) für die Fertigung von Tellerfedern, wobei das Kalibrierwerkzeug (23) einen kreiszylinderförmigen Werkzeugkörper (14a) besitzt, der an einem stirnseitigen Endbereich (24) eine Einführschräge (25) zur zentrierenden Aufnahme eines Werkstücks (20) innerhalb einer Innenumfangsmantelfläche (15) des Werkzeugkörpers (14a) aufweist und an der Innenumfangsmantelfläche (15) eine Werkzeugfläche (27) zur Ausrichtung des Werkstücks (20) relativ zu einem innerhalb der Innenumfangsmantelfläche (15) angeordneten Umformwerkzeug (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugfläche (27) einen ersten Bereich (29) mit entlang der Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers (14a) größer werdendem Innendurchmesser und einen zweiten Bereich (30) mit entlang der Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers (14a) kleiner werdendem Innendurchmesser besitzt.
Kalibrierwerkzeug (23) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (29) benachbart zur Einführschräge (25) angeordnet ist.
Kalibrierwerkzeug (23) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (29) und zweite Bereich (30) benachbart zueinander angeordnet sind.
Kalibrierwerkzeug (23) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugfläche (27) in einer eine Längsachse des Werkzeugkörpers (14a) einschließenden Schnittansicht im Bereich des ersten (29) und zweiten Bereichs (30) eine kreissegmentförmige Einbuchtung (28) aufweist.
Kalibrierwerkzeug (23) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugfläche (27) in einer eine Längsachse des Werkzeugkörpers (14a) einschließenden Schnittansicht im Bereich des ersten (29) und zweiten Bereichs (30) eine Form aufweist, die der Bahnkurve eines Punktes am Außendurchmesser (22) des Werkstücks (20) bei der Umformung zur Tellerfeder entspricht.
Kalibrierwerkzeug (23) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugfläche (27) einen sich an den zweiten Bereich (30) anschließenden dritten Bereich (31) mit einem gleichbleibenden Innendurchmesser aufweist.
Kalibrierwerkzeug (23) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der dritte Bereich (31) bis zu einer der Einführschräge (25) gegenüber liegenden Stirnfläche des Werkzeugkörpers (14a) erstreckt.
Kalibrierwerkzeug (23) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Axiallängsrichtung des Werkzeugkörpers (14a) das Verhältnis der Länge der sich mit veränderndem Innendurchmesser ausgebildeten Bereiche (29, 20) der Werkzeugfläche (27) zur Länge des mit gleichbleibendem Innendurchmesser ausgebildeten Bereichs (31) 2 zu 1 beträgt.
Umformwerkzeug (26) für die Fertigung von Tellerfedern, mit einem oberen Gesenk (6) und einem unteren Gesenk (10), die einen Formraum (11) zur Aufnahme eines zur Tellerfeder umzuformenden Werkstücks (20) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Formraum (11) von einem Kalibrierwerkzeug (23) nach einem der vorstehenden Ansprüche umschlossen ist.
Umformwerkzeug (26) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Gesenk (10) eine dem oberen Gesenk (6) benachbarte Auflagerfläche (21) zur Anordnung des Werkstücks (20) besitzt, die in Axiallängsrichtung des Kalibrierwerkzeugs (23) unterhalb eines mit einer Einführschräge (25) ausgebildeten stirnförmigen Endbereichs (24) eines kreiszylinderförmigen Werkzeugkörper (14a) des Kalibrierwerkzeugs (23) angeordnet ist.