DE102009045238A1

DE102009045238A1 - Verfahren zum Formen eines einstückigen Bauteils

Info

Publication number: DE102009045238A1
Application number: DE102009045238A
Authority: DE
Inventors: Joseph Dearborn Szuba; Rodney G. Northville Whitbeck
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2010-04-08
Also published as: US20100083502A1; CN101712114A

Abstract

Ein Verfahren zum Formen eines Bauteils, das Drehmoment in einem Automatikgetriebe überträgt, umfasst Formen eines Werkstücks mit einer Nabe, die zu einer Achse konzentrisch ist und sich daran entlang erstreckt, und Formen des Werkstücks mit einer Scheibe, die mit der Nabe integral ist und sich von der Nabe radial nach außen erstreckt. Ein hohler Vorformlingzylinder wird integral mit der Scheibe geformt, an einem radialen Ende der Scheibe von der Nabe entfernt und konzentrisch zur Achse angeordnet und enthält eine Innenfläche und eine Außenfläche. Ein hohler Vorformlingzylinder wird unter Verwendung eines Fließformdorns fließgeformt, der in dem Zylinder angeordnet ist und eine Außenfläche aufweist, die mit einer Verzahnung geformt ist, so dass die Innenfläche des Zylinders mindestens einem Teil der Verzahnung an dem Fließformdorn entspricht (Fig. 1).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Metallumformen und insbesondere das Formen eines einstückigen Bauteils, das Drehmoment in einem Automatikgetriebe überträgt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Formen einer Hohlradfeststelltrommel in einem Stück aus einem kaltumgeformten oder warmumgeformten Vorformling.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Die kinematische Anordnung eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug mit Hinterradantrieb kann einen Ravigneaux-Radsatz enthalten, dessen Bauteile zwei Sonnenräder, ein die Sonnenräder umgebendes Hohlrad und zwei Sätze von Planetenrädern enthalten. Die Planetenräder eines ersten Satzes kämmen mit einem ersten Sonnenrad und dem Hohlrad, die Planetenräder des zweiten Satzes kämmen mit einem zweiten Sonnenrad und den Planetenrädern des ersten Satzes. Das Getriebe-Ausgangsdrehmoment wird von dem Hohlrad befördert, durch eine Feststelltrommel auf eine radiale Scheibe übertragen und radial auf eine Hülse oder eine Nabe übertragen, die durch eine Keilverzahnung mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist und mit dem Radialglied verbunden ist.
Das Hohlrad ist mit einer Innenschrägverzahnung geformt. Die Feststelltrommel ist mit einer Außenverzahnung geformt, die durch eine Parksperrklinke in Eingriff gebracht wird, welche an dem Getriebegehäuse befestigt ist, um zu verhindern, dass sich das Fahrzeug versehentlich bewegt, wenn die Radbremsen ausgerückt sind.
Gemäß einem derzeitigen Herstellungsverfahren werden das Hohlrad, die Feststellbremstrommel und die Radialscheibe und ihre Nabe als getrennte Bauteile geformt, die jeweils zu Präzisionsmaßen hergestellt werden. Das Hohlrad mit Schrägverzahnung wird durch Laserschweißen mit der Feststellbremstrommel verbunden. Die Ausgangswellennabenradialscheibe wird unter Verwendung einer Keilverzahnung und eines Sprengrings an der Feststellbremstrommel befestigt.
Die Feststellbremstrommel, die Ausgangswellennabe und die Radialscheibe sind großflächig ausgelegt, um in erster Linie Torsionslast bei der Anwendung zu tragen. Jedes Bauteil ist auf enge Toleranzen bearbeitet. Das Hohlrad kann jedoch nicht direkt in die Feststellbremse hineingearbeitet werden, weil das Hohlrad geräumt werden muss, wobei eine lange Räumstange vollständig durch das Hohlrad hindurch gesteckt werden muss.
In der Industrie besteht das Erfordernis, dass diese Kombination aus getrennten Bauteilen integral geformt wird, das heißt in einem Bauteil unter erforderlichem Verkleben, Verschweißen oder mechanischen Verbindungen zwischen den Bauteilen, jedoch unter Bereitstellung einer mechanischen Verbindung mit einer Getriebewelle.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren zum Formen eines Bauteils, das Drehmoment in einem Automatikgetriebe überträgt, umfasst Formen eines Werkstücks mit einer Nabe, die zu einer Achse konzentrisch ist und sich daran entlang erstreckt, und Formen des Werkstücks mit einer Scheibe, die mit der Nabe integral ausgebildet ist und sich von der Nabe radial nach außen erstreckt. Ein hohler Vorformlingzylinder wird integral mit der Scheibe geformt, an einem radialen Ende der Scheibe von der Nabe entfernt und konzentrisch zur Achse angeordnet und enthält eine Innenfläche und eine Außenfläche. Ein hohler Vorformlingzylinder wird unter Verwendung eines fließgeformten Dorns, der sich in dem Zylinder befindet und eine Außenfläche aufweist, die mit einer Verzahnung versehen ist, fließgeformt, so dass die Innenfläche des Zylinders mindestens einem Teil der Verzahnung am fließgeformten Dorn entspricht.
Die einstückige Hohlradfeststellbremstrommel wird zu niedrigeren Kosten hergestellt als die mehrteilige Anordnung und erfordert keine mechanischen Verbindungen, Schweißungen oder verklebten Verbindungen. Komplexität bei der Montage wird im Vergleich zu der vierteiligen Anordnung stark reduziert. Gewährleistungskosten werden aufgrund von weniger Teilen und keinen Verbindungen zwischen Teilen, wodurch die Möglichkeit eines Bauteilversagens im Betrieb reduziert wird, verringert. Das Bauteil ist an sich steifer und leichter als eine mehrteilige Anordnung.
Der Anwendungsumfang der bevorzugten Ausführungsform geht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezielle Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, aber nur der Veranschaulichung dienen. Für den Fachmann werden verschiedene Änderungen und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele offensichtlich.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verständlich; darin zeigen:
1 ein Schemadiagramm, das eine Reihe von Verfahrensschritten zur Herstellung eines Vorformlingzylinders zeigt;
2 eine Seitenansicht der Kontur des Vorformlings von 1, der durch Fließformen hergestellt wird;
3 eine perspektivische Ansicht eines Kreiszylinders, der durch Kaltumformen aus dem schalenförmigen Vorformling von 1 hergestellt wurde;
4 eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Rohlings, der von dem Zylinder von 3 geschnitten wurde;
5A–5D Querschnitte, die Schritte bei dem Verfahren des Formens eines Hohlrads und eines Kupplungslaufrings darstellen;
6 einen Querschnitt, der das Hohlrad und den Kupplungslaufring der 5A–5D vor dem Zuschneiden zu Längen darstellt;
7 eine Vorderansicht eines äußeren Laufrings einer Freilaufkupplung;
8 eine perspektivische Ansicht eines Hohlrads mit einer Innenschrägverzahnung;
9 eine perspektivische Ansicht einer Reihe von Segmenten, die kaltumgeformt und von einem Vorformlingzylinder abgeschnitten worden sind und zum Formen zu Kupplungslaufringen bereit sind;
10 eine perspektivische Ansicht einer Reihe von Segmenten, die kaltumgeformt und von einem Vorformlingzylinder abgeschnitten worden sind und zum Formen zu Hohlrädern bereit sind;
11 eine Seitenansicht eines Ravigneaux-Radsatzes für ein Automatikgetriebe, der eine integrierte, einstückig geformte Hohlradfeststellbremstrommel enthält;
12A–12D Querschnitte, die Schritte bei dem Prozess des Formens der Hohlradfeststellbremstrommel von 11 darstellen;
13 eine perspektivische Ansicht der integrierten Hohlradfeststellbremstrommel von 11; und
14 eine perspektivische Ansicht der integrierten Hohlradfeststellbremstrommel von 11.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nunmehr auf die Zeichnungen Bezug nehmend, zeigt 1 ein Werkstück 10, vorzugsweise eine Platte, ein Rundstangenprofil oder Bandringe aus Kohlenstoffstahl, das durch ein herkömmliches Kalt- oder Heißschmiede- oder -ziehverfahren mit einem mittleren Loch 11 zu einer länglichen Schalenform 12 geformt wird. Nach dem Anlassen des schalenförmigen Vorformlings 12, um das Material zu erweichen, es weniger spröde zu machen und innere Spannungen abzubauen, wird der schalenförmige Vorformling 12 durch verschiedene Techniken bearbeitet, darunter ein Fließformvorgang zur Erzeugung eines Vorformlings 14 in Endform mit einer Innenfläche 16, einer Außenfläche 18 und einem Ende 20, das durch einen radialen Flansch 22 teilweise geschlossen wird.
Bei der in 2 dargestellten Methode des Fließformens wird ein Dorn 24 mit einer Außenfläche 26 eingesetzt. Der Vorformling 14 in Endform wird auf den Dorn aufgesetzt und an seinem Ende 20 durch einen Reitstock 28 befestigt, der den Flansch 22 an das Ende des Dorns klemmt. Mehrere Walzen 30, die winkelförmig zueinander um die Achse 32 beabstandet sind, werden in Kontakt mit der Außenfläche des Vorformlings 14 gedrückt. Jede Walze 30 dreht sich um eine jeweilige Achse 34 und wird translatorisch entlang der Achse 32 verschoben.
Die Außenfläche 18 des Vorformlings 14 wird durch Fließformen durch Kontaktdruck zwischen dem Vorformling 14 und den Walzen 30 und Bewegung der Walzen über den Dorn 24 und den Vorformling zu einem Zylinder 40 ausgebildet. Die Innenfläche 16 des Vorformlings 14 wird durch Kontaktdruck zwischen dem Vorformling 14 und der Außenfläche des Dorns 24 fließgeformt. Das Material der zylindrischen Wand des Vorformlings 14 fließt axial und radial bezüglich der Achse 32, wenn sich die Walzen 30 und der Walzenvorschub 36 als eine Einheit entlang der Achse 32 und winkelförmig und radial bezüglich der Achse bewegen.
Der Vorformling 14 kann auf diese Weise so fließgeformt werden, dass seine Außen- und Innenfläche denen eines langen Kreiszylinders 40 entsprechen, wie in 3 gezeigt.
Als Alternative dazu ist die Außenfläche 18 des Vorformlings 14 kein gleichmäßiger Kreiszylinder, sondern ein Zylinder 41, der mit äußeren Merkmalen ausgebildet ist, wie zum Beispiel Änderungen seiner Wanddicke, da das Material der zylindrischen Wand des Vorformlings axial und radial bezüglich der Achse 32 fließt, während sich die Walzen 30 sowohl axial um die Achse 32 als auch radial bezüglich der Achse 32 bewegen, wie in 2 über der Achse 32 gezeigt.
Ebenso kann sich auch die Außenfläche 26 des Dorns 24 von einem Kreiszylinder unterscheiden. Zum Beispiel kann die Außenfläche 26 des Dorns 24 mit einer Schrägverzahnung ausgebildet sein, die sich entlang mindestens einem Teil der Länge des Dorns erstreckt, oder die Außenfläche des Dorns 24 kann mit Nockenrampen für den äußeren Laufring einer Freilaufkupplung ausgebildet sein, wobei die Nockenrampen um die Achse 32 herum angeordnet sind und sich entlang mindestens einem Teil der Länge des Dorns erstrecken. In diesen Fällen wird die Innenfläche 16 des Vorformlingzylinders 14 entweder mit einer Schrägverzahnung oder mit Nockenrampen fließgeformt.
Wie in 4 dargestellt, wird der fließgeformte Zylinder 40, 41 dann durch beliebige mehrerer Techniken, darunter Laserschneiden, in Querrichtung bezüglich der Achse 32 in mehrere Ringsegmente oder Rohlinge 42 geschnitten. Vorzugsweise wird der Zylinder 40, 41 durch einen konzentrierten Wasserstrahl unter hohem Druck, der vorzugsweise Granat enthält und von einer Düse 44 an axial beabstandeten Stellen auf den rotierenden Zylinder gerichtet wird, in Segmente 42 geschnitten. Danach werden die Segmente 42 fertigbearbeitet, wärmebehandelt und beschichtet.
Ein alternatives Verfahren zum Formen eines Vorformlingzylinders, das als ”Formen im Gesenk” bezeichnet wird, wird unter Bezugnahme auf die 5A–5D beschrieben. Eine kreisförmige Platte oder ein solches Blech 50 mit einem mittleren Führungsloch 52, vorzugsweise aus sehr kohlenstoffarmem Stahl, wird mit einem Durchmesser von ca. 1,0 Zoll gestanzt. Die Platte 50 weist eine Oberseite 54 und eine Unterseite 56 auf. Wenn die Platte 50 aus Stahl mit einem hohen Kohlenstoffgehalt besteht, wird sie angelassen, bevor die nachfolgenden Formungsschritte durchgeführt werden.
Die Platte 50 wird über ein massives Gesenk 58 platziert, das um die Achse 32 zentriert ist. Das Gesenk 58 enthält eine Schulter 62 mit einem Innenradius 64 und einen Körper 66 mit einer Außenfläche 68. Ein Ziehring 70, der die Oberseite 54 der Platte 50 berührt, wird durch eine (nicht gezeigte) hydraulische Presse in mehreren fortschreitenden Schritten nach unten gedrückt, wodurch bewirkt wird, dass die Platte der Fläche der Schulter 62, dem Radius 64 und der Fläche 68 entspricht.
5C zeigt, dass sich bei der Abwärtsbewegung des Ziehrings 70 entlang der Achse 32 der Durchmesser des Lochs 52 vergrößert, und der radiale Flansch 22 wird mit der gewünschten Länge geformt und die Vorformlingplatte 50 wird aufgrund des Kontaktdrucks zwischen dem Gesenk und der Platte, wenn der Ziehring 70 über die Vorformlingplatte gedrückt wird, so gedrückt, dass sie der Form der Außenfläche 68 des Gesenks 58 entspricht.
Wenn die Platte 50 zu der Form des Vorformlingzylinders 14, die in 2 unter der Achse 32 gezeigt wird, geformt ist, wird das Gesenk 58 von dem Vorformlingzylinder entfernt und durch den Dorn 24 ersetzt. Der Reitstock 28 wird dazu verwendet, den Flansch 22 an das axiale Ende des Dorns 24 zu klemmen. Dann werden die Walzen 30 in Kontakt mit der Außenfläche 18 des Vorformlings 14 gedrückt. Jede Walze 30 dreht sich um eine jeweilige Achse 34 und bewegt sich translatorisch entlang der Achse 32.
Die Außenfläche des Vorformlings 14 wird durch Kontaktdruck zwischen dem Vorformlingzylinder 14 und den Walzen 30 und durch Bewegung der Walzen über den Dorn 24 und den Vorformling fließgeformt. Die Innenfläche des Vorformlingzylinders 14 wird durch Kontaktdruck fließgeformt, der den Vorformling in Kontakt mit der Außenfläche 68 des Dorns 24 drückt. Das Material der zylindrischen Wand des Vorformlings 14 fließt axial und radial bezüglich der Achse 32, wenn sich die Walzen 30 axial entlang der Achse 32 bewegen, um den Umfang der Achse herum und radial bezüglich der Achse.
Vorzugsweise wird die Außenfläche 26 des Dorns 24 mit einem Kreiszylinder 71, einer Schrägverzahnung 72, wie zum Beispiel jene, die an der Innenfläche eines Hohlrads für einen Planetenradsatz eines Automatikgetriebes geformt ist, oder Nockenrampen 73, wie zum Beispiel jene, die an der Innenfläche eines Freilaufkupplungslaufrings geformt sind, geformt. Bei der Durchführung des Fließformschritts erreicht der Vorformling 14 die Form des Zylinders 40, 41, und die Innenfläche des Vorformlings 14 entspricht der Form an der Außenfläche 68 des Dorns 24. Auf diese Weise werden entweder die Schrägverzahnung 72, die Nockenrampen 73 oder ein Kreiszylinder 21 an der Außenfläche 68 des Dorns 24 fließgeformt.
Nach Durchführung des Fließformschritts weist der fließgeformte Zylinder 40, 41 die in 6 dargestellte Form auf. Die Innenfläche 16 wird aufgekohlt und induktiv erwärmt. Als Nächstes wir die Außenfläche des Zylinders 40, 41 auf seine Endform geschliffen.
Dann wird der fließgeformte Zylinder 40, 41 durch Verwendung entweder einer Laserschneidetechnik oder eines konzentrierten Druckwasserstrahls, wie unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben, in Querrichtung bezüglich der Achse 32 in mehrere Segmente oder Ringrohlinge 76 geschnitten. Die Segmente 76 weisen in Abhängigkeit von der Form der Außenfläche 26 des Dorns 24 die Form eines geraden kreiszylindrischen Rings 78 oder eines Hohlrads 80 oder eines Laufrings 82 einer Freilaufkupplung auf.
7 zeigt den Laufring 82 einer Freilaufkupplung, der Rampennockenflächen 74 enthält, die an der Innenfläche des Laufrings geformt sind. Die Nockenflächen 74 des Laufrings 82 werden im Betrieb durch ein Eingriffselement, wie zum Beispiel eine Rolle, einen Klemmkörper oder eine Kugel, in Eingriff genommen, um eine Antriebsverbindung zwischen einem inneren Laufring und einem äußeren Laufring der Kupplung herzustellen.
8 zeigt ein Hohlrad 80 eines Planetenradsatzes eines Automatikgetriebes, das eine Innenschrägverzahnung 84 aufweist, die durch Strangpressen der Radverzahnungsendform in einem Gesenkwerkzeug an der Innenfläche des Vorformlingzylinders 40, 41 kaltumgeformt wird.
Ein alternatives Verfahren zum Kaltumformen eines Kupplungslaufrings 90 durch Strangpressen der Nockenflächenendform in einem Gesenkwerkzeug wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Der Vorformlingzylinder 40, 41 wird fließgeformt und in Segmente 42 mit einer kreiszylindrischen Innenfläche 16 und Außenfläche 18 geschnitten, wie unter Bezugnahme auf die 1–4 oder 5A–5D und 6 beschrieben. Vorzugsweise reicht die Länge des Vorformlingzylinders 40, 41 dazu aus, ca. zehn Segmente 42 zu erzeugen, aus denen jeweils ein Kupplungslaufring 90 geformt werden soll.
Jedes kreiszylindrische Segment 42 wird weichgeglüht und mit einer standardmäßigen Phoshat-/Seifen-Beschichtung überzogen, wie es bei Metallformungsvorgängen üblich ist.
Wie in 9 gezeigt, wird das Segment 42 in einem Strangpresswerkzeug gegen einen präzisionsgeschliffenen Formdorn 94 platziert, dessen Außenfläche mit dem Negativ von an der Innenfläche des Kupplungslaufrings 90 zu formenden Nockenflächen 74 geformt ist. Es wird eine standardmäßige hydraulische Presseneinrichtung verwendet, um den Dorn 94 entlang der Achse 96 in und durch das zylindrische Segment 42 zu drücken, um die Nockenrampenflächen 74 an der Innenfläche 16 des Segments zu formen.
Nach dem Formen der Nockenrampenflächen 74 an der Innenfläche des Segments 42 wird die Außenfläche 18 des Segments auf innerhalb einer engen Toleranz geschliffen, und die Innenfläche 16 weist eine Reihe von Nockenrampenflächen 74 auf, die winkelförmig um die Achse 96 angeordnet und endformnah geformt sind. Der Kupplungslaufring 90 wird danach fertigbearbeitet, wärmebehandelt und beschichtet.
Ein alternatives Verfahren zum Kaltformen eines Hohlrads 100 durch Strangpressen einer Radverzahnungsendform in einem Gesenkwerkzeug wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Zuerst wird der Vorformlingzylinder 40, 41 geformt und in Segmente 42 mit einer kreiszylindrischen Innenfläche 16 und Außenfläche 18 geschnitten, wie unter Bezugnahme auf die 1–4 oder 5A–5D und 6 beschrieben. Vorzugsweise reicht die Länge des Vorformlingzylinders 40, 41 dazu aus, ca. zehn Segmente 42 zu erzeugen, aus denen jeweils ein Hohlrad 100 geformt werden soll.
Jedes kreiszylindrische Segment 42 wird weichgeglüht und mit einer standardmäßigen Phoshat-/Seifen-Beschichtung überzogen, wie es bei Metallformungsvorgängen üblich ist.
Wie in 10 gezeigt, wird das Segment 42 in einem Strangpresswerkzeug gegen einen präzisionsgeschliffenen Formdorn 104 platziert, dessen Außenfläche mit dem Negativ einer an der Innenfläche des Hohlrads 100 zu formenden Schrägverzahnung 84 geformt ist. Es wird eine standardmäßige hydraulische Presseneinrichtung wie in der US-Patentschrift 5,465,507 , auf die hiermit Bezug genommen wird, beschrieben verwendet, um den Dorn 104 entlang der Achse 96 in und durch das zylindrische Segment 42 zu drücken, um die Schrägverzahnung 84 an der Innenfläche 16 des Segments 42 zu formen.
Nach dem Formen der Schrägverzahnung 84 an der Innenfläche des Segments 42 wird die Außenfläche 18 des Segments auf innerhalb einer engen Toleranz geschliffen, und die Innenfläche weist eine winkelförmig um die mittlere Achse 96 angeordnete und endformnah geformte Radverzahnung auf. Das Hohlrad 100 wird danach fertigbearbeitet, wärmebehandelt und beschichtet.
Auf 11 Bezug nehmend, enthält ein Teil der kinematischen Anordnung eines Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug mit Hinterradantrieb einen Ravigneaux-Radsatz 118, dessen Bauteile ein erstes Sonnenrad 120, ein zweites Sonnenrad 122, ein Hohlrad 124 und zwei Sätze von Planetenrädern 126, 128 enthalten. Die Planetenräder des ersten Satzes 126 kämmen mit dem ersten Sonnenrad 120 und dem Hohlrad 124; die Planetenräder des zweiten Satzes 128 kämmen mit dem zweiten Sonnenrad 122 und den Planetenrädern des ersten Satzes 126.
Das Getriebe-Ausgangsdrehmoment wird durch eine Hohlradbremstrommel 130, die integral geformt ist, das heißt in einem Bauteil ohne erforderliches Verkleben, Verschweißen oder eine mechanische Verbindung zwischen Bauteilen, auf die Getriebeausgangswelle 140 übertragen. Die Hohlradbremstrommel 130 enthält das Hohlrad 124, eine Feststellbremstrommel 132, eine Radialscheibe 134 und eine Hülsennabe 136. Das von dem Hohlrad 124 beförderte Getriebe-Ausgangsdrehmoment wird durch die Feststellbremstrommel 132 axial auf die Radialscheibe 134 übertragen, die das Drehmoment auf die Hülsennabe 136 überträgt, die durch eine Keilverzahnung 138 mit der Getriebeausgangswelle 140 verbunden ist. Das Hohlrad 124 ist mit einer Innenschrägverzahnung 84 geformt. Die Feststelltrommel 132 ist mit einer Außenverzahnung 142 geformt, die durch eine Parksperrklinke in Eingriff genommen wird, welche an dem Getriebegehäuse befestigt ist, um zu verhindern, dass sich das Fahrzeug versehentlich bewegt, wenn die Radbremsen ausgerückt sind.
Damit auf die Herstellung und die Verbindung mehrerer getrennter Bauteile untereinander verzichtet werden kann, wird die integrierte Hohlradbremstrommel 130, wie unter Bezugnahme auf die 12A–12F beschrieben, dadurch hergestellt, dass eine flache, kreisförmige Stahlplatte 150 gestanzt wird, die mit einem zu einer Achse 154 konzentrischen Loch 152 ausgebildet wird.
Der Nabenteil 136 wird durch Strangpressen oder Ziehen des mittleren Teils der Platte 50 durch ein Außengesenk 156 und Passieren eines Innengesenks 158 durch das Loch 152, wodurch der in 12 gezeigte Vorformling 160 zu einem Endforminnendurchmesser 162 für die Nabe 136 kaltumgeformt wird, geformt. Der Vorformling 156 wird zum Strangpressen weichgeglüht und beschichtet.
Der Vorformling 160 wird in aufeinander folgenden Schritten allmählich zu den in den 12C und 12D gezeigten Formen kaltumgeformt, indem eine Reihe von inneren Dornen 164 in dem Vorformling 160 eingesetzt und eine Reihe von Ziehringen 166 über den Vorformling 160 passiert wird, bis der Vorformling die Form eines kreiszylindrischen Vorformlings 170 mit einer im Wesentlichen gleichförmigen Wanddicke annimmt. Als Alternative dazu kann der Vorformling 160 von der in 12C gezeigten Zwischenform auf einem inneren Formdorn unter Verwendung von Walzen 30 fließgeformt werden, bis der Vorformling 160 die Form des in 12D gezeigten zylindrischen Vorformlings 170 annimmt.
Wenn der Vorformling 160 zu der Form eines zylindrischen Vorformlings 170 geformt ist, entweder mit Wänden gleichförmiger oder unterschiedlicher Dicke, werden die Gesenke 158 und der Dorn 164 von dem Vorformling entfernt und ein Fließformdorn 172 wird in den zylindrischen Vorformling eingesetzt. Der Reitstock 28 wird dazu verwendet, den Vorformling 170 an dem Dorn 172 festzuklemmen. Dann werden die Walzen 30 in Kontakt mit der Außenfläche 174 des Vorformlings 170 gedrückt. Jede Walze 30 dreht sich um ihre jeweilige Achse 34 und bewegt sich translatorisch entlang der Achse 154.
Die Außenfläche 174 wird durch Kontaktdruck zwischen dem Vorformling 170 und den Walzen 30 und durch Bewegung der Walzen über den Vorformling fließgeformt.
Die Innenfläche 176 des Vorformlings 170 wird durch Kontaktdruck zwischen dem Vorformling 170 und dem Dorn 172 fließgeformt, wobei dieser Kontaktdruck den Vorformling in Kontakt mit der Außenfläche 180 des Dorns 172 drückt.
Die Außenfläche 180 des Dorns 172 kann mit einer Außenverzahnung 182 geformt oder maschinell hergestellt werden. In einem getrennten Arbeitsgang kann eine Präzisionsinnenschrägverzahnung 84 in einer hydraulischen Presse unter Verwendung eines einen einzigen Schritt umfassenden Prozesses rückwärtsgepresst werden, wie zuvor beschrieben. Auf diese Weise wird, wie in 13 gezeigt, an der Innenfläche des Hohlradteils 124 der Hohlradbremstrommel 130 eine Schrägverzahnung 84 geformt.
Die Verzahnung 142 der Feststellbremse wird an der Außenfläche 188 des Trommelteils 132, wo seine Wanddicke entlang einer Länge des Trommelteils vergrößert ist, wie in den 12D und 14 gezeigt, maschinell herausgearbeitet oder wälzgefräst.
Die Keilverzahnung 138 wird durch Räumen an der Innenfläche der Nabe 136 hergestellt, wodurch eine Antriebsverbindung gebildet wird, die mit einer Keilverzahnung an der Außenfläche der Ausgangswelle 140 in Eingriff steht.
Schließlich wird die integrierte Hohlradfeststellbremstrommel 130 wärmebehandelt.
Dieser Vorgang wird dadurch bewerkstelligt, dass eine Presse zum Einführen eines präzisionsgeschliffenen Dorns in das Werkstück verwendet wird, um eine Innenschrägverzahnung in Endform herzustellen, ohne dass Werkzeuge durch das Bauteil, in diesem Fall ein schalenförmiges Werkstück, hindurchgeführt werden müssen.
Die bevorzugte Ausführungsform ist gemäß den Vorschriften der Patentbestimmungen beschrieben worden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass alternative Ausführungsformen auch anders ausgeführt werden können, als speziell dargestellt und beschrieben wurde.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Formen eines Bauteils, das eine Planetengetriebeeinheit in Eingriff nimmt, umfasst:

(a) Formen eines Werkstücks mit einer Nabe, die zu einer Achse konzentrisch ist und sich daran entlang erstreckt;
(b) Formen einer integral mit der Nabe ausgebildeten Scheibe, die sich von der Nabe radial nach außen erstreckt;
(c) Formen eines integral mit der Scheibe ausgebildeten Hohlzylinders, der an einem radialen Ende der Scheibe angeordnet ist, sich entlang der Achse erstreckt und dazu konzentrisch ist;
(d) Fließformen des Zylinders unter Verwendung eines Dorns, der so in dem Zylinder angeordnet ist, dass eine Innenfläche des Zylinders mindestens einem Teil einer Außenfläche des Dorns entspricht.

Zusätzlich umfasst das Verfahren bevorzugt folgende Schritte:
vor dem Formen des Werkstücks Stanzen des Werkstücks in Form einer kreisförmigen Platte mit einem auf der Achse zentrierten Loch; und
wobei Schritt (a) weiterhin den Schritt des Drückens eines Innengesenks durch das Loch zum Formen des Werkstücks mit einer hohlzylindrischen Nabe umfasst, die zu dem Loch konzentrisch ist und sich entlang der Achse erstreckt.
Insbesondere umfasst der Schritt (a) weiterhin die folgenden Schritte:
Anordnen eines ersten Gesenks, das eine zylindrische Innenfläche mit einem Durchmesser enthält, der größer ist als ein Durchmesser des Lochs, an einer ersten Fläche des Werkstücks, konzentrisch zu dem Loch;
Anordnen eines zweiten Gesenks, das eine zylindrische Außenfläche enthält, an einer zweiten Fläche des Werkstücks gegenüber der ersten Fläche; und
Formen der Nabe durch Drücken des zweiten Gesenks entlang der Achse durch das Loch und durch die zylindrische Innenfläche des ersten Gesenks.
Insbesondere umfasst der Schritt (b) weiterhin die folgenden Schritte:
Platzieren in gegenseitigem Kontakt einer als die Innenfläche der Scheibe zu formenden Fläche des Werkstücks und eines Ziehdorns, der eine Fläche enthält, die einen als die Scheibe zu formenden Teil des Werkstücks berührt; und
Formen der Scheibe durch Drücken eines Ziehrings über das Werkstück und Drücken der Fläche des dritten Gesenks gegen den Ziehdorn.
Insbesondere umfasst der Schritt (c) weiterhin die folgenden Schritte:
Platzieren in gegenseitigem Kontakt einer als den hohlen Vorformlingzylinder zu formenden Fläche eines Teils des Werkstücks und eines Ziehdorns, der eine zylindrische Außenfläche enthält; und
Formen des hohlen Vorformlingzylinders durch Drücken eines Ziehrings über das Werkstück und Drücken der als die Innenfläche des Bauteils zu formenden Fläche des Werkstücks gegen die zylindrische Außenfläche des Ziehdorns.
Insbesondere erfolgt der Schritt des Formens einer Feststellbremsenverzahnung an der Außenfläche des hohlen Vorformlingzylinders.
Weiter bevorzugt erfolgt den Schritt des Formens einer axial ausgerichteten Keilverzahnung an einer Innenfläche der Nabe.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Formen eines Bauteils, das eine Planetengetriebeeinheit in Eingriff nimmt, umfasst:

(a) Formen eines Werkstücks mit einer Nabe, die zu einer Achse konzentrisch ist und sich daran entlang erstreckt;
(b) Formen einer integral mit der Nabe ausgebildeten Scheibe, die sich von der Nabe radial nach außen erstreckt;
(c) Formen eines integral mit der Scheibe ausgebildeten Hohlzylinders, der an einem radialen Ende der Scheibe angeordnet ist, sich entlang der Achse erstreckt und dazu konzentrisch ist; und
(d) Fließformen des Zylinders unter Verwendung eines Fließformdorns, der sich in dem Zylinder befindet und eine Außenfläche aufweist, die mit einer Verzahnung versehen ist, so dass eine Innenfläche des Zylinders mindestens einem Teil der Verzahnung am Dorn entspricht.

Dabei kann zusätzlich vor dem Formen des Werkstücks ein Stanzen des Werkstücks in Form einer kreisförmigen Platte mit einem auf der Achse zentrierten Loch erfolgen und der Schritt (a) weiterhin den Schritt des Drückens eines Innengesenks durch das Loch zum Formen des Werkstücks mit einer hohlzylindrischen Nabe umfassen, die zu dem Loch konzentrisch ist und sich entlang der Achse erstreckt.
Zusätzlich kann der Schritt (a) weiterhin die folgenden Schritte umfasst:
Anordnen eines ersten Gesenks, das eine zylindrische Innenfläche mit einem Durchmesser enthält, der größer ist als ein Durchmesser des Lochs, an einer ersten Fläche des Werkstücks, konzentrisch zu dem Loch;
Anordnen eines zweiten Gesenks, das eine zylindrische Außenfläche enthält, an einer zweiten Fläche des Werkstücks gegenüber der ersten Fläche; und
Formen der Nabe durch Drücken des zweiten Gesenks entlang der Achse durch das Loch und durch die zylindrische Innenfläche des ersten Gesenks.
Dabei kann insbesondere der Schritt (b) weiterhin die folgenden Schritte umfassen:
Platzieren in gegenseitigem Kontakt einer als die Innenfläche der Scheibe zu formenden Fläche des Werkstücks und eines Ziehdorns, der eine Fläche enthält, die einen als die Scheibe zu formenden Teil des Werkstücks berührt; und
Formen der Scheibe durch Drücken eines Ziehrings über das Werkstück und Drücken der Fläche des dritten Gesenks gegen den Ziehdorn.
Insbesondere kann der Schritt (c) weiterhin die folgenden Schritte umfassen:
Platzieren in gegenseitigem Kontakt einer als den hohlen Vorformlingzylinder zu formenden Fläche eines Teils des Werkstücks und eines Ziehdorns, der eine zylindrische Außenfläche enthält; und
Formen des hohlen Vorformlingzylinders durch Drücken eines Ziehrings über das Werkstück und Drücken der als die Innenfläche des Bauteils zu formenden Fläche des Werkstücks gegen die zylindrische Außenfläche des Ziehdorns.
Weiterhin kann der Schritt (d) den Schritt des Verwendens einer Presse zum Rückwärtspressen einer Schrägverzahnung, die um die Achse herum angeordnet ist und sich entlang mindestens einem Teil einer Länge des Fließformdorns erstreckt, umfassen.
Weiterhin kann der Schritt Schritt (e) den Schritt des Formens einer axial ausgerichteten Keilverzahnung an einer Innenfläche der Nabe umfassen.
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 5465507 [0048]

Claims

Verfahren zum Formen eines Bauteils, das eine Planetengetriebeeinheit in Eingriff nimmt, umfassend: (a) Formen eines Werkstücks mit einer Nabe, die zu einer Achse konzentrisch ist und sich daran entlang erstreckt; (b) Formen einer integral mit der Nabe ausgebildeten Scheibe, die sich radial von der Nabe erstreckt; (c) Formen eines integral mit der Scheibe ausgebildeten Hohlzylinders an einem radialen Ende der Scheibe, der sich entlang der Achse erstreckt und dazu konzentrisch ist; (d) Fließformen des Zylinders unter Verwendung eines Dorns, der sich in dem Zylinder befindet und eine Außenfläche aufweist, die mit einer Verzahnung versehen ist, so dass eine Innenfläche des Zylinders mindestens einem Teil der Verzahnung am Dorn entspricht; und (e) Formen von Zähnen an einer Außenfläche des Zylinders.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den folgenden Schritt umfasst: vor dem Formen des Werkstücks Stanzen des Werkstücks in Form einer kreisförmigen Platte mit einem auf der Achse zentrierten Loch; und wobei Schritt (a) weiterhin den Schritt des Drückens eines Innengesenks durch das Loch zum Formen des Werkstücks mit einer hohlzylindrischen Nabe umfasst, die zu dem Loch konzentrisch ist und sich entlang der Achse erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (a) weiterhin die folgenden Schritte umfasst: Anordnen eines ersten Gesenks, das eine zylindrische Innenfläche mit einem Durchmesser enthält, der größer ist als ein Durchmesser des Lochs, an einer ersten Fläche des Werkstücks, konzentrisch zu dem Loch; Anordnen eines zweiten Gesenks, das eine zylindrische Außenfläche enthält, an einer zweiten Fläche des Werkstücks gegenüber der ersten Fläche; und Formen der Nabe durch Drücken des zweiten Gesenks entlang der Achse durch das Loch und durch die zylindrische Innenfläche des ersten Gesenks.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) weiterhin die folgenden Schritte umfasst: Platzieren in gegenseitigem Kontakt einer als die Innenfläche der Scheibe zu formenden Fläche des Werkstücks und eines Ziehdorns, der eine Fläche enthält, die einen als die Scheibe zu formenden Teil des Werkstücks berührt; und Formen der Scheibe durch Drücken eines Ziehrings über das Werkstück und Drücken der Fläche des dritten Gesenks gegen den Ziehdorn.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (c) weiterhin die folgenden Schritte umfasst: Platzieren in gegenseitigem Kontakt einer als den hohlen Vorformlingzylinder zu formenden Fläche eines Teils des Werkstücks und eines Ziehdorns, der eine zylindrische Außenfläche enthält; und Formen des hohlen Vorformlingzylinders durch Drücken eines Ziehrings über das Werkstück und Drücken der als die Innenfläche des Bauteils zu formenden Fläche des Werkstücks gegen die zylindrische Außenfläche des Ziehdorns.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (d) weiterhin den Schritt des Platzierens eines Fließformdorns mit einer Außenfläche, die mit einer Verzahnung geformt ist, welche um die Achse herum angeordnet ist und sich entlang mindestens einem Teil einer Länge des Fließformdorns erstreckt, in dem hohlen Vorformlingzylinder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (e) weiterhin den Schritt des Formens einer Feststellbremsenverzahnung an der Außenfläche des hohlen Vorformlingzylinders umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (e) weiterhin den Schritt des Formens einer axial ausgerichteten Keilverzahnung an einer Innenfläche der Nabe umfasst.