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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Sprengringnut an einem Profilkörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Aus der eigenen, älteren Patentanmeldung
DE 10 2008 047 958 A1 ist es bekannt, Längsnuten in zylindrischen Werkstücken durch eine Vorrichtung herzustellen, die aus einem Werkzeugoberteil mit einem Oberstempel besteht, an dessen unteren Ende ein Rollstempel angeordnet ist, der das zu verformende Bauteil trägt, wobei gegenüberliegend im Gehäuse eine Anzahl von Profilscheiben angeordnet sind, die jeweils radial einwärts gerichtet an dem zu verformenden Bauteil eine Abwälzbewegung ausführen, wobei deren Bewegungsführung in gehäusefesten Lagerschalen drehbar gelagert ist.
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Fern der eigenen vorveröffentlichten Patentanmeldung ist, dass die jeweilige Profilscheibe durch mindestens zwei voneinander beabstandet angeordnete Pleuel bewegbar angetrieben sind, wobei jeweils das eine Ende des Pleuels in einer Aufnahme in der Profilschreibe gehalten ist und das jeweilige andere Ende des Pleuels über jeweils eine Lagerachse in einer gehäusefesten Lagerschale drehbar gelagert ist.
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Somit schlug die ältere Patentanmeldung vor, die Pleuelformstücke, die in der Patentanmeldung auch als Profilscheiben bezeichnet sind, radial auswärts in einem kreisringförmigen Ring anzuordnen und die jeweils einwärts gerichteten Enden als Abwälzflächen auszubilden, die gegen den zentrisch gelagerten Profilkörper gerichtet waren.
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Durch die Abrollbewegung der Pleuelformstücke am Außenumfang des Profilkörpers gelang es somit in der Mantelfläche vertikal verlaufende Längsnuten einzuformen.
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Im Hinblick auf die Funktion der Vorrichtung und das mit der Vorrichtung ablaufende Verfahren wird auf den Offenbarungsgehalt der
DE 10 2008 047 985 A1 Bezug genommen. Dieser Offenbarungsinhalt soll vollinhaltlich von der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung umfasst sein.
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Bei derartigen längs verzahnten Profilkörpern, die z. B. als Lammellenträger ausgebildet sind, besteht das Bedürfnis, dass man im Bereich der Mantelfläche eine ringsum laufende Sprengringnut anbringt.
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Sprengringe und Sicherungsringe sind bekannt als genormte Bauteile, welche der axialen Fixierung von zwei Bauteilen dienen, wobei der Sprengring in einer Nut auf Grund seiner Federspannung gehalten ist und sich gegen das zu fixierende Bauteil abstützt.
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Bei extremen Belastungen wie hohen Drehzahlen, starken Anpresskräften und Schwingungsbeanspruchung reicht die Festigkeit der Sprengringnut, die mit Stanzen hergestellt wurden, nicht mehr aus, um die Kräfte aufnehmen zu können.
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Bei der Herstellung einer Sprengringnut durch Austanzungen im Bereich der Mantelfläche entstehen unerwünschte Öffnungen, welche die Stabilität der Mantelfläche stark beeinträchtigen.
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Mit dem Gegenstand der
DE 26 19 479 C2 ist es ferner bekannt, an einem Keilfuß ein Schnittwerkzeug anzubringen, welches radial nach außen gerichtet in den Querschnitt der Längsnuten eindringt und dort entsprechende Schlitze ausformt. Auch hier besteht der Nachteil, dass unerwünschte Öffnungen entstehen, welche die Stabilität des Profilkörpers beeinträchtigen.
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Auch die
DE 10 2004 014 112 A1 beschreibt eine am Umfang sich erstreckende Sprengringnut, die allerdings auch offene Querschnitte ausbildet, womit in unerwünschter Weise die Stabilität des so hergestellten Profilkörpers geschwächt wird.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens der Eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass ein in der Mantelfläche längs genuteter Profilkörper mit wesentlich höherer Festigkeit ausgebildet sein kann, wenn an seinem Außenumfang eine sich in Umfangsrichtung sich erstreckende Sprengringnut eingebracht wird.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das Verfahren durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass bei der Herstellung der Längsnuten mit den bekannten Pleuelformstücken in der Abwälzfläche des Pleuelformstückes eine Freistellung angeordnet ist, die während des Abwälzvorganges an der Mantelfläche des Profilkörpers in Gegenüberstellung zu einem Formschieber gelangt und dass jenseits dieser Freistellung in der Abwälzfläche des jeweiligen Pleuelformstückes eine radial einsatzgerichtete Verformung der Mantelfläche im Sinne der Anbringung einer Längsnut erfolgt.
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In der gegebenen technischen Lehre ergibt sich somit das wesentliche Merkmal, dass während der Ausformung der Längsnut mit dem besagten Pleuelformstück ein bestimmter Bereich der Längsnut des Profilkörpers unverformt bleibt. Dieser Bereich bildet die spätere Sprengringnut.
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Damit besteht der wesentliche Vorteil, dass die Längsnut demgemäß nur stückweise verformt wird, nämlich oberhalb und unterhalb eines unverformten Bereiches, der die Sprengringnut ausbildet.
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Durch einen unverformten Nuteinstich für Sprengringe ergeben sich höhere Festigkeiten zur Abstützung der Krafteinleitung durch ein Lamellenpaket.
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Eine unverformte Sprengringnut hat durch die Kaltumformung der Längsnut eine höhere Festigkeit gegenüber der Ausgangsfestigkeit.
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Die Kontaktfläche für den Sprengring ist durch das fehlende Umformen in diesem Bereich nicht unterbrochen. Im Vergleich zu einem Stanzvorgang ist dort die Kontaktfläche durch Stanzeinzug und Stanzbruch kleiner.
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Mit dem oben genannten Merkmal ist gemeint, dass beim Herstellen einer Sprengringnut durch einen Stanzvorgang nach dem Stand der Technik in unerwünschter Weise sich kleine Kontaktflächen ergeben, die durch den Stanzeinzug und den Stanzbruch entstehen.
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Hier setzt die Erfindung ein, die nun die Sprengringnut als unverformten Querschnitt im Bereich der radial einwärts verformten Längsnut ausbildet, wodurch eine wesentlich größere und stabilere Kontaktfläche für einen Sprengring erzeugt wird.
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Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist nach einem unabhängigen Patentanspruch dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Abwälzfläche des Pleuelformstückes eine Freistellung angeordnet ist, der gegenüber liegend im Formwerkzeug ein Formschieber angeordnet ist, der sich kraftübertragend an die Innenseite der Mantelfläche des Profilkörpers anlegt, um eine unerwünschte radial einwärts gerichtete Verformung in diesem Bereich zu vermeiden.
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Daraus wird deutlich, dass die oberhalb und unterhalb der Freistellung im Pleuelformstück angeordneten Abwälzflächen die gewünschte radial einwärts gerichtete Längsnut im Bereich des Profilkörpers bewirken und dass wegen der Anordnung der Freistellung und einer die Mantelfläche im schmalen Bereich der Sprengringnut abstützenden Formschiebers eine Verformung in diesem Bereich nicht stattfindet.
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Die Sprengringnut ist also materialeinstückig von der Wandung der Längsnut ausgebildet, wobei keinerlei Materialunterbrechung gegeben ist.
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Hierdurch ergibt sich eine überlegene Festigkeit, wie sie vorher noch nicht bekannt war.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass jeder Längsnut ein in horizontaler Richtung verschiebbarer (radial auswärts und einwärts) verschiebbar angetriebener Formschieber vorhanden ist, so dass auf einer horizontalen Ebene eine Anzahl von gleichmäßig verteiltem Umfang angeordneten Formschiebern vorhanden sind, die alle radial einwärts gerichtet gegen die Mantelfläche des Profilkörpers Last übertragend anlegbar sind und die auch in einem anderen Verfahrenszustand von der Mantelfläche zurückziehbar sind, um ein Ausheben des Profilkörpers aus dem Formwerkzeug zu ermöglichen.
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Die radiale einwärts- und auswärtsgerichtete Verschiebebewegung der Formschieber wird bevorzugt durch einen Treiberkegel erzeugt, der an seinem Außenumfang einen Konus aufweist, der sich Last übertragend an den jeweiligen Innenumfang des Treiberkegels anlegt und diesen in radialer Richtung auswärts antreibt. Der Treiberkegel ist bevorzugt mit dem Oberwerkzeug verbunden und mit diesem gemeinsam bewegbar.
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Bei entsprechender vertikaler Hubbewegung des Oberwerkzeuges drückt sich somit der Konus des Treiberkegels Last übertragend am Innenumfang des jeweiligen Formschiebers ab und bewegt diesen nach außen.
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Wird der Treiberkegel jedoch mit dem Oberwerkzeug nach oben bewegt, entfernt sich der Konus des Treiberkegels horizontal von dem Innenumfang des Formschiebers, wobei dieser sich radial einwärts bewegt und somit außer Eingriff von dem Innenumfang der Mantelfläche des Profilkörpers im Bereich der Längsnut kommt.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
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1: Schnitt durch einen Profilkörper nach der Erfindung im fertig gestellten Zustand.
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2: Detailschnitt gem. B in 1 durch die Mantelfläche des Profilkörpers nach 1
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3: Die Innenansicht des Profilkörpers nach 1
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4: Die perspektivische Ansicht des fertig gestellten Profilkörpers
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5: Die Darstellung des Formwerkzeuges nach Fertigstellung der Längsnuten, d. h. nach der Fertigverzahnung des Profilkörpers
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6: Die Draufsicht auf die Anordnung der Formschieber
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7: Das Formwerkzeug in seiner angehobenen Stellung, Darstellung des angehobenen Oberteils des Formwerkzeuges bei geöffnetem Formschieber-Werkzeug
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8: Das Ausfahren in radialer Richtung auswärts der Formschieber mit Last übertragender Anlage an die Innenseite der Mantelfläche der Profilkörper
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9: Die Einleitung der Verformung der Längsnuten durch die am Umfang angeordneten Pleuelformstücke
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10: Die Beendigung des Umformvorganges mit einer Freistellung des Profilkörpers
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In den 1 bis 4 ist ein Profilkörper 1 dargestellt, der aus einem halboffenen, rings umlaufenden, rotationssymmetrischen Teil besteht, welches z. B. als Lamellenträger für Kupplungen ausgebildet ist.
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Der Profilkörper 1 weist im oberen Bereich eine Ausnehmung 3 auf, aus der sich eine umlaufende Ringnut 4 anschließt.
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Die Mantelfläche 5 ist mit den in Längsrichtung verlaufenden Längsnuten 2 versehen. Wie ein solcher Profilkörper 1 hergestellt wird, ergibt sich aus dem Gegenstand der Eingangs genannten eigenen deutschen Patentanmeldung.
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Wichtig ist nun, dass im Bereich der Mantelfläche 5 und im Bereich der dort angeordneten Längsnuten 2 einer Sprengringnut 6 angebracht werden soll, die ringsum laufend ausgebildet ist.
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Zu diesem Zweck sieht die 2 vor, dass die Längsnuten 2 oberhalb und unterhalb einer Ausbauchung 7 in Pfeilrichtung 8 gesehen radial einwärts gerichtet durch die später zu beschreibenden Pleuelformstücke 18 verformt werden, während ein unverformter Bereich stehen bleibt, der als Ausbauchung 7 bezeichnet wird und der in seinem Innenraum die Sprengringnut 6 ausbildet.
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Wichtig ist nun, dass die Mantelfläche 5 gem. 2 nirgends durch Einschnitte, Umformungen oder Einstanzungen unterbrochen ist, sondern ein werkstoffeinstückiges Gefüge auch durch die Ausbauchung 7 hindurch mit der Mantelfläche 5 erzeugt wird.
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Damit ergeben sich erhöhte Festigkeiten, weil keinerlei Einschnitte, Stanzgrade oder dergleichen vorhanden sind.
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5 zeigt die Einzelheiten eines Formwerkzeuges, welches im Wesentlichen aus einer oberen Aufnahme 9 besteht, die über eine Schraube (Schraubenbolzen 14, Schraubenkopf 15) mit einer oberen Formaufnahme 11 verbunden ist Im Innenraum des mit Längsnuten 2 zu versehenden Profilkörpers 1 ist ein Profildorn 10 angeordnet, dessen Außenumfang den späteren von Seiten des Profilkörpers 1 einzuformenden Längsnuten 2 entspricht.
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Die Formaufnahme 11 hat noch einen Einsatz 16 der auch das längs genutete Profil des Profilkörpers 1 nachbildet. Erfindungsgemäß ist nun im Bereich des Oberwerkzeuges ein Treiberkegel 12 vorhanden, der an seinem Außenumfang einen umlaufenden Kanus 17 aufweist.
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Dieser Konus 17 legt sich Last übertragend an eine Vielzahl von gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Formschiebern 13 an, die somit in radialer Richtung einwärts und auswärts gesehen angetrieben sind.
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In der gezeigten Stellung nach 5 legt sich somit jeweiligen Formschieber 13, der einen Innenkonturansatz 38 ausbildet, der genau etwa der Breite der Längsnut 2 entspricht, Last übertragend an die Längsnut an, um eine unerwünschte radial einwärts gerichtete Verformung der Längsnut in Pfeilrichtung 8 gem. 2 zu verhindern.
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Es kommt also zu einer gezielten Abstützung im Bereich der Ausbauchung in Pfeilrichtung 39 nach 2, so dass die Ausbauchung 7 beim Herstellen der Längsnuten 2 umverformt bleibt, weil eine Abstützung in Pfeilrichtung 39 durch die Innenkonturansätze 38 der Formschieber 13 gewährleistet ist.
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In 5 ist der fertig verformte Zustand des Profilkörpers 1 mit Einbringung der Längsnuten 2 und einer unverformten Sprengringnut 6 mit der unverformten Ausbauchung 7 dargestellt.
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Das Unterwerkzeug besteht im Wesentlichen aus einem Gegenhalter 17, der seitliche Ansätze oder Nasen 34 ausbildet, die in der später zu beschreibenden Weise mit den Vielzahl am Umfang verteilt angeordneten Pleuelformstücken 18 zusammen arbeitet.
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Jedes Pleuelformstück 18 besteht aus zwei versetzt zueinander angeordneten Pleueln 19 und 20, die jeweils gehäusefest in einer Drehachse 21, 22 drehbar gelagert sind.
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Das gegenüberliegende Ende greift in jeweils eine Lagerstelle 24, 25 am Pleuetformstück 18 ein.
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Die Lagerbolzen für die Pleuel 19, 20, welche die Drehachse 21, 23 ausbilden, sind in einer Aufnahme 23 eingebracht, die fest in dem Aufnahmekörper angeordnet ist.
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Somit sind alle Pleuelformstücke 18 in einem Bewegungsraum 27 frei in den Pfeilrichtungen 26 und 27 verschwenkbar ausgebildet.
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In 6 ist die Draufsicht auf die gleichmäßig Umfang verteilt angeordneten Formschieber 13 dargestellt, die jeweils radial einwärts gerichtete Innenkonturansätze 38 aufweisen, welche in gestrichelter Linie in 2 die Ausbauchung 7 von innen her (in Pfeilrichtung 39) abstützen.
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Die 7 zeigt als ersten Verfahrensschritt eine Schiebebewegung im Oberwerkzeug. Es ist dargestellt, dass im Bereich der Aufnahme 9 und dem Profildorn 10 eine auseinander gefahrene Verschiebebewegung stattfindet, die zu dem Freiraum 33 gem. 7 führt.
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Daher können die Formschieber 13 nach innen wegfahren, um später dann radial auswärts durch den Treiberkegel 12 ausgetrieben zu werden.
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Das Oberwerkzeug bewegt sich dann in Pfeilrichtung 29 nach unten, wobei ein Niederhalter 28 auf der oberen Seite des Pleuelformstückes 18 aufsetzt und dieses gem. 8 in Pfeilrichtung nach unten mitnimmt und antreibt. 7 ist sehr gut erkennbar, dass im Bereich der Abwälzfläche 32 (siehe insbesondere auch 5) eine Freistellung 31 angeordnet ist, die bei der in 8 und 9 sich ergebenden Abwälzbewegungen in Gegenüberstellung zu den Formschiebern 13 gelangt.
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Mit dieser wird ein unverformter Bereich, nämlich im Bereich der Ausbauchung 7, erzeugt.
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Die 8 zeigt, dass nun die Formschieber 13 durch ein nach unten fahren des Treiberkegels 12 radial nach außen bewegt werden und sich mit ihren Innenkonturansätzen 38 Last übertragend an der Innenseite der Mantelfläche 5 des Profilkörpers 1 anlegen, wie dies in Pfeilrichtung 39 in 2 schematisiert angedeutet ist.
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Die in Pfeilrichtung 26 sich ergebende Abwälzbewegung der Pleuelformstücke 18 wird durch einen Gegenhalter 30 im Unterwerkzeug gem. 9 begrenzt.
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Dabei ist im Übrigen erkennbar, dass die Nasen 34 im Unterwerkzeug formschlüssig in die zugeordneten Ausnehmungen 35 an dem jeweiligen Pleuelformstück 18 eingreifen und somit der Bewegungsantrieb stattfindet.
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Die 10 zeigt nun den fertig gestellten Profilkörper 1 mit der Längsnute 2 und einen am Umfang gleichmäßig sich ergebenden Ausbauchung 7 im Bereich der Längsnuten 2, die unverformt ist und somit die Sprengringnut 6 ausgebildet ist.
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In dieser Stellung wird nun des Oberwerkzeug in Pfeilrichtung 36 nach oben verfahren und der Profilkörper 1 wird dadurch frei und kann aus dem Werkzeug ausgehoben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Profilkörper
- 2
- Längsnut
- 3
- Ausnehmung
- 4
- Ringnut
- 5
- Mantelfläche
- 6
- Sprengringnut
- 7
- Ausbauchung
- 8
- Pfeilrichtung
- 9
- Aufnahme
- 10
- Profildorn
- 11
- Formaufnahme oben
- 12
- Treiberkegel
- 13
- Formschieber
- 14
- Schraubenbolzen
- 15
- Schraubenkopf
- 16
- Einsatz
- 17
- Gegenhalter (Form)
- 18
- Pleuelformstück
- 19
- Pleuel
- 20
- Pleuel
- 21
- Drehachse
- 22
- Drehachse
- 23
- Aufnahme
- 24
- Lagerstelle
- 25
- Lagerstelle
- 26
- Pfeilrichtung
- 27
- Bewegungsraum
- 28
- Niederhalter
- 29
- Pfeilrichtung
- 30
- Gegenhalter (Pleuel)
- 31
- Freistellung
- 32
- Abwälzfläche
- 33
- Freiraum
- 34
- Nase
- 35
- Ausnehmung
- 38
- Pfeilrichtung
- 37
- Konus (von 13)
- 38
- Innenkonturansatz
- 39
- Pfeilrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008047958 A1 [0002]
- DE 102008047985 A1 [0006]
- DE 2619479 C2 [0011]
- DE 102004014112 A1 [0012]
