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Die vorliegende Erfindung betrifft das weitgehend spanlose Fertigen von Werkstücken, die bevorzugt mittels Feinschneiden aus einem Metallblech ausgestanzt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von vergleichsweise großflächigen Stanz-Werkstücken, deren Ausstanzen aus einem Metallblech üblicherweise mit einem nicht unerheblichen Materialverschnitt einhergeht.
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Hintergrund und Stand der Technik
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Zur Herstellung flacher Metallbauteile beliebiger Geometrie ist vornehmlich der Einsatz von Stanzoperationen oder dergleichen spanlosen Trennverfahren vorgesehen. Zum Beispiel kann unter Einsatz des sogenannten Feinschneidens eine Ringstruktur aus einem Metallblech ausgeschnitten bzw. ausgestanzt werden.
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Beim Feinschneiden wird ein nahezu spanloses und äußerst präzises Trennen vollzogen. Das vorliegende Metallblech wird dabei der Schnittkontur folgend, mittels einer sogenannten Ringzacke fixiert, sodass ein Wegfließen des Materials senkrecht zur Schneid- oder Stanzrichtung weitgehend verhindert werden kann. Indem der eigentliche Schneidvorgang im eingespannten Zustand des Metallblechs erfolgt, können sich durch den Schneidvorgang bedingte Zugspannung mit Druckspannung geeignet überlagern. Letztlich können auf diese Art und Weise besonders genaue und maßhaltige Werkstückgeometrien sowie Werkstückkanten und -Ränder erzeugt werden.
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In der
DE 10 2009 029 756 A1 wird ferner ein Verfahren zur Herstellung von Stanzteilen, wie etwa Synchronringen oder Kupplungskörpern beschrieben, wobei ein ringförmiges Werkstück als Ganzes aus einem Bandmaterial ausgestanzt wird.
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Ein hiermit vergleichbares Stanz-Werkstück 10 ist auch in der vorliegenden 1 gezeigt. Dieses weist einen mit mehreren radial nach außen ragenden Zähnen 14 versehenen Ring 12 auf, bei dessen Ausstanzen aus einem Metallblech 1 ein vergleichsweise großes Verschnittstück 18 inmitten der Ringstruktur 12 entsteht. Zudem besteht hier stets das Erfordernis, ein zusammenhängendes Metallblech 1 bereitstellen zu müssen, welches flächenmäßig größer als die vom Außenumfang des Rings 12 gebildete Fläche ist.
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Des Weiteren ist aus der
EP 1 650 454 A1 ein segmentiertes Trägerblech für eine Lamelle bekannt, welches aus mehreren segmentierten Trägerblechlamellen gebildet ist. Segmente benachbarter Trägerblechlamellen sind dabei versetzt gegeneinander angeordnet. Zur Herstellung des Trägerblechs bzw. der Lamelle wird dabei ein Klebeverfahren, ein Schweißverfahren oder Vernieten vorgeschlagen.
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Ferner ist aus der
WO 2009/036853 A1 ein segmentiertes Trägerblech für eine Lamelle bekannt, das aus mindestens zwei Segmenten unter Ausbildung einer Grenzlinie zwischen den Segmenten puzzelartig zusammengesetzt ist.
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Die
US 4 449 621 A beschreibt ferner eine segmentierte ringförmige Kupplungsscheibe mit zumindest zweit Kupplungslamellen, von denen eine drei Segmente und von denen eine andere vier Segmente, jeweils identischer Größe und Konfiguration aufweist.
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Aus der
EP 0 117 224 A1 ist schließlich ein Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzspielen mit konisch geformten Einzelteilen bekannt, die nach erfolgtem Zusammensetzen in vertikale Richtung verkanten und zu einer relativ stabilen Einheit zusammengeschoben werden können.
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Schließlich beschreibt die
EP 0 115 211 B1 eine segmentierte Reibscheibe mit einer Kernplatte mit daran angeordneten Reibbelegen, deren einzelne Segmente bezogen auf die Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. So besteht bei derartigen segmentierten Trägerblechen stets das Problem einer nicht ausreichenden Stabilität, insbesondere in Axialrichtung, in welcher die einzelnen Segmente zusammengesetzt werden.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Werkstückherstellung sowie ein entsprechendes Werkstück bereitzustellen, welches mit einer Verringerung des Materialverbrauchs sowie mit einer Verkleinerung der Verschnittmenge einhergeht. Es ist eine weitere Zielsetzung, ohne nennenswerte Festigkeits- oder Stabilitätseinbußen des Werkstücks den Materialverbrauch zu seiner Herstellung und letztlich die damit verbundenen Herstellungskosten zu senken. Es ist ferner ein erklärtes Ziel, die Stabilität segmentierter Bauteile unter Einhalten geringstmöglicher Bauteildicken zu erhöhen.
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Erfindung
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einem Werkstück gemäß Patentanspruch 1, einem Werkstücksegment nach Patentanspruch 7 sowie mit einem Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche sind.
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Das erfindungsgemäße Werkstück ist als Stanzteil aus einem Metallblech ausstanzbar und weist zur Minimierung eines Verschnitts des Metallblechs zumindest zwei getrennt voneinander aus dem Metallblech ausstanzbare Werkstücksegmente auf. Die zumindest zwei Werkstücksegmente weisen miteinander korrespondierende Formschlussmittel auf, mittels derer die Segmente zur Bildung des Werkstücks formschlüssig zusammengefügt werden können. Das Werkstück wird somit nicht mehr als Ganzes und nicht mehr einstückig, sondern in Form zumindest zweier oder mehrerer Segmente aus einem Metallblech ausgestanzt oder ausgeschnitten, wobei die Werkstücksegmente bereits im Zuge der Ausstanzoperation mit einander korrespondierenden Formschlussmitteln versehen werden, die ein unmittelbares Verbinden der beiden Werkstücksegmente zur Bildung des fertigen Werkstücks ermöglichen.
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Da das einzelne Werkstücksegment naturgemäß eine geringere Fläche als das zusammengesetzte Werkstück aufweist, kann der Materialverschnitt des zur Verfügung stehenden Metallblechs weitgehend optimiert werden. Die Anzahl der einzelnen Segmente bzw. der Grad der Segmentierung des Werkstücks soll unter Kosten-Nutzen-Aspekten optimiert werden. Die durch den günstigeren Materialzuschnitt erzielbaren Kostenvorteile sollten nur möglichst minimal durch das Zusammensetzen der einzelnen Segmente und damit verbundener Montagekosten geschmälert werden.
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Insbesondere bei vergleichsweise komplex oder großflächig ausgebildeten Werkstücken, wie zum Beispiel ausgedehnten Ringstrukturen ist die Segmentierung des Rings in einzelne Ringsegmente besonders sinnvoll. Zudem kann die Fläche des Ausgangs-Metallblechs auch kleiner als der vom Außenumfang des zusammengesetzten Werkstücks gebildete Flächenabschnitt gewählt werden. Es ist ferner denkbar, aus einem quadratischen oder rechteckigen Metallblechzuschnitt mit begrenzter Kantenlänge ein ringartiges Werkstück zu bilden, dessen Durchmesser weitaus größer als die Kantenlänge des Ausgangs-Metallblechs ist.
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Ferner sind zur Erhöhung der Stabilität des Werkstücks im Bereich der Formschlussmittel Haltemittel ausgebildet, die einem selbsttätigen Lösen einer zwischen zwei Werkstücksegmenten mittels der Formschlussmittel gebildeten formschlüssigen Verbindungen entgegenwirken. Die Haltemittel machen dabei ein wechselseitiges Verkleben, Verschweißen oder Vernieten einzelner Segmente untereinander weitgehend überflüssig. Die Haltemittel stehen dabei nicht aus der Ebene des Werkstücks oder seiner Formschlussmittel hervor, sondern sind ausschließlich in einer seitlichen Grenzfläche der Formschlussmittel, insbesondere in einer durch Ausstanzen des Segments gebildeten seitlichen Begrenzungsfläche oder Werkstückkante, vorgesehen. Die Haltemittel sind ferner unmittelbar in die Formschlussmittel integriert und können zusammen mit diesen aus dem Metallblech ausgestanzt werden.
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Die Haltemittel sind hierbei zumindest abschnittsweise als schräg oder konisch zur Flächennormalen der Ebene der Formschlussmittel verlaufende Schräg- oder Konusflächen im Bereich der Formschlussmittel ausgebildet. Indem die Formschlussmittel sich in einer zweidimensionalen Ebene erstrecken und in dieser ineinandergreifende Vorsprünge, Vertiefungen, Hinterschneidungen und dergleichen ineinandergreifende Elemente aufweisen, werden die Haltemittel durch schräg oder konisch verlaufende Flächen an den aneinander zugewandten Begrenzungen der Formschlussmittel gebildet.
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Auf diese Art und Weise können in der durch Ausstanzen, insbesondere durch Feinschneiden gebildeten Werkstück- oder Werkstücksegmentkante miteinander wechselwirkende Haltemittel geschaffen werden, die ausschließlich und vollständig innerhalb der aneinander angrenzenden und miteinander in Anlage bringbaren Grenzflächen der miteinander korrespondierenden Formschlussmittel verlaufen.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die einzeln aus dem Metallblech ausstanzbaren Werkstücksegmente formschlüssig miteinander verbindbar. Es ist dabei aber vorgesehen nur durch Aufwendung einer oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegenden Montage- oder Demontagekraft eine formschlüssige Verbindung zweier Segmente zu bilden oder umgekehrt, diese aufzuheben. Das In- und/oder Außereingriff-Bringen der aufeinander abgestimmten Formschlussmittel erfolgt dabei stets entgegen der Wirkung der Haltemittel, welche dazu ausgebildet sind, ein wechselseitiges Verschwenken und/oder Verkippen der Werkstücksegmente zu verhindern. Ein Verbinden oder ein Lösen der Formschlussmittel sowie der zugehörigen Segmente geht mit einer zumindest zeitweisen Deaktivierung oder mechanischen Verdrängung der Haltemittel, insbesondere mit zumindest geringfügigen, vorzugsweise elastischen Verformung der Formschlussmittel bzw. der Haltemittel einher.
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Die Formschlussmittel der einzelnen Werkstücksegmente sind insoweit aufeinander abgestimmt, dass ein Lösen zweier formschlüssig miteinander verbundener Werkstücksegmente etwa nur durch eine bereichsweise elastische Verformung der Formschlussmittel oder deren Haltemittel möglich ist. Auf diese Art und Weise kann das aus mehreren Segmenten zusammengesetzte Werkstück eine geforderte Festigkeit, insbesondere auch in Richtung seiner Flächennormalen aufweisen.
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Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass die Werkstücksegmente, insbesondere im Bereich ihrer Formschlussmittel mittels Feinschneiden aus dem Metallblech ausstanzbar bzw. ausgestanzt sind. Mittels Feinschneiden kann eine zur Bildung eines sich nicht selbsttätig lösenden Formschlusses zwischen miteinander zu verbindenden Werkstücksegmenten bereitgestellt werden. Eine hohe Maßhaltigkeit sowie Genauigkeit, insbesondere im Bereich der miteinander korrespondierenden Formschlussmittel erweist sich hierbei als besonders vorteilhaft.
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Durch die mittels Feinschneidern erzielbare Genauigkeit und Maßhaltigkeit der Segmente kann ferner erreicht werden, dass der Grad einer etwaigen elastischen oder plastischen Verformung der Haltemittel vergleichsweise gering ausfallen kann. Die Verformungen zur Bildung oder zum Aufhaben einer formschlüssigen Verbindung liegen etwa im Sub-Millimeter-Bereich
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In Weiterbildung hiervon sind die Werkstücksegmente jeweils als Flachbauteile ausgebildet, die sich in einer einzigen Ebene erstrecken. Mögliche Dicken der Flachbauteile ergeben sich aus den für das Feinschneiden vorgegebenen Randbedingungen. Typischerweise können sämtliche Metallbleche unabhängig von ihrer Materialart mit Dicken von 0,5 bis 20 mm mittels Feinschneiden annähernd spanfrei bearbeitet werden. Die einzelnen Segmente müssen dabei nicht durchgängig flach ausgebildet sind.
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Es ist nach der Erfindung bereist ausreichend, wenn sich die miteinander korrespondierenden Formschlussmittel in einer Ebene erstrecken, sodass die formschlüssige Verbindung zwischen den Segmenten als eine Art zweidimensionaler Formschluss in der entsprechenden Ebene, welche mit der Werkstückebene zusammenfallen kann, gebildet wird. Das Zusammenfügen einzelner Werkstücksegmente erfolgt durch eine Verschiebung oder Verkippung zweier Werkstücksegmente in Richtung ihrer Flächennormalen oder schräg hierzu. Bei miteinander in Eingriff stehenden Formschlussmitteln verhindern die Haltemittel jedoch ein solches Verkippen oder Verschwenken.
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Sobald die in der Werkstückebene ausgebildeten Formschlussmittel miteinander in Eingriff stehen und auf diese Art und Weise die Werkstücksegmente zur Bildung des Werkstücks zueinander fixieren, kann das Werkstück, in der Werkstückebene betrachtet, den an das Werkstück gestellten mechanischen Anforderungen problemlos standhalten.
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Je nach verwendetem Material kann das in der Werkstückebene segmentiert ausgebildete Werkstück eine bezogen den jeweiligen Anwendungsfall ausreichende mechanische Belastungsgrenze aufweisen. Senkrecht zur Werkstückoder Formschlussebene wirken hingegen die Haltemittel, die ein selbsttätiges Lösen der Formschlussmittel verhindern.
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In Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Formschlussmittel an gegenüberliegenden Endabschnitten der Werkstücksegmente angeordnet sind. Insbesondere kann ein erster Endabschnitt des Werkstücksegments ein erstes Formschlussmittel aufweisen und ein gegenüberliegender, zweiter Endabschnitt des Werkstücksegments ein mit dem ersten Formschlussmittel korrespondierendes zweites Formschlussmittel aufweisen. Es ist dabei insbesondere von Vorteil, wenn das Werkstück eine Symmetrie aufweist, die die Segmentierung des Werkstücks quasi vorgibt, sodass zur Bildung des Werkstücks eine Anzahl identisch ausgebildeter Werkstücksegmente formschlüssig miteinander verbunden werden können.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht ferner vor, dass sich die Formschlussmittel ausschließlich in der Ebene des Werkstücksegments erstrecken und in dieser Ebene zumindest eine Hinterschneidung aufweisen. Die Hinterschneidung kann einzelne Ecken und Vorsprünge sowie Kanten aufweisen. Sie kann aber auch abgerundet, etwa nach Art eines Pilzkopfes ausgebildet sein. Die sich in der Werkstückebene erstreckenden Formschlussmittel können zum Beispiel ein mit einem Vorsprung versehenes männliches Verbindungsglied sowie ein hiermit korrespondierendes, mit einer entsprechenden Vertiefung oder Aufnahme versehenes weibliches Verbindungsglied aufweisen.
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Im zusammengefügten Zustand, insbesondere an ihren zueinander zugewandten Grenzflächen weisen erstes und zweites Formschlussmittel von aneinander angrenzenden Werkstücksegmenten miteinander korrespondierende Grenzflächen und Konturen auf, sodass die Grenzfläche zweier aneinander angrenzend angeordneter Werkstücksegmente annähernd vollflächig und ohne Vertiefungen, sozusagen vertiefungsfrei ausgebildet ist. Als vorteilhaft erweist es sich ferner, wenn die miteinander in Eingriff stehenden Formschlussmittel eine über den Formschluss hinweg verlaufende durchgehend ebene Fläche aufweisen, die mit der Ober- und/oder Unterseite der jeweils angrenzenden in sich flach ausgebildeten Werkstücksegmente zusammenfällt.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Werkstück als geschlossener Ring mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung aneinander angrenzend angeordneter und formschlüssig miteinander verbundener Werkstücksegmenten ausgebildet. Der Ring kann dabei als verzahnter Ring aus Stahlblech oder dergleichen Materialien ausgebildet sein. Er kann als Kupplungsring, als Stahllamelle, als Reibring oder dergleichen, etwa auch als Synchronring oder Kupplungsscheibe, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich Verwendung finden.
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Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein einzelnes Werkstücksegment, welches zur Bildung eines zuvor beschriebenen, etwa ringartig ausgebildeten Werkstücks durch Zusammenfügen mehrerer Werkstücksegmente ausgebildet ist. Das Werkstücksegment ist dabei aus einem Metallblech ausgestanzt bzw. ausstanzbar und ist an gegenüberliegenden Endabschnitten mit zueinander korrespondierenden Formschlussmitteln versehen, welche mittels Feinschneiden erzeugbar sind. Im Bereich der Formschlussmittel sind ferner zumindest abschnittsweise Haltemittel ausgebildet, die einem selbsttätigen Lösen einer zwischen zwei, vorzugsweise baugleich ausgebildeten Segmenten gebildeten formschlüssigen Verbindung, entgegenwirken.
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Es ist dabei vorgesehen, dass das Haltemittel zumindest im Bereich des Formschlussmittels jeweils eine gegenüber seiner Flächennormalen des jeweiligen Formschlussmittels zumindest bereichsweise geneigt oder schräg ausgerichtete Schrägfläche oder Konusfläche als Kante aufweisen. Das heißt, die im Bereich des Formschlussmittels liegende Werkstückkante des Werkstücksegments weist eine vorgegebene Konizität bzw. einen gegenüber seiner Flächennormalen geneigten Verlauf auf. Indem die korrespondierenden Formschlussmittel, etwa weibliche und männliche Formschlussmittel, eine konusartig und gegenkonusartig ausgebildete Kante aufweisen, kann ein besonders hohes Maß an Stabilität von miteinander in Eingriff stehenden Formschlussmitteln erreicht werden. Auch ist ein In- oder Außereingriff-Bringen der Formschlussmittel nur unter einer zumindest geringfügen Verformung der Haltemittel möglich.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung erstrecken sich die Haltemittel in der durch Ausstanzen des Segments gebildeten seitlichen Begrenzungsfläche der in Endmontagekonfiguration zueinander zugewandten Formschlussmittel. Die Schräg- oder Konusflächen, gegebenenfalls auch andersartig schräg oder gewellt ausgebildete Flächen der Haltemittel sind bei miteinander in Eingriff bringbaren Formschlussmittel zueinander entgegengerichtet ausgerichtet.
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Eine Begrenzungsfläche zwischen den Formschlussmitteln verläuft somit nicht exakt senkrecht zur Montage- oder Demontagerichtung der Formschlussmittel, also nicht parallel zu einer Flächennormalen der Ebene der Formschlussmittel sondern zumindest abschnittsweise in einem gewissen Maße schräg oder konisch hierzu. Dabei ist ferner vorgesehen, dass die Formschlussmittel und mit Ihnen die Haltemittel mit Erreichen einer formschlüssigen Verbindung zweier oder mehrerer Werkstücksegmente über Ihre gesamte, durch Ausstanzen entstandene Grenzfläche hinweg aneinander anliegen und/oder sich in Umfangsrichtung aneinander abstützen.
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Da sich die Formschlussmittel in der Ebene des Werkstücksegments erstrecken und zur Bildung eines Formschlusses naturgemäß eine irgendwie geartete ineinandergreifende Struktur aufweisen, muss für ein Zusammenfügen als auch für ein Lösen der Formschlussverbindung zumindest eine gewisse Montage- oder Demontagekraft aufgebracht werden, unter welcher die aneinander angrenzenden Kanten weiblicher und männlicher Formschlussmittel eine vorübergehende Verformung erfahren.
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Der Grad der Konizität der aneinander angrenzenden Grenzflächen miteinander in Eingriff bringbarer Formschlussmittel ist an die Materialstärke angepasst und auf die Materialbeschaffenheit, insbesondere auf die Materialfestigkeit abgestimmt. So kann zum Beispiel Stahlblech mit einer Dicke im einstelligen Millimeterbereich bevorzugt zur Anwendung kommen. Die Konusfläche muss nicht zwingend über den gesamten Verlauf eines freien Endabschnitts eines Werkstücksegments ausgebildet sein. Es kann bereits ausreichen, wenn konische Abschnitte lediglich bereichsweise im Bereich der miteinander in Eingriff bring baren Formschlussmittel ausgebildet sind.
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In einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung oder Fertigung eines aus einem Metallblech ausgestanzten Werkstücks, wobei einzelne Werkstücksegmente mit zueinander korrespondierenden Formschlussmitteln versehen, aus dem Metallblech ausgestanzt und unter Verwendung der Formschlussmittel zum Werkstück zusammengesetzt werden. Es ist dabei insbesondere vorgesehen, die einzelnen Werkstücksegmente unter Anwendung eines Feinschneidprozesses aus dem Metallblech auszustanzen. Auf diese Art und Weise kann eine zur Bildung des Formschlusses zwischen einzelnen Werkstücksegmenten geforderte Maßhaltigkeit und Genauigkeit erzielt werden. Die Formschlussmittel werden ferner zumindest bereichsweise mit einer gegenüber der Flächennormalen des jeweiligen Werkstücksegments geneigt verlaufende bzw. schräg ausgerichteten Schräg- oder Konusfläche als Kante versehen. Hierfür kommt insbesondere ein Feinschneid-Folgeverbundwerkzeug zum Einsatz, mittels welchem in einem mehrstufigen Schneid- und/oder Umformprozess die geforderten Schräg- oder Konusflächen erzeugt werden können.
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Bevorzugte Schrägflächen erstrecken sich unter einem Winkel > 10°, > 5°, bevorzugt sogar kleiner als 3° oder kleiner als 1° gegenüber der Flächennormalen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Hierbei bilden sämtliche in den Zeichnungen bildlich dargestellten als auch sämtliche im Text beschriebenen Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in jeglicher sinnvollen Kombination untereinander den Gegenstand der Erfindung.
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Es zeigen:
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1 einen verzahnten Ring nach dem Stand der Technik,
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2 eine Draufsicht auf ein einzelnes Werkstücksegment zur Bildung eines in 6 gezeigten Rings,
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3 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A gemäß 2 und
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4 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie B-B gemäß 2,
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5 ein Metallblech, aus welchem insgesamt vier Werkstücksegmente ausgestanzt werden können und
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6 ein aus insgesamt acht Werkstücksegmenten zusammengesetztes Werkstück.
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Detaillierte Beschreibung
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Das in den 2 bis 4 gezeigte Werkstücksegment 22 ist als Kreisringsegment ausgebildet und weist radial nach außen weisend, folglich nach oben in 2, eine Anzahl an Zähnen 14 auf. In Umfangsrichtung ist das Werkstücksegment 22 mit zueinander korrespondierenden Formschlussmitteln 26, 28 versehen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine mit einer Hinterschneidung versehene Aufnahme 34 sowie als ein in die Aufnahme 34 einsetzbarer pilzkopfartig ausgebildeter Vorsprung 30 ausgebildet sind.
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Angrenzend an die Aufnahme 34 weist der in 2 links dargestellte freie Endabschnitt des Werkstücksegments 22 eine Grenzfläche oder Kante 36 auf, die im zusammengesetzten Zustand, wie er zum Beispiel in 6 gezeigt ist, mit einer korrespondierenden Grenzfläche oder Kante 32 des gegenüberliegenden freien Endabschnitts eines benachbart zu liegen kommenden Werkstücksegments 22 angrenzt.
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Auf diese Art und Weise kann, wie in 6 dargestellt, ein puzzleartig zusammengesetztes Werkstück 20 bereitgestellt werden. Der in Umfangsrichtung vorspringende Zapfen 30 des Werkstücksegments 22 weist im Übergang zur Stirnfläche 32 eine geschwungen ausgebildete Hinterschneidung 33 auf, die in Montagekonfiguration mit einem weiteren Werkstücksegment 22 mit einem korrespondierend geformten, die Aufnahme 34 verjüngenden Rand 35 einen Formschluss in der Ebene des in 6 in Draufsicht gezeigten Werkstücks 20 bildet.
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In Radialwirkung als auch in Umfangsrichtung wirkende Kräfte können mit einem derartig zusammengesetzten und segmentierten Werkstück 20 problemlos, in etwa vergleichbar wie mit einem in 1 gezeigten Werkstück 10 übertragen werden.
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Damit eine ausreichend stabile formschlüssige Verbindung zwischen einzelnen Werkstücksegmenten 22 geschaffen werden kann, weisen die miteinander korrespondierenden Formschlussmittel 26, 28 an ihren Kanten oder Grenzflächen 36, 32 aufeinander abgestimmte, schräg zur Flächennormalen 38 verlaufende Schräg- oder Konusflächen 32, 36 auf, welche als Haltemittel fungieren, sobald die Segmente formschlüssig miteinander verbunden sind. In den 3 und 4 sind jene schräg verlaufende Werkstückkanten 36, 32 explizit im Vergleich zu einer geradlinig bzw. senkrecht verlaufenden Schnittkante 36' bzw. 32' gezeigt.
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Während sich die Kante 36 des weiblichen Formschlussmittels 26 nach oben hin verjüngt, weist die korrespondierende Kante 32 des männlichen Formschlussmittels 28 eine nach unten hin verjüngende Kontur auf. Aufgrund des pilzartig ausgebildeten Zapfens 30 sowie der hiermit korrespondierenden Aufnahme 34 können die mit entsprechenden Konusflächen 32, 36 ausgebildeten Formschlussmittel 28, 26 nur unter Aufwendung einer nennenswerten Montage- oder Demontagekraft in oder außer Eingriff gebracht werden. Je nach verwendetem Material und Materialstärke können Abzugskräfte im Bereich von 100 Newton oder sogar im Kilo-Newton-Bereich realisiert werden.
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Indem die Formschlussmittel 26, 28 von der in den 3 und 4 gezeigten Ebene der Werkstücke 22 nicht hervorspringen, sondern ausschließlich in der aneinander angrenzenden Stirnfläche oder in Umfangsrichtung liegenden Kante 32, 36 ausgebildet sind, kann der in 6 gezeigte Ring 20 auch im Bereich der Fügestellen 24 eine absolut ebene Form aufweisen, sodass insgesamt ein segmentierter und zusammengesetzter Ring 20 mit hervorragenden Gleiteigenschaften bereitgestellt werden kann.
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Aus der in 5 gezeigten Anordnung einzelner Schnittmuster zum Ausstanzen mehrerer Werkstücksegmente 22 aus einem einzigen Metallblech 40 ist der material- und somit kosteneinsparende Effekt gegenüber einem einteiligen Ausstanzen gemäß dem Stand der Technik nach 1 unmittelbar ersichtlich. Es können zudem weitaus kleinere Metallblechzuschnitte 40 als Ausgangswerkstück Verwendung finden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel kann durch Ausstanzen einzelner Segmente 22 der Materialaufwand gegenüber einer in 1 gezeigten herkömmlichen Variante um mehr als 50% reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Metallblech
- 10
- Werkstück
- 12
- Ring
- 14
- Zahn
- 18
- Verschnittfläche
- 20
- Werkstück
- 22
- Werkstücksegment
- 24
- Fügestelle
- 26
- Formschlussmittel
- 28
- Formschlussmittel
- 30
- Vorsprung
- 32
- Konusfläche
- 33
- Hinterschneidung
- 34
- Aufnahme
- 35
- Verjüngung
- 36
- Konusfläche
- 38
- Flächennormale
- 40
- Metallblech
