DE19625893C2 - Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Rohlings - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen RohlingsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen
Rohlings gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung eines scheibenförmigen Roh
lings mit einem etwa tellerförmigen Querschnitt mit dickwandigem äußerem
Umfangsbereich zur Verwendung als Rohling für ein drehbares Teil, wie etwa
ein Antriebszahnrad in einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs in einem
Schwungrad.
Ein Verfahren dieser Art wird in der US-PS 5 237 745 der Anmelderin be
schrieben. Dieses Verfahren ist vorgesehen zur Herstellung einer Antriebs
scheibe.
Ein Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Rohlings gemäß der
US-PS 5 237 745 wird in Fig. 1 bis 4 der beigefügten Zeichnung dargestellt,
auf die bereits hier Bezug genommen werden soll. Zunächst wird gemäß
Fig. 1 eine scheibenförmige dünne Platte 1 auf der Stirnfläche, ausgenommen
einen äußeren Umfangsbereich 1a, der später verformt werden soll, zwi
schen einer Unterlage 2 und einer Druckplatte eingespannt und festgehalten
und in seiner Position fixiert unter Verwendung eines Positionierstifts 4. So
dann wird gemäß Fig. 2 der äußere Umfangsbereich 1a der scheibenförmigen
Platte 1 in Richtung der Achse der Platte mit einem ersten Stauch- bzw.
Preßwerkzeug in einem ersten Verformungsvorgang gestaucht. Als Ergebnis
dieses Stauchvorganges besitzt der äußere Umfangsbereich 1a einen pfeilför
migen Querschnitt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Anschließend wird der äußere
Umfangsbereich 1a der scheibenförmigen Platte 1 weiter mit Hilfe eines
zweiten Preßwerkzeugs 6 in einem zweiten Preßvorgang so verformt, daß der
Umfangsbereich einen rechteckigen Querschnitt erhält. Sodann wird gemäß
Fig. 4 die bereits zweifach verformte Platte 1 mit Hilfe einer unteren Form 7
und einer oberen Form 8 so gepreßt, daß der äußere Randbereich zusammen
mit dem verstärkten, im Querschnitt rechteckigen Randbereich in Axialrich
tung gebogen wird, so daß ein teller- oder schalenförmiger Rohling 9 ent
steht.
Da jedoch bei dem Verfahren gemäß der US-PS 5 237 745 die scheibenför
mige Platte mit dem verstärkten äußeren Randbereich, die schließlich eine
Tellerform annimmt, zunächst am äußeren Randbereich symmetrisch in be
zug auf die Dicke der scheibenförmigen Platte 1 verformt wird und der ver
stärkte Bereich zur Bildung der Tellerform der Platte sodann in Axialrichtung
verformt wird, entstehen extrem große Spannungen im Winkelbereich A, von
dem der verstärkte Bereich ausgeht, auf der Innenseite des Winkels, so daß
in diesem Winkelbereich Risse oder Kerben entstehen können.
Wenn derartige Risse oder Riefen im Winkelbereich auf der Innenseite des
Winkels gebildet werden, ist es unvermeidlich, daß die Festigkeit der späte
ren Zähne des Zahnrades abnimmt, wenn diese auf dem äußeren Umfangsbe
reich des Rohlings unter Verwendung von Druck- oder Fräsmaschinen herge
stellt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorgenannte Problem zu über
winden und ein Verfahren zu schaffen, das in der Lage ist, einen scheibenför
migen Rohling mit einem tellerförmigen Querschnitt mit verstärktem äuße
ren Umfangsbereich herzustellen, ohne daß Risse oder Kerben auf der Innen
seite des Winkelbereichs am Übergang zu dem verstärkten Bereich entste
hen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß wird das dünne Plattenmaterial am äußeren Umfangsbe
reich in Axialrichtung der Platte mit einer Rollform zur Verstärkung des äu
ßeren Umfangsbereichs verformt, so daß ein tellerförmiger Querschnitt ent
steht. Bei dem Verfahren wird eine scheibenförmige dünne Platte zwischen
zwei Spannteilen mit Ausnahme ihres äußeren Umfangsbereichs eingespannt.
Der nach außen aus den Spannteilen austretende Randbereich wird durch
Stauchen pfeilförmig verformt und zugleich in der Wandstärke verstärkt,
während ein Wurzelbereich des verformten Bereichs die selbe Dicke wie die
Platte aufweist. Sodann wird der äußere Umfangsbereich einschließlich des
dickwandigen, verformten Bereichs an dessen Wurzelbereich von einer Sei
tenfläche der dünnen Platte in Richtung der anderen Seite verformt, so daß
ein L-förmiger Querschnitt entsteht und der gebogene Bereich innerhalb ei
ner vorgegebenen Breite liegt. Schließlich wird der gebogene Bereich in ei
ner geschlossenen Form so verformt, daß eine innere und eine äußere Ober
fläche mit vorgegebenen Dimensionen entstehen.
Vorzugsweise werden zwei Stauch- oder Preßvorgänge durchgeführt, bei de
nen der äußere Umfangsbereich der Platte einen pfeilförmigen Querschnitt
erhält, so daß der pfeilförmige Querschnitt stufenweise vom äußeren Ende
des äußeren Umfangsbereichs zu einem Bereich in der Nähe des Wurzelbe
reichs vergrößert wird.
Der durch die Erfindung erzielte Vorteil besteht vor allem darin, daß beim
Preßvorgang der aus den Spannteilen herausragende Randbereich, im Quer
schnitt betrachtet, pfeilförmig verformt und zugleich verstärkt wird, wäh
rend ein Wurzelbereich des verformten Bereichs die Wandstärke der ur
sprünglichen dünnen Platte beibehält. Auf diese Weise kann der verstärkte
äußere Randbereich an dem nicht verstärkten Wurzelbereich von einer Seite
der scheibenförmigen Platte zur anderen L-förmig umgebogen werden. Der L-
förmig umgebogene, im äußeren Randbereich bereits verstärkte Randbereich
kann sodann in geschlossenem Zustand weiterverformt werden, so daß ein
scheibenförmiger Rohling mit einem dickwandigen Randbereich entsteht,
der einen insgesamt teller- oder schalenförmigen Querschnitt besitzt, ohne
daß Risse oder Riefen im Winkelbereich auf dessen Innenseite entstehen.
Durch wenigstens zwei Schritte beim Verformen des äußeren Randbereichs
zu einem pfeilförmigen Querschnitt und durch Vergrößerung des pfeilförmi
gen Querschnitts in einem stufenweisen Verfahren vom äußeren Rand her bis
in die Nähe des Wurzelbereichs kann die Bildung des pfeilförmigen Randbe
reichs behutsam erfolgen.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt zur Veranschaulichung des
Zustands, bei dem eine scheibenförmige dünne Platte für den
Verformungsvorgang gemäß dem Stand der Technik einge
spannt ist;
Fig. 2 ist ein Querschnitt und veranschaulicht den ersten Arbeits
schritt bei der herkömmlichen Verformungsmethode;
Fig. 3 ist ein Querschnitt und veranschaulicht den zweiten Schritt bei
dem herkömmlichen Verfahren;
Fig. 4 ist ein Querschnitt und veranschaulicht den dritten Schritt bei
dem herkömmlichen Verfahren;
Fig. 5 ist ein Querschnitt und veranschaulicht den Zustand nach dem
Einspannen einer scheibenförmigen dünnen Platte für einen
nachfolgenden Verformungsschritt gemäß einer Ausführungs
form der Erfindung;
Fig. 6A zeigt den Anfang des ersten Bearbeitungsschrittes gemäß der
Erfindung;
Fig. 6B zeigt den Abschluß des ersten Bearbeitungsschrittes;
Fig. 7A zeigt in einem Querschnitt den Beginn eines zweiten Bearbei
tungsschrittes;
Fig. 7B ist ein Querschnitt und zeigt den Abschluß des zweiten Bearbei
tungsschrittes gemäß der Erfindung;
Fig. 8A ist ein Querschnitt und zeigt den Beginn eines dritten Bearbei
tungsschrittes gemäß der Erfindung;
Fig. 8B zeigt den Abschluß des dritten Bearbeitungsschrittes gemäß der
Erfindung;
Fig. 9 ist ein Querschnitt eines vierten Bearbeitungsschrittes gemäß
der vorliegenden Erfindung.
Nunmehr soll eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 5 bis
9 erläutert werden.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird eine scheibenförmige dünne Platte 11, die her
gestellt worden ist durch Stanzen aus einem Plattenmaterial mit einer Dicke
von 2 bis 3 mm und kreisförmigem Umriß, an ihren Stirnflächen, ausgenom
men den äußeren Umfang einschließlich des zu verformenden Bereichs 11a
zwischen einer Unterlage 12 und einer Druckplatte 13 fest eingespannt. Die
Positionierung der Platte 11 erfolgt durch Einfügen eines Positionierstifts 14,
der von der Stirnfläche der Unterlage 12 ausgeht, in eine axiale Bohrung der
Platte 11.
Wie in Fig. 6A gezeigt ist, wird mit Hilfe eines ersten Rollwerkzeugs 15 in ei
nem ersten Stauch- oder Preßschritt im äußeren Randbereich 11a vom äuße
ren Rand her in Richtung der Achse eine Stauchung oder Verformung vorge
nommen, während das Rollwerkzeug 15 und die Platte 11 synchron gedreht
werden. Der verformte Querschnitt, der bei diesem ersten Schritt entsteht,
besitzt die Form eines kurzen Pfeiles gemäß Fig. 6B. In diesem Falle wird ein
Wurzelbereich des Randbereichs 11a nicht durch das Rollwerkzeug 15 ver
formt. Der Randbereich 11a wird so verstärkt, daß die Materialstärke von der
ursprünglichen Stärke im Wurzelbereich bogenförmig zur maximalen Stärke
des pfeilförmigen Querschnitts übergeht.
Der Randbereich 11a, der im Querschnitt die Form eines kurzes Pfeiles er
halten hat, wird gemäß Fig. 7A in einem zweiten Verformungsschritt durch
ein zweites Rollwerkzeug 16 verformt, das synchron mit der Platte 11 ge
dreht wird, wie es im ersten Schritt der Fall ist. Der Randbereich nimmt in
diesem zweiten Schritt die Querschnittsform eines längeren Pfeiles an, wie
es in Fig. 7B gezeigt ist. Auch hier verbleibt jedoch ein unverformter Wurzel
bereich zwischen dem verstärkten Randbereich und dem eingespannten Teil
der Platte.
Der Randbereich 11a, der die Querschnittsform eines langen Pfeiles erhalten
hat, wird gemäß Fig. 8A in einem dritten Verformungsschritt durch ein drit
tes Rollwerkzeug 17 zu einer axialen Seite der Platte 11 umgebogen. Auch da
bei drehen sich das dritte Rollwerkzeug 17 und die Platte 11 synchron. In
dem dritten Schritt erhält der verstärkte Randbereich die annähernde Quer
schnittsform eines Halbzylinders, wie es in Fig. 8B gezeigt ist. Diese Form
wird erreicht durch Umbiegen des Randbereichs mit der im Querschnitt
pfeilförmigen Verstärkung um den Wurzelbereich in Axialrichtung der Platte
11. Gemäß Fig. 8B erfolgt das Umbiegen des Randbereichs 11a zur oberen
Seite der Platte 11, also derjenigen Seite, die der mit B gekennzeichneten
unteren Seite gegenüberliegt.
Die Breite C der Abbildung, die im dritten Schritt entsteht, ist im wesentli
chen identisch mit der entsprechenden Breite am fertigen Produkt. Der In
nenbereich der Abbiegung befindet sich in Berührung mit der Umfangsfläche
der Druckplatte 13 oder der Unterlage 12.
Wie aus Fig. 9 hervorgeht, wie der umgebogene, verstärkte Bereich 11a in ei
ner geschlossenen Form mit Hilfe eines vierten Rollwerkzeugs 18 verformt.
Dabei erlangt der Randbereich 11a eine vorgegebene, umgebogene Breite C
und eine vorgegebene Dicke D. Der verformte Randbereich 11a wird durch
die Biegung rechtwinklig abgebogen und erlangt einen rechteckigen Quer
schnitt, ohne daß im Innenwinkel der Abbiegung Risse oder Riefen entste
hen.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Rohlings, bei dem ei
ne scheibenförmige, dünne Platte in Richtung der Seite einer der Oberflä
chen mit Hilfe einer Rollform zur Verstärkung des äußeren Umfangsbereichs
und zur Bildung eines schalenförmigen Querschnitts der Platte verformt
wird, mit folgenden Schritten:
- 1. Einspannen der Platte, ausgenommen deren äußeren Umfangsbereich, zwischen zwei Spannteilen;
- 2. Verformen des äußeren Randbereichs, der aus den Spannteilen heraus ragt, so daß der Randbereich am äußersten Rand die Querschnittsform eines Pfeiles annimmt und dickwandiger wird;
- 3. Biegen des äußeren Randbereichs einschließlich des verformten Be reichs von einer Oberfläche der scheibenförmigen Platte in Richtung der anderen Oberfläche und der Bildung eines annähernden L-förmigen Querschnitts vorgegebener axialer Abbiegungsbreite;
- 4. Verformen des abgebogenen Randbereichs in geschlossener Form zu ei nem Randbereich mit inneren und äußeren Oberflächen vorgegebener Dimensionen,
- 1. daß beim Verformen des äußeren Randbereichs zu einem pfeilförmigen Querschnitt ein Übergangsbereich zwischen dem eingespannten Teil der Platte und dem verformten Randbereich unverformt bleibt
- 2. und daß bei einem abschließenden Verformen des abgebogenen Randbe reichs in einer geschlossenen Form der äußere Randbereich rechtwink lig abgebogen wird und einen rechteckigen Querschnitt vorgegebener Breite und Dicke erhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfor
mung des Randbereichs zu einem pfeilförmigen Querschnitt in zwei Schrit
ten erfolgt.
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