DE19634927A1 - Verfahren zur gleichzeitigen Aufweitung zumindest eines Paars ringförmiger Rohlinge - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gleichzeitigen Aufweitung zumindest eines Paars ringförmiger Rohlinge aus metallischem Werkstoff.

Stand der Technik

Aus der DE-44 08 427 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Drehschwingungsdämpfers bekannt, bei dem ein ring­ förmiger Werkstoffkörper aus Metall durch Kaltverformung spanlos zu einem profilierten Schwungring umgeformt und mittels eines Federkörpers aus elastomerem Werkstoff an ei­ nem Nabenring festgelegt wird. Vor dem Einrollen der Profi­ lierung weist der Schwungring ein Verhältnis von Wandstärke H zu Ringbreite B von 0,25 bis 4 auf, wobei der Schwungring um seine Achse gedreht wird und eine gleichzeitige Umfor­ mung der Außen- und Innenumfangsfläche mittels der Walzen­ werkzeuge, die gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt an­ geordnet sind, erfolgt. Die Walzenwerkzeuge bewirken eine Stauchung des Außenumfangs und eine Aufweitung des Innenum­ fangs in einem Arbeitsgang, wobei von hervorzuhebender Be­ deutung ist, daß der Durchmesser des Rohlings im Anschluß an seine Kaltumformung im wesentlichen gleichgebleiben ist. Während der Umformung besteht die Möglichkeit, daß die Wal­ zen der Walzenpaare in radialer Richtung jeweils aufeinan­ der zubewegt werden oder daß eine Walze der Walzenpaare in radialer Richtung jeweils ortsfest ist und die gegenüber­ liegende Walze radial auf diese zubewegt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Ver­ fahren derart weiterzuentwickeln, daß eine erhebliche Auf­ weitung ringförmiger Rohlinge aus metallischem Werkstoff erzielt werden kann, daß zumindest zwei Rohlinge in einem Arbeitsgang umgeformt werden können und daß die Rohlinge vor und/oder im Anschluß an ihre Umformung jeweils in axia­ ler Richtung betrachtet zu einer die Rohlinge mittig durch­ schneidenden, gedachten Radialebene ein asymmetrisches Pro­ fil aufweisen können.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur gleichzeiti­ gen Aufweitung zumindest eines Paars ringförmiger Rohlinge aus metallischem Werkstoff durch Kaltumformung vorgeschla­ gen, wobei die einander zugewandten Stirnseiten der Rohlin­ ge mit zumindest jeweils einer kreisringförmigen Hohlkehle versehen werden, wobei der von den Hohlkehlen begrenzte Ringraum ein Volumen aufweist, das dem umformungsbedingt verdrängten Volumen beider Rohlinge entspricht, wobei die Rohlinge paarweise mit einander berührenden Stirnseiten in eine Werkzeugmaschine eingelegt und um ihre Achse gedreht und durch einen Walzenspalt zumindest eines Walzenpaars hindurchbewegt werden, wobei die Walzen des Walzenpaars zur Verringerung der Wandstärke der Rohlinge unter wesentlicher Beibehaltung ihrer Ringbreite und ihrer Volumina relativ aufeinander zubewegt werden. Hierbei ist von Vorteil, daß die Materialverformung des Rohlings nahezu ausschließlich radial nach außen erfolgt, um eine Aufweitung, d. h. eine Vergrößerung des Durchmessers zu erzielen. Durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren wird ein hoher Verformungsgrad bei niedrigem Werkzeugverschleiß ermöglicht. Radiale Aufweitun­ gen der Rohlinge um etwa 50% bei Volumenkonstanz sind pro­ blemlos möglich. Die Herstellung der Hohlkehlen in den ein­ ander zugewandten Stirnseiten der Rohlinge kann beispiels­ weise spanabhebend, durch Drehen erfolgen. Auch eine span­ lose Umformung, beispielsweise durch Einprägen der Hohlkeh­ len ist möglich. Dem spanlosen Umformen der Stirnseiten der Rohlinge wird der Vorzug gegeben, da im Gegensatz zu spanabhebenden Fertigungsverfahren die Festigkeit der Roh­ linge dadurch nicht verringert wird.

Zur gleichzeitigen Aufweitung der Rohlinge werden diese paarweise in den Walzenspalt des Walzenpaares derart einge­ legt, daß sich die mit den Hohlkehlen versehenen Stirnsei­ ten anliegend berühren.

Bevorzugt sind die paarweise verwendeten Rohlinge symme­ trisch zu einer Radialebene ausgebildet, die durch die Trennfuge der beiden Teile im Bereich ihrer Stirnseiten verläuft. Werden die Walzen des Walzenpaars zur Aufweitung der Rohlinge relativ aufeinander zubewegt, verringert sich die Wandstärke der Rohlinge und der Durchmesser vergrößert sich. Durch die Stauchung des Profils der Rohlinge und/oder durch die Einformung einer Außen- und/oder Innenprofilie­ rung verlagert sich das durch die Umformung verdrängte Vo­ lumen und weicht in die Hohlkehlen aus. Das Volumen des durch die Hohlkehlen begrenzten Ringraums ist derart bemes­ sen, daß sein Volumen dem umformungsbedingt verdrängten Vo­ lumen entspricht. Im Anschluß an die Aufweitung und/oder Profilierung der Rohlinge ist der Ringraum weitgehend aus­ gefüllt und die Stirnseiten berühren einander flächig an­ liegend. Durch das paarweise Umformen zweier Rohlinge ist von Vorteil, daß jeder der Rohlinge für sich betrachtet ei­ nen asymmetrischen Querschnitt aufweisen kann. Unter der Voraussetzung, daß die asymmetrisch ausgebildeten Rohlinge zur gedachten Radialebene, die sich durch die Trennfuge der Rohlinge erstreckt, symmetrisch sind, heben sich die bei der Umformung auf die Rohlinge wirksamen axialen Kraftkom­ ponenten gegenseitig weitgehend auf.

Bevorzugt sind die Rohlinge auf den einander abgewandten Stirnseiten durch die Walzen geführt.

Bevorzugt weisen die zur Anwendung gelangenden Rohlinge die Form von hohlzylinderförmigen Rohrabschnitten auf Sollen durch das erfindungsgemäße Verfahren sehr starke Oberflä­ chenprofilierungen erzeugt werden, ist von Vorteil, wenn die Rohlinge bereits vorgeformt sind und eine an die ge­ wünschte Oberflächenprofilierung angenäherte Gestalt auf­ weisen. Die Kaltumformung zur Erzielung der gewünschten Oberflächenprofilierung ist dadurch vereinfacht. Besonders kostengünstig kann ein Verfahren zur Aufweitung der ring­ förmigen Rohlinge durchgeführt werden, wenn die Rohlinge jeweils aus einem ebenen Bandmaterial zunächst rundgebogen, dann abgelängt und die offenen Enden des Rings anschließend miteinander verschweißt werden. Derart ausgebildete ring­ förmige Rohlinge sind besonders kostengünstig herstellbar und können durch das erfindungsgemäße Verfahren problemlos aufgeweitet werden. Im Anschluß an die Aufweitung der Roh­ linge weisen diese eine hohe Oberflächengüte, eine ausge­ zeichnete Maßhaltigkeit und eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Ausgehend von Rohlingen übereinstimmender Gestalt kön­ nen Ringe erzeugt werden, die an die jeweiligen Ge­ gebenheiten des Anwendungsfalles angepaßte Dicken und Durchmesser aufweisen.

Die Verringerung der Wandstärke kann durch eine Stauchung des Außenumfangs und/oder eine Aufweitung des Innenumfangs erfolgen. Die Walzen des Walzenpaars bilden die Widerlager bei der Kaltumformung der Rohlinge, wobei bevorzugt jeweils der Außenumfang gestaucht und der Innenumfang gleichzeitig aufgeweitet wird. Bevorzugt bleibt eine Walze des Walzen­ paares in radialer Richtung ortsfest positioniert, wobei die radial gegenüberliegende Walze radial auf die ortsfeste Walze zubewegt wird. Hierdurch ist das Verfahren zur Auf­ weitung einfach durchführbar.

Während der Einwirkung der Walzen auf die Rohlinge können im gleichen Arbeitsgang eine Außen- und eine Innenprofilie­ rung in die Rohlinge eingeformt werden. Die Außenprofi­ lierung kann beispielsweise durch ein Poly-V-Profil zur Aufnahme eines Poly-V-Riemens ausgebildet sein, während die Innenprofilierung in axialer Richtung wellenförmig ausge­ bildet sein kann. Eine derartige Innenprofilierung bietet sich insbesondere dann an, wenn der Ring als Schwungring eines Drehschwingungsdämpfers zur Anwendung gelangen soll, wobei der Ring einen Nabenring mit radialem Abstand außen­ umfangsseitig umschließt und in den durch den Abstand ge­ bildeten Spalt ein Federkörper aus elastomerem Werkstoff eingeschossen ist. Durch die Innenprofilierung werden der Ring und der Nabenring zuverlässig aufeinander gehalten.

Eine weitere Möglichkeit zur gleichzeitigen Aufweitung ei­ nes Paars ringförmiger Rohlinge aus metallischem Werkstoff durch Kaltumformung kann darin bestehen, daß die Umformung der Rohlinge zwischen aufeinanderfolgenden Walzenpaaren, bevorzugt drei gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Walzenpaare bevorzugt stufenweise fortschreitend erfolgt. Eines der Walzenpaare weist dann eine der fertigen Profi­ lierung des Rings entsprechende Formfläche auf, während die beiden vorangehenden Walzenpaare Vorformflächen aufweisen, die eine, vom nicht-profilierten Ring ausgehende, stufenweise Umformung der Rohling-Oberflächen bewirken. In diesem Fall erfolgt die Bearbeitung der Rohlinge stufenwei­ se derart, daß zunächst das Walzenpaar mit der am gering­ sten profilierten Vorformfläche eine nur geringe Umformung der Rohlinge bewirkt. Anschließend werden die nur gering umgeformten Rohlinge durch die folgende Bearbeitungsstufe geführt, wobei die Oberflächen verstärkt in Richtung Endzu­ stand umgeformt werden. Durchlaufen die so vorgeformten Rohlinge die letzte Bearbeitungsstufe, bringen die Formflä­ chen des letzten Walzenpaars innen- und außenumfangsseitig die Oberflächen der Ringe in ihre gebrauchsfertige Form.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Paars ringförmiger Rohlinge, vor deren Umformung.

Fig. 2 die aus den Rohlingen aus Fig. 1 hergestellten Ringe in ihrer gebrauchsfertigen Form.

Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur gleichzeitigen Aufweitung eines Paars ring­ förmiger Rohlinge aus Fig. 1.

Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist ein Paar ringförmiger Rohlinge 1 gezeigt, die hohlzylinderförmig ausgebildet sind und eine Achse 2 konzentrisch umschließen. Das Verhältnis aus der Wandstärke H und der Ringbreite B beträgt bevorzugt 0,25 bis 10, in diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,3. In diesem Ausführungs­ beispiel ist es vorgesehen, daß sowohl die einander zuge­ wandten Stirnseiten 13, 14 der Rohlinge 1 als auch die ein­ ander abgewandten Stirnseiten 18, 19 mit jeweils einer kreisringförmigen Hohlkehle 15, 16, 20, 21 versehen sind. Die einander zugewandten Hohlkehlen 15, 16 begrenzen den Ringraum 17, dessen Volumen mit zunehmender Umformung der Rohlinge 1 abnimmt. Das durch die Umformung verdrängte Vo­ lumen verlagert sich in den Bereich der Hohlkehlen 15, 16, 20, 21.

In Fig. 2 sind die aus den Rohlingen 1 hergestellten Ringe in ihrer gebrauchsfertigen Form gezeigt. Durch das herstel­ lungsbedingte Verfahren wurden die Rohlinge 1 in diesem Beispiel um 50% aufgeweitet, wobei das Volumen und die Ringbreite B im wesentlichen unverändert blieben. Die ge­ brauchsfertigen Ringe sind als Schwungringe für Torsions­ schwingungsdämpfer ausgebildet, wobei der Außenumfang 7 der Ringe während des Verfahrens jeweils mit einer rillenförmi­ gen Profilierung zur Aufnahme eines Poly-V-Riemens versehen wurde. Der Innenumfang 8 ist - in axialer Richtung betrach­ tet - wellenförmig ausgebildet und stützt sich während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Rings auf einem Feder­ körper, der seinerseits einen hier nicht gezeigten Naben­ ring außenumfangsseitig anliegend umschließt. Eine abwei­ chende Ausgestaltung von Außen- 9 und Innenprofilierung 10 der Ringe ist ebenfalls problemlos möglich.

In Fig. 2 ist der durch das Walzenpaar 4 gebildete Walzen­ spalt 3 gezeigt und die im Walzenspalt 3 angeordneten Ringe in ihrer gebrauchsfertigen Form. Während die Rohlinge 1 um ihre Achse 2 gedreht werden, wird in diesem Ausführungsbei­ spiel gleichzeitig sowohl der Außenumfang 7 als auch der Innenumfang 8 umgeformt. Die das Walzenpaar 4 bildenden Walzen 5, 6 werden relativ zueinander in radialer Richtung zugestellt, wie durch die Pfeile 22 angedeutet. Durch die Bewegung der Walzen 5, 6 in radialer Richtung aufeinander zu, wird gleichzeitig in beide Rohlinge 1 die Innenprofi­ lierung 10 und die Außenprofilierung 9 eingeprägt. Die Rin­ ge sind symmetrisch zu der durch die Trennfuge 23 gebilde­ ten Radialebene ausgebildet, während jeder Ring für sich ein asymmetrisches Profil aufweist. Durch die stirnseitigen Führungen 24, 25 der Walze 4 ist das durch die Umformung verdrängte Material der Rohlinge 1 gezwungen, in die Hohl­ kehlen 13, 14, 20, 21 auszuweichen und die dadurch begrenz­ ten Hohlräume vollständig auszufüllen.

Dadurch, daß die Rohlinge einander im Bereich ihrer Stirn­ seiten 13, 14 während der Umformung berühren und dadurch, daß die Walze 4 mit Führungen 24, 25 versehen ist, sind Verlagerungen der Rohlinge 1 in axialer Richtung während ihrer Umformung trotz ihrer asymmetrischen Gestalt ausge­ schlossen.

Um Schwingungen der Rohlinge 1 während des Verfahrens auf ein Minimum zu begrenzen, ist eine Stützrolle 12 vorgese­ hen, die sich in gleichem Maße wie sich der Rohling 1 in radialer Richtung aufweitet in radialer Richtung nach außen bewegt und die Rohlinge unter elastischer Vorspannung wäh­ rend des Verfahrens anliegend berührt.

In Fig. 3 ist eine Seitenansicht aus Fig. 2 in schemati­ scher Darstellung gezeigt. Von wesentlicher Bedeutung ist, daß der Walzenspalt 3 des Walzenpaares 4, 5 während seiner Einwirkung auf die Rohlinge 1 allmählich schmaler wird, um eine Vergrößerung des Durchmessers der Rohlinge 1 unter we­ sentlicher Beibehaltung ihrer Volumina und ihrer Ringbrei­ ten B zu erzielen. Die radiale Aufweitung der Rohlinge ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 11 symbolisiert.

Claims (4)

1. Verfahren zur gleichzeitigen Aufweitung zumindest ei­ nes Paars ringförmiger Rohlinge (1) aus metallischem Werkstoff durch Kaltumformung, wobei die einander zu­ gewandten Stirnseiten (13, 14) der Rohlinge mit zumin­ dest jeweils einer kreisringförmigen Hohlkehle (15, 16) versehen werden, wobei der von den Hohlkehlen (15, 16) begrenzte Ringraum (17) ein Volumen aufweist, das dem umformungsbedingt axial verdrängten Volumen beider Rohlinge (1) entspricht, wobei die Rohlinge (1) paar­ weise mit einander berührenden Stirnseiten (13, 14) in eine Werkzeugmaschine eingelegt und um ihre Achse (2) gedreht und durch einen Walzenspalt (3) zumindest ei­ nes Walzenpaars (4) hindurchbewegt werden, wobei die Walzen (5, 6) des Walzenpaars (4) zur Verringerung der Wandstärke H der Rohlinge (1) unter wesentlicher Bei­ behaltung ihrer Ringbreite B und ihrer Volumina rela­ tiv aufeinander zubewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verringerung der Wandstärke H durch eine Stauchung des Außenumfangs (7) und/oder eine Aufweitung des Innenumfangs (8) erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei nur eine der Walzen (4, 5) in Richtung der benachbarten Walze (5, 4) in radialer Richtung zugestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wäh­ rend der Verringerung der Wandstärke H im gleichen Ar­ beitsgang eine jeweils übereinstimmende Außen- (9) und/oder eine Innenprofilierung (10) in die Rohlinge (1) eingeformt wird.