DE19634927C2 - 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-AS 17 52 887 ist ein Ringwalzwerk bekannt, mit­ tels dem ein Verfahren zur Aufweitung eines ringförmigen Rohlings aus metallischem Werkstoff durch Kaltumformung durchgeführt wird, in dem der Rohling um seine Achse ge­ dreht und durch einen Walzenspalt des Walzenpaares hindurch bewegt wird und die Walzen zur Verringerung der Wandstärke des Rohlings relativ aufeinander zubewegt werden, wobei die Ringbreite mittels auf den Stirnflächen des Rohlings auf­ liegenden, axial einstellbaren Kegelwalzen im wesentlichen beibehalten wird.

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 seihe 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 gleichgeblieben 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 Verfahren der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, daß zu­ mindest zwei Rohlinge in einem Arbeitsgang umgeformt werden können, wobei die Rohlinge vor und/ oder im Anschluß an ih­ re Umformung jeweils in axialer Richtung betrachtet zu ei­ ner die Rohlinge jeweils mittig durchschneidenden, gedach­ ten Radialebene, ein asymmetrisches Profil aufweisen kön­ nen.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Weiterbildungen 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, bei dem zumindest die einander zugewandten Stirnseiten eines Rohlingpaars jeweils mit mindestens einer kreisring­ förmigen Hohlkehle versehen werden, wobei der von den Hohl­ kehlen begrenzte Freiraum ein Volumen aufweist, das dem um­ formungsbedingt axial verdrängten Volumen beider Rohlinge des Rohlingpaares entspricht, bei dem die Rohlinge paarwei­ se mit einander berührenden, die Hohlkehlen aufweisenden Stirnseiten um ihre gemeinsame Achse gedreht und durch ei­ nen Walzenspalt eines Walzenpaars hindurchbewegt werden und bei dem die Walzen des Walzenpaars zur Verringerung der Wandstärke der Rohlinge relativ aufeinander zubewegt wer­ den, wobei die Ringbreite der Rohlinge beibehalten wird. 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 erfindungsgemäße Verfahren wird ein hoher Verformungsgrad bei niedrigem Werkzeugverschleiß er­ möglicht. Radiale Aufweitungen der Rohlinge um etwa 50% bei Volumenkonstanz sind problemlos möglich. Die Herstellung der Hohlkehlen in den einander zugewandten Stirnseiten der Rohlinge kann beispielsweise spanabhebend, durch Drehen er­ folgen. Auch eine spanlose Umformung, beispielsweise durch Einprägen der Hohlkehlen ist möglich. Dem spanlosen Umfor­ men der Stirnseiten der Rohlinge wird der Vorzug gegeben, da im Gegensatz zu spanabhebenden Fertigungsverfahren die Festigkeit der Rohlinge 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 zu bewegt, 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.

Die Ringbreite der Rohlinge kann hierbei dadurch beibehalten werden, daß die Rohlinge auf den einander abgewandten Stirnseiten durch die Walzen geführt sind.

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 Walzen des Walzenpaars bilden die Widerlager bei der Kaltumformung der Rohlinge, wobei jeweils der Außenumfang gestaucht und der Innenumfang gleichzeitig aufgeweitet wird. Bevorzugt bleibt eine Walze des Walzen­ paares in radialer Richtung ortfest 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.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung 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 ab, 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 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 (3)

1. Verfahren zur gleichzeitigen Aufweitung zumindest ei­ nes Paars ringförmiger Rohlinge (1) aus metallischem Werkstoff durch Kaltumformung, bei dem zumindest die einander zugewandten Stirnseiten (13, 14) eines Roh­ lingpaars jeweils mit mindestens einer kreisringförmi­ gen Hohlkehle (15, 16) versehen werden, wobei der von den Hohlkehlen (15, 16) begrenzte Ringraum (17) ein Volumen aufweist, das dem umformungsbedingt axial ver­ drängten Volumen beider Rohlinge (1) des Rohlingpaars entspricht,
bei dem die Rohlinge (1) paarweise mit einander berüh­ renden, die Hohlkehlen (15, 16) aufweisenden Stirnsei­ ten (13, 14) um ihre gemeinsame Achse (2) gedreht und durch einen Walzenspalt (3) eines Walzenpaars (4) hin­ durchbewegt werden
und bei dem die Walzen (5, 6) des Walzenpaars (4) zur Verringerung der Wandstärke (H) der Rohlinge (1) re­ lativ aufeinander zu bewegt werden, wobei die Ring­ breite (B) der Rohlinge (1) beibehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine der Walzen (4, 5) in Richtung der benachbarten Walze (5, 4) in radialer Richtung zugestellt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem während der Verringerung der Wandstärke (H) im glei­ chen Arbeitsgang eine Profilierung (9, 10) in die Roh­ linge (1) eingeformt wird, derart, daß jeder Rohling (1) für sich betrachtet einen asymmetrischen Quer­ schnitt aufweist und beide Rohlinge (1) zu einer ge­ dachten Radialebene, die sich durch die Trennfuge (23) zwischen den Rohlingen (1) erstreckt, symmetrisch aus­ gebildet sind.