DE19701565C2 - Verfahren zur Herstellung eines Getriebeteils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drückwalzen einer Blechronde zu einem Getriebeteil mit einem radial verlau­ fenden Bodenbereich, einem axial verlaufenden Umfangsberei­ ch mit zwei Abschnitten, von denen sich ein Abschnitt zur einen Seite des Bodenbereichs und der andere Abschnitt zur gegenüberliegenden Seite des Bodenbereichs hin erstreckt, wobei in den einen Abschnitt des Umfangsbereichs eine In­ nenprofilierung und in den anderen Abschnitt des Umfangsbe­ reichs eine Außenprofilierung durch Drückwalzen eingearbei­ tet wird.

Derartige Getriebeteile werden vornehmlich in Automatikge­ trieben eingesetzt. Die Profilierungen sind dabei als Innen- und Außenverzahnung ausgebildet. Zur Herstellung dieser Getriebeteile ist es bekannt, zunächst zwei topf­ förmige Teilstücke mit jeweils einem verzahnten Abschnitt zu fertigen. Diese Einzelstücke können durch eine spanab­ hebende oder eine spanlose Bearbeitung hergestellt werden, wie es beispielsweise in der DE-C 39 32 823 beschrieben ist.

Die Teilstücke werden anschließend mit ihren Bodenplatten aneinandergelegt, aufeinander ausgerichtet und dann ver­ schweißt. Trotz eines relativ aufwendigen Ausrichtens be­ steht die Gefahr, daß durch die Wärmeeinbringung beim Schweißen ein thermischer Verzug auftritt.

Gattungsgemäße Verfahren sind außerdem aus der DE 196 03 773 A1 bekannt. Die dort offenbarten Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass mindestens einer der Abschnitte des Umfangsbereichs durch Spalten und anschließendes Umbiegen der Blechronde gebildet wird. Die verwendeten Umformmetho­ den des Spaltens und Umbiegens bringen es mit sich, dass sich am Spaltgrund bei einem übermäßigen Umformen ein riß­ anfälliges Materialgefüge ausbilden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem das genannte Getriebeteil formgenau, mit hoher Stabilität und zugleich kostengünstig gefertigt werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das gattungsgemäße Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet,

• - daß ein äußerer Rand der Blechronde zu einer Seite hin zum Bilden einer zum Boden schrägstehenden Ringwand angewinkelt wird,
• - daß an die schrägstehende Ringwand eine Absteckrolle zugestellt wird, welche die Ringwand von deren freiem Ende zum Boden hin überstreicht,
• - daß dabei eine Wandstärke der schrägstehenden Ring­ wand unter Verdrängung eines Materialvolumens verrin­ gert wird,
• - daß mit dem verdrängten Materialvolumen ein ringförmi­ ger Steg angeformt wird, der sich vom Boden aus zu der Seite erstreckt, welche von der Ringwand abgewandt ist,
• - daß die Ringwand zu dem einen profilierten Abschnitt des Umfangsbereichs drückgewalzt und endgeformt wird und
• - daß der ringförmige Steg zu dem anderen profilierten Abschnitt des Umfangsbereiches drückgewalzt und end­ geformt wird.

Dieses Verfahren gewährt die Herstellung des Getriebeteils aus einem Stück. Ein aufwendiges Ausrichten und Verschweis­ sen von Teilstücken ist nicht notwendig. Insgesamt wird die Fertigung deutlich vereinfacht und eine hohe Formgenauig­ keit und Stabilität der Fertigprodukte erreicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Fließformen des ringförmigen Stegs durch Abstreckwalzen der Außenseite der Ringwand. Hierbei wird eine Abstreckrolle zugestellt, welche die Außenseite der rotierenden Ringwand von deren freien Ende zum Boden hin überstreicht. Beim Abstrecken verringert sich die Wanddicke der Ringwand und das abgenom­ mene Material wird auf die gegenüberliegende Seite des Bo­ dens zur Bildung des ringförmigen Stegs verdrängt.

Hinsichtlich einer kurzen Fertigungszeit ist es vorteil­ haft, daß das Umformen der Blechronde, das Fließformen des Stegs und das Drückwalzen in einer Einspannung auf einer Drückwalzmaschine durchgeführt werden. Die Drückwalzmaschine kann insbesondere ein sogenanntes Flow Forming Center sein, welches besonders flexibel verschiedenste Umformbearbei­ tungen ausführen kann.

Weiter ist es bevorzugt, daß die beiden Abschnitte radial versetzt zueinander ausgebildet werden. Beide Abschnitte werden durch einen Steg verbunden, der radial oder schräg zur Rotationsachse des Getriebeteiles verläuft. Die An­ ordnung der Verzahnung auf unterschiedlichen Durchmes­ sern ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise des Ge­ triebes.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 4 gelöst. Hierbei ist das gat­ tungsgemäße Verfahren erfindungsgemäß dadurch fortgebildet,

• - daß in die Blechronde in einem Mittenbereich eine Ver­ tiefung eingearbeitet wird, welche den Bodenbereich des Getriebeteils bildet,
• - daß durch radiale Zustellung einer Bordierrolle mit einer bogenförmigen Außenkontur an die rotierende Blechronde ein äußerer Rand zu einer kurvenförmigen Bordierung ge­ formt wird,
• - daß das Bordieren so erfolgt, daß ein unverformter Be­ reich des äußeren Randes bestehen bleibt und eine Mate­ rialanhäufung am freien Rand der Bordierung ausgebildet wird,
• - daß in einem weiteren Bearbeitungsschritt auf einer Drückwalzmaschine die Bordierung zu einer gestuften Ring­ wand mit einem ersten, durchmessergrößeren Ringbereich und einem zweiten, durchmesserkleineren Ringbereich ge­ formt wird, wobei die beiden Ringbereiche über einen radial verlaufenden Verbindungssteg miteinander ver­ bunden sind,
• - daß eine Drückrolle an die Ringwand angestellt wird, welche den ersten Ringbereich gegen eine profilierte Außenkontur einer Werkzeughälfte drückt und den ersten Abschnitt mit der Innenprofilierung bildet und
• - daß durch eine außenverzahnte Drückrolle der zweite Ringbereich zu dem zweiten Abschnitt mit der Außenpro­ filierung umgeformt wird.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Getriebe­ teil ebenfalls einstückig hergestellt werden, so daß auch hierbei die Vorteile der einfachen Fertigung und hohen Maß­ genauigkeit erreicht sind.

Bei dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Um­ biegen des äußeren Randes durch Bordieren mittels einer Bordierrolle bei rotierender Blechronde. Die Bordierrolle weist eine Außenkontur auf, die der Kontur der gewünschten Biegung des äußeren Rondenrandes entspricht.

Beide vorgenannte Verfahren sind erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, daß die Außen- und/oder die Innenprofilie­ rung als Evolventenverzahnung ausgebildet werden. Die In­ nenverzahnung kann so als ein Planeten-Hohlrad und die Außenverzahnung für ein Stirnrad eingesetzt werden.

Bezüglich einer Funktionserweiterung des Getriebes ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Außen- oder die Innen­ profilierung als Mitnehmerverzahnung für Lamellenpakete ausgebildet werden. Derartige Mitnehmerverzahnungen werden insbesondere bei Kupplungsteilen verwendet.

Die Herstellung einer Nabe an dem Getriebeteil kann erfin­ dungsgemäß dadurch erreicht werden, daß in den Bodenbereich in einem Pressenschritt ein Lochbild und/oder ein Profil eingebracht wird.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, daß der Pressenschritt beim Einspannen der Blechronde in der Drückwalzmaschine er­ folgt. Der Pressenschritt, welcher ein Tiefziehen und ein Stanzen auf einer Pressenvorrichtung umfassen kann, wird durch die Axialbewegung der zwei Werkzeughälften erreicht, zwischen denen die Blechronde auf einer Drückwalzmaschine eingespannt wird. Das Getriebeteil kann so auf der Drück­ walzmaschine komplett bearbeitet werden. Im Sinne der Er­ findung ist unter einer Blechronde auch ein profiliertes Ausgangswerkstück zu verstehen, welches beispielsweise durch Gießen geformt ist.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen darge­ stellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A eine Querschnittsansicht durch ein Getriebe­ teil gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 1B eine Teilquerschnittsansicht gemäß dem Schnitt A-A in Fig. 1A;

Fig. 1C eine Teilquerschnittsansicht gemäß dem Schnitt B-B in Fig. 1A;

Fig. 2 ein weiteres Getriebeteil gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 bis 6 Teilquerschnittsansichten durch die Ferti­ gungsstufen eines Werkstücks, welches nach einer Ausführungsform des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens zu einem Getriebeteil gefertigt wird; und

Fig. 7 bis 10 Teilquerschnittsansichten von Fertigungsstufen eines Werkstücks, welches nach dem zweiten er­ findungsgemäßen Verfahren zu einem Getriebeteil gefertigt wird.

Die Fig. 1A bis 1C zeigen in verschiedenen Ansichten ein Getriebeteil 10, welches nach einem aus dem Stand der Tech­ nik bekannten Verfahren gefertigt ist. Das Getriebeteil 10 besteht aus zwei Teilstücken 14, 15, welche topfförmig aus­ gebildet sind. An ihren Topfwänden weisen die Teilstücke 14, 15 jeweils eine Profilierung 16, 17 auf, welche als ein Außen- und/oder Innenprofil genutzt werden. Ausgerichtet auf eine gemeinsame Rotationsachse 11 sind die beiden Teil­ stücke 14, 15 an ihren Bodenplatten mit einer Schweißnaht 18 verbunden, um einen Bodenbereich 12 zu bilden. Dieser erstreckt sich im wesentlichen radial zu einem Umfangsbe­ reich 13.

In Fig. 2 ist ein weiteres Getriebeteil 10a gezeigt, wel­ ches in bekannter Weise aus zwei Teilstücken 14a, 15a mit­ tels einer Schweißnaht 18a zusammengesetzt ist. Bei diesem Getriebeteil 10a befindet sich der Bodenbereich 12a radial unterhalb eines Profils 16a des Teilstücks 14a.

Eine Ausführungsform des ersten erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist den Fig. 3 bis 6 zu entnehmen.

Eine zu einer Rotationsachse 41 rotationssymmetrische Blechronde 50 dient als Ausgangswerkstück. In einem vor­ ausgegangenen Stanzvorgang ist ein Loch 48 in den Mittenbe­ reich der Blechronde 50 eingearbeitet worden.

Der äußere Rand der Blechronde 50 wird zu einer Seite hin gebogen oder angewinkelt, was in einer Tiefziehpresse oder auf einer Drückwalzmaschine ausgeführt werden kann. Eine so ausgebildete Vorform weist einen im wesentlichen radial verlaufenden Boden 52 und eine dazu schrägstehende Ring­ wand 53 auf.

An die Ringwand 53 wird eine Abstreckrolle radial zuge­ stellt, welche die Außenseite der Ringwand 53 von deren freien Ende zum Boden 52 hin überstreicht. Dabei wird ein Materialvolumen abgenommen, welches zur gegenüberliegenden Seite zum Bilden eines ringförmigen Stegs 54 verdrängt wird. Die Zustellung der Abstreckrolle kann dabei so erfol­ gen, daß eine Materialanhäufung 56 am freien Ende der Ring­ wand 53 verbleibt.

Abschließend wird die abgestreckte Ringwand 53 mittels ei­ ner glatten Drückrolle gegen eine außenprofilierte Werk­ zeughälfte drückgewalzt, so daß ein erster Abschnitt 44 mit einer Innenprofilierung 46 am Umfangsbereich 43 eines Ge­ triebeteiles 40 hergestellt wird. Des weiteren wird der ringförmige Steg 54 mittels einer Zahnrolle gegen eine zy­ lindrische Werkzeughälfte gedrückt, so daß auf der anderen Seite des Bodenbereichs 42 ein zweiter Abschnitt 45 mit ei­ ner Außenprofilierung 47 erzeugt wird. Der erste Abschnitt 44 und der zweite Abschnitt 45 sind zueinander radial ver­ setzt und mit einem Verbindungssteg 55 verbunden.

Selbstverständlich können die Werkzeughälften und die Rol­ len auch so ausgebildet sein, daß an den beiden Abschnitten 44, 45 jeweils ein Innen- und Außenprofil ausgebildet wird, wie es in den Fig. 1B und 1C dargestellt ist. Bei dieser abschließenden Drückbearbeitung bleibt der Verbindungssteg 55 im Bodenbereich 42 unverändert. Bei einem Drückwalz-Cen­ ter können in einer Aufspannung alle Umformoperationen er­ folgen, die erforderlich sind, um die Blechronde 50 zur Fertigform 40 zu formen.

Eine Ausführung des weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Fig. 7 bis 10 gezeigt. Als Ausgangswerkzeug dient eine Vorform 71, welche in ihrem Mittenbereich eine Vertiefung 72 mit einem Loch 68 und einen radial ver­ laufenden äußeren Rand 73 aufweist. Die Vertiefung 72 und der äußere Rand 73 sind über einen schräg verlaufenden Quersteg 74 miteinander verbunden. Die Vorform 71, welche durch Tiefziehen, Schmieden oder Gießen gefertigt sein kann, wird in eine Drückwalzmaschine eingespannt und in Rotation versetzt. Durch radiale Zustellung einer Bordier­ rolle mit einer bogenförmigen Außenkontur wird der äußere Rand 73 zu einer kurvenförmigen Bordierung 75 geformt. Die Bordierung 75 ist zu der Seite gerichtet, zu der sich die Vertiefung 72 wölbt, so daß zwischen dem Quersteg 74 und der Bordierung 75 eine Hinterschneidung gebildet ist. Das Bordieren erfolgt bei dieser Ausführungsform so, daß ein unverformter Bereich 76 des äußeren Randes 73 bestehen bleibt und eine Materialanhäufung 77 am freien Rand der Bordierung 75 ausgebildet wird.

In einem weiteren Bearbeitungsschritt auf einer Drückwalz­ maschine wird die Bordierung 75 zu einer gestuften Ring­ wand mit einem ersten, durchmessergrößeren Ringbereich 78 und einem zweiten, durchmesserkleineren Ringbereich 79 ge­ formt. Die beiden Ringbereiche 78, 79 sind über einen im wesentlichen radial verlaufenden Verbindungssteg 80 mit­ einander verbunden. Der Boden 72, der Quersteg 74 und der unverformte Bereich 76 bleiben bei diesem sowie dem nach­ folgenden Bearbeitungsschritt unverändert.

Abschließend wird zum Bilden eines Getriebeteiles 60 eine Drückrolle an die Ringwand angestellt, welche den ersten Ringbereich 78 gegen eine profilierte Außenkontur einer Werkzeughälfte drückt und so einen ersten Abschnitt 64 mit einer Innenprofilierung 66 am Umfangsbereich 63 des Getriebeteils 60 bildet. Weiter wird durch eine außenverzahn­ te Drückrolle der zweite Ringbereich 79 zu dem zweiten Ab­ schnitt 65 mit einer Außenprofilierung 67 des Umfangsbe­ reichs 63 des Getriebeteils 60 umgeformt. Die Außenprofi­ lierung 67 ist dabei radial oberhalb eines Bodenbereichs 62 angeordnet und erstreckt sich zu beiden Seiten des Boden­ bereichs 62. Die beiden Abschnitte 64, 65 des Umfangsbe­ reichs 63 sind konzentrisch zu einer Rotationsachse 61 des Getriebeteils 60 und radial versetzt zueinander. Aufgrund der einstückigen Ausbildung des Getriebeteils 60 ist dieses insgesamt einfach zu fertigen und weist eine hohe Festig­ keit auf. Alle Umformoperationen können auf einem Drück­ walz-Center in einer Aufspannung erfolgen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Drückwalzen einer Blechronde zu einem Getriebeteil (40) mit
einem radial verlaufenden Bodenbereich (42),
einem axial verlaufenden Umfangsbereich (43) mit zwei Abschnitten (44, 45), von denen sich ein Ab­ schnitt zur einen Seite des Bodenbereichs (42) und der andere Abschnitt zur gegenüberliegenden Seite des Bodenbereichs (42) hin erstreckt, wobei
in den einen Abschnitt (44) des Umfangbereichs (43) eine Innenprofilierung (46) und
in den anderen Abschnitt (45) des Umfangbereiches (43) eine Außenprofilierung (47) durch Drückwalzen eingearbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein äußerer Rand der Blechronde (50) zu einer Seite hin zum Bilden einer zum Boden (52) schrägste­ henden Ringwand (53) angewinkelt wird,
daß an die schrägstehende Ringwand (53) eine Ab­ streckrolle zugestellt wird, welche die Ringwand (53) von deren freiem Ende zum Boden (52) hin überstreicht,
daß dabei eine Wandstärke der schrägstehenden Ring­ wand (53) unter Verdrängung eines Materialvolumens verringert wird,
daß mit dem verdrängten Materialvolumen ein ring­ förmiger Steg (54) angeformt wird, der sich vom Boden (52) aus zu der Seite erstreckt, welche von der Ringwand (53) abgewandt ist,
daß die Ringwand (53) zu dem einen profilierten Ab­ schnitt (44) des Umfangsbereichs (43) drückgewalzt und endgeformt wird und
daß der ringförmige Steg (54) zu dem anderen profi­ lierten Abschnitt (45) des Umfangsbereiches (43) drückgewalzt und endgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformen der Blechronde (50), das Formen des Steges (54) und das Drückwalzen in einer Einspannung auf einer Drückwalzmaschine durchgeführt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (44, 45) radial versetzt zueinander ausgebildet werden.

4. Verfahren zum Drückwalzen einer Blechronde zu einem Getriebeteil (60) mit
einem radial verlaufenden Bodenbereich (62),
einem axial verlaufenden Umfangsbereich (63) mit zwei Abschnitten (64, 65), von denen sich ein Ab­ schnitt zur einen Seite des Bodenbereichs (62) und der andere Abschnitt zur gegenüberliegenden Seite des Bodenbereichs (62) hin erstreckt, wobei
in den einen Abschnitt (64) des Umfangsbereiches (63) eine Innenprofilierung (66) und
in den anderen Abschnitt (65) des Umfangbereiches (63) eine Außenprofilierung (67) durch Drückwalzen eingearbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Blechronde in einem Mittenbereich eine Vertiefung (72) eingearbeitet wird, welche den Bo­ denbereich (62) des Getriebeteils (60) bildet,
daß durch radiale Zustellung einer Bordierrolle mit einer bogenförmigen Außenkontur an die rotierende Blechronde ein äußerer Rand (73) zu einer kurven­ förmigen Bordierung (75) geformt wird,
daß beim Bordieren ein Bereich (76) des äußeren Ran­ des (73) unverformt bleibt, während am freien Rand der Bordierung (75) eine Materialanhäufung (77) ausgebildet wird,
daß in einem weiteren Bearbeitungsschritt auf einer Drückwalzmaschine die Bordierung (75) zu einer ge­ stuften Ringwand mit einem ersten, durchmessergröße­ ren Ringbereich (78) und einem zweiten, durchmesser­ kleineren Ringbereich (79) geformt wird, wobei die beiden Ringbereiche (78, 79) über einen radial ver­ laufenden Verbindungssteg (80) miteinander verbunden sind,
daß eine Drückrolle an die Ringwand zugestellt wird, welche den ersten Ringbereich (78) gegen eine pro­ filierte Außenkontur einer Werkzeughälfte drückt und den ersten Abschnitt (64) mit der Innenprofilierung (66) bildet und
daß durch eine außenverzahnte Drückrolle der zweite Ringbereich (79) zu dem zweiten Abschnitt (65) mit der Außenprofilierung (67) umgeformt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenprofilierung (47, 67) und/oder die Innenprofilierung (46, 66) als Evolventenverzahnung ausgebildet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenprofilierung (47, 67) und/oder die Innenprofilierung (46, 66) als Mitnehmerverzahnung für Lamellenpakete ausgebildet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bodenbereich (42, 62) in einem Pressen­ schritt ein Loch (48, 68) und/oder ein Profil ein­ gebracht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressenschritt beim Einspannen der Blech­ ronde (50) in der Drückwalzmaschine erfolgt.