DE19707753C2 - Metallisches Werkstück mit einem zu glättenden Abschnitt und Verfahren zum Bearbeiten desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein metallisches Werkstück mit einem Bereich, der geglättet werden soll, und ein Formungsverfahren für das Werkstück.

Wenn metallische Produkte, beispielsweise mechanische Teile, perforierte metallische Teile etc. durch plastische Verfahren, wie Schmieden oder Stauchen, in gewünschte Formen gebracht werden, werden die Gegenstände manchmal geglättet bzw. ab­ streckgezogen, um sie mit hoher Genauigkeit endzubearbeiten. Das Glätten wird in einer solchen Weise durchgeführt, daß sich ein Preßstempel entlang der Oberfläche eines entsprechenden Teils (des zu glättenden Abschnitts) eines zu formenden Werk­ stücks bewegt, wobei eine Seitenfläche des Preßstempels gegen den zu glättenden Abschnitt gedrückt wird, so daß der zu glättende Abschnitt in seiner Dicke reduziert wird.

Die Fig. 12A und 12B zeigen ein Beispiel eines Glättungspro­ zesses. Ein metallisches, in Fig. 12A gezeigtes Werkstück 101 ist zuvor durch Stauchen plastisch in eine Form gebracht wor­ den, die dem des Endprodukts ähnlich ist. Die Oberfläche eines Teils (des zu glättenden Bereichs 102) des zu formenden Werk­ stücks 101 wird mittels eines Preßstempels 103 geglättet.

In einem Preßsitzstadium bewegt sich der Preßstempel 103 in die Richtung von Pfeil S1, wobei seine Seitenfläche 103a gegen die Oberfläche des zu glättenden Abschnitts 102 gedrückt ist, um so die Dicke des Abschnitts 102 zu verringern. In einem Rückkehrstadium bewegt sich der Preßstempel 103 weiterhin - wie in Fig. 12B gezeigt - in die Richtung des Pfeils R1, um so in seine Ausgangsposition zurückzukehren. In dieser Abfolge von Schritten (Preßsitzschritt und Rückkehrschritt) wird der zu glättende Abschnitt 102 des Werkstücks 101 zu einer vorge­ gebenen Größe und Form endbearbeitet bzw. geglättet.

Da sich der Preßstempel 103 in die Richtung von Pfeil R1 in dem zuvor beschriebenen Glättungsprozeß bewegt, kann sich in einigen Fällen ein Grat 104 ausbilden, der von einem Ende des zu glättenden Abschnitts 102, wie in Fig. 12C gezeigt, vor­ steht. Es wird angenommen, daß sich der Grat 104 aus folgendem Grund ausbildet:
Wenn der Preßstempel 103 die Oberfläche des zu glättenden Ab­ schnitts 102 zusammendrückt, während er sich in der Richtung von Pfeil S1 im Preßsitzstadium bewegt, ist der Abschnitt 102 einer Kraft unterworfen, welche die Seitenfläche 103a des Preßstempels 103 zurückdrückt, d. h. einer Belastung, die in Fig. 10B mittels Pfeil P angedeutet ist. Wenn sich der Preß­ stempel 103 daher in die Richtung von Pfeil R1 im Rückkehr­ schritt bewegt, entsteht eine beträchtliche Reibungskraft zwi­ schen der Seitenfläche 103a des Preßstempels 103 und der Ober­ fläche des zu glättenden Abschnitts 102. Diese Reibungskraft bewirkt, daß die Oberfläche des zu glättenden Abschnitts 102 durch den Preßstempel 103 in die Richtung R1 gezogen wird. Als Folge dessen wird ein Ende 102a des zu glättenden Abschnitts 102, der sich in bezug auf die Bewegungsrichtung des Preß­ stempels 103 vorne befindet, in der Richtung R1 deformiert. Man nimmt an, daß diese Deformation das Entstehen des Grats 104 hervorruft, der von dem Ende des zu glättenden Abschnitts 102 vorsteht.

Wenn das Produkt einen derartigen Grat 104 aufweist, ist sein optisches Erscheinungsbild getrübt. Darüber hinaus kann das Produkt in manchen Fällen nicht die gewünschten Eigenschaften erzielen.

Das Entfernen des Grats erfordert einen vom Glättungs-Schritt separaten Entgratungs-Schritt, was eine erhöhte Anzahl von Verfahren oder Verfahrensschritten nach sich bringt. Aus der DE-PS 10 45 765 ist ein Preßstempel mit einer schabenden Kante und einer glättenden Fläche bekannt, bei dem beidseitig an einer zylindrischen Kalibrierfläche Abschrägungen vorhanden sind. Zwischen der Kalibrierfläche und der vorderen Abschrägung ist eine gewellte Schnittkante mit negativem Schnittwinkel und zwischen der Kalibrierfläche und der hinteren Abschrägung eine in einer zur Stempelachse senkrechten Ebene liegende Schnittkante derart vorgesehen, daß eine Bohrung beim Einpressen des Stempels durch die gewellte Schnittkante geschabt und durch die Kalibrierfläche geglättet und beim Zurückziehen des Stempels durch die andere Schnittkante nachegalisiert und die Kalibrierfläche nochmals geglättet wird. Durch die kombinierte Glättung und Entgratung kann zwar eine sehr glatte Oberfläche erzielt werden, allerdings ist der Preßstempel nur für Bohrungen geeignet.

Dementsprechend besteht ein Bedürfnis für Maßnahmen, mit denen das Auftreten von Graten an einem Werkstück und nicht nur an einer Bohrung während des Glättungsprozesses verhindert werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, ein metallisches Werkstück bereitzustellen, bei dem ein zu glättender Abschnitt ohne Ausbildung von Graten an seinem Ende abstreckgezogen werden kann. Weiterhin soll ein Bearbeitungs­ verfahren für das Werkstück angegeben werden.

Diese Aufgabe wird in vorrichtungstechnischer Hinsicht durch einen Gegenstand nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und in verfahrenstechnischer Hinsicht durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 8 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird ein metallisches zu glättendes Werkstück, das mit der Seitenfläche eines Preßstem­ pels geglättet wird, vorgeschlagen, wobei das Werkstück um­ faßt:
einen zu glättenden Abschnitt, der geeignet ist, beim Bewegen des Preßstempels in ersten und zweiten Richtungen geformt zu werden, derart, daß der zu glättende Abschnitt durch die Sei­ tenfläche des Preßstempels gepreßt wird, um so in seiner Dicke reduziert zu werden,
wobei der zu glättende Abschnitt ein Frontende, das in Bezug zur Bewegungsrichtung des Preßstempels bei Bewegung in der zweiten Richtung an der Frontseite angeordnet ist
und eine leichte Schräge aufweist, die auf dem Teil des Werk­ stücks ausgebildet ist, der der Seitenfläche des Preßstempels gegenüberliegt, wobei die leichte Schräge mit dem Frontende des zu glättenden Abschnitts zusammenhängend ausgebildet ist,
wobei die leichte Schräge zusammen mit der Seitenfläche des Preßstempels einen Spalt (G) zur Aufnahme einer Verformung des Oberflächenbereichs des zu glättenden Abschnitts aufweist, der an der Seite des Frontendes ausgebildet ist, wenn sich der Preßstempel in die zweite Richtung bewegt.

Eine Reibungskraft wird bei Bewegung des Preßstempels in die zweite Richtung zwischen der Oberfläche des zu glättenden Ab­ schnitts und der Seitenfläche des Preßstempels erzeugt, wie das auch herkömmlich der Fall ist. Gemäß der Erfindung wird jedoch eine leichte Schräge vorgesehen, die zusammenhängend mit dem Ende des zu glättenden Abschnitts ausgebildet ist, um so die Verformung der metallischen Struktur des Oberflächenbe­ reichs des zu glättenden Abschnitts an seinem Ende durch den Spalt zwischen der leichten Schräge und der Seitenfläche des Preßstempels aufzunehmen. Um zu verhindern, daß ein Werkstück aus Stahl Grate ausbildet, muß der Tiltwinkel der leichten Schräge, d. h. der Winkel α zwischen der leichten Schräge und einer sich entlang des zu glättenden Abschnitts erstreckenden Linie, auf weniger als 45° eingestellt werden. Das Auftreten von Graten kann auf äußerst effektive Weise dadurch verhindert werden, daß der Tiltwinkel α auf ungefähr 30° eingestellt wird.

Um mit dem Werkstück eine gewünschte Funktion zu erreichen, kann es bei einigen Werkstücken wünschenswert sein, einen ab­ geschrägten Bereich vorzusehen, der zusammenhängend mit der leichten Schräge ausgebildet ist und mit einem Winkel (bei­ spielsweise 45°) geneigt ist, der größer ist als der Tilt­ winkel α der leichten Schräge. Diese Werkstücke, die den abge­ schrägten Bereich und die leichte Schräge aufweisen, betreffen beispielsweise die Zähne eines Zahnkranzes, die in einem Mo­ toranlassersystem um ein Schwungrad herum angeordnet sind.

Ein Herstellungs- bzw. Bearbeitungsverfahren für ein Werkstück gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die folgenden Schritte:
einen Vorformprozeß, um das metallische Werkstück in einem plastischen Verformungsprozeß in eine zum Endprodukt ähnliche Form zu bringen;
und einen Glättungsprozeß, um einen zu glättenden Abschnitt des Werkstücks mittels eines Preßstempels nach der plastischen Verformung zu formen bzw. zu glätten,
wobei der Glättungsprozeß einen Preßsitz-Schritt umfaßt, bei dem der Preßstempel in eine erste Richtung bewegt wird, der­ art, daß eine Seitenfläche des Preßstempels gegen den zu glättenden Abschnitt gepreßt wird, um so die Dicke des zu glättenden Abschnitts zu reduzieren,
und einen Rückkehrschritt, in dem der Preßstempel in einer zweiten, zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung nach dem Preßsitz-Schritt zurückbewegt wird, wobei der Vorfor­ mungsprozeß einen Schritt umfaßt zum Bilden einer leichten Schräge zur Verhinderung von Graten, die mit einem spitzen Tiltwinkel kleiner als 45° gegenüber einer sich entlang der Oberfläche des zu glättenden Abschnitts erstreckenden Linie geneigt ist,
wobei die leichte Schräge in einem Bereich auf dem Werkstück ausgebildet wird, der mit einem Frontende des zu glättenden Abschnitts in Bezug zur zweiten Bewegungsrichtung des Preß­ stempels zusammenhängend ausgebildet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert und ergeben sich zum Teil in offensichtlicher Weise aus der Beschreibung oder können bei Versuchen mit der Erfindung erkannt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegen­ den Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Getriebeanordnung mit einem Zahnkranz gemäß einem ersten Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung und einen An­ lassermotor;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils der in Fig. 1 gezeig­ ten Getriebeanordnung;

Fig. 3A eine perspektivische Ansicht, die die Getriebeanord­ nung nach Fig. 1 erläutert, wobei der Zahnkranz abge­ nommen ist;

Fig. 3B eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Teil des in Fig. 3A dargestellten Zahnkranzes zeigt;

Fig. 4A eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Stempelsets zum Umbiegen des Umfangsrandbereichs ei­ nes plattenförmigen Metalls für den Zahnkranz veran­ schaulicht;

Fig. 4B eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Stempelsets zum Vorformen der Zähne des Zahnkranzes veranschaulicht;

Fig. 4C eine perspektivische Ansicht, die ein Stempelset zum Stauchen der Zähne des Zahnkranzes veranschaulicht;

Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Teil des Zahnkranzes zeigt;

Fig. 6 eine Frontansicht eines Zahns des Zahnkranzes in der Richtung von Pfeil X in Fig. 5;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Stempelsets zeigt, das beim Glätten des Zahnkranzes Verwendung findet;

Fig. 8A eine Querschnittsansicht, die einen Teil eines Werk­ stücks und des Stempelsets zusammen mit einem Preß­ stempel, der sich in eine erste Richtung bewegt, zeigt;

Fig. 8B eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Werk­ stücks und des Stempelsets zusammen mit dem Preß­ stempel zeigt, der gerade die Bewegung in der ersten Richtung beendet hat;

Fig. 8C eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Werk­ stücks und des Stempelsets zusammen mit dem Preß­ stempel zeigt, der sich in einer zweiten Richtung be­ wegt;

Fig. 8D eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Werk­ stücks und des Stempelsets nach einem Glättungs­ vorgang zeigt;

Fig. 8E eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Werkstücks;

Fig. 9A eine Teilquerschnittsansicht, die eine Abwandlung des Werkstücks, bei dem die Erfindung Anwendung findet, sowie die Preßform zeigt;

Fig. 9B eine vergrößerte Teilschnittansicht, die das Werk­ stück nach Fig. 9A zeigt;

Fig. 9C eine Teilschnittansicht, die ein Werkstück mit einem abgeschrägten Bereich von 45° und dem Stempelset zeigt;

Fig. 9D eine Querschnittsansicht, die das Werkstück nach Fig. 9C mit einem Grat zeigt;

Fig. 10A eine Teilquerschnittsansicht, die ein Werkstück gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und einen Preßstempel zeigt;

Fig. 10B eine Querschnittsansicht, die die Art und Weise er­ läutert, in der der Preßstempel in ein Loch in dem in Fig. 10A gezeigten Werkstück hineingepreßt wird;

Fig. 10C eine Querschnittsansicht, die ein Teil des Werkstücks nach Fig. 10A zeigt;

Fig. 10D eine Querschnittsansicht, die das Werkstück nach Fig. 10A zusammen mit einem in das Loch des Werk­ stücks vollkommen eingeführten Preßstempel zeigt;

Fig. 10E eine Querschnittsansicht, die den Preßstempel gerade aus dem Loch im Werkstück herausgezogen zeigt;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht, die ein Werkstück gemäß ei­ ner dritten Ausführungsform der Erfindung veran­ schaulicht;

Fig. 12A eine Teilquerschnittsansicht, die ein herkömmliches Werkstück und einen Preßstempel veranschaulicht;

Fig. 12B eine Querschnittsansicht, die das Werkstück und den Preßstempel nach Fig. 12A in einer Rückkehrbewegung des Preßstempels zeigt; und

Fig. 12C eine Querschnittsansicht, die einen Teil eines her­ kömmlichen Werkstücks zeigt, das einen Grat aufweist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8E wird nachstehend eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt beispielsweise eine Außenansicht eines Automatik­ getriebes für ein Kraftfahrzeug. Dieses Automatikgetriebe um­ faßt einen Abschnitt einer Eingangswelle 1, die mittels einer Maschine (nicht gezeigt) angetrieben wird. Der Abschnitt der Eingangswelle 1 ist mit einer Getriebeeinheit 2a über einen Drehmomentwandler 2 verbunden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, überdeckt eine Abdeckung 2b eine Wandlerturbine (nicht gezeigt) des Wandlers 2. Eine Antriebs­ scheibe 3, die als Schwungrad dient, ist im vorderen Bereich der Abdeckung 2a angeordnet.

Die Antriebsscheibe 3 ist scheibenförmig ausgebildet. Ein Zahnkranz 5, der mit einem Ritzel 4a eines Anlassers 4 in Ein­ griff kommen kann, ist einstückig mit dem äußeren Randbereich der Scheibe 3 ausgebildet.

Der Anlasser 4 umfaßt das Ritzel 4a und eine Motoreinheit 4b zum Antrieb des Ritzels 4a. Das Ritzel 4a ist am äußersten Ende einer Welle 4c des Anlassers 4 angeordnet. Die Welle 4c ist in axialer Richtung der Motoreinheit 4b beweglich und be­ wegt sich in Richtung des Zahnkranzes 5, wenn die Motoreinheit 4b gestartet wird. Wenn das Ritzel 4a mit dem Zahnkranz 5 in Eingriff kommt, dreht sich die Welle 4c der Motoreinheit 4b.

Wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt, ist der Zahnkranz 5 aus ei­ nem plattenförmigen metallischen Material, wie beispielsweise Stahl gebildet, um so einstückig mit der Antriebsscheibe 3 ausgebildet zu werden. Eine ringförmige Umfangswand 7 wird durch (Um-)Biegen des äußeren Randbereichs der kreisförmigen Platte aus Metall der Antriebsscheibe 3 derart gebildet, daß sich die Umfangswand im wesentlichen parallel zu einer Achse C der Antriebsscheibe 3 erstreckt. Daraufhin wird eine große An­ zahl von Zähnen 8 auf der äußeren Umfangsoberfläche der Um­ fangswand 7 ausgebildet, die in regelmäßigen Abständen in Um­ fangsrichtung angeordnet sind. Jeder dieser Zähne 8 ist derart ausgebildet, daß er einen abgeschrägten Bereich 8b aufweist, der den Eingriff mit dem Ritzel 4a bei Inbetriebnahme des Mo­ tors erleichtert.

Speziell wird eine flache Stahlplatte 9 in Form einer ausge­ stanzten Scheibe (punched disk) als Material für den Zahnkranz 5, der als Antriebsscheibe 3 fungiert, verwendet. Wie in Fig. 4A gezeigt, wird die flache Scheibe 9 zwischen obere und un­ tere Preßstempel 9a und 9b gelegt. Die Umfangswand 7 wird am äußeren Umfangsbereich der Antriebsscheibe 3 durch Umbiegen des äußeren Randbereichs der flachen Scheibe 9 mittels eines Stempels 9c gebildet. In einem Vorformungsprozeß wird die fla­ che Scheibe 9 zwischen obere und untere Prägestempel 12a und 12b, wie in Fig. 4B gezeigt, gelegt. Das Umbiegen bzw. Ziehen wird dadurch bewerkstelligt, daß die Umfangswand 7 zwischen dem oberen Prägestempel 12a und einem Stempel 14 eingeklemmt wird. Auf diese Weise wird ein vorgeformtes Produkt 15 erhal­ ten. Eine Vielzahl von Rippen 11, die für die Form und Anord­ nung der zu bildenen Zähne 8 an ihrer Innenseite passend aus­ gelegt sind, sind mit vorbestimmten Abständen an der äußeren Umfangsfläche des oberen Prägestempels 12a ausgebildet. Eine Vielzahl von Einbuchtungen 13, die auf die Form und Anordnung der zu bildenden Zähne 8 an ihrer Außenseite geeignet ausge­ legt sind, sind mit vorbestimmten Abständen auf der inneren Umfangsfläche des Stempels 14 in jeweils den Rippen 11 ent­ sprechenden Positionen angeordnet.

Ferner wird die Umfangswand 7 des Zwischenprodukts 15 zwischen oberen und unteren Prägestempeln 17a und 17b und einem Stempel 19, wie in Fig. 4c gezeigt, festgehalten. Dann wird ein Stauchprozeß in einer solchen Weise durchgeführt, daß die Um­ fangswand 7 von ihrem distalen seitlichen Ende 7a her mittels eines Preßstempels 20 gestaucht wird. Nach Durchlaufen einer Reihe von plastischen Verformungen der oben beschriebenen Art ist ein Werkstück 21 ausgebildet, das eine dem Endprodukts ähnliche Form aufweist. Der obere Prägestempel 17a ist mit ei­ ner Vielzahl nicht gezeigter Rippen versehen, die auf die An­ ordnung der zu bildenden Zähne 8 an der Innenseite ausgelegt sind. Der Stempel 19 ist mit einer Vielzahl von zahnförmig ausgebildeten Abschnitten 18 versehen, die zum Ausbilden des äußeren Aufbaus der Zähne 8 ausgebildet sind. Der untere Prä­ gestempel 17b ist mit Schrägflächen 17c versehen, die zum Aus­ bilden der abgeschrägten Bereiche 8b und der leichten Schrägen 23a und 23b, auf die später eingegangen wird, verwendet wer­ den.

Wenn der zuvor genannte Vorformprozeß durchgeführt wird, wer­ den Zähne 8 entsprechend der zahnförmig ausgebildeten Bereiche 18 des Stempels 19 am Werkstück 21 ausgebildet. Diese Zähne 8 sind individuell jeweils mit den bereits genannten abgeschräg­ ten Bereichen 8b ausgebildet, die entlang der Schrägen 17c des unteren Prägestempels 17b gebildet werden. Die leichten Schrä­ gen 23a und 23b zum Verhindern von Graten werden auf jedem Zahn 8 im Vorformprozeß ausgebildet.

Bevor die Funktion der leichten Schrägen 23a und 23b erläutert wird, wird ein Glättungs- bzw. Abstrichprozeß beschrieben. Beim Durchführen des Glättungsprozesses wird das Werkstück 21 mittels eines Stempelsets 22, das obere und untere Stempel 22a und 22b umfaßt, wie in Fig. 7 und 8A gezeigt, fixiert. In ei­ nem eingepreßten Zustand wird daraufhin eine Seitenfläche 24a eines Preßstempels 24, die dem Zahn 8 entsprechend geformt ist, in einer ersten durch den Pfeil S angedeuteten Richtung entlang der Oberfläche des zu glättenden Abschnitts 25 in ei­ ner solchen Weise bewegt, daß es die Oberfläche des Bereichs 25 zusammenpreßt. In einem darauffolgenden Rückkehrprozeß be­ wegt sich der Preßstempel in eine zweite, durch den Pfeil R in Fig. 8B angedeuteten Richtung. Die zu formende Oberfläche des zu glättenden Abschnitts 25 kann mit hoher Genauigkeit erhal­ ten werden, da sie mit dem Preßstempel so überstrichen bzw. abgerieben wird, daß die Dicke des Abschnitts 25 verringert wird.

Bei dieser Ausführungsform hat die Seitenfläche 24a des Preß­ stempels 24, die dazu ausgelegt ist, mit dem Zahn 8 des Werk­ stücks 21 in Kontakt zu kommen, eine Form und Größe derart, daß die Dicke von beiden seitlichen Abschnitten jedes Zahns 8 reduziert werden kann. Da sich der Preßstempel 24 in den zuvor genannten Richtungen S und R hin- und herbewegt, werden die gegenüberliegenden seitlichen Abschnitte der Zähne 8 so ge­ formt, daß sie eine vorbestimmte Größe und Form haben, wobei die Oberfläche der Zähne 8 gleichzeitig geglättet wird.

Nachfolgend wird die Funktion der leichten Schrägen 23a und 23b erläutert. Wie beispielsweise in den Fig. 5 und 6 veran­ schaulicht, werden die Schrägen 23a und 23b auf den distalen Endseiten der gegenüberliegenden Seitenabschnitte 8c und 8d jedes zu glättenden Zahns 8 mittels des Preßstempels gebildet. Mit anderen Worten werden die leichten Schrägen 23a und 23b auf der in Bezug zur zweiten Bewegungsrichtung des Preßstem­ pels vorderen Seite des zu glättenden Abschnitts 25 gebildet. Genauer gesagt wird die eine leichte Schräge 23a zwischen ei­ nem Ende 25a des zu glättenden Abschnitts 25 und des abge­ schrägten Bereichs 8b an dem einen, dem abgeschrägten Bereich 8b zugeordneten Seitenbereich 8c ausgebildet. Die andere leichte Schräge 23b ist an einem Eckbereich 8e des anderen Seitenbereichs 8d, wo der zu glättende Abschnitt 25 zusammen­ hängend mit einer Endfläche 8f des Zahns 8 anschließt, ausge­ bildet.

Die entsprechenden Längen L1 und L2 der leichten Schrägen 23a und 23b (in Fig. 6 gezeigt) werden so eingestellt, daß die Schrägen 23a und 23b zumindest teilweise verbleiben, auch wenn die Dicke des zu glättenden Abschnitts 25 um eine Glättungsdifferenz A im Glättungsprozeß reduziert wird. Mit anderen Worten ist das vordere Ende der leichten Schräge 23a, die auf dem einen seitlichen Bereich 8b des Zahns 8 gebildet ist, zusammenhängend mit dem hinteren Ende des abgeschrägten Bereichs 8b. Das hintere Ende der leichten Schräge 23a schließt zusammenhängend an die Oberfläche des zu glättenden Abschnitts 25 an. Ein Winkel (Tiltwinkel) α zwischen der leichten Schräge 23a und einer Linie Q entlang der Oberfläche des zu glättenden Abschnitts 25 ist kleiner als ein Winkel β des abgeschrägten Bereichs 8b. Der Winkel β des abgeschrägten Bereichs 8b wird auf einen solchen Wert (beispielsweise 45°) festgesetzt, daß das Ritzel 4a und der Zahnkranz 5 sanft in­ einandergreifen können, wenn sich das Ritzel 4a auf die Zähne 8 des Zahnkranzes 5 beim Start des Motors hin bewegt.

Der Tiltwinkel α der leichten Schrägen 23a und 23b wird so eingestellt, daß keine Grate entstehen, wenn sich der Preß­ stempel 24 entlang der zweiten Richtung R auf der Oberfläche des zu glättenden Abschnitts 25 bewegt. Das heißt, die leich­ ten Schrägen 23a und 23b sind so geneigt, daß jeweils ein Spalt G mit Sicherheit zwischen den leichten Schrägen 23a oder 23b und der Seitenfläche 24a des Preßstempels verbleibt, so daß die metallische Struktur des Oberflächenbereichs des zu glättenden Abschnitts 25 an der vorderen Seite 25a in Richtung R deformiert werden kann, wenn die Oberfläche des Abschnitts 25 gezwungenermaßen etwas in Richtung R gezogen wird, wenn sich der Preßstempel 24 in Richtung R bewegt. Dadurch wird verhindert, daß die metallische Struktur vom Preßstempel 24 in die Form eines Grates gezogen wird.

In der Ausführungsform, in der das Werkstück 21 aus Stahl be­ steht, wird der Tiltwinkel α als spitzer Winkel mit einem Wert von weniger als 45° (vorzugsweise etwa 30°) eingestellt. Der Preßstempel 24 wird aus einer Legierung auf Eisenbasis gebil­ det, die härter ist als das Werkstück 21. Der gekreuzte Be­ reich in Fig. 6 ist der Bereich, der der Glättungsdifferenz A entspricht, um welche die Dicke in dem Glättungsprozeß redu­ ziert wird. Zum besseren Verständnis ist die Glättungs­ differenz A in Fig. 6 übertrieben dargestellt. Die tatsäch­ liche Glättungsdifferenz weist dagegen einen kleinen Wert in der Größenordnung von Mikrometern (einige Mikrometer bis ei­ nige hundert Mikrometern) auf.

Auch wird der Winkel (Tiltwinkel) α zwischen der leichten Schräge 23b, die auf dem anderen Seitenbereich 8d des jewei­ ligen Zahns 8 ausgebildet ist und der Linie Q entlang des zu glättenden Bereichs 25 auf weniger als 45°, vorzugsweise auf etwa 30°, eingestellt. Wenn die leichten Schrägen 23a und 23b auf dem Werkstück 21 ausgebildet werden, kann verhindert wer­ den, daß das Ende 25a des zu glättenden Bereichs 25 Grate aus­ bildet, auch wenn sich der Preßstempel 24 während des Glättungsprozesses in die zweite Richtung R bewegt. Dafür soll nachfolgend eine Erläuterung gegeben werden.

Wie in Fig. 8B gezeigt, bewegt sich beim Glätten des Zahns 8 der Preßstempel 24 in eine erste Richtung (angedeutet durch den Pfeil S), beispielsweise von der Position im Anfangszu­ stand des in Fig. 8A gezeigten Preßsitzstadiums. Dabei drückt und reibt die Seitenfläche 24a des Preßstempels 24 gegen die entsprechenden Oberflächen der jeweils gegenüberliegend ange­ ordneten Seitenbereiche 8c und 8d des jeweiligen Zahns 8, so daß dabei die Seitenbereiche 8c und 8d bearbeitet werden. In dem Rückkehrstadium bewegt sich der Preßstempel 24 in die zweite Richtung (Ziehrichtung), die in Fig. 8C durch den Pfeil R angedeutet ist. Dabei bewegt sich die Oberfläche des zu glättenden Abschnitts 25 zwangsläufig zumindest teilweise ela­ stisch in Richtung der Seitenfläche 24a des Preßstempels 24 zurück.

Dementsprechend tritt eine große Reibungskraft zwischen dem Preßstempel 24 und dem zu glättenden Abschnitt 25 auf. Diese Reibungskraft drängt einen großen Teil der metallischen Struk­ tur des Oberflächenbereichs des zu glättenden Abschnitts 25, in die Richtung des Preßstempels 24, wie durch den Pfeil P' angedeutet, mitgezogen zu werden, so daß eine leichte Verfor­ mung entsteht.

Die leichten Schrägen 23a und 23b, die gegenüber der Seiten­ fläche 24a des Preßstempels 24 mit dem spitzen Tiltwinkel α zurücktreten, sind an dem Ende 25a des zu glättenden Ab­ schnitts 25 ausgebildet, der in der Bewegungsrichtung des Ele­ ments 24 vorne liegt. Obwohl der zu glättende Abschnitt 25 durch den Preßstempel 24 in die Richtung R gezogen wird, kann die Verformung der metallischen Struktur des Oberflächenbe­ reichs des Abschnitts 25 an seinem Ende 25a durch den Spalt G zwischen der leichten Schräge 23a und dem Element 24, wie durch die gebrochene Linie in Fig. 8E dargestellt, aufgenommen werden. Weiterhin kann verhindert werden, daß die deformierte metallische Struktur des Oberflächenbereichs am Ende 25a durch den Preßstempel 24 in die Form eines Grates gezogen wird, da der Tiltwinkel α der leichten Schrägen 23a und 23b auf einen kleinen Wert von weniger als 45° (vorzugsweise um 30°) ein­ gestellt wird. Obwohl zwischen dem abgeschrägten Bereich 8b und der leichten Schräge 23a eine konvexe Oberfläche mit einem Krümmungsradius r (in Fig. 6 gezeigt) ausgebildet ist, kann in der Folge verhindert werden, daß das Ende 25a des zu glätten­ den Abschnitts 25 einen Grat oder Grate ausbildet.

Das Ausbilden von Graten kann dadurch verhindert werden, daß der Tiltwinkel α der leichten Schrägen 23a und 23b auf einen Wert von weniger als 45° eingestellt wird. Weiterhin kann das Ausbilden von Graten auf äußerst effektive Weise dadurch ver­ hindert werden, daß der Tiltwinkel α auf einen Wert von etwa 30° oder innerhalb eines Bereichs von 15° ≦ α ≦ 30° in einigen Fällen eingestellt wird. In einem von den Erfindern durchge­ führten Test wurde ein Werkstück mit einem abgeschrägten Be­ reich 23', der mit 45° geneigt war, wie in Fig. 9D gezeigt, geglättet. Daraufhin bildete sich ein Grat 26 mit einer Länge von ungefähr 0,4 mm am einen Ende des zu glättenden Abschnitts 25 aus.

Wenn ein vorgeformtes Werkstück mit leichten Schrägen 23a und 23b mit Tiltwinkel α von weniger als 45°, wie in Fig. 9A und 9B gezeigt, geglättet wurde, bestätigte sich, daß das Ausbil­ den von Graten verhindert werden kann. Wenn der Tiltwinkel α speziell auf 30° gesetzt wurde, konnte das Ausbilden von Gra­ ten vollkommen verhindert werden. Ferner stellte sich heraus, daß das Ausbilden von Graten dann verhindert werden kann, wenn leichte Schrägen 23a und 23b mit Tiltwinkel α von weniger als 45° (beispielsweise von etwa 30°) zwischen dem mit 45° geneig­ ten abgeschrägten Bereich 23' und dem zu glättenden Abschnitt 25, wie in Fig. 9C gezeigt, vorgesehen werden.

Kurz gesagt konnte unter Berücksichtigung der Funktion der dem Glättungsprozeß unterworfenen Produkte das Ausbilden von Gra­ ten dadurch unterdrückt werden, daß der Tiltwinkel α der leichten Schrägen 23a und 23b verringert bzw. minimiert wurde. Die untere Grenze des Tiltwinkels α der leichten Schrägen 23a und 23b sollte jedoch auf 2° festgelegt werden, da das Ausbil­ den von Graten manchmal nicht verhindert werden kann, wenn der Tiltwinkel α weniger als 2° beträgt.

Wenn das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel auf die Zähne 8 des Zahnkranzes 5 des Anlassers 4 angewandt wird, können das Ritzel 4a und der Zahnkranz 5 beim Start der Ma­ schine sanft ineinandergreifen. Dies wird dadurch ermöglicht, daß der Zahnkranz 5 mit den leichten Schrägen 23a und 23b mit dem Tiltwinkel α, welcher kleiner ist als der des abgeschräg­ ten Bereichs 8b, ausgebildet wird, um so leichter mit dem Ritzel 4a in Eingriff zu kommen; die Schrägen 23a und 23b und der abgeschrägte Bereich 8b sind dabei zusammenhängend bzw. ineinander überlaufend ausgebildet. Daher kommt, wenn sich das Ritzel 4a auf den Zahnkranz 5 beim Start der Maschine zube­ wegt, ein auf dem Ritzel 4a ausgebildeter abgeschrägter Be­ reich (nicht gezeigt) mit dem abgeschrägten Bereich 8b des Zahnkranzes 5 in Kontakt, so daß das Ritzel 4a in eine Rich­ tung geführt wird, derart, daß das Ritzel 4a und der Zahnkranz 5 miteinander in Eingriff kommen. Da die leichten Schrägen 23a und 23b kontiniuerlich in den abgeschrägten Bereich 8b über­ laufen, kann sich das Ritzel 4a sanft weiterbewegen, um eine vorgegebene Eingriffstiefe mit dem Zahnkranz 5 zu erreichen. Trotz des Vorhandenseins der leichten Schrägen 23a und 23b wird die Fläche für ein Ineinandergreifen zwischen Ritzel 4a und dem Zahnkranz 5 nicht wesentlich verringert.

Obwohl die vorliegende Erfindung in einer Anwendung für die Zähne 8 eines Zahnkranzes 5 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, läßt sich die Erfindung auch auf be­ liebige andere mechanische Teile als gerade Zahnräder über­ tragen.

Die Fig. 10A bis 10E zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein metallisches Werkstück 31 mit einem Loch 30, das zuvor bei­ spielsweise durch Bohren ausgebildet wurde, dem zuvor be­ schriebenen Glättungsprozeß unterzogen. Nachdem das Werkstück 31 relativ zu einem Stempel 32a, wie in Fig. 10A gezeigt, fi­ xiert wurde, wird ein Preßstempel 32 in einem Preßsitzstadium, wie in Fig. 10B gezeigt, in eine erste Richtung S bewegt, so daß der Stempel 32 in das Loch 30 eingeführt wird. In einem Rückkehrstadium, das in den Fig. 10D und 10E gezeigt ist, wird der Preßstempel 32 in eine zweite Richtung R bewegt. Dadurch wird die innere Oberfläche des Loches 30 mittels des Preßstem­ pels 32 geglättet und/oder geformt. Ein abgeschrägter Bereich 34, der mit einem Winkel β von ungefähr 45° geneigt ist, ist an einem offenen Randbereich 30a des Loches 30 ausgebildet.

Daher wird bei dem auf diese Weise durchgeführten Glätten der inneren Oberfläche des Loches 30 das Ende des zu glättenden Abschnitts 25 unausweichlich in der Rückkehrbewegung des Preß­ stempels 32 mit einem Grat oder mit Graten versehen, wenn keine Mittel zur Verhinderung derartiger Grate vorgesehen wer­ den. Um das Ausbilden von Graten zu verhindern, ist das Werk­ stück 31 gemäß dieser zweiten Ausführungsform - wie das in der ersten Ausführungsform - mit einer leichten Schräge 23 mit Tiltwinkel α (wie in Fig. 10C gezeigt) von weniger als 45° (vorzugsweise von etwa 30°) ausgebildet. Die Schräge 23 ist dabei zusammenhängend mit dem Ende des zu glättenden Ab­ schnitts 25 ausgebildet.

In den Fig. 10A bis 10F werden für entsprechende Bereiche und Elemente die gleichen Bezugszeichen wie beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel verwendet. Auf eine nähere Beschreibung dieser Bereiche bzw. Elemente wird daher verzichtet und diesbezüglich auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen.

Gemäß den bislang beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die abgeschrägten Bereiche 34 beispielsweise mit 45° geneigt an den Endflächen des Werkstücks 21 oder 31, die jeweils mecha­ nische Teile darstellen, ausgebildet. Beim Durchführen der vorliegenden Erfindung ist jedoch der abgeschrägte Bereich 34 nicht essentiell. Wie bei der dritten, in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform beispielsweise kann das Ausbilden von Graten während des Glättungsprozesses dadurch verhindert werden, daß nur die Grat-unterdrückende leichte Schräge 23 mit Tiltwinkel α von weniger als 45° an dem offenen Randbereich des Loches 30 des Werkstücks 31 ausgebildet wird. Weiterhin ist zu beachten, daß die Erfindung auch auf den Fall der Endbearbeitung von äußeren Flächen von irgendwelchen anderen mechanischen Teilen als den zuvor genannten und in Fällen der Endbearbeitung von inneren Umfangsflächen von Löchern in verschiedenen anderen metallischen Gegenständen Verwendung finden kann.

Weitere Vorteile und Abwandlungen ergeben sich für den Fach­ mann. Daher ist die Erfindung in ihrem allgemeinen Gedanken nicht durch die hier dargestellten und beschriebenen spezi­ fischen Details und veranschaulichenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr lassen sich verschiedene Abwandlungen vornehmen, ohne den Gedanken oder den Bereich des allgemeinen erfinderischen Konzepts zu verlassen, wie es durch die bei­ liegenden Ansprüche unter Berücksichtigung äquivalenter Ab­ wandlungen definiert wird.

Claims (8)

1. Metallisches Werkstück (21, 31), das mittels einer Seiten­ fläche eines Preßstempels (24, 32) glättbar ist, welches umfaßt

• - einen zu glättenden Abschnitt (25), der so ausgelegt ist, daß er bei Bewegungen des Preßstempels (24, 32) in einer ersten und zweiten Richtung (S, R) derart geformt wird, daß der zu glättende Abschnitt (25) durch die Sei­ tenfläche des Preßstempels (24, 32) unter Reduzierung sei­ ner Dicke zusammengepreßt wird,
• - wobei der zu glättende Abschnitt (25) ein Frontende (25a) aufweist, das in Bezug zur Bewegung des Preßstempels (24, 32) in der zweiten Richtung (R) an der Vorderseite des zu glättenden Abschnitts (25) angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine leichte Schräge (23a, 23b) auf einem Teil des Werkstücks (21, 31), das der Seitenfläche des Preßstempels (24, 32) gegenüberliegend angeordnet ist, derart ausgebildet ist, daß es an das Frontende (25a) des zu glättenden Abschnitts (25) kontinuierlich anschließt, und
• - daß die leichte Schräge (23a, 23b) zusammen mit der Seitenfläche des Preßstempels (24, 32) einen Spalt (G) de­ finiert, um eine Verformung des Oberflächenbereichs des zu glättenden Abschnitts (25) aufzunehmen, die sich an der Seite seines Frontendes (25a) ausbildet, wenn sich der Preßstempel (24, 32) in die zweite Richtung (R) bewegt.

2. Werkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tiltwinkel (α) zwischen der leichten Schräge (23a, 23b) und einer sich entlang der Oberfläche des zu glättenden Abschnitts (25) erstreckenden Linie kleiner als 45° ist.

3. Werkstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiltwinkel (α) der leichten Schräge (23a, 23b) etwa 30° beträgt.

4. Werkstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiltwinkel (α) der leichten Schräge (23a, 23b) zwi­ schen 15° und 30° beträgt.

5. Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L1, L2) der leichten Schräge (23a, 23b) so ge­ wählt wird, daß die leichte Schräge (23a, 23b) teilweise bestehen bleibt, wenn die Dicke des zu glättenden Ab­ schnitts (25) bei Bewegung des Preßstempels in der ersten Richtung (S) verringert wird.

6. Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Werkstück ein Zahnkranz (5) ist, der bei einem An­ lasser (4) einer Maschine Verwendung findet und Zähne (8) aufweist, die jeweils mit einem abgeschrägten Bereich (8b) ausgebildet sind, um den Eingriff mit einem Ritzel (4a) des Anlassers zu erleichtern,
wobei die leichte Schräge (23a), die mit einem spitzeren Winkel als dem Tiltwinkel (α) des abgeschrägten Bereichs (8b) geneigt ist, zwischen dem abgeschrägten Bereich (8b) und dem zu glättenden Abschnitt (25) ausgebildet ist.

7. Werkstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkel (β) zwischen dem abgeschrägten Bereich (8b) und einer sich entlang der Oberfläche des zu glättenden Abschnitts (25) erstreckenden Linie (Q) im wesentlichen um 45° beträgt.

8. Verfahren zum Bearbeiten eines metallischen Werkstücks, das folgende Schritte umfaßt:
einen Vorformungsprozeß, um das metallische Werk­ stück in einem plastischen Verformungsprozeß in eine zu der des Endprodukts ähnliche Form zu bringen; und
einen Glättungsprozeß, um den zu glättenden Ab­ schnitt (25) des Werkstücks nach der plastischen Verfor­ mung mittels eines Preßstempels (24, 32) zu formen, wobei der Glättungsprozeß umfaßt:
einen Preßsitz-Schritt, bei dem sich der Preßstempel (24, 32) in eine erste Richtung (S) bewegt derart, daß eine Seitenfläche des Preßstempels (24, 32) gegen den zu glättenden Abschnitt (25) gedrückt wird, um so die Dicke des zu glättenden Abschnitts (25) zu verringern, und
einen Rückkehr-Schritt, bei dem sich der Preßstempel (24, 32) nach dem Preßsitz-Schritt in eine zweite, zur er­ sten Richtung (S) entgegengesetzte Richtung (R) bewegt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Vorformprozeß einen Schritt zur Ausbildung einer leichten Schräge (23a, 23b) zur Verhinderung von Graten umfaßt, wobei die leichte Schräge (23a, 23b) gegenüber ei­ ner Linie (Q), die sich entlang des zu glättenden Ab­ schnitts (25) erstreckt, mit einem spitzen Tiltwinkel (α) von weniger als 45° geneigt ist und wobei die leichte Schräge (23a, 23b) in einem Bereich des Werkstücks (21, 31) definiert ist, der mit einem bezüglich der zweiten Richtung (R) der Bewegung des Preßstempels vorderen Ende (25a) des zu glättenden Abschnitts (25) zusammenhängend ausgebildet ist.