DE19712939A1

DE19712939A1 - Verfahren zur Herstellung eines spanlos umgeformten Metallrings

Info

Publication number: DE19712939A1
Application number: DE1997112939
Authority: DE
Inventors: Arno Dipl Ing Hamaekers; Herwig Dipl Ing Hoenlinger
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-01

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines spanlos umgeformten Metallrings, bei dem ein Stabmaterial in zumindest einem Umformschritt zur Endkontur umgeformt wird, wobei das abgelängte, umgeformte Stabmaterial in die Gestalt eines Rings überführt wird und dann abgelängt und wobei die einander in Umfangsrichtung benachbarten Enden des Rings anschließend miteinander verbunden werden.

Stand der Technik

Ein solches Verfahren ist aus der DE-PS 7 50 730 bekannt. Als Stabmaterial gelangt ein Flachstahl zur Anwendung, der einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat, wobei das Stabmaterial zu einem Ring zusammengebogen und die Enden des Rings anschließend miteinander verschweißt werden. Der Ring weist, ebenso wie das Stabmaterial, einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Dabei ist allerdings zu beachten, daß der rechteckige Ausgangsquerschnitt des vorbekannten Stabmaterials für Fälle, in denen es darauf ankommt, ein vorherbestimmtes Volumen/eine vorherbestimmte Masse möglichst genau zu erreichen/einzuhalten, wenig zufriedenstellend ist. Sowohl die Breite als auch die Dicke des Flachstahls weisen Maßtoleranzen auf, wobei das Volumen/die Masse im ungünstigsten Fall, d. h. bei größtmöglicher Breite und größtmöglicher Dicke des Stabmaterials innerhalb des Toleranzfelds im Vergleich zur geringstmöglichen Breite und der geringstmöglichen Dicke innerhalb des Toleranzfelds um mehr als ± 5% vom jeweiligen Nennmaß abweichen können. Derartig große Abweichungen sind für Anwendungsfälle, in denen es auf eine möglichst exakte Einhaltung des Volumens/der Masse des fertigen Rings ankommt, nicht akzeptabel.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß durch das Verfahren hergestellten Metallringe eine verbesserte Volumen-/Massekonstanz aufweisen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens und eine vorteilhafte Verwendung nehmen die Ansprüche 2 und 3 Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß das Stabmaterial als Vollzylinder ausgebildet. Hierbei ist von Vorteil, daß die durch das zuvor beschriebene Verfahren hergestellten Metallringe durch die Verwendung des zylinderförmigen Stabmaterials eine deutlich verbesserte Volumen-/Massenkonstanz aufweisen. Die Volumen-/Masseabweichungen der Teile von den entsprechenden Nennmaßen sind deutlich geringer. Ausgehend von einem vorbestimmten Nennmaß des Volumens/der Masse, die der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Metallring aufweisen muß, so daß sich gute Gebrauchseigenschaften ergeben, weist ein zylinderförmiges Stabmaterial geringere Maßtoleranzen auf und ist dadurch deutlich maßhaltiger, als ein Flachmaterial.

Ein charakteristischer Metallring weist beispielsweise einen Querschnitt von etwa 300 mm². Als Stabmaterial kann beispielsweise ein Flachstahl zur Anwendung gelangen, der 20 mm breit und 15 mm dick ist. Gemäß DIN 1017 beträgt die zulässige Abweichung für einen 20 mm breiten Flachstahl ± 0,75 mm. Die zulässige Abweichung bei einer Dicke von 15 mm beträgt ± 0,5 mm. Daraus ergibt sich, daß die Toleranz für die Querschnittsfläche ± 7% vom Nennquerschnitt beträgt. Innerhalb dieser zulässigen Toleranzen ist keiner der Metallringe Ausschuß.

Verwendet man demgegenüber einen Vierkantstahl mit quadratischem Querschnitt, ergibt sich bei einer Kantenlänge von 17 mm gemäß DIN 1014 eine Toleranz für die Querschnittsfläche von ± 6%.

Gelangt als Stabmaterial ein Rundstahl mit einem Durchmesser von 20 mm zur Anwendung, beträgt die zulässige Abweichung ± 0,5 mm. Die Toleranz für die Querschnittsfläche ist ± 5%.

Vergleicht man die Toleranzen für die Querschnittsflächen der unterschiedlichen Stabmaterialien, so ist zu erkennen, daß die Verwendung eines Rundstahls anstelle des Flachstahls eine Verbesserung der Volumen- /Massekonstanz von 40% ergibt.

Bei einem Vergleich des Rundstahls mit dem Vierkantstahl beträgt die Verbesserung noch etwa 20%.

Es ist zu erkennen, daß die Volumen-/Massekonstanz von Ringen, die aus einem zylindrischen Stabmaterial hergestellt werden, deutlich besser ist, als bei Ringen, die aus einem Flachstahl oder einem Vierkantstahl geformt werden.

Wird das Verfahren zur Herstellung eines Schwungrings und/oder einer Riemenscheibe eines Torsionsschwingungsdämpfers verwendet, ist eine solche Verbesserung der Volumen-/Massekonstanz von wesentlicher Bedeutung. Die größere Volumen-/Massedifferenz von Ringen, die aus einem Flachstahl oder einem Vierkantstahl hergestellt werden, bewirkt, daß sich die Frequenz der zu tilgenden Schwingung in unerwünschter Weise von einer vorgegebenen Frequenz in Richtung höherer Frequenz bei geringerer Masse oder in Richtung tieferer Frequenz bei größerer Masse verlagert.

Durch die geringeren Toleranzen und die daraus resultierende verbesserte Volumen-/Massekonstanz von Ringen, die aus einem runden Stabmaterial erzeugt sind, weist ein Torsionsschwingungsdämpfer, der mit einem nach dem Verfahren hergestellten Ring aus rundem Stabmaterial versehen ist, deutlich bessere Gebrauchseigenschaft auf und ein tatsächliches Schwingungsverhalten, das dem gewünschten Schwingungsverhalten deutlich besser entspricht.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das Stabmaterial während seiner Umformung von einem kreisförmigen Ausgangsquerschnitt zu einer Endkontur mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt umgeformt. Speziell für die Verwendung eines nach dem beanspruchten Verfahren hergestellten Metallrings, der als Schwungring und/oder Riemenscheibe für einen Torsionsschwingungsdämpfer zur Anwendung gelangt, ist ein derartiger Umformvorgang zweckmäßig, um einen gebrauchsfertigen Querschnitt für einen Schwungring/eine Riemenscheibe zu erhalten.

Ausführung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Figuren nochmals erläutert.

Diese zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 das zur Erzeugung des Metallrings verwendete Stabmaterial in einer Draufsicht und im Querschnitt,

Fig. 2 einen durch das Verfahren hergestellten Metallring, der als Schwungring eines Torsionsschwingungsdämpfers ausgebildet ist und außenumfangsseitig eine Profilierung zur Aufnahme eines Riemens aufweist.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für ein Stabmaterial 2 gezeigt, das bei dem Verfahren zur Herstellung eines spanlos umgeformten Metallrings zur Anwendung gelangt. Das Stabmaterial 2 ist als Vollzylinder ausgebildet und vor seiner Umformung dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Stabmaterial einen Nenn-Querschnitt von etwa 300 mm² auf, wobei der Durchmesser 20 mm beträgt und die zulässige Abweichung des Durchmessers ± 0,5 mm. Demnach beträgt das Größtmaß des Durchmessers des Rundstahls 20,5, das Kleinstmaß 19,5 mm. Die Toleranz für die Querschnittsfläche beträgt in diesem Beispiel ± 5%.

Verglichen mit einem Flachstahl und einem Vierkantstahl gleichen Querschnitts ergibt sich bei Verwendung eines Rundstahls eine Verbesserung der Masse-/ Volumenkonstanz von 40 und 20%.

Die Volumen-/Massekonstanz von aus einem runden Stabmaterial hergestellten Ringen ist folglich deutlich besser.

Gelangt der Metallring 1, wie in Fig. 2 dargestellt, als Schwungring 4 eines Torsionsschwingungsdämpfers 6 zur Anwendung, der eine Schwingungstilgung in einem bestimmten Frequenzbereich bewirken soll, ist es erforderlich, daß der Schwungring 4 eine möglichst exakte Volumen-/Massekonstanz aufweist, da sich ansonsten die Gebrauchseigenschaften des Torsionsschwingungsdämpfers 6 nachteilig verändert und die Schwingungen im vorbestimmten Frequenzbereich nicht mehr in dem gewünschten Maße getilgt werden können.

Der Ring 1 ist aus einem Stabmaterial 2 mit kreisförmigem Ausgangsquerschnitt hergestellt, wobei in Fig. 2 die Endkontur 3 gezeigt ist.

Der als Riemenscheibe 5 ausgebildete Schwungring 4 umschließt einen aus einem tiefziehbaren Blech hergestellten Nabenring 7 mit radialem Abstand, wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt 8 ein eingeschossener Federkörper 9 aus elastomerem Werkstoff angeordnet ist.

In diesem Beispiel weist der Schwungring 4 radial innen- und außenseitig eine Oberflächenprofilierung auf, die durch die spanlose Umformung während des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird.

Das abgelängte, in die Gestalt eines Rings überführte Stabmaterial wird bevorzugt durch Elektronenstrahl-Schweißen im Bereich seiner Enden verbunden. Bei diesem Schweißverfahren ist von Vorteil, daß kein Materialabtrag erfolgt und keine Schweißgutzugabe erforderlich ist. Um die Enden mit dem Elektronenstrahl-Schweißverfahren zu verschweißen, müssen die einander in Umfangsrichtung angrenzenden Flächen möglichst eben, parallel und einander dicht benachbart sein. Um diese Bedingungen zu erfüllen, wird das mit der Endkontur versehene Stabmaterial bevorzugt spiralförmig aufgewickelt und anschließend durch einen Sägeschnitt durchtrennt. Die Enden der Ringe sind dann eben, parallel und liegen dicht beieinander um anschließend mit dem Elektronenstahl-Schweißverfahren problemlos verschweißt werden zu können. Eine Ablängung des Stabmaterials vor dem Rollieren ist bei einem derartigen Verfahren nicht erforderlich.

Claims

1. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines spanlos umgeformten Metallrings, bei dem ein Stabmaterial in zumindest einem Umformschritt zur Endkontur umgeformt wird, wobei das abgelängte, umgeformte Stabmaterial in die Gestalt eines Rings überführt wird und dann die einander in Umfangsrichtung benachbarten Enden des Rings anschließend miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabmaterial (2) als Vollzylinder ausgebildet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabmaterial (2) während seiner Umformung von einem kreisförmigen Ausgangsquerschnitt zu einer Endkontur (3) mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt umgeformt wird.

3. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2 zur Herstellung eines Schwungrings (4) und/oder einer Riemenscheibe (5) eines Torsionsschwingungsdämpfers (6).