DE19832503A1

DE19832503A1 - Verfahren zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Formteils und zugehöriges Werkzeug

Info

Publication number: DE19832503A1
Application number: DE19832503A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kick-Rodenbuecher; Rudolf Sinner; Werner Bretting
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1998-07-20
Filing date: 1998-07-20
Publication date: 2000-01-27

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Formteils, dessen Innenkontur mit Hinterschneidungen (5) versehen ist, zeichnet sich dadurch aus, daß im Innern des Formteils eine aufweitbare Spreizhülse (7) angeordnet ist, deren Außenkontur im aufgeweiteten Zustand der Innenkontur des Formteils entspricht, das Formteil nach Aufspreizen der Spreizhülse (7) durch eine Matrize (8) gezogen wird, deren Innenkontur der gewünschten Außenkontur des Formteils entspricht, der Spreizdorn (6) in Richtung seiner Längsachse (9) aus der Spreizhülse (7) gezogen wird, so daß diese in dem nicht aufgeweiteten Zustand zurückfällt und aus dem Formteil entfernt wird, bevor dieses durch einen Auswerfer aus der Matrize (8) ausgestoßen wird. DOLLAR A Die Spreizhülse (7) setzt sich aus Innensegmenten (13) zusammen, denen an jeder Seite Außensegmente (14) zugeordnet sind.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines rotationssymmetri schen Formteils, dessen Innenkontur mit Hinterschneidungen, Freistichen, Aus sparungen, Innengewinde oder ähnlichem versehen ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein zugehöriges Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiges Formteil in Gestalt eines Einstellkolbens für ein hydraulisches Spielausgleichselement einer Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine ist aus der DE 195 02 500 A1 vorbekannt. Dieser Kolben besteht aus einem Boden und einer sich daran anschließenden hohlzylindrischen Wandung, deren Innen seite eine Durchmessererweiterung, d. h. eine Hinterschneidung aufweist. Gemäß dieser Vorveröffentlichung kann diese Hinterschneidung entweder durch ein spangebendes Fertigungsverfahren oder während der Zieh- oder Fließpreß fertigung des Einstellkolbens hergestellt werden. Diese spanlose Durchmesserer weiterung erfolgt derart, indem ein mittlerer Bereich des Gehäuses eingeformt wird und somit in diesem Bohrungsbereich die Führungsfläche für das zugehöri ge Innenteil geschaffen ist.

Nachteilig dabei ist, daß insbesondere die spangebende Einbringung der Durch messererweiterung ein zusätzlicher Arbeitsgang und somit sehr kosten intensiv ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Formteils mit einer bestimmten Innenkontur bereitzustellen, das ein kostenintensives Nacharbeiten, wie z. B. ein Fertig drehen der Länge und ein Eindrehen der Hinterschneidung vermeidet. Außer dem ist es Aufgabe der Erfindung, ein zugehöriges Spreizwerkzeug zu entwic keln.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, daß im Inneren des rotationssymmetrischen Form teils eine über einen Spreizdorn radial aufweitbare Spreizhülse angeordnet ist, deren Außenkontur im aufgeweiteten Zustand der gewünschten Innenkontur des Formteils entspricht,
das Formteil nach Aufspreizen der Spreizhülse zur Verminderung seiner Wand dicke durch einen Matrize gezogen wird, deren Innenkontur der gewünschten Außenkontur des Formteils entspricht,
der Spreizdorn in Richtung seiner Längsachse aus der Spreizhülse gezogen wird, so daß diese in den nicht aufgeweiteten Zustand zurückfällt und aus dem Formteil entfernt wird,
bevor dieses durch einen Auswerfer aus der Matrize gestoßen wird.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise ist sichergestellt, daß in nur einem Umformaggregat die gewünschte Innenkontur des Formteils ohne kost spielige Nacharbeiten erzielt werden kann. Weitere Vorteile liegen im Vergleich zur spanenden Bearbeitung der Innenkontur darin, daß keine Durchtrennung des Faserverlaufes im Formteil erfolgt und somit eine höhere Festigkeit erreicht wird und daß kein unnötiger Materialverlust eintritt.

Nach Anspruch 2 ist vorgesehen, daß das rotationssymmetrische Formteil ein Einstellkolben eines hydraulischen Spielausgleichselements für eine Ventil steuerung einer Brennkraftmaschine ist.

Das zugehörige, aus Spreizdorn und Spreizhülse bestehende Spreizwerkzeug zeichnet sich gemäß Anspruch 3 dadurch aus, daß die Spreizhülse aus einer geraden oder ungeraden Anzahl von Segmenten derart gebildet ist, daß einem inneren Segment an jeder Seite ein Außensegment zugeordnet ist und zwischen den Segmenten zwei Trennfugen vorhanden sind, von denen eine erste in nahezu radialer Richtung verläuft und eine zweite ein Teil einer Sehne der Peripherie der Spreizhülse ist und diese außerhalb einer Längsmittelachse der Spreizhülse verlaufen, so daß im aufgeweiteten Zustand zwischen innerem und äußerem Segment ein Freiraum gebildet ist und die zweite Trennfuge im Be reich der Außenkontur geschlossen ist.

Durch diese Anordnung der Trennfugen außerhalb der Längsmittelachse und durch die Anzahl der Segmente wird im gespreizten Zustand der Spreizhülse die im Außenbereich liegende zweite Trennfuge geschlossen, d. h. auf Null reduziert, so daß das Eindringen von Material während des Abstreckens des Formteils verhindert wird. Die Innenkontur des Formteils ist also frei von Gratbildung und erfordert demnach keine Nachbearbeitung. Durch die erfin dungsgemäße Anordnung der Segmente bzw. deren Trennfugen ist auch das Entweichen von Luft bzw. Öl problemlos möglich. Zwischen Formteil und Spreizhülse vorhandene Luft bzw. vorhandenes Öl gelangt über die Trennfugen der Spreizhülse nach innen in Zwischenräume, welche im ausgefahrenen Zustand der Spreizhülse innerhalb der einzelnen Segmente gebildet sind. Zwischen Formteil und Matrize vorhandene Luft bzw. vorhandenes Öl ent weicht nach oben in Richtung eines Werkstückausstoßers.

Aus Anspruch 4 geht in Weiterbildung der Erfindung hervor, daß das innere Segment als Vieleck ausgebildet ist, das im nicht aufgeweiteten Zustand mit seinen Begrenzungsflächen an den Begrenzungsflächen eines T-förmigen Außen segmentes anliegt, so daß beide Trennfugen geschlossen sind.

In zweckmäßiger Weise ist nach Anspruch 5 vorgesehen, daß das äußere Segment zweiteilig ausgebildet sein soll, wobei eine die beiden Teile trennende dritte Trennfuge in radialer Richtung verläuft. Eine derart zweigeteilte Fertigung des Außensegmentes ist in vereinfachter Weise möglich.

Schließlich geht aus Anspruch 6 hervor, daß der Spreizdorn eine abgestufte Querschnittsform aufweist, wobei der Übergang von Stufe zu Stufe durch eine zur Längsachse geneigt verlaufende Rampe gebildet ist, und Spreizdorn und Spreizhülse in ihrer radialen Ausdehnung im Bereich der Rampe so aufeinander abgestimmt sind, daß im aufgeweiteten Zustand ein Freiraum verbleibt. Über den abgestuften Spreizdorn kann auf einen früheren Zeitpunkt des Zusammen fallens der Spreizhülse eingewirkt werden.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Einstellkolben für hydrauli sches Spielausgleichselement,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Umformeinrichtung mit zugehöriger Matrize und Spreizwerkzeug,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Spreizwerkzeug in nicht auf geweitetem Zustand und

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Spreizwerkzeug im aufgewei teten Zustand.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Der in Fig. 1 gezeigte Einstellkolben 1 besteht aus einem Boden 2, von dem sich in axialer Richtung eine hohlzylindrische Wandung 3 erstreckt. Die Innen bohrung 4 des Einstellkolbens 1 dient zur Aufnahme eines nicht dargestellten Innenteils und ist im Mittelbereich und in Nähe des Bodens 2 mit je einer Durchmessererweiterung 5 versehen.

Gemäß Fig. 2 erfolgt das Herstellen der Innenkontur des Einstellkolbens 1 wie folgt:
In dessen Inneres wird zunächst ein aus Segmenten 13, 14 bestehende Spreiz hülse 7 eingeführt, die durch Einführen eines Spreizdornes 6 in ihrem Durch messer radial nach außen aufweitbar ist. Dieser Spreizdorn 6 besteht aus ver schiedenen Abschnitten mit einem unterschiedlichen Durchmesser, wobei die einzelnen Abschnitte durch schräg zur Längsmittelachse 9 verlaufende Rampen 10 getrennt sind. Spätestens bei Erreichen des Punktes 12 der Matrize 8 muß die Spreizhülse 7 radial aufgeweitet sein, d. h. ihren größten Durchmesser auf weisen. Sowohl der Spreizdorn 6 als auch die Spreizhülse 7 liegen dann mit ihren Stirnflächen am Boden 2 des Einstellkolbens 1 an. Bei Erreichen des Punktes 12 der Matrize 8 erfolgt ein Abstrecken der hohlzylindrischen Wan dung 3, d. h. es wird Material von außen nach innen in Richtung Spreizhülse 7 gedrückt, so daß die Innenkontur des Einstellkolbens 1 der Außenkontur der Spreizhülse 7 im aufgeweiteten Zustand entspricht. Während dieses Abstreckens dient der Spreizdorn 6 als Widerlager für die Spreizhülse 7, d. h. deren radiales Ausweichen nach innen in Richtung der Längsmittelachse 9 ist verhindert.

Die Entformung erfolgt nun derart, daß zunächst der Spreizdorn 6 aus der Spreizhülse 7 entfernt wird, so daß diese in radialer Richtung nach innen zu sammenfallen kann, so daß ihr Durchmesser kleiner als die Durchmessererwei terung 5 ist und demzufolge ebenfalls aus dem Einstellkolben 1 gezogen wer den kann, bevor dieser durch einen nicht dargestellten Auswerfer aus der Matrize 8 ausgestoßen wird.

Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, besteht die Spreizhülse 7 aus drei Innensegmenten 13 und ebenfalls drei Außensegmenten 14, die sich im vor liegenden Fall aus den beiden Teilsegmenten 14.1 und 14.2 zusammensetzen. Die Segmente 13 und 14 sind gegenüber der Längsmittelachse 9 radial nach innen bzw. radial nach außen verschiebbar, so daß sich der Durchmesser der Spreizhülse 7 verändert.

Die Innensegmente 13 sind als Vielecke mit den Haupteckpunkten A, B, C, D, E und F bzw. als aufeinandergesetzte Trapeze ausgebildet, wobei die Strecke A, B in der Zeichnung dachartig dargestellt ist, während sie in Wirklichkeit kreisbo genförmig sein soll. Die aus den Teilsegmenten 14.1 und 14.2 zusammen gesetzten Außensegmente 14 sind T-förmig ausgebildet und weisen die Haupt eckpunkte G, H, I, J, K, L und M auf, wobei die Strecke G, H, I wiederum in idealer Weise ein Kreisbogen sein soll. Die Fig. 3 und 4 zeigen weiter, daß jedem Innensegment 13 an beiden Seiten ein Außensegment 14 zugeordnet ist, so daß zwei Trennfugen 15 und 16 gebildet sind, von denen die erste 15 in nahezu radialer Richtung verläuft und die zweite 16 ein Teil einer Sehne der Peripherie der Spreizhülse 7 ist. Beide Trennfugen 15 und 16 verlaufen außer halb der Längsmittelachse 9. Wie die Fig. 4 zeigt, ist im ausgefahrenen Zu stand der Spreizhülse 7 zwischen den Segmenten 13 und 14 ein Freiraum 11 gebildet, der durch Auseinanderrücken der ersten Trennfuge 15 gebildet ist. In diesem Freiraum 11 können sich während des Umformvorganges im Werkzeug vorhandene Luft- und Ölreste sammeln. Im ausgefahrenen Zustand der Spreiz hülse 7 bleibt die zweite Trennfuge 16 im Bereich der Außenkontur geschlos sen, so daß die Innenkontur des Einstellkolbens 1 eine Abbildung der Außen kontur der Spreizhülse 7 im aufgeweiteten Zustand ist. Im vorliegenden Fall sind die Außensegmente 14.1 und 14.2 durch eine dritte Trennfuge 17 vonein ander getrennt, welche aber immer den Wert Null annimmt.

Bezugszeichenliste

1

Einstellkolben

2

Boden

3

hohlzylindrische Wandung

4

Bohrung

5

Durchmessererweiterung

6

Spreizdorn

7

Spreizhülse

8

Matrize

9

Längsachse

10

Rampe

11

Freiraum

12

Punkt

13

Innensegment

14

Außensegment

14.1

Teilsegment

14.2

Teilsegment

15

erste Trennfuge

16

zweite Trennfuge

17

dritte Trennfuge
A, B, C, D, E, F Haupteckpunkte des Innensegmentes

13

G, H, I, J, K, L, M Haupteckpunkte des Außensegmentes

14

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Formteils, dessen Innenkontur mit Hinterschneidungen (5), Freistichen, Aussparungen, Innenge winde oder ähnlichem versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Formteils eine über einen Spreizdorn (6) radial aufweitbare Spreizhülse (7) angeordnet ist, deren Außenkontur im aufgeweiteten Zustand der gewünschten Innenkontur des Formteils entspricht,
das Formteil nach Aufspreizen der Spreizhülse (7) zur Verminderung seiner Wanddicke durch eine Matrize (8) gezogen wird, deren Innenkontur der ge wünschten Außenkontur des Formteils entspricht,
der Spreizdorn (6) in Richtung seiner Längsachse (9) aus der Spreizhülse (7) gezogen wird, so daß diese (7) in den nicht aufgeweiteten Zustand zurückfällt und aus dem Formteil entfernt wird,
bevor dieses durch einen Auswerfer aus der Matrize (8) ausgestoßen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rotationssym metrische Formteil ein Einstellkolben (1) eines hydraulischen Spielausgleichs elementes für eine Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine ist.

3. Spreizwerkzeug zur Herstellung des rotationssymmetrischen Formteils nach Anspruch 1, mit Spreizdorn (6) und Spreizhülse (7), die aus radial bewegbaren, durch Trennfugen (15, 16) getrennten Segmenten (14, 15) besteht, wobei deren Außenkontur der Innenkontur des Formteils entspricht und die Trennfugen (15, 16) von aneinander angrenzenden Begrenzungsflächen benachbarter Segmente (13, 14) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizhülse (7) aus einer geraden oder ungeraden Anzahl von Segmenten (13, 14) derart gebildet ist, daß einem inneren Segment (13) an jeder Seite ein Außensegment (14) zugeordnet ist und zwischen den Segmenten (13, 14) zwei Trennfugen (15, 16) vorhanden sind, von denen eine erste (15) in nahezu radialer Richtung verläuft und eine zweite (16) ein Teil einer Sehne der Peripherie der Spreizhülse (7) ist und diese (15, 16) außerhalb einer Längsmittelachse (9) der Spreizhülse (7) verlaufen, so daß im aufgeweiteten Zustand zwischen innerem (13) und äuße rem Segment (14) ein Freiraum (11) gebildet ist und die zweite Trennfuge (16) im Bereich der Außenkontur geschlossen ist.

4. Spreizwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Segment (13) als Vieleck ausgebildet ist, das im nicht aufgeweiteten Zustand mit seinen Begrenzungsflächen an den Begrenzungsflächen eines T-förmigen Außen segmentes (14) anliegt, so daß beide Trennfugen (15, 16) geschlossen sind.

5. Spreizwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Segment (14) zweiteilig ausgebildet ist, wobei eine die die beiden Teile (14.1, 14.2) trennende dritte Trennfuge (17) in radialer Richtung verläuft.

6. Spreizwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreiz dorn (6) eine abgestufte Querschnittsform aufweist, wobei der Übergang von Stufe zu Stufe durch eine zur Längsachse (9) geneigt verlaufende Rampe (10) gebildet ist und Spreizdorn (6) und Spreizhülse (7) in ihrer radialen Ausdehnung im Bereich der Rampe (10) so aufeinander abgestimmt sind, daß im aufgeweite ten Zustand der Freiraum (11) verbleibt.