DE4000602A1 - Verfahren zur herstellung eines scheibenfoermigen maschinenelementes sowie scheibenfoermiges maschinenelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Maschinenelementes mit einer Nabe zur Verbindung mit einer Achse oder Welle, wobei die Nabe gegenüber dem übrigen Scheibenbereich in Axialrichtung verlängert ausgebildet ist, sowie ein solches scheibenförmiges Maschinenelement.

Scheibenförmige Maschinenelemente dieser Art sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. So werden beispielsweise derartige Maschinenelemente als Wellenringe in Getrieben eingesetzt, wobei die gegenüber dem scheibenförmigen Bereich in Axialrichtung verlängerte Nabe notwendig ist, um eine definierte Orientierung des Wellenringes auf der Welle zu sichern. Diese bekannten Wellenringe werden aus geschmiedeten oder gesinterten Halbzeugen hergestellt, wobei im Nabenbereich eine spanabhebende Bearbeitung erforderlich ist.

Darüber hinaus sind Geberräder oder Geberringe bekannt, die beispielsweise in Verbindung mit angetriebenen Wellenelementen, wie Poly-V-Riemenscheiben, als Einheit, d. h. als ein Maschinenelement, ausgebildet sein können. Derartige Radscheiben mit angeformter Nabe, welche als Auflagefläche gegen axiales Verkippen dient oder die formgemäße Verbindung zu einem anderen Wellenelement vermeidet, sind aus spanabhebend zu bearbeitenden Materialien, wie Guß, Schmiedematerial oder Sintermaterial bekannt.

Die Herstellung derartiger scheibenförmiger Maschinenelemente ist somit aufwendig, da eine spanende Bearbeitung zur Nebenausbildung notwendig ist, was zusätzlich auch mit Materialverlust verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit welcher derartige scheibenförmige Maschinenelemente auf möglichst einfache Weise ohne wesentlichen Materialverlust herstellbar sind.

Bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ausgehend von einem scheibenförmigen Blechrohling mit mittig angeordnetem Innenloch der Innenlochrandbereich zur Ausbildung der Nabe umlaufend radial von innen gespalten und anschließend in die gewünschte Nabenform flachgedrückt wird.

Aufgrund dieser Verfahrensführung ist eine besonders einfache Herstellung des Maschinenelementes ohne wesentlichen Materialverlust möglich. Es ist weder ein aufwendiges Gußverfahren oder dgl. noch eine spanende Bearbeitung mit entsprechenden Materialverlusten notwendig, vielmehr werden ausgehend von einem scheibenförmigen Blechrohling lediglich umformende Fertigungsschritte benötigt. Dabei muß selbstverständlich gewährleistet sein, daß das mittig angeordnete Innenloch des Blechrohlings ausreichend groß ist, um das Einfahren der notwendigen Spalt- und Drückwerkzeuge zu ermöglichen. Nach Ausformung der Nabe kann das Maschinenelement dann vorzugsweise durch bekannte, spanlose, umformende Bearbeitungsschritte am Außenumfang weiter bearbeitet werden, z. B. zur Erzeugung einer Verzahnung oder dgl.

Grundsätzlich ist es z. B. zur Herstellung von Poly-V-Riemenscheiben bekannt, scheibenförmige Blechrohlinge radial von außen nach innen zu stauchen und anschließend von außen zu spalten, so zeigt beispielsweise die DE-OS 35 19 719 der Anmelderin ein solches Verfahren. Dabei wird während des Spaltens das Spaltwerkzeug von außen gegen den rotierenden Blechrohling gedrückt, der innen eingespannt mit einer Drehspindel oder dgl. verbunden ist. Einer weitergehenden Anwendung dieser Spalttechnik stand bisher entgegen, das zu spaltende und dabei in Drehbewegung zu versetzende Werkstück in eine andere Anordnung zum Spaltwerkzeug bringen zu müssen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß vor der Spaltung des Innenlochrandbereiches zunächst der Außenrandbereich des Blechrohlings verdünnt wird. Diese Verfahrensvariante ist dann vorgesehen, wenn das fertige Maschinenteil im Außenrandbereich nur eine geringere Wandstärke aufweisen muß als die zum Spalten notwendige Blechstärke, die wenigstens etwa 3,5 mm betragen sollte. Durch diese Materialverdünnung im Außenrandbereich wird gleichzeitig eine Vergrößerung des Maschinenteiles in radialer Richtung erzielt.

Alternativ sieht die Erfindung auch vor, daß vor der Spaltung des Innenlochrandbereiches zunächst der Innenlochrandbereich unter Verdickung der Ausgangsblechstärke umlaufend radial nach außen gestaucht wird. Bei dieser Verfahrensführung können dann entsprechend auch Blechrohlinge verwandt werden, die eine geringere Ausgangsblechstärke aufweisen als die zum Spalten notwendige.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Innenlochrandbereich derart unsymmetrisch zum übrigen Scheibenbereich gespalten wird, daß die erzeugte Nabe gegenüber dem übrigen Scheibenbereich eine unsymmetrische Axialerstreckung aufweist. Auf diese Weise lassen sich entsprechend auch derartige Nabenausgestaltungen herstellen, die beispielsweise dazu dienen, als axiale Abstandselemente auf einer Welle eingesetzt zu werden.

Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe sieht die Erfindung auch ein scheibenförmiges Maschinenelement mit einer Nabe zur Verbindung mit einer Achse oder Welle vor, wobei die Nabe in Axialrichtung gegenüber dem übrigen Scheibenbereich verlängert ausgebildet ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Nabe aus einem spanlos von innen umlaufend radial gespaltenen und in die gewünschte Nabenform flachgedrückten Innenlochrandbereich eines mittig gelochten scheibenförmigen Blechrohlings besteht.

Ein solches Maschinenelement ist allein durch umformende Fertigungsschritte herstellbar, d. h. eine aufwendige spanende Verarbeitung mit entsprechendem Materialverlust oder auch Guß- bzw. Schmiedetechniken sind nicht erforderlich. Ein solches Maschinenelement kann beispielsweise als Wellenring für ein Getriebe oder auch als Geberrad bzw. Geberring ausgebildet sein, das zusätzlich einstückig mit einem angetriebenen Wellenelement, wie einer Poly-V-Riemenscheibe, verbunden sein kann.

Besonders vorteilhaft ist dabei die Nabe als radial nach außen gestauchter, anschließend gespaltener und nachfolgend flachgedrückter Innenlochrandbereich ausgebildet. Zur Herstellung dieses Maschinenelementes sind dann auch Blechrohlinge mit einer geringen Ausgangsblechstärke einsetzbar.

Dabei kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, daß die Nabe gegenüber dem übrigen Scheibenbereich eine unsymmetrische Axialerstreckung aufweist. Ein solches Maschinenelement kann dann beispielsweise als axiales Abstandselement auf einer Welle eingesetzt werden.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt jeweils in einem schematischen Axialschnitt in

Fig. 1 die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Maschinenelementes nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 die einzelnen Verfahrensschritte nach einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 die Verfahrensschritte nach einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 4 eine Spaltvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist zunächst eine erste Verfahrensführung zur Herstellung eines Maschinenelementes mit Nabe dargestellt, wobei die einzelnen Verfahrensschritte in den Teilfiguren a bis d näher gezeigt sind.

In Fig. 1a ist zunächst ein scheibenförmiger Blechrohling 1 dargestellt, der nur bereichsweise in seinem für die Verfahrensführung wesentlichen radialen Innenbereich abgebildet ist. Der Blechrohling 1 weist eine Ausgangsblechstärke von wenigstens etwa 3,5 mm auf und ist mit einem mittig angeordneten Innenloch 2 versehen, dessen Innenlochrandbereich mit 3 bezeichnet ist.

Ausgehend von diesem Blechrohling 1 wird der scheibenförmige Blechrohling 1 durch Einfahren einer in Fig. 1 nicht näher dargestellten Spaltrolle oder dgl. in das mittige Innenloch 2 im Innenlochrandbereich 3 umlaufend radial von innen mittig gespalten, so daß sich die in Fig. 1b gezeigte Ausgestaltung ergibt, wobei der gespaltene Bereich mit 4 bezeichnet ist.

Anschließend wird der gespaltene Bereich 4 umlaufend in die gewünschte Nabenform durch Einfahren von entsprechenden Rollenwerkzeugen oder dgl. flachgedrückt, so daß das in Fig. 1c gezeigte scheibenförmige Maschinenelement 5 mit Nabe 6 entsteht, deren Axialerstreckung gegenüber dem übrigen Scheibenbereich verlängert ausgebildet ist.

Wird der Spaltschritt gemäß Fig. 1b nicht mittig ausgeführt, sondern außermittig, so läßt sich ein Maschinenelement 5a mit einer Nabe 6a mit einer unsymmetrischen Axialerstreckung gegenüber dem übrigen Scheibenbereich erzielen. Ein solches Maschinenelement 5a ist in Fig. 1d dargestellt und kann beispielsweise als Abstandselement eingesetzt werden.

Das Maschinenelement nach Fig. 1c bzw. 1d kann anschließend nach folgenden Bearbeitungsschritten, vorzugsweise weiteren umformenden Bearbeitungsschritten, zugeführt werden, worauf es hier nicht näher ankommt. Beispielsweise kann am nicht dargestellten Außenumfang des Maschinenelementes eine Verzahnung ausgebildet werden und dgl. mehr.

In Fig. 2 ist eine zweite Verfahrensvariante dargestellt, die sich gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 nur geringfügig unterscheidet.

Ausgehend von dem in Fig. 2a gezeigten Blechrohling 1 mit mittigem Innenloch 2 und mit 3 angedeutetem Innenlochrandbereich wird hier zunächst der Außenrandbereich 7 des Blechrohlings 1 verdünnt, so daß sich die in Fig. 1b dargestellte Konfiguration ergibt.

Dieser Zwischenschritt gemäß Fig. 2b wird dann vorgesehen, wenn der Außenrandbereich des fertigen Maschinenteils eine geringere Wandstärke aufweisen kann bzw. auch eine größere Radialerstreckung des fertigen Maschinenteils gewünscht wird.

Anschließend erfolgt dann wie bei der zuvor beschriebenen Verfahrensführung die Spaltung des Innenlochrandbereiches gemäß Fig. 2c, wobei erkennbar ist, daß die Spaltung natürlich nur soweit radial nach außen erfolgen kann, bis der verdünnte Außenrandbereich 7 des Blechrohlings 1 erreicht wird.

Durch entsprechendes Flachdrücken des Spaltbereiches 4 wird dann wiederum das fertige Maschinenteil 5 gemäß Fig. 2d erzeugt, wobei gewünschtenfalls auch eine Nabe 6a mit unsymmetrischer Axialerstreckung herstellbar ist, wie dies Fig. 2e zeigt.

Eine weitere, alternative Verfahrensführung ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Verfahrensführung ist insbesondere für Blechrohlinge mit einer geringen Ausgangsblechstärke vorgesehen, wie ein solcher in Fig. 3a dargestellt ist. Dieser Blechrohling ist wiederum mit 1 bezeichnet, sein Innenloch mit 2 und der Innenlochrandbereich mit 3.

Gegenüber den vorbeschriebenen Verfahren wird nun zunächst gemäß Fig. 3b der Innenlochrandbereich 3 unter Verdickung der Ausgangsblechstärke umlaufend radial nach außen gestaucht, so daß sich ein verdickter Bereich 8 umlaufend zum Innenlochrandbereich 3 ergibt. Dazu werden beispielsweise Rollenwerkzeuge in das Innenloch 2 eingefahren und umlaufend radial von innen nach außen bewegt, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist.

Der Blechrohling 1 mit verdicktem Bereich 8 wird dann anschließend gespalten (Fig. 3c) und nachfolgend in die gewünschte Nabenform flachgedrückt (Fig. 3d), so daß sich das fertige Maschinenteil 5 mit Nabe 6 ergibt. Durch eine entsprechende unsymmetrische Spaltung kann auch wieder ein Maschinenelement 5a gemäß Fig. 3c hergestellt werden.

In Fig. 4 ist zur Verdeutlichung der Verfahrensführung eine Spaltvorrichtung mit ihren für die Erfindung wesentlichen Bestandteilen dargestellt, die in Fig. 4b allgemein mit 9 bezeichnet ist.

Diese Spaltvorrichtung 9 weist zunächst eine um eine Achse 10 in Richtung des Pfeiles 11 drehbare Spindel 12 auf, auf der der Ausgangsblechrohling 1, der in Fig. 4a nochmals der Deutlichkeit halber dargestellt ist, mit geeigneten Befestigungselementen 13 fest eingespannt ist, und zwar derart, daß die Axialachse des Rohlings 1 mit der Achse 10 der Spindel 9 zusammenfällt.

Oberhalb der Spindel ist ein Rollenschlitten 14 in Richtung des Pfeiles 15 verschiebbar antreibbar angeordnet, wobei der Antrieb der Vorrichtung 9 nicht näher dargestellt ist. Am Rollenschlitten ist über einen Bolzen 16 sowie geeignete Befestigungseinrichtungen 17, 18 eine Spaltrolle 19 angeordnet.

Wie aus Fig. 4b erkennbar, läßt sich die Spaltung des Innenlochrandbereiches 3 des Blechrohlings 1 nunmehr dadurch erzielen, daß der Blechrohling 1 zunächst durch Drehung der Spindel 12 um die Achse 10 in Richtung des Pfeiles 11 in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Indem nun die Spaltrolle 19 vom in Vorschubrichtung radial von innen nach außen (Pfeil 15) verfahrbaren Rollenschlitten 14 gegen den Innenlochrandbereich 3 des Blechrohlings 1 verfahren wird, ergibt sich die Aufspaltung des Innenlochrandbereiches. Dabei ist selbstverständlich, daß das Ausgangsinnenloch 2 wenigstens einen Durchmesser aufweisen muß, der größer ist als der Durchmesser der Spaltrolle 19. Je kleiner andererseits der Anfangsinnendurchmesser des Innenloches 2 ist, desto mehr Materialmasse bzw. Volumen kann umfangsmäßig gesehen ggf. gestaucht, gespalten und dementsprechend verteilt werden, so daß dann eine entsprechend längere Nabe erzielbar ist.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Maschinenelementes mit einer Nabe zur Verbindung mit einer Achse oder Welle, wobei die Nabe gegenüber dem übrigen Scheibenbereich in Axialrichtung verlängert ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem scheibenförmigen Blechrohling mit mittig angeordnetem Innenloch der Innenlochrandbereich zur Ausbildung der Nabe umlaufend radial von innen gespalten und anschließend in die gewünschte Nabenform flachgedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Spaltung des Innenlochrandbereiches zunächst der Außenrandbereich des Blechrohlings verdünnt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Spaltung des Innenlochrandbereiches zunächst der Innenlochrandbereich unter Verdickung der Ausgangsblechstärke umlaufend radial nach außen gestaucht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenlochrandbereich derart unsymmetrisch zum übrigen Scheibenbereich gespalten wird, daß die erzeugte Nabe gegenüber dem übrigen Scheibenbereich eine unsymmetrische Axialerstreckung aufweist.

5. Scheibenförmiges Maschinenelement mit einer Nabe zur Verbindung mit einer Achse oder Welle, wobei die Nabe in Axialrichtung gegenüber dem übrigen Scheibenbereich verlängert ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (6) aus einem spanlos von innen umlaufend radial gespaltenen und in die gewünschte Nabenform flachgedrückten Innenlochrandbereich (3) eines mittig gelochten scheibenförmigen Blechrohlings (1) besteht.

6. Maschinenelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (6) als radial nach außen gestauchter, anschließend gespaltener und nachfolgend flachgedrückter Innenlochrandbereich (3) ausgebildet ist.

7. Maschinenelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (6a) gegenüber dem übrigen Scheibenbereich eine unsymmetrische Axialerstreckung aufweist.