EP2786818A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schwungrings und dessen Verwendung - Google Patents

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EP2786818A1
EP2786818A1 EP20130001688 EP13001688A EP2786818A1 EP 2786818 A1 EP2786818 A1 EP 2786818A1 EP 20130001688 EP20130001688 EP 20130001688 EP 13001688 A EP13001688 A EP 13001688A EP 2786818 A1 EP2786818 A1 EP 2786818A1
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EP
European Patent Office
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blank
flywheel
ring
process step
produced
Prior art date
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Ceased
Application number
EP20130001688
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus-Reinhard Hager
Markus Leibach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vibracoustic SE
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06—Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/18—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons grooved pins; Rolling grooves, e.g. oil grooves, in articles
    • B21H7/182—Rolling annular grooves

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a flywheel ring and its use, wherein in a first method step, a blank formed as a pipe section or rolled ring blank is produced.
  • Such methods for producing a flywheel ring are generally known, wherein the blank produced in the first method step is machined in a second method step to the finished dimension of the flywheel ring.
  • the blank can be made of steel or cast iron, such as gray cast iron or spheroidal graphite cast iron.
  • a disadvantage of the previously known method is that, in the second method step, an undesirably large amount of material waste is produced by the chip-removing processing of the blank.
  • the weight of the blank be about 80% to 150% higher than the finished weight of the flywheel. This is due to the fact that the blank must have an oversize in all directions for machining the flywheel ring, which is normally at least 2 mm, depending on the size of the flywheel ring; Under no circumstances may the blank have undersize anywhere.
  • the invention has for its object to show a method for producing a flywheel, in which at least the second process step can be performed without waste material.
  • the blank in a second process step, is rolled on a roller burnishing machine in the final contour of the flywheel.
  • the advantage here is that no material waste occurs when the blank is rolled into the final contour of the flywheel ring. Due to the rolling of the blank, it is not necessary that the blank, based on the final contour of the flywheel ring, has an oversize on all sides. Rolling is a non-cutting forming, so that the blank has a weight that also has the ready-to-use flywheel. By rolling the blank virtually only the dimensions of the blank are changed in order to achieve the desired final contour of the flywheel. A machining of the blank in the second process step is minimal.
  • the flywheel has the ready-to-use weight and the ready-to-use form.
  • a blank is produced whose weight substantially corresponds to the ready-made flywheel. By “substantially” in this case the weight tolerances of the ready flywheel are to be understood.
  • a blank can be produced, the dimensions of which essentially correspond to the ready-made flywheel ring.
  • substantially is to be understood here that the material from which the blank is formed in the second process step exclusively by rolling such spanless that the ready-made flywheel ring is formed.
  • the blank is preferably produced without cutting in the first method step, so that practically no material waste is produced during the production of the blank in the first method step.
  • the blank may be formed by a rough section, which is cut to length, for example by laser cutting of a tube.
  • laser cutting produces only minimal material waste.
  • the flywheel ring produced by the method according to the invention is environmentally friendly, easy and inexpensive to produce.
  • a belt running surface can be rolled into the blank on the outer peripheral side.
  • So designed flywheels can be used for example as a pulley.
  • the geometry of the belt tread is adapted to the belt to be used. For example, it is possible to roll a belt tread for use with a poly-V belt.
  • the blank is formed without cutting to ready flywheel ring, wherein the belt running surface in the same process step, also by rolling, is generated.
  • a material outlet formed on the flywheel ring during the second process step can be removed from the flywheel ring.
  • a material spill may occur due to the non-cutting deformation of the blank to the flywheel ring, wherein optionally such a material spill is removed in the third step to prevent unwanted imbalance of the flywheel during its intended use.
  • the minimum material outlet can optionally be removed by laser cutting from the flywheel. As stated previously, virtually no waste material is produced by the separation of the material outlet from the flywheel ring by laser cutting.
  • the weight of the spout removed from the flywheel is negligible relative to the weight of the flywheel ready for use and is usually not more than 5% to 10% of the finished weight of the flywheel.
  • Torsional vibration damper reach, for example, together with internal combustion engines for use, which can be damped by the torsional vibration damper rotational irregularities of the crankshaft, which are caused by the firing order of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 the blank 4 required for carrying out the second method step is shown.
  • the blank 4 is formed as a pipe section 2 or rolled ring 3 and consists of a metallic material. Starting from a pipe, the pipe section 2 can be separated from the pipe by laser cutting.
  • the weight of the blank 4 substantially corresponds to the weight of the ready-to-use flywheel ring 1, just as the dimensions of the blank 4 essentially correspond to the dimensions of the ready-to-use flywheel ring 1.
  • the blank 4 produced in the first method step is rolled on a roller burnishing machine 5 into the final contour of the flywheel ring 1.
  • By rolling the blank 4 is formed without cutting to the flywheel 1.
  • Over- or undersize of the blank 4, based on the ready-made flywheel 1, are compensated by a corresponding deformation of the blank 4.
  • Material from the partial regions of the blank 4, which have a relative excess to the ready-to-use flywheel ring 1, are displaced into the regions of the blank 4, which have a relative undersize to the ready-made flywheel ring 1.
  • the rolling produces no material waste in the second process step, in contrast to the production of a flywheel ring according to the prior art, in which a flywheel ring is produced by the machining process "turning" out of the pipe section.
  • the flywheel ring 1 shown here is provided on the outer peripheral side with a belt running surface 6, for receiving a poly "V" belt.
  • the belt running surface is produced by rolling in the second method step.
  • a third process step is shown, which can then be used if, during the second process step due to the production of the flywheel ring 1, a material outlet 7 is formed, which is to be removed from the flywheel ring 1.
  • the removal of the material outlet 7 from the flywheel 1 is carried out in the third step shown by Laser cutting, so also by a process in which no material waste arises.
  • the flywheel ring 1 which has been produced by the method and the method steps described above, can be used, for example, in a torsional vibration damper for an internal combustion engine in a motor vehicle.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Schwungrings (1), wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein als Rohrabschnitt (2) oder gewalzter Ring (3) ausgebildeter Rohling (4) hergesteilt wird. In einem zweiten Verfahrensschritt wird der Rohling (4) auf einer Rolliermaschine (5) in die Endkontur des Schwungrings (1) rolliert.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schwungrings und dessen Verwendung, wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein als Rohrabschnitt oder gewalzter Ring ausgebildeter Rohling hergestellt wird.
    • Stand der Technik
  • Solche Verfahren zur Herstellung eines Schwungrings sind allgemein bekannt, wobei der im ersten Verfahrensschritt hergestellte Rohling in einem zweiten Verfahrensschritt spanabhebend auf das Fertigmaß des Schwungrings abgedreht wird.
    Der Rohling kann dabei aus Stahl oder aus Gusseisen, beispielsweise Grauguss oder Sphäroguss bestehen.
    Nachteilig bei dem vorbekannten Verfahre ist, dass im zweiten Verfahrensschritt durch die spanabhebende Verarbeitung des Rohlings eine unerwünscht große Menge an Materialabfall entsteht.
  • Um durch eine spanabhebende Bearbeitung eines Rohlings zu einem Schwungring zu gelangen, der das vorherbestimmte Gewicht und die vorherbestimmten Dimensionen aufweist, ist es erforderlich, dass das Gewicht des Rohlings etwa 80 % bis 150 % über dem Fertiggewicht des gebrauchsfertigen Schwungrings liegt. Das ist darauf zurück zu führen, dass der Rohling für eine spanabhebende Herstellung des Schwungrings in allen Richtungen ein Übermaß aufweisen muss, das normalerweise, abhängig von der Größe des Schwungrings, mindestens 2 mm beträgt; keinesfalls darf der Rohling an irgendeiner Stelle Untermaß aufweisen.
  • Bekannt ist auch das Ziehen des Rohlings aus einer Ronde, wobei auch dieses Verfahren erheblichen Materialabfall verursacht, da zum Beispiel das Innenteil der Ronde prozessbedingt ausgestanzt und dadurch Abfall wird.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schwungrings zu zeigen, bei dem zumindest der zweite Verfahrensschritt ohne Materialabfall durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nehmen die Unteransprüche Bezug.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass in einem zweiten Verfahrensschritt der Rohling auf einer Rolliermaschine in die Endkontur des Schwungrings rolliert wird. Hierbei ist von Vorteil, dass beim Rollieren des Rohlings in die Endkontur des Schwungrings kein Materialabfall entsteht. Durch das Rollieren des Rohlings ist es nicht erforderlich, dass der Rohling, bezogen auf die Endkontur des Schwungrings, allseitig ein Übermaß aufweist. Beim Rollieren handelt es sich um eine spanlose Umformung, so dass der Rohling ein Gewicht aufweist, das auch der gebrauchsfertige Schwungring aufweist. Durch das Rollieren des Rohlings werden praktisch nur noch die Abmessungen des Rohlings verändert, um die gewünschte Endkontur des Schwungrings zu erreichen. Eine spanabhebende Bearbeitung des Rohlings im zweiten Verfahrensschritt erfolgt nur noch minimal.
    Untermaße an einigen Stellen des Rohlings sind solange unproblematisch, solange Material aus Bereichen mit Übermaß durch das Rollieren das Untermaß ausgleicht und dadurch das Sollmaß der Endkontur des Schwungrings erreicht wird. Material aus Bereichen des Rohlings mit Übermaß werden demnach in Bereiche des Rohlings transportiert, die Untermaß aufweisen.
    Der Materialbedarf zur Herstellung des Schwungrings ist dadurch minimal.
    Im Anschluss an den zweiten Verfahrensschritt weist der Schwungring das gebrauchsfertige Gewicht und die gebrauchsfertige Form auf.
    Im ersten Verfahrensschritt wird ein Rohling hergestellt, dessen Gewicht im Wesentlichen dem gebrauchsfertigen Schwungring entspricht. Unter "im Wesentlichen" sind in diesem Fall die Gewichtstoleranzen des gebrauchsfertigen Schwungrings zu verstehen.
  • Im ersten Verfahrensschritt kann ein Rohling hergestellt werden, dessen Abmessungen im Wesentlichen dem gebrauchsfertigen Schwungring entsprechen. Unter "im Wesentlichen" ist hier zu verstehen, dass das Material, aus dem der Rohling besteht, im zweiten Verfahrensschritt ausschließlich durch rollieren derart spanlos umgeformt wird, dass der gebrauchsfertige Schwungring entsteht.
  • Der Rohling wird im ersten Verfahrensschritt bevorzugt spanlos hergestellt, so dass auch während der Herstellung des Rohlings im ersten Verfahrensschritt praktisch kein Materialabfall entsteht.
  • Dazu kann der Rohling durch einen Rohabschnitt gebildet sein, der zum Beispiel durch Laserschneiden von einem Rohr abgelängt wird. Im Gegensatz zu einem Absägen des Rohrabschnitts vom Rohr, bei dem Sägespäne und damit Materialabfall entstehen, entsteht beim Laserschneiden nur minimaler Materialabfall.
  • Gelangt ein gewalzter Ring für den Rohling zur Anwendung, ist dieser spanlos umgeformt, so dass auch hier Materialabfall vermieden wird.
  • Es ist von hervorzuhebendem Vorteil, dass durch die Vermeidung von Materialabfall Rohstoffe und damit Kosten eingespart werden können. Der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Schwungring ist umweltschonend, einfach und kostengünstig herstellbar.
  • Im zweiten Verfahrensschritt kann außenumfangsseitig in den Rohling eine Riemenlauffläche einrolliert werden. Derart gestaltet Schwungringe können beispielsweise als Riemenscheibe verwendet werden. Die Geometrie der Riemenlauffläche ist an den Riemen, der Verwendungen finden soll, angepasst. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, eine Riemenlauffläche für die Anwendung eines Poly-V-Riemens zu rollieren.
    Im zweiten Verfahrensschritt wird der Rohling spanlos zum gebrauchsfertigen Schwungring umgeformt, wobei die Riemenlauffläche im gleichen Verfahrensschritt, ebenfalls durch Rollieren, erzeugt wird.
  • Die Riemenlauffläche, die im zweiten Verfahrensschritt aussenumfangsseitig in den Rohling einrolliert wird, kann aus mehreren umlaufenden und V-förmigen Bahnen bestehen.
  • In einem dritten Verfahrensschritt kann ein während des zweiten Verfahrensschritts herstellungsbedingt am Schwungring entstandener Materialauslauf vom Schwungring entfernt werden. Ein Materialauslauf kann durch die spanlose Umformung des Rohlings zum Schwungring entstehen, wobei gegebenenfalls ein solcher Materialauslauf im dritten Verfahrensschritt entfernt wird, um unerwünschte Unwuchten des Schwungrings während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung zu verhindern.
  • Im dritten Verfahrensschritt kann der minimale Materialauslauf gegebenenfalls durch Laserschneiden vom Schwungring entfernt werden. Wie bereits zuvor ausgeführt, wird durch die Abtrennung des Materialauslaufs vom Schwungring durch Laserschneiden praktisch kein Materialabfall erzeugt.
  • Davon abweichend kann im dritten Verfahrensschritt statt des Laserschneidens ein spanabhebendes Verfahren zur Abtrennung des minimalen Materialauslaufs vom Schwungring zur Anwendung gelangen.
  • Das Gewicht des Materialauslaufs, der vom Schwungring entfernt wird, ist bezogen auf das Gewicht des gebrauchsfertigen Schwungrings vernachlässigbar gering und beträgt üblicherweise nicht mehr als 5 % bis 10 % des Fertiggewichts des Schwungrings.
  • Verwendung finden kann ein Schwungring, hergestellt durch das zuvor beschriebene Verfahren, in einem Drehschwingungsdämpfer. Drehschwingungsdämpfer gelangen zum Beispiel zusammen mit Verbrennungskraftmaschinen zur Anwendung, wobei durch die Drehschwingungsdämpfer Drehungleichförmigkeiten der Kurbelwelle, die durch die Zündfolge der Verbrennungskraftmaschine entstehen, gedämpft werden können.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher beschrieben.
    Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
    • Fig. 1
    den ersten Verfahrensschritt zur Herstellung des Rohlings,
    Fig. 2
    den zweiten Verfahrensschritt, bei dem der Rohling in die Endkontur des Schwungrings rolliert wird und
    Fig. 3
    den dritten Verfahrensschritt, der dann zur Anwendung gelangen kann, wenn während des zweiten Verfahrensschritts ein Materialauslauf am Schwungring entsteht, der entfernt werden soll.
    Ausführung der Erfindung
  • Alle drei Verfahrensschritte können in einer einzigen Maschine nacheinander durchgeführt werden.
  • In Figur 1 ist der zur Durchführung des zweiten Verfahrensschritts erforderliche Rohling 4 gezeigt. Der Rohling 4 ist als Rohrabschnitt 2 oder gewalzter Ring 3 ausgebildet und besteht aus einem metallischen Werkstoff.
    Ausgehend von einem Rohr, kann der Rohrabschnitt 2 durch Laserschneiden vom Rohr getrennt werden.
  • Das Gewicht des Rohlings 4 entspricht im Wesentlichen dem Gewicht des gebrauchsfertigen Schwungrings 1, ebenso, wie die Abmessungen des Rohlings 4 im Wesentlichen den Abmessungen des gebrauchsfertigen Schwungrings 1 entsprechen.
  • In Fig. 2 ist der zweite Verfahrensschritt dargestellt.
  • Der im ersten Verfahrensschritt hergestellte Rohling 4 wird auf einer Rolliermaschine 5 in die Endkontur des Schwungrings 1 rolliert. Durch das Rollieren wird der Rohling 4 spanlos zum Schwungring 1 umgeformt. Über- oder Untermaße des Rohlings 4, bezogen auf den gebrauchsfertigen Schwungring 1, werden durch eine entsprechende Verformung des Rohlings 4 ausgeglichen. Werkstoff aus den Teilbereichen des Rohlings 4, die ein relatives Übermaß zum gebrauchsfertigen Schwungring 1 aufweisen, werden in die Bereiche des Rohlings 4 verlagert, die ein relatives Untermaß zum gebrauchsfertigen Schwungring 1 aufweisen.
    Durch das Rollieren entsteht im zweiten Verfahrensschritt kein Materialabfall, im Gegensatz zur Herstellung eines Schwungrings nach dem Stand der Technik, bei dem ein Schwungring durch das spanabhebende Fertigungsverfahren "Drehen" aus dem Rohrabschnitt entsteht.
  • Der hier dargestellte Schwungring 1 ist außenumfangsseitig mit einer Riemenlauffläche 6 versehen, zur Aufnahme eines Poly "V"-Riemens. Die Riemenlauffläche wird im zweiten Verfahrensschritt durch Rollieren erzeugt.
  • In Fig. 3 ist ein dritter Verfahrensschritt gezeigt, der dann zur Anwendung gelangen kann, wenn während des zweiten Verfahrensschritts herstellungsbedingt am Schwungring 1 ein Materialauslauf 7 entsteht, der vom Schwungring 1 entfernt werden soll. Die Entfernung des Materialauslaufs 7 vom Schwungring 1 erfolgt im gezeigten dritten Verfahrensschritt durch Laserschneiden, ebenfalls also durch ein Verfahren, bei dem kein Materialabfall entsteht.
  • Der Schwungring 1, der durch das zuvor beschriebene Verfahren und die genannten Verfahrensschritte hergestellt worden ist, kann zum Beispiel in einem Drehschwingungsdämpfer für eine Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung gelangen.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Schwungrings (1), wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein als Rohrabschnitt (2) oder gewalzter Ring (3) ausgebildeter Rohling (4) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt der Rohling (4) auf einer Rolliermaschine (5) in die Endkontur des Schwungrings (1) rolliert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt ein Rohling (4) hergestellt wird, dessen Gewicht im Wesentlichen dem gebrauchsfertigen Schwungring (1) entspricht.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt ein Rohling (4) hergestellt wird, dessen Abmessungen im Wesentlichen dem gebrauchsfertigen Schwungring (1) entsprechen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (4) im ersten Verfahrensschritt spanlos hergestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt aussenumfangsseitig in den Rohling (4) eine Riemenlauffläche (6) einrolliert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt ein während des zweiten Verfahrensschritts herstellungsbedingt am Schwungring (1) entstandener Materialauslauf (7) vom Schwungring (1) entfernt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Verfahrensschritt der Materialauslauf (7) durch Laserschneiden vom Schwungring (1) entfernt wird.
  8. Verwendung eines Schwungrings (1), hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in einem Drehschwingungsdämpfer.
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