WO1994020235A1

WO1994020235A1 - Verfahren zur spanlosen herstellung einer nabe eines die nabe aufweisenden getriebeteiles

Info

Publication number: WO1994020235A1
Application number: PCT/DE1994/000209
Authority: WO
Inventors: Udo Friese
Original assignee: Wf-Maschinenbau Und Blechformtechnik Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1994-09-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur spanlosen Herstellung einer Nabe (27) eines Getriebeteiles, wobei die von einem Werkzeug (3) einer Hauptspindel (4) getragene und relativ zu einer oder mehreren Drückrollen (9, 10) rotierende Blechplatine (21) durch Drücken mittels einer Drückrolle zu einem von der Blechplatine vorstehenden zylindrischen Vorsprung (7) um einen am Vorsetzer (8) oder Werkzeug angeordneten, die Blechplatine durchdringenden, Werkzeugstift (5) verformt wird.

Description

"Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Nabe eines die Nabe aufweisenden Getriebeteiles"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Nabe eines die Nabe aufweisenden Getriebeteiles aus einer Blechplatine.

5 Als Zahnkränze ausgebildete oder als Riemenscheiben, insbesondere Poly-V-Ri emenschei en , ausgebildete Getriebeteile sind in großem Umfang im Kraftfahr¬ zeugbau im Einsatz und werden heute ausgehend von einer Ronde vielfach durch Drückverfahren herge-

10 stellt. Das Ausbilden der Verzahnungen und/oder der Rillen ist dabei ebenfalls im Drückverfahren mög¬ lich, während der Einbau der erforderlichen Nabe Schwierigkeiten bereitet. Die eigentliche Nabe ist dabei im Bereich der Drehachse ein hül senförmi ges

15 Teil der rotierenden Scheibe, der die Verbindung zu der durchgeschobenen Welle, Achse oder einem Zapfen herstel 1 . Ein solches Bauteil wird beis ielsweise in der US-PS 26 96 740 dargestellt und beschrieben.

Das Herstellen der Nabe eines Getriebeteiles erfolgt 5 dabei im Stand der Technik dadurch, daß ein vorge¬ fertigtes zylindrisches Hülsenteil mit dem Getriebe¬ teil verbunden wird, wobei als Verbindung üblicher¬ weise vier Verfahren eingesetzt werden, nämlich ein¬ mal ein Verlöten der beiden Bauteile, ein Ver- 10 schweißen der beiden Bauteile, die Verbindung der beiden Bauteile durch Reibschweißen und schließlich ist es möglich, das Getriebeteil auch durch ein Schmiedeverfahren herzustellen.

15 Die drei erstgenannten Verfahrensweisen haben den Nachteil , daß durch die zwingend erforderliche Wärmebehandlung eine nachteilige Beeinflussung des eigentlichen Getriebeteiles auftritt, wobei - wenn ein Verschweißen erfolgt - ein nachträgliches Be-

20 arbeiten der Schweißnaht erforderlich ist. Der

Kostenaufwand zur Herstellung der Nabe als Drehteil ist rel ati v hoch .

Der durch die Wärmebehandlung bedingte Verzug des 25 Getriebeteiles muß anschließend wieder durch be¬ stimmte Bearbeitungsverfahren entfernt werden.

Der Ausschußanteil nicht planlaufender Getriebeteile einer solchen Fertigungsstraße ist sehr hoch.

30

Der Einsatz geschmiedeter Getriebeteile ist kosten¬ aufwendig und außerdem tritt eine unerwünschte Me¬ tall Verhärtung auf, d. h. das Gefüge wird verändert, so daß das nachträgliche Aufbringen der Profilie-

35 rungen des Getriebeteiles, sei es als Zahnkranz, sei es als Rillen für Riemenscheiben, außerordentlich schwierig wird. Schließlich verzundert die Ober¬ fläche dieses Getriebeteiles, was zusätzliche Be¬ arbeitungsschritte notwendig macht.

Zusammenfassend ist also festzustellen, daß der bis¬ herige Aufwand, um eine Nabe an einem relativ kleinen Getriebeteil festzulegen, sehr aufwendig ist, daß der Ausschußanteil bei der Fertigung hoch ist und unerwünschte Materi al beei nf1 ussungen auf¬ treten, die die Lebensdauer des Getriebeteiles be¬ einträchtigen können.

Aus der Literaturstelle "Blech, Rohre, Profile 1980" Seite 660 ist es bekannt, Außen! a el 1 enträger als

Blechformtei herzustellen, wobei diese Außenlamel- lenträger in zwei Preßdurchgängen gefertigt werden. Insgesamt sind zur Herstellung eines solchen Außen- 1 amel 1 enträgers 27 Bearbeitungsstufen erforderlich. Sie umfassen 10 Zieh-, 7 Kalibrier-, 2 Abstreck- gleitzieh- und 7 Schneidvorgänge sowie 1 Stauchvor¬ gang. Durch die Zieharbeiten wird das Gefüge ausein¬ andergerissen, d. h. das Materi al gefüge ermüdet. Außerdem sind Ziehvorgänge üblicherweise mit Unge- nauigkeiten verbunden, die sich bei einem Getriebe¬ teil nachteilig auswirken können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gat¬ tungsgemäße Verfahren zu vereinfachen und in einem Arbeitsgang durchzuführen, ohne daß eine unerwünsch¬ te Beeinflussung des Materi al gefüges des Getriebe¬ teiles eintritt.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist in dem Unteranspruch erläutert.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch die Lehre des Patentanspruches 3 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Unteransprüchen 5 und 6 erläutert.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird im Gegensatz zum Stand der Technik - außer den bereits erwähnten

Schmiedeverfahren und Ziehverfahren zur Herstellung des Getriebeteiles - ein einteiliges Getriebeteil erzielt, bei welchem durch entsprechende Drückmaß¬ nahmen aus der um eine axiale Welle umlaufenden Ronde das Getriebeteil bei gleichzeitiger Herstel¬ lung der Nabe erzielt wird.

Hierbei ist nicht nur erreichbar, daß in einem Ar¬ beitsgang die Nabe des Getriebeteiles hergestellt wird, sondern es ist gleichzeitig möglich, daß gegenüber der Wanddicke der Blechplatine des Getrie¬ beteiles die Wanddicke der Nabe höher oder größer ist, so daß hier die erforderliche Festigkeit zur Übertragung des Drehmomentes erreicht wird.

Ausgehend von einer Ronde wird auf einer Dr ckma¬ schine die Nabe an das Riemenscheibenzwischenprodukt in einer Aufspannung angeformt. Es besteht bei An¬ wendung des Verfahrens die Möglichkeit, Riemen¬ scheibenzwischenprodukte für alle bekannten Her¬ stellungsmethoden von Riemenscheiben herzustellen, da die Dicken im Konturbereich und im Profi 1 berei ch der Riemenscheibenzwischenprodukte durch das ange¬ wandte Drückverfahren festgelegt werden. Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäßen Ver¬ fahren werden nachfolgend anhand der Zeichnungen erl utert. Die Zeichnungen zeigen dabei in

5 . Fig. 1 eine aufgespannte Haube in einer

Drückvorrichtung, in Fig. 2 die Verformung der Haube durch Drück¬ rollen, in Fig. 3 die Formung des extra zylindrischen

10 Nabenteils durch Formrollen, in

Fig. 4 das Endverfor ungsstadi um durch Ein¬ satz von Verdi ckungsrol 1 en zur Er¬ zielung des zylindrischen Nabenteils, i n

15 Fig. 5 eine in eine Drückvorrichtung einge¬ setzte Blechplatine, in Fig. 6 die Verformung der Blechplatine zur

Festlegung derselben an dem Werkzeug, in

20 Fig. 7 eine Stufe des Drückverfahrens, bei welchem die Wandstärke des Getriebe¬ teiles verringert und dadurch gleich¬ zeitig die Anformung der Nabe er¬ reicht wird, in

25 Fig. 8 das Endstadium des Drückverfahrens bei angeformter Nabe und in Fig. 9 in einer Prinzipskizze mögliche

Varianten von Riemenscheibenzwischen¬ produkten mit unterschiedlichen Dicken

30 und Nabenlagen.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Haube 2 gezeigt, die an einem Werkzeug 3 einer Hauptspindel 4 durch ein zum Werkzeug 3 gehörendes Spannfutter 15 festgelegt ist. 35 Das Werkzeug 3 weist einen in axialer Richtung zen- trisch vorspringenden Werkzeugstift 5 auf, der an der Innenseite der eingespannten Haube 2 anliegt oder zur Anlage kommt, wobei an der Außenseite der Haube 2 ein Vorsetzer 8 anliegt.

Die Ausrichtung der an die Haube 2 anschließenden Flansche 16 und 17, die bei der Darstellung in Fig. 1 parallel zum Werkzeugstift 5 und zur Achse der Hauptspindel 4 verlaufen, ist gleichgültig.

Der in Fig. 1 eingezeichnete Doppelpfeil F, verdeut¬ licht die Bewegungsrichtung von Hauptspindel 4 und Vorsetzer 8 zur Festlegung der Haube 2.

Fig. 2 zeigt, daß durch den Angriff von Drückrollen 9 und 10 die Haube 2 in Richtung auf den zylindri¬ schen Werkzeugstift 5 hin verformt wird, wobei dann durch Einsatz einer in Fig. 3 dargestellten Form¬ rolle 11 die Verformung so weit fortgeführt wird, bis die Haube sich um den Werkzeugstift 5 herumge¬ legt hat. Hierbei hat sich die Haube 2 teilweise als Ronde 6 an die Oberseite des Werkzeuges 3 angelegt, während der verbleibende Teil der Haube 2 sich gemäß Fig. 3 wellenförmig um den Werkzeugstift 5 gelegt hat.

Wird nunmehr - wie dies die Fig. 4 zeigt - dieser wellenförmige Bereich um den Werkzeugstift 5 herum durch Verdi ckungsrol 1 en 12 und 14 zusammengedrückt, erfolgt eine zylindrische Ausbildung des dann als Nabe dienenden Teiles der Haube 2, wobei die Wand¬ dicke dieses zylindrischen Vorsprunges 7 größer sein kann als die Wanddicke der Ronde.

Natürlich ist es in diesem Verfahrensbereich mög- lieh, durch Zurückziehen des Vorsetzers 8 ein Aus¬ fließen des Materials zum freien Ende des Werkzeug¬ stiftes 5 hin zu erreichen, so daß es auch möglich ist, die Wanddicke des zylindrischen Vorsprunges 7 5 geringer zu gestalten als die Wanddicke der Ronde 6.

Die Zustel 1 ri chtung der Verdi ckungsrol 1 en 12 und 14 wird durch die Pfeile F in Fig. 4 verdeutlicht.

10 Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch den erfindungsgemäßen Vorschlag ein kostengünstiges Herstellungsverfahren für mit einer Nabe ausge¬ rüstete Getriebeteile geschaffen wird, wobei keine Gefügeveränderungen innerhalb des Getriebeteiles bei

15 seiner Herstellung bedingt werden, gleichzeitig die Möglichkeit gegeben wird, die Wanddicke der Nabe beliebig zu gestalten.

Ausgehend von Fig. 4 der vorstehenden Erl uterungen 20 ist es nunmehr notwendig, den zylindrischen Vor¬ sprung 7 zu öffnen, damit dieser eine Welle oder einen Zapfen aufnehmen kann. Die Öffnung des zylin¬ drischen Vorsprunges 7 kann entweder dadurch er¬ folgen, daß der in Fig. 4 ersichtliche Wulst des 25 zylindrischen Vorsprunges 7 abgeschnitten wird, aber es ist auch möglich, die Stirnwand des zylindrischen Vorsprunges 7 durch Bohrungen od. dgl . zu öffnen, so daß dann die endgültig erzielte Nabe den Wulst auf¬ weist, der zur Festigkeit beiträgt. Anschließend an 30 dieses Herstellungsverfahren kann dann die Bearbei¬ tung der Flansche 16 und 17 für die Gestaltung des Getriebeteiles erfolgen.

In den Fig. 5 bis 8 ist mit 21 eine Blechplatine 35 bezeichnet, die an einem an eine Hauptspindel 22 angeordneten Werkzeug dadurch angeordnet ist, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Werkzeug 23 ein Werkzeugstift 24 getragen wird, auf den die Blechplatine 21 mittels einer in der Blech¬ platine zentrisch vorgesehenen Loches aufgesetzt werden kann. Mit 25 ist ein Vorsetzer bezeichnet, der hin und her beweglich ist und in seiner Arbeits¬ lage mit dem Werkzeugstift 24 in Kontakt kommt. Der Vorsetzer 25 weist dabei im Bereich zur Blechplatine 21 hin einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Werkzeugstiftes 24, so daß dadurch ein in der Zeichnung mit 34 bezeichneter Anschlag geschaffen wird, an den sich bei Verformung der Blechplatine der innere Teil der Blechplatine anlegen kann.

Mit 29 ist ein mit dem Werkzeug 23 zusammenarbeiten¬ des Spannfutter bezeichnet, das, nachdem eine Drück¬ rolle 26 den äußeren Randbereich der Blechplatine umgebogen hat, diesen Randbereich der Blechplatine 21 festlegt, so daß dadurch ein Auswandern der Blechplatine verhindert wird.

Die Drückrolle 21 kann im Sinne des in Fig. 6 einge- zeichneten Pfeiles auf den Werkzeugstift 24 zu be¬ wegt werden und verringert dabei - wie dies besonders deutlich die Fig. 7 zeigt - die mittlere Wandstärke der Blechplatine 21, wobei das durch die Drückrolle 26 gedrückte Material in den Raum fließt, der um den Werkzeugstift 24 vorhanden ist und sich - wie dies Fig. 8 deutlicht zeigt - gegen den An¬ schlag 34 anlegt, so daß dadurch ein zylindrischer Vorsprung 28 geschaffen wird, der in dem Riemen¬ scheibenzwischenprodukt die eigentliche Nabe 27 gemäß Fig. 9 bildet. Aus der Zeichnung, insbesondere im Vergleich zu Fig. 6 und 8, ist erkennbar, daß der durch das Spannfutter 29 festgelegte Randbereich der Blech¬ platine 21 dicker als der mittlere Randbereich der Blechplatine 21 ist und daß wiederum der zylindri¬ sche Vorsprung 28 eine wesentlich größere Material¬ dicke aufweist als der mittlere Randbereich der Blechplatine 21. In Abhängigkeit der Größe des Raumes zwischen dem Anschlag 34 des Vorsetzers 25

10 und der Außenseite des Werkzeuges 23 kann diese Wandstärke des zylindrischen Vorsprunges 28 be¬ stimmt werden.

Die in Fig. 7 und 8 eingezeichnete Nachlaufrolle 35 15 verhindert ein Hochbiegen des Materials der Blech¬ platine 21 während des Drückverfahrens.

In Fig. 9 sind unter den Positionen A, bis _ mögliche Varianten von Riemenscheibenzwischenprodukten mit

20 unterschiedlichen Dicken und Nabenlagen dargestellt. Falls die Riemenscheibe - wie unter ϊ. und darge¬ stellt - einen Konturbereich K. und ggf. eine Lochung 11 aufweisen soll , so kann dieser Konturbereich ggf. mit der Lochung auf einer Presse aus dem von der

25 Drückmaschine hergestellten Riemenscheibenzwischen¬ produkt leicht hergestellt werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, einfache Konturbereiche direkt auf der Drückmaschine durch zusätzliche Werkzeugträger zu erzeugen.

30

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß gegenüber dem bisher bekannten Herstellungsverfahren die erfindungsgemäßen Drückverfahren folgende Vor- tei 1 e aufwei sen :

35 1. Geringerer Maschineneinsatz,

2. das Materi algefüge des Riemenscheibenzwischen¬ produktes unterliegt keinen negativen Ein¬ flüssen, wie z. B. beim Schweißen und Schmieden,

3. der Nabeninnendurchmesser kann durch das Drück¬ verfahren ohne nachträgliches Rollieren her- gestel 1 t werden,

4. es bestehen keine Nachteile beim Profilieren der Riemenscheibe durch vorherige Arbeitsgänge,

5. es besteht die Möglichkeit, Nuten oder Ver¬ zahnungen am Nabeninnendurchmesser durch das Drückverfahren ohne Nachbearbeitung herzu¬ stellen, wie dies beispielsweise aus der Dar¬ stellung in Fig. 9 ersichtlich ist, in der beim Drückverfahren die Abziehnut 32 hergestellt werden kann.

Claims

Patentansprüche :

Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Nabe eines die Nabe aufweisenden Getriebe¬ teiles aus einer Blechplatine, wobei die Blechplatine zu einer Haube geformt wird dadurch gekennzeichnet, daß die Haube

(2) durch Drücken um einen zentralen Werkzeug¬ stift (5) zu einem von einer Ronde (6) vor¬ ste enden zylindrischen Vorsprung (7) ver¬ formt wird und der zylindrische Vorsprung (7) anschließend zur Aufnahme einer koaxialen Wel le geöffnet wi rd .

Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein von einer Hauptspindel (4) getragenes Werkzeug

(3) mit Werkzeugstift (5) und Spannfutter (15), einem gegenüber dem Werkzeugstift (5) angeordneten Vorsetzer (8), der zusammen mit dem Werkzeugstift (5) und dem Spannfutter (15) eine Haube (2) festlegt sowie diese aufeinanderfolgend beaufschlagende Druck- rollen (9, 10), Formrollen (11) und Ver- dickungsrollen 12, 14).

Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Nabe eines die Nabe aufweisenden Getriebe¬ teiles aus einer Blechplatine, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die von einem Werkzeug (23) einer Hauptspindel (22) getragene und relativ zu einer oder mehreren Drückrollen (26) rotierende Blechplatine (21) durch Drücken mittels der Drückrolle (26) in ihrer Dicke verringert und zu einem von der Blech-

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP platine (21) vorstehenden zylind ischen Vorsprung (28) um einen am Vorsetzer (25) oder Werkzeug (23) angeordneten, die Blech¬ platine (21) durchdringenden Werkzeugstift (24) verformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Randbereich der Blech¬ platine (21) vor Durchführen des die Dicke verringernden DrückVerfahrens festgelegt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 und 4, gekennzeichnet durch ein von einer Hauptspindel (22) getragenes

Werkzeug (23) mit Werkzeugstift (24) und Spannfutter (29), einem gegenüber dem Werk¬ zeugstift (24) angeordneten Vorsetzer (25), dessen Außenumfang größer als der Durch- messer des Werkzeugstiftes (24) ist und derart einen Anschlag (34) bildet und wenigstens eine parallel zur Ebene der Blechplatine (21) auf das Zentrum der Blechplatine (21) bewegbare Drückrolle (26)

Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine gleichzeitig m t der Drückrolle (26) wirksam werdende Nachlaufrolle (35).

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP