Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen, rotationssymmetrischen Ge¬ triebeteiles
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ringförmi¬ gen, rotationssymmetrischen Getriebeteiles gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Getriebeteile finden in vielen Anwendungsbereichen Verwendung. Bei¬ spielhaft ist hier der Einsatz als Schwingungsdämpfer zu nennen, die im Sinne ei¬ ner PoIy- V-Scheibe ausgebildet sind, deren jeweiliger Mittenflansch jedoch von einem den äußeren Rand bildenden, sich axial erstreckenden ringförmigen Kranz stofflich getrennt ist und durch einen Gummiring, der formschlüssig an beiden Tei¬ len befestigt ist, elastisch damit verbunden ist. Hierbei handelt es sich also um zwei separat herzustellende Metallteile.
Zur Herstellung des ringförmigen Kranzes, der das Getriebeteil entsprechend dem Oberbegriff bildet, sind verschiedene Fertigungsverfahren bekannt, die jedoch alle¬ samt mit erheblichen Nachteilen behaftet sind.
So kann der Kranz als Gussteil ausgebildet sein, das anschließend relativ aufwen¬ dig spanend zu bearbeiten ist. Da aber solche Getriebeteile in sehr großen Stück- zahlen als Serienteile Verwendung finden, stellt diese Art der Fertigung aufgrund der sehr ungünstigen Kostenstruktur eine äußerst unbefriedigende Lösung dar.
Dies gilt im wesentlichen gleichermaßen für ein Getriebeteil, dass aus einer Ronde im Drückverfahren hergestellt ist und bei dem anschließend zur Herstellung des Kranzes die mittlere, den Flansch bildende Scheibe herausgeschnitten wird. Neben dem relativ großen Arbeitsaufwand, der hierzu zu betreiben ist, ist auch der Mate¬ rialeinsatz aufgrund des sich ergebenden Abfallanteils unverhältnismäßig hoch und steht von daher einer optimierten Fertigung entgegen.
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Weiter ist es bekannt, Bandstahl über die gesamte Länge zu profilieren, im Sinne des genannten PoIy- V-Profils, danach abzulängen, zu einem Ring zu formen und zusammen zu schweißen. Fertigungsbedingt, insbesondere aufgrund der unver¬ meidlichen Toleranzen, kann jedoch im Bereich der Schweißung ein Profilversatz entstehen, durch den ein beispielsweise auf dem Kranz geführter Riemen derart stark beansprucht wird, dass seine Standzeit sehr verkürzt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, dass es kostengünstiger durchfuhr- bar ist und die Qualität des Getriebeteiles wesentlich verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Das neue Verfahren zeichnet sich vor allem durch seine rationelle und kostengüns¬ tige Durchführung im Zusammenspiel mit einem außerordentlich hohen erzielbaren Qualitätsstandard für das fertige Getriebeteil aus.
Bevorzugt kommen dabei zwei Verfahrensvarianten zum Einsatz, die sich in vor- hergehenden und nachfolgenden einzelnen Verfahrensschritten unterscheiden, in ihrer Effizienz jedoch gleich sind.
Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, den als Halbzeug auf einem Coil aufgewickelten Draht zunächst in einer Richtstation zu einer Stange auszurichten und danach durch Ziehen durch eine Matritze in seinem
Querschnitt zu formen, wobei gegebenenfalls mehrere Matritzen nacheinander an¬ geordnet sind, durch die letztendlich die endgültige Querschnittsform, mit Aus¬ nahme der außenseitigen Profilierung erzielbar ist. Prinzipiell kann durch eine ge¬ eignete Matritze auch die Profilierung vorgeformt werden.
Nach diesem Arbeitsgang des Ziehens erfolgt ein Ablängen des Drahtes auf das dem Umfang des fertigen Getriebeteiles entsprechende Maß, ein Formen zu einem Ring sowie ein Zusammenschweißen oder —löten der beiden freien aneinander lie¬ genden Enden.
Im weiteren Verlauf erfolgt die Profilierung der Außenseite des ringförmigen Ge¬ triebeteiles, wozu der insoweit vorgeformte Kranz in ein Werkzeug eingelegt wird, das praktisch an der Innenseite des Getriebeteiles anliegt und ein Widerlager für eine oder mehr Profilierungsrollen bildet, die außenseitig gegen das Getriebeteil unter Bildung der Profilierung, beispielsweise der genannten PoIy- V-Profilierung gedrückt werden, wozu das Werkzeug und der eingespannte Kranz rotieren, wäh¬ rend die drehbare Profϊlrolle lediglich radial zugestellt wird.
Dabei erfolgt gleichzeitig eine Kalibrierung des Getriebeteiles, das heißt, durch die
Profüierung erfolgt ein form- und maßgenaues Herrichten und zwar so, dass eine weitere entsprechende Bearbeitung nicht mehr erforderlich ist. Im Bedarfsfall be¬ steht selbstverständlich die Möglichkeit die Kalibrierung in einem separatem Ar¬ beitsgang vorzunehmen.
Im Rahmen der Profilierung kann auch eine Verformung der sozusagen den inne¬ ren Randbereich bildenden Innenfläche vorgenommen werden und zwar in der Form, dass ein umlaufender Wulst oder eine umlaufende Nut hergestellt werden. Hierzu ist das innere Werkzeug entsprechend auszuformen, so dass durch die Profi- lierungsrollen das Material des Kranzes entsprechend abgeformt wird.
Ein solcher Wulst oder eine Nut dienen der Festlegung des bereits erwähnten Gummiringes, durch den eine elastische Verbindung mit einer Mittelscheibe herge¬ stellt wird, wenn ein Schwingungsdämpfer zu fertigen ist.
Durch das Ziehen des Drahtes durch eine oder mehrere Matritzen kann auch ein Querschnitt geschaffen werden , der abweicht von der im wesentlichen rechtecki¬ gen Form, wobei beispielsweise Außenflanken herstellbar sind, die die beiden Ränder des ringförmigen Getriebeteiles begrenzen, aber auch separate oder zusätz- lieh ein radial sich nach innen erstreckender Kragen, falls hierfür Bedarf besteht.
Als Ausgangsmaterial kann ein Draht in handelsüblichem Querschnitt Verwendung finden, also sowohl mit rundem, halbrundem oder polygonem Querschnitt. Dabei
wird die Querschnittsfläche in ihrer Größe bestimmt von der Querschnittsfläche des fertigen Getriebeteiles.
Durch das ein- oder mehrfache Ziehen und die damit verbundene Querschnittsver- änderung erfolgt eine Kaltverfestigung des Materials, durch die eine signifikante
Festigkeitserhöhung erreicht wird, mit den sich daraus ergebenden, gerade für die gedachten Anwendungsfälle wichtigen Vorteilen.
Die genannte zweite Variante des erfϊndungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Bandstahl zunächst zu einer Wendel geformt wird, deren Außendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des herzustellenden Getriebeteiles entspricht. Danach wird die Wendel der Länge nach aufgeschlitzt, so dass einzelne Abschnitte entste¬ hen, deren Enden abständig zueinander sind und die praktisch den Rohling für das zu formende Getriebeteil bilden.
In einem geeigneten Werkzeug wird jeder Abschnitt so zusammen gedrückt, dass die Enden aneinander liegen und sich ein Ring ergibt, der durch Verschweißen der Enden miteinander geschlossen wird.
Ebenso wie bei dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren aus einem Draht wird nun die außenseitige Profilierung und gegebenenfalls ein Innenprofil in Form einer umlaufenden Wulst oder einer umlaufenden Nut durch die eine oder mehrere Profilrollen hergestellt, im Zusammenspiel mit dem innenliegenden Widerlager.
Auch hierbei kann das Profilieren und Kalibrieren in einem Arbeitsgang erfolgen, was naturgemäß zu einer rationellen Fertigung beiträgt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Das erfϊndungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich¬ nungen nochmals näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 bis 5 das herzustellende Getriebeteil vor oder nach jeweiligen Verfah¬ rensschritten
Figur 6 das Getriebeteil zur Endbearbeitung in ein Werkzeug eingelegt, in einem Halbschnitt
Figur 7 das fertige Getriebeteil in einem Teilquerschnitt
Zur Herstellung eines ringförmigen, rotationssymmetrischen Getriebeteiles 11 (Fi¬ gur 7) wird nach dem neuen Verfahren aus einem Bandstahl 14 oder Draht 1 ein Einsatzstück abgelängt, das in seiner Länge in etwa dem Umfang des fertigen Ge¬ triebeteiles entspricht.
Dabei kann der Draht 1, wie er in der Figur 1 erkennbar ist, aus einem Runddraht bestehen und als Halbzeug zu einem Coil gewickelt sein.
Der insoweit gebogene Draht wird durch eine Richtstation geführt, in der er zu ei- ner im wesentlichen geraden Form gestreckt wird, um danach durch eine oder meh¬ rere Matritzen gezogen zu werden, wodurch die Querschnittsform verändert wird, bis eine Kontur entsteht, wie sie in der Figur 2 dargestellt ist, so dass das so ent¬ standene Band 2 ein Vorprofil bildet, das im wesentlichen bereits die Abmessun¬ gen des dann fertigen Gerriebeteiles aufweist.
Dabei kann die Kontur, je nach Anzahl und Konfiguration der nacheinander ge¬ schalteten Matritzen unterschiedlich sein, so dass in gewissem Umfang selbst seit¬ liche Vorsprünge angeformt werden können, die bei dem fertigen Getriebeteil dann einen radial sich nach innen erstreckenden, umlaufenden Kragen bilden.
Nach dieser Vorprofilierung erfolgt ein Ablängen des Bandes, wobei das dann ent¬ stehende Einsatzstück in seiner Länge etwa dem Umfang des fertigen Getriebetei¬ les entspricht.
In der Figur 3 ist erkennbar, dass das Einsatzstück nach dem Ablängen zu einem Ring gerundet wird, dessen beiden Enden an einer Nahtstelle 15 miteinander ver¬ schweißt werden. Die in der Figur 2 erkennbaren seitlichen Flanken des Bandes 2 erstrecken sich außenseitig und bilden im weiteren Verlauf des Verfahrens die seit- liehe Begrenzung für ein umfängliches Profil 12.
Bei dem in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt ein Bandstahl 14 zugrunde, der als Stangenmaterial vorliegt und zu einer Wendel 4 geformt wird. Durch einseitiges Aufschlitzen der Wendel 4 ergeben sich Einzelwendel 5, ent- sprechend der Figur 5, bei dem die einander zugewandten freien Enden entspre¬ chend der Steigung der Wendelung auseinander liegen.
Durch Zusammendrücken dieser Enden entsteht der Ring 3 (Figur 3), der durch Verschweißen an der Nahtstelle 15 in Form gehalten wird.
Dieser Ring 3 wird in jedem Fall in ein Werkzeug 6 eingelegt, das aus einem Ober¬ teil 7 und einem Unterteil 8 besteht und im Funktionsfall ein rotierendes Widerla¬ ger bildet.
Zum Einlegen des Ringes 3 sind das Ober- und Unterteil 7, 8 axial auseinander verfahrbar, so dass der Ring 3 problemlos eingelegt werden kann.
Eine Profilrolle 10, die eine im vorliegenden Ausführungsbeispiel sägezahnförmige Konturierung an der Außenseite aufweist, wird radial gegen die Außenfläche des rotierenden Ringes 3 gedrückt, unter Ausformung eines Profiles 12, entsprechend der Figur 7. Dieses Profil 12, auch als PoIy- V-Profil bekannt, wird zum Antrieb ei¬ nes am Getriebeteil 11 anliegenden, entsprechend konturierten Riemens genutzt.
Wie in der Figur 6 erkennbar ist, weist das Werkzeug 6 im Widerlagerbereich eine umlaufende Nut 9 auf, in die beim Andrücken der Profilrolle 10 Material aus dem
Ring 3 hingedrückt wird, so dass sich bei dem fertigen Produkt ein Wulst 13 ergibt, beispielsweise zur Aufnahme und Festlegung eines Gummiringes oder dergleichen.
Anstelle eines solchen Wulstes 13 kann auch eine Nut eingeformt werden, wobei dann allerdings das Werkzeug 6 mit einem Formwulst versehen sein muss, anstelle der Nut 9.
Gleichzeitig mit der Profilierung erfolgt eine Kalibrierung des Ringes 3, wobei eine sehr hohe Maßgenauigkeit herstellbar ist.
Prinzipiell ist auch denkbar, die Kalibrierung in einem separatem Arbeitsgang durchzuführen.
Bezugszeichenliste
1 Draht
2 Band
3 Ring
4 Wendel
5 Einzelwendel
6 Werkzeug
7 Oberteil
8 Unterteil
9 Nut
10 Profilrolle
11 Getriebeteil
12 Profil
13 Wulst
14 Bandstahl
15 Nahtstelle