WO2015063293A1 - Metallhülse und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2015063293A1
WO2015063293A1 PCT/EP2014/073556 EP2014073556W WO2015063293A1 WO 2015063293 A1 WO2015063293 A1 WO 2015063293A1 EP 2014073556 W EP2014073556 W EP 2014073556W WO 2015063293 A1 WO2015063293 A1 WO 2015063293A1
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metal sleeve
proximal
die
metal
groove
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PCT/EP2014/073556
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Christoph GUHE
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Metaldyne Zell Gmbh & Co. Kg
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    • F16C2220/40—Shaping by deformation without removing material
    • F16C2220/48—Shaping by deformation without removing material by extrusion, e.g. of metallic profiles

Definitions

  • the invention relates to a metal sleeve with a metal body, which surrounds an inner channel extending between a proximal and a distal opening, wherein the inner channel has at least one recessed into the metal body, in
  • the invention relates to a method for producing such a metal sleeve.
  • Metal sleeves are needed in the art as components for more complex components and machines in large quantities and therefore mass produced by the metalworking industry.
  • metal sleeves are required as the metal sleeve described above with at least one recessed into the inner channel, mutually remote groove in the manufacture of transmissions for motor vehicles.
  • Metal sleeves can be produced in great numbers as low as possible.
  • such metal sleeves are therefore prepared in multi-step processes by radial forging, in which by a radial Cold forming the metal sleeve from the outside by means of moving forging hammers grooves are introduced into the inner channel.
  • radial forging is time consuming and requires relatively long manufacturing times per metal sleeve. For a given production volume, it is therefore often necessary to operate several production lines in parallel, which are also expensive for radial forging
  • a method for producing a metal sleeve in which a first metal sleeve semi-finished product is provided with a metal body, wherein the metal body surrounding a running between a proximal and a distal opening inner channel and wherein in the metal body on the side of the inner channel at least one unilaterally recessed groove extending from a distal end flank continuous to the proximal opening, and wherein the first metal shell semi-finished product is pressed with a punch in a first die and thereby formed by extrusion to the metal sleeve to be produced, wherein the first die so is formed, that in the metal body on the side of the inner channel one of the distal
  • End flank spaced and the groove in the proximal direction defining proximal end edge forms.
  • a metal sleeve in particular produced by the method described above, with a metal body, the one between a proximal and a distal opening
  • the inner channel surrounds at least one recessed into the metal body, extending in the longitudinal direction of the inner channel, by a distal and a proximal end edge on both sides offset groove and wherein the proximal end edge of the groove is made by extrusion.
  • manufacturing times per metal sleeve could be achieved with the method described above, which amounted to about one fifth or even only one tenth of the typical production times of radially forged metal sleeves.
  • a predetermined production volume with a smaller number of parallel production lines can be achieved with the method described above.
  • extrusion tools require lower investment costs than the special tools required for radial forging, so that further cost savings are achieved.
  • the metal sleeves described above can be produced more economically and at lower cost.
  • Metal body provided, wherein the metal body surrounds a running between a proximal and a distal opening inner channel.
  • the proximal opening basically refers to that opening with which the metal shell semi-finished product in question is first introduced into the first die, and the distal opening corresponding to the opening facing the proximal opening.
  • the metal body of the first metal sleeve semifinished product there is at least one unilaterally offset groove on the side of the inner channel, which extends from a distal one
  • Continuous flank extends to the proximal opening.
  • a distal end flank is understood to mean that this end flank delimits the groove in the direction of the distal opening.
  • the distal end flank is thus arranged at a distance from the distal opening.
  • the groove has no proximal end edge, but extends to the end of the metal body on the side of the proximal opening.
  • the groove preferably extends in the axial direction of the metal sleeve semi-finished product.
  • the axial direction is understood to mean a direction parallel to the axial axis of the metal sleeve semifinished product or of the metal sleeve, the axial axis in particular being centered through the proximal and the distal opening of the
  • a radial axis is meant a axis intersecting the axial axis at right angles.
  • the first metal sleeve semi-finished product is preferably substantially
  • the first metal sleeve semi-finished product is pressed with a punch in a first die and thereby formed by extrusion to the metal sleeve to be produced.
  • the deformation by extrusion is preferably carried out as
  • a cross-sectional taper and / or a mandrel arranged in the die can have a cross-sectional enlargement or one or more bulges.
  • the first die is designed such that in the metal body on the side of the inner channel, a proximal end flank spaced from the distal end flank and defining the groove in the proximal direction is formed. Under the proximal
  • Front edge is understood in the present case that this front edge limits the groove in the direction of the proximal opening.
  • the proximal and distal face flanks face each other and define the groove together in both directions, i. in the direction of the proximal and in the direction of the distal opening.
  • the proximal end flank is produced by extrusion in a region in which a part of the unilaterally offset groove was previously located in the first metal sleeve semifinished product.
  • groove contour is understood to mean the course of the edge of the groove to the remaining inner channel surface limited area, ie the area of the groove on the surface of the inner channel, is hereinafter referred to as
  • the groove contour and the groove surface also have a corresponding curvature be projected on a plane surface true to area by a geometrically true cylindrical view of the inner surface of the metal sleeve is cut at one point in the axial direction and then bent in a plane.
  • Embodiments can also be correspondingly transferred to the method for producing such a metal sleeve and vice versa.
  • the method can be adapted in each case such that a corresponding metal sleeve according to one of the following embodiments is produced with such a method;
  • the metal sleeves may have features that are produced by the described embodiments of the method in the metal sleeve.
  • the first die is in axial direction from the die opening for insertion of the first metal sleeve semi-finished product
  • the material of the metal sleeve is made to flow at this point and thereby forming a groove defining the proximal direction proximal end edge.
  • Cross-section taper moved past by the inner contour of the die, while the distal end edge is moved into the contour only to a distance before the cross-sectional taper.
  • the proximal end flank is introduced into the groove at a location spaced from the distal end flank, so that the groove of the first metal sleeve semifinished product is not complete is closed, but left by the proximal and distal end flank mutually remote groove in the metal body.
  • the inner contour of the first die in the region of the cross-sectional taper has a first region with a first cross-section which is constant in the axial direction, a transition region adjoining the first region on the side facing away from the die opening and extending from the first to an axial direction second, smaller cross-section decreasing cross-section and one on the side facing away from the die opening adjacent to the transition region second region with constant in the axial direction second cross section, wherein the inner contour in the transition region a maximum angle in the range of 25 ° to 55 °, preferably 30 ° to 50 °, in particular 35 ° to 45 °, to the axial axis of the inner channel.
  • the proximal end flank can be produced precisely and reliably with such a first die.
  • the angle of the inner contour to the axial axis of the inner channel is substantially constant in the entire transition region.
  • the first die then has in the transition region substantially a tapered shape.
  • the first and second regions and the transition region preferably have a substantially circular cross-section, wherein the diameter of this circular cross-section in the second region is less than in the first region and continuously tapers in the transition region from the diameter in the first region to the diameter in the second region.
  • the cross-sectional profile in the transition region that is to say the profile of the transition region in the axial direction, is preferably continuous, in particular smooth (i.e., continuously differentiable). In this way, an optimal material flow is ensured during extrusion.
  • Inner contour is understood to be the angle between the tangent of the inner contour profile at this point and the axial axis. Indicates the transition area For example, a conical profile with constant cross-sectional taper, so is the angle of the inner contour to the axial axis over the entire
  • Transition area constant. For example, if the transition region has a smooth profile, then the angle of the inner contour to the axial axis at the beginning and at the end of the transition region is 0 °, since the profile smoothly adjoins the first and second regions at these points, and rises from both sides towards the middle of the transition zone to reach its maximum value at the inflection point of the profile.
  • the best results have been achieved to form a uniform and precise proximal end flank at a maximum angle in the range of 25 ° to 55 °, preferably 30 ° to 50 °, especially 35 ° to 45 °.
  • the maximum angle of the inner contour in the transition region to the axial axis of the inner channel is selected such that the ratio of this angle to the maximum angle of the proximal front edge to the axial axis of the inner channel is greater than 1, preferably greater than 1.1 , in particular greater than 1.2.
  • the maximum angle of the proximal end flank to the axial axis of the inner channel is understood to mean the maximum angle which the contour of the proximal end flank has in longitudinal section centrally through the groove to the axial axis of the inner channel of the metal sleeve.
  • the contour of the proximal front edge can be represented, for example, by a function which can be differentiated at least twice, the maximum angle results at the point of a point of inflection of this function. If the contour of the proximal front edge has a substantially straight course, then the proximal front edge in the
  • a certain maximum angle of the proximal end flank to the axial axis of the inner channel can be adjusted by a template is used to reshape the first metal sleeve semi-finished, the contour of which in the transition region having desired angle of the proximal end edge corresponding to larger maximum angle to the axial axis of the inner channel. If, for example, a maximum angle of the proximal front edge of 35 ° is to be set, then the maximum angle of the die contour in the transition region is preferably more than 35 °, in particular at least 38.5 °.
  • the degree of deformation at the cross-sectional taper for generating the proximal front edge is in the range between 30 and 45%, preferably between 35 and 40%.
  • the degree of deformation at the cross-sectional taper is understood to be the relative cross-sectional taper that the metal sleeve experiences at the cross-sectional taper.
  • Cross-sectional area of the die immediately before and Q2 are the cross-sectional area of the die immediately behind the cross-sectional taper.
  • Qi and Q2 result from the respective cross-sectional areas of the die immediately before and after the cross-sectional taper minus the respective cross-sectional areas of an internal mandrel located in the die at the respective location.
  • a mandrel with a cylindrical outer contour is arranged in the first die, whose cross-section of the
  • Inner diameter of the metal sleeve to be produced is adjusted.
  • the dimensional accuracy of the inner diameter of the metal sleeve to be produced can be ensured, since during extrusion in the first die no material can flow into the inner channel. Furthermore, this way too a more precise formation of the proximal end flank can be achieved, since the material of the metal body is selectively guided during extrusion in the axial direction.
  • the mandrel in the first die does not have any elements projecting into the groove, so that it can easily be pulled out of the produced metal shell after the extrusion molding has been carried out in the first die.
  • a second Metallmülsenschzeug provided by the fact that a second Metallmülsenschmaschine is provided with a metal body, wherein the metal body surrounding a running between a proximal and a distal opening inner channel, and wherein the second metal shell semi-finished pressed with a punch in a second die and thereby by extrusion to the first metal shell semi-finished is formed, wherein in the second die, a mandrel is arranged and formed in such a way that forms a unilaterally recessed groove in the metal body on the side of the inner channel, which extends from a distal end edge to the proximal opening.
  • the required for the production of the metal sleeve first metal sleeve semi-finished product can also be provided by extrusion and thus in a very economical manner with short production times.
  • the metal body surrounding the inner channel is slipped over the mandrel arranged in the second die, wherein the mandrel deforms the metal body starting from the proximal opening by extrusion to form an axially extending groove.
  • the position of the distal end edge is determined by how far the second metal sleeve semi-finished product is pressed into the second die and thus over the mandrel.
  • the mandrel in the second die at least one lateral, extending in the longitudinal direction of the mandrel Bulge to form the at least one sided offset groove. This bulge leads to a cross-sectional taper in the second die, so that an extrusion of the second metal shell semi-finished product takes place to form the one-sided offset groove in the inner channel.
  • the mandrel preferably has a cylindrical cross section, which is adapted to the diameter of the second metal sleeve semi-finished product.
  • the second die has an inner contour extending from the die opening for insertion of the second metal sleeve semi-finished product in the axial direction with a cross-sectional taper spaced from the die opening.
  • This cross-sectional taper of the inner contour of the material of the metal body is made to flow, so that the extrusion in the second die is favored.
  • the cross-sectional taper is preferably arranged in the region of the bulge of the mandrel. In this way, the flow of the material of the metal body is promoted straight at the location of the bulge, so that the molding of the one-sided offset groove in the inner channel easier and also provided by the cross-sectional taper the required material is provided.
  • the mandrel is arranged and formed in the second die in such a way that a plurality of, in particular four, grooves offset on one side are introduced into the inner channel of the second metal sleeve semifinished product, each extending from a distal end flank to the proximal opening.
  • the mandrel during extrusion in the second die simultaneously several grooves and thus in the result after extrusion in the first die a plurality of both sides delimited grooves each having a distal and proximal end flank are produced.
  • the mandrel may have four similar bulges, each spaced at 90 ° in
  • Circumferential direction of the mandrel are distributed, so that in the metal body of the first Metallhülsen Halbzeugs according to four at intervals of 90 ° around the circumference of the inner channel distributed, one-sided recessed grooves.
  • the solid metal body is preferably a substantially cylindrical solid body, which may have a central recess on one or both end faces for better positioning during cup-backward extrusion.
  • cup-backward extrusion is meant that the solid metal body is pressed with a punch in a cup-backward extrusion die, wherein the flowing during extrusion metal of the solid metal body against the direction of the punch laterally flows past this and so the edge of the cup-shaped
  • the remaining in the cup-shaped metal body floor can then be subsequently removed, for example by punching, sawing or otherwise, to provide the second metal shell semi-finished product.
  • the second metal sleeve semifinished product can be provided by separating a pipe section of suitable length from a prefabricated pipe.
  • the second metal sleeve semifinished product can also be provided by a preferably cylindrical solid body of suitable size,
  • a sawing section of a solid profile provided and drilled out to form an inner channel.
  • the metal sleeve is pressed with a punch in a third die and thereby formed by extrusion, the third die extending from the die opening for insertion of the die
  • the extrusion of the metal sleeve caused by the cross-sectional taper is thus limited to a region between the groove and the proximal opening, so that the inner contour and optionally also the outer contour of the metal body in the region of the proximal opening can be adapted by the third die, without this being the case produced groove is impaired.
  • a correspondingly formed mandrel in particular a cylindrical mandrel, whose cross-section is adapted to the cross-section to be set in the region of the proximal opening can be arranged in the third die for this purpose.
  • the at least one groove has a groove contour with two substantially parallel axial regions, in which the
  • the tangents of the groove contour in the proximal and distal end flank region at an angle of at least 1 ° to the axial direction of the metal sleeve. At this angle, in each case the angle between the tangent at a point of the groove contour to the parallel of the axial axis is understood by this point.
  • the groove surface delimited by the groove contour likewise has correspondingly a proximal and a distal end flank region, in which the groove surface in the circumferential direction of the
  • Inner channel is limited in each case by the proximal and distal end flank region of the groove contour.
  • the of the axial areas of the groove contour in Circumferentially limited area of the groove surface is referred to as the axial region of the groove surface.
  • the metal body at least in the region of the proximal end flank, has a fiber course characteristic for extrusion.
  • the orientation of the individual structure grains is understood as meaning the fiber profile of the metal body.
  • the fiber course can be made visible, for example, in a section through the metal body by first polishing the cut surface and then etching it.
  • F facegepresste metal body have a characteristic fiber profile, which differs in particular from the fiber flow radially forged metal body. Therefore, by examining the fiber path of a metal sleeve it can be determined whether the proximal front edge was produced by radial forging or (according to the invention) by extrusion.
  • the metal body therefore has an upset and distorted fiber profile in the region of the proximal front edge, typically with a large number of interruptions and dislocations of the individual fibers.
  • the fiber profile in the region of the proximal front edge therefore typically differs greatly from the fiber structure of the
  • the production of the proximal frontal edge by extrusion leads to a uniform fiber profile in the region of the proximal front edge, in which the individual fibers essentially follow without significant compression, distortion and interruption of the contour of the metal body, so that in the area the proximal end flank results in a fibrous structure which is typically comparable to the fibrous structure of the metal body in the regions adjacent to this region of the proximal end flank.
  • the width of the groove surface decreases continuously in the proximal direction in the region of the proximal front edge to a width of less than 25%, preferably less than 10% of the maximum width of the groove surface.
  • the width of the groove surface is understood to mean the width of the groove surface in the circumferential direction of the inner channel, ie transversely to the axial direction of the metal sleeve.
  • Axialschmieden a relatively straight edge in the region of the proximal end flank is created due to the external force of the forging hammer used, so that the width of the front edge and thus the width of the groove surface in the region of this edge of a relatively large width abruptly Zero decreases.
  • extruding leads to a rounder shape of the proximal front edge, so that the width of the groove surface in the direction of the proximal front edge decreases steadily to a width of less than 25%, preferably less than 10%.
  • metal sleeves with proximal end flank produced by extrusion can be easily replaced by metal sleeves with proximal end flank produced by radial forging
  • the groove surface in the proximal end flank region is less than 85%, preferably less than 80%, of the surface of the smallest rectangle embedding the groove surface in the proximal end flank region.
  • the smallest rectangle which embeds the groove surface in the proximal end flank region, the smallest rectangle is understood, which encloses the groove surface from the transition of the axial region to the proximal end flank region of the groove surface up to the proximal end of the groove surface. Due to the curvature of the inner channel surface, this rectangle is curved in accordance with the inner channel
  • the groove surface is preferably first projected area-true in a plane, since in this way also the smallest rectangle lies in this plane and is therefore uncrowned. Also the
  • Determination of the surface portion of the groove surface on the surface of the rectangle may be due to the surface fidelity of the projection in the plane.
  • the rounder shape of the proximal part which is characteristic for extruding, can be used
  • Face edge are easily distinguished from the resulting radial forging form, since the groove surface due to the greater rounding of the groove contour in the proximal Stirnflanken Scheme occupies a smaller area of the groove surface embedding in this area rectangle than the groove surface formed during radial forging.
  • the outer contour of the metal sleeve in the region of the proximal end flank has a maximum angle to the axial axis of the inner channel of not more than 75 °, preferably of not more than 60 °, in particular of not more than 45 °.
  • the outer contour of the metal sleeve in the region of the proximal front edge is understood to mean the contour of the outer side of the metal body in the region in which the proximal front edge is located at the corresponding point in the inner channel.
  • the metal sleeve consists of a steel alloy, preferably with a carbon content of at most 0.5 wt .-%. Higher carbon contents are problematic during extrusion exposed.
  • the metal sleeve for example, single or tempered steels can be used.
  • the inner channel has a rotationally symmetrical cross section. It has been found that in the extrusion extrusion described for producing the proximal front edge simultaneously a high dimensional stability of the metal sleeve is achieved, so that in particular a rotationally symmetrical cross section of the inner channel can be provided with this method. Such metal sleeves are frequently in demand in practice.
  • the inner channel comprises a plurality of, in particular four, grooves distributed over the circumference of the inner channel, recessed into the metal body and extending in the longitudinal direction of the inner channel, each being offset on both sides by a distal and a proximal end flank.
  • Embodiments can be met. Since the metal sleeve described above can be made particularly cheap and with short process times, this metal sleeve is particularly suitable for cost-sensitive products such as gear, especially in automotive technology.
  • FIG. 1 - 2 is a schematic representation of a method for producing a
  • FIG. 3 shows a metal sleeve of the prior art, which with the in Fig. 1 -
  • FIG. 6 shows a second method step for producing a first
  • FIG. 7 shows a third method step for producing a metal sleeve from the first metal sleeve semifinished product according to the exemplary embodiment of FIG
  • Fig. 8 is a fourth process step for further processing of the produced
  • FIG. 11 shows a metal sleeve, as with the method step from FIG. 7.
  • FIG. 12 shows a further processed metal sleeve, as can be produced with the method step in FIG. 8, FIG.
  • 13 is a representation of the groove contour in the region of the proximal end edge
  • 14 is an illustration of the fiber structure of a metal sleeve in the region of the proximal end flank, wherein the proximal end flank of the metal sleeve was produced by radial forging
  • FIG. 15 shows an illustration of the fiber structure of a metal sleeve in the region of the proximal end flank, the proximal end flank of the metal sleeve being produced by extrusion.
  • FIGS. 1-2 schematically show a method for producing a metal sleeve of the prior art.
  • a metal sleeve of the prior art produced by this method is shown in Fig. 3 in cross section.
  • a sleeve-shaped semifinished product 2 is first slipped over a mandrel 4 which has radial bulges 6 on its peripheral side.
  • the semifinished product 2 With four radially arranged forging hammers 8 (of which only two forging hammers are visible in the cross-sectional view in FIG. 1), the semifinished product 2 then becomes in a region spaced from its distal opening 10 and from its proximal opening 12 by radial forging from the outside against the bulges Pressed 6 of the mandrel 4, so that in this area the bulges 6 corresponding grooves in the inner channel 14 of the semifinished product 2 are introduced.
  • the mandrel 4 is pulled out of the semifinished product 2 and another mandrel 18 is driven into the semifinished product 2 without bulges.
  • the semifinished product 2 is then pressed in a region facing the proximal opening 12 by radial forging against the mandrel 18 from the outside, so that the grooves 20 introduced into the inner channel 14 in the first step are limited in the proximal direction.
  • a metal sleeve 22 produced in this way is shown in FIG.
  • the groove 20 has a distal end edge 24 facing the distal opening 10 and one of the proximal opening 12 facing proximal end edge 26.
  • Radial forging produced metal sleeve as the metal sleeve 22 has, in particular in the region of the proximal end edge 26 one for the radial forging
  • the disadvantage of the method of the prior art outlined with reference to FIGS. 1-2 lies in the long production time of 40 to 45 seconds per metal sleeve 22, which for the radial forging of the grooves in the first step as well as for limiting the grooves in the proximal direction second step is required.
  • FIGS. 4 to 8 are each divided into two, the right side representing the situation at the beginning and the left side the situation at the end of the respective method step.
  • FIGS. 4 to 6 and 8 are optional method steps according to preferred embodiments of the invention.
  • FIGS. 9 to 12 furthermore show the deformations of the metal body achieved with the individual method steps.
  • FIG. 9 shows a second metal sleeve semi-finished product 120 in cross section
  • FIG. 10 shows a first one
  • Fig. 4 shows a tool 200 for cup-backward extrusion.
  • the tool 200 has a die 210 for cup-backward extrusion and an associated punch tool 250.
  • the die 210 has an inner contour 214 extending from the die opening 212 in the axial direction 202, wherein the
  • the punch tool 250 has a central punch 252 which can be moved in the axial direction with high force into the opening 212 of the die 210. Furthermore, the punch tool 250 has a sleeve 254 arranged around the punch 252 and movable relative to the latter in the axial direction.
  • Metal full body 100 inserted into the die 210 (right side of Fig. 4).
  • the solid metal body has on both end faces in each case a central recess 102, 104 in order to achieve a better centering of the punches 252 and 216 on the metal body 100.
  • cup-shaped metal body 110 is inserted into a punching tool 300 (FIG. 5, right side), with which the bottom 112 of the cup-shaped
  • Metal body 110 is punched out by moving down a punch 310 from the cup-shaped metal body 110, so that a second
  • Metal sleeve tool 120 includes a metal body 122 that extends between a distal opening 124 and a proximal opening 126
  • Inner channel 128 surrounds.
  • Metallhülsenschzeug 120 processed into a first Metallhülsenschmaschine 140.
  • a second extrusion tool 400 having a second die 410 and a second die 450 is used.
  • the second die 410 has an inner contour 414 extending from the die opening 412 for insertion of the second metal sleeve semi-finished product 120 in the axial direction 402 with one of the Die opening 412 spaced cross-sectional taper 416 on.
  • a mandrel 430 is arranged in the die, which has four circumferentially distributed bulges 432 on its outer side.
  • the second metal sleeve semi-finished product 120 is inserted with the proximal opening 126 first into the die opening 412 (FIG. 6, right side) and then pressed into the second die 410 with a punch 452 of the punch tool 450 under high pressure. Due to the cross-sectional taper 416 of the inner contour of the second die 410 and in this area
  • bulges 432 of the mandrel 430 are introduced into the metal body 122 of the second metal sleeve semi-finished product 120 four circumferentially distributed unidirectional grooves 150 from a distal end edge 152th
  • the first metal sleeve semi-finished product 140 produced in this way is shown in FIG. 10.
  • the metal body 142 of the first metal sleeve semi-finished product 140 has a distal opening 144 and a proximal opening 146, between which a
  • Inner channel 148 extends.
  • the inner channel has four grooves 150 distributed in the circumferential direction, which are each offset from one side by a distal end edge 152 and run continuously up to the proximal opening 146.
  • This first metal sleeve semi-finished product 140 is further processed in the third method step shown in FIG. 7 to form a metal sleeve 160.
  • Stamping tool 550 used with a stamp 552.
  • the first die 510 has one from the die opening 512 for insertion of the first
  • Metallhülsen Halbzeugs 140 in the axial direction 502 extending inner contour 514 having a first cross-sectional taper 516 and a second cross-sectional taper 518 on.
  • the inner contour 414 of the first die 510 has, above the second cross-sectional taper 518, a first region 520 with a first cross-section that is constant in the axial direction and a second region 522 below the second cross-sectional taper 518 with a second, smaller cross-section that is constant in the axial direction.
  • the cross-sectional taper 518 itself forms one
  • the angle of the inner contour 414 to the axial axis or to the axial direction 402 is substantially constant in this transition region and is preferably in the range between 25 ° and 55 °, more preferably between 30 ° and 50 °, in particular between 35 ° and 45 °.
  • the first metal sleeve semi-finished product 140 is inserted into the die opening 512 at the beginning of the method step with the proximal opening 146 in front and a mandrel 530 is moved from the side of the die
  • Stamping tool 550 inserted into the inner channel 148 of the second metal shell semi-finished product (Fig. 7, right side).
  • the mandrel 530 has a sectionally cylindrical shape adapted to the inner channel 148 of the first metal sleeve semi-finished product 140.
  • the first metal sleeve semi-finished product 140 is then pressed with great force into the first die 510, to such an extent that the proximal opening 146 of the first metal sleeve semifinished product 140 lies behind and the distal end flank 152 in front of the second cross-sectional taper 518.
  • Sectional reduction 518 is formed, is preferably in the range between 30 and 45%, preferably between 35 and 40%.
  • the degree of deformation results from the ratio of the cross-sectional areas which the metal body 142 in the first die 510 immediately before and behind the cross-sectional taper 158 for
  • the force with which the first metal sleeve semi-finished product 140 is pressed into the first die 510 depends in particular on the material of the metal sleeve, its cross-section and the cross-sectional taper (in particular the degree of deformation). For certain metal sleeves, these forces may for example be in a range of 200 to 250 t.
  • the metal sleeve 160 produced in this method step is shown in detail in FIG. 11.
  • the metal shell 160 has a metal body 162 extending one between a distal opening 164 and a proximal opening 166
  • Inner channel 168 surrounds. Into the inner channel 168 are four over the circumference
  • evenly distributed grooves 170 are introduced, which are bounded on both sides by a distal end edge 172 facing the distal opening 164 and a proximal end edge 174 facing the proximal opening 166.
  • the outer contour of the metal sleeve 160 has a contour corresponding to the cross-sectional taper 518 for generating the proximal front flank 174, which has a maximum angle ⁇ to the axial axis 176 of the inner channel 168.
  • the maximum angle of the proximal end flank 172 to the axial axis 176 of the inner channel 168 is designated by ß in FIG. 11.
  • FIG. 8 shows a fourth method step for further processing of the metal sleeve 160 to the further processed metal sleeve 180 shown in FIG an extrusion tool 600 having a third die 610 and a third die
  • Stamping tool 650 used, which has a punch 652.
  • the third die has an inner channel 614 extending from the die opening 612 in the axial direction 602, which has a first cross-sectional taper 616, a second cross-sectional taper 618 and a third cross-sectional taper 620.
  • the metal sleeve 160 is initially inserted into the die opening 612 with the proximal opening 166 (FIG. 8, right side) and then pressed into the third die 610 with the punch 652 with great force.
  • Metal sleeve 160 is pressed into the third die 610 to such an extent that the proximal opening 166 of the metal sleeve 160 lies behind and the proximal end flank 174 lies in front of the third cross-sectional taper 620.
  • an additional step can be formed in the region of the metal body 162 arranged between the proximal end flank 174 and the proximal opening 166, and thus the cross-section of the inner channel 168 can be adjusted to a certain extent in this area, without the previously mentioned finished groove 170 to affect (Fig. 8, left side).
  • the further processed metal sleeve 180 produced by the method step described in FIG. 8 is shown in FIG. 12.
  • the further processed metal sleeve 180 differs from the metal sleeve 160 essentially in that the inner channel 188 extending between the distal opening 184 and the proximal opening 186 has a further cross-sectional tapering 196 arranged between the proximal front edge 194 of the groove 190 and the proximal opening 186. so that the inner and outer cross section of the metal body 182 in the region of the proximal opening 186 is adapted independently of the cross section in the region of the groove 190. Fig.
  • FIG. 13 shows the groove contour of the groove, on the one hand with a according to the prior art by radial forging generated proximal end edge (groove contour 702) and with a proximal end flank (groove contour 704) produced by extrusion according to the method described with reference to FIGS. 5 to 8.
  • the groove contours are each shown as area-consistent projection in a plane.
  • Both groove contours 702 and 704 each have two axial regions 712, 714 in which the groove contour is substantially parallel to the axial axis of the respective one
  • Metal sleeve extends, as well as a proximal end flank area 716 and a distal end flank area 718, by which the groove contours 720 are delimited respectively by the groove contours in the proximal or distal direction.
  • the groove contour 704 created by the extrusion molding in the proximal end flank region 716 shows a substantially rounder, almost
  • FIG. 13 also shows the smallest rectangle 708 embedding the groove surface in the proximal end flank region.
  • the groove surface of the extruded metal sleeve delimited by the groove contour 704 is much smaller than the groove surface of the groove surface delimited by the groove contour 702
  • the groove surface of the extruded metal sleeve in the proximal end flank region is less than 85%, in particular less than 80%, of the surface of the rectangle 708.
  • the extruded metal sleeve can be distinguished from a radially forged metal sleeve. Furthermore, a metal sleeve, in which the proximal front edge was produced by extrusion, also by the characteristic for the extrusion
  • Fiber course can be distinguished from a metal sleeve, in which the proximal end edge was prepared by radial forging.
  • FIG. 14 shows an illustration of the fiber structure of a first metal sleeve 800 in FIG.
  • Fig. 15 shows an illustration of the fiber structure of a second metal sleeve 900 in the region of
  • Metal sleeve 900 was produced by extrusion. For these images, the first and second metal sheaths 800, 900 were each cut longitudinally, the respective cut surface was polished and then etched so that the fiber structures of the metal sheaths 800, 900 became visible.
  • the first metal sleeve 800 in the region of the proximal front edge 802 has an overall strongly compressed and distorted one
  • the fiber shape in the region of the proximal end edge 802 differs greatly from the clearly more uniform fiber profile in the regions 804, 806 adjacent to this region of the proximal end edge 802.
  • This compressed and distorted fiber profile, typical for radial forging, in the region of the proximal front edge 802 is characterized by of the
  • the fiber course of the metal sleeve 900 shown in FIG. 15, on the other hand, is very uniform and has no in the region of the proximal front edge 902 significant upsets, distortions and interruptions, but follows essentially the contour of the metal body.
  • the fiber course of the metal sleeve 900 is in the region of the proximal front edge 902 with the fiber profile in the regions 904, 908 adjoining this region of the proximal front edge 902
  • Such a typical for the extrusion fiber flow is achieved in that the metal material of the metal sleeve 900 is brought to flow during extrusion.
  • FIGS. 14 and 15 also show examples of characteristic outer contours 820, 920 of the metal sleeves 800, 900, which are caused by the radial forging or extrusion.
  • the forging hammers acting from the outside on the metal sleeve produce a relatively sharp bend 822 on which the
  • Outer contour has a very large angle to the axial axis of the inner channel. In Fig. 14, this angle is close to 90 °.
  • the metal sleeve 902 is the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse (160, 180), bei dem ein erstes Metallhülsenhalbzeug (140) mit einem Metallkörper (142) bereitgestellt wird, wobei der Metallkörper (142) einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung (144, 146) verlaufenden Innenkanal (148) umgibt und wobei sich im Metallkörper (142) auf der Seite des Innenkanals (148) mindestens eine einseitig abgesetzte Nut (150) befindet, die von einer distalen Stirnflanke (152) durchgängig bis zu der proximalen Öffnung (146) verläuft, und bei dem das erste Metallhülsenhalbzeug (140) mit einem Stempel (552) in eine erste Matrize (510) gedrückt und dabei durch Fließpressen zu der herzustellenden Metallhülse (160, 180) umgeformt wird, wobei die erste Matrize (510) so ausgebildet ist, dass sich im Metallkörper (142, 162) auf der Seite des Innenkanals (148, 168) eine von der distalen Stirnflanke (152, 172) beabstandete und die Nut (150, 170) in proximaler Richtung begrenzende proximale Stirnflanke (174) ausbildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Metallhülse (160, 180) mit einem Metallkörper (162, 182), der einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung (164, 184, 166, 186) verlaufenden Innenkanal (168, 188) umgibt, wobei der Innenkanal (168, 188) mindestens eine in den Metallkörper (162, 182) zurückversetzte, in Längsrichtung des Innenkanals (168, 188) verlaufende, durch eine distale und eine proximale Stirnflanke (172, 174, 194) beidseitig abgesetzte Nut (170, 190) umfasst, und wobei die proximale Stirnflanke (174, 194) der Nut durch Fließpressen hergestellt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer solchen Metallhülse (160, 180) zur Herstellung eines Getriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuggetriebes.

Description

Metallhülse und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Metallhülse mit einem Metallkörper, der einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenden Innenkanal umgibt, wobei der Innenkanal mindestens eine in den Metallkörper zurückversetzte, in
Längsrichtung des Innenkanals verlaufende, durch eine distale und eine proximale Stirnflanke beidseitig abgesetzte Nut umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Metallhülse.
Metallhülsen werden im Stand der Technik als Bauteile für komplexere Komponenten und Maschinen in großer Menge benötigt und daher von der metallverarbeitenden Industrie in Massen hergestellt. Beispielsweise werden Metallhülsen wie die zuvor beschriebene Metallhülse mit mindestens einer in den Innenkanal zurückversetzten, beidseitig abgesetzten Nut bei der Herstellung von Getrieben für Kraftfahrzeuge benötigt.
Da es sich bei diesen Metallhülsen um Massenprodukte handelt, kommt es bei der Fertigung neben der Fertigungspräzision und Maßhaltigkeit besonders auf eine ökonomische Herstellungsweise mit kurzen Verfahrensdauern an, sodass die
Metallhülsen in großer Zahl möglichst günstig produziert werden können.
Während rein zylindrische Metallhülsen sehr einfach und schnell beispielsweise durch Gesenkschmieden oder Rückwärtsfließpressen eines Metallkörpers herstellbar sind, ist dies bei der zuvor beschriebenen Metallhülse aufgrund der durch die mindestens eine Nut bedingten Hinterschneidung im Innenkanal der Metallhülse nicht ohne Weiteres möglich.
Im Stand der Technik werden derartige Metallhülsen daher in mehrschrittigen Verfahren durch Radialschmieden hergestellt, bei dem durch ein radiales Kaltumformen der Metallhülse von Außen mittels bewegter Schmiedehämmer Nuten in den Innenkanal eingebracht werden. Zwar lassen sich die Metallhülsen auf diese Weise mit hoher Präzision fertigen. Das Radialschmieden ist jedoch zeitaufwändig und erfordert relativ lange Herstellungsdauern pro Metallhülse. Für ein bestimmtes Produktionsvolumen ist es daher häufig erforderlich, mehrere Produktionslinien parallel zu betreiben, die für das Radialschmieden zudem noch mit teuren
Spezialwerkzeugen ausgerüstet werden müssen. Daher erfordert die Produktion der Metallhülsen durch Radialschmieden hohe Investitionskosten. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse zur Verfügung zu stellen, das mit geringeren Investitionskosten durchführbar ist und mit dem kürzere Herstellungsdauern erreicht werden können, sowie eine entsprechend günstig und schnell herstellbare Metallhülse zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse, bei dem ein erstes Metallhülsenhalbzeug mit einem Metallkörper bereitgestellt wird, wobei der Metallkörper einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenden Innenkanal umgibt und wobei sich im Metallkörper auf der Seite des Innenkanals mindestens eine einseitig abgesetzte Nut befindet, die von einer distalen Stirnflanke durchgängig bis zu der proximalen Öffnung verläuft, und bei dem das erste Metallhülsenhalbzeug mit einem Stempel in eine erste Matrize gedrückt und dabei durch Fließpressen zu der herzustellenden Metallhülse umgeformt wird, wobei die erste Matrize so ausgebildet ist, dass sich im Metallkörper auf der Seite des Innenkanals eine von der distalen
Stirnflanke beabstandete und die Nut in proximaler Richtung begrenzende proximale Stirnflanke ausbildet.
Weiterhin wird die zuvor genannten Aufgabe zumindest teilweise gelöst durch eine Metallhülse, insbesondere hergestellt nach dem zuvor beschriebenen Verfahren, mit einem Metallkörper, der einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenen Innenkanal umgibt, wobei der Innenkanal mindestens eine in den Metallkörper zurückversetzte, in Längstrichtung des Innenkanals verlaufende, durch eine distale und eine proximale Stirnflanke beidseitig abgesetzte Nut umfasst und wobei die proximale Stirnflanke der Nut durch Fließpressen hergestellt ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass die Nachteile der Verfahren aus dem Stand der Technik, bei denen eine beidseitig abgesetzte Nut im Innenkanal einer Metallhülse durch Radialschmieden hergestellt wird, dadurch vermieden werden können, dass diese Nut, zumindest jedoch deren proximale Stirnflanke durch Fließpressen hergestellt wird. Auf diese Weise sind erheblich kürzere Herstellungsdauern möglich.
Beispielsweise konnten mit dem zuvor beschriebenen Verfahren Herstelldauern pro Metallhülse erreicht werden, die bei etwa einem Fünftel bzw. zum Teil sogar nur bei einem Zehntel der typischen Herstelldauern von radialgeschmiedeten Metallhülsen lagen. Gegenüber dem Radialschmieden kann daher mit dem zuvor beschriebenen Verfahren ein vorgegebenes Produktionsvolumen mit einer geringeren Anzahl paralleler Produktionslinien erreicht werden. Weiterhin erfordern Fließpress- Werkzeuge geringere Investitionskosten als die für das Radialschmieden benötigten Sonderwerkzeuge, so dass hierdurch eine weitere Kosteneinsparung erreicht wird. Im Ergebnis können damit die zuvor beschriebenen Metallhülsen ökonomischer und zu geringeren Kosten hergestellt werden.
Für das Verfahren wird zunächst ein erstes Metallhülsenhalbzeug mit einem
Metallkörper bereitgestellt, wobei der Metallkörper einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenden Innenkanal umgibt.
Unter der proximalen und distalen Öffnung werden die einander gegenüber liegenden Öffnungen eines hülsenförmigen Metallhülsenhalbzeugs verstanden, wobei die proximale Öffnung grundsätzlich diejenige Öffnung bezeichnet, mit der das betreffende Metallhülsenhalbzeug zuerst in die erste Matrize eingeführt wird, und die distale Öffnung entsprechend die der proximalen Öffnung gegenüberliegende Öffnung bezeichnet.
Im Metallkörper des ersten Metallhülsenhalbzeugs befindet sich auf der Seite des Innenkanals mindesten eine einseitig abgesetzte Nut, die von einer distalen
Stirnflanke durchgängig bis zu der proximalen Öffnung verläuft. Unter einer distalen Stirnflanke wird vorliegend verstanden, dass diese Stirnflanke die Nut in Richtung der distalen Öffnung begrenzt. Die distale Stirnflanke ist folglich beabstandet von der distalen Öffnung angeordnet. Unter einem durchgängigen Verlauf der Nut bis zur proximalen Öffnung wird verstanden, dass die Nut keine proximale Stirnflanke aufweist, sondern bis zum Ende des Metallkörpers auf der Seite der proximalen Öffnung reicht.
Die Nut verläuft vorzugsweise in axialer Richtung des Metallhülsenhalbzeugs. Unter der axialen Richtung wird vorliegend eine Richtung parallel zur axialen Achse des Metallhülsenhalbzeugs bzw. der Metallhülse verstanden, wobei die axiale Achse insbesondere mittig durch die proximale und durch die distale Öffnung des
Metallhülsenhalbzeugs bzw. der Metallhülse verläuft. Unter einer radialen Achse wird eine die axiale Achse in rechtem Winkel schneidende Achse verstanden.
Das erste Metallhülsenhalbzeug ist vorzugsweise im Wesentlichen
rotationssymmetrisch ausgebildet, mit einem kreisförmigen Querschnitt, dessen Größe sich jedoch in axialer Richtung verändern kann. Das erste Metallhülsenhalbzeug wird mit einem Stempel in eine erste Matrize gedrückt und dabei durch Fließpressen zu der herzustellenden Metallhülse umgeformt. Die Umformung durch Fließpressen erfolgt vorzugsweise als
Kaltumformung. Beim Fließpressen handelt es sich nach DIN 8583 um ein
Druckumformverfahren, bei dem der umzuformende Werkstoff, das heißt vorliegend der Metallkörper des ersten Metallhülsenhalbzeugs, unter Einwirkung eines hohen Drucks zum Fließen gebracht wird, indem ein Stempel den Metallkörper in eine formgebende, in der Querschnittsfläche verminderte Matrize drückt. Zu diesen Zweck kann insbesondere die Innenkontur der Matrize eine Querschnittsverjüngung und/oder ein in der Matrize angeordneter Dorn eine Querschnittsvergrößerung bzw. ein oder mehrere Auswölbungen aufweisen.
Die erste Matrize ist so ausgebildet, dass sich im Metallkörper auf der Seite des Innenkanals eine von der distalen Stirnflanke beabstandete und die Nut in proximaler Richtung begrenzende proximale Stirnflanke ausbildet. Unter der proximalen
Stirnflanke wird vorliegend verstanden, dass diese Stirnflanke die Nut in Richtung der proximalen Öffnung begrenzt. Die proximale und die distale Stirnflanke liegen also einander gegenüber und begrenzen die Nut zusammen in beide Richtungen, d.h. in Richtung der proximalen und in Richtung der distalen Öffnung.
Die proximale Stirnflanke wird bei dem Verfahren durch Fließpressen in einem Bereich erzeugt, in dem sich bei dem ersten Metallhülsenhalbzeug zuvor noch ein Teil der einseitig abgesetzten Nut befand. Durch das Fließpressen in der entsprechend ausgebildeten ersten Matrize wird erreicht, dass Material der Metallhülse in diesen Bereich der Nut des ersten Metallhülsenhalbzeugs fließt und dadurch die proximale Stirnflanke ausbildet.
Im Folgenden wird unter dem Begriff„Nutkontur" der Verlauf der Kante der Nut zur übrigen Innenkanalfläche verstanden. Da die Nut bei der Metallhülse beidseitig abgesetzt ist, weist die Metallhülse eine geschlossene Nutkontur auf, d.h. eine die Nut vollständig begrenzende Nutkontur. Die durch die Nutkontur begrenzte Fläche, d.h. die Fläche der Nut an der Oberfläche des Innenkanals, wird im Folgenden als
„Nutfläche" bezeichnet. Da der Innenkanal aufgrund der Hülsenform der Metallhülse in azimutaler Richtung, d.h. in einer Umlaufrichtung um die Axialachse, gekrümmt ist, weisen auch die Nutkontur und die Nutfläche eine entsprechende Krümmung auf. Zur einfacheren Charakterisierung der Nutkontur und der Nutfläche können diese flächentreu auf eine ebene Fläche projiziert werden, indem eine geometriegetreue zylinderförmige Darstellung der Innenfläche der Metallhülse an einer Stelle in axialer Richtung aufgeschnitten und dann in einer Ebene gebogen wird.
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen des Verfahrens und der
Metallhülse beschrieben. Die in Bezug auf die Metallhülse beschriebenen
Ausführungsformen können entsprechend auch auf das Verfahren zur Herstellung einer solchen Metallhülse übertragen werden und umgekehrt. Insbesondere kann das Verfahren jeweils so angepasst werden, dass mit einem solchen Verfahren eine entsprechende Metallhülse nach einer der nachfolgenden Ausführungsformen hergestellt wird; andererseits können die Metallhülsen Merkmale aufweisen, die durch die beschriebene Ausführungsformen des Verfahrens in der Metallhülse erzeugt werden.
Bei der ersten Ausführungsform des Verfahrens weist die erste Matrize eine sich von der Matrizenöffnung zum Einführen des ersten Metallhülsenhalbzeugs in axialer
Richtung erstreckende Innenkontur mit einer von der Matrizenöffnung beabstandeten Querschnittsverjüngung auf und das erste Metallhülsenhalbzeug wird mit dem
Stempel soweit in die erste Matrize gedrückt, dass die proximale Öffnung hinter und die distale Stirnflanke vor der Querschnittverjüngung liegen.
Durch die von der Matrizenöffnung beabstandete Querschnittsverjüngung wird erreicht, dass das Material der Metallhülse an dieser Stelle zum Fließen gebracht wird und dadurch eine die Nut in proximaler Richtung begrenzende proximale Stirnflanke ausbildet. Indem das erste Metallhülsenhalbzeug mit dem Stempel soweit in die erste Matrize gedrückt wird, dass die proximale Öffnung hinter und die distale Stirnflanke vor der Querschnittsverjüngung liegen, wird die proximale Öffnung an der
Querschnittsverjüngung vorbei durch die Innenkontur der Matrize bewegt, während die distale Stirnflanke nur bis zu einem Abstand vor der Querschnittsverjüngung in die Kontur hineinbewegt wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass die proximale Stirnflanke an einer von der distalen Stirnflanke beabstandeten Stelle in die Nut eingebracht wird, sodass die Nut des ersten Metallhülsenhalbzeugs nicht vollständig verschlossen wird, sondern eine durch die proximale und distale Stirnflanke beidseitig abgesetzte Nut im Metallkörper verbleibt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Innenkontur der ersten Matrize im Bereich der Querschnittsverjüngung einen ersten Bereich mit einem in axialer Richtung konstanten ersten Querschnitt, einen auf der der Matrizenöffnung abgewandten Seite an den ersten Bereich anschließenden Übergangsbereich mit in axialer Richtung von dem ersten auf einen zweiten, geringeren Querschnitt abnehmenden Querschnitt und einen auf der der Matrizenöffnung abgewandten Seite an den Übergangsbereich anschließenden zweiten Bereich mit in axialer Richtung konstantem zweiten Querschnitt auf, wobei die Innenkontur im Übergangsbereich einen maximalen Winkel im Bereich von 25° bis 55°, vorzugsweise 30° bis 50°, insbesondere 35° bis 45°, zur axialen Achse des Innenkanals aufweist. Es hat sich gezeigt, dass sich die proximale Stirnflanke mit einer solchen ersten Matrize präzise und zuverlässig herstellen lässt. Vorzugsweise ist der Winkel der Innenkontur zur axialen Achse des Innenkanals im Wesentlichen im gesamten Übergangsbereich konstant. Die erste Matrize weist dann im Übergangsbereich im Wesentlichen eine konisch zulaufende Form auf. Der erste und zweite Bereich sowie der Übergangsbereich weisen vorzugsweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei der Durchmesser dieses kreisförmigen Querschnitts im zweiten Bereich geringer ist als im ersten Bereich und sich im Übergangsbereich von dem Durchmesser im ersten Bereich zum Durchmesser im zweiten Bereich stetig verjüngt. Das Querschnittsprofil im Übergangsbereich, das heißt das Profil des Übergangbereichs in axialer Richtung, ist vorzugsweise stetig, insbesondere glatt (d.h. stetig differenzierbar) ausgebildet. Auf diese Weise wird beim Fließpressen ein optimaler Materialfluss gewährleistet.
Unter dem Winkel der Innenkontur zur axialen Achse an einem Punkt der
Innenkontur wird der Winkel zwischen der Tangente des Innenkonturprofils an diesem Punkt und der axialen Achse verstanden. Weist der Übergangsbereich beispielsweise ein konisches Profil mit konstanter Querschnittsverjüngung auf, so ist auch der Winkel der Innenkontur zur axialen Achse über den gesamten
Übergangsbereich konstant. Weist der Übergangsbereich beispielsweise ein glattes Profil auf, so beträgt der Winkel der Innenkontur zur axialen Achse am Anfang und am Ende des Übergangsbereichs jeweils 0°, da das Profil an diesen Stellen glatt an den ersten und zweiten Bereich anschließt, und steigt jeweils von beiden Seiten zur Mitte des Übergangsbereichs hin an, um im Wendepunkt des Profils seinen maximalen Wert zu erreichen. Versuche haben gezeigt, dass die besten Ergebnisse zur Ausbildung einer gleichmäßigen und präzisen proximalen Stirnflanke bei einem maximalen Winkel im Bereich von 25° bis 55°, vorzugsweise von 30° bis 50°, insbesondere von 35° bis 45°, erreicht wurden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der maximale Winkel der Innenkontur im Übergangsbereich zur axialen Achse des Innenkanals so gewählt, dass das Verhältnis dieses Winkels zu dem maximalen Winkel der proximalen Stirnflanke zur axialen Achse des Innenkanals größer ist als 1, vorzugsweise größer als 1,1, insbesondere größer als 1,2. Unter dem maximalen Winkel der proximalen Stirnflanke zur axialen Achse des Innenkanals wird vorliegend der maximale Winkel verstanden, den die Kontur der proximalen Stirnflanke im Längsschnitt mittig durch die Nut zur axialen Achse des Innenkanals der Metallhülse aufweist. Lässt sich die Kontur der proximalen Stirnflanke beispielsweise durch eine mindestens zweimal stetig differenzierbare Funktion darstellen, so ergibt sich der maximale Winkel an der Stelle eines Wendepunkts dieser Funktion. Weist die Kontur der proximalen Stirnflanke im Wesentlichen einen geraden Verlauf auf, so weist die proximale Stirnflanke im
Wesentlichen an jeder Stelle denselben (maximalen) Winkel zur axialen Achse des Innenkanals auf.
Versuche haben gezeigt, dass sich bei der Herstellung der Metallhülse ein bestimmter maximaler Winkel der proximalen Stirnflanke zur axialen Achse des Innenkanals einstellen lässt, indem zur Umformung des ersten Metallhülsenhalbzeugs eine Matrize verwendet wird, deren Kontur im Übergangsbereich einen gegenüber dem gewünschten Winkel der proximalen Stirnflanke entsprechend größeren maximalen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals aufweist. Soll beispielsweise ein maximaler Winkel der proximalen Stirnflanke von 35° eingestellt werden, so beträgt der maximale Winkel der Matrizenkontur im Übergangsbereich vorzugsweise mehr als 35°, insbesondere mindestens 38,5°.
Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Metallhülse ist weist die
Außenkontur der Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke einen derartigen maximalen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals auf, dass das Verhältnis dieses Winkels zu dem maximalen Winkel der proximalen Stirnflanke zur axialen Achse des Innenkanals größer ist als 1, vorzugsweise größer als 1,1, insbesondere größer als 1,2.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens liegt der Umformgrad an der Querschnittsverjüngung zur Erzeugung der proximalen Stirnflanke im Bereich zwischen 30 und 45 %, vorzugsweise zwischen 35 und 40 %. Unter dem Umformgrad an der Querschnittsverjüngung wird die relative Querschnittsverjüngung verstanden, die die Metallhülse an der Querschnittsverjüngung erfährt. Der Umformgrad U an der Querschnittsverjüngung ergibt sich aus der Formel U = 1 - Q2/Q1, wobei Qi die
Querschnittsfläche der Matrize unmittelbar vor und Q2 die Querschnittsfläche der Matrize unmittelbar hinter der Querschnittsverjüngung sind. Qi und Q2 ergeben sich aus den jeweiligen Querschnittsflächen der Matrize unmittelbar vor und nach der Querschnittsverjüngung abzüglich der jeweiligen Querschnittsflächen eines in der Matrize angeordneten Innendorns an der jeweiligen Stelle. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist in der ersten Matrize ein Dorn mit zylindrischer Außenkontur angeordnet, dessen Querschnitt an den
Innendurchmesser der herzustellenden Metallhülse angepasst ist.
Auf diese Weise kann die Maßhaltigkeit des Innendurchmessers der herzustellenden Metallhülse gewährleistet werden, da beim Fließpressen in der ersten Matrize kein Material in den Innenkanal hinein fließen kann. Weiterhin kann auf diese Weise auch eine präzisere Ausbildung der proximalen Stirnflanke erreicht werden, da das Material des Metallkörpers beim Fließpressen gezielt im Wesentlichen in axiale Richtung geleitet wird. Der Dorn in der ersten Matrize weist insbesondere keine in die Nut hineinragenden Elemente auf, so dass er nach Durchführung des Fließpressens in der ersten Matrize ohne Weiteres aus der hergestellten Metallhülse herausgezogen werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das erste
Metallhülsenhalbzeug dadurch bereitgestellt, dass ein zweites Metallhülsenhalbzeug mit einem Metallkörper bereitgestellt wird, wobei der Metallkörper einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenden Innenkanal umgibt, und wobei das zweite Metallhülsenhalbzeug mit einem Stempel in eine zweite Matrize gedrückt und dabei durch Fließpressen zu dem ersten Metallhülsenhalbzeug umgeformt wird, wobei in der zweiten Matrize ein Dorn derart angeordnet und ausgebildet ist, das sich im Metallkörper auf der Seite des Innenkanals eine einseitig abgesetzte Nut bildet, die von einer distalen Stirnflanke durchgängig bis zu der proximalen Öffnung verläuft.
Auf diese Weise kann das für die Herstellung der Metallhülse erforderliche erste Metallhülsenhalbzeug ebenfalls durch Fließpressen und damit auf eine sehr ökonomische Weise mit kurzen Herstellzeiten bereitgestellt werden. Beim
Hineindrücken des zweiten Metallhülsenhalbzeugs in die zweite Matrize wird der den Innenkanal umgebene Metallkörper über den in der zweiten Matrize angeordneten Dorn gestülpt, wobei der Dorn den Metallkörper beginnend von der proximalen Öffnung durch Fließpressen unter Bildung einer in axialer Richtung verlaufenden Nut umformt. Die Lage der distalen Stirnflanke wird dadurch bestimmt, wie weit das zweite Metallhülsenhalbzeug in die zweite Matrize und damit über den Dorn gedrückt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Dorn in der zweiten Matrize mindestens eine seitliche, in Längsrichtung des Dorns verlaufende Auswölbung zur Bildung der mindestens einen einseitig abgesetzten Nut auf. Diese Auswölbung führt zu einer Querschnittsverjüngung in der zweiten Matrize, sodass ein Fließpressen des zweiten Metallhülsenhalbzeugs unter Bildung der einseitig abgesetzten Nut im Innenkanal erfolgt. Abgesehen von der mindestens einen
Auswölbung weist der Dorn vorzugsweise einen zylindrischen Querschnitt auf, der an den Durchmesser des zweiten Metallhülsenhalbzeugs angepasst ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die zweite Matrize eine sich von der Matrizenöffnung zum Einführen des zweiten Metallhülsenhalbzeugs in axialer Richtung erstreckende Innenkontur mit einer von der Matrizenöffnung beabstandeten Querschnittsverjüngung auf. Durch diese Querschnittsverjüngung der Innenkontur wird das Material des Metallkörpers zum Fließen gebracht, so dass das Fließpressen in der zweiten Matrize begünstigt wird. Die Querschnittsverjüngung ist vorzugsweise im Bereich der Auswölbung des Dorns angeordnet. Auf diese Weise wird das Fließen des Materials des Metallkörpers gerade an der Stelle der Auswölbung begünstigt, so dass das Einformen der einseitig abgesetzten Nut in den Innenkanal erleichtert und durch die Querschnittsverjüngung zudem das dafür erforderliche Material zur Verfügung gestellt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der Dorn in der zweiten Matrize derart angeordnet und ausgebildet, dass in den Innenkanal des zweiten Metallhülsenhalbzeugs über den Umfang des Innenkanals verteilt mehrere, insbesondere vier, einseitig abgesetzte Nuten eingebracht werden, die jeweils von einer distalen Stirnflanke durchgängig bis zu der proximalen Öffnung verlaufen. Auf diese Weise können mit dem Dorn beim Fließpressen in der zweiten Matrize gleichzeitig mehrere Nuten und damit im Ergebnis nach dem Fließpressen in der ersten Matrize eine Mehrzahl beidseitig abgegrenzter Nuten mit jeweils einer distalen und proximalen Stirnflanke hergestellt werden. Beispielsweise kann der Dorn vier gleichartige Auswölbungen aufweisen, die jeweils im Abstand von 90° in
Umfangsrichtung des Dorns verteilt sind, sodass sich im Metallkörper des ersten Metallhülsenhalbzeugs entsprechend vier im Abstand von jeweils 90° um den Umfang des Innenkanals verteilte, einseitig abgesetzte Nuten ausbilden.
Bei der weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das zweite
Metallhülsenhalbzeug dadurch bereitgestellt, dass aus einem Metallvollkörper durch Napf-Rückwärtsfließpressen zunächst ein napfförmiger Metallkörper und dann durch Entfernen des Bodens aus dem napfförmigen Metallkörper das zweite
Metallhülsenhalbzeug hergestellt wird. Auf diese Weise kann auch das zweite
Metallhülsenhalbzeug durch Fließpressen und damit auf eine sehr ökonomische Weise mit kurzer Verfahrensdauer hergestellt werden. Bei dem Metallvollkörper handelt es sich vorzugsweise um einen im Wesentlichen zylindrischen Vollkörper, der zur besseren Positionierung beim Napf-Rückwärtsfließpressen auf einer oder beiden Stirnseiten eine zentrale Vertiefung aufweisen kann. Unter Napf-Rückwärtsfließpressen wird verstanden, dass der Metallvollkörper mit einem Stempel in eine Napf-Rückwärtsfließpressmatrize gedrückt wird, wobei das beim Fließpressen fließende Metall des Metallvollkörpers entgegen der Richtung des Stempels seitlich an diesem vorbeifließt und so den Rand des napfförmigen
Metallkörpers bildet. Der im napfförmigen Metallkörper verbleibende Boden kann dann nachträglich beispielsweise durch Ausstanzen, Aussägen oder auf andere Weise entfernt werden, um das zweite Metallhülsenhalbzeug bereitzustellen.
Alternativ kann das zweite Metallhülsenhalbzeug dadurch bereitgestellt werden, dass von einem vorgefertigten Rohr ein Rohrabschnitt in geeigneter Länge abgetrennt wird. Weiterhin kann das zweite Metallhülsenhalbzeug auch dadurch bereitgestellt werden, dass ein vorzugsweise zylindrischer Vollkörper geeigneter Größe,
beispielsweise ein Sägeabschnitt aus einem Vollprofil, bereitgestellt und zur Bildung eines Innenkanals ausgebohrt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Metallhülse mit einem Stempel in eine dritte Matrize gedrückt und dabei durch Fließpressen umgeformt, wobei die dritte Matrize eine sich von der Matrizenöffnung zum Einführen der
Metallhülse erstreckenden Innenkontur mit einer von der Matrizenöffnung
beabstandeten Querschnittsverjüngung aufweist und die Metallhülse mit dem Stempel soweit in die dritte Matrize gedrückt wird, dass die proximale Öffnung hinter und die proximale Strinflanke vor der Querschnittsverjüngung liegen.
Das durch die Querschnittsverjüngung hervorgerufene Fließpressen der Metallhülse wird damit auf einen Bereich zwischen der Nut und der proximalen Öffnung beschränkt, sodass die Innenkontur und gegebenenfalls auch die Außenkontur des Metallkörpers im Bereich der proximalen Öffnung durch die dritte Matrize angepasst werden können, ohne das hierbei die zuvor hergestellte Nut beeinträchtigt wird.
Insbesondere kann in der dritten Matrize hierzu ein entsprechend ausgebildeter Dorn, insbesondere ein zylindrischer Dorn angeordnet sein, dessen Querschnitt an den einzustellenden Querschnitt im Bereich der proximalen Öffnung angepasst ist.
Bei einer Ausführungsform der Metallhülse weist die mindestens eine Nut eine Nutkontur mit zwei im Wesentlichen parallelen Axialbereichen, in denen die
Nutkontur im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung der Metallhülse verläuft, und mit einem proximalen und einem distalen Stirnflankenbereich auf, in denen die Nut in proximaler bzw. distaler Richtung begrenzt wird. Die Nutkontur verläuft in dem proximalen und distalen Stirnflankenbereich jeweils nicht mehr parallel zur
Axialrichtung, sondern zumindest teilweise quer dazu. Insbesondere weisen die Tangenten der Nutkontur im proximalen und distalen Stirnflankenbereich einen Winkel von mindestens 1° zur Axialrichtung der Metallhülse auf. Unter diesem Winkel wird hierbei jeweils der Winkel zwischen der Tangente an einem Punkt der Nutkontur zur Parallele der Axialachse durch diesen Punkt verstanden. Die von der Nutkontur begrenzte Nutfläche weist entsprechend ebenfalls einen proximalen und einen distalen Stirnflankenbereich auf, in dem die Nutfläche in Umfangsrichtung des
Innenkanals jeweils durch den proximalen bzw. distalen Stirnflankenbereich der Nutkontur begrenzt wird. Der von den Axialbereichen der Nutkontur in Umfangsrichtung begrenzte Bereich der Nutfläche wird entsprechend als Axialbereich der Nutfläche bezeichnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse weist der Metallkörper zumindest im Bereich der proximalen Stirnflanke einen für das Fließpressen charakteristischen Faserverlauf auf. Unter dem Faserverlauf des Metallkörpers wird vorliegend die Ausrichtung der einzelnen Gefügekörner verstanden. Der Faserverlauf kann beispielsweise bei einem Schnitt durch den Metallkörper sichtbar gemacht werden, indem die Schnittfläche zunächst poliert und dann geätzt wird.
Fießgepresste Metallkörper weisen einen charakteristischen Faserverlauf auf, der sich insbesondere vom Faserverlauf radial geschmiedeter Metallkörper unterscheidet. Daher kann durch die Untersuchung des Faserverlaufs einer Metallhülse festgestellt werden, ob die proximale Stirnflanke durch Radialschmieden oder (erfindungsgemäß) durch Fließpressen erzeugt wurde.
Bei der Herstellung der proximalen Stirnflanke durch Radialschmieden führen die auf den Metallkörper wirkenden Kräfte aufgrund der radialen Bewegung der
Schmiedehämmer zu einer radialen Stauchung des Materials und damit zu einer Stauchung der Fasern. Nach dem Radialschmieden weist der Metallkörper daher im Bereich der proximalen Stirnflanke einen gestauchten und verzerrten Faserverlauf, typischerweise mit einer Vielzahl von Unterbrechungen und Versetzungen der einzelnen Fasern, auf. Der Faserverlauf im Bereich der proximalen Stirnflanke unterscheidet sich daher typischerweise stark von der Faserstruktur des
Metallkörpers in den an diesen Bereich der proximalen Stirnflanke angrenzenden Bereichen.
Demgegenüber führt die Herstellung der proximalen Stirnflanke durch Fließpressen zu einem gleichmäßigen Faserverlauf im Bereich der proximalen Stirnflanke, bei dem die einzelnen Fasern im Wesentlichen ohne signifikante Stauchungen, Verzerrungen und Unterbrechungen der Kontur des Metallkörpers folgen, so dass sich im Bereich der proximalen Stirnflanke eine Faserstruktur ergibt, die typischerweise mit der Faserstruktur des Metallkörpers in den an diesen Bereich der proximalen Stirnflanke angrenzenden Bereichen vergleichbar ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse nimmt die Breite der Nutfläche im Bereich der proximalen Stirnflanke in proximaler Richtung stetig bis auf eine Breite von weniger als 25%, vorzugsweise von weniger als 10% der maximalen Breite der Nutfläche ab. Unter der Breite der Nutfläche wird vorliegend die Breite der Nutfläche in Umfangrichtung des Innenkanals verstanden, d.h. quer zur Axialrichtung der Metallhülse. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Axialschmieden wird aufgrund der äußeren Krafteinwirkung des verwendeten Schmiedehammers eine relativ gerade Kante im Bereich der proximalen Stirnflanke geschaffen, sodass die Breite der Stirnflanke und damit die Breite der Nutfläche im Bereich dieser Kante von einer relativ großen Breite sprunghaft auf Null abnimmt. Demgegenüber führt das Fließpressen zu einer runderen Form der proximalen Stirnflanke, sodass die Breite der Nutfläche in Richtung der proximalen Stirnflanke stetig bis auf eine Breite von weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 10% abnimmt. Auf diese Weise lassen sich Metallhülsen mit durch Fließpressen erzeugter proximaler Stirnflanke einfach von Metallhülsen mit durch Radialschmieden erzeugter proximaler Stirnflanke
unterscheiden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse ist die Nutfläche im proximalen Stirnflankenbereich geringer als 85%, vorzugsweise geringer als 80%, der Fläche des kleinsten, die Nutfläche im proximalen Stirnflankenbereich einbettenden Rechtecks. Unter dem kleinsten Rechteck, das die Nutfläche im proximalen Stirnflankenbereich einbettet, wird das kleinste Rechteck verstanden, das die Nutfläche vom Übergang des Axialbereichs zum proximalen Stirnflankenbereich der Nutfläche bis zum proximalen Ende der Nutfläche einfasst. Aufgrund der Krümmung der Innenkanalfläche handelt es sich bei diesem Rechteck um ein entsprechend dem Innenkanal gekrümmtes
Rechteck. Für eine einfache Bestimmung des kleinsten Rechtecks wird die Nutfläche bevorzugt zunächst flächentreu in eine Ebene projiziert, da auf diese Weise auch das kleinste Rechteck in dieser Ebene liegt und folglich ungekrümmt ist. Auch die
Bestimmung des Flächenanteils der Nutfläche an der Fläche des Rechtecks kann aufgrund der Flächentreue der Projektion in der Ebene erfolgen. Anhand des Anteils der Nutfläche an der Fläche des kleinsten einbettenden Rechtecks kann die für das Fließpressen charakteristische rundere Form der proximalen
Stirnflanke einfach von der beim Radialschmieden entstehenden Form unterschieden werden, da die Nutfläche aufgrund der stärkeren Rundung der Nutkontur im proximalen Stirnflankenbereich eine geringere Fläche des die Nutfläche in diesem Bereich einbettenden Rechtecks einnimmt als die beim Radialschmieden entstehden Nutfläche.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Außenkontur der Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke einen maximalen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals von maximal 75°, vorzugsweise von maximal 60°, insbesondere von maximal 45°, auf. Unter der Außenkontur der Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke wird die Kontur der Außenseite des Metallkörpers in dem Bereich verstanden, in dem sich an der entsprechenden Stelle im Innenkanal die proximale Stirnflanke befindet. Bei konventioneller Herstellung der proximalen Stirnflanke durch Radialschmieden führen die radial nach innen gerichteten Bewegungen der Schmiedehämmer zur Ausbildung einer recht scharfen Kante beim Übergang der proximalen Stirnflanke zur übrigen Nut, so dass die Außenkontur an dieser Stelle sehr große Winkel von bis zu 90° einnimmt. Demgegenüber kann beim Fließpressen eine Außenkontur der Metallhülse hergestellt werden, die keine derartigen scharfen Kanten aufweist, so dass insbesondere ein maximalen Winkel der Außenkontur zur axialen Achse des Innenkanals in diesem Bereich von höchstens 75°, höchstens 60° oder sogar höchstens 45° erreicht werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse besteht die Metallhülse aus einer Stahllegierung, vorzugsweise mit einem Kohlenstoff-Gehalt von maximal 0,5 Gew.-%. Höhere Kohlenstoff-Gehalte haben sich beim Fließpressen als problematisch herausgestellt. Für die Metallhülse können beispielsweise Einfach- oder Vergütungsstähle eingesetzt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse weist der Innenkanal abgesehen von der mindestens einen Nut (bzw. abgesehen von einer Mehrzahl von Nuten) einen rotationssymmetrischen Querschnitt auf. Es wurde festgestellt, dass bei dem beschriebenen Fließpressen zur Herstellung der proximalen Stirnflanke gleichzeitig eine hohe Maßhaltigkeit der Metallhülse erreicht wird, so dass mit diesem Verfahren insbesondere ein rotationssymmetrischer Querschnitt des Innenkanals zur Verfügung gestellt werden kann. Derartige Metallhülsen werden in der Praxis häufig nachgefragt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse umfasst der Innenkanal mehrere, insbesondere vier, über den Umfang des Innenkanals verteilte, in den Metallkörper zurückversetzte, in Längsrichtung des Innenkanals verlaufende, jeweils durch eine distale und eine proximale Stirnflanke beidseitig abgesetzte Nuten.
Bei der Herstellung von Getrieben insbesondere Kraftfahrzeuggetrieben werden häufig Metallhülsen mit bestimmten Geometrievorgaben, insbesondere mit
mindestens einer beidseitig abgesetzten, in den Innenkanal zurückversetzten Nut, nachgefragt, die mit den Metallhülsen entsprechend der zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiele erfüllt werden können. Da die oben beschriebene Metallhülse besonders günstig und mit kurzen Verfahrensdauern gefertigt werden kann, ist diese Metallhülse insbesondere für kostensensitive Produkte wie zum Beispiel Getriebe, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik, geeignet.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen der Metallhülse und des Verfahrens zu deren Herstellung beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
In der Zeichnung zeigen Fig. 1 - 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer
Metallhülse aus dem Stand der Technik,
Fig. 3 eine Metallhülse aus dem Stand der Technik, die mit dem in den Fig. 1 -
2 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde,
Fig. 4 - 5 einen ersten Verfahrensschritt zur Herstellung eines zweiten
Metallhülsenhalbzeugs aus einem Metallvollkörper gemäß einem
Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung einer Metallhülse, Fig. 6 einen zweiten Verfahrensschritt zur Herstellung eines ersten
Metallhülsenhalbzeugs aus dem zweiten Metallhülsenhalbzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung einer Metallhülse,
Fig. 7 einen dritten Verfahrensschritt zur Herstellung einer Metallhülse aus dem ersten Metallhülsenhalbzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel des
Verfahrens zur Herstellung einer Metallhülse,
Fig. 8 ein vierter Verfahrensschritt zur Weiterverarbeitung der hergestellten
Metallhülse gemäß dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur
Herstellung einer Metallhülse,
Fig. 9 ein zweites Metallhülsenhalbzeug, wie es mit dem Verfahrensschritt aus
Fig. 4-5 hergestellt und für den Verfahrensschritt aus Fig. 6 verwendet werden kann,
Fig. 10 ein erstes Metallhülsenhalbzeug, wie es mit dem Verfahrensschritt aus
Fig. 6 hergestellt und für den Verfahrensschritt in Fig. 7 verwendet werden kann,
Fig. 11 eine Metallhülse, wie sie mit dem Verfahrensschritt aus Fig. 7
hergestellt und für den Verfahrensschritt in Fig. 8 verwendet werden kann,
Fig. 12 eine weiterverarbeitete Metallhülse, wie sie mit dem Verfahrensschritt in Fig. 8 hergestellt werden kann,
Fig. 13 eine Darstellung der Nutkontur im Bereich der proximalen Stirnflanke, Fig. 14 eine Abbildung der Faserstruktur einer Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke, wobei die proximale Stirnflanke der Metallhülse durch Radialschmieden hergestellt wurde, und
Fig. 15 eine Abbildung der Faserstruktur einer Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke, wobei die proximale Stirnflanke der Metallhülse durch Fließpressen hergestellt wurde.
Die Fig. 1 - 2 zeigen schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse aus dem Stand der Technik. Eine mit diesem Verfahren hergestellte Metallhülse aus dem Stand der Technik ist in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt.
Im ersten Schritt des Verfahrens aus dem Stand der Technik (Fig. 1) wird zunächst ein hülsenförmiges Halbzeug 2 über einen Dorn 4 gestülpt, der an seiner Umfangseite radiale Auswölbungen 6 aufweist. Mit vier radial angeordneten Schmiedehämmern 8 (von denen in der Querschnittsansicht in Fig. 1 nur zwei Schmiedehämmer sichtbar sind), wird das Halbzeug 2 dann in einem von seiner distalen Öffnung 10 und von seiner proximalen Öffnung 12 beabstandeten Bereich durch Radialschmieden von außen gegen die Auswölbungen 6 des Dorns 4 gedrückt, sodass in diesem Bereich den Auswölbungen 6 entsprechende Nuten in den Innenkanals 14 des Halbzeugs 2 eingebracht werden.
Im zweiten Schritt des Verfahrens aus dem Stand der Technik (Fig. 2) wird der Dorn 4 aus dem Halbzeug 2 herausgezogen und ein weiterer Dorn 18 ohne Auswölbungen in das Halbzeug 2 hineingefahren. Mit den vier radial angeordneten Schmiedehämmer 8 wird das Halbzeug 2 dann in einem der proximalen Öffnung 12 zugewandten Bereich durch Radialschmieden von außen gegen den Dorn 18 gedrückt, so dass die im ersten Schritt in den Innenkanal 14 eingebrachten Nuten 20 in proximaler Richtung begrenzt werden.
Eine auf diese Weise hergestellte Metallhülse 22 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Nut 20 weist eine der distalen Öffnung 10 zugewandte distale Stirnflanke 24 sowie eine der proximalen Öffnung 12 zugewandte proximale Stirnflanke 26 auf. Eine durch
Radialschmieden hergestellte Metallhülse wie die Metallhülse 22 weist insbesondere im Bereich der proximalen Stirnflanke 26 einen für das Radialschmieden
charakteristischen Faserverlauf auf.
Der Nachteil des anhand der Fig. 1 - 2 skizzierten Verfahrens aus dem Stand der Technik liegt in der langen Herstellungszeit von 40 bis 45 Sekunden pro Metallhülse 22, die für das Radialschmieden der Nuten im ersten Schritt sowie für das Begrenzen der Nuten in proximaler Richtung im zweiten Schritt erforderlich ist.
Im Folgenden wird nun anhand der Fig. 4 bis 8 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse beschrieben, wobei in jeder dieser Figuren ein Verfahrensschritt des Verfahrens dargestellt ist. Die Fig. 4 bis 8 sind jeweils zweigeteilt, wobei die rechte Seite die Situation zu Beginn und die linke Seite die Situation am Ende des jeweiligen Verfahrensschritts darstellt.
Bei den in den Fig. 4 bis 6 und 8 dargestellten Verfahrensschritten handelt es sich um optionale Verfahrensschritte gemäß bevorzugter Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Fig. 9 bis 12 werden weiterhin die mit den einzelnen Verfahrensschritten erreichten Umformungen des Metallkörpers dargestellt. Insbesondere zeigen Fig. 9 ein zweites Metallhülsenhalbzeug 120 im Querschnitt, Fig. 10 ein erstes
Metallhülsenhalbzeug 140 im Querschnitt, Fig. 11 eine Metallhülse 160 im Querschnitt und Fig. 12 eine weiterverarbeitete Metallhülse 180 im Querschnitt.
Fig. 4 zeigt ein Werkzeug 200 zum Napf-Rückwärtsfließpressen. Das Werkzeug 200 weist eine Matrize 210 zum Napf-Rückwärtsfließpressen sowie ein zugehöriges Stempelwerkzeug 250 auf. Die Matrize 210 weist eine sich von der Matrizenöffnung 212 in axialer Richtung 202 erstreckende Innenkontur 214 auf, wobei die
Innenkontur zylindrisch ausgebildet ist und durch einen Bodenstempel 216 nach unten begrenzt wird. Das Stempelwerkzeug 250 weist einen zentralen Stempel 252 auf, der in axialer Richtung mit hoher Kraft in die Öffnung 212 der Matrize 210 bewegt werden kann. Weiterhin weist das Stempelwerkzeug 250 eine um den Stempel 252 angeordnete und gegenüber diesem in axialer Richtung bewegliche Hülse 254 auf.
Zu Beginn des ersten Verfahrensschritts wird zunächst ein zylinderförmiger
Metallvollkörper 100 in die Matrize 210 eingelegt (rechte Seite der Fig. 4). Der Metallvollkörper weist an beiden Stirnflächen jeweils eine zentrale Vertiefung 102, 104 auf, um eine bessere Zentrierung der Stempel 252 und 216 am Metallkörper 100 zu erreichen. Bei der Durchführung des ersten Verfahrensschritts wird dann der
Stempel 252 mit hoher Kraft in den Metallvollkörper 100 hineingedrückt, sodass das Material des Metallvollkörpers zu fließen beginnt und in den den Stempel 252 umgebenden Bereich strömt. Auf diese Weise wird ein napfförmiger Metallkörper 110 hergestellt (linke Seite der Fig. 4).
Anschließend wird der napfförmige Metallkörper 110 in ein Stanzwerkzeug 300 eingesetzt (Fig. 5, rechte Seite), mit dem der Boden 112 des napfförmigen
Metallkörpers 110 durch das Hinunterbewegen eines Stempels 310 aus dem napfförmigen Metallkörper 110 ausgestanzt wird, sodass sich ein zweites
Metallhülsenhalbzeug 120 ergibt (Fig. 5, linke Seite). Das auf diese Weise hergestellte zweite Metallhülsenhalbzeug 120 ist in Fig. 9 dargestellt. Das zweite
Metallhülsenwerkzeug 120 weist einen Metallkörper 122 auf, der einen zwischen einer distalen Öffnung 124 und einer proximalen Öffnung 126 verlaufenden
Innenkanal 128 umgibt.
In dem in Fig. 6 dargestellten, zweiten Verfahrensschritt wird das zweite
Metallhülsenhalbzeug 120 zu einem ersten Metallhülsenhalbzeug 140 verarbeitet. Hierzu wird ein zweites Fließpresswerkzeug 400 mit einer zweiten Matrize 410 und einem zweiten Stempel 450 verwendet. Die zweite Matrize 410 weist eine sich von der Matrizenöffnung 412 zum Einführen des zweiten Metallhülsenhalbzeugs 120 in axialer Richtung 402 erstreckende Innenkontur 414 mit einer von der Matrizenöffnung 412 beabstandeten Querschnittsverjüngung 416 auf. Weiterhin ist in der Matrize ein Dorn 430 angeordnet, der an seiner Außenseite vier über den Umfang verteilte Auswölbungen 432 aufweist. Zu Beginn des Verfahrensschritts wird das zweite Metallhülsenhalbzeug 120 mit der proximalen Öffnung 126 voran in die Matrizenöffnung 412 eingesetzt (Fig. 6, rechte Seite) und dann mit einem Stempel 452 des Stempelwerkzeugs 450 unter hohem Druck in die zweite Matrize 410 hineingedrückt. Durch die Querschnittsverjüngung 416 der Innenkontur der zweiten Matrize 410 und die in diesem Bereich
angeordneten Auswölbungen 432 des Dorns 430 werden in den Metallkörper 122 des zweiten Metallhülsenhalbzeugs 120 vier über den Umfang verteilte einseitig abgesetzten Nuten 150 eingebracht die von einer distalen Stirnflanke 152
durchgängig bis zur der proximalen Öffnung 126, 146 verlaufen (Fig. 6, linke Seite). Das auf diese Weise hergestellte erste Metallhülsenhalbzeug 140 ist in Fig. 10 dargestellt. Der Metallkörper 142 des ersten Metallhülsenhalbzeugs 140 weist eine distale Öffnung 144 und eine proximale Öffnung 146 auf, zwischen denen ein
Innenkanal 148 verläuft. Der Innenkanal weist vier in Umfangsrichtung verteilte Nuten 150 auf, die jeweils von einer distalen Stirnflanke 152 einseitig abgesetzt sind und durchgängig bis zur proximalen Öffnung 146 verlaufen.
Dieses erste Metallhülsenhalbzeug 140 wird in dem in Fig. 7 dargestellten dritten Verfahrensschritt zu einer Metallhülse 160 weiterverarbeitet. Hierzu wird ein erstes Fließpresswerkzeug 500 mit einer ersten Matrize 510 und einem ersten
Stempelwerkzeug 550 mit einem Stempel 552 verwendet. Die erste Matrize 510 weist eine sich von der Matrizenöffnung 512 zum Einführen des ersten
Metallhülsenhalbzeugs 140 in axialer Richtung 502 erstreckende Innenkontur 514 mit einer ersten Querschnittsverjüngung 516 und einer zweiten Querschnittsverjüngung 518 auf. Die Innenkontur 414 der ersten Matrize 510 weist oberhalb der zweiten Querschnitts Verjüngung 518 einen ersten Bereich 520 mit einem in axialer Richtung konstanten ersten Querschnitt und unterhalb der zweiten Querschnittsverjüngung 518 einen zweiten Bereich 522 mit einem in axialer Richtung konstanten zweiten, geringeren Querschnitt auf. Die Querschnittsverjüngung 518 selbst bildet einen
Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich 520 und dem zweiten Bereich 522, in dem der Querschnitt von dem ersten größeren auf den zweiten geringeren
Querschnitt abnimmt. Der Winkel der Innenkontur 414 zur axialen Achse bzw. zur axialen Richtung 402 ist in diesem Übergangsbereich im Wesentlichen konstant und liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 25° und 55°, weiter bevorzugt zwischen 30° und 50°, insbesondere zwischen 35° und 45°. Das erste Metallhülsenhalbzeug 140 wird zu Beginn des Verfahrensschritts mit der proximalen Öffnung 146 voran in die Matrizenöffnung 512 eingesetzt und ein Dorn 530 wird von Seiten des
Stempelwerkzeugs 550 in den Innenkanal 148 des zweiten Metallhülsenhalbzeugs eingeführt (Fig. 7, rechte Seite). Der Dorn 530 weist eine an den Innenkanal 148 des ersten Metallhülsenhalbzeugs 140 angepasste abschnittsweise zylindrische Form auf.
Mit dem Stempel 552 wird das erste Metallhülsenhalbzeug 140 dann mit großer Kraft in die erste Matrize 510 hineingedrückt, und zwar soweit, dass die proximale Öffnung 146 des ersten Metallhülsenhalbzeugs 140 hinter und die distale Stirnflanke 152 vor der zweiten Querschnittsverjüngung 518 liegen. Durch die zweite
Querschnittsverjüngung 518 wird das Material des Metallkörpers 142 durch
Fließpressen umgeformt, wobei sich eine die Nut 150 in proximaler Richtung begrenzende proximale Stirnflanke 174 ausbildet (Fig. 7, linke Seite).
Der Umformgrad, mit dem der Metallkörper 142 an der zweiten
Querschnittsverjüngung 518 umgeformt wird, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 30 und 45 %, vorzugsweise zwischen 35 und 40 %. Der Umformgrad ergibt sich aus dem Verhältnis der Querschnittsflächen, die dem Metallkörper 142 in der ersten Matrize 510 unmittelbar vor und hinter der Querschnittsverjüngung 158 zur
Verfügung stehen. Weist beispielsweise der aufgrund des Dorns 530 im Wesentlichen ringförmige Querschnitt der ersten Matrize 510 vor der Querschnittsverjüngung 518, d.h. im ersten Bereich 520, eine Fläche Qi und hinter der Querschnittsverjüngung 518, d.h. im zweiten Bereich 522, eine Fläche Q2 = 0.65 · Qi auf, so beträgt der Umformgrad
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Die Kraft, mit denen das erste Metallhülsenhalbzeug 140 in die erste Matrize 510 hinein gedrückt wird, hängt insbesondere vom Material der Metallhülse, von deren Querschnitt und von der Querschnittverjüngung (insbesondere vom Umformgrad) ab. Für bestimmte Metallhülsen können diese Kräfte beispielsweise in einem Bereich von 200 bis 250 t liegen.
Die in diesem Verfahrensschritt hergestellte Metallhülse 160 ist in Fig. 11 genau dargestellt. Die Metallhülse 160 weist einen Metallkörper 162 auf, der einen zwischen einer distalen Öffnung 164 und einer proximalen Öffnung 166 verlaufenden
Innenkanal 168 umgibt. In den Innenkanal 168 sind vier über den Umfang
gleichmäßig verteilte Nuten 170 eingebracht, die jeweils durch eine der distalen Öffnung 164 zugewandte distale Stirnflanke 172 und eine der proximalen Öffnung 166 zugewandte proximale Stirnflanke 174 beidseitig begrenzt und abgesetzt sind. Die Außenkontur der Metallhülse 160 weist im Bereich der proximalen Stirnflanke 174 eine der Querschnittsverjüngung 518 zur Erzeugung der proximalen Stirnflanke 174 entsprechende Kontur auf, die einen maximalen Winkel oc zur axialen Achse 176 des Innenkanals 168 aufweist. Der maximalen Winkel der proximalen Stirnflanke 172 zur axialen Achse 176 des Innenkanals 168 ist in Fig. 11 durch ß bezeichnet. Der maximale Winkel der Querschnittsverjüngung 518 zur axialen Achse 502 der Matrize 510 bzw. zur axialen Achse 178 des Innenkanals 168 und damit der Winkel α sind vorzugsweise so gewählt, dass das Verhältnis α/ß größer als 1, vorzugsweise größer als 1,1 ist. Fig. 8 zeigt einen vierten Verfahrensschritt zur Weiterverarbeitung der Metallhülse 160 zu der in Fig. 12 dargestellten weiterverarbeiteten Metallhülse 180. Hierzu wird ein Fließpresswerkzeug 600 mit einer dritten Matrize 610 und einem dritten
Stempelwerkzeug 650 verwendet, welches einen Stempel 652 aufweist. Die dritte Matrize weist einen von der Matrizenöffnung 612 sich in axialer Richtung 602 erstreckenden Innenkanal 614 auf, der eine erste Querschnittsverjüngung 616, eine zweite Querschnittsverjüngung 618 und eine dritte Querschnittsverjüngung 620 aufweist.
Die Metallhülse 160 wird zu Beginn des Verfahrens mit der proximalen Öffnung 166 voran in die Matrizenöffnung 612 eingesetzt (Fig. 8, rechte Seite) und dann mit dem Stempel 652 mit großer Kraft in die dritte Matrize 610 hineingedrückt. Die
Metallhülse 160 wird soweit in die dritte Matrize 610 hineingedrückt, dass die proximale Öffnung 166 der Metallhülse 160 hinter und die proximale Stirnflanke 174 vor der dritten Querschnittsverjüngung 620 liegen. Auf diese Weise kann mit der dritten Querschnittsverjüngung 620 eine zusätzliche Stufe in den zwischen der proximalen Stirnflanke 174 und der proximalen Öffnung 166 angeordneten Bereich des Metallkörpers 162 eingeformt und damit der Querschnitt des Innenkanals 168 in diesem Bereich auf ein bestimmtes Maß eingestellt werden, ohne die zuvor fertig gestellte Nut 170 zu beeinträchtigen (Fig. 8, linke Seite). Die mit dem in Fig. 8 beschriebenen Verfahrensschritt hergestellte, weiterverarbeitete Metallhülse 180 ist in Fig. 12 dargestellt. Die weiterverarbeitete Metallhülse 180 unterscheidet sich von der Metallhülse 160 im Wesentlichen dadurch, dass der zwischen der distalen Öffnung 184 und der proximalen Öffnung 186 verlaufende Innenkanal 188 eine zwischen der proximalen Stirnflanke 194 der Nut 190 und der proximalen Öffnung 186 angeordnete, weitere Querschnittsverjüngung 196 aufweist, so dass der innere und äußere Querschnitt des Metallkörpers 182 im Bereich der proximalen Öffnung 186 unabhängig vom Querschnitt im Bereich der Nut 190 angepasst ist. Fig. 13 zeigt die Nutkontur der Nut, und zwar einerseits mit einer gemäß dem Stand der Technik durch Radialschmieden erzeugten proximalen Stirnflanke (Nutkontur 702) sowie mit einer entsprechend dem anhand der Fig. 5 bis 8 beschriebenen Verfahren durch Fließpressen erzeugten proximale Stirnflanke (Nutkontur 704). Die Nutkonturen sind jeweils als flächentreue Projektion in eine Ebene dargestellt. Beide Nutkonturen 702 und 704 weisen jeweils zwei Axialbereiche 712, 714 auf, in denen die Nutkontur im Wesentlichen parallel zur Axialachse der jeweiligen
Metallhülse verläuft, sowie einen proximalen Stirnflankenbereich 716 und einen distalen Stirnflankenbereich 718 auf, durch die die von den Nutkonturen jeweils eingeschossenen Nutflächen 720 in proximaler bzw. distaler Richtung begrenzt werden.
Wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, zeigt die durch das Fließpressen erzeugte Nutkontur 704 im proximalen Stirnflankenbereich 716 eine wesentlich rundere, fast
halbkreisförmige Form, während die durch Radialschmieden erzeugte Nutkontur 702 eher die Form eines an den Ecken gerundeten Rechtecks zeigt. Insbesondere wird beim Radialschmieden im proximalen Bereich der proximalen Stirnflanke ein im Wesentlichen quer zur Axialrichtung verlaufender, gerader Nutkonturabschnitt erzeugt. In Fig. 13 ist auch das kleinste, die Nutfläche im proximalen Stirnflankenbereich einbettende Rechteck 708 dargestellt. Wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, ist die von der Nutkontur 704 begrenzte Nutfläche der fließgepressten Metallhülse viel geringer als die Nutfläche der von der Nutkontur 702 begrenzten Nutfläche der
radialgeschmiedeten Metallhülse. Insbesondere ist die Nutfläche der fließgepressten Metallhülse im proximalen Stirnflankenbereich geringer als 85%, insbesondere geringer als 80 %, der Fläche des Rechtecks 708.
Auf diese Weise kann die fließgepresste Metallhülse von einer radialgeschmiedeten Metallhülse unterschieden werden. Weiterhin kann eine Metallhülse, bei der die proximale Stirnflanke durch Fließpressen hergestellt wurde, auch durch den für das Fließpressen charakteristischen
Faserverlauf von einer Metallhülse unterschieden werden, bei der die proximale Stirnflanke durch Radialschmieden hergestellt wurde. Typische Beispiele der für das Radialschmieden bzw. für das Fließpressen charakteristischen Faserverläufe im
Bereich der proximalen Stirnflanke werden im Folgenden anhand der Fig. 14 und 15 dargestellt.
Fig. 14 zeigt eine Abbildung der Faserstruktur einer ersten Metallhülse 800 im
Bereich der proximalen Stirnflanke, wobei die proximale Stirnflanke 802 der ersten Metallhülse 800 durch Radialschmieden hergestellt wurde, und Fig. 15 zeigt eine Abbildung der Faserstruktur einer zweiten Metallhülse 900 im Bereich der
proximalen Stirnflanke 902, wobei die proximale Stirnflanke 902 der zweiten
Metallhülse 900 durch Fließpressen hergestellt wurde. Für diese Abbildungen wurden die erste und zweite Metallhülse 800, 900 jeweils in Längsrichtung aufgeschnitten, die jeweiligen Schnittfläche poliert und dann geätzt, so dass die Faserstrukturen der Metallhülsen 800, 900 sichtbar wurden.
Wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, weist die erste Metallhülse 800 im Bereich der proximalen Stirnflanke 802 einen insgesamt stark gestauchten und verzerrten
Faserverlauf mit einer Vielzahl von Unterbrechungen und Versetzungen der einzelnen Fasern auf. Insbesondere unterscheidet sich der Faserverlauf im Bereich der proximalen Stirnflanke 802 stark von dem deutlich gleichmäßigeren Faserverlauf in den an diesen Bereich der proximalen Stirnflanke 802 angrenzenden Bereichen 804, 806. Dieser für das Radialschmieden typische gestauchte und verzerrte Faserverlauf im Bereich der proximalen Stirnflanke 802 wird durch die von den
Schmiedehämmern in radialer Richtung auf die Metallhülse 800 übertragenen
Umformkräften hervorgerufen. Der in Fig. 15 dargestellte Faserverlauf der Metallhülse 900 ist demgegenüber sehr gleichmäßig und weist im Bereich der proximalen Stirnflanke 902 keine nennenswerten Stauchungen, Verzerrungen und Unterbrechungen auf, sondern folgt im Wesentlichen der Kontur des Metallkörpers. Der Faserverlauf der Metallhülse 900 ist im Bereich der proximalen Stirnflanke 902 mit dem Faserverlauf in den an diesen Bereich der proximalen Stirnflanke 902 angrenzenden Bereichen 904, 908
vergleichbar. Ein solcher für das Fließpressen typischer Faserverlauf wird dadurch erreicht, dass das Metallmaterial der Metallhülse 900 beim Fließpressen zum Fließen gebracht wird.
Neben Beispielen für charakteristische Faserverläufe zeigen die Fig. 14 und 15 zudem auch Beispiele für charakteristische Außenkonturen 820, 920 der Metallhülsen 800, 900, die durch das Radialschmieden bzw. Fließpressen hervorgerufen werden. Bei der radialgeschmiedeten Metallhülse 800 bewirken die von außen auf die Metallhülse wirkenden Schmiedehämmer einen relativ scharfen Knick 822, an dem die
Außenkontur einen sehr großen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals aufweist. In Fig. 14 liegt dieser Winkel nahe bei 90°. Bei der Metallhülse 902 wird die
Außenkontur im Bereich der proximalen Stirnflanke 902 unmittelbar durch die Kontur an der Querschnittsverjüngung der ersten Matrize (518 in Fig. 7) bestimmt, so dass ein gleichmäßigerer Verlauf der Außenkontur 920 mit einem maximalen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals von maximal 75°, maximal 60° bzw. sogar maximal 45° ermöglicht wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse (160, 180), insbesondere einer Metallhülse nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
bei dem ein erstes Metallhülsenhalbzeug (140) mit einem Metallkörper (142) bereitgestellt wird, wobei der Metallkörper (142) einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung (144, 146) verlaufenden Innenkanal (148) umgibt und wobei sich im Metallkörper (142) auf der Seite des
Innenkanals (148) mindestens eine einseitig abgesetzte Nut (150) befindet, die von einer distalen Stirnflanke (152) durchgängig bis zu der proximalen Öffnung (146) verläuft, und
bei dem das erste Metallhülsenhalbzeug (140) mit einem Stempel (552) in eine erste Matrize (510) gedrückt und dabei durch Fließpressen zu der
herzustellenden Metallhülse (160, 180) umgeformt wird, wobei die erste Matrize (510) so ausgebildet ist, dass sich im Metallkörper (142, 162) auf der Seite des Innenkanals (148, 168) eine von der distalen Stirnflanke (152, 172) beabstandete und die Nut (150, 170) in proximaler Richtung begrenzende proximale
Stirnflanke (174) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Matrize (510) eine sich von der Matrizenöffnung (512) zum
Einführen des ersten Metallhülsenhalbzeugs (140) in axialer Richtung
erstreckende Innenkontur (514) mit einer von der Matrizenöffnung (512) beabstandeten Querschnittsverjüngung (518) aufweist und das erste
Metallhülsenhalbzeug (140) mit dem Stempel (552) soweit in die erste Matrize (510) gedrückt wird, dass die proximale Öffnung (146, 166) hinter und die distale Stirnflanke (152, 172) vor der Querschnittsverjüngung (518) liegen. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenkontur (514) der ersten Matrize (510) im Bereich der
Querschnittsverjüngung (518) einen ersten Bereich (520) mit einem in axialer Richtung konstanten ersten Querschnitt, einen auf der der Matrizenöffnung (512) abgewandten Seite an den ersten Bereich (520) anschließenden
Übergangsbereich mit in axialer Richtung von dem ersten auf einen zweiten, geringeren Querschnitt abnehmenden Querschnitt und einen auf der der
Matrizenöffnung (512) abgewandten Seite an den Übergangsbereich
anschließenden zweiten Bereich (522) mit in axialer Richtung konstantem zweiten Querschnitt aufweist, wobei die Innenkontur (514) im Übergangsbereich einen maximalen Winkel von 25° bis 55° zur axialen Achse des Innenkanals (514) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Umformgrad an der Querschnittsverjüngung im Bereich zwischen 30 und 45 %, vorzugsweise zwischen 35 und 40 %, liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei das erste Metallhülsenhalbzeug (140) dadurch bereitgestellt wird, dass ein zweites Metallhülsenhalbzeug (120) mit einem Metallkörper
bereitgestellt wird, wobei der Metallkörper einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenden Innenkanal umgibt, und
dass das zweite Metallhülsenhalbzeug (120) mit einem Stempel (452) in eine zweite Matrize (410) gedrückt und dabei durch Fließpressen zu dem ersten Metallhülsenhalbzeug (140) umgeformt wird, wobei in der zweiten Matrize (410) ein Dorn (430) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass sich im Metallkörper (142) auf der Seite des Innenkanals (148) eine einseitig abgesetzte Nut (150) bildet, die von einer distalen Stirnflanke (152) durchgängig bis zu der proximalen Öffnung (146) verläuft. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Dorn (430) in der zweiten Matrize (410) mindestens eine seitliche, in Längsrichtung des Dorns (430) verlaufende Auswölbung (432) zur Bildung der mindestens einen einseitig abgesetzten Nut (150) aufweist
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet
dass die Metallhülse (160) mit einem Stempel (652) in eine dritte Matrize (610) gedrückt und dabei durch Fließpressen umgeformt wird, wobei die dritte Matrize (610) eine sich von der Matrizenöffnung (612) zum Einführen der Metallhülse (160) erstreckende Innenkontur (614) mit einer von der Matrizenöffnung (612) beabstandeten Querschnittsverjüngung (620) aufweist und die Metallhülse (160) mit dem Stempel (652) soweit in die dritte Matrize (610) gedrückt wird, dass die proximale Öffnung (166,186) hinter und die proximale Stirnflanke (174, 194) vor der Querschnittsverjüngung (620) liegen.
Metallhülse (160, 180), insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
mit einem Metallkörper (162, 182), der einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung (164, 184, 166, 186) verlaufenden Innenkanal (168, 188) umgibt,
wobei der Innenkanal (168, 188) mindestens eine in den Metallkörper (162, 182) zurückversetzte, in Längsrichtung des Innenkanals (168, 188) verlaufende, durch eine distale und eine proximale Stirnflanke (172, 174, 194) beidseitig abgesetzte Nut (170, 190) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass die proximale Stirnflanke (174, 194) der Nut durch Fließpressen hergestellt ist. Metallhülse nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Metallkörper (162, 182} zumindest im Bereich der proximalen
Stirnflanke (174, 194) einen für das Fließpressen charakteristischen Faserverlauf aufweist.
Metallhülse nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Breite der Nutfläche im Bereich der proximalen Stirnflanke (174, 194) proximaler Richtung stetig bis auf eine Breite von weniger als 25 %,
vorzugsweise von weniger als 10 % der maximalen Breite der Nutfläche abnimmt.
11. Metallhülse nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nutfläche im proximalen Stirnflankenbereich geringer als 85 %, vorzugsweise geringer als 80 %, der Nutfläche des kleinsten, die Nutkontur im proximalen Stirnflankenbereich einbettenden Rechtecks ist. 12. Metallhülse nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenkanal (168, 188) mehrere, insbesondere vier, über den Umfang des Innenkanals (168, 188) verteilte, in den Metallkörper (162, 182)
zurückversetzte, in Längsrichtung des Innenkanals (168, 188) verlaufende, jeweils durch eine distale und eine proximale Stirnflanke (172, 174, 194) beidseitig abgesetzte Nuten (170, 190) umfasst.
13. Verwendung einer Metallhülse (160, 180) nach einem der Ansprüche 8 bis 12 zur Herstellung eines Getriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuggetriebes.
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