WO2019076473A1 - Verfahren zur herstellung einer verzahnten nabe - Google Patents

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WO2019076473A1
WO2019076473A1 PCT/EP2017/082690 EP2017082690W WO2019076473A1 WO 2019076473 A1 WO2019076473 A1 WO 2019076473A1 EP 2017082690 W EP2017082690 W EP 2017082690W WO 2019076473 A1 WO2019076473 A1 WO 2019076473A1
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collar
die
sheet metal
cup
shaped depression
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PCT/EP2017/082690
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Tom RADLOFF
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Flamm Motec Gmbh
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    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/22—Deep-drawing with devices for holding the edge of the blanks

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an internally toothed hub in a sheet metal blank made of thin sheet metal. Moreover, the invention relates to a method for manufacturing an externally toothed hub in a sheet metal blank
  • the invention relates to the manufacture of an internally toothed hub for a positive shaft-hub connection. From a sheet with a thickness of less than 3 mm, in particular a thin sheet with a
  • Starting thickness of about 1.5 mm is preferably a
  • Pulley with an internally toothed hub made by several forming steps.
  • a method for producing a pulley with a substantially radially extending hub region and a substantially axially extending, externally toothed peripheral region is also known.
  • a sheet metal blank is first preformed into a cup, on the peripheral region of a curvature is formed, which is then flattened to form a material thickening.
  • To form the aforementioned bulge is the peripheral portion of the cup axially compressed within an annular chamber, wherein the bulging of the
  • Press ram is limited, in which the peripheral area is retracted during upsetting.
  • the present invention seeks to provide a method for producing an internally toothed or externally toothed hub in a sheet metal blank made of thin sheet, the no
  • the sheet metal blank used is preferably a disk whose initial thickness is less than 3 mm, preferably about 1.5 mm.
  • Deep drawing is preferably carried out with molds
  • the mold is slightly reduced to concentrate the material in the area of the bottom surface to the center of the bottom surface. Due to the increase in thickness of the sheet metal blank in the area of the floor surface is
  • the bottom surface or the diameter of the cup-shaped depression is, for example, in FIG.
  • the punching tool comprises a punch and a die with an opening which is aligned with the punch.
  • the punch punches into the sheet metal blank
  • adjacent die stabilizes the cup-shaped depression during pitting.
  • the punch is guided in an upper part of the punching tool.
  • the collar Based on a starting thickness of the sheet metal blank of 1.5 mm, the collar has a wall thickness of about 1.2 mm after the collar pulls.
  • thermoforming tool a drawing punch with a cylindrical section and a drawing die comprising a cylindrical passage.
  • cylindrical section corresponds to the inner diameter of the collar to be made.
  • Passage in the die corresponds to the outer diameter of the jacket of the collar to be produced.
  • Collar pulling reaches the outside of the bottom surface of the cup on the cylindrical passage and the inside of the bottom surface of the cylindrical portion to the plant; while the hollow cylindrical collar is formed from the previously thickened bottom surface of the cup.
  • Outer jacket of the collar stabilized.
  • a shape is brought flush to the outer jacket to the plant.
  • a die is introduced, which has the negative of the internal teeth to be produced.
  • the material of the collar lies in the die (flow of the material). Due to the upsetting of the collar, the strength in the area of the toothing increases up to 3 mm. Due to the compression is also the material
  • Wall thickness of the collar either circumferentially uniform or but also only partially increase.
  • axial upsetting also material can be accumulated in the region of the foot of the hub to be produced.
  • the collar diameter is reduced before the step of sheet metal forming. This can be a (further) increase in
  • Wall thickness can be achieved to increase the transmittable torques.
  • Figure 2 shows a disk produced by the process according to the invention with internally toothed hub, with an external toothing of a
  • Figures 1.1 to 1.3 illustrate the deep drawing a cup-shaped depression, hereinafter also referred to as a cup (3), in the sheet metal blank (1).
  • the cup (3) has after all of the three drawing stages a round bottom surface (3.1) and a circumferential casing (3.2), which the
  • the thermoforming in the three steps 1.1 to 1.3 used deep-drawing tools (4) each comprise as upper part a die (4.1) and as a lower part a punch (4.2).
  • a first pull of the cup (3) is produced in order to provide sufficient material for the serration to be produced later in the hub by thinning the surrounding areas.
  • the size of the deep-drawing tool (4) is reduced.
  • the punch (4.2) and the diameter of the free space of the die (4.1) are reduced compared to the deep-drawing tool (4) of Figure 1.1.
  • the size of the deep-drawing tool (4) is reduced again.
  • the first drawing stage shown in FIG. 1.1 a first pull of the cup (3) is produced in order to provide sufficient material for the serration to be produced later in the hub by thinning the surrounding areas.
  • the size of the deep-drawing tool (4) is reduced.
  • the punch (4.2) and the diameter of the free space of the die (4.1) are reduced compared to the deep-drawing tool (4) of Figure 1.1.
  • thermoforming tool (4) of FIG. 1 (4.1) are compared with the thermoforming tool (4) of FIG.
  • Sheet metal blank in the area of the bottom surface (3.1), so that sufficient material is available to produce a collar (1.2) of sufficient length and thickness.
  • Figure 1.4 shows the pitting of the bottom surface (3.1) of
  • tool lower part comprises a die (5.2) with an opening (5.3), which with the vertical
  • Figure 1.5 shows the production of the collar (1.2) in the region of the pre-punched bottom surface (3.1) by means of collar pulling.
  • the collar is pulled by means of a molding tool (6)
  • the molding tool (6) comprises a punch (6.1) with a cylindrical portion (6.2) and a die (6.3) with a cylindrical passage (6.4). From the right half of the sectional view can be seen that after the collar pulling the outside of the bottom surface (3.1) of the cup (3) on the cylindrical passage (6.4) of the
  • Figure 1.6 shows the optional step of reducing the longitudinal extent of the collar (1.2) by axial dipping to accumulate material to form a foot portion (1.3) of the hub.
  • the molding tool (7) comprises a two-part
  • the annular gap (7.2) takes up the collar (1.2).
  • Tool lower part a cavity for forming the foot region (1.3) between the collar (1.2) and the rest
  • Sheet metal blank (1) to form.
  • the length of the ram (7.3) is dimensioned such that the longitudinal extension of the collar (1.2) is reduced by about 30%.
  • Figure 1.7 shows an optional reduction of the diameter of the collar (1.2).
  • the forming tool (8) comprises a punch (8.1) with a cylindrical portion (8.2) and a die (8.4) with a passage (8.5) with a cylindrical portion
  • Section (8.2), (8.6) of punch (8.1) and passage (8.5) is for this purpose smaller than the diameter of the collar (1.2) after the optional step of reducing the
  • Figures 1.8 shows an optional configuration of the collar (1.2) and the foot area (1.3) of the hub to be produced.
  • the forming tool (8) is comparable to the forming tool (8) according to FIG. 1.7 and comprises the punch (8.1) with a transition area (8.3) which widens conically starting from the cylindrical section (8.2).
  • the die (8.4) has a conically widening below the cylindrical portion (8.6) forming region (8.7). Between the transition area (8.3) of the punch (8.1) and the molding area
  • Figure 1.9 shows an optional re-compression of the
  • the mold (9) has an annular punch
  • the forming tool (11) for sheet metal forming comprises a mold (11.1) as a tool upper part, which bears against the outer casing of the collar (1.2) and its foot region (1.3).
  • the tool lower part comprises a die (11.2) with a
  • the die (11.2) is located in front of the solid sheet metal deformation partially on the inner surface of the collar
  • FIG. 2 shows the steps according to steps 1.1 to 1.10
  • the collar (1.2) is stabilized by a shape lying flush against its inner surface, not its outer surface.
  • the collar (1.2) is introduced before the sheet metal forming in an annular die with a negative of the external teeth, while the Production of the internal toothing, the die is introduced into the externally stabilized collar.
  • the subsequent sheet metal forming takes place both during the production of the external toothing and the internal toothing by axial compression of the collar (1.2) until the material settles in the region of the collar in the die.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nabe mit einer Innenverzahnung aus einem Blechzuschnitt aus Feinblech umfassend die Schritte: - Tiefziehen einer napfförmigen Vertiefung mit einer runden Bodenfläche in den Blechzuschnitt in mehreren Ziehstufen derart, dass sich die Stärke des Blechzuschnitts im Bereich der Bodenfläche erhöht, - Herstellen eines Kragens im Bereich der Bodenfläche im Wege des Kragenziehens, - Stabilisieren des Kragens durch eine an dessen Außenmantel bündig anliegende Form, - Einbringen einer Matrize mit einem Negativ der Innenverzahnung in den Kragen sowie - anschließende Blechmassivumformung durch axiales Stauchen des Kragens, bis sich das Material im Bereich des Kragens in die Matrize legt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Nabe mit einer Aussenverzahnung.

Description

Verfahren zur Herstellung einer verzahnten Nabe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer innenverzahnten Nabe in einem Blechzuschnitt aus Feinblech. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellu einer außenverzahnten Nabe in einem Blechzuschnitt aus
Feinblech .
Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung einer innenverzahnten Nabe für eine formschlüssige Welle-Nabe- Verbindung. Aus einem Feinblech mit einer Stärke von weniger als 3 mm, insbesondere einem Feinblech mit einer
Ausgangsstärke von etwa 1,5 mm wird bevorzugt eine
Riemenscheibe mit einer innenverzahnten Nabe durch mehrere Umformschritte hergestellt.
Im Stand der Technik wird die formschlüssige Welle-Nabe- Verbindung zwischen der Riemenscheibe und der Welle durch eine zusätzliche innengeräumte Scheibe realisiert, welche durch einen aufwendigen und kostenträchtigen Laserprozess Stoffschlüssig mit der Riemenscheibe verbunden wird. Auch die Herstellung dieser zusätzlichen Scheibe ist aufgrund des Innenräumens mit einer Räumnadel kostenintensiv.
Aus der DE 196 32 279 AI ist darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe mit einem im Wesentlichen radial verlaufenden Nabenbereich und einem im Wesentlichen axial verlaufenden, außenverzahnten Umfangsbereich bekannt. Bei dem Verfahren wird eine Blechronde zunächst zu einem Napf vorgeformt, an dessen Umfangsbereich eine Wölbung ausgebildet wird, welche anschließend zum Bilden einer Materialverdickung flachgedrückt wird. Zum Bilden der vorgenannten Wölbung wird der Umfangsbereich des Napfes innerhalb einer ringförmigen Kammer axial gestaucht, wobei das Auswölben des
Umfangsbereichs durch die ringförmige Kammer im
Pressenstempel begrenzt wird, in die der Umfangsbereich beim Stauchen eingefahren wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer innenverzahnten oder einer außenverzahnten Nabe in einem Blechzuschnitt aus Feinblech zu schaffen, das keinen
Materialabtrag erfordert und zudem deutlich kostengünstiger durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Als Blechzuschnitt wird vorzugsweise eine Scheibe verwendet, deren Ausgangsstärke weniger als 3 mm, vorzugsweise etwa 1,5 mm beträgt.
Zunächst wird durch Tiefziehen eine napfförmige Vertiefung mit einer vorzugsweise runden Bodenfläche in dem
Blechzuschnitt in mehreren Ziehstufen hergestellt. Das
Tiefziehen erfolgt vorzugsweise mit Formwerkzeugen,
insbesondere einem Stempel und einer Matrize. Mit jeder
Ziehstufe wird das Formwerkzeug geringfügig verkleinert, um das Material im Bereich der Bodenfläche zum Mittelpunkt der Bodenfläche hin zu konzentrieren. Durch die Stärkenzunahme des Blechzuschnittes im Bereich der Bodenfläche steht
ausreichend Material zur Verfügung, um anschließend im Wege des Kragenziehens einen Kragen ausreichender Länge und Stärke herzustellen. Die Bodenfläche bzw. der Durchmesser der napfförmigen Vertiefung wird beispielsweise in 3
Tiefziehschritten auf die endgültige Form des Napfes
reduziert.
Vor dem Schritt des Kragenziehens wird die Bodenfläche der napfförmigen Vertiefung aufgelocht. Die Herstellung des sogenannten Vorlochs für das
anschließende Kragenziehen erfolgt vorzugsweise mittels eines Stanzwerkzeugs, wobei das Stanzwerkzeug einen Stempel und eine Matrize mit einer Öffnung umfasst, die mit dem Stempel fluchtet. Der Stempel stanzt in den Blechzuschnitt das
Vorloch und taucht dabei in die Öffnung der darunter
liegenden Matrize. Durch die sich konisch nach unten
erweiternde Öffnung fällt der Stanzbutzen hindurch. Die bündig an der Innenfläche der napfförmigen Vertiefung
anliegende Matrize stabilisiert die napfförmige Vertiefung während des Auflochens. Der Stempel ist in einem Oberteil des Stanzwerkzeugs geführt.
Das sich anschließende Kragenziehen ist ein Umformverfahren, bei dem an Blechen durch Zugdruckbelastung Kragen genannte Blechdurchzüge aufgestellt werden. Nach Din 8580 gehört das Kragenziehen zu dem Umformverfahren Zugdruckumformen.
Ausgehend von einer Ausgangsstärke des Blechzuschnittes von 1,5 mm weist der Kragen nach dem Kragenziehen eine Wandstärke von etwa 1,2 mm auf.
Das Kragenziehen erfolgt mittels eines Tiefziehwerkzeugs , wobei das Tiefziehwerkzeug einen Ziehstempel mit einem zylindrischen Abschnitt und eine Ziehmatrize mit einem zylindrischen Durchgang umfasst. Der Durchmesser des
zylindrischen Abschnitts entspricht dem Innendurchmesser des herzustellen Kragens. Der Durchmesser des zylindrischen
Durchgangs in der Matrize entspricht dem Außendurchmesser des Mantels des herzustellenden Kragens. Während des
Kragenziehens gelangt die Außenseite der Bodenfläche des Napfs an dem zylindrischen Durchgang und die Innenseite der Bodenfläche an dem zylindrischen Abschnitt zur Anlage; dabei wird der hohlzylindrische Kragen aus der zuvor verdickten Bodenfläche des Napfes gebildet.
Um in den Innenmantel des Kragens die Verzahnung im Wege der Blechmassivumformung einzubringen, wird zunächst der
Außenmantel des Kragens stabilisiert. Hierzu wird an dem Außenmantel eine Form bündig zur Anlage gebracht. In das Innere des Kragens wird eine Matrize eingebracht, die das Negativ der herzustellenden Innenverzahnung aufweist. Im Wege der anschließenden Blechmassivumformung durch axiales Stauchen des Kragens legt sich das Material des Kragens in die Matrize (fließen des Materials) . Durch das Stauchen des Kragens nimmt die Stärke im Bereich der Verzahnung auf bis zu 3 mm zu. Durch die Stauchung wird zudem das Material
verfestigt, was sich positiv auf die Welle-Nabe-Verbindung auswirkt, da höhere Drehmomente übertragen werden können aufgrund der höheren zulässigen Flächenpressung.
Vor dem Schritt der Blechmassivumformung zur Ausbildung der Innenverzahnung besteht darüber hinaus die Möglichkeit, zunächst durch Aufbringen von axialen Umformkräften die
Wandstärke des Kragens entweder umlaufend einheitlich oder aber auch lediglich partiell zu erhöhen. Die erhöhte
Wandstärke wirkt sich vorteilhaft auf die Höhe der
übertragbaren Drehmomente der Welle-Nabe-Verbindung aus.
Durch das axiale Stauchen kann zudem Material im Bereich des Fußes der herzustellenden Nabe angehäuft werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Schritt der Blechmassivumformung der Kragendurchmesser reduziert. Hierdurch kann eine (weitere) Erhöhung der
Wandstärke erreicht werden, um die übertragbaren Drehmomente zu erhöhen.
Erst anschließend findet die Blechmassivumformung durch axiales Stauchen des Kragens statt, bei der sich das Material in die Matrize legt.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung einer Nabe mit einer Innenverzahnung aus einem Feinblechzuschnitt näher erläutert. Es zeigen
Figuren 1.1- 1.3 das Tiefziehen einer napfförmigen
Vertiefung in dem Blechzuschnitt in mehreren Ziehstufen, das Auflochen der napfförmigen
Vertiefung, das Herstellen eines Kragens im Bereich der Bodenfläche des Napfes,
Figuren 1.6 - 1.7 Reduzierung der Längserstreckung und des
Kragendurchmessers , Figuren 1.8 - 1.9 Ausformen des Kragens und Fußbereichs in zwei Schritten, Figur 1.10 Blechmassivumformung des Kragens zu einer innenverzahnten Nabe und
Figur 2 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Scheibe mit innenverzahnter Nabe, die mit einer Außenverzahnung einer
Welle in Eingriff steht.
Die Figuren 1.1 bis 1.10 zeigen die unterschiedlichen
Werkzeuge zur Durchführung der Bearbeitungsschritte in einer Aufsicht auf das jeweilige Werkzeug sowie entlang der
Schnittlinien A-A bis Q-Q in den Aufsichten. In dem linken Teil der Schnittdarstellung sind jeweils das Ober- und
Unterteil des Werkzeugs vor und in dem rechten Teil der
Schnittdarstellung nach dem Bearbeitungsschritt dargestellt.
Zwischen dem Ober- und Unterteil jedes Werkzeugs befindet sich jeweils der kreisförmige Blechzuschnitt (1). Der
umlaufende Rand der Kreisscheibe liegt in sämtlichen
Bearbeitungsschritten auf einem Blechhalter (2) auf.
Die Figuren 1.1 bis 1.3 veranschaulichen das Tiefziehen einer napfförmigen Vertiefung, nachfolgend auch kurz als Napf (3) bezeichnet, in dem Blechzuschnitt (1) . Der Napf (3) weist nach sämtlichen der drei Ziehstufen eine runde Bodenfläche (3.1) sowie einen umlaufenden Mantel (3.2) auf, der die
Bodenfläche (3.1) mit dem Rest des Blechzuschnitts (1) verbindet. Die zum Tiefziehen in den drei Schritten 1.1 bis 1.3 verwendeten Tiefziehwerkzeuge (4) umfassen jeweils als Oberteil eine Matrize (4.1) und als Unterteil einen Stempel (4.2) . In der in Figur 1.1 dargestellten ersten Ziehstufe wird ein Erstzug des Napfes (3) hergestellt, um ausreichend Material für die später herzustellende Kerbverzahnung in der Nabe durch Ausdünnung der umliegenden Bereiche bereitzustellen. In der in Figur 1.2 dargestellten zweiten Ziehstufe wird die Größe des Tiefziehwerkzeugs (4) reduziert. Der Stempel (4.2) sowie der Durchmesser des Freiraums der Matrize (4.1) sind gegenüber dem Tiefziehwerkzeug (4) nach Figur 1.1 reduziert. In der in Figur 1.3 dargestellten dritten Ziehstufe wird die Größe des Tiefziehwerkzeugs (4) nochmals reduziert. Der
Stempel (4.2) sowie der Durchmesser des Freiraums der Matrize
(4.1) sind gegenüber dem Tiefziehwerkzeug (4) nach Figur
(1.2) reduziert.
Die drei Ziehstufen bewirken eine Stärkenzunahme des
Blechzuschnitts im Bereich der Bodenfläche (3.1), so dass ausreichend Material zur Verfügung steht, um einen Kragen (1.2) ausreichender Länge und Stärke herzustellen.
Figur 1.4 zeigt das Auflochen der Bodenfläche (3.1) des
Napfes (3) vor dem Schritt des Kragenziehens (Figur 1.5) . Das Auflochen erfolgt mittels eines Stanzwerkzeugs (5) , wobei das Stanzwerkzeug einen im Werkzeugoberteil geführten Stempel
(5.1) und als Werkzeugunterteil eine Matrize (5.2) mit einer Öffnung (5.3) umfasst, die mit der vertikalen
Bewegungsrichtung des Stempels (5.1) fluchtet. Die Matrize
(5.2) unterstützt den Napf (3) während der Stempel (5.1) mittig ein Vorloch (3.3) in die Bodenfläche (3.1) des Napfes (3) stanzt.
Figur 1.5 zeigt das Herstellen des Kragens (1.2) im Bereich der vorgelochten Bodenfläche (3.1) im Wege des Kragenziehens. Das Kragenziehen wird mittels eines Formwerkzeugs (6)
durchgeführt, wobei das Formwerkzeug (6) einen Stempel (6.1) mit einem zylindrischen Abschnitt (6.2) und eine Matrize (6.3) mit einem zylindrischen Durchgang (6.4) umfasst. Aus der rechten Hälfte der Schnittdarstellung ist erkennbar, dass nach dem Kragenziehen die Außenseite der Bodenfläche (3.1) des Napfes (3) an dem zylindrischen Durchgang (6.4) der
Matrize (6.3) und die Innenseite der Bodenfläche (3.1) des Napfes (3) an dem zylindrischen Abschnitt (6.2) des Stempels (6.1) anliegt.
Figur 1.6 zeigt den optionalen Schritt einer Reduzierung der Längserstreckung des Kragens (1.2) durch Axialstauchen, um Material zur Ausbildung eines Fußbereichs (1.3) der Nabe anzuhäufen. Das Formwerkzeug (7) umfasst ein zweiteiliges
Werkzeugoberteil (7.1) mit einem Ringspalt (7.2), in dem ein ringförmiger Pressstempel (7.3) hin- und her beweglich geführt ist. Der Ringspalt (7.2) nimmt den Kragen (1.2) auf. An der Unterseite verbreitert sich der Ringspalt (7.2), um zusammen mit dem als Stempel (7.4) ausgeführten
Werkzeugunterteil eine Kavität zur Ausbildung des Fußbereichs (1.3) zwischen dem Kragen (1.2) und dem übrigen
Blechzuschnitt (1) zu bilden. Die Länge des Pressstempels (7.3) ist derart bemessen, dass die Längserstreckung des Kragens (1.2) etwa um 30% reduziert wird. Figur 1.7 zeigt eine optionale Reduktion des Durchmessers des Kragens (1.2) .
Das Formwerkzeug (8) umfasst einen Stempel (8.1) mit einem zylindrischen Abschnitt (8.2) und eine Matrize (8.4) mit einem Durchgang (8.5) mit einem zylindrischen Abschnitt
(8.6) . Zwischen dem zylindrischen Abschnitt (8.2) des
Stempels (8.1) und dem zylindrischen Abschnitt (8.6) des Durchgangs (8.5) der Matrize (8.4) wird der Durchmesser des Kragens (1.2) reduziert. Der Durchmesser des zylindrischen
Abschnitts (8.2), (8.6) von Stempel (8.1) und Durchgang (8.5) ist zu diesem Zweck kleiner als der Durchmesser des Kragens (1.2) nach dem optionalen Schritt der Reduzierung der
Längserstreckung (Fig. 1.6).
Figuren 1.8 zeigt eine optionale Ausformung des Kragens (1.2) sowie des Fußbereiches (1.3) der herzustellenden Nabe.
Das Formwerkzeug (8) ist vergleichbar mit dem Formwerkzeug (8) nach Figur 1.7 und umfasst den Stempel (8.1) mit einem sich ausgehend von dem zylindrischen Abschnitt (8.2) konisch erweiternden Übergangsbereich (8.3). Die Matrize (8.4) weist einen sich unterhalb des zylindrischen Abschnitts (8.6) konisch erweiternden Formbereich (8.7) auf. Zwischen dem Übergangsbereich (8.3) des Stempels (8.1) und dem Formbereich
(8.7) der Matrize (8.4) wird der Fußbereich (1.3) des Kragens (1.2) ausgeformt.
Figur 1.9 zeigt eine optionale nochmalige Stauchung des
Kragens (1.2) und die endgültige Ausformung des Fußberei (1.3) des Kragens (1.2). Das Formwerkzeug (9) weist einen ringförmigen Pressstempel
(9.1) auf, der in einem zylindrischen Durchgang (9.2) der Matrize (9.3) mit dem Kragen (1.2) fluchtend verschieblich geführt ist. Mittels des Pressstempels (9.1) wird die
Längserstreckung des Kragens (1.2) nochmals geringfügig reduziert. Zugleich wird der Fußbereich (1.3) zwischen der Matrize (9.3) und dem als Stempel (9.4) ausgeführten
Werkzeugunterteil vollständig ausgeformt, bevor der derart bearbeitete Blechzuschnitt (1) dem abschließenden Schritt der Blechmassivumformung zur Ausbildung der Innenverzahnung zugeführt wird.
Figur 1.10 zweigt den abschließenden Schritt der
Blechmassivumformung zur Herstellung der Nabe (10) mit
Innenverzahnung (10.1).
Das Formwerkzeug (11) zur Blechmassivumformung umfasst eine Form (11.1) als Werkzeugoberteil, die an dem Außenmantel des Kragens (1.2) sowie dessen Fußbereich (1.3) anliegt. Das Werkzeugunterteil umfasst eine Matrize (11.2) mit einem
Negativ der Innenverzahnung. Die Matrize (11.2) liegt vor der Blechmassivumformung teilweise an dem Innenmantel des Kragens
(1.2) an. Mittels eines ringförmigen Pressstempels (11.3), der in dem Werkzeugoberteil hin- und her beweglich ist, wird der Kragen (1.2) so weit gestaucht, bis sich das Material im Bereich des Kragens (1.2) vollständig in die Matrize (11.2) mit dem Negativ der Innenverzahnung legt und dadurch die Innenverzahnung innerhalb der derart gebildeten Nabe (10) ausbildet . Die Verzahnung ist im dargestellten Beispiel als Kerbverzahnung, wie bei Welle-Naben-Verbindungen üblich, ausgebildet . Figur 2 zeigt die gemäß den Schritten 1.1 bis 1.10
hergestellte kreisförmige Scheibe (12) mit der Nabe (10) mit Innenverzahnung (10.1), die mit der Außenverzahnung (13.1) einer Welle (13) in Eingriff steht. Die Herstellung einer außenverzahnten Nabe entspricht weitgehend der vorstehend beschriebenen Herstellung der innenverzahnten Nabe.
Das Tiefziehen einer napfförmigen Vertiefung in dem
Blechzuschnitt in mehreren Ziehstufen gemäß Figuren 1.1 -
1.3, das Auflochen der napfförmigen Vertiefung gemäß Figur
1.4, das Herstellen eines Kragens im Bereich der Bodenfläche des Napfes gemäß Figur 1.5 sowie ggf. die optionale
Reduzierung der Längserstreckung und des Kragendurchmessers sowie das optionale Ausformen des Kragens und Fußbereichs in zwei Schritten gemäß den Figuren 1.6 - 1.9 stimmen überein.
Unterschiede ergeben sich hinsichtlich der Werkzeuganordnung des in Figur 1.10 dargestellten Schritts der
Blechmassivumformung.
Zur Herstellung der Außenverzahnung wird der Kragen (1.2) durch eine an dessen Innenfläche, nicht dessen Außenfläche bündig anliegende Form stabilisiert. Der Kragen (1.2) wird vor der Blechmassivumformung in eine ringförmige Matrize mit einem Negativ der Außenverzahnung eingebracht, während zur Herstellung der Innenverzahnung die Matrize in den außen stabilisierten Kragen eingebracht wird.
Das anschließende Blechmassivumformen erfolgt sowohl bei der Herstellung der Außenverzahnung als auch der Innenverzahnung durch axiales Stauchen des Kragens (1.2), bis sich das Material im Bereich des Kragens in die Matrize legt.
Nr. Bezeichnung
1. Blechzuschnitt
1.2 Kragen
1.3 Fußbereich
2. Blechhalter
3. Napf
3.1. Bodenfläche
3.2. Mantel
3.3. Vorloch
4. Tiefziehwerkzeuge
4.1. Matrize
4.2. Stempel
5. StanzWerkzeug
5.1. Stempel
5.2. Matrize
5.3. Öffnung
5.4. Werkzeugoberteil
6. Formwerkzeug
6.1. Stempel
6.2. zylindrischer Abschnitt
6.3. Matrize
6.4. zylindrischer Durchgang
7. Formwerkzeug
7.1. Werkzeugoberteil
7.2. Ringspalt
7.3. Pressstempel
7.4. Stempel Nr. Bezeichnung
8. Formwerkzeug
8.1. Stempel
8.2. zylindrischer Abschnitt
8.3. Übergangsbereich
8.4. Matrize
8.5. Durchgang
8.6. zylindrischer Abschnitt
8.7. Formbereich
9. Formwerkzeug
9.1. Pressstempel
9.2. zylindrischer Durchgang
9.3. Matrize
9.4. Stempel
10. Nabe
10.1. Innenverzahnung
11. Formwerkzeug
11.1. Form
11.2. Matrize
11.3. Pressstempel
12. Scheibe
13. Welle
13.1. Außenverzahnung

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung einer Nabe (10) mit einer
Innenverzahnung (10.1) in einem Blechzuschnitt (1) aus Feinblech umfassend die Schritte:
Tiefziehen einer napfförmigen Vertiefung (3) mit einer runden Bodenfläche (3.1) in den Blechzuschnitt (1) in mehreren Ziehstufen derart, dass sich die Stärke des Blechzuschnitts (1) im Bereich der
Bodenfläche (3.1) erhöht,
Herstellen eines Kragens (1.2) im Bereich der Bodenfläche (3.1) im Wege des Kragenziehens,
Stabilisieren des Kragens (1.2) durch eine an dessen Außenmantel bündig anliegende Form (11.1),
Einbringen einer Matrize (11.2) mit einem Negativ der Innenverzahnung (10.1) in den Kragen (1.2) sowie anschließende Blechmassivumformung durch axiales Stauchen des Kragens (1.2), bis sich das Material im Bereich des Kragens (1.2) in die Matrize (11.2) legt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Blechzuschnitt (1) eine Scheibe verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe als Riemenscheibe ausgestaltet wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinblech vor dem Umformen eine Stärke von weniger als 3 mm aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Tiefziehen der napfförmigen Vertiefung (3) mit Tiefziehwerkzeugen (4) durchgeführt wird, die jeweils einen Stempel (4.2) und eine Matrize (4.1) umfassen.
6. Verfahren nach eine der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass in jeder Ziehstufe gegenüber der vorausgehenden Ziehstufe die Größe des Tiefziehwerkzeugs (4) reduziert wird.
7. Verfahren nach eine der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass in jeder Ziehstufe gegenüber der vorausgehenden Ziehstufe der Durchmesser der napfförmigen Vertiefung (3) reduziert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Kragenziehens die Bodenfläche (3.1) der napfförmigen Vertiefung (3) aufgelocht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflochen mittels eines Stanzwerkzeugs (5) erfolgt, wobei das Stanzwerkzeug (5) einen Stempel (5.1) und eine Matrize (5.2) mit einer Öffnung (5.3) umfasst, die mit dem Stempel (5.1) fluchtet. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (5.2) während des Auflochens bündig an der Innenfläche der napfförmigen Vertiefung (3) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kragenziehen mittels eines Formwerkzeugs (6) erfolgt, wobei
das Formwerkzeug (6) einen Stempel (6.1) mit einem zylindrischen Abschnitt (6.2) und eine Matrize (6.3) mit einem zylindrischen Durchgang (6.4) umfasst,
die Außenseite der Bodenfläche (3.1) der
napfförmigen Vertiefung (3) während des Kragenziehens an dem zylindrischen Durchgang (6.4) und die Innenseite der Bodenfläche (3.1) der napfförmigen Vertiefung (3) während des
Kragenziehens an dem zylindrischen Abschnitt (6.2) zur Anlage gelangen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass das Blechmassivumformen durch axiales Stauchen im Wege des Einbringens von Presskräften auf den stirnseitigen Rand des Kragens (1.2) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass vor dem Schritt der
Blechmassivumformung die Längserstreckung des Kragens (1.2) und/oder der Kragendurchmesser reduziert werden. 14. Verfahren nach eine der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (10.1) der Nabe (10) mit der Außenverzahnung (13.1) einer Welle (13) in
Eingriff gebracht wird.
15. Verfahren zur Herstellung einer Nabe mit einer
Außenverzahnung in einem Blechzuschnitt (1) aus Feinblech umfassend die Schritte:
Tiefziehen einer napfförmigen Vertiefung (3) mit einer runden Bodenfläche (3.1) in den Blechzuschnitt (1) in mehreren Ziehstufen derart, dass sich die Stärke des Blechzuschnitts (1) im Bereich der
Bodenfläche (3.1) erhöht,
Herstellen eines Kragens (1.2) im Bereich der Bodenfläche (3.1) im Wege des Kragenziehens,
Stabilisieren des Kragens (1.2) durch eine an dessen Innenfläche bündig anliegende Form,
Einführen des Kragens in eine ringförmige Matrize mit einem Negativ der Außenverzahnung sowie anschließende Blechmassivumformung durch axiales Stauchen des Kragens (1.2), bis sich das Material im Bereich des Kragens in die Matrize legt. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Blechzuschnitt (1) eine Scheibe verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, die Scheibe als Riemenscheibe ausgestaltet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, dass das Feinblech vor dem Umformen eine Stärke von weniger als 3 mm aufweist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass das Tiefziehen der napfförmigen Vertiefung (3) mit Tiefziehwerkzeugen (4) durchgeführt wird, die jeweils einen Stempel (4.2) und eine Matrize (4.1) umfassen.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, dass in jeder Ziehstufe gegenüber der vorausgehenden Ziehstufe die Größe des Tiefziehwerkzeugs (4) reduziert wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, dass in jeder Ziehstufe gegenüber der vorausgehenden Ziehstufe der Durchmesser der napfförmigen Vertiefung (3) reduziert wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, dass vor dem Schritt des Kragenziehens die Bodenfläche (3.1) der napfförmigen Vertiefung (3) aufgelocht wird. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflochen mittels eines Stanzwerkzeugs (5) erfolgt, wobei das Stanzwerkzeug (5) einen Stempel (5.1) und eine Matrize (5.2) mit einer Öffnung (5.3) umfasst, die mit dem Stempel (5.1) fluchtet.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (5.2) während des Auflochens bündig an der Innenfläche der napfförmigen Vertiefung (3) anliegt.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Kragenziehen mittels eines Formwerkzeugs (6) erfolgt, wobei
das Formwerkzeug (6) einen Stempel (6.1) mit einem zylindrischen Abschnitt (6.2) und eine Matrize (6.3) mit einem zylindrischen Durchgang (6.4) umfasst,
die Außenseite der Bodenfläche (3.1) der
napfförmigen Vertiefung (3) während des
Kragenziehens an dem zylindrischen Durchgang
(6.4) und die Innenseite der Bodenfläche (3.1) der napfförmigen Vertiefung (3) während des
Kragenziehens an dem zylindrischen Abschnitt
(6.2) zur Anlage gelangen.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, dass das Blechmassivumformen durch axiales Stauchen im Wege des Einbringens von Presskräften auf den stirnseitigen Rand des Kragens (1.2) erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt der
Blechmassivumformung die Längserstreckung des Kragens (1.2) und/oder der Kragendurchmesser reduziert werden
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