DE102024111001B4

DE102024111001B4 - Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe und eine durch dieses Verfahren hergestellte Anlaufscheibe

Info

Publication number: DE102024111001B4
Application number: DE102024111001.5A
Authority: DE
Inventors: Norman Schlabs; Tobias Enderst
Original assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Current assignee: Federal Mogul Wiesbaden GmbH
Priority date: 2024-04-19
Filing date: 2024-04-19
Publication date: 2025-10-30
Anticipated expiration: 2044-04-20
Also published as: WO2025219446A1; DE102024111001A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe 2. Das Verfahren umfasst das Ausschneiden einer Teil-Außenvorkontur 4 der Anlaufscheibe 2 aus einem Blechmaterial, wobei die Anlaufscheibe 2 nach dem Ausschneiden noch mit dem Blechmaterial verbunden bleibt, Prägen eines Randes 6, wobei das Blechmaterial der Anlaufscheibe 2 im Bereich der Teil-Außenvorkontur 4 in der Dicke verringert wird, Prägen eines Laufflächenprofils 32 in einem Bereich, der nicht zu dem Rand 6 gehört, um eine Lauffläche 8/22 zu bilden sowie Ausschneiden der Anlaufscheibe 2 aus dem Blechmaterial.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe bzw. eines Axialdrucklagers und eine durch dieses Verfahren hergestellte Anlaufscheibe bzw. ein durch dieses Verfahren hergestelltes Axialdrucklager.
Anlaufscheiben werden im automotiven Umfeld vor allem im Bereich von Kurbelwellenlagern verwendet, um insbesondere kleinere Axiallasten zwischen Kurbelwelle und dem Motorblock zu übertragen. Die Anlaufscheiben werden hier anschließend an die Lagerschalen der Kurbelwellenlager verwendet. Die hier vorliegenden Anlaufscheiben sind als geschmierte Gleitlager ausgeführt.
Moderne Anlaufscheiben umfassen eine ausgeklügelte Laufflächengeometrie, die eine Kontur mit einer Konturtiefe in Axialrichtung im Bereich von über ca. 100µm umfassen können. Eine Konturtiefe kann in Bereichen, die nicht als Lauffläche dienen, größer ausfallen. Die Lagerflächen müssen dabei eine hohe Güte in Bezug auf die Oberflächenqualität aufweisen, um eine Beschädigung der Lauffläche im Betrieb zu verhindern. Bisher ist nur bekannt, die Laufflächen mit Konturtiefen über ca. 75µm in Axialrichtung von profilierten Anlaufscheiben spanend zu bearbeiten.
Aus der 10 2008 052 501 A1 ist bereits allgemein ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerscheibe bekannt. Aus der DE 10 2020 103 407 A1 ist bereits eine Axialscheibe bekannt. Es ist wünschenswert, Anlaufscheiben sehr viel einfacher, schneller und vor allem preisgünstiger herstellen zu können, als dies mit den herkömmlichen Verfahren möglich ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe, umfassend ein Ausschneiden einer Teil-Außenvorkontur der Anlaufscheibe aus einem Blechmaterial bereitgestellt, wobei die Anlaufscheibe nach dem Ausschneiden noch mit dem Blechmaterial verbunden bleibt, und weiter ein Rand um das Blechmaterial der Anlaufscheibe vorgeprägt wird, um einen Randbereich auszudünnen, wobei beim Ausdünnen Material der Außenvorkontur der Anlaufscheibe zumindest teilweise in die ausgeschnittenen Bereiche fließt. Anschließend wird ein Laufflächenprofil in einen Bereich eines nicht ausgedünnten Randes der Anlaufscheibe geprägt, um eine Lauffläche zu bilden. Schließlich wird die Anlaufscheibe aus dem Blechmaterial ausgeschnitten. Beim Ausschneiden wird bevorzugt ebenfalls ein Teil der Teil-Außenvorkontur zu einer Endkontur ausgeschnitten und auch Stege, die die Anlaufscheibe mit dem Blechmaterial verbinden, werden abgetrennt.
Bevorzugt wird die Anlaufscheibe aus einem Blechmaterial gefertigt, das in einer Blechspule bzw. einem Blech-Coil vorliegt. Ein solches Coil-Blechmaterial wird bevorzugt mit Hilfe von Transfer- Stanzpressautomaten verarbeitet, denen noch eine Richtstrecke vorgeschaltet sein kann.
Bevorzugt wird die Teil-Außenvorkontur der Anlaufscheibe aus einem Blechmaterial durch Ausstanzen ausgeschnitten, wobei neben dem Rand ein Abstand zu dem Stanzrest vorliegt, der eine Mindestbreite aufweist. Bevorzugt umfasst das Ausstanzen der Teil-Außenvorkontur der Anlaufscheibe aus einem Blechmaterial mehrere getrennte Stanzschritte, um die Stanzkräfte je Stanzschritt niedrig zu halten.
Die Anlaufscheibe bleibt nach dem Ausschneiden noch mit dem Blechmaterial verbunden, um die Anlaufscheibe mit dem Blechmaterial zu einer Bearbeitungsstation zu transportieren, ohne einzelne Anlaufscheiben handhaben zu müssen. Hier wird jeweils für jeden Bearbeitungsschritt das gesamte Blechmaterial um ein Raster/Rapport weiterbewegt, um zu einer nächsten Bearbeitungsstation in einer Transfer-Stanzpresse weiter transportiert zu werden. Hier kann anstelle vieler einzelner Transport und Handhabungsvorrichtungen nur eine Transportvorrichtung für das bandförmige Blechmaterial verwendet werden. Durch die Verwendung einer Transferpresse kann bei jedem Hub der Presse/Stanze eine Anlaufscheibe endgefertigt werden. Die Verbindung der Anlaufscheibe zu dem Blechmaterial weist im Wesentlichen die Form von Stegen auf. In einer Ausführung werden zwei Stege an den beiden Enden einer im Wesentlichen kreisbogenförmigen Anlaufscheibe verwendet.
Die auftretenden Stanzkräfte bei Stanzpressen hängen von den Materialparametern des Blechmaterials und der Dicke des Materials ab und sind ebenfalls linear abhängig von der Länge der Stanzlinie. Eine Stanzvorrichtung, die einen Bereich mit mehreren Schritten bzw. Abschnitten ausstanzt, weist den Vorteil auf, dass diese einzelnen Schritte auf dem Arbeitsweg der Stanze verteilt werden können und somit auch bei einem gleichzeitigen Stanzen mehrerer Stufen die Gesamtstanzkraft auf verschiedene Abschnitte des Arbeitswegs verteilt werden.
Nachdem die Außenvorkontur freigeschnitten bzw. ausgestanzt ist, kann ein Randbereich der Anlaufscheibe durch eine Präge/Press-Stufe eingeebnet werden, wobei das Material der Anlaufscheibe in den ausgeschnittenen Bereich neben der Außenvorkontur senkrecht zur Prägerichtung fließen kann. Durch den freien Bereich neben der Außenvorkontur können die Umformkräfte bei diesem Schritt geringgehalten werden, im Vergleich zu einem Prägen ohne einen Freiraum neben dem Rand. Dieser Schritt beeinflusst die Form der Außenvorkontur, die durch das verdrängte Material größer wird. Die Anlaufscheibe weist nun im Wesentlichen die Form eines Tafelbergs auf.
Das Prägen oder Pressen des Randes wird bevorzugt auf Seiten der späteren Lauffläche durchgeführt, um eine im Wesentlichen glatte und ebene Rückseite zu erhalten, die der Lauffläche gegenüber liegt. Es kann ebenfalls vorgesehen werden, dass auch eine Rückseite des Randes leicht abgesetzt bzw. eingeprägt wird, um einen Materialverzug bei späteren Bearbeitungsschritten, wie dem Formen des Laufflächenprofils oder dem Endgülten Ausschneiden der Anlaufscheibe aus dem Blechmaterial, zu berücksichtigen. Hier können durch eine geschickte Wahl der Prägung später auftretende Verformungen berücksichtigt werden, so dass gewünschte Toleranzen in Bezug auf eine Ebenheit der Rückseite auch ohne Nachbearbeitung eingehalten werden können.
Das Laufflächenprofil wird in dem Bereich der Anlaufscheibe eingeprägt, in dem sich der ausgedünnte Rand nicht erstreckt. In Analogie zum Tafelberg wird nun das Gipfelplateau mit einem Höhenprofil versehen. Das Profil weist Erhöhungen und Vertiefungen in Axialrichtung auf, die typischerweise als Schmierstoffrinnen oder Steigungen ausgelegt sind. Eine Profilhöhe in Axialrichtung kann sich dabei im Bereich von 50 bis 500 µm bewegen. Durch das Prägen der Lauffläche wird diese zudem kaltverfestigt.
Das Ausschneiden der Anlaufscheibe aus dem Blechmaterial umfasst dabei im Wesentlichen ein Abtrennen von ursprünglich nicht ausgeschnittenen Bereichen der Teil-Außenvorkontur der Anlaufscheibe. Es ist ebenfalls möglich, einen Teil des eingeebneten Randbereichs der Anlaufscheibe abzutrennen, wobei hier geringere Schnittkräfte auftreten, da das Material durch das Prägen des Randes eine geringere Dicke aufweist. Ein Abtrennen des Randes kann sinnvoll sein, um eine durch das Pressen weniger gut definierte Randkontur mit Abmessungen zu versehen, um gewünschte Toleranzen sicher einhalten zu können.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird nur die Randkontur geprägt bzw. gepresst, ohne dass ein Teil der Lauffläche geprägt oder gepresst wird. Es ist ebenfalls möglich, beim Pressen bzw. Prägen der Randkontur besonders tiefe Abschnitte eines Laufflächenprofils wie Schmiermittelkanäle einzuprägen.
Das Prägen der Laufflächenkontur kann ebenfalls in mehreren Schritten erfolgen. Eine geprägte Lauffläche weist durch Kaltverdichten eine höhere Festigkeit auf und durch das Prägen kann ein Profil mit Erhebungen und Vertiefungen sowie Schmiermittelkanälen in Radial- und Umfangsrichtung hergestellt werden.
Es ist ebenfalls möglich, die Anlaufscheibe als Stanzbiegeteil auszuführen, wobei Teile als Fahnen oder Laschen ausgeführt sind, und jeweils direkt vor oder nach dem Prägen der Laufflächenkontur bzw. des Laufflächenprofils oder dem Ausschneiden der Anlaufscheibe aus einer Ebene des Blechmaterials bzw. der Anlaufscheibe umgebogen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Herstellungsverfahrens umfasst dieses weiter ein Beschichten der geprägten Lauffläche. Das Beschichten kann dabei vor dem Heraustrennen der Anlaufscheiben aus dem Blechmaterial vorgenommen werden, wobei das Beschichten beispielsweise durch eine Polymerfolie direkt in der Transfer-Stanzpresse integriert werden kann. Das Beschichten kann ebenfalls nach dem Heraustrennen der Anlaufscheiben aus dem Blechmaterial in einer nachgeschalteten Beschichtungsvorrichtung vorgenommen werden. Eine nachgeschaltete Beschichtung weist den Vorteil auf, dass auch Beschichtungsverfahren verwendet werden können, die eine längeren Verweilzeit, wie beispielsweise Trockenzeiten, erfordern. Bevorzugt wird eine Polymerschicht mit einer Dicke zwischen 2 und 25µm, bevorzugt zwischen 3 und 20µm, und weiter bevorzugt zwischen 5 und 15µm, aufgebracht, wobei die Polymerschicht einen geringen Reibungsbeiwert aufweist und als Lagermaterial für die Anlaufscheibe dient. Es ist vorgesehen, die Polymerbeschichtung als Folie oder als Lackschicht aufzutragen oder per Thermotransfer auf die geprägte Lauffläche aufzubringen. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise mit einem Siebdruckverfahren aufgebracht werden. Es ist ebenfalls möglich eine Beschichtung aufzusprühen. Es kann beim Beschichten bevorzugt eine Schablone verwendet werden, um den Bereich in dem beschichtet wird zu definieren. Als Thermoplastisches Beschichtungsmaterial eignen sich Polyamidimide (PAI), die auch Füllstoffe wie beispielsweise BN (Bornitrid) oder MoS₂ (Molybdändisulfid) umfassen können.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Ausschneiden der Teil-Außenvorkontur der Anlaufscheibe eine Polymerbeschichtung im Wesentlichen vollflächig auf der Seite einer späteren Lauffläche aufgebracht. Hier kann insbesondere PTFE als Folie oder Fluid zum Einsatz kommen. Es ist auch möglich ein Thermoplast mit passenden Füllstoffen als ein Beschichtungsmaterial zu verwenden. Als thermoplastisches Beschichtungsmaterial eignen sich Polyamidimide (PAI). Als Füllstoffe für sowohl die aufgedruckten Polymerbeschichtungen als auch Thermoplastschichten eignen sich beispielsweise BN (Bornitrid) oder MoS₂ (Molybdändisulfid).
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Polymerbeschichtung nur im Bereich der Lauffläche aufgebracht. Dabei wird in einem Bereich neben der geprägten Lauffläche sowie im Bereich der Kanäle in der geprägten Lauffläche keine Polymerbeschichtung aufgebracht. Es ist jedoch vorgesehen, dass sich die Polymerbeschichtung bis zu 1mm, bevorzugt nur bis zu 0,4mm, weiter bevorzugt nur bis 0,1mm, bis über einen Rand der Lauffläche auch in die Kanäle hinein erstreckt. Eine solche Ausführung eignet sich insbesondere für flüssige aufgebrachte Polymerbeschichtungen. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Polymerbeschichtung bis zu 1mm, bevorzugt nur bis zu 0,4mm, weiter bevorzugt nur bis 0,1mm, vor einen Rand der geprägten Lauffläche endet. Eine solche Ausführung eignet sich insbesondere für folienbasierte oder thermisch aufgebrachte Polymerbeschichtungen.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses weiter mindestens einen Planierschritt, um Verformungen der Anlaufscheibe nach dem Prägen der Lauffläche vor dem endgültigen Ausstanzen der Anlaufscheibe zu beheben und die Anlaufscheibe zu glätten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anlaufscheibe bereitgestellt, die mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde.
Bei einer Ausführungsform der Anlaufscheibe weist diese zwischen der Lauffläche und dem Rand keine Abschrägung bzw. Fase auf, sondern ist mit mindestens einer Stufe versehen. Grundsätzlich ist mindestens eine Stufe vorhanden, die durch das Prägen des Randes nach dem Ausschneiden der Außenvorkontur vorliegt. Es kann auch vorgesehen sein, den Rand in mehreren Teil-Prägeschritten zu prägen, wobei bevorzugt bei jedem Teilprägeschritt eine weitere Stufe erzeugt wird. Es können zusätzlich weitere Stufen beim Prägen bzw. Formen des Laufflächenprofils hinzukommen. Ein besonderer Aspekt liegt darin, dass an den Kanten Prägeeinzüge vorliegen, die bei einem spanenden Bearbeiten nicht auftreten. Bei dieser Form ist das Ausdünnen des Randes vor dem Prägen der Lauffläche bedingt, da sich hier eine Stufe viel einfacher einprägen lässt als eine Schräge bzw. Fase. Die Schräge bzw. Abschrägung bzw. die Fase stellt in dieser Ausführung hier ein Unterscheidungsmerkmal dar, mit dem sich eine Anlaufscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung und eine durch herkömmliche spanende Bearbeitung hergestellte Anlaufscheibe unterscheiden lassen. Es ist einfacher, eine Fase mit scharfen Kanten mit einem Konturfrästisch bzw. einer Kantenfräsmaschine mit Kegelfräser zu fräsen als eine scharfe Stufe durch spanendes Bearbeiten zu erzeugen. Im Gegensatz dazu ist es durch ein Teil-Prägeverfahren an einem Rand eher schwierig, eine Fase oder eine Abschrägung zu erzeugen, da dieses bei der Umformung das Blechmaterial nicht nur in Richtung eines Randes nach außen fließt, sondern auch in Richtung einer oberen Kante gedrückt wird, was ein Profil beispielsweise der Lauffläche durch einen so gebildeten Wulst beeinträchtigen kann. Wenn an einer Stelle einer gestanzten/geprägten Anlaufscheibe eine Schräge bzw. eine Einlaufschräge oder dergleichen benötigt wird, kann die Schräge zumindest oben wahlweise auch oben und unten beim Prägen des Randes mit einer Stufe versehen werden. Bei einem darauffolgenden Prägen der Schräge kann verdrängtes Material die Stufe zumindest teilweise füllen, ohne einen Wulst zu erzeugen, der sich über ein Laufflächenprofil erstreckt. Es ist ebenfalls möglich, Stufen oder Prägungen vorzusehen, um fließendes Material wie Einzüge und dergleichen unterbringen zu können, ohne dass Grate, Einzüge oder dergleichen eine gewünschte Außenkontur beeinträchtigen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anlaufscheibe ist das Blechmaterial bzw. die Anlaufscheibe aus einem einheitlichen Metallmaterial hergestellt. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Blechmaterial, aus dem die Anlaufscheibe hergestellt wird, ein Material aus einer einheitlichen Legierung. Auch in dieser Ausführungsform kann die fertige Anlaufscheibe mit einer Lackierung einer Beschichtung versehen sein. Der Basiswerkstoff in dieser Ausführungsform ist bevorzugt eine Aluminiumlegierung oder eine Legierung auf der Basis von Kupfer. Bei dieser Ausführung kann die Anlaufscheibe ebenfalls Beschichtungen, Lackierungen oder eine Beschriftung umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anlaufscheibe ist das Blechmaterial bzw. die Anlaufscheibe ganz oder zumindest größtenteils ein Mehrschichtmaterial. Das Mehrschichtmaterial ist ein Verbundmaterial, umfassend Eisen oder Stahl als Basiswerkstoff mit einem Aufguss bzw. einer Beschichtung aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Lagermetall oder einer Lagermetalllegierung. Bevorzugt wird eine Aluminiumschicht auf einem Stahlsubstrat verwendet. Die Aluminiumschicht kann auf das Stahlsubstrat aufgegossen oder aufgewalzt sein. Es ist ebenfalls vorgesehen eine Kupferlegierung auf ein Stahlsubstrat durch Aufgießen, Aufwalzen oder Aufsintern aufzubringen.
Gemäß einer zusätzlichen weiteren Ausführungsform der Anlaufscheibe weist diese zumindest auf der Lagerfläche weiter eine Beschichtung aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Polymer, auf. Es ist möglich die Polymerbeschichtung mit einem Thermoplast auszuführen. Es ist möglich die Polymerbeschichtung auf der Basis von Polyamidimid herzustellen. Es ist ebenfalls vorgesehen ein Thermoplast durch Spritzgießen bzw. Anspritzen aufzubringen. Es ist möglich die Polymerbeschichtung aus PTFE, Polytetrafluoräthylen, auszuführen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von beispielhaften, nicht maßstabgetreuen und schematischen Figuren dargestellt.

1A bis 1D verdeutlichen das vorliegende Verfahren anhand von den mindestens vier Schritten, wie sie bei dem vorliegenden Verfahren verwendet werden.
2 zeigt einen Schnitt durch einen Rand einer erfindungsgemäßen Anlaufscheibe, die Spuren von verschiedenen Prägeschritten aufweist.
3A und 3B zeigen zwei verschiedene Laufflächenprofile.

Im Folgenden werden sowohl in der Beschreibung als auch in den Figuren gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Komponenten und Elemente Bezug zu nehmen.
1A zeigt eine Aufsicht auf ein Blechmaterial 12, das mit hier runden Führungslöchern bzw. Positionierungslöchern 42 versehen ist. Das Blechmaterial kann auch ein Abschnitt eines Coils aus Blechmaterial 12 sein, das in einer Transfer-Stanzvorrichtung vorgeschoben wird. Das Blechmaterial 12 kann dabei ein Endlosmaterial sein. Die Führungslochung 42 dient zum Transport und zur Positionierung des Blechmaterials an den einzelnen Bearbeitungsstationen. Im Bereich 4 kann die Teil-Vorkontur 4 auch in zwei bzw. drei Schritten ausgeschnitten werden. Ein mehrstufiges Ausschneiden bzw. Ausstanzen kann dabei helfen, die Stanzkräfte und damit die Belastung des Werkzeugs wie auch des Werkstücks gering zu halten.
Weiterhin wurde eine grobe Form einer Anlaufscheibe 2 entlang einer Teil-Außenvorkontur 4 der Anlaufscheibe 2 ausgeschnitten. Der Ausschnitt weist eine Mindestbreite auf, was für einen nächsten Schritt von Bedeutung ist. Nach dem Ausschneiden der Teil-Außenvorkontur 4 aus dem Blechmaterial 12 bleibt die Anlaufscheibe 2 über zwei Stege mit dem Blechmaterial 12 verbunden.
1B basiert auf dem Blechmaterial von 1A, wobei entlang der Teil-Außenvorkontur 4 der Anlaufscheibe 2 ein Rand 6 eingeprägt wurde. Das Blechmaterial 12 der Anlaufscheibe 2 wurde in diesem Bereich erheblich in der Dicke reduziert. Die Mindestbreite des Ausschnitts der Teil-Außenvorkontur 4 ist hier von Bedeutung, da das Blechmaterial 12 der Anlaufscheibe 2, das zu einem Rand geprägt wurde, in den Ausschnitt geflossen ist. Ein Fließen von Material erfordert geringere Prägekräfte, wenn das Material frei fließen kann und kein Material verdrängen muss.
Diese beiden ersten Schnitt und Prägeschritte erfordern die höchsten Umformkräfte, während bei dem Ausschneiden der Teil- Außenvorkontur 4 und dem Prägen des Randes in dem Verfahren in der Blechebene die größten Toleranzen möglich sind.
In einem nächsten Schritt wird in 1C ein Laufflächenprofil 8 in einem Bereich der Anlaufscheibe 2 geprägt, der nicht zu dem Rand 6 gehört. Das Prägen des Laufflächenprofils 8 kann ebenfalls in mehreren Teil-Schritten erfolgen. Das Laufflächenprofil kann, wie hier angedeutet, Schrägen und Kanäle umfassen. Dieser Prägeschritt stellt den präzisesten Schritt dar, da hier ein Profil mit einer Profilhöhe von 20 bis 200µm eingeprägt wird und dieser Bereich später die Lauffläche der Anlaufscheibe bildet (oder zumindest einen Bereich bildet, in dem eine Laufflächenbeschichtung aufgebracht werden kann).
In 1C können noch ein oder zwei Planierschritte 28 vorgesehen werden die dazu dienen, die Anlaufscheibe 2 und insbesondere eine Rückseite der Anlaufscheibe 2 zu glätten.
1D zeigt schließlich die fertige Anlaufscheibe 2, bei der der in 1B geprägte Rand 6 nicht vollständig abgetrennt wurde und bei dem die Anlaufscheibe aus dem Blechmaterial 12 herausgetrennt wurde. Der Rand wird in einem Bereich des Randes abgetrennt, der beim Prägen des Randes in der Dicke reduziert wurde. Hier wird nur in dem Bereich geschnitten, der bereits in dem Prägeschritt in der Dicke reduziert wurde, um durch eine geringere Materialdicke geringere Schnittkräfte und damit geringere Auswirkungen auf die Anlaufscheibe zu erreichen.
Das Abtrennen des dünneren Randes erfordert geringere Kräfte, da das Material im Bereich des Randes durch den Prägeschritt der 1B bereits in der Dicke reduziert wurde. Durch die geringere Belastung bei Abtrennen des Randes wirkt sich dieser Schritt nicht mehr auf die Form der Lauffläche bzw. das Laufflächenprofil aus, wodurch es möglich ist, den Rand durch einen Stanzvorgang abzutrennen, und somit keine spanende Bearbeitung notwendig ist. Beim Stanzen können gleichzeitig die Stege, mit denen das Blechmaterial 12 mit der Anlaufscheibe 2 verbunden ist, abgetrennt oder durchschnitten werden.
Hier können sich noch übliche Endbearbeitungen wie ein Entfernen von Graten und Beschichtungs- und Beschriftungsschritte anschließen. Es kann vorgesehen sein, eine Beschriftung einzuprägen. In einem letzten Schritt kann das Blechmaterial 12, das einen Stanzrest bildet, in Abschnitte zerschnitten werden, um ein Widerverwerten zu vereinfachen.
1D zeigt die fertige Anlaufscheibe 2, die nach dem Heraustrennen im Bereich der Lauffläche mit einer Polymerschicht 44 versehen wurde.
2 zeigt einen Schnitt durch einen Rand einer erfindungsgemäßen Anlaufscheibe, die Spuren von verschiedenen Prägeschritten aufweist. Hier sind mehrere Stufen 36 zu erkennen, die beim Prägen des Randes 6 und einem zweistufigen Prägen der Laufflächenkontur entstehen. Ganz rechts an dem Rand ist der Schnitt zu erkennen, mit dem der geprägte Rand 6 durch das Ausschneiden 10 abgetrennt wurde. Der Schnitt 10 weist einen Stanzeinzug auf. Beim Prägen der Laufflächenkontur sind mehrere Stufen 36 entstanden, die typische Prägeeinzüge aufweisen. Durch die mehreren Stufen 36 kann eine sonst durch ein spanendes Bearbeiten hergestellte Fase 30 angenähert bzw. nachgebildet werden, die hier als gestrichelte Linie angedeutet ist. Die Form der Fase ist üblicherweise nicht entscheidend, und es ist notwendig, dass sich die Lauffläche nicht bis zum Rand der Lauffläche erstreckt, sondern eine definitive Begrenzung innerhalb einer mit der Anlaufscheibe zusammenwirkenden Gleitfläche aufweist. Oben in der Darstellung ist die Lauffläche 8 als Plateau dargestellt. In der Schnittansicht ist durch die Strichpunktlinie eine Grenze zwischen einem Substrat 24 aus Stahlblech und einem Aluminiumschicht 26 angedeutet, wobei das Stahlblech für die Festigkeit der Anlaufscheibe sorgt, während das Aluminium eine leichtere Bearbeitung und maßgeschneiderte Laufflächeneigenschaften bereitstellen kann.
Figure 3A und 3B zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen von Laufflächenprofilen. Die Schnitte laufen in Umfangsrichtung mit konstantem Radius um die zu lagernde Achse. Die 3A stellen Abwicklungen der Schnitte durch die Laufflächenprofile dar, wobei die Höhe im Vergleich zum Umfang deutlich vergrößert dargestellt ist. Der Abstand zwischen zwei Teilstrichen der Ordinate entspricht einer Höhe von 50µm. Hier weist in der 3A die Anlaufscheibe 2 ein Laufflächenprofil mit drei Dachschrägen 38 mit einer Höhe von etwa 100µm auf. Weiterhin entspricht die dargestellte Abszisse etwa 180° in Bezug auf die Drehachse der zugehörigen Welle, was einer halbringförmigen Anlaufscheibe entspricht, wie sie üblicherweise mit Lager-Halbschalen kombiniert wird. In der 3A sind im Bereich zwischen den drei Dachschrägen 38 zwei Schmiermittelkanäle 34 angeordnet, über die Schmiermittel, insbesondere Motoröl, in einen Spalt zwischen Anlaufscheibe 2 und zugehöriger Lagerfläche fließen kann. In 3A ist eine Anlaufscheibe dargestellt, die in beide Drehrichtungen gleich gute Anlaufeigenschaften zeigt. Die Anlaufscheibe der 3A kann für beide Laufrichtungen und somit auch links und rechts von einem Wellenlager eingesetzt werden.
4B entspricht im Wesentlichen der 3A, wobei anstelle von 3 Dachschrägen sechs Rampen 40 vorgesehen sind. Zwischen den sechs Rampen 40 sind 5 Schmiermittelkanäle 34 angeordnet, über die Schmiermittel in den Lager- bzw. Anlaufspalt gelangen kann. Diese Ausführung gestattet eine im Vergleich zu der Anlaufscheibe von 3A doppelt so große Anlaufkraft. Diese Vergrößerung der Anlaufkraft bzw. möglichen Axialkraft wird jedoch nur um den Preis erhalten, dass diese Anlaufscheibe nur für eine Laufrichtung genutzt werden kann, wie es beispielsweise bei 4-Takt-Verbrennungsmotoren der Fall ist. Die Ausführung der 3B erfordert es ebenfalls, zwei verschiedene Anlaufscheiben einzusetzen, da jedes Lager normalerweise mit zwei Anlaufscheiben genutzt wird, eine links und eine rechts vom Lager. Da die beiden Anlaufscheiben ein spiegelsymmetrisches Profil aufweisen sollen, werden zwei Anlaufscheiben erforderlich, die in der Drehrichtung gespiegelt sind, wodurch die Rampen in die entgegengesetzte Richtung ansteigen.
Es wird darauf hingewiesen, dass hier auch Kombinationen von Merkmalen von einzelnen offenbarten Ausführungsformen als offenbart anzusehen sind.
Bezugszeichenliste

2: Anlaufscheibe
4: Teil-Vorkontur / Teil-Vorkontur ausschneiden
6: Rand Prägung / Rand Prägen
8: Laufflächenprofilprägung / Laufflächenprofil prägen
10: Anlaufscheibe Ausschneiden
12: Blechmaterial
14: Substrat
16: Lagermetallbeschichtung
18: Aluminiumbeschichtung
20: Polymerbeschichtung
22: Lauffläche
24: Substrat
26: Aluminiumbeschichtung
28: Planierschritt
30: Fase
32: Laufflächenprofil
34: Schmiermittelkanal
36: Stufe
38: Dachschräge
40: Rampe
42: Führungslochung
44: Polymerbeschichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe (2), umfassend: Ausschneiden einer Teil-Außenvorkontur (4) der Anlaufscheibe (2) aus einem Blechmaterial, wobei die Anlaufscheibe (2) nach dem Ausschneiden noch mit dem Blechmaterial verbunden bleibt, Prägen eines Randes (6), wobei das Blechmaterial der Anlaufscheibe (2) im Bereich der Teil-Außenvorkontur (4) in der Dicke verringert wird, Prägen eines Laufflächenprofils (32) in einem Bereich, der nicht zu dem Rand (6) gehört, um eine Lauffläche (8/22) zu bilden, Ausschneiden der Anlaufscheibe (2) aus dem Blechmaterial.
Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe (2) gemäß Anspruch 1, wobei die Anlaufscheibe (2) aus einem Blechmaterial hergestellt wird, das in einem Blech-Coil vorliegt, und wobei bevorzugt das Blechmaterial von einer Haspel zugeführt wird und das Blechmaterial beim Zuführen und vor dem Ausschneiden gerichtet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Teil-Außenvorkontur (4) der Anlaufscheibe (2) aus einem Blechmaterial durch Ausstanzen ausgeschnitten wird, wobei das Ausstanzen bevorzugt ein mehrstufiges Ausstanzen der Teil-Außenvorkontur (4) der Anlaufscheibe (2) aus einem Blechmaterial mit mehreren getrennten Stanzschritten umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe (2) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Anlaufscheibe (2) nach dem Ausschneiden der Teil-Außenvorkontur (4) noch mit dem Blechmaterial verbunden ist, und ein Transport der Anlaufscheibe (2) in dem Verfahren durch einen Transport des Blechmaterials vorgenommen wird.
Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe (2) gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei das Laufflächenprofil (32) Kanäle für Schmiermittel umfasst, die sich bevorzugt in Radialrichtung zumindest teilweise über die Lauffläche (8/22) erstrecken, und wobei das Laufflächenprofil (32) Steigungen, und bevorzugt Dachschrägen umfasst, die in Umfangsrichtung ansteigen und abfallen.
Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe (2) gemäß Anspruch 5, wobei das Laufflächenprofil (32) im Bereich der Steigungen bzw. Schrägen eine Profilhöhe in Axialrichtung zwischen 25 µm und 500µm, bevorzugt zwischen 40µm und 200µm, und weiter bevorzugt zwischen 50µm und 100µm umfasst, und/oder wobei die Kanäle eine Profiltiefe gegenüber angrenzenden Laufflächenabschnitten von 150 µm und 800µm, bevorzugt zwischen 180µm und 500µm, und weiter bevorzugt zwischen 200µm und 300µm, umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe (2) gemäß Anspruch 6, wobei die Polymerbeschichtung nur im Bereich der Lauffläche (8/22) aufgebracht ist.
Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend aufbringen einer Polymerbeschichtung vollflächig auf der Seite einer späteren Lauffläche (8/22), bevor die Teil-Außenvorkontur (4) der Anlaufscheibe (2) ausgeschnitten wird.
Verfahren zur Herstellung einer Anlaufscheibe (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren mindestens einen Planierschritt umfasst, um eventuelle Verformungen der Anlaufscheibe (2) nach dem Prägen der Lauffläche (8/22) und vor dem endgültigen Ausstanzen der Anlaufscheibe (2) zu beheben, und um die Anlaufscheibe (2) zu glätten.
Anlaufscheibe (2), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Anlaufscheibe (2) gemäß Anspruch 10, wobei das Laufflächenprofil (32) mindestens eine Dachschräge oder eine Rampe umfasst, die in beiden Richtungen in einem Winkelbereich von ca. 15° bis 30° in Umfangsrichtung von einer höchsten Stelle um 25 µm und 500µm, bevorzugt zwischen 40µm und 200µm, und weiter bevorzugt zwischen 50µm und 100µm, abfällt.
Anlaufscheibe (2) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Laufflächenprofil (32) abschnittsweise ein gleichschenkliges Dreieck, einen abgeflachten Tudorbogen oder einen abgeflachten Korbbogen bildet.
Anlaufscheibe (2) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Anlaufscheibe (2) in einem Querschnitt zwischen der Lauffläche (8/22) und einem Rand (6) mindestens eine Stufe (36) aufweist.
Anlaufscheibe (2) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Blechmaterial bzw. die Anlaufscheibe (2) ganz oder zumindest größtenteils aus einem Mehrschichtmaterial gefertigt ist, umfassend Eisen oder Stahl als Basiswerkstoff mit einem Aufguss bzw. einer Beschichtung aus Aluminium oder einem anderen Lagermetall, wobei die Anlaufscheibe (2) bevorzugt eine Aluminiumschicht oder eine Aluminiumlegierungsschicht auf einem Stahlsubstrat verwendet, oder wobei eine Kupferlegierungsschicht auf einem Stahlsubtrat aufgebracht ist, wobei weiter bevorzugt auf der Aluminiumschicht, der Aluminiumlegierungsschicht oder der Kupferlegierungsschicht weiter eine Polymerschicht aufgebracht ist, die als Lauffläche (8, 22) dient.
Anlaufscheibe (2) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Anlaufscheibe (2) auf der Lauffläche (8, 22) weiter eine Beschichtung (44) aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Polymer wie beispielsweise Polyamidimid, weiter bevorzugt aus einem Thermoplast oder noch weiter bevorzugt aus PTFE, aufweist.