DE19625893A1

DE19625893A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines scheibenförmigen Rohlings

Info

Publication number: DE19625893A1
Application number: DE19625893A
Authority: DE
Inventors: Shigeaki Yamanaka
Original assignee: Kubota Iron and Machinery Works Ltd
Current assignee: Kubota Iron and Machinery Works Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JPH0910885A; CA2179225A1; US5699689A; JP3371276B2; CA2179225C; DE19625893C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung ei nes scheibenförmigen Rohlings gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des ersten Vorrichtungsanspruchs.

Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung eines scheibenförmigen Roh lings mit einem etwa tellerförmigen Querschnitt mit dickwandigem äußerem Umfangsbereich zur Verwendung als Rohling für ein drehbares Teil, wie etwa ein Antriebszahnrad in einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs in einem Schwungrad.

Ein Verfahren dieser Art wird in der US-PS 5 237 745 der Anmelderin be schrieben. Dieses Verfahren ist vorgesehen zur Herstellung einer Antriebs scheibe.

Ein Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Rohlings gemäß der US-PS 5 237 745 wird in Fig. 1 bis 4 der beigefügten Zeichnung dargestellt, auf die bereits hier Bezug genommen werden soll. Zunächst wird gemäß Fig. 1 eine scheibenförmige dünne Platte 1 auf der Stirnfläche, ausgenommen einen äußeren Umfangsbereich 1a, der später verformt werden soll, zwi schen einer Unterlage 2 und einer Druckplatte eingespannt und festgehalten und in seiner Position fixiert unter Verwendung eines Positionierstifts 4. So dann wird gemäß Fig. 2 der äußere Umfangsbereich 1a der scheibenförmigen Platte 1 in Richtung der Achse der Platte mit einem ersten Stauch- bzw. Preßwerkzeug in einem ersten Verformungsvorgang gestaucht. Als Ergebnis dieses Stauchvorganges besitzt der äußere Umfangsbereich 1a einen pfeilför migen Querschnitt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Anschließend wird der äußere Umfangsbereich Ia der scheibenförmigen Platte 1 weiter mit Hilfe eines zweiten Preßwerkzeugs 6 in einem zweiten Preßvorgang so verformt, daß der Umfangsbereich einen rechteckigen Querschnitt erhält. Sodann wird gemäß Fig. 4 die bereits zweifach verformte Platte 1 mit Hilfe einer unteren Form 7 und einer oberen Form 8 so gepreßt, daß der äußere Randbereich zusammen mit dem verstärkten, im Querschnitt rechteckigen Randbereich in Axialrich tung gebogen wird, so daß ein teller- oder schalenförmiger Rohling 9 ent steht.

Da jedoch bei dem Verfahren gemäß der US-PS 5 237 745 die scheibenför mige Platte mit dem verstärkten äußeren Randbereich, die schließlich eine Tellerform annimmt, zunächst am äußeren Randbereich symmetrisch in be zug auf die Dicke der scheibenförmigen Platte 1 verformt wird und der ver stärkte Bereich zur Bildung der Tellerform der Platte sodann in Axialrichtung verformt wird, entstehen extrem große Spannungen im Winkelbereich A von dem der verstärkte Bereich ausgeht, auf der Innenseite des Winkels, so daß in diesem Winkelbereich Risse oder Kerben entstehen können.

Wenn derartige Risse oder Riefen im Winkelbereich auf der Innenseite des Winkels gebildet werden, ist es unvermeidlich, daß die Festigkeit der späte ren Zähne des Zahnrades abnimmt, wenn diese auf dem äußeren Umfangsbe reich des Rohlings unter Verwendung von Druck- oder Fräsmaschinen herge stellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorgenannte Problem zu über winden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, die in der La ge sind, einen scheibenförmigen Rohling mit einem tellerförmigen Quer schnitt mit verstärktem äußeren Umfangsbereich herzustellen, ohne daß Ris se oder Kerben auf der Innenseite des Winkelbereichs am Übergang zu dem verstärkten Bereich entstehen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des ersten Vorrichtungsanspruchs.

Erfindungsgemäß wird das dünne Plattenmaterial am äußeren Umfangsbe reich in Axialrichtung der Platte mit einer Rollform zur Verstärkung des äu ßeren Umfangsbereichs verformt, so daß ein tellerförmiger Querschnitt ent steht. Bei dem Verfahren wird eine scheibenförmige dünne Platte zwischen zwei Spannteilen mit Ausnahme ihres äußeren Umfangsbereichs eingespannt. Der nach außen aus den Spannteilen austretende Randbereich wird durch Stauchen pfeilförmig verformt und zugleich in der Wandstärke verstärkt, während ein Wurzelbereich des verformten Bereichs die selbe Dicke wie die Platte aufweist. Sodann wird der äußere Umfangsbereich einschließlich des dickwandigen, verformten Bereichs an dessen Wurzelbereich von einer Sei tenfläche der dünnen Platte in Richtung der anderen Seite verformt, so daß ein L-förmiger Querschnitt entsteht und der gebogene Bereich innerhalb ei ner vorgegebenen Breite liegt. Schließlich wird der gebogene Bereich in ei ner geschlossenen Form so verformt, daß eine innere und eine äußere Ober fläche mit vorgegebenen Dimensionen entstehen.

Vorzugsweise werden zwei Stauch- oder Preßvorgänge durchgeführt, bei de nen der äußere Umfangsbereich der Platte einen pfeilförmigen Querschnitt erhält, so daß der pfeilförmige Querschnitt stufenweise vom äußeren Ende des äußeren Umfangsbereichs zu einem Bereich in der Nähe des Wurzelbe reichs vergrößert wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines scheibenförmigen Rohlings aus einer Platte umfaßt zwei Spannteile zum Einspannen und Festle gen einer scheibenförmigen dünnen Platte, ausgenommen den äußeren Um fangsbereich einschließlich des zu verformenden Bereichs, ein Preßwerkzeug zum Verformen des aus den Spannteilen herausragenden Randbereichs zu ei nem pfeilförmigen Querschnitt bei gleichzeitiger Verstärkung der Wandstär ke, während ein Wurzelbereich der Platte die ursprüngliche Wandstärke des Plattenmaterials beibehält, eine Biegeeinrichtung zum Biegen des äußeren Umfangsbereichs einschließlich des gestauchten, verstärkten Bereichs am Wurzelbereich von einer Seite der scheibenförmigen Platte in Richtung der anderen Seite und zur Bildung eines im Querschnitt etwa L-förmigen Randbe reichs mit vorgegebener Breite, und ein Preßwerkzeug zum Pressen des um gebogenen Bereichs in geschlossenem Zustand zu einem Randbereich mit in nerer und äußerer Oberfläche vorgegebener Dimensionen.

Der durch die Erfindung erzielte Vorteil besteht vor allem darin, daß beim Preßvorgang der aus den Spannteilen herausragende Randbereich, im Quer schnitt betrachtet, pfeilförmig verformt und zugleich verstärkt wird, wäh rend ein Wurzelbereich des verformten Bereichs die Wandstärke der ur sprünglichen dünnen Platte beibehält. Auf diese Weise kann der verstärkte äußere Randbereich an dem nicht verstärkten Wurzelbereich von einer Seite der scheibenförmigen Platte zur anderen L-förmig umgebogen werden. Der L- förmig umgebogene, im äußeren Randbereich bereits verstärkte Randbereich kann sodann in geschlossenem Zustand weiterverformt werden, so daß ein scheibenförmiger Rohling mit einem dickwandigen Randbereich entsteht, der einen insgesamt teller- oder schalenförmigen Querschnitt besitzt, ohne daß Risse oder Riefen im Winkelbereich auf dessen Innenseite entstehen.

Durch wenigstens zwei Schritte beim Verformen des äußeren Randbereichs zu einem pfeilförmigen Querschnitt und durch Vergrößerung des pfeilförmi gen Querschnitts in einem stufenweisen Verfahren vom äußeren Rand her bis in die Nähe des Wurzelbereichs kann die Bildung des pfeilförmigen Randbe reichs behutsam erfolgen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt zur Veranschaulichung des Zustands, bei dem eine scheibenförmige dünne Platte für den Verformungsvorgang gemäß dem Stand der Technik einge spannt ist;

Fig. 2 ist ein Querschnitt und veranschaulicht den ersten Arbeits schritt bei der herkömmlichen Verformungsmethode;

Fig. 3 ist ein Querschnitt und veranschaulicht den zweiten Schritt bei dem herkömmlichen Verfahren;

Fig. 4 ist ein Querschnitt und veranschaulicht den dritten Schritt bei dem herkömmlichen Verfahren;

Fig. 5 ist ein Querschnitt und veranschaulicht den Zustand nach dem Einspannen einer scheibenförmigen dünnen Platte für einen nachfolgenden Verformungsschritt gemäß einer Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 6A zeigt den Anfang des ersten Bearbeitungsschrittes gemäß der Erfindung;

Fig. 6B zeigt den Abschluß des ersten Bearbeitungsschrittes;

Fig. 7A zeigt in einem Querschnitt den Beginn eines zweiten Bearbei tungsschrittes;

Fig. 7B ist ein Querschnitt und zeigt den Abschluß des zweiten Bearbei tungsschrittes gemäß der Erfindung;

Fig. 8A ist ein Querschnitt und zeigt den Beginn eines dritten Bearbei tungsschrittes gemäß der Erfindung;

Fig. 8B zeigt den Abschluß des dritten Bearbeitungsschrittes gemäß der Erfindung;

Fig. 9 ist ein Querschnitt eines vierten Bearbeitungsschrittes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Nunmehr soll eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 5 bis 9 erläutert werden.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird eine scheibenförmige dünne Platte 11, die her gestellt worden ist durch Stanzen aus einem Plattenmaterial mit einer Dicke von 2 bis 3 mm und kreisförmigem Umriß, an ihren Stirnflächen, ausgenom men den äußeren Umfang einschließlich des zu verformenden Bereichs 11a zwischen einer Unterlage 12 und einer Druckplatte 13 fest eingespannt. Die Positionierung der Platte 11 erfolgt durch Einfügen eines Positionierstifts 14, der von der Stirnfläche der Unterlage 12 ausgeht, in eine axiale Bohrung der Platte 11.

Erster Schritt

Wie in Fig. 6A gezeigt ist, wird mit Hilfe eines ersten Rollwerkzeugs 15 in ei nem ersten Stauch- oder Preßschritt im äußeren Randbereich 11a vom äuße ren Rand her in Richtung der Achse eine Stauchung oder Verformung vorge nommen, während das Rollwerkzeug 15 und die Platte 11 synchron gedreht werden. Der verformte Querschnitt, der bei diesem ersten Schritt entsteht, besitzt die Form eines kurzen Pfeiles gemäß Fig. 6B. In diesem Falle wird ein Wurzelbereich des Randbereichs 11a nicht durch das Rollwerkzeug 15 ver formt. Der Randbereich 11a wird so verstärkt, daß die Materialstärke von der ursprünglichen Stärke im Wurzelbereich bogenförmig zur maximalen Stärke des pfeilförmigen Querschnitts übergeht.

Zweiter Schritt

Der Randbereich 11a, der im Querschnitt die Form eines kurzes Pfeiles er halten hat, wird gemäß Fig. 7A in einem zweiten Verformungsschritt durch ein zweites Rollwerkzeug 16 verformt, das synchron mit der Platte 11 ge dreht wird, wie es im ersten Schritt der Fall ist. Der Randbereich nimmt in diesem zweiten Schritt die Querschnittsform eines längeren Pfeiles an, wie es in Fig. 7B gezeigt ist. Auch hier verbleibt jedoch ein unverformter Wurzel bereich zwischen dem verstärkten Randbereich und dem eingespannten Teil der Platte.

Dritter Schritt

Der Randbereich 11a, der die Querschnittsform eines langen Pfeiles erhalten hat, wird gemäß Fig. 8A in einem dritten Verformungsschritt durch ein drit tes Rollwerkzeug 17 zu einer axialen Seite der Platte 11 umgebogen. Auch da bei drehen sich das dritte Rollwerkzeug 17 und die Platte 11 synchron. In dem dritten Schritt erhält der verstärkte Randbereich die annähernde Quer schnittsform eines Halbzylinders, wie es in Fig. 8B gezeigt ist. Diese Form wird erreicht durch Umbiegen des Randbereichs mit der im Querschnitt pfeilförmigen Verstärkung um den Wurzelbereich in Axialrichtung der Platte 11. Gemäß Fig. 8B erfolgt das Umbiegen des Randbereichs 11a zur oberen Seite der Platte 11, also derjenigen Seite, die der mit B gekennzeichneten unteren Seite gegenüberliegt.

Die Breite C der Abbildung, die im dritten Schritt entsteht, ist im wesentli chen identisch mit der entsprechenden Breite am fertigen Produkt. Der In nenbereich der Abbiegung befindet sich in Berührung mit der Umfangsfläche der Druckplatte 13 oder der Unterlage 12.

Vierter Schritt

Wie aus Fig. 9 hervorgeht, wie der umgebogene, verstärkte Bereich 11a in ei ner geschlossenen Form mit Hilfe eines vierten Rollwerkzeugs 18 verformt. Dabei erlangt der Randbereich 11a eine vorgegebene, umgebogene Breite C und eine vorgegebene Dicke D. Der verformte Randbereich 11a wird durch die Biegung rechtwinklig abgebogen und erlangt einen rechteckigen Quer schnitt, ohne daß im Innenwinkel der Abbiegung Risse oder Riefen entste hen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Rohlings, bei dem ei ne scheibenförmige, dünne Platte in Richtung der Seite einer der Oberflä chen mit Hilfe einer Rollform zur Verstärkung des äußeren Umfangsbereichs zur Bildung eines schalenförmigen Querschnitts der Platte verformt wird, ge kennzeichnet durch folgende Schritte:

- Einspannen der Platte, ausgenommen deren äußeren Umfangsbereich, zwischen zwei Spannteilen;
- Verformen des äußeren Randbereichs, der aus den Spannteilen heraus ragt, so daß der Randbereich am äußeren Rand die Querschnittsform ei nes Pfeiles annimmt und dickwandiger wird, während ein Wurzelbereich des Randbereichs am Übergang zum eingespannten Teil der Platte deren Dicke beibehält;
- Biegen des äußeren Randbereichs einschließlich des verformten Be reichs an seinem Wurzelbereich von einer Oberfläche der scheibenförmi gen Platte in Richtung der anderen Oberfläche und Bildung eines annä hernd L-förmigen Querschnitts vorgegebener axialer Abbiegungsbreite;
- Verformen des abgebogenen Bereichs in geschlossener Form zu einem Randbereich mit inneren und äußeren Oberflächen vorgegebener Dimen sionen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfor mungsschritt wenigstens in zwei Stufen erfolgt, in denen der äußere Randbe reich der Platte schrittweise einen pfeilförmigen Querschnitt erlangt, dessen Wandstärke von außen radial nach innen zunimmt.

3. Vorrichtung zur Herstellung eines scheibenförmigen Rohlings aus einer dünnen, scheibenförmigen Platte, die an ihrem äußeren Rand verstärkt und in Axialrichtung zur Bildung eines schalenförmigen Querschnitts der Platte umgebogen wird, gekennzeichnet durch:

- zwei Spannteile (12, 13) zum Einspannen und Sichern der scheibenför migen Platte mit Ausnahme des Umfangsbereichs einschließlich des zu verformenden Bereichs der Platte;
- Verformungseinrichtungen (15, 16) zum Stauchen des Randbereichs am äußeren Rand zu einem pfeilförmigen Querschnitt und zur gleichzeitigen Verstärkung der Wandstärke, ausgenommen einen Wurzelbereich am Übergang zum eingespannten Teil der Platte;
- Biegeeinrichtungen (17) zum Umbiegen des äußeren Randbereichs ein schließlich des dickwandigen, verformten Bereichs am Wurzelbereich in Axialrichtung der Platte zur Bildung eines insgesamt L-förmigen Quer schnitts mit vorgegebener Abbiegebreite;
- Preßeinrichtungen (18) zum Pressen des abgebogenen Bereichs in ge schlossener Form zur Bildung eines Randbereichs mit Innen- und Außen flächen vorgegebener Dimensionen.