WO2005007316A1 - Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von randbereichen von zylindrischen hohlkörpern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung von randbereichen von zylindrischen hohlkörpern Download PDF

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 8.
  • Cylindrical pot-like hollow bodies the lateral surface of which have a regular structure, such as in particular a toothing, are conventionally used, for example, by means of mechanical processes such as rollers or. Hammering or pressing.
  • Edge area of such hollow body necessary. This is usually done using separate, downstream processing machines.
  • a conventional method for the production of such ramparts provides that by means of a suitable tool in an additional work step in the axial direction of the
  • the object of the present invention was to find a method for producing such walls on the inside of tooth heads of a hollow body, which does not change the geometry of the outer contour of the tooth head, particularly in the area of the tooth flanks. According to the invention, this object is achieved by the features of the method according to claim 1.
  • the strength of the blow or Embossing process set such that a wall with the desired dimension, i.e. in particular the required radial expansion.
  • the wall is advantageously designed to extend over the entire width of the inner surface of the tooth head if the corresponding tool itself corresponds to this width, i.e. has a corresponding effective area.
  • Clutch disk carriers can of course also be used for other such cup-shaped hollow bodies.
  • FIG. 1 shows the view of a hollow body in the form of a clutch lamella carrier
  • FIG. 2 shows the longitudinal section through the clutch plate carrier according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a detail of a front edge of a tooth head according to FIG. 2; 4 a) schematically the front view and longitudinal section of a tooth head of a hollow body according to FIG. 1 before the machining according to the invention;
  • Fig. 4 b schematically the front view and longitudinal section of the tooth head of the hollow body 4 a) after processing according to the invention with a trained wall;
  • Fig. 5 a schematically the front view and longitudinal section corresponding to Fig. 4 a) with a preferably designed inventive impact or. Embossing tool with side stop edges;
  • FIG. 5 b schematically the front view and longitudinal section of FIG. 5 a) with the blow or. Embossing tool in the end position;
  • Fig. 6 is the view of another, preferably designed impact or Embossing tool.
  • FIG. 1 the view of a cylindrical hollow body in the form of a clutch plate carrier 1 is shown as it is used in automatic transmissions, for example for passenger cars.
  • Coupling lamellar carrier 1 has toothing profiles that run parallel to its longitudinal axis.
  • the bottom of the clutch plate carrier 1 is designed as an internally open flange 2, and while the toothing profile ends open towards the free end face, as can be clearly seen from the longitudinal section according to FIG.
  • Such clutch plate carrier 1 are conventionally by means of pressing, rolling or Impact method resp. combined process made from a blank directly in the profiled form.
  • the toothing profiles along the longitudinal axis thus also have an identical shape, and in particular the inner and outer surfaces of the tooth head and the tooth base run parallel to the longitudinal axis.
  • a radially inwardly directed wall 4 is now to be created on the inside 3 'of each tooth head 3, as can be clearly seen in FIG. 3 in the detail section of the longitudinal section according to FIG.
  • This wall 4 is intended to prevent the oil film formed on the inside of the clutch plate carrier 1 during operation from moving axially in the direction of the end face and thus leading to oil drainage in this direction. This means that the wall can only have very small radial dimensions,
  • this stamp 5 now has a width which is smaller than the width b of the tooth head 3. the embossing process is not carried out over the entire width b of the tooth head 3, but only over a partial area of this width b.
  • the inside of the tooth head 3 ' is inserted as required Wall 4 formed.
  • a small groove resp. Notch 6 formed on the outside. Due to the dimension of the stamp 5 according to the invention, the edge of the outer surface of the tooth head 3 is advantageously not machined or impaired, so that the tooth flanks 7 also still have the original shape after the stamping process.
  • the stamp 5 preferably has an at an acute angle to the outer surface 3 1 'of the tooth head 3 in
  • the width of the plunger 5 is preferably selected such that a wall is formed which spans the width of the inner surface of the tooth head 3 between the two inner tooth flanks.
  • Clutch plate carrier 1 or very wide tooth heads 3 can advantageously be a stamp 8 used as an embossing tool, which in addition to the actual embossing or.
  • the working surface 8 'and the holding surfaces 9 are advantageously made in one piece.
  • the work surface 8 'could also be made of a separate material and with the Base body of the holding surfaces can be detachably or firmly connected.
  • Such an embossing tool thus prevents lateral hiking or. Displacement of the material of the tooth head 3, and thus serves to maintain the shape of the outer shape of the tooth head 3 in question by the fact that these holding surfaces 9 act as counterholders to the punch 8 and only allow material to be moved within the tooth head 3 in the radial direction to the longitudinal axis of the clutch disc carrier 1.
  • Such a tool is particularly suitable, for example, with relatively thin wall thicknesses or wide tooth tips 3.
  • Embossing tool is shown schematically in longitudinal section of Figure 6.
  • the stamp 8 as an embossing tool and the holding surfaces 9 as a counter-holder 10 can be moved separately from one another.
  • the counter-holder 10 can first be brought into abutment against the tooth head 3 and only then can the stamp 8 be embossed against the top of the tooth head 3.
  • embossing processes for each individual tooth head 3 are advantageously carried out sequentially in sequence, ie the clutch disk carrier 1 rotates step by step about its longitudinal axis and the processing is carried out at one station.
  • two or more stamping operations to be carried out simultaneously in parallel with one another and for the clutch disc carrier to be rotated between the corresponding number of tooth heads 3.
  • the embossing tool is driven in a known manner, for example either mechanically or hydraulically. With a mechanical drive, a greater regularity and accuracy of the formation of the ramparts 4 is generally achieved.

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Abstract

Das vorliegende Verfahren dient zur Erzeugung von radial nach innen abragenden Vorsprüngen oder Wällen (4) an der Innenseite (3') von im Wesentlichen axial zur Längsachse an der Mantelfläche eines im wesentlichen zylindrischen Hohlkörpers (1) ausgebildeten Zahnköpfen (3) im Bereich der Stirnkante des Hohlkörpers (1). Derartige Hohlkörper (1) können vorzugsweise Kupplungslamellenträger für die Verwendung in automatischen Getrieben sein. Vorteilhaft werden von Aussen radial gegen die Hohlkörperachse hin gerichtete Schlag- oder Prägevorgänge auf die Aussenseite (3'') des Zahnkopfes (3) im Bereich der Stirnkante ausgeführt. Dabei werden die Schlag- resp. Prägevorgänge jeweils an einem Zahnkopf (3) nur über einen Teil der Breite (b) des jeweiligen Zahnkopfes (3) ausgeführt. Damit wird vorteilhaft vermieden, dass durch diese Schlag- resp. Prägevorgänge auch Veränderungen an der äusseren Form der Zahnköpfe (3), insbesondere der äusseren Kanten und Flanken (7), verursacht werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Randbereichen von zylindrischen Hohlkörpern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 8.
Zylindrische topfartige Hohlkörper, deren Mantelfläche eine regelmässige Struktur, wie insbesondere eine Verzahnung, aufweisen, werden herkömmlich beispielsweise mittels mechanischer Prozesse wie Walzen resp. Hämmern oder Pressen gefertigt.
In der Regel ist eine Nachbearbeitung des offenen
Randbereiches derartiger Hohlkörper notwendig. Diese erfolgt in der Regel mittels separaten, nachgeschalteten Bearbeitungsmaschinen .
Gerade bei profilierten topfförmigen Hohlkörpern für die Verwendung in automatischen Getrieben als Kupplungslamellenträger stellt sich oftmals das Problem, dass an der Innenwand des Hohlkörpers im Bereich der Zahnköpfe ein nach Innen abstehender Wall gebildet werden soll. Dieser Wall ist im Verhältnis zur Wandstärke des Hohlkörpers sehr klein dimensioniert.
Ein herkömmliches Verfahren für die Erzeugung solcher Wälle sieht vor, dass mittels eines geeigneten Werkzeuges in einem zusätzlichen Arbeitsschritt in Achsrichtung des
Hohlkörpers auf dessen Rand ein Pressvorgang ausgeführt wird. Damit wird im Bereich des Zahnkopfes ein derartiger, kleiner Wall ausgebildet. Dieses Verfahren hat allerdings den Nachteil, dass der Wall nicht mit genauen Abmessungen gefertigt werden kann und durch die Pressbewegung auch die Geometrie des Hohlkörpers im Randbereich zumindest leicht verändert wird, da nicht nur eine Staucheffekt am gewünschten Ort, d.h. der Innenseite des Zahnkopfes, erfolgt, sonder über den gesamten Bereich der Stirnseite des Hohlkörpers. Weiter ist ein Verfahren bekannt, bei welchem radial von
Aussen jeweils einzeln auf die Aussenseite jedes Zahnkopfes im Randbereich eine Schlagbewegung ausgeführt wird. Diese führt zu einer Verdrängung von Material des Zahnkopfes radial von Aussen nach Innen und damit zur Bildung eines Walles auf der Innenseite des Zahnkopfes. Allerdings weist auch dieses Verfahren den Nachteil auf, die Geometrie des Zahnkopfes zu verändern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Wälle auf der Innenseite von Zahnköpfen eines Hohlkörpers zu finden, welches die Geometrie ausseren Kontur des Zahnkopfes insbesondere im Bereich der Zahnflanken nicht verändert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Verfahrens nach Anspruch 1 gelöst.
Weitere, bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7. Durch das Ausführen von Schlag- resp. Prägevorgängen auf nur einen Teilbereich der Breite der einzelnen Zahnköpfe wird vorteilhaft die Veränderung der Formgebung des jeweiligen Zahnkopfes verhindert, und dennoch auf der Innenseite des Zahnkopfes ein Wall erzeugt.
Vorzugsweise wird die Stärke des Schlag- resp. Prägevorganges derart eingestellt, dass jeweils mit einem einzigen Schlag ein Wall mit der gewünschten Dimension, d.h. insbesondere der erforderlichen radialen Ausdehnung, erzeugt wird.
Vorteilhaft wird der Wall über die gesamte Breite der inneren Oberfläche des Zahnkopfes reichend ausgebildet, wenn das entsprechende Werkzeug selbst jeweils dieser Breite entspricht, d.h. eine entsprechende Wirkfläche aufweist.
Damit insbesondere bei dünnen Wandstärken keine Beeinträchtigung der Zahnflanken des Zahnkopfes erfolgen kann, wird vorzugsweise vorgeschlagen, vor resp. während des Schlag- resp. Prägevorganges Gegenhalter gegen die Zahnflanken, resp. die seitlichen Zahnkopfränder in Anschlag zu bringen. Damit wird ein Ausweichen von Material in diese Richtung zuverlässig vermieden und lediglich eine Materialverschiebung in Richtung und zur Bildung des Walles erfolgt. Dabei kann der Gegenhalter entweder separat vom Schlag- resp. Prägewerkzeug bewegt werden oder fest damit verbunden sein. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich vorzugsweise für das Erstellen derartiger Wälle bei
Kupplungslamellenträgern, kann aber selbstverständlich auch für andere derartige topfförmige Hohlkörper eingesetzt werden.
Weiter wird die Aufgabe erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen nach Anspruch 9 bis 10.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Ansicht eines Hohlkörpers in Form eines Kupplungslammelenträgers ;
Fig. 2 den Längsschnitt durch den Kupplungslamellenträger nach Figur 1;
Fig. 3 detailliert den Ausschnitt einer Stirnkante eines Zahnkopfes nach Figur 2; Fig. 4 a) schematisch die Frontansicht und Längsschnitt eines Zahnkopfes einer Hohlkörpers nach Figur 1 vor der erfindungsgemässen Bearbeitung;
Fig. 4 b) schematisch die Frontansicht und Längsschnitt des Zahnkopfes des Hohlkörpers nach Figuren 4 a) nach der erfindungsgemässen Bearbeitung mit ausgebildetem Wall;
Fig. 5 a) schematisch die Frontansicht und Längsschnitt entsprechend Fig. 4 a) mit einem bevorzugt ausgebildeten erfindungsgemässen Schlag- resp. Prägewerkzeug mit seitlichen Anschlagskanten;
Fig. 5 b) schematisch die Frontansicht und Längsschnitt nach Fig. 5 a) mit dem Schlag- resp. Prägewerkzeug in der Endstellung; und
Fig. 6 die Ansicht eines weiteren, bevorzugt ausgebildeten erfindungsgemässen Schlag- resp. Prägewerkzeug.
In Figur 1 ist die Ansicht eines zylindrischen Hohlkörpers in Form eines Kupplungslamellenträgers 1 dargestellt, wie er in automatischen Getrieben beispielsweise für Personenwagen zum Einsatz kommt. Der
Kupplungslammelenträger 1 weist parallel zu seiner Längsachse verlaufend ausgebildete Verzahnungsprofilierung auf. Der Boden des Kupplungslamellenträgers 1 ist als innen offener Flansch 2 ausgebildet, und während die Verzahnungsprofilierung zur freien Stirnseite hin offen endet, wie aus dem Längsschnitt nach Figur 2 deutlich hervorgeht .
Derartige Kupplungslamellenträger 1 werden herkömmlicherweise mittels Press-, Walz- oder Schlagverfahren resp. kombinierten Verfahren aus einem Rohling direkt in der profilierten Form gefertigt. Damit weisen auch die Verzahnungsprofilierungen entlang der Längsachse eine identische Form auf, und insbesondere verlaufen die inneren und ausseren Flächen des Zahnkopfes und des Zahngrundes parallel zur Längsachse.
An der Innenseite 3' jedes Zahnkopfes 3 soll nun ein radial nach Innen gerichteter Wall 4 erstellt werden, wie er in Figur 3 im Detailausschnitt des Längsschnittes nach Figur 2 deutlich ersichtlich ist. Dieser Wall 4 soll verhindern, dass sich der im Betrieb auf der Innenseite des Kupplungslamellenträgers 1 gebildete Ölfilm axial in Richtung der Stirnseite bewegt und dies damit in dieser Richtung zu einem Ablaufen des Öls führt. Damit kann der Wall auch nur sehr kleine radiale Abmessungen aufweisen,
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, einen solchen Wall 4 mit einem Schlag- resp. Prägewerkzeug zu bilden, indem radial von Aussen ein Stempel 5 auf die Aussenflache 3'1 des Zahnkopfes 3 zum Eingriff geführt wird.
Dieser Stempel 5 weist nun erfindungsgemäss ein Breite auf, welche kleiner ist als die Breite b des Zahnkopfes 3. D.h. der Prägevorgang wird nicht über die gesamte Breite b des Zahnkopfes 3 ausgeführt, sondern nur über einen Teilbereich dieser Breite b.
Damit wird nach erfolgtem Prägevorgang gemäss Figur 4 b) auf der Innenseite 3' des Zahnkopfes 3 wie gefordert ein Wall 4 gebildet. Auf der Aussenseite wird durch den Stempel 5 eine kleine Nut resp. Kerbe 6 gebildet. Durch die erfindungsgemässe Abmessung des Stempels 5 wird nun vorteilhaft der Rand der ausseren Oberfläche des Zahnkopfes 3 nicht bearbeitet oder beeinträchtigt, so dass auch die Zahnflanken 7 nach dem erfolgten Prägevorgang noch die ursprüngliche Form aufweisen.
Der Stempel 5 weist vorzugsweise eine unter einem spitzen Winkel zur Aussenflache 31' des Zahnkopfes 3 in
Längsrichtung des Kupplungslamellenträgers 1 ausgerichtete Arbeitsfläche 5' auf, wie insbesondere aus Figur 4 a) im Längsschnitt hervorgeht. Damit wird vorteilhaft ein Wall 4 mit schräg ansteigender Flanke zur Innenseite des Kupplungslamellenträgers 1 erzeugt. Vorzugsweise wird die Breite des Stempels 5 derart gewählt, dass gerade ein Wall, welcher die Breite der Innenfläche des Zahnkopfes 3 zwischen den beiden inneren Zahnflanken überspannt, gebildet wird.
Besonders für dünne Wandstärken des
Kupplungslamellenträgers 1 oder sehr breiten Zahnköpfen 3 kann vorteilhaft ein Stempel 8 als Prägewerkzeug eingesetzt werden, welches neben der eigentlichen Präge- resp. Arbeitsfläche 8' seitlich davon in Arbeitsrichtung abragende Halteflächen 9 aufweist, wie aus Figur 5 a) hervorgeht. Dabei sind die Arbeitsfläche 8' und die Halteflächen 9 vorteilhaft einstückig gefertigt. Alternativ dazu könnte auch insbesondere die Arbeitsfläche 8' aus einem separaten Material gefertigt sein und mit dem Grundkörper der Halteflächen lösbar oder fest verbunden sein.
Ein solches Prägewerkzeug verhindert damit ein seitliches Wandern resp. Verdrängen von Material des Zahnkopfes 3, und dient damit einer optimalen Formerhaltung der ausseren Gestalt des betreffenden Zahnkopfes 3, indem diese Halteflächen 9 als Gegenhalter zum Stempel 8 wirken und einzig eine Materialverfrachtung innerhalb des Zahnkopfes 3 in radialer Richtung zur Längsachse des Kupplungslamellenträgers 1 zulassen. Ein solches Werkzeug eignet sich beispielsweise besonders gut bei verhältnismässig dünnen Wandstärken oder breiten Zahnköpfen 3.
Eine weitere Alternative eines erfindungsgemässen
Prägewerkzeuges ist schematisch im Längsschnitt von Figur 6 gezeigt. Dabei können der Stempel 8 als Prägewerkzeug und die Halteflächen 9 als Gegenhalter 10 separat gegeneinander verschoben werden. Damit kann der Gegenhalter 10 zuerst gegen den Zahnkopf 3 in Anschlag gebracht werden und erst danach der Stempel 8 prägend gegen die Oberseite des Zahnkopfes 3 in Anschlag gebracht werden.
Vorteilhaft werden die Prägevorgänge einzeln für jeden einzelnen Zahnkopf 3 sequentiell der Reihe nach ausgeführt, d.h. der Kupplungslamellenträger 1 jeweils schrittweise um seine Längsachse rotiert und die Bearbeitung an einer Station durchgeführt. Es ist alternativ auch denkbar, dass gleichzeitig zwei oder mehrere Prägevorgänge parallel zueinander durchgeführt werden und dazwischen der Kupplungslamellenträger um die entsprechende Anzahl von Zahnköpfen 3 rotiert wird.
Der Antrieb des Prägewerkzeuges erfolgt in bekannter Weise beispielsweise entweder mechanisch oder hydraulisch. Bei einem mechanischen Antrieb wird in der Regel eine grössere Regelmässigkeit und Genauigkeit der Ausbildung der Wälle 4 erzielt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung von radial nach innen abragenden Vorsprüngen oder Wällen (4) an der Innenseite (3") von im wesentlichen axial zur Längsachse an der Mantelfläche eines im wesentlichen zylindrischen Hohlkörpers (1) ausgebildeten Zahnköpfen (3) im Bereich der Stirnkante des Hohlkörpers (1), dadurch gekennzeichnet, dass von Aussen radial gegen die Hohlkorperachse hin Schlagoder Prägevorgänge auf die Aussenseite (3'') des Zahnkopfes (3) im Bereich der Stirnkante ausgeführt werden, wobei jeweils die Schlag- resp. Prägevorgänge an einem Zahnkopf (3) nur über einen Teil der Breite (b) des jeweiligen Zahnkopfes (3) ausgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nur ein einziger Schlag- resp. Prägevorgang für jeden Zahnkopf (3) ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlag- resp. Prägevorgang mittels eines Werkzeuges (5; 8) ausgeführt wird, dessen Breite der Breite (b1) der Innenfläche des jeweiligen Zahnkopfes (3) entspricht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlag- oder Prägevorgang derart zentriert im Bereich der Aussenfläche des Zahnkopfes (3) ausgeführt wird, dass nicht in die ausseren Zahnflankenflächen (7) des Zahnkopfes (3) eingegriffen wird, resp. diese in ihrer Form nicht beeinträchtigt oder verändert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlag- resp. Prägevorgang mit einem Werkzeug ausgeführt wird, welches einerseits eine Prägefläche (5') zum Anschlag an die Aussenfläche (3'') des Zahnkopfes (3) aufweist sowie seitlich die Prägefläche (5') in Richtung des Hohlkörpers (1) überragende Führungsflächen zum Anschlag an die ausseren Zahnflanken (7) des Zahnkopfes (3) aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ausführung eines Schlag- resp. Prägevorganges eine Matrize (9) an die Zahnflanke (7) des jeweiligen Zahnkopfes (3) zugestellt wird und nach erfolgtem Schlag- resp. Prägevorgang wieder zurückgestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Wällen (4) auf der Innenseite (3') von Zahnköpfen (3) von Kupplungslammellenträgern (1) .
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem radial an die Aussenfläche (3') des Zahnkopfes (3) zustellbaren Arbeitsstempels (5;8), dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkfläche (5') des Arbeitsstempels (5) weniger breit ausgebildet ist als die Breite (b) des Zahnkopfes (3) .
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsstempel (5;8) neben der Wirkfläche (5') seitlich die Wirkfläche (5') überragende Halteflächen (9) aufweist, welche der Kontur des Zahnkopfes (3) entsprechen und in Wirkstellung des Arbeitsstempels (5) seitlich an die Zahnflanken (7) des Zahnkopfes (3) anschmiegend ausgebildet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteflächen (9) direkt am Arbeitsstempel (8) ausgebildet und mit diesem unverschiebbar verbunden sind, oder gegenüber dem Arbeitsstempel (8) separat verschiebbar ausgebildet sind.
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