DE102015116653A1

DE102015116653A1 - Method and device for producing a rotationally symmetrical transmission part

Info

Publication number: DE102015116653A1
Application number: DE102015116653.4A
Authority: DE
Inventors: Udo Friese; Heiko Ohlscher
Original assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Current assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Priority date: 2015-10-01
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2017-04-06
Also published as: WO2017055550A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines einteiligen rotationssymmetrischen Getriebeteils, insbesondere eines Starterkranzes, mit einer kantenseitigen, axial ausgerichtete Zähne aufweisenden Außenverzahnung, wobei der umfängliche Randbereich einer planebenen Ronde (1) aus Stahl zu einem Wulst (10) verdickt wird, in den danach die Außenverzahnung eingebracht wird, ist so ausgebildet, dass vor der Ausbildung des Wulstes (10) die Ronde (1) zumindest in dem zu verformenden Randbereich erwärmt wird.A method for producing a one-piece rotationally symmetrical gear part, in particular a starter ring, with an edge-side, axially aligned teeth having external teeth, wherein the peripheral edge region of a flat blank (1) made of steel to a bead (10) is thickened, then introduced into the external teeth is, is formed so that before the formation of the bead (10) the Ronde (1) is heated at least in the edge region to be deformed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Getriebeteils, insbesondere eines Starterkranzes, mit einer kantenseitigen Außenverzahnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for producing a rotationally symmetrical gear part, in particular a starter ring, with an edge-side outer toothing according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.

Einteilige rotationssymmetrische Getriebeteile mit einer kantenseitigen Außenverzahnung kommen in unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz. Vornehmlich finden sie im Automobilbau Verwendung, beispielsweise bei den genannten Starterkränzen. One-piece rotationally symmetrical gear parts with edge-sided external toothing are used in a wide variety of areas. Primarily, they are used in the automotive industry, for example in the mentioned starter wreaths.

Aus dem Stand der Technik sind spangebende Fertigungsverfahren bekannt, die jedoch einen hohen Materialeinsatz einerseits erfordern und anderseits nur innerhalb inakzeptabler Zeiten gefertigt werden können. Cutting-edge production methods are known from the prior art, which however require a high use of material on the one hand and on the other hand can only be manufactured within unacceptable times.

Um hier Abhilfe zu schaffen, ist in der US 5 878 493 A ebenso wie in der DE 10 2007 054 754 A1 vorgeschlagen, den umfänglichen Randbereich einer planebenen Ronde zu einem Wulst zu verdicken, in den anschließend die Außenverzahnung mit axial ausgerichteten Zähnen eingebracht wird. To remedy this situation is in the US Pat. No. 5,878,493 as well as in the DE 10 2007 054 754 A1 proposed to thicken the peripheral edge region of a plane Ronde to a bead, in which then the external teeth is introduced with axially aligned teeth.

Die Anformung des Wulstes erfolgt mittels mindestens einer Formrolle, die radial gegen die umfängliche Kante der Ronde gedrückt wird, unter Ausbildung des Wulstes. The molding of the bead takes place by means of at least one forming roller, which is pressed radially against the peripheral edge of the blank, to form the bead.

Als Rondenmaterial kommt üblicherweise ein Stahl mit der Bezeichnung nach DIN C30 oder C35 zum Einsatz, da sich dieser Stahl aufgrund seiner Eigenschaften relativ gut kalt verformen lässt. As blanks usually comes a steel named after DIN C30 or C35 because of its properties, this steel can be deformed relatively well cold.

Um eine für den Einsatzzweck ausreichende Stabilität zu gewährleisten, ist jedoch eine entsprechende Dimensionierung, d.h. eine entsprechende Dicke der Ronde zwingend, woraus sich ein Einsatzgewicht ergibt, das den steten Forderungen nach einer Gewichtsreduzierung von Bauteilen in Automobilen entgegensteht. However, to ensure sufficient stability for the purpose, appropriate dimensioning, i. a corresponding thickness of the blank compelling, resulting in an operating weight, which precludes the constant demands for a weight reduction of components in automobiles.

Forderungen gehen daher dahin, hinsichtlich ihrer Festigkeit höherwertige Stähle einzusetzen, bevorzugt ein Stahl mit der Bezeichnung nach DIN C50 . Demands are therefore made to use higher strength steels in terms of their strength, preferably a steel with the name after DIN C50 ,

Bei Einsatz einer Ronde aus einem solchen Stahl kann diese in ihrer Dicke deutlich reduziert werden, wodurch sich die genannte und geforderte Gewichtsersparnis ergibt. When using a blank of such a steel, this can be significantly reduced in thickness, resulting in the said and required weight savings.

Allerdings ist dieser Stahl derart hart, dass eine Kaltverformung, zumindest in wirtschaftlich sinnvoller Weise, praktisch nicht möglich ist, so dass bislang darauf verzichtet wird, diesen Stahl bei einem gattungsgemäßen Verfahren einzusetzen, um ein rotationssymmetrisches Getriebeteil herzustellen. However, this steel is so hard that a cold deformation, at least in an economically meaningful way, is virtually impossible, so far it has been omitted to use this steel in a generic method to produce a rotationally symmetrical transmission part.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass das herzustellende Getriebeteil gewichtsoptimiert ist. The invention has for its object to further develop a method of the generic type so that the gear part to be produced is weight-optimized.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and an apparatus for carrying out the method.

Mithilfe des neuen Verfahrens besteht nun die Möglichkeit auch härtere Stähle als bislang verformen zu können, beispielsweise einen Stahl C50. Auch andere, hinsichtlich ihrer Festigkeit vergleichbare Stähle sind ohne weiteres einsetzbar. With the help of the new process, it is now possible to deform even steeper steels than before, such as a C50 steel. Other, comparable in strength steels are readily usable.

Damit wird den gestellten Forderungen genügt, Getriebeteile hinsichtlich ihrer Dimensionierung, insbesondere hinsichtlich ihres Gewichtes, so gering wie möglich herzustellen, bei unveränderter oder verbesserter Belastbarkeit. Thus, the demands made is sufficient to manufacture gear parts with regard to their dimensions, in particular in terms of their weight, as low as possible, with unchanged or improved resilience.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Erwärmung der Ronde vor der Ausbildung des Wulstes bis maximal zur Rekristallisationstemperatur, was definitionsgemäß immer noch als Kaltumformen bezeichnet wird. According to an advantageous embodiment of the invention, the heating of the blank takes place before the formation of the bead to a maximum of the recrystallization temperature, which by definition is still referred to as cold forming.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Erwärmung der Ronde zumindest im Randbereich, also in dem Bereich, der anschließend umgeformt wird, induktiv durchgeführt, wozu eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entsprechend konzipiert ist. According to a further aspect of the invention, the heating of the blank is carried out inductively, at least in the edge region, ie in the region which is subsequently formed, for which purpose a device for carrying out the method is designed accordingly.

Eine solche Vorrichtung weist mindestens eine Umformstation mit einem Spannfutter auf, in der mittels mindestens einer Formrolle der randseitige Wulst angeformt wird. Vor dieser ersten Umformstation ist eine Einrichtung zur Erwärmung der Ronde angeordnet, beispielsweise eine Induktionsanlage, mit der die Ronde zumindest im umzuformenden Randbereich derart erwärmt wird, dass ein problemloses Formen dieses Randbereiches, ohne besondere mechanische Belastung der beteiligten Maschinenteile, insbesondere der Formrolle, möglich ist. Such a device has at least one forming station with a chuck, in which by means of at least one forming roller of the edge-side bead is formed. Before this first forming station, a device for heating the round plate is arranged, for example an induction system, with which the Ronde is heated at least in the edge region to be formed such that a problem-free shaping of this edge region, without special mechanical stress on the machine parts involved, in particular the form roller is possible ,

Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist mindestens zwei Spannfutter auf, in denen jeweils die randseitig zu verformende Ronde eingespannt ist, wobei hierzu ein Unterteil und ein Oberteil vorgesehen sind, zwischen denen die Ronde derart eingeklemmt ist, dass sie zusammen mit dem Spannfutter rotiert, während die mindestens eine Formrolle seitlich angreift. A further apparatus for carrying out the method has at least two chucks, in each of which the edge to be deformed Ronde is clamped, for which purpose a lower part and an upper part are provided, between which the Ronde is clamped such that it rotates together with the chuck, while the at least one form roller attacks laterally.

Dabei steht die Ronde derart radial über das Spannfutter vor, dass die zugeordnete Formrolle des ersten Spannfutters die Randverdickung vorformt, während die insoweit bearbeitete Ronde nach Übergabe zu dem mindestens einen weiteren Spannfutter weiter in ihrem Randbereich verformt wird, gegebenenfalls so weit, dass der gebildete Wulst das Einbringen einer Außenverzahnung als Folgeschritt ermöglicht. In this case, the blank protrudes radially over the chuck such that the associated forming roll of the first chuck preforms the edge thickening, while the blank processed so far is further deformed in its edge region after transfer to the at least one further chuck, if necessary so far that the formed bead the introduction of external teeth as a subsequent step allows.

Da der Durchmesser der Ronde durch die randseitige Verdickung zunehmend verkleinert wird, ist das erste Spannfutter im Durchmesser größer als das folgende Spannfutter, um so einen gleichen radialen Überstand der Ronde zum Spannfutter zu erreichen, wodurch eine exakte Führung und letztendlich Formgebung gewährleistet ist. Since the diameter of the blank is increasingly reduced by the edge thickening, the first chuck is larger in diameter than the following chuck, so as to achieve a same radial projection of the blank to the chuck, whereby an accurate guidance and ultimately shaping is ensured.

In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass jedem Spannfutter, das zusammen mit der oder den zugeordneten Formrollen eine Umformstation bildet, eine Erwärmungsstation vorgeschaltet ist, so dass in jedem Fall die Ronde vor der jeweiligen Verformung bzw. Weiterverformung im Sinne der Erfindung erwärmt wird. In this context, it can be provided that each chuck, which forms a forming station together with the assigned forming roll (s), is preceded by a heating station, so that in any case the blank is heated prior to the respective deformation or further deformation in the sense of the invention.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung nochmals beschrieben. The method according to the invention and a device for carrying out the method will be described again below with reference to the attached drawing.

Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer schematischen Seitenansicht. The single FIGURE shows a device for carrying out the method in a schematic side view.

In der Figur ist eine Vorrichtung dargestellt, mit der ein rotationssymmetrisches Getriebeteil, insbesondere ein Starterkranz herstellbar ist, wobei das Getriebeteil nach der Herstellung kantenseitig eine Außenverzahnung aufweist, mit axial ausgerichteten Zähnen. In the figure, a device is shown, with which a rotationally symmetrical transmission part, in particular a starter ring can be produced, wherein the gear part after the production edge side has an external toothing, with axially aligned teeth.

Die Vorrichtung ist als Transferanlage ausgebildet, deren Transferrichtung durch einen Pfeil kenntlich gemacht ist. The device is designed as a transfer system whose transfer direction is indicated by an arrow.

Als Halbzeug kommt eine planebene Ronde 1 aus einem hochfesten Stahl, beispielsweise ein C-50-Stahl oder höherwertig zur Verwendung, der zunächst in einer Erwärmungseinrichtung 2 auf eine Temperatur bis zu einer für den eingesetzten Stahl bekannten Rekristallationstemperatur erwärmt wird. Dabei erfolgt die Erwärmung vorzugsweise induktiv und zwar zweckmäßigerweise in einem in folgenden Arbeitsschritten zu bearbeitenden Randbereich der Ronde 1. Semi-finished is a flat Ronde 1 from a high-strength steel, for example a C-50 steel or higher grade for use, initially in a heating device 2 is heated to a temperature up to a known recrystallization temperature for the steel used. The heating is preferably carried out inductively and that expediently in an edge region of the blank to be machined in the following work steps 1 ,

Unmittelbar anschließend wird die insoweit erwärmte Ronde 1 zu einem ersten Spannfutter 3 gereicht mit einem rotierenden Unterteil 4 und einem gleichfalls rotierenden Oberteil 5, zwischen denen die Ronde 1 zentrisch eingespannt ist, wobei der jeweilige Durchmesser des Unterteiles 4 und des Oberteiles 5 so bemessen ist, dass die Ronde 1 seitlich übersteht, so dass mittels mindestens einer Formrolle 6, die radial gegen die Ronde 1 andrückbar ist, der Randbereich der Ronde 1 derart verdickt wird, dass sich ein Wulst 10 herausbildet. Immediately thereafter, the heated blank is heated 1 to a first chuck 3 served with a rotating base 4 and a likewise rotating top 5 between which the round blank 1 is clamped centrally, with the respective diameter of the lower part 4 and the top part 5 so dimensioned is that the round blank 1 protrudes laterally, so that by means of at least one forming roller 6 that are radial against the round blank 1 is pressed, the edge region of the Ronde 1 is thickened so that a bead 10 out forms.

Die so umgeformte Ronde 1 wird zu einer nachfolgenden weiteren Erwärmungseinrichtung 2 befördert, in der die Ronde 1 nochmals ebenso erwärmt wird wie in der ersten Erwärmungseinrichtung 2, um die Ronde 1 dann zu einem nachfolgenden zweiten Spannfutter 7 zu übergeben, wo der Wulst 10 durch eine weitere Formrolle 6 zu einer Endform bearbeitet wird. The thus formed Ronde 1 becomes a subsequent further heating device 2 in which the Ronde 1 is again heated as well as in the first heating device 2 to the round plate 1 then to a subsequent second chuck 7 to pass where the bead 10 through another form roller 6 is processed to a final shape.

Ein Unterteil 9 und ein Oberteil 8 des zweiten Spannfutters 7, zwischen denen die Ronde 1 zentrisch eingespannt ist, ist jeweils im Durchmesser D2 kleiner als die Durchmesser D1 des Unterteiles 4 und des Oberteiles 5 des ersten Spannfutters 3. Dabei ragt die mit dem im Bereich des ersten Spannfutters 3 angeformten Wulst 10 versehene Ronde 1 radial über das Spannfutter 7 hinaus, so dass der Wulst 10 so weit endgefertigt werden kann, dass anschließend die Außenverzahnung eingebracht werden kann, was entweder spanend oder durch ein entsprechendes Formwerkzeug erfolgt. A lower part 9 and a top 8th of the second chuck 7 between which the round blank 1 is clamped centrally, is smaller in each case in the diameter D2 than the diameter D1 of the lower part 4 and the top part 5 of the first chuck 3 , It sticks out with the one in the area of the first chuck 3 molded bead 10 provided round plate 1 radially over the chuck 7 out, leaving the bead 10 can be finished so far that then the external teeth can be introduced, which takes place either by machining or by a corresponding mold.

Je nach Anforderung bzw. Notwendigkeit können mehr oder weniger als die im Beispiel gezeigten Bearbeitungsstationen, umfassend zumindest ein Spannfutter 3, 7 vorgesehen sein, wobei zweckmäßigerweise jedem Spannfutter 3, 7 eine Erwärmungseinrichtung 2 zugeordnet ist. Depending on the requirement or necessity, more or less than the processing stations shown in the example, comprising at least one chuck 3 . 7 be provided, expediently each chuck 3 . 7 a heating device 2 assigned.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5878493 A [0004]
DE 102007054754 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN C30 or C35 [0006]
DIN C50 [0008]

Claims

A method for producing a one-piece rotationally symmetrical gear part, in particular a starter ring, with an edge-side, axially aligned teeth having external teeth, wherein the circumferential edge region of a flat Ronde ( 1 ) made of steel to a bead ( 10 ) is thickened, then introduced into the external toothing, characterized in that before the formation of the bead ( 10 ) the round plate ( 1 ) is heated at least in the edge region to be deformed.

Method according to claim 1, characterized in that the bead ( 10 ) is formed in several successive steps,

Method according to claim 1 or 2, characterized in that before each working step the blank ( 1 ) is heated in the edge region to be deformed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heating up to a recrystallization temperature of the Ronde ( 1 ) he follows.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after completion of the bead ( 10 ) the external toothing is machined or without cutting introduced.

Device for carrying out the method according to claim 1, with at least one rotatable chuck ( 3 . 7 ), consisting of a lower part ( 4 ) and a top ( 5 ) between which the Ronde ( 1 ) is clamped, and at least one radially adjustable shaping roller ( 6 ), characterized in that the chuck ( 3 . 7 ) a heating device ( 2 ) assigned.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the heating device ( 2 ) is designed as an induction heating device.

Device according to claim 6 or 7, characterized in that in the case of several chucks ( 3 . 7 ) each chuck ( 3 . 7 ) a heating device ( 2 ) assigned.

Device for forming a bead ( 10 ) to the peripheral edge region of a blank ( 1 ), characterized in that at least two rotatable chucks ( 3 . 7 ) are provided, each having a lower part ( 4 . 9 ) and a top ( 5 . 8th ) between which the Ronde ( 1 ) is firmly clamped, each chuck ( 3 . 7 ) at least one radially deliverable form roller ( 6 ) assigned.

Apparatus according to claim 6 or 9, characterized in that the diameter D1 of the first chuck ( 3 ) is greater than the diameter (D2) of the second downstream chuck ( 7 ).