Verfahren zur Herstellung von Hohlwellengrundkörpern sowie nach dem Verfahren hergestellte Hohlwellengrundkörper

Durch die EP 1 745 870 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Hohlwellengrundkörpern bekannt geworden, wobei sich dieses Verfahren dadurch auszeichnet, dass in einem ersten Schritt die äußere Oberfläche eines zylindrischen Ausgangsmaterials durch Umformen bearbeitet wird, um wenigstens einen vorbestimmten Durchmesserübergang in der Längsrichtung eines Grundkörpers zu erhalten. Während dieses ersten Schrittes, nämlich mittels eines Querkeilwalz- Prozesses, soll auch eine Bohrung mittels eines oder zweier Dorne eingeformt werden. Danach wird in einem weiteren Verfahrensschritt, nämlich durch inkrementelles Umformen, die äußere und/oder innere Oberfläche des Grundkörpers hergestellt.

Abgesehen davon, dass die gleichzeitige Durchführbarkeit des Querkeilwalzens sowie das Einbringen mindestens eines Domes von wenigstens einer Seite zur Erzeugung wenigstens einer Bohrung zweifelhaft erscheint, ist das dort beschriebene Verfahren mit erheblichen Nachteilen behaftet, insbesondere sind teure und entwicklungsaufwendige Werkzeuge zur Durchführung des Querkeilwalzens erforderlich und die erzielbaren Taktzeiten sind hoch, d. h. es sind nur geringe Stückzahlen pro Zeiteinheit zu verwirklichen. Das in der EP OS angeführte Argument einer Ressourcenschonung mag bei der als alternativ angeführten Möglichkeit der Herstellung der Bohrung durch Fließpressen noch gelten (beim Fließpressen fällt lediglich ein relativ kleiner Butzen als Abfall an). Jedoch ist das Querkeilwalzen selbst hinsichtlich einer Ressourcenschonung

nicht optimal, denn wie bekannt, muss am Ende eines jeden Querkeilwalz-Prozesses an den beiden Wellenenden der beim Querwalzen über die aktive Werkzeug-Länge hinaus gedrückte Materialanteil anschließend abgeschert werden und liegt dann als Abfall vor. Verschlechtert wird die Ressourcensituation darüber hinaus noch, wenn - wie als weitere mögliche Lösung angeführt - die Bohrung vor oder nach dem Querkeilwalz-Prozess spangebend hergestellt wird (wobei unklar bleibt, ob dieser Prozess als weiterer Schritt zu werten ist).

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, diese angeführten Nachteile zu beseitigen und eine einfachere und preiswertere Herstellung zu gewährleisten sowie die

Ressourcenschonung weiter zu optimieren. Darüber hinaus sollen teure Entwicklungen von Werkzeugen vermieden werden, weiterhin soll die Produktivität deutlich verbessert werden und darüber hinaus, für die nachfolgend durchzuführenden Bearbeitungsschritte eine Vorform mit optimaler Qualität zur Verfügung zu stellen. Außerdem soll die Herstellung der Bohrung so erfolgen, dass für die meisten Anwendungsfälle eine

Nachbearbeitung derselben nicht mehr erforderlich ist, denn beim nachstehend beschriebenen Herstellverfahren der Erfindung können Bohrungen so erzeugt werden, dass ein nachträgliches Ausrichten der Bohrung wegen Verlaufen eines Domes nicht mehr erforderlich ist.

Das Verfahren zur Herstellung von mit mindestens einer Bohrung versehenen Hohlwellengrundkörpem gemäß der Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass - in einem ersten Schritt, in welchem sowohl die äußere Oberfläche eines zylindrischen Ausgangsmaterials als auch die Bohrung durch Umformen zu

einem Vorformling bzw. einem Rohling bearbeitet wird, wenigstens ein vorbestimmter Durchmesserübergang in Längsrichtung des Vorformlings erzeugt wird, und

- in einem weiteren Schritt der Vorformling durch Umformen der äußeren und/oder inneren Oberfläche des Grundkörpers inkrementell zu dem Hohlwellen-

Grundkörper umgeformt wird.

Durch die Herstellung eines Vorformlings bzw. eines Rohlings durch Umformen, wobei sich hierfür für die weitaus meisten Anwendungsfälle ein Schmiedeprozess besonders eignet, können die Rohlinge in einfachen Werkzeugen hergestellt und auch mit einer Bohrung versehen werden und dienen sodann als Ausgangserzeugnis für den weiteren Schritt. Die Bohrung kann dabei entweder nur teilweise in den Grundkörper eingebracht werden oder auch durchgehend sein. Selbst bei durchgehender Bohrung ist lediglich ein geringer Abfall durch das zweckmäßigerweise zum Schmiedeprozess hinzugehörende Ausstanzen des Butzens vorhanden. Durch die Anwendung von Schmiedewerkzeugen ist eine besonders günstige Großserienherstellung ermöglicht. Das vorhin erwähnte Ausstanzen des Butzens kann aber auch in einem separaten Arbeitsgang in einem Werkzeug außerhalb eines Schmiedewerkzeuges erfolgen. Das Umformen zu einem Vorformling kann aber auch in einem Umformprozess erfolgen, der halbwarm oder - z. B. je nach erforderlichem Umformgrad oder Anwendungsfall - auch kalt durchgeführt wird.

Als weiterer Schritt, bei dem der so erzeugte Vorformling weiter umgeformt wird, nämlich die innere und/oder äußere Oberfläche umgeformt wird, eignet sich in

besonders günstiger Weise das sogenannte Rundkneten, welches anwendungs- oder produktbedingt ein Kalt- oder Halbwarmrundkneten sein kann. Dadurch lässt sich in besonders preiswerter Weise und bei maximaler Materialausnutzung eine endkontumahe Geometrie erzeugen. Weiterhin liegt dadurch ein optimaler und ungeschnittener Faserverlauf vor, wodurch die Belastbarkeit günstig beeinflusst wird. Während dieses zweiten Arbeitsschrittes kann in besonders vorteilhafter Weise die Bohrung wenigstens eines der hohlen Wellenenden durch das inkrementelle Verfahren verschlossen werden.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Hohlwellen, z. B. Getriebewellen, die durch die erfindungsgemäße Kombination wenigstens eines der in den Patentansprüchen angeführten und schutzfähigen Verfahrensschritte hergestellt werden, wobei die Welle eine durchgehende oder eine lediglich teilweise eingebrachte Bohrung aufweist.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn während des ersten Schrittes zur Erzeugung des Vorformlings dieser mit einem Hinterschnitt versehen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass während des Schmiedevorganges an einer der Schmiedestufen ein Schieberwerkzeug eingesetzt wird, das aus mehreren auf den zu schmiedenden Körper zubewegbaren Segmenten besteht, die beim Pressvorgang zusammengefahren sind und zum Auswerfen des Teiles wieder auseinander bewegt werden. Anhand der Figuren 1-3 sei die Erfindung näher erläutert.

Dabei zeigen die oberen Hälften der Figuren 1-3 jeweils den Vorformling und die unteren Hälften, die daraus hergestellten Hohlwellenkonturen.

In Figur 1 weist der Vorformling 1a einen Schaftabschnitt 2a und einen Flanschabschnitt 3a auf sowie eine durchgehende Bohrung 4a. Der Schaftbereich als auch die Bohrung können zylindrisch oder konisch ausgebildet sein.

Der Vorformling 1a ist durch einen Schmiedevorgang hergestellt, welcher in einem Mehrstufenwerkzeug durchgeführt wird. Einer der Folgen wird die Bohrung 4a bis zu einem Butzen 5 eingebracht. Dieser Butzen wird entweder in einer nächsten Station ausgestanzt oder kann in einem Werkzeug außerhalb des Schmiedewerkzeuges ausgestanzt werden.

In einem zweiten Schritt wird der Vorformling 1a zu dem Hohlwellengrundkörper 1b umgearbeitet und zwar inkrementell wie insbesondere durch Rundkneten, dabei kann der Flanschbereich 3a weitgehend erhalten werden und die inkrementelle Umformung im sich an den Bereich 3b anschließenden Bereich durchgeführt werden. Je nach gewünschter Innenkontur 4b, kann durch entsprechendes Vorformen der Bereich 2b und 2b ^' abschnittsweise ein zylindrischer oder profilierter Dorn von der dem Flanschbereich 3a abgekehrten Seite her eingeschoben werden.

Der Bereich 2b ^' kann am Ende auch durch inkrementelles Umformen derart verkleinert werden, so dass die Bohrung 4b an ihrem Endbereich verschlossen ist.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei der obere Bereich 11 a der Figur 2 den Vorformling darstellt und der untere Bereich wiederum den Hohlwellengrundkörper 11b. Hier reicht die im Schmiedeprozess eingebrachte Bohrung 12a nur teilweise durch den Rohling 11a hinein, der durch inkrementelles Umformen erzeugte Bereich ist mit 13 bezeichnet.

In Figur 3 ist der durch Schmieden hergestellte Vorformling 21a mit einem Hinterschnitt 22 versehen, der, ebenso wie der Rohling 21a, durch Schmieden hergestellt ist.

Der im unteren Bereich der Figur 3 dargestellte Hohlwellengrundkörper 21b ist im Bereich 23 durch Rundkneten umgeformt. Der Bereich 23 kann je nach gewünschter Innenform während des Umformprozesses durch einen Dorn abgestützt sein.