Rollumformverfahren zur Herstellung von länqsverzahnten Profilkörpern in topfförmiqen zylindrischen Werkstücken

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rollumformverfahren zur Herstellung von längsverzahnten Profilkörpern in topfförmigen zylindrischen Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Fertigung von Profilkörpern, wie beispielsweise von Lamellenträgern von Schaltelementen oder ähnlichen Werkstücken umfassend eine zylindrische Grundstruktur sind die erzielbare Genauigkeit und Oberflächenqualität von besonderer Bedeutung.

Aus der DE 20 17 709 A1 der Anmelderin geht ein Verfahren zur Herstellung von Profilkörpern hervor, im Rahmen dessen ein Rollwerkzeug verwendet wird, um das Werkstück aus einem Rohling mit glatter Außenkontur mittels einer Presse herzustellen, wobei jeder Pressehub aus einem Rohling ein Werkstück ausformt. Hierbei ist vorgesehen, dass bei jedem Pressehub ein Walzvorgang durchgeführt wird, bei dem entlang des Umfanges des zu bearbeitenden Werkstückes regelmäßig und mit einheitlichem Winkel zueinander angeordnete Profilrollen das gewünschte Außenprofil in die Mantelfläche des Werkstückes eindrücken. Die verfahrensgemäß von den jeweiligen Profilrollen hergestellten Nuten sind untereinander gleich, wobei eine absatzfreie Außenkontur erreicht werden kann.

In nachteiliger Weise wird bei dem bekannten Verfahren die Drehung und somit das Abrollen der Profilrollen nur durch die bei der Umformung wirkenden Kräfte zwischen einem Werkstück und einer Profilrolle erzeugt, wodurch ein nicht definierbarer Schlupf der Profilrolle gegenüber dem Werkstück entsteht, was bei einem in Längsrichtung unregelmäßig ausgeführten Profil in

Maßungenauigkeiten resultiert. Ferner entsteht beim Einfahren der Profilrolle in das Material eine Zone, in der die Zahnflanke nicht vollständig ausgebildet ist.

In der DE 195 06 391 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Profilkörpern beschrieben, im Rahmen dessen die Profilrollen derart angetrieben werden, dass die Umfanggeschwindigkeit im Umformbereich mit der Geschwindigkeit des Werkstückes übereinstimmt, wodurch der Schlupf zwischen den Profilrollen und den Werkstücken weitgehend vermieden wird; in nachteiliger Weise ist zur Durchführung des Verfahren ein aufwendiger und teurer konstruktiver Aufbau erforderlich.

üblicherweise wird das Rollumformverfahren in einer Stufenpresse am Topfboden der topfförmigen zylindrischen Werkstücke begonnen, wobei verfahrensbedingt Material aus dem Kopf in die Flanken und in den Zahnfluss fließt, wodurch im Bereich des Topfbodens eine mangelhafte Zahnausformung auftritt.

Um dieses Problem zu lösen, ist im Rahmen der WO 2006/066525 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Längsnuten in zylindrischen Werkstücken unter Verwendung eines Rollumformverfahrens mit vorgeschaltetem Vorform- verfahren vorgeschlagen, wobei mittels des Vorformverfahrens Materialanhäufungen in den Eckbereichen des Rohlings realisierbar sind. Dadurch wird Material an den Stellen des Rohlings angehäuft, an denen bei der eigentlichen Rollumformung die Profilrollen in das Material eintauchen, so dass optimierte Profiltraganteile und Blechdicken für das Rollumformverfahren erzielt werden können. Als Vorformverfahren können hierbei Prägeverfahren und/oder Stauchverfahren durchgeführt werden. Nach Beendigung des Rollumformverfahrens kann jedoch ein Stauchen bzw. Zurückprägen in Maßproblemen an der Verzahnung resultieren.

Des weiteren ist aus der EP 0728 540 A1 ein Werkzeug zur Blechumformung bekannt, insbesondere für eine Presse, um ein Formteil aus Blech mit einem zahnförmigen oder wellenförmigen Profil zu versehen. Das bekannte Werkzeug weist ein Werkzeugunterteil und ein Werkzeugoberteil auf, die zur Umformung des Formteils zusammenwirken, wobei das Umformen in einem Arbeitsgang erfolgt und zum Ausbilden des zahnförmigen oder wellenförmigen Profils Formrollen vorgesehen sind, die zum Formteil gerichtet auf einem Kreisumfang angeordnet sind. Hierbei sind die Formrollen in Ergänzung des Reibschlusses mit dem Formteil mit einem Antrieb ausgestaltet, der sie um die eigenen Achsen antreibt.

Aus der DE 102006025034 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Längsnuten in zylindrische Werkstücke bekannt, bei dem mittels konzentrisch angeordneten Profilsegmentscheiben ein Profil am Umfang des Werkstückes erzeugt wird. Hierbei werden die Profilsegmentscheiben zu jedem Zeitpunkt des Umformvorganges durch einen Antrieb bewegt; der Antrieb ist unabhängig von der Abwälzbewegung der Profilsegmentscheiben auf dem Werkstück.

Bei der Serienfertigung von verzahnten Lamellenträgern aus einem gezogenen Blechzylinder nach dem Stand der Technik wird das Werkstück mit der geschlossenen Fläche d.h. den Boden des Zylinders durch die Rollstufen gefahren, wobei die freidrehenden Profilrollen das Material an den Rollstempel andrücken, sodass dieser die gewünschte Zahnform erhält. Um das Endprofil zu erhalten, sind mindestens zwei Rollstufen notwendig, da sonst das Material dieser Umformung nicht standhält und reißt; in der Regel umfasst ein derartiges Rollumformverfahren drei Rollstufen.

Hierbei entsteht der Nachteil, dass am übergang vom Boden zum Zahnkopf viel Material in Richtung auf das offene Ende einfällt, was bedeutet, dass am Zahnkopf ein Materialeinzug entsteht, der bei derartigen Umformvorgängen üblich ist.

Demnach beginnt das nutzbare Profil, d. h. die fertige Zahnausformung nicht im Bereich des Bodens, sondern einige Millimeter oberhalb des Bodens, was darin resultiert, dass die Lamellenträger entsprechend länger ausgeführt werden müssen, um die geforderte Anzahl von Lamellen formschlüssig tragen zu können. Dies wiederum resultiert in einer unerwünschten Erhöhung der Getriebebaulänge sowie des Getriebegewichts.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rollumformverfahren zur Herstellung von längsverzahnten Profilkörpern in topfförmigen zylindrischen Werkstücken anzugeben, durch dessen Durchführung das nutzbare Profil der Längsverzahnung maximiert wird. Insbesondere soll die Zahnausformung im Bereich des Bodens des Werkstücks optimiert und der beschriebene nachteilige Materialeinzug am Zahnkopf weitgehend reduziert werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung geht aus dem Unteranspruch hervor.

Demnach wird ein Rollumformverfahren vorgeschlagen, im Rahmen dessen das topfförmige zylindrische Werkstück in einer ersten Rollstufe nach dem Stand der Technik mit dem Boden zuerst durch eine Rollstufe gefahren wird, wobei vorzugsweise bei diesem ersten Rollvorgang die Zahnköpfe in einem vorgegebenen geringem Maß überwalzt wird, wodurch das Werkstück annähernd zylindrisch bleibt.

Durch den Schritt der überwalzung wird ein Austulpen des Werkstücks während der Durchführung des Verfahrens vermieden.

Das topfförmige zylindrische Werkstück wird anschließend mit seinem offenen Ende zuerst durch zumindest eine weitere Rollstufe gefahren; vorzugsweise wird das in der Regel als Blechtopf ausgeführte Werkstück durch zwei weitere Rollstufen gefahren. Durch diesen Vorgang fließt das Material in Richtung Boden und formt dort die Zähne optimal aus. Durch diese Vorgehensweise weist z.B. ein Lamellenträger im Bodenbereich eine optimale Zahnausformung auf, in der Lamellen aufgenommen werden können.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption beginnt das tragende Profil am Boden des topfförmigen zylindrischen Blechteils, wobei die gleiche Anzahl an Rollstufen benötigt wird, wie nach dem Stand der Technik.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur beispielhaft näher erläutert.

Im oberen Teil der Figur ist die Anordnung eines topfförmigen zylindrischen Blechteils 1 bei jedem Rollvorgang A, B, C gezeigt, wobei der Pfeil 2 die Richtung veranschaulicht, in die das Blechteil 1 durch die entsprechende Rollstufe gefahren wird. Im mittleren Teil der Figur ist jeweils ein Schnitt senkrecht zur Längsachse des Blechteils 1 nach der jeweiligen Rollstufe bzw. dem jeweiligen Rollvorgang gezeigt, wobei eine Detailansicht des durch den Kreis 4 markierten Bereiches nach jeder Rollstufe Gegenstand des unteren Teils der Figur ist. Vor dem Beginn des Rollumformverfahrens wird das Blechteil nach dem Stand der Technik durch Ziehen, Abstrecken und/oder Lochen bearbeitet.

Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf den linken oberen Teil in der Figur wird zu Beginn des Rollumformverfahrens beim Rollvorgang A das Blechteil 1 mit dem Boden 3 zuerst durch die Rollstufe gefahren, wobei im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung bei diesem ersten Rollvorgang der Zahnkopf in einem vorgegebenen Maß überwalzt wird, wodurch das Blechteil 1 annähernd zylindrisch bleibt.

Das Blechteil 1 wird anschließend im Rahmen des Rollvorgangs B mit seinem offenen Ende zuerst durch eine zweite Rollstufe gefahren, wie anhand des mittleren oberen Teils der Figur veranschaulicht. Durch diese Vorgehensweise fließt das Material in Richtung auf den Boden des Blechteils 1 und formt dort die Zähne optimal aus.

In einem nächsten Schritt wird im Rahmen eines dritten Rollvorgangs C das Blechteil 1 erneut mit seinem offenen Ende zuerst durch eine Rollstufe gefahren, wie aus dem rechten oberen Teil der Figur ersichtlich, um eine optimale Umformung des Blechteils zu erhalten.

Bezuqszeichen

1 Blechteil

2 Richtung in die das Blechteil 1 durch eine Rollstufe gefahren wird

3 Boden des Blechteils 1

4 Bereich des Blechteils 1 , der vergrößert dargestellt ist A Rollvorgang

B Rollvorgang

C Rollvorgang