Innen- und/oder Außendurchmesser

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer zumindest teilweise hohl ausgebildeten Welle mit variierendem Innen- und/oder Außendurchmesser umfassend zumindest zwei zentrisch symmetrisch um eine Schmiedeachse angeordnete, im Sinne radialer Arbeitshübe antreibbare Schmiedewerkzeuge, einen Spannkopf zum Halten eines zumindest teilweise hohl ausgebildeten zylindrischen Rohlings, und einen Gegenhalter zur axialen Abstüt zung des Rohlings, wobei der Gegenhalter eine Basis und einen an der Basis angelegten, sich axial in einen zentralen Hohlraum des Rohlings erstreckenden Gegenhalterdorn aufweist, wobei der Gegenhalterdorn zumindest zweiteilig aus gebildet ist, wobei ein erstes Teil des Gegenhalterdorns ein Innenteil darstellt und ein zweites Teil des Gegenhalterdorns ein das Innenteil umgebendes Außenteil darstellt, wobei zumindest das Außenteil relativ zum Innenteil axial bewegbar ausgebildet ist sowie ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer zumin dest teilweise hohl ausgebildeten Welle mit variierendem Innen- und/oder Außen durchmesser unter Nutzung einer solchen Vorrichtung.

Stand der Technik

Im Fachgebiet des Maschinenbaus, insbesondere der Kraftfahrzeugtechnik, stel len Wellen und Achsen zentrale Elemente dar. Wellen und Achsen werden aus Gründen der Gewichtsreduzierung und Ressourcenschonung zunehmend aus Hohlmaterial, beispielsweise aus Rohrrohlingen als kostengünstigem Vormaterial, hergestellt. Zur Umformung der Rohlinge werden beispielsweise Radialschmiede verfahren eingesetzt. Zur Mehrfachumformung, d.h. Umformung von einem Roh ling mit unterschiedlichen Innen- und/oder Außendurchmessern muss ein Rohling in der Regel in separate Bauteilaufspannungen umgespannt werden, was zu ei nem erhöhten „Handlings“-Aufwand, höheren Zykluszeiten und dadurch bedingt auch zu höheren Kosten führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine baulich einfache Vorrichtung darzustellen, die auf einfache Art und Weise eine kontinuierliche Herstellung einer Welle mit variierendem Innen- und/oder Außendurchmesser ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Welle mit variierendem Innen- und/oder Außendurchmesser unter Nutzung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung darzustellen.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 4 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient der kontinuierlichen Herstellung einer zumindest teilweise hohl ausgebildeten Welle mit variierendem Innen- und/oder Außendurchmesser.

Die Vorrichtung umfasst erfindungsgemäß zumindest zwei zentrisch symmetrisch um eine Schmiedeachse angeordnete, im Sinne radialer Arbeitshübe antreibbare Schmiedewerkzeuge, einen Spannkopf zum Halten eines zumindest teilweise hohl ausgebildeten zylindrischen Rohlings, und einen Gegenhalter zur axialen Abstüt zung des Rohlings, wobei der Gegenhalter eine Basis und einen an der Basis angelegten, sich axial in einen zentralen Hohlraum des Rohlings erstreckenden Gegenhalterdorn aufweist.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist der Gegenhalterdorn zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Teil des Gegenhalterdorns ein Innenteil darstellt und ein zweites Teil des Gegenhalterdorns ein das Innenteil umgebendes Außenteil darstellt, wobei zumindest das Außenteil relativ zum Innenteil axial be wegbar ausgebildet ist.

Das Innenteil weist somit einen im Vergleich zum Außenteil kleineren Außen durchmesser auf. Das Außenteil weist somit einen im Vergleich zum Innenteil größeren Außendurchmesser auf.

Unter der Richtungsangabe „axial“ ist in diesem Zusammenhang eine Richtung entlang oder parallel zu der Schmiedeachse zu verstehen. Unter der Richtungs angabe „radial“ ist in diesem Zusammenhang eine Richtung normal zu der Schmiedeachse zu verstehen.

Der Gegenhalter und/oder der Spannkopf und/oder die Schmiedewerkzeuge kön nen entlang eines Führungsbettes axial bewegbar sein.

Der Gegenhalterdorn des Gegenhalters weist bevorzugt eine größere axiale Er streckung auf als der zentrale Hohlraum des Rohlings. D.h. der Gegenhalterdorn ist länger ausgeführt als der zentrale Hohlraum.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer zumindest teilweise hohl ausgebildeten Welle mit unterschiedlichen Innen- und/oder Außendurchmessern erfolgt unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umfasst zu- mindest die folgenden Schritte:

Bereitstellen eines zylindrischen Rohlings mit einer zumindest teil weise diesen Rohling durchbrechenden Durchgangsbohrung, die ei nen zentralen Hohlraum des Rohlings ausbildet,

Einspannen des Rohlings in einen Spannkopf, sodass eine Öffnung des zentralen Hohlraums auf einer vom Spannkopf abgewandten Stirnseite des Rohlings liegt,

Axiales Verfahren des Spannkopfs mit dem eingespannten Rohling zu einem ersten Abschnitt des Rohlings,

Axiales Zustellen eines Gegenhalters oder axiales Verfahren des Spannkopfs, sodass ein Gegenhalterdorn, nämlich ein Innenteil und ein Außenteil des Gegenhalterdorns den zentralen Hohlraum des Rohlings bis zu einem definierten Anschlag axial vollständig durch brechen, wobei der Rohling über das Außenteil vorgespannt wird, Radiales Zustellen der Schmiedewerkzeuge zu dem ersten Abschnitt des Rohlings,

Schmieden eines ersten Wellenabschnitts mit einem ersten Innen durchmesser im Bereich des ersten Abschnitts des Rohlings, wobei der erste Innendurchmesser durch einen Außendurchmesser des Außenteils definiert ist,

Radiales Öffnen der Schmiedewerkzeuge,

Axiales Verfahren des Außenteils in Richtung zur Basis des Gegen halters aus dem zentralen Hohlraum des Rohlings heraus, wobei der Rohling stirnseitig über das Außenteil vorgespannt wird,

Axiales Verfahren des Spannkopfs mit dem eingespannten Rohling zu einem zweiten Abschnitt des Rohlings, sodass das Innenteil im Bereich des zweiten Abschnitts liegt und den Hohlraum nur teilweise durchbricht,

Radiales Zustellen der Schmiedewerkzeuge zu dem zweiten Ab schnitt des Rohlings, Schmieden eines zweiten Wellenabschnitts mit einem zweiten In nendurchmesser im Bereich des zweiten Abschnitts des Rohlings, wobei der zweite Innendurchmesser durch einen Außendurchmesser des Innenteils definiert ist,

Radiales Öffnen der Schmiedewerkzeuge

Axiales Verfahren des Innenteils in Richtung zur Basis des Gegen halters aus dem zentralen Hohlraum des Rohlings heraus, wobei der Rohling stirnseitig über das Außenteil freigegeben wird,

Axiales Abziehen des Rohlings, nunmehr der fertigen Welle, vom Spannkopf.

Durch die erfindungsgemäße verbesserte Ausbildung der Vorrichtung kann ein Radialschmiedeverfahren realisiert werden, dass sich insbesondere durch einen geringen „Handlings“-Aufwand, geringere Zykluszeiten und dadurch bedingt auch geringere Kosten auszeichnet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich nungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften

Rohlings vor einem Schmiedevorgang.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften

Rohlings gemäß Fig. 1 nach einem ersten Schmiedevorgang mit einem ersten Innendurchmesser sowie einem ersten Au ßendurchmesser. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer fertigen Welle, also eines beispielhaften Rohlings gemäß Fig. 1 nach einem ersten und einem zweiten Schmiedevorgang

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung in einer Ausgangsstellung.

Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung während eines ersten Schmiedevorgangs.

Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zwischen dem ersten Schmiedevorgang und dem zweiten Schmiedevorgang.

Fig. 7 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung während eines zweiten Schmiedevorgangs.

Fig. 8 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung nach den beiden Schmiedevorgängen.

Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rohlings und der

Schmiedewerkzeuge.

Fig. 10 zeigt eine Frontalansicht von Fig. 9 in Blickrichtung des Rich tungspfeil 12. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen jeweils schematische Darstellungen eines Rohlings 5 in unterschiedlichen Schmiedestadien. So zeigt Fig. 1 einen Rohling 5 vor den Schmiedevorgängen, Fig. 2 zeigt einen Rohling 5 nach einem ersten Schmiede vorgang und Fig. 3 zeigt einen Rohling 5, nunmehr einer fertigen Welle, nach einem ersten und zweiten Schmiedevorgang. In Fig. 4 bis Fig. 8 ist jeweils eine Vorrichtung 1 in den entsprechenden Schmiedestadien dargestellt.

Der Rohling 5 gemäß Fig. 1 stellt das Ausgangsmaterial zur Fierstellung einer Welle mit einem variierenden Innendurchmesser M , i2 (und einem variierenden Außendurchmesser a1 , a2) dar und ist zylindrisch, teilweise hohl mit einem zentra len Flohlraum 8, ausgebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Rohling 5 ein einseitig geschlossener Fließpressrohling. Der Rohling 5 ist somit an einer ersten Stirnseite geschlossen und an einer dieser ersten Stirnseite gegen überliegenden zweiten Stirnseite offen ausgeführt, wobei die Öffnung an der zwei ten Stirnseite einen Teil des zentralen Flohlraums 8 des Rohlings 5 ist.

Die Vorrichtung 1 umfasst vier zentrisch symmetrisch um eine Schmiedeachse 2 angeordnete, im Sinne radialer Arbeitshübe antreibbare Schmiedewerkzeuge 3, nämlich Schmiedehämmer. Diese Schmiedehämmer und deren Anordnung ge genüber dem Rohling 5 sind insbesondere in Fig. 9 und Fig 10 dargestellt.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 einen Spannkopf 4 zum Flalten des Rohlings 5, wobei der Rohling 5 an seiner geschlossenen Stirnseite an dem Spannkopf 4 gehalten ist.

Die Vorrichtung 1 umfasst auch einen Gegenhalter 6 zur axialen Abstützung des Rohlings 5, wobei der Gegenhalter 6 eine Basis 7 und einen an der Basis ange legten Gegenhalterdorn 9 aufweist. Der Gegenhalterdorn 9 ist derart ausgebildet, dass er sich teilweise, axial in den zentralen Hohlraum 8 des Rohlings 5 erstrecken kann.

Der Gegenhalterdorn 9 ist zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Teil des Ge- genhalterdorns 9 ein Innenteil 10 darstellt und ein zweites Teil des Gegenhalter- dorns 9 ein das Innenteil 10 umgebendes Außenteil 11 darstellt.

Das Außenteil 11 ist relativ zum Innenteil 10 axial bewegbar ausgebildet.

Das Innenteil 10 weist somit einen im Vergleich zum Außenteil 11 kleineren Au ßendurchmesser auf. Das Außenteil 11 weist somit einen im Vergleich zum Innen teil 10 größeren Außendurchmesser auf.

Unter der Richtungsangabe „axial“ ist in diesem Zusammenhang eine Richtung entlang oder parallel zu der Schmiedeachse 2 zu verstehen. Unter der Richtungs angabe „radial“ ist in diesem Zusammenhang eine Richtung normal zu der Schmiedeachse 2 zu verstehen.

Der Gegenhalter 6 und/oder der Spannkopf 4 sind entlang eines Führungsbettes axial bewegbar. Die Schmiedewerkzeuge 3, also die Schmiedehämmer, sind radi al bewegbar.

Der Gegenhalterdorn 9 des Gegenhalters 6 weist eine größere axiale Erstreckung auf als der zentrale Hohlraum 8 des Rohlings 5 auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer zumindest teilweise hohl ausgebildeten Welle mit unterschiedlichen Innendurchmessern i1 , i2 und unter schiedlichen Außendurchmessern a1 , a2 erfolgt unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung 1 und umfasst zumindest die folgenden Schritte: Bereitstellen eines zylindrischen Rohlings 5 mit einer zumindest teil weise diesen Rohling 5 durchbrechenden Durchgangsbohrung, die einen zentralen Hohlraum 8 des Rohlings 5 ausbildet (einseitig ge schlossener Fließpressrohling: Fig. 1),

Einspannen des Rohlings 5 in einen Spannkopf 4, sodass eine Öff nung des zentralen Hohlraums 8 auf einer vom Spannkopf 4 abge wandten Stirnseite des Rohlings 5 liegt (Fig. 4),

Axiales Verfahren des Spannkopfs 4 mit dem eingespannten Rohling 5 zu einem ersten Abschnitt des Rohlings 5 (Fig. 4),

Axiales Zustellen eines Gegenhalters 6, sodass ein Gegenhalterdorn 9, nämlich ein Innenteil 10 und ein Außenteil 11 des Gegenhalter- dorns 9 den zentralen Hohlraum 8 des Rohlings 5 bis zu einem defi nierten Anschlag axial vollständig durchbrechen, wobei der Rohling 5 über das Außenteil 11 vorgespannt wird (Fig. 4),

Radiales Zustellen der Schmiedewerkzeuge 3 zu dem ersten Ab schnitt des Rohlings 5 (Fig. 4, Fig. 5),

Schmieden eines ersten Wellenabschnitts mit einem ersten Innen durchmesser M im Bereich des ersten Abschnitts des Rohlings 5, wobei der erste Innendurchmesser M durch einen Außendurchmes ser des Außenteils 11 definiert ist (Fig. 5),

Radiales Öffnen der Schmiedewerkzeuge 3 (Fig. 6),

Axiales Verfahren des Außenteils 11 in Richtung zur Basis 7 des Gegenhalters 6 aus dem zentralen Hohlraum 8 des Rohlings 5 her aus, wobei der Rohling 5 stirnseitig über das Außenteil 11 vorge spannt wird (Fig. 6),

Axiales Verfahren des Spannkopfs 4 mit dem eingespannten Rohling 5 zu einem zweiten Abschnitt des Rohlings 5, sodass das Innenteil 10 im Bereich des zweiten Abschnitts liegt und den Hohlraum 8 nur teilweise durchbricht (Fig. 7), - Radiales Zustellen der Schmiedewerkzeuge 3 zu dem zweiten Ab schnitt des Rohlings 5 (Fig. 7),

Schmieden eines zweiten Wellenabschnitts mit einem zweiten In nendurchmesser i2 im Bereich des zweiten Abschnitts des Rohlings 5, wobei der zweite Innendurchmesser i2 durch einen Außendurch- messer des Innenteils 10 definiert ist (Fig. 7),

Radiales Öffnen der Schmiedewerkzeuge 3 (Fig. 8),

Axiales Verfahren des Innenteils 10 in Richtung zur Basis 7 des Ge genhalters 6 aus dem zentralen Flohlraum 8 des Rohlings 5 heraus, wobei der Rohling 5 stirnseitig über das Außenteil 11 freigegeben wird (Fig. 8),

Axiales Abziehen des Rohlings 5, nunmehr der fertigen Welle, vom Spannkopf 4 (Fig. 3).

Bezuqszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Schmiedeachse

3 Schmiedewerkzeuge

4 Spannkopf

5 Rohling

6 Gegenhalter

7 Basis

8 Zentraler Hohlraum

9 Gegenhalterdorn

10 Erstes Teil (Innenteil)

11 Zweites Teil (Außenteil)

12 Richtungspfeil i1 Erster Innendurchmesser i2 Zweiter Innendurchmesser a1 Erster Außendurchmesser a2 Zweiter Außendurchmesser