Die Erfindung betrifft eine Metallhülse mit einem Metallkörper, der einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenden Innenkanal umgibt, wobei der Innenkanal mindestens eine in den Metallkörper zurückversetzte, in

Längsrichtung des Innenkanals verlaufende, durch eine distale und eine proximale Stirnflanke beidseitig abgesetzte Nut umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Metallhülse.

Metallhülsen werden im Stand der Technik als Bauteile für komplexere Komponenten und Maschinen in großer Menge benötigt und daher von der metallverarbeitenden Industrie in Massen hergestellt. Beispielsweise werden Metallhülsen wie die zuvor beschriebene Metallhülse mit mindestens einer in den Innenkanal zurückversetzten, beidseitig abgesetzten Nut bei der Herstellung von Getrieben für Kraftfahrzeuge benötigt.

Da es sich bei diesen Metallhülsen um Massenprodukte handelt, kommt es bei der Fertigung neben der Fertigungspräzision und Maßhaltigkeit besonders auf eine ökonomische Herstellungsweise mit kurzen Verfahrensdauern an, sodass die

Metallhülsen in großer Zahl möglichst günstig produziert werden können.

Während rein zylindrische Metallhülsen sehr einfach und schnell beispielsweise durch Gesenkschmieden oder Rückwärtsfließpressen eines Metallkörpers herstellbar sind, ist dies bei der zuvor beschriebenen Metallhülse aufgrund der durch die mindestens eine Nut bedingten Hinterschneidung im Innenkanal der Metallhülse nicht ohne Weiteres möglich.

Im Stand der Technik werden derartige Metallhülsen daher in mehrschrittigen Verfahren durch Radialschmieden hergestellt, bei dem durch ein radiales Kaltumformen der Metallhülse von Außen mittels bewegter Schmiedehämmer Nuten in den Innenkanal eingebracht werden. Zwar lassen sich die Metallhülsen auf diese Weise mit hoher Präzision fertigen. Das Radialschmieden ist jedoch zeitaufwändig und erfordert relativ lange Herstellungsdauern pro Metallhülse. Für ein bestimmtes Produktionsvolumen ist es daher häufig erforderlich, mehrere Produktionslinien parallel zu betreiben, die für das Radialschmieden zudem noch mit teuren

Spezialwerkzeugen ausgerüstet werden müssen. Daher erfordert die Produktion der Metallhülsen durch Radialschmieden hohe Investitionskosten. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die

Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse zur Verfügung zu stellen, das mit geringeren Investitionskosten durchführbar ist und mit dem kürzere Herstellungsdauern erreicht werden können, sowie eine entsprechend günstig und schnell herstellbare Metallhülse zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse, bei dem ein erstes Metallhülsenhalbzeug mit einem Metallkörper bereitgestellt wird, wobei der Metallkörper einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenden Innenkanal umgibt und wobei sich im Metallkörper auf der Seite des Innenkanals mindestens eine einseitig abgesetzte Nut befindet, die von einer distalen Stirnflanke durchgängig bis zu der proximalen Öffnung verläuft, und bei dem das erste Metallhülsenhalbzeug mit einem Stempel in eine erste Matrize gedrückt und dabei durch Fließpressen zu der herzustellenden Metallhülse umgeformt wird, wobei die erste Matrize so ausgebildet ist, dass sich im Metallkörper auf der Seite des Innenkanals eine von der distalen

Stirnflanke beabstandete und die Nut in proximaler Richtung begrenzende proximale Stirnflanke ausbildet.

Weiterhin wird die zuvor genannten Aufgabe zumindest teilweise gelöst durch eine Metallhülse, insbesondere hergestellt nach dem zuvor beschriebenen Verfahren, mit einem Metallkörper, der einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenen Innenkanal umgibt, wobei der Innenkanal mindestens eine in den Metallkörper zurückversetzte, in Längstrichtung des Innenkanals verlaufende, durch eine distale und eine proximale Stirnflanke beidseitig abgesetzte Nut umfasst und wobei die proximale Stirnflanke der Nut durch Fließpressen hergestellt ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass die Nachteile der Verfahren aus dem Stand der Technik, bei denen eine beidseitig abgesetzte Nut im Innenkanal einer Metallhülse durch Radialschmieden hergestellt wird, dadurch vermieden werden können, dass diese Nut, zumindest jedoch deren proximale Stirnflanke durch Fließpressen hergestellt wird. Auf diese Weise sind erheblich kürzere Herstellungsdauern möglich.

Beispielsweise konnten mit dem zuvor beschriebenen Verfahren Herstelldauern pro Metallhülse erreicht werden, die bei etwa einem Fünftel bzw. zum Teil sogar nur bei einem Zehntel der typischen Herstelldauern von radialgeschmiedeten Metallhülsen lagen. Gegenüber dem Radialschmieden kann daher mit dem zuvor beschriebenen Verfahren ein vorgegebenes Produktionsvolumen mit einer geringeren Anzahl paralleler Produktionslinien erreicht werden. Weiterhin erfordern Fließpress- Werkzeuge geringere Investitionskosten als die für das Radialschmieden benötigten Sonderwerkzeuge, so dass hierdurch eine weitere Kosteneinsparung erreicht wird. Im Ergebnis können damit die zuvor beschriebenen Metallhülsen ökonomischer und zu geringeren Kosten hergestellt werden.

Für das Verfahren wird zunächst ein erstes Metallhülsenhalbzeug mit einem

Metallkörper bereitgestellt, wobei der Metallkörper einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenden Innenkanal umgibt.

Unter der proximalen und distalen Öffnung werden die einander gegenüber liegenden Öffnungen eines hülsenförmigen Metallhülsenhalbzeugs verstanden, wobei die proximale Öffnung grundsätzlich diejenige Öffnung bezeichnet, mit der das betreffende Metallhülsenhalbzeug zuerst in die erste Matrize eingeführt wird, und die distale Öffnung entsprechend die der proximalen Öffnung gegenüberliegende Öffnung bezeichnet.

Im Metallkörper des ersten Metallhülsenhalbzeugs befindet sich auf der Seite des Innenkanals mindesten eine einseitig abgesetzte Nut, die von einer distalen

Stirnflanke durchgängig bis zu der proximalen Öffnung verläuft. Unter einer distalen Stirnflanke wird vorliegend verstanden, dass diese Stirnflanke die Nut in Richtung der distalen Öffnung begrenzt. Die distale Stirnflanke ist folglich beabstandet von der distalen Öffnung angeordnet. Unter einem durchgängigen Verlauf der Nut bis zur proximalen Öffnung wird verstanden, dass die Nut keine proximale Stirnflanke aufweist, sondern bis zum Ende des Metallkörpers auf der Seite der proximalen Öffnung reicht.

Die Nut verläuft vorzugsweise in axialer Richtung des Metallhülsenhalbzeugs. Unter der axialen Richtung wird vorliegend eine Richtung parallel zur axialen Achse des Metallhülsenhalbzeugs bzw. der Metallhülse verstanden, wobei die axiale Achse insbesondere mittig durch die proximale und durch die distale Öffnung des

Metallhülsenhalbzeugs bzw. der Metallhülse verläuft. Unter einer radialen Achse wird eine die axiale Achse in rechtem Winkel schneidende Achse verstanden.

Das erste Metallhülsenhalbzeug ist vorzugsweise im Wesentlichen

rotationssymmetrisch ausgebildet, mit einem kreisförmigen Querschnitt, dessen Größe sich jedoch in axialer Richtung verändern kann. Das erste Metallhülsenhalbzeug wird mit einem Stempel in eine erste Matrize gedrückt und dabei durch Fließpressen zu der herzustellenden Metallhülse umgeformt. Die Umformung durch Fließpressen erfolgt vorzugsweise als

Kaltumformung. Beim Fließpressen handelt es sich nach DIN 8583 um ein

Druckumformverfahren, bei dem der umzuformende Werkstoff, das heißt vorliegend der Metallkörper des ersten Metallhülsenhalbzeugs, unter Einwirkung eines hohen Drucks zum Fließen gebracht wird, indem ein Stempel den Metallkörper in eine formgebende, in der Querschnittsfläche verminderte Matrize drückt. Zu diesen Zweck kann insbesondere die Innenkontur der Matrize eine Querschnittsverjüngung und/oder ein in der Matrize angeordneter Dorn eine Querschnittsvergrößerung bzw. ein oder mehrere Auswölbungen aufweisen.

Die erste Matrize ist so ausgebildet, dass sich im Metallkörper auf der Seite des Innenkanals eine von der distalen Stirnflanke beabstandete und die Nut in proximaler Richtung begrenzende proximale Stirnflanke ausbildet. Unter der proximalen

Stirnflanke wird vorliegend verstanden, dass diese Stirnflanke die Nut in Richtung der proximalen Öffnung begrenzt. Die proximale und die distale Stirnflanke liegen also einander gegenüber und begrenzen die Nut zusammen in beide Richtungen, d.h. in Richtung der proximalen und in Richtung der distalen Öffnung.

Die proximale Stirnflanke wird bei dem Verfahren durch Fließpressen in einem Bereich erzeugt, in dem sich bei dem ersten Metallhülsenhalbzeug zuvor noch ein Teil der einseitig abgesetzten Nut befand. Durch das Fließpressen in der entsprechend ausgebildeten ersten Matrize wird erreicht, dass Material der Metallhülse in diesen Bereich der Nut des ersten Metallhülsenhalbzeugs fließt und dadurch die proximale Stirnflanke ausbildet.

Im Folgenden wird unter dem Begriff„Nutkontur" der Verlauf der Kante der Nut zur übrigen Innenkanalfläche verstanden. Da die Nut bei der Metallhülse beidseitig abgesetzt ist, weist die Metallhülse eine geschlossene Nutkontur auf, d.h. eine die Nut vollständig begrenzende Nutkontur. Die durch die Nutkontur begrenzte Fläche, d.h. die Fläche der Nut an der Oberfläche des Innenkanals, wird im Folgenden als

„Nutfläche" bezeichnet. Da der Innenkanal aufgrund der Hülsenform der Metallhülse in azimutaler Richtung, d.h. in einer Umlaufrichtung um die Axialachse, gekrümmt ist, weisen auch die Nutkontur und die Nutfläche eine entsprechende Krümmung auf. Zur einfacheren Charakterisierung der Nutkontur und der Nutfläche können diese flächentreu auf eine ebene Fläche projiziert werden, indem eine geometriegetreue zylinderförmige Darstellung der Innenfläche der Metallhülse an einer Stelle in axialer Richtung aufgeschnitten und dann in einer Ebene gebogen wird.

Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen des Verfahrens und der

Metallhülse beschrieben. Die in Bezug auf die Metallhülse beschriebenen

Ausführungsformen können entsprechend auch auf das Verfahren zur Herstellung einer solchen Metallhülse übertragen werden und umgekehrt. Insbesondere kann das Verfahren jeweils so angepasst werden, dass mit einem solchen Verfahren eine entsprechende Metallhülse nach einer der nachfolgenden Ausführungsformen hergestellt wird; andererseits können die Metallhülsen Merkmale aufweisen, die durch die beschriebene Ausführungsformen des Verfahrens in der Metallhülse erzeugt werden.

Bei der ersten Ausführungsform des Verfahrens weist die erste Matrize eine sich von der Matrizenöffnung zum Einführen des ersten Metallhülsenhalbzeugs in axialer

Richtung erstreckende Innenkontur mit einer von der Matrizenöffnung beabstandeten Querschnittsverjüngung auf und das erste Metallhülsenhalbzeug wird mit dem

Stempel soweit in die erste Matrize gedrückt, dass die proximale Öffnung hinter und die distale Stirnflanke vor der Querschnittverjüngung liegen.

Durch die von der Matrizenöffnung beabstandete Querschnittsverjüngung wird erreicht, dass das Material der Metallhülse an dieser Stelle zum Fließen gebracht wird und dadurch eine die Nut in proximaler Richtung begrenzende proximale Stirnflanke ausbildet. Indem das erste Metallhülsenhalbzeug mit dem Stempel soweit in die erste Matrize gedrückt wird, dass die proximale Öffnung hinter und die distale Stirnflanke vor der Querschnittsverjüngung liegen, wird die proximale Öffnung an der

Querschnittsverjüngung vorbei durch die Innenkontur der Matrize bewegt, während die distale Stirnflanke nur bis zu einem Abstand vor der Querschnittsverjüngung in die Kontur hineinbewegt wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass die proximale Stirnflanke an einer von der distalen Stirnflanke beabstandeten Stelle in die Nut eingebracht wird, sodass die Nut des ersten Metallhülsenhalbzeugs nicht vollständig verschlossen wird, sondern eine durch die proximale und distale Stirnflanke beidseitig abgesetzte Nut im Metallkörper verbleibt.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die Innenkontur der ersten Matrize im Bereich der Querschnittsverjüngung einen ersten Bereich mit einem in axialer Richtung konstanten ersten Querschnitt, einen auf der der Matrizenöffnung abgewandten Seite an den ersten Bereich anschließenden Übergangsbereich mit in axialer Richtung von dem ersten auf einen zweiten, geringeren Querschnitt abnehmenden Querschnitt und einen auf der der Matrizenöffnung abgewandten Seite an den Übergangsbereich anschließenden zweiten Bereich mit in axialer Richtung konstantem zweiten Querschnitt auf, wobei die Innenkontur im Übergangsbereich einen maximalen Winkel im Bereich von 25° bis 55°, vorzugsweise 30° bis 50°, insbesondere 35° bis 45°, zur axialen Achse des Innenkanals aufweist. Es hat sich gezeigt, dass sich die proximale Stirnflanke mit einer solchen ersten Matrize präzise und zuverlässig herstellen lässt. Vorzugsweise ist der Winkel der Innenkontur zur axialen Achse des Innenkanals im Wesentlichen im gesamten Übergangsbereich konstant. Die erste Matrize weist dann im Übergangsbereich im Wesentlichen eine konisch zulaufende Form auf. Der erste und zweite Bereich sowie der Übergangsbereich weisen vorzugsweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei der Durchmesser dieses kreisförmigen Querschnitts im zweiten Bereich geringer ist als im ersten Bereich und sich im Übergangsbereich von dem Durchmesser im ersten Bereich zum Durchmesser im zweiten Bereich stetig verjüngt. Das Querschnittsprofil im Übergangsbereich, das heißt das Profil des Übergangbereichs in axialer Richtung, ist vorzugsweise stetig, insbesondere glatt (d.h. stetig differenzierbar) ausgebildet. Auf diese Weise wird beim Fließpressen ein optimaler Materialfluss gewährleistet.

Unter dem Winkel der Innenkontur zur axialen Achse an einem Punkt der

Innenkontur wird der Winkel zwischen der Tangente des Innenkonturprofils an diesem Punkt und der axialen Achse verstanden. Weist der Übergangsbereich beispielsweise ein konisches Profil mit konstanter Querschnittsverjüngung auf, so ist auch der Winkel der Innenkontur zur axialen Achse über den gesamten

Übergangsbereich konstant. Weist der Übergangsbereich beispielsweise ein glattes Profil auf, so beträgt der Winkel der Innenkontur zur axialen Achse am Anfang und am Ende des Übergangsbereichs jeweils 0°, da das Profil an diesen Stellen glatt an den ersten und zweiten Bereich anschließt, und steigt jeweils von beiden Seiten zur Mitte des Übergangsbereichs hin an, um im Wendepunkt des Profils seinen maximalen Wert zu erreichen. Versuche haben gezeigt, dass die besten Ergebnisse zur Ausbildung einer gleichmäßigen und präzisen proximalen Stirnflanke bei einem maximalen Winkel im Bereich von 25° bis 55°, vorzugsweise von 30° bis 50°, insbesondere von 35° bis 45°, erreicht wurden.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der maximale Winkel der Innenkontur im Übergangsbereich zur axialen Achse des Innenkanals so gewählt, dass das Verhältnis dieses Winkels zu dem maximalen Winkel der proximalen Stirnflanke zur axialen Achse des Innenkanals größer ist als 1, vorzugsweise größer als 1,1, insbesondere größer als 1,2. Unter dem maximalen Winkel der proximalen Stirnflanke zur axialen Achse des Innenkanals wird vorliegend der maximale Winkel verstanden, den die Kontur der proximalen Stirnflanke im Längsschnitt mittig durch die Nut zur axialen Achse des Innenkanals der Metallhülse aufweist. Lässt sich die Kontur der proximalen Stirnflanke beispielsweise durch eine mindestens zweimal stetig differenzierbare Funktion darstellen, so ergibt sich der maximale Winkel an der Stelle eines Wendepunkts dieser Funktion. Weist die Kontur der proximalen Stirnflanke im Wesentlichen einen geraden Verlauf auf, so weist die proximale Stirnflanke im

Wesentlichen an jeder Stelle denselben (maximalen) Winkel zur axialen Achse des Innenkanals auf.

Versuche haben gezeigt, dass sich bei der Herstellung der Metallhülse ein bestimmter maximaler Winkel der proximalen Stirnflanke zur axialen Achse des Innenkanals einstellen lässt, indem zur Umformung des ersten Metallhülsenhalbzeugs eine Matrize verwendet wird, deren Kontur im Übergangsbereich einen gegenüber dem gewünschten Winkel der proximalen Stirnflanke entsprechend größeren maximalen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals aufweist. Soll beispielsweise ein maximaler Winkel der proximalen Stirnflanke von 35° eingestellt werden, so beträgt der maximale Winkel der Matrizenkontur im Übergangsbereich vorzugsweise mehr als 35°, insbesondere mindestens 38,5°.

Bei einer entsprechenden Ausführungsform der Metallhülse ist weist die

Außenkontur der Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke einen derartigen maximalen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals auf, dass das Verhältnis dieses Winkels zu dem maximalen Winkel der proximalen Stirnflanke zur axialen Achse des Innenkanals größer ist als 1, vorzugsweise größer als 1,1, insbesondere größer als 1,2.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens liegt der Umformgrad an der Querschnittsverjüngung zur Erzeugung der proximalen Stirnflanke im Bereich zwischen 30 und 45 %, vorzugsweise zwischen 35 und 40 %. Unter dem Umformgrad an der Querschnittsverjüngung wird die relative Querschnittsverjüngung verstanden, die die Metallhülse an der Querschnittsverjüngung erfährt. Der Umformgrad U an der Querschnittsverjüngung ergibt sich aus der Formel U = 1 - Q2/Q1, wobei Qi die

Querschnittsfläche der Matrize unmittelbar vor und Q2 die Querschnittsfläche der Matrize unmittelbar hinter der Querschnittsverjüngung sind. Qi und Q2 ergeben sich aus den jeweiligen Querschnittsflächen der Matrize unmittelbar vor und nach der Querschnittsverjüngung abzüglich der jeweiligen Querschnittsflächen eines in der Matrize angeordneten Innendorns an der jeweiligen Stelle. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist in der ersten Matrize ein Dorn mit zylindrischer Außenkontur angeordnet, dessen Querschnitt an den

Innendurchmesser der herzustellenden Metallhülse angepasst ist.

Auf diese Weise kann die Maßhaltigkeit des Innendurchmessers der herzustellenden Metallhülse gewährleistet werden, da beim Fließpressen in der ersten Matrize kein Material in den Innenkanal hinein fließen kann. Weiterhin kann auf diese Weise auch eine präzisere Ausbildung der proximalen Stirnflanke erreicht werden, da das Material des Metallkörpers beim Fließpressen gezielt im Wesentlichen in axiale Richtung geleitet wird. Der Dorn in der ersten Matrize weist insbesondere keine in die Nut hineinragenden Elemente auf, so dass er nach Durchführung des Fließpressens in der ersten Matrize ohne Weiteres aus der hergestellten Metallhülse herausgezogen werden kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das erste

Metallhülsenhalbzeug dadurch bereitgestellt, dass ein zweites Metallhülsenhalbzeug mit einem Metallkörper bereitgestellt wird, wobei der Metallkörper einen zwischen einer proximalen und einer distalen Öffnung verlaufenden Innenkanal umgibt, und wobei das zweite Metallhülsenhalbzeug mit einem Stempel in eine zweite Matrize gedrückt und dabei durch Fließpressen zu dem ersten Metallhülsenhalbzeug umgeformt wird, wobei in der zweiten Matrize ein Dorn derart angeordnet und ausgebildet ist, das sich im Metallkörper auf der Seite des Innenkanals eine einseitig abgesetzte Nut bildet, die von einer distalen Stirnflanke durchgängig bis zu der proximalen Öffnung verläuft.

Auf diese Weise kann das für die Herstellung der Metallhülse erforderliche erste Metallhülsenhalbzeug ebenfalls durch Fließpressen und damit auf eine sehr ökonomische Weise mit kurzen Herstellzeiten bereitgestellt werden. Beim

Hineindrücken des zweiten Metallhülsenhalbzeugs in die zweite Matrize wird der den Innenkanal umgebene Metallkörper über den in der zweiten Matrize angeordneten Dorn gestülpt, wobei der Dorn den Metallkörper beginnend von der proximalen Öffnung durch Fließpressen unter Bildung einer in axialer Richtung verlaufenden Nut umformt. Die Lage der distalen Stirnflanke wird dadurch bestimmt, wie weit das zweite Metallhülsenhalbzeug in die zweite Matrize und damit über den Dorn gedrückt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der Dorn in der zweiten Matrize mindestens eine seitliche, in Längsrichtung des Dorns verlaufende Auswölbung zur Bildung der mindestens einen einseitig abgesetzten Nut auf. Diese Auswölbung führt zu einer Querschnittsverjüngung in der zweiten Matrize, sodass ein Fließpressen des zweiten Metallhülsenhalbzeugs unter Bildung der einseitig abgesetzten Nut im Innenkanal erfolgt. Abgesehen von der mindestens einen

Auswölbung weist der Dorn vorzugsweise einen zylindrischen Querschnitt auf, der an den Durchmesser des zweiten Metallhülsenhalbzeugs angepasst ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist die zweite Matrize eine sich von der Matrizenöffnung zum Einführen des zweiten Metallhülsenhalbzeugs in axialer Richtung erstreckende Innenkontur mit einer von der Matrizenöffnung beabstandeten Querschnittsverjüngung auf. Durch diese Querschnittsverjüngung der Innenkontur wird das Material des Metallkörpers zum Fließen gebracht, so dass das Fließpressen in der zweiten Matrize begünstigt wird. Die Querschnittsverjüngung ist vorzugsweise im Bereich der Auswölbung des Dorns angeordnet. Auf diese Weise wird das Fließen des Materials des Metallkörpers gerade an der Stelle der Auswölbung begünstigt, so dass das Einformen der einseitig abgesetzten Nut in den Innenkanal erleichtert und durch die Querschnittsverjüngung zudem das dafür erforderliche Material zur Verfügung gestellt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der Dorn in der zweiten Matrize derart angeordnet und ausgebildet, dass in den Innenkanal des zweiten Metallhülsenhalbzeugs über den Umfang des Innenkanals verteilt mehrere, insbesondere vier, einseitig abgesetzte Nuten eingebracht werden, die jeweils von einer distalen Stirnflanke durchgängig bis zu der proximalen Öffnung verlaufen. Auf diese Weise können mit dem Dorn beim Fließpressen in der zweiten Matrize gleichzeitig mehrere Nuten und damit im Ergebnis nach dem Fließpressen in der ersten Matrize eine Mehrzahl beidseitig abgegrenzter Nuten mit jeweils einer distalen und proximalen Stirnflanke hergestellt werden. Beispielsweise kann der Dorn vier gleichartige Auswölbungen aufweisen, die jeweils im Abstand von 90° in

Umfangsrichtung des Dorns verteilt sind, sodass sich im Metallkörper des ersten Metallhülsenhalbzeugs entsprechend vier im Abstand von jeweils 90° um den Umfang des Innenkanals verteilte, einseitig abgesetzte Nuten ausbilden.

Bei der weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das zweite

Metallhülsenhalbzeug dadurch bereitgestellt, dass aus einem Metallvollkörper durch Napf-Rückwärtsfließpressen zunächst ein napfförmiger Metallkörper und dann durch Entfernen des Bodens aus dem napfförmigen Metallkörper das zweite

Metallhülsenhalbzeug hergestellt wird. Auf diese Weise kann auch das zweite

Metallhülsenhalbzeug durch Fließpressen und damit auf eine sehr ökonomische Weise mit kurzer Verfahrensdauer hergestellt werden. Bei dem Metallvollkörper handelt es sich vorzugsweise um einen im Wesentlichen zylindrischen Vollkörper, der zur besseren Positionierung beim Napf-Rückwärtsfließpressen auf einer oder beiden Stirnseiten eine zentrale Vertiefung aufweisen kann. Unter Napf-Rückwärtsfließpressen wird verstanden, dass der Metallvollkörper mit einem Stempel in eine Napf-Rückwärtsfließpressmatrize gedrückt wird, wobei das beim Fließpressen fließende Metall des Metallvollkörpers entgegen der Richtung des Stempels seitlich an diesem vorbeifließt und so den Rand des napfförmigen

Metallkörpers bildet. Der im napfförmigen Metallkörper verbleibende Boden kann dann nachträglich beispielsweise durch Ausstanzen, Aussägen oder auf andere Weise entfernt werden, um das zweite Metallhülsenhalbzeug bereitzustellen.

Alternativ kann das zweite Metallhülsenhalbzeug dadurch bereitgestellt werden, dass von einem vorgefertigten Rohr ein Rohrabschnitt in geeigneter Länge abgetrennt wird. Weiterhin kann das zweite Metallhülsenhalbzeug auch dadurch bereitgestellt werden, dass ein vorzugsweise zylindrischer Vollkörper geeigneter Größe,

beispielsweise ein Sägeabschnitt aus einem Vollprofil, bereitgestellt und zur Bildung eines Innenkanals ausgebohrt wird. Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Metallhülse mit einem Stempel in eine dritte Matrize gedrückt und dabei durch Fließpressen umgeformt, wobei die dritte Matrize eine sich von der Matrizenöffnung zum Einführen der

Metallhülse erstreckenden Innenkontur mit einer von der Matrizenöffnung

beabstandeten Querschnittsverjüngung aufweist und die Metallhülse mit dem Stempel soweit in die dritte Matrize gedrückt wird, dass die proximale Öffnung hinter und die proximale Strinflanke vor der Querschnittsverjüngung liegen.

Das durch die Querschnittsverjüngung hervorgerufene Fließpressen der Metallhülse wird damit auf einen Bereich zwischen der Nut und der proximalen Öffnung beschränkt, sodass die Innenkontur und gegebenenfalls auch die Außenkontur des Metallkörpers im Bereich der proximalen Öffnung durch die dritte Matrize angepasst werden können, ohne das hierbei die zuvor hergestellte Nut beeinträchtigt wird.

Insbesondere kann in der dritten Matrize hierzu ein entsprechend ausgebildeter Dorn, insbesondere ein zylindrischer Dorn angeordnet sein, dessen Querschnitt an den einzustellenden Querschnitt im Bereich der proximalen Öffnung angepasst ist.

Bei einer Ausführungsform der Metallhülse weist die mindestens eine Nut eine Nutkontur mit zwei im Wesentlichen parallelen Axialbereichen, in denen die

Nutkontur im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung der Metallhülse verläuft, und mit einem proximalen und einem distalen Stirnflankenbereich auf, in denen die Nut in proximaler bzw. distaler Richtung begrenzt wird. Die Nutkontur verläuft in dem proximalen und distalen Stirnflankenbereich jeweils nicht mehr parallel zur

Axialrichtung, sondern zumindest teilweise quer dazu. Insbesondere weisen die Tangenten der Nutkontur im proximalen und distalen Stirnflankenbereich einen Winkel von mindestens 1° zur Axialrichtung der Metallhülse auf. Unter diesem Winkel wird hierbei jeweils der Winkel zwischen der Tangente an einem Punkt der Nutkontur zur Parallele der Axialachse durch diesen Punkt verstanden. Die von der Nutkontur begrenzte Nutfläche weist entsprechend ebenfalls einen proximalen und einen distalen Stirnflankenbereich auf, in dem die Nutfläche in Umfangsrichtung des

Innenkanals jeweils durch den proximalen bzw. distalen Stirnflankenbereich der Nutkontur begrenzt wird. Der von den Axialbereichen der Nutkontur in Umfangsrichtung begrenzte Bereich der Nutfläche wird entsprechend als Axialbereich der Nutfläche bezeichnet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse weist der Metallkörper zumindest im Bereich der proximalen Stirnflanke einen für das Fließpressen charakteristischen Faserverlauf auf. Unter dem Faserverlauf des Metallkörpers wird vorliegend die Ausrichtung der einzelnen Gefügekörner verstanden. Der Faserverlauf kann beispielsweise bei einem Schnitt durch den Metallkörper sichtbar gemacht werden, indem die Schnittfläche zunächst poliert und dann geätzt wird.

Fießgepresste Metallkörper weisen einen charakteristischen Faserverlauf auf, der sich insbesondere vom Faserverlauf radial geschmiedeter Metallkörper unterscheidet. Daher kann durch die Untersuchung des Faserverlaufs einer Metallhülse festgestellt werden, ob die proximale Stirnflanke durch Radialschmieden oder (erfindungsgemäß) durch Fließpressen erzeugt wurde.

Bei der Herstellung der proximalen Stirnflanke durch Radialschmieden führen die auf den Metallkörper wirkenden Kräfte aufgrund der radialen Bewegung der

Schmiedehämmer zu einer radialen Stauchung des Materials und damit zu einer Stauchung der Fasern. Nach dem Radialschmieden weist der Metallkörper daher im Bereich der proximalen Stirnflanke einen gestauchten und verzerrten Faserverlauf, typischerweise mit einer Vielzahl von Unterbrechungen und Versetzungen der einzelnen Fasern, auf. Der Faserverlauf im Bereich der proximalen Stirnflanke unterscheidet sich daher typischerweise stark von der Faserstruktur des

Metallkörpers in den an diesen Bereich der proximalen Stirnflanke angrenzenden Bereichen.

Demgegenüber führt die Herstellung der proximalen Stirnflanke durch Fließpressen zu einem gleichmäßigen Faserverlauf im Bereich der proximalen Stirnflanke, bei dem die einzelnen Fasern im Wesentlichen ohne signifikante Stauchungen, Verzerrungen und Unterbrechungen der Kontur des Metallkörpers folgen, so dass sich im Bereich der proximalen Stirnflanke eine Faserstruktur ergibt, die typischerweise mit der Faserstruktur des Metallkörpers in den an diesen Bereich der proximalen Stirnflanke angrenzenden Bereichen vergleichbar ist. Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse nimmt die Breite der Nutfläche im Bereich der proximalen Stirnflanke in proximaler Richtung stetig bis auf eine Breite von weniger als 25%, vorzugsweise von weniger als 10% der maximalen Breite der Nutfläche ab. Unter der Breite der Nutfläche wird vorliegend die Breite der Nutfläche in Umfangrichtung des Innenkanals verstanden, d.h. quer zur Axialrichtung der Metallhülse. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Axialschmieden wird aufgrund der äußeren Krafteinwirkung des verwendeten Schmiedehammers eine relativ gerade Kante im Bereich der proximalen Stirnflanke geschaffen, sodass die Breite der Stirnflanke und damit die Breite der Nutfläche im Bereich dieser Kante von einer relativ großen Breite sprunghaft auf Null abnimmt. Demgegenüber führt das Fließpressen zu einer runderen Form der proximalen Stirnflanke, sodass die Breite der Nutfläche in Richtung der proximalen Stirnflanke stetig bis auf eine Breite von weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 10% abnimmt. Auf diese Weise lassen sich Metallhülsen mit durch Fließpressen erzeugter proximaler Stirnflanke einfach von Metallhülsen mit durch Radialschmieden erzeugter proximaler Stirnflanke

unterscheiden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse ist die Nutfläche im proximalen Stirnflankenbereich geringer als 85%, vorzugsweise geringer als 80%, der Fläche des kleinsten, die Nutfläche im proximalen Stirnflankenbereich einbettenden Rechtecks. Unter dem kleinsten Rechteck, das die Nutfläche im proximalen Stirnflankenbereich einbettet, wird das kleinste Rechteck verstanden, das die Nutfläche vom Übergang des Axialbereichs zum proximalen Stirnflankenbereich der Nutfläche bis zum proximalen Ende der Nutfläche einfasst. Aufgrund der Krümmung der Innenkanalfläche handelt es sich bei diesem Rechteck um ein entsprechend dem Innenkanal gekrümmtes

Rechteck. Für eine einfache Bestimmung des kleinsten Rechtecks wird die Nutfläche bevorzugt zunächst flächentreu in eine Ebene projiziert, da auf diese Weise auch das kleinste Rechteck in dieser Ebene liegt und folglich ungekrümmt ist. Auch die

Bestimmung des Flächenanteils der Nutfläche an der Fläche des Rechtecks kann aufgrund der Flächentreue der Projektion in der Ebene erfolgen. Anhand des Anteils der Nutfläche an der Fläche des kleinsten einbettenden Rechtecks kann die für das Fließpressen charakteristische rundere Form der proximalen

Stirnflanke einfach von der beim Radialschmieden entstehenden Form unterschieden werden, da die Nutfläche aufgrund der stärkeren Rundung der Nutkontur im proximalen Stirnflankenbereich eine geringere Fläche des die Nutfläche in diesem Bereich einbettenden Rechtecks einnimmt als die beim Radialschmieden entstehden Nutfläche.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Außenkontur der Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke einen maximalen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals von maximal 75°, vorzugsweise von maximal 60°, insbesondere von maximal 45°, auf. Unter der Außenkontur der Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke wird die Kontur der Außenseite des Metallkörpers in dem Bereich verstanden, in dem sich an der entsprechenden Stelle im Innenkanal die proximale Stirnflanke befindet. Bei konventioneller Herstellung der proximalen Stirnflanke durch Radialschmieden führen die radial nach innen gerichteten Bewegungen der Schmiedehämmer zur Ausbildung einer recht scharfen Kante beim Übergang der proximalen Stirnflanke zur übrigen Nut, so dass die Außenkontur an dieser Stelle sehr große Winkel von bis zu 90° einnimmt. Demgegenüber kann beim Fließpressen eine Außenkontur der Metallhülse hergestellt werden, die keine derartigen scharfen Kanten aufweist, so dass insbesondere ein maximalen Winkel der Außenkontur zur axialen Achse des Innenkanals in diesem Bereich von höchstens 75°, höchstens 60° oder sogar höchstens 45° erreicht werden kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse besteht die Metallhülse aus einer Stahllegierung, vorzugsweise mit einem Kohlenstoff-Gehalt von maximal 0,5 Gew.-%. Höhere Kohlenstoff-Gehalte haben sich beim Fließpressen als problematisch herausgestellt. Für die Metallhülse können beispielsweise Einfach- oder Vergütungsstähle eingesetzt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse weist der Innenkanal abgesehen von der mindestens einen Nut (bzw. abgesehen von einer Mehrzahl von Nuten) einen rotationssymmetrischen Querschnitt auf. Es wurde festgestellt, dass bei dem beschriebenen Fließpressen zur Herstellung der proximalen Stirnflanke gleichzeitig eine hohe Maßhaltigkeit der Metallhülse erreicht wird, so dass mit diesem Verfahren insbesondere ein rotationssymmetrischer Querschnitt des Innenkanals zur Verfügung gestellt werden kann. Derartige Metallhülsen werden in der Praxis häufig nachgefragt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Metallhülse umfasst der Innenkanal mehrere, insbesondere vier, über den Umfang des Innenkanals verteilte, in den Metallkörper zurückversetzte, in Längsrichtung des Innenkanals verlaufende, jeweils durch eine distale und eine proximale Stirnflanke beidseitig abgesetzte Nuten.

Bei der Herstellung von Getrieben insbesondere Kraftfahrzeuggetrieben werden häufig Metallhülsen mit bestimmten Geometrievorgaben, insbesondere mit

mindestens einer beidseitig abgesetzten, in den Innenkanal zurückversetzten Nut, nachgefragt, die mit den Metallhülsen entsprechend der zuvor beschriebenen

Ausführungsbeispiele erfüllt werden können. Da die oben beschriebene Metallhülse besonders günstig und mit kurzen Verfahrensdauern gefertigt werden kann, ist diese Metallhülse insbesondere für kostensensitive Produkte wie zum Beispiel Getriebe, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik, geeignet.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen der Metallhülse und des Verfahrens zu deren Herstellung beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.

In der Zeichnung zeigen Fig. 1 - 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer

Metallhülse aus dem Stand der Technik,

Fig. 3 eine Metallhülse aus dem Stand der Technik, die mit dem in den Fig. 1 -

2 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde,

Fig. 4 - 5 einen ersten Verfahrensschritt zur Herstellung eines zweiten

Metallhülsenhalbzeugs aus einem Metallvollkörper gemäß einem

Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung einer Metallhülse, Fig. 6 einen zweiten Verfahrensschritt zur Herstellung eines ersten

Metallhülsenhalbzeugs aus dem zweiten Metallhülsenhalbzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur

Herstellung einer Metallhülse,

Fig. 7 einen dritten Verfahrensschritt zur Herstellung einer Metallhülse aus dem ersten Metallhülsenhalbzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel des

Verfahrens zur Herstellung einer Metallhülse,

Fig. 8 ein vierter Verfahrensschritt zur Weiterverarbeitung der hergestellten

Metallhülse gemäß dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur

Herstellung einer Metallhülse,

Fig. 9 ein zweites Metallhülsenhalbzeug, wie es mit dem Verfahrensschritt aus

Fig. 4-5 hergestellt und für den Verfahrensschritt aus Fig. 6 verwendet werden kann,

Fig. 10 ein erstes Metallhülsenhalbzeug, wie es mit dem Verfahrensschritt aus

Fig. 6 hergestellt und für den Verfahrensschritt in Fig. 7 verwendet werden kann,

Fig. 11 eine Metallhülse, wie sie mit dem Verfahrensschritt aus Fig. 7

hergestellt und für den Verfahrensschritt in Fig. 8 verwendet werden kann,

Fig. 12 eine weiterverarbeitete Metallhülse, wie sie mit dem Verfahrensschritt in Fig. 8 hergestellt werden kann,

Fig. 13 eine Darstellung der Nutkontur im Bereich der proximalen Stirnflanke, Fig. 14 eine Abbildung der Faserstruktur einer Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke, wobei die proximale Stirnflanke der Metallhülse durch Radialschmieden hergestellt wurde, und

Fig. 15 eine Abbildung der Faserstruktur einer Metallhülse im Bereich der proximalen Stirnflanke, wobei die proximale Stirnflanke der Metallhülse durch Fließpressen hergestellt wurde.

Die Fig. 1 - 2 zeigen schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse aus dem Stand der Technik. Eine mit diesem Verfahren hergestellte Metallhülse aus dem Stand der Technik ist in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt.

Im ersten Schritt des Verfahrens aus dem Stand der Technik (Fig. 1) wird zunächst ein hülsenförmiges Halbzeug 2 über einen Dorn 4 gestülpt, der an seiner Umfangseite radiale Auswölbungen 6 aufweist. Mit vier radial angeordneten Schmiedehämmern 8 (von denen in der Querschnittsansicht in Fig. 1 nur zwei Schmiedehämmer sichtbar sind), wird das Halbzeug 2 dann in einem von seiner distalen Öffnung 10 und von seiner proximalen Öffnung 12 beabstandeten Bereich durch Radialschmieden von außen gegen die Auswölbungen 6 des Dorns 4 gedrückt, sodass in diesem Bereich den Auswölbungen 6 entsprechende Nuten in den Innenkanals 14 des Halbzeugs 2 eingebracht werden.

Im zweiten Schritt des Verfahrens aus dem Stand der Technik (Fig. 2) wird der Dorn 4 aus dem Halbzeug 2 herausgezogen und ein weiterer Dorn 18 ohne Auswölbungen in das Halbzeug 2 hineingefahren. Mit den vier radial angeordneten Schmiedehämmer 8 wird das Halbzeug 2 dann in einem der proximalen Öffnung 12 zugewandten Bereich durch Radialschmieden von außen gegen den Dorn 18 gedrückt, so dass die im ersten Schritt in den Innenkanal 14 eingebrachten Nuten 20 in proximaler Richtung begrenzt werden.

Eine auf diese Weise hergestellte Metallhülse 22 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Nut 20 weist eine der distalen Öffnung 10 zugewandte distale Stirnflanke 24 sowie eine der proximalen Öffnung 12 zugewandte proximale Stirnflanke 26 auf. Eine durch

Radialschmieden hergestellte Metallhülse wie die Metallhülse 22 weist insbesondere im Bereich der proximalen Stirnflanke 26 einen für das Radialschmieden

charakteristischen Faserverlauf auf.

Der Nachteil des anhand der Fig. 1 - 2 skizzierten Verfahrens aus dem Stand der Technik liegt in der langen Herstellungszeit von 40 bis 45 Sekunden pro Metallhülse 22, die für das Radialschmieden der Nuten im ersten Schritt sowie für das Begrenzen der Nuten in proximaler Richtung im zweiten Schritt erforderlich ist.

Im Folgenden wird nun anhand der Fig. 4 bis 8 ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Metallhülse beschrieben, wobei in jeder dieser Figuren ein Verfahrensschritt des Verfahrens dargestellt ist. Die Fig. 4 bis 8 sind jeweils zweigeteilt, wobei die rechte Seite die Situation zu Beginn und die linke Seite die Situation am Ende des jeweiligen Verfahrensschritts darstellt.

Bei den in den Fig. 4 bis 6 und 8 dargestellten Verfahrensschritten handelt es sich um optionale Verfahrensschritte gemäß bevorzugter Ausführungsformen des

erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den Fig. 9 bis 12 werden weiterhin die mit den einzelnen Verfahrensschritten erreichten Umformungen des Metallkörpers dargestellt. Insbesondere zeigen Fig. 9 ein zweites Metallhülsenhalbzeug 120 im Querschnitt, Fig. 10 ein erstes

Metallhülsenhalbzeug 140 im Querschnitt, Fig. 11 eine Metallhülse 160 im Querschnitt und Fig. 12 eine weiterverarbeitete Metallhülse 180 im Querschnitt.

Fig. 4 zeigt ein Werkzeug 200 zum Napf-Rückwärtsfließpressen. Das Werkzeug 200 weist eine Matrize 210 zum Napf-Rückwärtsfließpressen sowie ein zugehöriges Stempelwerkzeug 250 auf. Die Matrize 210 weist eine sich von der Matrizenöffnung 212 in axialer Richtung 202 erstreckende Innenkontur 214 auf, wobei die

Innenkontur zylindrisch ausgebildet ist und durch einen Bodenstempel 216 nach unten begrenzt wird. Das Stempelwerkzeug 250 weist einen zentralen Stempel 252 auf, der in axialer Richtung mit hoher Kraft in die Öffnung 212 der Matrize 210 bewegt werden kann. Weiterhin weist das Stempelwerkzeug 250 eine um den Stempel 252 angeordnete und gegenüber diesem in axialer Richtung bewegliche Hülse 254 auf.

Zu Beginn des ersten Verfahrensschritts wird zunächst ein zylinderförmiger

Metallvollkörper 100 in die Matrize 210 eingelegt (rechte Seite der Fig. 4). Der Metallvollkörper weist an beiden Stirnflächen jeweils eine zentrale Vertiefung 102, 104 auf, um eine bessere Zentrierung der Stempel 252 und 216 am Metallkörper 100 zu erreichen. Bei der Durchführung des ersten Verfahrensschritts wird dann der

Stempel 252 mit hoher Kraft in den Metallvollkörper 100 hineingedrückt, sodass das Material des Metallvollkörpers zu fließen beginnt und in den den Stempel 252 umgebenden Bereich strömt. Auf diese Weise wird ein napfförmiger Metallkörper 110 hergestellt (linke Seite der Fig. 4).

Anschließend wird der napfförmige Metallkörper 110 in ein Stanzwerkzeug 300 eingesetzt (Fig. 5, rechte Seite), mit dem der Boden 112 des napfförmigen

Metallkörpers 110 durch das Hinunterbewegen eines Stempels 310 aus dem napfförmigen Metallkörper 110 ausgestanzt wird, sodass sich ein zweites

Metallhülsenhalbzeug 120 ergibt (Fig. 5, linke Seite). Das auf diese Weise hergestellte zweite Metallhülsenhalbzeug 120 ist in Fig. 9 dargestellt. Das zweite

Metallhülsenwerkzeug 120 weist einen Metallkörper 122 auf, der einen zwischen einer distalen Öffnung 124 und einer proximalen Öffnung 126 verlaufenden

Innenkanal 128 umgibt.

In dem in Fig. 6 dargestellten, zweiten Verfahrensschritt wird das zweite

Metallhülsenhalbzeug 120 zu einem ersten Metallhülsenhalbzeug 140 verarbeitet. Hierzu wird ein zweites Fließpresswerkzeug 400 mit einer zweiten Matrize 410 und einem zweiten Stempel 450 verwendet. Die zweite Matrize 410 weist eine sich von der Matrizenöffnung 412 zum Einführen des zweiten Metallhülsenhalbzeugs 120 in axialer Richtung 402 erstreckende Innenkontur 414 mit einer von der Matrizenöffnung 412 beabstandeten Querschnittsverjüngung 416 auf. Weiterhin ist in der Matrize ein Dorn 430 angeordnet, der an seiner Außenseite vier über den Umfang verteilte Auswölbungen 432 aufweist. Zu Beginn des Verfahrensschritts wird das zweite Metallhülsenhalbzeug 120 mit der proximalen Öffnung 126 voran in die Matrizenöffnung 412 eingesetzt (Fig. 6, rechte Seite) und dann mit einem Stempel 452 des Stempelwerkzeugs 450 unter hohem Druck in die zweite Matrize 410 hineingedrückt. Durch die Querschnittsverjüngung 416 der Innenkontur der zweiten Matrize 410 und die in diesem Bereich

angeordneten Auswölbungen 432 des Dorns 430 werden in den Metallkörper 122 des zweiten Metallhülsenhalbzeugs 120 vier über den Umfang verteilte einseitig abgesetzten Nuten 150 eingebracht die von einer distalen Stirnflanke 152

durchgängig bis zur der proximalen Öffnung 126, 146 verlaufen (Fig. 6, linke Seite). Das auf diese Weise hergestellte erste Metallhülsenhalbzeug 140 ist in Fig. 10 dargestellt. Der Metallkörper 142 des ersten Metallhülsenhalbzeugs 140 weist eine distale Öffnung 144 und eine proximale Öffnung 146 auf, zwischen denen ein

Innenkanal 148 verläuft. Der Innenkanal weist vier in Umfangsrichtung verteilte Nuten 150 auf, die jeweils von einer distalen Stirnflanke 152 einseitig abgesetzt sind und durchgängig bis zur proximalen Öffnung 146 verlaufen.

Dieses erste Metallhülsenhalbzeug 140 wird in dem in Fig. 7 dargestellten dritten Verfahrensschritt zu einer Metallhülse 160 weiterverarbeitet. Hierzu wird ein erstes Fließpresswerkzeug 500 mit einer ersten Matrize 510 und einem ersten

Stempelwerkzeug 550 mit einem Stempel 552 verwendet. Die erste Matrize 510 weist eine sich von der Matrizenöffnung 512 zum Einführen des ersten

Metallhülsenhalbzeugs 140 in axialer Richtung 502 erstreckende Innenkontur 514 mit einer ersten Querschnittsverjüngung 516 und einer zweiten Querschnittsverjüngung 518 auf. Die Innenkontur 414 der ersten Matrize 510 weist oberhalb der zweiten Querschnitts Verjüngung 518 einen ersten Bereich 520 mit einem in axialer Richtung konstanten ersten Querschnitt und unterhalb der zweiten Querschnittsverjüngung 518 einen zweiten Bereich 522 mit einem in axialer Richtung konstanten zweiten, geringeren Querschnitt auf. Die Querschnittsverjüngung 518 selbst bildet einen

Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich 520 und dem zweiten Bereich 522, in dem der Querschnitt von dem ersten größeren auf den zweiten geringeren

Querschnitt abnimmt. Der Winkel der Innenkontur 414 zur axialen Achse bzw. zur axialen Richtung 402 ist in diesem Übergangsbereich im Wesentlichen konstant und liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 25° und 55°, weiter bevorzugt zwischen 30° und 50°, insbesondere zwischen 35° und 45°. Das erste Metallhülsenhalbzeug 140 wird zu Beginn des Verfahrensschritts mit der proximalen Öffnung 146 voran in die Matrizenöffnung 512 eingesetzt und ein Dorn 530 wird von Seiten des

Stempelwerkzeugs 550 in den Innenkanal 148 des zweiten Metallhülsenhalbzeugs eingeführt (Fig. 7, rechte Seite). Der Dorn 530 weist eine an den Innenkanal 148 des ersten Metallhülsenhalbzeugs 140 angepasste abschnittsweise zylindrische Form auf.

Mit dem Stempel 552 wird das erste Metallhülsenhalbzeug 140 dann mit großer Kraft in die erste Matrize 510 hineingedrückt, und zwar soweit, dass die proximale Öffnung 146 des ersten Metallhülsenhalbzeugs 140 hinter und die distale Stirnflanke 152 vor der zweiten Querschnittsverjüngung 518 liegen. Durch die zweite

Querschnittsverjüngung 518 wird das Material des Metallkörpers 142 durch

Fließpressen umgeformt, wobei sich eine die Nut 150 in proximaler Richtung begrenzende proximale Stirnflanke 174 ausbildet (Fig. 7, linke Seite).

Der Umformgrad, mit dem der Metallkörper 142 an der zweiten

Querschnittsverjüngung 518 umgeformt wird, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 30 und 45 %, vorzugsweise zwischen 35 und 40 %. Der Umformgrad ergibt sich aus dem Verhältnis der Querschnittsflächen, die dem Metallkörper 142 in der ersten Matrize 510 unmittelbar vor und hinter der Querschnittsverjüngung 158 zur

Verfügung stehen. Weist beispielsweise der aufgrund des Dorns 530 im Wesentlichen ringförmige Querschnitt der ersten Matrize 510 vor der Querschnittsverjüngung 518, d.h. im ersten Bereich 520, eine Fläche Qi und hinter der Querschnittsverjüngung 518, d.h. im zweiten Bereich 522, eine Fläche Q2 = 0.65 · Qi auf, so beträgt der Umformgrad

Die Kraft, mit denen das erste Metallhülsenhalbzeug 140 in die erste Matrize 510 hinein gedrückt wird, hängt insbesondere vom Material der Metallhülse, von deren Querschnitt und von der Querschnittverjüngung (insbesondere vom Umformgrad) ab. Für bestimmte Metallhülsen können diese Kräfte beispielsweise in einem Bereich von 200 bis 250 t liegen.

Die in diesem Verfahrensschritt hergestellte Metallhülse 160 ist in Fig. 11 genau dargestellt. Die Metallhülse 160 weist einen Metallkörper 162 auf, der einen zwischen einer distalen Öffnung 164 und einer proximalen Öffnung 166 verlaufenden

Innenkanal 168 umgibt. In den Innenkanal 168 sind vier über den Umfang

gleichmäßig verteilte Nuten 170 eingebracht, die jeweils durch eine der distalen Öffnung 164 zugewandte distale Stirnflanke 172 und eine der proximalen Öffnung 166 zugewandte proximale Stirnflanke 174 beidseitig begrenzt und abgesetzt sind. Die Außenkontur der Metallhülse 160 weist im Bereich der proximalen Stirnflanke 174 eine der Querschnittsverjüngung 518 zur Erzeugung der proximalen Stirnflanke 174 entsprechende Kontur auf, die einen maximalen Winkel oc zur axialen Achse 176 des Innenkanals 168 aufweist. Der maximalen Winkel der proximalen Stirnflanke 172 zur axialen Achse 176 des Innenkanals 168 ist in Fig. 11 durch ß bezeichnet. Der maximale Winkel der Querschnittsverjüngung 518 zur axialen Achse 502 der Matrize 510 bzw. zur axialen Achse 178 des Innenkanals 168 und damit der Winkel α sind vorzugsweise so gewählt, dass das Verhältnis α/ß größer als 1, vorzugsweise größer als 1,1 ist. Fig. 8 zeigt einen vierten Verfahrensschritt zur Weiterverarbeitung der Metallhülse 160 zu der in Fig. 12 dargestellten weiterverarbeiteten Metallhülse 180. Hierzu wird ein Fließpresswerkzeug 600 mit einer dritten Matrize 610 und einem dritten

Stempelwerkzeug 650 verwendet, welches einen Stempel 652 aufweist. Die dritte Matrize weist einen von der Matrizenöffnung 612 sich in axialer Richtung 602 erstreckenden Innenkanal 614 auf, der eine erste Querschnittsverjüngung 616, eine zweite Querschnittsverjüngung 618 und eine dritte Querschnittsverjüngung 620 aufweist.

Die Metallhülse 160 wird zu Beginn des Verfahrens mit der proximalen Öffnung 166 voran in die Matrizenöffnung 612 eingesetzt (Fig. 8, rechte Seite) und dann mit dem Stempel 652 mit großer Kraft in die dritte Matrize 610 hineingedrückt. Die

Metallhülse 160 wird soweit in die dritte Matrize 610 hineingedrückt, dass die proximale Öffnung 166 der Metallhülse 160 hinter und die proximale Stirnflanke 174 vor der dritten Querschnittsverjüngung 620 liegen. Auf diese Weise kann mit der dritten Querschnittsverjüngung 620 eine zusätzliche Stufe in den zwischen der proximalen Stirnflanke 174 und der proximalen Öffnung 166 angeordneten Bereich des Metallkörpers 162 eingeformt und damit der Querschnitt des Innenkanals 168 in diesem Bereich auf ein bestimmtes Maß eingestellt werden, ohne die zuvor fertig gestellte Nut 170 zu beeinträchtigen (Fig. 8, linke Seite). Die mit dem in Fig. 8 beschriebenen Verfahrensschritt hergestellte, weiterverarbeitete Metallhülse 180 ist in Fig. 12 dargestellt. Die weiterverarbeitete Metallhülse 180 unterscheidet sich von der Metallhülse 160 im Wesentlichen dadurch, dass der zwischen der distalen Öffnung 184 und der proximalen Öffnung 186 verlaufende Innenkanal 188 eine zwischen der proximalen Stirnflanke 194 der Nut 190 und der proximalen Öffnung 186 angeordnete, weitere Querschnittsverjüngung 196 aufweist, so dass der innere und äußere Querschnitt des Metallkörpers 182 im Bereich der proximalen Öffnung 186 unabhängig vom Querschnitt im Bereich der Nut 190 angepasst ist. Fig. 13 zeigt die Nutkontur der Nut, und zwar einerseits mit einer gemäß dem Stand der Technik durch Radialschmieden erzeugten proximalen Stirnflanke (Nutkontur 702) sowie mit einer entsprechend dem anhand der Fig. 5 bis 8 beschriebenen Verfahren durch Fließpressen erzeugten proximale Stirnflanke (Nutkontur 704). Die Nutkonturen sind jeweils als flächentreue Projektion in eine Ebene dargestellt. Beide Nutkonturen 702 und 704 weisen jeweils zwei Axialbereiche 712, 714 auf, in denen die Nutkontur im Wesentlichen parallel zur Axialachse der jeweiligen

Metallhülse verläuft, sowie einen proximalen Stirnflankenbereich 716 und einen distalen Stirnflankenbereich 718 auf, durch die die von den Nutkonturen jeweils eingeschossenen Nutflächen 720 in proximaler bzw. distaler Richtung begrenzt werden.

Wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, zeigt die durch das Fließpressen erzeugte Nutkontur 704 im proximalen Stirnflankenbereich 716 eine wesentlich rundere, fast

halbkreisförmige Form, während die durch Radialschmieden erzeugte Nutkontur 702 eher die Form eines an den Ecken gerundeten Rechtecks zeigt. Insbesondere wird beim Radialschmieden im proximalen Bereich der proximalen Stirnflanke ein im Wesentlichen quer zur Axialrichtung verlaufender, gerader Nutkonturabschnitt erzeugt. In Fig. 13 ist auch das kleinste, die Nutfläche im proximalen Stirnflankenbereich einbettende Rechteck 708 dargestellt. Wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, ist die von der Nutkontur 704 begrenzte Nutfläche der fließgepressten Metallhülse viel geringer als die Nutfläche der von der Nutkontur 702 begrenzten Nutfläche der

radialgeschmiedeten Metallhülse. Insbesondere ist die Nutfläche der fließgepressten Metallhülse im proximalen Stirnflankenbereich geringer als 85%, insbesondere geringer als 80 %, der Fläche des Rechtecks 708.

Auf diese Weise kann die fließgepresste Metallhülse von einer radialgeschmiedeten Metallhülse unterschieden werden. Weiterhin kann eine Metallhülse, bei der die proximale Stirnflanke durch Fließpressen hergestellt wurde, auch durch den für das Fließpressen charakteristischen

Faserverlauf von einer Metallhülse unterschieden werden, bei der die proximale Stirnflanke durch Radialschmieden hergestellt wurde. Typische Beispiele der für das Radialschmieden bzw. für das Fließpressen charakteristischen Faserverläufe im

Bereich der proximalen Stirnflanke werden im Folgenden anhand der Fig. 14 und 15 dargestellt.

Fig. 14 zeigt eine Abbildung der Faserstruktur einer ersten Metallhülse 800 im

Bereich der proximalen Stirnflanke, wobei die proximale Stirnflanke 802 der ersten Metallhülse 800 durch Radialschmieden hergestellt wurde, und Fig. 15 zeigt eine Abbildung der Faserstruktur einer zweiten Metallhülse 900 im Bereich der

proximalen Stirnflanke 902, wobei die proximale Stirnflanke 902 der zweiten

Metallhülse 900 durch Fließpressen hergestellt wurde. Für diese Abbildungen wurden die erste und zweite Metallhülse 800, 900 jeweils in Längsrichtung aufgeschnitten, die jeweiligen Schnittfläche poliert und dann geätzt, so dass die Faserstrukturen der Metallhülsen 800, 900 sichtbar wurden.

Wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, weist die erste Metallhülse 800 im Bereich der proximalen Stirnflanke 802 einen insgesamt stark gestauchten und verzerrten

Faserverlauf mit einer Vielzahl von Unterbrechungen und Versetzungen der einzelnen Fasern auf. Insbesondere unterscheidet sich der Faserverlauf im Bereich der proximalen Stirnflanke 802 stark von dem deutlich gleichmäßigeren Faserverlauf in den an diesen Bereich der proximalen Stirnflanke 802 angrenzenden Bereichen 804, 806. Dieser für das Radialschmieden typische gestauchte und verzerrte Faserverlauf im Bereich der proximalen Stirnflanke 802 wird durch die von den

Schmiedehämmern in radialer Richtung auf die Metallhülse 800 übertragenen

Umformkräften hervorgerufen. Der in Fig. 15 dargestellte Faserverlauf der Metallhülse 900 ist demgegenüber sehr gleichmäßig und weist im Bereich der proximalen Stirnflanke 902 keine nennenswerten Stauchungen, Verzerrungen und Unterbrechungen auf, sondern folgt im Wesentlichen der Kontur des Metallkörpers. Der Faserverlauf der Metallhülse 900 ist im Bereich der proximalen Stirnflanke 902 mit dem Faserverlauf in den an diesen Bereich der proximalen Stirnflanke 902 angrenzenden Bereichen 904, 908

vergleichbar. Ein solcher für das Fließpressen typischer Faserverlauf wird dadurch erreicht, dass das Metallmaterial der Metallhülse 900 beim Fließpressen zum Fließen gebracht wird.

Neben Beispielen für charakteristische Faserverläufe zeigen die Fig. 14 und 15 zudem auch Beispiele für charakteristische Außenkonturen 820, 920 der Metallhülsen 800, 900, die durch das Radialschmieden bzw. Fließpressen hervorgerufen werden. Bei der radialgeschmiedeten Metallhülse 800 bewirken die von außen auf die Metallhülse wirkenden Schmiedehämmer einen relativ scharfen Knick 822, an dem die

Außenkontur einen sehr großen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals aufweist. In Fig. 14 liegt dieser Winkel nahe bei 90°. Bei der Metallhülse 902 wird die

Außenkontur im Bereich der proximalen Stirnflanke 902 unmittelbar durch die Kontur an der Querschnittsverjüngung der ersten Matrize (518 in Fig. 7) bestimmt, so dass ein gleichmäßigerer Verlauf der Außenkontur 920 mit einem maximalen Winkel zur axialen Achse des Innenkanals von maximal 75°, maximal 60° bzw. sogar maximal 45° ermöglicht wird.