Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetri- schen Formkörpers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Derartige Form körper finden in unterschiedlichsten Bereichen Verwendung. Exemplarisch sei hier die Herstellung eines Achs- oder Gelenkzapfens genannt, wie er beispielsweise in der DE 10 2013 101 555 B3 offenbart ist. Die Herstellung des daraus bekannten aus Metall, insbesondere Stahl bestehenden Formkörpers, der neben einer angeformten Nabe ein glockenförmiges, mit einer innenseitigen Konturierung versehenes Unterteil aufweist, erfolgt bevorzugt unter Einsatz eines Rohres als Halbzeug, wobei die ausgebildete Nabe in ihrem äußeren Ende durch Verformen verschlossen wird, so dass der Form- körper in seiner Endkonfiguration als einseitig offenes Bauteil vorliegt.

Zwar wird in der genannten Literatur der Einsatz einer Ronde als Halbzeug erwähnt, jedoch sind weitere Angaben dazu nicht entnehmbar. Allerdings sind Einsatzfälle für einen solchen Achs- oder Gelenkzapfen vorgesehen, bei dem die Nabe beispielsweise mit einer Innenverzahnung versehen sein muss, in die ein von außen einführbares Korrespondenzteil eingreift. Dabei soll der Innenraum des Formkörpers lediglich auf der der Nabe gegenüberliegenden Seite offen sein, im Übrigen jedoch geschlossen, um ein Depot für Fett zu bilden, das zum Betrieb von Wälzkörpern dient, die in Funktion des Formteiles im Innenraum positioniert sind.

Um einen solchen Achszapfen bereitzustellen, der also ein einseitig offenes glockenförmiges Unterteil und eine nach außen hin offene, sich an das Unterteil anschließende Nabe aufweist, erfolgt bislang die entsprechende Ausbildung der Nabe ebenso wie die des Unterteiles durch Schmieden und nachfolgendes spanendes Bearbeiten der Nabe, um eine Innenbohrung einzubringen.

Diese Art der Fertigung ist jedoch nur mit einem hohen Aufwand zu betreiben, aus dem sich inakzeptable Fertigungskosten ergeben, die vor allem deshalb beklagenswert sind, als derartige Formteile als Serienprodukte in großen Stückzahlen Verwendung finden.

Darüber hinaus fordert das Schmieden zu einem solchen Formteil einen hohen Materialeinsatz, der zum einen gleichfalls die Herstellungskosten nachteilig be- einflusst, und zum anderen, insbesondere bei Gelenk- oder Achszapfen, die in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, kontraproduktiv zu einer stets geforderten Gewichtsreduzierung, d.h., -Optimierung ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass eine fertigungs- und materialoptimierte Herstellung des rotationssymmetrischen Formkörpers möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Geschaffen wird ein Verfahren zur Herstellung eines eine durch Umformen hergestellte, axial einseitig geschlossene, zylinderförmig ausgebildete konzentrische Nabe aufweisenden rotationssymmetrischen Formkörpers, bei welchem an eine rotierende, geschlossene und vorzugsweise planebene Ron- de aus Blech mindestens eine drehbare Drückrolle angreift, mit der unter Di- ckenreduzierung der Ronde Material radial von außen nach innen unter Ausformung der Nabe, insbesondere unter Ausbildung eines Sackloches innerhalb der Nabe, gegen einen auf der Ronde aufstehenden Vorsetzer gedrückt wird. Die Drückrolle wird dabei radial von außen nach innen bewegt, so dass sich durch Umformen eine Nabe bildet.

Wie sich überraschend gezeigt hat, kann durch an sich bekanntes Drückwalzen mittels einer Drückrolle unter erfindungsgemäßem Einsatz einer geschlossenen metallischen Ronde, d. h. einer Ronde ohne ein Mittelloch, ein rotationssymmetrischer Formkörper hergestellt werden, der zu unterschiedlich konfigurierten Endprodukten weiterbearbeitet werden kann. Da kein Mittelloch vorhanden ist, wird innerhalb der Nabe vorteilhaft und einfach ein Sackloch ausgebildet, was vorteilhaft ist, wenn der Bereich innerhalb der Nabe geschlossen ausgebildet ist, beispielsweise, wenn ein Fettdepot gebildet werden soll. Das Ausgangsprodukt für die weitere Bearbeitung ist dabei der nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte rotationssymmetrische Formkörper, der in einfachster Gestaltung aus einem radial sich erstreckenden beidseitig planebenen Flansch sowie einer sich daran anschließenden, als Hohlzy- linder mit geschlossenem Boden und zur dem Flansch abgewandten Seite hin offenen Nabe vorliegt.

Eine spanende Bearbeitung zur Herstellung dieser Nabe ist somit nicht mehr erforderlich, woraus sich nicht nur die erwähnten fertigungstechnischen Vorteile ergeben, sondern auch solche hinsichtlich der Belastbarkeit. Dies insbesondere aufgrund der fehlenden Kerbwirkung durch den beim Umformen im Sinne der Erfindung ununterbrochenen Faserverlauf. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, die Nabe mit einer Innen- und/oder Außenverzahnung zu versehen, wobei dies gleichfalls spanlos erfolgt und zwar bevorzugt während der Nabenausformung. Hierzu ist der Vorsetzer mit einer außenseitigen entsprechenden Profilierung versehen, während zur Formung einer Außenverzahnung ein außenseitig an die geformte Nabe angreifendes, gleichfalls mit einer entsprechenden Profilierung ausgestattetes Werkzeug vorgesehen ist. Im Übrigen wird der Vorsetzer mit der gleichen Umdrehung angetrieben wie die rotierende Ronde.

Wie sich überraschend gezeigt hat, gestaltet sich die Ausbildung der Nabe be- sonders einfach, wenn die Ronde vor oder während der Anformung der Nabe auf eine Temperatur von etwa 400° - 1200°C erwärmt.

In einem folgenden Arbeitsschritt kann der sich an die Nabe anschließende radiale Flansch der Ronde bzw. des gebildeten Formteils zu einem glockenförmi- gen Unterteil geformt werden, wobei eine beispielhafte und bevorzugte Konfiguration der eingangs genannten DE 10 2013 101 555 B3 entnehmbar ist. Der Boden des Sacklochs liegt vorzugsweise zwischen der Nabe und dem glockenförmigen Unterteil. Bevorzugt erfolgt diese Umformung gleichfalls nach einer Erwärmung, vorzugsweise in einem Temperaturbereich unterhalb einer Härtetemperatur.

Die Ausformung des glockenförmigen Unterteils kann durch Pressen mittels eines geeigneten Presswerkzeuges erfolgen oder durch Drücken mit Hilfe einer rotierenden Drückrolle im Zusammenwirken mit einem Konturdorn.

Bei einer spanlosen Bearbeitung des Formkörpers hin zu einem Achs- oder Gelenkzapfen, dessen glockenförmiges Unterteil Käfig- und Kugelbahnen aufweist, wird das als Rohling vorliegende glockenförmige Unterteil in den Berei- chen partiell vorzugsweise auf erwärmt, die bei der folgenden Formgebung durch Drücken gegen den Konturdorn zu den Käfigbahnen herausgebildet werden. Dieses Erwärmen kann vorzugsweise auch auf eine Temperatur zwischen etwa 400° C und 1200° C erfolgen.

Die Ausprägung der Käfigbahnen erfolgt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mittels gegenläufig linear bewegten Prägebalken, zwischen denen der Formkörper als Rohling dieses Verfahrensschrittes auf dem Konturdorn positioniert ist, wobei der Konturdorn einerseits und die Prägebalken andererseits jeweils mit einer Profilierung versehen sind, die insoweit miteinander korrespondieren, als sich die Kontur der Käfigbahn ausbildet.

Dabei können gleichzeitig mit der Ausbildung die Käfigbahnen durch Presshärten gehärtet werden, wobei ein weiterer Vorteil dieses Verfahrensschritts darin liegt, die Käfigbahnen bereits maßlich auf ein Sollmaß zu bringen oder mit

Aufmaß, wenn eine beispielsweise Hartbearbeitung nachträglich erfolgen soll.

Auch die für den bestimmungsgemäßen Einsatz des Gelenkzapfens notwendigen Kugelbahnen werden mittels der Prägebalken ebenfalls ausgeformt und gegebenenfalls nachgehärtet.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen nochmals näher erläutert.

Es zeigen: Figur 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einer geschnittenen schematischen Seitenansicht

Figur 2 den in einem weiteren Verfahrensschritt zu einem Rohling geformten

Formkörper in perspektivischer Ansicht

Figur 3 den Formkörper nach Fig. 2 in einem Längsschnitt

Figuren 4 und 5 eine Vorrichtung zur Weiterbearbeitung des Rohlings nach Fig. 2 in verschiedenen Ansichten

Figur 6 einen hinsichtlich seiner Formgebung komplettierten Formkörper in einer perspektivischen Ansicht.

In der Figur 1 ist das Verfahren nach der Erfindung veranschaulicht, mit dem ein rotationssymmetrischer, eine konzentrische Nabe 4 aufweisender Formkörper 1 durch Umformen hergestellt wird, wobei die sich axial erstreckende Nabe 4 einseitig geschlossen ist.

Hierzu wird eine strichpunktiert angedeutete, geschlossene und hier in bevorzugter Ausgestaltung planebene Ronde 2 bereitgestellt. Diese wird sodann in ein Werkzeug 5 eingelegt, das umfänglich ein Widerlagerfutter 9 aufweist, an dem sich die Ronde 2 mit ihrem außenseitigen Rand während des nachfolgenden Verfahrens abstützen kann und dann abstützt.

Auf der dem Werkzeug 5 abgewandten Seite steht ein Vorsetzer 6 auf der Ronde 2 auf, der mit Abstand eine Anschlagschulter 7 aufweist.

Die Ronde 2 wird sodann in Drehung versetzt. Zur Ausbildung der Nabe greift in einem Verfahrensschritt an die rotierende Ronde 2 vom äußeren Rand her unter radialer Zustellung eine drehbare Drückrolle 8 an, mit der unter Dickenreduzierung der Ronde 2 - in dem von der Drückrolle 8 überfahrenen Bereich - das Material vorzugsweise unter radialer Bewegung der Drückkrolle 8 von außen nach innen gedrückt wird. Die Drückrolle 8 taucht vorzugsweise zunächst nach nahe zum äußeren Rand der Ronde 2 axial in die Ronde 2 ein und wird dann/dabei radial nach innen bewegt. Beim ersten Eintauchen weitet sich die Ronde 2 vorzugsweise etwas auf und legt sich an das Widerlagerfutter 9 an.

Das Material wird dabei sodann gegen den Vorsetzer 6 unter Ausbildung der Nabe 4 gedrückt. Dabei wird die Ronde 2 bereichsweise in ihrer Dicke reduziert, wodurch sich in diesem Bereich ein sich radial erstreckender, in Volllinie dargestellter, Flansch 3 ergibt. Das verwendete Material ist ein Metall.

Das an den Vorsetzer 6 gedrückte Material wird bis zur Anschlagschulter 7 geführt bzw. fließt bis dort, so dass die Anschlagschulter 7 damit eine Längenbegrenzung für die Nabe 4 bildet. Durch die durchgehend geschlossene Ronde 2 bildet sich bei der Ausformung der Nabe 4 ein Sackloch 12 mit einem geschlossenen Boden 13 aus (Figur 3). Das Sackloch 12 ist innerhalb der Nabe 4 ausgebildet. Der Boden 13, welcher die Nabe 4 axial einseitig verschließt, so dass sich das Sackloch 12 bildet, er- streckt sich radial von der Nabe radial nach innen. An dem vom Flansch 3 und Boden 13 des Sackloches 12 abgewandten Ende ist die Nabe 4 offen.

In einem folgenden Verfahrensschritt wird aus dem Flansch 3 ein Rohling 10 mit einem glockenförmigen Unterteil 1 1 geformt. Der Rohling 10 weist zudem die Nabe 4 auf. Dazu kann vorzugsweise ein nicht dargestellter, jedoch in der DE 10 2013 101 555 B3 beschriebener Konturdorn verwendet werden. An diesen wird der Flansch angeformt bzw. gelegt, z.B. mittels einer oder mehreren Drückwalzen im Drückumformverfahren oder mittels einer Presse in einem Pressverfahren.

Der derart ausgebildete Rohling 10 ist in den Figuren 2 und 3 abgebildet. Vor allem in der Figur 3 ist deutlich zu erkennen, dass der Boden 13 das Sackloch 12 zum glockenförmigen Unterteil 1 1 hin verschließt. Dies ist besonders vorteilhaft. Die Figuren 2 und 3 zeigen damit eine beispielhafte und bevorzugte Glockenform. Auf der einen Seite des Bodens 13 erstreckt sich das glockenförmige Unterteil 1 1 . Auf der anderen Seite des Bodens 13 erstreckt sich axial die Nabe 4. Nabe 4 und glockenförmiges Unterteil 1 1 werden sozusagen durch en Boden 13 voneinander getrennt In der Figur 6 ist als ein fertiges Endprodukt ein Gelenkzapfen abgebildet, mit einer inneren Konturierung, bestehend aus im Beispiel sechs Kugelbahnen 15 und dazu benachbarten Käfigbahnen 16, wobei die Kugelbahnen 15 der Aufnahme von Wälzkugeln dienen, während die Käfigbahnen 16 eine formschlüssige Halterung der Wälzkugeln bilden.

Zur Ausbildung der Kugelbahnen 15 und der Käfigbahnen 16 an der Innenseite des glockenförmigen Unterteils 1 1 sind, entsprechend den Darstellungen in den Figuren 4 und 5, gegenläufig parallel linear verfahrbare Prägebalken 17 vorgesehen, mit auf ihren einander zugewandten Seiten angeordneten Formleisten 20. Mittels dieser Formleisten 20 werden in einem weiteren Verfahrensschritt an den auf einen Formkern 21 aufgesetzten Rohling 1 0 mit der Nabe 4 und dem glockenförmigen Unterteil 1 1 die Kugelbahnen 15 und die Käfigbahnen 16 angeformt. Dabei bilden die Formleisten 20, bezogen auf die Innenkonturierung des glockenförmigen Unterteils 1 1 , jeweils eine Matrize und der Formkern 21 eine Pathze bilden. Der Formkern 21 wird dabei mit dem Rohling 10 gedreht. Die Formleisten werden tangential an dem Rohling 10 bewegt, so dass sich die Kugelbahnen 15 und die Käfigbahnen 16 ausbilden. Dabei liegt der Rohling 10 mit seinem glockenförmigen Unterteil 1 1 zwischen den Formleisten 20, die bei ihrer Bewegung gegen das glockenförmige Unterteil 1 1 gepresst werden, so dass sich die Innenkontur mit den Kugel- und Käfigbahnen 15, 16 herausbilden. Für eine synchrone Verstellung der beiden Prägebalken 17 weisen diese jeweils auf ihren einander zugewandten Seiten hier eine Zahnstange 18 auf, die mit einem Zahnrad 19 des Formkerns 21 kämmen, wobei der Rohling 10 drehfest auf dem Formkern 21 gehalten ist. Bereits bei der Herstellung des Formkörpers 1 kann in die Nabe 4 eine Innenverzahnung eingebracht sein, wobei die Zähne sich in Achsrichtung der Nabe 4 erstrecken. Hierzu ist dann eine entsprechende Formgebung des Vorsetzers 6 erforderlich, der im Übrigen gemeinsam mit der Ronde 2 rotiert. Auch in die äußere Mantelfläche der Nabe 4 kann eine Verzahnung eingebracht werden, wobei sowohl die Innen- wie auch die Außenverzahnung, bei entsprechender Ausgestaltung der Prägebalken 17, auch beim Ausformen der Innenkontur des glockenförmigen Unterteils 1 1 eingebracht werden kann. Anzumerken ist, dass die einzelnen Verfahrensschritte auf einer Vorrichtung ausgeführt werden können, die eine einzige Maschine aufweist, die für die verschiedenen aufeinander folgenden Verfahrensschritte umgerüstet wird oder auf einer Vorrichtung mit mehreren nebeneinander angeordneten Maschinen, auf denen die einzelnen Verfahrensschritte ausgeführt werden.

Bezugszeichenliste

1 Formkörper

2 Ronde

3 Flansch

4 Nabe

5 Werkzeug

6 Vorsetzer

7 Anschlagschulter

8 Drückrolle

9 Widerlagerfutter

10 Rohling

1 1 Unterteil

12 Sackloch

13 Boden

14 Gelenkzapfen

15 Kugelbahn

16 Käfigbahn

17 Prägebalken

18 Zahnstange

19 Zahnrad

20 Formleiste

21 Formkern