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Rotationssymmetrisches Bauteil
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Die Erfindung betrifft ein rotationssymmetrisches Bauteil aus Stahlblech, welches durch Umformung hergestellt ist.
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Rotationssymmetrische Bauteile, welche durch Kaltumformung aus Stahlblech hergestellt werden, sind in vielfältigen Anwendungen bekannt. Eine große Verbreitung finden Sie als Antriebselemente für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Je nach zu erstellendem Bauteil können verschiedene Kaltumformverfahren eingesetzt werden. Besonders geeignet sind Drück-, Drückwalz- oder Rollwalzverfahren. Solche Verfahren ermöglichen es in der Regel aus einem rondenförmigen Blechrohling im Wesentlichen allein durch ein oder mehrere Kaltumformschritte das gewünschte Bauteil herzustellen.
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Es gibt jedoch auch Bauteile, welche spezielle Eigenschaften aufweisen müssen, die allein durch eine Kaltumformung nicht erreicht werden können. Hierzu zählen z.B. Bauteile, welche Verzahnungen oder dgl. aufweisen, die ggf. nach der Umformung an den Oberflächen der verzahnten Bereiche mechanisch nachbearbeitet oder z.B. gehärtet werden müssen. Solche Verfahren sind recht aufwendig und dementsprechend kostenintensiv.
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Aus
DE 10 2008 048 389 A1 ist eine Felge für ein Kraftfahrzeug mit einer aus Stahlblech gefertigten Radschüssel und einem um die Radschüssel umlaufenden Felgenband bekannt, wobei das Stahlblech der Radschüssel aus mindestens drei aufeinanderliegenden und durch Walzplattieren unlösbar miteinander verbundenen Stahllagen gebildet ist, von denen die innenliegende Kernlage eine geringere Festigkeit als die beiden außenliegenden Außenlagen aufweist. Die Radschüssel besteht somit aus einem aus mindestens drei Lagen zusammengesetzten Stahlblech, wobei den in der Praxis höchstbelasteten Schichten der Felgenradschüssel jeweils eine aus einem besonders hochfesten Stahl bestehende Außenlage zugeordnet werden. Die Kernlage, über die die Außenlagen der Radschüssel miteinander verbunden sind, besteht dagegen aus einem weniger festen Stahl, welcher dafür aber eine bessere Verformbarkeit als die festeren äußeren Lagen aufweist. Durch diesen mehrschichtigen Aufbau ist es möglich, eine aus einem solchen flachem Material herausgetrennte Stahlblechplatine trotz der hohen Festigkeit der beiden Außenlagen zu einer Radschüssel und ggf. auch einem Felgenband umzuformen.
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Ein Verfahren, das die Herstellung von durch Walzplattieren unlösbar miteinander verbundenen Stahllagen ermöglicht, ist z.B. in
DE 10 2005 006 606 B3 beschrieben. Nach diesem Verfahren werden mindestens zwei im Wesentlichen quaderförmige Platten aus jeweils einem anderen Stahlwerkstoff erzeugt. Dann werden die im aufeinandergelegten Zustand einander zugeordneten Oberflächen der Platten einer abtragenden Oberflächenbehandlung unterzogen. Ziel dieser Behandlung ist, die Oberflächenform der einen Platte an die Oberflächenform der anderen Platte derart anzupassen, dass die beiden Oberflächen bei aufeinanderliegenden Platten im Wesentlichen dicht aufeinanderliegen. Dazu werden die betreffenden Oberflächen von unerwünschten Fremdpartikeln, wie Zunder, befreit und die Oberflächen chemisch-physikalisch aktiviert. Die Platten werden dann mit ihren oberflächenbehandelten Oberflächen aufeinandergelegt und die aufeinanderliegenden Platten miteinander zu einem Plattenpaket verschweißt. Dieses Plattenpaket wird anschließend auf eine Warmwalzanfangstemperatur erwärmt und zu einem coilfähigen walzplattierten Warmband warmgewalzt. Das so walzplattierte Warmband wird schließlich zu einem Coil gehaspelt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, mit der rotationssymmetrische Bauteile aus Stahlblech durch Kaltverformung ohne zusätzliche Verfahrensschritte, wie Härten oder dgl., mit speziellen Festigkeitseigenschaften geschaffen werden können.
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Diese Aufgabe wird bei einem rotationssymmetrischen Bauteil der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Stahlblech aus zwei unlösbar miteinander verbundenen Stahllagen gebildet ist, wobei die beiden Stahllagen eine unterschiedliche Festigkeit aufweisen.
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Auf diese Weise ist es möglich, je nach den Festigkeitsanforderungen für das jeweilige rotationssymmetrische Bauteil, gezielt ein Verbundstahlblech aus zwei miteinander verbundenen Stahllagen zu verwenden, dessen unterschiedliche Festigkeitseigenschaften auf das jeweilige rotationssymmetrische Bauteil abgestimmt sind. Durch Einsatz entsprechender Stahlkombinationen ist es dann auf herstellungstechnisch einfache Weise möglich, ein rotationssymmetrische Bauteil allein durch Umformung zu schaffen, das die notwendigen Festigkeitseigenschaften (z. B. Knick-, Biege-, Torsionsfestigkeit) aufweist, ohne dass es einer mechanischen Nachbearbeitung oder z.B. einer Härtung bedarf. Außerdem ist es dadurch möglich, das Bauteilgewicht und/oder den Raumbedarf des Bauteils zu reduzieren, was insbesondere beim Einsatz des Bauteils im Kraftfahrzeugbereich von wesentlichem Vorteil ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden Stahllagen durch Walzplattieren unlösbar miteinander verbunden sind. Durch dieses Herstellungsverfahren, beispielsweise gemäß
DE 10 2005 006 606 B3 , kann das erforderliche zweilagige Stahlblech als Ausgangsprodukt für das rotationssymmetrische Bauteil besonders kostengünstig hergestellt werden.
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In ganz besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Bauteil wenigstens einen Funktionsbereich aufweist, und der wenigstens eine Funktionsbereich die Stahllage mit höherer Festigkeit aufweist. Bei der Kaltumformung zur Herstellung des Bauteils wird dann der Blechausgangsrohling gezielt so umgeformt, dass sich die Stahllage mit höherer Festigkeit exakt an der Position des wenigstens einen Funktionsbereiches des Bauteils befindet. Ein solcher Funktionsbereich kann z.B. die Oberfläche einer Verzahnung oder eine andere Oberflächenprofilierung sein. Es kann auch ein ganzer Oberflächenbereich sein, der am fertigen Bauteil einer besonderen Beanspruchung unterworfen wird.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Bauteil durch Drücken und/oder Drückwalzenund/oder Rollwalzen hergestellt ist. Je nach Bauteil können selbstverständlich auch andere bekannte Kaltumformverfahren Verwendung finden, z.B. Umformung mittels Druckrollen in einer Presse.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Bauteil als Antriebselement für ein Fahrzeug ausgebildet ist. Ein Beispiel für ein solches Antriebselement ist etwa ein Lamellenträger für eine Fahrzeugkupplung.
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Alternativ kann das Bauteil auch z.B. als Rohr ausgebildet sein. Bei einem solchen Rohr ist dann der wenigstens eine Funktionsbereich die komplette Innenwandung, welche durch gezielte Stahlauswahl für die Stahllage mit höherer Festigkeit, z.B. eine besonders hohe Abriebbeständigkeit aufweisen kann.
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Die Erfindung ist nachstehen anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
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Diese zeigt in
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1 eine Seitenansicht eines rotationssymmetrischen Bauteils in Form eines Lamellenträgers für eine Kupplung,
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2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in 1 und
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3 ein vergrößertes Detail X gemäß 1.
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In den Figuren ist beispielhaft ein rotationssymmetrisches Bauteil aus Stahlblech in Form eines allgemein mit 1 bezeichneten Lamellenträgers dargestellt. Dieser Lamellenträger 1 für eine nicht dargestellte Lamellenkupplung ist insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgebildet.
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Der Lamellenträger 1 weist einen Umfangsbereich 2 auf, der sich im Wesentlichen ringförmig in axialer Richtung erstreckt. Der Umfangsbereich 2 des Lamellenträgers 1 ist zur Verbindung mit mindestens einer Lamelle ausgebildet. Dazu weist der Umfangsbereich 2 radial innenseitig einen Funktionsbereich in Form einer umlaufenden Verzahnung 3 auf, in welche nicht dargestellte Lamellen mit entsprechenden Zähnen eingreifen können. Der dargestellte Lamellenträger 1 ist als Außenlamellenträger ausgebildet, d.h. die Verzahnung 3 ist an der Innenumfangsfläche des Umfangsbereiches 2 angeordnet. In einer anderen nicht dargestellten Ausgestaltung kann der Lamellenträger 1 selbstverständlich auch als Innenlamellenträger ausgebildet sein, wobei dann am entsprechend ausgebildeten Umfangsbereich 2 die Verzahnung 3 an der Außenumfangsfläche ausgebildet ist.
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Der Lamellenträger 1 weist darüber hinaus einen Nabenbereich 4 auf, der zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Welle, insbesondere einer Getriebewelle, ausgebildet ist. Der Nabenbereich 4 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
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Ferner weist der Lamellenträger 1 einen Bodenbereich 5 auf, der den Nabenbereich 4 mit dem Umfangsbereich 2 verbindet. Der Bodenbereich 5 erstreckt sich vom Nabenbereich 4 nach Außen bis zum Umfangsbereich 2, und zwar im Wesentlichen radial nach Außen. Im Ausführungsbeispiel ist der Bodenbereich 5 im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet. Je nach Geometrie der Lamellenkupplung kann er aber selbstverständlich auch gekröpfte Bereiche oder dgl. aufweisen.
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Wesentlich für den dargestellten Lamellenträger 1 ist, dass er aus Stahlblech besteht und durch Kaltumformung hergestellt ist, wobei das Stahlblech aus zwei unlösbar miteinander verbundenen Stahllagen gebildet ist, nämlich einer Stahllage S1 und einer Stahllage S2. Beide Stahllagen S1 und S2 weisen eine unterschiedliche Festigkeit auf, und sind vorzugsweise durch Walzplattieren unlösbar miteinander verbunden. Wie am Besten aus 3 hervorgeht, ist beim dargestellten Lamellenträger 1 wesentlich, dass der Funktionsbereich, nämlich die Verzahnung 3 die Stahllage S2 aufweist, welche gegenüber der Stahllage S1 eine höhere Festigkeit aufweist.
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Zur Herstellung des Lamellenträgers 1 wird eine Blechronde aus zwei Stahllagen S1 und S2 z.B. durch Drückwalzen derart in den dargestellten Lamellenträger 1 umgeformt, dass sich die Stahllage S2 mit höherer Festigkeit beim fertigen Bauteil im Funktionsbereich, d.h. beim dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich der umlaufenden Verzahnung 3 befindet. Dies hat zur Folge, dass der Funktionsbereich, d.h. beim Ausführungsbeispiel die Verzahnung 3, nachfolgend nicht weiter mechanisch bearbeitet bzw. gehärtet werden muss.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So stellt der Lamellenträger 1 nur ein Ausführungsbeispiel dar, auch andere rotationssymmetrische Bauteile können auf gleiche Weise ausgestaltet sein. Das rotationssymmetrische Bauteil kann z.B. auch ein Rohr sein, dessen Innenwandung dann den Funktionsbereich bildet, welcher die Stahllage S2 mit höherer Festigkeit aufweist, was dazu führt, dass die Innenwandung des Rohres besonders abriebfest ausgebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008048389 A1 [0004]
- DE 102005006606 B3 [0005, 0009]
