DE19647859C2

DE19647859C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Vielnutprofils mit hoher Zahnung an einer Hohlwelle

Info

Publication number: DE19647859C2
Application number: DE19647859A
Authority: DE
Inventors: Norihito Yokota; Hiroyuki Ikuta; Hitoshi Nakai
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd; Aisin Corp
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2016-11-20
Also published as: JPH09141354A; DE19647859A1; US5829911A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für das Preßformen eine Vielnutprofils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Vielnutprofils einer Hohlwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Gemäß einem herkömmlichen Verfahren zur Ausbildung einer Keil wellennutung einer Hohlwelle (japanische Patentanmeldungsof fenlegungsschrift (Kokai) JP 5-212470-A), wie in der Fig. 10 gezeigt wird, wird ein Stanz- oder Prägestempel P verwendet, um ein Werkstück W, welches in eine Hohlwelle ausgeformt werden soll, in eine Matrize mit einer vielnutprofilförmigen inneren Oberfläche DS einzupressen, um einen Vielnutabschnitt S auf dem Werkstück W auszuformen. Bei diesem Verfahren wird ein Dorn PM, welcher als ein Prägeabschnitt dient, der einstückig mit dem Stanzstempel ausgeformt ist, dazu verwendet, einen Abschnitt des Werkstücks W, der der vielnutförmigen Oberfläche DS der Matrize D zugehörig ist, von der Innenseite her zu prägen.

Bei dem herkömmlichen Verfahren zur Ausbildung eines Vielnutprofils an einer Hohlwelle ist der Dorn PM, welcher einstückig mit dem Stanzstempel P ausgeformt ist, aus einem gehärtetem Stahl gefertigt, welcher das gleiche Material wie die Matrize D darstellt und hierfür eine Härte hat, welche in geeigneter Weise höher ist, als jene des Werkstücks W, welches in eine Hohlwelle umgeformt werden soll. Während der Ausbildung einer Keilwelle S mit einer verhältnismäßig großen Zahnhöhe bezüglich der Wanddicke des Werkstückes erzeugt folglich der harte Dorn PM solch eine große innere Zwängung, das ein Materialfließen des Werkstücks W nicht für ein notwendiges und geeignetes Niveau garantiert werden kann. Folglich hat das herkömmliche Verfahren ein Problem bezüglich der schwierigen Ausbildung eine5 Vielnutprofils mit hohen Zähnen.

Angesichts dieses Stands der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereit zu stellen, um präzise ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen in einer Hohlwelle ausformen zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung für ein Preßformen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des neuen Patentanspruchs 8 gelöst.

Erfindungsgemäß ist es demzufolge vorgesehen, den Dorn aus einem Material zu wählen, dessen Härte gleich oder kleiner als die Härte des Materials der Hohlwelle ist.

Da des weiteren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung bzw. zur Formung eines Vielnutprofils mit hoher Zahnung für eine Hohlwelle der Dorn aus einem Material mit einer Härte besteht, die geringer ist als jene der Matrize, wird der Dorn sowie die Hohlwelle durch die vom Stempel in Axialrichtung aufgebrachte Kompressionskraft plastisch deformiert, wobei das Material des Werkstücks radial nach innen fließt und zwar aufgrund der plastischen Deformation des Dorns. Bei der vorliegenden Erfindung ist es dabei besonders wichtig, einen Materialfluß sowohl innerhalb des Werkstücks als auch des Dorns zu erhalten, um ein Vielnutprofil mit hoher Zahnung an der Hohlwelle auszuformen.

In dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird der Stempel dazu bewegt, um das Werkstück in die Matrize mit der vielnutprofilförmigen inneren Oberfläche einzupressen, um den Veilnutprofilabschnitt an dem Werkstück auszuformen, wobei der Stempel einen oberen bzw. vorderen Abschnitt bestehend aus dem Material hat, dessen Härte geringer ist als jenes der Matrize, um von der Innenseite her den Abschnitt des Werkstücks entsprechend der vielnutprofilförmigen Oberfläche der Matrize, zu prägen. Bei diesem Verfahren wird der Spitzenabschnitt des Stempels sowie das Werkstück entsprechend der Vielnutprofilform deformiert.

Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches das vorstehend beschriebene Merkmal aufweist, und welches dafür vorgesehen ist, das Vielnutprofil mit hohen Zähnen für die Hohlwelle auszuformen, wird der Stempel dazu gezwungen, das Werkstück in die Matrize mit der vielnutprofilförmigen inneren Oberfläche zu pressen, um den Vielnutprofilabschnitt an dem Werkstück auszuformen, wobei der Stempel an dessen Spitze mit dem Dorn bestehend aus einem Material ausgebildet ist, dessen Härte geringer ist, als jene der Matrize, um so von der Innenseite her den Abschnitt des Werkstücks entsprechend der vielnutprofilförmigen Oberfläche der Matrize zu prägen. Bei diesem Verfahren wird zusätzlich zu dem Werkstück der Dorn einer plastischen Deformation entsprechend der Vielnutprofilform unterzogen.

Bei dem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welcher das vorstehend beschriebene Merkmal aufweist, und welcher dafür vorgesehen ist, das Vielnutprofil mit hohen Zähnen für die Hohlwelle auszuformen, wird der Stempel dazu bewegt, das Werkstück in die Matrize mit der vielnutprofilförmigen inneren Oberfläche einzupressen, um den Vielnutprofilabschnitt an dem Werkstück auszuformen, wobei der Stempel an dessen vorderem Ende bzw. an dessen Spitze mit dem Dorn versehen ist, dessen Material ein Härte aufweist, die gleich oder kleiner ist als jene des Werkstücks, um von der Innenseite her den Abschnitt des Werkstücks zu prägen und zwar entsprechend der vielnutprofilförmigen Oberfläche der Matrize. Bei diesem Verfahren wird zusätzlich zu dem Werkstück der Dorn in einfacher Weise deformiert und zwar durch eine plastische Deformation entsprechend der Vielnutprofilform.

Bei dem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welcher das vorstehend beschriebene Merkmal aufweist, und welcher dafür vorgesehen ist, das Vielnutprofil mit hohen Zähnen für die Hohlwelle auszuformen, wird der Stempel dazu bewegt, das Werkstück in die Matrize mit der vielnutprofilförmigen inneren Oberfläche einzupressen, um den Vielnutprofilabschnitt an dem Werkstück auszuformen, wobei der Stempel an dessen Spitze mit dem Dorn bestehend aus einem Material versehen ist, dessen Härte gleich oder kleiner ist als 300 Vickershärte, um von der Innenseite her den Abschnitt des Werkstücks entsprechend der vielnutprofilförmigen Oberfläche der Matrize zu kopieren. Bei diesem Verfahren wird zusätzlich zu dem Werkstück der Dorn in noch einfacherer Weise plastisch deformiert und zwar in Übereinstimmung mit der Vielnutprofilform.

Bei dem Verfahren gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches das vorstehend beschriebene Merkmal aufweist, und welches dafür vorgesehen ist, das Vielnutprofil mit hohen Zähnen für die Hohlwelle auszuformen, wird der Ziehschritt sowie der Rohraufweitschritt im Vorfelde zu dem Vielnutprofilformschritt durchgeführt. Bei dem Ziehschritt wird das Werkstück in eine Mehrzahl von Stufen unter Verwendung des Ziehkissens bzw. der Matrize und des Stempels gezogen, um einen kleindurchmessrigen Abschnitt an einem Ende des Werkstücks auszuformen. Bei dem Aufweitschritt wird das andere Ende des Werkstücks, welches dem Ziehschritt unterzogen wird, aufgeweitet, durch Verwendung der Matrize und des Stempels, der in das andere Ende des Werkstücks eingepreßt wird, um den größerdurchmessrigen Abschnitt an dem anderen Ende des Werkstücks auszuformen. Bei dem Vielnutprofilformschritt wird der Stempel dazu bewegt, das Werkstück in die Matrize mit einer vielnutprofilförmigen inneren Oberfläche einzupressen, um den Vielnutprofilabschnitt an dem Werkstück auszuformen, wobei der Stempel an dessen Spitze mit dem Dorn bestehend aus einem Material versehen ist, dessen Härte gleich oder kleiner ist als 300 Vickershärte, um so von der Innenseite her den Abschnitt des Werkstücks entsprechend der vielnutprofilförmigen Oberfläche der Matrize abzukopieren. Bei diesem Verfahren wird zusätzlich zu dem Werkstück der Dorn in noch einfacherer Weise plastisch deformiert entsprechend der Vielnutprofilform.

Bei der Hohlwelle mit den Vielnutprofil mit hohen Zähnen gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Vielnutprofil mit hohen Zähnen ausgeformt durch Einpressen des Werkstücks in die Matrize mit der vielnutprofilförmigen inneren Oberfläche unter Verwendung des Stempels, der an dessen Spitze mit dem Dorn bestehend aus einem Material versehen ist, dessen Härte kleiner ist als jene der Matrize, um so von der Innenseite her den Abschnitt des Werkstücks entsprechend der vielnutprofilförmigen Oberfläche der Matrize zu prägen bzw. zu kopieren.

Bei dem Verfahren gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches den vorstehend beschriebenen Vorgang vorsieht und welches dafür vorgesehen ist, das Vielnutprofil mit hohen Zähnen für die Hohlwelle auszuformen, wird aufgrund der Tatsache, daß das Vielnutprofil durch Verwendung des Stempels mit dem Spitzenabschnitt bestehend aus einem Material ausgeformt wird, dessen Härte kleiner ist als jene der Matrize, der Spitzenabschnitt des Stempels sowie das Werkstück gemäß der Vielnutprofilform deformiert. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erreicht, daß es ermöglicht wird, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen auszuformen, wodurch die Grenze bezüglich dieser Ausformung erweitert wird.

Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches den vorstehend beschriebenen Vorgang aufweist, und welches dafür vorgesehen ist, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen für eine Hohlwelle zu schaffen, wird aufgrund der Tatsache, daß das Vielnutprofil durch Verwendung des Stempels ausgeformt wird, der an dessen Spitze den Dorn bestehend aus einem Material hat, dessen Härte kleiner ist als jene der Matrize, der Dorn, sowie das Werkstück einer plastischen Deformation entsprechend der Vielnutprofilform unterzogen. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erzielt, daß es ermöglicht wird, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen auszuformen.

Bei dem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welcher den vorstehend beschriebenen Vorgang aufzeigt, und welches dafür vorgesehen ist, das Vielnutprofil mit hohen Zähnen der Hohlwelle auszuformen, wird aufgrund dessen, daß der Dorn aus dem Material besteht, dessen Härte gleich oder kleiner ist als jene des Werkstücks, der verwendete Dorn sowie das Werkstück in einfacher Weise plastisch deformiert entsprechend der Vielnutprofilform. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erzielt, daß es möglich wird, eine Vielnutprofilform mit hohen Zähnen akkurat auszuformen.

Bei dem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches den vorstehend beschriebenen Vorgang aufzeigt, und welches dafür vorgesehen ist, das Vielnutprofil mit hohen Zähnen für die Hohlwelle auszuformen, wird aufgrund dessen, daß der verwendete Dorn ein Material hat, dessen Härte gleich oder kleiner ist als 300 Vickershärte, der Dorn sowie das Werkstück in noch einfacherer Weise plastisch deformiert entsprechend der Vielnutprofilform. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erzielt, daß es ermöglicht wird, akkurater eine Vielnutprofil mit hohen Zähnen auszubilden.

Bei dem Verfahren gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, welches den vorstehend beschriebenen Vorgang aufzeigt, und welches dafür vorgesehen ist, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen für die Hohlwelle auszuformen, wird das Werkstück in eine Mehrzahl von Stufen gezogen unter Verwendung der Matrize sowie des Stempels, um den klein durchmessrigen Abschnitt an einem Ende eines Werkstückes auszuformen, wobei das andere Ende des Werkstücks in eine Mehrzahl von Stufen unter Verwendung der Matrize sowie des Stempels aufgeweitet wird, der in das andere Ende des Werkstückes preßgepaßt wird, um den großdurchmessrigen Abschnitt an dem anderen Ende des Werkstückes auszuformen. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erzielt, daß es ermöglicht wird, eine Hohlwelle herzustellen, die ein präzises Vielnutprofil mit hohen Zähnen sowie einen gestuften Abschnitt aufweist, in welchem der Durchmesser schritt- bzw. stufenweise variiert.

Bei der Hohlwelle mit dem Vielnutprofil mit hohen Zähnen gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welche den vorstehend beschriebenen Vorgang aufzeigt, wird aufgrund dessen, daß das Vielnutprofil mit der großen Zahnhöhe ausgeformt wird, die Wirkung erzielt, daß es möglich ist, ein hohes Drehmoment über das Vielnutprofil mit hohen Zähnen zu übertragen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche einen Zustand darstellt, in welchem eine Keilnutprofilformung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vervollständigt ist,

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, welche einen Zustand darstellt, bevor die Keilwellenprofil-Formation gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gestartet worden ist,

Fig. 3 ist eine Seitenansicht, welche ein Werkstück darstellt, an dem ein Keilwellenprofil durch das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeformt worden ist,

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, welche ein Ziehkissen bzw. eine Matrize darstellt, die bei dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird,

Fig. 5 ist eine Schnittansicht, die ein Werkstück darstellt, an welchem ein Keilwellenprofil ausgeformt worden ist, und zwar in einem Zustand, in welchem das Werkstück durch einen Dorn gemäß dem Herstellungsverfahren vorliegenden Erfindung geprägt worden ist,

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, welche eine manuelle Transmission mit einer Eingangswelle zeigt, an der ein Keilwellenprofil ausgebildet worden ist, und zwar mittels des Herstellungsverfahrens gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 ist eine Schnittansicht, welche die jeweiligen Stufen oder Zustände eines Ziehschritts bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, welche einen Rohraufweitungsschritt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 9 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen Produkten, welche bearbeitet werden sollen und dem Schwierigkeitsgrad bei der Formgebung darstellt und

Fig. 10 ist eine Schnittansicht, welche einen Keilwellenprofil-Formgebungsschritt in einem herkömmlichen Herstellungsverfahren zeigt.

Eine Hohlwelle mit einem Keilwellenprofil mit hohen Zähnen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch ein Verfahren, welches folgende Schritte aufweist: einen Ziehschritt, einen Rohraufweitungsschritt und einen Vielnutprofil-Formgebungsschritt, wie in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist.

In dem Ziehschritt wird ein Ende eines Werkstückes 1 einem Ziehformen unter Verwendung einer Matrize 20 sowie eines Stempels 21 unterzogen. Bei dem Rohraufweitungsschritt wird das andere Ende des Werkstückes 1 durch Verwendung einer Matrize 30 sowie eines Stempels 31 aufgeweitet, welcher in das andere Ende des Werkstückes 1 eingepreßt wird. Bei dem Vielnutprofil-Formschritt wird das Werkstück 1 in eine Matrize 40 mit einer vielnutprofilförmigen inneren Oberfläche mittels des Stempels 41 eingepreßt, um einen Vielnutprofilabschnitt 13 auf dem Werkstück 1 auszuformen. Bei diesem Schritt wird ein Dorn 42 bestehend aus einem Material, dessen Härte gleich oder kleiner ist als jene des Werkstücks 1 und der an der Spitze des Stempels 41 angeordnet ist, dazu verwendet, einen Abschnitt des Werkstücks 1 entsprechend der vielnutprofilförmigen Oberfläche der Matrize 40 von der Innenseite her zu prägen.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung bei einer Eingangswelle angewendet, an der ein Vielnutprofilabschnitt ausgeformt wird, welcher mit einer Kupplungsscheibe einer manuellen Transmission gemäß der Fig. 6 in Eingriff ist, sowie bei einem Verfahren zur Herstellung solch einer Eingangswelle.

Bei dem Ziehschritt gemäß der Fig. 7(A) bis 7(C) wird ein hohlrohrförmiges Stück aus einem Rohmaterial (Werkstück) mit einem vorbestimmten äußeren Durchmesser, einem inneren Durchmesser und einer Länge in die Matrize 20 von deren rechten Seite aus unter Verwendung des Stempels 21 eingepreßt. Die Matrize 20 hat einen konusförmig sich verjüngenden Ziehabschnitt 22 an ihrem linken Ende. Das linke Ende des Werkstücks 1 wird zu drei Stufen gezogen, so daß ein kleindurchmeßriger Ziehabschnitt 11 an dem Werk stück 1 ausgeformt ist.

Das Werkstück 1 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht aus einem Aluminiumstahl oder einem Karbonstahl. Insbesondere wird Chromstahl, Chrommolybdenstahl, Nickel-Chrommolybdenstahl, Nickelchromstahl, Magnesiumstahl, Magnesiumchromstahl oder Karbonstahl verwendet. Besonders wird SCr415-SCr435, SCM415-SCM 435, S15C-S50C, SNCM415-SNCM431 usw. verwendet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als ein beispielhaftes Material S30C verwendet.

In dem Rohraufweitungsschritt gemäß der Fig. 8 wird das gezogene Werkstück (hohlrohrförmiges Stück aus Rohmaterial) 1, zusammen mit einem Stempel 31 mit zwei konusförmig geneigten Rohraufweitungsabschnitten 311 und 312 in ein Ziehkissen bzw. eine Matrize 30 mit zwei konusförmig geneigten Ziehabschnitten 32 und 33 an deren rechtem Ende eingepreßt, so daß das rechte Ende des Werkstücks 1 aufgeweitet wird, wodurch ein großdurchmeßriger Abschnitt 12 an dem rechten Ende des Werkstücks 1 ausgeformt wird.

Bei dem Keilnutprofil-Ausformschritt wird der Dorn 42 in das Werkstück 1 derart eingesetzt, daß der Dorn 42 einen Teil der inneren Umfangsfläche des Werkstücks 1 entsprechend der keilnutprofilförmigen Fläche 43 stützt, wobei das Werkstück 1 linksseits durch den Stempel 41 gepreßt wird, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Als ein Ergebnis hiervon wird das Werkstück 1 einer plastischen Verformung unterzogen, wodurch der Vielnutprofilabschnitt 13 ausgeformt wird. Der Dorn 42 besteht aus einem Material, wie beispielsweise Aluminiumstahl, Karbonstahl, Kupfer oder Aluminium, das eine Härte hat, welche gleich oder kleiner ist als 300 Vickershärte. Vom Standpunkt der Kosten aus ist es vorteilhaft, daß SS-Material, welches das gleiche Material des Werkstücks 1 ist, oder Karbonstahl von S10C-S35C verwendet wird.

In dem Vielnutprofilformschritt wird der Abschnitt des Werkstücks 1 entsprechend der vielnutprofilförmigen Oberfläche 43 durch den Dorn 42 von der Innenseite des Werkstücks 1 in Richtung zum Ziehkissen bzw. zur Matrize 40 hin geprägt, welche eine vielnutprofilförmige Oberfläche 43 an dem linken Ende des Zentralabschnitts der inneren Umfangsoberfläche hat. In diesem Zustand wird der Stempel 41, dessen linkes Ende das rechte Ende des Dorns 42 berührt, dazu bewegt, das Werkstück 1 gemäß der Fig. 1 und 2 linkswärts entgegen eines Auswurfstempels 44 zu pressen, welcher das linke Ende des Werkstücks 1 berührt. Als ein Ergebnis hiervon wird der Keilnutabschnitt 13 gemäß der Fig. 3 durch plastisches Verformen ausgeformt.

Wie in der Fig. 2 dargestellt wird, ist die Matrize 40 mit der keilnutprofilförmigen Oberfläche 43 in vier Elemente in axialer Richtung aufgeteilt, wobei die vier Elemente lösbar miteinander in Eingriff bringbar sind. Die vorstehend beschriebene keilnutprofilförmige Oberfläche 43 wird durch die innere Umfangsfläche einer Keilnutprofil-Matrize 402 ausgeformt, welches das zweite Element ausbildet.

Die Form der vielnutprofilförmigen Oberfläche 41, welche durch die innere Umfangsfläche der Vielnutprofil-Matrize 402 ausgebildet wird, ist derart bestimmt, daß die Differenz zwischen dem Kopfdurchmesser (Kopfkreisdurchmesser) und dem Wurzeldurchmesser größer ist als in einem normalen Fall, wodurch ermöglicht wird, daß ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen an der äußeren Umfangsfläche der Hohlwelle, beispielsweise des Werkstücks 1 ausgebildet wird.

Gemäß der Fig. 1 hat der Stempel 41 für das Pressen des Werkstücks 1 einen Spitzenabschnitt mit einem im wesentlichen T-förmigen vertikalen Querschnitt. Ein vorderer vorstehender Abschnitt 411 des Stempels 41 wird mit dem rechten Ende des Dorns 42 in Kontakt gebracht, wobei ein Schulterabschnitt 412 des Stempels 41 mit dem rechten Ende des großdurchmeßrigen Abschnitts 12 des Werkstücks 1 in Kontakt gebracht wird, welches einer Rohraufweitung unterzogen worden ist. Folglich wird der Stempel 41 dazu bewegt, das Werkstück 1 nach links für eine plastische Formarbeit zu pressen, wodurch der Vielnutprofilabschnitt 13 ausgeformt wird. Das Verfahren für das Ausformen eines Vielnutprofils mit hohen Zähnen für eine Hohlwelle gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Merkmale auf. In dem Ziehschritt gemäß der Fig. 7(A) bis 7(C) wird ein hohlrohrförmiges Stück Rohmaterial (Werkstück) mit einem vorbestimmten äußeren Durchmesser, einem vorbestimmten inneren Durchmesser und einer vorbestimmten Länge in die Matrize 20 von deren rechter Seite her unter Verwendung des Stempels 21 eingepreßt. Die Matrize 20 hat einen konusförmig geneigten Ziehabschnitt 22 an deren linkem Ende. Das linke Ende des Werkstücks 1 wird in drei Stufen gezogen, so daß ein kleindurchmeßriger Ziehabschnitt 11 an dem Werkstück 1 ausgeformt wird. In dem Rohraufweitungsschritt gemäß der Fig. 8 wird das gezogene Werkstück (hohlrohrförmiges Stück Rohmaterial) 1 in die Matrize 30 mit zwei konusförmig sich verjüngenden Ziehabschnitten 33 an deren rechtem Ende zusammen mit dem Stempel 31, welcher zwei konusförmig sich verjüngende Rohaufweitungsabschnitte 311 und 312 hat, eingepreßt, derart, daß das rechte Ende des Werkstücks 1 in eine Mehrzahl von Stufen aufgeweitet wird, wodurch der großdurchmeßrige Abschnitt 12 an dem rechten Ende des Werkstücks 1 ausgebildet wird.

In dem Vielnutprofil-Ausformschritt gemäß der Fig. 1 und 2 wird der Abschnitt des Werkstücks 1 entsprechend der vielnutprofilförmigen Oberfläche durch den Dorn 42 von der Innenseite des Werkstücks 1 in Richtung zur Matrize 40 hin geprägt, die eine vielnutprofilförmige Oberfläche 41 an deren linkem Ende des Mittenabschnitts der inneren Umfangsfläche hat. In diesem Zustand wird der Stempel 41, dessen linkes Ende das rechte Ende des Dorns 42 berührt, dazu bewegt, das Werkstück 1 nach links gemäß der Fig. 1 und 2 entgegen des Auswurfstempels 43 gemäß der Fig. 2 zu pressen, der das linke Ende des Werkstückes berührt. Als ein Ergebnis hiervon fließt das Material des Dorns 42 sowie das Material des Werkstücks 1, wodurch eine plastische Formarbeit durchgeführt wird, um den Vielnutprofilabschnitt 13 auszuformen.

Die Hohlwelle mit dem Vielnutprofil mit hohen Zähnen, welches mittels des vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahrens ausgeformt wird, ist eine Eingangswelle, an der ein Vielnut profilabschnitt ausgeformt ist, welcher mit einer Kupplungsscheibe einer manuellen Transmission in Eingriff ist, wie sie in den Fig. 3 und 6 gezeigt wird. Die Eingangswelle dient zur Übertragung eines Antriebsmoments von einem Motor auf die manuelle Transmission über das Vielnutprofil mit hohen Zähnen.

Bei dem Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels, welches dafür vorgesehen ist, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen für eine Hohlwelle auszuformen und welches die vorstehend beschriebene Wirkungsweise aufzeigt, wird der Dorn 42 sowie das Werkstück 1 aufgrund der Tatsache, daß das Vielnutprofil 13 durch Verwendung des Stempels 41 ausgeformt wird, welcher an dessen Spitze den Dorn 42 bestehend aus einem Material hat, dessen Härte in geeigneter Weise niedriger ist als jene des Ziehkissens 40, einer plastischen Deformation entsprechend der Vielnutprofilform unterzogen. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erzielt, daß nunmehr ermöglicht wird, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen auszuformen, wodurch die Grenze für eine Vielnutprofilformgebung erhöht wird.

Bei dem Verfahren gemäß dem vorliegenden Auführungsbeispiel, welches dafür vorgesehen ist, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen an einer Hohlwelle auszuformen und zwar durch Verwendung des Stempels 41, dessen Spitze den Dorn 42 hat, der aus einem Material besteht, dessen Härte nicht höher als jene des Werkstückes 1 ist, wird der Vielnutprofilabschnitt 13 in einem Zustand ausgeformt, in welchem das interne Zwängen durch den Dorn verringert wird, so daß das Material des Dorns 42 sowie das Material des Werkstücks 1 in einfacher Weise für eine plastische Deformation fließen kann. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erzielt, daß ermöglicht wird, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen akkurat auszuformen.

Bei dem Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, welches dafür vorgesehen ist, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen für eine Hohlwelle auszuformen, wird aufgrund der Tatsache, daß der Dorn 42 mit einem Material, welches eine Härte gleich oder kleiner als 300 Vickershärte aufweist, verwendet wird, erreicht, daß das Material des Dorns 42 sowie das Material des Werkstücks 1 in die axiale Richtung in einfacher Weise fließt. Darüber hinaus wird ein geeignetes Maß einer Kompressionskraft axial an den Dorn 42 durch das obere Ende des Stempels 41 angelegt, um eine plastische Deformation zu verursachen, während der axiale Verlauf des Materials des Dorns 42 gesteuert und kontrolliert wird. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erzielt, daß es ermöglicht wird, das Werkstück an einem Einsinken mit Bezug auf den Ziehtisch 40 zu hindern, wodurch ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen in einer wesentlich akkurateren Weise ausgeformt wird.

Bei dem Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, welches dafür vorgesehen ist, ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen für eine Hohlwelle auszuformen, wird das Werkstück 1 in eine Mehrzahl von Stufen unter Verwendung der Matrize 20 und des Stempels 21 gezogen, um den kleindurchmeßrigen Abschnitt 11 an dem linken Ende des Werkstücks auszuformen, wobei das rechte Ende des Werkstücks 1 in einer Mehrzahl von Stufen unter Verwendung der Matrize 30 und des Stempels 31 aufgeweitet wird, der in das rechte Ende des Werkstücks 1 eingepreßt wird, um den großdurchmeßrigen Abschnitt 12 an dem rechten Ende des Werkstücks auszuformen. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erzielt, daß es möglich ist, eine Hohlwelle mit einem präzisen Vielnutprofil mit hohen Zähnen und einem gestuften Abschnitt auszuformen, wobei der Durchmesser schrittweise variiert, wie beispielsweise eine Eingangswelle, auf der ein Vielnutprofilabschnitt ausgeformt ist, welcher mit einer Kupplungsscheibe einer manuellen Transmission in Eingriff bringbar ist.

Das heißt, daß ermöglicht wird, die vorstehend beschriebene Eingangswelle auszuformen, welche in herkömmlicher Weise als äußerst schwierig herstellbar erachtet wird, da das Vielnutprofil der Eingangswelle in einem schwierig zu deformierenden Bereich gemäß der Fig. 9 liegt, wobei das Verhältnis der Vielnutprofilabschnittwanddicke zur Zahnhöhe gleich oder kleiner als 3 ist und das Verhältnis des Moduls zur Zahnhöhe gleich oder kleiner als 0,5 ist. Darüber hinaus wird die Grenze bezüglich der möglichen Vielnutprofilformgebung weiter erhöht.

Da das Vielnutprofil 13 mit einer großen Zahnhöhe bei der Hohlwelle mit einem Vielnutprofil mit hohen Zähnen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgeformt ist, kann die Hohlwelle ein höheres Drehmoment durch das Vielnutprofil mit hohen Zähnen übertragen. Folglich wird eine Wirkung dahingehend erzielt, daß ermöglicht wird, ein hohes Antriebsdrehmoment von einem Motor auf eine manuelle Transmission über das Vielnutprofil mit hohen Zähnen zu übertragen.

Da der Dorn 42 einstückig ausgeformt und mit der Hohlwelle 1 gehalten wird, wird bei der Hohlwelle mit einem Vielnutprofil mit hohen Zähnen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Wirkung dahingehend erzielt, daß es unnötig wird, einen Ölstopp- Stöpsel innerhalb der Hohlwelle 1 einzupassen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Beschreibung bezüglich eines Beispieles gegeben, in welchem der Dorn, welcher die Spitze des Stempels berührt, und welcher durch den Stempel druckbeaufschlagt wird, einstückig ausgeformt und innerhalb der Hohlwelle gehalten wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Merkmal beschränkt. Beispielsweise kann ein elastisches Bauteil bestehend aus einem Material, wie beispielsweise Urethangummi oder einem anderen synthetischen Gummi, dessen Härte ausreichend niedriger ist, als jene des Ziehkissens, und welche elastisch deformierbar ist, integral an der Spitze des Stempels ausgeformt sein.

Wenn in einem solchen Fall ein Werkstück in das Ziehkissen unter Verwendung des Stempels eingepreßt wird, dann wird ein Vielnutprofil an dem Werkstück ausgeformt, wobei der Spitzenabschnitt des Stempels sowie das Werkstück elastisch deformiert wird entsprechend der Vielnutprofilform. Wenn der Stempel zurückgezogen wird, dann wird der Spitzenabschnitt des Stempels ebenfalls zurückgezogen, so daß ein Vielnutprofil mit hohen Zähnen an der Hohlwelle ausgeformt wird, wobei eine sich axial erstreckende Bohrung in der Mitte des Werkstücks 1 verbleibt. Dies ermöglicht es, den Dorn wiederzuverwenden, welcher in Produkte eingesetzt ist.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Beschreibung bezüglich einer Eingangswelle gegeben, an der ein Keilwellenprofilabschnitt ausgeformt ist, der mit einer Kupplungsscheibe einer manuellen Transmission in Eingriff ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern kann auch bei anderen Hohlwellen angewendet werden, welche Keilwellenprofile mit hohen Zähnen erfordern und vielnutprofilförmige Zahnräder Keilverzahnungen mit hohen Zähnen aufweisen.

Die vorliegende Erfindung kann auch angewendet werden, bei einer Hohlwelle sowie einem Verfahren für das Ausformen eines Vielnutprofils mit hohen Zähnen für eine Hohlwelle, in welcher das Verhältnis einer Zahnhöhe des Vielnutprofilabschnitts zu einer ursprünglichen Wanddicke des Werkstücks vor der Ausformung des Vielnutprofilabschnitts größer als 0,3 ist.

Claims

1. Vorrichtung für das Preßformen eines Vielnutprofils(13) mit hoher Zahnung an einer Hohlwelle (1), wobei die Vorrichtung folgende Bauteile umfaßt:
eine Matrize (40) mit einer vielnutprofilförmigen inneren Oberfläche (43) und
ein Stempel (41), mittels dem die Hohlwelle (1) in die Matrize (40) einpreßbar ist, wobei der Stempel (41) einen Dorn (42) hat, der beim Preßvorgang in die Hohlwelle (1) eingeführt ist und sich an die Innenwand der Hohlwelle (1) zumindest im Bereich des zu formenden Vielnutprofils (13) anlegt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dorn (42) aus einem Material besteht, dessen Härte gleich oder kleiner als die Härte des Materials der Hohlwelle (1) ist, so daß der Dorn (42) und die Hohlwelle (1) plastisch deformierbar sind durch eine vom Stempel (41) in Axialrichtung aufbringbare Kompressionskraft, um einen Materialfluß sowohl in der Hohlweile (1) als auch im Dorn (42) zu erhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (42) als ein zum Stempel (41) externes Bauteil ausgebildet ist, das an der Spitze des Stempels (41) anliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (42) mit dem Stempel (41) zu einem einstückigen Bauteil verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (42) aus einem Material besteht, dessen Härte gleich oder kleiner als 300 Vickershärte beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (42) aus einem aus der nachfolgenden Materialgruppe ausgewählten Material besteht, nämlich Aluminiumstahl, Carbonstahl, Kupfer, Aluminium oder einem synthetischen Gummi vorzugsweise Urethangummi.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (40) aus mehreren axial hintereinander angeordneten und lösbar miteinander verbundenen Elementen besteht, die jeweils der äußeren Form des entsprechenden Hohlwellenabschnitts angepaßt sind, wobei eines der Elemente (402) die Vielnutprofilform (43) an dessen innerem Umfang ausbildet.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Auswurfstempel (44) der dem Dorn (42) axial gegenüberliegt und der an der einen Stirnseite der Hohlwelle (1) während des Preßvorgangs anliegt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Vielnutprofils (13) mit hoher Zahnung an einer Hohlwelle (1) mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in einem ersten Schritt der Dorn (42) in die bereits vorgeformte Hohlwelle (1) eingesetzt wird und anschließend die Hohlwelle (1) mittels des Stempels (42) in die Matrize (40) eingepreßt und gegen den Auswurfstempel (44) in Axialrichtung der Hohlwelle (1) geschoben wird, wobei das eine Element (402) der Matrize (40), dessen Innenumfang mit der Vielnutprofilform (43) versehen ist, das Vielnutprofil (13) an der Oberfläche der Hohlwelle (1) preßformt, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dorn (42) aus einem Material gefertigt wird, dessen Härte kleiner als die der Matrize (40) ist, so daß der Dorn (42) und
die Hohlwelle (1) plastisch deformiert werden durch eine vom Stempel (41) aufgebrachte Kompressionskraft in Axialrichtung, um einen Materialfluß sowohl in der Hohlwelle (1) als auch im Dorn (42) zu erhalten.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des Preßformvorgangs der Dorn (42) durch den Stempel (41) mit einer Kompressionskraft in Axialrichtung beaufschlagt wird, um einem Einsinken der Hohlwelle (1) im Bereich des zu formenden Vielnutprofils (13) zu verhindern.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionskraft auf einen solchen Wert geregelt wird, daß sich im Fall eines Dorns (42) aus einem plastisch verformbaren Material ein ausreichender Materialfluß im Dorn (42) wie auch in der Hohlwelle (1) einstellt.