DE3639739A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines eine innenzahnung aufweisenden topffoermigen erzeugnisses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines topfförmigen Produkts mit einer Innenverzahnung, wie einer Außenhülse einer durch einen hydraulischen Druck betätigten Kupplung od. dgl., durch spanlose Formgebung sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des betreffenden Ver­ fahrens.

Bezüglich eines Verfahrens der angegebenen Art ist bereits ein Druck- bzw. Einziehformungsverfahren bekanntgeworden (siehe japanische Patentanmeldung 58 48 258), bei dem ein mit einem Zahnradprofil versehener Stempel in eine Öffnung eines topfförmigen Ausgangs- bzw. Rohmaterials derart eingedrückt wird, daß er mit der Innenfläche der Umfangsplatte des be­ treffenden Ausgangsmaterials in Kontakt gelangt. Da­ bei wird in einem Extrusionsvorgang das feste Aus­ gangsmaterial derart extrudiert, daß es von der Außen­ seite des das Zahnradprofil aufweisenden Stempels ab­ steht. Bei Anwendung eines Gießverfahrens wird eine Außenseite der Umfangsplatte eines topfförmigen Aus­ gangsmaterials in solchem Zustand gegossen, daß eine Innenseite der Umfangsplatte des topfförmigen Aus­ gangsmaterials durch den das Zahnradprofil auf­ weisenden Stempel zurückgehalten wird, usw.

Das Einzieh- bzw. Druck-Verfahren bringt jedoch Probleme insofern mit sich, als damit eine Be­ schränkung in der Zahnrad- bzw. Zahnform verbunden ist und als überdies nicht nur ein derart wirksamer Bereich des gebildeten Zahnrades erhalten werden kann, der sich soweit wie die Bodenseite des topfförmigen Erzeugnisses erstreckt, sondern daß darüber hinaus der verwendete Druckstempel einer merklichen Abnutzung unterliegt und eine kurze Betriebsdauer aufweist. Das Extrusions-Verfahren weist Probleme insofern auf, als eine hohe Formungsbelastung bzw. Formungskraft er­ forderlich ist und als speziell eine Zahnformungs­ arbeit an einem einen großen Durchmesser aufweisenden festen Ausgangsmaterial durch Kaltverformung insofern von Nachteil ist, als nicht nur eine große Presse bzw. Preßmaschine benötigt wird, sondern als auch deren Beanspruchung so stark ist, daß die Abnutzung des Druckstempels weiter erhöht ist. Das Gießverfah­ ren bringt im Hinblick auf die Abnutzung des Druck­ stempels kein Problem mit sich. Probleme bei diesem Verfahren treten jedoch dadurch auf, daß dabei das Innenzahnradprofil groß ist und eine große Höhe auf­ weist und daß das Metall des Ausgangsmaterials, welches durch den Außenumfangs-Gießvorgang veranlaßt wird, sich ausschließlich in vertikaler Richtung zu be­ wegen, nicht in der Umfangsrichtung bewegt wird, wo­ mit eine perfekte Zahnradausbildung nicht erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten überwindendes, einfach ausführbares Gießverfahren zu schaffen, mit dem Erzeugnisse mit hervorragend aus­ gebildeten Innenverzahnungen hergestellt werden können. Überdies ist eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht ein Ausführungs­ beispiel einer Vorrichtung zur Durchführung einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 2a bis e veranschaulichen den Ablauf eines Verfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 3a bis c veranschaulichen in Schnittansichten verschiedene Verfahrensweisen zur Herstellung eines wesentlichen Teiles eines topfförmigen Ausgangsmaterials in der Endstufe einer Druck­ ausübung.

Fig. 4a bis c veranschaulichen in Schnittansichten entsprechende Verfahrensweisen bei der Bildung eines wesentlichen Teiles des topfförmigen Aus­ gangsmaterials in der Enddruckstufe für den Fall, daß zuvor in dem Ausgangsmaterial eine Austrittsnut gebildet worden ist.

Fig. 5a bis c veranschaulichen in Schnittansich­ ten entsprechende Betriebsweisen bei der Bildung eines wesentlichen Teiles des topf­ förmigen Ausgangsmaterials in der Enddruck­ stufe für den Fall, daß ein unterer Druck­ stempel mit einem Ansatz vorgesehen ist.

Fig. 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die betreffende Vorrichtung umfaßt eine Form 4, die an ihrer Innen­ umfangsseite mit einem Öffnungsteil 4 a versehen ist und die über obere und untere feststehende Ringe 3 an einer Rückplatte 2 an einem Formhalter 1 ange­ bracht ist. Ein oberer Stempel bzw. Druckstempel 5 ist oberhalb der Form 4 angebracht. Ein unterer Druck­ stempel 6 ist in der Form 4 untergebracht. Der untere Stempel 6 ist an seiner Außenumfangsseite mit einem Zahnbildungsprofil bzw. Zahnradbildungsprofil 6 a ver­ sehen. Darüber hinaus ist der betreffende Stempel 6 in einem aufrechtstehenden Lager in einer Tragplatte 8 aufgenommen, die von einer elastischen Einrichtung ge­ tragen ist, welche eine Vielzahl von zylindrischen Federn 7 umfaßt, die beispielsweise aus Urethan be­ stehen. Damit kann der betreffende Stempel 6 entgegen der Wirkung der betreffenden Federn 7 nach unten be­ wegt werden. Im übrigen wird die unterste Position der Bewegung des betreffenden Stempels dadurch abgebremst bzw. gehemmt, daß die Tragplatte 8 des betreffenden Stempels in Anlage an einem Stopper 9 gebracht wird, der an dem Formhalter 1 vorgesehen ist.

Bezugnehmend auf die Zeichnungen sei angemerkt, daß mit dem Bezugszeichen 10 ein Auswerfstift bezeichnet ist, der so durch den unteren Stempel 6 eingeführt ist, daß er in Längsrichtung nach oben und nach unten gleit­ bar bewegt werden kann. Mit dem Bezugszeichen 11 ist ein Einstellungs-Anschlag bezeichnet, mit dem die zuvor erwähnte elastische Einrichtung 7 in der Stellung eingestellt wird bzw. ist.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 ein Ver­ fahren zur Herstellung bzw. Bildung eines eine Innen­ zahnung aufweisenden topfförmigen Produkts unter Ver­ wendung der vorstehend erläuterten Vorrichtung näher beschrieben werden.

Wie in Fig. 2a veranschaulicht, wird zunächst ein topf- bw. napfförmiges Ausgangsmaterial w auf einen oberen End­ teil des unteren Stempels 6 aufgelegt, und zwar derart, daß ihre Umfangswand nach unten gerichtet ist.

Sodann wird der obere Stempel 5 derart abgesenkt, daß, wie dies in Fig. 2b veranschaulicht ist, ein boden­ seitiger Wandteil des napfförmigen Ausgangsmaterials w zwischen die beiden Stempel 5, 6 gebracht und zwischen diesen von oben und unten her festgehalten wird. Unter dieser Bedingung bzw. in diesem Zustand wird der untere Stempel 6 gegen die Wirkung der elastischen Einrich­ tung 7 abgesenkt, und die Umfangswand des Ausgangs­ materials w wird, wie dies in Fig. 2c veranschaulicht ist, in die durch den Öffnungsteil 4 a der Form 4 ge­ bildete Öffnung eingedrückt. Bei dieser Gelegenheit wird das Metall der Umfangswand des Ausgangsmaterials w gezwungen, in die betreffende Öffnung derart eingeführt zu werden, daß es durch den von oben her auf das be­ treffende Material ausgeübten Druck nach unten extru­ diert, während es durch den Öffnungsteil 4 a nach innen gequetscht wird. Damit wird eine Vorwärts-Extrusions­ formung vorgenommen, wodurch eine Innenverzahnung bzw. ein Innenzahnrad wa auf der Innenumfangsseite des topf- bzw. napfförmigen Ausgangsmaterials w gebildet ist. Diese Innenzahnung wa folgt dabei dem Zahnformungsprofil 6 a, welches auf der Außenseite der Umfangswand des unteren Stempels 6 gebildet ist.

Im Zuge dieses Extrusions-Formungsvorgangs wird in dem Fall, daß die Bewegungsgeschwindigkeit des Metalls des Ausgangsmaterials durch die Öffnung höher wird als die Absenkgeschwindigkeit des oberen Stempels 5, dem­ gemäß auf den unteren Stempel 6 eine durch dessen Reibung mit dem sich bewegenden Metall des Ausgangs­ materials hervorgerufene, nach unten gerichtete Druck­ kraft ausgeübt, infolgedessen der untere Stempel 6 durch diese nach unten gerichtete Druckkraft abgesenkt wird, und zwar mit einer höheren Geschwindigkeit, als der obere Stempel 5 abgesenkt wird. Die Kraft zum Festhalten des bodenseitigen Wandteiles des Ausgangs­ materials w durch die beiden Stempel 5, 6 ist damit vermindert, und demgemäß krümmt sich der bodenseitige Wandteil kugelförmig aus, weshalb ein genaues Innen­ zahnrad nicht gebildet werden kann. Demgemäß wird als Gegenmaßnahme die Federkraft bzw. die elastische Kraft der elastischen Einrichtung 7 so festgelegt, daß sie stärker ist als die nach unten gerichtete Druckkraft, wodurch ein Absinken der den bodenseitigen Wandteil durch die beiden Stempel festhaltenden Kraft ver­ hindert werden kann.

Nach der Extrusionsbildung bzw. nach dem Extrusions­ vorgang wird der obere Stempel 5 angehoben, und so­ dann wird der untere Stempel 6 ebenfalls in eine be­ stimmte Position angehoben, wie dies in Fig. 2d veranschaulicht ist. Die Auswerfstifte 10 sind dabei für eine Herausnahme bzw. Abnahme des Erzeugnisses an­ gehoben, wie dies aus Fig. 2e ersichtlich ist.

Darüber hinaus bleibt im Zuge des vorstehend erläuter­ ten Extrusionsvorgangs ein Ausnehmungsbereich a an einer offenen unteren Ecke des Innenzahnrades wa zu­ rück, wie dies Fig. 3a veranschaulicht. Um diesen Ausnehmungsbereich a mit dem Metall auszufüllen, wenn der obere Stempel 5 aus dem in Fig. 3a veranschau­ lichten Zustand weiter abgesenkt wird, kommt es häufig vor, daß, wie dies in Fig. 3b veranschaulicht ist, ein überschüssiges Metall b von der offenen unteren Ecke des napfförmigen Ausgangsmaterials w aus nach innen hineinragt, während der untere Stempel 6 nach unten gedrückt wird. Wenn der untere Stempel 6 die unterste Stellung erreicht, die durch den Stopper 9 festgelegt ist, und das Ausgangsmaterial w mit einem Enddruck abgegeben wird, dann wird demgemäß das über­ schüssige Metall b in die Unterseite bzw. den Boden des napfförmigen Ausgangsmaterials w eingedrückt, womit das Erzeugnis beschädigt bzw. zerstört ist.

Als eine präventive Maßnahme kann in diesem Falle in Betracht gezogen werden, daß die Federkraft der elastischen Einrichtung 7 derart erhöht wird, daß eine Absenkung des unteren Stempels 6 durch das Vor­ stehen des überschüssigen Metalls b verhindert ist. Diese Maßnahme wird jedoch nicht als vorteilhaft an­ gesehen, da in dem Fall, daß die Federkraft der elastischen Einrichtung 7 erhöht wird, die Formungs­ kraft bzw. Formungsbelastung auf das betreffende Aus­ maß ansteigt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur vorteilhaf­ ten Lösung dieses Problems erläutert werden.

Das Ausgangsmaterial w ist zuvor in seinem unteren Eckenöffnungsbereich mit einer Austrittsnut wb ver­ sehen, so daß dann, wenn der obere Stempel 5 weiter aus dem Zustand abgesenkt wird, in welchem der Aus­ nehmungsbereich a ungefüllt zurückbleibt, wie dies Fig. 4a veranschaulicht, sogar dann, wenn das über­ schüssige Metall b vorsteht, währenddessen der untere Stempel 6 nach unten gedrückt wird, wie dies in Fig. 4b veranschaulicht ist, in der Enddruckstufe das überschüssige Metall b in der Austrittsnut wb aufgenommen werden kann, wie dies Fig. 4c verdeut­ licht. Dadurch kann verhindert werden, daß das über­ schüssige Metall b in den Boden des Erzeugnisses ein­ gedrückt wird.

Wenn in diesem Falle eine obere Endseite bzw. Stirn­ fläche des unteren Stempels 6 flach ist, dann neigt ein oberes Ende des Zahnbildungsprofils 6 a zur Ab­ nutzung, so daß eine perfekte Innenzahnung, die sich zur Bodenseite des napfförmigen Produkts hin erstreckt, nicht erzielt werden kann.

Zur Behebung dieses Problems wird nunmehr die in Fig. 5 gezeigte modifizierte Ausführungsform der Er­ findung erläutert werden. Bei dieser Ausführungsform ist ein Vorsprung 6 b mit einem abgefasten Bereich 6 c an seinem Außenumfangsbereich längs eines Umfangskan­ tenbereiches der flachen Stirnfläche des unteren Stempels 6 derart vorgesehen, daß dann, wenn das Aus­ gangsmaterial w darauf aufgelegt wird, der betreffende Vorsprung 6 b in die Austrittsnut wb so eingeführt wer­ den kann, daß auf der Innenseite des Vorsprungs 6 b ein Spalt zurückbleibt, wie dies Fig. 5a verdeut­ licht. Wenn somit der obere Stempel 5 aus der Stellung weiter abgesenkt wird, in der der Ausnehmungsbereich a ungefüllt zurückbleibt, dann kann das überschüssige Metall b in dem Spalt aufgenommen werden, der an der Innenumfangsseite des Vorsprungs 6 b in der Endstufe zurückbleibt, und zwar dadurch, daß das betreffende überschüssige Metall sich über den Vorsprung 6 b hin­ weg bewegt, wie dies Fig. 5b veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform kann die Bewegung des Metalls durch den abgefasten Bereich 6 c erleichtert werden, der zuvor an dem Außenumfangsbereich des Vorsprungs 6 b gebildet ist. Eine Abnutzung eines oberen Endes des Zahnbildungsprofils kann durch den Vorsprung 6 b ver­ hindert werden. Das Innenzahnrad bzw. die Innen­ zahnung kann dabei so gebildet werden, daß ihre effektive Länge sich zur Bodenseite des napfförmigen Produkts hin erstreckt.

Gemäß der Erfindung wird in dem Zustand bzw. unter der Bedingung, daß ein bodenseitiger Wandteil eines napfförmigen Ausgangsmaterials zwischen einem oberen Stempel und einem unteren Stempel festgehalten wird, das betreffende Ausgangsmaterial in eine Öffnung einer Form eingedrückt, um dadurch eine Extrusions­ bildung zu bewirken. Dadurch kann an dem betreffenden Ausgangsmaterial eine Innenzahnung genau gebildet werden, welche einem Zahnformungsprofil folgt, das an einer Außenseite der Umfangswand des unteren Stempels gebildet ist. Die Abnutzung des als Formungs­ stempel dienenden unteren Stempels kann vermindert werden, und die Betriebsdauer des betreffenden unteren Stempels kann verbessert werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines eine Innen­ zahnung aufweisenden topfförmigen Erzeugnisses (w), dadurch gekennzeichnet,
daß ein topfförmiges Ausgangsmaterial (w) auf einem oberen Endteil eines unteren Stempels (6), der an seiner Umfangsseite ein Zahnformungsprofil aufweist, derart aufgelegt wird, daß eine Umfangswand des be­ treffenden Ausgangsmaterials (w) nach unten gerich­ tet ist,
daß der untere Stempel (6) derart in einer Form (4) getragen wird, daß er entgegen der Wirkung einer elastischen Einrichtung (7) nach unten bewegbar ist, und daß ein gegenüber dem unteren Stempel (6) ange­ ordneter oberer Stempel (5) derart abgesenkt wird, daß in dem Zustand, daß der bodenseitige Wandteil des topfförmigen Ausgangsmaterials (w) von oben und unten her zwischen den beiden Stempeln (5, 6) festgehalten wird, die Umfangswand des topfförmi­ gen Ausgangsmaterials (w) in eine durch einen Öffnungsteil in einer Innenumfangsseite der Form (4) gebildete Öffnung unter Bildung einer Extrusions­ formung derart eingedrückt wird, daß ein Innenzahn­ profil gebildet wird, welches dem der Außenum­ fangsseite des unteren Stempels (6) gebildeten Zahn­ formungsprofils folgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das topfförmige Aus­ gangsmaterial (z) zuvor an seinem offenen bodenseiti­ gen Eckteil mit einer Austrittsnut (wb) versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Vorsprung (6 b) mit einer abgefasten Außenumfangskante (6 c) in einem Umfangskantenbereich einer oberen Stirnseite des unteren Stempels (6) derart vorgesehen wird, daß in dem Fall, daß das topfförmige Ausgangsmaterial (w) auf den unteren Stempel (6) aufgelegt ist, der be­ treffende Vorsprung (6 b) in die Austrittsnut (wb) derart einführbar ist, daß an der Innenseite des be­ treffenden Vorsprungs (6 b) ein Spalt zurückbleibt.

4. Vorrichtung zur Herstellung eines eine Innen­ zahnung aufweisenden topfförmigen Produkts, insbe­ sondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Form (4) sowie ein Paar von oberen und unteren Stempeln (5, 6) in der betref­ fenden Form (4) vorgesehen sind,
daß die Form (4) auf ihrer Innenumfangsseite mit einem Öffnungsbereich versehen ist
und daß der untere Stempel (6) auf seiner Außenum­ fangsfläche mit einem Zahnformungsprofil (6 a) ver­ sehen und derart angeordnet ist, daß er entgegen der Wirkung einer elastischen Einrichtung (7) derart in Abwärtsrichtung bewegbar ist, daß in dem Fall, daß ein topfförmiges Ausgangsmaterial (w), dessen Umfangs­ wand nach oben verläuft, auf einen oberen Endteil des unteren Stempels (6) aufgelegt ist und daß sodann der obere Stempel (5) abgesenkt wird, die betreffende Um­ fangswand des Ausgangsmaterials (w) in eine durch den zuvor genannten Öffnungsbereich gebildete Öffnung derart eindrückbar ist, daß das betreffende Material einem Extrusionsformungsvorgang ausgesetzt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der untere Stempel (6) an einem Umfangskantenbereich seiner einen oberen Endseite mit einem Vorsprung (6 b) versehen ist, dessen eine äußere Umfangskante abgefast ist.