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Verfahren zur Herstellung von Mehrfach-Keilriemenscheiben
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mehrfach-Keilriemenscheiben
aus becherförmigen Rohlingen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Neuere Mehrfach-Keilriemen, welche zum Ersatz von Einfach-Keilriemen
entwickelt wurden, bestehen aus einem bandförmigen Riemen, an dessen Innenseite
einstückig eine Vielzahl von V-förmigen Keilriemen ausgebildet sind Diese Keilriemen
arbeiten mit entsprechenden Mehrfach-Keilriemenscheiben zusammen, deren Rfflenabstand
verhältnismäßig klein ist und z. B. in der Größenordnung von 3,5 mm liegen kann.
Für derartige Mehrfach-Keilriemenscheiben ist es von extremer Wichtigkeit, daß sie
mit hoher Genauigkeit hergestellt sind, d. h. der Abstand der Rillen nur geringe
Toleranzen aufweisen darf. Eine Ungenauigkeit in der Größenordnung vom etwa 5/100
mm wird bereits als extrem nachteilig angesehen. Die Herstellung solcher hochgenauer
Keilriemenscheiben ist bisher äußerst schwierig und unwirtschaftlich.
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Es wurde bereits ein Verfahren zu Herstellung von Mehrfach-Keilriemenscheiben
vorgeschlagen (Japanische Patentanmeldung Nr 113820/1979), bei welchem die Manteifläche
eines becherförmigen Rohlings von außen durch Wellen mit Rillen und dazwischenliegenden
Erhöhungen versehen wird. Mit diesem Verfahren lassen sich Mehrfach-Keilriemenscheiben
herstellen, jedoch ist es nicht möglich, die geforderten engen Toleranzen und hohe
Genauigkeiten mit geringem Ausschuß sicher zu gewährleisten.
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Die Erfindung
Die Erfindung sieht daher ihre Aufgabe
in einer Weiterbildung des Verfahrens, um die Stabilität der hergestellten Mehrfach-Keilriemenscheibe
soweit zu erhöhen, daß die gewurischten engen Toleranzen mit Sicherheit eingehalten
werden können und während der Herstellung die Aussehußrate sehr klein gehalten werden
kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei der Herstellung
der Mehrfach-Keilriemenscheibe der becherförmige Rohling zunächst im Übergangsbereich
zwischen Bodeniläche und Marltelflache derart verformt wird, daß eine vorstehende
Kante entsteht, indem die Innenfläche der beiden benachbarten Randilächen gegeneinUder
verwalzt und eine angrenzende erste Rille in der Mantelfläche geschaffen wird. Anschließend
wird die Manteifläche gewellt, um sie mit der nötigen Anzahl von Rillen und dazwischenliegenden
Erhöhungen zu versehen. Zur weiteren Verfestigung wird der soweit bearbeitete becherförmige
Rohling im sich drehenden Zustand einem axialen Druck ausgesetzt und unter Eingriff
von weiteren Formwalzen soweit gestaucht, daß die Rillen in dem etwa vorgesehenen
Abstand voneinander zu liegen kommen. Zu diesem Zweck greifen eine obere und untere
Walzform an dem Rohling an, wobei dieser durch einen Stempel in Position gehalten
wird. Mit Hilfe einer weiteren Formwalze wird der teilbearbeitete Rohling anschließend
zu seiner endgültigen maßhaltigen Form ausgewalzt.
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Die Erfindung mit ihren Vorteilen und Merkmalen wird anhand von auf
die Zeichnung bezugnehmenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig.
1 einen Schnitt durch einen becherförmigen Rohling; Fig. 2 einen Teilschnitt durch
den Rohling nach der Ausformung der beiden endseitigen Kanten an der Mantelfläche
Fig. 3
Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Mantelfläche nach dem
Wellen der Manteifläche; Fig. 4 einen Teilschnitt durch den Rohling nach einer Kompressionsverformung
der Mantelfläche; Fig. 5 einen Teilschnitt durch den Rohling nach der Endbearbeitung
zur Ausbildung der Mehrfach-V-Mantelfläche; Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
der Einrichtung zum Verformen der beiden Kanten der Mantelfläche des Rohlings gemäß
Fig. 2; Fig. 7 eine vergrößerte Teilansicht der Darstellung gemäß Fig. 6, aus der
die Kantenverformung klarer hervorgeht; Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht
der Einrichtung zum Wellen der Manteifläche gemäß Fig. 3; Fig. 9a eine gesehnilttene
Teilansicht der Einrichtung zur Kompressionsverformung der Mantelfläche; Fig. 9b
eine geschnittene Teilansicht längs der Linie IX - IX der Fig. 9a; Fig. 10 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht der Einrichtung zur Endbearbeitung und Ausrollen
der Mehrfach-V-Mantelfläche gemäß Fig. 5; Fig. 11 einen vergrößerten Teilaussehnitt
der Einrichtung gemäß Fig. 10 für die Endbearbeitung; Fig. 12und 13 Teilschnitte
durch verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit unterschiedlich geformten
Mehrfach-V-Mantelflächen; Fig. 14
Fig. 14 einen der Fig. 7 entsprechenden
Teilausschnitt zur Randbearbeitung der Mantelfläche nach einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 15 einen der Fig. 11 entsprechenden Teilausschnitt zur Endbearbeitung der Mantelfläche
nach der Ausführungsform gemäß Fig. 14.
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Nachfolgend wird zunächst die erste Ausführungsform der Erfindung
anhand der Fig. 1 bis 11 erläutert. Es handelt sich dabei um die Anwendung der Erfindung
auf ein Herstellungsverfahren für eine becherförmige Mehrfach-Keilriemenscheibe
mit Anschlägen an beiden Kanten der Manteifläche.
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Zunächst wird aus einem Blechmaterial ein becherförmiger Rohling gemäß
Fig. 1 gestanzt. Vor der ersten Wellung der Mantelfläch 4 wird eine Kante 4b im
Übergangsbereich der Mantelfläche 4 in die Bodenfläche 3 durch Rollen derart verformt,
daß im Kantenbereich die Innenwandung der Bodenfläche 3 und der Mantelfläche 4 miteinander
in Berührung kommen und sich eine vorstehende Kante 7' ausbildet, welche eine Seitenwand
für eine auf der Seite der Mantelfläche 4 entstehende Rille 9 darstellt. Diese vorstehende
Kante 7' wird später zu einer Anschlagkante 7 weiter verformt. Bei dieser vorläufigen
Verformung der vorstehenden Kante 7' wird ferner in der zur Rille 9 weisenden Seitenwand
eine abgesetzte Schulter 21b ausgebildet, wie diese in Fig. 2 dargestellt ist.
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Gleichzeitig mit der Rollverformung der Kante 4b wird auch der freie
untere Rand 4a radial nach außen verformt, so daß eine vorstehende Kante 6' entsteht.
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Die Einrichtungen zur Ausbildung der endseitigen vorstehenden Kante
6' und der bodenseitigen vorstehenden Kante 7' sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt,
aus welchen hervorgeht, daß der becherförmige Rohling zwischen oberen und unteren
Walzformen 13 und 14 gehalten wird, wobei während der Drehung die innere und äußere
Mantelfläche des Rohlings 1 zwischen der Oberfläche 14a der unteren Walzform und
der Oberfläche 15a einer Vorwalzform 15 zu liegen kommt. Während sich die Walzformen
und die Vorform walze
Vcrformwalze drehen, drückt die obere Walzform
13 nach unten, womit die vorstehende Kante 6' des unteren Randes 4' durch radiale
Verformung nach außen ausgebildet wird. Wenn die obere Walzform 13 weiter nach unten
verfahren wird, führt dies zur Verformung der Kante 4b und schließlich zur Ausbildung
der vorstehenden Kante 7', welche sich entlang dem Teil 13b der oberen Walzform
13 und dem Teil 15c der Vorwalzform 15 entlang ausbildet. Bei dieser Verformung
liegt der Rohling einerseits mit dem unteren Rand an der Anschlagfläche 14b der
unteren Walzform 14 und andererseits an der Oberfläche 13a der oberen Walzform 13
an, so daß das verdrängte Matenal in den freien Raum zwischen dem Teil 13b der oberen
Walzform und dem Teil 15c der Vorformwalze 15 gepreßt wird. In der #ellung, in der
die obere Walzform 13 die tiefste Position eingenommen hat, liegt die Anschllgfläche
13c der oberen Walzform 13 an der entsprechend abgeschrägten Anschlagfläche 15d
der Vorformwalze an. Entsprechend liegt auch die Anschlagfläche 14d der unteren
Walzform 14 an der Anschlagfläche 15e der Vorformwalze 15 an. Bei diesem Vorgang
wird die Höhenlage der unteren Walzform 14 nicht verändert. Eine Andruckrolle 17
wird in einem Rahmen 16 drehbar gehalten und ist der Vorformwalze 15 diametral gegenüberliegend
ang#ordnet, wobei ihre Oberfläche 14c auf der unteren Walzform 14 abrollt. Dadurch
wird ein seitliches Ausweichen der unteren Walzform 14 vermieden, wenn die Vorformwalze
15 beim Rollen gegen die Walzform 14 gedrückt wird.
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Das Wellen der Mantelfläche 4 erfolgt in einem weiteren Arbeitsgang,
wobei die vorstehende Kante 7' weiter ausgebildet wird. Bei diesem Arbeitsgang werden
die gewellten Oberflächen 19a einer unteren Walzform 19 und 20a einer Formwalze
20 gegeneinander gedrückt und aufeinander abgerollt. Dabei wird der Rohling mit
der oberen Walzform 18 gegen die untere Walzform 19 gedrückt und nimmt im Bereich
seiner Mantelfläche die gewellte Form an. Der Durchmesser der unteren Walzform 19
ist kleiner als der Innendurehmesser der Mantelfläche 4 und rollt in einer exzentrischen
Position auf der gewellten Oberfläche der Formwalze 20 ab.
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Dabei wird der Rohling derart verformt, daß auf der Mantelfläche Erhwn
Erhöhungen
8 und Rillen 9 entstehen, die miteinander abwechseln, wie aus den Fig. 3 bis 8 entnehmbar
ist. Dieses Rollen der wellenförmigen Manteifläche gemäß Fig. 8 erfolgt in einem
Zustand, bei welchem die vorstehende Kante 7' zwischen den bodenseitigen Randbereich
18b der Walzform 18 und den oberen Randbereich 20b der Formwalze 20 eingreift.
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Dadurch wird der obere Teil der Mantelfläche 4 fixiert, so daß die
nach oben gerichtete starke Verformung der Manteifläche 4 kontrolliert erfolgt.
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Die vorstehende untere Kante 6' der Mantelfläche wird durch das Rollen
im Faltabschnitt 20c der Formwalze 20 nach innen gepreßt, wobei das untere Ende
der Mantelfläche durch die U-förmige Ausbildung des Falzabsehnittes 20c gestützt
wird.
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Die der Exzentrizität gegenüberliegende Seite der unteren Walzform
19 stützt sich im Randbereich 19c> welcher der Formwalze 20 diametral gegenüberliegt,
an einer Andruckrolle 23 ab, die in einem feststehenden Rahmen 22 drehbar gelagert
ist. Dadurch wird ein seitliches Ausweichen der Walzform 19 infolge des Andrucks
der Form walze 20 vermieden.
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Die anschließende Kompressionsverformung der gewellten Manteifläche
wird anhand der Fig. 9a und 9b erläutert und wird durch das Einwirken der umlaufenden
Kanten 25a, 25ta sowie 25"a von verschiebbaren Formwalzen 25, 25' und 25" bewirlst,
die in die Rillen 9 eingreifen. Eine obere und untere Pressform 26 und 27 fassen
die gewellte Mantelfläche 4 in axialer Richtung. Ein Stempel 8 liegt auf der Innenseite
der Mantelfäche 4 an wogegen die drei Formwalzen 25, 25' und 25" auf den Umfang
verteilt in die gewellte Mantelfläche eingreifen. Zunächst wird der Stempel 28 in
einer nach oben gefahrenen Position gehalten und das becherförmige gewellte Werkstück
zwischen die obere und untere Pressform 26 und 27 eingespannt.
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Dabei wird die vorstehende Kante 7' zwischen den bodenseitigen Randbereich
26' der oberen Pressform 26 und den oberen Randbereich 25b der Formwlaze 25 eingespannt,
die sich dabei in ihrer obersten Lage befindet. Gleichzeitig liegt die untere vorstehende
Kante 6' gegen den oberen
oberen Randbereich 27a der unteren Pressform
27 an. Die umlaufenden Rollkanten 25a> 25'a und 25"a der Formwalzen 25, 25' und
25" greifen in die Rillen 9 auf der Mantelfläche 4 ein.
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Während sich die obere und untere Pressform 26 und 27 um ihre Achse
drehen, wird die obere Pressform 26 nach unten gefahren, wobei gleichzeitig der
Stempel 28 entsprechend nach unten ausgefahren wird. Dadurch wird die gewellte Mantelfläche
4 in der in Fig. 4 dargestellten Weise ausgebildet und die einzelnen gegen die Formwalzen
25, 25' und 25" abgestützten Rillen der Mantelfiäche gestaucht. Da dabei gleichzeitig
die vorstehende obere Kante 2T' zwischen den abstützenden Randbereich 25b und den
bodenseitigen Randbereich 28a der oberen Pressform 26 eingespannt ist, kann die
Manteifläche 4 axial zusammengedrückt werden, ohne allzugroße Verformung zu erfahren.
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Der absehließende Walzvorgang ist in den Fig. 10 und 11 dargestellt,
welche zeigenD daß die halbfertige becherförmige Keilriemenscheibe zwischen eine
obere und untere Walzform 40 und 41 eingespannt ist und die Endausformung der V-förmigen
Rillen 10 in der Mantelfläche durch eine Form walze 42 erfolgt" die von außen gegen
die obere und untere Walzform drückt. Der von der Form walze 42 aufgebrachte Druck
wird von der unteren Walzform 41 aufgenommen, die auf der Innenseite der Mantelfläche
mit ihrer Oberfläche 41a anliegt. Die V-förmige Oberfläche 42a der Formwalze 42
entspricht dem gewünschten endgültigen Verlauf der Mantelfläche der becherförmigen
Keifriemenscheibe. Die untere Walzform 41 hat einen geringeren äußeren Durchmesser
als dem Innendurchmesser der Mantelfläche entspricht und dreht sich in exzentrischer
Position gegenüber der Formwalze 42, wobei die innere Oberfläche 41a der Walzform
an der Innenseite der Manteifläche anliegt. Die V-förmigen Rillen 10 werden durch
das Walzen mit Hilfe der Formwalze 42 endgültig in ihre gewünschte Form gebracht,
wobei die Erhöhungen 42b der Formwalze in die Rillen 9 eingreifen und
und
an diesen in ihrer Gesamtheit anliegen. Wie aus Fig 10 und 11 hervorgeht, wird die
Ausbildung der V-förmigen Rillen in einem Zustand bewirkt, in welchem die obere
vorstehende Kante 7' zwischen den bodenseitigen Randbereich 40a der oberen Walzform
und den stützenden Randbereich 42c der Formwalze 42 eingespannt ist. Dadurch erfolgt
die Verformung der Mantelfläche kontrolliert. Die vorstehende Kante 7' wird dabei
zu der gewünschten Anschlagkante 7 verformt, wobei die abgesetzte Schulter 21b auf
der den Rillen zugekehrten Seite durch die Formwalze 42 und den Rsndabschnitt 42c
endgültig ausgebildet wird. Auch die untere Kante 6' ist gemäß Fig. 11 zwischen
den vorstehenden Randbereich 41c der unteren Walzform 41 und den umlaufenden rillenförmigen
Randbereich 42e des Umfangs 42d der Formwalze 42 eingespannt, so daß die Stirnfläche
62a der unteren Kante 6'a gegen die nicht abgesetzte Phase 42f der umlaufenden Rille
42e zur Anlage kommt und durch Anpressen an die äußere Oberfläche 41b der unteren
Walzform 41 in seiner endgültigen Form ausgebildet wird, so daß ein Anschlag 6 entsteht,
der mit einer abgesetzten Schulter 21a auf der Innenseite versehen ist. Die abgesetzten
Schultern 21a und 21b, wie sie aus Fig. 5 hervorgehen, sind beabsichtigt, um zu
verhindern, daß die seitlichen Flächen 11a und llb des Mehrfach-Keilriemens 11 nicht
an den Anschlägen 6 und 7 der Mehrfach-Keilriemenseheibe 5 anliegen. Dadurch wird
eine Verringerung der Ubertragungseffizienz und eine Beschädigung des Mehrfach-Keilriemens
11 vermieden.
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Eine Andruckrolle 44, welche sich in einem feststehenden Rahmen 43
dreht, liegt an den Randbereich 41b' der unteren Walzform 41 diametral gegenüber
der Formwalze 42 an. Dadurch wird ein Nachgeben der unteren Walzform 41 vermieden,
wenn die Formwalze 42 bei der Fertigstellung der Keilriemenscheibe gegen die Mantelfläche
drückt.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Form der Mehrfach-Keilriemenscheibe
mit den abgesetzten Schultern 21a und 21b im Bereich der Anschläge 6 und 7 beschränkt.
Es ist auch möglich, Mehrfach-Keilriemenscheiben 5' mit
mit stärker
geneigten Anschlagflächen 21a' und 21b' vorzusehen, wie diese in Fig. 12 dargestellt
sind. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht eine Mehrfach-Keilriemenscheibe
5" vor, die keinerlei Anschläge wie in Fig. 13 dargestellt hat.
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Da die Ausführungsformen gemäß Fig. 12 und 13 in den übrigen Teilen
mit der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 11 übereinstimmt, sind gleiche Teile
mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den Fig 14 und 15 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird der Anschlag 7 vor der Wellung der
Mantelfläche mit Hilfe einer oberen Walzform 13' und einer Vorformwalze 15' ausgebildet,
wobei die obere Walzform 13' einen verringerten Durchmesser derart hat, daß die
ausgetriebene Kante zwischen der Bodenfläche 3 und der Mantelfläche 4 bereichsweise
freiliegt. Die Vorformwalze 15 ist mit einer Ausnehmung 15'f versehen, in welche
die vorstehende Kante 7 hineingedrückt wird. Dadurch ist die Ausbildung eines Anschlags
7 mit einem umlaufenden Hohlraum, wie in der Zeichnung dargestellt, möglich, der
eine Verteilung der auf die Keilriemenscheibe konzentrierten Last möglich macht
und den Vorteil einer erhöhten Festigkeit für die Keilriemenscheibe mit sich bringt.
In den Fig. 14 und 15 sind die mit den Fig. 7 und 11 übereinstimmenden Teile mit
gleichen Bezugszeichen versehen und brauchen daher nicht weiter erläutert werden.
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Eine wesentliche Maßnahme der Erfindung besteht in der Wellung der
Mantelfläche des becherförmigen Rohlings in der Weise, daß im Ubergangsbereich,
d. h. im Kantenbereich zwischen der Bodenfläche und der Mantelfläche, die innenliegenden
Oberflächen der Randbereiche gegeneinander verpreßt und miteinander verschweißt
werden, so daß die sich dabei ergebende vorstehende Kante als Bezugsrand benutzt
werden kann, um bei dem Einwalzen der Mehrfachrillen mit Hilfe der nachfolgenden
Bearbeitungsschritte eine Bezugskante
Bezugskante zu erhalten,
mit deren Hilfe die Mehrfach-V-Rillen mit hoher Genauigkeit und Maßhaltigkeit in
den nachfolgenden Bearbeitungsschritten eingewalzt werden können. Insbesondere läßt
sich dadurch erreichen, daß eine Vielzahl von Mehrfach-Keilriemenscheiben mit geringen
Toleranzen und hoher Maßhaltigkeit hergestellt werden können.
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Durch die Erfindung ist es möglich, auf die vorstehenden Teile bei
herkömmlichen unteren Preßformen zu verzichten, an welchen sich die Innenseite der
Bodenfläche und der Mantelfläche abstUtzen. Damit werden auch die Nachteile vermieden,
die sich durch einen Bruch dieser vorstehenden Teile auf die Maßhaltigkeit ergeben.