DE60031873T2

DE60031873T2 - Intern gerollte nabe und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE60031873T2
Application number: DE60031873T
Authority: DE
Inventors: Yahya Oxford Hodjat; R. Marc Unit #203 CADARETTE; P. John Strathroy ROES
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2020-04-11
Also published as: MXPA02004007A; BR0014337A; EP1222042A1; JP3715925B2; CN1376094A; US20010053725A1; HK1044502A1; EP1222042B1; PL198097B1; PL354626A1; ATE345182T1; ES2273686T3; WO2001028709A1; JP2003512174A; CA2382925A1; US6348020B2; CA2382925C; KR100474466B1; KR20020043626A; DE60031873D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nabe oder einer Riemenscheibe aus Blech, die durch Drehwalzen gebildet ist, jedoch betrifft die Erfindung insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Nabe und einer Riemenscheibe mit einer Nabe, die durch radiales Verschieben einer ringförmigen Blechscheibe aus einer Bohrung nach außen drehgewalzt ist (siehe beispielsweise US-A-3828619).
Maschinell bearbeitete Naben, die aus Stangenmaterial gebildet sind, werden manchmal zur Bildung von Riemenscheiben an aus Blech gebildeten Wänden und Kränzen angebracht. Eine Blechwand (oder Scheibe) und ein Kranz werden an einer maschinell bearbeiteten Nabe durch Schweißen, Hartlöten, Befestigungsmittel oder Kleben angebracht. Eine maschinell bearbeitete Nabe kann komplizierte Formen, wie beispielsweise eine geschlossene Bohrung, ermöglichen, jedoch bringt sie die Probleme hinsichtlich des Gewichts, der Kosten und der Prozesskomplexität mit sich, welche mit der axialen Ausrichtung während der Montage der Nabe an der Wand einhergeht.
Naben oder Riemenscheiben aus Blech können durch Pressformen unter Verwendung einer Reihe von Stempeln oder durch Drehformen unter Verwendung von Dornen und Walzen oder einer Kombination derselben geformt werden. Beispielsweise ist in 5 des US-Patents 5 441 456 eine pressgeformte Riemenscheibe mit einer einstückig angeformten Nabe mit einer gestuften Bohrung und in 8 mit einer Keilnuten aufweisenden Bohrung dargestellt. In dem Kranz der Riemenscheibe sind durch Drehformen Riemenaufnahmenuten ausgebildet. Eine andere Riemenscheibe mit einer einstückig ausgebildeten Nabe ist in dem US-Patent 4 824 422 beschrieben.
Das deutsche Patent 4 444 546 beschreibt ein Verfahren zum Formen einer Nabe durch Drehformen, wobei eine Formwalze gegen eine Seite einer drehenden ringförmigen Scheibe aus Blech gedrückt wird, welche auf der gegenüberliegenden Seite mittels eines Spindeldorns gestützt wird. Die Formwalze wird fortschreitend radial nach innen gegen die Seite der drehenden Scheibe bewegt, wodurch ein Teil des Metalls verschoben wird, währen ein Teil der Scheibe dünner gemacht und eine Seitenwand mit einer Dicke gebildet wird, die geringer als die ursprüngliche Blechdicke ist. Eine ringförmige Welle wird beim Verschieben des Metalls gebildet, welche sich fortschreitend axial erstreckt. Eine Formwalze presst das ringförmig verschobene Metall gegen einen Dorn, während sie gleichzeitig eine mit der Scheibe einstückige Nabe formt. Das Problem derartiger Naben besteht darin, dass die geformte Nabenseitenwand nur von einer Seite der Nabe her geformt wird. Darüber hinaus wird zur Bildung derartiger Naben eine große Menge an Metall verschoben, so dass einen geringeren Außendurchmesser erfordernde Naben schwerer zu formen sind.
Überblick über die Erfindung
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Formen einer Nabe gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Formen einer Riemenscheibe nach Anspruch 3.
Eine Nabe mit einer Bohrung wird erfindungsgemäß aus einem Teil einer ringförmigen Blechscheibe drehgewalzt. Die Nabe wird durch radiales Verschieben eines teils der ringförmigen Blechscheibe aus der Bohrung nach außen geformt. Die derart geformte Nabe, die mit der ringförmigen Blechscheibe einstückig ausgebildet ist, bildet eine Wand mit einer Dicke, die gleich oder nicht geringer als die Dicke der ringförmigen Blechscheibe vor dem Bilden der Nabe ist. Die Wand kann dazu verwendet werden, durch Drehwalzen einen Kranz, der einen Riemenaufnahmebereich aufweist, und damit eine einteilige drehgewalzte Riemenscheibe zu bilden. Die Wand kann ferner mit einem als von der Nabe und der Wand getrenntes Teil ausgebildeten Kranz verbunden werden, der einen Riemenaufnahmebereich aufweist.
Während des Drehvorgangs wird eine Formwalze gegen eine Bohrung einer ringförmigen Blechscheibe gepresst, die gleichzeitig gedreht wird. Die Formwalze wird fortschreitend radial nach außen, mit oder ohne Oszillation, gegen die Bohrung der drehenden Scheibe gepresst, wodurch ein Teil des Metalls in Form eines sich axial erstreckenden Kragens verschoben wird. Die Formwalze kann verschiedene Oberflächenausbildungen zum Bilden einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Nabenformen aufweisen. Darüber hinaus kann der Drehvorgang die Verwendung von mehr als einer Formwalze vorsehen, welche zu verschiedenen Zeiten auf die ringförmige Blechscheibe einwirken.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Nabe zu schaffen, die durch radiales Verschieben eine Teils einer ringförmigen Blechscheibe von einer Bohrung nach außen drehgewalzt ist. Die Erfindung bewirkt eine vereinfachte Herstellung durch die Reduzierung der mit der axialen Ausrichtung einhergehenden Komplexitäten. Ferner ermöglicht die Erfindung die Herstellung kleinerer kompakter Naben und Riemenscheiben.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Drehformen einer Nabe mit einer einstückig angeformten Wand zu schaffen, welche eine Dicke aufweist, die nach dem Drehformvorgang unverändert und somit fester ist.
Diese und andere Aufgaben oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Betrachtung der Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung, wobei
1 eine schematische Querschnittsdarstellung von wesentlichen Elementen einer Drehwalzformmaschine und einer zum Drehwalzformen in der Maschine angeordneten ringförmigen Scheibe zeigt;
2 eine Ansicht ähnlich der 1 ist, jedoch die Maschine und die positionierte Scheibe kurz vor Beginn des Drehwalzformens zeigt;
3 eine Ansicht ähnlich der 2 ist, jedoch einen fortgeschrittenen Arbeitsschritt darstellt;
4 eine Ansicht ähnlich der 3 ist, jedoch einen optionalen fortgeschrittenen Arbeitsschritt zeigt;
5 eine Ansicht ähnlich der 3 ist, jedoch einen optionalen fortgeschrittenen Arbeitsschritt zeigt;
6 eine Ansicht ähnlich der 3 ist, jedoch einen optionalen fortgeschrittenen Arbeitsschritt zeigt;
7 eine Ansicht ähnlich der 2 ist, jedoch einen abschließenden Drehformungsschritt darstellt;
8a–8g Querschnitte entlang einer radialen Linie von der Mittellinie einer ringförmigen Scheibe sind, welche das forteschreitende Verschieben, einschließlich optionaler Vorgänge, des Metallteils von einem Bereich der ringförmigen Scheibe und die Bildung einer erfindungsgemäßen Nabe darstellen;
9 eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Nabe mit Innengewinde ist;
10 eine Querschnittsdarstellung einer zur Bildung der in 9 dargestellten Formwalze ist;
11 eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Nabe mit einer geschlossenen Bohrung zeigt;
12 eine Querschnittsdarstellung einer zur Bildung der in 11 dargestellten Nabe verwendeten Formwalze zeigt;
13 eine Querschnittsdarstellung einer flachen Riemenscheibe mit einer erfindungsgemäßen Nabe ist;
14 eine Querschnittsdarstellung einer Keilrippen-Riemenscheibe mit einer efindungsgemäßen Nabe ist; und
15 eine Querschnittsdarstellung einer Keilriemenscheibe mit einer erfindungsgemäßen Nabe ist.
Beschreibung der Erfindung
Wie in den 1–7 dargestellt, ist eine ringförmige Scheibe 10 aus Blech mit einer Bohrung 28 zur Bearbeitung mit einer allgemein bei 12 dargestellten Drehwalzformmaschine angeordnet, die ein Spindelstockwerkzeug 14, eine Formwalze 16 und ein Haltewerkzeug 18 umfasst.
In 1 weist der Spindelstock 14 eine zylindrische Ausnehmung 22 auf, die zum Aufnehmen des Außendurchmessers 30 der Scheibe 10 bemessen ist, wobei die Ausnehmung eine Tiefe aufweist, die geringer als die Dicke T der Scheibe 10 ist. Das Haltewerkzeug 18 weist eine entsprechende zylindrische Ausnehmung 24 zum Aufnehmen eines Teils des Außendurchmessers 30 der Scheibe 10 auf, und die Haltewerkzeugausnehmung hat eine Tiefe, die geringer ist als die Dicke T der Scheibe 10.
Die Formwalze 16 hat eine Profilaußenfläche 34, die der angestrebten Materialflussoperation entspricht. In 1 weist die Formwalze 16 eine Profilaußenfläche 34 zum Sammeln und Abflachen des Materials der Scheibe 10 auf.
2 zeigt die in die Drehwalzformmaschine 12 eingesetzte ringförmige Scheibe 10 vor dem Formvorgang. Die Scheibe ist in der Ausnehmung 24 des Haltewerkzeugs 18 und in der Ausnehmung 22 des Spindelstockwerkzeugs 14 festgeklemmt. Die Formwalze 16 ist axial mit und in der Bohrung 26 positio niert. Das Spindelstockwerkzeug 14 wird mit einer vorbestimmten Zahl von Umdrehungen pro Minute gedreht.
3 zeigt die in eine radial auswärts gelegene Position bewegte Formwalze 16, so dass die Profilaußenfläche 34 der Formwalze 16 gegen die Bohrung 26 gedrückt wird, während die ringförmige Blechscheibe 10 gedreht wird. Die Formwalze 16 kann frei drehbar sein, während die Scheibe dreht, und die Formwalze 16 kann ferner entlang einer zu der Achse der Bohrung 26 parallelen Achse schwingen. Die Formwalze 16 beginnt das Verschieben eines Teils des Metalls der Scheibe 10 radial nach außen aus der Bohrung 26. Die radiale Bewegung der Formwalze 16 und die Profilaußenfläche 34 werden entsprechend verwendet, um ausgewählte Größen und Formen der Bohrung und der Nabe auszubilden.
Beispielsweise zeigt 4 eine optionale Formwalze 40 mit einer konvexen Profilaußenfläche 42, die zum Sammeln des Metalls der Scheibe 10 und zum Teilen des Metalls der Scheibe 10 verwendet wird.
5 zeigt eine optionale Formwalze 50 mit einer ebenen Profilaußenfläche 52, die zum Sammeln und Flachdrücken des Metalls der Scheibe 10 dient.
Wie in 6 dargestellt, wird in ähnlicher Weise eine optionale Formwalze 60 mit einer konkaven Außenprofilfläche 62 zum Sammeln des Metalls der Scheibe 10 verwendet.
7 zeigt die nach dem Bilden einer Nabe 70 aus der Drehwalzformmaschine 12 entnommene ringförmige Blechscheibe 10. Die Nabe 70 umfasst eine mit dieser einstückige Scheibe oder Wand 10 und eine Bohrung 26. Die Nabe 70 erstreckt sich von einer ersten Fläche 27 und einer zweiten Fläche 29 der Wand 10 in eine zur der Achse A der Bohrung 26 parallelen Richtung.
Die 8a bis 8e zeigen die fortschreitende Bildung einer erfindungsgemäßen Nabe 50 mittels verschiedener optionaler progressiver Arbeitsschritte. 8a zeigt eine ringförmige Blechscheibe 10 mit einer Bohrung 26 vor jeglicher Drehwalzformung. Die Scheibe 10 weist einen Außendurchmesser 30 und eine Dicke T auf.
Bei einigen Anwendungen, wie in 6 dargestellt, wird eine Formwalze 60 mit einer konkaven Profilaußenfläche 62 verwendet, um das Metall der Scheibe 10, wie in den 8b und 8c bei 64 dargestellt, zu sammeln. Wie in 4 dargestellt, kann nach dem Sammeln ein optionaler progressiver Schritt, der die Verwendung einer Formwalze 40 mit einer konvexen Profilaußenfläche 42 umfasst, verwendet werden, um das Metall der Scheibe 10 zu teilen, wie in den 8d bis 8f bei 44 dargestellt. Wie in 5 dargestellt, kann ein optionaler progressiver Schritt, der die Verwendung einer Formwalze 50 mit einer ebenen Profilaußenfläche 52 vorsieht, eingesetzt werden, um das Metall der Scheibe 10 zu sammeln und flachzudrücken, wie in 8g bei 54 dargestellt.
Wie in 9 dargestellt, kann die eine Bohrung 74 aufweisende erfindungsgemäße Nabe 70 mit ihrer einstückigen Scheibe 10 oder Wand und einem Keilrippenkranz 72 auch mit einem Innengewinde 76 ausgebildet werden. 10 zeigt eine Formwalze 71, die zur Bildung des Innengewindes 76 verwendet wird. Die Formwalze 71 weist ein Außengewinde 73 auf.
Wie in 11 dargestellt, kann die eine Bohrung 74 aufweisende efindungsgemäße Nabe 70 mit ihrer einstückigen Scheibe 10 oder Wand und einem Keilrippenkranz 72 auch mit einer geschlossenen Bohrung 77 ausgebildet sein. 12 zeigt eine Formwalze 75, die zum Formen der geschlossenen Bohrung 77 verwendet wird. Die Formwalze 75 weist eine vorspringende Fläche 79 auf.
Die erfindungsgemäße Nabe 70 mit der einstückigen Scheibe 10 oder Wand kann in Verbindung mit Riemenscheiben, wie beispielsweise den in den 13–14 gezeigten, verwendet werden. In 13 ist eine zylindrische Riemenscheibe 80 dargestellt. Der Außenumfangsrand der Scheibe 10 (oder Wand) ist in bekannter Weise geteilt, um einen einstückigen zylindrischen Kranz 82 zum Aufnehmen eines (nicht dargestellten) Riemens zu bilden.
Eine Keilrippenriemenscheibe 90 ist in 14 dargestellt, bei der der Außenumfangsrand der Scheibe 10 in bekannter Weise geteilt ist, um einen Kranz 92 mit mehreren Keilrippennuten 94 zum Zusammengreifen mit einem Keilrippenriemen zu bilden.
15 zeigt eine Keilriemenscheibe 100, bei welcher der Außenumfangsrand der Scheibe 10 in bekannter Weise zur Bildung eines Kranzes 102 geteilt ist, der mindestens eine Keilnut 104 aufweist.
Die vorstehende detaillierte Beschreibung dient nur dem Zweck der Illustration und nicht der Einschränkung des Umfangs der Ansprüche.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Nabe (70), die aus einer ringförmigen Blechscheibe (10) und einer Bohrung (26) drehgewalzt ist, wobei das Verfahren umfasst: das Drücken einer Formwalze gegen die Bohrung, während die Metallscheibe gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Formwalze (60) eine konkave Profil-Außenfläche (62) hat und radial nach außen gegen die Bohrung (26) bewegt wird, und wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Stauchen eines Teils der ringförmigen Metallscheibe (10) von dem Bohrungsrand aus; und radiales Verschieben des Teils der ringförmigen Blechscheibe (10) von der Bohrung (26) nach außen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Scheibe (10) eine Wand aufweist, die einstückig mit einem Kranz mit einem Riemenaufnahmebereich ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe mit einer Nabe (70) und einer Wand (10) mit den folgenden Schritten: Einsetzen einer ringförmigen Blechscheibe (10) mit einer Bohrung (26) in eine Drehformmaschine (12); Festklemmen der ringförmigen Blechscheibe (10) an der Drehformmaschine (12); Positionieren einer Formwalze (60) mit konkaver Profil-Außenfläche (62) in axialer Ausrichtung mit der Bohrung (26); Bewegen der Formwalze (60) in die Bohrung (26); Drehen der ringförmigen Blechscheibe (10); Bewegen der Formwalze (60) radial nach außen, um gegen einen Rand der Bohrung zu drücken, und weiteres Bewegen derselben über eine vorbestimmte radial nach außen gerichtete Strecke, wodurch die konkave Profil-Außenfläche (62) Material der Blechscheibe staucht; Anordnen einer Riemenscheibenformwalze (4) an einer Außenseite der Wand (10), und Bewegen der Riemenscheibenformwalze (40) über eine vorbestimmte Strecke radial nach innen gegen die Wandaußenfläche, um das Material zu verschieben und so einen Kranz (82) mit einem Riemenaufnahmebereich zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Scheibe (10) eine Wand (10) aufweist, die einstückig mit einem einen Riemenaufnahmebereich aufweisenden Kranz (82) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem der Riemenaufnahmebereich eine im wesentlichen zylindrische Oberfläche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem der Riemenaufnahmebereich mindestens eine Keilnut aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, mit dem Schritt des Formens der gestauchten Blechscheibe zur Bildung einer Nabe.