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Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe, Vorrichtung zu ihrer Herstellung und so hergestellte Riemenscheibe - Dokument DE69216301T3
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69216301T3 14.03.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0517572
Titel Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe, Vorrichtung zu ihrer Herstellung und so hergestellte Riemenscheibe
Anmelder Aubecq Auxi S.A., Auxi-le-Chateau, FR
Erfinder Guevel, Guy, F-62520 Le Touquet, FR;
Dufresne, Louis, F-62390 Auxi-le-Chateau, FR
Vertreter Patentanwälte Eder & Schieschke, 80796 München
DE-Aktenzeichen 69216301
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 01.06.1992
EP-Aktenzeichen 924014913
EP-Offenlegungsdatum 09.12.1992
EP date of grant 02.01.1997
EPO date of publication of amended patent 12.09.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.03.2002
IPC-Hauptklasse B21D 53/26
IPC-Nebenklasse F16H 1/04   F16H 55/44   B21H 1/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine mehrrillige Riemenscheibe mit einem Seitenteil, der beispielsweise ein Impulsrad bildet.

Derartige Riemenscheiben werden in manchen Verbrennungsmotoren einerseits zum rotierenden Antrieb von Leistungsorganen von der Kurbelwelle aus über gerippte Riemen und andererseits zum Betreiben eines elektronischen Systems vom Impulsrad aus verwendet.

Derartige eine Riemenscheibe und ein Impulsrad bildende Einheiten werden, insbesondere wenn der Nenndurchmesser des Rades wesentlich größer als der Nenndurchmesser der Riemenscheibe ist, hergestellt, indem getrennte Elemente bearbeitet werden, die anschließend aneinander befestigt werden.

Manche einstückige Riemenscheibe-Impulsrad-Einheiten werden durch Bearbeitung eines Gußstücks aus Gußeisen oder Stahl erhalten.

Derartige Einheiten, seien sie nun einstückig oder zweiteilig, sind schwer und kostspielig.

Aus DE-G-8520747.0 ist eine einstückige Riemenscheibe-Impulsrad-Einheit bekannt, die durch Tiefziehen hergestellt ist. Dieses Herstellungsverfahren bringt jedoch relativ komplizierte Formen und Verformungen des Metalls mit sich, die zumindest in manchen Bereichen zu einer Versprödung des Werkstücks führen.

Die Patente FR-A-2553851 und DE-A-3917925 (das Patent DE-A-3917925 stellt den nächsten Stand der Technik dar) beschreiben ferner ein Verfahren, das die Herstellung einer mehrrilligen Riemenscheibe mit geringem Gewicht aus einem Metallblech gestattet.

Gemäß diesen Verfahren läßt man das Metall des Umfangsbereichs einer kreisförmigen flachen Scheibe durch Drücken dieses Umfangsbereichs fließen, bis eine zur Scheibe koaxiale und sich zu beiden Seiten dieser Scheibe erstreckende zylindrische Flanke von im wesentlichen konstanter Dicke geformt wird, und formt dann in der Außenfläche der Flanke eine Reihe von Rillen.

Gemäß der FR-A-2553851 kann außerdem ein bearbeitetes Impulsrad an einer in dem genannten Verfahren hergestellten Riemenscheibe befestigt werden.

Eine solche Einheit bleibt jedoch infolge des Gewichts des Rades und der Art seiner Befestigung an der Riemenscheibe relativ schwer und kostspielig.

Ziel der Erfindung ist es, zur Beseitigung dieser Nachteile durch Verformung eines Metallblechs unter Verwendung der Prinzipien des Patents FR-A-2553851 eine eine Riemenscheibe und ein Impulsrad bildende einstückige Einheit mit niedrigen Kosten zu schaffen, die ein geringes Gewicht hat und gleichzeitig besonders widerstandsfähig ist.

Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer mehrrilligen Riemenscheibe, bei welchem man das Metall des Umfangsbereichs einer im wesentlichen flachen Scheibe durch Drücken dieses Umfangsbereichs fließen läßt, bis eine zur Scheibe koaxiale und sich zu beiden Seiten dieser Scheibe erstreckende zylindrische Flanke geformt wird, und dann in der Außenfläche der Flanke eine Reihe von Rillen formt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt der Formung der zylindrischen Flanke auch mindestens eine radiale Wange geformt wird, die sich von mindestens einem der Ränder der Wange aus nach außen erstreckt, und dann die Wange vor oder nach dem Schritt der Rillenformung einem Arbeitsgang unterworfen wird, in dem Zähne geformt werden.

Gemäß anderen Merkmalen wird die Wange vor dem Arbeitsgang der Formung zur Erhöhung ihres Fließvermögens einer Glühbehandlung unterzogen; der Arbeitsgang der Formung der Wange besteht darin, daß die Wange in ein zur Flanke koaxiales Zahnrad umgeformt wird. Vor dem Schritt der Formung der zylindrischen Flanke in der Mitte der Scheibe wird eine Nabe geformt.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit Halteeinrichtungen, die einen zentralen Bereich der Scheibe einspannen, so daß ein Umfangskranz der Scheibe sich außerhalb der Halteeinrichtungen erstreckt, und Einrichtungen zum rotierenden Antrieb der aus Scheibe und Halteeinrichtung bestehenden Einheit um die Achse der Scheibe. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem folgendes aufweist: zwei ringförmige Organe, die auf der Außenfläche der Halteeinrichtungen zu beiden Seiten des Kranzes befestigt sind und axial durch eine radiale Fläche ein radial nach außen offenes ringförmiges Volumen abgrenzen, dessen Boden von der Außenfläche der Halteeinrichtungen gebildet ist, mindestens eine Rolle mit mindestens zum Teil zylindrischer Außenfläche, die auf einer zur Achse der Scheibe parallelen und radial beweglichen Welle drehbar montiert ist, wobei die Rolle gegenüber der Öffnung des Volumens angeordnet ist, und mit der Welle zwischen einer Ruhestellung und einer aktiven Stellung beweglich ist, in der mindestens eine radiale Stirnfläche der Rolle der ebenen Fläche des benachbarten ringförmigen Organs gegenübersteht, indem sie axial in einem Abstand, der im wesentlichen gleich der vorbestimmten Dicke der zu formenden radialen Wange ist, von dieser Seite angeordnet ist, sowie Einrichtungen zur Formung der Rillen und der Flanke und Einrichtungen zur Formung der Zähne mindestens einer Wange.

Wenn die Flanke zwei radiale Wangen aufweist, sind die beiden radialen Stirnflächen der Rolle in der aktiven Stellung in einem Abstand von der benachbarten Fläche der zugeordneten Organe angeordnet, der im wesentlichen gleich der vorbestimmten Dicke der entsprechenden Wangen ist.

Wenn der Schritt der Formung der Flanke und der radialen Wange zwei Arbeitsgänge umfaßt, ist die Vorrichtung daran angepaßt und benutzt eine zweistufige Rolle.

Die Vorrichtung weist ferner folgendes auf:

- mindestens eine Rolle, die von einer zur Achse der Scheibe parallelen und radial beweglichen Welle getragen ist und auf ihrer Außenfläche Rillen aufweist, die zu den zu formenden Rillen komplementär sind;

- Einrichtungen zur Formung der Wange, die eine feststehende zylindrische Matrize aufweisen, die aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil besteht, die zu beiden Seiten der radialen Wange angeordnet sind und zwischen denen ein ringförmiger Bereich der an den Rand der Flanke anschließenden Wange eingespannt ist, wobei der Umfang der Wange aus der Matrize herausragt und der erste Teil auf seiner Außenfläche axiale Zähne aufweist, deren Profil dem der Innenfläche des zu formenden Zahnrads entspricht, ein Gleitstück, das auf dem ersten Teil der Matrize axial gleiten kann und auf einer radialen Stirnfläche eine in Ruhestellung den Umfang der Wange aufnehmende ringförmige Aussparung aufweist, und einen hohlen zylindrischen Stempel, der auf seiner Innenfläche axiale Zähne aufweist, deren Profil dem der Außenfläche des zu formenden Zahnrads entspricht, und auf dem zweiten Teil der Matrize zwischen einer Ruhestellung, in der ein axiales Ende des Stempels an der Wange anliegt, und einer aktiven Stellung gleiten kann, in der dieses axiale Ende sich auf dem ersten Teil der Matrize zur Formung der Zähne des Rades bewegt, indem es das Metall der Wange zwischen den Zähnen des ersten Teils der Matrize und denen des Stempels fließen läßt.

Darüber hinaus ist eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 Gegenstand der Erfindung.

Zum besseren Verständnis der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung, in welcher auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die eine in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Riemenscheibe teilweise in einem axialen Schnitt zeigt,

Fig. 2 eine Axialschnitthälfte einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe in einer Ansicht wie Fig. 2,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe in einer Ansicht wie Fig. 2,

Fig. 5 und 6 Axialschnitte einer Vorrichtung zur Herstellung einer Riemenscheibe mit einer sich von einem der Ränder der Flanke der Riemenscheibe aus erstreckenden radialen Wange, wobei die Vorrichtung im Anfangszustand bzw. im Endzustand dargestellt ist,

Fig. 7 eine Ansicht wie Fig. 5 und 6, die die Herstellung der Rillen der Außenfläche der Flanke veranschaulicht,

Fig. 8 einen axialen Schnitt durch eine Formungsvorrichtung zur Umformung der Wange in ein Zahnrad, wobei die Vorrichtung sich im Ruhezustand befindet,

Fig. 9 eine Ansicht wie Fig. 8, wobei die Vorrichtung die aktive Stellung einnimmt,

Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht des Details 10 von Fig. 9 und

Fig. 11 bis 14 Ansichten wie die der Fig. 5 und 6 einer Vorrichtung zur Durchführung des Schritts der Formung der zylindrischen Flanke und der radialen Wange in zwei Arbeitsgängen.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Riemenscheibe 2 mit einem kreisförmigen Scheibenkörper 4 mit der Achse X-X, in dessen Mitte eine Nabe 6 vorgesehen ist, die zur Befestigung der Riemenscheibe auf einer Welle (nicht dargestellt) bestimmt ist. Die Riemenscheibe 2 besitzt eine zum Scheibenkörper 4 koaxiale zylindrische Flanke 8, die sich zu beiden Seiten dieses Scheibenkörpers erstreckt und auf ihrer Außenfläche eine Reihe von Rillen 10 aufweist, die zwischen ihren beiden axialen Rändern 12 verlaufen.

Einer der Ränder 12 der Flanke 8 wird radial durch eine im wesentlichen radiale Wange 14 verlängert, die ihrerseits durch ein aus demselben Werkstück geformtes Zahnrad 16 mit der Achse X-X verlängert ist.

Wie im nachstehenden beschrieben wird, wird das Zahnrad 16 aus einem Metallblech hergestellt und besitzt eine gezahnte Innenfläche 16A und eine gezahnte Außenfläche 16B.

Fig. 2 zeigt in einem axialen Schnitt eine erste Ausführungsform der Riemenscheibe 2, bei der der Scheibenkörper 4 in Nähe des vom Zahnrad 16 entfernten Randes 12 angeordnet ist.

In Fig. 3 ist der Scheibenkörper 4 in Nähe des an das Zahnrad 16 angrenzenden Randes 12 angeordnet.

In Fig. 4 ist der Scheibenkörper 4 im wesentlichen in der Mittelebene der Flanke 8 angeordnet.

Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann jede dieser Riemenscheiben mit zwei Zahnrädern versehen sein, die sich jeweils von einem der Ränder 12 der Flanke 8 aus erstrecken.

Die Bestandteile der Riemenscheibe, d. h. Scheibenkörper, Flanke und Zahnrad, sind zur Bildung einer einstückigen Riemenscheibe aus einem Werkstück hergestellt.

Wie außerdem aus der folgenden Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung einer solchen Riemenscheibe hervorgeht, wird die Riemenscheibe ohne Metallabnahme hergestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht zunächst darin, daß aus einer flachen Scheibe eine Riemenscheibe mit einer zylindrischen Flanke und mindestens einer radialen Wange geschaffen wird, die sich von einem der Ränder der zylindrischen Flanke aus nach außen erstreckt, dann in der zylindrischen Flanke Rillen gebildet werden und schließlich die radiale Wange entsprechend der ins Auge gefaßten Anwendung ausgeformt wird.

Zu diesem Zweck verwendet man eine Vorrichtung, wie sie in den Fig. 5 bis 10 dargestellt ist.

Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Vorrichtung besitzt Halteeinrichtungen, die aus zwei zu beiden Seiten der Scheibe 20 angeordneten Elementen 22 und 24 bestehen, zwischen denen die Scheibe 20 eingeklemmt ist. Die Einspanneinrichtungen können von jedem geeigneten bekannten Typ sein und sind nicht dargestellt.

Die Elemente 22 und 24 sind zur Scheibe 20 koaxiale hohle Zylinder, die um die Achse der Scheibe, die die Achse X-X der Riemenscheibe bilden soll, rotierend angetrieben werden.

Jedes Element 22 und 24 besitzt einen in seiner Außenfläche ausgebildeten abgesetzten Bereich mit reduziertem Durchmesser, wobei die beiden abgesetzten Bereiche bezüglich der radialen Mittelebene der Scheibe 20 zueinander symmetrisch sind.

Der abgesetzte Bereich des Elements 22 wird durch eine zylindrische Wand 26 mit der Achse X-X, die einen vorbestimmten Durchmesser hat und sich von dem mit der Scheibe 20 in Berührung stehenden radialen Ende 28 des Elements 22 aus erstreckt, und eine radiale Wand 30 abgegrenzt.

Ebenso besitzt das Element 24 auf seiner Außenfläche einen abgesetzten Bereich, der durch eine zylindrische Wand 32, die in der Verlängerung der Wand 26 liegt, und eine radiale Wand 34 abgegrenzt ist.

Der Durchmesser der zylindrischen Wände 26 und 32 entspricht dem vorbestimmten Durchmesser der Innenfläche der herzustellenden Flanke 8.

Im abgesetzten Bereich jedes der Elemente 22 und 24 ist ein ringförmiges Organ 36, 38 befestigt.

Das Organ 36 ist so angebracht, daß es mit der radialen Wand 30 und mit der zylindrischen Wand 26 des Elements 22 in Kontakt ist.

Das Organ 36 besitzt an seinem der Wand 30 entgegengesetzten Ende eine radiale ebene Fläche 40 und einen Anschlußbereich 42, der von der Fläche 40 aus in axialer Richtung auf das Ende 28 und die Wand 26 des Elements 22 zu geneigt ist.

Die Fläche 40 und der Bereich 42 sind axial in einem vorbestimmten Abstand von der Scheibe 20 angeordnet, der von den axialen Abmessungen der Außenfläche bzw. der Innenfläche der zu formenden Flanke 8 abhängig ist.

Die Außenfläche 44 des Organs 36 liegt in der Verlängerung der Außenfläche des Elements 22 und besitzt einen kegelstumpfförmigen Bereich 46 zum Anschluß an die Fläche 40, deren Umfang einen kleineren Durchmesser als die Außenfläche 44 des Organs 36 hat.

Das Organ 38 ist ein bezüglich der Mittelebene der Scheibe 20 zum Organ 36 symmetrisches Organ und besitzt eine ebene radiale Fläche 48, die zur Fläche 40 symmetrisch ist, und einen Anschlußbereich 50, der zum Bereich 42 des Organs 36 symmetrisch ist.

Durch eine solche Anordnung der Organe 36 und 38 wird ein ringförmiges Volumen V abgegrenzt, das von den zylindrischen Wänden 26 und 32, den Anschlußbereichen 42 und 50 und den ebenen radialen Flächen 40 und 48 abgegrenzt ist. Das Volumen V ist auf seiner Außenseite offen.

Die zwischen den Elementen 22 und 24 eingeklemmte Scheibe 20 besitzt einen Umfangskranz 52, der sich von den zylindrischen Wänden 26 und 32 aus nach außen erstreckt.

Das den Kranz 52 bildende Werkstoffvolumen ist im wesentlichen gleich dem Werkstoffvolumen, das die herzustellende Flanke 8 und die herzustellende radiale Wange 14 bildet.

Zur Formung der zylindrischen Flanke 8 der Riemenscheibe verwendet man eine Rolle 54, die auf einer Welle 56 mit zur Achse X-X paralleler Achse drehbar montiert ist.

Die Rolle 54 ist gegenüber der Öffnung des Volumens V angeordnet und die Welle 56 ist radial beweglich, so daß man die Rolle in das Volumen V eintreten lassen kann. Die Rolle 54 besitzt eine zylindrische Außenfläche 58, die sich zu beiden Seiten der Mittelebene der Scheibe 20 erstreckt, und zwei Bereiche zum Anschluß an eine erste radiale Stirnfläche 60 bzw. eine zweite radiale Stirnfläche 62.

Zur Herstellung der zylindrischen Flanke 8 (siehe Fig. 6) läßt man die Halteeinrichtungen und die Scheibe 20 um die Achse X-X rotieren. Dann tritt die Rolle 54 durch radiale Bewegung der Welle 56 allmählich in das Volumen V ein, indem sie auf den Umfang der rotierenden Scheibe 20 einen Druck ausübt, der ausreicht, um das den Kranz 52 bildende Metall auf die den Boden des Volumens V bildenden Wände 26 und 32 zu fließen zu lassen.

Bei der radialen Bewegung der Rolle 54 im Inneren des Volumens V befindet sich ihre erste radiale Stirnfläche 60 sehr nahe bei der Fläche 40 des Organs 36, während die zweite radiale Fläche 62 von der Fläche 48 des Organs 38 in axialer Richtung entfernt ist. Der auf diese Weise abgegrenzte axiale Zwischenraum e ist im wesentlichen gleich der Dicke, die die zu formende radiale Wange 66 erhalten soll.

Durch Einwirkung der Rolle auf den Kranz 52 der Scheibe 20 wird nämlich das den Kranz bildende Metall zum Fließen gebracht, indem es in den zwischen dem Boden des Volumens V, den Anschlußbereichen 42 und 50 und der zylindrischen Fläche 58 der Rolle 54 befindlichen Raum gedrückt wird, wobei ein Teil des Metalls in den axialen Zwischenraum e fließt, um die radiale Wange 66 zu bilden.

Nach Formung der Flanke 8 und der Wange 66 wird die Rolle 54 entfernt, und in das Volumen V wird eine andere Rolle 64 eingeführt (siehe Fig. 7), die von einer zur Achse X-X parallelen und radial beweglichen Welle getragen ist und auf ihrer Außenfläche mit einer Reihe von V-förmigen Rillen versehen ist, die zu den in der Außenfläche der Flanke 8 zu formenden Rillen 10 komplementär sind.

Gemäß einer Abwandlung kann man eine dieser zweiten Rolle 64 ähnliche Rolle verwenden, um die Flanke und die Rillen gleichzeitig zu formen.

Die Rolle 64 besitzt eine radiale Stirnfläche 68, die, wenn sie sich in dem Volumen V befindet, von der Fläche 48 des Organs 38 entfernt ist, so daß die Rolle 64 auf die Wange 66 keinen Druck ausübt.

Um zwei Wangen 66 zu erhalten, die sich von den Rändern 12 der Flanke 8 aus nach außen erstrecken, genügt es, daß die erste radiale Stirnfläche 60 der Rolle 54, wenn sie sich im Inneren des Volumens V befindet, ebenfalls von der Fläche 40 des Organs 36 axial entfernt ist, wobei der auf diese Weise abgegrenzte Zwischenraum der für die zweite radiale Wange 66 gewünschten Dicke entspricht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schritt der Formung der zylindrischen Flanke und der radialen Wange der Riemenscheibe in zwei Arbeitsgängen ausgeführt.

Zu diesem Zweck verwendet man eine Vorrichtung, die der anhand der Fig. 5 und 6 beschriebenen Vorrichtung entspricht und die in den Fig. 11 bis 14 dargestellt ist.

Die bereits anhand von Fig. 5 und 6 beschriebenen Elemente sind hierin mit der entsprechenden Bezugszahl plus 100 bezeichnet.

Die Durchführung des Schritts in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen ermöglicht eine bessere Herstellung der radialen Wange, und zwar insbesondere dann, wenn das Endziel die Herstellung einer Riemenscheibe ist, deren Scheibenkörper in Nähe eines Randes der Flanke angeordnet ist, der ihrem eine radiale Wange aufweisenden Rand entgegengesetzt ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

In diesem Fall nämlich ist die die Flanke und die radiale Wange bildende Werkstoffmenge zu beiden Seiten des Scheibenkörpers ungleich verteilt.

Eine solche ungleiche Verteilung des Werkstoffs ist schwierig mit einer Vorrichtung zu erreichen, wie sie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, die die Durchführung des Schritts der Formung der zylindrischen Flanke und der radialen Wange der Riemenscheibe in einem einzigen Arbeitsgang gestattet.

In den Fig. 11 und 12 ist der erste Arbeitsgang dargestellt, der in der Herstellung eines bezüglich des Scheibenkörpers unsymmetrischen Wulstes besteht, der bezüglich des Scheibenkörpers in Richtung der zu formenden radialen Wange ein größeres Werkstoffvolumen hat.

Ein solcher erster Arbeitsgang kann auch durchgeführt werden, wenn der Scheibenkörper sich bezüglich der Mittelebene der zylindrischen Flanke symmetrisch erstreckt, da die zu beiden Seiten dieser Mittelebene gelegenen Werkstoffvolumen nach Formung der Flanke und der radialen Wange ungleich sind.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses ersten Arbeitsganges besitzt (siehe Fig. 11 und 12) Einrichtungen 122 und 124 zum Halten einer Scheibe 120, die einen aus den Halteeinrichtungen radial herausragenden Kranz 152 besitzt, der eine radiale Oberseite 202 aufweist.

Fig. 11 zeigt, daß der zwischen den Haltereinrichtungen eingeklemmte Teil der Scheibe in der radialen Verlängerung des Kranzes 152 liegt, jedoch gegen den zentralen Bereich der Scheibe axial versetzt ist.

Dieses Merkmale ist eine Ausführungsvariante des Scheibenkörpers, durch die die Lehre der Erfindung nicht verändert wird.

Zur Durchführung des ersten Arbeitsgangs besitzt die Vorrichtung eine Rolle 154 (siehe Fig. 11) mit einer zweistufigen zylindrischen Außenfläche, die eine Schulter 200 bildet, die bezüglich der Ebene der Seite 202 des Kranzes 152 axial etwas auf das Element 122 zu versetzt ist. Die Stufe größeren Durchmessers erstreckt sich dem Element 122 gegenüber. Das Element 122 weist einen Ring 208 mit einer radialen Fläche 209 auf, die zur Begrenzung des sich in Richtung auf das Element 122 erstreckenden Teils des Volumens V dient.

Dieser Ring 208 ist nicht unbedingt erforderlich; seine Aufgabe ist es, die radiale Fläche 130 des Elements 122 axial zu versetzen, um eine Gleitfläche zu bilden, an der die radiale Stirnfläche 211 der Rolle 154 gleitet, wenn diese Rolle in dem Volumen V radial bewegt wird.

Bei dieser Bewegung mit gleichzeitiger Drehung der Halteeinrichtungen wird der Kranz 152 zu einem Wulst 204 verformt, der sich von der Seite 202 aus auf das Element 124 zu erstreckt (siehe Fig. 12).

Der Wulst 204 besitzt eine in radialer Richtung "äußere Fläche 206, die im wesentlichen zylindrisch und zur Scheibe 120 koaxial ist, wobei die Form der radial inneren Fläche 207 des Wulstes und seiner radialen Enden freigestellt ist.

Bei Verwendung einer Rolle, deren Schulter 200 von der Fläche 202 aus auf den Ring 208 zu versetzt ist, erhält man einen unsymmetrischen Wulst, der sich zu beiden Seiten der Scheibe 120 erstreckt. Diese Abänderung, die im Bereich des Fachmanns liegt, gestattet die Verteilung des den Wulst bildenden Werkstoffs in Abhängigkeit von den zur Formung der Flanke und der radialen Wange erforderlichen Werkstoffmengen.

Die Fig. 13 und 14 zeigen die umgerüstete Vorrichtung zur Durchführung des zweiten Arbeitsgangs, in welchem aus dem Wulst die zylindrische Flanke und die radiale Wange geformt werden.

Zu diesem Zweck (siehe Fig. 13) wird die oben beschriebene Vorrichtung mit zwei Elementen 136 und 138 ausgerüstet, die den Elementen 36 und 38 der Fig. 5 und 6 entsprechen.

Hierbei weist die Seite 140 des Elements 136 eine ringförmige Nut 210 auf, die zur Formung des Randes der Flanke bestimmt ist, welcher keine radiale Wange aufweist, während die Seite 148 des Elements 138 eine ringförmige Aussparung 212 besitzt, die zur Aufnahme der radialen Wange und zu ihrer Formung dient.

Zur Formung der zylindrischen Flanke 108 und der Wange 166 ist die Vorrichtung mit einer Rolle 154 ausgerüstet, deren radiale Stirnflächen 160 und 162 auf der Fläche 140 bzw. auf der Fläche 148 der Elemente 136 und 138 gleiten.

Dieser Schritt entspricht dem anhand von Fig. 6 beschriebenen Schritt.

Durch diese Vorgehensweise in zwei Arbeitsgängen erhält man eine Flanke und eine radiale Wange, deren Formen genauer sind und die anschließend die Bildung eines Zahnkranzes gestatten, dessen Merkmale ebenfalls genauer sind.

Wenn die Flanke und die Wange auf diese Weise in zwei Arbeitsgängen hergestellt wurden, kann der Schritt der Formung der Rillen auf die im vorstehenden anhand von Fig. 7 beschriebene Weise in einem einzigen Arbeitsgang oder in zwei Arbeitsgängen durchgeführt werden, deren erster in der Rohbearbeitung der Rillen mit Hilfe einer Rohbearbeitungsrolle besteht und deren zweiter die Feinbearbeitung der Rillen mit Hilfe einer Feinbearbeitungsrolle gewährleistet.

Hat man auf diese Weise mit Hilfe einer der oben beschriebenen Vorrichtungen eine Flanke mit mehreren Rillen und mindestens einer radialen Wange 66 erhalten, so unterzieht man die Wange 66 einem Formungsgang, in welchem sie in ein Zahnrad oder in ein anderes zur Flanke koaxiales Teil umgeformt wird, wobei dieses von der jeweiligen Anwendung abhängt.

Der oben beschriebene Arbeitsgang der Formung der Wange 66 kann vor oder nach dem Schritt der Formung der Rillen 10 durchgeführt werden.

Zur Durchführung des Arbeitsgangs der Formung der Wange 66 benutzt man eine Vorrichtung, wie sie in den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist.

Die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung besitzt eine eine feststehende zylindrische Matrize bildende Einheit, die aus einem ersten Teil 74 besteht, der mit einem an seiner Oberseite 78 hervorstehenden axialen Zentrierstift 76 versehen ist.

Die Außenfläche des ersten Teils 74 weist Zähne 79 auf (vgl. auch Fig. 10), die sich axial erstrecken und die ein zum Profil der gezahnten Innenfläche 16A des herzustellenden Zahnrades 16 (Fig. 1) komplementäres Profil haben.

Unter komplementärem Profil ist hier und im nachstehenden eine solche Anordnung zu verstehen, daß die die Zähne der komplementären Profile abgrenzenden Flächen miteinander in Kontakt gebracht werden können und axial aufeinander gleiten können.

Die Riemenscheibe ist auf dem Stift 76 positioniert, wobei ihre Achse X-X mit der Achse des Stifts 76 zusammenfällt, und die Wange 72 liegt auf der Oberseite 78 des ersten Teils 74 längs eines ringförmigen Bereichs in N "he des Randes 12 der zugeordneten Flanke 8 auf und besitzt einen Umfangsbereich 80, der aus dem ersten Teil herausragt.

Die Matrize weist ferner einen zweiten Teil 82 auf, der ein Einspannorgan bildet. Das Einspannorgan 82 besitzt eine hohle zylindrische Wand 84 mit der Achse X-X, die eine radiale Stirnfläche besitzt, welche den auf der oberen Fläche des ersten Teils 74 aufliegenden Bereich der Wange 72 an diese Fläche anpreßt, um die Riemenscheibe durch Einklemmung in axialer Stellung zu halten.

Die Wand 84 grenzt eine Aussparung 86 ab, die zur Aufnahme der Flanke 8 und des Scheibenk" rpers 4 der Riemenscheibe bestimmt ist.

Die Außenfläche der Wand 84 weist Zähne auf, die sich axial erstrecken und die im wesentlichen dasselbe Profil wie die Außenseite 16B des herzustellenden Zahnrads 16 haben.

Ein ringförmiges Gleitstück 88 kann auf der gezahnten Außenfläche des ersten Teils 74 axial gleiten. In der Oberseite des Gleitstücks 88 ist eine ringförmige Nut 90 vorgesehen (siehe Fig. 10), deren axiale Abmessung im wesentlichen gleich der Dicke der Wange 72 ist. Die Nut 90 wird radial durch eine axiale zylindrische Fläche mit der Achse X-X abgegrenzt, deren Durchmesser mindestens gleich dem Durchmesser des Umfangs der Wange 72 ist.

Wenn das Gleitstück 88 in der in Fig. 8 dargestellten Ruhestellung ist, wird die Wange 72 von der Nut 90 aufgenommen.

Die Innenfläche des Gleitstücks 88 besitzt axiale Zähne, die im wesentlichen dasselbe Profil wie die Außenfläche 16B des Rades 16 haben, um zwischen den Zähnen der Außenfläche des ersten Teils 74 der Matrize gleiten zu können.

Auf dem zweiten Teil 82 der Matrize ist ein ringförmiger Stempel 92 axial verschiebbar.

Zu diesem Zweck besitzt seine Innenseite Zähne 94 (siehe auch Fig. 10), deren Profil zu dem der Außenseite 16B des Rads 16 sowie zu dem der Zähne der Wand 84 komplementär ist.

Mit anderen Worten, die Zähne des Stempels 92 gleiten spielfrei zwischen den Zähnen des zweiten Teils, während sie zwischen den Zähnen der Matrize 74 gleiten, indem sie sich von dieser in einem Abstand befinden, der im wesentlichen gleich der Dicke der Wange 72 ist.

Die Unterseite des Stempels 92 ist in Ruhestellung mit der Oberseite der in der Nut 90 befindlichen Wange 72 in Kontakt.

Durch Ausüben eines nach unten gerichteten axialen Drucks auf den Stempel 92 wird die Gleitbewegung des Stempels und des Gleitstücks bewirkt.

Bei dieser Gleitbewegung (siehe Fig. 9) wird der in der Nut 90 befindliche Teil der Wange 72 unter der Einwirkung der Zähne des Stempels 92 verformt, indem er in den zwischen den Zähnen des Stempels 92 und den Zähnen der Matrize 74 bestehenden Raum fließt, um das Zahnrad 16 zu bilden.

Zur Erleichterung dieser Verformung wird die Wange 72 gemäß einer Abwandlung zur Erhöhung ihres Fließvermögens einer Wärmevorbehandlung unterzogen. Diese Wärmebehandlung besteht beispielsweise aus einem Kristallisationsglühen des die radiale Wange bildenden Metallbereichs. Die Erhitzung dieser Wange wird beispielsweise durch einen Induktionsgenerator gewährleistet, der an den Heizbereich geometrisch angepaßt ist, so daß nur der an das Mehrrillenproiil angrenzende Kranz beheizt und einer Temperaturerhöhung unterzogen wird, wobei die Rillen der Riemenscheibe nicht durch Wärmeeinwirkung verändert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel dieser thermischen Behandlung werden die Parameter folgendermaßen gewählt:

- Solltemperatur: 800ºC (+-50ºC)

- Temperaturanstiegszeit: 30"

- Zeit der Aufrechterhaltung d. Temperatur: 50"

- Härtezustand des zu glühenden Bereichs vor

Behandlung: etwa 80 HRB

- Härte dieses Bereichs nach Glühen: unter 40 HRB.

Das mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtungen durchgeführte erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Herstellung einer einstückigen Riemenscheibe-Zahnrad-Einheit ohne Werkstoffabnahme, die den Vorteil hat, daß sie ein geringes Gewicht hat, da das Zahnrad eine geringe Dicke hat, und die zu niedrigen Kosten herstellbar ist.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Herstellung einer mehrrilligen Riemenscheibe (2), bei welchem man das Metall des Umfangsbereichs (52; 152) einer im Wesentlichen flachen Scheibe (20; 120) durch Drücken dieses Umfangsbereichs fließen lässt, bis eine zur Scheibe koaxiale und sich zu beiden Seiten dieser Scheibe erstreckende zylindrische Flanke (8; 108) geformt wird, und dann in der Außenfläche der Flanke eine Reihe von Rillen formt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt der Formung der zylindrischen Flanke auch mindestens eine radiale Wange (66; 166) geformt wird, die sich von mindestens einem der Ränder der Wange aus nach außen erstreckt, und dann die Wange vor oder nach dem Schritt der Rillenformung einem Arbeitsgang unterworfen wird, in dem Zähne geformt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Formung der zylindrischen Flanke (108) und der radialen Wange (166) einen ersten Arbeitsgang, in dem am Umfang der Scheibe (120) ein Wulst (204) mit einer zur Scheibe koaxialen, im Wesentlichen zylindrischen Außenfläche geformt wird, und einen zweiten Arbeitsgang umfasst, in dem aus dem im ersten Arbeitsgang erhaltenen Wulst die Flanke und die radiale Wange geschaffen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wulst (204) bezüglich der Hauptebene der Scheibe unsymmetrisch ist und zu beiden Seiten ihrer Hauptebene zwei ungleiche Werkstoffvolumen bildet, die an die vorbestimmten Werkstoffvolumen angepasst sind, die zu beiden Seiten der Ebene der Scheibe der herzustellenden Riemenscheibe erhalten werden sollen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wange vor dem Arbeitsgang der Formung zur Erhöhung ihres Fließvermögens einer Glühbehandlung unterzogen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgang der Formung der Wange darin besteht, dass die Wange in ein zur Flanke koaxiales Zahnrad umgeformt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt der Formung der zylindrischen Flanke in der Mitte der Scheibe eine Nabe geformt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Halteeinrichtungen (22, 24), die einen zentralen Bereich der Scheibe (20) einspannen, so dass ein Umfangskranz (52) der Scheibe sich außerhalb der Halteeinrichtungen erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem Folgendes aufweist: Einrichtungen zum rotierenden Antrieb der aus Scheibe und Halteeinrichtung bestehenden Einheit um die Achse der Scheibe, zwei ringförmige Organe (36, 38), die auf der Außenfläche der Halteeinrichtungen zu beiden Seiten des Kranzes befestigt sind und axial durch eine radiale Fläche (40, 48) ein radial nach außen offenes ringförmiges Volumen (V) abgrenzen, dessen Boden von der Außenfläche (26, 32) der Halteeinrichtungen gebildet ist, mindestens eine Rolle (54) mit zylindrischer Außenfläche, die auf einer zur Achse der Scheibe (20) parallelen und radial beweglichen Welle (56) drehbar montiert ist, wobei die Rolle (54) gegenüber der Öffnung des Volumens (V) angeordnet ist und mit der Welle zwischen einer Ruhestellung und einer aktiven Stellung beweglich ist, in der mindestens eine radiale Fläche der Rolle der ebenen Fläche (48) des benachbarten ringförmigen Organs (38) gegenübersteht, indem sie axial in einem Abstand (e), der im Wesentlichen gleich der vorbestimmten Dicke der zu formenden radialen Wange (66) ist, von dieser Seite angeordnet ist, sowie Einrichtungen zur Formung der Rillen (10) der Flanke und Einrichtungen zur Formung der Zähne mindestens einer Wange (66).

8. Vorrichtung nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Flanke zwei radiale Wangen aufweist, die beiden radialen Stirnflächen (60) der Rolle in der aktiven Stellung in einem Abstand von der benachbarten Fläche der zugeordneten Organe angeordnet sind, der im Wesentlichen gleich der vorbestimmten Dicke der entsprechenden Wangen ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, die zur Durchführung des ersten Arbeitsgangs Halteeinrichtungen (122, 124) aufweist, die einen Bereich der Scheibe (120) einspannen, so dass ein Umfangskranz (152) der Scheibe sich außerhalb der Halteeinrichtungen in einem radial offenen Volumen (V) erstreckt, welches von einer seinen Boden bildenden zylindrischen Außenfläche der Halteeinrichtungen und von zwei zu beiden Seiten der Scheibe angeordneten radialen Flächen der Halteeinrichtungen abgegrenzt ist, sowie Einrichtungen zum rotierenden Antrieb der aus Scheibe und Rückhalteeinrichtungen bestehenden Einheit um die Achse der Scheibe, und die eine Rolle (154) besitzt, die auf einer zur Achse der Scheibe (120) parallelen und in dem Volumen (V) radial beweglichen Welle drehbar montiert ist, wobei die Rolle (154) eine zweistufige zylindrische Außenfläche besitzt, die eine auf einer Seite der Scheibe (120) angeordnete radiale Schulter (200) zur Formung eines Wulstes abgrenzt, der sich von der Schulter (200) aus zwischen dem Boden des Volumens (V) und der Fläche der den kleineren Durchmesser aufweisenden Stufe der Rolle erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Durchführung des zweiten Arbeitsgangs zwei im Inneren des Volumens (V) zu beiden Seiten der Scheibe (120) befestigte ringförmige Organe (136, 138) aufweist, und zwar ein erstes ringförmiges Organ (136) mit einer radialen Stirnfläche (140), die mit einer ringförmigen Nut (210) zur Formung eines Randes der herzustellenden zylindrischen Flanke versehen ist, und ein zweites ringförmiges Organ (138) mit einer radialen Stirnfläche, die der Stirnfläche (140) des ersten ringförmigen Organs (136) gegenübersteht, von dieser axial entfernt ist und eine Aussparung (212) zur Aufnahme der radialen Wange (66) bei der Durchführung des zweiten Arbeitsgangs aufweist, sowie eine um eine Welle drehbar montierte und radial bewegliche Rolle mit zylindrischer Außenfläche zur Formung der Flanke und der radialen Wange durch Drehen der Halteeinrichtungen aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine weitere Rolle (64) aufweist, die von einer zur Achse der Scheibe (20, 120) parallelen und radial beweglichen Welle getragen ist, auf ihrer Außenfläche Rillen aufweist, die zu den zu formenden Rillen komplementär sind, und Mittel zur Formung der Rillen bildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 9 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes aufweist: eine feststehende zylindrische Matrize, die aus einem ersten Teil (74) und einem zweiten Teil (82) besteht, die zu beiden Seiten der radialen Wange (72) angeordnet sind und zwischen denen ein ringförmiger Bereich der an den Rand der Flanke anschließenden Wange eingespannt ist, wobei der Umfang (80) der Wange aus der Matrize herausragt und der erste Teil (74) auf seiner Außenfläche axiale Zähne (79) aufweist, deren Profil dem der Innenfläche (16A) des zu formenden Zahnrads entspricht, ein Gleitstück (88), das auf dem ersten Teil (74) der Matrize axial gleiten kann und auf einer radialen Stirnfläche eine in Ruhestellung den Umfang (80) der Wange (74) aufnehmende ringförmige Aussparung (90) aufweist, und einen hohlen zylindrischen Stempel (92), der auf seiner Innenfläche axiale Zähne (94) aufweist, deren Profil dem der Außenfläche (16B) des zu formenden Zahnrads entspricht, und auf dem zweiten Teil (82) der Matrize zwischen einer Ruhestellung, in der ein axiales Ende des Stempels an der Wange (72) anliegt, und einer aktiven Stellung gleiten kann, in der dieses axiale Ende sich auf dem ersten Teil (74) der Matrize zur Formung der Zähne des Rades bewegt, indem es das Metall der Wange zwischen den Zähnen des ersten Teils der Matrize und denen des Stempels fließen lässt.







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