Appareil pour fabriquer une jante de roue.
La présente invention concerne un appareil servant
à fabriquer une jante de roue et en particulier un appareil servant à produire une jante de roue à partir d'une ébauche de jante cylindrique.
Les jantes de roues de véhicules sont habituellement fabriquées à partir d'ébauches en tôle qui peuvent être laminées à froid en vue d'acquérir le profil voulu, être coupées à la longueur requise, être soudées pour réunir leurs ex-
<EMI ID=1.1> tif de dilatation qui donne aux jantes leurs dimensions finales. Un tel procédé de fabrication de jantes de roues est relativement onéreux et compliqué et exige deux grandes machines ou davantage pour façonner et fermer les ébauches et pour donner la configuration et les dimensions finales voulues
aux jantes.
En variante, les jantes sont fabriquées au départ d'ébauches cylindriques à l'aide d'une machine comprenant
une matrice annulaire présentant un profil intérieur identique au profil final souhaité des jantes et un plateau tournant monté dans la matrice annulaire. Une telle machine est
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G.E. Benson le 12 janvier 1960. Le plateau tournant comprend deux galets primaires profilés qui peuvent être déplacés radialement pour exercer une pression sur une ébauche cylindrique en vue de la déformer contre la surface interne de la matrice. Tandis que la contrepartie de la matrice c'est-à-dire le poinçon tourne, les galets primaires sont déplacés vers l'extérieur simultanément par un galet d'écartement qui est actionné
par un vérin hydraulique ou par un mécanisme à crémaillère
et pignon pour conférer la forme de jante voulue à l'ébauche.
La jante est achevée, c'est-à-dire que ses sièges de bourrelets sont formés au moyen de disques excentriques, d'excentriques
ou de galets façonneurs distincts qui forment les joues.
Pour fabriquer des jantes de roues classiques, une machine du type décrit dans le brevet canadien précité est préférable. Cependant, il est peu probable que la machine
de Benson, dans sa forme la plus simple ,soit à même de façonner avec précision des jantes de roues à partir d'ébauches épaisses, par exemple d'ébauches d'acier de 6,35 mm utilisées pour les jantes de roues de camions . Les forces intervenant
dans la fabrication d'une telle jante sont considérables et il serait difficile sinon impossible de déplacer simultanément deux galets contre l'ébauche pour façonner une jante.
De plus, la plupart des types de machines de Benson sont relativement compliqué s et par conséquent onéreux à fabriquer. Par exemple, le brevet Benson propose d'utiliser une matrice annulaire en plusieurs parties.
Plus important encore est le fait que, dans toutes
les formes de la machine de Benson, l'ébauche est suspendue dans la matrice annulaire entre une saillie de la matrice destinée à former le creux central et les bords supérieur et inférieur des galets façonnant le creux qui sont situés sur
le plateau tournant. Aucun moyen n'est prévu pour positionner l'ébauche avec précision dans la matrice annulaire. Avec
le système de Benson, il est très probable que l'ébauche
soit repoussée inégalement dans les évidements annulaires médians des galets. De plus, la Demanderesse croit que l'ébauche risque fortement d'être étirée pendant le façonnage dans la machine de Benson, ce qui donne une jante d'épaisseur non uniforme. Finalement, avec la machine de Benson,
on utilise une ébauche de diamètre intermédiaire, c'est-àdire une ébauche ayant un diamètre compris entre les diamètres maximum et minimum de la jante. L'ébauche doit donc être déformée sur toute sa longueur; vers l'intérieur au centre
pour former le creux et vers l'extérieur aux extrémités supérieure et inférieure pour former les sièges de bourrelets. Le procédé de façonnage qui en résulte est ainsi relativement compliqué et s'accompagne d'un risque de malformation de la jante.
Par conséquent, dans sa forme la plus simple, la machine Benson est au mieux difficile à mettre en oeuvre et
dans ses formes les plus évoluées, elle est compliquée et onéreuse à fabriquer.
Le brevet Benson suggère avec insistance (colonne 2, <EMI ID=3.1>
femelle tournant ou matrice est peu pratique. La Demanderesse a constaté qu'il n'en est rien et qu'un appareil relativement simple et peu onéreux pour façonner une jante de roue
à partir d'une ébauche cylindrique peut être réalisé en utilisant une matrice tournante et un outil de matriçage
mâle ou poinçon fixe. Suivant l'invention on utilise à cet effet des galets profilés séparés pour déformer une ébauche
pas à pas, ces galets étant montés sur des arbres excentriques qui sont entraînés en rotation tour à tour pour amener des galets choisis à appuyer dans un ordre sequencé contre
la jante.
D'une manière spécifique, l'appareil conforme à l'invention comprend un plateau tournant, une matrice montée sur le plateau de manière à tourner avec lui, cette matrice présentant une cavité profilée destinée à recevoir une ébauche cylindrique, un poinçon cylindrique comprenant au moins deux arbres à galets séparés, et des galets montés sur chaque arbre à galets et pouvant tourner par rapport à cet arbre, un dispositif pour introduire le poinçon dans la cavité de la matrice, et un dispositif pour déplacer chaque arbre à galets individuellement vers l'ébauche tournante et la matrice et depuis celles-ci,de telle sorte que l'ébauche puisse être déformée d'une manière séquentielle pour façonner une jante de roue.
Dans la forme d'exécution préférée de l'invention,
le poinçon cylindrique comprend une couronne qui porte contre l'ébauche et la matrice et qui tourne avec elles, et deux arbres à galets excentriques. La couronne est contenue sans serrage dans une gorge prévue dans la périphérie du poinçon et, en service, elle coopère avec la partie médiane de diamètre minimum de la matrice pour bloquer l'ébauche en po-sition de façonnage. Chaque arbre à galets excentriques comprend deux parties de plus grandes dimensions ou saillie situées d'un côté. Les galets sont montés à rotation sur les saillies. Lorsqu'ils ne sont pas en service, les galets se trouvent entièrement à l'intérieur du corps du poinçon.
En faisant tourner les arbres approximativement de 180[deg.] autour de leur axe longitudinal, on déplace les galets hors du corps du poinçon en les écartant de la position de repos située complètement à l'intérieur du poinçon vers une position de travail finale dans laquelle ils appuient contre l'ébauche en forme
de jante.
Le diamètre de l'ébauche utilisée dans l'appareil décrit plus haut est égal au diamètre minimum de la jante finie, c'est-à-dire au diamètre du creux. La longueur de l'ébauche est supérieure à celle de la jante finie dans une mesure suffisante pour permettre une déformation de l'ébauche sans réduction de son épaisseur. Par exemple, dans la fabrication d'une jante de roue de camion à l'aide d'une ébauche de 6,35 mm d'épaisseur, l'ébauche cylindrique a 30,5 cm
de longueur et la jante finie a 26,7 cm de longueur. La partie médiane de l'ébauche prise en sandwich entre la couronne du poinçon et la partie de diamètre minimum de la matrice n'est pas déformée pendant le façonnage de la jante. Chaque extrémité de l'ébauche est donc étirée vers le centre
de la matrice pendant le façonnage d'une jante, l'épaisseur
de l'ébauche restant constante pendant une opération de travail complète.
On a constaté que les dimensions de l'ébauche produite dans l'appareil décrit plus haut sont largement dans les limites acceptables, que la chaleur produite pendant le façonnage est très faible et que les jantes sont façonnées assez rapidement, c'est-à-dire en quelques minutes à partir du moment où une ébauche est mise en place dans la matrice.
Une forme d'exécution préférée de l'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels:
la Fig. 1 est une vue de face en partie en coupe d'un appareil conforme à l'invention;
la Fig. 2 est une vue schématique en partie en coupe verticale de l'appareil représenté à la Fig. 1;
la Fig. 3 est une vue en partie en coupe horizontale de l'appareil des Fig. 1 et 2;
<EMI ID=4.1>
teau tournant utilisé dans l'app areil des Fig. 1 à 3;
la Fig. 5 est une vue en plan du plateau tournant de
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la Fig. 6 est une vue en coupe d'un mécanisme de freinage utilisé dans l'appareil des Fig. 1 à 3;
la Fig. 7 est une vue en partie en coupe verticale de la matrice de l'appareil des Fig. 1 et 2;
la Fig. 8 est une vue en plan d'un poinçon utilisé dans l'appareil des Fig. 1 et 2;
la Fig. 9 est une vue en coupe du poinçon et d'une ébauche au départ d'une opération de façonnage d'une jante;
la Fig. 10 est une vue en coupe semblable à la Fig. 9 du poinçon et de l'ébauche pendant une opération de façonnage d'une jante;
la Fig. 11 est une vue en coupe semblable aux Fig. 9 et 10 du poinçon et de l'ébauche à la fin d'une opération
de façonnage d'une jante, et
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des galets utilisés dans le poinçon au départ d'une opération de façonnage d'une jante, pendant celle-ci et à la fin de celle-ci.
Comme le montrent les dessins et,en particulier les Fig. 1 à 3, la forme préférée de l'appareil de l'invention comprend un bâti 1 comportant une partie antérieure rectangulaire formée par deux colonnes 2 reliant un socle
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&ntretoise 5 s'étend entre les colonnes 2,près de l'extrémité supérieure du bâti5pour le renforcer et pour supporter divers éléments de l'appareil comme décrit avec plus de détails plus loin. Une voie cylindrique 6 (Fig.2 et 3) s'étend vers l'arrière à partir d'un manchon 7 prévu sur chacune des colonnes 2 et sert à supporter à coulissement un chariot rectangulaire 8. L'extrémité postérieure de chaque voie 6 est supportée par un montant 9. Le bâti est achevé par une poutrelle horizontale 10 qui s'étend vers l'arrière à partir
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clinée 11 qui s'étend vers le bas à partir de la poutrelle horizontale 10 et par une poutrelle de renforcement inclinée 12 qui s'étend entre le milieu de la poutrelle horizontale 10 et l'extrémité inférieure de la poutrelle inclinée 11.
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le socle rectangulaire 3 supporte un plateau .tournant circu-
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le bas vers un plateau 17. Des paliers 18 sont prévus entre l'extrémité inférieure de l'arbre 15 et le plateau 17 et
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partir du plateau 17 autour de l'arbre 15 et sert à retenir du lubrifiant. Un second jeu de paliers 21 supporte l'arbre
15 à rotation près de son extrémité supérieure. Les paliers
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sont soudés aux colonnes 2, garantissant ainsi un support adéquat de l'arbre 15 et du plateau tournant 14. Les paliers
21 sont maintenus dans le manchon 23 par un écrou 26 monté sur la partie inférieure filetée de l'arbre 15. Le bord extérieur du plateau tournant 14 est supporté par des galets tronconiques 27 montés dans cinq boîtes de palier espacées 29
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s'amincissent de façon conique vers l'extérieur pour supporter une voie circulaire 30 prévue sur la surface inférieure
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s'incline radialement vers l'extérieur afin de coopérer avec les galets 27, ce qui assure que la voie et le plateau tournant ne se dégagent pas des galets 27. Chaque galet 27
est monté sur un axe 33 tourillonnant à chaque extrémité
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prévues dans la boîte de palier 29. La boîte de palier 29 présente une ouverture 37 dans son extrémité inférieure en communication avec un réservoir d'huile 39 prévu dans le socle 3 du bâti. Les boîtes 29 et le réservoir 39 sont remplis d'huile de sorte que les galets 27 sont constamment lubrifiés.
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à des éléments d'entraînement décrits plus loin, et une bride
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périeure du plateau tournant 14 pour supporter une matrice 50. Un bossage tronconique 51 servant à centrer un poinçon 53
<EMI ID=20.1> vus au centre du plateau tournant 14 entre les voies 44. Chaque positionneur d'ébauche 56 comprend une plaque triangulaire 57 présentant de longues boutonnières 59 traversées par des broches
60 faisant saillie sur le plateau tournant 14-, et un rebord verticale courbe 62 le long du bord intérieur de la plaque 57.
Le rebord 62 a le même rayon de courbure que l'ébauche et,
lorsque les positionneurs 56 sont dans leurs positions internes, les rebords 62 délimitent un segment de cercle du même diamètre que l'ébauche.
Le plateau tournant 14 est entraîné par une chaîne 65
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à chaîne 66 montée à rotation sur un arbre 68. L'arbre 68 porte également une roue dentée 69 qui est reliée par une courroie en treillis 70 à une roue dentée 72 prévue sur un arbre 73. Une poulie 75 sur l'arbre 73 est reliée à un embrayage 76 par une courroie 77. L'embrayage 76 est relié à un moteur électrique 78. Un simple mécanisme de frein 80 (Fig. 3 et 5) est prévu pour permettre l'arrêt du plateau tournant 14 dans une position spécifique aux fins décrites ci-après. Le mécanisme de frein 80 comprend deux mâchoires 81 et une garniture de frein 82 sur l'extrémité interne de chaque mâchoire destinée à attaquer la poulie 75. Les mâchoires 81 sont montées à pivot sur un axe 83 qui s'étend vers l'extérieur à p.artir d'un bras 84 du bâti de l'appareil.
Les mâchoires pivotent autour de l'axe 83 à l'intervention d'une came 85 prévue entre les extrémités externes des mâchoires. Les mâchoires sont normalement maintenues dans leur position d'ou- verture par un petit ressort 86. La came 85 est rappelée élastiquement vers une position dans laquelle les mâchoires sont ouvertes par un ressort 87 relié au bâti de l'appareil. Un câble 88 qui passe sur des poulies 89, dont l'une est représentée, et qui est attaché à une pédale (non représen-tée) est également relié à la came 85 pour la faire tourner en vue de fermer les mâchoires 81 à l'encontre de la sollicitation du ressort 87.
La matrice 50 est un bloc ayant la forme d'un parallélépipède rectangle. Le bloc est divisé, ses deux moitiés 90
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vité cylindrique profilée 93 définissant la configuration spécifique d'une jante d.e roue à façonner dans l'appareil. Un
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au milieu du fond de la cavité profilée 93 pour recevoir le positionneur d'ébauche 56, c'est-à-dire permettre au positionneur de coulisser librement en dessous de la matrice 50.
Les moitiés 90 et 91 de la matrice 50 sont munies
de supports 96 et 97 qui s'étendent vers l'extérieur à partir de ses bords latéraux supérieurs. Les supports 96 et 97 comprennent des douilles 99 et 100 qui supportent une vis 102. La vis 102 (Fig. 7) comporte des extrémi-
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opposé à celui de l'autre. De la même manière, le pas de vis de chaque douille 99 est opposé au pas de vis de chaque autre douille 100. La vis 102 comprend une partie médiane lisse non filetée 106 montée à rotation dans des roulements à rouleaux 108 et 109 dans des blocs 110 qui s'étendent vers
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la matrice 50. Ainsi, lorsqu'on fait tourner la vis 102 dans un sens, les moitiés 90 et 91 de la matrice s'écartent l'une de l'autre vers une position d'ouverture et lorsqu'on fait tourner la vis dans le sens opposé, les moitiés 90 et
91 de la matrice se rapprochent l'une de l'autre vers la position de fermeture représentée sur la Fig. 5.
L'extrémité interne 111 de chaque vis 102 s'amincit <EMI ID=27.1> de façon conique vers l'arrière de l'appareil et présente une section carrée. Pour faire tourner la vis 102 en vue
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de chaque vis est engagée en prise avec une douille 112
de section carrée prévue sur une extrémité d'un arbre 113. L'arbre 113 est monté à rotation dans des paliers 114.prévus dans le chariot rectangulaire 8 qui est monté à coulissement sur les voies 6. Chaque arbre 113 est entraîné à rotation par un moteur électrique 115 (Fig. 3) monté sur le chariot 8. L'arbre d'entraînement 117 du moteur porte une poulie 119 reliée par une courroie trapézoïdale 120 à une poulie 121 prévue sur un arbre médian 123 monté à rotation dans des paliers 124 dans le chariot 8. Une double roue dentée 126 est montée sur l'arbre 123 pour entraîner des roues dentées 127 prévues sur les arbres 113. Une chaîne 128 passant autour des roues dentées 126 et 127 passe également autour d'un côté d'un pignon tendeur 130 monté dans le chariot 8 entre les arbres 113 et 123.
Le chariot 8 est avancé vers une position en prise avec la vis et est rétracté à partir de cette position au moyen d'un joug 132 comprenant des bras 133 articulés par des étriers à chaque extrémité du chariot 8 de manière à pivoter autour d'un axe horizontal sur des pivots 134, l'extrémité externe 135 des bras 133 étant fourchue à cet effet. Les bras 133 sont reliés à une plaque centrale 137 qui s'étend vers l'arrière vers un levier 138 et un vérin à piston et cylindre 139 servant à déplacer le joug 132 et le chariot 8 vers l'avant et vers l'arrière. Le levier 138 est articulé
à une extrémité à la plaque 137 et à l'autre extrémité à la
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f trelle 12 en dessous du vérin à piston et cylindre 139. Le levier 138 est renforcé par un petit bras 143 qui s'étend entre la plaque 137 et le pivot 142. Ainsi, lorsque la tige de piston 140 est rétractée, le chariot 8 recule, le levier
138 pivotant autour du pivot 142 et, lorsque la tige de pis-
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prévue sur un manchon 146 portant le chariot 8 . Le commutateur 144 empêche le plateau tournant 14- et la matrice 50 de tourner jusqu'à ce que le chariot 8 et les arbres 113 soient complètement dégagés du plateau tournant 14 et de la matrice 50.
Le poinçon 53 est supporté de façon mobile au-dessus de la matrice 50 sur l'extrémité inférieure d'un vérin hydraulique 147. Le vérin 147 est monté à coulissement dans un manchon 148 prévu dans l'entretoise 5. Une tige de pis-
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supérieure 4. Le poinçon 53 est mobile dans le sens vertical entre une position de chargement supérieure dans laquelle
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et 9) et une position inférieure dans laquelle la jante est formée.
Le poinçon 53 comprend une cage délimitée par des plateaux supérieur et inférieur 152 et 153 respectivement
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a la forme d'un cylindre présentant deux cannelures semicirculaires. Les cannelures s'étendent sur toute la lon-
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couronne de retenue d'ébauche 156 est montée sans serrage dans une gorge rectangulaire 157 qui s'étend tout autour du mi-
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à rouleaux 159 sont prévus dans une ouverture 160 ménagée dans le plateau inférieur 153 du poinçon 53 et sont desti-
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entraînés en rotation tandis que le poinçon 53 est maintenu immobile. Pour assurer que le poinçon 53 reste immobile, alors que le plateau tournant 14 et la matrice 50 sont entraînés en rotation, deux bras 162 sont prévus sur le plateau supérieur 152 du poinçon. Les bras 162 s'étendent radialement vers l'extérieur à partir des côtés opposés du plateau supérieur 152 et présentent des encoches 163 (Fig. 8) dans leurs extrémités externes destinées à attaquer des saillies
164 (Fig. 1) prévues sur les colonnes 2. Ainsi, lorsque le poinçon 53 se trouve dans sa position inférieure dans la matrice 50, les saillies 164 empêchent toute rotation des bras
162 et par conséquent du poinçon 53.
Deux arbres identiques 166 et 167 sont montés à rotation dans des roulements 169 et 170 prévus dans les plateaux supérieur . et inférieur 152 et 153 respectivement du poinçon 53. Chaque arbre 166 et 167 a la forme d'une double came comportant des parties de grand diamètre 171 et 172 au-dessus et en dessous du milieu longitudinal de l'arbre. L'arbre 166 supporte deux galets opposés en substance tronconiques 173
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bre 167 supporte deux galets 175 et 176 servant à former les sièges de bourrelets d'une jante de roue.
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tronconiques et les galets 175 et 176 sont en général tronconiques et comportent des nervures convexes annulaires 178 près de leurs extrémités externes. Tous les galets sont mon-tés sur des roulements 180 disposés entre les galets et les parties de grand diamètre des arbres 166 et 167.
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brement par rapport aux arbres 166 et 167 et les arbres peuvent tourner dans la cage délimitée par les plateaux supérieur
<EMI ID=41.1>
L'extrémité supérieure 182 de chaque arbre 166 et 167 coopère avec une douille 183 prévue sur l'extrémité inférieure d'un arbre de section carrée 185. L'arbre 185 peut être tourné
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et 176 à partir d'une position rétractée (Fig. 9) dans le poinçon 53 vers une position étendue (Fig. 10 et 11) pendant le façonnage de la jante. Les arbres 185 s'étendent vers le haut à travers l'entretoise 5. Un pignon 186 est monté sur chaque
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périeur 152 du poinçon 53 et sur la douille 183, respectivement, à des fins décrites plus loin.
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La crémaillère 194 forme l'extrémité externe d'une tige de piston 195 qui s'enfonce dans le cylindre d'un vérin hydraulique 196. Le cylindre 196 est monté dans un cadre rectangulaire 197 relié à la poutrelle de renforcement 12 et à l'entretoise 5. Grâce à l'agencement décrit plus haut, on peut faire tourner les arbres carrés 185 et les déplacer verticalement, tandis que le système à crémaillère 186 et à pignon
194 reste immobile, c'est-à-dire ne se déplace pas verticalement. Une tige 198 servant à dégager la jante s'étend vers le bas à partir de l'entretoise 5 de chaque coté des arbres 185 à travers un trou 199 prévu dans les bras 162
(Fig. 1 et 9).
Le fonctionnement de l'appareil conforme à l'inven-
<EMI ID=45.1>
Lorsque la matrice 50 est ouverte, c'est-à-dire lorsque ses moitiés 90 et 91 sont espacées l'une de l'autre
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que 150 est placée dans la matrice 50, l'axe longitudinal
de l'ébauche étant parallèle à celui de la matrice 50. En actionnant le vérin 147, on fait descendre le poinçon 53
dans l'ébauche 150 qui est positionnée à la main en dessous du poinçon 53. Le poinçon 53 est avancé dans l'ébauche 150 d'une distance suffisante pour que l'ébauche soit attaquée intérieurement par la couronne .Le diamètre extérieur de la couronne 156 du poinçon 53 est approximativement égal au diamètre intérieur de l'ébauche 150 de sorte que l'ébauche s'ajuste à friction sur cette couronne. Le poinçon 53 est alors dégagé de la matrice 50 avec l'ébauche 150 vers une position dans laquelle l'ébauche est dégagée de la ma-
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vers leurs positions internes et le poinçon 53 est déplacé vers le bas vers sa position inférieure. A mesure que le poinçon 53 descend, l'ébauche 150 est repoussée vers le haut par les positionneurs 56. Lorsque le poinçon 53 atteint sa position inférieure, l'ébauche 150 est convenablement positionnée pour le façonnage d'une jante de roue.
Le vérin à piston et cylindre 139 est actionné pour faire avancer le chariot 8 de telle sorte que l'extrémité conique 111 de chaque vis 102 soit attaquée par une douille
112. Le moteur 115 est alors mis en route pour faire tourner les vis 102, fermant la matrice 50. Le chariot 8 est écarté <EMI ID=48.1>
et éventuellement les éléments d'entraînement qui.y sont associés seraient fortement détériorés ou même détruits par la matrice massive 50. Lors de la fermeture du commutateur
144, le moteur 78 est mis en route pour faire tourner le pla-
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Lorsque la matrice 50 est fermée, l'ébauche 150 est prise en sandwich entre la couronne 156 et une partie centrale de tout petit diamètre 200 de la cavité de la matrice
(Fig. 1). En actionnant un des vérins 196, on fait tourner lentement l'arbre 166 d'environ une demi-révolution pour amener les galets 173 et 174 à appuyer contre l'ébauche 150. A
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la partie de l'ébauche 150 située de part et d'autre du milieu est progressivement déformée pour former le creux 202 d'une jante de roue. L'arbre 166 et par conséquent les galets
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le façonnage du creux 202 de la jante de roue est achevé.
Les pointes 192 et 193 prévues respectivement sur le plateau supérieur 152 et sur la douille 183 sont initia-
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et 176 atteignent leurs positions externes, les pointes 192 et 193 sont alignées, fournissant à l'opérateur une indication que la fonction de façonnage de la jante assurée par ces galets a été amenée à son terme, c'est-à-dire que les galets sont étendus à fond. , En actionnant l'autre vérin 196, on fait tourner 1 ' arbre 167 lentement d'environ une demi-révolution dans un sens C opposé au sens de rotation B de la matrice
pour amener les galets 175 et 176 à appuyer contre l'ébauche 150 partiellement façonnée. Lorsque les galets 175 et
176 atteignent leurs positions externes, une jante de roue
205 est complètement façonnée. Pendant le déplacement des galets 175 et 176 vers l'extérieur, les galets 173 et 174-
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Il ressort donc de ce qui précède que, pendant la totalité du processus de façonnage, l'ébauche 150 est maintenue en place par la couronne 156 et par la partie de diamètre minimum 200 de la matrice 50. Le façonnage de la jante 205 ne modifie pas l'épaisseur de l'ébauche 150. Pendant le façonnage de la jante, les extrémités de l'ébauche 150 sont refoulées dans la cavité de la matrice. Comme mentionné plus haut, on a constaté qu'une ébauche de 30,5 cm de longueur
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ayant une épaisseur de 6,35 mm sur toute sa longueur.
Aussitôt que le façonnage de la jante est achevé,
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quelle les douilles 112 sont approximativement en ligne avec les extrémités coniques 111 des vis 102. Comme
les extrémités 111 des vis 102 et les douilles 112 sont tronconiques, un alignement exact n'est pas nécessaire. Le vérin à piston et cylindre 139 est à nouveau actionné pour déplacer le chariot 8 vers l'avant de telle sorte que les douilles 112 attaquent les extrémités coniques 111 des vis 102
et le moteur 115 est mis en route pour faire tourner les vis <EMI ID=56.1>
pour élever le poinçon 53 avec la jante de roue 205 maintenue sur la couronne 156. A mesure que le poinçon 53 s'élève, le bord supérieur de la jante 205 attaque les tiges 198 servant à dégager la jante de sorte que le déplacement du poinçon 53 vers le haut qui se poursuit provoque l'enlèvement de la jante 205 du poinçon.
L'appareil est alors prêt à entamer le façonnage d'une autre jante.
REVENDICATIONS.
1 - Appareil servant à façonner une jante de roue à partir d'une ébauche cylindrique, caractérisé en ce qu'il comprend un plateau tournant, un premier dispositif d'entraînement servant à faire tourner le plateau tournant, une matrice montée sur le plateau de manière à tourner avec lui, la matrice présentant une cavité profilée en substance cylindrique destinée à recevoir une ébauche cylindrique, un deuxième dispositif d'entraînement pour ouvrir et fermei la matrice,
un poinçon comprenant au moins deux arbres à galets séparés
et des galets montés sur chaque arbre à galets, un troisième dispositif d'entraînement pour introduire le poinçon dans l'ébauche dans la matrice et un quatrième dispositif d'entraînement pour déplacer chaque arbre à galets individuellement vers l'ébauche et vers la matrice et depuis celLes-ci de sorte que,lorsque l'ébauche et la matrice tournent, cette ébauche est déformée d'une manière séquencée contre
la cavité de la matrice pour former une jante de roue.
Device for making a wheel rim.
The present invention relates to an apparatus for
in manufacturing a wheel rim and in particular an apparatus for producing a wheel rim from a cylindrical rim blank.
Vehicle wheel rims are usually made from sheet metal blanks which can be cold rolled to the desired profile, cut to length, welded to join their ex-
<EMI ID = 1.1> tif of expansion which gives the rims their final dimensions. Such a method of manufacturing wheel rims is relatively expensive and complicated and requires two or more large machines to shape and seal the blanks and to give the desired final configuration and dimensions.
to the rims.
As a variant, the rims are manufactured from cylindrical blanks using a machine comprising
an annular die having an internal profile identical to the desired final profile of the rims and a rotating plate mounted in the annular die. Such a machine is
<EMI ID = 2.1>
G.E. Benson January 12, 1960. The turntable includes two profiled primary rollers which can be moved radially to exert pressure on a cylindrical blank to deform it against the inner surface of the die. While the counterpart of the die i.e. the punch rotates, the primary rollers are moved outward simultaneously by a spacer roller which is actuated.
by a hydraulic cylinder or by a rack mechanism
and pinion to impart the desired rim shape to the blank.
The rim is completed, that is to say that its bead seats are formed by means of eccentric discs, eccentrics
or distinct shaping pebbles that form the cheeks.
For manufacturing conventional wheel rims, a machine of the type described in the aforementioned Canadian patent is preferable. However, it is unlikely that the machine
from Benson, in its simplest form, is able to precisely shape wheel rims from thick blanks, for example, 6.35mm steel blanks used for truck wheel rims. The intervening forces
in the manufacture of such a rim are considerable and it would be difficult if not impossible to simultaneously move two rollers against the blank to shape a rim.
In addition, most types of Benson machines are relatively complicated and therefore expensive to manufacture. For example, the Benson patent proposes to use a multi-part ring die.
More important still is the fact that in all
Benson machine shapes, the blank is suspended in the ring die between a protrusion of the die intended to form the central recess and the upper and lower edges of the recess-forming rollers which are located on
the turntable. No means are provided for positioning the blank with precision in the annular die. With
the Benson system, it is very likely that the draft
is pushed unevenly into the median annular recesses of the rollers. In addition, we believe that there is a high risk of the blank being stretched during shaping in the Benson machine, resulting in a rim of non-uniform thickness. Finally, with Benson's machine,
a blank of intermediate diameter is used, that is to say a blank having a diameter between the maximum and minimum diameters of the rim. The blank must therefore be deformed over its entire length; inward to the center
to form the depression and outwardly at the upper and lower ends to form the bead seats. The resulting shaping process is thus relatively complicated and is accompanied by a risk of malformation of the rim.
Therefore, in its simplest form, the Benson machine is at best difficult to operate and
in its most advanced forms, it is complicated and expensive to manufacture.
The Benson patent emphatically suggests (column 2, <EMI ID = 3.1>
female spinning or die is impractical. The Applicant has observed that this is not the case and that a relatively simple and inexpensive device for shaping a wheel rim
from a cylindrical blank can be made using a rotating die and a die-forging tool
male or fixed punch. According to the invention, separate profiled rollers are used for this purpose to deform a blank
step by step, these rollers being mounted on eccentric shafts which are rotated in turn to cause the selected rollers to press in sequenced order against
the rim.
Specifically, the apparatus according to the invention comprises a turntable, a die mounted on the plate so as to rotate with it, this die having a profiled cavity intended to receive a cylindrical blank, a cylindrical punch comprising at the at least two separate roller shafts, and rollers mounted on each roller shaft and rotatable relative to that shaft, a device for inserting the punch into the die cavity, and a device for moving each roller shaft individually towards the die. The rotating blank and the die and therefrom, so that the blank can be deformed in a sequential manner to form a wheel rim.
In the preferred embodiment of the invention,
the cylindrical punch comprises a crown which bears against the blank and the die and which rotates with them, and two shafts with eccentric rollers. The crown is contained loosely in a groove provided in the periphery of the punch and, in use, it cooperates with the median part of minimum diameter of the die to lock the blank in the shaping position. Each eccentric roller shaft has two larger parts or protrusions located on one side. The rollers are rotatably mounted on the projections. When not in use, the rollers are completely inside the punch body.
By rotating the shafts approximately 180 [deg.] Around their longitudinal axis, the rollers are moved out of the body of the punch, moving them away from the rest position located completely inside the punch to a final working position in which they press against the shaped blank
rim.
The diameter of the blank used in the apparatus described above is equal to the minimum diameter of the finished rim, that is to say the diameter of the hollow. The length of the blank is greater than that of the finished rim to a sufficient extent to allow deformation of the blank without reducing its thickness. For example, in the manufacture of a truck wheel rim using a 6.35mm thick blank, the cylindrical blank has 30.5cm
in length and the finished rim is 26.7 cm in length. The middle part of the blank sandwiched between the crown of the punch and the minimum diameter part of the die is not deformed during the shaping of the rim. Each end of the blank is therefore stretched towards the center
of the die during the shaping of a rim, the thickness
of the blank remaining constant during a complete working operation.
It has been found that the dimensions of the blank produced in the apparatus described above are largely within acceptable limits, that the heat produced during shaping is very low, and that the rims are shaped fairly quickly, i.e. say in a few minutes from the moment a blank is placed in the die.
A preferred embodiment of the invention will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a front view partly in section of an apparatus according to the invention;
Fig. 2 is a schematic view partly in vertical section of the apparatus shown in FIG. 1;
Fig. 3 is a view partly in horizontal section of the apparatus of FIGS. 1 and 2;
<EMI ID = 4.1>
rotating water used in the apparatus of Figs. 1 to 3;
Fig. 5 is a plan view of the turntable of
<EMI ID = 5.1>
Fig. 6 is a sectional view of a braking mechanism used in the apparatus of FIGS. 1 to 3;
Fig. 7 is a partially vertical sectional view of the die of the apparatus of FIGS. 1 and 2;
Fig. 8 is a plan view of a punch used in the apparatus of FIGS. 1 and 2;
Fig. 9 is a sectional view of the punch and of a blank at the start of an operation for shaping a rim;
Fig. 10 is a sectional view similar to FIG. 9 of the punch and the blank during a rim shaping operation;
Fig. 11 is a sectional view similar to FIGS. 9 and 10 of the punch and the blank at the end of an operation
shaping a rim, and
<EMI ID = 6.1>
rollers used in the punch at the start of a rim shaping operation, during the latter and at the end of the latter.
As shown in the drawings and, in particular in Figs. 1 to 3, the preferred form of the apparatus of the invention comprises a frame 1 comprising a rectangular front part formed by two columns 2 connecting a base
<EMI ID = 7.1>
The spacer 5 extends between the columns 2, near the upper end of the frame 5 to reinforce it and to support various elements of the apparatus as described in more detail below. A cylindrical track 6 (Fig. 2 and 3) extends rearwardly from a sleeve 7 provided on each of the columns 2 and serves to slide support a rectangular carriage 8. The rear end of each track 6 is supported by a post 9. The frame is completed by a horizontal joist 10 which extends rearward from
<EMI ID = 8.1>
inclined beam 11 which extends downward from horizontal joist 10 and through an inclined reinforcement joist 12 which extends between the middle of horizontal joist 10 and the lower end of inclined joist 11.
<EMI ID = 9.1>
the rectangular base 3 supports a circular rotating plate.
<EMI ID = 10.1>
down to a plate 17. Bearings 18 are provided between the lower end of the shaft 15 and the plate 17 and
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
from plate 17 around shaft 15 and serves to retain lubricant. A second set of bearings 21 supports the shaft
15 rotating near its upper end. The bearings
<EMI ID = 13.1>
are welded to the columns 2, thus ensuring adequate support for the shaft 15 and the turntable 14. The bearings
21 are held in the sleeve 23 by a nut 26 mounted on the threaded lower part of the shaft 15. The outer edge of the turntable 14 is supported by frustoconical rollers 27 mounted in five spaced bearing boxes 29
<EMI ID = 14.1>
taper outwardly tapering to support a circular path 30 provided on the lower surface
<EMI ID = 15.1>
tilts radially outward in order to cooperate with the rollers 27, which ensures that the track and the turntable do not disengage from the rollers 27. Each roller 27
is mounted on a pin 33 journaled at each end
<EMI ID = 16.1>
provided in the bearing box 29. The bearing box 29 has an opening 37 in its lower end in communication with an oil reservoir 39 provided in the base 3 of the frame. The boxes 29 and the reservoir 39 are filled with oil so that the rollers 27 are constantly lubricated.
<EMI ID = 17.1>
<EMI ID = 18.1>
to drive elements described later, and a flange
<EMI ID = 19.1>
lower of the turntable 14 to support a die 50. A frustoconical boss 51 serving to center a punch 53
<EMI ID = 20.1> seen in the center of the turntable 14 between the tracks 44. Each roughing positioner 56 comprises a triangular plate 57 having long buttonholes 59 crossed by pins
60 protruding from the turntable 14-, and a curved vertical rim 62 along the inner edge of the plate 57.
The rim 62 has the same radius of curvature as the blank and,
when the positioners 56 are in their internal positions, the flanges 62 define a segment of a circle of the same diameter as the blank.
The turntable 14 is driven by a chain 65
<EMI ID = 21.1>
chain 66 rotatably mounted on a shaft 68. The shaft 68 also carries a toothed wheel 69 which is connected by a trellis belt 70 to a toothed wheel 72 provided on a shaft 73. A pulley 75 on the shaft 73 is connected to a clutch 76 by a belt 77. The clutch 76 is connected to an electric motor 78. A simple brake mechanism 80 (Figs. 3 and 5) is provided to allow the stopping of the turntable 14 in a specific position. for the purposes described below. The brake mechanism 80 comprises two jaws 81 and a brake lining 82 on the inner end of each jaw intended to engage the pulley 75. The jaws 81 are pivotally mounted on an axis 83 which extends outwardly at p.arting from an arm 84 of the frame of the apparatus.
The jaws pivot around the axis 83 through the intervention of a cam 85 provided between the outer ends of the jaws. The jaws are normally held in their open position by a small spring 86. Cam 85 is resiliently biased to a position in which the jaws are opened by a spring 87 connected to the frame of the apparatus. A cable 88 which passes over pulleys 89, one of which is shown, and which is attached to a pedal (not shown) is also connected to the cam 85 to rotate it to close the jaws 81 to the 'against the bias of the spring 87.
The matrix 50 is a block having the shape of a rectangular parallelepiped. The block is divided, its two halves 90
<EMI ID = 22.1>
<EMI ID = 23.1>
profiled cylindrical vity 93 defining the specific configuration of a rim d.e wheel to be shaped in the apparatus. A
<EMI ID = 24.1>
in the middle of the bottom of the profiled cavity 93 to receive the blank positioner 56, that is to say to allow the positioner to slide freely below the die 50.
The halves 90 and 91 of the die 50 are provided
supports 96 and 97 which extend outward from its upper side edges. The supports 96 and 97 include sockets 99 and 100 which support a screw 102. The screw 102 (Fig. 7) has ends.
<EMI ID = 25.1>
opposite to that of the other. Likewise, the thread of each sleeve 99 is opposed to the thread of each other sleeve 100. The screw 102 comprises an unthreaded smooth middle portion 106 rotatably mounted in roller bearings 108 and 109 in blocks. 110 which extend to
<EMI ID = 26.1>
die 50. Thus, when the screw 102 is rotated in one direction, the die halves 90 and 91 move apart from each other to an open position and when the screw is rotated. in the opposite direction, the halves 90 and
91 of the die approach each other towards the closed position shown in FIG. 5.
The inner end 111 of each screw 102 tapers <EMI ID = 27.1> in a conical fashion towards the rear of the device and has a square section. To turn screw 102 into view
<EMI ID = 28.1>
of each screw is engaged in engagement with a sleeve 112
of square section provided on one end of a shaft 113. The shaft 113 is rotatably mounted in bearings 114.provided in the rectangular carriage 8 which is slidably mounted on the tracks 6. Each shaft 113 is rotatably driven by an electric motor 115 (Fig. 3) mounted on the carriage 8. The drive shaft 117 of the motor carries a pulley 119 connected by a trapezoidal belt 120 to a pulley 121 provided on a median shaft 123 rotatably mounted in bearings 124 in the carriage 8. A double toothed wheel 126 is mounted on the shaft 123 to drive toothed wheels 127 provided on the shafts 113. A chain 128 passing around the toothed wheels 126 and 127 also passes around one side of the chain. a tensioner pinion 130 mounted in the carriage 8 between the shafts 113 and 123.
The carriage 8 is advanced to a position in engagement with the screw and is retracted from this position by means of a yoke 132 comprising arms 133 articulated by stirrups at each end of the carriage 8 so as to pivot about a horizontal axis on pivots 134, the outer end 135 of the arms 133 being forked for this purpose. The arms 133 are connected to a central plate 137 which extends rearwardly towards a lever 138 and a piston and cylinder cylinder 139 for moving the yoke 132 and the carriage 8 forward and backward. Lever 138 is articulated
at one end to plate 137 and at the other end to
<EMI ID = 29.1>
f trelle 12 below the piston and cylinder cylinder 139. The lever 138 is reinforced by a small arm 143 which extends between the plate 137 and the pivot 142. Thus, when the piston rod 140 is retracted, the carriage 8 move back, the lever
138 pivoting around the pivot 142 and, when the pis-
<EMI ID = 30.1>
provided on a sleeve 146 carrying the carriage 8. The switch 144 prevents the turntable 14- and die 50 from rotating until the carriage 8 and shafts 113 are completely disengaged from the turntable 14 and die 50.
The punch 53 is movably supported above the die 50 on the lower end of a hydraulic cylinder 147. The cylinder 147 is slidably mounted in a sleeve 148 provided in the spacer 5. A piston rod.
<EMI ID = 31.1>
upper 4. The punch 53 is movable in the vertical direction between an upper loading position in which
<EMI ID = 32.1>
and 9) and a lower position in which the rim is formed.
The punch 53 comprises a cage delimited by upper and lower plates 152 and 153 respectively
<EMI ID = 33.1>
has the shape of a cylinder with two semicircular grooves. The grooves extend over the entire length
<EMI ID = 34.1>
blank retaining ring 156 is loosely mounted in a rectangular groove 157 which extends all the way around the middle.
<EMI ID = 35.1>
roller 159 are provided in an opening 160 in the lower plate 153 of the punch 53 and are intended for
<EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1>
driven in rotation while the punch 53 is held stationary. To ensure that the punch 53 remains stationary, while the turntable 14 and the die 50 are driven in rotation, two arms 162 are provided on the upper plate 152 of the punch. The arms 162 extend radially outward from opposite sides of the top plate 152 and have notches 163 (Fig. 8) in their outer ends for engaging protrusions.
164 (Fig. 1) provided on the columns 2. Thus, when the punch 53 is in its lower position in the die 50, the projections 164 prevent any rotation of the arms.
162 and consequently of the punch 53.
Two identical shafts 166 and 167 are mounted for rotation in bearings 169 and 170 provided in the upper plates. and lower 152 and 153 respectively of the punch 53. Each shaft 166 and 167 is in the form of a double cam having large diameter parts 171 and 172 above and below the longitudinal middle of the shaft. The shaft 166 supports two opposing rollers which are essentially truncated 173
<EMI ID = 38.1>
bre 167 supports two rollers 175 and 176 serving to form the bead seats of a wheel rim.
<EMI ID = 39.1>
frustoconical and the rollers 175 and 176 are generally frustoconical and have annular convex ribs 178 near their outer ends. All the rollers are mounted on bearings 180 arranged between the rollers and the large diameter parts of the shafts 166 and 167.
<EMI ID = 40.1>
relative to the shafts 166 and 167 and the shafts can turn in the cage delimited by the upper plates
<EMI ID = 41.1>
The upper end 182 of each shaft 166 and 167 cooperates with a bush 183 provided on the lower end of a square section shaft 185. The shaft 185 can be rotated.
<EMI ID = 42.1>
and 176 from a retracted position (Fig. 9) in punch 53 to an extended position (Figs. 10 and 11) during rim shaping. Shafts 185 extend upward through spacer 5. A pinion 186 is mounted on each.
<EMI ID = 43.1>
lower 152 of the punch 53 and on the socket 183, respectively, for purposes described later.
<EMI ID = 44.1>
The rack 194 forms the outer end of a piston rod 195 which engages the cylinder of a hydraulic cylinder 196. The cylinder 196 is mounted in a rectangular frame 197 connected to the reinforcing beam 12 and to the cylinder. spacer 5. Thanks to the arrangement described above, the square shafts 185 can be rotated and moved vertically, while the rack and pinion system 186
194 remains stationary, that is to say does not move vertically. A rod 198 serving to release the rim extends downwards from the spacer 5 on each side of the shafts 185 through a hole 199 provided in the arms 162
(Fig. 1 and 9).
The operation of the device according to the invention
<EMI ID = 45.1>
When die 50 is open, i.e. when its halves 90 and 91 are spaced apart from each other
<EMI ID = 46.1>
that 150 is placed in the matrix 50, the longitudinal axis
of the blank being parallel to that of the die 50. By actuating the jack 147, the punch 53 is lowered
in the blank 150 which is positioned by hand below the punch 53. The punch 53 is advanced into the blank 150 by a sufficient distance for the blank to be attacked internally by the crown. The outer diameter of the crown 156 of punch 53 is approximately equal to the inside diameter of blank 150 so that the blank frictionally fits on this crown. The punch 53 is then released from the die 50 with the blank 150 to a position in which the blank is released from the ma-
<EMI ID = 47.1>
to their internal positions and the punch 53 is moved downward to its lower position. As punch 53 descends, blank 150 is pushed upward by positioners 56. When punch 53 reaches its lower position, blank 150 is properly positioned for shaping a wheel rim.
The piston and cylinder cylinder 139 is actuated to advance the carriage 8 such that the tapered end 111 of each screw 102 is engaged by a socket
112. The motor 115 is then started to turn the screws 102, closing the die 50. The carriage 8 is moved away <EMI ID = 48.1>
and possibly the drive elements which are associated with it would be severely damaged or even destroyed by the massive matrix 50. When closing the switch
144, the motor 78 is started to rotate the plate.
<EMI ID = 49.1>
When the die 50 is closed, the blank 150 is sandwiched between the crown 156 and a very small diameter central portion 200 of the die cavity
(Fig. 1). By actuating one of the jacks 196, the shaft 166 is slowly rotated by about half a revolution to cause the rollers 173 and 174 to press against the blank 150. A
<EMI ID = 50.1>
the part of the blank 150 located on either side of the middle is progressively deformed to form the hollow 202 of a wheel rim. The shaft 166 and therefore the rollers
<EMI ID = 51.1>
the shaping of the recess 202 of the wheel rim is completed.
The points 192 and 193 provided respectively on the upper plate 152 and on the bush 183 are initiated.
<EMI ID = 52.1>
and 176 reach their outer positions, the tips 192 and 193 are aligned, providing the operator with an indication that the rim shaping function provided by these rollers has been completed, i.e. the pebbles are fully extended. By actuating the other cylinder 196, the shaft 167 is rotated slowly by about half a revolution in a direction C opposite to the direction of rotation B of the die.
to cause the rollers 175 and 176 to press against the partially shaped blank 150. When the rollers 175 and
176 reach their outer positions, a wheel rim
205 is completely fashioned. While the rollers 175 and 176 are moving outwards, the rollers 173 and 174-
<EMI ID = 53.1>
It therefore emerges from the foregoing that, during the entire shaping process, the blank 150 is held in place by the crown 156 and by the portion of minimum diameter 200 of the die 50. The shaping of the rim 205 does not modify not the thickness of the blank 150. During the shaping of the rim, the ends of the blank 150 are forced into the die cavity. As mentioned above, it was found that a blank 30.5 cm in length
<EMI ID = 54.1>
having a thickness of 6.35 mm over its entire length.
As soon as the shaping of the rim is completed,
<EMI ID = 55.1>
which the sockets 112 are approximately in line with the tapered ends 111 of the screws 102. As
the ends 111 of the screws 102 and the sockets 112 are frustoconical, exact alignment is not necessary. The piston and cylinder cylinder 139 is again actuated to move the carriage 8 forward so that the sleeves 112 engage the tapered ends 111 of the screws 102
and the motor 115 is started to turn the screws <EMI ID = 56.1>
to raise the punch 53 with the wheel rim 205 held on the crown 156. As the punch 53 rises, the upper edge of the rim 205 attacks the rods 198 serving to release the rim so that the movement of the punch 53 upwards which continues causes the removal of the rim 205 of the punch.
The device is then ready to begin shaping another rim.
CLAIMS.
1 - Apparatus for shaping a wheel rim from a cylindrical blank, characterized in that it comprises a turntable, a first drive device for turning the turntable, a die mounted on the turntable so as to rotate with it, the die having a substantially cylindrical profiled cavity intended to receive a cylindrical blank, a second drive device for opening and closing the die,
a punch comprising at least two separate roller shafts
and rollers mounted on each roller shaft, a third driving device for inserting the punch into the blank in the die and a fourth driving device for moving each roller shaft individually towards the blank and towards the die and from this so that when the blank and die rotate, that blank is deformed in a sequenced fashion against
the die cavity to form a wheel rim.