DE2225466A1

DE2225466A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines ketten- oder zahnrades

Info

Publication number: DE2225466A1
Application number: DE2225466A
Authority: DE
Inventors: Charles M Borden; Harold R Fisher; Thomas H Mcgough
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1971-06-29
Filing date: 1972-05-25
Publication date: 1973-01-18
Also published as: CA970628A; DE2225466B2; BR7203790D0; GB1383351A; US3796106A; GB1383352A; AR198175A1; AU4172572A; DE2225466C3; FR2143887A1; IT955558B; FR2143887B1

Description

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' 200 South Michigan Ave. Sfedios 2,. fef&s;:.SiirdSe 25

\ Telefon 5580536

( Chicago, 111. 60604, USA 15. Mai 1972

j Änwaltsakte M-2165

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Ketten- oder Zahnrades

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kettenoder Zahnrades mit einem Nabenteil und einem axial verlaufenden Umf angsteil,. der mit Zähnen versehen ist,, eine Vorrichtung zur ■Durchführung des Verfahrens und ein mit dieser Vorrichtung hergestelltes 'Zahn- oder Kettenrad.

Kettenräder und/oder Zahnräder bestehen in der Regel aus einer Innenseheibe mit auf aufgeweiteter Nabe und einer äußeren Scheibe, von der die "Zähne radial vorstehen. Die Nabe ist für die Aufnahme einer treibenden oder getriebenen Welle ausgebildet,, und das Ketten- oder Zahnrad ist im allgemeinen auf die Welle gekeilt oder mit einer oder mehreren Madensehrauben· daran befestigt. Üblicherweise bestehen Kettenräder und Zahnräder aus Gußmetall, oder sie werden aus Gußmetallröhlingen durch spanlose oder spattabhebende Arbeitsgänge hergestellt.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,, daß eine im wesentlichen ebene Blechscheibe zu einem topfförmigen Teil mit einem rohrförmigen Abschnitt geformt und gleichzeitig der Umfang des rohr-

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- 2 förmigen Abschnitts durch Tiefziehen mit Zähnen versehen wird.

Erfindungsgemäß werden somit die Ketten- und/oder Zahnräder (im folgenden soll sich das Verfären, wenn Kettenräder oder Zahnräder erwähnt werden, auf beide beziehen) aus Blech kaltgeformt. Im weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Scheiben, aus denen die fertigen Kettenräder kaltgeformt werden, aus Blechen gestanzt. Jede Scheibe wird in eine Ziehvorrichtung gelegt und in einem Arbeitsgang zur endgültigen Form gezogen. Das Kettenrad braucht nicht nachbearbeitet zu werden, wenn es aus der Ziehvorrichtung kommt.

Das gezogene Kettenrad besteht aus einem inneren Scheibenteil und einem axial verlaufenden Randteil mit vorstehenden Zähnen; die Blechstärke ist im Scheibenteil im wesentlichen gleich und im Zahn- oder Randteil im allgemeinen geringer. Der Scheibenteil ist üblicherweise im wesentlichen gleich dick wie die Scheibe, aus der das Stück geformt wird. Gegebenenfalls kann die Nabe während des Bearbeitens durchbohrt und eingedrückt werden, oder dieser Bearbeitungsschritt kann später ausgeführt werden. Das Durchbohren der Nabe ist notwendig, um eine Öffnung für die Aufnahme einer treibenden oder getriebenen Welle vorzusehen. Verschiedene Ringbunde oder dergleichen können, wenn notwendig, für eine Verbindung zwischen Kettenrad und Welle vorgesehen werden. Eindrücken der Nabe kann notwendig sein, um eine Biegemoment auf den Radkant zu vermeiden, das ein Kettenradausfall wegen Durchbiegung

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verursachen könnte.

Zur Herstellung eines Kettenrades ist eine Vorrichtung vorgesehen, bestehend aus einem Ziehstempel oder Ziehkolben mit einem mit Zähnen versehenen Umfangsteil entsprechend der inneren Form des mit Zähnen versehenen Umfangteiles des Kettenrades und aus einer besonders gestalteten Ziehvorrichtung.

Zusätzlich zu einem Ring oder einer Schablone zum !anlegen und Zentrieren einer gestanzten Blechscheibe wird mindestens eine ringförmige Ziehmatritze mit mehreren Formabschnitten vorgesehen, die als Übergangsteil, Einführungsteil für die Zahnformung Hauptteil für die Zahnformung und Ablöseteil bezeichnet werden können.

Der Übergangsteil ist eine gekrümmte Flache, die einen sanften Übergang der Scheibe in eine Becherform während des Ziehens ermöglicht. Der Einfürungsteil für die Zahnformung hat gleich viele Vorsprünge wie das fertige Kettenrad Zähne, und diese Vorsprünge gehen von der gekrümmten Übergangsfläche konisch verlaufend in die volle Zahnform über, die sie an der Verbindungsstelle zwischen Einführungsteil und Hauptteil erreichen, wo die Vorsprüng.e im wesentlichen gleichförmig sind.

Im. Ablösungsteil ist die Konizität der Vorsprünge entgegengesetzt gerichtet und weniger ausgeprägt als in dem Einführungsteil.

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Die konischen Teile oder Abschnitte der Ziehmatritze haben sich zum Aufrechterhalten eines Schmierfilms als wünschenswert herausgestellt, um den Verschleiß an der Ziehmatritze zu verringern und ein Anschweißen der Metallteile des Werkstückes an der Matritze zu vermeiden oder wesentlich zu verringern.

Manchmal ist es der Zahnform wegen notwendig, zwei Ziehmatritzen zu verwenden. In diesem Fall wird die erste Ziehmatritze so gewählt, daß das Kettenrad beim Ziehvorgang nahezu die endgültige Größe erhält, indem die Zahnbreite und der Durchmesser überdimensioniert werden. In der zweiten Ziehmatritze wird das Metall am Umfang seitwärts und in radialer Richtung nach innen gedrückt, um die geeignete Zahnform zu erhalten.

Zusätzlich kann die Ziehvorrichtung mit einem ausgebauchten Stempel ausgestattet werden^ um den Nabenteil des Kettenrades in die Tellerform zu drücken, und ebenso kann es mit Ab streifelementen ausgestattet werden, um das fertige Kettenrad vom Preßstempel abzustreifen.

Ferner können Auswurfelemente vorgesehen werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Draufsicht eines typischen nach der vorliegenden Erfindung gefertigten Kettenrades. _ c _

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- 5 Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Kettenrades entlang der Linie 2-2 von fig. 1

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht einer Ziehvorrichtung nach dieser Erfindung und zeigt schematisch die Elemente zur Bewegung des Ziehstempels relativ zum Rest der Anordnung. Fig. 4 ist eine Draufsicht einer ersten Ziehmatritze. Fig. 5 ist eine S_chnittansicht entlang der Linie 5-5 von Fig. Fig. 6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 von Fig. 4 Fig. 7 ist eine Teilansicht entlang der Linie 7-7 von Fig. 4 Fig. 8 ist eine Draufsicht einer abschließenden Ziehform. Fig. 9 ist ein Schnitt entlang der Linie 9-9 von Fig. 8 Fig. 10 ist ein Schnitt entlang der Linie 10-10 von Fig. 8 •Fig. 11 ist eine Teilansicht entlang der Linie 11-11 und- der Fig.8

In den Figuren 1 und 2 ist ein fertiges Blechkettenrad 10 mit

einem Nabenteil 12 -das wie hier gezeigt nach innen gedrückt istdargestellt

j und einem axial verlaufenden Zahnkranzteil 14. Der Kranzteil 14 ist mit vorstehenden Zähnen 16 versehen, und der Nabenteil des ]Kettenrades 10 hat eine zentrale Öffnung 18 zur Aufnahme einer j treibenden oder getriebenen Welle (nicht gezeigt). Geeignete Wülste können, wenn notwendig, verwendet werden^um das Kettenrad an der Welle zu sichern.

iFig. 3 zeigt eine Ziehvorrichtung. Sie umfaßt einen Ziehstempel

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22, der mit dem Läufer einer schematisch gezeigten Presse 24 verbunden ist, und eine Ziehform 26, die in geeigneter Art und Weise ':. an der Presse angebracht ist. Die Presse 24 kann eine mechanische

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- 6 oder hydraulische Presse, eine Fallhammerpresse oder eine ähnliche Preßvorrichtung sein. Das Schaltschema stellt ein hydraulisches

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System dar und wir/später beschrieben.

Der Ziehstempel 22 ist ein längliches Teil, der einen Arbeitsteil 30 und einen abgesetzten, kreisförmigen Teil 34 umfaßt. Der Arbeitsteil 30 weist einen mit Zähnen versehenen Abschnitt 32 auf, dessen Zähne allgemein der inneren Form des Umfangteiles des Kettenrades 10 entsprechen. Der kreisförmige Teil 34 ist mit dem Läufer der Presse verbunden. Der Arbeitsteil 30 ist genügend lang, um das Blech des Kettenrades genau zu formen. Der Boden 36 des Stempels 22 kann tellerfömig sein, um zusammen mit dem Stempelteil 38 in der Ziehform 26 die Kettenradnabe herzustellen. Die Ziehform 26 besteht aus einem Positionierungsring 40, einer ersten Ziehmatritzenanordnung 42, einem Distanzstück 44, einer zweiten Ziehmatritzenanordnung 46, einem Distanzstück 48, einem Abstreifmechanismus 50, einer Auswerfvorrichtung 52 und einem Unterbau 54 mit dem bereits erwähnten Stempelteil 38. Die Teile 40, 42, 44, 46, 48 und 50 sind durch Stifte 56 ausgerichtet und durch Schrauben 58 untereinander und durch Schrauben 59 mit dem Unterbau 54 verbunden.Der Positionierungs-

ring 40 hat eine konische Öffnung 60, die nach innen zu einer ! zylindrischen Öffnung 62 von geeigneter Größe gerichtet ist, um die Scheibe, die in ein Kettenrad 10 geformt werden soll, auf- ; zunehmen. Die Scheibe (die durch die Bewegung des Ziehstempels einem Ziehprozeß unterworfen und zu einem Kettenrad geformt wird) liegt auf der oberen Fläche der Ziehmatritze 42 auf.

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Die erste Ziehmatritzenanordnung 42 umfaßt einen Ziehmatritzenring 44 (vgl. Fig. 4, 5, 6 und 7), welcher in einer Matritzenhalterung 66 festgehalten wird und, wie früher dargelegt, vier Teile aufweist, und zwar einen Obergangsteil mit einer gekrümmten Fläche 68, um einen sanften Übergang von der Scheibe zu dem Kettenrad zu ermöglichen, einen Einf uhrungsteil 70 mit konisch verlaufenden Vorsprüngen 72, die den Zahnfuß ausbilden und sich zur Gestaltung der Scheibenachse innen gegen den Ziehstempel 22 erstrecken, einen Hauptteil 74 für die Zahnformung mit gleichen Vorsprüngen 76, die in radialer Richtung so dimensioniert sind, daß die Zahnfüße des Kettenrades ungefähr ihre Endgröße erhalten, und einen Ausgangs- oder Ablöseteil 48 mit umgekehrter Konizität der Vorsprünge 80, wobei die umgekehrte Konizität aus den obigen Gründen vorgesehen wird. Es soll darauf hingewiesen werden, daß der zahnformende Teil 74 der Ziehmatritze zwischen den die Zahnwurzel formenden Vorsprüngen ebenfalls leicht konisch ist, wie bei 84 am Ausgangs teil der Ziehmatritze 64. Der Zweck dieser Abschrägung bei 84 ist derselbe wie der für die Abschrägüng 78. Der Teil 44 ist nur ein Distanzstück; er trennt die Ziehmatritzenanordnung 42 und 46 und hat eine zentrale kreisförmige Öffnung, die so groß ist, daß sie nicht störend auf den Blechformungsprozeß einwirkt. Die abschließende Ziehmatritzenanordnung 46 ist der Anordnung 42 darin ähnlich, daß ein Ziehmatritzenring 85 in einer Matritzenhalterung 86 festgehalten wird. Am inneren Umfang sind zahnformende Vorsprünge 88 vorgesehen, die in einem Einführungsabschnitt 90 konisch,in einem mittleren Fertigbearbeitungsabschnitt 92 gleichförmig und in einem Austrittsabschnitt 94 zurückgesetzt oder um- ;gekehrt konisch verlaufen. Die Außenseite und die fertig ausge-

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bildeten Zähne werden durch die Oberfläche 96 der Ziehmatritze ge formt. Die Ziehmatritze 85·gibt dem Kettenrad die endgültige Form. Das Distanzstück 48 trennt die Ziehmatritzenanordnung 46 von dem Abstreifmechanismus 50. Es ist mit einer kreisförmigen zentralen Öffnung versehen, so, daß es nicht störend auf den Blechformungsprozeß einwirkt.

Unter den Ziehmatritzenanordnungen 42, 46, ist eine Abstreifvorrichtung 50 mit einigen radial nach innen gerichteten Abstreifkolben 100 vorgesehen, die federnd nach innen gegen das Werkstück gedrückt werden. Jeder Abstreifkolben 100 hat eine abgeschrägte

! Oberfläche 102, die einen Durchgang des gefertigten Kettenrades

! 10 gestattet, jedoch mit dem ümfangsteil des Kettenrades 10 in

j Eingriff rückbar ist, um es von dem Ziehstempel 22 abzustreifen. Eine Öffnung 104 ist in dem Teil 50 zum Ausstoßen des gefertigten !. Kettenrades 10 vorgesehen. Es ist ein Ausstoßkolben 106 vorgesehen, der das fertige Kettenrad durch die Öffnung 104 stoßen kann. ; Wie vorher dargelegt, ist der Stempel 38 auf dem Unterbau 54 gelagert. Der Stempel 38 ist von einem Ring 108 umgeben, welcher federnd gegen den Ziehstempel 22 gepreßt ist und sich mit der I Oberfläche des Unterbaues 54 auf gleicher Höhe befindet, 'um das ! fertige Kettenrad leicht entfernen zu können. Die

j Druckanordnung 24, in Fig. 3 zur Veranschaulichung gezeigt, umfaßt einen hydraulischen Zylinder 118, mit einem Kolben 120, der j mit dem Ziehstempel 22 verbunden ist und durch das Ventil 122 gesteuert werden kann. Dieses Ventil ist mit einer hydraulischen Pumpe 124 verbunden, die ihrerseits mit dem Sumpf 126 verbunden ist. Das Ventil wird durch einen Elektromagneten 128 gesteuert,

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der mit einem Zeitschalter 130 oder mit einem Bedienungspult für Handsteuerung verbunden ist. Die Pumpe 124 wird z.B. durch einen elektrischen Motor angetrieben, der ebenfalls mit dem Zeitschalter 130 verbunden ist. Fördert die Pumpe 124 hydraulische j Flüssigkeit zum Kolben 120, wird der Ziehstempel 22 abwärts bewegt, um das Kettenrad 10 zu formen. Nach Umkehren des Kolbenhubes durch Umkehrung des Flüssigkeitsflusses mit Hilfe des Ventiles wird der Ziehstenipel aufwärts bewegt, das fertiggestellte Kettenrad wird mit Hilfe des Abstreifkolbens 100 abgestreift und liegt auf dem Ring 108. Der Kolben 106 steht in Verbindung mit dem Kolben 132 im hydraulischen Zylinder 134 und dieser mit dem Ventil 136, das durch einen Elektromagneten 138 gesteuert wird, wobei

Pumpe dieser mit dem Zeitschalter 130 verbunden ist. Die 140, die durch einen elektrischen Motor angetrieben wird und mit dem Zeitschalter 130 verbunden ist, fördert Flüssigkeit durch das ■ Ventil 136 zum Zylinder 134. Die Pumpe fördert hydraulische

Flüssigkeit von dem Sumpf 126. Auf diese Weise wird der Ziehstempel, nachdem das endgültige Kettenrad 10 gefertigt ist, aufwärts bewegt, und der Zylinder 134 wird beaufschlagt, so daß er durch den Kolben 106 das Kettenrad 10 auswirft. Die gesamte Reihenfolge kann durch den Zeitschalter 130 oder manuell auf jede ! geeignete Art gesteuert werden.

Wenn gewünscht, können mechanische Hilfsmittel zur Einführung der Scheiben in die Ziehvorrichtung vorgesehen wird. Dies gehört zum Geschick eines Fachmannes.

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Claims

ic

Borg-Warner Corp.

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Chicago, 111. 60604, USA Anwaltsakte M-2165

Psxentansürüche

1.) Verfahren zur Herstellung eines Ketten- oder ^ihnrades mit einem Nabenteil und einem axial verlaufenden Umfangsteil, der mit Zähnen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen ebene Blechscheibe zu einen topfförmigen Teil mit einem rohrförmigen Abschnitt geformt und gleichzeitig der Umfang des rohrförmigen Abschnitts durch Tiefziehen mit Zähnen versehen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Na-

j benteil zu einem schüsselartigen Gebilde gedrückt wird.

|3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

! am

i die Umfang des rohrförmigen Abschnitts zu bildenden Zähne

gleichzeitig mit der Formung des topfförmigen Teils vorgeformt

', und anschließend fertiggeformt werden.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ziehstempel (22) mit einem mit Zähnen versehenen Umfangsteil (32) und min-

'. destens eine Ziehmatritze (64, 85) mit Vorsprüngen (76, 92)

die sich mit den Zähnen des Ziehstempels (22) ergänzen, und j -12-

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mit einem Abschnitt, dessen radiale Abmessungen (vgl. Fig. 5, 6 und 9) im wesentlichen gleich der Zahnhöhe des Kettenrades sind, vorgesehen sind, daß die Vorsprünge Einführungs- und Ablöseabschnitte (40, 78, 88, 94) aufweisen, die in Richtung zu bzw. weg von dem Ziehmatritzenabschnitt konisch bzw. abgeschrägt verlaufen, so daß die Einführungsabschnitte ein glattes Einführen des Metalls in den Ziehmatritzenabschnitt und die Ablöseabschnitte (88, 94} eine leichte Entfernung des fertigen Kettenrades aus der Ziehmatritze (64, 85) ermöglichen, und daß der Ziehstempel (22) und die Ziehmatritze (64, 85) durch Antriebselemente (24) relativ zueinander bewegbar sind..

J5. Kettenrad oder Zahnrad hergestellt mit einer Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Zahnteil und einen Nabenteil, wobei die Dicke des Zahnteiles von der Dicke des Nabenteiles verschieden ist.

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