DE2225466B2

DE2225466B2 - Vorrichtung zur Herstellung eines aus Blech bestehenden Ketten- oder Zahnrades

Info

Publication number: DE2225466B2
Application number: DE2225466A
Authority: DE
Inventors: Charles M. Trumansburg Borden; Harold R. Ithaca Fisher; Thomas H. Groton Mcgough
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1971-06-29
Filing date: 1972-05-25
Publication date: 1975-03-06
Also published as: US3796106A; CA970628A; GB1383351A; FR2143887B1; DE2225466C3; IT955558B; AU4172572A; DE2225466A1; GB1383352A; AR198175A1; FR2143887A1; BR7203790D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus Blech bestehenden Ketten- oder Zahnrades mit am Umfang verlaufendem Zahnkranz aus einer Platine, welche einen Ziehstempel mit dem Zahnkranz entsprechenden Vorsprüngen und Vertiefungen und eine mit diesem zusammenarbeitende Ziehmatrize aufweist, die einen durch eine abgerundete Kante gebildeten Einlaufabschnitt aufweist und einen nachfolgenden Formabschnitt mit Vorsprüngen und Vertiefungen zur Bildung des Zahnkranzes hat.

Es ist bekannt, Kettenräder und Zahnräder durch Tiefziehen aus Blech herzustellen. Eine zu diesem Zweck verwendbare Vorrichtung ist in der US-PS 29 31 094 beschrieben. Dort arbeitet ein durch den Stempel einer Presse angetriebener Ziehstempel mit dem Zahnkranz entsprechenden Vorsprüngen und Vertiefungen mit einer auf der Presse befestigten Ziehmatrize zusammen. Deren koaxial zur Ziehrichtung angeordnete Seitenwand weist ebenfalls dem Zahnkranz entsprechende Vertiefungen und Vorsprünge auf, die über eine abgerundete Schulter in die Stirnfläche der Ziehmatrize übergehen. Im übrigen verläuft die Seitenwand der Ziehmatrize über die gesamte Länge parallel zur Ziehrichtung. Die Ziehmatrize ist unten durch einen Boden verschlossen, welcher gleichzeitig zur Formung des Nabenteils des Kettenrades dient. Bei dieser bekannten Ziehvorrichtung können Metallteilchen an der Ziehmatrize festbacken und angeschweißt werden, das fertige Zahnrad oder Kettenrad läßt sich schwer aus der Ziehmatrize entfernen, und im oberen Abschnitt (Einführabschnitt) der Ziehmatrize ist sowohl das 466

Werkzeug als auch das Werkstück starken Belastung« ausgesetzt.

In der Tiefziehtechnik ist zur Herstellung becherför miger Gegenstände bekannt, wie z. B. die DT-O5 15 27 908 zeigt, eine Ziehmatrize ohne Boden vorzuse hen und das Werkstück ganz durch die Ziehmatrize durchzubewegen. Dabei wird der Formabschnitt dei Ziehmatrize so ausgebildet, daß er einen ersten, sich konisch verengenden Teil, einen darauffolgenden, in ra dialer Richtung gleichbleibenden Teil und einen auf die sen folgenden, sich konisch erweiternden Teil aufweist Bei solchen Ziehmatrizen ist es ohne übermäßig große Kraftanwendung möglich, das Werkstück ganz durch die Ziehmatrize hindurchzudrücken. Damit wird da: Festbacken von Metallteilchen an der Ziehmatrize verhindert, und die Entnahme des Werkstückes aus dei Tiefziehvorrichtung bereitet keine Schwierigkeiten.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin zu sehen, eine Vorrichtung zum Herstellen von Zahnrädern oder Kettenrädern durch Tiefziehen so auszubilden, daß die Herstellung derselben in für Werkstück und Werkzeug rchonender Weise erfolgt.

Hier/u wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der tinlaufabschnitt der Ziehmatrize bis zum Übergang in den Formabschnitt kreisringförmig ausgebildet ist und daß, wie an sich bekannt, der Formabschnitt einen ersten, sich konisch verengenden Teil, einen darauf folgenden in radialer Richtung gleichbleibenden Teil und einen auf diesen folgenden, sich konisch erweiternden Teil aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt damit im Einlaufabschnitt zunächst das Formen der zylindrischen Wand des Kettenrades ohne Zähne ausgehend von einer ebenen Platine. Hierbei wird der größte Teil der Verformungsarbeit geleistet, ohne daß gleichzeitig zur Erzeugung des Zahnkranzes in Umfangsrichtung starke lokale Belastungen auftreten. Erst beim weiteren Hindurchziehen des Werkstückes durch die Ziehmatrize werden die Zähne zunehmend eingedrückt. Durch die bei Ziehmatrizen für Kettenräder oder Zahnrader bisher nicht bekannte Dreiteilung des Formabschnittes in einen sich verjüngenden, einen gleichbleibenden und einen wieder weiter werdenden Teil läßt sich auch hier ein Schmierfilm aufrechterhalten, und das Anschweißen von Metallteilchen wird vermieden. Damit werden Werkstück u.id Werkzeug weitgehend geschont. Das Werkzeug hat eine lange Lebensdauer und zugleich werden Materialbrüche im Werkstück vermieden, wobei zudem auch Materialien Verwendung finden können, weiche ein für das Tiefziehen von Kettenrädern in bekannten Vorrichtungen nicht ausreichende Plastizität haben. Auch das Entfernen des fertigen Werkstückes stellt keinerlei Schwierigkeiten dar, da es mit bekannten Abstreifvorrichtungen leicht vom Ziehstempel abgenommen werden kann. Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Kettenräder sind damit über lange Fertigungsperioden maßhaltig und bedürfen keinerlei Nachbearbeitung.

In der Praxis ist es oft vorteilhaft, zwei Ziehmatrizen hintereinander anzuordnen, in denen das Kettenrad vorgeformt bzw. fertiggeformt wird. Hierdurch ergibt sich eine weitere Schonung von Werkstück und Werkzeug sowie eine verbesserte Maßhaltigkeit des Erzeugnisses. Vorteilhafterweise werden dabei im ersten Ziehvorgang die Zahnbreite und der Durchmesser überdimensioniert, während das Metall beim zweiten Zieh-

Vorgang in Umfangsrichtung seitwärts und in radialer Richtung nach innen gedrückt wird. Das Ziehen in zwei Stufen wird insbesondere bei der Herstellung besonderer Zahnformen mit Vorteil verwendet

Für die in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgenommene, letztgenannte Maßnahme wird nur in Zusammenhang mit den Maßnahmen nach dem Hauptanspruch Schutz beansprucht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorsprünge im ersten Teil des Formab- _)o schnittes in Arbeitsrichtung zunehmende, im zweiten Teil gleichbleibende und im dritten Teil abnehmende tangentiale Abmessungen aufweisen.

Damit nimmt die Ausdehnung der zur Bildung der Zähne in das zunächst becherförmige Rad eingedrückten Vertiefungen langsam zu, wenn das Rad durch die Ziehmatrize gezogen wird. Durch das Eindrücken erübrigtes Mater-I kann mit zur Bildung der Zahnflanken beitragen, wodurch die hierfür erforderliche Verformungsarbeit herabgesetzt wird. Die Änderung der tangentialen Abmessung der Vorsprünge der Ziehmatrize erfolgt analog zur Änderung ihrer Abmessungen in radialer Richtung, so daß im dritten, sich konisch erweiternden Teil des Formabschnittes der Ziehmatrize die tangentialen Abmessungen der Vorsprünge wieder abnehmen, was zum guten Durchziehen des Werkstük kes durch die Ziehmatrize beiträgt.

Damit läßt sich insgesamt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein aus Blech hergestelltes Zahnrad oder Kettenrad mit guter Maßhaltigkeit einfach und unter Schonung sowohl des Werkstückes als ^uch des Werkzeuges herstellen. Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf ein mit der Vorrichtung hergestelltes Kettenrad,

Fig.2 einen Schnitt durch das Kettenrad nach F i g. 1 längs der Linie 2-2,

F i g. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung zur Herstellung von Kettenrädern oder Zahnrädern,

F i g 4 eine Aufsicht auf eine erste Ziehmatrize,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 von F i g. 4,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von F i g. 4,

F i g. 7 eine Aufsicht auf einen Teil der Ziehmatrize von F i g. 4 längs der Linie 7-7 von F i g. 4,

F i g. 8 eine Aufsicht auf eine zweite Ziehmatrize zum Fertigformen,

F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 von F i g. 8,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie 70-10 von F ig. 8,

F i g. 11 eine Aufsicht auf einen Teil der zweiten Ziehmatrize längs der Linie 11-11 von F i g. 8.

In den F i g. 1 und 2 ist ein fertiges Kettenrad 10 aus Blech mit einem Nabenteil 12, das wie hier gezeigt nach innen gedrückt ist, und mit einem axial verlaufenden Zahnkranz 14 dargestellt. Der Zahnkranz 14 ist mit vorstehenden Zähnen 16 versehen, und der Nabenteil 12 des Kettenrades 10 hat eine zentrale öffnung 18 zur Aufnahme einer nicht gezeigten Welle. Die Blechstärke des fertigen Kettenrades ist im Nabenteil im wesentlichen gleich und im Zahnkranz kleiner. Wenn notwendig können geeignete Wülste verwendet werden, um das Kettenrad 10 auf der Welle festzulegen.

Fig.3 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Kettenrädern 10 aus Blech. Diese umfaßt einen mit dem Pressenstößel einer schematisch gezeigten Presse 24 verbundenen Ziehstempel 22 und eine Ziehform 26, die in geeigneter Art und Weise an der Presse 24 angebracht ist. Die Presse 24 kann eine mechanische oder hydraulische Presse, eine Fallhammerpresse oder eine ähnliche Presse sein. Die in F i g. 3 gezeigte Schalturi] ist für den Fall einer hydraulischen Presse vorgesehei und wird später beschrieben.

Der Ziehstempel 22 ist ein längliches Teil, das einei Formteil 30 und einen abgesetzten kreisförmigen Befe stigungsteil 34 aufweist Der Formteil 30 weist einei mit Zähnen versehenen Abschnitt 32 auf, dessen Zähm im wesentlichen der Form der Innenseite des Zahn kranzes 14 des Kettenrades 10 entsprechen. Der kreis förmige Befestigungsteil 34 ist mit dem Stößel de Presse verbunden. Die Länge des Formteils 30 reich dazu aus, das Blech des Kettenrades 10 in die richtig! Form zu bringen. Die Unterseite 36 des Ziehstempei 22 kann tellerförmig sein, um zusammen mit einen Stempelteil 38 der Ziehform 26 den Nabenteil des Ket tenrades 10 herzustellen. Die Ziehform 26 weist einei Positionierungsring 40, eine erste Ziehmatrize 42, ei" Distanzstück 44, eine zweite Ziehmatrize 46, ein weite res Distanzstück 48, eine Abstreifvorrichtung 50, ein« Auswerfvorrichtung 52 und einen Unterbai' 54 mit den bereits erwähnten Stempeltet) 38 auf. Die Teife 40. 42 44, 46, 48 und 50 sind durch Stifte 56 ausgerichtet unc durch Schrauben 58 untereinander verbunden, sowi< durch Schrauben 59 mit dem Unterbau 54 verbunden.

Der Positionierungsring 40 hat eine konische öff nung 60, die nach innen zu einer zylindrischen öffnung 62 geeigneten Durchmessers zusammenläuft, weicht die Platine aufnimmt, aus der ein Kettenrad hergestell werden soll. Die Platine liegt auf der Oberseite der er sten Ziehmatrize 42 auf.

Wie die F i g. 4 bis 7 zeigen, wird die erste Ziehmatri ze 42 durch ein ringförmiges Teil 64 gebildet, das ir einem Matrizenhalter 66 fest angeordnet ist. Die Zieh matrize 42 weist zwei aufeinanderfolgende Abschnitte auf, nämlich einen eine runde Kante aufweisender kreisförmigen Einlaufabschnitt 68, der einen sanfter Übergang der ebenen Platine in ein Nabenteil und ein« an diese angeformte zylindrische Wand ermöglicht, unc einen darauf folgenden Formabschnitt, in dem die Zäh ne in der zylindrischen Wand ausgebildet werden. Dei Formabschnitt weist seinerseits einen ersten Teil 70 mil konisch nach innen verlaufenden Vorsprüngen 72 auf die den Zahnfuß ausbilden und sich auf den Ziehstempel 22 zu erstrecken. Auf diesen folgt ein zweites Teil 74 mit gleichbleibenden Abmessungen in radialer Richtung, der Vorsprünge 76 aufweist, die in radialer Richtung so dimensioniert sind, daß die Zahnfüße des Kettenrades 10 die endgültige beim Vorformen angestrebte Größe erhalten. Der Formabschnitt wird abgeschlossen durch einen dritten, sich konisch erweiternden Teil 78 mit Vorsprüngen 80. Auch die die Spitze der Zähne formenden Vertiefungen im zweiten Teil 74 der Ziehmatrize, welche zwischen den die Zahnwurzel formenden Vorsprüngen angeordnet sind, sind leicht konisch ausgebildet, wie auch bei 84 gezeigt ist. Die konische Erweiterung bei 84 ist aus demselben Grunde vorgesehen wie die der Vorsprünge 80 des dritten Teiles 78 des Formabschnittes.

Das Distanzstück 44 trennt die erste Ziehmatrize 42 von der zweiten Ziehmatrize 46 und hat eine zentrale kreisförmige öffnung, die so groß ist, daß sie das Ziehen nicht behindert. Die zweite Ziehmatrize 46 ist der ersten Ziehmatrize 42 insoweit ähnlich, als ein die Ziehmatrize bildender Ring 85 in einem Matrizenhalter 86 eingespannt ist. Die zweite Ziehmatrize weist innen zahnformende Vorsprünge 88 auf, die sich in einem err sten Teil 90 konisch verengen, in einem mittleren Teil 92 zum Fertigbearbeiten gleichbleiben und sich in

einem dritten Teil 94 nach außen konisch erweitern. Die Außenseite und die fertig ausgebildeten Zähne des Kettenrades werden durch Vertiefungen 96 der zweiten Ziehmatrize geformt. Die zweite Ziehmatrize gibt dem Kettenrad die endgültige Form.

Wie die F i g. 7 und 11 deutlich zeigen, ändert sich die Abmessung der Vorsprünge in Umfangsrichtung der Ziehmatrize analog zu ihrer Abmessung in radialer Richtung; d. h. im ersten Teil des Formabschnittes werden die Vorsprünge zunehmend in Umfangsrichtung breiter, haben im zweiten Teil des Formabschnittes gleichbleibende Abmessung in Umfangsrichtung und werden dann im dritten Teil wieder schmäler.

Das Distanzstück 48 trennt die zweite Ziehmatrize 46 von der Abstreifvorrichtung 50. Es ist mit einer kreisförmigen zentralen öffnung versehen, so daß es den Ziehvorgang nicht stört.

Wie F i g. 3 zeigt, ist unter den Ziehmatrizen eine Abstreifvorrichtung 30 mit einigen radial nach innen gerichteten Abstreifkolben 100 vorgesehen, die federnd nach innen gegen das Werkstück gedruckt werden. Jeder der Abstreifkolben 100 hat eine abgeschrägte Stirnfläche 102, die einen Durchgang des gefertigten Kettenrades 10 gestattet, jedoch mit dem Rand des Kettenrades 10 in Berührung gebracht werden kann, um dieses von dem Ziehstempel 22 abzustreifen. In der Abstreifvorrichtung 50 ist eine öffnung 104 zum Ausstoßen des fertigen Kettenrades 10 vorgesehen. Ein Ausstoßkolben 106 kann das fertige Kettenrad durch die Öffnung 104 stoßen.

Wie oben dargelegt, ist das Stempelteil 38 auf dem Unterbau 54 gelagert. Das Stempelteil 38 ist von einem Ring 108 umgeben, welcher federnd gegen den Ziehstempel 22 gepreßt wird und sich auf gleicher Höhe wie die Oberseite des Unterbaues 54 befindet, um ein leichtes Entfernen des fertigen Kettenrades 10 sicherzustellen.

Die Presse 24, weist wie F i g. 3 zeigt, einen hydrauli sehen Zylinder 118 auf, dessen Kolben 120 mit derr Ziehstempel 22 verbunden ist und durch ein Ventil 122 gesteuert wird. Das letztere ist mit einer hydraulischer Pumpe 124 verbunden, die ihrerseits mit einem Sump] 126 verbunden ist. Das Ventil 122 wird durch einer Elektromagneten 1128 betätigt, der mit einem Zeitschal ter 130 oder mit einem Bedienungspult für Handsteue

ίο rung verbunden ist. Die Pumpe 124 wird ?.. B. durch einen elektrischen Motor angetrieben, der ebenfalls mil dem Zeitschalter 130 verbunden ist. Fördert die Pumpe 124 hydraulisches Strömungsmittel zum Kolben 120, se wird der Ziehstempel 22 abwärts bewegt, um ein Ket tenrad 10 zu formen. Nach Umkehren der Kolbenbewegung durch Umkehrung des Strömungsmittelflusse: mittels des Ventile« 122 wird der Ziehstempel aufwärts bewegt, das fertiggestellte Kettenrad wird durch die Abstreifkolben 100 abgestreift und liegt auf dem Ring

108. Der Ausstoßkolben 10(5 ist mit einem Kolben 132 eines hydraulischen Zylinders 134 verbunden, und die ser ist wiederum mit einem Ventil 136 verbunden, da: durch einen Elektromagneten 138 betätigt wird, der mil dem Zeitschalter 130 verbunden ist. Eine Pumpe 140

die durch einen elektrischen Motor angetrieben wird der mit dem Zeitschalter 130 verbunden ist, förderi Strömungsmittel durch das Ventil 136 zum Zylindei 134. Auch die Pumpe 140 !fördert hydraulisches Strö mungsmiitel vom Sumpf 126. Nachdem das Kettenrac 10 fertiggestellt ist, wird auf diese Weise der Ziehstem pel nach oben bewegt und der Zylinder 134 wird beauf schlagt, so daß der Kolben 106 bewegt wird und da; Kettenrad 10 ausgeworfen wird. Die Aufeinanderfolge dieser Bewegungen kann durch den Zeitschalter 13C oder manuell auf geeignete Art gesteuert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

22 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung eines aus Blech bestehenden Ketten- oder Zahnrades mit am Umfang verlaufendem Zahnkranz aus einer Platine, welche einen Ziehstempel mit dem Zahnkranz entsprechenden Vorsprüngen und Vertiefungen und eine mit diesem zusammenarbeitende Ziehmatrize aufweist, die einen durch eine abgerundete Kante gebildeten Einlaufabschnitt aufweist und einen nachfolgenden Formabschnitt mit Vorsprüngen und Vertiefungen zur Bildung des Zahnkranzes hat, d a durch gekennzeichnet, daß der Einlaufabschnitt (68) bis zum Obergang in den Formabschnitt (69,74,84; 72, 76, 78) kreisringförmig ausgebildet ist und daß, wie an sich bekannt, der Formabschnitt (69,74,84; 72, 76, 78) einen ernten, sich konisch verengenden Teil (69; 70), einen darauf folgenden, in radialer Richtung gleichbleibenden Teil (74; 76) und einen auf diesen folgenden, sich konisch erweiternden Teil (84; 77) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei hintereinander angeordnete Ziehmatrizen (64, 85) zum Verformen bzw. Fertigformen des Zahnkranzes.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (70, 90) im ersten Teil (69; 88) des Formabschnittes (69, 74,84; 72, 76, 78/85, 96; 88, 92, 94) in Arbeitsrichtung zunehmende, im zweiten Teil (74; 76/%; 92) gleichbleibende und im dritten Teil (84, 78/%; 94) abnehmende tangentiale Abmessungen aufweisen.