DE2633039A1 - Mehrfachkeilriemenscheibe und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Mehrfachkeilriemenscheibe und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2633039A1 DE19762633039 DE2633039A DE2633039A1 DE 2633039 A1 DE2633039 A1 DE 2633039A1 DE 19762633039 DE19762633039 DE 19762633039 DE 2633039 A DE2633039 A DE 2633039A DE 2633039 A1 DE2633039 A1 DE 2633039A1
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Description

betreffend Mehrfachkeilriemensoheibe und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfach-Keilriemenscheibe, die aus Blech hergestellt und zur Verwendung bei Mehrfachkeilriementrieben geeignet ist, und sie betrifft insbesondere eine neuartige aus Blech erzeugte Mehrfach-Keilriemenscheibenkonstruktion mit im Wege des Rollendrückens kaltverformten, verdickten Nutenwänden, welche zu mehreren relativ schmalen, tiefen Keilriemennuten gehören, mit denen ein sich axial erstreckender rohrförmiger Abschnitt der Riemenscheibe versehen ist, der an seinem freien Ende einen radial nach außen abgewinkelten Versteifungsflansch aufweist.
Ferner betrifft die Erfindung eine neuartige Kombination von Arbeitsschritten, die es ermöglichen, eine solche Mehrfach-Keilriemenscheibe aus Blech mit kräftig ausgebildeten, verdickten, die Nuten begrenzenden Wänden aus einem einstückigen becherförmigen Rohteil aus Blech herzustellen, die betreffende Keilriemenscheibe am offenen Ende des becherförmigen Rohteils mit einem nach außen abgewinkelten, radial nach außen ragenden Versteifungsflansch zu versehen, um die Starrheit, Steifigkeit und Rundheit dieses Endes aufrechtzuerhalten, und schließlich dafür zu sorgen, daß sich der die verschiedenen Keilriemennuten aufweisende rohrförmige Abschnitt parallel
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zur Achse der Riemenscheibe erstreckt, wenn die Riemenscheibe bei einer Anordnung einer hohen Belastung ausgesetzt ist, zu der mehrere derartige Riemenscheiben gehören.
Seit der Einführung von Mehrfach-Keilriementrieben, bei denen jeweils ein einziger zusammenhängender Mehrfachkeilriemen dazu dient, sämtliche unter der Motorhaube eines Kraftfahrzeugs angeordneten Hilfsgeräte anzutreiben, und der somit an die Stelle mehrerer Riemen tritt, die bis jetzt zum Antreiben eines Ventilators, einer Wasserpumpe, einer Lichtmaschine, einer Luftpumpe, einer Servolenkeinrichtung und einer Klimaanlage dienten, besteht eine starke Nachfrage nach zweckmäßigen, zuverlässig arbeitenden Mehrfachkeilriemenerzeugnissen.
Die Riemenscheiben für solche Mehrfachkeilriemen müssen genau ausgebildete Keilriemennuten haben, sie müssen dynamisch ausgewuchtet sein, und in dem mit den verschiedenen Keilriemennuten versehenen rohrförmigen Abschnitt der Riemenscheibe, der eine ausreichende Wandstärke, Starrheit, Festigkeit und Stabilität aufweisen soll, muß kaltverformtes Metall mit der erforderlichen Festigkeit und Starrheit vorhanden sein, damit ein solcher Mehrfachkeilriementrieb auch unter hoher Beanspruchung einwandfrei arbeitet.
Bei den bis jetzt bekannten Mehrfach-Keilriemenscheiben, z.B. den in der ÜS-PS 3 368 376 beschriebenen, haben die verschiedenen Keilriemennuten unterschiedlich gewinkelte Profile auf der Innen- und der Außenseite der Nutenwände. Außerdem hat das Metall der Nutenwände seine endgültige Form durch einen Vorgang des Reckens und Ausdünnens erhalten, was zu einer Schwächung der Konstruktion führt. Weiterhin kann das offene Ende des mit den Nuten versehenen rohrförmigen Abschnitts der Riemenscheibe keine ausreichende Starrheit und Steifigkeit besitzen, um zu verhindern, daß die Riemenscheibe unter hoher Beanspruchung eine unrunde Form annimmt, bzw. um eine parallele Lage des rohrförmigen Flansches zur Achse der Riemenscheibe auch bei starker Beanspruchung zu gewährleisten. Diese Tatsache kann zum Entstehen eines ungenügenden Reibungsschlus-
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ses zwischen der Riemenscheibe und dem Mehrfachkeilriemen bei Antrieben führen, bei denen ein Riemen mehrere verschiedene Hilfsgeräte anzutreiben hat.
Weiterhin führt das in der US-PS 3 368 376 beschriebene Verfahren zum Formen der Mehrfach-Keilriemennuten dazu, daß die Nuten begrenzende Wände entstehen, die dünner sind als der Grundwerkstoff des rohrförmigen Abschnitts, der mit den Nuten versehen wird, wobei diese Wände eine ungleichmäßige Stärke erhalten, da sich bei den einzelnen Keilriemennuten die Innen- und Außenflächen bezüglich ihrer Winkellage unterscheiden, und wobei schließlich auch das die Wände der Keilriemennuten bildende Metall einer Reckung unterzogen wird. Alle diese Merkmale, die auf das zum Bilden der Keilriemennuten angewendete Verfahren zurückzuführen sind, sind unerwünscht. Somit wäre es erwünscht, ein neuartiges Verfahren zum Herstellen von Mehrfach-Keilriemenscheiben zur Verfügung zu haben, bei dem die vorstehend genannten unerwünschten Merkmale vermieden sind.
Genauer gesagt, wäre es erwünscht, eine neuartige Mehrfach-Keilriemenscheibenkonstruktion und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu haben, die es ermöglichen, den mit den Keilriemennuten versehenen rohrförmigen Abschnitt der Riemenscheibe so auszubilden, daß er eine höhere Festigkeit und Starrheit erhält, damit die naturgegebenen Nachteile der bis jetzt bekannten Mehrfach-Keilriemenscheiben vermieden werden; ferner wäre es vorteilhaft, die unerwünschten Merkmale zu vermeiden, die sich bei den bis jetzt bekannten Riemenscheiben aus der Anwendung der betreffenden bekannten Verfahren ergeben.
In diesem Sinne liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige einstückige Mehrfach-Keilriemenscheibenkonstruktion aus Blech zu schaffen, die kräfte, kaltverformte, eine hohe Steifigkeit aufweisende V-Nutenwände aufweist, welche im Bereich der Nutentäler eine größere Wandstärke haben als das Grundmetall des rohrförmigen Abschnitts, der mit den Nuten versehen worden ist, bei der der genutete, allgemein
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rohrförmige Abschnitt an seinem offenen Ende mit einem umgebogenen, radial nach außen ragenden Versteifungsflansch versehen ist, um die Rundheit der Riemenscheibe und die Parallelität zwischen dem rohrförmigen Abschnitt und der Riemenscheibenachse auch bei hoher Belastung während des Betriebs aufrechtzuerhalten, sowie ein neuartiges Verfahren bzw. einen neuartigen Satz von Arbeitsschritten zu schaffen, die es ermöglichen, eine solche einstückige Mehrfach-Keilriemenscheibe aus Blech in der Weise herzustellen, daß die genannte Aufgabe auf wirtschaftliche Weise erfüllt wird, daß die sich bis jetzt ergebenden Probleme ausgeschaltet werden und daß die Nachfrage nach Mehrfach-Keilriemenscheiben der genannten verbesserten Art befriedigt wird.
Zur Lösung dieser Aufgab· ist durch die Erfindung eine neuartige Riemenscheibenkonstruktion geschaffen worden, bei der zu der Riemenscheibe ein einstückiges Bauteil aus Blech in Gestalt einer Mehrfach-Keilriemenscheibe gehört, die aus einem becherförmigen Rohteil geformt worden ist und eine die Nabe bildende Wand sowie einen mit dieser Nabenwand verbundenen rohrförmigen Abschnitt aufweist, wobei der rohrförmige Abschnitt ein offenes Ende hat, das von seinem mit der Nabenwand verbundenen Ende abgewandt ist, wobei der rohrförmige Abschnitt nahe seinem offenen Ende mit einem Satz von relativ engen, tiefen, sich nach außen öffnenden Nuten von V-förmigem Querschnitt versehen ist, wobei der metallische Werkstoff des rohrförmigen Abschnitts so verformt ist, daß er relativ scharfe Scheitellinien und verdickte Nutentalwände bildet, wobei Seitenwandteile der Nuten die verdickten Nutentalwände mit den Scheitellinien verbinden, wobei das in den Scheitelabschnitten, den Nutentälern und den Seitenwandteilen des fertig verformten rohrförmigen Abschnitts einer Kaltverformung unterzogen und so verlagert worden ist, daß es nicht mehr die gleichmäßige Stärke des ursprünglichen Grundwerkstoffs des rohrförmigen Abschnitts aufweist, wobei die Nuten im Wege des Rollendrückens mit Seitenwandflächen versehen worden sind, wobei die verdickten Nutentalwände abgerundete, nach
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innen gerichtete Flächen besitzen, wobei das in den Nutentalwänden enthaltene Metall in radialer Richtung zv/ischen den Nutentälern und den abgerundeten Flächen eine größere Wandstärke hat als der ursprüngliche rohrförmige Abschnitt des Rohteils, wobei das in den Scheitelabschnitten zwischen benachbarten Nuten enthaltene Metall ebenfalls in radialer Richtung eine größere Wandstärke hat als der Grundwerkstoff des ursprünglichen rohrförmigen Abschnitts, und wobei am offenen Ende des so geformten rohrförmigen Abschnitts ein nach außen umgebogener, radial nach außen ragender Versteifungsflansch ausgebildet ist.
Zu dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen dieser neuartigen Mehrfach-Riemenscheibenkonstruktion gehören Arbeitsschritte, um ein becherförmiges Rohteil mit einem allgemein zylindrischen bzw. ringförmigen oder rohrförmigen Abschnitt bzw. einer Wand zu versehen, die an ihrem offenen Ende einen nach außen umgebogenen, radial nach außen ragenden Flansch aufweist, um dann den rohrförmigen Abschnitt des Rohteils mit einem Satz von sich weit öffnenden, eine geringe Tiefe aufweisenden, Wellungen ähnelnden Nuten von V-förmigem Querschnitt dadurch zu versehen, daß Teile des rohrförmigen Abschnitts nach außen bzw. nach innen verlagert werden, um abgerundete Nutentäler zu erzeugen, zwischen denen abgerundete Scheitelabschnitte vorhanden sind, um danach die V-förmige Nuten bildenden Wände axial zusammenzupressen, damit die Wände eine sinusförmige Gestalt annehmen, und um schließlich durch einen Vorgang des Rollendrückens, Kaltverformens, Komprimierens und Extrudierens den sinusförmig gewellten rohrförmigen Abschnitt so zu verformen, daß er mit mehreren Keilriemennuten versehen wird, die scharf ausgeprägte V-förmige äußere Scheitelabschnitte und Nutentalwände von erhöhter Wandstärke besitzen.
Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:
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Fig. 1 einen verkürzten Schnitt durch ein Blechrohteil, aus dem sich eine erfindungsgemäße Mehrfach-Keilriemenscheibe herstellen läßt;
Fig. 2 einen verkürzten Längsschnitt eines aus dem Blechrohteil nach Fig. 1 durch einen Ziehvorgang hergestellten becherförmigen Rohteils zur Verwendung als Ausgangs-Rohteil für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Riemenscheibe;
Fig. 3 einen Fig. 2 ähnelnden Längsschnitt, der den nächsten Arbeitsschritt bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Riemenscheibe veranschaulicht, bei dem der rohrförmige Abschnitt des Rohteils nach Fig. 2 mit einem Satz von eine geringe Tiefe aufweisenden, abgerundeten Nuten mit Tälern und Scheitelabschnitten versehen wird;
Fig. 4 einen Fig. 2 und 3 ähnelnden Längsschnitt, der jedoch den nächsten Arbeitsschritt der Herstellung der Keilriemenscheibe zeigt, bei dem die Wellungen, mit denen das Zwischenrohteil nach Fig. 3 versehen worden ist, axial zusammengepreßt werden, um ihnen einen sinusförmigen Querschnitt zu geben;
Fig. 5 einen Fig. 2, 3 und 4 ähnelnden Schnitt zur Veranschaulichung des letzten Herstellungsstadiums der erfindungsgemäßen Mehrfach-Keilriemenscheibe, während dessen die relativ tiefen und engen Nuten mit ihren verdickten Nutentalwänden und ein Versteifungsflansch am freien Ende in ihre endgültige Form gebracht werden;
Fig. 6 einen stark vergrößerten Teilschnitt des ringförmigen Abschnitts des becherförmigen Zwischenrohteils nach Fig. 2;
Fig. 7 einen ähnlichen, im gleichen Maßstab gezeichneten Teilschnitt wie Fig. 6 der mit eine geringe Tiefe aufweisenden Nuten versehenen Wand des rohrförmigen Abschnitts des Rohteils nach Fig. 3;
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Fig. 8 eine Fig. 6 und 7 ähnelnde Darstellung, in der die sinusförmige Querschnittsgestalt der Wand des rohrförmigen Abschnitts nach Fig. 4 nach dem Zusammendrücken in axialer Richtung veranschaulicht ist;
Fig. 9 eine Fig. 6, 7 und 8 ähnelnde Darstellung, aus der die Profilform des kaltverformten ringförmigen Abschnitts nach dem Bilden der endgültigen Mehrfach-Keilriemennuten entsprechend der Darstellung in Fig. 5 ersichtlich ist;
Fig. 10 einen Teil eines Längsschnitts einer Vorrichtung, die zum Durchführen eines ersten Rollendrückvorgangs zum Formen der eine geringe Tiefe aufweisenden Ringnuten an dem becherförmigen Rohteil nach Fig. 2 geeignet ist und benutzt werden kann, nachdem das Rohteil vor dem Drücken zwischen einem Spindelkasten-Drückwerkzeug und einem Reitstock-Drückwerkzeug der Vorrichtung angeordnet worden ist;
Fig. 11 eine einem Teil von Fig. 10 ähnelnde Schnittdarstellung, aus der die Stellung der Teile der Vorrichtung nach Fig. 10 für den Fall ersichtlich ist, daß der Arbeitsschritt zum Drücken der seichten Nuten zur Erzeugung des Zwischenrohteils nach Fig. 3 abgeschlossen ist;
Fig. 12 einen Längsschnitt eines Preßwerkzeugs mit Matrizen zum Verformen des Zwischenrohteils nach Fig. 3 derart, daß das axial zusammengedrückte Rohteil nach Fig. 4 entsteht, wobei die Teile der Vorrichtung am Ende dieses Quetsch- oder Preßvorgangs, jedoch vor dem Abstreifen des Rohteils von den Matrizen wiedergegeben sind; und
Fig. 13 eine Fig. 10 ähnelnde Darstellung der Drückmatrizen, mittels welcher das Drücken und Kaltverformen des zusammengeschobenen Rohteils nach Fig. 4 zu Ende geführt wird, so daß man die fertige Keilriemenscheibe nach Fig. 5 erhält, wobei sie gezeigten Teile ihre Stellung nach Beendigung des Drückvorgangs einnehmen.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion einer Mehrfach-Keilriemenscheibe ist in Fig. 5 und 9 dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen dieser Keilriemenscheibe ist in Fig. 1 bis 4 durch die gezeigten Zwischenstadien eines Rohteils veranschaulicht, und vergrößerte Teile dieser Darstellungen sind in Fig. 6, 7 und 8 wiedergegeben. Typische Vorrichtungen zum Durchführen der verschiedenen erfindungsgemäßen Verfahrensschritte sind in Fig. 10 bis 13 dargestellt.
Die erfindungsgemäßen Riemenscheiben können jeden gewünschten Durchmesser erhalten, wie es den Erfordernissen eines Mehrfach-Keilriementriebes entspricht, bei dem die neuartigen Riemenscheiben verwendet werden sollen. Im Hinblick hierauf sind in Fig. 1 bis 5 die Riemenscheibenrohteils bzw. die fertige Riemenscheibe in verkürzten Schnitten dargestellt, um erkennen zu lassen, daß die Rohteile bzw. die Riemenscheibe jeden gewünschten Durchmesser erhalten können.
Gemäß Fig. 5 besitzt die insgesamt mit 1 bezeichnete Riemenscheibe einen zweiten becherförmigen Nabenabschnitt 2, der bei einem Mehrfach-Kei!riementrieb auf beliebige Weise drehbar gelagert sein kann. Der Nabenabschnitt 2 kann durch eine in Fig. 5 in einer typischen Form dargestellte konische Wand 3 mit dem insgesamt mit 4 bezeichneten rohrförmigen Abschnitt verbunden sein, der mit den Mehrfach-KeiIriemennuten versehen ist. Die genutete Wand 4 des rohrförmigen Abschnitts ist dem offenen Ende des größeren becherförmigen Abschnitts der Riemenscheibe 1 benachbart, und an den genuteten Abschnitt 4 schließt sich ein nach außen abgewinkelter, radial verlaufender Flansch 5 an.
Bei der erfindungsgemäßen Mehrfachkeilriemenscheibe ist es nicht unbedingt erforderlich, einen Nabenabschnitt 2 oder eine konische Wand 3 in der dargestellten Form vorzusehen, denn an den genuteten rohrförmigen Abschnitt 4 könnte sich auch eine beliebige andere glocken- oder scheibenförmige Wand anschließen, um eine Verbindung zu dem Nabenabschnitt an dem von dem radialen Versteifungsflansch 5 abgewandten Ende des
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rohrförmigen Abschnitts 4 zu bilden; dies richtet sich jeweils nach der Art der erforderlichen Lagerung der Riemenscheibe bei dem betreffenden Mehrfachkeilriementrieb.
Die neuartigen konstruktiven Merkmale der genuteten ringförmigen Wand 4 der Mehrfachkeilriemenscheibe 1 gehen am deutlichsten aus Fig. 9 hervor. Die ringförmige Wand 4 kann durch einen ringförmigen, mit einer Schulter versehenen Eckenabschnitt 6 mit der konischen Wand 3 verbunden sein. Der Eckenabschnitt 6 der Wand der Riemenscheibe verläuft bei 7 vorzugsweise radial nach außen, um dann in den abgerundeten Eckenabschnitt 8 überzugehen, der mit dem ringförmigen Wandabschnitt 9 der ersten Keilriemennut 10 verbunden ist, zu der ein Tal 11 und ein Scheitelabschnitt 12 gehören. Der Scheitelabschnitt 12 bildet gleichzeitig einen Scheitelabschnitt auf einer Seite der nächsten Keilriemennut 13, zu der ein Tal 14 und ein auf der Gegenseite liegender Scheitelabschnitt 15 gehören. Der Scheitelabschnitt 15 kann gleichzeitig einen Scheitelabschnitt einer weiteren Nut 16 mit einem Tal 17 bilden. Die äußere Wand 18 der Nut 16 erstreckt sich unter einem Winkel zur Achse der Riemenscheibe nach außen und ist mit einem runden Wandabschnitt 19 verbunden, der das offene äußere Ende der Riemenscheibe 1 bildet. An den Wandabschnitt 19 schließt sich gemäß Fig. 9 der radial nach außen abgewinkelte Versteifungsflansch 5 an.
Die aus Metall bestehenden Wandabschnitte 20, die die Wände der Täler 11, 14 und 17 des genuteten rohrförmigen Abschnitts 4 bilden, haben jeweils radial zu den Tälern eine erheblich größere Wandstärke als das in Fig. 6 dargestellte Grundmetall 21, mit dem die Nuten 10, 13 und 16 versehen worden sind.
Die V-förmigen Nuten 10, 13 und 16 sind gemäß Fig. 9 relativ schmall und tief, und die Scheitelabschnitte 12 und 15 sind im Vergleich zur abgerundeten Form der Innenfläche der Wandabschnitte 20, welche die Wände der Nutentäler 11, 14 und 17 bilden, ziemlich scharf ausgebildet.
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Bei der speziellen Profilform und der erhöhten Wandstärke der Abschnitte 20 der genuteten rohrförmigen Wand 4 der erfindungsgemäßen einstückigen Mehrfachkeilriemenscheibe 1 aus Blech handelt es sich um wichtige Merkmale der Erfindung, die sich aus den bei ihrer nachstehend beschriebenen Herstellung angewendeten Verfahren ergeben. Angesichts der besonderen Umrißform und der verdickten Teile des rohrförmigen Abschnitts 4 erhält die Riemenscheibe 1 in Verbindung mit dem Versteifungsflansch 5 eine bis jetzt nicht erzielbare Starrheit, Steifigkeit, Festigkeit, Rundheit und Unverformbarkeit gegen eine Verlagerung von Teilen gegenüber ihrer Achse, wodurch die bei bis jetzt bekannten Mehrfachkeilriemenscheiben auftretenden Schwierigkeiten vermieden werden, wobei gleichzeitig eine genaue Formgebung, eine einwandfreie dynamische Auswuchtung und die Eigenschaften von kaltverformtem Metall bei den gedrückten Riemenscheiben aus Stahlblech erzielt werden.
Das erfindungsgeraäße Verfahren zum Herstellen von Riemenscheiben 1, die durch die Kombination der vorstehend genannten Merkmale gekennzeichnet sind, ist in Fig. 1 bis 9 dargestellt. Bei der Herstellung wird zunächst ein in Fig. 1 dargestelltes Rohteil aus Blech mit den richtigen Abmessungen auf bekannte Weise mit Hilfe von Ziehvorgängen in einer Presse mit Hilfe mehrerer Becherzxehmatrizen in die in Fig, 2 dargestellte Form eines insgesamt mit 23 bezeichneten Rohteils mit der Gestalt eines Bechers gebracht. Zu dem Rohteil 23 gehören der becherförmige Nabenabschnitt 2 und der konische Wandabschnitt 3, die bereits beschrieben wurden. Von der konischen Wand 3 aus erstreckt sich eine vorzugsweise ringförmige Wandzone 24 radial nach außen zu einem auf bestimmte Weise profilierten, allgemein rohrförmigen Abschnitt 25, an dessen offenes Ende sich der radial nach außen umgelegte Versteifungsflansch 5 anschließt.
Der profilierte rohrförmige Abschnitt 25 weist gemäß Fig. 6 am einen Ende eine Kröpfung 26 und am anderen Ende eine Kröpfung 27 auf, und der dazwischen liegende, vorzugsweise zylindrische Abschnitt 21 verbindet die Kröpfungen 26, 27 mit-
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einander und enthält den Grundwerkstoff, der später mit den Keilriemennuten 10, 13 und 16 nach Fig. 9 versehen werden soll. Gemäß Fig. 6 liegt der zylindrische Abschnitt 21 in radialer Richtung vorzugsweise in der Mitte zwischen der zylindrischen Innenfläche 28 der Kröpfung 26 und der zylindrischen Außenfläche 29 der Kröpfung 27.
Während des nächsten Arbeitsschritts zum Herstellen der Riemenscheibe 1 werden in das becherförmige Zwischenrohteil 23 nach Fig. 2 und 6 im Bereich des zylindrischen Abschnitts 21 mehrere sich weit öffnende, eine geringe Tiefe aufweisende, Wellungen ähnelnde, abgerundete Nuten von V-förmigem Querschnitt im Wege des Kaltwalzens so eingewalzt, daß man das Zwischenrohteil 30 nach Fig. 3 und 7 mit abgerundeten Nuten erhält* Dieser Kaitwalzvorgang kann in einer nachstehend be^ schriebenen Weise mit Hilfe einer Rollendrijckvorrichtung mit Drückwerkzeugen durchgeführt werden, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist.
Beim Kaltwalzen der Nuten, mit denen der zylindrische Abschnitt 21 des Zwischenrohteils 23 versehen werden soll, um das Zwischenrohteil 30 nach Fig. 3 und 7 zu erhalten, wird das gemäß Fig. 6 in dem rohrförmigen Abschnitt 21 enthaltene Metall teilweise nach außen und zum anderen Teil nach innen verlagert, so daß gemäß Fig, 7 abgerundete Nutentäler 32 mit dazwischen liegenden abgerundeten Scheitelabschnitten 33 entstehen·
Die abgerundeten Innenflächen der Täler 32 haben vorzugsweise einen kleinsten Durchmesser, der gleich dem Durchmesser der zylindrischen Innenfläche 28 der Kröpfung 26 ist. Entsprechend haben die am weitesten außen liegenden Teile der abgerundeten Scheitelabschnitte 33 den gleichen Durchmesser wie die Außenfläche 29 der Kröpfung 27,
Wenn die in der beschriebenen Weise profilierte zylindrische Wand 25 nach Fig. 6 mit den eine geringe Tiefe aufweisenden abgerundeten Nuten nach Fig. 7 versehen wird, ergibt sich eine minimale Reckung des Grundmetalls innerhalb des zylindrischen
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Abschnitts 21 des becherförmigen Rohteils 23. Diese minimale Reckung führt zu einer nur geringen Verkleinerung der Wandstärke des Blechs in den abgerundeten Talabschnitten 32 und den Scheitelabschnitten 33, und diese Reckung sowie die auf sie zurückzuführende Verringerung der Wandstärke wird dadurch auf einem Minimum gehalten, daß beim Bilden der V-förmigen Nuten das Metall des rohrförmigen Abschnitts 21, der in radialer Richtung in der Mitte zwischen den Kröpfungen 26 und 27 liegt, gleichzeitig einerseits nach außen und andererseits nach innen verlagert wird.
Obwohl das Metall im Bereich der Täler 32 und der Scheitelabschnitte 33 eine etwas geringere Wandstärke erhält, bleibt jedoch bei den die Täler und Scheitel verbindenden Nutenwänden 34 eine Wandstärke erhalten, die nicht wesentlich geringer ist als die Stärke des Grundmetalls bei dem zylindrischen Abschnitt 21 des becherförmigen Zwischenrohteils 23 und Fig.
Der nächste Arbeitsschritt bei der Herstellung der Riemenscheibe 1 ist in Fig. 4 und 8 dargestellt. Die abgerundeten V-förmigen Nutenwände zwischen den Tälern 32 und den Scheiteln 33 des Zwischenrohteils 30 nach Fig. 3 und 7 werden axial so zusammengedrückt, daß sie die in Fig. 4 und 8 bei 35 angedeutete sinusförmige Gestalt annehmen. Dieser Arbeitsschritt kann auf eine noch zu erläuternde Weise mit Hilfe einer Preßwerkzeuganordnung 36 durchgeführt werden, wie sie in Fig. 12 dargestellt ist.
Während des axialen Zusammendrückens der Nutenwände 34 nach Fig. 7 zur Erzielung der sinusförmigen Gestalt nach Fig. 8 wird der Durchmesser bzw. die radiale Abmessung der abgerundeten Innenflächen der Nutentäler 32 nach Fig. 7, der dem Durchmesser der zylindrischen Innenfläche 28 der Kröpfung entspricht, konstant gehalten.
Somit vergrößert sich die in Fig. 8 bezeichnete Abmessung 37 der Sinusform zwischen den inneren und äußeren Scheiteln der V-Nuten nach Fig. 7 im Vergleich zu der entsprechenden Abmessung bei dem Rohteil nach Fig. 7, wenn die Nutenwände 34
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zusammengelegt und in die in Fig. 8 bei 38 dargestellte Lage gebracht werden. Während dieses Quetsch- und Zusammendrückvorgangs kann sich die Wandstärke des Rohteils innerhalb der Täler 32 und der Scheitel 33 nach Fig. 7, die während des beschriebenen Bildens der Nuten an dem Rohteil 30 nach Fig. etwas abgenommen hat, wieder etwas vergrößern, wenn das Metall beim Bilden der Sinuswellenform 35 nach Fig. 8 verlagert wird·
Wenn man von den kleinen Hohlräumen 39 absieht, die gemäß Fig. 8 zwischen den verschiedenen Falten der zusammengelegten Wände 38 vorhanden sind, hat das Metall innerhalb des sinusförmig gewellten Abschnitts 35 nach dem axialen Zusammendrükken des Rohteils 40 gemäß Fig. 8 entsprechend der Abmessung 37 eine radiale Dicke, die mehr als doppelt so groß ist wie die Dicke des Grundmetalls 21 bei dem becherförmigen Rohteil 23 nach Fig. 6. Der sinusförmig gewellte Abschnitt 35 hat im Vergleich zu dem zylindrischen Abschnitt 21 nach Fig. 6 eine erheblich geringere Länge. Somit ist bei dem Zwischenrohteil 40 eine verlagerte Metallzone von größerer Wandstärke entstanden, die mit mehreren Keilrieaennuten versehen werden kann.
Der abschließende Arbeitsgang zum Bilden der Keilriemennuten ist in Fig. 5 und 9 dargestellt; hierbei wird das Metall des sinusförmig gewellten Abschnitts 35 nach Fig. 8 mit Hilfe von Walzen oder Rollen verformt, zusammengedrückt, verlagert und in verschiedenen Bereichen extrudiert, so daß die scharfen V-förmigen Nuten 10, 13 und 16 entstehen, die durch die V-förmigen Scheitel 12 und 15 sowie die Täler 11, 14 und 17 gebildet werden, zu welch letzteren abgerundete Talwände 20 von großer Wandstärke gehören. Dieser Arbeitsschritt zum Formen der Keilriemennuten kann auf eine noch zu erläuternde Weise mit Hilfe einer Rollendrückvorrichtung 41 durchgeführt werden, wie sie in Fig. 13 dargestellt ist.
Auch während des Bildens der V-förmigen Keilrieaennuten, das zu der endgültigen Gestalt nach Fig. 9 führt, wird der Durchmesser bzw. die radiale Abmessung der abgerundeten Innenflächen der dickwandigen Talabschnitte 20, der dem Durchmesser
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der zylindrischen Innenfläche 28 der Kröpfung 26 nach Fig. 6, 7 und 8 entspricht, konstant gehalten. Jedoch wird innerhalb des sinusförmig gewellten Abschnitts 35 nach Fig. 8 das Metall aus Teilen der zusammengelegten Wände 38 in seitlicher Richtung, nach innen und nach außen verlagert, so daß die verdickten abgerundeten Talwände 20, die scharfen Scheitel 12 und 15 sowie die relativ engen und tiefen Keilriemennuten 10, 13 und 16 entstehen. Genauer gesagt, handelt es sich bei dem die scharfen Scheitel 12 und 15 bildenden Metall um Metall, das aus den abgerundeten Abschnitten des sinusförmig gewellten Teils 35 nach Fig. 8 heraus verlagert oder extrudiert worden ist. Während dieser Verlagerung des Metalls werden die Hohlräume 39 nach Fig. 8, die sich nach innen öffnen, geschlossen, so daß nur noch die in Fig. 9 dargestellten Berührungszonen 39a verbleiben.
Bei der fertigen Mehrfachkeilriemenscheibe 1 nach Fig. 9 ist die Kröpfung 26 nach Fig. 6, 7 und 8 gemäß Fig. 9 zu dem ringförmigen Schulter- oder Eckenabschnitt 6 der Riemenscheibe geworden. Ferner ist die Kröpfung 27 nach Fig. 6 und 7, die beim Formen des Zwischenrohteils 40 nach Fig. 8 etwas nach außen verlagert wird, weiter nach außen verlagert worden, bzw. sie hat einen größeren Umfang erhalten, so daß sie gemäß Fig. 9 den runden Wandabschnitt 19 bildet, dessen Außenfläche in Fluchtung mit den Scheiteln 12 und 15 der Keilriemennuten steht.
Somit liefert das beschriebene Verfahren zum Herstellen der Mehrfachkeilriemenscheibe 1 mit dem genuteten Abschnitt 4 nach Fig. 5 und 9 die beschriebene besondere Profilform mit den verdickten Abschnitten der Wand 4, welche der Riemenscheibe in der erwähnten Weise die gewünschte Starrheit, Steifigkeit, Festigkeit und Rundheit verleihen und die Wand 4 in ihrer parallelen Lage zur Achse der Riemenscheibe halten.
Fig. 10 und 11 zeigen eine typische Drückvorrichtung mit auf besondere Weise ausgebildeten Matrizen oder Drückfuttern, die es ermöglichen, das becherförmige Zwisehenrohteil 23 nach Fig.2
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in das Zwischenrohteil 30 nach Fig. 3 umzuformen. Typische, einer Drehmaschine ähnelnde Drückmaschinen sind in den US-PSen 2 869 223, 2 892 431 und 3 852 863 beschrieben und dargestellt. Fig. 10 zeigt die Spindel 42 des Spindelkastens und die Reitstockspindel 43 einer solchen Maschine. Auf der Spindelkastenspindel 42 kann ein Zwischenstück 44 zum Anbringen eines Drückfutters angeordnet sein, mit dem das zugehörige Drückfutter 45 durch Kopfschrauben 46 verbunden wird. Ferner ist gemäß Fig. 10 eine dem Spindelkasten zugeordnete Dornbetätigungsstange 47 mit einem konischen Abschnitt 48 zum Betätigen von Segmenten des Drückwerkzeugs und einem Führungsdornansatz vorhanden.
Gemäß Fig. 10 sind aufspreizbare Drückfuttersegmente 50 vorhanden, die in dem Werkzeugteil 45 radial bewegbar gelagert sind und normalerweise durch eine Schlauchfeder 51 in ihrer inneren Stellung gehalten werden. Die Segmente 50 werden dadurch aus ihrer inneren Stellung nach Fig. 10 in ihre äußere Stellung nach Fig. 11 gebracht, daß der konische Dornabschnitt 48 mit ihnen zusammenarbeitet, wenn er gemäß Fig. 11 in Richtung des Pfeils 52 vorgeschoben und in die gezeigte Lage gebracht wird. Auf der Reitstockspindel 43 ist ein Reitstockdrückfutter 53 angeordnet, und eine Walze 54 zum Drücken von V-förmigen Nuten ist nahe dem Spindelkastenfutter 45 und dem Reitstockfutter 53 so gelagert, daß sie sich auf die Drehachse der Drückmaschine zu und von ihr weg bewegen läßt.
Zum Gebrauch der Vorrichtung nach Fig. 10 werden die Futter 31 und 53 voneinander entfernt, und ein becherförmiges Rohteil 23 wird auf das Spindelkastenfutter 45 aufgesetzt, wobei es durch den Dornabschnitt 49 zentriert und geführt wird. Dann wird das Reitstockfutter 53 axial auf das Spindelkastenfutter 31 zu bewegt, um das Zwischenrohteil23 gemäß Fig. 10 zwischen den ineinanderschiebbaren Abschnitten der Futterteile 45 und 53 einzuspannen. Hierauf werden die Futterteile zusammen mit dem eingespannten Rohteil gedreht, und die Drückwalze 54 wird gegen die Futterteile vorgeschoben, bis sie die Stellung nach Fig. 11 erreicht hat. Während des Drückvorgangs
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werden die Segmente 50 dadurch aufgespreizt und in ihre aus Fig. 11 ersichtliche Lage gebracht, daß der Dorn 48, 49 in Richtung des Pfeils 52 vorgeschoben wird.
Auf diese Weise werden an dem becherförmigen Rohteil 23 die beschriebenen abgerundeten V-förmigen Nuten ausgebildet, so daß man das Zwischenrohteil 30 nach Fig. 3 erhält, das auch in Fig. 11 zu erkennen ist.
Das axiale Zusammendrücken der Nuten des Zwischenrohteils zum Erzeugen des sinusförmig gewellten Abschnitts 35 des Zwischenrohteils 40 nach Fig. 4 kann mit Hilfe der in Fig. etwas vereinfacht dargestellte Presse durchgeführt werden, zu der ein Stößel 55 gehört, mit dem sich ein Stempelhalter 56 in der bei 57 angedeuteten V/eise verspannen läßt. Ferner ist ein oberer Matrizenring 58 vorhanden, der in axialer Richtung schwimmend gelagert ist, sich beim Aufbringen von Druck bewegen kann und durch einen äußeren Ring 78 in seiner Lage gehalten wird, der mittels Kopfschrauben 59 an dem Stempelhalter 56 befestigt ist; weiterhin ist ein Matrizen- und Auswerferteil 60 vorhanden, das an einer Auswerferstange 61 befestigt und gegenüber dem Matrizenring 58 axial bewegbar ist. Das obere Matrizenteil 60 bildet zusammen mit dem Matrizenring 58 den Matrizenraum.
Auf dem Bett . 62 der Presse ist ein Matrizenschuh 63 angeordnet, der den unteren Matrizenring 64 und die untere Matrize 65 trägt. Die untere Matrize 65 ist auf Kolbenstangen 66 angeordnet, die von einem Druckluftzylinder 67 aus nach oben ragen, so daß sich die untere Matrize gegenüber dem unteren Matrizenring 64 axial bewegen läßt; normalerweise befindet sich die untere Matrize 65 in ihrer oberen Stellung, wenn die Presse geöffnet ist.
Zum axialen Zusammendrücken eines Teils des Rohteils 30 wird das Rohteil, in das V-förmige Nuten eingewalzt worden sind, auf die ihre obere Stellung einnehmende untere Matrize 65 aufgesetzt; dann wird der Stößel 55 nach unten bewegt, um den oberen Matrizenring 58 und die Stempelmatrize 60 über das
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Rohteil 30 zu schieben und die konische Wand 3 des Rohteils zwischen der Stempelmatrize 60 und der unteren Matrize 65 einzuspannen. Während sich der Stößel 55 weiter nach unten bewegt, wird die durch den Druckluftzylinder 67 aufgebrachte Kraft überwunden, so daß die untere Matrize 65 ihre Schließstellung nach Fig. 12 einnimmt, wobei die Nutenwände 34 des Zwischenrohteils 30 in der aus Fig. 12 ersichtlichen weise axial zusammengedrückt v/erden, um die bei 35 dargestellte sinusförmige Gestalt anzunehmen.
Der radiale Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche 68 der unteren Matrize 65 und der inneren Umfangsfläche 69 des oberen Matrizenrings 58 entspricht einem allseitig abgeschlossenen Raum, durch den die in Fig. 8 eingezeichnete Abmessung 37 des sinusförmig gewellten Abschnitts 35 bestimmt wird, der mit Hilfe der Matrizenanordnung 36 erzeugt wird.
Nach dem Zusammendrücken des Abschnitts 25 wird die Presse geöffnet und der Stößel 55 nach oben bewegt. Hierbei wird die Auswerferstange 61 betätigt bzw. nach unten vorgeschoben, so daß der Auswerferstempel 60 das Zwischenrohteil 40 aus der Matrizenanordnung auswirft.
Der letzte Arbeitsschritt zum Formen der Keilriemennuten durch einen Walzendrückvorgang kann mit Hilfe der in Fig. dargestellten Vorrichtung durchgeführt werden, zu der Teile gehören, die entsprechenden Teilen der anhand von Fig. 10 und 11 beschriebenen Drückvorrichtung ähneln. Zu der Drückfutteranordnung 41 kann ein Spindelkastenfutter 70 gehören, das auf einem Zwischenstück 71 angeordnet ist, welches seinerseits mit der Spindelkastenspindel 72 verbunden ist, wobei sich ein Dorn 73 durch diese Teile erstreckt. Das Reitstockfutter 74 ist auf einer Reitstockspindel 75 angeordnet, und eine Drückwalze 76 zum Formen mehrerer Keilriemennuten ist nahe den Futtern 70 und 74 so gelagert, daß sie sich auf die Achse der Drückvorrichtung zu und von ihr weg bewegen läßt.
Zur Benutzung der Vorrichtung nach Fig. 13 werden zunächst die Drückfutter 70 und 74 voneinander getrennt} dann wird
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ein gemäß Fig. 12 teilweise axial zusammengedrücktes Rohteil 40 auf das Spindelkastenfutter 70 aufgesetzt und hierbei durch den als Führungsbolzen wirkenden Dorn 73 zentriert und geführt. Nunmehr wird das Reitstockfutter 74 axial auf das Spindelkastenfutter 70 zu bewegt, um das Rohteil 40 zwischen den ineinandergreifenden Teilen der beiden Futter in der aus Fig. 13 ersichtlichen Weise einzuspannen. Dann werden die Futter 70 und 74 zusammen mit dem dazwischen eingespannten Rohteil 40 gedreht, und die Drückwalze 76 wird in Richtung auf die Futter bewegt, bis sie die in Fig. 13 gezeigte Stellung erreicht hat. Während des Drückvorgangs wird das Metall des Rohteils in der weiter oben beschriebenen Weise verlagert, so daß sich die beschriebene Profilform nach Fig. 9 ergibt und die Wand 4 mit den Keilriemennuten 10, 13 und 16 versehen wird; hiermit ist die Herstellung der Riemenscheibe 1 abgeschlossen.
Während des Drückens der Keilriemennuten mit Hilfe der Vorrichtung nach Fig. 13 werden die Durchmesser der Innenflächen der abgerundeten Talwände 20 des genuteten rohrförmigen Abschnitts 4 durch die zylindrische Umfangsfläche 77 des Spindelkastenfutters unverändert gehalten, so daß sie den gleichen Durchmesser haben wie die zylindrische Innenfläche 28 der Kröpfung 26 nach Fig. 8.
Durch die Erfindung sind somit eine neuartige einstückige, becherförmige, durch Drücken aus Blech hergestellte Mehrfachkeilriemenscheibe mit der beschriebenen Form und ein Verfahren geschaffen worden, welch letzteres es ermöglicht, eine solche Riemenscheibe mit einem auf spezielle Weise profilierten und genuteten, allgemein rohrförmigen Abschnitt herzustellen, wobei verdickte Wandabschnitte und ein radial nach außen gerichteter Verstexfungsflansch vorhanden sind, so daß sich Riemenscheiben der beschriebenen Art leicht und mit geringem Kostenaufwand unter Verwendung einfacher Drückfutter herstellen lassen; ferner löst die Erfindung die gestellte Aufgabe, und sie beseitigt die Schwierigkeiten und die konstruktiven Schwächen, die sich bis jetzt bei der Herstellung von Keilriemenscheiben aus Blech ergeben.
Ansprüche; 609884/0917

Claims (12)

  1. ANSPRÜCHE
    Einstückige, aus Blech hergestellte Mehrfachkeilriemenscheibe, dadurch gekennzeichnet , daß die Keilriemenscheibe aus einem becherförmigen Rohteil (23) mit einer eine Nabe bildenden Wand (2) und einer mit dieser verbundenen ring- bzw. rohrförmigen Wand (4) hergestellt worden ist, wobei die rohrförmige Wand ein von dem mit der die Nabe bildenden Wand verbundenen Ende abgewandtes offenes Ende aufweist, daß die Riemenscheibe mit mehreren relativ engen, tiefen, sich nach außen öffnenden, im Querschnitt V-förmigen Nuten (10, 13, 16) versehen ist, die in der rohrförmigen Wand des Rohteils nahe ihrem offenen Ende ausgebildet worden sind, daß das Metall der rohrförmigen Wand so verformt worden ist, daß es relativ scharfe Scheitel (12, 15) und verdickte Nutentalwände (20) bildet, daß Nutenseitenwandabschnitte vorhanden sind, welche die verdickten Nutentalwände mit den Scheiteln verbinden, daß das Metall innerhalb der Scheitel zwischen den Nuten, der Nutentalwände und der Seitenwandabschnitte der verformten rohrförmigen Wand einer Kaltverformung unterzogen und gegenüber der ursprünglichen gleichmäßigen Wandstärke der rohrförmigen Wand des Rohteils verlagert und in die beschriebene Form gebracht worden ist, und daß unter Anwendung des Walzendrückverfahrens geformte Nutensei tenwandflachen vorhanden sind.
  2. 2. Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die beschriebene Form gebrachte rohrförmige Wand (4) an ihrem offenen Ende in einen radial nach außen abgewinkelten Versteifungsflansch (5) übergeht.
  3. 3. Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdickten Nutentalwände (20) abgerundete Innenflächen haben, und daß das Metall innerhalb der Nutentalwände zwischen
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    den Nutentälern (11, 14, 17) und den abgerundeten Innenflächen eine größere radiale Wandstärke hat, als sie ursprünglich bei dem Grundmetall der rohrförmigen Wand (4) des Rohteils (23) vorhanden war.
  4. 4. Riemenscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall innerhalb der Scheitel (12, 15) zwischen den benachbarten Nuten (10, 13, 16) in radialer Richtung eine größere Wandstärke hat, als sie ursprünglich bei dem Grundmetall der rohrförmigen Wand (4) des Rohteils (23) vorhanden war.
  5. 5. Verfahren zum Herstellen einer Mehrfachkeilriemenscheibe, dadurch gekennzeichnet , daß ein becherförmiges Rohteil geformt wird, das eine allgemein zylindrische Wand aufweist, an deren offenes Ende sich ein radial nach außen abgewinkelter Versteifungsflansch anschließt, daß die rohrförmige Wand des Rohteils dann mit mehreren sich weit öffnenden, eine geringe Tiefe aufweisenden, Wellungen ähnelnden, im Querschnitt allgemein V-förmigen Nuten dadurch versehen wird, daß Teile der rohrförmigen Wand nach außen bzw. nach innen verlagert werden, um abgerundete Nutentäler mit dazwischen liegenden abgerundeten Scheiteln zu erzeugen, daß hierauf die die im Querschnitt V-förmigen Nuten bildenden Wandabschnitte der rohrförmigen Wand axial zusammengedrückt und in eine sinusförmige Gestalt gebracht werden, und daß schließlich unter Anwendung des Walzendrückverfahrens das sinusförmige Metall durch Drücken, Kaltverformen, Zusammenpressen und Extrudieren so verformt wird, daß mehrere im Querschnitt V-förmige Nuten entstehen, die scharfe V-förmige äußere Scheitel und verdickte Nutentalwände aus Metall aufweisen.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohteil während der Erzeugung der becherförmigen Gestalt mit einer allgemein zylindrischen Wand einen profilierten Flansch erhält, der eine nach außen gerichtete Kröpfung aufweist, welche mit dem radial nach außen abgewinkelten Versteifungsflansch am einen Ende des Rohteils verbunden ist, sowie
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    am anderen Ende einen profilierten Flansch mit einer nach innen gerichteten Kröpfung, die mit der Bodenfläche des becherförmigen Rohteils verbunden ist.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Formens des profilierten rohrförmigen Abschnitts zum Bereitstellen von Grundmetall, innerhalb dessen mehrere Keilriemennuten ausgebildet werden sollen, der zylindrische Grundmetallabschnitt mit den profilierten Flanschen radial in der Mitte zwischen der zylindrischen Innenfläche der nach innen gerichteten Kröpfung und der zylindrischen Außenfläche der nach außen gerichteten Kröpfung liegt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß während des Arbeitsschritts zum Formen mehrerer sich weit öffnender, eine geringe Tiefe aufweisender, Wellungen ähnelnder, im Querschnitt V-förmiger Nuten Metall aus dem zylindrischen Grundmetallabschnitt gegenüber seiner ursprünglichen Lage innerhalb des vorher geformten becherförmigen Rohteils teilweise nach außen und teilweise nach innen verlagert wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Bestandteile der eine geringe Tiefe aufweisenden, im Querschnitt V-förmigen Nuten abgerundete Nutentäler und dazwischen liegende abgerundete Scheitel geformt werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß während des Arbeitsschritts zum axialen Zusammendrücken der die Nuten bildenden Wände zur Erzielung einer sinusförmigen Gestalt die radialen Abmessungen der inneren und äußeren abgerundeten Umfangsflächen der Nutentäler und der Scheitel konstant gehalten werden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Metalls, die vorher während des Formens der eine geringe Tiefe aufweisenden Nuten verringert wurde, während des axialen Zusammendrückens der Nutenwände wieder vergrößert wird.
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  12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem sinuswellenförmigen Abschnitt des Rohteils Metall seitwärts, nach innen und nach außen verlagert wird, um die Wandstärke der Nutentalwände während des Arbeitsschritts zum Drücken der Keilriemennuten zu vergrößern.
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