DE60214353T2

DE60214353T2 - Verfahren zum formen eines bechers aus metallblech ohne verwendung eines dornes

Info

Publication number: DE60214353T2
Application number: DE60214353T
Authority: DE
Inventors: Yahya Oxford Hodjat; P. John Strathroy ROES
Original assignee: Gates Corp
Current assignee: Gates Corp
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2022-02-13
Also published as: DE60214353D1; ATE337868T1; KR100478058B1; AU2002244010A1; JP3795015B2; CA2438958C; EP1372881A2; CN1241697C; KR20030004370A; CN1457276A; US6505490B2; MXPA03008673A; WO2002070161A3; EP1372881B1; JP2004525769A; US20020116972A1; CA2438958A1; BR0204229A; ES2271225T3; WO2002070161A2

Description

Fachgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Bechers aus Blech gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und insbesondere ein Verfahren zum Formen eines Bechers aus Blech ohne Verwendung eines Dorns.
Technischer Hintergrund der Erfindung
Metallbecher, die als Riemenscheiben und Leerlaufrollen verwendet werden, können durch Drehen oder Metallformen eines flachen, kreisförmigen Metallrohlings oder eines Metallrohlings mit Nabe geformt werden. Der flache Rohling wird in einer Drehmaschine platziert, in der er generell durch Klemmbacken in Position gehalten wird. Ein zentraler Dorn oder Reitstock wird gegen einen zentralen Bereich des Rohlings gedrückt. Ferner wird ein Dorn in einer axialen Position angeordnet, um den Rohling über seine gesamte Breite hinweg zu halten. Der Rohling wird gedreht, und dabei werden Formwalzen radial um den Rohling herum bewegt, während der Rohling von dem Dorn gehalten wird. Wenn sich die Formwalzen nach innen bewegen, kann Metall abgenommen und gegen den zentralen Dorn akkumuliert werden, wodurch eine Nabe gebildet wird. Durch den Formungsvorgang werden beträchtliche Seitenlasten auf den zentralen Dorn ausgeübt, so dass der zentrale Dorn und die mit ihm verbundene Vorrichtung eine ausreichende Dicke haben müssen, um einer Verformung zu widerstehen.
Repräsentativ für das Fachgebiet ist das US-Patent Nr. 5,947,853 (1999) von Hodjat et al., das eine Riemenscheibe mit einer einstückig angeformten Nabe beschreibt, welche aus einer flachen Blechscheibe drehgeformt ist. Während sich das Metall über einen Haltedorn zu der Riemen scheiben-Nabe hin ansammelt, steuert ein zentraler Dorn die Position und die Größe einer Nabe.
Repräsentativ für das Fachgebiet ist ferner das US-Patent Nr. 4,404,829 (1983) von Dorokovski, das ein Verfahren zum Herstellen einer Riemenscheibe unter Verwendung eines becherförmigen Rohlings beschreibt. Der becherförmige Rohling wird zwischen einem Zuführkolben und einer Reitstockvorrichtung geklemmt. Der Reitstock greift voll an dem Rohling an und stützt diesen, während der Rohling zu einer Keilriemenscheibe geformt wird.
Aufgrund der Verwendung eines hinreichend dicken Dorns beim Stand der Technik werden der Größe des Becher-Rohlings Beschränkungen auferlegt. Beispielsweise darf zur Herstellung von Kraftfahrzeug-Riemenscheiben mit einem üblicherweise verwendeten Lager, das einen Außendurchmesser von 40 mm hat, der Durchmesser der Riemenscheibe nicht weniger als ungefähr 64 mm betragen. Dies ist der Fall, weil die Dicke des Dorns nicht weniger als 8 mm betragen darf; andernfalls würde der Dorn während des Formungsvorgangs brechen.
Es besteht Bedarf an einem Verfahren zum Formen eines Blechbechers ohne Verwendung eines Dorns. Bedarf besteht an einem Verfahren zum Formen eines Blechbechers, ohne dass ein Dorn zum Formen eines Bechers mit kleinem Radius verwendet werden muss. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Erfordernisse.
DE-A1-19723073 beschreibt ein Verfahren zum Formen eines Bechers gemäß dem Oberbegriff des angefügten Anspruchs 1.
Überblick über die Erfindung
Der Hauptaspekt der Erfindung besteht in der Erstellung eines Verfahrens zum Formen eines Blechbechers ohne Verwendung eines Dorns.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Erstellung eines Verfahrens zum Formen eines Blechbechers ohne Verwendung eines Dorns zum Formen eines Bechers mit kleinem Radius.
Weitere Aspekte der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Zeichnungen dargelegt oder sind daraus ersichtlich.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Formen eines Blechbechers gemäß dem angefügten Anspruch 1 angegeben.
Somit handelt es sich bei der Erfindung um ein Verfahren zum Formen eines Blechbechers ohne Verwendung eines Dorns. Zuerst wird ein becherförmiger Rohling hergestellt, der ein Relief an einem Rand-Außenumfangsbereich aufweist. Der Rohling wird in der Drehmaschine eingeklemmt. Das Relief steuert und erleichtert den Biegevorgang, wobei an einem vorbestimmten Biegepunkt eine gleichförmige Kurve erzeugt wird. Während des Walzvorgangs wird eine Formwalze mit dem Rand in Eingriff gebracht und wird parallel zu der Drehachse fortschreitend bewegt. Während sich die Formwalze bewegt, wird der Rand forschreitend aus einer normal zur Drehachse verlaufenden Ausrichtung in eine parallel zur Drehachse angeordnete Position bewegt. Der vollständig geformte Rand kann dann bei Bedarf gestanzt werden, um ein Lager oder eine Welle aufzunehmen. In dieser Weise kann ein Becher mit kleinem Radius, der anschließend als Riemenscheibe oder Leerlaufrolle verwendet werden kann, ohne Verwendung eines Dorns geformt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung einbezogen sind und einen Teil derselben bilden, zeigen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 zeigt eine Halbquerschnittsansicht eines Rohlings.
2 zeigt eine Halbquerschnittsansicht des Rohlings in der Formungsmaschine.
3 zeigt eine Halbquerschnittsansicht des Rohlings während seiner Formung in der Formungsmaschine.
4 zeigt eine Halbquerschnittsansicht des Fortschritts der Formung einer Riemenscheibe in der Formungsmaschine.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt eine Halbquerschnittsansicht eines Rohlings. Der becherförmige Rohling 10 weist einen Rand 12 und eine Nabe 13 auf. Der Rohling 10 kann durch Prägung seine Ausgangsform erhalten. Ferner beschreibt die Nabe 13 ein zentrales Loch mit einem Radius R3 um eine zentrale Drehachse A-A. Das zentrale Loch kann eine Welle oder ein Lager aufnehmen (nicht gezeigt).
Ferner weist der Rand 12 ein Relief 11 auf. Das Relief 11 hat eine Höhe H über einer Oberfläche des Rands 12. Die Höhe H liegt im Bereich von 0,05 m bis 2 mm. Das Relief 11 steht in der Richtung vor, die der Bewegungsrichtung einer Formwalze entgegengesetzt ist. Das Relief 11 ist an einem Radius R von der Achse A-A angeordnet, und es umkreist die Nabe 13. Das Relief 11 wird vor dem Wälzvorgang in dem Rohling 10 ausgebildet, um eine Biegungsstelle in dem Rand 12 korrekt zu steuern, wie hier noch beschrieben wird. Das Relief als solches gewährleistet eine vorhersehbare Stelle für das Auftreten der Biegung während des Wälzvorgangs, was in einer Außenfläche resultiert, die konzentrisch um die Drehachse verläuft, wie hier noch beschrieben wird.
2 zeigt eine Halbquerschnittsansicht des Rohlings in der Formungsmaschine. Der Rohling 10 ist zwischen einem inneren Werkzeug 30 und einem äußeren Werkzeug 40 eingeklemmt. Die Nabe 13 ist zwischen den betreffenden Werkzeugteilen gehalten, die jeweils in korrekter Weise zur Aufnahme dieser Teile des Rohlings geformt sind. Ein Vorsprung 41 hält die Nabe 13 radial gegen das Werkzeug 30. Das innere Werkzeug 30 kann sich durch ein zentrales Loch in der Nabe erstrecken, um die Nabe während des Wälzvorgangs zu halten, oder sie kann an einer Schulter 31 der Nabe 13 anliegen.
Während des Formens wird die Formwalze 20 in eine nahe dem Rand gelegene Ausgangsposition gebracht. Die Walze wird – in Abhängigkeit von dem gewünschten Endradius R3 der Außenfläche 21 – an einem Radius R1 von der Achse A-A angeordnet. R1 ist größer als der Radius R. Die Walze wird dann an einer Außenfläche 21 der Rohlings 10 in Anlage gebracht. Die Formwalze 20 wird im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse A-A in der Richtung M₁ bewegt, wie aus 3 und 4 ersichtlich ist.
3 zeigt eine Halbquerschnittsansicht des Rohlings während dessen Formung in der Formungsmaschine. Die Formwalze 20 bewegt sich fortschreitend in der Richtung M₁. Der Rand 12 biegt sich zuerst an dem Relief 11. Der Rand 12 des Rohlings wird fortschreitend geformt, bis der Rand 12 parallel zu der Drehachse A-A angeordnet ist, wobei er an diesem Punkt in Kontakt mit der Oberfläche 42 des äußeren Werkzeugs 40 gelangt. Bei Abschluss des Formungsvorgangs ist die Oberfläche 42 konzentrisch mit dem Rand 12. Am Bereich des Reliefs 11 ist eine Krümmung 14 mit glattem Radius ausgebildet.
Die Stelle des Reliefs 11 an dem Radius 11 bestimmt einen Gesamtradius R2 des vollständig geformten Bechers. Das Relief 11 kann je nach den Bedürfnissen des Benutzers durch Variieren der Höhe H bemessen werden und durch Variieren des Radius R positioniert werden, um einen Radius R2 mit einem gewünschten Wert zu erzeugen. Der Radius R des Reliefs und der Angriffsradius der Formwalze R1 bestimmen in Kombination den Gesamtradius von der Achse A-A zu einer Außenfläche des Bechers 21. Anzumerken ist, dass die Oberfläche 42 den geformten Rand 12 an dem vorbestimmten endgültigen Radius aufnimmt und nicht als Dorn zum Halten des Rands während des Formungsvorgangs arbeitet. Somit wird der Metallbecher ohne einen Dorn vollständig geformt.
Die Oberfläche 15 des geformten Bechers beschreibt ferner ein Loch mit einem vorbestimmten Durchmesser, oder das Loch kann auf einen vorbestimmten Durchmesser ausgestanzt werden.
4 zeigt eine Halbquerschnittsansicht des Fortschreitens der Formung des Bechers in der Formungsmaschine. Gemäß 2 befindet sich der Rand 12 anfangs in der Position A. Wenn die Formwalze 20 an dem Rand 12 angreift und sich in der Richtung M₁ bewegt, wird der Rand 12 zunehmend zu der Position B und dann zu der Position C gewalzt. Bei Abschluss des Wälzvorgangs befindet sich der Rand 12 in der Endposition D, wie ebenfalls in 3 gezeigt und erläutert. Die Endposition D ist die Position, in welcher der Rand 12 parallel zur Drehachse A-A des Bechers und an der Nabe 13 angeordnet ist.
Durch Einsatz des beschriebenen Vorgangs können Becher hergestellt werden, bei denen der Radius R2 nur geringfügig größer als der Radius R3 ist. Der Bereich von R3 kann gleich dem 1,05- bis 3-fachen des Werts von R2 sein, oder anders ausgedrückt R3 = 1,05 × (R2) bis R3 = 3 × (R2). Es ist ersichtlich, das dieser Vorgang in einem kostengünstig hergestellten Metallbecher mit kleinem Durchmesser resultiert.
Der durch den hier beschriebenen Vorgang hergestellte Becher kann in jeder beliebigen Anwendung als Riemenscheibe oder Leerlaufrolle oder in jeder anderen Funktion verwendet werden, die ein kreisförmiges drehendes Element erfordert.
Obwohl hier eine einzige Form der Erfindung beschrieben worden ist, wird Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass an der Ausgestaltung und der gegenseitigen Beziehung der Teile Variationen vorgenommen werden können, ohne von dem in den angefügten Ansprüchen beschriebenen Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Formen eines Blechbechers (21), mit folgenden Schritten: Klemmen eines Rohlings (10), der einen Rand (12) und eine Nabe (13) aufweist, in ein Werkzeug (30, 40), wobei der Rand und die Nabe im Wesentlichen nicht kollinear sind; Drehen des Rohlings (10); Ansetzen einer Formwalze (20) an einem Radius R1 gegen den Rand (12); Formen des Rands (12) durch fortschreitendes Bewegen der Formwalze (20) parallel zu einer Drehachse (A-A) des Rohlings, bis der Rand im Wesentlichen parallel zu der Drehachse des Rohlings verläuft; und Stoppen der Formwalze (20) an einem vorbestimmten Punkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den folgenden Schritt enthält: Formen eines Reliefs (11) an einem Radius R in Umfangsrichtung um die Nabe (13), wodurch mittels der Formwalze (20) eine Krümmung (14) an dem Relief initiiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Klemmens des Rohlings (10) an das Werkzeug (30, 40) ferner folgende Schritte enthält: Formen der Nabe (13) mit einem Radius R3; Klemmen des Rohlings (10) an das Werkzeug an der Nabe (13); und nach Fertigstellung, Halten des Rands (12) mittels einer konzentrisch mit dem Rand verlaufenden Werkzeugoberfläche (42).
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Formens des Rands (12) durch fortschreitendes Bewegen der Formwalze (20) parallel zu einer Drehachse (A-A) des Rohlings bis zum Erzielen eines im Wesentlichen parallelen Verlaufs des Rands zur Drehachse des Rohlings ferner den folgenden Schritt enthält: Formen des Rands (12) an einer im Wesentlichen nahe der Nabe (13) gelegenen Position.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Schritt des Formens eines Reliefs (11) an einem Radius R um einen Umfangsbereich der Nabe (13) zwecks Initiierens einer Krümmung am Relief mittels der Formwalze (20) ferner den folgenden Schritt enthält: Formen des Reliefs (11) mit einer Höhe H über einer Oberfläche des Rands.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt des Formens des Rands (12) durch fortschreitendes Bewegen der Formwalze (20) parallel zu einer Drehachse (A-A) des Rohlings bis zum Erzielen eines im Wesentlichen parallelen Verlaufs des Rands zur Drehachse des Rohlings ferner den folgenden Schritt enthält: Formen des Rands (12) an einer Position mit einem Radius R2, wobei der Radius R2 größer als der Radius R3 ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem R1 größer als R ist.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt des Haltens des gewalzten Rands (12) mittels einer konzentrisch mit dem Rand verlaufenden Werkzeugoberfläche den folgenden Schritt enthält: Platzieren der Werkzeugoberfläche (42) an einem Radius, der gleich R2 ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Höhe H im Bereich von 0,05 mm bis 2 mm liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Radius R2 im Bereich von 1,05 × (R3) bis 5 × (R3) liegt.