DE69515075T2

DE69515075T2 - Verfahren zur Herstellung einer Mehrfachriemenscheibe, Formwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens und so hergestellte Riemenscheibe

Info

Publication number: DE69515075T2
Application number: DE1995615075
Authority: DE
Inventors: Gerard Magniez
Original assignee: SOFEDIT
Current assignee: ThyssenKrupp Sofedit SAS
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1995-03-21
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2015-03-22
Also published as: EP0678351B1; FR2717718B1; ES2143014T3; EP0678351A1; DE69515075D1; FR2717718A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein auf eine Presse aufgesetztes Formwerkzeug für die Herstellung eines Rohlings einer Riemenscheibe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe zum Beispiel die FR-A-1 583 264), wobei diese Riemenscheibe einen Flansch aufweist, an dem eine um eine Symmetrieachse drehbar gelagerte zylindrische Felge befestigt ist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren für die Herstellung der Riemenscheibe mit Hilfe dieses Formwerkzeuges.
Mehrfachriemenscheiben werden in Systemen für die Kraftübertragung mit Hilfe von Riemenscheiben in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um zum Beispiel die Kurbelwelle und die Lichtmaschine anzuschließen und sie sind zweckmäßigerweise mit einem Schwingungsdämpfer ausgerüstet, der zum Beispiel aus einem Trägheitsring aus Blei besteht, welcher mit der Riemenscheibe mit Hilfe einer Scheibe aus einem Elastomer verbunden ist.
Mehrfachriemenscheiben wurden aus Gusseisen oder durch maschinelle Bearbeitung eines gesinterten Metallteils hergestellt. Die so hergestellten Riemenscheiben haben den Nachteil, dass sie ein großes Gewicht haben sind, da die Sprödigkeit der verwendeten Materialien durch eine große Dicke ausgeglichen werden muss, und zwar insbesondere an der Felge, in welche die Seilrillen eingebracht sind und die große Kräfte aushalten muss.
Um das Gewicht der Riemenscheiben zu reduzieren, wurde vorgeschlagen, durch Tiefziehen eines laminierten Stahlblechs einen Rohling einer Riemenscheibe herzustellen und dann durch Fließdrücken die Mehrfachseilrillen einzubringen. Um das Fließdrücken der Seilrillen unter gleichzeitiger Erhaltung einer ausreichenden Materialdicke am Übergang zwischen der Felge an dem Flansch zu ermöglichen, wird diese Felge dadurch mit dem Flansch verbunden, dass in Richtung der Innenseite der Felge eine konkave Öse ausgebildet wird, die an der gegenüberliegenden Seite der Felge aus der Ebene des Flansches hervorsteht.
Die vorliegende Erfindung schlägt ein neuartiges Fertigungsverfahren vor, das es erlaubt, aus einem Rohling einer Riemenscheibe mit Hilfe eines Formwerkzeuges, das auf eine Presse aufgesetzt wird, eine Riemenscheibe herzustellen, die sowohl ein geringes Gewicht als auch kleine Einbaumaße hat.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein spezielles Formwerkzeug, das in diesem Verfahren eingesetzt wird.
Die Veröffentlichung OS-A-5 129 146 beschreibt ein Formwerkzeug und ein Verfahren für die Herstellung eines Rohlings, dessen Dicke selbstverständlich vorher örtlich im Bereich der Felge erhöht worden ist.
Das erfindungsgemäße Formwerkzeug ist im Anspruch 1 definiert.
Das erfindungsgemäße Formwerkzeug erlaubt die Herstellung eines Rohlings einer Riemenscheibe mit einer verdickten Felge, die eine konstante und ausreichende Dicke für die Ausbildung der Seilrillen durch Fließdrücken aufweist, ohne dass es notwendig wäre, die weiter oben erwähnte Öse herzustellen und, da diese Öse entfallen ist, die Baumaße der Riemenscheibe zu reduzieren.
Vorteilhafterweise wird der Boden der Matrize entlang der Symmetrieachse zwischen einer Endstellung, an der sie an einem Träger zur Anlage kommt, der an einem beweglichen Teil der Presse befestigt ist, und einer Ausgangsstellung gleitend geführt, in der er mit Hilfe von ersten Rückstellmitteln zurückgezogen wird, und in der er an einer Schulter der Matrize zur Anlage kommt, wobei diese Matrize entlang der Symmetrieachse zwischen einer Endstellung, in der sie an dieser Halterung anliegt und einer Ausgangsstellung gleitend montiert ist, in der sie mit Hilfe von zweiten Rückstellmitteln zurückgezogen wird.
Vorteilhafterweise wird die Matrize entlang der Symmetrieachse zwischen einer Endstellung, in der sie an einer Druckplatte anliegt, die mit einem festen Teil der Presse verbunden ist, und einer Ausgangsstellung gleitend geführt, in der sie mit Hilfe der dritten Rückstellmittel zurückgezogen wird und in der sie an einer Schulter einer Halterung zur Anlage kommt, die an dem Flansch befestigt ist.
Vorteilhafterweise ist die Matrize gleitend auf einem Führungsbolzen montiert, der symmetrisch drehbar um diese Symmetrieachse gelagert ist, und der Boden der Matrize besitzt eine Gewindebohrung, in welche dieser Führungsbolzen während des Betriebes der Presse eingesetzt werden kann.
Ein Verfahren, in dem das erfindungsgemäße Formwerkzeug eingesetzt wird, ist im Anspruch 8 definiert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Riemenscheibe, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird, dessen Merkmale im Anspruch 10 definiert sind. Insbesondere erlauben das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Formwerkzeug, aus einem dünnen tiefgezogenen Blech Riemenscheiben ohne Ösen mit geringem Gewicht herzustellen. Die Felge der Riemenscheibe besitzt eine ausreichende Festigkeit, damit nach der Ausbildung der Seilrillen unter Druck in die Riemenscheibe im Kontakt mit der radialen Innenfläche der Felge ein Schwingungsdämpfer eingebracht werden kann, der aus einem Ring besteht, an dessen radialem Innenumfang mit Hilfe einer Schicht aus einem viskoelastischen Material ein Trägheitsring befestigt ist.
Die Veröffentlichung JP-A-1 0588 864 beschreibt eine Mehrfachriemenscheibe mit einer um eine Symmetrieachse drehbar gelagerten Felge und einem Flansch, wobei diese Riemenscheibe an ihrer Innenseite mit einem Schwingungsdämpfer ausgerüstet ist.
Die vorliegende Erfindung erlaubt daher, eine solche aus einem Blech bestehende Riemenscheibe herzustellen, deren Felge senkrecht mit dem Flansch verbunden ist und die an der Verbindung eine weitgehend rechtwinklige Außenfläche aufweist, wobei die Dicke der Felge durch Verdichten der Felge erhöht worden ist, so dass der Schwingungsdämpfer mit Kraft in die Felge eingebracht werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsart der Erfindung, sowie aus der Betrachtung der beigefügten Zeichnungen, in denen folgendes dargestellt ist:
Die Fig. 1 zeigt einen axialen Querschnitt einer Ausführungsart eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs;
Die Fig. 2 zeigt eine obere Ansicht entlang des Pfeils II in der Fig. 1;
Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht an den Linien III-III in der Fig. 1;
Die Fig. 4A zeig einen teilweisen axialen Querschnitt des in der Fig. 1 dargestellten Formwerkzeugs, wobei die Matrize und der Boden der Matrize jeweils in der Ausgangsstellung dargestellt sind;
Die Fig. 4B zeigt eine ähnliche Ansicht, wie die Fig. 4A, in welcher der Boden der Matrize in seiner Endstellung dargestellt ist;
Die Fig. 4C zeigt eine ähnliche Ansicht, wie die Fig. 4A und 4B, welche den Boden der Matrize und den Dorn in ihrer jeweiligen Endstellung zeigt, nachdem die Felge verdichtet worden ist;
Die Fig. 5A bis 5F zeigen verschiedene Etappen eines Verfahrens für die Herstellung einer Mehrfachriemenscheibe mit Hilfe des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs;
Die Fig. 6 zeigt eine axialen Querschnitt einer Mehrfachriemenscheibe, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs hergestellt wurde und mit einem Schwindungsdämpfer ausgerüstet ist.
In der Fig. 1 ist ein schematischer axialer Querschnitt einer Ausführungsart des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs 1 gezeigt, das einen unteren Teil 2 aufweist, der in bekannter Weise an einem festen Tisch einer (per se bekannten und daher nicht dargestellten) Einfachpresse montiert ist, sowie einen oberen Teil 3, der unter einem beweglichen Teil, einem (ebenfalls bekannten und nicht dargestellten) sogenannten Schlitten der Presse montiert wird, der in senkrechter Richtung an den Tisch herangeführt, oder von ihm entfernt werden kann.
Der untere Teil 2 des Formwerkzeugs 1 enthält einen BefestigungsDruckplatte 90 mit einer flachen horizontalen unteren Fläche 91, die auf dem Tisch der Presse zur Anlage kommt. Der BefestigungsDruckplatte 90 ist an seiner flachen Oberseite 92, die parallel zu der Unterseite 91 liegt, mit einer Halterung 120 ausgerüstet, deren Aufgabe später noch erklärt wird.
Ein Dorn 10, dessen obere Vorderseite mit der Bezugsnummer 14 gekennzeichnet ist, ist gleitend in einer Plansenkung 121 der Halterung 120 montiert. Der Dorn 10 enthält in seinem Zentrum am Punkt 15 eine Zylinderbohrung für den Durchgang eines Führungsbolzens 100, welcher mit seinem unteren Ende in dem Druckplatte 90 verankert ist und mit seinem oberen Ende aus der oberen Vorderseite 14 hervorsteht. Ein tiefgezogener Rohling einer Riemenscheibe P ist auf die obere Vorderseite 14 aufgesetzt, wie dies später noch beschrieben wird. Dieser Rohling der Riemenscheibe P enthält eine Nabe M, die auf den Bolzen 100 aufgesteckt ist und radial nach außen durch einen Flansch F und eine um eine Symmetrieachse X drehbar gelagerte zylindrische Felge J verlängert wird, die mit einer Seite des Flansches F verbunden ist. Der Dorn 10 besitzt eine um die Symmetrieachse X drehbar gelagerte zylindrische radiale Außenfläche 11, aus deren Basis ein Bund 17 hervorsteht, der axial in der Plansenkung 121 gehalten wird.
Der Dorn 10 ist entlang der Achse X an dem Führungsbolzen 100 zwischen der in der Fig. 4A dargestellten Ausgangsstellung, in welcher der Bund 17 an einer Schulter 12 am Boden 13 der Plansenkung 121 anliegt, und einer in der Fig. 1 dargestellten Endstellung gleitend montiert, in der die untere Vorderseite 18 des Dorns 10 an der Oberseite 92 der Druckplatte 90 anliegt. Der Dorn 10 wird normalerweise, das heißt, wenn sich das Formwerkzeug 1 in Ruhestellung befindet, das heißt, in seiner Ausgangsstellung mit Hilfe von Rückstellmitteln zurückgezogen, die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Beispiel aus sechs Federn 80 bestehen, deren Achsen parallel zur Achse X verlaufen, und die im gleichen Winkelabstand zu dieser Achse angeordnet sind. Die Federn 80 sind in unterer Richtung in die Plansenkungen 93 der Druckplatte 90 eingesetzt, die an der Oberfläche 92 münden. Zylinderbohrungen 93a, welche an der Unterseite 91 und in dem Boden der Plansenkungen 93 münden, sind vorgesehen, um die Bearbeitung der Plansenkungen 93 zu erleichtern und erlauben, die Luft, welche zwischen der unteren Vorderseite 18 des Dorns 10 und der Oberseite 92 der Druckplatte 90 während der Bewegung des Dorns 10 in unterer Richtung entweichen zu lassen. Die Federn 80 liegen mit ihrem oberen Ende am Boden der Zylinderbohrungen 18a an, welche an der unteren Vorderseite 18 des Dorns 10 offen sind und unter Druck arbeiten, um den Dorn 10 nach oben bis zum Anschlag des Bundes 17 am Boden 13 der Plansenkung 121 zu verschieben, wie dies in den Fig. 4A und 4B dargestellt ist.
Die Halterung 120 und die Druckplatte 90 besitzen, von oben gesehen, das gleiche Profil mit einer weitgehend rechteckigen Form und haben, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist, an ihren Seiten zwei Kerben 130 für den Durchgang von Elementen für die Befestigung der Halterung 120 und der Druckplatte 90 am Tisch der Presse, die per se bekannt sind und daher hier nicht dargestellt werden.
Die Druckplatte 90 und die Halterung 120 werden mit Hilfe von Führungsbolzen 150, die jeweils in die Zylinderbohrungen 99 und 124 der Druckplatte 90 und der Halterung 120 eingesteckt werden, und deren Achsen parallel zur Achse X verlaufen, präzise übereinander angeordnet. Die Halterung 120 besitzt vier Plansenkungen 125, die jeweils an einer Kante dieser Halterung eingebracht sind, und die Druckplatte 90 besitzt vier Gewindebohrungen 94, die in unterer Richtung in diese Plansenkungen 125 reichen, um das Gewinde von Schrauben 160 aufzunehmen, die mit ihrem Kopf 161 axial am Boden der Plansenkungen 125 anliegen und dafür bestimmt sind, die Halterung 120 und die Druckplatte 90 miteinander zu verbinden.
Ein Abzugring 30 ist gleitend entlang der Achse X an dem Teil des Dorns 10 montiert, der aus der Halterung 120 hervorsteht. Der Abzugring 30 wird in axialer Richtung entlang der Achse X von zwei untereinander parallelen und senkrecht zur Achse X verlaufenden flachen Vorderseiten limitiert. In der radial nach außen verlaufenden Richtung wird er durch eine drehbar um die Achse X gelagerte zylindrische Fläche 31 begrenzt, aus deren Basis ein Bund 32 hervorsteht, und in der radial nach innen verlaufenden Richtung wird er durch eine radiale zylindrische Innenfläche 33 begrenzt, die drehbar um die Achse X gelagert ist und eng an der Zylinderfläche 11 des Dorns 10 anliegt. Der Abzugring 30 wird in axialer Richtung zu dem Dorn 10 durch einen unteren Haltering 170 gehalten, welcher an die Halterung 120 angesetzt ist, und eine abgestufte radiale Innenfläche 171 besitzt, die symmetrisch drehbar um die Achse X gelagert ist. Der Abzugring 30 wird bei seiner Bewegung in oberer Richtung in axialer Richtung durch Anliegen des Bundes 32 an einer Schulter 173 der radialen innen liegenden Fläche 171 gehalten.
Der untere Haltering 170 besitzt sechs Plansenkungen 175, die im gleichen Winkelabstand um die Achse X angeordnet sind, und an deren Boden die abgestuften Köpfe von Befestigungsschrauben 180 aufliegen, welche in die Gewindebohrungen 126 der Halterung 120 eingeschraubt sind, und welche die Plansenkungen 175 in unterer Richtung verlängern. Der untere Haltering 170 enthält ebenfalls zwei Zylinderbohrungen 177, die in unterer Richtung durch Zylinderbohrungen 128 der Halterung 120 und durch Zylinderbohrungen 96 der Druckplatte 90 verlängert werden. In die Zylinderbohrungen 177 und 128 werden Führungsstifte 190 eingesetzt, um den unteren Haltering 170 exakt an der Halterung 120 zu positionieren.
Der Abzugring 30 ist so ausgelegt, dass er auf dem Dorn 10 zwischen einer eingezogenen Position, in der er mit seiner unteren Vorderseite an der Oberseite 120a der Halterung 120 anliegt, und einer ausgezogenen Position des Rohlings der Riemenscheibe P gleiten kann. Der Abzugring 30 wird in axialer Richtung unter der Wirkung von vier Hubstangen 200, die im gleichen Winkelabstand um die Achse X angeordnet sind, verschoben. Diese Hubstangen 200 sind so angepasst, dass sie mit ihrer oberen Vorderseite an der unteren Vorderseite des Abzugrings 30 anliegen können, um jeweils eine Kraft K auf sie auszuüben. Die Hubstangen 200 sind mit ihrem unteren Ende an einer Vorrichtung befestigt, die eine per se bekannte und daher hier nicht dargestellte Feder bildet die zum Beispiel aus einem hydraulischen oder einem pneumatischen Zylinder besteht. Die Hubstangen 200 durchqueren die Druckplatte 90 und die Halterung 120 mit Hilfe von darin angeordneten Zylinderbohrungen 98 und 129, um den Abzugring 30 anzuheben und den Rohling der Riemenscheibe P auszuwerfen, wenn der obere Teil 3 und der untere Teil 2 des Formwerkzeugs 1 voneinander abgespreizt werden, wie dies nachstehend noch erklärt wird.
Der Dorn 10 wird über seine gesamte Länge von Kanälen 10a durchquert, deren Achsen parallel zur Achse X verlaufen und im gleichen Abstand um diese Achse angeordnet sind. Diese Kanäle 10a münden an ihrem oberen Ende an der oberen Vorderseite 14 des Dorns 10, und an ihrem unteren Ende in radialen Kerben 10b, die in die untere Vorderseite 18 des Dorns 10 eingebracht sind und an dessen Umfang münden. Die Kanäle 10a und die Kerben 10b ermöglichen es, die zwischen dem Rohling der Riemenscheibe P und der oberen Vorderseite 14 des Dorns 10 eingefangene Luft zu evakuieren, wenn der Dorn 10 in das Innenvolumen des Rohlings eindringt und an dem Flansch F zur Anlage kommt.
Vier Zylinderbohrungen 330, deren Achsen parallel zur Achse X verlaufen und auf dieser Achse im gleichen Abstand angeordnet sind, sind in der Halterung 120 in einem Abstand von der Achse X angeordnet, der so gewählt wird, dass sie in radialer Richtung unmittelbar an der Außenseite des unteren Halterings 170 angeordnet sind. Diese Zylinderbohrungen 330 werden jeweils in unterer Richtung durch eine Zylinderbohrung 340 mit dem gleichen Durchmesser verlängert, und die Druckplatte 90 durchqueren. Hubstangen 350, die beweglich mit den Hubstangen 200 verbunden sind, sind so angepasst, dass sie sich entlang der Achse X in den Zylinderbohrungen 330 und 340 verschieben können. Die Hubstangen 350 werden mit Hilfe von Bolzen 320, die an der Oberseite 3 des Formwerkzeugs 1 befestigt sind, nach unten bewegt, wie dies später noch beschrieben wird. Die Bolzen 320 üben jeweils eine nach unten gerichtete Kraft K' auf die Hubstangen 350 aus. Diese Hubstangen üben auf die Bolzen 320 eine nach oben gerichtete Reaktionskraft K aus.
Der obere Teil 3 des Formwerkzeugs 1 enthält einen per se bekannten und daher hier nicht dargestellten Träger 50, der mit seiner flachen horizontalen Oberseite 50a unter einem beweglichen Teil der Presse befestigt ist. Ein Boden der Matrize 20, dessen untere Vorderseite eine senkrecht zur Achse X verlaufende ringförmige Umfangsfläche 21 aufweist, ist entlang der Achse X gleitend unter dem Träger 50 montiert. Dieser Boden der Matrize 20 wird radial von einer drehbar um die Achse X gelagerten zylindrischen Außenfläche eingegrenzt, an deren oberen Ende ein Bund 24 hervorsteht. Dieser Boden der Matrize 20 wird an seiner Oberseite in axialer Richtung von einer flachen senkrecht zur Achse X verlaufenden vorderen Oberseite 25 eingegrenzt. An seiner Unterseite ist der Boden der Matrize 20 entlang der Achse aufgebohrt, um eine Aufnahme 26 zu bilden, die an seiner unteren Vorderseite mündet und dazu bestimmt ist, das obere Ende 110 der Führungsbolzen 100 aufzunehmen, wenn der bewegliche Teil der Presse, das heißt, der obere Teil 3 des Formwerkzeugs auf den unteren Teil 2 abgesenkt wird.
Eine Matrize 40 ist entlang der Achse X gleitend am Boden der Matrize 20 montiert. Sie besitzt eine abgestufte radiale Innenfläche, welche einen unteren Teil 41 und einen oberen Teil 41a aufweist, die jeweils zylindrisch ausgebildet und drehbar um die Achse X angeordnet sind und in axialer Richtung von einer Schulter 42 eingegrenzt werden, die senkrecht zur Achse X liegt. Der untere Teil 41 ist eng an die zylindrische Fläche 23 des Bodens der Matrize 20 angepasst. Die Matrize 40 ist mit einer radialen zylindrischen äußeren Fläche 47 ausgestattet, die drehbar um die Achse X gelagert ist und an deren oberem Ende ein Bund 48 hervorsteht. Die Matrize 40 wird unter dem Träger 50 in axialer Richtung von einem oberen Haltering 210 gehalten, der an die flache horizontale Unterseite 51 des Trägers 50 angesetzt ist.
Der obere Haltering 210 besitzt eine abgestufte radiale Innenfläche mit einem jeweils zylindrischen unteren Teil 211 und einem oberen Teil 212, die drehbar um die Achse X gelagert sind und axial durch eine senkrecht zu der Achse X verlaufende Schulter 213 eingegrenzt werden. Der Bund 48 der Matrize 40 wird über die Unterseite 51 und die Schulter 213 in axialer Richtung unter dem Träger 50 gehalten.
Der obere Haltering 210 enthält acht im gleichen Abstand um die Achse X angeordnete Plansenkungen 216, an deren Boden die Köpfe der Schrauben 250 anliegen, welche in die Gewindebohrungen 52 des Trägers 50 eingeschraubt sind und die Plansenkungen 216 in oberer Richtung verlängern, um den oberen Haltering 210 an der Unterseite 51 des Trägers 50 zu halten. Der obere Haltering 210 wird mit Hilfe von zwei Führungsbolzen 300 präzise in den Zylinderbohrungen 217 des Halterings 210 und in den darüber liegenden Zylinderbohrungen 53 des Trägers 50 positioniert. Diese Zylinderbohrungen 53 werden in oberer Richtung durch Gewindebohrungen 54 verlängert, die dazu bestimmt sind, durch Verschraubung des Trägers 50 unter dem beweglichen Teil der Presse für entsprechende die Befestigung zu sorgen. Zentriert auf die Achse X besitzt der Träger 50 ebenfalls eine Gewindebohrung 55, in die eine Schraube für die Befestigung des Trägers 50 unter dem beweglichen Teil der Presse eingesetzt wird. Der Träger 50 besitzt eine weitgehend rechteckige Form und hat das gleiche Außenprofil, wie die Druckplatte 90 und die Halterung 120 und ist an seinen beiden Seiten mit Kerben 310 versehen, die lotrecht über den Kerben 130 des unteren Teils 2 des Formwerkzeugs 1 angeordnet sind und für den Durchgang von Elementen für die Befestigung des Trägers 50 unter dem beweglichen Teil bestimmt sind, die per se bekannt sind und daher hier nicht näher beschrieben werden.
Die vorgenannten Bolzen 320 sind mit ihrem oberen Ende in Gewindebohrungen 218 eingesetzt, welche an der unteren Vorderseite des Halterings 210 münden. Diese Bolzen 320 sind so ausgelegt, dass sie, wenn der obere Teil 3 des Formwerkzeugs 1 während des Betriebes der Presse abgesenkt wird, in die Zylinderbohrungen 330 und 340 der Halterung 120 und der Druckplatte 90 eingreifen können, um die Hubstangen 350 nach unten zu drücken, wie dies später noch im Einzelnen beschrieben wird.
Der Boden der Matrize 20 wird entlang der Achse X zwischen einer Endstellung, in der er, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, mit seiner Oberseite 25 an der Unterseite 51 des Trägers 50 zur Anlage kommt, und einer in der Fig. 4A dargestellten Ausgangsstellung, in welcher der Bund 24 an der Schulter 42 der Matrize zur Anlage 40 kommt, gleitend montiert. Der Boden der Matrize 20 wird nach unten in diese Endstellung mit Hilfe von Rückstellmitteln zurückgezogen, die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Beispiel aus sechs Federn 60 bestehen können, die parallel und im gleichen Winkelabstand zu der Achse X angeordnet sind. Die Federn 60 sind in oberer Richtung in die Plansenkungen 56 des Trägers 50 eingesetzt und liegen mit ihrem unteren Ende am Boden von Zylinderbohrungen 27 an, welche in die obere Vorderseite 25 des Bodens der Matrize 20 eingebracht sind. Die Federn 60 arbeiten auf Kompression und bewegen den Boden der Matrize 20 nach unten durch Abspreizung von dem Träger 50.
Die Matrize 40 ist entlang der Achse X zwischen einer Endstellung, in welcher sie mit ihrer Oberseite 46 an der Unterseite 51 des Trägers 50 zur Anlage kommt, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist, und einer Ausgangsstellung, in welcher sie über den Bund 48 an der Schulter 213 des oberen Halterings 210 zur Anlage kommt, gleitend montiert. Die Matrize 40 wird in diese Ausgangsstellung mit Hilfe von Rückstellmitteln zurückgezogen, die in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Beispiel aus acht Federn 70 bestehen, deren Achsen parallel zur Achse X verlaufen und im gleichen Winkelabstand um diese Achse angeordnet sind. Das obere Ende dieser Federn 70 ist in Plansenkungen 57 des Trägers 50 eingesetzt und liegen mit ihrem unteren Ende am Boden von Zylinderbohrungen 49 an, welche in die Oberseite 46 der Matrize 40 eingebracht sind. Die Federn 70 arbeiten auf Kompression und drücken die Matrize 40 nach unten. In die obere Vorderseite 46 der Matrize 40 und die obere Vorderseite des oberen Halterings 210 sind vier radiale Kerben eingebracht, damit die zwischen dem Boden der Matrize 20, der Matrize 40 und dem Träger 50 eingefangene Luft während der Bewegung der Matrize evakuiert werden kann.
Die axiale Länge des Bodens der Matrize 20 wird so gewählt, dass wenn die unteren Teile 2 und die oberen Teile 3 des Formwerkzeugs 1 anfänglich abgespreizt werden, und der Bund 24 in axialer Richtung an der Schulter 42 der Matrize 40 unter der Wirkung der Federn 60 zur Anlage kommt, die Ebene der ringförmigen Fläche 21 des Bodens der Matrize 20 unter der Unterseite 40a der Matrize 40 liegt.
In dieser Ausgangsstellung des unteren Teils 2 und des oberen Teils 3 des Formwerkzeugs 1 liegt die Matrize 40 unter der Wirkung der Federn 70 über den Bund 48 an der an der Schulter 213 des oberen Halterings 210 an. Der obere Teil 3 des Formwerkzeugs 1 ist soweit von dem unteren Teil 2 abgespreizt, dass die untere Vorderseite des Bodens der Matrize 20 über dem oberen Ende der Führungsbolzen 100 liegt und dadurch ermöglicht, den Rohling der Riemenscheibe P auf diese Führungsbolzen 100 aufzustecken, wobei der freie Rand B der Felge J nach unten gerichtet ist und auf der vorderen Oberseite 30a des Abzugrings 30 aufliegt. Der Dorn 10 wird mit Hilfe der Federn 80 soweit zurückgezogen, bis der Bund 17 am Boden der Plansenkung 121 anliegt. Bevorzugt wird die Länge des Dorns 10 so gewählt, dass in der Ausgangsstellung des Formwerkzeugs 1 die flache senkrecht zur Achse X verlaufende Fläche der oberen Vorderseite 14 des Dorns 10 leicht über die obere Vorderseite 30a des Abzugrings 30 hinausragt, welche lotrecht über der ringförmigen Fläche 21 angeordnet ist.
Der Durchmesser der Fläche 41 ist größer, als der Durchmesser der Fläche 11, damit eine ringförmige Plansenkung R entsteht, wenn die Matrize 40 auf den Dorn 10 abgesenkt wird, wie dies in der Fig. 4B dargestellt ist und nachstehend noch im Einzelnen erklärt wird. Die Breite dieser ringförmigen Plansenkung R, die sich in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel auf einige Millimeter beläuft und bevorzugt bis zu 3 mm beträgt, ist größer als die ursprüngliche Dicke e der Felge J des Rohlings der Riemenscheibe P, bevor das Formwerkzeug 1 betätigt und die Riemenscheibe verdichtet wird. Mit dem Buchstaben b wird der anfängliche Abstand zwischen der die freie Kante B der Felge J enthaltenden Ebene und der Ebene der Oberfläche des Flansches F bezeichnet, an welche die Felge J anschließt, das heißt, die Ebene der Oberfläche des Flansches, welche an der oberen Vorderseite 14 des Dorns 10 anliegt. Der Durchmesser der unteren Vorderseite des Bodens der Matrize 20 entspricht dem Durchmesser der radialen Außenfläche der Felge J, so dass, wenn die Matrize 40 auf die Felge J abgesenkt wird, die radiale Innenfläche 41 der Matrize 40 die radiale äußere Zylinderfläche der Felge J überdeckt.
Die vordere Oberseite 14 des Dorns 10 schließt über eine Rundung an die zylindrische Fläche 11 an, deren Krümmungsradius mit dem Wert r' kleiner ist, als der anfängliche Krümmungsradius r der Rundung, die an die innere radiale Zylinderfläche der Felge J und die Oberfläche des Flansches F, an welche sie vor der Verdichtung anschließt. Vorzugsweise hat der Radius r' einen Wert von höchstens 1 mm.
Die Funktionsweise des Formwerkzeugs 1 wird nachstehend beschrieben.
Nach dem Aufsetzen des Rohlings der Riemenscheibe P auf die Führungsbolzen 100 mit Auflage auf der Fläche 30a des Abzugrings wird der bewegliche Teil der Presse in Richtung des in der Fig. 4a dargestellten Pfeils A auf den Tisch der Presse abgesenkt. Die untere Vorderseite des Bodens der Matrize 20 tritt dann mit der oberen Vorderseite des Flansches F in Kontakt. Anschließend, wenn der obere Teil 3 des Formwerkzeugs 1 weiter abgesenkt wird, liegen die unteren Enden der Bolzen 320 an den oberen Enden der Hubstangen 350 an, um sie dadurch nach unten zu ziehen. Die Bewegung der Hubstangen 350 in unterer Richtung wird von der gleichzeitigen Bewegung der Hubstangen 200 und damit dem Herabgleiten des Abzugrings 30 begleitet, der von diesen gehalten wird. Der Rohling der Riemenscheibe P tritt dann unter der Wirkung des von dem Boden der Matrize 20 in unterer Richtung ausgeübten Druckes allmählich mit dem Dorn 10 in Eingriff, bis der Flansch F auf der vorderen Oberseite 14 des Dorns 10 aufliegt. Die Fortführung der Abwärtsbewegung des beweglichen Teils der Presse wird von einem Einsenken des Bodens der Matrize 20 in die Matrize 40 begleitet, bis dieser Boden mit seiner oberen Vorderseite 25 an der Unterseite 51 des Trägers 50 zur Anlage kommt. Die Matrize 40 überdeckt dann die Felge J und kommt mit ihrer unteren Vorderseite 40a an der oberen Vorderseite 30a des Abzugrings 30 zur Anlage. Dieser Abzugring 30, der dann nicht mehr von den Hubstangen 200 gehalten wird, die durch die Wirkung der Bolzen 320 nach unten zurückgestellt werden, liegt dann mit seiner unteren Vorderseite 39 an der Oberseite 120a der Halterung 120 an, um die in der Fig. 4B dargestellte Position zu erreichen, in welcher der Rohling der Riemenscheibe P sicher zwischen der oberen Vorderseite 14 des Dorns 10 und der ringförmigen Fläche 21 des Bodens der Matrize 20 gehalten wird. Der Träger 50 wird gegenüber der in dieser Figur dargestellten Position weiterhin nach unten gezogen, um die Felge J zwischen der Fläche 21 des Bodens der Matrize 20 und der oberen Vorderseite 30a des Abzugrings 30 zu verdichten, an dem die freie Kante der Riemenscheibe anliegt. Während dieser Verdichtung bewegt sich der Dorn 20 über den Abstand b - b' nach unten, wie dies in der Fig. 4C dargestellt ist, wobei die neue Länge der Felge entlang der Achse X den Wert b' hat. Die Verdichtung der Felge j wird von einer Erhöhung ihrer Dicke begleitet, die einen Wert e' erreicht, welcher gleich der radialen Ausdehnung der ringförmigen Plansenkung R ist. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt der Dorn 10 nach Beendigung der Verdichtung mit seiner unteren Vorderseite 18 an der oberen Vorderseite 92 der Druckplatte 90 an. In der Praxis wird vorgezogen, wenn in der Endstellung die untere Vorderseite 18 des Dorns 10 ein restliches Spiel mit der Oberseite der Druckplatte 90 herstellt. Anschließend wird der obere Teil 3 des Formwerkzeugs 1 angehoben, die Bolzen 320 liegen nicht mehr auf den Hubstangen 350, die sich nach oben bewegen, und die Hubstangen 200 bewegen den Abzugring 30 nach oben, um den Rohling der Riemenscheibe P aus dem Dorn 10 auszuwerfen.
In den Fig. 5A bis 5F sind schematisch die verschiedenen Schritte eines Verfahrens für die Herstellung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs 1 einer Mehrfachriemenscheibe dargestellt.
Zuerst wird durch Tiefziehen einer aus einem dünnen Blech bestehenden kreisförmigen Scheibe D (Fig. 5A) ein Rohling einer Riemenscheibe in Form einer Glocke hergestellt, die laminiert wird, um eine Felge J mit konstanter Dicke zu erreichen (Fig. 5B).
Der Rohling der Riemenscheibe in Form einer Glocke wird anschließend an seiner freien Kante abgeschliffen (Fig. 5C), um Unregelmäßigkeiten in der Höhe auszugleichen, die beim Tiefziehen entstanden sind, und anschließend wird (Fig. 5D) der Boden E des Rohlings umgedreht, um einen Flansch F herzustellen. Die Felge J schließt an einen ringförmigen Teil des Flansches F an, welcher senkrecht zu der Symmetrieachse der Riemenscheibe verläuft.
Insbesondere schließt die radiale Innenfläche der Felge J an die Innenseite dieses ringförmigen Teils des Flansches über eine Rundung mit einem Krümmungsradius r an. Der Rohling der Riemenscheibe wird anschließend auf das Formwerkzeug 1 aufgesetzt und die Felge j wird verdichtet. Nach dem Verlassen des Formwerkzeugs 1 (Fig. 5E) besitzt die Felge J eine Dicke e', die über e liegt und entlang der Achse X konstant ist, wobei die Felge J an der Innenseite des ringförmigen Teils des Flansches F über eine Rundung mit einem Krümmungsradius r verbunden ist, der kleiner ist, als der Krümmungsradius r, wobei r' zweckmäßigerweise höchstens einen Wert von 1 mm hat, und an der Außenseite des ringförmigen Teils des Flansches über einen rechten Winkel anschließt.
Anschließend werden auf der radialen Außenfläche der Felge J durch ein per se bekanntes Fließdrückverfahren mehrere Seilrillen hergestellt.
In der Fig. 6 ist eine Riemenscheibe dargestellt, welche mit Hilfe des vorgenannten Verfahrens hergestellt worden ist und anschließend mit einem Schwindungsdämpfer 500 ausgerüstet wurde.
Diese Riemenscheibe enthält einen Flansch F, an den eine Nabe 510 angeschweißt ist, um eine Befestigung zum Beispiel an einer Kurbelwelle zu ermöglichen. Der Flansch kann in bekannter Weise Entlastungsbohrungen aufweisen.
Die Riemenscheibe enthält eine Felge J, an deren radialer Außenseite durch Fließdrücken eine Reihe von n Seilrillen Gi, ...., Gn-1, Gn ausgebildet worden ist, wobei in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel n gleich 6 ist. Die äußeren Seilrillen G1 und Gn werden an der Außenseite durch ringförmige Verlängerungen umrandet, die jeweils einen Absatz T aufweisen, der von einem hervorstehenden Kamm V überlagert wird. Dieser fakultative hervorstehende Kamm V erlaubt es, ein axiales Überstehen des Keilriemens zu vermeiden, wenn dieser Keilriemen herausspringt.
Das erfindungsgemäße Formwerkzeug 1 erlaubt es, aufgrund des rechten Winkels, der zwischen den Flächen 21 und 41 entsteht, wenn die Matrize 40 auf den Dorn 10 abgesenkt wird, ab der anfänglichen Rundung, über welche die radial äußere Fläche der Felge J an den Flansch F anschließt, eine weitgehend rechtwinklige Außenfläche herzustellen, die in der Fig. 4C mit dem Bezugszeichen W gekennzeichnet ist. Diese weitgehend rechtwinklige Fläche garantiert eine Materialdicke, die ausreichend ist, um anschließend die Seilrillen durch Fließdrücken herzustellen.
Die Vorrichtung 500 für die Dämpfung von Schwingungen besteht aus einem Trägheitsring 501, der koaxial zu der Symmetrieachse der Riemenscheibe liegt, und deren radial äußere Oberfläche mit Hilfe einer Schicht aus einem viskoelastischen Material 502, wie zum Beispiel einem haftenden Elastomer, mit der radialen Innenfläche eines Montagerings 503 verklebt wird. Dieser Montagering wird mit Kraft in die Riemenscheibe eingedrückt und liegt dann an der radialen Innenfläche der Felge J an. Dieses zwangsweise Einsetzen wird dadurch möglich, dass mit Hilfe des Formwerkzeugs 1 die Felge J hergestellt wird, die es erlaubt, in der Tiefe der Nut G&sub1; am Punkt N, eine Materialdicke herzustellen (in der beschriebenen Ausführungsart 2,2 mm), die ausreichend ist, damit die Felge j die zwangsweise Einführung aushalten kann.
Schließlich erlaubt es die vorliegende Erfindung, Mehrfachriemenscheiben herzustellen, die ein besonders geringes Gewicht haben und sehr robust sind, da es zum Beispiel möglich ist, ein Blech an der Felge durch Verdichten zu verdicken, ohne dass sie bei einer Dicke von mehr als 3 mm brüchig wird.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Form der in den Zeichnungen dargestellten Riemenscheiben begrenzt. Es sind auch andere Konfigurationen der Schwindungsdämpfer, des Flansches und der Nabe der Felge vorstellbar. In jedem einzelnen Fall wird die Geometrie der unteren Vorderseite des Bodens der Matrize und der oberen Vorderseite des Dorns an die jeweilige Riemenscheibe angepasst.
Weiterhin kann eine Verbesserung der gleitenden Führung zwischen den unteren und oberen Teilen des Formwerkzeugs dadurch vorgeschlagen werden, dass diese mit zusätzlichen Führungssäulen ausgestattet werden, die gleitend in den an sie angesetzten Befestigungsflächen montiert sind.

Claims

1. Formwerkzeug (1), das auf eine Presse aufgesetzt und für die Formung eines Rohlings einer Riemenscheibe (P) verwendet wird und eine um eine Symmetrieachse (X) drehbar gelagerte zylindrische Felge (J) aufweist, sowie einen Flansch (F), mit dem die Felge verbunden ist, und das folgendes aufweist:

- einen Dorn (10) und einen Matrizenboden (20), welche sich mindestens während des Betriebes der Presse an die beiden gegenüberliegenden Seiten des Flansches anlegen können, wobei der Dorn (10) eine zylindrische Oberfläche (11) aufweist, die um dieses Symmetrieachse (X) drehbar gelagert und an der radialen Innenseite der Felge (J) angeordnet ist, und

- sowie einen Abzugring (30), der auf dem Dorn (10) entlang der Symmetrieachse (X) gleitend montiert ist und sich an den freien Rand (B) der Felge (J) anlegen kann,

dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug folgendes aufweist:

- eine Matrize (40), die auf dem Matrizenboden (20) entlang der Symmetrieachse (X) gleitend montiert ist und eine radial innen liegende zylindrische Fläche (41) aufweist, die um diese Symmetrieachse (X) drehbar gelagert und geeignet ist mindestens während des Betriebes der Presse die Felge (J) zu überdecken und die zusammen mit dem Dorn (10) einen ringförmigen Raum (R) bildet, welcher eine Breite hat, die größer ist, als die ursprüngliche Dicke (e) der Felge (J), wobei mindestens entweder der Abzugring (30) oder der Matrizenboden (20) während des Betriebes der Presse an das andere Teil angenähert wird, um die Felge axial zwischen einer ringförmigen Fläche (21) des Matrizenbodens (20) und des Abzugrings (30) zu verdichten, um dadurch die Dicke der Felge so weit zu vergrößern, daß sie die Breite des ringförmigen Raumes (R) erreicht.

2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenboden (20) entlang der Symmetrieachse (X) zwischen einer Endstellung, an der er an einem Widerlager (50) zur Anlage kommt, das mit einem beweglichen Teil der Presse fest verbunden ist, und einer Ausgangsstellung gleitend geführt wird, in welche er mit Hilfe der ersten Rückstellmittel (60) zurückgestellt wird und an einer Schulter (42) der Matrize (40) zur Anlage kommt, wobei diese Matrize (40) entlang der Symmetrieachse (X) zwischen einer Anschlagposition, in der sie an dem Widerlager (50) zur Anlage kommt, und einer Ausgangsstellung gleitend montiert ist in der sie von zweiten Rückstellmitteln (70) zurückgestellt wird.

3. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (10) entlang der Symmetrieachse (X) zwischen einer Anschlagposition, in der er auf einer Fußplatte (90) aufliegt, die fest mit einem festen Teil der Presse verbunden ist, und einer Ausgangsstellung gleitend montiert ist in welcher er von dritten Rückstellmitteln (80) zurückgestellt wird und in der er an einer Schulter (13) einer Rückhaltevorrichtung (120) zur Anlage kommt, welche an der Fußplatte (90) befestigt ist.

4. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (10) auf einem symmetrischen Führungsbolzen (100) gleitend montiert ist, welcher drehbar um die Symmetrieachse (X) gelagert ist.

5. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenboden (20) ein Innengewinde (110) aufweist, in das der Führungsbolzen (100) während des Betriebes der Presse eingreifen kann.

6. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des ringförmigen Raumes mindestens 3 mm beträgt.

7. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (10) an seiner oberen Vorderseite (14) eine ebene Fläche aufweist, die rechtwinklig zu der Symmetrieachse (X) liegt und über die Rundung eines Krümmungsradius (r'), der höchstens 1 mm beträgt, mit der radialen Außenseite (11) des Dorns (10) verbunden ist.

8. Verfahren für die Herstellung einer Mehrfachriemenscheibe, das folgende Schritte umfaßt:

- Tiefziehen aus einer kreisförmigen Scheibe eines glockenförmigen Rohteils einer Riemenscheibe, welche eine um die Symmetrieachse drehbar gelagerte zylindrische Felge aufweist,

- Abschleifen der freien Kante der Felge, um Unregelmäßigkeiten in deren Längsrichtung zu entfernen, welche durch das Tiefziehen verursacht worden sind,

- Umdrehen des Bodens des glockenförmigen Rohteils, um einen Flansch einer Riemenscheibe herzustellen, mit dem die Felge verbunden wird,

- Verdichten der Felge mit Hilfe eines Werkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 7, um sie dadurch dicker zu machen und ihr eine konstante Dicke zu verleihen,

- Herstellen durch Fließdrücken einer Vielzahl von Seilrillen in der verdickten Felge.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die radiale Innenfläche der Felge mit Kraft ein Ring (503) einer Schwindungsdämpfer (500) eingepreßt wird, auf dessen radialem inneren Umfang mit Hilfe einer viskoelastischen Schicht (502) ein Trägheitsring (501) aufgebracht ist.

10. Mehrfachriemenscheibe, welche eine um eine Symmetrieachse drehbar gelagerte Felge und einen Flansch aufweist, wobei diese Riemenscheibe an ihrer Innenseite mit einer Schwindungsdämpfer ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge und der Flansch aus einem einzigen Blech hergestellt werden und die Felge rechtwinklig ohne Bildung einer Öse mit dem Flansch verbunden ist, und dadurch, daß die Dicke des Flansches durch axiale Verdichtung so verstärkt worden ist, so daß die Schwindungsdämpfer mit Kraft in die Felge eingepreßt werden kann.