JP3795015B2 - マンドレルを用いずにシートメタルカップを成形する方法 - Google Patents

Description

本発明はシートメタルカップの成形の方法に関し、特にマンドレルを用いずにシートメタルカップを成形する方法に関する。

プーリおよびアイドラとして使用されるメタルカップは、スピニングにより、あるいはメタルを平らな円形メタルブランクすなわちハブを有するメタルブランクを成形することにより成形されてもよい。平らなブランクはスピニングマシンに配置され、固定チャックにより所定の位置に保持される。中心マンドレルすなわち心押し台はブランクの中心に対して押圧される。マンドレルはまた、全幅方向に交差したブランクを支持するために、軸方向位置に配置される。ブランクは、成形ローラがブランクに対して径方向に移動する間、回転させられ、この間ブランクはマンドレルにより支持される。成形ローラが内側に移動するとき、メタルは中心マンドレルに対して塑性変形して集められ、ハブを成形する。成形工程は中心マンドレルに大きな側面の負荷を与え、このため、変形に抵抗するのに十分な厚みを有することが中心マンドレルと関連した機械に必要となる。

従来技術の代表は、シートメタルのフラットディスクからスピン成形された一体的なハブを有するプーリを開示したホジャ等（Hodjat）に付与された米国特許第5,947,853号（1999年）明細書である。メタルが支持マンドレルに交差したプーリハブに向かって集められたとき、中心マンドレルはハブの位置と大きさを制御する。

従来技術の代表は、カップ型ブランクを使用したプーリの製造工程を開示したドラコフスキ（Dorakovski）に付与された米国特許第4,404,829号（1983年）明細書である。カップ型ブランクは供給プランジャと心押し台アセンブリの間に固定される。心押し台、リブドプーリに成形されるとき、ブランクに完全に係合して支持する。

従来技術における十分な厚みのマンドレルの使用はブランクカップの大きさに制限を与える。例えば、４０mmの外径を有する通常使用される軸受を有する自動車用プーリを製造するために、プーリの直径は約６４mmより小さくはできない。これはマンドレルの厚みが８mmよりも小さくできないためであり、そうしなければ成形工程において破壊することがあるためである。

必要なものはマンドレルの使用を省いたシートメタルカップの成形方法である。必要なものは、小さい半径のカップを成形するためのマンドレルを使用することなくシートメタルカップを成形する方法である。本発明はこれらのニーズに合致する。

本発明の第１の特徴はマンドレルを使用することなくシートメタルカップを成形する方法を提供することである。

本発明の他の特徴は小さい半径のカップを成形するための、マンドレルの使用を省いたシートメタルカップの成形方法を提供することである。

本発明の他の特徴は、本発明の次の記述と添付した図面によって明らかになるであろう。

本発明はマンドレルを使用することなくシートメタルカップを成形する方法を備える。カップ型ブランクは最初、リムの外縁にレリーフを有するようにして製造される。ブランクはスピニングマシンに固定される。レリーフは曲げ工程を制御して促進し、所定の曲げ点において一様なカーブを形成する。ローリング工程の間、成形ローラはリムに係合し、回転軸に平行に連続的に移動する。成形ローラが移動するにしたがって、リムは回転軸に垂直な位置から回転軸に平行な位置まで、連続的に曲げられる。必要であれば、完全に成形されたリムは軸受または軸を収容するために穴をあけられる。これにより、プーリまたはアイドラとして使用できる小さい半径のカップを、マンドレルを使用することなく成形することができる。

明細書に組み込まれて明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、記述とともに、本発明の原理を説明するために役立つ。

図１はブランクの横断面図である。カップ型ブランク１０はリム１２とハブ１３を備える。ブランク１０は打ち抜き加工によって初期形状を与えられてもよい。ハブ１３は回転軸Ａ−Ａの周りに半径Ｒ３を有する中心孔を有する。中心孔は軸または軸受（図示せず）を受容してもよい。

リム１２はレリーフ１１をさらに備える。レリーフ１１はリム１２の面上に高さＨを有する。高さＨは0.05mmから２mmの範囲である。レリーフ１１は成形ローラの移動方向の反対方向に突出する。レリーフ１１は軸Ａ−Ａから半径Ｒの部位に位置し、ハブ１３を取り囲む。レリーフ１１は、ここに記載されるように、リム１２における曲げ位置を適切に制御するために、ローリング工程に先立ってブランクに成形される。これにより、レリーフはローリング工程において生じる曲げ位置の制御を可能にし、ここに記載されているように、回転軸に同軸的に外周面を成形することとなる。

図２は成形機でのブランクの横断面図である。ブランク１０は内型３０と外型４０の間に固定される。ハブ１３は各型の部分間に保持され、各型の部分はブランクの一部を支えるように成形される。タング４１はハブ１３を内型３０に対して径方向に支持する。内型３０はハブの中心孔を貫通して延び、ローリング工程の間ハブを支持し、あるいはハブ１３の肩部３１に寄りかかる。

成形工程において、成形ローラはリムに隣接した初期位置に定められる。成形ローラは、外面２１の望ましい最終的な半径Ｒ３に依存して、軸Ａ−Ａから半径Ｒ１の位置に定められる。Ｒ１は半径Ｒよりも大きい。ローラはブランク１０の外面２１に係合する。成形ローラ２０は図３および４に示されているように、中心軸Ａ−Ａに実質的に平行に、方向Ｍ₁に動かされる。

図３は成形機において成形されるブランクの横断面図である。成形ローラ２０は方向Ｍ₁に連続的に移動する。リム１２は最初、レリーフ１１において曲げられる。ブランクのリム１２は、回転軸Ａ−Ａに平行になるまで連続的に成形され、この点において、リム１２は外型４０の面４２に接触する。面４２は成形工程が完了したとき、リム１２に同心的である。スムーズな半径の曲がり部１４がレリーフ１１の位置に成形される。

半径Ｒにおけるレリーフ１１の位置は完全に成形されたカップの全半径Ｒ２を決定する。レリーフ１１は、所望の値を有する半径Ｒ２を生じるために、ユーザのニーズに応じて、高さＨを変化させることによって大きさを決めてもよく、半径Ｒを変化させることによって位置を決めてもよい。レリーフの半径Ｒと成形ローラＲ１の係合半径は結合して、軸Ａ−Ａからカップ２１の外面までの全半径を決定する。面４２が最終的な所定の半径に成形されたリム１２を受容するために作用し、また成形工程においてリム１２を支持するマンドレルとして機能しないことに注意すべきである。したがって、メタルカップはマンドレルを用いることなく完全に成形される。

成形されたカップの面１５もまた、所定の直径を有する孔を有し、あるいは所望の直径に打ち抜かれる。

図４は成形機においてカップを成形する工程の横断面図である。リム１２は図２に示されるように、最初は位置Ａにある。成形ローラ２０がリム１２に係合し方向Ｍ₁に移動するにしたがって、リム１２は連続的に位置Ｂまで、そして位置Ｃまで丸められる。ローリング工程の完了において、リム１２は、図３に示されるように、最終位置Ｄにある。最終位置Ｄは、リム１２がカップの回転軸Ａ−Ａに平行で、かつハブ１３に隣接する位置である。

開示された工程の使用により、カップは半径Ｒ２が半径Ｒ３よりもわずかに大きく成形される。これはＲ２の値の１．０５から３倍に等しいＲ３の範囲にあり、他の方法で示すと、Ｒ３＝１．０５×（Ｒ２）からＲ３＝３×（Ｒ２）である。理解されるように、この工程は、経済的に製造された、小さい直径のメタルカップをもたらす。

ここに記載された工程により生産されるカップは、プーリ、アイドラ、あるいは円形回転要素を必要とする他の用途のようなアプリケーションに使用さる。

本発明のひとつの形態が説明されたが、ここに記載された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、構成と関連した部分に種々の変形が施されることは当業者にとって自明である。

ブランクの横断面図である。 成形機におけるブランクの横断面図である。 成形機において成形されたブランクの横断面図である。 成形機においてプーリを成形する工程の横断面図である。

Claims (9)

1. 実質的に同一線上にないリムとハブを有するブランクを型に固定するステップと、
   前記ブランクを回転させるステップと、
   前記リムに対して半径Ｒ１で成形ローラを係合させるステップと、
   前記リムが前記ブランクの回転軸に実質的に平行になるまで前記ブランクの回転軸に平行に前記成形ローラを連続的に移動させることにより前記リムを成形するステップと、
   所定の点で前記成形ローラを停止させるステップと、
   前記ハブの周りに円周方向に沿って半径Ｒでレリーフを成形し、これにより曲げが前記成形ローラによって前記レリーフで生じるステップと
   を備えるカップの成形方法。
2. 前記ブランクを前記型に固定するステップが、
   半径Ｒ３を有する前記ハブを成形するステップと、
   前記ハブにおいて前記ブランクを前記型へ固定するステップと、
   前記リムに同心的な型の面によって完成した前記リムを支持するステップと
   をさらに備える請求項１に記載の方法。
3. 前記リムが前記ブランクの回転軸に実質的に平行になるまで前記ブランクの回転軸に平行に前記成形ローラを連続的に移動させることにより前記リムを成形するステップが、
   前記ハブに実質的に隣接する位置へ前記リムを成形する
   ステップをさらに備える請求項２に記載の方法。
4. 前記ハブの周りに半径Ｒでレリーフを成形し、これにより曲げが成形ローラによって前記レリーフで生じるステップが、
   前記リムの面の上に高さＨを有する成形する前記リムを成形する
   ステップをさらに備える請求項３に記載の方法。
5. 前記リムが前記ブランクの回転軸に実質的に平行になるまで前記ブランクの回転軸に平行に前記成形ローラを連続的に移動させることにより前記リムを成形するステップが、
   半径Ｒ２を有する位置まで前記リムを成形し、かつ半径Ｒ２が半径Ｒ３よりも大きい
   ステップをさらに備える請求項４に記載の方法。
6. Ｒ１がＲよりも大きい請求項５に記載の方法。
7. 前記リムと同一平面の型の面で前記成形されたリムを支持するステップが、
   Ｒ２に等しい半径に前記型の面を配置する
   ステップを備える請求項６に記載の方法。
8. 高さＨが0.05mmから2mmの範囲である請求項７に記載の方法。
9. 半径Ｒ２が1.05×（Ｒ３）から５×（Ｒ３）の範囲である請求項８に記載の方法。

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