DE2934155C2

DE2934155C2 - Verfahren zum Herstellen eines Keilriemenantriebsringes

Info

Publication number: DE2934155C2
Application number: DE2934155A
Authority: DE
Inventors: Hisanobu Katsuta Ibaraki Kanamaru; Kosaku Katsuta Ibaraki Sayo; Hideo Mito Ibaraki Tatsumi; Akira Tohkairin
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1979-08-23
Publication date: 1984-05-10
Also published as: JPS5530357A; DE2934155A1; US4290295A

Description

— daß an einem ringförmigen, zylindrischen Rohling (50) durch Formpressen die Riemenflanke (341) mit der ringförmigen Verdickung (345) ausgeformt und gleichzeitig durch Vorwärts-Fließpressen der der Verdickung abgewandten Seite ein rohrförmiges Teil (350) erzeugt wird, dessen Außendurchmesser dem Nutgrund (343) des Antriebsringes entspricht.

— daß anschließend durch Aufweiten des rohrförmigen Teiles (350) die andere Flanke (342) erzeugt wird, und

— daß zuletzt der verbleibende Rest zum hohlzylindrischen Ansatz (344) zurückgebogen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Keilriemenantriebsringes für eine elektro-mechanische Kupplung mit einer an einer Riemenflanke axial anschließenden, ringförmigen Verdickung und einem hohlzylindrischen Ansatz an der anderen Riemenflanke dessen Außendurchmesser dem dt « Ranken entspricht. Die DE-OS 21 54 739 berrifft eine Riemenscheibe, die in einem Stück und mit großer Genauigkeit angefertigt werden kann. Die Riemenscheibe wird durch Kaltfließpressen mit Nabe und Scheibe hergestellt, wobei der Scheibenrand eine sich nach innen verengende Rille aufweist. Diese Rille kann auch keilförmig gestaltet sein und wird durch Aufspalten und Einwalzen hergestellt. Es sind somit mehrere Arbeitsgänge erforderlich.

Durch die US-PS 38 51 366 ist ein Verfahren bekanntgeworder, nach dem eine Keilriemenscheibe aus einem einzigen Metallblechstück durch Biegepressen geformt wird.

Diese bekannten Keilriemensscheiben, die durch Biegepresseri aus einem einzigen Metallblechstück geformt sind, weisen den Nachteil auf. daß die Zahl der Vcrformungsschritte erhöht ist und daß ferner die strukturelle Festigkeit infolge der gleichmäßigen Dicke in jedem Teil der Scheibe gering ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen einer Keilriemenscheibe, wobei die Material- und Arbeitskosten gesenkt werden, die Scheibenteile mit unterschiedlicher Dicke in einfacher Weise herstellbar sind, die strukturelle Festigkeit der Keilriemenscheibe sehr hoch ist und die Keilriemenscheibe ein geringeres Gewicht als ähnliche Keilriemenscheiben, die durch Gießen oder Schmieden hergestellt sind, aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Patentanspruch angeführten Maßnahmen.

Der erfindungsgemäß hergestellte Keilriemenantriebsring mit dicken und dünnen Teilen eignet sich besonders zum Einsatz bei elektromagnetischen Kupplungen für den Antrieb von Verdichtern in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen od. dgl. und es wird dabei eine wesentliche Verminderung von Material- und Arbeitskosten erzielt.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Querschnitt des Keilriemenantriebsringes nach der Erfindung, der auf einer elektromagnetischen Kupplung angeordnet ist;

Fig.2A bis 2D Querschnittsansichten, die die Arbeitsschritte des Verfahrens verdeutlichen; ίο Fig.3 eine Teil-Querschnittsansicht, die die Beziehung zwischen dem Aufweitungsverhältnis und dem Aufweitungswinkel zeigt;

Fig.4 eine Grafik, die Versuchsergebnisse in bezug auf das Aufweitungsverhältnis und den Aufweitungswinkel wiedergibt; und

Fig.5 einen Teil einer perspektivischen Querschnittsansicht des mit dem Verfahren hergestellten Keilriemenantriebsringes.

F i g. 1 zeigt eine elektrische Kupplungs-Riemenscheiben-Einheit 10, auf der ein nach dem Verfahren hergestellter KeUriemenantriebsring 34 befestigt ist.

Der Keilriemenantriebsring 34 umfaßt eine Keilnut 340 mit einer ersten und einer zweiten Riemenflanke 341 und 34Z einem Nutgrund 343, einem von der zweiten Riemenflanke 342 ausgehenden zylindrischen Ansatz 344 und einer ringförmigen Verdickung 345 mit einer Reibungs-Endfläche 346- Der zylindrische Ansatz 344.

die zweite Riemenflanke 342 und die Verdickung 345 bilden einen Teil eines Kraftlinienwegs 28. wenn die

jo elektromagnetische Spule 22 erregt ist.

Die Einheit 10 umfaßt die elektromagnetische Spule 22, einen Rotor 30 und einen Anker 40. Eine Motonvelle 12 eines Verdichters 18 erstreckt sich in die Einheit 10 und ist in einem Lager 14, auf dessen Seite eine Abdekkung 16 des Verdichters 18 befestigt ist, drehbar gelagert.

Eine Wellennabe 13 mit einem Flansch 15 ist auf einem Ende der Motorwelle 12 festgelegt und mittels einer geeigneten Sicherungs.Tiuttei 2& auf dem Ende gehalten.

Die elektromagnetische Spule 22 hat ein mit der seitlichen Verdichter-Abdeckung 16 verbundenes Gehäuse 24. Die Spule 22 wird in bekannter Weise immer dann erregt, wenn der Fahrzeugmotor läuft, und erzeugt im Erregungszustand ein Magnetfeld, das von dem Gehäuse 24 ausgeht, das aus eimern Werkstoff mit niedrigem magnetischem Widerstand besteht.

Auf der Abdeckung 16 sind zwei Lagereinheiten 26 zur drehbaren Lagerung des Rotors 30 angeordnet, ίο Der Rotor 30 umfaßt eine Nabe 32, den Keilriemenantriebsring 34, der gemäß der Erfindung hergestellt ist. und eine scheibenförmige Platte 36, die zwischen der Nabe 32 und dem Keilriemenantriebsring 34 mit Metallelementen 37 und 38 aus nichtmagnetischem Werkstoff angeordnet ist.

Der Keüriemenantriebsring 34 ist auf der Abdeckung

16 des Verdichters 18 mittels der Lagereinheiten 26 in unveränderlichem axialem Abstand von dem Anker 40 drehbar angeordnet, so daß zwischen beiden ein axialer

bo Luftspalt 39 gebildet ist.

Der Keüriemenantriebsring 34 umfaßt eine Keilnut

340 mit einer ersten und einer zweiten Riemenflanke

341 und 342. einem Nutgrund 343, einem von der zweiten Riemenflanke 342 ausgehenden zylindrischen An-

b5 satz 344 und einer ringförmigen Verdickung 345 mit einer Reibungs-Endfläche 346. Der zylindrische Ansatz 344, die zweite Riemenflanke 342 und die Verdickung 345 bilden einen Teil des Kraftlinienwegs 28. wenn die

elektromagnetische Spule 22 erregt ist.

Der Keilriemenantriebsring 34 besteht aus einem Werkstoff mit niedrigem magnetischem Widerstand, so daß die Ausbildung von Magnetfeldern im Werkstoff möglich ist

Der Anker 40 umfaßt einen Scheibenteil 4Z der axial in Anlage an die Reibungs-Endfläche 346 des Keilriemenantriebsringes 34 mittels der Spule 22 verschiebbar ist.

Der Scheioenteil 42 des Ankers 40 umfaßt zwei aus Magnetwerkstoff bestehende Scheiben 44 und 45 und einen zwischen beiden angeordneten Metalltetl 46 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff; der Scheibenteil 42 ist mittels einer Blattfeder 47 abgestützt, die am Flansch 15 der Nabe 13 befestigt ist.

Wenn die elektromagnetische Spule 22 erregt wird, wird ein Magnetfeld erzeugt, das durch den Kraftlinienweg 28 (vgl. Fig. 1) charakterisiert ist und durch den Werkstoff der Bauteile des Keilriemenantriebsringes 34 sowie durch den Scheibenteil 42 des Ankers verläuft.

Der Scheibenteil 42 ist durch Spalte von der Reibungs-Endfläche 346 des Keilriemenantr'ebsringes 34 getrennt, wenn kein Magnetfluß vorhanden ist, d. h. wenn die Eiektromagnete nicht erregt sind. Sobald die Elektromagnete erregt sind und ein Kraftlinienfluß 28 vorhanden ist, wird ein Magnetkreis durch das Gehäuse 24. den zylindrischen Abschnitt 344, den zweiten Seitenabschnitt 34Z den Nutgrund 343, den Scheibenteil 345, die erste Scheibe 44 des Ankers 40, die Scheibe 36 des Keiiriemenantriebsringes 34, die zweite Scheibe 45 des Ankers 40 und die Rotornabe 32 aufgebaut, so daß der Scheibenteil 42 des Ankers in festem Reibkontakt niit der Reibungs-Endfläche 346 des Keilriemenantriebsringes 34 liegt und der Spalt 39 nicht vorhanden ist.

Fig. 2A zeigt ein Metallrohr als Rohling 50 und ein Werkzeug63 vordem Formgebungsschriti.

Fi g. 2B zeigt das Verformen durch Kaltfließpressen, wobei ein dicker Teil einschließlich einer Riemenflanke der Keilriemenscheibe sowie ein rohrförmiger dünner Ansatz 3*4 gebildet werden, wobei letzterer vom dicken Teil ausgeht und die andere Riemenflanke der Keilriemenscheibe umfaßt.

Nach F i g. 2A ist eine Werkzeughälfte 61 in den Rohling 50 aus Weicheisen eingeführt, ein Werkzeugring 62 ist um den Rohling 50 angeordnet, und ein rohrförmiges Werkzeug 63 befindet sich über tiem Rohling 50.

Das rohrförmige Werkzeug 63 hat eine ebene Fläche 64 und eine gewölbte Fläche 65 zur Bildung des dicken und des dünnen Teils der Keilriemenscheibe.

Die Werkzeughäliie 61 wird zur Bildung einer Innenseite der Keilriemenscheibe 34 benützt, während der Werk/^ugring 62 zur Bildung der Außenseite der Keilriemenscheibe 34 dient. Das rohrförmige Werkzeug 63 dient als Stempel zur Bildung des dicken Teils einschließlich der ersten Riemenflanke 341 der Keilriemenscheibe und des rohrförmigen dünnen Ansatzes 344 einschließlich der zweiten Riemenflanke 342.

Nachdem die Werkzeugteile 61, 62 und 63 und der Rohling 50 in der erläuterten Weise angeordnet sind, erfolgt das Verformen durch Kaltfließpressen mit dem rohrförmigen Werkzeug 63 entsprechend F i g. 2B.

Bei diesem Schritt wird auch die ringförmige Vcrdikkung 345 gebildet zum Herstellen einer starken und magnetisch wirksamen Verbindung, und der dünne Teil mit der ersten Riemenflanke 341 der Keilriemenscheibe 34 wird an einem oberen Endabschnitt des Rohlings 50 gebildet.

Der von dem dicken Teil der Keilriemenscheibe 34 ausgehende dünne rohrförmige Teil 350 wird gleichzeitig am unteren Ende des Rohlings 50 geformt.

Nach F i g. 2C wird der rohrförmige Teil 350 räch außen aufgeweitet, so daß eine V- oder Keilnut der Keilriemenscheibe 34 gebildet wird.

Vor diesem Schritt werden die Werkzeughälfte 61 und der Werkzeugring 62 entfernt, und ein neuer WerV-zeugring65 wird auf dem Rohling 50 angeordnet

Die Werkzeughälfte 64 hat einen abgestuften Durchmesser und wird als Stempel zur Bildung der zweiten Riemenflanke der Keilriemenscheibe 34 verwendet, während der Werkzeugring 65 zur Bildung der Außenseite der Scheibe 34 dient

Bei dieser Anordnung wird die Werkzeughälfte 64 in den dünnen rohrförmigen Teil 350 von unten eingeführt, um zusammen mit dem Werkzeugring 65 die V-Nut der Keilriemenscheibe 34 zu bilden.

Bei diesem Schritt wird der dünne rohrförmige Teil 350 mit der Werkzeughälfte 64 mit abgestuftem Durchmesser nach außen aufgeweitet, so daß die zweite Riemenflanke 342 und der Nutgrund M3 geformt werden.

Die Beziehung zwischen dem Aufweitungsverhältnis des Außendurchmessers d des dünnen rohrförmigen Teils 350 und seinem Innendurchmesser do sowie der Aufweitungswinkel Θ, der zwischen der zweiten Riemertüanke 342 und der Horizontalachse gebildet wird, ist aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich. In F i g. 4 ist auf der Ordinate das Aufweitungsverhältnis d/do und auf der Abszisse der Aufweitungswinkel Θ aufgetragen.

Wie aus F i g. 4 hervorgeht, wird das bevorzugte Auf-

weitungsverhälntis erhalten, wenn der rohrförmige Teil 350 unter einem Aufweitungswinkel zwischen ca. 35° und 50° nach außen aufgeweitet ist, so daß in einfacher Weise eine hochwirksame V-Nutbildung und eine

J5 gleichmäßige Dicke des dünnen Teils 350 erzielt werden.

Fig. 2D zeigt den weiteren Schritt der Bildung des hohlzylindrischen Ansatzes 344 der Keilriemenscheibe 34.

Vor diesem Schritt wird der Werkzeugring 65 von der Anordnung entfernt, und ein neuer Werkzeugring 66 wird aufgesetzt zur Bildung des hohlzylindrischcn Ansatzes 344 und eines Winkels zwischen der ersten und der zweiten Riemenflanke der Keilriemenscheibe 34.

Der beim Aufweitungsschritt nach jußen aufgeweitete dünne rohrförmige Teil 350 wird mit dem Werkzeugring 66 nach innen gedrückt, so daß der hohlzylindrische Ansatz 344 der Keilriemenscheibe geformt wird.
Der Winkel λ zwischen den beiden Riemenflanken 341 und 342 wird durch die den Werkzeugring 66 beaufschlagende Kraft bestimmt und liegt bevorzugt zwischen 32° und 36° (vgl. F i g. 5).

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentanspruch:

Verfahren zum Herstellen eines Keilriemenantriebsringes für eine elektro-mechanische Kupplung mit einer an einer Riemenflanke axial anschließenden, ringförmigen Verdickung und einem hohlzylindrischen Ansatz an der anderen Riemenflanke, dessen Außendurchmesser dem der Flanken entspricht, dadurch gekennzeichnet,