(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔のある環状の金属薄板ディスクの一部を軸回転圧延して成形されたハブの成形方法であって、
前記孔の軸に沿って、前記孔の中へ成形ローラを位置決めする工程と、
前記環状の金属薄板ディスクを回転させる工程と、
前記環状の金属薄板ディスクの一部を前記孔の端から寄せ集めるとともに前記孔から径方向に沿って外側へ押しのけるように、前記金属薄板ディスクが回転している間、前記成形ローラを、前記孔の端に対し径方向に沿って外側へあらかじめ定められた距離だけ動かす工程と、
前記金属薄板ディスクが回転している間、前記孔の軸に沿って前記成形ローラを往復させる工程と
を含むハブの成形方法。
【請求項２】
孔のある環状の金属薄板ディスクの一部を軸回転圧延して成形されたハブを備えたプーリの成形方法であって、
前記孔の軸に沿って、前記孔の中へ成形ローラを位置決めする工程と、
前記環状の金属薄板ディスクを回転させる工程と、
前記環状の金属薄板ディスクの一部を前記孔の端から寄せ集めるとともに前記孔から径方向に沿って外側へ押しのけるように、前記金属薄板ディスクが回転している間、前記成形ローラを、前記孔の端に対し径方向に沿って外側へあらかじめ定められた距離だけ動かす工程と、
前記金属薄板ディスクが回転している間、前記孔の軸に沿って前記成形ローラを往復させる工程と
を含むプーリの成形方法。
【請求項３】
請求項２における成形方法において、前記ディスクが、ベルト受け部を有するリムと一体のウェブを含む。
【請求項４】
ハブとウェブとを含むプーリの成形方法であって、
環状の金属薄板ディスクを軸回転圧延成形機に挿入し、
前記環状の金属薄板ディスクを前記軸回転圧延成形機に固定し、
凹型外部輪郭表面を有する成形ローラを前記孔に対し軸線に沿って位置決めし、
前記孔の中へ前記成形ローラを移動させ、
前記環状の金属薄板ディスクを回転させ、
前記環状の金属薄板ディスクの一部を前記孔の端から寄せ集めるとともに前記孔から径方向に沿って外側へ押しのけるように、前記金属薄板ディスクが回転している間、前記成形ローラを、前記孔の端に対し径方向に沿って外側へあらかじめ定められた距離だけ動かし、
前記金属薄板ディスクが回転している間、前記孔の軸に沿って前記成形ローラを往復させ、
前記ウェブの外部表面に対してプーリ成形ローラを位置決めし、
前記ウェブを押しのけるため、前記プーリ成形ローラを前記ウェブの外部表面に対して径方向に沿って内側へあらかじめ定められた距離だけ動かし、これによってベルト受け部を有するリムを成形することを特徴とするプーリの成形方法。
【請求項５】
請求項４における成形方法において、前記ディスクが、ベルト受け部を有するリムと一体のウェブを含む。
【請求項６】
請求項１における成形方法において、前記成形ローラを移動させる工程は、前記孔の端に対して周上に連続的な円環体形状を成形するように、前記成形ローラを移動させる工程を含む。
【請求項７】
請求項４における成形方法において、前記成形ローラを移動させるとき、前記孔の端に対して周上に連続的な円環体形状を成形するように、前記成形ローラを移動させることを含む。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、軸回転圧延成形によって製造される金属薄板状のハブあるいはプーリに関し、特に、環状の金属薄板ディスクをディスクの孔から径方向に沿って外側へ押しのける（displacing）ことにより軸回転圧延成形されるハブを備えたプーリに関する。
【０００２】
機械を使って棒材から成形されたハブは、プーリを製造するため、金属薄板状のウェブおよびリムへ取り付けられる場合がある。金属薄板状のウェブ（あるいはディスク）およびリムは、溶接、ろう付け、ファスナーによる締結、あるいは接着により、機械製造されたハブに取り付けられる。機械製造されるハブは、閉じ孔など複雑な形状のハブを提供することを可能にするが、しかしながらそのことは、ハブをリムに取り付ける際の軸方向アライメントに関する重量、コストおよび製造処理の複雑さといった付随する問題を生じさせる。
【０００３】
金属薄板状のハブあるいはプーリは、一連の押型を使用するプレス成形、マンドレルやローラを使用する軸回転成形、あるいはそれらの組み合わせによって成形できる。例えば、プレス成形によるハブ一体型のプーリが米国特許第５，４４１，４５６号明細書に開示されており、図５には段状の孔が、図８にはスプライン受け溝を備えた孔が示されている。ベルト受け溝は、プーリのリム状に軸回転成形されている。その他のハブ一体型のプーリは、米国特許第４，８２４，４２２号明細書に示されている。
【０００４】
独国特許第４，４４４，５２６号明細書には軸回転成形によるハブの成形方法が開示されており、そこでは、主軸台のマンドレルに対し反対側で支持されて軸回転する環状の金属薄板ディスクの一方に対し、成形ローラがプレスされる。成形ローラは、回転ディスクの片側に対し径方向に沿って内側へ徐々に動かされ、これにより、ディスクの一部を薄くするとともに元の金属薄板よりも薄い側壁を成形している間に、金属の一部が押しのけられる。金属が押しのけられるとき、環状の波が形成され、その波は軸方向へ段々と延びていく。成形ローラは、環状に押しのけられたディスクをマンドレルに対してプレスし、同時にディスクを構成要素とするハブを成形する。そのようなハブの問題として、成形されるハブの側壁がハブの一方の側からしか成形されないという点がある。それに加え、そのようなハブを成形するためにはより多量の金属が押しのけられることになり、それだけで、より小さな外径が求められるハブを成形するのが非常に難しい。
【０００５】
（発明の要約）
本発明に従った孔のあるハブは、環状の金属薄板ディスクの一部が軸回転圧延成形されたものである。ハブは、環状の金属薄板ディスクの一部を孔から径方向に沿って外側へ押しのけることにより成形される。そのように成形された、環状の金属薄板ディスクを構成要素とするハブは、ハブ成形前における環状の金属薄板ディスクの厚さ以上の厚さを有するウェブを成形する。ウェブは、ベルト受け部分を有するリムを軸回転圧延成形するために使用されてもよく、また、それ自体一個の軸回転圧縮成形プーリに使用されてもよい。ウェブはまた、ハブとウェブから離れた部分としてのベルト受け部を有するリムと連結するために使用されてもよい。
【０００６】
軸回転処理の間、成形ローラは、同時に回転させられている環状の金属薄板ディスクの孔に対して押される。成形ローラは、軸方向の往復運動を伴うまたは伴わないで、回転するディスクの孔に対して段々と径方向に沿って外側に動かされ、この結果、軸方向に延びるつばという形で金属の一部が押しのけられる。成形ローラは、任意の数だけある様々なハブ形状を成形するため、様々な表面形状を含む。それに加え、軸回転処理において、異なった時間に環状の金属薄板ディスクに作用する２つ以上の成形ローラを使用するようにしてもよい。
【０００７】
本発明の目的は、環状の金属薄板ディスクの一部をディスクの孔から外側へ向けて押しのけることによって軸回転圧延成形されるハブを提供することにある。本発明は、軸アライメントに関する複雑さを軽減させることにより、ハブの製造を容易にする。さらに本発明は、より小さくコンパクトなハブおよびプーリを製造する能力を与える。
【０００８】
本発明の他の目的は、軸回転成形処理後に厚さが変化せず、そのことによってより強度のあるウェブが一体となったハブを軸回転成形する方法を提供することにある。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の目的あるいは利点は、図と記述を参照した後明らかになる。
【００１０】
（発明の説明）
図１〜図７を参照すると、孔２６を有する金属薄板の環状ディスク１０は、概して符号１２で示される回転圧延成形機を使用して作業するために位置決めされており、軸回転圧延成形機は、主軸台１４、成形ローラ１６、そして保持具１８を含む。
【００１１】
図１において、主軸台１４は、ディスク１０の外径３０を受け入れることができるようにサイズ化された円筒状の凹部２２を有しており、凹部は、ディスク１０の厚さＴより小さい深さを有する。保持具１８は、ディスク１０の外径３０の一部を受け入れるため、対応する円筒状の凹部２４を有しており、保持具の凹部はディスク１０の厚さＴより小さい深さを有する。
【００１２】
成形ローラ１６は、求められた材料の流れ作業に対応する外部輪郭表面３４を有する。図１では、成形ローラ１６は、材料としてのディスク１０を寄せ集めて平らにする外部輪郭表面３４を有する。
【００１３】
図２は、成形作業前における、回転圧延成形機１２に挿入された環状ディスク１０を示している。ディスク１０は、保持具１８の凹部２４および主軸台１４の凹部２２の内部に固定されている。成形ローラ１６は、孔２６に対し、かつ孔２６内部において軸線に沿って位置決めされている。主軸台１４は、あらかじめ定められた１分間当たりの回転数によって回転させられる。
【００１４】
図３は、径方向に沿って外側の位置へ動かされる成形ローラ１６を示しており、その結果、環状の金属薄板ディスク１０が回転させられている間、成形ローラ１６の外部輪郭表面３４は孔２６に対して押し出される。成形ローラ１６は、ディスク１０が軸回転しているときに回転自在であり、成形ローラ１６はまた、孔２６の軸に平行な軸に沿って往復してもよい。成形ローラ１６は、金属であるディスク１０の一部を、孔２６から径方向に沿って外側へ向けて押しのけることを開始する。成形ローラ１６の径方向の動きおよび外部輪郭表面３４については、選択された孔とハブのサイズおよび形状を成形するための一致した径方向の動きおよび表面が用いられる。
【００１５】
例えば図４は、金属であるディスク１０を寄せ集め、そして金属であるディスク１０を裂くために使用される、凸型外部輪郭表面４２を有するオプションの成形ローラ４０を示している。
【００１６】
図５は、ディスク１０の金属を寄せ集めて平らにするために使用される、平坦外部輪郭表面５２を有するオプションの成形ローラ５０を示している。
【００１７】
同様に、ディスク１０の金属を寄せ集めるために使用される、凹型外部輪郭表面６２を有するオプションの成形ローラ６０が図６に示される。
【００１８】
図７は、ハブ７０を成形した後に軸回転圧延機１２から取り除かれた環状のシ金属薄板ディスク１０を示す。ハブ７０は、構成要素となるディスクすなわちウェブ１０と孔２６を含む。ハブ７０は、孔２６の軸Ａに平行な方向に沿って、ウェブ１０の第１表面２７および第２表面２９から延びている。
【００１９】
図８ａ〜図８ｅを参照すると、オプションとなる様々な進行（progressive）作業工程を含む、本発明のハブ５０の進行した形状が例示されている。図８ａは、軸回転圧延成形される前の孔２６を備えた環状の金属薄板ディスク１０を示す。ディスク１０は、外径３０と厚みＴをもつ。
【００２０】
いくつかのアプリケーションの中で、図６に示すような凹型外部輪郭表面６２を有する成形ローラ６０は、図８ｂ、８ｃにおいて符号６４で示されるように、ディスク１０の金属を寄せ集めるために使用される。図４に示すような、ディスクを寄せ集めた後の凸型外部輪郭表面４２を有する成形ローラ４０の使用を含むオプションの進行工程は、図８ｄ〜８ｆにおいて符号４４に示されるように、ディスク１０の金属を裂くために使用すればよい。図５に示すような、平坦外部輪郭表面５２を有する成形ローラ５０の使用を含むオプションの進行工程は、図８ｇにおいて符号５４に示されるように、ディスク１０の金属を延ばして平らにするために使用すればよい。
【００２１】
図９を参照すると、構成要素となるディスク１０、すなわちウェブおよびＶリブ型リム７２を備えた本発明の孔７４付きハブ７０はまた、内部ネジ山７６を含むように成形されてもよい。図１０は、内部ネジ山７６を形成するために使用される成形ローラ７１を示す。成形ローラ７１は、内部ネジ山７３を含む。
【００２２】
図１１を参照すると、構成要素となるディスク１０、すなわちウェブおよびＶリブ型リム７２を備えた本発明の孔７４付きハブ７０はまた、閉じ孔７７を含むように成形されてもよい。図１２は、閉じ孔７７を形成するために使用される成形ローラ７５を示す。成形ローラ７５は、突起表面７９を含む。
【００２３】
構成要素となるディスク１０、すなわちウェブを備えた本発明のハブ７０は、例えば図１３、図１４に示すようなプーリに結びつけて使用すればよい。図１３を参照すると、円筒状プーリ８０が例示されている。ディスク１０（すなわちウェブ）の外部円周縁は、ベルト（図示せず）を受けるための一体となった円筒状リム８２を成形するため、知られている方法によって裂かれる。
【００２４】
Ｖリブ型プーリ９０は図１４に示されており、ディスク１０の外部円周縁は、Ｖリブ型ベルトと係合するために複数のＶリブ溝９４を有するリム９２を成形するため、知られている方法によって裂かれる。
【００２５】
図１５においてＶベルトプーリ１００が示されており、ディスク１０の外部円周縁は、少なくとも１つのＶ溝１０４を有するリム１０２を成形するため、知られている方法によって裂かれる。
【００２６】
上述した詳細な記述は単に例示する目的でなされたものであり、クレームの範囲を制限する意図はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  軸回転圧延成形機の重要な構成要素および軸回転圧延成形するため成形機に位置決めされた環状ディスクを示した概略的断面図である。
【図２】  図１と同様な、軸回転圧延成形の開始前における成形機と位置決めされたディスクとを示した図である。
【図３】  図２と同様な、進行した作業工程を示した図である。
【図４】  図３と同様な、オプションである進行した作業工程を示した図である。
【図５】  図３と同様な、オプションである進行した作業工程を示した図である。
【図６】  図３と同様な、オプションである進行した作業工程を示した図である。
【図７】  図２と同様な、最終の軸回転成形工程を示した図である。
【図８】  環状ディスクの中心線から径線に沿った断面図であり、オプションである作業を含む、環状のディスクの一部から金属の一部の進行した押しのけと、本発明のハブの形状とを示した図である。
【図９】  内部ネジ山を有する本発明のハブの断面図である。
【図１０】  図９に示されるハブを成形するために使用される成形ローラの断面図である。
【図１１】  閉じ孔を有する本発明のハブの断面図である。
【図１２】  図１１に示されるハブを成形するために使用される成形ローラの断面図である。
【図１３】  本発明のハブを備えた平坦プーリの断面図である。
【図１４】  本発明のハブを備えたＶリブ型プーリの断面図である。
【図１５】  本発明のハブを備えたＶベルト型プーリの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図８ｆ】
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【図８ｇ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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