專利名稱：內(nèi)旋成型的輪轂及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過旋轉(zhuǎn)滾軋成型制成的板金屬輪轂或皮帶輪，但是更特別的是，本發(fā)明涉及一種具有旋轉(zhuǎn)滾軋制成的輪轂的皮帶輪，該輪轂是通過使環(huán)形板金屬盤片從孔中向外徑向地變形來成型的。
板金屬輪轂或皮帶輪可以通過使用一系列模具壓制成型或者通過使用心軸或輥子或這兩者的組合旋轉(zhuǎn)成型。例如，在美國專利5441456號中公開一種具有壓制成型的整體式輪轂的皮帶輪，該皮帶輪具有圖5中的階梯式孔和圖8中的帶花鍵接收槽的孔。皮帶接收槽旋轉(zhuǎn)成型在皮帶輪的輪輞上。另一種具有整體式輪轂的皮帶輪在美國專利4824422號中公開。
德國專利4444526號給出了一種旋轉(zhuǎn)成型制造輪轂的方法，該方法是將一個成形輥壓靠在旋轉(zhuǎn)的環(huán)形板金屬盤片的一側，板金屬盤片的相對一側由頭座心軸支撐。該成形輥靠在旋轉(zhuǎn)的盤片側邊上徑向向內(nèi)逐漸地移動，這使部分金屬變形，同時使部分盤片變薄并成型為一個比原板金屬厚度更薄的側壁。一個環(huán)形波紋隨著金屬變形而形成，并逐漸地軸向延展。成形輥把環(huán)形地變形的金屬壓靠向心軸，同時成型為盤片上的整體式輪轂。這種輪轂的問題是，已成型的輪轂的側壁被成型在輪轂的一側。此外，為了成型這種輪轂，要使大量金屬變形，因此要成型小外徑的輪轂非常困難。
在旋轉(zhuǎn)加工的過程中，成形輥壓靠著一個同步旋轉(zhuǎn)的環(huán)形板金屬盤片的孔，該成形輥逐漸徑向向外地、帶或者不帶軸向振動地、貼靠著旋轉(zhuǎn)盤片的孔地移動，并使部分金屬變形成軸向延展的軸襯。該成形輥包括各種表面配置，從而成型任何數(shù)量的不同輪轂形狀。此外，旋轉(zhuǎn)加工可包括，在不同時間上使用不止一種成形輥來作用在環(huán)形板金屬盤片上。
本發(fā)明的一個目的是，提供一種輪轂，該輪轂是通過使部分環(huán)形板金屬盤片從孔中徑向向外地變形的方式旋轉(zhuǎn)滾軋成型。本發(fā)明通過減小與軸對齊相關的復雜性的方式提供一種簡單的制造方法。不僅如此，本發(fā)明具有制造更加小巧的輪轂和皮帶輪的能力。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種旋轉(zhuǎn)成型一種具有整體式輪幅的輪轂的方法，在旋轉(zhuǎn)成型加工后，該輪幅厚度不變，因而更結實。


圖1是一個剖示意圖，其示出旋轉(zhuǎn)成形機器的關鍵部件和位于機器中的用于旋轉(zhuǎn)成形的環(huán)形盤片；
圖2與圖1相似，但顯示處于接近旋轉(zhuǎn)成形開始時的機器和盤片；圖3與圖2相似，但顯示一個分段加工工序；圖4與圖3相似，但顯示一個可選的分段加工工序；圖5與圖3相似，但顯示一個可選的分段加工工序；圖6與圖3相似，但顯示一個可選的分段加工工序；圖7與圖2相似，但顯示最后一道旋轉(zhuǎn)成型工序；圖8a到8e是從金屬盤片的中心線沿徑向線的橫截面視圖，其顯示包括可選工序在內(nèi)的來自環(huán)形盤片部分的金屬部分的分段形變和本發(fā)明的輪轂的成型；圖9是一個本發(fā)明的具有內(nèi)螺紋的輪轂的橫剖視圖；圖10是一個用來成型圖9所示輪轂的成形輥的橫剖視圖；圖11是一個本發(fā)明的具有閉口式孔的輪轂的橫剖視圖；圖12是一個用來成型圖11所示輪轂的成形輥的橫剖視圖；圖13是一個具有本發(fā)明輪轂的平皮帶輪的橫剖視圖；圖14是一個具有本發(fā)明輪轂的V形棱皮帶輪的橫剖視圖；和圖15是一個具有本發(fā)明輪轂的V形帶皮帶輪的橫剖視圖。
如圖1所示，頭座裝置14有一個圓柱形的凹槽22，尺寸可以容下盤片10的外直徑30，且凹槽的深度小于盤片10的厚度T。夾持工具18包括一個相應的圓柱形的凹槽24，用于容納盤片10的外直徑30的一部分，且夾持工具的凹槽的深度小于盤片10的厚度T。
成形輥16的形狀具有一種對應于所需的材料塑性變形加工的外輪廓表面34。如圖1所示，成形輥16包括一個外輪廓表面34，用于鐓粗與壓平盤片10材料。
圖2顯示，在成型操作前，環(huán)形盤片10插入旋轉(zhuǎn)滾軋成形機器12中。該盤片10在夾持工具18的凹槽24和頭座裝置14的凹槽22中夾緊。成形輥16放置在孔26中，并與孔26同軸。然后頭座裝置14每分鐘以預定的轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)。
圖3顯示，成形輥16移動至一個徑向向外的位置，使成形輥16的外輪廓表面34在環(huán)形板金屬盤片10旋轉(zhuǎn)時壓靠孔26。成形輥16在盤片旋轉(zhuǎn)時也可以自由轉(zhuǎn)動，而且該成形輥16也可以按與孔26軸線平行的軸線偏移。成形輥16起初從孔26處使部分盤片10金屬徑向變形。成形輥16的徑向運動及其外輪廓表面34相應地用來形成孔和輪轂所需的大小和形狀。
例如，圖4顯示，可選的成形輥40具有一個凸起的外輪廓表面42，用來鐓粗并叉分盤片10的金屬。
圖5顯示，可選的成形輥50具有一個平整的外輪廓表面52，用來鐓粗與壓平盤片10的金屬。
類似地，如圖6所示，可選的成形輥60有一個凹陷的外輪廓表面62，用來鐓粗盤片10的金屬。
圖7顯示，使輪轂70成型后，環(huán)形板金屬盤片10從旋轉(zhuǎn)成型機器12中取出。輪轂70包含一個整體式盤片或輪輻10和一個孔26。輪轂70從輪輻10的上表面27和下表面29沿孔26的軸線A的平行方向延展。
參照圖8a到8e，其示出包括各種可選的分段加工工序在內(nèi)的本發(fā)明的輪轂50的分段成型。圖8a顯示，旋轉(zhuǎn)成型之前的金屬盤片10的外形。盤片10具有外徑30和厚度T。
在有些應用中，如圖6所示，具有凹陷的外輪廓表面62的成形輥60用于如圖8b和圖8c中的64處所示的那樣鐓粗盤片10的金屬。如圖4所示，在鐓粗后，包括使用有凸起外輪廓表面42的成形輥40的可選的分段工序使盤片10金屬分叉成圖8d到圖8e中44處所示的形狀。如圖5所示，包括使用有平外輪廓表面52的成形輥50的可選的分段工序可用于將盤片10金屬鐓粗與壓平成圖8g所示的形狀54。
參照圖9，本發(fā)明的具有孔74的、帶有整體式盤片10或輪輻和V形棱輪輞70的輪轂70包括其內(nèi)螺紋76在內(nèi)也可成型出來。圖10顯示一個用來制作內(nèi)螺紋76的成形輥71。成形輥71上有外螺紋73。
參照圖11，本發(fā)明的具有孔74的、帶有整體式盤片10或輪輻和V形棱輪輞72的輪轂包括閉口式孔77在內(nèi)也可成型出來。圖12顯示一個用來成型閉口式孔77的成形輥75。成形輥75包括一個凸起的表面79。
如圖13和圖14所示的例子，本發(fā)明的帶有整體式盤片10或輪輻的輪轂70還可用作皮帶輪。圖13示出一個圓柱形的皮帶輪80。盤片10(或輪輻)的外周已用已知的方法分叉，從而成型為一個可以容納輪帶(圖中未示出)的整體式的圓柱形輪輞82。
圖14顯示一個V形棱皮帶輪90。盤片10的外周用已知方法成型為帶多個小V形槽94的輪輞92，用于安置V形棱輪帶。
圖15顯示一個V形帶皮帶輪100。盤片10的外周用已知方法成型為一個至少有一個V形槽104的輪輞102。
上述的詳細描述僅為說明目的，并不意味著限制權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種輪轂，其由部分環(huán)形板金屬盤片和孔經(jīng)旋轉(zhuǎn)滾軋成型，其改進包括，使部分環(huán)形板金屬盤片從孔中向外徑向變形。
2.一種具有輪轂的皮帶輪，該輪轂由部分環(huán)形板金屬盤片和孔經(jīng)旋轉(zhuǎn)滾軋成型，其改進包括，使部分環(huán)形板金屬盤片從孔中向外徑向變形。
3.如權利要求2所述的皮帶輪，其特征在于，該盤片包括一個與具有皮帶接收部分的輪輞連成一體的輪輻。
4.如權利要求3所述的皮帶輪，其特征在于，其皮帶接收部分包括一個基本圓柱形的表面。
5.如權利要求3所述的皮帶輪，其特征在于，其皮帶接收部分包括至少一個V形槽。
6.如權利要求3所述的皮帶輪，其特征在于，其輪輞通過旋轉(zhuǎn)成型方式由板金屬制成。
7.如權利要求2所述的皮帶輪，其特征在于，其輪輻與一個具有皮帶接收部分的輪輞互聯(lián)。
8.一種具有輪轂的皮帶輪，該輪轂由部分環(huán)形板金屬盤片經(jīng)旋轉(zhuǎn)滾軋成型，該輪轂帶有一個具有皮帶接收部分的輪輞和一個孔，此兩者由輪輻連接而成，其改進包括，使部分環(huán)形板金屬盤片從孔中向外徑向變形。
9.由板金屬成型的單件式皮帶輪，其包括一個具有皮帶接收部分的輪輞，一個有第一和第二表面的輪輻，該輪輻連接所述輪輞和一個輪轂，其改進包括，該輪轂從輪輻的第一個面和第二個面處延展。
10.一種包括孔的輪轂的成型方法，該方法包括旋轉(zhuǎn)具有孔的環(huán)形板金屬盤片；將一個固定件貼靠著孔沿徑向向外方向移動一預定距離，以使環(huán)形板金屬盤片變形，從而成型一個輪轂。
11.一種成型具有孔的輪轂的方法，該方法包括將具有孔的環(huán)形板金屬盤片插入旋轉(zhuǎn)滾軋成形機器中；將環(huán)形板金屬盤片夾緊在旋轉(zhuǎn)滾軋成形機器上；定位成形輥使之與孔軸線對齊；將成形輥移進孔中；旋轉(zhuǎn)環(huán)形板金屬盤片；將固定件貼靠著孔沿徑向向外方向移動一預定距離，以使環(huán)形板金屬盤片變形，從而成型一個輪轂。
12.一種包括一個輪轂和一個輪輻的皮帶輪的制造方法，該方法包括將具有孔的環(huán)形板金屬盤片插入旋轉(zhuǎn)滾軋成形機器中；將環(huán)形板金屬盤片夾緊在旋轉(zhuǎn)滾軋成形機器上；定位成形輥使之與孔軸線對齊；將成形輥移進孔中；旋轉(zhuǎn)環(huán)形板金屬盤片；將成形輥貼靠著孔沿徑向向外方向移動一預定距離，以使環(huán)形板金屬盤片變形，從而成型一個輪轂。定位皮帶輪成形輥使之貼靠著輪輻外表面；將皮帶輪成形輥貼靠著輪輻外表面沿徑向向內(nèi)方向移動一預定距離，以使材料變形，從而成型一個具有皮帶接收部分的輪輞。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有孔的輪轂,該輪轂是通過環(huán)形板金屬盤片(10)旋轉(zhuǎn)滾軋成型。該輪轂是通過使部分環(huán)形板金屬盤片(10)從孔中徑向向外變形而成。這樣與環(huán)形板金屬盤片(10)一體成型的輪轂形成輪輻,該輪輻具有的厚度等于或者不小于形成輪轂前的環(huán)形板金屬盤片的厚度。該輪輻可用于通過旋轉(zhuǎn)滾軋方式成型一個具有皮帶接收部分的輪輞,從而制成整體式的旋轉(zhuǎn)滾軋成型的皮帶輪。該輪輻還可用于連接一個作為與所述輪轂與輪輻相分離的零件的、具有皮帶接收部分的輪輞。
文檔編號B21H1/04GK1376094SQ00813506
公開日2002年10月23日 申請日期2000年4月10日 優(yōu)先權日1999年10月19日
發(fā)明者葉海亞·霍賈特, 馬克·R·卡達雷特, 約翰·P·勒斯 申請人:蓋茨公司