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Title:
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A METAL STRIP AND APPLICATION FOR SAID METAL STRIP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/059751
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for producing a metal strip. According to said method, a melt (13) of a metal alloy, optionally with non-metallic additives, is produced and fed into an open, rotating drum (10) in such a way that said melt (13) is sprayed radially onto the inner wall (12) of the drum (10). After striking the wall (12), the melt (13) is cooled and forms a seamless, amorphous metal strip (5). Metal strips produced using a method described in the claims above are preferably used for a thrust belt (1) for transmitting forces between two rotating parts (2, 3).

Inventors:
HOPF WILHELM (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/001285
Publication Date:
November 25, 1999
Filing Date:
May 03, 1999
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
HOPF WILHELM (DE)
International Classes:
B22D13/04; F16G5/16; (IPC1-7): B22D13/04; F16G5/16
Foreign References:
GB378308A1932-08-11
US2513101A1950-06-27
DE3643347A11987-07-02
DE3643347A11987-07-02
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 283 (M - 1613) 30 May 1994 (1994-05-30)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 211 (M - 501) 24 July 1986 (1986-07-24)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 336 (M - 535) 14 November 1986 (1986-11-14)
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Claims:
1. Patentanscrüche 1) Verfahren zur Herstellung eines Metallbandes, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmelze (13) aus einer Metalllegierung herge stellt wird, dass die Schmelze (13) derart in eine offene, rotierende Trommel (10) gelangt, dass die Schmelze (13) radial an die innere Wand (12) der Trommel (10) gespritzt wird und dass die Schmelze (13) nach dem Auftreffen auf die Wand (12) abgekühlt wird und sich ein nahtloses, amorphes Metall band (5) herausbildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze (13) zusätzlich zu den metallischen Be standteilen auch nichtmetallische Bestandteile aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Trommel (10) an der Innenwand (12) mittels eines gekühlten Metallzylinders (14) abgekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Metallzylinder (14) ein Kühlmedium (15) einge füllt ist.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Innenwand (12) der Trommel (10) eine vorgegebene Struktur aufweist, so dass das Metallband (5) nach dem Aufspritzen mit einer hierzu korrespondierenden Oberflächenstruktur ausgebildet wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche l bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Innenwand (12) der Trommel (10) eine Treppenstruktur aufweist, wodurch eine Anzahl der Metall bander (5) an den Treppenstufen (12a, 12b, 12c, 12d) mit je weils unterschiedlichem Durchmesser ausbildbar sind.
7. Vorrichtung Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Treppenstufen (12a, 12b, 12c, 12d) Vorsprünge (19) zur Trennung der Metallbänder (5) voneinander vorhanden sind.
8. Metallband, das mit einem Verfahren nach einem der An sprüche 1 bis 4 oder mit einer Vorrichtung nach den An <BR> <BR> <BR> sprüchen 5 bis 7 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Paket von an ihrem Innenoder Außendurchmesser je weils aneinanderliegenden Metallbändern (5) ein Schub gliederband (1) zur Übertragung von Kräften zwischen zwei rotierenden Bauelementen (2,3) bilden. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>9) Metallband nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Metallbänder (5) an ihrem Innen oder Außendurchmesser, jeweils einem dort anliegenden weiteren Metallband (5) gegenüberliegend, eine unebene Oberflächenkontur (20) zur Bildung von Schmiertaschen <BR> <BR> <BR> aufweisen.<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>10) Metallband nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, dass an dem Paket von an ihrem Innenoder Außendurchmesser jeweils aneinanderliegenden Metallbändern (5) in vorgege benen Abständen Schubglieder (6) angeordnet sind, die die zumindest in Teilbereichen vförmige Kontur des Schub gliederbandes (1) ausbilden und mit der das Schubglieder band (1) in eine entsprechend vförmige Führungsgeometrie (7) auf den rotierenden Bauelementen (2,3) eingreift.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Metall- bandes und eine Anwendung des Metallbandes Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbandes und eine Anwendung des Metallbandes nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungs- schrift DE 36 43 347 A1 ein im Querschnitt in etwa v- förmiger Getrieberiemen bekannt, der einen Stapel von schleifenförmigen Metallbändern enthält. Auf den Metall- bändern sind eine Vielzahl von v-förmigen Blöcken bzw.

Schubgliedern angeordnet, die in Umfangsrichtung des Me- tallbandes aufeinanderfolgend auf diesem montiert sind.

Um die hohen Belastungen des Metallbandes bei der Kraftübertragung als Schubgliederband, beispielsweise im Antrieb eines Kraftfahrzeugs auszuhalten, ist hier eine aufwendige Fertigungstechnik bei der Herstellung der Vielzahl von Metallbändern und der Befestigung der Blöcke notwendig. Die Metallbänder aus herkömmlichen, nichtamor- phen Stahl müssen dabei zumindest zum Teil geschweißt, geschnitten, entgratet, gewalzt und gehärtet werden.

Vorteile der Erfindung Ein Verfahren zur Herstellung eines Metallbandes nach der gattungsgemäßen Art wird in vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass zunächst eine Schmelze aus einer Me- talllegierung, gegebenenfalls mit dem Zusatz von nichtme- tallischen Stoffen, hergestellt wird und die Schmelze derart in eine offene, rotierende Trommel gelangt, dass die Schmelze im wesentlichen radial an die Innenseite der Trommel gespritzt wird. Die Schmelze wird nach dem Auf- treffen auf die Trommelwand relativ schnell abgekühlt, so dass sich ein nahtloses amorphes Metallband an der Innen- wand der Trommel mit einem sehr genau vorgebbaren Umfang herausbildet.

Die zur Herstellung amorpher Metalle benötigten Verfah- rensschritte und das entsprechende Grundmaterial für die Schmelze sind für sich gesehen in ihren Grundlagen be- reits in dem vorveröffentlichten Fachbuch :"Einstieg in die modern Werkstoffwissenschaft", Autor : Widhold Bro- stow, Carl Hanser Verlag München Wien, 1984, Seiten 202 bis 206 beschrieben. Hieraus ist bekannt, dass man Metal- le in einer Nichtgleichgewichtsphase herstellen kann, die dann als amorphe Metalle (sog. metallische Gläser) in der Regel ein höhere Festigkeit aufweisen als die in üblicher Weise hergestellten kristallinen Metalle.

Im einzelnen ist aus dem Fachbuch auf Seite 203 noch be- kannt, dass kleine geschmolzene Metallkügelchen auf ein wärmeleitendes Substrat geschleudert werden und sich dann nach einer relativ schnellen Abkühlung das amorphe Metall oder eine optimierte Legierung, ev. auch unter Zusatz von nichtmetallischen Stoffen, herausbildet.

Gemmas der Erfindung wird durch das Aufspritzen der Me- tallschmelze auf die Innenseite einer rotierenden Trommel in besonders vorteilhafter Weise eine einfache Ferti- gungsfolge bei der Herstellung eines nahtlosen Bandes er- reicht, wobei das Metallband auch für besonders hohe me- chanische Belastungen ausgelegt ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des er- findungsgemäßen Verfahrens weist die innere Oberfläche der Trommel eine vorgegebene Struktur auf, so dass das Metallband nach dem Aufspritzen mit einer hierzu korre- spondierenden Oberflächenstruktur ausgebildet wird. Die Trommel kann dann an der Innenseite, an der die Schmelze auftrifft, mittels eines gekühlten Metallzylinders auf einfache Weise schnell abgekühlt werden. Die jeweils ge- wünschte Struktur oder Kontur befindet sich anschließend der Außenseite des Metallbandes ; durch Umstülpen des Me- tallbandes kann diese Struktur auch auf die Innenseite des Metallbandes gelangen.

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Metallbandes weist an der Oberfläche der Innenwand der Trommel eine Treppenstruktur auf, womit ei- ne Anzahl der Metallbänder an den Treppenstufen mit je- weils unterschiedlichem Durchmesser sehr präzise herge- stellt werden kann. Zur einfachen Trennung der Metallbän- der voneinander nach der Herstellung können an den Trep- penstufen Vorsprünge angebracht sein, die die ansonsten einheitliche Fläche des amorphen Materials unterbrechen.

Bei einer bevorzugten Anwendung eines Metallbandes, das mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, ist das nahtlose Metallband Bestandteil eines Schubglie- derbandes zur Übertragung von Kräften zwischen zwei ro- tierenden Bauelementen. Für sich gesehen ist ein solches Schubgliederband aus der, in der Beschreibungseinleitung als Stand der Technik gewurdigten DE 36 43 347 A1 be- kannt. Erfindungsgemäß wird mit einem Paket von an ihrem Innen-oder Au$endurchmesser jeweils eng aneinanderlie- genden Metallbändern auf einfache Weise ein sehr strapa- zierfähiges Schubgliederband hergestellt.

Bei einem Schubgliederband mit den erfindungsgemäßen Me- tallbändern lassen sich mit einfachen und flexiblen Fer- tigungsmethoden weitaus komplexere und präzisere Gestal- tungen des gesamten Bandes fertigen, als dies beim Schub- gliederband nach dem Stand der Technik der Fall ist ; sie weisen außerdem eine höhere Belastbarkeit bei geringerer Bautiefe auf. Bei der Herstellung und Weiterverarbeitung der Metallbänder braucht hierbei weder geschweißt, ge- schnitten, entgratet, gewalzt und gehärtet werden Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Metallbandes besitzen zumindest einige der Metallbänder an ihrem Innen-oder Außendurchmesser, jeweils einem dort anliegenden weiteren Metallband gegenüberliegend, eine unebene, beispielsweise geriffelte, Oberflächenkontur, womit Schmiertaschen gebildet werden können in die gege- benenfalls ein Schmiermittel zwischen den einzelnen Me- tallbändern ausweichen kann.

GemäS einer bevorzugten Ausführungsform sind an dem Paket von an ihrem Innen-oder Außendurchmesser jeweils anein- anderliegenden Metallbändern in vorgegebenen Abständen Schubglieder angeordnet, die die zumindest in Teilberei- chen v-förmige Kontur des Schubgliederbandes ausbilden und mit der das Schubgliederband in eine entsprechend v- förmige Führungsgeometrie auf den rotierenden Bauelemen- ten eingreift. Auch hier ist mit einer besseren Anpass- barkeit der Kontur des Metallbandes eine einfachere Ge- staltung der jeweils erforderlichen Kontur der Schubglie- der und des gesamten Schubgliederbandes möglich.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildun- gen der Erfindung gehen amuser aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehre- ren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungs- form der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausfüh- rungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine Prinzipansicht eines Schubantriebs mit einem Schubgliederband, das ein Metallband enthält ; Figur 2 eine Detailansicht des Schubgliederbandes mit Schubgliedern auf dem Metallband ; Figur 3 eine Trommel zur Herstellung des erfindungs- gemäßen nahtlosen, amorphen Metallbandes ; Figur 4 einen Detailschnitt durch das auf der inne- ren Zylinderwand der Trommel gebildete Metallband ; Figur 5 einen Teilschnitt einer Bauform der inneren Wand der Trommel und Figur 6 einen vergrößerten Schnitt durch einige der Metallbänder mit einer Riffelung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist ein Schubgliederband 1 gezeigt, das zwi- schen einem rotierenden Bauelement 2 und einem weiteren rotierenden Bauelement 3 gespannt ist. Die gesamte Anord- nung dreht sich gemäß Pfeil 4 und dient beispielsweise der Kraftübertragung in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges, wobei die Bauelemente 2 und 3 eine va- riable Führungsgeometrie 7 für das Schubgliederband 1 durch eine axiale Verschiebung der Seitenteile um den Be- trag xl bzw. x2 veränderbare Radien rl und r2 haben.

Aus Figur 2 ist das Schubgliederband 1 im Detail zu er- kennen, wobei Metallbänder 5 mit auf dem Umfang aneinan- dergereihten einzelnen Schubgliedern 6 versehen sind. Mit diesen Schubgliedern 6 kann die Kontur des Schubglieder- bandes 1 so gestaltet werden, dass es in die entsprechen- de, v-förmige Führungsgeometrie 7 an den rotierenden Bau- elementen 2 und 3 zur optimalen Kraftübertragung eingrei- fen kann. Das erfindungsgemäße Schubgliederband 1 wird hier mit einem Paket aus eng aneinandergefügten, in ihren Durchmessern entsprechend abweichenden, nahtlosen Ringen aus den Metallbändern 5 hergestellt.

Eine Trommel 10 zur Herstellung des erfindungsgemäßen amorphen Metallbandes 5 ist in Figur 3 gezeigt. Hier wird über eine Zufuhreinrichtung 11 eine Schmelze 13 aus einer optimierten Metalllegierung an eine zylindrische, innere Wand 12 der schnell rotierenden Trommel 10 gespritzt. Als Metalllegierung kann hier beispielsweise auch eine Nik- kellegierung verwendet werden.

Durch eine bestimmte Struktur der Wand 12 an der Stelle, an der die Schmelze auftrifft, kann auch eine gewünschte Kontur an der Außenseite des Metallbandes 5 erzeugt wer- den. Mit einem kühlbaren Metallzylinder 14 kann die er- forderliche schnelle Aushärtung der Schmelze 13 vorgenom- men werden, so dass sich die amorphen Eigenschaften des jeweiligen Metallbandes 5 einstellen.

Zur Verdeutlichung der Anordnung nach der Figur 3 ist in Figur 4 ausschnittsweise vergröSert die zum Metallband 5 erstarrende Schmelze gezeigt, die an der Wand 12 in einer entsprechenden Ausnehmung zu liegen kommt. Hinter der Wand 12 befindet sich ein Kühlmedium 15, das in den Me- tallzylinder 14 eingebracht worden ist.

In Figur 5 ist eine Wand 12 mit einer Treppenstruktur ge- zeigt, bei der an Treppenstufen 12a, 12b, 12c und 12d ei- ne Anzahl von Metallbändern 5 mit unterschiedlichen Durchmessern des sich ergebenden Ringes hergestellt wer- den. Hier kann somit in einem Herstellungsgang ein voll- ständiges Paket von Metallbändern 5 produziert werden, die mit ihren entsprechend bemessenen unterschiedlichen Durchmessern zur Bildung des Paketes aneinander gefügt werden können. Durch Vorsprünge 19 können die einzelnen Metallbänder leicht nach dem Erstarren voneinander ge- trennt werden.

Ein vergrößerte Schnittdarstellung von einigen der anein- anderliegenden Metallbänder 5 zeigt eine Ausführungsform nach Figur 6 mit einer unebenen Oberfläche, hier eine Riffelung 20, die mit dem oben angegebenen Herstellungs- verfahren einfach hergestellt werden kann. Diese Riffe- lung 20 erlaubt die Bildung sogenannter Schmiertaschen zwischen den Metallbändern 5, so dass die Metallbänder 5 immer in weiten Bereichen eng aneinander liegen können.

Ein prinzipielles Herstellungsverfahren eines Metallban- des aus einer Metallschmelze mit einer Legierung von Alu- minium zu 75% und Silizium zu 25% ist in dem, in der Be- schreibungseinleitung erwähnten Fachbuch :"Einstieg in die modern Werkstoffwissenschaft", Autor : Widhold Bro- stow, Carl Hanser Verlag München Wien, 1984, auf der Sei- te 203 Punktl beschrieben. Hieraus ist die Herstellung amorpher Metalle bekannt, die man in einer sog. Nicht- gleichgewichtsphase halten kann.

Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden die kleinen geschmolzene Metallkügelchen der Schmelze 13 auf die Wand 12 der schnell rotierenden Trommel 10 geschleu- dert und kühlen sich dann, unterstützt durch das Kühlme- dium 15 im Metallzylinder 14, relativ schnell ab.