CN112020400B - 用于制造轮辋的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于车轮(3)的轮辋(1)的方法以及装置(10)以及一种用于制造车轮(3)的方法。

Description

用于制造轮辋的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于车轮的轮辋的方法以及装置以及一种用于制造车轮的方法。

背景技术

汽车车轮或机动车车轮是安全性构件并且因此必须能够在行驶运行中耐久地承受高的机械和动态交变应力。常规的板材结构型“钢轮”通常由与轮毂连接的轮辐(轮盘)和容纳轮胎的轮辋(轮辋带)组成。目前轮组件在多级压力机上通过冷成形(深拉、旋压、轮廓成型)以多个步骤(高达11级)制成。在此，迄今为止仅仅使用具有400至600MPa强度的微合金钢(结构钢、细晶粒钢)和双相钢。作为接合技术，优选设置MAG焊接与压制连接(深槽轮辋)的组合。

车轮的重量作为旋转运动的质量超比例地影响车辆的能量消耗以及附加地也影响非簧载质量。因此，通常力求在理想的高刚性下实现尽可能小的车轮重量。尤其是在具有多个轮且单个重量约36至40

kg的商用车中，显著的重量减轻也对运输负荷起到积极的作用。相对于传统制造的车轮，如果一方面使用具有更高的强度或抗振强度的材料用于可靠地承载运行负荷，并且另一方面使用几何形状匹配，例如压印

用于补偿由于较小的材料厚度引起的刚度损失，则可以用钢开发另外的轻质结构可能性。然而，随着材料强度的增加，常规钢(碳钢)的冷成形性通常也降低，这种冷成形性在当今的轮辐中已经几乎被耗尽。因此，基于目前的轮制造概念，具有可冷成形且高强度钢的轻质结构在技术上受到限制。除了轮的重量之外，在私家车中，设计方案还起到重要的作用。因此，已知钢轮的设计自由度和吸引力同样通过常规的结构方式和材料受到严重限制。

除了所谓的冷成形之外，尤其还在车辆/车身制造中使用所谓的热成形，在专业领域中还已知间接或直接的热成形。通过使用热成形可以满足高可成形性的要求，同时最终成形的构件具有高强度。在包括工件的在先的热处理(例如在单独的炉中进行)的情况下的相应的成形方法从现有技术中充分已知，尤其是钢板的热成形和加压淬火。然而，迄今为止还没有构建将热成形用于由钢板制成的、显著循环负载的、在汽车车辆结构中的构件(例如横向导臂、轮、轴支承件)的使用。

作为用于私家车车轮或相应的可至少部分地加压淬火的轮辐的板材热成形的现有技术，可参阅公开文献DE 10 2007 019 485 A1、DE 10 2013 114 245 B3和DE 10 2014108 901 B3。这些文献的焦点基本上在于热成形或加压淬火之后轮辐的局部机械构件特性，以及用于生产用于标准钢轮的轮辐的相应的方法步骤或装置。

在已组装的轮上至少局部地使轮辋淬火在公开文献US2004/0041458A1中公开，其目的是，在路边石冲击或突然的负载时提高车轮的抵抗能力。在用于私家车的标准车轮中，质量主要集中在轮辋中(＞约60％)，因此，轮辋中材料强度的提高不仅对突然的负载的抵抗能力产生积极影响，而且在相应的设计中还可以实现降低轮辋重量，这特别是在商用车车轮中是期望的。就这点而言，根据由US2004/0041458A1所提出的方法对车轮进行局部淬火是不利的，因为该过程会导致巨大的构件变形，该构件变形不利地影响车轮的尺寸稳定性和同心度。

根据标准的轮辋被设计成旋转对称的和/或环形的，并且尤其是具有在轮辋角(Felgenhorn)和/或轮辋肩(峰、阀座)处的围绕轮的转动轴线的底切几何形状区域，使得通过直接热成形的制造在技术上难以实现。此外，由于轮辋的复杂几何形状，由此出发，使得通过已知的工具组件(冲头、板保持件、底模)的热成形不具针对性。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种用于制造经热成形或加压淬火的由钢板制成的轮辋的合适的方法和相应的装置以及一种用于制造车轮的方法，所述装置或方法尤其在可接受的制造成本的情况下确保了高的重量减轻、尺寸稳定性、运行稳定性和安全性。

该目的通过一种方法来解决。

根据第一教导，本发明涉及一种用于制造用于车轮的轮辋的方法，包括以下步骤：

-提供由钢板制成的半成品，

-由半成品制造旋转对称的和/或管状的和/或接近最终轮廓的、轮辋的预成形件，

-至少部分或完全地将轮辋的预成形件加热到至少A_C1的温度并且接着至少部分的热成形，包括至少局部的加压淬火，其中，所述至少部分地热成形包括至少局部的加压淬火在一个装置中进行，其中，所述装置具有至少两个内模具和至少两个外模具，其中，所述内模具各自至少部分地具有作用面，所述作用面至少部分地对应于轮辋的内轮廓的相应的最终几何形状，其中，所述外模具各自至少部分地具有作用面，所述作用面至少部分地对应于轮辋的外轮廓的相应的最终几何形状，其中，热的预成形件布置在外模具之间并且轮辋的预成形件通过将外模具的作用面作用到轮辋预成形件的外轮廓上而转变成轮辋的外轮廓的最终几何形状，至少部分地热成形并且至少局部地加压淬火。

根据本发明，由钢板构成的半成品制成的轮辋的旋转对称的和/或管状的和/或接近最终轮廓的预成形件至少部分地或完全地被加热或充分加热到至少A_C1的温度、优选至少A_C3的温度并且随后在装置中至少部分地热成形并且至少局部地加压淬火。通过至少部分地加压淬火，特别是通过工具接触部，在轮辋中至少部分地形成淬火组织，通过该淬火组织可以通过避免回弹实现高尺寸稳定性，特别是由于内模具各自至少部分地具有作用面，该作用面至少部分地与轮辋内轮廓的相应的最终几何形状对应，并且外模具各自至少部分地具有作用面，该作用面至少部分地与轮辋的外轮廓的相应最终几何形状对应，其中，热的预成形件布置在外模具之间并且轮辋的预成形件尤其通过将外模具的作用面作用到轮辋的预成形件的外轮廓上来转变成轮辋外轮廓的最终几何形状。由此，可以改善装置中轮辋的尺寸稳定性，从而可以减少或完全避开例如用于补偿回转偏差的耗费的再加工。在相应的实施方式中，轮辋中至少部分形成的淬火组织导致轮辋更高的运行强度，这实现了整个车轮的重量显著减轻。此外，在突然负载的情况下可以提高轮辋的抵抗能力。

根据本方法的一种实施方案，在将外模具的作用面作用到轮辋的预成形件的外轮廓上之前、期间或者之后，将内模具的作用面作用到轮辋的预成形件的内轮廓上，其中，轮辋的预成形件在装置的闭合状态中至少部分地与内模具和外模具的作用面接触。由此，至少部分地在轮辋中形成淬火组织，这可有助于进一步改善尺寸稳定性，因为至少部分地产生的淬火组织导致轮辋的更高的运行强度，这实现了整个车轮的重量的进一步减轻。通过轮辋的预成形件与内模具以及外模具的两侧的工具接触，能够特别有效地实现通过工具或者装置的散热并且因此优化制造过程或者工艺时间。

根据本方法的一种实施方式，在将热的轮辋预成形件布置在外模具之间时，至少一个内模具布置在外模具之间并且将热的预成形件至少区段性地套在至少一个内模具上。根据本方法的一种实施方式，该装置具有两个内模具，并且第二内模具在布置了热的轮辋预成形件之后平移地沿着第一内模具的方向运动，其中，轮辋的预成形件在该装置的闭合状态中至少部分地与两个内模具的作用面接触。特别是，内模具的作用面可以用作一种配合支座(Gegenlager)，特别是当外模具的作用面作用到轮辋的预成形件的外轮廓上并且由此在它们之间容纳轮辋并且可以通过至少部分的加压淬火在轮辋中设置一定的尺寸精确性时。由此可以改善轮辋的尺寸稳定性，从而可以减少或完全避开例如用于补偿回转偏差的耗费的再加工。平移运动优选平行于轮辋的预成形件或轮辋(的最终几何形状)的转动轴线进行。第一或第二内模具可以设计成可平移运动的，其中，相应的另一个内模具可以构造成刚性的，进而该装置可以设计成具有较少可运动的工具组件，进而该装置可以设计成较不复杂的，或者在需要时，两个内模具可以设计成可平移运动的。由此可以实现特别有效的制造过程。

根据本方法的一种替代实施方式，该装置具有至少两个内模具，其中，内模具能从第一位置平移运动到第二位置，其中，内模具的作用面的周长在第一位置中小于在第二位置中，其中，在布置热的轮辋预成形件期间，内模具处于第一位置中，其中，在布置热的轮辋预成形件之后，使内模具运动到第二位置中并且轮辋的预成形件在装置的闭合状态中至少部分地与两个内模具的作用面接触。两个或多个内模具在装置内布置在外模具之间，其中，平移运动优选径向于轮辋的预成形件或(最终几何形状的)轮辋的转动轴线进行。可以说，内模具设计为分段的，并且与其数量相应地，它们相应地通过其作用面来作用到轮辋的预成形件的内轮廓上，其中，根据轮辋的尺寸和用途也可以设置三个、四个或更多个内模具。特别是内模具到第二位置中的平移运动与外模具的平移运动和聚拢同时地和/或在时间上错开地进行，以在接触面之间至少部分地接触和容纳轮辋的预成形件。优选地，通过同时的作用可实现轮辋的最佳的尺寸稳定性。通过根据本发明的方法，也可以使轮辋的底切区域与内模具和外模具接合或接触，并由此进行至少局部的加压淬火。

根据本方法的一个实施方案，轮辋上的至少一个区域不被加压淬火。优选在尤其用于至少与轮辐材料配合地连接的区域中不进行加压淬火，以在制造车轮时尤其在材料配合地接合时、优选在将轮辐与轮辋焊接时避免形成软化区域或者说减少热影响区域中的软化，该软化区域在存在淬火组织时形成并且限定冶金切口，该冶金切口不再能确保整个车轮的足够的运行强度和/或稳定性。此外，在轮辋连接的区域中提供一定的延展性可能是有利的，因为优选地压入轮辐，这在局部可变形性太小的情况下可能引起不希望的预先损坏。

根据一个实施方案，提供具有至少0.07重量％，特别是至少0.10重量％，优选至少0.15重量％，特别优选至少0.22重量％的碳含量的可淬火的钢材料作为半成品。

发明人的抗振强度研究显示，具有主要为马氏体和/或贝氏体组织结构的可淬火的钢材，例如锰-硼钢、调质钢和空气钢以及油淬火钢，与常规使用的双相钢和微合金钢相比具有显著提高的周期性交变弯曲疲劳强度，并且因此原则上能够通过板材厚度减小、尤其机动车轮辋的厚度减小实现进一步的轻质结构。所提供的钢材可以是渗碳钢或者调质钢，尤其是C1O、C15、C22、C35、C45、42CrMo4品种；含锰钢，尤其是8MnCrB3、16MnB5、16MnCr5、22MnB5、37MnB5品种；空气淬火的钢；油淬火的钢或者多层钢材料复合物，例如具有三个钢层，这些层中的至少一个层是可淬火的。

在温度A_C1下，组织开始转变成奥氏体，并且当超过温度A_C3时，尤其完全是奥氏体。优选将轮辋的预成形件加热到至少A_C3的温度，从而在整个构件中存在基本上奥氏体的组织。A_C1和A _C3是取决于所使用的钢材的组成(合金成分)的特征值，并且可以从所谓的ZTA或ZTU图中获知。至少部分的加压淬火优选在这样的装置中进行，在该装置中进行至少局部的热成形，其中，该装置在至少一个区域中尤其主动冷却，在该区域中加压淬火应当发生，从而通过与工具部件、特别是与其工具表面/作用面的接触引起快速冷却，以将奥氏体转变成淬火组织(M_f马氏体-调整)，该淬火组织尤其可以主要具有马氏体和/或贝氏体。所需的冷却速率同样可以根据所需的组织从ZTU图中获知。

至少部分的热成形尤其可理解为轮辋的预成形件成形为轮辋的期望的最终几何形状(理论几何形状)和/或用于改善尺寸稳定性或保持公差的校准。与至少局部的加压淬火相结合，提供了轮辋的最终构件，其具有最终机械性能和至少局部地主要为马氏体和/或贝氏体的组织结构。如果需要，轮辋也可被完全加压淬火。主要是马氏体或贝氏体的组织结构的前提条件是单个地或组合地存在50％的最小比例的组织相。

轮辋的旋转对称的和/或管状的和/或接近最终轮廓的预成形件尤其由半成品、例如由可淬火的钢材制成的平坦的板坯料制成。借助于冷成形，例如借助于旋转运动的工具组件，例如借助于旋压、轮廓成型等，轮辋的预成形件可优选地提供至少接近最终轮廓的轮辋底和/或峰和/或轮辋肩和/或轮辋角。轮辋的预成形件或(最终几何形状的)轮辋的外轮廓应理解为至少区段性地是轮辋角的外部几何形状，尤其区段性地是轮辋角和/或轮辋肩的外部几何形状，优选区段性地是轮辋角、轮辋肩和/或峰的外部几何形状，特别优选区段性地是轮辋角、轮辋肩、峰和/或轮辋底的外部几何形状，这些几何形状特别是在安装好的轮胎的使用状态下不再可见。轮辋的预成形件或者(最终几何形状的)轮辋的内部轮廓理解为至少区段性地为轮辋角的内部几何形状，尤其区段性地为轮辋角和/或轮辋肩的内部几何形状，优选区段性地为轮辋角、轮辋肩和/或峰的内部几何形状，特别优选区段性地为轮辋角、轮辋肩、峰和/或轮辋底的内部几何形状，该内部几何形状特别是在使用状态下也至少部分地可见并且与轮辐直接接触。

根据本方法的一种实施方案，附加地通过使用流体来支持轮辋的预成形件的至少部分的加压淬火，该流体与热的预成形件直接接触。由此，例如可以使轮辋上的、由于其几何形状、例如在底切几何形状不会经历用于至少部分地加压淬火的工具接触的区域附加地与流体接触，以确保冷却并且因此至少部分地在不与装置的组件接触的区域中也设置淬火组织。此外，通过在使用借助于流体的冷却时更高的热传递，可以恰好改善具有更大的板厚度的构件的可淬火性。

根据第二种教导，本发明涉及一种用于制造车轮的方法，其中，提供轮辐和根据本发明制造的轮辋，其中，轮辐材料配合、力配合和/或形状配合地连接在轮辋上。为了避免重复，参照有利的用于制造轮辋的实施方案。

根据一种实施方式，提供轮辐，该轮辐由钢板构成的半成品通过冷成形和/或热成形以及至少部分的加压淬火制成。

根据一种实施方式，轮辐优选具有用于制造私家车车轮的、优选最大6mm的材料厚度或者具有用于制造商用车车轮的、优选大于6mm、尤其大于8mm的材料厚度，所述材料厚度基于更高的车轮负荷来决定。在另外的实施方式中，根据设计和车辆类型，例如农业机械或农用车或军用车，尤其可以考虑与上述材料厚度的偏差。

根据一种实施方式，轮辋优选具有最大3mm的材料厚度用于制造用于私家车的车轮，或者尤其具有大于3mm的材料厚度用于制造用于商用车的车轮，所述材料厚度基于更高的车轮负荷来决定。在另外的实施方式中，根据设计和车辆类型尤其可以考虑与前述材料厚度的偏差。

根据第三种教导，本发明涉及一种用于制造用于车轮的轮辋、尤其用于实施根据第一种教导的方法的装置，该装置具有至少两个内模具和至少两个外模具，其中，内模具各自至少部分地具有作用面，所述作用面至少部分地与轮辋内轮廓的相应的最终几何形状对应，其中，外模具各自至少部分地具有作用面，所述作用面至少部分地与轮辋的外轮廓的相应的最终几何形状对应，其中，热的轮辋预成形件可布置在外模具之间，其中，通过将外模具的作用面作用到轮辋的预成形件的外轮廓上，热的轮辋预成形件转变成轮辋的外轮廓的最终几何形状，可至少部分地热成形和至少局部地加压淬火，其中，至少两个外模具可平移运动并且在聚拢状态下可以至少部分地沿轮辋的外轮廓容纳轮辋。

根据本发明，通过装置的至少两个可平移运动的外模具，轮辋沿其外轮廓在聚拢状态中可至少部分地、特别是基本上完全地被容纳，从而至少热的轮辋预成形件在装置中可以至少部分地热成形并且至少部分地加压淬火，其中，通过至少部分加压淬火、特别是通过工具接触，至少部分地在轮辋中形成淬火组织，通过该淬火组织可以通过避免回弹实现高的尺寸稳定性，特别是因为内模具各自至少部分地具有作用面，该作用面至少部分地与轮辋的内轮廓的相应的最终几何形状对应，并且外模具各自至少部分地具有作用面，该作用面至少部分地与轮辋的外轮廓的相应的最终几何形状对应，热的轮辋预成形件布置在外模具之间，并且轮辋的预成形件特别是可以通过将外模具的作用面作用到轮辋的预成形件的外轮廓上而转变成轮辋的外轮廓的最终几何形状。

外模具的数量不减少到两个。根据轮辋或待制造的车轮的尺寸和用途，也可以设置三个、四个或多于四个的外模具，它们各自可平移运动并且实现相应地构造到轮辋的外轮廓上的、用于至少部分地容纳轮辋的作用面。平移运动意味着，外模具优选径向地沿轮辋的方向或径向于轮辋的转动轴线移向和移离，其中，特别是轮辋的转动轴线对应于装置中的中心点，这尤其用于外模具的运动的实施方案。

根据所述装置的一种实施方式，所述装置具有两个内模具，其中，第一和/或第二内模具能平移运动地实施并且所述平移运动可平行于轮辋的转动轴线或沿轮辋的轴向方向实施。通过这种有利的设计方案，可以实现具有较少运动组件的相应装置的相对简单的工艺控制和构造，这实现了特别有效的制造过程。

根据该装置的一个替代实施方式，该装置具有至少两个、优选至少三个、四个或多于四个的内模具，其中，内模具实施成可从第一位置平移运动到第二位置并且所述平移运动可径向于轮辋的转动轴线实施。通过内模具的径向平移运动，借助工具接触还可以冷却轮辋的底切几何形状或轮辋上的底切区域。由此尤其可能的是，装置在聚拢状态中至少部分地、尤其基本上完全地容纳轮辋并且可以基本上防止构件变形。此外，轮辋由此尤其可基本上完全被加压淬火。

根据所述装置的一种设计方案，所述装置包括用于主动和/或被动地冷却所述至少一个内模具和/或所述至少一个外模具的器件和/或用于直接流体加载的器件。主动和/或被动地冷却所述至少一个内模具或内模具的一个区域和/或所述至少一个外模具或外模具的一个区域可以确保连续的散热，从而不会显著加热工具组件并且由此可以在工艺中无干扰地实现至少部分的加压淬火。替代地或附加地，也可以设置用于直接流体加载的器件，从而可以例如在不处于工具接触部的区域中、尤其在底切区域中实现足够的淬火。

附图说明

下面借助于附图对本发明进行详细解释。相同的部件始终设有相同的附图标记。具体地：

图1示出了根据本发明的第一实施方式的装置的立体图，

图2示出了根据本发明的第二实施方式的装置的立体图，

图3和图4示出了根据本发明的第三实施方式的装置的实施例在用于制造轮辋的方法的工艺流程中在不同时间点的立体图，

图5和图6示出了根据本发明的第三实施方式的装置的实施例在用于制造轮辋的方法的工艺流程中在不同时间点的立体图，以及

图7示出了轮辋、轮辐和组装的车轮的立体图。

具体实施方式

车轮(3)包括用于容纳未示出的轮胎的轮辋(1)和材料配合、力配合和/或形状配合地连接到轮辋(1)上的轮辐(2)，该轮辐具有用于可松开地装配到图7未示出的轮架上的连接区域。车轮(3)可以设计用于私家车，其中，为轮辋(1)优选设置最高3mm的材料厚度，为轮辐(2)优选设置最高达6mm的材料厚度；或者尤其设计用于商用车辆，其中，为轮辋(1)优选设置大于3mm的材料厚度，为轮辐(2)优选设置大于6mm的材料厚度。

为了制造用于车轮(3)的轮辋(1)，提供由钢板制成的半成品，其被制造成轮辋的旋转对称的和/或管状的和/或接近最终轮廓的预成形件(未示出)。轮辋的旋转对称的和/或管状的和/或接近最终轮廓的预成形件尤其是由可淬火钢材料制成的平板坯料借助冷成形例如通过轮廓成型(Profilieren)来制造并且优选具有一个至少接近最终轮廓的轮辋底和/或峰和/或轮辋肩和/或轮辋角以及阀的承载区域(未示出)。同样可以考虑沿着轮辋宽度的有针对性的厚度匹配，例如通过旋压。

轮辋的预成形件借助于合适的器件例如在贯通炉中至少部分地或完全地被加热或充分加热到至少A_C1的、优选至少A_C3的温度，其中，经加热的轮辋预成形件接着至少局部地热成形并且至少部分地被加压淬火(未示出)。同样可以使用其他加热器件，例如，辐射的、传导的、感应的、单独的或组合的加热装置。

图1示出根据本发明第一实施方式的用于制造轮辋(1)的装置(10)的透视图。在一个装置(10)中实施轮辋的热预成形件(未示出)的至少部分地热成形，包括至少部分的加压淬火，其中，该装置(10)具有至少两个内模具(11)和至少两个外模具(12)。外模具(12)分别至少局部地具有作用面(12.1)，该作用面至少局部地对应于轮辋(1)的外轮廓(1.1)的最终几何形状。

热的轮辋预成形件(未示出)布置在装置(10)中的外模具(12)之间，特别是置入打开的装置(10)中，其中特别是在图1中在下方示出的第一内模具(11)这样构造，使得它可以容纳轮辋的预成形件。在布置在外模具之间时，热的轮辋预成形件至少部分地套在至少一个、尤其是第一内模具(11)上，该内模具布置在外模具(12)之间并且例如刚性地实施。在进一步的进程中，布置在图1上方、尤其第一内模具(11)上方的第二内模具(11)沿内模具(11)的方向、特别是平行于轮辋的预成形件的转动轴线(X)平移运动，通过所示箭头表示，其中，内模具(11)分别至少局部地具有作用面(11.1)，该作用面至少局部地对应于轮辋(1)的内轮廓(1.2)的最终几何形状。

然后，两个外模具(12)沿轮辋的预成形件的转动轴线(X)的方向各自径向平移地运动，通过所示箭头表示，从而它们在聚拢状态中可以至少部分地、特别是基本上完全地沿轮辋的外轮廓(1.1)容纳轮辋(1)。在此，轮辋的预成形件通过外模具(12)的作用面(12.1)对轮辋的预成形件的外轮廓的作用而转变成轮辋(1)的外轮廓(1.1)的最终几何形状，至少部分地热成形并且至少部分地加压淬火。通过与内模具(11)的作用面(11.1)的配合作用，轮辋的预成形件被容纳在内模具(11)与外模具(12)之间并且通过至少部分的加压淬火在轮辋(1)中设置一定的尺寸精确性。通过至少部分地加压淬火，尤其是通过工具接触部(11、11.1、12、12.1)，至少部分地在轮辋(1)中形成了淬火组织，通过该淬火组织可以通过避免回弹来实现高的尺寸稳定性以及运行强度。此外，所述装置可以具有用于主动和/或被动冷却至少一个内模具(11)和/或至少一个外模具(12)的器件，和/或用于直接流体加载的器件(未示出)，尤其是为了避免工具加热和确保轮辋(1)的至少部分加压淬火，和/或实现在轮辋(1)上的一个或多个区域内的淬火，所述区域例如不处于工具接触部中，尤其是对于在制造具有底切几何形状的轮辋(1)。

在预定的时间之后，尤其是在达到一定温度之后，尤其是当所有的转变过程(贝氏体和/或马氏体)基本上结束并且在轮辋(1)中设定所希望的结构时，尤其是在达到M_f温度之后，再次打开装置(10)，再次使工具组件(11、12)分开或移开，并且轮辋能够被取出并且被运送到另外的步骤，例如任选的表面喷射处理用于可能发生的、去除在轮辋(1)上形成的氧化皮，和连接到轮辐(2)上用于制造车轮(3)，以及随后任选地进行阴极浸漆(KTL)以设置预定的防腐蚀保护。

在图2中示出了根据本发明的第二实施方案的用于制造轮辋(1)的装置(10)的立体图，其中，装置(10)或工艺流程基本上对应于图1中的根据本发明的第一实施方案，区别在于，取代两个外模具，现在在装置(10)中可平移运动(通过箭头表示)地设置四个外模具(12)。四个外模具(12)分别包围轮辋(1)的外轮廓(1.1)的四分之一。因此，可以实现更好的力分布和表面压力。

在图3和图4中示出了根据本发明的第三实施方式的装置(10)的实施例在用于制造轮辋(1)的方法的工艺流程中在不同时间点的立体图。在装置(10)中实施热的轮辋预成形件至少部分的热成形以及至少部分的加压淬火，其中，该装置(10)具有至少两个内模具(11)和至少两个外模具(12)。外模具(12)分别至少部分地具有作用面(12.1)，该作用面至少部分地对应于轮辋(1)的外轮廓(1.1)的最终几何形状。

与上述两个实施例不同，在第三实施例中，装置(10)具有至少两个、优选至少三个、四个或多于四个、在本实施例中是八个内模具(11)，其中，内模具(11)实施成能从第一位置(图3)平移运动到第二位置(图4)中，并且平移运动能径向于轮辋或轮辋(1)的预成形件的转动轴线(X)实施。通过内模具(11)的径向平移运动，也可以借助工具接触部(11、11.1、12、12.1)冷却轮辋(1)处的底切几何形状或轮辋(1)上的底切区域。由此，所述装置(10)尤其可以在聚拢状态下至少部分地、尤其基本上完全地容纳轮辋(1)并且可以基本上防止构件变形。

热的轮辋预成形件布置在装置(10)中的外模具(12)之间，特别是置入到打开的装置(10)中，其中，内模具(11)处于第一位置中并且热的预成形件在布置在外模具(12)之间时可以至少区段地套在至少一个、特别是八个内模具(11)上，所述热的预成形件布置在外模具(12)之间并且在置入预成形件时基本上不发生与内模具(11)的接触，以防止热的轮辋预成形件不受控制的过早地、例如部分的冷却。内模具(11)分别至少部分地具有作用面(11.1)，该作用面至少部分地对应于轮辋(1)的内轮廓(1.2)的最终几何形状。

与外模具(12)的平移运动和聚拢同时地或在时间上错开地进行内模具(11)到第二位置中的平移运动，以至少部分地在作用面(11.1，12.1)之间接触和容纳轮辋的预成形件，该平移运动相反地进行。优选可以通过同时的作用达到轮辋(1)的最佳的尺寸稳定性，其方式是，两个外模具(12)和八个内模具(11)平移地沿轮辋的预成形件的方向或径向于轮辋的预成形件的转动轴线运动，通过示出的箭头象征性表示，从而它们在聚拢状态下可以沿轮辋的外轮廓(1.1)至少部分地、特别是基本上完全地容纳轮辋(1)，且沿轮辋的内轮廓(1.2)至少区段地容纳轮辋。在此，轮辋的预成形件通过内模具(11)和外模具(12)的作用面(11.1、12.1)对轮辋的预成形件的内轮廓和外轮廓的作用而转变成轮辋(1)的内轮廓和外轮廓(1.1)的最终几何形状，至少部分地热成形并且至少部分地加压淬火。通过至少部分地加压淬火，尤其是通过工具接触部(11、11.1、12、12.1)，至少部分地在轮辋(1)中形成了淬火组织，通过该淬火组织可以通过避免回弹来达到高的尺寸稳定性以及运行强度。此外，所述装置(10)可以具有用于主动和/或被动冷却所述至少一个内模具(11)和/或所述至少一个外模具(12)的其它器件(未示出)。通过使内模具(11)在第二位置中通过径向运动彼此间隔开地定位并且在其间限定间隙(11.2)，可以在需要时设置用于直接流体加载的器件(未示出)，所述器件可以使流体在间隙(11.2)之间穿过，从而通过直接用流体加载可以实现对轮辋(1)上的不与内模具(11)的作用面(11.1)接触的区域的冷却并且可以进行淬火。

在预定的时间以后，尤其是在达到一个温度以后，尤其是当所有的转变过程(贝氏体和/或马氏体)基本上结束并且在轮辋(1)中调节出所希望的组织时，尤其是在达到M_f温度以后，再次打开装置(10)，这意味着，使所述外模具(12)再次分开或移开并且使内模具(11)运动到其第一位置，因此内模具(11)和外模具(12)在分别相反的方向上彼此运动移开，以释放轮辋(1)，从而可以将其取下并且运送到另外的步骤，例如任选地对表面进行喷射处理用于可能发生的、去除在轮辋(1)上形成的氧化皮，并且连接到轮辐(2)上以制造车轮(3)，以及随后任选地进行阴极浸漆处理以调节预设的防腐蚀保护。

因此，内模具(11)的数量不减少到两个。根据轮辋(1)或待制造的车轮(3)的尺寸和应用，也可以设置三个、四个或多于四个内模具(11)，这些内模具可以各自平移地径向地沿轮辋(1)的方向或径向于轮辋(1)的转动轴线移入和移出，并且能够实现相应地构造到轮辋(1)的内轮廓(1.2)上的作用面，用于在至少部分加压淬火期间容纳或支撑轮辋(1)。八个内模具(11)的各自八分之一与轮辋(1)的内轮廓(1.2)接触或对其挤压。由此，可以实现尤其是径向朝外的更好的力分布和表面压力以及在轮辋(1)的内轮廓(1.2)上的底切区域。

在图5和图6中示出了根据本发明的第四实施方式的装置(10)的实施例在用于制造轮辋(1)的方法的工艺流程中在不同时间点的立体图。装置(10)在图5和图6中的设计方案基本上相应于装置(10)在图3和图4中或者工艺流程中的设计方案，其区别在于，取代两个外模具，现在在装置(10)中设置可平移地运动(通过箭头表示)的四个外模具(12)。四个外模具(12)分别包围轮辋(1)的外轮廓(1.1)的四分之一。由此可以实现尤其是径向向内的更好的力分布和表面压力。

图7示出根据本发明制造的轮辋(1)和轮辐(2)的立体图，该轮辋和轮辐用于制造车轮(3)，所述车轮以立体图示出。轮辐(2)可以由钢板的半成品制成，该半成品通过冷成形和/或热成形以及至少部分的加压淬火制成。轮辐(2)材料配合地、力配合地和/或形状配合地连接在轮辋(1)上，以形成车轮(3)。特别优选地，该连接通过压配合(力配合和/或形状配合)结合热接合方法(材料配合)，例如MAG焊接或激光焊接进行。

通过根据本发明的方法以及装置(10)，可以制造不仅用于私家车而且可以用于商用车或者其他车辆、例如农业机器、农用车或者军用车辆的车轮(3)。在各个实施例中示出的各个特征也可以彼此组合或相互组合。轮辋(1)可以完全或仅部分地加压淬火，例如仅在诸如轮辋角、轮辋肩、峰和/或轮辋底的区域。优选在轮辋的一个区域中(该区域尤其是用于至少与一个轮辐(2)材料配合地连接)不进行加压淬火，以在制造车轮时、尤其是在将轮辐(2)与轮辋材料配合地接合时避免形成软化区域。轮辐(2)可以完全、部分地进行加压淬火或完全不进行加压淬火。

此外，装置(10)还可以具有用于主动和/或被动冷却各个模具组件(11、12)的器件，以确保大规模生产而没有例如由于工具组件变得过热造成的明显干扰，特别是还可以如此冷却工具组件(11、12)，使得可以在轮辋(1)中设置至少部分的淬火组织。也可以考虑使用定制产品，尤其是具有设定厚度的材料或者具有经匹配几何形状的半成品，例如经旋压的板坯、定制焊接的坯料、定制轧制的坯料等。

制造的车轮(3)用于私家车、商用车、卡车、特种车、巴士、公共汽车、农业机器、农用车、军用车(无论是否具有内燃机和/或电驱动器)、拖车、挂车或拖车式活动房屋(trailer)。

Claims (19)

1.一种用于制造用于车轮(3)的轮辋(1)的方法，包括以下步骤：

-提供由钢板制成的半成品，

-由半成品制造旋转对称的和/或管状的和/或接近最终轮廓的轮辋预成形件，

-至少部分地将轮辋预成形件加热到至少A_C1的温度并且接着至少部分的热成形以及至少局部的加压淬火，其中，所述至少部分的热成形以及至少局部的加压淬火在一个装置(10)中进行，其中，所述装置(10)具有至少两个内模具(11)和至少两个外模具(12)，其中，所述内模具(11)各自至少部分地具有作用面(11.1)，所述内模具的作用面至少部分地对应于轮辋(1)的内轮廓(1.2)的相应的最终几何形状，其中，所述外模具(12)各自至少部分地具有作用面(12.1)，所述外模具的作用面至少部分地对应于轮辋(1)的外轮廓(1.1)的相应的最终几何形状，其中，热的轮辋预成形件布置在外模具(12)之间并且轮辋预成形件通过将外模具(12)的作用面(12.1)作用到轮辋预成形件的外轮廓上而转变成轮辋(1)的外轮廓(1.1)的最终几何形状，至少部分地热成形并且至少局部地通过工具接触部加压淬火,其中，在将热的轮辋预成形件布置在外模具(12)之间时，至少一个内模具(11)布置在外模具(12)之间，并且将热的轮辋预成形件至少区段性地套在至少一个内模具(11)上,所述热的轮辋预成形件布置在外模具(12)之间并且在置入轮辋预成形件时不发生与内模具(11)的接触，以防止热的轮辋预成形件不受控制的过早地冷却。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述外模具(12)的作用面(12.1)作用到轮辋预成形件的外轮廓上之前、期间或之后，将内模具(11)的作用面(11.1)作用到轮辋预成形件的内轮廓上，其中，轮辋预成形件在装置(10)的闭合状态中至少部分地与内模具(11)和外模具(12)的作用面(11.1、12.1)接触。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，该装置(10)具有至少两个内模具(11)，其中，内模具(11)能够从第一位置平移运动到第二位置中，其中，内模具(11)的作用面(11.1)的周长在第一位置中小于在第二位置中，其中，在布置热的轮辋预成形件期间，内模具(11)处于第一位置中，其中，在布置热的轮辋预成形件之后，使内模具(11)运动到第二位置中并且轮辋预成形件在该装置(10)的闭合状态中至少部分地与内模具(11)的作用面(11.1)接触。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述内模具(11)到第二位置中的平移运动与所述外模具(12)的平移运动和聚拢同时地或在时间上错开地进行，以在接触面(11.1、12.1)之间至少部分地接触和容纳所述轮辋预成形件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，轮辋(1)上的至少一个区域不进行加压淬火。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，轮辋(1)上的用于与轮辐(3)至少材料配合地连接的区域不进行加压淬火。

7.根据权利要求1所述的方法，其中提供具有至少0.07重量％的碳含量的可淬火的钢材料作为半成品。

8.根据权利要求7所述的方法，其中提供具有至少0.10重量％的碳含量的可淬火的钢材料作为半成品。

9.根据权利要求7所述的方法，其中提供具有至少0.15重量％的碳含量的可淬火的钢材料作为半成品。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，附加地通过使用流体来支持轮辋预成形件的至少部分的加压淬火，所述流体与热的轮辋预成形件直接接触。

11.一种用于制造车轮(3)的方法，其中，提供轮辐(2)并且提供轮辋(1)，其中，该轮辐(2)材料配合地、力配合地和/或形状配合地连接在轮辋(1)上，其特征在于，该轮辋(1)根据权利要求1至10中任一项所述的方法来制造。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，轮辐(2)由钢板构成的半成品通过冷成形和/或热成形以及至少局部的加压淬火制成。

13.根据前述权利要求11或12中任一项所述的方法，其中，所述轮辐(2)具有用于制造私家车的车轮(3)的、最大6mm的材料厚度或具有用于制造商用车的车轮(3)的、大于6mm的材料厚度，并且其中，所述轮辋(1)具有用于制造私家车的车轮(3)的、最大3mm的材料厚度或具有用于制造商用车的车轮(3)的、大于3mm的材料厚度。

14.一种用于制造用于车轮(3)的轮辋(1)的装置(10)，所述装置用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法，该装置具有至少两个内模具(11)和至少两个外模具(12)，其中，内模具(11)各自至少部分地具有作用面(11.1)，所述内模具的作用面至少部分地与轮辋(1)的内轮廓(1.2)的相应的最终几何形状对应，其中，外模具(12)各自至少部分地具有作用面(12.1)，所述外模具的作用面至少部分地与轮辋(1)的外轮廓(1.1)的相应的最终几何形状对应，其中，热的轮辋预成形件布置在外模具(12)之间，其中，通过外模具(12)的作用面(12.1)作用到轮辋预成形件的外轮廓上，热的轮辋预成形件转变成轮辋(1)的外轮廓(1.1)的最终几何形状，能够至少部分地热成形和至少局部地加压淬火，其中，至少两个外模具(12)能够平移运动并且在聚拢状态下能够沿轮辋的外轮廓(1.1)至少部分地容纳轮辋(1)。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，至少两个外模具(12)在聚拢状态下能够沿轮辋的外轮廓(1.1)基本上完全地容纳轮辋(1)。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述装置(10)具有至少两个内模具(11)，其中，所述内模具(11)实施成能够从第一位置平移运动到第二位置并且所述平移运动能够径向于轮辋(1)的转动轴线(X)实施。

17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述装置(10)包括用于主动和/或被动冷却所述至少一个内模具(11)和/或所述至少一个外模具(12)的器件和/或用于直接流体加载的器件。

18.根据权利要求14所述的装置，其中，该装置(10)在聚拢状态下至少局部地容纳轮辋(1)。

19.根据权利要求11至13中任一项所述的方法制造的车轮(3)在私家车、商用车、卡车、特种车、巴士、农用机器、军用车中的用途，无论是否具有内燃机和/或电驱动器，以及在拖车、挂车或活动房屋中的用途。

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