CS223816B2 - Method of making the metal wheels made from one piece for vehicles and dies for executing the said method - Google Patents

Description

Účelem vynálezu je vytvořit zlepšená kovová kola pro vozidla o velké nosnosti, zejména snížit hmotnost, zvýšit mechanické vlastnosti, zvýšit bezpečnost a spolehlivost v provozu a zjednodušit údržbu, vyvažování a vystřeďování těchto kol.

Účelu vynálezu je dosaženo způsobem výroby kovových kol z jednoho kusu, opatřených pneumatikami, tvarováním a konečným mechanickým opracováním, přičemž toto tvarování sestává z prvního zápustkového kování k vytvoření disku kola a na jeho obvodu příruby směřující rovnoběžně s osou kola, ze druhého zápustkového kování k prodloužení příruby ve stejném směru a vytvoření předtvarku malého límce ráfku, ze třetího zápustkového kování k dokončení tvaru malého límce ráfku a dalšímu prodloužení příruby na délku odpovídající délce velkého límce ráfku, a z rozšiřování prodloužené příruby na lisu na tvar pro vytvoření velkého límce ráfku opracováním. Tento způsob se s výhodou provádí v zápustkách opatřených v jejich středu alespoň jedním vybráním pro uložení přebytku kovu z disku kola.

# b Θ

------,__Ί |

Obr. 1

Vynález se týká způsobu výroby kovových kol z jednoho kusu pro vozidla, zejména pro· vozidla o velké nosnosti, přičemž tato· kola mají být opatřena pneumatikami, a to zejména pneumatikami bez duší, tvarováním· a konečným mechanickým opracováním polotovaru, který má tvar válcového kotouče.

V podstatě má · kolo, které má být opatřeno pneumatikou, disk a ráfek. Disk tvoří -s ráfkem· jedno těleso· a slouží jako upevňovací orgán k náboji uloženému na nápravě vozidla. Disk má obvykle tvar misky, jejíž vydutá -strana je přivrácena k náboji, to znamená ke· vnitřku vozidla, aby byl vytvořen prostor pro brzdicí orgány. Disk má několik otvorů pro· upevňovací šrouby a střední otvor.

Základna ráfku může být rovná · nebo zakřivená. Ráfek se zakřivenou základnou je z jediného· kusu, nepotřebuje žádný snímatelný konstrukční prvek, což je výhodné zejména při používání pneumatik bez duší, jelikož v tomto případě je utěsnění ráfku vůči' tlakovému vzduchu snadné. Každý okraj ráfku je prodloužen kuželovou částí zvanou sedlo, přičemž toto sedlo svírá s osou kola obvykle úhel 15°. Sedlo slouží k přidržování jednoho· z okrajů pneumatiky. Koncová část každého· sedla tvoří krátký okraj, který má zahnutý tvar. Část, která je obrácena v axiálním směru směrem ven vzhledem k vozidlu, se obecně nazývá malý límec ráfku a Část, která je obrácena v axiálním· směru dovnitř vzhledem· k vozidlu, se nazývá velký límec, přičemž rozdíl . rozměrů je způsoben nesouměrnou polohou oblasti připojení disku k ráfku.

Kola pro- vozidla o velké nosnosti se obvykle vyrábějí z ocelového plechu lisováním a svařováním. Tento· způsob výroby je vhodný pro sériovou výrobu a je poměrně levný.. Spojení svařováním je však ' . nevýhodné vzhledem k nesnadnému vyvážení a přesnému vystředění kola, a to zejména u kol pro pneumatiky bez · duší. Byly prováděny rozličné pokusy za účelem, výroby kol z jednoho kusu a zejména z lehkých slitin na bázi hliníku. Vozidlo· o velké nosnosti má obvykle 12 až 16 kol a kromě toho jedno nebo dvě rezervní kola, jejichž celková hmotnost může být 700 až 900 kg. Použití kol z jednoho· Rusu ze slitin o vysoké pevnosti z lehkých kovů by umožnilo· značné odlehčení, zjednodušilo vyvarování a vystřelování a zaručovalo· potřebnou těsnost při použití pneumatik bez duší.

Bylo prováděno mnoho· pokusů s výrobou kol z lehkých slitin nebo kol vyrobených z lehkých slitin za použití oceli, a to buď odléváním, nebo· kováním v zápustce a soustružením. Tyto· způsoby jsou popsány zejména v patentových spisech Sp. st. am. č. 2 075 294, 2 170 · 617, v britských patentových spisech č. 507 801, 971 258, 971 259, v patentových spisech NSR č. 1 297 570, 1 908 465 a ve francouzských · patentových spisech č.

186 248, 1 491 895 a 1 570 620. Žádný z těchto způsobů však neumožňuje vyrábět kola z jednoho· kusu za uspokojivých technických nebo/a ekonomických podmínek, a to z toho důvodu, že buď není vhodný pro· výrobu ve velkých sériích při přijatelných výrobních nákladech, nebo že vyrobená kola nemají vlastnosti požadované uživateli, ťj. nemají požadovanou mechanickou pevnost, odolnost proti nárazům, proti korozi, zejména v oblastech, · kde se používá solí pro urychlení tání sněhu, mají nesnadnou údržbu, obtížné vyvažování a vystřeďování, nedostatečnou těsnost pro použití pneumatik bez duší a malou přesnost rozměrů nutnou pro· naprostou bezpečnost nasazení pneumatik jakéhokoli druhu bez nebezpečí vysmeknutí pneumatiky z drážky ráfku.

Úkolem vynálezu je tudíž odstranit výše popsané nedostatky a vytvořit způsob výroby kol z jednoho kusu pro vozidla o velké nosnosti, který by byl zejména vhodný pro výrobu ve velkých sériích a vyráběná kola by odpovídala požadavkům uživatelů, které byly výše vyjmenovány.

Vynález řeší úkol tím, že vytváří způsob výroby kovových kol z jednoho kusu pro vozidla, zejména pro· vozidla o· velké nosnosti, přičemž tato kola mají být opatřena pneumatikami, a to· zejména pneumatikami bez duší, tvarováním a konečným mechanickým opracováním· polotovaru, který má tvar válcového kotouče, jehož podstata spočívá v tom, že tvarování sestává z kombinace operací zápustkového kování, při kterém se nejprve v první operaci vytvoří disk kola a na jeho· obvodu příruba směřující rovnoběžně s osou kola směrem dovnitř kola, při druhé operaci se příruba prodlouží ve stejném směru a předtvarek má tvar malého límce ráfku a při třetí operaci se malý límec ráfku přetvoří do tvaru v podstatě odpovídajícímu jeho· konečnému tvaru · a příruba se znovu prodlouží ve stejném směru na stejnou délku jako· je konečná délka velkého límce ráfku a prodloužená příruba se poté rozšíří na lisu na tvar pro vytvoření velkého· límce ráfku konečným opracováním.

Je výhodné, když mezi druhým zápustkovým kováním· a třetím zápustkovým kováním se vytvoří střední otvor disku kola.

Dále je výhodné, když během konečného· opracování se na dnu velkého límce na vnější straně vytvoří výstupek.

Vynález dále vytváří zápustku k provádění způsobu definovaného výše, jejíž podstata spočívá v tom, že má ve svém středu alespoň jedno vybrání pro uložení přebytku kovu z disku kola.

Těmito· opatřeními podle vynálezu se dosahuje u · vozidel o· velké nosnosti s přívěsem celkového snížení hmotnosti o 300 až 400 kg. Vysoká tepelná vodivost hliníku a jeho slitin podstatně zlepšuje odvádění tepla vznikajícího· v brzdicím systému vozidla, čímž se zabraňuje místním přehřátím, která by byla velmi škodliv^{á p}ro životnost: ^pneumatik s dušemi. Kromě toho snížení hmotnosti zlepšuje pohodlnost vozidla vlivem menší neodpružené hmotnosti a zvyšuje účinnost brzdění následkem zmenšení kinetické energie rotujících hmot, která je odváděna jako· teplo· během brzdění. Kola podle vynálezu mají vysokou mechanickou pevnost, odolnost proti nárazům a proti korozi, snadnou údržbu, snadné vyvažování a vystředování, umožňují spolehlivé utěsnění při použití ^pneumatík bez ^du^ší a maj^í vysokou ^přesnost rozměrm

Na výkresu je schematicky znázorněn způsob výroby kola podle vynálezu, kde obr. 1 až 5 znázorňují za sebou následující operace zápustkového kování, na obr. 3 je znázorn^ěna obměna z^půso^bu ^po^dle vyn^álezu^, při které je střední •otvor disku vytvořen ihned po druhém zápustkovém kování a před třetím zápustkovým kováním, na obr. 4 je znázorněna obměna způsobu podle vynálezu, při které se třetí zápustkové kování provádí za použití zápustky mající dvě vybrání, obr. 5 znázorňuje tvar polotovaru kola po· třetím zápustkovém kování při použití zápustky bez vybrání, obr. 6 znázorňuje operaci, při které se polotovar kola rozšiřuje na lisu a na obr. 7 jsou znázorněna místa, na kterých se po vykování kolo mechanicky opracovává.

Na obr. 1 je čárkovanými čarami zná^oi’něn obrys polotovaru tvaru válcového kotouče. Tento obrys je označen písmeny a, b, c. Během· prvního zápustkového· kování se vytváří disk kola a na jeho obvodu příruba 1 směřující do· vnitřku kola, přičemž její hlavní osa AB je v podstatě kolmá k rovině disku CD a tedy je rovnoběžná s osou xy kola. První zápustkové kování se provádí za horka při teplotě řádově 475 °C, která je výhodná pro hliníkové slitiny obsahující ve ^hmotnostní ^koncentraci. 0,60 % ^křem^íku, ¹ % ^0,30 % mě^ ⁰,25 % chromuj nejvý^še ^0,25 % zrnk^ nejvý^še ^0,50 % ^že^leza a nejvý^še ^0,05 °/o. mkhi. Z^ápustka je ohřátá asi na 400 °C.

Na obr. 2 je znázorněno, jak během druhého zápustkového kování byla prodloužena příruba 1, která dostala tvar 2, zatímco se vytvořil předtvarek 4 malého límce ráfku.

Během· třetího zápustkového kování vzniká v některých případech nebezpečí, že část kovu disku 5 má sklon téci zpět do oblasti 3, kde může vytvářet vlny. Vytv.orí-li se ihned po druhém zápustkovém kování a před třetím zápustkovým kováním střední otvor 6, přebytečný kov se může přemísťovat směrem ke vnitřnímu okraji 7 středního otvoru 6, odkud se při konečném· opracování odstraní. U obměny způsobu podle vynálezu se nemusí uskutečnit vytvoření stretauho otvoru ⁶ v ^disku a m^ůže se ^použít zápustky s alespoň jedním vybráním 8, do kterého» se uto^ ^pře^byte^čný kov, ^který se o^dstram ^pn ^konečn^ém opracován kola. ^při trotím· z^ápustkovéim kov^^ ^kter^é se provádí buď v zápustce· s vybráním [obr. 4], nebo v · zápustce bez vybrání (obr. 5), se provede další prodloužení části 2 až na délku v podstatě rovnou délce, kterou má mít velký límec ráfku, přičemž malý límec 9 dostane téměř svůj konečný tvar.

Na o^br. ⁶ je znázorn^ěno ro-zšoov^ na lisu, při kterém prodloužená část 2 dostane tvar 10, který při dalším^ kroku je mechanicky opracován a je z něho vytvořen velký límec ráfku. .

Na obr. 7 je tlustými čarami znázorněno, na kterých místech vyrobeného kola se provádí konečné opracování, tj. opracování velkého· límce 11, malého· límce 12, vytvoření středního otvoru 6, n-ebyl-li vytvořen po ^druhém zápustkovém kováni provrtám otvoru 13 pro· průchod ventilu, provrtání otvoru pro· přístup k ventilu, provrtání otvoru pro· upevňovací šrouby kola k náboji, vyrovnání obou stěn 16, 17 disku a vnitřního okraje 7 středního· otvoru 6. Během tohoto· opracování může být také vytvořen nálitek 18, který je specialisty obecně označován an^glickým n^ázvem „hum^p“ a má za ^úče^l zabránit vysmeknutí pneumatiky z ráfku, když se vozidlo pohybuje na pneumatice, která je podhuštěna nebo ze které unikl vzduch následkem· prasknutí pneumatiky nebo jiných závad.

Příklad

Rovný disk ze slitiny, jejíž hlavní složkou je hliník, a která dále obsahuje ve hmotnostm ^koncentraci ^0,6° % ^křem^íku^, 1,0 % hoř^číku, nejvý^še ^0,50 % žeteza, nejvýše 0^,2⁵ % zin^ku ^,0^,3'0 % mě^ ^0,25 % c^hromu a nejvýše ^0,05 % mMu, má ^průměr ³00 mm a šířku 260 mm a byl zpracován zápustkovým kováním· podle první obměny způsobu podle vynálezu, tj. prvním zápustkovým kováním pod lisem o· maximálním tlaku 20 000 t podle obr. 1, přibližně při teplotě 475 °C, dále druhým· zápustkovým kováním za stejných podmínek podle obr. 2, dále třetím zápustkovým- kováním za stejných podmínek podle obr. 5 a rozšířením na lisu podle obr. 6.

Konečné opracování bylo takové, jak je znázorněno» na obr. 7. Vyrobené kolo· rozmcrů. ^22,5—^7,5 v anghcký^ ^palcfc^h, jak je u těchto· kol obvyklé a odpovídá 57—19 cm, bylo· vyrobeno· pro použití normalizovaných pneumatik o rozměrech 11—225. Hmotnost vyrobeného kola byla 23 kg, tj. v podstatě poloviční hmotnosti kola vyrobeného klasic^kým z^působem z oce!^li hsováním a svařováním·.

Je samozřejmé, že způsob podle vynálezu není omezen na výše uvedenou slitinu hliníku, která byla uvedena pouze jako· příklad. Je možno použít všech kovových slitin schopných tváření v zápustkách, a majících dostatečné mechanické vlastnosti k vytvoření kol pro· vozidla o velké nosnosti.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Způsob výroby kovových kol z jednoho kusu pro· vozidla, zejména pro- vozidla o velké nosnosti, přičemž tato kola mají být opatřena pneumatikami, a to zejména pneumatikami ^bez dušt tvarováním- a konečným mechanickým· opracováním polotovaru, který má tvar válcového kotouče, vyznačený tím, že tvarování -sestává z kombinace operací zápustkového kování s rozšiřováním na lisu tak, že se postupně provede první zá^pustkov^{é k}ován^í, při ^kter^ém se v^ytvoří dis^k kola a na jeho- obvodu příruba směřující rovnoběžně s osou kola směrem dovnitř kola, druhé zápustkové kování, při kterém se příruba prodlouží ve stejném směru jakopři prvmm zápus^tkov^ém kování a p^ředtvarek má tvar malého límce ráfku, třetí zápustkové kování, při kterém se malý límec ráfku přetvoří do tvaru v podstatě - odpovídajícího jeho konenémču tvaru a příruba se znovu prodlouží ve stejném směru jako při prvním zápustkovém kování a druhém zápustkovém^ kování na stejnou délku jako je konečná délka velkého- límce ráfku, a rozšiřování prodloužené příruby na lisu na tvar pro- vytvoření velkého límce ráfku konečným opracováním.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že mezi druhým zápustkovým kováním a třetím zápustkovým- kováním se vytvoří střední otvor disku kola.
3. 3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že během konečného opracování se na dnu velkého- límce na vnější straně vytvoří výstupek.
4. 4. ^Zápust^ky k ^prov^ádění z^působu ^po^dle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že mají ve svém středu alespoň jedno- vybrání (9) pro uložení přebytku kovu z disku kola.

   2 listy výkresů