CZ243597A3

CZ243597A3 - Vozidlové kolo a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ243597A3
Application number: CZ972435A
Authority: CZ
Inventors: Ralf Duning; Uwe Gohrbandt; Hans-Joachim Däfler
Original assignee: Mannesmann Aktiengesellschaft
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1998-02-18
Also published as: JP3813985B2; US5971496A; MX9705802A; JPH10513414A; HUP9800224A3; ES2146388T3; PL179706B1; EP0807025A1; HUP9800224A2; WO1996024497A1; HU220552B1; CZ291096B6; PL321790A1; EP0807025B1; BR9607113A

Description

Dosavadní stav techniky

Při montáži vozidlového kola, skládajícího se z ráfku a s ním spojeného kotouče kola nebo misky kola, na vozidlo je kotouč kola resp. miska kola pomocí šroubů kola silově spojena s nábojem kola nebo brzdovým bubnem. Šrouby kola jsou přitaženy pomocí momentového klíče, aby byla zajištěna dostatečná, předem stanovená síla, působící ve směru šroubů. Velikost potřebné síly působící ve směru šroubů je určena mj. počtem šroubů, třecím průměrem doléhajících ploch, velikostí tření mezi spojovacími prvky, a velikostí hnacích nebo brzdných momentů, které mají být přenášeny. Potřebná síla, působící ve směru šroubů, je zvětšena o bezpečnostní přirážku, která zohlední síly působící při odvalení kola na šrouby.

Silou, působící podél šroubů, je sepnut spojovací otvor nebo zahloubení kola s nábojem nebo brzdovým bubnem. Zahloubení má přitom za úkol poskytnout síle působící podél šroubů elastickou překážku až do příliš vysokých hodnot síly, které vznikají nesprávným používáním, jako jsou např. naolejovánými šrouby nebo příliš velký kroutivý moment při dotahování, neboť plastické tečení by vedlo k poklesu síly působící podél šroubů a nakonec k povolení šroubů kola.

Známá provedení spojovacích otvorů odvozují svoji tuhost ve směru podélné osy šroubu od ohýbání materiálu, uspořádaného dokola kolem zahloubení. Pro zvýšení tuhosti oproti otvorům v plechu normální tloušťky jsou známa konstrukční vyztužení. Jedna z možností spočívá v tom, že se oblast, nacházející se radiálně uvnitř spojovacího otvoru, zahrne směrem dovnitř. Tento způsob má kromě toho tu výhodu, že se oproti jednoduchému založení směrem ven zvětší styčné plochy s čepem kola. Poukazuje na to například Mannesmann Kronprinz AG v Ráderkatalog, vydání 1990/1991, strana 28, dolní polovina. Nevýhodou dosavadních vytvoření spojovacích otvorů je značná závislost tuhosti spojovacího otvoru na tloušťce plechu a pevnosti výchozího materiálu.

Z US-A-3 664 708 je známé kolo, sestávající z tvarovaného ráfku a misky kola, spojené s ráfkem v oblasti prohloubení ráfku svařením. Aby se zabránilo natržení spojovacího otvoru při příliš silném dotažení šroubů kola, je navrženo uspořádat ve spojovacím otvoru pouzdro tvořící obrubu. Oblast pouzdra tvořící obrubu se nachází na straně přivrácené náboji kola nebo brzdovému bubnu a musí být před montáží kola prostrčena spojovacím otvorem. Po nasazení kola se dotažením matice kola vytvaruje kužel přední oblasti pouzdra. Tento kužel dosedne na okraj spojovacího otvoru, ale teprve tehdy, až doléhá čelní strana oblasti pouzdra tvořící obrubu na náboj resp. brzdový buben. Nevýhodné na této konstrukci je, že se musí vyrábět zvláštní pouzdra, která mohou při montáži kola snadno ze spojovacího otvoru vypadnout až do té doby, dokud není vytvořen kužel, jistící toto pouzdro. Dále je toto uspořádání vhodné pouze pro kola,

JUDr. Miloš Všetečka - 3 advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2 která mají na náboji resp. brzdovém bubnu uspořádanou rozpěrku, neboť při jiných běžných způsobech přišroubování kola mohou pouzdra při montáži lehko vypadnout. Další nevýhodou je, že pouzdro se hodí vždy pouze k jednomu typu kola, takže při stovce různých typů kol musí být vyráběna a skladována stovka různých pouzder. Kromě toho může docházet k záměnám, takže je nasazeno špatné pouzdro. Další nevýhodou je, že při dvojdílném uspořádáni obdržíme alespoň dvě stykové štěrbiny. To je velmi nevýhodné pro stabilitu sily působící podél šroubů. Kromě toho je již při montáži ohýbaná pružina silně zatížena, když je prostřednictvím matice kola na pouzdro natvarováván kužel.

Ve FR-A-2 539 079 je zveřejněna speciální konstrukce náboje kola. Na několika obrázcích je znázorněn výřez vozidlového kola, včetně oblasti misky kola. Miska kola je opatřena více spojovacími otvory pro otvory pro šrouby kola, rozmístěnými po obvodu kruhu otvorů pro šrouby. Spojovací otvor vykazuje kuželovité vytvořené zahloubení a oblast obklopující zahloubení je zahrnutá směrem dovnitř. Oblast spojovacího otvoru obklopující zahloubení vykazuje ve všech řezových rovinách větší tloušťku než oblasti misky kola, nacházející se ve větší vzdálenosti. Oblast bezprostředně sousedící se zahloubením vykazuje největší tloušťku, která se potom radiálně směrem ven od osy zahloubení plynule zmenšuje a potom zaobleně přechází do přiléhající oblasti. Tato přiléhající oblast vykazuje již téměř konstantní tloušťku, která v podstatě odpovídá původní tloušťce kotouče pro vytvarování kotouče kola nebo misky kola.

Podstata vynálezu

JUDr. Miloš Všetečka advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

3a

Úkolem vynálezu je poskytnout vozidlové kolo, sestávající z kovového, zejména z lehkých kovů zhotoveného, ráfku a kotouče kola nebo misky kola s ním spojené, u kterého by při jednoduché montáži bylo zajištěno, že během provozu - jízdy nedojde k uvolnění šroubů kola. Kromě toho vede snaha o velkou styčnou plochu ke zmenšení tlaku ploch na šrouby kola.

Tento úkol je řešen znaky z význakové části nároku 1. Další výhodná vytvoření jakož i způsob výroby takového kola jsou součástí závislých nároků.

Podle vynálezu vykazuje oblast spojovacího otvoru, obklopující zahloubení, oproti výrobně běžnému zúžení znatelně větší tloušťku. Oblast bezprostředně navazující na zahloubení vykazuje největší tloušťku, která se potom radiálně směrem, ven plynule zmenšuje a potom zaobleně popř. tečně přechází v přilehlou oblast. Posledně jmenovaná oblast je charakterizována tím, že vykazuje již téměř konstantní tloušťku, která v podstatě odpovídá původní tloušťce kotouče pro výrobu kotouče kola nebo misky kola. Cíleným lisováním v oblasti zahloubení se zvýší tuhost spojovacího otvoru, působícího jako ohýbaná pružina. Kromě toho se zvětší odpor proti rozpínání zahloubení při dotažení šroubů kola. Proto může být tloušťka ostatního plechu minimální, neboť citlivé místo - spojovací otvor - disponuje podle tohoto návrhu dostatečnou tuhostí, i při zohlednění nesprávného použití šroubů kola. Pro vytvoření co možná největší styčné plochy mezi šroubem kola a zahloubením je dosaženo s výhodou zvětšováním tloušťky axiálně směrem ven, přičemž je ovšem třeba dbát na předepsaný připojovací rozměr. V každém případě se zvětšením styčné plochy zmenší tlak ploch mezi šroubem kola a zahloubením. Navržené vytvoření spojovacího otvoru je použitelné pro všechna kola z kovu, zejména ale pro kola z lehkých kovů, neboť tento materiál sám od sebe přináší malou pevnost. Aby byla pro kola z lehkých kovů slabá místa - spojovací otvory - jistější, je dále navrženo, natlačit axiálně směrem dovnitř další materiál, takže se vytvoří kruh tvaru anuloidu. Tím se výrazně zvýší tuhost spojovacího otvoru neboť k tuhosti ohýbané pružiny přilehlé oblasti přibude tuhost kruhu tvaru anuloidu působícího jako tlačná pružina. Přitom se kruh při nasazování kotouče kola opírá o náboj nebo brzdový buben. V nesešroubovaném stavu vykazuje čelní plocha kruhu tvaru anuloidu vzhledem k dosedající ploše náboje resp. brzdového bubnu mezeru určité výšky. Tato vzdálenost je použita ke stanovení spolupůsobení mezi ohýbanou a tlačnou pružinou a tím k ovlivnění síly točivého momentu dotahování působící podél šroubů.

Tento kruh tvaru anuloidu má tu výhodu, že se zabrání plastickému tvarování oblasti, od které se požaduje ohýbání, a přes geometrické vytvoření kruhu může být tuhost určena dále nezávisle na použitém materiálu, se zřetelem na jeho pevnost a tloušťku. Přitom se ukázalo jako výhoda, když je kruh tvaru anuloidu obklopen kruhovou drážkou nebo zaobleným vybráním. Posledně jmenovaná varianta se nabízí zejména u ocelových kol, neboť se zmenší nebezpečí vzniku trhlin v oblasti přechodu z drážky v kruh.

Navržená konstrukce je zvláště výhodná pro kola vyrobená z plechu z lehkých kovů, je ale rovněž vhodná pro ocelová kola nebo kola litá z lehkých kovů. Provedení spojovacího otvoru podle vynálezu má tu podstatnou výhodu, že vychází vstříc přání automobilového průmyslu po co možná nejjednotnějších šroubech kola, neboť tuhost zápustky ve velkých oblastech může být určena nezávisle na výšce zápustky a původní tloušťce výchozího materiálu.

Při výrobě vozidlového kola podle vynálezu je na rozdíl od dosavadního stavu techniky pří výrobě spojovacího otvoru zmenšen objem vysekávaného materiálu a tímto způsobem ušetřený materiál je optimalizovaným lisováním a zahrnováním při současném variabilním porovnávání z pozdějších zahloubení napěchováním vytlačen· do přilehlých oblastí. Při výrobě kruhu tvaru anuloidu, zejména při výrobě kol z lehkých kovů, je dalším axiálním lisováním materiál tlačen také axiálně směrem dovnitř.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje

obr. 1	částečný vozidlového spojovacího	výřez kola otvoru	prvním podle l v řezu,	příkladem provedení
vynálezu v	oblasti
obr. 2	ve stejném provedení,	řezu	jako na	obr. 1 druhý	příklad
obr. 3	ve stejném provedení,	řezu	j ako na	obr. 2 třetí	příklad

obr. 4 jako na obr. 2 v kombinaci se šroubem kola a nábojem kola nebo brzdovým bubnem, obr. 5a vnější strana misky kola v nadhledu, obr. 5b řez podél A-A na obr. 5a a obr. 5c řez podél B-B na obr. 5a.

Příklady provedení vynálezu

Obrázek 1 ukazuje částečný výřez prvního příkladu provedení vozidlového kola v oblasti spojovacího otvoru 1 v řezu. Spojovací otvor 1 vykazuje kuželovité vytvořené zahloubení 2 s úhlem rozevření kužele např. 60°. Spojovací otvor 1 je známým způsobem zahrnutý přes přilehlou oblast 3, 4_ směrem ven. Je zde naznačena jedna část přiléhající části misky 5 kola. Podle vynálezu vykazuje oblast 6 obklopující zahloubení výrazně větší tloušťku, než oblast tvořící misku 5 kola. Přitom oblast, bezprostředně navazující na zahloubení 2 vykazuje největší tloušťku, která se potom, radiálně směrem ven od osy ]_ zahloubení 2_, plynule zmenšuje a potom zaobleně popř. tečně přechází v sousedící oblast 3,

4.

Přerušované resp. protažené čáry přibližně pod spojovacím otvorem )L ukazují například oblast kotouče kola resp. misky 8_ kola, nacházející se v obvodovém směru mezi dvěma spojovacími otvory 1. Tloušťka 9 v oblasti v bezprostřední blízkosti zahloubení 2_ se nachází alespoň o 15, s výhodou o více než 25 % výš v poměru k tloušťce 10 oblasti, která tvoří misku 5 kola. Kromě zvýšení tuhosti spojovacího otvoru 1 způsobí nakupení materiálu podle vynálezu v oblasti zahloubení zvětšení styčné plochy 11 se šroubem kola (k tomu viz také obr. 4) . Z tohoto důvodu je přírůstek tloušťky s výhodou směrován směrem ven, přičemž je ovšem třeba dbát na předepsaný připojovací rozměr, zde naznačen šipkou 12.

Obr. 2 představuje druhý příklad provedení ve stejném řezu jako obr. 1, přičemž pro stejné části jsou zvoleny stejné vztahové značky. Na rozdíl od obr. 1 vykazuje spojovací otvor 1' navíc kruh 13 tvaru anuloidu, směřující dovnitř, který je radiálně směrem dovnitř ohraničen válcovitou částí 14 otvoru 15 pro šroub, jejíž výška může být podle vynálezu větší, než tloušťka 16, 17 materiálu přilehlé oblasti 3, 4 rozprostírajícího se v axiálním směru. Čelní strana 18 kruhu 13 tvaru anuloidu vykazuje vzhledem k dosedající ploše 19, nacházející se radiálně směrem ven, v nesešroubovaném stavu mezeru 20 určité výšky, pomocí které může být určeno místo dosednutí kruhu 13, působícího jako tlačná pružina, na přilehlou oblast 3, _4, působící jako ohýbaná pružina. Tuhost pružiny kruhu 13 tvaru anuloidu je určena v podstatě objemem materiálu vystupujícího zde jako pružina, který lze stanovit například z šířky a hloubky kruhové drážky 21. Při montáži a následném dotažení šroubů 24 kola (viz obrázek 4) dolehne nejprve radiálně vně uspořádaná dosedající plocha 19 na styčnou plochu 26 náboje 25. Při zvýšení točivého momentu při dotahování šroubů 2 4 kola na hodnotu běžně stanovenou výrobci vozidel, dolehne dále radiálně uvnitř uspořádaná dosedající plocha 19 na styčnou plochu 26 náboje 25 (viz obrázek 4). Od tohoto okamžiku působí přilehlá oblast 3, _4 spojovacího otvoru 1' jako ohýbaná pružina, dokud nepřijde do kontaktu čelní strana 18 se styčnou plochou 26 náboje 25 a dále působí navíc jako tlačná pružina kruh 13 tvaru anuloidu. Příklad provedení, zobrazený na tomto obrázku 2, je s výhodou použitelný pro kola z lehkých kovů, aby kompenzoval slabá místa spojovacího otvoru 1', vzniklá nižší pevností, danou materiálem.

Obrázek 3 ukazuje ve stejném řezu jako na obrázku 2 třetí příklad provedení oblasti podle vynálezu. Přitom jsou rovněž pro stejné části použity stejné vztahové značky. Na rozdíl od obrázku 2 je zahloubení 23 vytvořeno kulovitě. Základní uspořádání a způsob činnosti provedení spojovacího otvoru 1' podle vynálezu jsou stejné, jak bylo popsáno výše. Poněkud jinak je ovšem vytvořen přechod kruhu 13 tvaru anuloidu v sousedící oblasti 3, 4. Místo vyznačené kruhové drážky 21 (obr. 2) je u tohoto příkladu provedení vytvořeno více či méně zaoblené vybrání 27. S výhodou nalezne toto provedení uplatnění u ocelových kol.

Obrázek 4 je co do provedení totožný s obrázkem 2, ukazuje ale spolupůsobení spojovacího otvoru kotouče kola nebo misky 5 kola se šroubem 24 kola a částí náboje resp. brzdového bubnu 25 podle vynálezu. Zobrazený stav ukazuje okamžik, ve kterém je radiálně vně se nacházející dosedající plocha 19 v kontaktu se styčnou plochou 26 náboje 25, ale zatím nepůsobí žádná síla podél šroubů. Teprve vlastním dotažením šroubu 24 kola šroubovákem nebo momentovým klíčem dojde k odstupňovanému kontaktu jednotlivých oblastí ploch se styčnou plochou 26 náboje 25.

Na obrázcích 5a - 5c je zobrazeno vozidlové kolo podle vynálezu v nadhledu a rovněž ve dvou řezech. Přitom částečný obrázek 5a ukazuje vnější stranu misky 5 kola. Provedení spojovacího otvoru 1' přitom odpovídá v podstatě vytvoření z obrázku 3. Zřetelně rozeznatelné jsou na vytvoření na částečném obrázku 5a vyznačené dosedající plochy 30, 31. Podle vynálezu jsou dosedající plochy 31, nacházející se radiálně vně, přitaženy vždy tak blízko k tomu kterému spojovacímu otvoru V_, jak jen je to možné. Tímto opatřením se odlehčují šrouby 24 kola. Protože vzdálenost mezi šroubem 24 kola a působící dosedající plochou 31 je malá a tím je kratší páka ohýbání, vznikne žádoucí odlehčení šroubu 24 kola.

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

c.í. £6629

JUDr. Miloš Všetečka - 10 advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2 $ι-

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vozidlové kolo, sestávající z ráfku a kotouče kola nebo misky (5) kola s ním spojené, které je více spojovacími otvory (1' , 1''), rozmístěnými po obvodu kruhu otvorů pro šrouby (24) kola, připevněno na náboj (25) nebo brzdový buben, přičemž spojovací otvory (1', 1' ' ) vykazují kulovitě nebo kuželovité vytvořené zahloubení (2, 23) a oblast, obklopující zahloubení (2, 23), je směrem ven zahrnuta a kotouč kola nebo miska (5) kola vykazuje dosedací plochy (19) pro náboj (25) nebo brzdový buben uspořádané rovnoměrně po obvodu, přičemž oblast spojovacího otvoru (1', 1'' ) , obklopující zahloubení (2, 23), vykazuje ve všech řezových rovinách znatelně větší tloušťku než oblasti tvořící kotouč kola nebo misku (5) kola, nacházející se ve větší vzdálenosti, a oblast bezprostředně navazující na zahloubení (2, 23) vykazuje největší tloušťku, která se potom radiálně směrem ven od osy zahloubení (2) zmenšuje a potom zaobleně popř. tečně přechází v oblast, která vykazuje již téměř konstantní tloušťku, která v podstatě odpovídá původní tloušťce kotouče pro vytvarování kotouče kola nebo misky (5) kola, vyznačující, se tím, že je navíc vytvořeno zvětšení tloušťky směrem dovnitř, které je charakterizováno vytvořením kruhu (13) tvaru anuloidu, rozprostírajícího se ve směru náboje (25) nebo brzdového bubnu, přičemž tento kruh (13) tvaru anuloidu v kontaktu se styčnou plochou (26) náboje (25) resp. brzdového bubnu tvoří tlačnou pružinu s nastavitelnou tuhostí, která bude účinkovat navíc společně se známou tuhostí z ohýbání přilehlé oblasti (3, 4), přičemž kruh (13) tvaru anuloidu v nepřišroubovaném stavu vykazuje určitou mezeru (20) vzhledem k náboji (25) resp. brzdovému

JUDr. Miloš Všetečka - 11 advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2 bubnu, z jejíž velikosti lze stanovit místo dosednutí tlačné pružiny na ohýbanou pružinu.
2. Vozidlové kolo podle nároku 1, vyznačující se tím, že tuhost kruhu (13) tvaru anuloidu, působícího jako tlačná pružina, může být určena množstvím a kvalitou materiálu určeného k pružení, dále nezávisle na tloušťce a pevnosti materiálu.
3. Vozidlové kolo podle některého z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že kolem kruhu (13) tvaru anuloidu je uspořádána kruhová drážka (21).
4. Vozidlové kolo podle některého z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že kolem kruhu (13) tvaru anuloidu je uspořádáno zaoblené, směrem ven ploché vybrání (27).
5. Vozidlové kolo podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že výška válcovité části (14) otvoru (15) pro šroub, je větší, než tloušťka (16, 17) materiálu přilehlé oblasti (3, 4) rozprostírajícího se v axiálním směru.
6. Vozidlové kolo podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že kotouč kola nebo miska kola vykazuje jak na straně nacházející se radiálně směrem ven, tak na straně nacházející se radiálně směrem dovnitř po obvodu rovnoměrně uspořádané dosedací plochy (30, 31), přičemž zejména dosedací plochy (31) nacházející se radiálně směrem ven, jsou přitaženy vždy tak blízko k tomu kterému spojovacímu otvoru ď), jak jen je to možné.

JUDr. Miloš Všetečka advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2
7. Způsob výroby vozidlového kola podle nároku 1, při němž se z výchozího plechového kotouče beztřískově pomocí více procesů lisování vytvaruje kotouč kola nebo miska (5) kola a je kombinací beztřískového lisování a/nebo zahrnování jakož i třískového vysekávání vytvořen spojovací otvor (l^ř, 1'') a konečně je s miskou (5) spojen ráfek, vytvořený v odděleném výrobním procesu, vyznačující se tím, že pro vytvoření spojovacího otvoru (1', 1'’ ) při snížení objemu vysekávaného materiálu pro zahloubení (2, 23) optimálním lisováním a zahrnováním pří současném variabilním porovnávání se materiál z pozdějších zahloubení (2, 23) napěchováním vytlačuje do přilehlých oblastí a dalším axiálním lisováním se materiál tlačí také axiálně směrem dovnitř.

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r.