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Hintergrund der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeugräder
insbesondere in Schweißkonstruktion und mehr im einzelnen
auf ein verbessertes, insbesondere geschweißtes Fahrzeugrad,
eine Radfelge zur Verwendung bei einem solchen Fahrzeugrad und ein
Verfahren zu dessen Herstellung.
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Ein
herkömmliches, im Bereich der Felgenschulter gefügtes
Fahrzeugrad ist eine im Wesentlichen zweiteilige Konstruktion und
weist eine innere Radschüssel (Radscheibe) und eine äußere, ”vollständige” oder
umlaufende Radfelge auf. Die Radschüssel kann ein Gussteil
sein, aus Stahl, Aluminium oder anderen Werkstoffen geformt oder
geschweißt sein und weist einen inneren, ringförmigen Radbefestigungsbereich
und ein äußeres Ringteil auf. Der Radbefestigungsbereich
bildet eine innen liegende Befestigungsfläche und hat meistens
ein zentrales Führungs- oder Nabenloch und mehrere in ihr
ausgebildete Aufnahmelöcher für Radbolzen, um das
Rad an einer Achsnabe des Fahrzeuges zu befestigen. Die Radfelge
kann gleichfalls ein Gussteil sein, aus Stahl, Aluminium oder anderen
Werkstoffen geformt oder geschweißt sein und weist normalerweise
ein innen liegendes Felgenhorn, eine innere Felgenschulter, ein
sich in Axialrichtung erstreckendes Felgenbett, eine äußere
Felgenschulter und an äußeres Felgenhorn auf.
In manchen Fällen wird eine dreiteilige Radkonstruktion
zum Einsatz gebracht, bei der eine an der Radschüssel zusätzlich
angeordnete Befestigungskappe verwendet wird. Bei beiden Konstruktionsarten
wird der äußere ringförmige Bereich der
Radschüssel an der Radfelge im Allgemeinen durch Schweißen
angeschlossen. Herkömmlicherweise erfolgt die Anbindung
der Radschüssel an der Radfelge entweder im Bereich des
Felgenbettes der Radfelge, wodurch ein im Bereich des Felgenbettes gefügtes
Fahrzeugrad entsteht, oder im Bereich der äußeren
Felgenschulter der Radfelge, womit ein im Bereich der Felgenschulter
gefügtes Rad hergestellt wird.
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Sogenannte ”Full-Face”-Räder
unterscheiden sich von anderen Typen von Rädern dadurch, dass
sie eine einteilige Radscheibengestaltung haben. Insbesondere haben
Full-Face- oder Vollscheibenräder eine Vollscheibenschüssel
und eine Teil-Felge. Die Vollscheibenschüssel kann als
Guss-, Tiefzieh- oder Schweißteil aus Stahl, Aluminium
oder anderen Werkstoffen bestehen. Die Vollscheibenschüssel
oder -scheibe hat einen inneren, ringförmigen Radbefestigungsbereich
und ein äußeres Ringteil, das wenigstens ein Teil
eines die äußere Felgenschulter begrenzenden Felgenhorns
des Rades bildet. Der Radbefestigungsbereich weist eine innen liegende
Befestigungsfläche auf und hat normalerweise ein zentrales
Führungs- oder Nabenloch sowie mehrere Aufnahmelöcher
für Befestigungsbolzen, um das Rad an einer Achsnabe des
Fahrzeugs zu befestigen. Die ”Teil-”-Felge kann
aus Stahl, Aluminium oder anderen Legierungen bestehen. Sie hat
ein inneres Felgenhorn, eine innere Felgenschulter und ein sich
in Axialrichtung erstreckendes Felgenbett und bildet im Allgemeinen
auch eine äußere Felgenschulter aus. In manchen
Fällen wird das die äußere Felgenschulter
begrenzende Felgenhorn von Vollscheibenrädern gemeinsam
von der äußeren Felgenschulter der Felge und dem äußeren
ringförmigen Bereich der Schüssel gebildet. In
beiden Arten von Rädern stoßen die äußere
Felgenschulter der Felge und der äußere ringförmige
Bereich der Schüssel aneinander und die beiden Teile werden
mittels einer oder mehrerer Schweißnähte miteinander
verbunden.
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Ein
typischer Verfahrensablauf zum Herstellen einer Radfelge für
ein in Schweißkonstruktion hergestelltes Fahrzeugrad wird
in der
US 4,185,370 (Evans)
beschrieben. Dieses Patent offenbart die Verfahrensschritte, bei
denen (a) ein ebenes Blech aus geeignetem Material wie beispielsweise
Aluminium oder Stahl vorgesehen wird, (b) das Blech in einen zylindrischen
Ring oder Streifen umgeformt wird, (c) die seitlichen Kanten des
Rings radial nach außen umgeformt werden, um einen Felgen-Vorformling herzustellen,
der Flansche hat, die in einer Rollen-Umformmaschine positioniert
werden können, (d) worauf der Felgen-Vorformling mehreren
Roll-Umformschritten unterworfen wird, um eine Radfelge mit vorher
festgelegter Form auszubilden, und (e) woraufhin die Radfelge aufgeweitet
wird, um die Radfelge mit vorher festgelegtem Umfang fertig zu stellen.
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US 4,962,587 (Ashley, Jr.
et al.) offenbart ein anderes Verfahren zum Herstellen einer Radfelge. Gemäß der
dort beschriebenen Methode verwendet man eine vorgeformte Radfelge,
die mit gegenüberliegenden, fertigen Felgenhörnen,
gegenüberliegenden fertigen Felgenschultern, einem Felgenbett
und einem innen liegenden, sich in Axialrichtung erstreckenden Schenkel
versehen wird. Anschließend werden das Felgenbett und das
benachbarte Felgenende an einer Spindel mit einer Endplatte befestigt,
um mit dieser in Drehung versetzt zu werden. Eine schwimmende, drehende
Rolle wird dann betätigt und in Eingriff mit dem Felgenbett
und dem innen liegenden Schenkelbereich gebracht, wodurch das Felgenbett
und der Schenkelbereich der vorgeformten Radfelge gestreckt werden.
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Weitere
Verfahren zum Herstellen von Radfelgen durch Rollen oder Pressen
werden in den US-Patenten
US
3,347,302 (Lemmerz),
US 4,127,022 (Bosch)
und
US 4,143,533 (Bosch)
beschrieben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung schafft ein verbessert hergestelltes Fahrzeugrad, eine
Radfelge zur Verwendung in einem solchen Fahrzeugrad und ein Verfahren
zu deren Herstellung. Das Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades
nach der Erfindung weist folgende Verfahrensschritte auf:
- a) Vorsehen eines aus geeignetem Werkstoff
bestehenden Radfelgenrohlings, der die Form eines im Wesentlichen
zylindrischen Rings aufweist;
- b) Vorsehen einer ersten Werkzeuganordnung, um den Radfelgenrohling
einer Vorverformung zu unterwerfen, bei der die Zylinderform umgeformt wird,
um mehrere verschieden ausgestaltete Bereiche auszubilden und einen
Radfelgen-Vorformling herzustellen;
- c) Vorsehen einer zweiten Werkzeuganordnung, die eine abgeschlossene
Innenkammer bildet und ein Werkzeugteil mit einer vorbestimmten
Innenflächenkontur aufweist, wobei die abgeschlossene Innenkammer
in Fluid-Verbindung mit einem Vorrat von Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
steht;
- d) Positionieren des Radfelgen-Vorformlings in der abschließbaren
Innenkammer der zweiten Werkzeuganordnung, so dass eine Außenfläche des
Radfelgen-Vorformlings benachbart zu der Innenfläche vorbestimmter
Kontur der Werkzeuganordnung liegt;
- e) Beaufschlagen der abgeschlossenen Innenkammer der zweiten
Werkzeuganordnung mit Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit, wodurch
der Radfelgen-Vorformling gegen die benachbarte Innenflächenkontur
der Werkzeuganordnung gepresst wird und so eine fertige Radfelge
mit einer Kontur hergestellt wird, die der der vorbestimmten Innenflächenkontur
der Werkzeuganordnung entspricht;
- f) Entfernen der fertig gestellten Radfelge aus der zweiten
Werkzeuganordnung; und
- g) Anschließen der fertig gestellten Radfelge an einer
Radschüssel zur Fertigstellung des Fahrzeugrades.
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Mit
der Erfindung wird somit ein nach dem vorstehenden Verfahren hergestelltes
Fahrzeugsrad geschaffen.
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Die
Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Radfelge
zur Verwendung in einem Fahrzeugrad mit folgenden Verfahrensschritten:
- a) Vorsehen eines aus geeignetem Werkstoff
bestehenden Radfelgenrohlings, der die Form eines im Wesentlichen
zylindrischen Rings aufweist;
- b) Vorsehen einer ersten Werkzeuganordnung, um den Radfelgenrohling
einer Vorverformung zu unterwerfen, bei der die Zylinderform umgeformt wird,
um mehrere verschieden ausgestaltete Bereiche auszubilden und einen
Radfelgen-Vorformling herzustellen;
- c) Vorsehen einer zweiten Werkzeuganordnung, die eine abgeschlossene
Innenkammer bildet und ein Werkzeugteil mit einer vorbestimmten
Innenflächenkontur aufweist, wobei die abgeschlossene Innenkammer
in Fluid-Verbindung mit einem Vorrat von Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
steht;
- d) Positionieren des Radfelgen-Vorformlings in der abschließbaren
Innenkammer der zweiten Werkzeuganordnung, so dass eine Außenfläche des
Radfelgen-Vorformlings benachbart zu der Innenfläche vorbestimmter
Kontur der Werkzeuganordnung liegt;
- e) Beaufschlagen der abgeschlossenen Innenkammer der zweiten
Werkzeuganordnung mit Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit, wodurch
der Radfelgen-Vorformling gegen die benachbarte Innenflächenkontur
der Werkzeuganordnung gepresst wird und so eine fertige Radfelge
mit einer Kontur hergestellt wird, die der der vorbestimmten Innenflächenkontur
der Werkzeuganordnung entspricht;
- f) Entnehmen der fertig gestellten Radfelge aus der zweiten
Werkzeuganordnung zur anschließenden Verbindung mit einer
Radschüssel zur Herstellung eines Fahrzeugrades.
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Mit
der Erfindung wird darüber hinaus auch eine nach dem vorstehenden
Verfahren unmittelbar hergestellte Radfelge geschaffen.
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In
bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen
eines Fahrzeugrades mit folgenden Verfahrensschritten geschaffen:
- a) Vorsehen eines aus geeignetem Werkstoff, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Aluminium oder Legierungen hiervon,
Magnesium oder Titan, bestehenden Radfelgenrohlings, der die Form
eines im Wesentlichen zylindrischen Rings aufweist;
- b) Vorsehen einer ersten Werkzeuganordnung, um den Radfelgenrohling
einer Vorverformung zu unterwerfen, bei der die Zylinderform umgeformt wird,
um mehrere verschieden ausgestaltete Bereiche auszubilden und einen
Radfelgen-Vorformling nach einem Radfelgen-Vorformling herzustellen,
wobei der Radfelgen-Vorformling wenigstens ein Paar gegenüberliegender,
abgewinkelter Endbereiche aufweist;
- c) Vorsehen einer zweiten Werkzeuganordnung, die eine abgeschlossene
Innenkammer bildet und ein Werkzeugteil mit einer vorbestimmten
Innenflächenkontur aufweist, wobei die abgeschlossene Innenkammer
in Fluid-Verbindung mit einem Vorrat von Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit
steht;
- d) Positionieren des Radfelgen-Vorformlings in der abschließbaren
Innenkammer der zweiten Werkzeuganordnung, so dass eine Außenfläche des
Radfelgen-Vorformlings benachbart zu der Innenfläche vorbestimmter
Kontur der Werkzeuganordnung liegt, wobei die zweite Werkzeuganordnung
die gegenüberliegenden, abgewinkelten Endbereiche des Radfelgen-Vorformlings
erfasst;
- e) Beaufschlagen der abgeschlossenen Innenkammer der zweiten
Werkzeuganordnung mit Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit, wodurch
der Radfelgen-Vorformling gegen die benachbarte Innenflächenkontur
der Werkzeuganordnung gepresst wird und so eine fertige Radfelge
mit einer Kontur hergestellt wird, die der der vorbestimmten Innenflächenkontur
der Werkzeuganordnung entspricht;
- f) Entfernen der fertig gestellten Radfelge aus der zweiten
Werkzeuganordnung; und
- g) Anschließen der fertig gestellten Radfelge an einer
Radschüssel zur Fertigstellung des Fahrzeugrades.
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Das
mit dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens unmittelbar hergestellte Fahrzeugrad ist ebenfalls Gegenstand der
vorliegenden Erfindung.
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Mit
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen wird also der
Radfelgen-Vorformling in der zweiten Werkzeuganordnung hydraulisch umgeformt,
insbesondere aufgeweitet, indem Hydraulik Hochdruckflüssigkeit
in den mittels der zweiten Werkzeuganordnung seitlich dicht abgeschlossenen
Innenraum des Felgen-Vorfomlings eingepresst wird. Da die seitlichen
Endbereiche des Vorformlings dicht an Seitenwänden der
Werkzeuganordnung anliegen und bevorzugt bereits bis in deren Eckbereiche
im Übergang zwischen den Seitenwänden der zweiten
Werkzeuganordnung und der Umfangsfläche mit der vorbestimmten
(Felgen-)Kontur ragen, kann die zum Umformen des Vorformlings in dessen Innenraum
eingepresste Hydraulikflüssigkeit nicht zwischen die vorbestimmte
Außenkontur der Werkzeuganordnung und die Außenseite
des Vorformlings strömen. Vielmehr legt sich die Außenseite
des Vorformlings für die Felge bei dem auch als „Hydro-Forming” zu
bezeichnenden Verfahrensschritt dicht an die vorgegebene Felgenkontur
an, wie sie von der Umfangsfläche der zweiten Werkzeuganordnung vorgegeben
wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, worin die bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung anhand von Beispielen näher
erläutert ist. Es zeigt:
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ein
den Ablauf der Arbeitsschritte zur Herstellung einer ersten Ausführungsform
eines Fahrzeugrades nach der Erfindung erläuterndes Blockdiagramm;
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2 einen
Teil einer ersten Werkzeuganordnung zur Herstellung einer ersten
Ausführungsform einer Radfelge, womit die Herstellung eines Radfelgen-Vorformlings
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren illustriert
wird;
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3 eine
Darstellung eines Teils einer zweiten Werkzeuganordnung zur Herstellung
der ersten Ausführungsform einer fertigen Radfelge, wobei
die anfängliche Ausgestaltung des Radfelgen-Vorformlings
vor Betätigung der zweiten Werkzeuganordnung gezeigt ist;
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4 eine
andere Darstellung der zweiten Werkzeuganordnung im beaufschlagten
Stadium zur Herstellung der ersten Ausführungsform der
fertigen Radfelge;
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5 das
erste Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugrades nach der
Erfindung unter Verwendung der gemäß 4 fertig
gestellten Radfelge im Schnitt;
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6 eine
zweite Ausführungsform eines Fahrzeugrades nach der Erfindung
unter Verwendung der gemäß 4 fertig gestellten
Radfelge;
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7 ein
Teil einer zweiten Werkzeuganordnung zur Verwendung bei der Herstellung
eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Radfelge in einer 4 entsprechenden
Darstellung, wobei die Endarbeitsstellung der zweiten Werkzeuganordnung
zur Herstellung des zweiten Ausführungsbeispiels einer fertigen
Radfelge gezeigt ist; und
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8 eine
dritte Ausführungsform eines Fahrzeugrades unter Verwendung
der gemäß 7 hergestellten
zweiten Ausführungsform einer fertigen Radfelge.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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1 zeigt
ein Blockdiagramm, das den Ablauf von Verfahrensschritten illustriert,
die zur Herstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugrades
dienen, wie es in 5 insgesamt mit 80 bezeichnet
ist.
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Das
als Schweißkonstruktion ausgebildete Fahrzeugrad
80 gemäß dieser
Ausführungsform ist ein im Bereich der Felgenschulter gefügtes
Fahrzeugrad und obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf eben
diese bestimmten Fahrzeugradkonstruktionen beschrieben und dargestellt
wird, kann die Erfindung natürlich auch in Verbindung mit
anderen Typen von Fahrzeugräderkonstruktionen zum Einsatz
kommen, wenn dies gewünscht ist. So kann die vorliegende
Erfindung wie vorliegend beschrieben oder mit Modifikationen auch
in Verbindung mit gefügten Fahrzeugrädern wie
zum Beispiel für Vollscheiben-(Full-Face)-Fahrzeugräder
zum Einsatz kommen, wie sie in der
5a der
US 5,533,261 (Kemmerer)
dargestellt sind, oder die Erfindung kann Verwendung finden bei ”sicher
befestigten” Fahrzeugrädern, wie sie beispielsweise
in
3 der
US 5,188,429 (Heck
et al.) gezeigt sind. Auch bei ”Bi-Metall”-Konstruktionen
von Fahrzeugrädern mit einer Aluminiumschüssel
und einer Stahlfelge, wie sie beispielsweise in der
US 5,421,642 (Wei et al.) beschrieben
sind, und bei modular aufgebauten Konstruktionen, wie sie beispielsweise
in der
US 5,360,261 (Archibald
et al.) dargestellt sind, kann die Erfindung zum Einsatz kommen.
Auf die genannten Druckschriften wird hiermit ausdrücklich
verwiesen.
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Gemäß 1 wird
im Verfahrensschritt 10 zunächst ein Radfelgenrohling
vorgesehen, der in 2 allgemein mit 18 bezeichnet
ist. Der Radfelgenrohling 18 kann aus jedem geeigneten
Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Stahl, Aluminium, Legierungen
hieraus, aus Magnesium oder aus Titan. Vorzugsweise besteht der
Radfelgenrohling 18 aus Stahl. Der Radfelgenrohling 18 hat
allgemein die Form eines im Wesentlichen zylindrischen Rings.
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Im
anschließenden Verfahrensschritt 12 wird mit einer
Werkzeuganordnung oder -vorrichtung, die in 2 in ihrer
Gesamtheit mit 20 bezeichnet ist, aus dem Radfelgenrohling
ein Radfelgen-Vorformling hergestellt, der in 2 bei 22 in
strichpunktierten Linien angedeutet ist. Die Werkzeuganordnung 20 definiert
eine Achse X und weist ein erstes Werkzeugteil 26, ein
zweites Werkzeugteil 28 und ein drittes Werkzeugteil 34 auf.
Das erste Werkzeugteil 26 kann einteilig ausgestaltet sein
oder aus zwei oder mehr Teilwerkzeugen bestehen. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist das erste Werkzeugteil 26 ein
im Wesentlichen umlaufendes, einteiliges Werkzeug und bildet eine
Außenseite, die im Allgemeinen mit 30 bezeichnet
ist und die eine bestimmte äußere Kontur aufweist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich die äußere
Oberflächenkontur im Wesentlichen zusammen aus einem ersten
grundsätzlich zylindrischen Oberflächenbereich 30a,
einem davon abgewinkelten oder radial nach innen geneigten konischen
Oberflächenbereich 30b und einem dritten, endseitigen
Bereich 30c, der wiederum zylindrisch ausgestaltet ist.
Natürlich kann das Profil und/oder die Konstruktion des äußeren
Endteils 30 des ersten Werkzeugteils 26 auch anders
ausgebildet sein, wenn dies gewünscht ist.
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Das
zweite Werkzeugelement 28 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ebenfalls ein im Wesentlichen ringförmiges, einteiliges
Werkzeug und hat ein äußeres Ende 32 mit
einer vorbestimmten äußeren Oberflächenkontur.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die äußere
Oberflächenkontur des äußeren Endes 32 unterteilt
in ein im Wesentlichen zylindrisch umlaufendes erstes Teil 32a,
eine davon abgewinkelte oder nach innen geneigte zweite konische
Fläche 32b, eine dritte konische Fläche 32c mit etwas
anderer Neigung und eine endseitige, vierte Fläche 32d,
die wiederum im Wesentlichen zylindrisch ist. Natürlich
kann das Profil oder die Konstruktion des äußeren
Endes 32 des zweiten Werkzeugteils 28 auch anders
ausgestaltet sein, wenn dies gewünscht ist.
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Das
dritte Werkzeugteil 34 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist bevorzugt ein einteiliges Werkzeug, kann aber auch aus zwei
oder mehr Bestandteilen bestehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
kommt als drittes Werkzeugteil 34 ein einteiliges Werkzeug
zum Einsatz, das bevorzugt in Richtung der Pfeile C1 und C2 beweglich
ist, während es relativ zu den ersten und zweiten Werkzeugteilen 26 und 28 rotiert
wird, wie dies nachfolgend noch erläutert wird. Wie man
in 2 erkennen kann, handelt es sich bei dem dritten
Werkzeugteil 34 um eine umlaufende drehende Rolle, die
mit einem abgerundeten Außenende 34A versehen
ist. Natürlich kann das Profil oder die Konstruktion des
Außenendes 34A am Umfang des dritten Werkzeugelementes 34 auch
anders ausgebildet sein wie dargestellt.
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Während
des Verfahrensschrittes 12 wird das erste Werkzeugelement 26 in
Richtung des Pfeils B und das zweite Werkzeugelement 28 in
Richtung des Pfeils A in vorbestimmte Positionen relativ zueinander
und zum Radfelgenrohling 18 überführt.
Die Position, in die das erste Werkzeugelement 26 und das
zweite Werkzeugelement 28 gebracht werden, wird bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Linie C beschrieben.
Mit anderen Worten, wird das erste Werkzeugteil 26 in 2 nach
rechts bewegt und das zweite Werkzeugteil 28 wird in 2 nach
links bewegt, bis die vorderen Stirnseiten der beiden Werkzeugteile
bei der Linie C gegeneinander stoßen.
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Anschließend
wird im Verfahrensschritt 12 das dritte Werkzeugelement 34 radial,
also in Richtung des Pfeils C1 gegen den Radfelgenrohling angestellt,
so dass das äußere Ende 34A gegen den Radfelgenrohling 18 drückt.
Nachfolgend wird das dritte Werkzeugteil 34 in Axialrichtung,
also in Richtung des Pfeils C2 bewegt, so dass die Außenseite 34A dieses
Werkzeuges eine Umformung des Radfelgenrohlings 18 bewirkt,
indem dieser gegen die äußeren Umfangsflächen 30B–30C und 32B–32D der ersten
und zweiten Werkzeugteile 26 und 28 gepresst wird,
um einen Radfelgen-Vorformling 22 mit gewünschter
Form zu erzeugen. Es versteht sich, dass dabei der auf die beiden
Werkzeugteile 26 und 28 aufgesetzte Radfelgenrohling
bei diesem Umformvorgang relativ zu dem dritten Werkzeug gedreht wird,
wobei hierzu auch das dritte Werkzeug 34 um die beiden
Werkzeugteile 26 und 28 und den darauf montierten
Radfelgenrohling umlaufen kann.
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Wie
man in 2 gut erkennen kann, entspricht die Form oder
das Profil des Radfelgen-Vorformlings 22 im Wesentlichen
der Form der zugehörigen Außenflächen 30B–30C und 32B–32D der
ersten und zweiten Werkzeugteile 26 und 28, die
zur Herstellung des Radfelgen-Vorformlings eingesetzt werden. Demgemäß hat
der Radfelgen-Vorformling 22 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
einen im Wesentlichen konischen ersten oder äußeren
Endbereich 22A, einen im Wesentlichen ringförmigen
oder zylindrischen zweiten Bereich 22B, einen konischen oder
abgewinkelten dritten Bereich 22C und einem sich hieran
anschließenden, stärker geneigten, konischen vierten
oder inneren Endbereich 22D. Vorzugsweise wird der Radfelgen-Vorformling 22 in
einem einzigen Bearbeitungsschritt während des Verfahrensschrittes 12 ausgebildet;
jedoch ist es, abhängig von der endgültigen Form,
die der Radfelgen-Vorformling 22 haben soll und/oder abhängig
von dem Werkstoff des Radfelgenrohlings 18, auch möglich, das
Ausformen des Radfelgen-Vorformlings 22 während
des Verfahrensschrittes 12 in mehr als einem Arbeitsschritt
zu verwirklichen. Alternativ kann der Metallformprozess, der eingesetzt
wird, um den Radfelgen-Vorformling 22 und/oder dessen Kontur
während des Verfahrensschrittes 12 zu erzeugen,
auch anders verwirklicht sein als dargestellt, wenn dies gewünscht
wird.
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Im
sich anschließenden Verfahrensschritt 14 kommt
eine zweite Werkzeuganordnung oder -vorrichtung zum Einsatz, die
in den 3 und 4 in ihrer Allgemeinheit mit 40 bezeichnet
ist und mit der die Radfelge fertig gestellt wird. Die fertige Radfelge ist
in 4 mit 52 bezeichnet und weist die gewünschte,
endgültige Form auf, in die der Radfelgen-Vorformling 22 umgeformt
wird. Wie man in 4 gut erkennen kann, hat die
zweite Werkzeuganordnung 40 ein erstes Werkzeugelement 43,
ein zweites Werkzeugelement 44, ein drittes Werkzeugelement 46 und
ein viertes, der Werkzeuganordnung zugeordnetes Element 48.
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Das
erste Werkzeugelement 42 kann ein einteiliges Werkzeug
oder ein Pressen-Element sein, es kann natürlich auch aus
zwei oder mehreren Werkzeugelementen bestehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das erste Werkzeugelement 42 ein im Wesentlichen kreisförmiges,
einteiliges Werkzeug mit einer äußeren Stirnseite 42A,
in der eine ringförmige Ausnehmung 42A ausgebildet
ist, die einen ringförmigen Absatz 42C bildet.
Das zweite Werkzeugelement kann in ähnlicher Weise ebenfalls als
einteiliges Werkzeug oder Pressenelement gestaltet sein, kann aber
natürlich auch aus zwei oder mehr Bestandteilen bestehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zweite
Werkzeugelement 44 ein im Wesentlichen kreisförmiges,
einteiliges Werkzeug mit einer äußeren Stirnseite 44A,
die ähnlich wie das erste Werkzeugelement eine ringförmige
Ausnehmung 44B aufweist, die eine umlaufende Schulter 44C bildet.
Natürlich können die ersten und zweiten Werkzeugelemente 42, 44 auch
anders profiliert oder ausgestaltet sein.
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Das
dritte Werkzeugelement 46 ist bei dem Ausführungsbeispiel
ein zweiteiliges Pressenwerkzeug, das bevorzugt radial geteilt ist
und eine Innenfläche 46A mit vorbestimmter Oberflächenkontur
bildet. Wie man der Zeichnung gut entnehmen kann, entspricht die
vorbestimmte Oberflächenkontur des dritten Werkzeugelementes 46 im
Wesentlichen der Umfangsform der fertigen Radfelge 52.
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Der
vierte Teil 48 der Werkzeuganordnung 40 hat einen
Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit 50,
eine Pumpe 52, einen mit dieser gekoppelten Antrieb 54,
eine den Flüssigkeitsvorratsbehälter 50 mit der
Pumpe 52 verbindende erste Hydraulikleitung 56 und
eine die Pumpe 52 mit einem inneren Hohlraum oder einer
abgeschlossenen Kammer 60 der Werkzeuganordnung 40 verbindenden
zweiten Hydraulikleitung 58. Wie man der Zeichnung entnehmen
kann, hat die Werkzeuganordnung 40 vorzugsweise wenigstens
ein paar Dichtungen 62, um die Kammer 60 dicht
abzuschließen.
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In
dem Verfahrensschritt 14 wird der Radfelgen-Vorformling 22 in
der Werkzeuganordnung 40 positioniert und die Werkzeugelemente 42, 44 und 46 werden
aufeinander zu in die in 3 dargestellte Position bewegt.
In dieser Lage greifen die gegenüberliegenden Ränder 22E und 22F des
Radfelgen-Vorformlings 22 in die Ausnehmungen 42B, 4B neben
den Absätzen 42C und 44C ein, so dass
der Radfelgen-Vorformling 22 in der Werkzeuganordnung 40 aufgenommen
und positioniert ist. Darüber hinaus ist die Anordnung
so getroffen, dass die Ränder 22E und 22F gegenüber
den Werkzeugelementen zumindest weitgehend abgedichtet sind, so
dass zwischen dem Felgen-Vorfomling und den diesen aufnehmenden
Teilen der Werkzeuganordnung Hydraulikflüssigkeit nicht,
jedenfalls nicht in nennenswertem Maße hindurchströmen
kann. Anschließend wird der Antrieb 54 betätigt,
so dass die Pumpe 52 Hydraulikflüssigkeit unter
hohem Druck in die abgedichtete Kammer 60 in das Innere
des Felgen-Vorformlings presst, so dass der Radfelgen-Vorformling 22 gegen
die benachbarte, innere Umfangskontur 46A des dritten Werkzeugelementes 46 gedrückt
und so eine Umformung zu der Form oder Kontur der fertigen Radfelge 46 erfährt,
die mit der Innenkontur 46A des dritten Werkzeugelementes 46 übereinstimmt.
Vorzugsweise beträgt der Druck, mit welchem der Radfelgen-Vorformling 22 während
des Verfahrensschrittes 14 umgeformt wird, etwa 2.000 bar.
Je nach Art des eingesetzten Werkstoffes und/oder der Dicke des
Materials des Radfelgen-Vorformlings 22 kann während
des Verfahrensschrittes 14 auch mit anderen Drücken
als beschrieben gearbeitet werden. Für ein Entweichen der
Luft, die sich zu Beginn des Umformvorgangs zwischen der Außenseite
des Radfelgen-Vorformlings und dem die fertige Kontur der Felge
vorgebenden dritten Werkzeugelement 46 befindet, kann beispielsweise
mittels einer nicht dargestellten Entlüftungsleitung Sorge
getragen werden.
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Bei
dem soweit beschriebenen Ausführungsbeispiel hat die fertige
Radfelge 64 ein inneres Felgenhorn 66, eine innere
Felgenschulter 68, ein Felgenbett 70, eine äußere
Felgenschulter 72 und ein äußeres Felgenhorn 74.
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Nachdem
der Vorformling in der beschriebenen Weise durch Hydro-Formen in
die fertige Radfelge 64 umgeformt wurde, wird sie aus der
Werkzeuganordnung 40 entnommen und mit einer Radschüssel verbunden,
was in 5 im Allgemeinen bei 76 durch eine oder
mehrere Schweißnähte 78 angedeutet ist,
um so das fertige, im Bereich einer Felgenschulter gefügte
Fahrzeugrad 80 fertig zu stellen. Vorzugsweise ist die
Radfelge 64 nach dem Verfahrensschritt 14 schon
in ihrem Endzustand, in dem sie mit der Radschüssel 76 verbunden
werden kann. In manchen Fällen kann es jedoch erforderlich
sein, die Radfelge 64 noch ein wenig maschinell nachzubearbeiten
oder zu wuchten, bevor der Zusammenbau mit der Radschüssel 76 erfolgt.
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Wie
vorstehend erwähnt, kann die vorliegende Erfindung verwendet
werden, um Radfelgen auch für andere Arten von Fahrzeugrädern
herzustellen. Beispielsweise ist es gemäß 6 möglich,
das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
eines Fahrzeugrades 90 einzusetzen, bei dem der Anschluss
der Schüssel an der Felge im Bereich des Felgenbettes erfolgt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Fahrzeugrad 90 eine
Radfelge 92, die ähnlich hergestellt wird wie
die Radfelge 64. Die Radfelge 92 kann dann mittels
einer oder mehrerer Schweißnähte 96 an
einer vorgeformten Radschüssel 94 im Bereich von
dem Felgen(tief)bett angeschweißt werden.
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Wendet
man sich nunmehr 7 zu, in der gleiche Bezugszeichen
sich auf entsprechende Teile wie in den vorstehenden Ausführungsbeispielen
beziehen, erkennt man dort eine Werkzeuganordnung oder -vorrichtung,
die in ihrer Gesamtheit mit 100 bezeichnet ist und die
zur Herstellung einer fertigen Radfelge 102 dient. Die
Werkzeuganordnung 100 ist im Wesentlichen dieselbe wie
die Werkzeuganordnung 40 in den 3 und 4,
mit dem Unterschied, dass bei dieser Ausführungsform ein
drittes Werkzeugelement 46' vorgesehen ist, das eine Innenseite 46A' mit
einer vorbestimmten inneren Oberflächenkontur hat, die
sich von der inneren Oberflächenkontur 46A des
dritten Werkzeugelementes 46 nach 3 und 4 unterscheidet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 sind
die aneinander angrenzenden Oberflächen des dritten Werkzeugelementes 46' und
eines ersten Werkzeugelementes 42' so beschaffen, dass
mit ihnen ein radial nach innen gerichteter Flansch 102A der
Radfelge während des Verfahrensschrittes 14 erzeugt
wird. Im Ergebnis wird hierdurch eine fertige Rad-Teilfelge 102 erzeugt, die
an einer Vollscheiben-Radschüssel mittels einer oder mehrerer
Schweißnähte 106 angeschweißt wird,
wie dies in 8 dargestellt ist, um so ein
Vollscheiben-Fahrzeugrad 108 in Schweißkonstruktion zu
erstellen. Bei dieser Ausführungsform gemäß 8 wird
das äußere Felgenhorn also nicht von der Radfelge,
sondern der daran angeschweißten Radschüssel gebildet.
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Ein
wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die Anzahl der Bearbeitungsschritte, die zur Herstellung der Radfelge 64, 92, 102 zur
Verwendung in einem Fahrzeugrad 80, 90, 108 erforderlich
sind, deutlich reduziert ist im Vergleich zu herkömmlichen ”mechanischen” Radfelgenherstellungsprozessen,
die üblicherweise wenigstens drei mechanische Metallumformvorgänge erforderlich
machen, um eine fertige Radfelge herzustellen. Wie vorstehend erläutert,
kann die fertige Form der Radfelge nach dem Herstellen des Felgen-Vorformlings
in einem einzigen Bearbeitungsvorgang erhalten werden, der unter
Verwendung von Hochdruck-Hydraulikflüssigkeit erfolgt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die
fertigen Radfelgen 64, 92, 102 genauer
herzustellen und präzisere und/oder komplexere Formen in
einem einzigen Umformprozess unter Verwendung von Hochdruckflüssigkeit
herzustellen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern es sind verschiedene Änderungen und
Ergänzungen denkbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 4185370 [0004]
- - US 4962587 [0005]
- - US 3347302 [0006]
- - US 4127022 [0006]
- - US 4143533 [0006]
- - US 5533261 [0024]
- - US 5188429 [0024]
- - US 5421642 [0024]
- - US 5360261 [0024]