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Die Erfindung betrifft eine Felge für ein Rad eines Kraftwagens, welche durch Drückwalzen eines Rohlings geformt ist. Die Felge umfasst ein Felgenbett und zwei Felgenhörner, deren jeweilige Außenseiten dem Felgenbett abgewandt sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Fertigen einer Felge aus einem Rohling durch Drückwalzen.
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Die
DE 198 08 106 C2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Fahrzeugrades mit einer Nabe und einer Felge aus einem Rohling, welcher als Gussteil aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist. Der noch warme oder in einem Ofen weiter erwärmte Rohling wird an einer Drückwalzmaschine weiter bearbeitet und in seine endgültige Form gebracht. Hierbei wird der Rohling gegen eine rotierende Drückform gedrückt, welche die Innenkontur der Felge vorgibt. Der Rohling dreht sich mit der Drückform mit. Mittels ebenfalls rotierender Drückwalzen, welche allmählich entlang einer Rotationsachse der Drückform verschoben werden, werden ein Felgenbett und ein Felgenhorn geformt. Durch das Drückwalzen wird so die jeweils gewünschte Wandstärke von Felgenbett und Felgenhorn eingestellt. An einer dem Felgenbett zugewandten Innenseite des äußeren Felgenhorns wird durch Drücken eines radialen Flansches oder durch spanabhebende Bearbeitung eine Auskehlung angefertigt, um das Gewicht der Felge zu reduzieren.
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Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass die Fertigung der Felge vergleichsweise aufwändig ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine aufwandsarm produzierte Felge der eingangs genannten Art sowie ein entsprechendes Fertigungsverfahren anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch eine Felge mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Felge weist zumindest eines der beiden Felgenhörner an seiner Außenseite im Bereich wenigstens einer Einbuchtung eine geringere Höhe in radialer Richtung auf, als in einem Bereich, welcher in Umfangsrichtung der Felge an dieser Einbuchtung angrenzt. Da also im Bereich der Einbuchtung das Felgenhorn weniger Material aufweist, als ins in Umfangsrichtung angrenzenden Bereich, weist die Felge ein vorteilhaft geringes Gewicht auf.
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Zudem ist die wenigstens eine Einbuchtung bereits beim Drückwalzen des Rohlings und somit in dem Arbeitsgang der Formung des Felgenhorns durch das Drückwalzen herstellbar. Durch das Drückwalzen, welches auch als Querdrücken, Abstreckdrücken, Rotationswalzen oder Flowforming bezeichnet wird, kann eine gezielte Verringerung der Wandstärke der Felge erreicht werden. Zugleich verleiht die Verdichtung und Homogenisierung des Materialgefüges der Felge eine besonders große Festigkeit und Härte. Das Flowforming führt also zu Materialeigenschaften der Felge, welche sich von denen mit anderen Herstellungsverfahren erreichbaren unterscheiden und welche durch Materialprüfungen ermittelbar sind. Insbesondere bei einer größeren Anzahl an Einbuchtungen ist das Gewicht der Felge deutlich geringer als bei einer Felge, bei welcher das Felgenhorn keine Einbuchtungen aufweist.
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Bevorzugt ist daher eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung der Felge äquidistanten Einbuchtungen vorgesehen. Dies führt zu einer gleichmäßigen Masseverteilung im Bereich des Felgenhorns.
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Die wenigstens eine Einbuchtung kann an ihrem einer Rotationsachse der Felge nahen Ende breiter sein als in ihrem der Rotationsachse fernen Ende. Sich radial verjüngende Einbuchtungen sind nämlich leicht in das Felgenhorn einbringbar, und sie führen zu einem hochstabilen Felgenhorn. Die Bereiche zwischen den Einbuchtungen weisen so nämlich eine besonders große Stabilität auf. Eine als Matrize zum Fertigen der Felge durch Drückwalzen vorgesehene Drückform weist dementsprechend über einen Grundkörper der Drückform vorstehende Vorsprünge auf, welche sich in radialer Richtung verjüngen.
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Die wenigstens eine Einbuchtung kann zumindest bereichsweise eine dreieckige Form aufweisen. Insbesondere wenn eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung der Felge nebeneinander angeordneten dreieckigen Einbuchtungen vorgesehen ist, kann hierbei ein sehr geringer Abstand der Einbuchtungen voneinander und somit eine große Materialeinsparung bei zugleich hoher Festigkeit des Felgenhorns erreicht werden.
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Ergänzend oder alternativ weist die wenigstens eine Einbuchtung zumindest bereichsweise die Form eines Trapezes auf. So ist eine in Umfangsrichtung der Feige besonders breite Einbuchtung bereitgestellt. Wenn die Einbuchtung die Form eines symmetrischen Trapezes aufweist, lässt sich eine besonders gleichmäßige Massenverteilung im Bereich des Felgenhorns realisieren.
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Um eine Einbuchtung mit besonders großer radialer Höhe zu schaffen, welche mit einer besonders weitgehenden Material- und somit Gewichtseinsparung einhergeht, kann es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Breite eines wenigstens eine Einbuchtung zu ihrer geschlossenen Seite hin begrenzenden Stegs kleiner ist als die Höhe der Einbuchtung in radialer Richtung.
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Bevorzugt besteht die Felge aus einer Aluminiumlegierung, so dass bereits durch den Werkstoff der Felge ein besonders geringes Gewicht derselben erreichbar ist. Der durch Drückwalzen zu der Felge geformte Rohling kann hierbei insbesondere in einem Gussverfahren oder in einem Schmiedeverfahren vorgeformt sein, so dass durch das Drückwalzen lediglich die endgültige Formgebung zu erfolgen braucht.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, die wenigstens eine Einbuchtung in dem inneren Felgenhorn auszubilden, da dieses bei Anbringung der Felge an dem Kraftwagen nicht von außen sichtbar ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Fertigen einer Felge für ein Rad eines Kraftwagens aus einem Rohling durch Drückwalzen wird der Rohling gegen ein Drückform gedrückt und zusammen mit der Drückform in Rotation versetzt. Mittels wenigstens einer Drückwalze wird der rotierende Rohling mit Druck beaufschlagt, um ein Felgenbett und wenigstens ein Felgenhorn zu formen. Hierbei wird mittels wenigstens eines über einen Grundkörper der Drückform vorstehende Vorsprungs in das wenigstens eine Felgenhorn eine Einbuchtung eingebracht. Die Einbuchtung weist in radialer Richtung der Felge eine geringer Höhe auf, als ein Bereich des Felgenhorns, welcher in Umfangsrichtung des Felge an diese Einbuchtung angrenzt.
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Auf diese Weise ist mit besonders geringem Aufwand eine Felge herstellbar, welche aufgrund der Einbuchtungen ein besonders geringes Gewicht aufweist. Die Formung der Einbuchtungen erfolgt unmittelbar während des Drückwalzens des Rohlings, also im gleichen Verfahrensschritt, in welchem das Felgenhorn in seine endgültige Gestalt gebracht wird.
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Die für die erfindungsgemäße Felge beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Fertigen einer Felge und umgekehrt.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform einer Felge für ein Rad eines Kraftwagens, bei welcher im inneren Felgenhorn in einem Flowforming-Verfahren trapezförmige Einbuchtungen eingebracht wurden;
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2 eine weitere Ausführungsform einer Felge mit trapezförmigen Einbuchtungen geringerer radialer Höhe; und
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3 eine weitere Ausführungsform einer Felge mit dreieckigen Einbuchtungen.
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Eine Felge 10 für ein Rad eines Kraftwagens weist ein Felgenbett 12, ein äußeres Felgenhorn 14 und ein inneres Felgenhorn 16 auf. Das äußere Felgenhorn 14 befindet sich bei an den Kraftwagen montierter Felge 10 an der Außenseite des Kraftwagens. An dem inneren Felgenhorn 16 sind in Umfangsrichtung der Felge 10 äquidistant angeordnete Einbuchtungen 18 vorgesehen, welche beim Formen eines Rohlings der Felge 10 durch Drückwalzen ausgebildet wurden.
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Beim Drückwalzen, welches auch als Abstreckdrücken, Querdrücken oder Flowforming bezeichnet wird, wird der Rohling gegen eine rotierende Drückform gedrückt, deren Außenkontur die Innenkontur der Felge 10 vorgibt und mit welcher sich der Rohling mitdreht. Material des Rohlings wird mittels (meist) mehrerer Drückwalzen entlang der Drückform in Richtung einer Rotationsachse A der Felge gestreckt, indem die selber rasch rotierenden Drückwalzen langsam vom äußeren Felgenhorn 14 weg in Richtung der Rotationsachse A verschoben werden.
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Mit zunehmenden Weg, den die Drückwalzen in Richtung der Rotationsachse A zurücklegen, wird das Material des Rohlings weiter in Richtung des zu fertigenden inneren Felgenhorns 16 ausgewalzt. Hierbei erfolgt eine Verdichtung und Homogenisierung des Materialgefüges des Rohlings, welcher bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung besteht, und in einem Gussverfahren oder in einem Schmiedeverfahren vorgeformt sein kann.
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In einem Bereich der Drückform, in welchem das innere Felgenhorn 16 durch das Drückwalzen gebildet werden soll, sind auf einem Grundkörper der Drückform Vorsprünge vorgesehen, deren Außenkontur die Form der zu bildenden Einbuchtungen 18 vorgibt. Um die in 1 gezeigte Ausführungsform der Felge 10 fertigen zu können, haben die Vorsprünge auf dem Grundkörper der Drückform demgemäß jeweils die Gestalt eines symmetrischen Trapezes. Entsprechend weist die Felge 10 die trapezförmigen Einbuchtungen 18 auf.
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Die Felge 10 weist im Bereich des Felgenbetts 12 und jeweils benachbart zu den Felgenhörnern 14, 16 zwei umfangsseitig umlaufende Erhebungen 24 auf, welche als Humps bezeichnet werden. Bei auf die Felge 10 aufgezogenen Reifen verhindert der Hump, dass der Reifenwulst in das Felgenbett 12 rutschen kann.
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In einem Bereich 20 zwischen zwei Einbuchtungen 18 des inneren Felgenhorns 16 entspricht eine Höhe des Felgenhorns 16 der Wandstärke des drückgewalzten Felgenmaterials. An ihrem der Rotationsachse A nahen Ende sind die Einbuchtungen 18 offen. Zu ihrer geschlossenen Seite hin sind die trapezförmigen Einbuchtungen 18 entsprechend durch einen Steg 22 begrenzt. Dieser Steg 22, welcher in Umfangsrichtung der Felge 10 umlaufend ausgebildet ist, ist bei der in 1 gezeigten Ausführungsform der Felge 10 vergleichsweise schmal. Entsprechend ist die radiale Höhe der Einbuchtung 18 größer als die Breite des Stegs 22.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform der Felge 10 weisen die Einbuchtungen 18 ebenfalls jeweils die Form eines symmetrischen Trapezes auf, jedoch ist der Steg 22 breiter als bei der Ausführungsform gemäß 1 und somit die radiale Höhe der Einbuchtungen 18 geringer.
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Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform der Felge 10 weisen die Einbuchtungen 18 hingegen die Form gleichschenkliger Dreiecke auf, so dass in dem Bereich 20 zwischen jeweils zwei Einbuchtungen 18 vergleichsweise viel Material des Felgenhorns 16 für eine besonders hohe Stabilität desselben sorgt.
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Die zum Ausbilden der jeweiligen Einbuchtungen 18 vorgesehenen Vorsprünge an der Drückform können einstückig mit dem Grundkörper derselben ausgebildet sein, oder es kann der Grundkörper mit Einsätzen versehen werden, welche die gewünschten Vorsprünge aufweisen. Letzteres ermöglicht eine besonders große Flexibilität bei der Gestaltung der Einbuchtungen 18 mittels ein und demselben Grundkörper der Drückform.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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