DE102017217227A1 - Wheel discs - Radanlagenverbindung for a vehicle wheel - Google Patents

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Abstract

Nach der Erfindung ist eine Radscheiben - Radanlagenverbindung für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass, wenigstens über einen Flächenbereich möglicher Berührflächen der Radanlage mit der Radscheibe, deren Oberflächenschicht hochfest ausgebildet ist. Das hat den Vorteil, dass die Verbindung zwischen Radscheibe und Radanlage, aufgrund der hochfesten Oberfläche der Radscheibe an den Berührstellen mit der Radanlage, mit einer hohen Flächenpressung hergestellt ist und deshalb Materialabrieb unterbunden wird.According to the invention, a wheel discs - Radanlagenverbindung for a motor vehicle, characterized in that, at least over a surface area of possible contact surfaces of the wheel system with the wheel disc whose surface layer is formed high strength. This has the advantage that the connection between the wheel disc and the wheel system, due to the high-strength surface of the wheel disc at the contact points with the wheel system, is made with a high surface pressure and therefore material abrasion is prevented.

Description

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Radscheiben - Radanlagenverbindung für ein Fahrzeugrad nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs, insbesondere für die Befestigung eines Fahrzeugrads an einer Bremsscheibe.The invention relates to an improved wheel discs - Radanlagenverbindung for a vehicle according to the preamble of the first claim, in particular for the attachment of a vehicle wheel to a brake disc.

Räder für Kraftfahrzeuge werden üblicherweise aus Aluminium, Magnesium oder Stahl gefertigt. Nach einem initialen Guss- bzw. Schmiedeprozess folgt im Herstellungsprozess Fräsen und schließlich Bohren der Schraubenlöcher zur Befestigung der Radscheibe an deren Radanlage, bei Scheibenbremsen meist ein Bremsscheibentopf. Die Anlagefläche der Radscheibe zur Radanlage ist eben oder leicht konkav geformt, um einen möglichst festen Sitz der Radscheibe an der Radanlage zu gewährleisten. Teilweise lassen sich bei Belastungsspitzen im Fahrbetrieb Mikrobewegungen der Radscheibe gegenüber der Radanlage nicht vermeiden. Diese können Abrieb an der Anlagefläche verursachen und der Radverbund kann im Fahrbetrieb akustisch durch Störgeräusche auffällig werden.Wheels for motor vehicles are usually made of aluminum, magnesium or steel. After an initial casting or forging process, milling and finally drilling of the screw holes for attachment of the wheel disc to the wheel system follow in the manufacturing process, and in the case of disc brakes usually a brake disc pot. The contact surface of the wheel disc to the wheel is flat or slightly concave in shape to ensure the tightest possible fit of the wheel disc on the wheel. In some cases, it is not possible to avoid micro-movements of the wheel disc in relation to the wheel center during load peaks when driving. These can cause abrasion on the contact surface and the wheel assembly can be conspicuous in driving acoustically due to noise.

Aus der DE 43 06 484 C1 ist eine Anordnung zur Vermeidung von Kontaktkorrosion bei Magnesiumrädern bekannt, bei der an der Radscheibe die gesamte Nabenanlagefläche mit einer ringförmigen Platte aus Aluminium abgedeckt ist und zusätzlich an der radialen Außenkante der Nabenanlagefläche ein Ring aus Aluminium mit etwa quadratischem Querschnitt bündig abschließend mit der Außenkontur des Magnesiumrades eingesetzt ist. Damit wird der Abstand zwischen der Radanlage und dem Magnesiummaterial des Rades soweit vergrößert, dass keine Kontaktkorrosion entstehen kann.From the DE 43 06 484 C1 an arrangement for preventing contact corrosion in magnesium wheels is known in which the entire hub contact surface is covered with an annular plate made of aluminum on the wheel and in addition to the radial outer edge of the hub contact surface a ring of aluminum with an approximately square cross-section flush with the outer contour of the magnesium wheel is used. Thus, the distance between the wheel and the magnesium material of the wheel is increased so far that no contact corrosion can occur.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fahrzeugrad der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art zu schaffen, das die vorstehenden Nachteile nicht besitzt, weil dessen Radscheibe verbesserte mechanische Eigenschaften aufweist.The object of the present invention is to provide a vehicle wheel referred to in the preamble of claim 1 species, which does not have the above disadvantages, because the wheel disc has improved mechanical properties.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Radscheiben - Radanlagenverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.According to the invention the object is achieved with a wheel discs - Radanlagenverbindung with the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.

Nach der Erfindung ist eine Radscheiben - Radanlagenverbindung für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass, wenigstens über einen Flächenbereich möglicher Berührflächen der Radanlage mit der Radscheibe, deren Oberflächenschicht hochfest ausgebildet ist. Das hat den Vorteil, dass die Verbindung zwischen Radscheibe und Radanlage, aufgrund der hochfesten Oberfläche der Radscheibe an den Berührstellen mit der Radanlage, mit einer hohen Flächenpressung hergestellt werden kann und deshalb Materialabrieb unterbunden wird.According to the invention, a wheel discs - Radanlagenverbindung for a motor vehicle, characterized in that, at least over a surface area of possible contact surfaces of the wheel system with the wheel disc whose surface layer is formed high strength. This has the advantage that the connection between the wheel disc and the wheel system, due to the high-strength surface of the wheel disc at the contact points with the wheel system, can be produced with a high surface pressure and therefore material abrasion is prevented.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die hochfeste Oberflächenschicht durch lokales Aushärten der Radscheibenoberfläche, insbesondere mittels Flammhärten oder Laserstrahlen erzeugt ist. Vorteilhafterweise wird durch ein solches Verfahren kein zusätzlicher Werkstoff benötigt, während alternativ dazu die Radscheibe auch mit einem hochfesten Werkstoff beschichtet werden kann. Dies insbesondere dadurch, dass hochfester Werkstoff durch ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere durch Cold Metal Transfer oder durch Laser Metal Deposition oder durch Reibschweißen, aufgebracht wird.Preferred embodiments of the invention are characterized in that the high-strength surface layer is produced by local hardening of the wheel disc surface, in particular by means of flame hardening or laser beams. Advantageously, no additional material is required by such a method, while alternatively the wheel disc can also be coated with a high-strength material. This in particular by the fact that high-strength material is applied by an additive manufacturing process, in particular by cold metal transfer or by laser metal deposition or by friction welding.

Beim CMT-Schweißverfahren, einem Lichtbogenschweißverfahren handelt es sich um eine Weiterentwicklung des MIG/MAG-Schweißens mit neuer Methode zur Tropfenablösung. Neben einem pulsierenden Schweißstrom wird bei diesem Verfahren zusätzlich der Schweißdraht mit hoher Frequenz vor und zurück bewegt. Dies geschieht prozessorgesteuert und kann, entsprechend den vorliegenden Bedingungen, angepasst werden. Bei dem Prozess wird der unter Spannung stehende Schweißdraht in Richtung Grundwerkstoff bewegt, bis sich ein Kurzschluss bildet. Nach dem Einstellen des Stromflusses wird rechnergesteuert die Stromzufuhr unterbrochen und der Schweißdraht wird in die entgegengesetzte Richtung zurück bewegt. Durch die Drahtbewegung lösen sich die beim Kurzschluss bildenden Schweißperlen besonders leicht vom Draht ab. Es entstehen nur wenige Spritzer. Durch die geregelte Stromzufuhr und die unterstützende Wirkung der Drahtbewegung beim Werkstoffübergang erfolgt nur ein sehr niedriger Wärmeeintrag auf den Grundwerkstoff. Vorteile dadurch sind eine kleine Wärmeeinflusszone und sehr geringe Aufmischung des Schweißzusatzes im Grundwerkstoff.The CMT welding process, an arc welding process, is a further development of MIG / MAG welding with a new method for droplet detachment. In addition to a pulsating welding current, this method additionally moves the welding wire back and forth at high frequency. This is processor-controlled and can be adjusted according to the existing conditions. During the process, the energized welding wire is moved in the direction of the base material until a short circuit is formed. After adjusting the current flow, the power supply is interrupted under computer control and the welding wire is moved back in the opposite direction. As a result of the wire movement, the welding beads forming during the short circuit are particularly easily detached from the wire. There are only a few splashes. Due to the regulated power supply and the supporting effect of the wire movement during the material transfer only a very low heat input to the base material. Advantages of this are a small heat-affected zone and very little mixing of the welding filler in the base material.

Das Laserauftragschweißen, LMD, generiert als additives Fertigungsverfahren hohe Aufbauraten und mit schnellem Prozesstempo. Im Prozess können mehrere Pulverbehälter aktiv sein, daraus können je nach Bedarf eigens entwickelte Legierungen aufgetragen werden. Durch die Kombination unterschiedlicher Materialien kann auch eine Sandwich-Struktur erzeugt werden.Laser deposition welding, LMD, generates high build-up rates as an additive manufacturing process and at a fast process speed. In the process, several powder containers can be active, from which, depending on requirements, specially developed alloys can be applied. By combining different materials, a sandwich structure can also be created.

Außerdem kann die Beschichtung aus hochfestem Werkstoff auch durch ein thermisches Spritzverfahren, insbesondere mittels Lichtbogendrahtspritzen aufgebracht werden.In addition, the coating of high-strength material can also be applied by a thermal spraying method, in particular by means of arc wire spraying.

Die alternativ anzuwendenden Verfahren haben alle den Vorteil, dass eine hochfeste Beschichtung der Radscheibe mit einem metallischen Werkstoff mit geeignetem Potential zum Zwecke der Veränderung und gezielten Anpassung der Oberflächeneigenschaften auf einfache Weise, insbesondere beschränkt auf die betroffene Berührpaarungsfläche der mit der Radanlage stattfinden kann.The alternatively applicable methods all have the advantage that a high-strength coating of the wheel disc with a metallic material with suitable potential for the purpose of Change and targeted adaptation of the surface properties in a simple manner, in particular limited to the affected Berührpaarungsfläche can take place with the wheel.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Die einzelnen Figuren stellen jeweils eine Ausführungsform der Erfindung in räumlicher Ansicht einer Radfelge mit Radscheibe dar, diese wird aus Richtung der Radanlagefläche betrachtet. Es zeigen:

  • 1: Eine erfindungsgemäße Radscheiben - Radanlagenverbindung mit einer ersten Geometrie einer hochfesten Radscheibenschicht,
  • 2: eine erfindungsgemäße Radscheiben - Radanlagenverbindung mit einer zweiten Geometrie einer hochfesten Radscheibenschicht,
  • 3: eine erfindungsgemäße Radscheiben - Radanlagenverbindung mit einer dritten Geometrie einer hochfesten Radscheibenschicht und
  • 4: eine erfindungsgemäße Radscheiben - Radanlagenverbindung mit einer vierten Geometrie einer hochfesten Radscheibenschicht.
Preferred embodiments of the present invention are illustrated in the accompanying drawings. The individual figures each represent an embodiment of the invention in a spatial view of a wheel rim with wheel disc, this is considered from the direction of Radanlagefläche. Show it:
  • 1 An inventive wheel discs / wheel system connection with a first geometry of a high-strength wheel disc layer,
  • 2 FIG. 2 shows a wheel disc / wheel system connection according to the invention with a second geometry of a high-strength wheel disc layer, FIG.
  • 3 an inventive wheel discs - Radanlagenverbindung with a third geometry of a high-strength wheel disc and
  • 4 : A wheel discs - Radanlagenverbindung invention with a fourth geometry of a high-strength wheel disc layer.

Eine Radscheiben 1 - Radanlagenverbindung einer nicht gezeichneten Radnabe zur Befestigung eines Kraftfahrzeugrads mit der Radscheibe 1 an der Radnabe über einen Bremsscheibentopf, der das Kraftfahrzeugrad trägt, das in seiner Radscheibe 1 eine an die Radnabe angepasste Durchbrechung 4 aufweist, wofür die Radnabe einen Zentrierfortsatz besitzt und mit diesem und der Durchbrechung 4 der Radscheibe 1 einen Sitz für das Rad bildet, dessen Radscheibe 1 über Ausbuchtungen 3 mit Berührflächen 6, wenigstens in der Nähe von Radschraubenaufnahmen 5, verfügt, die in axialer Richtung, zur Radnabe hin, das Rad an der Radanlage des Bremsscheibentopfs abstützen, während Radschrauben das Rad über die Radscheibe 1 zentriert fixieren. Üblich sind bei Personenkraftwagen drei bis fünf über den Umfang verteilte Radschraubenaufnahmen 5, regelmäßig angeordnet auf einem Teilkreis in der Radscheibe 1.A wheel discs 1 - Radanlagenverbindung a not shown hub for attaching a motor vehicle wheel with the wheel disc 1 at the wheel hub via a brake disk pot that carries the motor vehicle wheel in his wheel disc 1 an adapted to the hub opening 4 has, for which the wheel hub has a centering extension and with this and the opening 4 the wheel disc 1 forms a seat for the wheel, the wheel disc 1 over bulges 3 with contact surfaces 6 , at least near wheel bolts 5 , Which supports in the axial direction, towards the wheel hub, the wheel on the wheel system of the brake disk hub, while wheel bolts the wheel over the wheel disc 1 fix centered. Are usual in passenger cars three to five distributed over the circumference Radschraubenaufnahmen 5 , regularly arranged on a pitch circle in the wheel disc 1 ,

Bei der Montage des Rades wird die Radscheibe 1 mit der zentrisch angeordneten Durchbrechung 4 auf den Zentrierfortsatz der Radnabe geschoben, so dass eine Vor-Zentrierung des Kraftfahrzeugrades erreicht wird. Durch das Einschrauben der Radschrauben durch die Radschraubenaufnahmen 5 hindurch, in einen nicht gezeichneten Flansch einer Radnabe, mit einem vorgegebenen Drehmoment, wird dann die Radscheibe 1, durch die Radschrauben, mittels in den Figuren nicht sichtbaren Anschlussaugen der Radschraubenaufnahmen 5 endgültig zentriert, mit den Berührflächen 6 an den Bremsscheibentopf als Radanlage angepresst, mit der Radnabe verbunden.During assembly of the wheel becomes the wheel disc 1 with the centrally arranged opening 4 pushed onto the centering of the wheel hub, so that a pre-centering of the vehicle wheel is achieved. By screwing in the wheel bolts through the Radschraubenaufnahmen 5 through, in a not shown flange of a wheel hub, with a predetermined torque, then the wheel disc 1 , by the wheel bolts, by means of not visible in the figures connection eyes of Radschraubenaufnahmen 5 finally centered, with the contact surfaces 6 Pressed to the brake disk hub as a wheel system, connected to the wheel hub.

Die Figuren zeigen ein Rad mit einer Felge 7, ohne aufgezogenen Reifen, mit Radscheibe 1, bei der die Berührflächen 6 der Ausbuchtungen 3 eine hochfeste Oberflächenschicht besitzen.The figures show a wheel with a rim 7 , without tires, with wheel disc 1 in which the contact surfaces 6 the bulges 3 have a high-strength surface layer.

In 1 sind die Ausbuchtungen 3 um die fünf Radschraubenaufnahmen 5 vorhanden, sowie als um die Radschraubenaufnahmen 5 außen umlaufender, geschlossener Ring 8, der diesen Bereich zu einer geschlossenen Geometrie verbindet. Die Ausbuchtungen 3 können entweder bereits beim Gießen oder darauf folgend durch abtragende Nachbearbeitung von Gussausbuchtungen 3, zum Beispiel durch Fräsen, ausgebildet werden. In einem zweiten Verfahrensschritt werden nun die Ausbuchtungen 3 beschichtet. Alternativ können die Ausbuchtungen 3 entsprechend als konkave Aussparungen gegossen oder gefräst und nachfolgend mit dem hochfesten Werkstoff gefüllt werden.In 1 are the bulges 3 around the five wheel bolts 5 available, as well as to the wheel bolts 5 outer circumferential, closed ring 8th that connects this area to a closed geometry. The bulges 3 can either already during casting or subsequently by removing post-processing of Gussausbuchtungen 3 be formed, for example by milling. In a second process step now the bulges 3 coated. Alternatively, the bulges 3 accordingly poured as a concave recesses or milled and subsequently filled with the high-strength material.

Die hochfeste Oberfläche der Ausbuchtungen 3 kann alternativ auch durch deren lokales Aushärten ausgebildet werden. Dieser Prozessschritt muss dann lediglich zum ursprünglichen Gussprozess ergänzt werden.The high-strength surface of the bulges 3 may alternatively be formed by their local curing. This process step then only has to be supplemented to the original casting process.

Die 2 zeigt ein Rad, bei der im Bereich der Ausbuchtungen 3 der Radscheibe 1 im Gießverfahren bewusst Werkstoff weggelassen wurde. Dieser Bereich wird im zweiten Verfahrensschritt nun mit hochfestem Werkstoff 6' durch Auftragen beschichtet. Zum Beispiel durch ein additives Fertigungsverfahren oder mittels formschlüssiger Verbindung. Der Materialauftrag bezieht sich hierbei auf die Bereiche um die Radschraubenaufnahmen 5, sowie den außen umlaufenden Ring 8. Dazwischen liegende Bereiche 9 bleiben ausgespart.The 2 shows a wheel, in the area of the bulges 3 the wheel disc 1 deliberately material was omitted in the casting process. This area is now in the second process step with high-strength material 6 ' coated by application. For example, by an additive manufacturing process or by means of positive connection. The material order refers here to the areas around the Radschraubenaufnahmen 5 , as well as the outer circumferential ring 8th , Intermediate areas 9 stay away.

Die 3 und 4 zeigen Räder ohne im Gießverfahren erzeugte Ausbuchtungen der Radscheibe 1. Die Berührfläche 6 besteht aus dem Material der Radscheibe 1, die in 3 lediglich durch den außen umlaufenden Ring 8 verstärkt wurde. In 4 dagegen durch Teilbereiche 8' entsprechend eines außen umlaufenden Rings. Eine hochfeste Oberfläche 10 wird in beiden Fällen durch lokale Aushärtung oder Beschichtung der gesamten Fläche innerhalb des Rings 8, 8' mittels additiver Fertigungsverfahren erzeugt. In 3 ist zusätzlich auch eine nicht gezeichnete formschlüssige Verbindung zwischen harter Werkstoffschicht 10 und Radscheibe 1 möglich.The 3 and 4 show wheels without generated by casting bulges of the wheel disc 1 , The contact surface 6 consists of the material of the wheel disc 1 , in the 3 only by the outer circumferential ring 8th was strengthened. In 4 by contrast, by subareas 8th' according to an outer circumferential ring. A high-strength surface 10 In both cases, this is due to local hardening or coating of the entire surface within the ring 8th . 8th' generated by additive manufacturing processes. In 3 In addition, a not shown positive connection between hard material layer 10 and wheel disc 1 possible.

Im Herstellungsprozess erfolgt der Werkstoffauftrag stets vor der Nachbearbeitung der Flächen. Somit ist die Qualität der Kontaktfläche gewährleistet und es wird lediglich gegenüber einer Bearbeitung nach dem Stand der Technik ein Prozessschritt des Materialauftrags hinzugefügt. Eine hochfeste Beschichtung der Berührflächen 6, also insbesondere des äußeren Rings 8, 8', sowie der Umgebung der Radschraubenaufnahmen 5 oder der inneren Ringfläche 10, um Materialabrieb im Betrieb zu verhindern, kann zum Beispiel mit Eisen-, Titan- oder Stahlwerkstoff erfolgen. Geeignete stoffschlüssige Verfahren zum Auftragen sind die additiven Fertigungsverfahren CMT (Cold Metal Transfer), LMD (Laser Metal Deposition) oder auch Reibschweißen.In the manufacturing process, the material is always applied before finishing the surfaces. Thus, the quality of the contact surface is ensured and it is only added to a processing according to the prior art, a process step of the material order. A high-strength coating of the contact surfaces 6 , ie in particular the outer ring 8th . 8th' , as well as the environment of Radschraubenaufnahmen 5 or the inner ring surface 10 In order to prevent material abrasion during operation, can be done for example with iron, titanium or steel material. Suitable cohesive processes for application are the additive manufacturing processes CMT (Cold Metal Transfer), LMD (Laser Metal Deposition) or friction welding.

Werden die angestrebten hochfesten Bereiche durch lokales Aushärten des Radscheibenwerkstoffs geschaffen, sind mögliche Härteverfahren Flammhärten oder Laserstrahlen.If the desired high-strength areas are created by local hardening of the wheel disc material, possible hardening methods are flame hardening or laser beams.

Eine dritte Möglichkeit zur Schaffung der hochfesten Oberfläche der Radscheibe 1 ist die Herstellung einer nicht gezeichneten formschlüssigen Verbindung zwischen der Radscheibe 1 und anderem, hochfestem Werkstoff als Werkstück. Sie kann erzeugt werden, indem Werkstücke aus hochfestem Werkstoff als Berührflächen 6 auf die Radscheibe 1 aufgepresst werden.A third way to create the high-strength surface of the wheel disc 1 is the preparation of a non-illustrated positive connection between the wheel disc 1 and other, high-strength material as a workpiece. It can be produced by using workpieces made of high-strength material as contact surfaces 6 on the wheel disc 1 be pressed on.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4306484 C1 [0003]DE 4306484 C1 [0003]

Claims (5)

Radscheiben (1) - Radanlagenverbindung für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass, wenigstens über einen Flächenbereich möglicher Berührflächen (6) der Radanlage mit der Radscheibe (1), deren Oberflächenschicht hochfest ausgebildet ist.Wheel disks (1) - Radanlagenverbindung for a motor vehicle, characterized in that, at least over a surface area of possible contact surfaces (6) of the wheel system with the wheel disc (1), the surface layer is made high strength. Radscheiben (1) - Radanlagenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfeste Oberflächenschicht durch lokales Aushärten der Radscheibenoberfläche, insbesondere mittels Flammhärten oder Laserstrahlen erzeugt ist.Wheel discs (1) - Radanlagenverbindung after Claim 1 , characterized in that the high-strength surface layer is produced by local curing of the wheel disc surface, in particular by means of flame hardening or laser beams. Radscheiben (1) - Radanlagenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radscheibe (1) mit einem hochfesten Werkstoff beschichtet ist.Wheel discs (1) - Radanlagenverbindung after Claim 1 , characterized in that the wheel disc (1) is coated with a high-strength material. Radscheiben (1) - Radanlagenverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfeste Werkstoff durch ein additives Fertigungsverfahren, insbesondere durch Cold Metal Transfer oder durch Laser Metal Deposition oder durch Reibschweißen, aufgebracht ist.Wheel discs (1) - Radanlagenverbindung after Claim 3 , characterized in that the high-strength material is applied by an additive manufacturing method, in particular by cold metal transfer or by laser metal deposition or by friction welding. Radscheiben (1) - Radanlagenverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hochfeste Werkstoff mittels Lichtbogendrahtspritzen aufgebracht ist.Wheel discs (1) - Radanlagenverbindung after Claim 3 , characterized in that the high-strength material is applied by means of arc wire spraying.
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