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Die Erfindung betrifft eine Felge für ein Rad eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die um eine Felgenmittelachse drehbar ist und ein erstes Felgenteil sowie ein zweites Felgenteil umfasst, wobei die beiden Felgenteile mittels einer Fügenaht verbunden sind.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Felge für ein Rad eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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In diesem Zusammenhang ist der Begriff Fahrzeug breit zu verstehen, sodass auch beispielsweise Anhänger von diesem umfasst sind.
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Auch dem Begriff der Felge wird ein weites Verständnis zugrunde gelegt. Es wird also unter einer Felge ein „Rad ohne Reifen“ verstanden. Das engere Verständnis des Begriffs Felge, gemäß dem die Felge lediglich einen sogenannten Radkranz beschreibt, wird hier nicht verwendet.
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Solche Felgen sowie Verfahren zu deren Herstellung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Standardmäßig werden die beiden Felgenteile aus Stahlblech hergestellt und miteinander verschweißt. Sie sind also über eine Schweißnaht verbunden.
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Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der Erfindung, ein solches Verfahren weiter zu verbessern. Insbesondere soll ein schneller Verfahrensablauf erreicht werden. Zudem soll eine Felge geschaffen werden, die leicht im Gewicht und zuverlässig im Betrieb ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Felge der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Fügenaht eine Induktionslötnaht oder eine Ofenlötnaht ist. Dabei ist die Bezeichnung der Felgenteile als „erstes“ und „zweites“ nicht abschließend zu verstehen. Eine erfindungsgemäße Felge kann auch mehr als zwei Felgenteile umfassen. Mittels der Induktionslötnaht oder der Ofenlötnaht wird eine zuverlässige und über einen Felgenumfang gleichmäßige Verbindung der Felgenteile erreicht. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu bekannten Schweißnähten. Dadurch ist eine Felge, bei der die Felgenteile mittels einer Induktionslötnaht oder einer Ofenlötnaht verbunden sind, besonders stabil und somit zuverlässig im Betrieb. Darüber hinaus weist ein zum Herstellen der Induktionslötnaht oder der Ofenlötnaht notwendiges Lötzusatzmaterial ein geringeres Gewicht auf als ein bei bekannten Felgen notwendiges Schweißzusatzmaterial. Eine erfindungsgemäße Felge ist also leichter im Gewicht als bekannte Felgen. Darüber hinaus ist mittels der Induktionslötnaht oder der Ofenlötnaht die aus bekannten Schweißnähten resultierende Kerbwirkung deutlich reduziert. Auch aufgrund dieses Effekts können die Felgenteile mit einem geringeren Gewicht ausgeführt werden. Beispielsweise können sie aus einem dünneren Basismaterial hergestellt sein. Es ergibt sich also eine Felge, die bei gleich bleibender Belastbarkeit leichter im Gewicht ist als bekannte Felgen. Alternativ können Felgen von gleichem Gewicht eine höhere Belastbarkeit aufweisen. Zusätzlich sind dem Induktionslöten besonders kurze Zykluszeiten inhärent, sodass die Felge schnell und einfach hergestellt werden kann. Gleiches gilt für das Ofenlöten, wobei beim Ofenlöten üblicherweise mehrere Bauteile zeitlich parallel verlötet werden. Auf ein einziges Bauteil bezogen ergibt sich also auch hier eine besonders kurze Zykluszeit.
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Die vorgenannte Induktionslötnaht ist das Resultat eines Induktionslötverfahrens oder eines Induktionslötprozesses. Hierunter wird ein Lötverfahren verstanden, bei dem der elektromagnetische Induktionseffekt genutzt wird, um die Lötstelle zu erhitzen.
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Die alternativ zur Induktionslötnaht vorgesehene Ofenlötnaht ist das Resultat eines Ofenlötverfahrens oder eines Ofenlötprozesses. Dabei werden die zu verlötenden Bauteile in einem Ofen platziert und die für das Erstellen der Lötverbindung notwendige Wärme durch den Ofen bereitgestellt. Auf die Art des Ofens, z.B. elektrisch oder gasbetrieben, kommt es dabei nicht an.
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Ein weiterer Vorteil von Induktionslötnähten und Ofenlötnähten gegenüber Schweißnähten besteht darin, dass eine ungünstige Körnung im Bereich der Fügenaht, die durch das Aufschmelzen und Wiedererstarren des Materials beim Schweißen entsteht, wirkungsvoll vermieden wird. Diese Körnung ist vor allem dahingehend ungünstig, dass sie Spalte erzeugt, durch die eine sogenannte Spaltkorrosion begünstigt wird. Man spricht auch davon, dass eine Schweißnaht nicht gefüllt, d.h. im Wesentlichen spaltfrei, ausgebildet werden kann. Im Gegensatz hierzu füllt beim Induktionslöten und beim Ofenlöten das Lötzusatzmaterial eventuell vorhandene Spalte, sodass es nicht zu Spaltkorrosion kommen kann. Auf diese Weise wird zudem die Bauteilfestigkeit erhöht. Unter der Voraussetzung, dass eine geschweißte Felge und eine mittels Induktionslöten oder Ofenlöten hergestellte Felge die gleichen mechanischen Eigenschaften aufweisen, kann eine mittels Induktionslöten oder Ofenlöten hergestellte Felge also aus günstigerem, in der Regel mechanisch weniger leistungsfähigem Material hergestellt werden. Somit lässt sich eine Kostenersparnis erreichen.
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Dabei kann das erste Felgenteil ein im Wesentlichen ringförmiger Radkranz und/oder das zweite Felgenteil ein im Wesentlichen scheibenförmiger Radflansch sein. Der Radkranz wird dabei auch als Felge im engeren Sinne bezeichnet. Es handelt sich um dasjenige Teil einer Felge, das dafür vorgesehen ist, einen Reifen zu halten. In der englischen Fachsprache wird der Begriff „wheel rim“ genutzt. Der Radflansch hingegen, ist dasjenige Felgenteil, das mit der Achse eines Fahrzeugs verbunden wird, und wird in der englischen Fachsprache als „wheel disc“ bezeichnet. Ein derartiger Aufbau von Felgen hat sich im Stand der Technik bewährt. Erfindungsgemäße Felgen können diese bewährte Architektur beibehalten.
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Bevorzugt sind das erste Felgenteil und das zweite Felgenteil über einen Presssitz miteinander verbunden. Es ist also das erste Felgenteil mit dem zweiten Felgenteil verpresst. Der Presssitz verleiht der Verbindung des ersten Felgenteils mit dem zweiten Felgenteil zusätzliche Stabilität. Auch kann der Presssitz, für den Fall, dass er vor dem Herstellen der Induktionslötnaht oder der Ofenlötnaht erzeugt wird, als Positionierhilfe für die beiden zu verlötenden Felgenteile dienen. Dann kann die Induktionslötnaht oder die Ofenlötnaht die beiden Felgenteile in äußerst präziser Weise miteinander verbinden. Unter dieser Voraussetzung entsteht zudem eine mechanisch besonders belastbare Induktionslötnaht oder Ofenlötnaht, sodass eine besonders stabile Felge resultiert. Das wiederum äußert sich in einer hohen Betriebszuverlässigkeit.
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Vorteilhafterweise läuft die Fügenaht vollständig um die Felgenmittelachse um. Die Felge ist also unabhängig von ihrer Drehstellung in gleichem Maße mechanisch belastbar. Damit geht eine hohe Belastbarkeit und Zuverlässigkeit einher. Darüber hinaus ist auf diese Weise auch die Massenverteilung der Felge um die Felgenmittelachse uniform. Es werden also wirkungsvoll Unwuchten vermieden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist mittels der Fügenaht eine bezüglich der Felgenmittelachse konische, um die Felgenmittelachse umlaufende erste Fügefläche, die am ersten Felgenteil vorgesehen ist, mit einer bezüglich der Felgenmittelachse konischen, um die Felgenmittelachse umlaufenden zweiten Fügefläche verbunden, die am zweiten Felgenteil vorgesehen ist. Der konische Verlauf der Fügeflächen erlaubt es, auf vergleichsweise engem axialen Raum eine vergleichsweise große Fügefläche anzuordnen. Dabei kann die Größe der Fügefläche in hohem Maße unabhängig von der axialen Erstreckung der Fügefläche gewählt werden. Dadurch können die Felgenteile mechanisch besonders stabil miteinander verbunden werden.
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Bevorzugt weisen die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche im Wesentlichen den gleichen Konuswinkel auf und liegen insbesondere spaltfrei aneinander an. Die beiden Felgenteile können somit flächig aneinander anliegen, wodurch die Fügenaht ebenfalls flächig und dadurch besonders tragfähig ist. Ferner kann so eine präzise Positionierung der beiden Felgenteile relativ zueinander erfolgen. Daraus resultiert eine mechanisch stabile Induktionslötnaht oder Ofenlötnaht.
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Zumindest eines der Felgenteile kann aus einem Stahlwerkstoff hergestellt sein, insbesondere können alle Felgenteile aus einem Stahlwerkstoff hergestellt sein. Stahlwerkstoffe haben sich im Bereich der Felgen bewährt. Zudem sind sie einfach und kostengünstig am Markt erhältlich sowie mit standardmäßigen Maschinen bearbeitbar.
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Ferner kann zumindest eines der Felgenteile ein Blechbauteil sein, insbesondere wobei alle Felgenteile Blechbauteile sind. Die Herstellung von Felgen aus Blechbauteilen hat sich im Stand der Technik durchgesetzt. Insbesondere können Blechbauteile mittels Biege- und Stanzverfahren großserientauglich hergestellt werden. Sie können also hochautomatisiert in hohen Stückzahlen produziert werden. Die Herstellkosten je Bauteil sind somit vergleichsweise gering.
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Gemäß einer Variante weist die Induktionslötnaht oder die Ofenlötnaht ein Lötzusatzmaterial auf, das einen Kupferwerkstoff und/oder einen Nickelwerkstoff umfasst. Diese Werkstoffe haben sich als besonders geeignet herausgestellt, um eine mechanisch stabile und zuverlässige Induktionslötnaht oder Ofenlötnaht zu erzeugen.
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Bevorzugt wird dabei das Lötzusatzmaterial in Form einer Folie in die Fügezone eingebracht oder an der Fügezone angeordnet, sodass es im Zuge der Verlötung der beiden Felgenteile mittels des Induktionslötverfahrens oder des Ofenlötverfahrens in die Fügezone eintritt.
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Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen von zumindest zwei Felgenteilen und anschließendes
- b) Verbinden der zumindest zwei Felgenteile mittels eines Induktionslötverfahrens oder eines Ofenlötverfahrens.
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Im Vergleich zu einem Schweißverfahren bieten dabei das Induktionslötverfahren und das Ofenlötverfahren den Vorteil, dass keine Schweißspritzer oder Ähnliches entstehen. Das Verfahren ist also dahingehend besonders effizient, dass keine anschließenden Reinigungsvorgänge benötigt werden. Dies gilt insbesondere, wenn die Felge nach Abschluss des Induktionslötens oder des Ofenlötens lackiert werden soll. Ferner weist ein Induktionslötverfahren im Vergleich zu einem Schweißverfahren besonders kurze Zykluszeiten auf, sodass eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Felge in einer besonders kurzen Zeit produziert werden kann. Gleiches gilt für das Ofenlötverfahren, bei dem in der Regel mehrere zu verlötende Baugruppen zeitgleich gefügt werden. Darüber hinaus sind Induktionslötverfahren und Ofenlötverfahren gegenüber Schweißverfahren auch im Hinblick auf einen möglichen Verzug der Felgenteile vorteilhaft. Beim Induktionslöten und beim Ofenlöten tritt nämlich nur ein geringer oder gar kein Verzug auf, sodass ein Wuchten der Felge entfallen oder sich auf ein Mindestmaß beschränken kann. Auch muss beim Induktionslöten im Vergleich zum Schweißen keine Absaugung von entstehenden Dämpfen und Gasen stattfinden. Dadurch sinken unter anderem die für Induktionslötanlagen notwendigen Investitionskosten. Das erfindungsgemäße Verfahren weist also besonders kurze Zykluszeiten auf und kann auch unter sonstigen Gesichtspunkten besonders effizient und zuverlässig ablaufen. Aufgrund der Tatsache, dass beim Ofenlöten stets mehrere zu verlötende Baugruppen parallel bearbeitet werden, gelten diese Vorteile entsprechend, wenn sie auf eine einzelne zu verlötende Baugruppe bezogen werden.
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Vorteilhafterweise werden die zumindest zwei Felgenteile vor dem Schritt b) miteinander pressgefügt. Die oben erläuterten Effekte und Vorteile pressgefügter Felgenteile gelten hier analog.
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Gemäß einer Variante werden im Zuge des Pressfügens die mittels des Induktionslötverfahrens oder des Ofenlötverfahrens zu verbindenden Fügeflächen der zumindest zwei Felgenteile aneinander angelegt, insbesondere spaltfrei aneinander angelegt. Es resultieren die oben genannten Effekte und Vorteile.
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Die aneinander anzulegenden Fügeflächen sind bevorzugt Konusflächen mit im Wesentlichen gleichem Konuswinkel. Auch hier gilt das Gesagte analog.
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Im Zuge des Schritts b) kann auch ein Lötzusatzmaterial an zumindest einem der zumindest zwei Felgenteile angebracht werden, insbesondere wobei das Lötzusatzmaterial punktuell an einem der Felgenteile befestigt wird. Das Lötzusatzmaterial wird also vor dem Herstellen der Induktionslötnaht oder der Ofenlötnaht in der Fügezone angeordnet oder im Bereich der Fügezone positioniert, sodass es im Zuge des Induktionslötens oder des Ofenlötens in die Fügezone eintritt. Das punktuelle Befestigen bewirkt, dass das Lötzusatzmaterial relativ zur Fügezone exakt positioniert bleibt und so über den Umfang der Felge gleichmäßig und definiert in die Fügezone eintritt bzw. in der Fügezone bleibt. Dadurch wird eine mechanisch besonders hochwertige Induktionslötnaht oder Ofenlötnaht erzeugt.
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Anschließend an den Schritt b) kann die Felge lackiert werden. Dies kann insbesondere ohne den Zwischenschritt einer Reinigung erfolgen, da, wie bereits erläutert, beim Induktionslöten und beim Ofenlöten keine Schweißspritzer oder Ähnliches auftreten. Es kann also eine lackierte Felge in besonders schneller und effizienter Weise hergestellt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:
- - 1 eine erfindungsgemäße Felge, die mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde in einer Vorderansicht,
- - 2 die Felge aus 1 in einer Seitenansicht entlang der Richtung II,
- - 3 die Felge aus 1 in einer Schnittansicht III-III,
- - 4 eine erfindungsgemäße Felge, die mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde, gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer der 3 entsprechenden Darstellung, wobei nur eine obere Hälfte des Schnitts dargestellt ist,
- - 5 eine erfindungsgemäße Felge, die mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde, gemäß noch einer Ausführungsform in einer der 3 entsprechenden Darstellung, wobei wieder nur eine obere Hälfte des Schnitts dargestellt ist, und
- - 6 ein Detail VI der 3, 4 und 5.
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1 zeigt eine Felge 10 für ein Rad eines Fahrzeugs.
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Diese ist um eine Felgenmittelachse 12 drehbar und umfasst ein erstes Felgenteil 14, das ein im Wesentlichen ringförmiger Radkranz ist, und ein zweites Felgenteil 16, bei dem es sich um einen im Wesentlichen scheibenförmigen Radflansch handelt.
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Am zweiten Felgenteil 16 sind zudem Befestigungsöffnungen 18 angedeutet, über die die Felge 10 an einer Achse eines Fahrzeugs befestigt werden kann.
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Die am zweiten Felgenteil 16 vorgesehenen Öffnungen 19, von denen nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist, sind optional.
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Bei beiden Felgenteilen 14, 16 handelt es sich um Blechbauteile, die jeweils aus einem Stahlwerkstoff hergestellt sind. Die Felge 10 ist also eine sogenannte Stahlfelge.
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In alternativen Ausführungsformen kann auch nur eines der Felgenteile 14, 16 als Blechbauteil ausgeführt sein. Ebenso kann nur eines der Felgenteile 14, 16 aus einem Stahlwerkstoff hergestellt sein und das jeweils andere aus einem anderen Werkstoff.
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Das erste Felgenteil 14 ist in den dargestellten Ausführungsformen bezüglich einer Felgenmittelebene 20 symmetrisch aufgebaut. Eine Außenseite 20a sowie eine Innenseite 20b der Felge 10, resultiert also aus der Orientierung des zweiten Felgenteils 16. Die Außenseite 20a und die Innenseite 20b sind dabei relativ zum Fahrzeug definiert, an dem die Felge montiert wird.
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Die beiden Felgenteile 14, 16 sind mittels einer Fügenaht verbunden, die eine Induktionslötnaht 22a oder eine Ofenlötnaht 22b ist.
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Die Induktionslötnaht 22a oder die Ofenlötnaht 22b läuft dabei vollständig um die Felgenmittelachse 12 um. Sie sind also am Umfang der Felge 10 durchgehend.
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6 zeigt einen Abschnitt der Induktionslötnaht 22a oder der Ofenlötnaht 22b in einer stark vergrößerten Ansicht. Dabei ist ersichtlich, dass die Induktionslötnaht 22a oder die Ofenlötnaht 22b ein Lötzusatzmaterial 24 aufweist. Vorliegend umfasst dieses einen Kupferwerkstoff und/oder einen Nickelwerkstoff.
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Über das Lötzusatzmaterial 24 sind eine erste Fügefläche 26, die am ersten Felgenteil 14 vorgesehen ist, und eine zweite Fügefläche 28, die am zweiten Felgenteil 16 vorgesehen ist, miteinander verbunden (siehe 6).
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Zusätzlich zur Induktionslötnaht 22a oder zur Ofenlötnaht 22b sind die beiden Felgenteile 14, 16 auch über einen Presssitz 30 miteinander verbunden.
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In den dargestellten Ausführungsformen ist dabei stets das zweite Felgenteil 16 in das erste Felgenteil 14 eingepresst.
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Während in der Ausführungsform gemäß 3 sowohl die erste Fügefläche 26 als auch die zweite Fügefläche 28 im Wesentlichen Abschnitte von Kreiszylindermantelflächen sind, verläuft in den Ausführungsformen gemäß 4 und 5 die erste Fügefläche 26 bezüglich der Felgenmittelachse 12 konisch. Zudem läuft sie um die Felgenmittelachse 12 um.
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Die zweite Fügefläche 28 ist in den Ausführungsformen gemäß 4 und 5 ebenfalls bezüglich der Felgenmittelachse 12 konisch und läuft um diese um.
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Die beiden Fügeflächen 26, 28 weisen dabei im Wesentlichen den gleichen Konuswinkel α1 , α2 zur Felgenmittelachse 12 auf und liegen im Wesentlichen spaltfrei aneinander an.
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In der Ausführungsform gemäß 4 liegen dabei die Fügeflächen 26, 28 näher an der Außenseite 20a der Felge 10 als der Presssitz 30. In der Ausführungsform gemäß 5 ist es umgekehrt.
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Im Folgenden wird die Herstellung einer Felge 10 erläutert.
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Dafür werden in einem ersten Schritt die beiden Felgenteile 14, 16 bereitgestellt.
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In einem zweiten Schritt werden sie mittels eines Induktionslötverfahrens oder eines Ofenlötverfahrens verbunden. Es werden also die Fügeflächen 26, 28 mittels der Induktionslötnaht 22a oder der Ofenlötnaht 22b verbunden, wobei das Lötzusatzmaterial 24 zwischen den Fügeflächen 26, 28 liegt.
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Zuvor werden die Felgenteile 14, 16 miteinander pressgefügt. Dabei werden die zu verbindenden Fügeflächen 26, 28 aneinander angelegt, ohne einen Spalt dazwischen freizulassen.
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Bei der Herstellung der Felge 10 wird das für die Induktionslötnaht 22a oder die Ofenlötnaht 22b verwendete Lötzusatzmaterial 24 an zumindest einem der Felgenteile 14, 16 angebracht. Bevorzugt wird es punktuell an einem der Felgenteile 14, 16 befestigt.
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Anschließend an das Verbinden der beiden Felgenteile 14, 16 mittels des Induktionslötverfahrens oder des Ofenlötverfahrens kann die Felge 10 lackiert werden. Ein vorheriges Reinigen ist nicht notwendig.
