DE102022105159B4

DE102022105159B4 - Radschüssel für Fahrzeugräder, Verfahren zur Herstellung und Fahrzeugrad

Info

Publication number: DE102022105159B4
Application number: DE102022105159.5A
Authority: DE
Inventors: Adriano Phoenix Sant'Anna; Marcio Aparecido de Oliveira; Renato de Jesus Madeira; Alexandre André Costa Motta; Marcelo Yumoto Graziani; Ralf Duning; Iosef Fanizza
Original assignee: Maxion Wheels Holding GmbH
Current assignee: Maxion Wheels Holding GmbH
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2022-03-04
Publication date: 2023-09-28
Anticipated expiration: 2042-03-05
Also published as: DE102022105159A1; WO2023166462A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine durch Drückwalzen (Flowforming) hergestellte Radschüssel für Fahrzeugräder insbesondere von Personenkraftwagen, die eine mit Lüftungslöchern 30 nachträglich versehene abgestreckte Schüssel-Übergangsfläche 20 und einen radial äußeren Schüsselrand aufweist. Sämtliche Lüftungslöcher 30 sind in der Übergangsfläche 20 angeordnet ist, und durch Stanzen oder Schneiden angebracht. Um die Konkurrenzfähigkeit von durch Umformung hergestellten Fahrzeugrädern aus Stahl oder anderen insbesondere zur Kalt-Umformung geeigneten Materialien im Vergleich zu gegossenen Fahrzeugrädern aus Aluminium zu verbessern, ist erfindungsgemäß die Übergangsfläche (20) mit mehreren beim Drückwalzen durch Verstellen des Werkzeugs erzeugten, in Radialrichtung gesehen sich ändernden, eine Wellenstruktur an der dem Werkzeug beim Drückwalzen zugewandt liegenden Oberfläche bewirkende Materialdickenänderungen versehen. Die mit der Wellenstruktur versehene Oberfläche kann insbesondere die nicht sichtbare Innenseite eines Fahrzeugrades bilden, aber auch die Sichtseite bilden. Zusätzlich kann auch die gegenüberliegende Oberfläche mit einer Wellenstruktur versehen sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radschüssel für Fahrzeugräder insbesondere von Personenkraftwagen, mit einem aus einem metallischen Vorformling durch Drückwalzen (Flowforming) mit einem Werkzeug gegen ein Drückfutter hergestellten Radschüsselkörper, der einen mit mehreren Bolzenlöchern und einem zentralen Nabenloch versehenen, radial inneren Anschlussflansch, eine mit Lüftungslöchern nachträglich versehene abgestreckte Schüssel-Übergangsfläche und einen radial äußeren Schüsselrand aufweist, wobei die Übergangsfläche zumindest partiell eine in Radialrichtung betrachtet sich mehrfach ändernde Materialdicke aufweist und sämtliche Lüftungslöcher zwischen einem ersten beim Drückwalzen erzeugten inneren Ringabschnitt, der zwischen dem Anschlussflansch und der Übergangsfläche angeordnet ist, und einem zweiten beim Drückwalzen erzeugten äußeren Ringabschnitt, der zwischen der Übergangsfläche und dem Schüsselrand angeordnet ist, durch Stanzen oder Schneiden angebracht sind. Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zum Herstellen von Radschüsseln für Fahrzeugräder insbesondere von Personenkraftwagen, mit den Schritten a) Drückwalzen (Flowforming) eines metallischen Vorformlings auf einer Drückwalzmaschine gegen ein Drückfutter mittels wenigstens einer Drückwalze als Werkzeug, b) Erzeugen eines Anschlussflansch, einer Schüssel-Übergangsfläche sowie eines Schüsselrandes an einem Radschüsselkörper beim Drückwalz-Schritt, wobei die Übergangsfläche beim Drückwalz-Schritt zumindest partiell eine in Radialrichtung betrachtet sich mehrfach ändernde Materialdicke erhält, c) Erzeugen eines ersten inneren Ringabschnitts zwischen dem Anschlussflansch und der Übergangsfläche und eines zweiten äußerer Ringabschnitts zwischen der Übergangsfläche und dem Schüsselrand, und d) Stanzen oder Schneiden von Lüftungslöchern in einem nachfolgenden Bearbeitungsschnitt in der Übergangsfläche.
Fahrzeugräder aus Metall können auf verschiedene Weisen hergestellt werden. Aluminiumräder werden häufig als Gussräder hergestellt, teilweise auch als einteilige Gussräder mit Radschüssel und Radfelge. Bei Stahlrädern hingegen ist es üblich, zuerst auf separaten Herstellstrassen eine Radschüssel und eine Radfelge zu produzieren, die dann auf geeignete Weise miteinander verbunden werden, beispielsweise durch eine Schweißverbindung. Als Herstellverfahren für die Radschüssel einerseits und für die Radfelge andererseits wiederum bestehen zahlreiche Verfahren. Die vorliegende Erfindung ist vorrangig auf Radschüssel aus Stahl sowie ein Herstellverfahren für eine solche Radschüssel aus Stahl gerichtet, betrifft aber auch ein entsprechend zusammengesetzte Fahrzeugräder bestehend aus Radschüssel und mit dieser verbundenen Radfelge.
Grundsätzlich ist es bekannt, für die Herstellung der Radschüssel aus einem metallischen Vorformling ein Flowforming-Verfahren einzusetzen. Hierbei wird eine Ausgangsronde auf einem Drückfutter einer Drückwalzmaschine eingespannt, meist im Bereich des Naben-Anschlussflansch, und dann wird bei rotierendem Drückfutter mittels geeigneter Werkzeuge wie insbesondere sich drehende Drückwalzen der Vorformling auf die für die Radschüssel vorgegebene bzw. gewünschte Endform verformt. Es beispielhaft auf die DE 21 565 51A1 verwiesen. Die entsprechend hergestellte Radschüssel hat insbesondere an der dem Drückfutter zugewandt liegenden Seite eine vergleichsweise glatte Oberfläche, und kann aufgrund der beim Drückwalzen (Flowforming) erzielten Abstreckung auch eine in Radialrichtung beispielsweise von innen nach außen stetig abnehmende Materialdicke erhalten.
Bei der Herstellung von Radfelgen ist es grundsätzlich bekannt, bestimmte Bereiche der Radfelge mit einer reduzierten Materialdicke zu versehen, in dem entweder bestimmte Bereiche abgestreckt oder aber ausgedünnt werden.
Aus der WO 2015/159231 A1 sind ein Verfahren zur Herstellung einer durch Drückwalzen (Flowforming) hergestellten Radschüssel sowie eine Radschüssel insbesondere für Nutzfahrzeugräder bekannt, bei welchen das Drückfutter zur Erzielung von lokalen Materialdickenänderungen in der Radschüssel bzw. einem Radschüssel-Vorformling mit lokalen Erhebungen versehen ist, die beim Flowforming der Radschüssel entsprechende lokale Materialdickenänderungen erzeugen in der Radschüssel. Die erzielten Materialdickenänderungen sind nur lokal, daher entstehen in Umfangsrichtung auf einem bestimmten Teilkreis unterschiedliche Materialdicken. Die WO 2015/159231 A1 hat insbesondere zur Aufgabe, eine Materialeinsparung bei der Fertigung entsprechender Fahrzeugräder zu erzielen, einhergehend mit dem Vorteil von Gewichtsreduzierung, die durch lokale Verminderung in der Materialdicke in weniger belasteten Bereichen oder später beispielsweise aufgrund der Lüftungslöcher wegfallenden Bereichen erzielt werden können. Besonders hervorgehoben werden in diesem Stand der Technik daher Radschüsseln für Nutzfahrzeugräder, bei denen dort, wo später Lüftungslöchern ausgestanzt werden, zuvor schon bei der Herstellung der Radschüssel eine signifikante Minimierung der Materialdicke vorgenommen wird. Hierdurch lässt sich eine Radschüssel einer bestimmten Radgröße aus einer Ausgangsronde mit kleinerem Durchmesser herstellen. Die Materialdicken-Änderungen werden nur dort erzielt, wo das Drückfutter mit entsprechenden Erhebungen oder Vertiefungen versehen ist.
Im Gußverfahren hergestellte Aluminiumräder bieten vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten. Gegossene Aluminiumräder haben allerdings strukturelle Nachteile aufgrund des erheblichen Energieaufwandes zur Herstellung eines Aluminiumrads. Ähnliches gilt für geschmiedete Aluminiumräder. Stahlräder bzw. durch Umformung aus Blechplatinen hergestellte Fahrzeugräder können diesbezüglich eine bessere Gesamtenergiebilanz aufweisen, allerdings mit dem Nachteil geringerer Gestaltungsmöglichkeiten.
Aus der DE69420850 T2 ( EP 0711212B1 ) ist ein Verfahren zur Herstellung eines Vollscheiben-Fahrzeugrades in mehreren Metallbearbeitungsschritten bekannt, wobei die Radschüssel aus einem Formblech durch Prägen, Fließpressen und anschließend wenigstens einem zusätzlichen Prägen hergestellt wird.
Aus der DE 10 2018 220 305 A1 ist ein Leichtmetallrad mit einem einstückig gegossenen Radkörper mit integrierter Radscheibe und Radfelge bekannt, wobei die Radscheibe mehrere sich schräg von der Außenseite zur Innenseite erstreckende, eingefräste Ventilationsschlitze aufweist.
Aus der DE 101 56 086 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Bauteils mit einem scheibenförmigen Nabenbereich und einem verdickten Umfangsrand bekannt, bei welchen der Nabenbereich durch Drücken mittels wenigstens einer Drückrolle und Andrücken gegen eine Gegendruckform umgeformt wird. Der Nabenbereich kann hierbei Abschnitte mit unterschiedlichen Wanddicken erhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Konkurrenzfähigkeit von durch Umformung hergestellten Fahrzeugrädern aus Stahl oder anderen insbesondere zur Kalt-Umformung geeigneten Materialien, insbesondere die Konkurrenzfähigkeit einer Radschüssel aus Stahl, im Vergleich zu gegossenen Fahrzeugrädern aus Aluminium zu verbessern, und zwar durch eine Radschüssel sowie ein wirtschaftlich konkurrenzfähiges
Herstellverfahren für eine Radschüssel, welche die Gestaltungsfreiheit bei der Positionierung von Lüftungslöchern bei zugleich hoher Steifigkeit und Lasttragfähigkeit der Radschüssel verbessert.
Diese Aufgabe wird in ihrer breitesten Anwendung durch eine Radschüssel gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Übergangsfläche zwischen dem inneren Ringabschnitt und dem äußeren Ringabschnitt mehrere beim Drückwalzen durch Verstellen des Werkzeugs erzeugte, in Radialrichtung gesehen sich ändernde, eine Wellenstruktur an der dem Werkzeug beim Drückwalzen zugewandt liegenden Oberfläche bewirkende Materialdickenänderungen aufweist. Eine Radschüssel mit einer beim Flowforming hergestellten Wellenstruktur aufgrund sich mehrfach in Radialrichtung ändernder Materialdicken, wohingegen die Materialdicke in Umfangsrichtung gesehen auf einem Teilkreis innerhalb der Wellenstruktur konstant bzw. im Wesentlichen konstant bleibt, kann durch geeignete Positionierung der Wellenstruktur an die erwarteten Belastungen, die auftreten, wenn ein mit einer solchen Radschüssel versehenes Fahrzeugrad an einem Fahrzeug montiert wird, besser und variabler angepasst werden. Die durch Materialdickenänderungen hervorgerufene Wellenstruktur kann in stärker belasteten Bereichen größere Materialdicken erhalten als in weniger stark belasteten Bereichen, wobei die Materialdickenänderungen durch Verstellen des Werkzeugs gegenüber dem Drückfutter erzeugt werden und insofern auch iterativ mit hoher Gestaltungsfreiheit kostengünstig angepasst und geändert werden können.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung erhält bzw. weist der äußere Schüsselrand der Radschüssel einen Endabschnitt auf, der beim Flowforming als Felgenhorn ausgebildet ist bzw. wird oder an einer Radfelge derart anschließbar ist, dass eine dem Drückfutter beim Drückwalzen zugewandt liegende Rückseite des zur Radschüssel durch Flowforming umgeformten Vorformlings als Sichtseite der Radschüssel verwendbar ist. Eine entsprechende Radschüssel hat mithin eine Wellenstruktur, die ausschließlich durch Verstellen des Werkzeugs erzeugt wurde, und zwar auf der abgewandt vom Drückfutter liegenden Rückseite bzw. Innenseite der späteren Radschüssel.
Besonders vorteilhaft ist grundsätzlich bei einer erfindungsgemäßen Radschüssel, wenn die Übergangsfläche zumindest an der dem Werkzeug beim Drückwalzen zugewandt liegenden Oberseite des Vorformlings eine Wellenstruktur mit mehr als 3 Wellenscheitel und dazwischen liegenden Wellentälern erhält bzw. aufweist, noch besser mehr als 5 Wellenscheitel und dazwischen liegende Wellentäler erhält bzw. aufweist, und insbesondere mehr als 7 Wellentäler und dazwischen liegende Wellenscheitel erhält bzw. an der hergestellten Radschüssel aufweist. Je nach Größe der Radschüssel können deutlich mehr Wellentäler und Wellenscheitel in der Übergangsfläche erzeugt werden bzw. vorhanden sein, beispielsweise auch 14 bis 20 (oder auch mehr) Wechsel zwischen Wellentälern und Wellenscheitel. Zusätzlich können auch noch ein oder mehrere Wellentäler und/oder Wellenscheitel in anderen Bereichen der Radschüssel vorgesehen sein bzw. erzeugt werden, insbesondere auch im radial inneren Ringabschnitt oder im radial äußeren Ringabschnitt.
Vorzugsweise weisen die meisten oder sämtliche Wellenscheitel und Wellentäler Krümmungsradien auf, wobei weiter vorzugsweise zueinander benachbarte Wellenscheitel und Wellentäler unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen und/oder die Wellentäler größere Krümmungsradien aufweisen als die Wellenscheitel. Einzelne Wellentäler und Wellenscheitel können aber auch zueinander gleiche Krümmungsradien aufweisen. Sämtliche Krümmungsradien können zueinander gleich sein, auch wenn ein Übergangsbereich mit Wellentälern und Wellenscheiteln mit unterschiedlichen Krümmungsradien eine deutlich bessere Anpassung an die erwarteten Fahrzeugradbelastungen bietet. Die Größe der Krümmungsradien der Wellentäler kann in Radialrichtung von radial innen nach radial außen vorzugsweise zunehmen.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung einer Radschüssel oder einer zusätzlichen Ausgestaltung einer Radschüssel kann, gegebenenfalls auch, die Übergangsfläche an der dem Drückfutter beim Drückwalzen zugewandt liegende Rückseite wenigstens partiell eine in Radialrichtung gesehen unebene, wellenförmige Oberfläche bzw. Wellenstruktur aufweisen. Diese Wellenstruktur kann nur aus Dickenänderungen erzeugenden Wellentälern bestehen, oder aber auch einen Wechsel aus Wellentälern und Wellenscheitel aufweisen, die jeweils unterschiedliche Materialdicken hervorrufen.
Bei sämtlichen vorgenannten Ausgestaltungen einer Radschüssel wird ermöglicht bzw. ist besonders vorteilhaft, wenn die Lüftungslöcher in der Übergangsfläche wenigstens zwei zueinander verschiedene Lochkonturen oder zueinander unterschiedlich angeordnete Lochkonturen aufweisen, wobei diese Lochkonturen zusammen ein Musterfeld bilden, welches sich in Umfangsrichtung wenigstens ein weiteres Mal wiederholt, und vorzugsweise wenigstens 3-mal wiederholt. Anders als übliche Fahrzeugräder mit einer sich regelmäßig in Umfangsrichtung wiederholenden Lochkontur kann eine Radschüssel nach der Erfindung mehrere unterschiedliche Lochkonturen aufweisen, die derart miteinander kombiniert werden, dass sich das mit diesen Lochkonturen erzeugte Lochmuster in Umfangsrichtung mehrfach wiederholt. In Kombination mit der Wellenstruktur der Radschüssel in der Übergangsfläche ergibt sich hierdurch eine signifikant verbesserte Lasttragfähigkeit und Steifigkeit eines Fahrzeugrades, wobei die Regelmäßigkeit des Musterfeldes zusätzliche Unwuchten verhindert. Besonders vorteilhaft ist, wenn jedes Musterfeld mehrere Lüftungslöcher mit zueinander unterschiedlicher Außenkontur und Zwischenstreben zwischen den Lüftungslöchern mit sich ändernder Materialdicke aufweist. Die Änderung der Materialdicke in den Zwischenstreben zwischen den Lüftungslöchern wird hierbei durch die Wellenstruktur hervorgerufen, welche die Radschüssel erfindungsgemäß beim Flowforming schon vor dem Stanzen oder schneiden der Lüftungslöcher erhält. Die Zwischenstreben wiederum ermöglichen eine zusätzliche Verbesserung der Radschüssel bzw. eines hiermit versehenen Fahrzeugrades an die im Fahrbetrieb auftretenden Belastungen.
Alternativ oder zusätzlich kann jedes Musterfeld wenigstens einen die Übergangsfläche partiell bildenden Teilabschnitt aufweisen, der sich an den inneren Ringabschnitt anschließt, nicht von Lüftungslöchern unterbrochen ist, und in Radialrichtung gesehen eine sich ändernde Materialdicke hat. Hierdurch entstehen, in Umfangsrichtung betrachtet, Zwischenbereiche mit Lüftungslöchern und mehr oder weniger ausgeprägte Bereiche ohne Lüftungslöcher, wodurch nicht nur ein eigenwilliges Styling erreicht wird, sondern zugleich zusammen mit der Wellenstruktur die Tragfähigkeit sowie Steifigkeit der Radschüssel weiter verbessert werden kann.
Bei sämtlichen Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Radschüssel können die Lüftungslöcher in der Übergangsfläche wenigstens zwei zueinander verschiedene Lochkonturen oder zueinander unterschiedlich angeordnete Lochkonturen aufweisen, wobei zwischen benachbarten Lochkonturen Brückenstege mit sich in Radialrichtung ändernder Materialdicke angeordnet sind. Auch hier werden die Änderungen der Materialdicke in den Brückenstegen durch die Wellenstruktur erzeugt, welche die Radschüssel erfindungsgemäß durch Umformung beim Flow-Forming erhält.
Für die Brückenstege, deren Geometrie und Verlauf tatsächlich durch das Ausstanzen oder Schneiden der Lüftungslöchern bestimmt wird, bieten sich vielfältige Gestaltungsvarianten an. Gemäß einer Ausgestaltung können die Brückenstege zumindest partiell über eine Teilerstreckungslänge eine konstante Breite aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Brückenstege parallel zueinander oder windschief zueinander verlaufen und/oder sich kreuzen, und/oder die Brückenstege können als Rundbögen, Geradstreben und/oder asymmetrischen Streben ausgebildet sein. Durch die jeweilige Geometrie und den Verlauf der Brückenstege als verbleibende Bereiche zwischen den Lüftungslöchern wird quasi eine verästelte Grundstruktur zwischen den Lüftungslöchern erzielt, und zugleich eine verästelte Grundstruktur zwischen dem Naben-Anschlussflansch und dem äußeren Schüsselrand, wodurch die Biegesteifigkeit und Lasttragfähigkeit zusammen mit der dies vorrangig ermöglichenden Wellenstruktur verbessert wird. Die Anordnung der Brückenstege erfüllt vorzugsweise die Anforderung an sich in Umfangsrichtung wiederholende Lochmuster oder Musterfelder, aber jedes Lochmuster selbst kann unregelmäßig zusammengesetzt sein, um eine bionische Stützstruktur zu schaffen, deren positiver Effekt auf die Lasttragfähigkeit und Biegesteifigkeit aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen, beim Umformen erzeugten Materialdickenänderungen zusätzlich verbessert wird.
Insbesondere bei der Ausgestaltung mit Brückenstegen ist vorteilhaft, wenn mehrere von verschiedenen Lochkonturen gebildete Lüftungslöcher zusammen mit den zugehörigen Brückenstegen eine Lochfenstergruppe bilden, die einen Fensterbereich mit einer Umfangskontur abdecken, die einem Rundloch, einem Dreieckloch mit gerundeten Ecken oder einem Viereckloch mit gerundeten Ecken entspricht.
Zusätzlich zu der Wellenstruktur in der Radschüssel-Übergangsfläche kann von Vorteil sein, wenn zumindest der innere Ringabschnitt wenigstens eine sich in Radialrichtung ändernde Materialdicke aufweist und vorzugsweise an der dem Werkzeug beim Drückwalzen zugewandt liegenden Oberfläche eine Wellstruktur mit vorzugsweise nur einem Wellental aufweist, wobei der innere Ringabschnitt über einen Übergangsbogen, der vorzugsweise mit einem Wellenscheitel versehen ist, in die Übergangsfläche übergeht. Bei dieser Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft, wenn der innere Ringabschnitt zwischen dem Anschlussflansch und der Übergangsfläche eine Wellenstruktur mit einem Wellental oder zwei Wellentälern aufweist.
Grundsätzlich kann die Radschüssel mit der Wellenstruktur ein sogenanntes Semi-Full-Face-Rad bilden und entsprechend mit einer Radfelge kombiniert werden, die dann in üblicher Weise auch das äußere Felgenhorn aufweist. Besonders bevorzugt wird allerdings, dass die Radschüssel als Full-Face-Radschüssel mit Felgenhorn ausgebildet ist und weiter vorzugsweise der äußere Ringabschnitt der Radschüssel eine Ringzone mit an der Sichtseite planer, vorzugsweise orthogonal zu einer Drehachse der Radschüssel bzw. eines Fahrzeugrades ausgerichtet verlaufender Oberfläche erhält bzw. aufweist, wobei die Ringzone eine Länge in Radialrichtung von wenigstens 35 mm aufweist, und/oder in Abhängigkeit von der Radgröße eine Länge in Radialrichtung aufweist, die größer ist als 1/20 des Radschüsseldurchmessers, und besonders vorzugsweise größer ist als 1/15 des Radschüsseldurchmessers. Die bereits an der Radschüssel ausgeprägte Ringzone kann aufgrund ihres Erstreckungsbereiches in Radialrichtung die aerodynamischen Eigenschaften eines mit einer solchen Radschüssel ausgestatteten Fahrzeugrades verbessern, da Luft-Verwirbelungen in den radial äußeren Zonen eines Fahrzeugrades minimiert werden können. Auch hier kann gemäß einer möglichen Ausgestaltung die Ringzone mindestens einen Wellenscheitel aufweisen, und vorzugsweise sowohl einen Wellenscheitel als auch ein Wellental. Die Ringzone kann jedoch auch ohne Materialdickenänderung ausgebildet sein und mithin in Radialrichtung betrachtet eine konstante Dicke aufweisen.
Die obige Aufgabe wird auch durch ein Verfahren gelöst, welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass die Übergangsfläche zwischen dem inneren Ringabschnitt und dem äußeren Ringabschnitt mehrere beim Drückwalzen mittels Verstellen des Werkzeugs durch Umformen erzeugte, in Radialrichtung gesehen sich ändernde, eine Wellenstruktur an der dem Werkzeug beim Drückwalzen zugewandt liegenden Oberfläche bewirkende Materialdickenänderungen erhält, wobei in einem nachfolgenden Verfahrensschritt sämtliche Lüftungslöcher durch Stanzen oder Schneiden von wenigstens zwei zueinander verschiedenen Lochkonturen oder zueinander unterschiedlich angeordneten Lochkonturen zwischen dem inneren Ringabschnitt und dem äußerer Ringabschnitt angebracht werden, und die Anordnung der Lüftungslöcher und die verbliebene Grundstruktur am Radschüsselköper in der Übergangsfläche ein Musterfeld bilden, welches sich in Umfangsrichtung wenigstens ein weiteres Mal wiederholt, und vorzugsweise wenigstens 3 mal wiederholt. Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert mithin die Herstellung der Radschüssel mit Wellenstruktur und die Anordnung bzw. Ausbildung der Lüftungslöchern unter Nutzung der Wellenstruktur mit unterschiedlichen Lochkonturen und insofern Musterfeldern.
Eine vorteilhafte Variante für das Verfahren sieht vor, dass in jedem Musterfeld mehrere Lüftungslöcher mit zueinander unterschiedlicher Außenkontur angebracht werden, wobei Zwischenstreben mit sich ändernder Materialdicke zwischen den Lüftungslöchern entstehen und wenigstens ein Teilabschnitt erzeugt wird, der sich an den inneren Ringabschnitt anschließt, nicht von Lüftungslöchern unterbrochen ist, und partiell eine sich ändernde Materialdicke hat.
Um die aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Wellenstruktur mit in Umfangsrichtung konstanter bzw. im Wesentlichen konstanter und sich in Radialrichtung mehrfach ändernder Materialdicke aufweisende Radschüssel besonders vorteilhaft ausbilden und an die Belastungen anpassen zu können, kann die Verfahrensführung bei der Herstellung derart erfolgen, dass jedes Musterfeld aus Lüftungslöchern, Brückenstegen oder Zwischenstreben und Teilabschnitten iterativ in mehreren Schritten bestimmt wird, wobei in einem ersten Schritt aus den für ein Fahrzeugrad geforderten Parametern Steifigkeit und Lasttragfähigkeit Grund-Musterfelder mit Lüftungsloch-Konturen entwickelt werden, die in wenigstens einem weiteren Schritt hinsichtlich Machbarkeit analysiert werden, wobei in einem weiteren Schritt vor der Herstellung der Radschüssel die Anordnung und Kontur der Lüftungslöchern und die die Wellenstruktur durch Umformen bewirkenden Materialdickenänderung zwischen den Ringabschnitten und die Lage, Form und Ausrichtung der Brückenstege oder Zwischenstege in Bezug auf Fahrzeugrad-Gewicht und Steifigkeit optimiert werden. Ein solcher iterativer Prozess ermöglicht die Herstellung von Radschüsseln für Fahrzeugräder, die hinsichtlich Styling größtmögliche Gestaltungsfreiheit belassen und zugleich für die erwarteten Belastungen optimiert sind.
Eine erfindungsgemäße Radschüssel bzw. eine erfindungsgemäß durch Flowforming in Kombination mit in Musterfeldern angeordneten Lochkonturen hergestellte Radschüssel wird insbesondere für ein Fahrzeugrad für Personenkraftwagen verwendet. Besonders zweckmäßig ist auch hier, wenn die Radschüssel derart mit der Radfelge verbunden wird, dass die im Montagezustand des Fahrzeugrades an einem Fahrzeug sichtbare Vorderseite als Sichtseite aus der beim Drückwalzen bzw. im Drückwalz-Schritt gegen das Drückfutter angedrückten Seite des Radschüsselkörpers besteht. Die Wellenstruktur liegt dann, vorzugsweise ausschließlich, an der Innenseite der Radschüssel innerhalb der Radfelge, also dem Fahrzeug und der Fahrzeugbremse zugewandt. Auch beim Fahrzeugrad ist besonders vorteilhaft, wenn die Radschüssel ein vollständig ausgebildetes Felgenhorn bildet und ein Felgenabschnitt an der Rückseite der Radschüssel im Bereich des äußeren Schüsselrandes, radial gegenüber dem äußeren Ringabschnitt nach außen versetzt, angeschlossen ist, wenn also die Radschüssel für ein Full-Face-Fahrzeugrad ausgebildet ist. Auch hier kann die Aerodynamik eines Fahrzeugrades verbessert werden, wenn die Radschüssel am äußeren Ringabschnitt eine Ringzone mit planer, vorzugsweise orthogonal zu einer Drehachse des Fahrzeugrades ausgerichtet verlaufender Oberfläche aufweist, wobei der Ringbereich eine Länge in Radialrichtung von wenigstens 35 mm aufweist, und/oder wenn die Ringzone eine Länge in Radialrichtung aufweist, die größer ist als 1/20 des Radschüsseldurchmessers, und vorzugsweise größer ist als 1/15 des Radschüsseldurchmessers.
Weitere Varianten und Vorteile einer erfindungsgemäßen Radschüssel bzw. eines Fahrzeugrades mit einer Radschüssel gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsvarianten von Radschüssel und/oder Fahrzeugrad.
In der Zeichnung zeigen:

1 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrad mit erfindungsgemäßer Radschüssel gemäß einer ersten Ausführungsvariante zusammen mit einer schematisch angedeuteten Radnabenkappe und einem schematisch angedeuteten Bremsenprofil;
2 in einer schematischen, stark vereinfachten Ansicht die grundsätzliche Verfahrensführung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Radschüssel;
3 eine Schnittansicht ähnlich zu 1 ohne Radnabenkappe und Bremsenprofil;
4 in vergrößerter Schnittansicht das Querschnittsprofil einer erfindungsgemäßen Radschüssel gemäß der Ausführungsvariante nach 1 und 3;
5A das Fahrzeugrad aus 1 in perspektivischer Ansicht auf die Vorderseite;
5B das Fahrzeugrad aus 1 in perspektivischer Ansicht auf die Rückseite;
6A in Draufsicht eine Radschüssel für ein Fahrzeugrad gemäß einer zweiten Ausführungsvariante;
6B in Draufsicht eine Radschüssel für ein Fahrzeugrad gemäß einer dritten Ausführungsvariante;
6C in Draufsicht eine Radschüssel für ein Fahrzeugrad gemäß einer vierten Ausführungsvariante;
7 in vergrößerter Schnittansicht, ähnlich zu 4, das Querschnittsprofil einer erfindungsgemäßen Radschüssel gemäß einer fünften Ausführungsvariante;
8A in perspektivischer Ansicht ein Fahrzeugrad mit erfindungsgemäßer Radschüssel gemäß der fünften Ausführungsvariante in Ansicht auf die Vorderseite;
8B in perspektivischer Ansicht das Fahrzeugrad gemäß der fünften Ausführungsvariante in Ansicht auf die Rückseite;
9 in vergrößerter Schnittansicht, ähnlich zu 8, das Querschnittsprofil einer erfindungsgemäßen Radschüssel gemäß einer sechsten Ausführungsvariante;
10A in perspektivischer Ansicht ein Fahrzeugrad mit erfindungsgemäßer Radschüssel gemäß der sechsten Ausführungsvariante in Ansicht auf die Vorderseite;
10B in perspektivischer Ansicht das Fahrzeugrad gemäß der sechsten Ausführungsvariante in Ansicht auf die Rückseite;
11 in vergrößerter Schnittansicht schematisch stark vereinfacht das Querschnittsprofil eines Fahrzeugrades in Full-Face Ausführung mit einer Radschüssel gemäß einer siebten Ausführungsvariante;
12 in vergrößerter Schnittansicht schematisch stark vereinfacht das Querschnittsprofil eines Fahrzeugrades in Semi-Full-Face Ausführung mit einer Radschüssel gemäß einer achten Ausführungsvariante;
13 eine Vorderansicht auf eine erfindungsgemäße Radschüssel gemäß einer neunten Ausführungsvariante mit Brückenstegen zwischen Lüftungslöchern eines sich mehrfach wiederholenden Lüftungsloch-Musterfelds;
14 eine vergrößerte Ansicht eines Lüftungsloch-Musterfelds mit sich kreuzenden geradlinigen Brückenstegen zwischen Lüftungslöchern;
15A eine vergrößerte Ansicht eines Lüftungsloch-Musterfelds mit geradlinigen und gekrümmten Brückenstegen zwischen Lüftungslöchern;
15B eine vergrößerte Ansicht eines Lüftungsloch-Musterfelds mit geradlinigen, schräg verlaufenden Brückenstegen zwischen Lüftungslöchern;
15C eine vergrößerte Ansicht eines Lüftungsloch-Musterfelds mit geradlinigen und gekrümmten Brückenstegen zwischen Lüftungslöchern; und
15D eine vergrößerte Ansicht eines Lüftungsloch-Musterfelds mit schlangenlinienförmigen Brückenstegen zwischen Lüftungslöchern.

In den 1 und 3 ist insgesamt mit Bezugszeichen 1 ein Fahrzeugrad insbesondere für Personenkraftwagen bezeichnet. Es handelt sich um ein zusammengesetztes Fahrzeugrad 1 bestehend aus einem Felgenteil 2 und einer Radschüssel 10. Vorzugsweise bestehen sowohl das Felgenteil 2 als auch die Radschüssel 10 aus Stahl, und beide Teile sind durch eine Schweißverbindung miteinander verbunden. Die Radschüssel könnte aber auch aus anderen umformbaren Materialien, insbesondere kalt-umformbaren Materialien bestehen, einschließlich beispielsweise geeigneter Leichtmetall-Materialien. Auch die Felge könnte bei einem zusammengesetzten Fahrzeugrad aus anderen Materialien als die Radschüssel bestehen, z.B. aus Leichtmetall bei einer Radschüssel aus Stahl. Das Fahrzeugrad 1 weist eine Radachse 3 auf, die mit der Rotationsachse der Radfelge 2 und der Radschüssel 10 zusammenfällt. Auf die konstruktive Gestaltung der Radfelge 2 kommt es für die vorliegende Erfindung im Wesentlichen nicht an. Das Fahrzeugrad 1 bildet ein sogenanntes Full-Face-Rad, denn die Radschüssel 10 weist integral bereits ein äußeres Felgenhorn 21 auf, welches jedenfalls in Europa bei Personenkraftwagen üblicherweise Bestandteil einer Radfelge ist. Die Radschüssel 10 ist daher in einer Full-Face-Form ausgeführt, und die Radfelge 2 entsprechend verkürzt ohne Felgenhorn ausgebildet. In 1 ist zusätzlich noch eine Nabenkappe oder Zenterkappe 5 angedeutet, mit welchem ein bei Fahrzeugrädern an der Radschüssel 10 üblicher zentraler innerer Anschlussflansch 11 abgedeckt werden kann.
Über den Anschlussflansch 11 der Radschüssel 10 wird das Fahrzeugrad 1 an der Radnabe eines Fahrzeugs wie insbesondere eines PKWs befestigt. Der Naben-Anschlussflansch 11 weist daher zusätzlich ein zentrales Nabenloch 12 und auf einem Teilkreis um das Nabenloch 12 herum mehrere Bolzenlöcher 14 für den Durchgriff von Radbolzen auf, die in die Nabe eines Fahrzeugs eingeschraubt werden. Ein Pkw-Fahrzeugrad weist meist zwischen 3 und 6 Bolzenlöcher auf. Der im wesentlichen flache Anschlussflansch 11 der Radschüssel 10 geht radial nach außen in eine (Rad-) Schüssel-Übergangsfläche 20 über, welche nach außen gewölbt ist und am Rand der Radschüssel 10 in einem Schüsselrand 21 endet, der hier aufgrund der Ausgestaltung des Fahrzeugrades 1 als Full-Face-Rad zugleich das Felgenhorn bildet. Ein Reifen, der auf dem Fahrzeugrad 1 montiert wird, würde entsprechend nach radial innen auf der Radfelge 2 abgestützt zwischen dem das eine Felgenhorn zugleich ausbildenden Schüsselrand 21 und einem inneren, integral an der Radfelge 2 ausgebildeten Felgenhorn 4 liegen, wie symbolisch über den Doppelpfeil 6 in 1 angedeutet. Die Länge des Doppelpfeils 6 entspricht im Prinzip der Reifenbreite eines passenden Reifens. An einem Fahrzeugrad beziehen sich die Bezeichnungen innen, unten oder hinten im Regelfall auf diejenige Seite, welche im Montagezustand eines Fahrzeugrades an einem Fahrzeug nicht sichtbar ist, wohingegen außen oder vorne die Sichtseite bezeichnet. Radial innen bzw. radial außen hingegen beziehen sich auf die Erstreckung in Radialrichtung ausgehend von der Radachse 3.
Die Wölbung der Schüssel-Übergangsfläche 20 der Radschüssel 10 wiederum wird unter anderem von der mit der Linie 7 angedeuteten Bremsen-Profilkontur bestimmt, da das Fahrzeugrad einen Abstand von dieser am Fahrzeug vorgegebenen Bremsen-Profilkontur einhalten muss. Die Schüssel-Übergangsfläche 20 wird ferner bei der Herstellung der Radschüssel in einem nachfolgenden Verfahrensschritt mit Lüftungslöchern versehenen, die in den 1 und 3 allgemein mit Bezugszeichen 30 angedeutet sind. Die Lüftungslöchern 30 erfüllen mehrere Zwecke; sie sorgen für eine Gewichtsreduzierung, ermöglichen eine ausreichende Kühlung der Bremse und nehmen zugleich Einfluss auf das äußere Erscheinungsbild („Styling“) eines Fahrzeugrades. Die Lüftungslöchern 30 sind hierbei zwischen einem inneren Ringabschnitt 15 und einem äußeren Ringabschnitt 18 angeordnet. Der Bereich zwischen dem inneren Ringabschnitt 15 und dem äußeren Ringabschnitt 18 bildet zugleich die Schüssel-Übergangsfläche 20, wobei zusätzlich noch ein erster Übergangsbogen 16 zwischen dem inneren Ringabschnitt 15 und dem radial inneren Beginn der Übergangsfläche 20 und ein zweiter äu-ßerer Übergangsbogen 17 zwischen dem radial äußeren Ende der Übergangsfläche 20 und dem radial äußeren Ringabschnitt 18 ausgebildet sind. Die Winkel von Übergangsbogen 16 und Übergangsbogen 17 sind derart gewählt, dass die Übergangsfläche 20 etwa 12-25°, vorzugsweise wie in den gezeigten Ausführungsbeispielen angedeutet mit etwa 16° bis 18° abgewinkelt zum Nabenanschlussflansch 11 verläuft.
Eine erfindungsgemäße Besonderheit der Radschüssel 10 und insofern auch jedes hiermit versehenen Fahrzeugrades 1 besteht in der Querschnittsprofilierung insbesondere der Übergangsfläche 20 und den insbesondere hierdurch ermöglichten Anbringungsmöglichkeiten und Ausgestaltungsmöglichkeiten für Lüftungslöcher 30. In den 1 und 3 ist bereits angedeutet, dass die Schüssel-Übergangsfläche 20 an der Innen- oder Rückseite 24 der Radschüssel 10 eine Materialdickenänderungen bewirkende Wellenstruktur aufweist, die beim Herstellen der Radschüssel 10 im Flowforming erzeugt wurde. Diese Wellenstruktur bildet eine der erfindungswesentlichen Besonderheiten, da sich die Wellenstruktur konzentrisch gleichbleibend entlang des gesamten Umfangs der Schüssel-Übergangsfläche 20 erstreckt und für mehrere in Radialrichtung betrachtet wechselnde Materialdickenänderungen insbesondere in der Schüssel-Übergangsfläche 20 sorgt.
Zur Erläuterung des Grundprinzips des bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Radschüssel 10 eingesetzten Flowforming-Verfahrens wird auf 2 verwiesen. 2 verdeutlicht äußerst schematisch die Verfahrensführung. Ein metallischer Vorformling, beispielsweise eine runde Platine, wird im Regelfall durch geeignete Vorbehandlungsschritte unter Ausbildung eines zentralen Nabenanschlussbereich gegebenenfalls mit Mittenloch vorprofiliert und dann mittels Flowforming-Werkzeugen, die wie dargestellt vorzugsweise aus rotierbaren Drückwalzen 40 bestehen, gegen die Oberflächenkontur eines Drückfutters 41 fliessgedrückt. Der entsprechend vorprofilierte Vorformling, wird hierbei mit nicht dargestellten Niederhalter-Werkzeugen festgehalten, vorzugsweise im zentralen inneren Bereich, der später den Naben-Anschlussflansch 11 bildet. Im Nabenanschlussflansch 11 kann der Vorformling, wie auch die spätere Radschüssel, daher im Wesentlichen weiterhin die Ausgangsdicke des Vorformlings aufweisen, die bei Personenkraftwagen meist zwischen etwa 3 mm und 7 mm liegt. Beim anschließenden Flow-Forming, wie dargestellt, wird das Drückfutter 41 zusammen mit dem Vorformling auf einer geeigneten Flowforming-Maschine rotiert. Die Werkzeuge 40 bewegen sich einerseits entlang der Oberflächenkontur des Drückfutters 41 radial nach außen, wie mit Pfeil B angedeutet, und zugleich kann der Abstand zwischen Drückwalze 40 und Drückfutter 41 verstellt werden, wie mit Pfeil V angedeutet. Die Raum-Oberflächenkontur des Drückfutters 41 entspricht der Raum-Kontur der späteren Radschüssel 10. Durch die Verstellung der Drückwalzen 40 in Pfeilrichtung V wird die Materialdicke der Radschüssel 10 insbesondere in der Schüssel-Übergangsfläche 20 mit einer in 2 nur angedeuteten Wellenstruktur versehen, wobei die maximale Ausdünnung im Bereich der Wellenstruktur mit geringster Materialdicke bis zu 40 % der Ausgangs-Materialdicke des Vorformlings betragen kann. Die Radschüssel 10, mit der ein Full-Face-Fahrzeugrad gebildet werden kann, wird hierbei vollständig ausgebildet, und zwar einschließlich des Felgenhorns 21, indem mit den Drückwalzen 40 auch die freien Enden des Vorformlings um das Drückfutter 41 herum abgewinkelt und an dieses herangedrückt werden. Die dem Drückfutter 41 zugewandte Fläche der Radschüssel 10 erhält bei diesem Herstellungsverfahren eine glatte, auch optisch qualitativ hochwertige Oberfläche, wodurch sie unmittelbar als Sichtfläche eines Fahrzeugrades verwendet werden kann. Die Wellenstruktur hingegen entsteht bei dem in 1 gezeigten Drückfutter 41 ausschließlich auf der den Drückwalzen 40 als Werkzeuge zugewandt liegenden Fläche bzw. Seite, die bei der Radschüssel 10 die Rückseite oder Innenseite bildet, da sie im nicht sichtbaren Innenbereich eines Fahrzeugrades liegt. Durch das Flowforming/Fliess-Drückwalzen und die über die Wellenstruktur bewirkte Ausdünnung der Materialdicke erfolgt zugleich eine Abstreckung der Schüssel-Übergangsfläche 20.
Zur besseren Erläuterung der Wellenstruktur wird nun auf die 4, 5A und 5B Bezug genommen, welche in einer schematisch vergrößerten Ansicht das Querschnittsprofil und Raumprofil der Radschüssel 10 beispielhaft zeigen. Die Radschüssel 10 ist hierbei nur hälftig dargestellt; der Naben-Anschlussflansch 11 weist wie üblich das Nabenloch 12 sowie einen erhabenen Ringbereich 13 für Bolzenlöcher 14 auf, die jeweils als Höcker ausgebildet sind. Der Naben-Anschlussflansch 11 geht an seinem radial äußersten Erstreckungsbereich in einen radial inneren Ringabschnitt 15 über, der im gezeigten Ausführungsbeispiel topfartig gegenüber dem Nabenanschlussflansch 11 schräg nach oben bzw. vorne gewölbt verläuft. Der Ringabschnitt 15 erstreckt sich, wie mit der Position a in 4 angedeutet, im Wesentlichen zwischen dem radial äußersten Auflagebereich des Nabenanschlussflansch 11 an einer Nabe und dem Beginn eines radial inneren Übergangsbogens 16, der sich zwischen der radial inneren Position b und der radial äußeren Position c in 4 erstreckt. An diesen Übergangsbogen 16 schließt die Schüssel-Übergangsfläche 20 an, in welcher die Wellenstruktur mit mehrfacher Materialdicken-Änderung erfindungsgemäß (mindestens) beim Flowforming ausgebildet wird. Die Schüssel-Übergangsfläche 20 erstreckt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem annähernd konstanten Schrägwinkel von der Position c, also dem radial äußeren Endbereich des inneren Übergangsbogens 16, bis zu einem radial äußeren Übergangsbogen 17, der sich zwischen den Positionen d und e in 4 erstreckt. An diesen Übergangsbogen 17 schließt der äußere Ringabschnitt 18 an, der hier integral das äußere Felgenhorn 21 aufweist, welches zugleich das radial äu-ßere Radschüsselende bildet.
Im Ausführungsbeispiel in 4 weist die Radschüssel-Übergangsfläche 20 eine Wellenstruktur mit 3 Wellentälern R5, R7, R9 und 4 Wellenscheitel R4, R6, R8, R10 auf. In den Wellentälern R5, R7, R9 ist die Materialdicke am niedrigsten gegenüber den angrenzenden Zonen, in den Wellenscheiteln R4, R6, R8, R10 ist die Materialdicke am größten im Vergleich zu den angrenzenden Zonen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Übergangsfläche 20 am Wellenscheitel R10 die größte Materialdicke und am Wellenscheitel R5 die geringste Materialdicke. Dies ist nur beispielhaft, da die Anzahl der Wellentäler und Wellenscheitel und auch die Position sowie der Krümmungsradius der Wellentäler mit lokal niedrigster Materialdicke und der Wellenscheitel mit größter lokaler Materialdicke in Abhängigkeit von Radgröße und den erwarteten Fahrzeugrad-Belastungen variiert werden kann. Zugleich versteht sich, dass die Materialdicke meist stetig von der Scheitelmitte eines Wellenscheitels zur Talsohle eines Wellentals abnimmt. Die Markierungslinien für die Wellentäler und Wellenscheitel bezeichnen daher in den Figuren meist den Wellenscheitel oder die Talsohle, also die lokale Position minimaler oder maximaler Materialdicke. An den radial äußeren Übergangsbogen 17 schließt der radial äußere Ringabschnitt 18 an, der sich im Ausführungsbeispiel nach 4 über mehrere Zentimeter, vorzugsweise mehr als 35 mm, insbesondere mehr als 40 mm, im Wesentlichen exakt senkrecht zur Radachse 3 erstreckt, und auch eine gleichbleibende Materialdicke zwischen den Positionen e und f aufweist. Der äußere Ringabschnitt 18 endet dann in dem integral an der Radschüssel angeformten äußeren Felgenhorn 21, welches sich unmittelbar radial nach außen an die Position f anschließt. Der senkrecht zur Radachse verlaufenden Abschnitt des äußeren Ringabschnitt 18 bildet eine Ringzone, die insbesondere bei Fahrzeugrädern, bei denen auf bis zum Schüsselrand sich erstreckende Radkappen verzichtet wird, einen positiven Einfluss auf die Gesamt-Aerodynamik nehmen kann und zur Minimierung des Luftwiderstands beitragen kann, insbesondere wenn die radiale Länge der Ringzone wenigstens 35 mm beträgt bzw. wenigstens ein 1/20 der Radgröße. Die Versatztiefe zwischen der Ringzone 18 und der Nabenanschlussfläche 11 kann zwischen etwa 30 und 110 mm in Abhängigkeit vom Raddurchmesser sowie der Bremsenkontur des Fahrzeugs, für die das Fahrzeugrad bestimmt ist, liegen. Der Raddurchmesser bestimmt auch den radialen Abstand zwischen den Positionen a und f, der insbesondere im Bereich von etwa 120 mm bis etwa 200 mm liegen kann. Die Ringzone 18 zwischen den Positionen e und f wiederum kann etwa 10 bis 30 % des vorgenannten radialen Abstandes zwischen den Positionen a und f ausmachen.
Der radial innere Übergangsbogen 16 hat hier einen gleichbleibenden Krümmungsradius R3, und auch der radial äußere Übergangsbogen 17 hat einen gleichbleibenden Krümmungsradius R11, wobei der Krümmungsradius R3 niedriger ausfällt als der Krümmungsradius R11; die Materialdicke im Übergangsbogen 16 hingegen ist deutlich größer ist als im Übergangsbogen 17. Auch der innere Ringabschnitt 15 zwischen den Positionen a und b weist hier eine Wellental R1 und einen Wellenscheitel R2 auf, die beim Flowforming erzeugt wurden. Die Ringzone im äu-ßeren Ringabschnitt 18 hingegen hat beim Ausführungsbeispiel nach 4 eine gleichbleibende Dicke.
Die Krümmungsradien R5, R7, R9 der Wellentäler nehmen vorzugsweise radial nach außen zu. Der radial am weitesten innenliegende Krümmungsradius R5 kann beispielsweise bei näherungsweise 100mm liegen, der Krümmungsradius R7 bei 120mm und der Krümmungsradius R9 bei 150mm. Die Krümmungsradien R4, R6, R8, R10 der Wellentäler hingegen können zueinander jeweils gleich sein, zwischen größeren Radien und kleineren Radien alternierend wechseln oder auch in Radialrichtung jeweils zunehmen. Die Krümmungsradien können beispielsweise im Bereich von 50mm-100mm liegen, aber auch niedriger oder höher sein. Im Regelfall sind die Krümmungsradien der Wellenscheitel deutlich kleiner als die Krümmungsradien der Wellentäler. Die Übergangsfläche 20 kann sich beispielsweise mit einem Winkel von etwa 16°-18° relativ zur Ebene des Nabenanschlussflansch 11 erstrecken. Die Ringzone kann auch mit einem Wellental versehen sein, oder ein Wellental im Bereich des radial äußeren Krümmungsbogens 17 erstreckt sich bis in die Ringzone am äußeren Ringabschnitt 18 hinein. Der radial am weitesten innenliegende Krümmungsradius R1 des ersten Wellentals ist vorzugsweise vergleichsweise klein, der Krümmungsradius R2 des ersten Wellenscheitels im inneren Ringabschnitt 15 hingegen vorzugsweise groß, und größer als die Krümmungsradien aller weiteren Wellenscheitel insbesondere im Übergangsabschnitt 16. Der Ringabschnitt 15 kann mit der Radachse einen Winkel von näherungsweise 40°-45° einschließen.
Die 5A und 5B zeigen eine erste Ausführungsvariante, wie ein Fahrzeugrad 1 mit einer entsprechend profilierten Radschüssel 10 mit Lüftungslöchern versehen werden kann. Die Vorderansicht in 5A verdeutlicht noch einmal, dass die Sichtseite des Fahrzeugrades 1, die bei der Radschüssel 10 von der beim Flowforming dem Drückfutter zugewandten Seite des Vorformlings gebildet wird, eine qualitativ hochwertige glatte Oberflächenstruktur ohne Riefen oder Rillen erhält und insofern unmittelbar die Sichtseite eines Fahrzeugrades 1 bilden kann. Die erfindungsgemäß hergestellte Wellenstruktur hingegen befindet sich, wie aus 5B gut ersichtlich ist, nur auf der Rückseite der Radschüssel 10, die bei einem Fahrzeugrad 1 die nicht sichtbare Innenseite innerhalb der Felge 2 bildet. Die Wellenstruktur ist bei der Radschüssel des Fahrzeugrad 1 in 5B durch konzentrische Kreise angedeutet, die beispielhaft mit den Radien R5, R6, R7, R8 auf der Rückseite der Radschüssel in 5 versehen sind. Die entsprechend beim Flowforming hergestellte Radschüssel 10 ist in einem nachfolgenden Schritt mit Lüftungslöchern 30 versehen worden, die bei der Radschüssel zwei unterschiedliche Lochkonturen aufweisen, nämlich einerseits Lüftungslöcher 30 mit der Lochkontur 31 sowie ferner Lüftungslöcher 30 mit der Lochkontur 32. Die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 31 erstrecken sich radial über eine wesentlich größere Länge als die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 32. Die Lüftungslöcher 30 mit den Lochkonturen 31 erstrecken sich beispielsweise über den gesamten radial Erstreckungsbereich zwischen dem Wellenscheitel R4 und dem Wellenscheitel R10. Die Grundform der Lochkontur 31 entspricht im Wesentlichen einem Trapez mit gerundeten Ecken. Die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 32 hingegen liegen radial deutlich weiter außen und erstrecken sich nur radial im Bereich der Wellenscheitel R8 bis R10. Die Grundform der Lochkontur 32 ist im Wesentlichen dreieckförmig mit gerundeten Ecken, wobei die Basis- oder Grundseite radial außen liegt und im Wesentlichen auf einem Teilkreis gebogen verläuft. Die Lüftungslöcher 30 mit den unterschiedlichen Lochkonturen 31, 32 können gestanzt oder mit einem geeigneten Schneidwerkzeug ausgeschnitten werden. Zwischen den Lüftungslöchern mit den Lochkonturen 31, 32 verbleiben hier relativ breite Brückenkonturen oder Brückenstege, die in 5A mit den Bezugszeichen 41 und 42 versehen sind und welche den äußeren Ringabschnitt 18 mit dem inneren Ringabschnitt 15 verbinden. Jede dieser Brückenstrukturen 41, 42 verläuft nicht radial und weist aufgrund der Wellenstruktur, welche die Radschüssel hier an der Rückseite erhalten hat und welche für Materialdickenänderungen in Radialrichtung sorgt, ebenfalls Materialdickenänderungen auf, die eine Verbesserung des gesamten Fahrzeugrades hinsichtlich der Lasttragfähigkeit und Radsteifigkeit bringen. Die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 31, 32 in den 5A, 5B sind nur beispielhaft, da im Wesentlichen die Wellenstruktur die Variabilität hinsichtlich der Lochkonturen und Position und Größe der Lüftungslöcher 30 erhöht. Die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 31, 32 sind, in Umfangsrichtung gesehen, rotationssymmetrisch angeordnet; es wiederholen sich daher im umfangreichen gesehen fünfmal die Lüftungslöcher mit der Lochkontur 31 und fünfmal die Lüftungslöcher mit der Lochkontur 32. Unterteilt man die Radschüssel in fünf gleich große Teilsegmente, weist jedes Teilsegment ein Musterfeld mit einer sich wiederholenden Folge von Lüftungslöchern mit den Lochkonturen 31 und 32 auf.
Die 6A, 6B, 6C zeigen Fahrzeugräder mit Radschüsseln, die wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel eine Wellenstruktur auf der nicht sichtbaren Rückseite aufweisen, und die durch Lüftungslöcher mit unterschiedlichen Lüftungslochkonturen ein völlig anderes Erscheinungsbild erhalten. Die 6A zeigt ein Fahrzeugrad 101 in Draufsicht auf die Radschüssel 110. Wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel weist die Radschüssel 110 radial von innen nach außen ein Nabenloch 112, einen Naben-Anschlussflansch 111, einen inneren Ringabschnitt 115, einen radial weiter innen liegenden Übergangsbogen 116, eine mit den Lüftungslöchern 130 versehene Schüssel-Übergangsfläche 120, einen radial äußeren Ringabschnitt 118 und ein an diesen anschließendes äußeres Felgenhorn 121 auf. Die Wellenstruktur auf der Rückseite ist nicht dargestellt kann aber auch hier beispielsweise acht Wellenscheitel und sieben Wellentäler aufweisen. Die Lüftungslöcher 130 weisen neun unterschiedliche Lochkonturen auf, die mit den Bezugszeichen 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139 bezeichnet sind. Teilweise handelt es sich um Lochkonturen, die zwar eine gleiche Grundform aufweisen, jedoch spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Dies gilt beispielsweise für die Lochkonturen 135 und 138, die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 134 und 137 und die Lüftunglöcher mit den Lochkonturen 133 zu 136. Das aus den Lüftungslöchern 130 mit den Lochkonturen 131 bis 139 gebildete Musterfeld wiederholt sich in Rotationsrichtung dreimal, wie aus der Ansicht in 6A gut ersichtlich ist. Die einzelnen Lochkonturen sind vorzugsweise geschnitten, da dies gegenüber Stanzen wirtschaftlich vorteilhaft ist. Durch die sehr unterschiedliche Geometrie der einzelnen Lochkonturen entsteht wiederum ein sehr eigenwilliges Styling und es verbleiben relativ große ausgeprägte Teilabschnitte 175 in der Radschüssel 110, die nicht mit Lüftungslöchern versehen sind und unmittelbar angrenzend an den inneren Ringabschnitt 115 anschließen. Ferner verbleiben zwischen einzelnen Lüftungslöchern mit den Lochkonturen 131 bis 139 jeweils Brückenstrukturen, die nicht radial verlaufen aber zugleich aufgrund der Wellenstruktur an der Rückseite sich ändernde Materialdicken aufweisen. Auch diese Brückenstrukturen bewirken zwischen Lüftungslöchern mit den Lochkonturen 131-139 eine Verästelung mit überraschend vorteilhaften Auswirkungen auf Steifigkeit und Lasttragfähigkeit.
6B zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrad 201 mit einer Radschüssel 210 mit Lüftungslöchern 230, die wiederum aus Lüftungslöchern mit acht unterschiedlichen Lüftungslochkonturen 231 bis 238 bestehen. Auch hier bilden beispielsweise die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 237, 238 oder 236 und 235 jeweils Paare, bei denen die Lochkonturen eine gleiche Grundform aufweisen aber spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Insgesamt wiederholt sich das Lochmuster mit den Lochkonturen 231 bis 238 fünfmal in Rotationsrichtung, und zwischen einzelnen Lüftungslöchern verbleiben unterschiedliche Brückenabschnitte oder Brückenstege mit sich in Radialrichtung ändernder Materialdicke aufgrund der Wellenstruktur, welche die Radschüssel 210 beim Flowforming erhält. Diese Brückenstrukturen wiederum sorgen für eine Verästelung im Bereich der Lüftungslöcher 231-138, wobei ferner weiter innen liegend 5 Teilabschnitte 275 verbleiben, die keine Lüftungslöcher aufweisen.
Die 6C zeigt ein Fahrzeugrad 301 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Auch hier erhält die Radschüssel 310 auf der am Fahrzeugrad 301 im Montagezustand nicht sichtbaren Rückseite eine Wellenstruktur mit beispielsweise elf Wellenscheiteln und zehn Wellentälern. In die Schüssel-Übergangsfläche 320 werden Lüftungslöcher 330 hineingeschnitten, beispielsweise per Laserschnitt, die aus sieben unterschiedlichen Lochkonturen 331, 332, 333, 334, 335, 336, 337 bestehen. Die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 331 bis 337 bilden ein Musterfeld, welches sich in Umfangsrichtung sechsfach wiederholt. Die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 333, 334 oder 335, 336 haben zueinander die gleiche Grundform, allerdings spiegelsymmetrisch ausgebildet. Eine Spiegelsymmetrieachse ließe sich beispielsweise durch die Mitte der Lüftungslöcher 331, 332 legen, wobei dann auch je Musterfeld die Lüftungslöcher mit den Lochkonturen 337 hälftig dem einen Musterfeld und hälftig dem anderen Musterfeld zugeordnet wären. Auch bei einer solchen Gestaltung der Lüftungslöcher mit unterschiedlichen Lochkonturen 331 bis 337 sorgt die Wellenstruktur an der Rückseite für eine verbesserte Steifigkeit und Lasttragfähigkeit des Fahrzeugrads 301. Und auch beim Fahrzeugrad 301 entsteht um das Nabenloch 312 und den inneren Ringabschnitt herum jeweils ein Teilabschnitt 375, der nicht mit Lüftungslöchern 330 versehen ist.
Die Ausbildung der Wellenstruktur an der nicht sichtbaren Rückseite einer Radschüssel bildet das bevorzugte Ausführungsbeispiel. Hinsichtlich Verbesserung der Biegesteifigkeit und Lasttragfähigkeit könnte die Wellenstruktur beim Flowforming auch auf der Vorderseite einer Radschüssel 410 erzeugt werden, wie in 7 schematisch angedeutet. Auch die Radschüssel 410 ist für ein sogenanntes Full-Face-Fahrzeugrad ausgebildet und weist ausgehend von der Radachse 403 radial von innen nach außen ein Nabenloch 412, einen Nabenanschlussflansch 411 mit erhabenen Bolzenlöchern 414, einen inneren Ringabschnitt 415, der sich zwischen den Positionen a, b in 7 erstreckt, einen radial inneren Übergangsbogen 416, der sich zwischen den Positionen b und c in 7 erstreckt, eine Radschüssel-Übergangsfläche 420, die sich zwischen den Positionen c und d erstreckt, einen radial äußeren Übergangsbogen 417 zwischen den Positionen d und e sowie einen äußeren Ringabschnitt 418 auf, der sich zwischen den Positionen e und f erstreckt. An den äußeren Ringabschnitt 418 schließt unmittelbar noch das äußere Felgenhorn 421 an, welches allerdings fertigungsbedingt hier nicht beim Flowforming in derselben Aufspannung wie die sonstigen Bereiche der Radschüssel hergestellt werden kann, sondern in einem Zwischenschritt, vor oder nach Anbringen der Lüftungslöcher, gesondert umgebogen werden muss. Beim Flowformen wirken die Drückwalzen mithin auf die später die Sichtseite bildenden Vorderseite der Radschüssel 410 ein, also in 7 die obere Seite. Auch hier wird allerdings beim Flowformen durch Verstellen der Werkzeuge (Drückwalzen) eine Wellenstruktur mit mehreren Wellenscheitel R3a, R5a, R7a und Wellentälern R4a, R6a, R8a erzeugt. Der radial innere Übergangsbogen 416 weist einen Radius R2a und der radial äußere Übergangsbogen 417 einen Radius R9a auf, der zugleich mit einem Wellenscheitel zusammenfällt. An den Wellenscheitel R3a, R5a, R7a, R9a hat die Radschüssel 410 lokal eine größere Dicke, in den Wellentälern R4a, R6a, R8a hingegen eine ausgedünnte niedrigere Materialdicke, die bis zu 60% der Ausgangsmaterialdicke betragen kann. Insbesondere in den beiden Übergangsbögen 416, 417 kann die Materialdicke zusätzlich noch ausgedünnt werden genauso wie im radial inneren Ringabschnitt 415. Der äußere Ringabschnitt 418 hat eine Länge, die mindestens 35mm, vorzugsweise sogar mehr als 40mm in Radialrichtung beträgt. Der äußere Ringabschnitt 418 verläuft senkrecht zur Achse 403 und dient der Verbesserung der Aerodynamik.
Die 8A und 8B zeigen ein Fahrzeugrad 401 mit einer entsprechenden Radschüssel 410. Die Radfelge 402 ist wiederum an der Rückseite der Radschüssel 410 angeschweißt und kann im Wesentlichen eine beliebige Ausgestaltung aufweisen, die geeignet ist, einen Reifen der erforderlichen Reifengröße zwischen dem Felgenhorn 421, das einen integralen Bestandteil der Radschüssel 410 bildet, und dem Felgenhorn 404, welches an der Radfelge 402 ausgebildet ist, abzustützen. Die Radschüssel 410 des Fahrzeugrades 401 ist mit Lüftungslöchern 430 versehen, die, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, zwei unterschiedliche Lochkonturen 431 bzw. 432 aufweisen, wobei sich das Lüftungsloch mit der Lochkontur 431 fünfmal in Umfangsrichtung wiederholt genauso wie das Lüftungsloch mit der Lochkontur 432. Da hier die Sichtseite mit der Wellenstruktur versehen wurde, zeigen sich die durch die Wellenstruktur erzeugten und für die Materialdickenänderungen sorgenden konzentrischen Ringe an der Sichtseite, wie in 8 über die Krümmungsradien R4a, R5a, R6a, R7a, R8a, R9a angedeutet.
Die 9, 10A, 10B zeigen eine Radschüssel 510 bzw. ein Fahrzeugrad 501 mit einer Radschüssel 510 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Auch hier wird zuerst Bezug genommen auf die Schnittdarstellung der Radschüssel 510 in 9. Auch diese Radschüssel 510 ist durch Flowforming hergestellt und weist, ausgehend von der Radachse 503, einen Nabenanschlussflansch 511, einen inneren Ringabschnitt 515, einen radial inneren Übergangsbogen 516, eine Radschüssel-Übergangsfläche 520, einen radial äußeren Übergangsbogen, einen äußeren Ringabschnitt 518 und ein Felgenhorn 521 auf. Die Positionen a, b, c, d und e, welches die jeweiligen Grenzbereiche der einzelnen vorgenannten Abschnitte 515, 516, 520, 517, 518 andeuten sollen, sind ebenfalls eingezeichnet. Abweichend von beiden vorherigen Ausführungsbeispielen ist hier allerdings sowohl die in 9 untere Vorderseite der Radschüssel 510 als auch die oben liegende Rück- bzw. Innenseite der Radschüssel 510 jeweils mit einer Wellenstruktur versehen. An der Vorderseite entstehen hierdurch Wellenscheitel R6b, R10b und Wellentäler R4b, R8b, R13b. An der Rückseite werden beim Flowforming in der Übergangsfläche 520 jeweils Wellenscheitel R7b, R11b, R14b und Wellentäler R5b, R9b, R12b ausgebildet. Da beidseitig eine Wellenstruktur vorhanden ist, entstehen Zonen mit minimaler Materialdicke in der Übergangsfläche 520 näherungsweise im Bereich aufeinandertreffender Wellentäler, hier beispielsweise im Bereich der Wellentäler R8b, R9b sowie R12b, R13b. In diesen Bereichen kann die Ausdünnung beim Flowformen ggf. auf bis zu 40% der Ausgangsicke oder jedenfalls 60% der Ausgangsdicke verringert werden. Um die Wellenstruktur beidseitig auszubilden, ist es erforderlich, die Oberfläche des Drückfutters ebenfalls mit einer umgekehrten Wellenausgangskontur zu versehen, da über die Verstellung des Werkzeugs nur einseitig die Wellenkontur erzeugt werden kann. Die Krümmungsradien der Wellenscheitel R6b, R10b und Wellentäler R4b, R8b, R13b an der Vorderseite (Unterseite in 9) sind vorzugsweise um den Faktor 3 bis 6 größer als die Krümmungsradien der Wellenscheitel R7b, R11b und Wellentäler R5b, R12b an der Rückseite. Der Radius R5b kann beispielsweise 100mm betragen, der Radius R13b hingegen 600mm. Auch hier können die Krümmungsradien auf der dem Werkzeug beim Flowforming zugewandt liegenden Seite von radial innen nach radial außen zunehmen, so dass mithin der Radius R5b um beispielsweise 50% kleiner ist als der Radius R12b. Der Wellenscheitel R14b befindet sich im Wesentlichen im radial äußeren Übergangsbogen 517, und die Ausdünnung der Materialdicke kann insbesondere in den beiden Übergangsbögen 516, 517 größer sein als in der Übergangsfläche und im äußeren Ringabschnitt 518. Auch hier verläuft der äußere Ringabschnitt 518 als Ringzone, die sich senkrecht zur Radachse 503 über mehrere Millimeter erstreckt, beispielsweise über mehr als 1/20 der Radgröße.
Die 10A und 10B verdeutlichen dies noch einmal an einem Fahrzeugrad 501 mit der Radschüssel 510 und einer an deren Rückseite angeschlossenen Radfelge 502 mit dem inneren Felgenhorn 504. Die Wellenscheitel R6, R10 sind auf der Vorderseite ausgebildet und sichtbar, wohingegen die Rückseite die Wellenscheitel R7b mit dem dazwischen liegenden Wellental R9b und dem radial weiter außen liegenden Wellental R12b aufweist. Die Lüftungslöcher 530 mit den trapezförmigen Lochkonturen 531 erstrecken sich nahezu über die gesamte radiale Erstreckung der Übergangsfläche 520 und insofern über den Bereich mehrerer Wellenscheitel und Wellentäler. Die Lüftungslöcher mit der Lochkontur 532 hingegen haben eine geringere Radialerstreckung und befinden sich radial weiter außen nur im Bereich der Wellenscheitel R11b und R15b sowie der Wellentäler R12b, R13b. Die Brückenabschnitte 541, 542, die jeweils zwischen benachbarten Lüftungslöchern mit den Lochkonturen 531, 532 entstehen, haben entsprechend Materialdickenänderungen und verlaufen nicht radial.
11 zeigt ein weiteres Querschnittsprofil einer erfindungsgemä-ßen Radschüssel 610 für ein nur schematisch mit der teilweise dargestellten Radfelge 602 angedeutetes Fahrzeugrad 601. Auch hier weist die Radschüssel 610 auf der Innenseite, d.h. derjenigen Seite, an der die Radfelge 602 an der Rückseite des äußeren Ringabschnitts 618 über eine Schweißverbindung angeschlossen ist, eine Wellenstruktur auf, wobei sich die Wellenscheitel R4c, R6c, R8c, R10c, R12c, R14c und R16c jeweils im Bereich der Schüssel-Übergangsfläche 620 befinden; zwischen diesen Wellenscheiteln sind jeweils Wellentäler R5c, R7c, R9c, R11c, R13c, R15c, R17c ausgebildet. Der äußere Ringabschnitt 618, der zugleich die Ringzone mit der aerodynamischen Fläche, die senkrecht zur Radachse verläuft, bildet, weist an der Innenseite noch einen minimalen Wellenscheitel R18c auf, und auch der innere Ringabschnitt 615 ist mit einem Wellental R1c und einem Wellenscheitel R2c versehen, wohingegen der Übergangsabschnitt 615 nur ein minimal ausgebildetes Wellental R3c zwischen den benachbarten Wellenscheiteln R2c, R4c aufweist. Die Materialdicke im Bereich der Wellentäler und Wellenscheitel R2c bis R4c ist dicker als die eigentliche Ausgangsdicke des Vorformlings, wie mit der durchgezogene Linie 650 angedeutet. Die Radschüssel 610 hat mithin allein in der Übergangsfläche vierzehn Wechsel zwischen Wellenscheitel und Wellental. Da das Felgenhorn 621 unmittelbar am äußeren Ringabschnitt 618 angeformt ist, handelt es sich auch bei dem Fahrzeugrad 601 um ein sogenanntes „Full-Face-Fahrzeugrad“.
12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugrades 701 mit erfindungsgemäßer Radschüssel 710, die an einer Felge 702 über eine Schweißverbindung angeschlossen ist. Hier handelt es sich allerdings um eine Felge 702, die in üblicher Form mit beiden Felgenhörnern, also auch dem äußeren Felgenhorn 705 ausgebildet ist. Die Anbindung zwischen dem äußeren Ringabschnitt 718 der Radschüssel 710 erfolgt über einen nach innen umgebogenen Ringkragen 760, der zumindest partiell mit der Rückseite der Felge 702 verschweißt ist und zugleich das radial äußere Radschüsselende bildet. Die Übergangsfläche 720 der Radschüssel 710 weist wiederum an der Rückseite, welche im Montagezustand die Innenseite bildet, eine Wellenstruktur mit hier nur schematisch angedeuteten Wellenscheiteln R3d, R5d, R7d und dazwischen liegenden Wellentälern R2d, R6d auf. Die Vorderseite der Radschüssel 720 hingegen hat eine glatte, qualitativ hochwertige Oberfläche und wird vorzugsweise ohne Nachbearbeitung als Sichtfläche des Fahrzeugrades verwendet. Sie kann allerdings auch lackiert oder auf andere Weise nachbearbeitet werden.
13 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugrads mit erfindungsgemäßer Radschüssel 820. Auch hier ist nur die Rückseite der Radschüssel 810 einseitig mit einer Wellenstruktur mit mehrfach wechselnden Wellenscheitel und Wellentälern, wie weiter oben beschrieben, versehen (nicht dargestellt). Die Übergangsfläche 820 zwischen dem radial äußern Ringabschnitt 818, der eine über mehrere Zentimeter senkrecht zur Radachse (nicht gezeigt) verlaufende Ringzone zur Verbesserung der Aerodynamik bildet, und dem inneren Ringabschnitt 815 weist fünfmal dasselbe Musterfeld 880 mit jeweils vier Lüftungslöchern 830 mit zueinander unterschiedlichen Lochkonturen 831, 832, 833, 834 auf. Die Lochkonturen 831, 834 haben eine im Wesentlichen dreieckförmige Grundform, wobei die Basis jeweils radial außen bei der Lochkontur 831 bzw. radial innen bei der Lochkontur 834 liegt. Die Lochkonturen 832 und 833 sind zueinander gleich, allerdings spiegelverkehrt angeordnet. Die einzelnen Lüftungslöcher 830 mit den Lochkonturen 831 bis 834 werden nach Erzeugung der Wellenstruktur in einem nachfolgenden Verfahrensschritt ausgestanzt oder ausgeschnitten. Die Positionierung erfolgt dergestalt, dass jeweils zwischen benachbarten Lüftungslöchern mit den entsprechenden Lochkonturen 831 bis 834 Brückenstege 841, 842 verbleiben, die sich wiederum kreuzen. Ein einzelnes Musterfeld 880 ist vergrößert in 14 dargestellt. Das gesamte Musterfeld 880 mit den vier Lüftungslöchern 830 mit den Lochkonturen 831 bis 834 erstreckt sich über den Bereich eines sehr großen trapezförmigen Lüftungslochs, wie mit der gestrichelten Linie 890 angedeutet. Die sich kreuzenden Brückenstege 841, 842 weisen aufgrund der konzentrisch verlaufenden Wellentäler und Wellenscheitel an der Innenseite Materialdickenänderungen auf, genauso wie die zwischen zwei Musterfeldern 880 verbleibenden breiten Bereiche der Radschüssel-Übergangsfläche 820. Insbesondere die Wellenstruktur ermöglicht vielfältigste Gestaltungsvarianten hinsichtlich der Lochkonturen sowie der zwischen den Lochkonturen verbleibenden Brückenstege, da die Materialdickenänderungen zugleich für eine zusätzliche Aussteifung bezüglich der im Fahrbetrieb auftretenden Belastungen sorgen. Der Fahrzeugrad-Designer kann aus einer Vielzahl unterschiedlicher Lochkonturen auswählen und dann über eine geeignete Wellenstruktur, die beim Flowformen angebracht wird, das Steifigkeitsverhalten der Radschüssel insbesondere in der Übergangsfläche 820 insoweit beeinflussen, dass selbst bei einer Vielzahl angebrachter zueinander unregelmäßiger Lüftungslöcher das Anforderungsprofil an Steifigkeit und Lasttragfähigkeit erreicht wird.
Die 15A bis 15D verdeutlichen beispielhaft unterschiedliche Ausgestaltung von Lüftungslöchern bzw. Brückenstegen jeweils bezogen auf eine eigentlich gleichförmige Lüftungsloch-Grundkontur, wie mit der gestrichelten Linie 990 jeweils angedeutet. In 15A verlaufenden die jeweiligen Brückenstege 941A parallel zueinander; die beiden mittleren Lüftungslöcher 930 weisen streifenförmige Lochkonturen 931 auf, die beiden seitlichen Lüftungslöcher weisen unregelmäßige Lochkonturen 932, 933 auf, die spiegelverkehrt zueinander ausbildet sind. Die 15B zeigt bei einer Radschüssel mit einem gleichgroßen Grundfenster 990 einen mittleren zentralen, gradlinigen Brückensteg 941A sowie zwei bogenförmige Brückenstege 942, 943. Die Brückenstege werden durch entsprechenden Schnitt der Lochkonturen 934A, 934B, 935, 936 für Lüftungslöcher ausgebildet.
Die 15C zeigt wiederum bei einem Lüftungsloch mit der gestrichelten Grundform 990 Brückenstege 944, 945, 946, die jeweils gradlinig verlaufen, wobei der mittlere Brückensteg 944 auf einer Radiallinie liegt, die beiden Brückenstege 945, 946 hingegen schräg hierzu bzw. windschief verlaufen; die Brückenstege können auf Radiallinien liegen, oder hiervon abweichend verlaufen. Zwischen den jeweiligen Brückenstegen 944, 945, 946 und dem nicht ausgeschnittenen Bereich der Radschüssel-Übergangsfläche 920 werden Lochkonturen 937A, 937B, 938A, 938B erzeugt, die für ein erneutes eigenwillige Styling eines solchen Fahrzeugrades sorgen. Es versteht sich, dass bei der Herstellung die jeweiligen Lochkonturen 937A, 937B, 938A, 938B ausgeschnitten werden, damit entsprechende Brückenstege 944, 945, 946 verbleiben.
15D zeig noch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem in der Grundform 990 für ein Lüftungsloch Lochkonturen 939A, 939B und 939C ausgeschnitten werden, die dafür sorgen, dass unregelmäßige Brückenstege 947, 948 verbleiben. Auch hier sorgt die Wellenstruktur aus konzentrischen Wellenscheiteln und Wellentälern an der Rückseite der Radschüsselflächen 920 bzw. der Brückenstege 947, 948 für eine entsprechende Aussteifung, welche die Variantenvielfalt hinsichtlich der Lochkonturen ermöglicht.
Für den Fachmann ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung zahlreiche Modifikationen, die in den Schutzbereich der anhängenden Ansprüche fallen sollen. Die Anzahl der Wellenscheitel und Wellentäler je Wellenstruktur ist in den einzelnen Ausführungsbeispielen nur beispielhaft. Das gleich gilt für die jeweiligen Lochkonturen, die nur grundsätzlich vorgeben und beschreiben sollen, wie bzw. mit welcher Vielfalt Lüftungslöcher an einer Radschüssel mit erfindungsgemäße Wellenstruktur, die für mehrfache Materialdickenänderung zwischen dem innen und dem äußeren Ringabschnitt sorgen, angebracht und vorgesehen werden können.

Claims

Radschüssel für Fahrzeugräder insbesondere von Personenkraftwagen, mit einem aus einem metallischen Vorformling durch Drückwalzen (Flowforming) mit einem Werkzeug gegen ein Drückfutter hergestellten Radschüsselkörper, der einen mit mehreren Bolzenlöchern (13) und einem zentralen Nabenloch (12) versehenen, radial inneren Anschlussflansch (11), eine mit Lüftungslöchern (30) nachträglich versehene abgestreckte Schüssel-Übergangsfläche (20) und einen radial äußeren Schüsselrand aufweist, wobei die Übergangsfläche (20) zumindest partiell eine in Radialrichtung betrachtet sich mehrfach ändernde Materialdicke aufweist und sämtliche Lüftungslöcher (30) zwischen einem ersten beim Drückwalzen erzeugten inneren Ringabschnitt (15), der zwischen dem Anschlussflansch (11) und der Übergangsfläche (20) angeordnet ist, und einem zweiten beim Drückwalzen erzeugten äußeren Ringabschnitt (18), der zwischen der Übergangsfläche (20) und dem Schüsselrand angeordnet ist, durch Stanzen oder Schneiden angebracht sind dadurch gekennzeichnet, dass, dass die Übergangsfläche (20) zwischen dem inneren Ringabschnitt (15) und dem äußeren Ringabschnitt (18) mehrere beim Drückwalzen durch Verstellen des Werkzeugs erzeugte, in Radialrichtung gesehen sich ändernde, eine Wellenstruktur an der dem Werkzeug beim Drückwalzen zugewandt liegenden Oberfläche bewirkende Materialdickenänderungen aufweist.
Radschüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Schüsselrand einen Endabschnitt aufweist, der als Felgenhorn (21) ausgebildet ist oder an einer Radfelge derart anschließbar ist, und dass eine dem Drückfutter beim Drückwalzen zugewandt liegende Rückseite des Vorformlings als Sichtseite der Radschüssel verwendbar ist.
Radschüssel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfläche (20; 120; 320; 420; 520; 820) zumindest an der dem Werkzeug beim Drückwalzen zugewandt liegenden Oberseite des Vorformlings eine Wellenstruktur mit mehr als 3 Wellenscheiteln (R4, R6, R8) und Wellentäler (R5, R7, R9), vorzugsweise mehr als 5 Wellentälern und Wellenscheiteln und insbesondere mehr als 7 Wellentälern und Wellenscheiteln aufweist.
Radschüssel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenscheitel (R4, R6, R8) und Wellentäler (R5, R7, R9) Krümmungsradien aufweisen, wobei vorzugsweise zueinander benachbarte Wellenscheitel (R4) und Wellentäler (R5) unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen und/oder die Wellentäler (R5, R7, R9) größere Krümmungsradien aufweisen als die Wellenscheitel (R4, R6, R8).
Radschüssel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfläche (520)) auch an der dem Drückfutter beim Drückwalzen zugewandt liegenden Rückseite wenigstens partiell eine Materialdickenänderungen erzeugende Wellenstruktur mit Wellentälern (R8b, R12b) und Wellenscheiteln (R6b, R10b) aufweist.
Radschüssel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungslöcher in der Übergangsfläche (20; 120) wenigstens zwei zueinander verschiedene Lochkonturen (31, 32) oder zueinander unterschiedlich angeordnete Lochkonturen (133, 136; 134,137) aufweisen, wobei diese Lochkonturen zusammen ein Musterfeld bilden, welches sich in Umfangsrichtung wenigstens ein weiteres Mal wiederholt, und vorzugsweise wenigstens 3-mal wiederholt.
Radschüssel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Musterfeld mehrere Lüftungslöcher mit zueinander unterschiedlicher Lochkontur (231-238) und Zwischenstreben zwischen den Lüftungslöchern mit sich ändernder Materialdicke aufweist.
Radschüssel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Musterfeld wenigstens einen die Übergangsfläche partiell bildenden Teilabschnitt (275) aufweist, der sich an den inneren Ringabschnitt anschließt, nicht von Lüftungslöchern unterbrochen ist, und in Radialrichtung gesehen eine sich ändernde Materialdicke hat.
Radschüssel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungslöcher in der Übergangsfläche (20; 820) wenigstens zwei zueinander verschiedene Lochkonturen (31, 32; 831, 834) oder zueinander unterschiedlich angeordnete Lochkonturen (832, 833) aufweisen, wobei zwischen benachbarten Lochkonturen Brückenstege (841, 842) mit sich in Radialrichtung ändernder Materialdicke angeordnet sind.
Radschüssel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenstege (841, 842; 941; 944; 945) zumindest partiell über eine Teilerstreckungslänge eine konstante Breite aufweisen.
Radschüssel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Brückenstege (941; 945, 946) parallel zueinander oder windschief zueinander verlaufen und/oder sich kreuzen, und/oder dass die Brückenstege (942, 943) als Rundbögen, Geradstreben und/oder asymmetrischen Streben ausgebildet sind.
Radschüssel nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere von verschiedenen Lochkonturen gebildete Lüftungslöcher zusammen mit den zugehörigen Brückenstegen (841, 842; 941; 944; 945; 947) eine Lochfenstergruppe bilden, die einen Fensterbereich mit einer Umfangskontur (890; 990) abdecken, die einem Rundloch, einem Dreieckloch mit gerundeten Ecken oder einem Viereckloch mit gerundeten Ecken entspricht.
Radschüssel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ringabschnitt (15) eine sich in Radialrichtung ändernde Materialdicke aufweist und vorzugsweise an der dem Werkzeug beim Drückwalzen zugewandt liegenden Oberfläche eine Wellenstruktur mit vorzugsweise nur einem Wellental (R1) aufweist, wobei der innere Ringabschnitt (15) vorzugsweise über einen vorzugsweise ein Wellental (R3) aufweisenden Übergangsbogen (16) in die Übergangsfläche (20) übergeht.
Radschüssel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ringabschnitt (15) zwischen dem Anschlussflansch (11) und der Übergangsfläche (20; 420; 520) eine Wellenstruktur mit einem Wellental oder zwei Wellentälern aufweist.
Radschüssel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (10; 110; 410; 510; 610; 810) als Full-Face-Radschüssel mit Felgenhorn (21) ausgebildet ist und der äußere Ringabschnitt (18; 118; 418; 518; 618; 818) eine Ringzone mit an der Sichtseite planer, vorzugsweise orthogonal zu einer Drehachse (3) der Radschüssel ausgerichtet verlaufender Oberfläche aufweist, wobei die Ringzone eine Länge in Radialrichtung von wenigstens 35 mm aufweist, und vorzugsweise eine Länge in Radialrichtung aufweist, die größer ist als 1/20 des Radschüsseldurchmessers, vorzugsweise größer ist als 1/15 des Radschüsseldurchmessers.
Radschüssel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringzone mindestens einen Wellenscheitel aufweist, und vorzugsweise sowohl Wellenscheitel und Wellental aufweist.
Verfahren zum Herstellen von Radschüsseln für Fahrzeugräder insbesondere von Personenkraftwagen, mit den Schritten Drückwalzen (Flowforming) eines metallischen Vorformlings auf einer Drückwalzmaschine gegen ein Drückfutter mittels wenigstens einer Drückwalze als Werkzeug, Erzeugen eines Anschlussflansch, einer Schüssel-Übergangsfläche sowie eines Schüsselrandes an einem Radschüsselkörper beim Drückwalz-Schritt, wobei die Übergangsfläche beim Drückwalz-Schritt zumindest partiell eine in Radialrichtung betrachtet sich mehrfach ändernde Materialdicke erhält, Erzeugen eines ersten inneren Ringabschnitts zwischen dem Anschlussflansch und der Übergangsfläche und eines zweiten äußerer Ringabschnitts zwischen der Übergangsfläche und dem Schüsselrand, Stanzen oder Schneiden von Lüftungslöchern in einem nachfolgenden Bearbeitungsschnitt in der Übergangsfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfläche zwischen dem inneren Ringabschnitt und dem äußeren Ringabschnitt mehrere beim Drückwalzen durch Verstellen des Werkzeugs erzeugte, in Radialrichtung gesehen sich ändernde, eine Wellenstruktur an der dem Werkzeug beim Drückwalzen zugewandt liegenden Oberfläche bewirkende Materialdickenänderungen erhält, sämtliche Lüftungslöcher durch Stanzen oder Schneiden von wenigstens zwei zueinander verschiedenen Lochkonturen oder zueinander unterschiedlich angeordneten Lochkonturen zwischen dem inneren Ringabschnitt und dem äußerer Ringabschnitt angebracht werden, und die Anordnung der Lüftungslöcher und die verbliebene Grundstruktur am Radschüsselköper in der Übergangsfläche ein Musterfeld bilden, welches sich in Umfangsrichtung wenigstens ein weiteres Mal wiederholt, und vorzugsweise wenigstens 3-mal wiederholt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Musterfeld mehrere Lüftungslöcher mit zueinander unterschiedlicher Außenkontur angebracht werden, wobei Zwischenstreben mit sich ändernder Materialdicke zwischen den Lüftungslöchern entstehen und wenigstens ein Teilabschnitt erzeugt wird, der sich an den inneren Ringabschnitt anschließt, nicht von Lüftungslöchern unterbrochen ist, und partiell eine sich ändernde Materialdicke hat.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Musterfeld aus Lüftungslöchern, Brückenstegen oder Zwischenstreben und Teilabschnitten iterativ in mehreren Schritten bestimmt wird, wobei in einem ersten Schritt aus den für ein Fahrzeugrad geforderten Parametern Steifigkeit und Lasttragfähigkeit Grund-Musterfelder mit Lüftungsloch-Konturen entwickelt werden, die in wenigstens einem weiteren Schritt hinsichtlich Machbarkeit analysiert werden, wobei in einem weiteren Schritt vor der Herstellung der Radschüssel die Anordnung und Kontur der Lüftungslöchern und die die Wellenstruktur bewirkenden Materialdickenänderung zwischen den Ringabschnitt und die Lage, Form und Ausrichtung der Brückenstege oder Zwischenstege in Bezug auf Fahrzeugrad-Gewicht und Steifigkeit optimiert wird.
Fahrzeugrad, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit einer Radschüssel (10; 110; 210; 310; 610; 810) und einer Radfelge, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (10; 110; 210; 310; 610; 810) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist und/oder nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19 hergestellt ist, wobei vorzugsweise die im Montagezustand des Fahrzeugrades an einem Fahrzeug sichtbare Vorderseite als Sichtseite aus der beim Drückwalzen bzw. im Drückwalz-Schritt gegen das Drückfutter angedrückten Seite des Radschüsselkörpers besteht.
Fahrzeugrad nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (10; 110; 210; 310; 410; 510; 610; 810) ein vollständig ausgebildetes Felgenhorn (21) bildet und ein Felgenabschnitt an der Rückseite der Radschüssel im Bereich des äußeren Schüsselrands, radial gegenüber dem äu-ßeren Ringabschnitt nach außen versetzt, angeschlossen ist.
Fahrzeugrad nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel (10; 110; 210; 310; 410; 510; 610; 810) am äußeren Ringabschnitt eine Ringzone mit planer, vorzugsweise orthogonal zu einer Drehachse (3) des Fahrzeugrades ausgerichtet verlaufender Oberfläche aufweist, wobei der die Ringzone (18; 418; 518) bildende Ringbereich eine Länge in Radialrichtung von wenigstens 35 mm aufweist, und/oder eine Länge in Radialrichtung aufweist, die größer ist als 1/20 des Radschüsseldurchmessers, vorzugsweise größer ist als 1/15 des Radschüsseldurchmessers.