DE10248356A1

DE10248356A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer gewichtsoptimierten Luftreifenfelge

Info

Publication number: DE10248356A1
Application number: DE10248356A
Authority: DE
Inventors: Udo Friese
Original assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Current assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2004-04-29
Also published as: EP1551577A1; US7774938B2; CA2501179C; US20060123629A1; DE20314146U1; EP1551577B1; ES2286452T3; AU2003267055A1; ATE360486T1; CA2501179A1; DE50307145D1; WO2004035243A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer gewichtsoptimierten Luftreifenfelge, bei dem aus einem vorzugsweise aus einem geschweißten Rohr hergestellten Rohrabschnitt (1a) durch Kaltverformen ein Felgenbett (1) mit rotationssymmetrisch partiell unterschiedlichen Wanddicken hergestellt und anschließend mit einer Felgenschüssel verbunden wird, sieht vor, daß zunächst die Wandung des zylindrischen Rohrabschnitts (1a), ausgehend von den beiden Endseiten her, jeweils über einen bestimmten rotationssymmetrischen Bereich, der eine Flanke (6) bildet, unter Bildung einer Vorkontur auf eine weitgehend exakte Wandstärke (S2) gebracht wird, wobei das toleranzbedingte Überschußmaterial der Flanken (6) in eine Tiefbettzone (7) zwischen den beiden Flanken (6) geschoben wird, und daß danach die Flanken (6) unter Streckung zum freien Randbereich durch Drücken konturiert und in ihrer Dicke (S4, S5), gegebenenfalls partiell unterschiedlich, auf ein vorbestimmtes Maß reduziert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gewichtsoptimierten Luftreifenfelge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Herstellung einer solchen Luftreifenfelge ist es beispielsweise aus der DE-OS 26 47 464 bekannt, auf einem längsgeschweißten, zylindrischen Rohrabschnitt, der auch als Bandage bezeichnet wird, durch Andrücken mindestens einer rotierenden Drück- oder Streckrolle in Korrespondenz mit einem Werkzeug-Innenfutter die Ausgangswandstärke, also die des Rohrabschnitts, zu verdünnen unter gleichzeitiger Längenstreckung, so daß sich partiell unterschiedliche, funktionsabhängig vorgegebene Wanddicken über rotationssymmetrische Bereiche ergeben.
So wird üblicherweise die Felgenschüssel mit dem Felgenbett im Bereich eines Tiefbettes verschweißt, wozu dies eine bestimmte Wanddicke haben muß.
terliegen, so dünn wie möglich ausgebildet sein, so daß die ursprüngliche Wanddicke, die bei der fertigen Luftreifenfelge lediglich in den genannten beanspruchten Bereichen noch vorliegt, durch Fließpressen entsprechend reduziert wird.
Allerdings ist dies mit einer Reihe von Nachteilen verbunden. So sind beispielsweise mehrere Arbeitsschritte erforderlich, um die Wandstärkenreduzierung zu erreichen, was zu relativ hohen Fertigungszeiten und sich daraus ergebenden hohen Fertigungskosten führt.
Hierzu trägt auch bei, daß die Ränder der Flanken durch das Fließpressen, also das Strecken des Materials, „zipfelig" werden, d. h., es entsteht eine im weitesten Sinne ausgefranste Kante, die eine Nachbearbeitung erforderlich macht.
Insbesondere unter dem Gesichtspunkt, daß solche Luftreifenfelgen als Serienteile in großen Stückzahlen hergestellt werden, kommt den genannten Nachteilen eine besondere Bedeutung zu.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, daß die Herstellungszeiten verkürzt werden und damit eine kostengünstigere Fertigung möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7.

Der als Rohling eingesetzte Rohrabschnitt weist fertigungsbedingt in seiner Wandstärke relativ große Toleranzen auf, die bisher beim Fließpressen auf eine vorbestimmte Wandstärke der Flanken zu den genannten Zipfelungen der Ränder führte.

Durch das neue Verfahren hingegen wird ein exaktes, vorherbestimmbares Materialvolumen geschaffen, das für die weitere Bearbeitung der Flanken (Längenstreckung, Konturierung und Bringen auf vorbestimmte Wandstärken) zur Verfügung steht.

Dabei wird die Längenstreckung, die sich aus der mittels Drücken durchgeführten, gegebenenfalls partiellen Wandstärkenreduzierung ergibt, vorzugsweise durch einen Anschlag begrenzt, der an der Mantelfläche des Werkzeug-Innenfutters umlaufend vorgesehen ist und an dem die jeweilige Flanke in Endstellung, also nach Beendigung des Druckvorganges anliegt.

Durch das nach dem Walzen definiert vorliegende Volumen der Flanken ist auch deren Länge nach Beendigung der Verformung, unter Berücksichtigung der gewünschten Wandstärken, bestimmbar.

Hierdurch ist nicht nur eine maßlich genaue Fertigung des Felgenbettes möglich, sondern es kann auch auf das nachträgliche Besäumen der Ränder verzichtet werden, da aufgrund des bei jedem als Serienprodukt herzustellenden Felgenbettes gleiche Flanken-Volumina nach dem ersten Verfahrensschritt vorliegen.

Das sich aus den Dickentoleranzen ergebende überschüssige Material wird bei der Wandstärkenegalisierung in die Tiefbettzone geschoben, wo es zu einer gewünschten Wandverstärkung beiträgt.

Als Ausgangswandstärke des Rohrabschnitts kann daher eine solche gewählt werden, die geringer ist als die Endwandstärke im Bereich der Tiefbettzone, deren Enddicke sich wiederum ergibt aus der Ursprungs-Wandstärke und dem zugetragenen Toleranz-Material der Flanken.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so ausgebildet, daß zur Aufnahme des zylindrischen Rohrabschnitts ein zweiteiliges, an seiner äußeren Mantelfläche konturiertes Werkzeug-Innenfutter vorgesehen ist, wobei die beiden Werkzeug-Innenfutter-Teile relativ zueinander axial bewegbar sind.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sowohl des Verfahrens wie auch der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigen, nochmals beschrieben.

Es zeigen:
1 und 2 eine Vorrichtung zur Durchführung eines ersten Verfahrensschritts, jeweils im Längsschnitt dargestellt,
3 und 4 jeweils eine weitere Vorrichtung für jeweils folgende Verfahrensschritte, ebenfalls im Längsschnitt gezeigt.
Eine in den 1 und 2 gezeigte Vorrichtung zur Herstellung einer gewichtsoptimierten Luftreifenfelge, bei der aus einem zylindrischen Rohrabschnitt 1a, vorzugsweise aus Stahl, durch Kaltverformen ein Felgenbett 1 mit rotationssymmetrisch partiell unterschiedlichen Wanddicken hergestellt wird, das anschließend mit einer nicht dargestellten Felgenschüssel verbunden wird, vorzugsweise durch Verschweißen.
Diese Vorrichtung weist ein Werkzeuginnenfutter 2 auf, das aus einem ersten Futterteil 3 und einem zweiten Futterteil 4 besteht, die in axialer Richtung federbelastet relativ zueinander bewegbar sind.
Der Außenmantel des Werkzeuginnenfutters 2 ist mit einer Vorkontur 5 versehen, in die mittels Drück/Walz-Rollen 8 der Rohrabschnitt 1 entsprechend eindrückbar ist.
Aus der 1 ist der Beginn des Verfahrens erkennbar, bei dem der zylinderförmige Rohrabschnitt 1a außenseitig an dem Werkzeuginnenfutter 2 anliegt.
Ausgehend von den beiden Endseiten des Rohrabschnitts 1a wird mittels der Drück/Walz-Rollen 8 toleranzbedingtes Überschußmaterial eines jeweiligen be stimmten, eine Flanke 6 bildenden rotationssymmetrischen Bereichs unter Egalisierung der Wandstärke S1 in den Bereich einer Tiefbettzone 7 verschoben, von dem aus sich beidseitig die gebildeten Flanken 6 unter gleicher Wandstärke S2 erstrecken. Dabei nehmen sowohl die Tiefbettzone 7 wie auch die Flanken 6 die von der Vorkontur 5 vorbestimmte Form an.
Das toleranzbedingte Überschußmaterial führt zu einer Verdickung der Wandstärke S3 der Tiefbettzone 7 gegenüber der ursprünglichen Wandung, während diese im Bereich der Flanken 6 so weit egalisiert ist, daß sie beispielsweise dem unteren Toleranzmaß entspricht.
Beispielhaft wird als Ausgangswandstärke des Rohrzylinders 1a eine Dicke von 3,5 ± 0,1 angegeben, so daß die Wandstärke S2 der Flanken 6 3,4 ist, während die Wanddicke S3 der Tiefbettzone 7 etwa 3,85 sein kann. Hier hat die Egalisierung der Wandstärke im Bereich der Flanken 6 zu einer Verdickung der Tiefbettzone 7 gegenüber dem ursprünglichen Materialeinsatz geführt.
Um den Rohrabschnitt 1a in axialer Richtung zu halten und um zu verhindern, daß beim Walzen eine axiale Streckung erfolgt, weisen sowohl das erste Futterteil 3 wie auch das zweite Futterteil 4 einen umlaufenden Anschlag 9 auf, an dem sich zunächst der Rohrabschnitt 1a und im weiteren Verlauf des Verfahrens das vorkonturierte Felgenbett 1 endseitig abstützt.
Entsprechend der durch die Vorkonturierung erfolgenden Längenverkürzung des Rohrabschnitts 1a wird das zweite Futterteil 4 mit Federkraft nachgeführt, bis es eine Endstellung erreicht, wie sie in 1 gestrichelt gezeigt ist und wie sie die 2 wiedergibt.
Im folgenden Verfahrensschritt werden die Flanken 6 unter Streckung nach außen hin weiter konturiert, wie dies in der 3 erkennbar ist.
Hier ist ein weiteres Werkzeuginnenfutter 2a dargestellt, dessen erstes und zweites Futterteil 3a bzw. 4a gegenüber dem ersten und zweiten Futterteil 3 bzw. 4 nach
1 und 2 einen veränderten und gestreckten Verlauf der Kontur 5a aufweisen.
Mittels dieser Vorrichtung, die zumindest eine Drück/Walz-Rolle 8 aufweist, sind die jeweils unterschiedlichen Wandstärken der Flanken 6 herstellbar.
Unter Längenstreckung wird eine der beiden Flanken 6, ausgehend von der Tiefbettzone 7, mittels der von innen nach außen drückenden Drück/Walz-Rolle 8 auf eine Wanddicke S4 gebracht, die unter Bezugnahme auf die vorherigen Maßangaben beispielsweise 2,6 sein kann.
Die gegenüber liegende Flanke 6 hingegen wird so weit gestreckt, daß sich innerhalb der Flanke 6 ein rotationssymmetrischer Bereich mit der Wandstärke ebenfalls S4 = 2,6 und ein anderer Bereich mit der Wandstärke SS = 1,8 ergibt.
Endseitig wird die Verformung der Flanken 6 durch Anschläge 9a begrenzt, die umlaufend am ersten bzw. zweiten Futterteil 3a bzw. 4a vorgesehen sind und jeweils den Abschluß der Kontur 5a bilden.
Das zuvor durch die Egalisierung der Flanken 6 genau bestimmbare Volumen findet sich wieder in der nun demgegenüber größeren axialen Erstreckung und der teilweise partiell verringerten Wandstärke.
In jedem Fall sind die Höhe des Felgenbettes 1 und die Wandstärken der Flanken 6 exakt vorherbestimmbar.
In einer folgenden Weiterbearbeitung des Felgenbettes 1, wie sie in der 4 gezeigt ist, werden die Endbereiche der Flanken 6 durch Formrollen 10 endbearbeitet. In an sich bekannter Weise werden hierbei umlaufende Felgenhörner 11 und Buckel 12 (humps) angeformt, die der Aufnahme eines Reifens dienen.
Auch hier ist ein Werkzeuginnenfutter 2b vorgesehen, das aus einem ersten Futterteil 3b und einem zweiten Futterteil 4b besteht, die außenseitig zumindest teilweise der Kontur des Felgenbettes 1 entsprechend geformt sind.

1: Felgenbett
1a: Rohrabschnitt
2: Werkzeug-Innenfutter
2a: Werkzeug-Innenfutter
3: erstes Futterteil
3a: erstes Futterteil
4: zweites Futterteil
4a: zweites Futterteil
5: Vorkontur
5a: Kontur
6: Flanke
7: Tieftiett-Zone
8: Drück/Walz-Rolle
9: Anschlag
9a: Anschlag
10: Formrolle
11: Felgenhorn
12: Buckel

Claims

Verfahren zur Herstellung einer gewichtsoptimierten Luftreifenfelge, bei dem aus einem vorzugsweise aus einem geschweißten Rohr hergestellten Rohrabschnitt (1a) durch Kaltverformen ein Felgenbett (1) mit rotationssyrnmetrtsch partiell unterschiedlichen Wanddicken hergestellt und anschließend mit einer Felgenschüssel verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Wandung des zylindrtschen Rohrabschnitts (1a), ausgehend von den beiden Endseiten her, jeweils über einen bestimmten rotationssymmetrtschen Bereich, der eine Flanke (6) bildet, unter Bildung einer Vorkontur auf eine weitgehend exakte Wandstärke (S2) gebracht wird, wobei das toleranzbedingte Überschußmatertal der Flanken (6) in eine Tiefbettzone (7) zwischen den beiden Flanken (6) geschoben wird, und daß danach die Flanken (6) unter Streckung zum freien Randbereich durch Drücken konturtert und in ihrer Dicke (S4, SS), gegebenenfalls partiell unterschiedlich, auf ein vorbestimmtes Maß reduziert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (6) bei der Streckung mit ihren Stirnseiten gegen einen Anschlag (9a) gedrückt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkonturterung der Flanken (6) und deren Egalisierung der Wandstärke (S1) durch Walzen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das toleranzbedingte Überschußmatertal der Flanken (6) für eine weitgehend gleichmäßige Verdickung der Wandstärke (S3) des Tiefbettes (7) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Felgenbett (1) während der Streckung der Flanken (6) zu einer Endkontur geformt wird,
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Endbereiche der Flanken (6) nach deren Streckung durch Formrollen endbearbeitet werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorkonturierung des Felgenbettes (1) und Egalisierung der Wandstärke der Flanken (6) ein Werkzeug-Innenfutter (2) vorgesehen ist, das ein erstes Futterteil (3) und ein zweites Futterteil (4) aufweist, die in axialer Richtung relativ zueinander bewegbar sind und deren äußere Mantelflächen eine Vorkontur (5) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkontur (5) durch umlaufende Anschläge (9) in Form einer Kante begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das axial bewegbare Futterteil (3) oder (4) federbelastet gegen das andere Futterteil (3) oder (4) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Werkzeug-Innenfutter (2a) vorgesehen ist, das aus einem ersten Futterteil (3a) und einem zweiten Futterteil (4a) besteht und das mantelseitig eine Kontur (5a) aufweist, die der Kontur des fertigen Felgenbetts (1) im Bereich der Flanken (6) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (5a) endseitig durch jeweils einen umlaufenden Anschlag (9a) begrenzt ist.
Vomchtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Drück/Walz-Rolle (8) vorgesehen ist, mit der der Rohrabschnitt (1a) in die Vorkontur (5) bzw. die Kontur (5a) eindrückbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Formrollen (10) vorgesehen sind, mit denen die Endbereiche des konturierten Felgenbetts bearbeitbar sind.