DE112007000192B4

DE112007000192B4 - Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel

Info

Publication number: DE112007000192B4
Application number: DE112007000192.5T
Authority: DE
Inventors: Utz Jacke; Ramon J. Aquilue; Jordi Bosch
Original assignee: Maxion Wheels USA LLC
Current assignee: Maxion Wheels USA LLC
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: WO2007089711A3; CN101394954A; BRPI0707445B1; KR101404841B1; JP5580988B2; KR20080098379A; JP2009525190A; DE112007000192T5; BRPI0707445A2; US20070175038A1; WO2007089711A2; CN101394954B; US7559145B2

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel, mit den Verfahrensschritten :
Herstellen einer Mehrzahl von Fenstern in der Radschüssel, wobei jedes Fenster jeweils einen äußeren Rand nahe eines am Umfang der Radschüssel umlaufenden, äußeren Streifens aufweist, wobei die Fenster eine Mehrzahl von zwischen den Fenstern ausgebildeten Speichen definieren und wobei eine Winkelgröße eines jeden der Fenster entlang des äußeren Streifens größer als eine Winkelgröße einer jeden der einzelnen Speichen ist;
teilweises Umbiegen des äußeren Streifens hin zu einer zylindrischen Form durch radiale Beaufschlagung wenigstens eines Teils des äußeren Streifens mittels eines Nocken-Presswerkzeugs; und
vollständiges Umbiegen des äußeren Streifens zu einer im wesentlichen zylindrischen Form mittels eines an dem äußeren Streifen gleitend vorbei bewegten, zylindrischen Werkzeugs.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeugräder und mehr im Einzelnen ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel zur Verwendung in einem solchen Fahrzeugrad.
Eine Art von herkömmlich hergestellten Fahrzeugrädern weist einen zweiteiligen Aufbau auf mit einer inneren Schüssel und einer äußeren Felge. Die Schüssel weist einen inneren Radbefestigungsbereich und ein außen liegendes, ringförmiges Teil auf. Der Radbefestigungsbereich bildet eine innere Befestigungsfläche und hat ein zentrales Führungs- oder Nabenloch und eine Mehrzahl von Bolzenaufnahmelöchern, die darin zur Befestigung des Rades an einer Fahrzeugachse ausgebildet sind. Die Felge besteht aus Stahl, Aluminium oder anderen Legierungen und weist ein innen liegendes, den Reifen auf der Felgenschulter haltendes Felgenhorn, eine innen liegende Felgenschulter, ein sich in Achsrichtung erstreckendes Bett, eine außen liegende Felgenschulter für den Reifen und ein äußeres, den Reifen auf der Felgenschulter haltendes Felgenhorn auf. Der äußere, ringförmige Bereich der Schüssel ist üblicherweise mit der radial innen liegenden Fläche der Felge durch Schweißen verbunden.
Einige bevorzugte Werkstoffe für die Schüssel sind Stahl und andere Legierungen, die aus einem ebenen Blech unter Kaltverformung in die gewünschte Form der Radschüssel umgeformt werden können. In einem mehrstufigen Press- und Stanzverfahren kann eine Radschüssel mit ausreichend guter Genauigkeit hinsichtlich ihrer Abmessungen und Festigkeit wirtschaftlich hergestellt werden. Ein Beispiel eines stufenförmig verlaufenden Press-Umformprozesses zur Herstellung von Radschüsseln mit einer mehrstufigen, Hochgeschwindigkeitstransferpresseinrichtung ist im US-Patent 5,568,745 offenbart, das an Daudi am 29. Oktober 1996 ausgegeben wurde und auf das hiermit in seiner Gesamtheit Bezug genommen wird.
Neben wachsenden Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit und Form sowohl der Radschüssel als auch der Felge strebt man eine attraktive Gestaltung der Radschüssel an. In einer üblichen Radschüssel werden Fenster oder Ausnehmungen vorgesehen, um dem Rad eine Speichengestaltung zu vermitteln, die von jeweils einer einzelnen Speiche zwischen jedem Paar benachbarter Fenster erzeugt wird. Die Fenster dienen auch dazu, den Zustrom von Kühlluft zu den innerhalb des Rades installierten Bremseinheiten zu gestatten.
Um die Gestaltung einer gestanzten Radschüssel weiter zu verbessern, können Abdeckungen unterschiedlicher Formen und Oberflächenbehandlungen an der Außenseite der Radschüssel vorgesehen werden, nachdem diese an der Felge angeschlossen wurde. Die Form der Abdeckung kann an die Form der Radschüssel angepasst sein oder ein sehr verschiedenes Aussehen haben. Unabhängig von der tatsächlichen Gestaltung ist es vorteilhaft, wenn ein ausreichend großer „Durchsicht“-Bereich nach Anbringen der Abdeckung erhalten bleibt, um einen ausreichend großen Luftstrom zum Kühlen des Rades und der Bremse sicherzustellen.
Jüngere Entwicklungen bei der Gestaltung von Rädern haben es wünschenswert gemacht, große Öffnungen vorzusehen, so dass die einzelnen Speichen zwischen den Öffnungen so zierlich wie möglich sind. Wenn eine Abdeckung verwendet wird, gestattet eine größere Fenstergröße in der Radschüssel eine größere Flexibilität bei der Gestaltung der Abdeckung, so dass Öffnungen in der Abdeckung mit mehr Gestaltungsspielraum angeordnet werden können.
Unter Verwendung herkömmlicher Verfahren bei der Herstellung von gestanzten Radschüsseln aus flachen Rohlingen ist es nicht möglich gewesen, größere Fensterabmessungen zu erhalten. Während der Herstellung wird der Rohling üblicherweise umgebogen, um den äußeren Schüsselring auszubilden, bevor die Ausnehmungen ausgestanzt werden, da die Fenster, wenn sie zuerst ausgestanzt würden, zu einer unzulässig großen Deformation beim Biegen führen würden. Mit größeren Fensterabmessungen wird ein Stanzvorgang zunehmend schwierig, da es erforderlich ist, Raum für die ausgestanzten Reststücke zu schaffen.
Um größere Fensterabmessungen möglich zu machen, sind andere Herstellungsverfahren wie beispielsweise Gussverfahren zum Einsatz gekommen. Allerdings sind diese anderen Verfahren und Materialien weniger geeignet, bei einer preiswerten Massenherstellung zum Einsatz zu gelangen. Es ist daher wünschenswert, größere Fensterabmessungen bei einer im Tiefziehverfahren hergestellten Radschüssel zu erhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Herstellungsverfahren für Radschüsseln, das größere Fensterabmessungen möglich macht. Ein Zwischenbiegeschritt bewirkt eine vorläufige Formgebung vor der endgültigen Formgebung mit Hilfe eines entlangstreifenden Presswerkzeuges, so dass die Schüssel hergestellt werden kann, ohne Spannungen einzubringen, welche die Schüssel schwächen würden oder die Fensterform deformieren.
In einer Hinsicht wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel geschaffen. In der Radschüssel werden mehrere Fenster ausgebildet, wobei jedes Fenster einen zugehörigen äußeren Rand nahe eines umlaufenden äußeren Bandes um den Umfang der Radschüssel aufweist. Die Fenster begrenzen eine Mehrzahl Speichen zwischen benachbarten Fenstern, wobei die Umfangslänge eines jeden Fensters entlang des äußeren Streifens vorzugsweise größer ist als die Umfangslänge einer jeden Speiche. Der äußere Rand wird teilweise zur Bildung einer Zylinderform mittels eines Umformwerkzeuges umgeformt, das zumindest auf ein Teil des äußeren Randes einwirkt. Der äußere Rand wird dann im Wesentlichen durch einen zylindrischen Stempel vollständig in eine Zylinderform gebracht, der axial an dem äußeren Rand vorbeibewegt wird.
Weitere Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich, wenn diese zusammen mit den zugehörigen Zeichnungen gelesen wird.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Darstellung einer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Radschüssel.
2 ist eine perspektivische Darstellung der Radschüsseln nach 1 nach ihrem Zusammenbau mit einer Radfelge.
3 und 3a sind Querschnitte durch eine geschlossene Presse nach Bearbeitung einer Radschüssel in einem ersten Bearbeitungsschritt einer bevorzugten Ausführungsform.
4 und 4a sind Querschnitte einer geschlossenen Presse nach Bearbeitung einer Radschüssel in einem zweiten Bearbeitungsschritt einer bevorzugten Ausführungsform.
5 und 5a sind Querschnitte einer geschlossenen Presse nach Bearbeitung einer Radschüssel in einem dritten Bearbeitungsschritt einer bevorzugten Ausführungsform.
6 und 6a sind Querschnitte einer geschlossenen Presse nach Bearbeitung einer Radschüssel in einem vierten Bearbeitungsschritt einer bevorzugten Ausführungsform.
7 und 7a sind Querschnitte einer geschlossenen Presse nach Bearbeitung einer Radschüssel nach einem fünften Bearbeitungsschritt einer bevorzugten Ausführungsform.
8 und 8a sind Querschnitte einer geschlossenen Presse nach Bearbeitung einer Radschüssel in einem sechsten Bearbeitungsschritt einer bevorzugten Ausführungsform.
9 und 9a sind Querschnitte einer geschlossenen Presse nach Bearbeitung einer Radschüssel in einem siebten Bearbeitungsschritt einer bevorzugten Ausführungsform.
10 und 10a sind Querschnitte einer geschlossenen Presse nach Bearbeitung einer Radschüssel in einem achten Bearbeitungsschritt einer bevorzugten Ausführungsform.
11 und 11a sind Querschnitte einer geschlossenen Presse nach Bearbeitung einer Radschüssel in einem neunten Bearbeitungsschritt einer bevorzugten Ausführungsform.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die in 1 dargestellte Radschüssel 10 weist eine Form auf, die durch Kaltumformung aus einem flachen Rohling erzeugt wird. Anschließend kann die Schüssel 10 mit einer passenden Felge 11, wie sie in 2 dargestellt ist, verschweißt, vernietet oder in sonstiger geeigneter Weise verbunden werden, um ein Rad W herzustellen, das eine Rad- oder Radschüsselnachse X besitzt. Die Radfelge 11 wird aus einem geeigneten Material hergestellt oder sonst wie geformt, beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Legierungen hiervon, Magnesium oder Titan.
Die Radschüssel wird aus einem geeigneten Material hergestellt oder anderweitig geformt, das die nötige Duktilität für eine Kaltumformung aufweist, beispielsweise aus Stahl, Aluminium oder Legierungen hieraus, Stahl, Magnesium oder Titan. Die Radschüssel 10 weist einen im Wesentlichen zentrisch angeordneten Radbefestigungsbereich 12 auf und hat mehrere, sich nach außen erstreckende, einzelne Speichen 13 und einen äußeren, ringförmigen Anschlussstreifen oder -flansch 14. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Schüssel 10 fünf derartige einzelne Speichen 13 auf, die einstückig mit dem Radbefestigungsbereich 12 und dem äußeren Streifen 14 sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Speichen als durchgehende Speichen ausgebildet; es ist aber auch möglich, dass eine oder mehrere der Speichen eine oder mehrere Öffnung(en) (nicht dargestellt) aufweist/aufweisen, die bei Wunsch darin ausgebildet sind. Wie sich aus der in 1 dargestellten Ausführungsform ergibt, definiert jede Speiche 13 weiterhin eine Radiallinie R, welche die Radschüsselnachse X schneidet, wobei jede Speiche 13 vorzugsweise symmetrisch zu der Radiallinie R ausgebildet ist. Alternativ kann eine andere Anzahl, Ausrichtung und/oder Form der Speichen 13 verwirklicht werden, wenn dies gewünscht ist.
Die Radbefestigungsfläche 12 ist mit einer zentral angeordneten Führungsöffnung 15 und mehreren Aufnahmelöchern 16 für Befestigungsbolzen versehen, die umfangsmäßig beabstandet um die Führungsöffnung 15 angeordnet sind. Die Aufnahmelöcher 16 für die Befestigungsbolzen nehmen Befestigungsbolzen (nicht dargestellt) zum Befestigen des fertig gestellten Rades an der Nabe eines Fahrzeuges auf.
Die Radschüssel 10 weist ferner mehrere Öffnungen oder Fenster 17 auf, die zwischen den Speichen 13 ausgebildet sind. Wie dies bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform gezeigt ist, erstrecken sich die Fenster 17 über einen größeren Umfangswinkel als die einzelnen Speichen 13, insbesondere am radial äußeren Umfang der Schüssel 10 in der Nähe des äußeren Rings 14. Alternativ kann die Umfangslänge der Fenster 17 relativ zu der der Speichen 13 auch anders als darstellt gewählt sein, wenn dies gewünscht ist.
Der äußere Streifen 14 erstreckt sich im Wesentlichen in Axialrichtung und ist mit dem Rest der Schüssel 10 lediglich über die Speichen 13 verbunden. Demgemäß sollten die Übergänge zwischen jeder Speiche 13 und dem außen liegenden Streifen 14 keine Brüche, Risse oder andere Fehler aufweisen, welche die Strukturfestigkeit der Schüssel und damit des Rades schwächen könnten. Da der äußere Streifen 14 einen ringförmigen Befestigungsflansch zum Anschweißen an der Felge 11 bildet, wird er um etwa 90° Grad aus der Ebene des ursprünglichen Rohlings während des Umformprozesses abgebogen. Wie sich aus den 1 und 2 ergibt, sind die Fenster 17 so groß, dass eine Seitenrandfläche 20 des Fensters im Wesentlichen rechtwinklig zur Radachse X verläuft. Mit anderen Worten ist der äußere Streifen 14 ein im Wesentlichen schmaler Zylinder ohne nennenswerte Krümmungen (zumindest im Bereich der Umfangsmitte jedes Fensters 17), so dass er sich im Wesentlichen in Axialrichtung erstreckt und eine Seitenrandfläche 14A zwischen jedem Paar benachbarter Speichen 13 definiert, die sich in einer im Wesentlichen axial nach außen verlaufenden Richtung erstreckt. Diese im Wesentlichen flache, zylindrische Form des äußeren Randstreifens 14 beeinträchtigt den Blick durch die Fenster 17 nach Verbindung der Schüssel 10 mit der Felge 11 am wenigsten, was vom Blickpunkt der Gestaltung wünschenswert ist. Allerdings würde das Maß der Umformung und die schmale Gestaltung der einzelnen Speichen 13 zu übermäßigen Spannungen im Werkstoff im Übergangsbereich zwischen den Speichen 13 und dem äußeren Ringstreifen 14 führen, wenn bekannte Umformverfahren zum Einsatz kämen.
Die 3 und 3a zeigen einen in seiner Gesamtheit mit 21 bezeichneten Werkzeugsatz, um einen ersten Bearbeitungsschritt an einem Radschüsselrohling (nicht dargestellt) auszuführen, um eine Radschüssel 20 herzustellen. Der Werkzeugsatz 21 ist so ausgebildet, dass er an einer (nicht dargestellten) Stanzpresse angeordnet sein kann und eine Metallstanzbearbeitung durchführt, die für einen Fachmann aufgrund der Zeichnung 3 leicht nachvollziehbar ist. Ein im Wesentlichen ebener, kreisförmiger Rohling (nicht dargestellt) wird dem Werkzeugsatz 21 zugeführt und dann wird die Presse in ihre in 3 dargestellte Schließlage gebracht. Ein Stanzelement 22 des Werkzeugsatzes 21 stanzt in die Radschüssel 20 eine vorläufige Mittelbohrung 23, während die äußeren Randbereiche der Radschüssel 20 in eine im Wesentlichen symmetrische Schüsselform nach unten gezogen werden. Im Ergebnis wird durch das Ziehen des Rohlings in die Schüsselform und das Ausstanzen eines vorläufigen Mittelloches 23 das Volumen des Materials vergrößert, was erforderlich ist, um anschließende Umformvorgänge durchzuführen und das Material durch Umformen zu härten.
Um ein Umbiegen des äußeren Randbereiches der Radschüssel 20 in einen äußeren Randstreifen vorzubereiten, kann in einem den äußeren Randstreifen bildenden Bereich 24 der Radschüssel oder -scheibe 20 mit Hilfe eines Presswerkzeuges 25 eine Rippe ausgebildet werden. Der Werkzeugsatz 21 weist einen Auslass 26 zum Abführen des Abfallstückes auf, das zur Bildung des vorläufigen Mittelloches 23 ausgestanzt wird. Nach Beendigung des ersten in 3 dargestellten Bearbeitungsschrittes wird der Werkzeugsatz 21 geöffnet und die Radschüssel 20 wird einer nachfolgenden Presse für die nächste Bearbeitung übergeben.
Die 4 und 4a zeigen einen zweiten Bearbeitungsschritt, bei dem ein in seiner Gesamtheit mit 30 bezeichneter Werkzeugsatz eine weitere Vorformung der Radschüssel 20 durchführt. Die Werkzeugteile 31 und 33 bewirken eine Vorformung von inneren Radbefestigungsbereichen 32 und 34. Der Bereich 32 entspricht einem Radbolzen-Befestigungslochbereich. Die Werkzeugteile 35 und 36 wirken zusammen, um einen speichenbildenden Bereich 37 und einen fensterbildenden Bereich 38 auszuformen. Bei der in den 1 und 2 darstellten Ausführungsformen gibt es insgesamt fünf speichenbildende Bereiche 37 und fünf fensterbildende Bereiche 38, die über den ganzen Umfang der Radschüssel 20 verteilt angeordnet sind. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel sind die fensterbildenden Bereiche 38 mit einer größeren gestanzten Höhe gezeigt als die speichenbildenden Bereiche 37, aber jedwede anderen relativen Höhen zwischen den fenster- und speichenbildenden Bereichen sind möglich abhängig von der gewünschten Endform der Radschüssel. Der Werkzeugsatz 30 weist auch ein Stanzwerkzeug 40 zum Ausstanzen eines fertigen Mittenloches 41 unter Berücksichtigung der Schüsselnmaterialmenge auf, die übrig bleiben muss, um das endgültige Nabenbefestigungs-/Führungsloch auszubilden. Um das bei der Stanzoperation ausgestanzte Reststück abführen zu können, ist ein Auslass 42 vorgesehen. Obwohl der Werkzeugsatz 30 im Querschnitt dargestellt ist, ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Werkzeugelemente eine dreidimensionale Form haben.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Werkzeugsatz 30 vorzugsweise ein Matrizenelement 43 aufweisen, das im Wesentlichen geneigte Flächen aufweist, die komplementär zu geneigten Bereichen des Werkzeugteils 35 zum Umformen des Rückens in einen abgewinkelten Schenkel in dem äußeren, den Ringstreifen formenden Bereich 44 der Radschüssel 20 sind. Vorzugsweise kann der abgewinkelte Schenkel bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in dem äußeren, den Ringstreifen bildenden Bereich 44 unter einem Winkel von etwa 45° Grad oder mehr zur Radschüsselnachse X geneigt sein (d.h. der zentralen Vertikalachse durch den Mittelpunkt des endgültigen Mittelloches 41). Es wird angestrebt, den Bereich 44 nicht stärker als etwa 45° Grad nach unten zu biegen, bevor die Fenster ausgestanzt werden. Andernfalls wäre der Stanzwinkel an wenigstens einer Seite des jeweiligen Fensters weit davon entfernt, rechtwinklig zu sein, was eine sehr scharfe Kante zum Fenster zur Folge hätte.
Die 5 und 5a zeigen einen Werkzeugsatz, der in seiner Gesamtheit mit 45 bezeichnet ist, für den nächsten Bearbeitungsvorgang, der in einer nachfolgenden Presse durchgeführt wird, der die Radschüssel 20 übergeben wird. In diesem Bearbeitungsschritt wird die Form des Befestigungsloches für einen Befestigungsbolzen an speziellen Bolzenlochpositionen in dem Befestigungsbereich um das Mittelloch herum ausgeformt. Zu diesem Zweck wird die Radschüssel 20 zwischen den oberen Werkzeugteilen 46 und 47 und dem unteren Werkzeugteil 48 verpresst, um das Materialvolumen in dem Bereich der fertigen Befestigungslöcher für die Befestigungsbolzen neu zu verteilen. Kleinere Änderungen in der Formgebung der die Fenster ausbildenden Bereiche und der die Speichen ausbildenden Bereiche können bei diesem Bearbeitungsschritt vorgenommen werden.
Der nächste Bearbeitungsschritt ist in den 6 und 6a gezeigt und beinhaltet das Ausstanzen der Fenster unter Verwendung eines Werkzeugsatzes, der insgesamt mit 50 bezeichnet ist. Ein Stanzwerkzeug 51 wird durch die die Fenster bildenden Bereiche der Radschüssel 20 gestanzt, um die Fensteröffnungen in der Schüssel herzustellen und die hierbei erzeugten Reststücke werden durch einen Auslasskanal 52 abgeführt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Stanzwerkzeug 51 vorzugsweise entlang einer Stanzachse P betätigt, die zu der Radschüsselnachse X geneigt ausgerichtet ist. Dies hilft sicherzustellen, dass entlang des Umfanges eines jeden ausgestanzten Fensters gerade, annähernd rechtwinklige Randflächen erzeugt werden. Mehr im Einzelnen kann die Stanzachse P gegenüber der Radschüsselnachse X um weniger als etwa 20° Grad und am meisten bevorzugt um einen Winkel von etwa 10° Grad geneigt sein. Andere Neigungswinkel können passend sein abhängig von der Ausrichtung der durchstanzten Oberfläche.
In dem nachfolgenden, in den 7 und 7a dargestellten Bearbeitungsschritt werden die Fensteröffnungen unter Verwendung eines in seiner Gesamtheit mit 54 bezeichneten Werkzeugsets geprägt. Hierzu wirkt ein Werkzeugelement 55 am Umfang der Fenster, um deren Ränder prägend zu bearbeiten.
Der nächste in den 8 und 8a dargestellte Bearbeitungsschritt schließt den äußeren Ringstreifen teilweise unter Verwendung eines insgesamt mit 60 bezeichneten Werkzeugsatzes. Der Werkzeugsatz 60 ist in seiner geschlossenen Stellung gezeigt, in der die Radschüssel 20 in Position gehalten wird, so dass der äußere, den Ringstreifen bildende Bereich 44 in eine Form gebogen werden kann, die näher an einer Zylinderform liegt. Demgemäß kann die Radschüssel 20 zwischen den Presswerkzeugen 61 und 62 in einer Lage gehaltert sein, in der ein Führungsfinger 63 durch ein Fenster 64 ragt. Ein radiales Nocken-Formenelement 65 ist in seiner radial inneren Stellung dargestellt, nachdem es den äußeren, den Ringstreifen bildenden Bereich 44 radial nach innen gedrückt hat, um ihn teilweise fertigzustellen.
Das Werkzeugteil 65 kann in Richtung der Pfeile 66 durch Auf- und Abbewegung eines Nockenantriebselements 67 bewegt werden. Das Antriebselement 67 weist eine geneigte Fläche 68 auf, die mit einer am Werkzeugteil 65 ausgebildeten Nockenbahn 69 zusammenwirkt. Eine an dem Druckelement 65 ausgebildete, geneigte Fläche 70 biegt den äußeren, den Ringstreifen bildenden Bereich 44 nach unten, wenn sich das Presswerkzeugteil 65 radial nach innen bewegt, bis sich der Bereich 44 an einer geneigten Fläche 71 des Werkzeugelements 61 anlegt. somit wird der äußere, den Streifen formende Bereich 44 an den Übergangsbereichen zu den speichenbildenden Bereichen nahezu bis zu seiner abschließenden Krümmung verformt, ohne dass es dabei tatsächlich zu einem Ziehen oder Umformen kommen würde, wodurch Spannungen in die Bereiche eingebracht würden, die dann in anderen Fällen zu Brüchen oder einem Ausdünnen von Material führen würden.
Vorzugsweise weist das Pressenwerkzeugelement 65 in Umfangsrichtung separate Werkzeugabschnitte auf, die über dem Umfang des Werkzeugsatzes 60 im Abstand angeordnet sind, um gleichzeitig entsprechende Bereiche des den äußeren Anschlussring ausbildenden Teils 44 umzuformen. Die einzelnen Presswerkzeugabschnitte tragen dem Umstand Rechnung, dass sich der Umfang mit kleiner werdendem Radius reduziert. Kleinere Abstände zwischen den einzelnen Presswerkzeugabschnitten können etwa ¼ Zoll (6,35 mm) auf dem kleineren Radius betragen. Die Abstände können sich vorzugsweise an Stellen am Umfang befinden, die entfernt von den Speichen sind (d.h. gegenüber der Fenster) da dort keine nennenswerte Biegung erforderlich ist. Nach dem Umformen des äußeren, den Streifen bildenden Bereiches 44 wird der Antrieb 67 nach oben bewegt, um den Umformnocken 65 in seine radial äußere Stellung zu bewegen und die Radschüssel 20 kann dann der nächsten Bearbeitung übergeben werden.
Die 9 und 9a zeigen einen Werkzeugsatz, der generell mit 75 bezeichnet ist, um den äußeren Randbereich vollständig in einen Ring oder einen Zylinderflansch umzuformen, während gleichzeitig in den bolzenbildenden Bereichen Bolzenlöcher für Befestigungsbolzen ausgestanzt werden. Mehr im Einzelnen bewegt sich hierzu ein Presswerkzeugelement 76 gleitend nach unten entlang des Bereiches 44, um den äußeren Streifenbereich ziehend umzuformen. Der Schenkel des den äu-ßeren Streifen bildenden Bereiches 44 wird auf einen Winkel von etwa 90° Grad gegenüber seiner ursprünglichen horizontalen Ausrichtung gezogen, so dass ein Ring oder eine Zylinderfläche ausgebildet wird, die parallel zur Radschüsselnachse X verläuft, so dass sie ins Innere der Felge während des Zusammenbaus passt. Werkzeugelemente 77 (von denen lediglich eines dargestellt ist) wirken gleichzeitig auf den Befestigungsbereich 32 ein, um die erforderliche Anzahl der Bolzenbefestigungslöcher in der gewünschten Form herzustellen.
Die 10 und 10a zeigen den nächsten Bearbeitungsschritt, in dem der nach unten gerichtete Abschnitt des äußeren Randes 44 kalibriert wird und die zuvor ausgestanzten Bölzenlöcher vorgeprägt werden. Hierzu dient ein Werkzeugsatz 80, der Pressenteile 81 und 82 zum Einspannen der Radschüssel 20 in einer Lage aufweist, während ein Kalibrierungswerkzeugelement 83 gegen die umlaufende Kante des äußeren Streifens 44 in einer Richtung parallel zur Radschüsselnachse X drückt. Das Werkzeugelement 83 hat einen Absatz 84, mit dem es die Umfangskante des äußeren Streifens 44 aufnimmt. Das Werkzeugelement 83 ist entlang des Umfanges des Werkzeugsatzes 80 in Abschnitte unterteilt, wobei einer der Spalte zwischen den Werkzeugelementen 83 auf der linken Seite von 10 erkennbar ist. Demgemäß wird ein Teil 85 des äußeren Streifens 84 nicht von dem Werkzeugelement 83 beaufschlagt. Allerdings sind die Spalte zwischen den einzelnen, am Umfang der Radschüssel 20 angeordneten Segmenten vorzugsweise lediglich etwa ¼ Zoll (6,35 mm) weit, so dass eine vollständige Kalibrierung des äußeren Randstreifens erreicht wird. Zusammen mit der Kalibrierung des äußeren Randstreifens in Axialrichtung kann eine abschließende Prägung der Bolzenlöcher unter Verwendung eines Prägewerkzeuges 46 erfolgen.
Eine abschließende Bearbeitung der bevorzugten Ausführungsform erfolgt gemäß der 11 und 11a, worin der Durchmesser des Mittelloches kalibriert wird, während die Bolzenlöcherränder ein zweites Mal geprägt werden. Hierfür ist ein insgesamt mit 90 bezeichneter Werkzeugsatz vorgesehen, der ein Kalibrierelement 91 aufweist, das in das Mittelloch 41 eingeführt wird, und ein Prägeelement 92 aufweist, das gegen die Ansätze der Bolzenlöcher angestellt wird.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung ergibt sich ein Tiefzieh- oder Metallumformverfahren, mit dem vergleichsweise große Fensteröffnungen in einer Radschüssel ausgeformt werden können. Zur Befestigung der Radschüssel an einer Felge erhält man einen zylindrischen Flansch ohne Schwachstellen in den Übergangsbereichen zwischen den Speichen und dem außenliegenden Befestigungsring aufgrund einer Vorbearbeitung mit einem Umformnocken, bevor der äußere Ringbereich durch eine entlangstreifende Bewegung in seine gewünschte, endgültige zylindrische Form gebracht wird.
In Übereinstimmung mit den Grundlagen der Patentgesetze wurde das Prinzip und die Abfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben und dargestellt. Es soll jedoch klargestellt sein, dass die Erfindung auch auf andere Weise ausgeübt werden kann als auf die beschriebene und dargestellte Weise, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel, mit den Verfahrensschritten : Herstellen einer Mehrzahl von Fenstern in der Radschüssel, wobei jedes Fenster jeweils einen äußeren Rand nahe eines am Umfang der Radschüssel umlaufenden, äußeren Streifens aufweist, wobei die Fenster eine Mehrzahl von zwischen den Fenstern ausgebildeten Speichen definieren und wobei eine Winkelgröße eines jeden der Fenster entlang des äußeren Streifens größer als eine Winkelgröße einer jeden der einzelnen Speichen ist; teilweises Umbiegen des äußeren Streifens hin zu einer zylindrischen Form durch radiale Beaufschlagung wenigstens eines Teils des äußeren Streifens mittels eines Nocken-Presswerkzeugs; und vollständiges Umbiegen des äußeren Streifens zu einer im wesentlichen zylindrischen Form mittels eines an dem äußeren Streifen gleitend vorbei bewegten, zylindrischen Werkzeugs.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausstanzen ein Radschüsselrohling vorgeformt wird, um Speichen bildende Bereiche benachbart zu Fenster bildenden Bereichen auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radschüssel eine Achse aufweist und dass die Fenster in den Fenster bildenden Bereichen entlang einer Stanzachse hergestellt werden, die zur Radschüsselachse geneigt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzachse zur Radschüsselachse um weniger als 20° geneigt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzachse zur Radschüsselachse um etwa 10° geneigt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nocken-Presswerkzeug eine geneigte Wirkfläche zum radialen Anstellen gegen den äußeren Streifen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Streifen vor dem teilweisen Umbiegen gegenüber der Radschüsselachse um etwa 45° oder mehr geneigt ist und nach dem teilweisen Umbiegen zur Radschüsselachse um etwa 20° geneigt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umfangsrand des äußeren Streifens durch Beaufschlagen des Umfangsrands im Wesentlichen parallel zur Radschüsselachse kalibriert wird.
Radschüssel, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1.
Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Umformen eines Radschüsselrohlings in eine schüsselförmige Radscheibe und Herstellen eines Mittenloches; Ausbilden von Speichen bildenden Bereichen und angrenzenden Fenster bildenden Bereichen an der schüsselförmigen Radscheibe; Ausbilden von mehreren Bolzenlochbereichen um das Mittenloch sowie Bördeln des Mittenloches; Erzeugen von mehreren Fenstern in entsprechenden Fenster bildenden Bereichen der Radscheibe, wobei jedes Fenster einen äußeren Rand nahe eines am Umfang der Radscheibe angeordneten, umlaufenden äußeren Streifens hat, wobei die Fenster mehrere Speichen in den Speichen bildenden Bereichen zwischen den Fenstern definieren und wobei das Winkelmaß eines jeden der Fenster entlang des äußeren Streifens vorzugsweise größer ist als das Winkelmaß einer jeden Speiche; Prägen der mehreren Fenster; teilweises Umbiegen des äußeren Streifens hin zu einer Zylinderform durch Beaufschlagen wenigstens eines Teils des äußeren Streifens mittels eines Nocken-Presswerkzeugs; vollständiges Umbiegen des äußeren Streifens in eine im wesentlichen zylindrische Form mittels eines an dem äußeren Streifen gleitend vorbei bewegten, zylindrischen Werkzeugs sowie Ausstanzen von Bolzenlöchern in den Bolzenlochbereichen; und Kalibrieren eines Umfangsrands des äußeren Streifens mit Hilfe eines Absatzes, der im wesentlichen parallel zur Radschüsselachse bewegt wird, sowie Prägen der Bolzenlöcher.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Kalibrieren in Axialrichtung ein Durchmesser des Mittenlochs kalibriert wird und die Stehbolzenlöcher geprägt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorläufiges Mittenloch während des Umformens des Radschüsselrohlings in die schüsselförmige Radscheibe hergestellt wird, wobei das Verfahren ferner vorsieht, dass ein endgültiges Mittenloch beim Umformen der schüsselförmigen Radscheibe zur Ausbildung der Speichenbildenden Bereiche neben den Fenster bildenden Bereichen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fenster in den Fenster bildenden Bereiche entlang einer Stanzachse hergestellt werden, die gegenüber der Radschüsselachse geneigt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzachse gegenüber der Radschüsselachse um weniger als 20° geneigt ist
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzachse zur Radschüsselachse um etwa 10° geneigt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Nocken-Presswerkzeug eine geneigte Wirkfläche zum radialen Anstellen gegen den äußeren Streifen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Streifen vor dem teilweisen Umbiegen gegenüber der Radschüsselachse um etwa 45° oder mehr geneigt ist und nach dem teilweisen Umbiegen zur Radschüsselachse um etwa 20° geneigt ist.
Radschüssel, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 10.
Verfahren zum Herstellen einer Radanordnung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Umformen eines Radschüsselrohlings in eine schüsselförmige Radscheibe und Herstellen eines Mittenloches; Ausbilden von Speichen bildenden Bereichen und angrenzenden Fenster bildenden Bereichen an der schüsselförmigen Radscheibe; Ausbilden von mehreren Bolzenlochbereichen um das Mittenloch sowie Bördeln des Mittenloches; Erzeugen von mehreren Fenstern in entsprechenden Fenster bildenden Bereichen der Radscheibe, wobei jedes Fenster einen äußeren Rand nahe eines am Umfang der Radscheibe angeordneten, umlaufenden äußeren Streifens hat, wobei die Fenster mehrere Speichen in den Speichen bildenden Bereichen zwischen den Fenstern definieren und wobei das Winkelmaß eines jeden der Fenster entlang des äußeren Streifens vorzugsweise größer ist als das Winkelmaß einer jeden Speiche; Prägen der mehreren Fenster; teilweises Umbiegen des äußeren Streifens hin zu einer Zylinderform durch Beaufschlagen wenigstens eines Teils des äußeren Streifens mittels eines Nocken-Presswerkzeugs; vollständiges Umbiegen des äußeren Streifens in eine im wesentlichen zylindrische Form mittels eines an dem äußeren Streifen gleitend vorbei bewegten, zylindrischen Werkzeugs sowie Ausstanzen von Bolzenlöchern in den Bolzenlochbereichen; Kalibrieren eines Umfangsrands des äußeren Streifens mit Hilfe eines Absatzes, der im wesentlichen parallel zur Radschüsselachse bewegt wird, sowie Prägen der Bolzenlöcher; und Befestigen der Radschüssel an einer Radfelge zur Herstellung der Radanordnung.
Radanordnung, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 19.