DE112008002811T5

DE112008002811T5 - Speichenradscheiben-Herstellungsverfahren und Speichenrad

Info

Publication number: DE112008002811T5
Application number: DE112008002811T
Authority: DE
Inventors: Tetsu Sano; Yoshinobu Sakashita; Kei Takagi; Kikuya Ito
Original assignee: Topy Industries Ltd
Current assignee: Topy Industries Ltd
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2028-10-18
Also published as: US20100253134A1; DE112008002811B4; US7895752B2; JP2009113799A; JP4397049B2

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe, umfassend:
einen Schritt der Vorformung einer Mehrzahl von Wölbungsabschnitten an einem im Wesentlichen kreisförmigen Plattenrohling, wobei die Wölbungsabschnitte konzentrisch und umfangsmäßig außerhalb eines Bolzenlochs angeordnet sind, wobei jeder der Wölbungsabschnitte eine Basis eines Verstärkungsabschnitts einer Speiche ist;
einen Schritt der Formung einer Mehrzahl von prototypischen Dekorationslöchern an den jeweiligen Wölbungsabschnitten zur Bildung einer prototypisch geformten Speiche zwischen den benachbarten prototypischen Dekorationslöchern;
einen Schritt der Formung eines Scheibenflansches durch Biegen eines Außenumfangsabschnitts des Plattenrohlings, an dem die prototypischen Dekorationslöcher ausgebildet sind, mit einem rechten Winkel, sodass er im Wesentlichen parallel zur Radachsrichtung ist, sodass ein Außenumfang des resultierenden Dekorationslochs einen oberen Endrand des Scheibenflansches bildet; und
einen Schritt der Formung der Speiche, indem die prototypisch geformte Speiche mit dem Verstärkungsabschnitt versehen wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe und ein Speichenrad, die für Fahrzeuge, wie etwa Automobile, landwirtschaftliche Fahrzeuge und Industriefahrzeuge, verwendet werden.
Beschreibung der verwandten Technik
Billige und kostengünstige Stahlräder sind weithin verwendet worden. Jedoch haben diese Stahlräder ein Problem im Hinblick auf ihr schlechtes Design, im Vergleich zu Aluminiumrädern. Daher sind in den letzten Jahren Stahlräder mit dünnen Speichen und großen Dekorationslöchern entwickelt worden, um ein Aluminiumrädern ähnliches Erscheinungsbild zu bekommen (siehe Patentdokumente 1 bis 3).
Gemäß der Beschreibung im Patentdokument 1 wird eine gestanzte Scheibe an eine Felge geschweißt. Die gestanzte Scheibe hat Speichen, die einstückig mit einem Ringabschnitt ausgebildet sind, der sich entlang dem Gesamtumfang der gestanzten Scheibe erstreckt. An dem Ringabschnitt ist eine Kerbe vorgesehen, sodass sich die Kerbe mit einem Luftstutzen (Ventilloch) an der Felge nicht stört, wenn der Ringabschnitt auf einem Schulterabschnitt der damit zu verschweißenden Felge sitzt.
Gemäß der Beschreibung im Patentdokument 2 wird ein Umfang jedes Dekorationslochs einem Ziehvorgang unterzogen, um eine hochstehende Wand zu bilden, um ausreichende Festigkeit zu gewährleisten, um hierdurch die Breite der Speichen zu reduzieren, die zwischen den benachbarten Dekorationslöchern vorgesehen sind. Die Scheibe wird in der Umfangsrichtung mit einem Scheibenflansch ausgebildet, und der Scheibenflansch wird an die Felge geschweißt.
Gemäß der Beschreibung in Patentdokument 3 wird ein einzelnes Metallblechstück zu einer Scheibe geformt, und die Scheibe enthält eine Mehrzahl von Speicheneinheiten und einen ringförmigen Scheibenrand, der die Außenenden der Speicheneinheiten miteinander verbindet. Auch enthält, gemäß dem Patentdokument 3, jede der Speicheneinheit zwei Speichenstege (Verstärkungsrippen), und der Scheibenrand ist an einem damit zu verbindenden Innenumfang eines Felgenbetts (tiefen Abschnitts) angeordnet.
Im Gegensatz hierzu wird eine herkömmliche Scheibe (mit kleinen Dekorationslöchern) z. B. aus einer quadratischen Stahlplatte hergestellt. Die Herstellung der herkömmlichen Scheibe enthält das Stanzen der quadratischen Stahlplatte zu einer Form mit vier gerundeten Ecken, und Unterziehen der gestanzten Stahlplatte einem Zieh(Press)-Vorgang, um einen Scheibenflansch zu bilden (siehe Patentdokumente 4 und 5). In diesem Fall bilden die vier gerundeten Ecken der gestanzten Stahlplatte jeweils einen Endrand des Scheibenflansches, während die anderen Umfangsteile der gestanzten Stahlplatte jeweils eine Vertiefung bilden, der als Ablauf dient.

[Patentdokument 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsschrift Nr. 2004-1704
[Patentdokument 2] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsschrift Nr. 2005-119355
[Patentdokument 3] Europäisches Patent Nr. 1262333 (Ansprüche 1 und 3)
[Patentdokument 4] Japanisches Patent Nr. 3460764 (3)
[Patentdokument 5] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsschrift Nr. 2005-35330 (3)

Von der Erfindung zu lösende Probleme
Wenn, wie in den Patentdokumenten 1 bis 3 beschrieben, die Scheibe hergestellt wird, indem die dünnen Speichen einstückig mit den großen Dekorationslöchern an der Scheibe gebildet werden, werden die Dekorationslöcher an der Scheibe geformt, nachdem die Scheibe der Oberflächenkrümmungsbearbeitung unterzogen worden ist. Jedoch erfordert dies ein Rückstanzen zur Bildung der Löcher durch sowohl den flachen Abschnitt der Scheibe als auch den Scheibenflansch (das Stanzen von Löchern in der Scheibe von der Rückseite her). Dieser Extraschritt erhöht die Anzahl der Herstellungsschritte der Scheibe, was in geringer Produktivität resultiert.
Im Gegensatz hierzu offenbart das Patentdokument 5 eine Technik, worin Dekorationslöcher vorab aus einem Rohmaterial für die Scheibe gebildet werden, und dann das Rohmaterial gebogen wird, um einen Flansch zu bilden. Jedoch sind, gemäß dieser Technik, die Dekorationslöcher (die Wärmeabstrahlungslöcher) relativ zu klein, um einen Bereich nahe dem Außenumfang der Scheibe zu erreichen (2 im Patentdokument 5). Daher kann das Rad kein hochwertiges Design erhalten, das so hoch ist wie das Design des Aluminiumrads, das zwischen den Speichen große Öffnungen hat.
Das Rohmaterial, an dem die Dekorationslöcher vorab gebildet werden, kann an seinem Dekorationslochabschnitt einer Oberflächenkrümmungsbearbeitung unterzogen werden, sodass die Dekorationslöcher jeweils den Bereich in der Nähe des Außenumfangs der Scheibe erreichen. Jedoch bewirkt das Ziehen einen Überschuss von Rohmaterial in der Umfangsrichtung. Ferner hat der Außenumfang des Dekorationslochabschnitts eine kleinere Materialbreite und geringere Festigkeit als die anderen Abschnitte. Dies bewirkt, dass der Dekorationslochabschnitt durch die Oberflächenkrümmungsbearbeitung verformt wird, wodurch der Endrand des Scheibenflansches wellig wird. Dies führt zu verschiedenen Problemen, einschließlich: Defekten, wie etwa schlechtes Aussehen aufgrund der verformten Dekorationslöcher, ungenügende Sitzfestigkeit und geringe Montagepräzision; geringere Ausbeute der Scheibe; und schlechtes Schweißen durch das Verschweißen eines Ringabschnitts an dem Dekorationslochabschnitt.
Die vorliegende Erfindung ist zur Lösung der obigen Probleme gemacht worden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe und ein Speichenrad anzugeben, worin die Speichenradscheibe, die einstückig geformte Speichen und große Dekorationslöcher aufweist, mit verbesserter Produktivität, verbesserter Qualität und geringerem Risiko schlechter Verschweißung mit einer Felge hergestellt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe angegeben, umfassend: einen Schritt der Vorformung einer Mehrzahl von Wölbungsabschnitten an einem im Wesentlichen kreisförmigen Plattenrohling, wobei die Wölbungsabschnitte konzentrisch und umfangsmäßig außerhalb eines Bolzenlochs angeordnet sind, wobei jeder der Wölbungsabschnitte eine Basis eines Verstärkungsabschnitts einer Speiche ist; einen Schritt der Formung einer Mehrzahl von prototypischen Dekorationslöchern an den jeweiligen Wölbungsabschnitten zur Bildung einer prototypisch geformten Speiche zwischen den benachbarten prototypischen Dekorationslöchern; einen Schritt der Formung eines Scheibenflansches durch Biegen eines Außenumfangsabschnitts des Plattenrohlings, an dem die prototypischen Dekorationslöcher ausgebildet sind, mit einem rechten Winkel, sodass er im Wesentlichen parallel zur Radachsrichtung ist, sodass ein Außenumfang des resultierenden Dekorationslochs einen oberen Endrand des Scheibenflansches bildet; und einen Schritt der Formung der Speiche, indem die prototypisch geformte Speiche mit dem Verstärkungsabschnitt versehen wird.
Hierdurch wird der Wölbungsabschnitt, der zur Basis des Verstärkungsabschnitts der Speiche wird, vor der Bildung der prototypischen Dekorationslöcher gebildet. Dies erleichtert die Bildung der Speiche und des Scheibenflansches. Auch wird der Scheibenflansch gebildet, nachdem die prototypischen Dekorationslöcher an dem Rohling geformt sind. Dies vermeidet das Erfordernis nach Rückstanzen zur Bildung von Löchern durch sowohl ein flaches Teil der Scheibe als auch den Scheibenflansch, nachdem der Scheibenflansch gebildet ist. Somit wird die Produktivität der Scheibe verbessert.
Bevorzugt enthält der Schritt der Formung des Scheibenflansches ferner ein Teil eines Außenumfangsrands des Plattenrohlings, der zum prototypischen Dekorationsloch weist, radial einwärts von einem ersten Referenzkreis, der durch das andere Teil des Außenumfangsrands des Plattenrohlings hindurchgeht, das zu einem distalen Ende der prototypisch geformten Speiche weist, im Wesentlichen zu vertiefen.
In dieser Ausführung wird die Form des Rohlings so bestimmt, dass eine Verformung eines Teils geringer Festigkeit (des Außenumfangsrands, der zum Dekorationsloch weist) des Rohlings während der Formung des Scheibenflansches aufgehoben wird. Dies verhindert, dass der Außenumfangsrand des Rohrlings, der zum Dekorationsloch weist, durch das Biegen verformt wird, und verhindert daher, dass ein Endrand des Scheibenflansches wellig wird. Auch wir die Ausbeute der Scheibe verbessert, während Defekte, wie etwa ungenügende Sitzfestigkeit und geringe Montagepräzision, verhindert werden.
Bevorzugt enhält der Schritt des Formens des Scheibenflansches ferner ein mittleres Teil eines Außenumfangs des prototypischen Dekorationslochs radial einwärts von einem zweiten Referenzkreis, der ganz außerhalb des Außenumfangs des prototypischen Dekorationslochs angeordnet vorbei läuft, im Wesentlichen zu vertiefen.
In dieser Ausführung wird die Form des Rohlings so bestimmt, dass eine übermäßige Verformung eines wenig festen Außenumfangs des prototypischen Dekorationslochs während der Bildung des Scheibenflansches aufgehoben wird. Dies verhindert, dass der Außenumfang des prototypischen Verformungslochs durch das Biegen verformt wird und wellig wird, und verhindert daher Defekte wie etwa ein verschlechtertes Erscheinungsbild aufgrund der verformten Dekorationslöcher, ungenügende Sitzfestigkeit und geringe Montagepräzision, und verhindert auch eine Verringerung der Ausbeute der Scheibe und eine schlechte Verschweißung durch das Schweißen an einem den Dekorationslöchern benachbarten Sitzbereich. Zusätzlich wird das Erscheinungsbild besser.
Gemäß einem zweiten Aspekt gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Speichenrad: eine Felge sowie eine Speichenradscheibe, die durch das Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe hergestellt ist, worin eine Außenumfangsfläche eines Scheibenflansches der Speichenradscheibe an eine Innenumfangsfläche der Felge gesetzt und geschweißt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Speichenradscheibe mit einstückig ausgebildeten Speichen und großen Dekorationslöchern mit verbesserter Produktivität und verbesserter Ausbeute hergestellt, während Defekte, wie etwa ungenügende Sitzfestigkeit und geringe Montagepräzision, vermieden werden. Auch wird die Herstellung der Speichenradscheibe erleichtert. Zusätzlich wird das Erscheinungsbild besser.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
Nachfolgend werden Ausführungen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird als Beispiel ein Stahlrad angewendet. Jedoch deckt die vorliegende Erfindung nicht nur das Stahlrad, sondern auch Räder aus anderem Material (z. B. Titan und Titanlegierung), solange eine Scheibe aus einem kreisförmigen Plattenrohling gebildet wird, indem ein Außenumfang des Rohlings durch Ziehen oder dgl. gebogen wird, um einen Scheibenflansch zu bilden.
Die 1(a) bis 1(d) sind Prozessschrittdiagramme, die ein Beispiel eines Verfahrens der Herstellung einer Speichenradscheibe gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.
Zuerst wird ein Stahlplattenrohling 100 zu einer angenähert kreisförmigen Form gestanzt und wird mit einem Nabenloch 10d, einer Mehrzahl von Bolzenlöchern 10e und einer Mehrzahl von Wölbungsabschnitten 110 ausgebildet, die jeweils eine Basis eines Verstärkungsabschnitts 11 einer Speiche sind (1(a)). Das Nabenloch 10d ist in der Mitte der Scheibe angeordnet. Die Bolzenlöcher 10e sind umfangsmäßig außerhalb des Nabenlochs 10d und konzentrisch zum Nabenloch 10d angeordnet. Die Bolzenlöcher 10e werden dazu benutzt, das Rad an der Nabe zu befestigen. Die Wölbungsabschnitte 110 sind konzentrisch und umfangsmäßig außerhalb der Bolzenlöcher 10e angeordnet. Die Anzahl der Wölbungsabschnitte 110 entspricht der Anzahl der Speichen (in den 1(a) bis 1(d) sind fünf Speichen gezeigt und daher wird nachfolgend die Scheibe mit fünf Speichen beschrieben). Die Wölbungsabschnitte 110 sind einander benachbart ausgebildet. Ein Vertiefungsabschnitt 113 ist zwischen den benachbarten Wölbungsabschnitten 110, 110 ausgebildet, und der Vertiefungsabschnitt 113 erstreckt sich in der radialen Richtung, während er zu den Wölbungsabschnitten 110 weist. Jeder der Wölbungsabschnitte 110 ist so ausgebildet, dass er in der Richtung des Verstärkungsabschnitts 11 vorsteht, der von einem Mittelabschnitt 13 der Speiche hochsteht, wie später beschrieben wird.
Das Nabenloch 10d und die Bolzenlöcher 10e können mit einem Lochschneidstempel gebildet werden. Die Wölbungsabschnitte 110 können durch Pressziehen geformt werden. Es kann eine Serie der Schritte der vorliegenden Erfindung mittels einer Transferpressmaschine durchgeführt werden, in der der Rohling durch eine Aufeinanderfolge von Formwerkzeugen überführt wird.
Nachfolgend werden prototypische Dekorationslöcher 200 an der Mitte der jeweiligen Wölbungsabschnitte 110 ausgebildet. Die prototypischen Dekorationslöcher 200 haben jeweils eine angenähert dreieckige Form, deren Scheitel zum Nabenloch 10d hin orientiert ist. Auch wird ein Außenumfangsrand 100e des Plattenrohlings 100 zu der nachfolgend beschriebenen Form bearbeitet (1(b)). In Verbindung mit der Formung der prototypischen Dekorationslöcher 200 werden fünf lange Stücke von prototypisch geformten Speichen 100b zwischen den benachbarten prototypischen Dekorationslöchern 200, 200 ausgebildet. Die prototypisch geformten Speichen 100b erstrecken sich von der Mitte des Rohlings 100 radial auswärts. Der Vertiefungsabschnitt 113 erstreckt sich in der radialen Richtung in der Mitte jeder der prototypisch geformten Speichen 100b.
Der Außenumfangsrand 100e und die prototypischen Dekorationslöcher 200 können mit einem Lochschneidstempel gebildet werden.
Der Außenumfangsrand 100e des Plattenrohlings enthält: ein Außenumfangsrandteil 100ea, das zu dem prototypischen Dekorationsloch 200 weist; sowie das andere Außenumfangsrandteil (ein Außenumfangsrand 100eb, der zu einem Außenende der prototypisch geformten Speiche 100b weist). In diesem Fall ist das Außenumfangsrandteil 100ea von einem ersten Referenzkreis C1, der durch den Außenumfangsrand 100eb hindurch geht, radial einwärts vertieft. Im Detail ist das Außenumfangsrandteil 100ea so ausgebildet, dass es jeweilige Enden der benachbarten Außenumfangsränder 100eb im Wesentlichen geradlinig verbindet. Auch ist das Außenumfangsrandteil 100ea von dem ersten Referenzkreis C1, entlang dem der Außenumfangsrand 100eb angeordnet ist, radial einwärts angeordnet. Daher hat der gesamte Außenumfangsrand 100e des Plattenrohlings die Form eines angenäherten Fünfecks.
Das Außenende der prototypisch geformten Speiche 100b ist definiert als ein Bereich zwischen den Kontaktpunkten, wo zwei Verlängerungslinien der breitenmäßigen Enden der prototypisch geformten Speiche 100b den Außenumfangsrand des Rohlings berühren.
Ein Außenumfang des prototypischen Dekorationslochs (ein Teil des Umfangs des prototypischen Dekorationslochs, das zu einem Außenumfangsrand des Rohlings weist) enthält: ein mittleres Außenumfangsteil 200e; und ein äußerstes Teil 200f, das ganz außen am Außenumfang des prototypischen Dekorationslochs angeordnet ist. In diesem Fall ist das mittlere Außenumfangsteil 200e von einem zweiten Referenzkreis C2, der durch das äußerste Teil 200f hindurchgeht, radial einwärts vertieft. Im Detail ist das Außenumfangsteil 200e von dem zweiten Referenzkreis C2 mit einem konstanten radialen Abstand (Breite) von dem Außenumfangsrandteil 100ea radial einwärts angeordnet. Daher erstreckt sich das Außenumfangsteil 200e geradeaus in Richtung im Wesentlichen parallel zum Außenumfangsrandteil 100ea. Zusätzlich ist das äußerste Teil 200f, das ganz außen am Außenumfang des prototypischen Dekorationslochs angeordnet ist, benachbart einer Ecke des prototypischen Dekorationslochs angeordnet.
Anschließend wird der Außenumfangsrand 100e des Plattenrohlings 100, der bereits zu der in 1(b) gezeigten Form bearbeitet worden ist, rechtwinklig gebogen, sodass er im Wesentlichen parallel zur Radachsenrichtung ist, um hierdurch einen Scheibenflansch 10c zu bilden (1(c)). Beim Schritt der Bildung des Scheibenflansches wird ein Biegepunkt-Außenumfangsende R (außen) dem gleichen Radius von der Rohlingsmitte wie das Ende des Außenumfangsteils 200e des prototypischen Dekorationslochs angeordnet, oder wird radial einwärts von dem Ende des Außenumfangsteils 200e angeordnet. In anderen Worten, das Biegepunkt-Außenumfangsende R (außen) ist am Umfang des zweiten Referenzkreises C2 angeordnet oder ist radial einwärts von dem zweiten Referenzkreis C2 angeordnet.
Es sollte angemerkt werden, dass die Referenzkreise C1 und C2 um die Mitte des Plattenrohlings 100 konzentrisch sind.
Ein Außenumfang des resultierenden Dekorationslochs 20x wird hierbei an der Außenumfangsseite eines Oberflächenkrümmungs-Verbindungsabschnitts R angeordnet, während ein oberer Endrand des Scheibenflansches 10c gebildet wird.
Wie oben beschrieben, ist der Biegepunkt des Scheibenflansches in der Nähe des prototypischen Dekorationslochs angeordnet (oder ist an einem Teil des prototypischen Dekorationslochs angeordnet). Dies erlaubt, dass der Außenumfang des resultierenden Dekorationslochs 20 einen Außenumfang der prototypisch geformten Scheibe 10x erreicht. Somit sieht das Dekorationsloch größer aus, um hierdurch das Design des Rads zu verbessern. Es sollte angemerkt werden, dass der Plattenrohling, der bereits mit dem Scheibenflansch 10c ausgebildet worden ist, der Einfachheit halber als prototypisch geformte Scheibe bezeichnet wird. Obwohl die prototypisch geformte Scheibe eine Form hat, die im Wesentlichen gleich der Form einer letztlich resultierenden Scheibe ist, ist die prototypisch geformte Scheibe noch nicht der Endbearbeitung an dem Verstärkungsabschnitt der Speiche und den anderen Abschnitten unterzogen worden. Auch ist die Größe des Dekorationslochs 20x etwas anders als beim letztendlich resultierenden Dekorationsloch 20, und wird daher mit einer anderen Bezugszahl bezeichnet.
Es sollte angemerkt werden, dass in der folgenden Beschreibung ein Begriff „Außenseite” und ein Begriff „Innenseite” sich jeweils auf ein äußeres Teil und ein inneres Teil des an dem Fahrzeug angebrachten Rads beziehen, bei Betrachtung in der Radachsenrichtung. In einer Doppelreifenstruktur eines Lastwagens, in dem zwei koaxial verbundene Räder verwendet werden, beziehen sich der Begriff „Außenseite” und der Begriff „Innenseite” auf ein inneres der jeweiligen Räder, wie oben beschrieben. Im Gegensatz hierzu beziehen sich der Begriff „Außenseite” und der Begriff „Innenseite” für das andere Außenrad jeweils auf ein inneres Teil und ein äußeres Teil des Rads. Der Grund hierfür ist, dass in der Doppelreifenstruktur das Außenrad nach innen umgedreht ist, zur Verbindung mit dem inneren Rad. Zum Beispiel ist im Falle des inneren Rads ein oberes Teil der in 2 gezeigten Scheibe nach außen orientiert, während im Falle des äußeren Rads ein unterer Teil der in 2 gezeigten Scheibe nach außen orientiert ist.
Die radiale Richtung der Felge und der Scheibe wird als „einwärts” oder „auswärts” bezeichnet.
Die Gründe dafür, warum der Plattenrohling 100, der zur Bildung des Scheibenflansches vorgesehen ist, zu der in 1(b) gezeigten Form ausgebildet ist, wird nachfolgend beschrieben. Wie oben beschrieben, ist in der vorliegenden Erfindung das Biegepunkt-Außenumfangsende R (außen) des Scheibenflansches benachbart dem prototypischen Dekorationsloch 200 angeordnet (oder ist an einem Teil des prototypischen Dekorationslochs angeordnet), sodass das Dekorationsloch 20 einen Umfang der Scheibe erreicht. Das Außenumfangsrandteil 100ea des Rohlings weist zu dem prototypischen Dekorationsloch 200. In diesem Fall hat das Außenumfangsrandteil 100ae eine Materialbreite (Breite α in 1(b)), die kleiner ist als eine Materialbreite (Breite β in 1(b)) des anderen Außenumfangsrandteils 100eb. Dementsprechend hat das Außenumfangsrandteil 100ea eine geringere Festigkeit als die Festigkeit des anderen Außenumfangsrandteils 100eb. Dies bewirkt eine Verformung und Streckung des Außenumfangsrandteil 100ea beim Formungsschritt des Scheibenflansches. Auch erfolgt im Formungsschritt des Scheibenflansches eine Zugverformung. Dies bewirkt einen Materialüberschuss in der Umfangsrichtung des Scheibenflansches 10c. Daher wird der Endrand des Scheibenflansches wellig.
Daher ist das Außenumfangsrandteil 100ea vorab innerhalb des Plattenrohlings angeordnet (radial einwärts von dem ersten Referenzkreis C1), um den Materialüberschuss in der Umfangsrichtung des Außenumfangsrandteils 100ea aufzuheben und um die Verformung und Streckung des Außenumfangsrandteils 100ea aufzuheben. Somit hat, als Folge der Formung des Scheibenflansches 100c, ein Unterende 10c (innen) (das am weitesten gestreckte distale Ende) des Scheibenflansches insgesamt eine gleichmäßige Höhe in der axialen Richtung.
Da ähnlich das Außenumfangsteil 200e des prototypischen Dekorationslochs eine geringere Festigkeit hat, wird die Form des Außenumfangsteils 200e so definiert, dass eine übermäßige Verformung des Außenumfangsteils 200e während der Formung des Scheibenflansches aufgehoben wird. Dies verhindert, dass das Außenumfangsteil 200e des prototypischen Dekorationslochs durch das Biegen verformt und wellig wird.
Insbesondere sind in dieser Ausführung die Form des Außenumfangsrandteils 100ea und des Außenumfangsteils 200e beide so definiert wie oben beschrieben. Daher behält das Außenumfangsteil 200e eine konstante radiale Distanz (Breite) von dem Außenumfangsrandteil 100ea. Auch haben ein Oberende 10c (außen) und das Unterende 10c (innen) des Scheibenflansches 10c jeweils in der axialen Richtung eine gleichmäßige Höhe.
Das Außenumfangsrandteil 100ea und/oder das Außenumfangsteil 200e des prototypischen Dekorationslochs haben eine solche Form, dass der Überschuss des Materials in der Umfangsrichtung und die Verformung und Streckung aufgehoben werden. Diese Form kann z. B. durch Computersimulationen bestimmt werden, wie etwa Analyse gemäß der Finite-Elemente-Methode (FEM) oder durch vorausgehende Experimente.
Der Scheibenflansch kann mit einem bekannten Bearbeitungsprozess geformt werden, der z. B. ein bestimmtes Formwerkzeug und einen Streckstempel verwendet. Der Scheibenflansch kann auch, zusätzlich zum Biegen, einem Schweißvorgang unterzogen werden, um hierdurch den Scheibenflansch weiter zu verlängern.
Anschließend wird die prototypisch geformte Speiche 100b der prototypisch geformten Scheiben 10x Press- und Biegevorgängen unterzogen, um sie mit den Verstärkungsabschnitten 11, 11 zu versehen, die sich in Längsrichtung erstrecken, um hierdurch eine Speiche 10b zu bilden (1(d)). In diesem Schritt werden zur Herstellung einer letztendlich resultierenden Scheibe 10 auch andere Bearbeitungsprozesse durchgeführt.
Wie in 2 gezeigt, enthält jeder der Verstärkungsabschnitte 11, 11 ein erstes Verstärkungsteil 11a und ein zweites Verstärkungsteil 11b, und die Verstärkungsabschnitte 11, 11 werden entlang den breitenmäßigen Enden der Speiche 10b ausgebildet. Das zweite Verstärkungsteil 10b ist zur Außenseite der Scheibe 10 (von der Ebene des Zeichnungsblatts von 1 aufwärts) erhöht (gewölbt). Auch sind ein erhöhter Abschnitt 14 und ein Verbindungsabschnitt 15 an einem Außenumfang eines Nabenbefestigungsabschnitts 10a (einem die Bolzenlöcher 10e umgebenden Bereich) der Scheibe ausgebildet. Der erhöhte Abschnitt 14 setzt sich von dem zweiten Verstärkungsteil 11b der Speiche 10b fort und ist mit dem Verbindungsabschnitt 15 verbunden. Diese Elemente werden zusammen zu einer Rippe ausgebildet, die die zwei Seiten und den Scheitel des Dekorationslochs 20 umschließt. Der Verbindungsabschnitt 15 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zum Nabenbefestigungsabschnitt 10a und verbindet die ersten Verstärkungsteile 11a der benachbarten Speichen miteinander.
Der in der Breite mittlere Abschnitt 13 der Speiche ist, entlang den breitenmäßigen Enden der Speiche, von den Verstärkungsabschnitten 11, 11 umgeben. Der in der Breite mittlere Abschnitt 13 ist so angeordnet, dass er zur Innenseite des Rads relativ zum Verstärkungsabschnitt 11 vertieft ist.
Der Oberflächenkrümmungs-Verbindungsabschnitt R wird durch Biegen geformt. Der Oberflächenkrümmungs-Verbindungsabschnitt R erweitert sich von seinem proximalen Ende zu seiner Außenumfangsseite hin und ist mit dem Scheibenflansch 10c verbunden. Der Scheibenflansch 10c erstreckt sich in der Radachsrichtung. Der Scheibenflansch 10c ist mit einer Oberfläche ausgebildet, die sich in der Radachsrichtung erstreckt, zum Ansetzen und Schweißen an die Felge. Der Scheibenflansch 10c hat eine Funktion darin, die einzelnen Speichen 10b miteinander zu verbinden, um eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten.
2 ist eine Perspektivansicht der Scheibe 10. In 2 liegt der Nabenbefestigungsabschnitt 10a der Scheibe 10 im Wesentlichen auf einer flachen Ebene. Im Gegensatz hierzu erstreckt sich die Speiche 10b von dem Nabenbefestigungsabschnitt 10a weg, ist zur Außenseite hin gebogen und erstreckt sich im Wesentlichen parallel zum Nabenbefestigungsabschnitt 10a, ist an dem Oberflächenkrümmungs-Verbindungsabschnitt R zur Innenseite hin gebogen und ist dann mit dem Scheibenflansch 10c verbunden.
Wie oben beschrieben, wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, der Wölbungsabschnitt einer Basis des Verstärkungsabschnitts der Speiche vor der Formung des prototypischen Dekorationslochs ausgebildet. Dies erleichtert die Bildung der Speiche und des Scheibenflansches. Auch wird der Scheibenflansch geformt, nachdem das prototypische Dekorationsloch an dem Rohling ausgebildet ist. Dies vermeidet das Erfordernis nach Rückstanzen zur Bildung der Löcher durch sowohl ein flaches Teil der Scheibe als auch den Scheibenflansch, nachdem der Scheibenflansch gebildet ist. Dies verbessert die Produktivität der Scheibe. Zusätzlich wird verhindert, dass der Außenumfang des Dekorationslochs durch das Biegen signifikant verformt wird, und dementsprechend wird verhindert, dass der Endrand des Scheibenflansches wellig wird. Dies verbessert die Ausbeute der Scheibe, während Defekte verhindert werden, wie etwa eine ungenügende Sitzfestigkeit und geringe Montagepräzision.
Auch wird in der vorliegenden Erfindung das Welligwerden des Unterrands 10c (innen) des Scheibenflansches beseitigt, wenn der Schritt der Bildung des Scheibenflansches mittels des Plattenrohlings durchgeführt wird, worin das Außenumfangsrandteil 100ea des Plattenrohlings, das zum prototypischen Dekorationsloch weist, von dem ersten Referenzkreis radial einwärts vertieft wird. Ferner wird die Verformung und das Welligwerden des Außenumfangsteils 200e des prototypischen Dekorationslochs durch das Biegen beseitigt, wenn der Formungsschritt des Scheibenflansches mittels des Plattenrohlings durchgeführt wird, worin das mittlere Außenumfangsteil des prototypischen Dekorationslochs von dem zweiten Referenzkreis radial einwärts vertieft wird. Ferner bekommen das Unterende 10c (innen) und das Oberende 10c (außen) des Flansches jeweils eine im Wesentlichen gleichmäßige Höhe in der axialen Richtung, wenn der Außenumfangsrand des Plattenrohlings und der Außenumfang des prototypischen Dekorationslochs beide die oben beschriebene vorbestimmte Form haben. Dementsprechend hat der Scheibenflansch 10c selbst eine gleichmäßige Breite.
Nachfolgend wird ein Speichenrad der vorliegenden Erfindung in Bezug auf 3 beschrieben. Das Speichenrad der vorliegenden Erfindung wird gebildet, indem eine Außenumfangsfläche des Scheibenflansches 10c einer Scheibe 10 auf eine Innenumfangsfläche der Felge 2 gesetzt wird und diese miteinander verschweißt werden.
In 3 hat die Felge 2 eine im Wesentlichen zylindrische Form und hat einen außenseitigen Flansch. An der Innenseite des außenseitigen Flansches der Felge 2 ist ein außenseitiger Wulstsitz ausgebildet, in dem ein Reifenwulst sitzt. An der Innenseite des außenseitigen Wulstsitzes ist ein Vertiefungsabschnitt 2c mit kleinstem Durchmesser ausgebildet. Der außenseitige Wulstsitz und der Vertiefungsabschnitt 2c (ein außenseitiges Teil davon) sind durch eine Seitenwand 2a glattgängig miteinander verbunden. Insbesondere sind der Vertiefungsabschnitt 2c und die Seitenwand 2a durch einen Biegungsabschnitt 2b miteinander verbunden. Der Biegungsabschnitt 2b ist im Querschnitt halbkreisförmig. Ein innenseitiger Wulstsitz ist an der Innenseite des Vertiefungsabschnitts 2c durch eine Seitenwand gebildet. Der innenseitige Wulstsitz ist mit einem innenseitigen Flansch verbunden. In der folgenden Beschreiben bezieht sich ein Begriff „Vertiefungsabschnitt” auf einen außenseitigen Teil des Vertiefungsabschnitts (ein Verbindungsteil mit dem außenseitigen Wulstsitz). Zwischen dem außenseitigen Flansch und dem innenseitigen Flansch, die an den beiden Enden der Felge 2 ausgebildet sind, ist ein Reifen aufgenommen.
Die Felge 2 kann z. B. hergestellt werden, indem ein rollenförmiger Stahl mit vorbestimmter Form zu einer zylindrischen Form aufgerollt wird, oder indem eine Stahlplatte zu einer zylindrischen Form aufgerollt wird und dann der zylindrische Stahlplattenzylinder einer Walzformung oder dgl. zu einer vorbestimmten Querschnittsform unterzogen wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Herstellungsverfahren beschränkt.
In der Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die Felge 2 und die Scheibe 10 miteinander verbunden, indem die Außenumfangsfläche des Scheibenflansches 10a auf die Innenumfangsfläche des Vertiefungsabschnitts 2c der Felge 2 aufgesetzt wird und das außenseitige Teil des Sitzbereichs verschweißt wird, um ein Schweißteil 5 zu bilden. Jedoch kann die Außenumfangsfläche des Scheibenflansches 10a auch an eine Innenumfangsfläche eines beliebigen Abschnitts der Felge 2, anders als dem Vertiefungsabschnitt 2c, angesetzt und verschweißt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf irgendein besonderes Schweißverfahren beschränkt, sondern kann beliebige Schweißverfahren verwenden, enthaltend z. B. Laserschweißen, Plasmaschweißen, CO₂-Bogenschweißen, Metallaktivgas(MAG)-Schweißen, Unterpulver-Bogenschweißen, Wolframinertgas(WIG)-Schweißen. Jedoch kann in dem Fall, dass das Schweißteil an der Außenfläche des Rads sichtbar wird, das Laserschweißen, das Plasmaschweißen oder das WIG-Schweißen bevorzugt angewendet werden, um für ein ästhetischeres Erscheinungsbild an einer geschweißten Wulstfläche zu sorgen. Insbesondere kann im Hinblick auf Kosten, zuverlässige Schweißfestigkeit und Erscheinungsbild Heißdraht-WIG-Schweißen oder Unterpulver-Bogenschweißen bevorzugt sein.
Der Scheibenflansch 10c kann sich in der Radachsrichtung parallel zurm Vertiefungsabschnitt 2c der Felge erstrecken. Alternativ kann sich der Scheibenflansch 10c so erstrecken, dass sein Durchmesser am distalen Ende etwas zunimmt, um den Scheibenflansch 10c dicht auf die Felge 2 zu setzen.
Das Schweißen des außenseitigen Teils des Sitzbereichs ist eher bevorzugt, um die Schweißfestigkeit des Schweißteils zu verbessern, als das Schweißen an das innenseitige Teil des Sitzbereichs. Die denkbaren Gründe hierfür sind wie folgt: Da die rotierende Scheibe zu einer elliptischen Gestalt verformt wird, wirkt Spannung in der radialen Richtung der Scheibe, was eine Aufweitung (seitliche Erstreckung) des Sitzbereichs zwischen der Scheibe 10 und der Felge 2 verursacht. Daher ist es denkbar, dass im Falle des Schweißens des innenseitigen Teils des Sitzbereichs die Spannung, die die Aufweitung des Sitzbereichs verursacht, von dem außenseitigen Teil des Sitzbereichs zu dem Schweißteil übertragen wird, und die Spannung, die auf das Schweißteil einwirkt, aufgrund des Hebelprinzips zunimmt.
Im Gegensatz hierzu wird, im Falle des Schweißens des außenseitigen Teils des Sitzbereichs, die Spannung, die eine Aufweitung des Sitzbereichs verursacht, lediglich direkt auf das Schweißteil oder das außenseitige Teil des Sitzbereichs ausgeübt. Daher wirkt eine geringere Belastung auf das Schweißteil, im Vergleich zu dem Fall, wo das innenseitige Teil des Sitzbereichs geschweißt wird.
4 ist eine Perspektivansicht des Sitzbereichs zwischen der Scheibe und der Felge. In der vorliegenden Erfindung erstreckt sich das Dekorationsloch 20 zum Außenumfang der Scheibe. Daher sieht es so aus, als ob die Scheibe direkt mit der Felge verbunden ist. Dies verbessert das Design des Rads.
5 zeigt eine Modifikation des Verstärkungsabschnitts der Speiche. In der in 5 gezeigten Ausführung ist ein breitenmäßig mittlerer Abschnitt 13y von den Verstärkungsabschnitten 11y, 11y umschlossen, die die breitenmäßigen Enden der Speiche 10b2 sind. Jedoch steht, anders als in der in 2 und 4 gezeigten Ausführung, der breitenmäßig mittlere Abschnitt 13y relativ zum Verstärkungsabschnitt 11y zur Außenseite des Rads vor.
In dieser Modifikation wird in dem Vorformungsschritt jeder der Wölbungsabschnitte 110 auch so geformt, dass er in der Richtung vorsteht, in der der Verstärkungsabschnitt von dem mittleren Abschnitt der Speiche hochsteht, wie später beschrieben. Jedoch ist die Speiche 10b2 gemäß dieser Modifikation in einer in 4 gezeigten Positionsbeziehung zur Speiche 10b vorgesehen, sodass die Speiche 10b2 von innen nach außen gewendet ist, sodass sie zur Speiche 10b wird, und umgekehrt. Daher steht der Wölbungsabschnitt 110 zur Innenseite des Rads vor.
Auch kann, wie in 6 gezeigt, der Scheibenflansch 10c ein Sitzscheibenflanschteil 10cp und ein Verbindungsscheibenflanschteil 10ct enthalten. Das Sitzscheibenflanschteil 10cp erstreckt sich parallel zu einem entsprechenden Sitzteil der Felge 2. Das Verbindungsscheibenflanschteil 10ct ist mit verstärkungsabschnitt 11 der Speiche und mit dem Dekorationsloch 20 verbunden. In diesem Fall hat das Verbindungsscheibensitzteil 10ct an seinem distalen Ende einen Durchmesser, der zu dem Verstärkungsabschnitt 10 der Speiche und dem Dekorationsloch 20 zunimmt. Der Verstärkungsabschnitt 11 der Speiche und das Dekorationsloch 20 sind mit dem distalen Ende des Verbindungsscheibenflanschteils 10ct verbunden.
Auch kann, wie in 7 gezeigt, der Scheibenflansch 10c ein Sitzscheibenflanschteil 10cp und ein Verbindungsscheibenflanschteil 10ct2 enthalten. Das Sitzscheibenflanschteil 20cp erstreckt sich parallel zu dem entsprechenden Sitzteil der Felge 2. Das Verbindungsscheibenflanschteil 10ct2 ist mit dem Verstärkungsabschnitt 11 der Speiche und mit dem Dekorationsloch 20 verbunden. In diesem Fall hat das Verbindungsscheibenflanschteil 10ct2 an seinem distalen Ende einen Durchmesser, der zu dem Verstärkungsabschnitt 11 der Speiche und dem Dekorationsloch 20 zunimmt. Der Verstärkungsabschnitt 11 der Speiche und das Dekorationsloch 20 sind mit dem distalen Ende des Verbindungsscheibenflanschteils 10ct verbunden.
Der in 6 und 7 gezeigte Scheibenflansch 10c kann in dem Schritt von 1(c) oder dem Schritt von 1(d) hergestellt werden, oder unmittelbar nach dem Schritt von 1(c) oder dem Schritt von 1(d).
Die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungen beschränkt. Zum Beispiel kann die Form des Außenumfangsrands des Rohlings und die Form des Außenumfangs des prototypischen Dekorationslochs in Abhängig vom Bearbeitungsgrad zur Bildung des Scheibenflansches verändert werden, solange diese Formen erlauben, dass eine Verformung und Streckung dieses Außenumfangsrands und des Außenumfang aufgehoben wird, sodass, als Folge der Formung des Scheibenflansches, dessen jeweilige Ober- und Unterenden in der axialen Richtung eine im Wesentlichen gleichmäßige Höhe haben.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine spezifische Form der Speichen oder eine spezifische Form der Dekorationslöcher beschränkt. Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezifische Anzahl von Speichen oder eine spezifische Anzahl von Dekorationslöchern beschränkt, solange eine Mehrzahl der Speichen und eine Mehrzahl der Dekorationslöcher vorgesehen sind. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezifische Form oder eine spezifische Anzahl der Verstärkungsabschnitte der Speichen beschränkt. Ferner kann an den Speichen zur Gewichtsreduktion ein zusätzliches Loch ausgebildet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1(a) bis 1(d) sind Prozessschrittdiagramme, die ein Beispiel eines Verfahrens der Herstellung einer Speichenradscheibe gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen;
2 ist eine Perspektivansicht einer Scheibe;
3 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines Stahlrads für ein Fahrzeug gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Perspektivansicht einer Speichenradscheibe unter Verwendung der Scheibe gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Perspektivansicht einer Speichenradscheibe unter Verwendung einer Scheibe gemäß einer Modifikation der Ausführung der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Schnittansicht eines Sitzbereichs zwischen einer Felge und einer Scheibe gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
7 ist eine Schnittansicht eines Sitzbereichs zwischen einer Felge und einer Scheibe gemäß einer noch anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

10: Dekorationsloch
10a: Nabenbefestigungsabschnitt
10b, 10b2: Speiche
10c: Scheibenflansch
11, 11y: Verstärkungsabschnitt
11a, 11a2: erstes Verstärkungsteil
11b, 11b2: zweites Verstärkungsteil
13, 13y: mittlerer Abschnitt
14: erhöhter Abschnitt
15: Verbindungsabschnitt
20: Dekorationsloch
100: Plattenrohling
100b: prototypisch geformte Speiche
100e: Außenumfangsrand
100ea: Außenumfangsrandteil
110: Wölbungsabschnitt
200: prototypisches Dekorationsloch
200e: Außenumfangsteil des prototypischen Dekorationslochs
C1: erster Referenzkreis
C2: zweiter Referenzkreis

Zusammenfassung
(gemäß Deckblatt der WO 2009/051230 A1)
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe angegeben, dessen Produktivität und Produktionsausbeute verbessert ist und bei dem eine schlechte Schweißung an dessen Felge verringert ist. Das Herstellungsverfahren umfasst einen Vorformungsschritt der Formung einer Mehrzahl von erhöhten Abschnitten (110) für die Basis der Verstärkungsabschnitte (11) von Speichenabschnitten in einem im Wesentlichen kreisförmigen Plattenrohling (100), konzentrisch an der Außenumfangsseite als Bolzenlöcher (10e), einen Öffnungsschritt zum Öffnen einer Mehrzahl von dekorativen Prototyplöchern (200) in dem erhöhten Abschnitt, um hierdurch Speichenprototypabschnitte (110b) zwischen den benachbarten dekorativen Prototyplöchern zu bilden, einen Scheibenflanschformungsschritt zum Formen eines Scheibenflansches (10c) durch orthogonales Biegen des Außenumfangsabschnitts des Plattenrohlings, der die geöffneten dekorativen Prototyplöcher aufweist, parallel zur Radachsrichtung, um hierdurch den oberen Endrand des Scheibenflansches mit den ausgebildeten Außenrändern der dekorativen Prototyplöcher darzustellen, und einen Speichenabschnittformungsschritt zum Bilden der Speichenabschnitte (10b) durch Formen der Verstärkungsabschnitte an den Speichenprototypabschnitten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-1704 [0006]
- JP 2005-119355 [0006]
- EP 1262333 [0006]
- JP 3460764 [0006]
- JP 2005-35330 [0006]
- WO 2009/051230 A1 [0069]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe, umfassend: einen Schritt der Vorformung einer Mehrzahl von Wölbungsabschnitten an einem im Wesentlichen kreisförmigen Plattenrohling, wobei die Wölbungsabschnitte konzentrisch und umfangsmäßig außerhalb eines Bolzenlochs angeordnet sind, wobei jeder der Wölbungsabschnitte eine Basis eines Verstärkungsabschnitts einer Speiche ist; einen Schritt der Formung einer Mehrzahl von prototypischen Dekorationslöchern an den jeweiligen Wölbungsabschnitten zur Bildung einer prototypisch geformten Speiche zwischen den benachbarten prototypischen Dekorationslöchern; einen Schritt der Formung eines Scheibenflansches durch Biegen eines Außenumfangsabschnitts des Plattenrohlings, an dem die prototypischen Dekorationslöcher ausgebildet sind, mit einem rechten Winkel, sodass er im Wesentlichen parallel zur Radachsrichtung ist, sodass ein Außenumfang des resultierenden Dekorationslochs einen oberen Endrand des Scheibenflansches bildet; und einen Schritt der Formung der Speiche, indem die prototypisch geformte Speiche mit dem Verstärkungsabschnitt versehen wird.
Das Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe nach Anspruch 1, worin der Schritt der Formung des Scheibenflansches ferner enthält, ein Teil eines Außenumfangsrands des Plattenrohlings, der zum prototypischen Dekorationsloch weist, radial einwärts von einem ersten Referenzkreis, der durch das andere Teil des Außenumfangsrands des Plattenrohlings hindurchgeht, das zu einem distalen Ende der prototypisch geformten Speiche weist, im Wesentlichen zu vertiefen.
Das Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe nach Anspruch 1 oder 2, worin der Schritt des Formens des Scheibenflansches ferner enthält, ein mittleres Teil eines Außenumfangs des prototypischen Dekorationslochs radial einwärts von einem zweiten Referenzkreis, der ganz außerhalb des Außenumfangs des prototypischen Dekorationslochs angeordnet vorbei läuft, im Wesentlichen zu vertiefen.
Speichenrad, umfassend eine Felge sowie eine Speichenradscheibe, die durch das Verfahren zur Herstellung einer Speichenradscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt ist, worin eine Außenumfangsfläche eines Scheibenflansches der Speichenradscheibe an eine Innenumfangsfläche der Felge gesetzt und geschweißt ist.