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Metallene, für ein Fahrzeugrad bestimmte Radscheibe Die Erfindung
betrifft eine metallene, für ein Fahrzeugrad bestimmte Radscheibe, die die Form,
einer etwa parabolisch gewölbten Schale mit flachem Nabenabschnitt, mit dünnwandigem
zylindrischem Flanschrand und sich in Richtung auf diesen Rand zu allmählich verjüngendem
Wandungsquerschnitt hat. Es ist ein Verfahren zur Herstellung einer solchen schalenförmigen
Radscheibe bekannt, bei welchem ein Blechzylinder zunächst durch einen Prägevorgang
in die Form einer Schale gebracht wird, die dann mit Hilfe eines Drückwerkzeuges
die endgültige Form der Radscheibe erhält.
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Radscheiben der erwähnten Art werden beim Betrieb eines Kraftfahrzeuges,
d. h. beim Beschleunigungsvorgang, beim Durchfahren von Kurven mit hoher Geschwindigkeit
und beim Abbremsen, sehr starken Beanspruchungen ausgesetzt. Aus diesem Grunde ist
es von größter Wichtigkeit, daß das Material der fertigen Radscheibe völlig spannungsfrei
ist und die Radscheibe hohe Festigkeitseigenschaften bei großer Elastizität besitzt.
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Diesen Anforderungen entspricht die vorbekannte Radscheibe nicht;
denn einerseits werden beim Zusammenschweißen des Blechzylinders aus einem länglichen,
rechteckigen Blechstück und andererseits bei dem sich anschließenden Ausprägen der
Schalenform mittels eines Preßwerkzeuges unvermeidlich schwache Stellen und schädliche
Spannungen in der Radscheibe erzeugt, da die Einheitlichkeit der kristallinen Metallstruktur
bei diesen Arbeitsvorgängen nicht gewahrt bleibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine metallene, durch einen prückvorgang
erzeugte Radscheibe zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist, d, h., in der
beim Betrieb keine unzulässigen, Spannungen zur Auswirkung kommen können, die die
Stabiltät der hoch beanspruchten Radscheibe- beeinträchtigen würden..
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Die Erfindung besteht darin, ,daß die Wandstärke der Radscheibe entsprechend
der- Änderung des Sinus jenes Winkels abnimmt; -der -von der an einer beliebigen
Stelle des parabolisch gewölbten Mittelabschnittes angelegten Tangente und der Achse
der schalenförmigen Scheibe gebildet wird. Eine Rad-Scheibe, die gemäß dieser Vorschrift
durch einen Druckvorgang geformt wird, ist allen in anderer Weise oder in anderer
Form erzeugten Radscheiben bedeutend überlegen. Diese Überlegenheit beruht auf dem
Umstand, daß die schalenförmige Radscheibe in radialer Richtung völlig spannungsfrei
ist, weil die Verformung beim Druckvorgang nur in axialer Richtung stattgefunden
hat. Die Materialteilchen des Scheibenrohlings werden beim Druckvorgang und bei
Einhaltung der ,genannten Vorschrift lediglich in axialer Richtung gegelleinander
verlagert,' ohne daß dabei Spannungen oder Verformungen in radialer Richtung auftreten.
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Dies führt zu einer Radscheibe, .die im, praktisch-en,-Betrieb den
dabei auftretenden sehr hohen Beanspruchungen in optimaler Weise widersteht. Man
ist daher in der Lage, derart geformte Radscheiben sehr viel leichter auszubilden
als bisher, so daß auch ihr Trägheitsmoment kleiner und ihre Elastizität größer
wird, und zwar unter Wahrung hinreichend großer. Festigkeit.
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Zweckmäßig ist der Mittelabschnitt der Radscheibe durch in Axialriehtupg
vorgenommene Kaltbearbeitung des Scheibenmetalls geformt und in radialer Richtung
spannungsfrei. Die Zeichnung veranschaulicht die Aufeinanderfolge der wichtigsten
Arbeitsvorgänge bei der Herstellung einer Radscheibe nach; der Erfindung: F i g.
1_ zeigt schaubildlich eine ausgestanzte flache. Ringplatte, aus der die schalenförmige
Radscheibe geformt wird; F i g. 2 zeigt die schalenförmige Radscheibe nach dem Druckvorgang;
F i g. 3 zeigt die durch einen anschließenden Preßvorgang in ihre endgültige Form
gebrachte Radscheibe; F i g. 4 zeigt die Radscheibe eingepreßt in eine Felge und
F i g. 5 zeigt in Seitenansicht, in größerem Maßstab und teilweise im Schnitt, den
Druckvorgang und die dabei verwendeten Werkzeuge.
Sollen Radscheiben
mit sich verjüngender Wandstärke hergestellt werden, wie sie schaubildlich in F
i g. 2 bzw. 3 dargestellt sind, so wird von einer flachen, am Rande bearbeiteten
Ringplatte B (F i g. 1) ausgegangen, die durch Drücken in die in F i g. 2 veranschaulichte
Schalenform C (im Querschnitt in F i g. 5 dargestellt) überführt und dann in die
endgültige Form nach F i g. 3 gepreßt wird, worauf die erforderlichen Löcher eingestanzt
werden.
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Der Drückvorgang wird mit Hilfe der in F i g. 5 veranschaulichten
Werkzeuge durchgeführt. Der Drückdorn 81 ist in einem Spindelkasten 101 drehbar
gelagert und mittels eines Motors od. dgl. antreibbar. Das Drückwerkzeug
104 wird von einem Gehäuse od. dgl.105 getragen, das in einem Joch 106 gelagert
ist. Das Drückwerkzeug 104 kann in zwei Richtungen verstellt werden, so daß
es sich der Konturenform des Drückdorns folgend bewegen läßt. Die Bewegung des Drückwerkzeuges
wird mittels einer Schablone gesteuert.
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Wird beim Drückvorgang das Drückwerkzeug 104
so bewegt, daß
es der Konturenform des Drückdorns 81 folgt, so wird jedes Teilchen der Scheibe
B in Achsrichtung des Drückdorns verlagert, nicht jedoch in radialer Richtung. Der
äußere Durchmesser der Scheibe B bleibt also immer unverändert und der Außendurchmesser
der fertigen Schale C ist infolgedessen genauso groß, wie der Durchmesser der ursprünglichen
Scheibe B. Um das zu erreichen, ist die Konturenform des Drückdorns so gewählt,
daß -wenn die Teilchen der Scheibe allmählich in Achsrichtung verlagert werden -
die Wandstärke der Scheibe sich allmählich verringert, und zwar entsprechend der
axialen Verlagerung und unter Beibehaltung des ursprünglichen Außendurchmessers.
Die Wandstärke nimmt dabei im Verhältnis zum Sinus desjenigen Winkels ab, der an
jeder Stelle der Kurve der Schalenform zwischen der angelegten Tangente und der
Achse der fertigen Schale eingeschlossen ist. Anders ausgedrückt: Die Wandstärke
nimmt nach Maßgabe der fortschreitenden Änderung des Sinus jenes Winkels ab, der
von der Tangente an den entsprechenden Kurvenabschnitt einerseits und der Achse
andererseits eingeschlossen ist. Die Wandstärke im Bereich der Nabe kann etwa 2,5mal
so groß sein wie die Wandstärke am äußeren Rand. Im Bereich der Nabe kann also die
Wandstärke beispielsweise 9,53 mm und am äußeren Rand dagegen nur noch 3,97 mm betragen.
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Bei dem Drückvorgang findet eine Kaltbearbeitung des Metalls statt,
ohne daß dieses in unzulässiger Weise beansprucht würde. Es bleiben daher die optimalen
physikalischen Eigenschaften erhalten, so daß das Fertigerzeugnis eine maximale
Festigkeit bei höchster Elastizität aufweist. Es ist weder notwendig, die Scheibe
vor dem Drückvorgang heiß oder kalt zu bearbeiten, noch braucht das Metall nach
dem Drükken behandelt zu werden, um etwa darin vorhandene Spannungen auszugleichen.
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Die fertig geformten Radscheiben werden in einer Stanzpresse üblicher
Bauart weiter bearbeitet, um in den flachen Nabenabschnitt Bolzenlöcher 196 einzustanzen,
das Nabenloch 238 auf einen größeren Durchmesser zu erweitern und gegebenenfalls
Handlöcher 179 einzuarbeiten. Ist dies geschehen und sind, soweit notwendig, die
Bolzen- und Nabenlöcher bearbeitet worden, so werden die fertigen Scheiben F in
Metallfelgen G üblicher Bauart eingepreßt, um mit diesen zusammengeschweißt zu werden,
wie dies in F i g. 4 veranschaulicht ist. Die Radscheibe hat die gewünschte schalenförmige
Gestalt mit gewölbtem und durchlochtem Mittelabschnitt, dessen Wandung sich nach
außen bin in der Wandstärke bis auf einen verhältnismäßig dünnen Felgenflansch verringert,
was den Vorteil hat, daß die Radscheibe bei geringstem Gewicht maximale Festigkeit
und Elastizität besitzt.
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Der genau durchführbare Drückvorgang, der auf die Radscheibe bzw.
Schale ausgeübt wird, hat ferner zur Folge, daß das aus Felge und Radscheibe bestehende
Aggregat hinsichtlich seiner Umfangsabmessungen und seiner Durchmesser und die Konzentrizität
der Wulstsitzflächen der Felge zur Radachse sehr viel genauer sind als dies bisher
erreichbar war. Die Genauigkeit der Ausführung des Rades ist derart, daß die Herstellungstoleranzen
um ein Viertel oder bis zur Hälfte derjenigen Toleranzen herabgesetzt werden können,
die bei bisher üblichen Radscheiben und Felgen erforderlich waren.