DE1908465C3 - Verfahren zur Herstellung eines emstuckigen Leichtmetall Speichen rades - Google Patents

Description

Um derartige Nachteile und Schwierigkeiten zu beseitigen, ist ein anderes Herstellungsverfahren vorge-35 schlagen worden (französische Patentschrift 1491895), mit dem man jede beliebig gestaltete Radscheibe mit Nabe und Felgenansatz einstückig herstellen kann, wenn der schalenförmige Rohling einen schräg nach außen gerichteten Rand erhält und

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen 40 m'.i einer der Endform entsprechenden Materialver-Herstellung eines einstückigen Leichtmetall- teilung so weitgehend ausgeschmiedet wird, daß zwei Speichenrades mit Nabenteil und Luftreifenfelge für vorgeformte, senkrecht zueinander liegende Felgen-Fahrzeuge, ausgehend von einer gegossenen Metall- bettabschnitte entstehen, von denen einer in eine ronde, die nach Erwärmung im Gesenk zu einer Zwi- Schräglage umgebogen wird und dann beide Felgenschenform mit verdicktem Rand gepreßt wird und 45 bettabschnitte durch bekanntes Rolldrücken in die bei deren Verformung zum Fertigteil das Nabenteil endgültige Felgenform überführt werden. Dabei kann mit den Speichen warm im Gesenk ausgepreßt, der der Arbeitsaufwand zum Vorstrecken der Felgenverdickte Rand spanlos gegabelt und durch Fließroll- schenkel entfallen.

drücken in die fertige Felgenbettform überführt wird, f >m eine ausreichende Qualität zu erreichen, ist

sowie mit einer spanlosen Endbearbeitung und gege- 50 bei diesem Verfahren eine genaue Abstimmung zwibenenfalls Warmbehandlungen. sehen Vorform und Fertigform sowie zwischen Preß-

Es sind bereits Verfahren für diesen Zweck be- teiltemperatur, Gesenktemperatur und Verformungsschrieben worden, da geschmiedete Räder eine we- geschwindigkeit notwendig. Selbst bei sorgfältiger sentlich höhere Festigkeit als gegossene Räder besit- Abstimmung dieser Einflußgrößen ist auf Grund des zen. Grundsätzlich besteht bei den bekannten 55 senkrecht und waagerecht verlaufenden Materialflus-Schmiedeverfahren eine Schwierigkeit darin, daß der ses und auf Grund des von zwei Seiten in den rohrim allgemeinen stark hinterformte Felgenbettraum förmigen Felgenabschnitt einlaufenden Materials nur stufenweise nacheinander in mehreren verschie- eine Scherzone nicht vermeidbar, d. h., im Bereich denen Gesenken ausgeschmiedet werden kann. Die des Übergangs von der Radscheibe zum Felgenbett betreffenden Schmiedegesenke müssen dazu mehrtei- 60 treten Sogstellen und Materialtrennungen auf, die zu lig und mit konzentrisch verstellbaren Einsätzen aus- Brüchen führen können. Bei dynamischen Beansprugerüstet werden, so daß eine spanlose Herstellung ge- chungen des Rades im Einsatz stellt diese Zone eine schmiedeler Räder bisher nur mit einem ungewöhn- Schwachstelle dar.

lieh hohen Arbeits- und Kostenaufwand möglich Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, eine

war. 65 Schmiedeform und eine Herstellungsweise zu finden,

Insbesondere für Kraftfahrzeugräder aus Leicht- die diese Nachteile nicht aufweisen,
metall werden besonders formfeste Konstruktionsab- Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung wird ein

messungen verlangt, wobei die Radscheibe auf einer Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschla-

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gen, welches dadurch gekennzeichnet ist daß eine In Weiterbildung dieses erfindunesgemaßen Ver-

Zwischenform mit fertigem Nabenteil mit Speichen fahrens kann während des Aufspalten im gieicntn

und einer im Querschnitt etwa rechteckigen Rand- Zug zum Felgenbett fließrollgedruckt werden^ υ e

verdickung gesenkgepreßt und daß die Randverdik- Spaltrolle wird damit gleichzeitig auch als uruchroiie

kung aufgespalten wird. 5 benutzt. , .

Es ist bekannt, zur Herstellung einfacher Seilrollen In den Zeichnungen sind zwei AustuhrungsDe:-

den Rand einer ebenen Metallscheibe mit einer spiele von Kraftfahrzeugrädern mit Einzelheiten zum

Spaltrolle aufzuschneiden, dann den entsprechenden Verständnis des erfindungsgemaßen Herstellungsver-

Ringspalt mit einer Formrolle aufzuweiten und fahrens dargestellt. Es zeigt

schließlich mit einer'entsprechend breiten Profilrolle io Fig. 1 ein gewölbtes Scheibenrad tür Rramanr-

das gewünschte Profil auszuwalzen. Auf diese Weise zeuge im Querschnitt,

sind bisher jedoch nur einfache Rillenkränze herge- F i g. 2 ein vielgestaltiges Speichenrad in gleicher

stellt worden und keine beliebig gestalteten Felgen- Darstellung und

bettformen für Kraftfahrzeugräder mit einer verhält- F i g. 3 dessen Teilansicht von innen gesehen in

nismäßig weiten axialen Ausdehnung und unregelmä- 15 Richtung des Pfeiles III nach Fig. 2,

ßigen, in bestimmten Bereichen verstärkten Quer- Fig.4 die entsprechende Teilansicht von aulien

schnitten. Die Verstärkung wird insbesondere im Be- gesehen in Richtung des Pfeiles IV in F1 g. 2 und

reich der Felgenhörner verlangt, wenn der Gewichts- Fig. 5 den Querschnitt des fertig iin Gesenk g·-·-

vorteil des Leichtmetalls gegenüber Stahl in vollem preßten Teiles,

Umfang ausgenutzt werden soll. 20 Fig. 6 dessen Ringrand in vergrößertem MaUstan

Die eventuellen Nachteile einer Kaltverformung und dazu

bei Aufspaltung des Ringrandes nach dem erfin- Fig. 7 bis 10 die Ausformung des Felgenhettes mit

dungsgemäßen Verfahren werden durch Wärmebe- Zwischenstufen des Arbeitsvorgangs und der scnritt-

handlungen beseitigt, die zu einer homogenen Struk- weise erzielten Umwandlung.

tür des Gefüges infolge Rekristallisation führen. 25 Das Verfahren ergibt spanlos und ohne Rücksicht Neben dem günstigeren Ausgangsquerschnitt der auf die Ausgestaltung der Radscheibe mit Nabe oder erfindungsgemaßen Zwischenform mit der im Quer- Rippen auch die jeweils vorgesehene Felgenform, schnitt etwa rechteckigen Randverdickung ergeben insbesondere mit außen verstärkten Felgenhornern sich weitere Vorteile dadurch, daß einfachere Preß- und dazu parallel verlaufenden Verstärkungen fur werkzeuge Verwendung finden können, ein leichteres 30 eine sichere Führung des Reifens bei Kraftfahrzeug-Herausnehmen des Werkstückes nach dem Auspres- rädern allein durch die Form des Preßgesenkes und sen möglich ist und daß das Werkzeug insgesamt eine die Schablonenführung der Drückrollen gegenüber höhere Standzeit aufweist. Vor allem der einfachere dem in einer Fließdrückbank eingespannten Preßteil. Aufbau des Werkzeugs und die Möglichkeit des Auch die Wahl des Metalls, insbesondere Leichtmeieichteren Enlformens führen dazu, daß die Preßzeit 35 tails, ist für das Verfahren ohne grundsätzliche Begegenüber dem bekannten Verfahren wesentlich ver- deutung, und man kann im Bedarfsfälle Zwischenringen wird glühungen vornehmen, wenn man eine Verfestigung Die erfindungsgemäße Zwischenform erhält bereits des geschmiedeten bzw. gewalzten Metalls mindein einem einzigen Gesenk die fertigen Radabmessun- stens teilweise rückgängig machen will, um den gen mit einem Randquerschnitt, der die preßtech- 40 Kraftaufwand für die Verformung herabzusetzen, nisch günstige Materialverteilung ohne die Gefahr Grundsätzlich ist nur eine Drückrolle mit entsprevon Riß- und Faltenbildung und damit ein einwand- chenden Schablonenführungen notwendig, bs ist freies Gefüge gewährleistet. Die erforderlichen Kon- zweckmäßig, die bekannten Fließdruckbanke mit trollarbeiten bis zur Einspannung des geschmiedeten mehreren, insbesondere drei, gleichzeitig bzw. kurz Formteils in die betreffende Fließdrückbank sind da- 45 nacheinander konzentrisch angreifenden Druckrollen durch weitgehend vereinfacht. Den erfindungsgemä- zu verwenden. . ßen rechteckigen Ringrand erhält man allein durch F i g. 1 zeigt ein verhältnismäßig einfaches Scnei-Einhaltung des vorgesehenen Abstandes der Gesenk- benrad 1 mit verstärkten Felgenhörnern 11 und parhälften beim Zusammenpressen mit einer Wand- allel dazu verlaufenden Querschnittsveranderungen stärke in überraschend engen Fertigungstoleranzen. 50 12, die eine sichere Führung des Reifens im Felgen-Die übliche Entfernung des Preßgrates am Außen- raum ergeben. Das Scheibenrad 1 besteht aus einer rand durch Absägen oder Abdrehen ergibt eine Aluminiumlegierung und wird in bekannter Weise gleichmäßige Ringmantelfläche für das nachfolgende aus einem zylindrischen Gußrohling durch Wurm-Fließrolldrücken, wozu man zweckmäßig auch die pressen tellerähnlich mit verdicktem Rand vorgeebenen Flächen senkrecht zur Außenringfläche des 55 formt. Anschließend wird die nicht dargestellte Vorerfindungsgemäßen Ringrandes überarbeitet. form in einem zweiteiligen Gesenk bereits zur Zwi-Weitere Arbeitsgänge sind nicht mehr erforderlich, schenform einer beliebig gestalteten Radscheibe eine, einwandfreie Zentrierung ergibt sich bei ausrei- mit entsprechender Nabe 4 und einer einfachen, etwa chend fester Einspannung des Preßteils in der Fließ- rechteckigen Randverdickung 5 nach F i g. 5 ausgedrückband von selbst. 60 schmiedet, dessen zylindrische Mantelfläche 6 in bc-Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eig- kannter Weise atirch Drückrollen einfach aufgespalnet sich damit ganz besonders für die Massenferti- ten und beiderseits in axialer Richtung ausschließlich gung von Kraftfahrzeugrädern und wird zweckmäßig durch Schablonenführung von Drückrollen bis in die auch so ausgeführt, daß beim Aufspalten der Rand- endgültige Felgenbettform 10 nach Fig. 10 fließrollverdickung ein zusätzlicher, seitlicher Druck durch 65 gedruckt wird. Die üblichen Bohrungen für die Befeschablonengesteuerte Drückrollen ausgeübt wird, stigungsschrauben und die Ausführung der Nabend.h., die Drückrollen müssen neben der radialen bohrung sind aus der Darstellung nach Fig. 1 ohne auch eine axiale Bewegung ausführen. weiteres ersichtlich.

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F i g. 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel ein dielte Form 8' gedrückt, während der andere Sehen

:' Leichtmetallrad 2 für Kraftfahrzeuge, dessen Felgen- kel 18 in ganz entsprechender Weise von einer ande-

hörner 21 und Verstärkungen 22 in ähnlicher Weise ren Drückrolle in der entgegengesetzten Richtung zu

ausgebildet sind wie beim Scheibenrad 1 nach nächst die gestrichelte Form 18'erhält.

Fig. I. Der wesentliche Unterschied dieses zweiten 5 In der Zwischenstufe nach Fig.9 entsteht die

Beispiels besteht jedoch in der sehr formfesten Aus- Schenkelform 9 durch eine Druckrolle 19 und au!

gestaltung der Radscheibe 23 bis dicht an die der anderen Seite die Schenkelform 9'durch eine an·

Nabe 24. dere Druckrolle 19'.

Aus Fig. 3 ist die Teilansicht von innen gesehen Fig. 10 zeigt schließlich die fertige Felgenbettin Richtung des Pfeiles III nach Fig. 2 zu entneh- io form 10, wozu eine den Drückrollcn 19 formähnlichc j men, während Fig.4 die entsprechende Teilansicht, Drückrolle 20 eingezeichnet wurde. Auf diese Weise ; von außen gesehen in Richtung des Pfeiles IV nach entsteht die Verstärkung 22 parallel zum rechter : Fig.2 zeigt. Wie die Darstellung zeigt, hat das form- Felgenhorn 21. Die eingezeichneten Abrundunger • feste Leichtmetallrad 2 eine außerordentlich kompli- der Felgenhörner 21 werden zweckmäßig in bckann- ; zierte Form einer Radscheibe 23 mit Innenbohrun- 15 ter Weise spanabhebend hergestellt, jedoch sind alle ; gen 25, der Nabe 24 und Radbefcstigungsbohrungen anderen Formvorgänge ausschließlich mit der ge- ! 26 mit entsprechenden Sitzflächen 27. Ein besonde- nannten Schablonenführung der Spaltrolle 17 bzw. ; rcr Vorteil dieses Lcichtmetallradcs 2 sind dessen flä- der Drückrollcn 19, 19' und 20 durchführbar. Die chcnhaft hervorstehende speichenartige Stützbereichc während des gesamten Arbeitsablaufs unveränderte ■ 28, zwischen denen jeweils insgesamt fünf freie FeI- ao Einspannung der Radscheibe 23 und die vorgege- ; der 29 ausgefräst bzw. ausgebohrt sind. bene Stützform der hierzu verwendeten und auf der ι Diese Felder 29 sind in Fig. 3 und4 durch gestri- entgegengesetzten Seite der Felgenbettform 10 zur chclte Linien begrenzt zum Zeichen dafür, daß man Abstützung der Fließdrückkräfte dienenden Spannsic jederzeit und unabhängig vom Verfahren heraus- futter entsprechen den vorgegebenen Abmessungen, schneiden kann. Ihr Zweck ist nicht nur die beson- as die nacheinander stufenweise vom fließgedrückten ι dcrs ansprechende Form, sondern in technischer Leicht netall erreicht werden. Man kann für jede einHinsicht eine verbesserte Kühlung des Nabenberei- zclne Stufe grundsätzlich die entsprechend geformten chcs bei hoher Brcmsbelastung und darüber hinaus Drückrollen verwenden, die zur Herstellung der Zwiauch eine wesentliche Einsparung von Material, also schenform7 nach Fig.7 mit den gleichen Abmes-Gewicht und Rotationscncrgic. 30 sungen gleichzeitig oder fast gleichzeitig konzentrisch Fig.5 bis n) zeigen die Ausiormung des hcigenbet- im wesentlichen in radialer Richtung zu führen sind, tes 10 mit den einzelnen Zwischenstufen und der Andererseits kann jedoch grundsätzlich die gleiche schrittweise erzielten Umwandlung der rechteckigen Druckrolle, also eine Gruppe gleichförmig ausgebil-Randvcrdickung5 an der vorgefertigten Radscheibe detcr Druck rollen, unter entsprechender Schablonen-23 mit der Nabe 24 und den speichenartigen Stützbe- 35 führung /ur Durchführung aller Fließrolldrückvorrcichcn 28, die während des Umformungsvorgangs gänge Verwendung finden. Dies wird veranschaulicht keinerlei Formänderung unterworfen werden. Zum durch die gleichzeitige Verwendung der Spaltrolle 17 Fließroildrückcn wird die Radscheibe 23 in bekann- für die Zwkchenform7 und für die Umwandlung des ter Weise in eine Fließdrückbank zwischen zwei ent- Felgenschenkels 8 in die Schenkelform 8' nach sprechend ausgeformte Drückfutter eingespannt, wo- 40 Fig. 8.

bei zweckmäßig auch schon die Felder 29 nach Die zur besseren Veranschaulichung des Herstel-

F i g. 3 und 4 spanabhebend entfernt sind, was die lungsverfahrens im Zusammenhang mit dem gezeich-

Handhabung erleichtert. Die nicht dargestellte Fließ- neten Ausführungsbeispiel in verschiedener Form

drückbank hat eine oder mehrere, insbesondere zwei, von der Spaltrolle 17 abweichenden Drückrollen 19,

paarweise gegeneinander konzentrisch wirksame 45 19' und 20 können also'dadurch ersetzt werden, daß

Drückrollen, die in bekannter Weise durch eine man eine entsprechend schlanke Spaltrolle benutzt

Schabloncnführung gesteuert sind. und diese während ihres kontinuierlichen Vorschubs

Die gegabelte Randform7 nach Fig.7 entsteht in der axialen Richtung jeweils in die gewünschte

durch das Einstechen einer oder mehrerer zueinander Winkellage neigt. Aus statischen Gründen wird man j konzentrisch einwirkender Spaltrollen 17 in die zy- 50 jeweils mindestens zwei auf entgegengesetzten Seiten

] . lindrische Mantelfläche 6, wobei die Spaltrolle 17 so- am gleichen Felgenquerschnitt angreifende Drückrol-

wohl in radialer Richtung zur Radscheibe als auch len benutzen, und aus Gründen der Zeitersparnis ist

gleichzeitig in axialer Richtung durch einen entspre- es auch zweckmäßiger, die Ausformung des linken

j chenden Vorschub bewegungsgesteuert wird. Außer- Spaltschenkels gleichzeitig mit der Ausformung des dem hat sich eine leichte Neigung der Spaltroile 17 55 rechten Spaltschenkel vorzunehmen. Dazu werden

bei diesem Arbeitsgang bewährt. Dadurch wird in je- dann auf verschiedenen Seiten der betreffenden

dem Falle erreicht, daß die zum Aufspalten der Fließdrückbank beispielsweise die beiden Drückrol-

Ringmantelfläche angesetzten Drückrollen während len 19 und 19' jeweils in entgegengesetzter Richtung

des radialen Vorschubes so weit in axialer Richtung aus der Nähe der gemeinsamen Mittelebene heraus verschoben werden, daß der .öffnungswinkel, die 60 nach außtn geführt. Diese Verfahrenseinzelheiten

Wandstärke und auch die gegenseitige Lage der bei- richten sich im Bedarfsfalle nach der betreffenden

rlcii Spaltschenkel der vorgesehenen Felgenbettform Konstruktion und sind von dem mit der Arbeitsweise

10 angenähert werden. einer modernen Fließdrückbank vertrauten Fach-

F i g. 8 zeigt die nächstfolgende Zwischenstufe, bei mann ohne weiteres durch die Steuerung der betrefwelcher die Spaltrolle 17 in der durch den Winkel <* 65 fenden Vorschübe und die Wahl der entsprechenden

gewünschten Schräglage im wesentlichen in radialer Schablonen einzustellen. Hierzu werden die erforder-

Richtung nach links geführt wird. Dadurch wird der liehen Umschaltvorgänge im praktischen Falle auch

entsprechende Schenkel 8 schließlich in die gestri- sebsttätig elektronisch oder über eine entsprechende

Programmsteuerung den jeweils zu fertigenden Erzeugnissen angepaßt. Auf diese Weise läßt sich das Verfahren auch weitgehend automatisch ausführen.

Die zum Aufspalten des Ringrades 5 dienende Spaltrolle 17 bzw. ein Satz mehrerer solcher Spaltrollen 17 kühnen ausschließlich mit axialem Vorschub gesteuert werden, wenn zum gleichzeitigen Spalten und Aufbiegen die SpaltroUen 17 mit einem solchen Neigungswinkel gegenüber der Achse der zu bearbei-

tenden Radscheibe 3 bzw, 23 angesetzt werden, daß dadurch während des Aufspaltens im wesentlichen nur einer der gebildeten Felgenschenkel kontinuierlich zur Seite gebogen wird. Man erhält damit einen Spaltvorgang, bei dem praktisch keine gleitende Reibung der betreffenden Drückrolle gegenüber dem Ringrand 5 auftritt.

Alle genannten Arbeitsgänge sind zur Herstellung von Stahlrädern in gleicher Weise geeignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

oder beiden Seiten aus ihrer Hauptebene hervortre- Patentansprüche: tende Teile oder entsprechende Stützrippen aufwei sen soll, um bei geringstem Gewicht auch möglichst

1. Verfahren zur Herstellung eines einstücki- hohe Formfestigkeiten zwischen Nabe und Felge zu gen Leichtmetall-Speichenrades mit Nabeiiteil 5 erzielen. Die spanlose Herstellung vollständig ein- und Luftreifenfelge für Fahrzeuge, ausgehend stückiger Räder wird also zusätzlich durch solche von einer gegossenen Metallronde, die nach Er- konstruktiven Forderungen noch ganz erheblich erwärmung im Gesenk zu einer Zwischenform mit schwert.

verdicktem Rand gepreßt wird und bei deren Vorgeschlagen wurde bereits ein Verfahren zum Verformung zum Fertigteil das Nabenteil mit den io Herstellen eines einteiligen, aus Radkörper und Speichen warm im Gesenk ausgepreßt, der ver- Felge bestehenden Fahrzeugrades für Luftbereifung dickte Rand spanlos gegabelt und durch Fließ- aus Leichtmetall, bei dem aus einer Leichtmetallrolldrücken in die fertige Felgenbettform über- ronde ein Vorwerkstück mit gegabeltem Randquerführt wird, sowie mit einer spanlosen Endbear- schnitt hergestellt >ind die Schenkel des Randquerbeitung und gegebenenfalls Warmbehandlungen, 15 Schnitts spanlos zur Bildung der Felge verformt werdadurch gekennzeichnet, daß eine den, wobei das Vorwerkstück durch Schmieden oder Zwischenform mit fertigem Nabenteil mit Spei- Pressen in die Form einer Schale mit verdicktem chen und eine^r im Querschnitt etwa rechteckigen Rand und einem zu ihm nach außen versetzt an-Randverdickur.g (5) gesenkgepreßt und daß die geordneten, entgegengesetzt gerichteten Kragen ge-Randverdickung (5) aufgespalten wird. 20 bracht wird, wonach der Rand und der Kragen vor

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- dem Auswalzen des endgültigen Felgenprofils durch kennzeichnet, daß beim Aufspalten der Randver- ein- oder mehrmaliges Drücken im Querschnitt dickung (5) ein zusätzlicher, seitlicher Druck aus- V-förmig vorgestreckt werden und in einem weiteren geübt wird. Arbeitsgang mittels Profilwalzen — ähnlich der

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 Stahlfelgenherstellun^ aus Blechmatenal — über die kennzeichnet, daß die Randverdickung (5) gleich- ganze Bettbreite profiliert werden (deutsche Patentzeitig an zwei sich diametral gegenüberliegenden schrift 1 068 654). Eine wesentliche Materialverfor-Stellen aufgespalten wird. mung senkrecht zur Walzdruckrichtung einer solchen

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, da- Profilwalze ist nicht erzielba-, ohne daß sich das Madurch gekennzeichnet, daß aufspalten und im 30 terial verwirft. Infolgedessen lassen sich die Felgengleichen Zug zum Felgenbett fließrollgedrückt schenkel nicht mit unterschiedlichen Querschnittsabwird. ' messungen durch eine solche Profilwalze ausformen.