DE19614993A1 - Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Teiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Teiles, insbesondere eines Fahrzeug­ rades. Zur Herstellung eines Kraftfahrzeugrades oder einer Riemenscheibe werden vielfach Umformverfahren eingesetzt. Ein wesentlicher Vorteil von Umformverfahren besteht darin, daß das Endprodukt spanlos aus einem Rohling gefertigt wer­ den kann. Dieses Verfahren ist somit in bezug auf die Fertigung kostengünstig und gewährt auch gute Festigkeits­ eigenschaften des Endprodukts.

Kraftfahrzeugräder bestehen üblicherweise aus einer Rad­ scheibe, an deren Umfangsrand sich zu beiden Seiten zwei Schenkel oder Stege zur Bildung der Felge erstrecken. Es ist bekannt, Felge und Radscheibe separat zu fertigen und beide mittels Schraub- oder Schweißverbindung zusammenzu­ fügen. Eine derartige Fahrzeugradfertigung ist jedoch re­ lativ aufwendig.

Ein Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Fahrzeugra­ des geht beispielsweise aus der DE 32 39 675 C2 hervor. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Ronde an ihrem Um­ fangsrand in zwei Schenkel gespalten, welche dann zur Felge umgeformt werden. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist die relativ große Anzahl von Arbeitsschritten, was die Herstellung der Felge zwangsläufig verteuert. Da für die verschiedenen Arbeitsschritte verschiedene Maschinen ge­ braucht werden oder die Maschinen entsprechend umgerüstet werden müssen, ist die Fertigung nach diesem bekannten Ver­ fahren relativ zeitaufwendig und teuer. Zudem ist das Spalten einer Ronde fertigungstechnisch nicht unproblema­ tisch und kann auch zu einer erhöhten Kerbwirkung am Spalt­ grund der beiden Schenkel führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines rotationssymme­ trischen Teiles mit guten Festigkeitseigenschaften zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Teiles, insbeson­ dere eines Fahrzeugrades, aus einer Rondenvorform gelöst, welche eine im wesentlichen radial verlaufende Basis und an deren Umfangsrand eine im wesentlichen axial verlaufende Schulter aufweist, welche zunächst mittels Drückwalzen in axialer Richtung zu beiden Seiten der Basis zu einem ersten Steg und einem zweiten Steg ausgewalzt wird und zumindest einer der beiden Stege gegen ein Drückfutter gedrückt wird. Anschließend wird die Außenkontur der Stege in den Außen­ bereichen endgeformt und kalibriert.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird als Ausgangs­ werkstück eine topfförmige Ronde mit einer scheibenför­ migen Basis und einer sich daran anschließenden axial ver­ laufenden Schulter oder Seitenwand verwendet. Der axial verlaufende Schulterabschnitt ist so ausgebildet, daß er genau die Materialmenge aufweist, welche zur Ausbildung der Felge benötigt wird. Diese Schulter wird in einem ersten Arbeitsschritt mittels zumindest einer Drückrolle axial zu beiden Seiten der scheibenförmigen Basis ausgewalzt. Das Drückwalzen führt zu einer Wanddicken-Reduktion des Schul­ terbereichs und zu einer entsprechenden axialen Verlänge­ rung.

In einem weiteren Arbeitsschritt werden einer oder beide Stege eingezogen, das heißt, gegen ein Drückfutter gedrückt. Das Drückfutter weist die spätere Innenkontur der Felge auf.

In einem weiteren Arbeitsschritt wird dann das Endprodukt durch eine Profilier- oder Kalibrieroperation hergestellt. Dies geschieht mittels besonders ausgebildeter Profilier- oder Kalibrierwerkzeuge. In diesem Arbeitsschritt kann eine gewünschte Außenkontur der Felge eingestellt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist als besonders vor­ teilhaft hervorzuheben, daß ein Fahrzeugrad mit wenigen Ar­ beitsschritten auf einer Drückwalzmaschine hergestellt wer­ den kann. Durch die gleichzeitige Ausbildung zweier sich in entgegengesetzter Richtung erstreckender Stege aus einem Schulterbereich der Rondenvorform wird im Werkstoff eine axial ausgerichtete Gefügestruktur hervorgerufen, wodurch die Entstehung einer Kerbwirkung im Felgenbett verhindert wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der erste Steg sich in Richtung der Schulter erstreckt und länger als der zweite Steg ausgebildet wird. Auf diese Weise kann in beiden Stegen ein ähnliches Streckverhältnis und somit eine vergleichbare Kaltverfestigung eingestellt werden.

Im Hinblick auf einen möglichst einfachen Arbeitsablauf ist es vorteilhaft, daß die Stege achsparallel ausgeformt wer­ den. Hierbei werden die Drückwalzrollen zur Ausformung der Stege parallel zur Rotationsachse der Drückwalzmaschine und der koaxial eingespannten Rondenvorform verfahren.

Bei einer erfindungsgemäßen Fortbildung ist es vorteilhaft, daß der erste Steg und der zweite Steg mit einer unter­ schiedlichen Materialstärke ausgeformt werden. Da der zwei­ te, kleinere Steg aufgrund des kürzeren Hebelarms einer ge­ ringeren Biegebelastung als der erste längere Steg stand­ halten muß, kann der zweite Steg mit relativ kleinen Querschnittsabmessungen versehen werden. Eine günstige Materialverteilung kann bereits während des ersten Arbeits­ schrittes des Drückwalzens eingestellt werden.

Insbesondere bei der Fertigung von Fahrzeugrädern ist es vorteilhaft, daß beim Drückwalzen der Stege eine Material­ verdickung erzeugt wird. Eine Materialverdickung ist zur Ausformung eines Höckers, eines sogenannten Hump, notwen­ dig. Eine derartige Materialverdickung dient als eine Art Sicherheitsschulter auf der Felge, um ein Verschieben des Reifens auf der Felge beispielsweise bei schneller Kurven­ fahrt oder plötzlichem Luftverlust des Reifens zu verhin­ dern.

Die Rondenvorform, welche neben dem zu einer Seite geboge­ nen Umfangsrand mit einem Lochbild versehen ist, kann auf eine beliebige Weise, beispielsweise durch Gießen oder Drücken auf der Drückwalzmaschine, hergestellt sein. Bevor­ zugt ist jedoch, daß die Rondenvorform durch Pressen herge­ stellt wird. Die Rodenvorform kann durch Tiefziehen oder Streckziehen auf einer Presse gefertigt werden. Vorteilhaf­ terweise kann während des Preßvorgangs das gewünschte Loch­ bild in die Rondenvorform eingebracht werden.

Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren für ver­ schiedene Metallwerkstoffe geeignet. Hinsichtlich der Streckeigenschaften ist es vorteilhaft, daß die Ronden­ vorform aus einem Aluminiummaterial gefertigt wird. Unter Aluminiummaterial sind vor allem Aluminiumlegierungen zu verstehen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Basis der Rondenvorform vor den Drückwalzen als fertige Radscheibe ausgeformt wird. Dem­ gemäß erhält die Basis der Rondenvorform die Form der endgültigen Radscheibe, bevor die Rondenvorform in die Drückwalzmaschine eingespannt wird. Nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann so ein fertiges Produkt der Drückwalzmaschine entnommen werden.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen weiter erläutert, in welchen die unterschiedlichen Umformungszustände eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteten Werk­ stücks dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine Teil-Querschnittsansicht der Rondenvor­ form;

Fig. 2 eine Teil-Querschnittsansicht des Werkstücks nach dem Drückwalzvorgang;

Fig. 3 eine Teil-Querschnittsansicht des Werkstücks nach dem Einziehen des Felgenbettes, und

Fig. 4 eine Teil-Querschnittsansicht des Endpro­ duktes.

Fig. 1 zeigt den Teil-Querschnitt einer topfförmigen Ron­ denvorform 10 mit einer im wesentlichen radial verlaufenden Basis 11, an die sich über einen Biegeradius 13 im rechten Winkel eine Schulter 12 anschließt. Die zur Achse 5 rota­ tionssymmetrische Rondenvorform 10 wurde in einem vorausge­ gangenen Arbeitsschritt auf einer Presse tiefgezogen, wobei die Basis 11 und die Schulter 12 im wesentlichen ihre Aus­ gangswandstärke beibehalten haben. Die Basis 11 ist bereits mit einer Kontur und einer Zentrieröffnung 14 versehen, welche der entsprechenden Kontur und Zentrieröffnung der Radscheibe des Endproduktes entsprechen.

Nach Einspannung in einer nicht dargestellten Drückwalzma­ schine wird die Schulter 12, welche in Fig. 2 noch gestri­ chelt dargestellt ist, in einem Drückwalzvorgang zu einem ersten Steg 20 und zu einem axial entgegengesetzt gerich­ teten zweiten Steg 30 ausgewalzt. Beide Stege 20, 30 ver­ laufen im wesentlichen parallel zur Achse 5. Der erste, in diesem Ausführungsbeispiel linksseitige Steg 20 erstreckt sich in Richtung Schulter 12 und ist wesentlich länger aus­ gebildet als der zweite Steg 30, welcher sich in entgegen­ gesetzter Richtung zu der Schulter 12 erstreckt. Der erste Steg 20 wird bereits beim ersten Drückwalzvorgang mit einer Materialverdickung 21 versehen, welche zur Ausbildung eines Hump am Fahrzeugrad dient. Im übrigen nimmt die Wandstärke des ersten Stegs 20 von der Basis 11 zu seinem freien Ende hin ab. Die Wandstärke des freien Endes des ersten Stegs 20 entspricht im wesentlichen der Wandstärke des kürzeren Stegs 30.

In einem weiteren Arbeitsschritt wird der zentrale Bereich des ersten Stegs 20, welcher in Fig. 3 noch gestrichelt dargestellt ist, mittels einer Drückrolle gegen ein nicht dargestelltes Drückfutter gedrückt. Hierbei wird auch eine Kante 25 ausgebildet, welche den Übergang eines Felgenbet­ tes 22 zu einem Felgenhornabschnitt 24 am freien Ende des ersten Steges 20 markiert. Der Felgehornabschnitt 24 wird somit ebenso wie der zweite Steg 30 bei dem Einziehvorgang nicht umgeformt. Durch den Einziehvorgang ergibt sich eine gewisse Verkürzung des ersten Steges 20 in axialer Richt­ ung, wobei die Materialverdickung 21 sich zur Position ei­ ner gewünschten Hump-Anformung 22 verschiebt.

In Fig. 4 ist ein fertiges Fahrzeugrad 40 dargestellt, welches sich nach dem Kalibrieren der Außenkontur ergibt. Durch geeignete Profilier- oder Kalibrierrollen werden im Bereich des Felgenbettes 22 aus der Hump-Anformung 23 ein erster Hump 46 und ein zweiter Hump 47 in der Nähe der Rad­ scheibe 41 ausgeformt. Durch Ausformung des Felgehornab­ schnitts 24 zu einem endgültigen Felgehorn 42 und des zweiten Stegs 30 zu einem zweiten Felgehorn 43 wird die endgültige Weite und der endgültige Außendurchmesser der Felge des Fahrzeugrades 40 eingestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstel­ lung von Fahrzeugrädern 40 geeignet, bei denen die Rad­ scheibe 41 einen besonders großen Versatz E zur Weiten­ mittellinie 45 des Fahrzeugrades 40 aufweist. Selbstver­ ständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Fer­ tigung von Riemenscheiben oder anderen Getriebeteilen ge­ eignet.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetri­ schen Teiles, insbesondere eines Fahrzeugrades (40), aus einer Rondenvorform (10), welche eine im wesent­ lichen radial verlaufende Basis (11) und an deren Umfangsrand eine im wesentlichen axial verlaufende Schulter (12) aufweist, welche mittels Drückwalzen in axialer Richtung zu beiden Seiten der Basis (11) zu einem ersten Steg (20) und einem zweiten Steg (30) ausgewalzt wird und zumindest einer der beiden Stege (20, 30) gegen ein Drückfutter gedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steg (20) sich in Richtung der Schul­ ter (12) erstreckt und länger als der zweite Steg (30) ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (20, 30) achsparallel ausgeformt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steg (20) und der zweite Steg (30) mit einer unterschiedlichen Materialstärke ausgeformt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Drückwalzen der Stege (20, 30) eine Mate­ rialverdickung erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rondenvorform (10) durch Pressen hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rondenvorform (10) aus einem Aluminiummate­ rial gefertigt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (11) der Rondenvorform (10) vor dem Drückwalzen als fertige Radscheibe (41) ausgeformt wird.