DE19615675A1

DE19615675A1 - Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades

Info

Publication number: DE19615675A1
Application number: DE19615675A
Authority: DE
Inventors: Guenter Pollkoetter
Original assignee: Leifeld GmbH and Co
Current assignee: Leifeld Metal Spinning GmbH
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2016-04-20
Also published as: US5794340A; DE19615675C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Fahrzeugrad mit einem Hinterschnitt im Bereich einer Felge ist aus der US-PS 5,360,261 bekannt. Der Hinter schnitt, der als horizontaler Kanal oder durch radiale Ste ge getrennte Mulden ausgebildet sein kann, dient der Ge wichtsreduzierung des Fahrzeugrades.

Nachteilig ist die relativ aufwendige Herstellung dieses bekannten Fahrzeugrades. Eine Radscheibe mit der Hinter schnittausbildung wird durch Gießen und eine Felge durch Druckumformen hergestellt. Radscheibe und Felge werden an schließend an dafür vorgesehenen Verbindungsbereichen durch Schweißen miteinander verbunden.

Weiterhin ist es bekannt, Fahrzeugräder aus einer topf förmigen, gegossenen Vorform, welche bereits mit einem angegossenen außenseitigen Felgenhorn versehen ist, herzu stellen, indem diese Vorform in einer Drückmaschine durch Drückwalzen umgeformt wird.

Mit dem Drückumformen kann eine Materialeinsparung erreicht werden. Die Gewichtsreduzierung eines Fahrzeugrades ent spricht jedoch nicht im vollen Umfang den ständig steigen den Forderungen der Fahrzeugbetreiber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Her stellen eines Fahrzeugrades zu schaffen, welches gleich zeitig zu einer weiteren Gewichtsreduzierung beim fertigen Fahrzeugrad führt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige und vorteil hafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten und gehen außerdem aus der Figurenbeschreibung hervor.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, die Ausbildung eines Hinterschnitts im Felgenbereich in Drückprozesse zur Herstellung eines einteiligen Fahrzeugrades zu integrieren. In Kombination mit einer definiert ausgebildeten Vorform, welche einen radialen Flansch am Außenumfang eines Radkör pers und einen koaxialen Bereich ausgehend von einem defi niert ausgebildeten Eck- oder Verbindungsbereich zwischen dem Radkörper und dem radialen Flansch aufweist, wird ein materialsparender und gewichtsreduzierender Hinterschnitt durch Spalten und Drückumformen des radialen Flansches aus gebildet.

Erfindungsgemäß wird vor dem Spalten des radialen Flansches mit Hilfe einer radial zustellbaren Spaltrolle ein Felgen bett mit einem innenseitigen Felgenhorn zumindest vorge formt und z. B. die angestrebte Maulweite und Maultiefe der Felge sowie die Hornbreite und Hornhöhe und eine Felgen schulter vorgegeben. Diese Vorformung erfolgt in einer Drückmaschine und vorteilhafterweise in einer Aufspannung, welche für den nachfolgenden Spaltprozeß ebenfalls verwen det werden kann. Auf diese Weise ist eine besonders günsti ge Fertigungszeit erreichbar. Darüber hinaus ist bei einer Aufspannung die Wahrscheinlichkeit von Maßabweichungen außerordentlich gering. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sowohl die Drückwalze als auch die nachfolgende Spalt rolle radial zugestellt werden.

Zweckmäßigerweise ist der radiale Flansch im Querschnitt rechteckig und in einer Hochkantanordnung an dem Radkör per angegossen.

Besonders geeignet ist das Verfahren zur Ausbildung un symmetrischer Räder, welche eine lange Radseite, nämlich das Felgenbett und eine Felgenschulter, insbesondere mit einem Hump, sowie ein innenseitiges Felgenhorn, und eine kurze Radseite mit einem außenseitigen Felgenhorn und dem erfindungsgemäß herstellbaren Hinterschnitt im Bereich zwi schen dem außenseitigen Felgenhorn und dem Felgenbett bzw. dem Umfangsbereich des Radkörpers aufweisen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß durch die Drückumformung im Bereich der sogenannten kurzen Radseite, d. h. des außenseitigen Felgen horns und einer Felgenschulter sowie des Eckbereichs und des Hinterschnitts, eine Verbesserung der Material-Gefügestruktur erreicht wird. Dadurch wird eine nachfolgende Be arbeitung, insbesondere eine spanabhebende Endbearbeitung, welche nach einer Wärmebehandlung zur innenseitigen und außenseitigen Endprofilierung durchgeführt werden kann, ermöglicht. Bei dem bekannten Verfahren, bei dem eine ge gossene Vorform mit einer fertigen, kurzen Radseite einge setzt wird, sind derartige Materialstrukturverbesserungen nicht erreichbar und eine spanabhebende Bearbeitung bei spielsweise nicht möglich.

Es ist sinnvoll, vor der Kalibrierung bzw. vor dem Fertig drehen des Fahrzeugrades eine Wärmebehandlung durchzufüh ren. Auf diese Weise kann das nachfolgende Fertigdrehen des Fahrzeugrades schonend und mit wesentlich geringeren Kräf ten und somit ohne gegebenenfalls auftretende nachteilige Gefügeveränderungen durchgeführt werden. Es ist wesentlich, daß das Materialgefüge durch das vorausgegangene Drückum formen homogener und im Bereich des Hinterschnitts stabiler ausgebildet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer stark schemati sierten Zeichnung weiter beschrieben; in dieser zeigen

Fig. 1 einen vertikalen Teilschnitt durch eine gegos sene Vorform, von welcher das erfindungsgemäße Verfahren ausgeht;

Fig. 2 einen vertikalen Teilschnitt durch ein herzu stellendes Fahrzeugrad nach einer Umformung mittels Drückwalzen zur Ausbildung eines vor geformten Felgenbettes mit innenseitigem Fel genhorn;

Fig. 3 einen vertikalen Teilschnitt durch ein herzu stellendes Fahrzeugrad nach einem Spalt- und Umformprozeß zur Ausbildung eines Hinter schnitts und eines außenseitigen Felgenhorns und

Fig. 4 einen vertikalen Teilschnitt durch ein erfin dungsgemäß hergestelltes Fahrzeugrad mit ein ner fertig ausgeformten Felge mit Hinter schnitt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Fahr zeugrades geht gemäß Fig. 1 von einer gegossenen Vorform 12, beispielsweise aus einer Leichtmetallegierung aus. Fig. 1 und die weiteren Fig. 2 bis 4 zeigen nur die eine Hälfte oberhalb einer Mittenachse 11 der rotationssymmetri schen Körper.

Die gegossene Vorform 12 umfaßt einen fertig ausgebildeten Radkörper 2, der grundsätzlich radial ausgebildet ist und eine Mittenbohrung 3 sowie regelmäßig ausgebildete Öffnun gen 13 aufweist. Am äußeren Umfang des Radkörpers 2 ist ein radial nach außen abstehender Flansch 6 angegossen, der im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei das Rechteck in einer Hochkantanordnung ausgebildet ist. Im Übergangsbereich zwischen dem Radkörper 2 und dem radialen Flansch 6 ist ein Bereich 14 koaxial zur Mittenachse 11 ausgebildet, welcher zu einem freien Ende 34 hin nahezu ko nisch ausgeführt ist. Von dem koaxialen Bereich 14 und dem radialen Flansch 6 ist ein Eckbereich 10 eingeschlossen, dessen Ausbildung maßgeblich den herzustellenden Hinter schnitt 5 (siehe Fig. 3 und 4) bestimmt. Eine zur Mitten achse 11 gerichtete Innenwandung 15 des koaxialen Bereiches 14 weist eine Ausbildung aus, welche wie der Radkörper 2 dem fertig hergestellten Fahrzeugrad entspricht.

Die Wandstärken und -längen des radialen Flansches 6 und des koaxialen Bereiches 14 sind derart bemessen, daß die daraus resultierende Materialanhäufung zur gewünschten Aus bildung einer Felge 4 (siehe Fig. 4) geeignet ist.

In Fig. 2 ist mit strichlierten Linien noch der koaxiale Bereich 14 gezeigt. Mit durchgezogenen Linien ist ein Fel genbett 24 mit einem innenseitigen Felgenhorn 7 in einer vorgeformten Ausbildung dargestellt. Die Umformung des ko axialen Bereichs 14 in das vorgeformte Felgenbett 24 und das vorgeformte innenseitige Felgenhorn 7 erfolgt in einer Drückeinrichtung mit Hilfe radial anstellbarer Drückwalzen (nicht dargestellt) und insbesondere unter Wärmeeinwirkung. Das Felgenbett 24 mit innenseitigem Felgenhorn 7 kann auch als sogenannte lange Radseite 9 im Gegensatz zu einer soge nannten kurzen Radseite 19 (siehe Fig. 3 und 4) bezeichnet werden. In dem Eckbereich 10 ist strichpunktiert eine Aus kehlung oder Ausnehmung 20 angedeutet, welche gegebenen falls durch eine beispielsweise spanabhebende Bearbeitung oder Drücken des radialen Flansches 6 in diesem Bereich ausgebildet werden kann. Mit einer derartigen Auskehlung wird eine weitere Gewichtsreduzierung erreicht, welche be sonders vorteilhaft ist.

Die lange Radseite 9 ist durch Drückwalzen gemäß Fig. 2 le diglich vorgeformt, während eine Endprofilierung oder ein Fertigdrehen in Fig. 4 dargestellt ist.

Fig. 3 zeigt die Ausbildung eines Hinterschnitts 5 in einer Drückmaschine, indem an dem radialen Flansch 6 wenigstens eine Spaltrolle (nicht dargestellt) angreift. Wie die strichpunktierten und strichlierten Linien des radialen Flansches 6 zeigen, wird dieser radial gespalten, wobei ein Innenschenkel 16 und Außenschenkel 18 gebildet werden. Bei de Schenkel 16, 18 sind vornehmlich symmetrisch ausgebil det, so daß der Spaltvorgang besonders exakt durchgeführt werden kann. Mit durchgezogenen Linie sind ein außenseiti ges Felgenhorn 8 sowie eine Felgenschulter 26 dargestellt, die durch Drückrollen aus dem Außenschenkel 18 bzw. dem Innenschenkel 16 umgeformt wurden. Das außenseitige Fel genhorn 8 ist nach außen abgebogen, während die Felgen schulter 26 im wesentlichen horizontal und achsparallel zur Mittenachse 11 verläuft. Im Bereich dieser Felgenschulter 26 liegt der Reifen mit einer Reifenwulst auf. Deutlich er kennbar ist aus Fig. 3 die Ausbildung des Hinterschnitts 5 und die damit verbundene Materialeinsparung und Gewichts reduzierung.

Fig. 4 zeigt ein fertig gedrehtes Fahrzeugrad. Die Konturen des Felgenbetts 24, einer innenseitigen Felgenschulter 28, eines Humps 29, des innenseitigen Felgenhorns 7 und der Felgenschulter 26 im Bereich des außenseitigen Felgenhorns 8 sowie des Hinterschnitts 5 sind genormt und werden mit einer spanabhebenden Bearbeitung erreicht.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades mit einem Radkörper (2) und einer Felge (4) mit wenig stens einem Hinterschnitt (5),
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorform (12) mit dem Radkörper (2) und einem radialen Flansch (6) sowie einem zu einer Mittenachse (11) der Vorform (12) koaxialen Bereich (14) in einer Drückmaschine aufgespannt wird,
daß der koaxiale Bereich (14) durch Drückwalzen zu einem Felgenbett (24) mit einem innenseitigen Felgen horn (7) vorgeformt wird,
danach der radiale Flansch (6) durch Spaltrollen in einen Innenschenkel (16) und einen Außenschenkel (18) gespalten wird und der Innenschenkel (16) unter Aus bildung des Hinterschnitts (5) zu einer nahezu achs parallelen Felgenschulter (26) und der Außenschenkel (18) zu einem außenseitigen Felgenhorn (8) vorgeformt wird und
anschließend eine Endprofilierung des vorgeformten Felgenbetts (24), des innenseitigen und außenseitigen Felgenhorns (7, 8) und der Felgenschulter (26) ober halb des Hinterschnitts (5) zur Felge (4) durch eine spanabhebende Bearbeitung durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegossene Vorform (12) eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Flansch (6), der endseitig am Radkör per (2) der Vorform (12) ausgebildet wird, mit einem nahezu rechteckigen Querschnitt angegossen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Flansch (6) lotrecht am Radkörper (2) angegossen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Flansch (6) durch eine radial zu stellbare Spaltrolle in den Innenschenkel (16) und Außenschenkel (18) gespalten wird und daß diese Schenkel (16, 18) nahezu symmetrisch ausgebildet sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterschnitt (5) in einem Eckbereich (10) zwischen dem koaxialen Bereich (14) bzw. dem vorge formten Felgenbett (24) und dem radialen Flansch (6) ausgebildet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Vorformung des Felgenbettes (24) mittels Drückwalzen der Eckbereich (10) zusätzlich ausgekehlt wird und danach der Hinterschnitt (5) durch Ausbil dung der Felgenschulter (26) und des außenseitigen Felgenhorns (8) gebildet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drückwalzen des koaxialen Bereiches (14) zur Vorformung des Felgenbettes (24) mit innenseitigem Felgenhorn (7) und das Spalten und Umformen des ra dialen Flansches (6) zur Vorformung der Innenschulter (26) mit Hinterschnitt (5) und eines außenseitigen Felgenhorns (8) in einer Aufspannung der Drückma schine durchgeführt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform unter Wärmeeinwirkung umgeformt und/oder das Fertigdrehen nach einer Wärmebehandlung durchgeführt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einer Leichtmetallegierung gegossene Vorform in die Drückmaschine eingespannt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einer Aluminiumlegierung gegossene Vor form eingesetzt wird.