DE19615675C2 - Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines FahrzeugradesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Fahrzeugrades gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Verfahren gehen aus der DE-AS 12 97 570 oder
der DE-OS 19 08 465 hervor.
Gemäß der DE-AS 12 97 570 wird ein schalenförmiger Rohling
durch Gesenk-Warmpressen zu einer Vorform mit einem radia
len und einem koaxialen endseitigen Wandbereich geformt,
wobei die Vorform anschließend durch Drückwalzen zu einem
einstückigen Rad endgeformt wird.
Bei dem Verfahren nach der DE-OS 19 08 465 wird ein schei
benförmiges Teil in seinem Umfangsbereich auf einer Drück
walzmaschine gespalten und die so erzeugte Vorform zu einem
Fahrzeugrad drückgewalzt. Mit den beiden vorgenannten Ver
fahren wird ein massives einstückiges Fahrzeugrad herge
stellt.
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 beispielsweise aus der EP 0 366 049 A2
bekannt, Fahrzeugräder aus einer topfförmigen, gegossenen
Vorform, welche bereits mit einem angegossenen außenseiti
gen Felgenhorn versehen ist, herzustellen, indem diese Vor
form 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
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-Gefüge
struktur 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 strichpunkiert 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 (9)
1. Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades mit
einem Radkörper (2) und einer Felge (4) mit wenig
stens einem Hinterschnitt (5),
bei dem eine in einer Drückmaschine aufgespannte Vor
form (12) mit dem Radkörper (2) und einem radial zum
Radkörper (2) verlaufenden Flansch (6) sowie einem zu
einer Mittenachse (11) der Vorform (12) im wesentlich
axial verlaufenden koaxialen Bereich (14) drückge
walzt und dabei der koaxiale Bereich (14) zu einem
Felgenbett (24) mit einem innenseitigen Felgenhorn
(7) vorgeformt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß danach der radiale Flansch (6) durch Spaltrollen
in einen Innenschenkel (16) und einen Außenschenkel
(18) gespalten 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 vor
geformten Felgenbetts (24), des innenseitigen und
außenseitigen Felgenhorns (7, 8) und der Felgenschul
ter (26) oberhalb des Hinterschnitts (5) zur Felge
(4) durch eine spanabhebende Bearbeitung durchgeführt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorform (12) gegossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der radiale Flansch (6) einen nahezu rechteckigen
Querschnitt aufweist und endseitig am Radkörper (2)
ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Flansch (6) radial gespalten wird und dabei
der Innenschenkel (16) und der Außenschenkel (18)
nahezu symmetrisch ausgebildet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorform (12) einen ausgekehlten Eckbe
reich (10) zwischen dem radialen Flansch (6) und dem
koaxialen Bereich (14) aufweist und/oder daß
nach der Vorformung des Felgenbettes (24) und vor dem
Spalten des radialen Flansches (6) der Eckbereich
(10) zusätzlich ausgekehlt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
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 Felgenschul
ter (26) mit Hinterschnitt (5) und des außenseitigen
Felgenhorns (8) in einer Aufspannung der Drückmaschi
ne durchgeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorform (12) unter Wärmeeinwirkung umgeformt
und/oder die spanabhebende Bearbeitung nach einer
Wärmebehandlung durchgeführt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorform (12) aus einer Leichtmetallegierung
gegossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leichtmetallegierung eine Aluminiumlegierung
ist.
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