DE19954913A1 - Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge mit einer einteiligen Steilschulterfelge und einer Radschüssel, wobei das Herstellen der Steilschulterfelge die Schritte Herstellen eines geschlossenen Rings durch Runden und Zusammenschweißen der Enden eines Blechstreifens und Profilieren des Rings durch Profilrollen zu einer Vorfelge aufweist, wobei beim Profilieren eine Vorfelge mit äußerem und innerem Folgenhorn, einer Steilschulter und einem Felgentiefbett mit äußerer Bettflanke, innerer Bettflanke und Tiefbettboden gebildet wird. In einem anschließenden Verfahrensschritt wird, vorzugsweise nachdem die derart hergestellte Vorfelge mit der Radschüssel verschweißt wurde, die Felgenbreite durch Drückwalzen wenigstens einer der Bettflanken vergrößert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich Fahrzeugräder herstellen, deren einteilige Felgen Felgenbreiten aufweisen, die für Breitreifen geeignet sind. Die so hergestellten Räder mit Breitfelgen werden anstelle von Zwillingsrädern an den Antriebsachsen von Nutzfahrzeugen angebracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fahr­ zeugrädern für Nutzfahrzeuge mit einer einteiligen Steil­ schulterfelge und einer Radschüssel.

Das Herstellen von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge umfaßt in der Regel drei Teilverfahren, nämlich das Herstellen der Steil­ schulterfelgen, das Herstellen der Radschüssel und als drittes Teilverfahren das Verschweißen der Radschüssel und der Steil­ schulterfelge. Wie bei Herstellverfahren für Personenkraftfahr­ zeuge bekannt, können Radschüssel und Felge in einer Fertigungs­ straße weitestgehend automatisch zusammengebaut werden. Da bei den Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge in den Abmessungen größere Unterschiede bestehen, werden die Fertigungsstraßen für Nutz­ fahrzeugräder häufig variabler ausgelegt. Für das Verschweißen wird dann die Felge direkt aus dem Herstellungsprozeß entnommen, während die Schüssel von einem Zwischenlager zugeführt wird.

Das Herstellen der Steilschulterfelge umfaßt jeweils die Schrit­ te

• a) Herstellen eines geschlossenen Rings durch Runden und Zusammenschweißen der Enden eines Blechstreifens und
• b) Profilieren des Rings mit einer Steilschulterfelgenkon­ tur durch Profilrollen, wobei beim Profilieren eine Fertigfelge mit wenigstens äußerem und innerem Felgen­ horn, äußerer und innerer Steilschulter und Felgentief­ bett mit äußerer Bettflanke, innerer Bettflanke und Tiefbettboden gebildet wird.

Als Ausgangsmaterial für die Felgen dienen von einem Bandstahl abgelängte Blechstreifen, deren Abmessungen von der gewünschten Maulweite der Felgen und deren Durchmesser und den mit den vor­ handenen Maschinen zu verarbeitenden Felgenbreiten abhängt. Die abgelängten Blechstreifen werden mit den vorgenannten Arbeits­ schritten einschließlich eines Kalibrierschrittes zu fertig ge­ formten Felgen (Fertigfelgen) profiliert und in einem anschlie­ ßenden Arbeitsschritt mit der Radschüssel verschweißt.

Die Abmessungen einteiliger, d. h. nicht aus mehreren Teilen zu­ sammengeschweißter Felgen, die mit den in den Fertigungsstraßen vorhandenen Maschinen und Werkzeugen hergestellt werden können, sind begrenzt. Die Entwicklung und der Marktbedarf bei Fahrzeu­ grädern für Nutzfahrzeuge geht dahin, an den Antriebsachsen der Fahrzeugräder statt der bisher üblichen Zwillingsräder entspre­ chend breitere Einzelräder, also Fahrzeugräder für Nutzfahrzeuge mit Steilschulter-Breitfelge, einzusetzen, deren Herstellung auf den vorhandenen Maschinen jedoch Schwierigkeiten bereitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge zu schaffen, das eine kosten­ günstige Produktion von Steilschulterfelgen für Breitreifen er­ möglicht, so daß dem Bedürfnis des Marktes Rechnung getragen werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß nach dem Profilieren einer Vorfelge durch Abstreckdrücken wenigstens einer der Bettflanken der Vorfelge die Felgenbreite vergrößert wird. Durch diesen Verfahrensschritt ist es möglich, Fahrzeugrä­ der für Breitreifen nahezu beliebiger Maulweiten herzustellen, ohne daß die in den Fertigungsstraßen vorhandenen Maschinen und Werkzeuge zum Herstellen der Steilschulterfelgen durch entspre­ chende Maschinen und Werkzeuge mit Abmessungen für größere Fel­ genbreiten ersetzt werden müssen. Durch das Abstrecken der Vor­ felgen auf die gewünschte Breite wird außerdem eine Gewichtsop­ timierung erzielt, so daß durch das erfindungsgemäße Verfahren zugleich das Bestreben nach gewichtsreduzierten Fahrzeugrädern erfüllt wird. Durch das Abstreckdrücken entsteht ein spannungs­ optimiertes Fahrzeugrad, das in Bereichen geringerer Beanspru­ chung einen angepaßt niedrigeren Materialquerschnitt und eine höhere Materialfestigkeit aus der Kaltumformung erhält.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abstreck­ drücken durch Drückwalzen, wobei weiter vorteilhaft beim Ab­ streckdrücken bzw. Auswalzen die Materialstärke der abzustrec­ kenden Bettflanke der Vorfelge um 40% bis 70% verringert werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wird die äußere Bettflanke abgestreckt, die das Ventil­ loch enthalten kann. Vorteilhaft ist, wenn hierbei auch die äu­ ßere Steilschulter erzeugt wird. Ferner ist es für diese Verfah­ rensvariante günstig, wenn die Vorfelge beim Profilieren zwi­ schen der äußeren Bettflanke und dem Tiefbettboden einen Vorwin­ kel erhält, der kleiner als der Normwinkel der Steilschulter ist, so daß das nachfolgende Abstreckdrücken erleichtert wird.

Bei einem besonders bevorzugten Verfahren wird die beim Profi­ lieren profilierte Vorfelge mit der Radschüssel verschweißt, be­ vor die Felgenbreite durch Abstreckdrücken zumindest der Bett­ flanke vergrößert wird. Diese Reihenfolge der Verfahrensschritte hat den Vorteil, daß ohne zusätzliche Maßnahmen eine größere Laufgenauigkeit an der breiteren, abgestreckten Felgenseite und eine höhere Laufgenauigkeit mit Bezug zur Radschüssel erzeugt wird, da Radschüssel und Steilschulterfelge bereits fest mitein­ ander verbunden sind und die maßhaltige Lage zwischen diesen beiden Radteilen durch das Abstreckdrücken beeinflußt werden kann. Alternativ können Felge und Radschüssel auch miteinander verschweißt werden, nachdem die Felgenbreite durch Abstreck­ drücken vergrößert wurde.

Zur Erhöhung der Radfestigkeit wird bevorzugt, daß bei dem er­ findungsgemäßen Verfahren die Radschüssel mit Preßsitz in die Vor- oder Fertigfelge eingepaßt wird. Die Anbindung bzw. das Verschweißen von Radschüssel und Steilschulterfelge kann vor­ zugsweise in einem stärker dimensionierten Bereich des Tief­ betts, vorzugsweise in einem nicht abgestreckten Bereich des Tiefbetts erfolgen.

Ferner kann beim Herstellen des geschlossenen Rings als Aus­ gangsmaterial ein Blechstreifen mit konstanter Materialstärke vorteilhaft Verwendung finden, da eine spannungs- und gewichts­ optimierende Querschnittsreduzierung durch das Abstreckdrücken erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun beispielhaft unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrens­ schritt des Abstreckens; und

Fig. 2 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge­ stelltes Fahrzeugrad für Breitreifen.

Fig. 1 zeigt beispielhaft den erfindungsgemäßen Verfahrens­ schritt des nachträglichen Abstreckdrückens der schraffiert dar­ gestellten Steilschultervorfelge 1 eines insgesamt mit 10 be­ zeichneten Fahrzeugrades für ein Nutzfahrzeug. Die Verfahrens­ schritte, die zur Herstellung der schraffiert dargestellten Steilschultervorfelge 1 geführt haben, sind, wie eingangs be­ reits erläutert, zuerst Herstellen eines geschlossenen Rings durch Runden und Zusammenschweißen der Enden eines ebenen, abge­ längten Blechstreifens und anschließend Profilieren des Rings zu einer Vorfelge durch Profilrollen. Beim Profilrollen wird in der Felgenkontur ein äußeres Felgenhorn 2, ein inneres Felgen­ horn 3, eine innere Steilschulter 4 sowie ein Tiefbett 5 mit Tiefbettboden 6, innerer Bettflanke 7 und äußerer Bettflanke 8 ausgebildet. Es wird also eine Vorfelge 1 erzeugt, deren äußere Bettflanke 8 in einem Winkel von 10° zur horizontalen Ausrich­ tung des Tiefbettbodens 6 geneigt ist und die sich bis zum äuße­ ren Felgenhorn 2 erstreckt. Die Vorfelge 1 hat über ihre gesamte Breite im wesentlichen die gleiche Materialstärke D. Die schraf­ fiert gezeigte Vorfelge 1 ist noch nicht fertiggestellt, da sie u. a. keine äußere Steilschulter aufweist.

Nach der Herstellung der Vorfelge 1 wird diese in einem zweiten Verfahrensschritt mit einer Radschüssel 9 verschweißt, wobei die Radschüssel 9 mittels Preßsitz in den Tiefbettboden 6 der Vor­ felge 1 eingepaßt wird. Mit Bezugszeichen 11 ist die Schweißnaht zwischen Felge und Schüssel bezeichnet. Die in Fig. 1 schraf­ fiert gezeigte Vorfelge 1 hat eine Maulweite (Abstand zwischen den Felgenhörnern 2, 3), die der maximalen, mit den vorhandenen Maschinen und Werkzeugen erzeugbaren Felgenbreite entspricht.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird nun die schraffiert dargestellte Vorfelge 1 zu der in der linken Hälfte der Fig. 1 unschraffiert dargestellten Steilschulterfertigfelge 1' für Breitreifen abgestreckt. Das Abstreckdrücken erfolgt vorzugswei­ se durch Drückwalzen. Da die notwendigen Arbeitsschritte zum Drückwalzen bekannt sind, wird hier auf eine Erläuterung ver­ zichtet. Die äußere Bettflanke 8' erhält durch das Abstreck­ drücken eine Materialstärke D', die um ca. 40% bis 70% geringer als die Ausgangsmaterialstärke D ist. So kann beispielsweise das Ausgangsmaterial eine Materialdicke D von 9,5 mm aufweisen, wäh­ rend die Materialstärke D' der Bettflanke 8' nur noch eine Mate­ rialstärke von 5,5 mm hat. Beim Abstreckdrücken der Bettflanke 8 zur Bettflanke 8' wird gleichzeitig die äußere Steilschulter 12 erzeugt. Beide Steilschultern 4, 12 erhalten eine Schulternei­ gung von 15°.

In Fig. 2 ist das mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsver­ fahrens hergestellte Fahrzeugrad 10' mit abgestreckter äußerer Bettflanke 8' dargestellt. Solche Abschnitte des Fahrzeugrades 10 nach Fig. 1, die von dem Verfahrensschritt des Abstreck­ drückens nicht beeinflußt werden, sind in Fig. 2 mit dem selben Bezugszeichen versehen. Es ist ersichtlich; daß sich das Ab­ streckdrücken der äußeren Bettflanke 8' beim Fahrzeugrad 10' auch in einer Querschnittsverminderung im Tiefbettboden 6' und in einer Längsstreckung des Tiefbettbodens 6' ausgewirkt hat. Die äußere Felgenschulter 12, die bei der Steilschulterfelge 1 noch nicht ausgebildet war und erst beim Abstreckdrücken erzeugt wurde, hat ebenfalls keine konstante Materialstärke, sondern verjüngt sich zur Felgenbreitenmitte hin auf die Materialstärke D' der äußeren Bettflanke 8'. Die äußere Bettflanke 8' wird nach dem Abstreckdrücken mit einem Ventilloch 13 versehen und hat in abgestrecktem Zustand einen Neigungswinkel zum Tiefbettboden 6', der in Abhängigkeit von der Felgenbreite variiert.

Es versteht sich, daß das in Fig. 2 dargestellte Endprodukt des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens nur ein Ausführungsbeispiel für ein mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren erzeugbares Fahrzeugrad mit verbreiterter Felgenbreite ist. Falls nur eine geringe Abstreckung zur Felgenbreitenvergrößerung notwendig ist, kann z. B. die äußere Steilschulter auch vor dem Abstrecken in der Vorfelge ausgebildet werden. Das Abstrecken kann auch an der inneren Bettflanke erfolgen. Auch der Tiefbettboden könnte ggf. seinen konstanten Materialquerschnitt beibehalten. Ferner kann das Verschweißen zwischen Radschüssel und Steilschulterfelge auch nach dem Abstrecken erfolgen, auch wenn das vor dem Ab­ strecken erfolgte Verschweißen zu einer höheren Rundlaufgenauig­ keit des Fahrzeugrades 10' aufgrund der optimierten Ausrichtung zwischen Steilschulter 8' und Radschüssel 9 führt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeu­ ge mit einer einteiligen Steilschulterfelge und einer Rad­ schüssel, wobei das Herstellen der Steilschulterfelge die Schritte aufweist:

• a) Herstellen eines geschlossenen Rings durch Runden und Zusammenschweißen der Enden eines Blechstreifens und
• b) Profilieren des Rings durch Profilrollen zu einer Vor­ felge, wobei beim Profilieren wenigstens äußeres und inneres Felgenhorn, eine Steilschulter und ein Felgen­ tiefbett mit äußerer Bettflanke, innerer Bettflanke und Tiefbettboden gebildet werden,

gekennzeichnet, durch den Schritt

• a) Abstreckdrücken wenigstens einer der Bettflanken der Vorfelge nach dem Profilieren (b)) zum Vergrößern der Felgenbreite.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreckdrücken durch Drückwalzen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abstreckdrücken oder Drückwalzen die Materialstärke der abgestreckten Bettflanke der Vorfelge um 40% bis 70% verringert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die äußere Bettflanke abgestreckt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abstreckdrücken bzw. Drückwalzen eine äußere Steilschulter erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorfelge beim Profilieren (b) zwischen der äußeren Bettflanke und dem Tiefbettboden einen Vorwinkel er­ hält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor dem Abstreckdrücken (c) die beim Profilie­ ren (b) profilierte Vorfelge mit der Radschüssel verschweißt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Radschüssel mit Preßsitz in die Vorfelge eingepaßt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Radschüssel im Tiefbett, vorzugsweise in einem nicht abgestreckten Abschnitt des Tiefbetts ange­ schweißt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Herstellen (a) des Rings ein Blechstrei­ fen mit konstanter Materialstärke verwendet wird.