DE2224109A1

DE2224109A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen von Rädern

Info

Publication number: DE2224109A1
Application number: DE19722224109
Authority: DE
Inventors: Ralph E. Indianapolis Ind. Roper (V.StA.). P
Original assignee: Wallace Expanding Machines Inc
Current assignee: Wallace Expanding Machines Inc
Priority date: 1971-05-17
Filing date: 1972-05-17
Publication date: 1972-11-30
Also published as: IT957883B; US3729795A; BE783607A; FR2138034B1; FR2138034A1; CA952697A; GB1351568A

Description

betreffend Verfahren und Vorrichtung zum !Formen von Rädern

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Formen von Rädern.

In der U.S.A.-Patentschrift 3 263 477 ist eine Vorrichtung zum Formen einer Radfelge beschrieben, bei der Matrizenteile benutzt werden, und bei der ein Verfahren angewendet wird, gemäß welchem Teile des Werkstoffs eines Werkstücks mit Hilfe von Schultern in die Hohlform zwischen den Matrizenteilen hinein vorgeschoben bzw. in die Hohlform hineingestopft werden (stuffing ledge technique). Dieses im folgenden als "Stopfschulterverfahren" bezeichnete Verfahren ist auch in der U.S.Ar-Patentanmeldung 750 856 vom 7. August 1968 beschrieben. Im folgenden werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen einer Radfelge beschrieben, die mit einem Radkörper oder Speichenstern versehen ist, mittels dessen die Felge auf einem drehbaren Träger montiert werden kann. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung wird das vorstehend geschilderte Stopfschulterverfahren angewendet.

Vorrichtungen zum Formen von Radfelgen sind bereits in mehreren U.S.A.-Patentschriften beschrieben worden, z.B. in

209849/0837

den U.S.A.-Patentschriften 2 586 029, 2 649 886, 2 826 161 und 3 509 755. In der neueren U.8.A.-Patentschrift 3 530 717 ist eine Vorrichtung beschrieben, die dazu dient, ein Rad abzurunden, bei dem ein Radkörper an einer Radfelge befestigt ist. Diese Vorrichtung ist mit Abrundungsmatrizen ausgerüstet, die am Umfang der Felge angreifen, welche vorzugsweise überbemessen ist, bevor das Rad zusammengebaut wird, damit die Felge axial und radial auf den Radkörper ausgerichtet werden kann. Während die Felge durch die Abrundungsmatrizen genau in der richtigen Lage gehalten wird, wird ein Bearbeitungs- oder Formgebungsvorgang an einer Lagebestimmungsöffnung des Radkörpers derart durchgeführt, daß die Felge eine genau konzentrische Lage zu ihrer durch diese Lagebestimmungsöffnung bestimmten Drehachse einnimmt. Es liegt auf der Hand, daß eine radiale Belastung einer überbemessenen Felge bewirkt, daß der Radkörper dazu neigt, zurückzufedern. Wie in der zuletzt genannten U.S.A.-Patentschrift auf Seite 6, Zeile 72_S beschrieben, sind daher bei den bekannten Vorrichtungen Maßnahmen getroffen, um das Ausmaß dieses Zurückfederns zu verringern. Zwar nimmt die zentrale Öffnung gegenüber der Felge eine zentrale Lage ein, doch wird die gewünschte Anordnung der Teile des Rades nicht erzielt, wenn sich der Aufnahmeabsehnitt des Radkörpers nicht genau parallel zum Umfang der Felge erstreckt. Daher ist es erwünscht, das Zurückfedern des Radkörpers möglichst weitgehend einzuschränken und dafür zu sorgen, daß sich der tragende Teil des Radkörpers genau im rechten Winkel zur Längsachse der Felge erstreckt. Gemäß der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen worden, die dazu dienen, diese Aufgabe zu lösen. Gemäß der Erfindung wird die Felge in axialer Richtung und nicht etwa radial derart belastet, daß eine plastische Verformung der Felge eintritt.

Gleichzeitig mit der plastischen Verformung der Felge wird auch der Radkörper derart plastisch verformt, daß die Achsenaufnahmeöffnung des Radkörpers nachgearbeitet oder geprägt wird, so daß sie mit nahezu völliger Genauigkeit die

209843/0837

richtige Lage gegenüber der Radachse einnimmt. Infolge der homogenen Verlagerung der iEeile der durch die Felge und den Radkörper gebildeten Baugruppe lassen sich bei dem fertigen Rad engere Toleranzen einhalten, als es bei der Benutzung der bis jetzt bekannten Yorrichtungen möglich ist. Durch Einhalten des richtigen Abstandes zwischen den Matrizenteilen ist es ferner möglich, die Wandstärke der !Felge über ihre ganze ümfangslänge zu regeln. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Wandstärke der !Felge dort zu "vergrößern, wo hohe Beanspruchungen auftreten, und sie dort zu verringern, wo die Beanspruchungen gering sind. Da sich somit die Wandstärke der verschiedenen Abschnitte der Felge regeln läßt, ist es möglich, Blechmaterial von geringerer Stärke zu verwenden. Die hierdurch erzielbare Einsparung an Werkstoff führt zu einer sehr erheblichen Verringerung der Herstellungskosten. -

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Formen einer Baugruppe mit einer Radfelge und einem Radkörper Maßnahmen, um ein Werkstück, das durch eine geschlossene ringförmige Baugruppe aus Metallteilen gebildet wird, in äußere Matrizenteile einzuschließen, deren !Form der endgültigen radialen Form der Felge entspricht, um die Händer des Felgenteils dieses Werkstücks in Berührung mit an inneren Matrizenteilen ausgebildeten ringförmxgen Stopfschultern zu bringen, um in axialer Richtung mit Hilfe der inneren Matrizenteile eine Druckkraft auf die Kanten der Felge aufzubringen, so daß eine plastische Verformung des Werkstücks eintritt, um die inneren Matrizenteile axial in Richtung auf den Sadkörper zu belasten, damit nach dem Herstellen der erwähnten Berührung, jedoch während der plastischen Verformung des Werkstücks, eine plastische Verformung des Radkörpers bewirkt wird, und um während des Aufbringens der axialen Last eine zentrale Stange in einer zentralen Lage gegenüber den erwähnten Kanten zu halten, wobei sich diese Stange in axialer Richtung durch den Radkörper erstreckt, um in dem Radkörper eine Öffnung abzugrenzen, während sich der Radkörper plastisch verformt und hierbei die Stange fest umschließt.

209849/0837

Ferner ist gemäß der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen worden, zu der zwei gleichachsig angeordnete, allgemein konische Matrizenteile gehören, die einander zugewandt sind, ferner eine erste Einrichtung, mittels welcher diese Matrizenteile aufeinander zu bewegt werden können, damit sie zur Anlage an den ihnen zugewandten Enden eines ringförmigen Werkstücks kommen, dem ein Radkörper zugeordnet ist, der mit einer Innenfläche des Werkstücks in Berührung steht, mehrere äußere Matrizenteile, die eine mit den allgemein konischen Matrizenteilen gleichachsige Anordnung bilden, sowie eine Einrichtung, mittels welcher die äußeren Matrizenteile aufeinander zu bewegt werden können, so daß die Innenflächen der äußeren Matrizenteile zur Anlage ander Außenfläche des Werkstücks kommen und mit den allgemein konischen Matrizenteilen zusammenarbeiten, um dem Werkstück die gewünschte Form zu geben, wobei die allgemein konischen Matrizenteile mit einander zugewandten Stopfschultern versehen sind, die mit den äußeren Matrizenteilen zusammenarbeiten, um den Werkstoff des Werkstücks in den Raum zwischen den äußeren Matrizenteilen und den allgemein konischen Matrizenteilen hineinzudrücken, und gemäß der Erfindung ist diese Vorrichtung dadurch verbessert worden, daß die allgemein konischen Matrizenteile einander zugewandte Flächen aufweisen, wobei gegenüber einer dieser Flächen eine Stange vorspringt, die auf der Mittelachse der Stopfschultern und konzentrisch mit den allgemein konischen Matrizenteilen angeordnet ist, sich in Richtung auf die andere der einander zugewandten Flächen erstreckt und eine solche Lage einnimmt, daß sie axial durch den Radkörper hindurchragt, daß die Stopfschultern durch einen Abstand getrennt sind, der kleiner ist als die axiale Länge des Werkstücks, und daß die allgemein konischen Matrizenteile in einem Abstand von den äußeren Matrizenteilen angeordnet sind, der größer ist als die Wandstärke des Werkstücks, wenn sich die äußeren Matrizenteile und die allgemein konischen Matrizenteile in ihrer Schließstellung befinden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, neuartige und verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zum Formen

209849/0837

eines Rades zu schaffen. Ferner sind gemäß der Erfindung Verfahren und Vorrichtungen geschaffen worden, die es ermöglichen, ein Sad mit einer genau zentral angeordneten Öffnung zum Aufnehmen einer Achse zu versehen. Weiterhin sind gemäß der Erfindung Verfahren und Vorrichtungen- geschaffen worden, mittels welcher es möglich ist, ein Had derart plastisch zu verformen, daß eine mit der Mittelebene des Rades übereinstimmende Ebene festgelegt wird, die genau im rechten Winkel zur drehachse des Rades verläuft; schließlich sind gemäß der Erfindung Verfahren und Vorrichtungen geschaffen worden, die es ermöglichen, ein Rad zu formen und das Rad mit genau die richtige lage einnehmenden Befestigungsansätzen zu versehen.

Die Erfindung wird· im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Mg, 1 in einem senkrechten Teilschnitt eine Vorrichtung zum "Formen einer Radbaugruppe, wobei die Matrizenteile in ihrer vollständig geöffneten Stellung gezeigt sind}

Mg, 2 einen Ausschnitt aus Mg. 1, bei dem jedoch nur die äußeren Matrizenteile ihre Schließstellung einnehmenj

Mg. 3 eine Mg. 2 ähnelnde Darstellung, in der jedoch die allgemein konischen Matrizenteile nahezu in ihre Schließstellung gebracht worden sind;

Mg. 4 eine Mg. 3 ähnelnde Darstellung, in der jedoch die allgemein konischen Matrizenteile in ihre vollständig geschlossene Stellung gebracht worden sind;

Mg. 5 einen verkürzten Schnitt längs der linie 5-5 in Fig. 4;

Mg. 6 die Matrizenteile in einer vergrößerten Teildarstellung; und

Mg. 7 einen im Vergleich zu Mg. 6 in einem noch größe-

2O98A9/Q837

ren Maßstab gezeichneten Teilschnitt einer anderen Ausführungsform einer zentral angeordneten Führungsstange.

In Fig. 1 bis 4 ist eine insgesamt mit 20 bezeichnete Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Zu dieser Vorrichtung gehören.zwei einander in waagerechter fiiehtung gegenüber liegende gleichachsige, allgemein konische Matrizenteile 21 und 22, die beweglich unterstützt sind, so daß sie zum Zweck der Formgebung mit einem Rad 25 zusammenarbeiten können, das eine !Felge 26 mit Kanten 27 und einen Radkörper 28 aufweist, der mit der Felge fest verbunden ist und die Öffnung der Felge im wesentlichen ausfüllt. Der Radkörper 28 weist eine öffnung 29 auf, in deren Umgebung mehrere Ansätze 30 zum Aufnehmen von Zapfen oder dergl. in gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt sind. Derartige Räder werden bei Fahrzeugen der verschiedensten Art, z.B. bei Personen- und Lastkraftwagen, verwendet. Ferner sind zwei äußere Matrizenteile 23 und 24 vorhanden, die eine Baugruppe bilden, welche gleichachsig mit den allgemein konischen Matrizenteilen 21 und 22 angeordnet istj diese äußeren Matrizenteile können nach innen bewegt werden, um die Außenfläche der Felge 26 zu erfassen und mit den allgemein konischen Matrizenteilen 21 und 22 zusammenzuarbeiten, um dem Rad seine endgültige Form zu geben. Das obere äußere Matrizenteil 23 ist in senkrechter Richtung auf das untere Matrizenteil 24 zu und von ihm weg bewegbar; das untere Matrizenteil ist in einen unteren Matrizenhalter 34 eingebaut, der an einer Stützwand 33 befestigt ist. Das untere Matrizenteil 24 ist nicht bewegbar, da der Matrizenhalter 34 und die Stützwand 33 gemäß Fig. 5 an einer unteren Wand 31 der Vorrichtung befestigt sind. Gremäß Fig. b sind mehrere stehend angeordnete Bauteile 32 vorhanden, die die Stützwand 33 und den Matrizenhalter 34 mit der unteren Wand 31 fest verbinden.

Die beschriebene Vorrichtung dient dazu, dem Rad seine endgültige Form zu geben, nachdem der Radkörper an der Felge befestigt worden ist. Der Radkörper kann mit der Felge unter Anwendung verschiedener Verfahren, z.B. durch Verschweißen

209849/0837

oder Vernieten» verbunden werden. Nach dem Befestigen des Radkörpers an der Felge wird das Rad mit Hilfe einer noch zu beschreibenden Beschickungseinrichtung so in die Vorrichtung eingebracht, daß es sich in der aus Pig. 1 ersichtlichen Weise an dem unteren äußeren Matrizenteil 24 abstützt. Dann wird das obere äußere Matrizenteil 23 senkrecht nach unten bewegt und zur Anlage an dem Rad gebracht, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Hierauf werden die beiden allgemein konischen Matrizenteile 21 und 22 auf das Rad zu bewegt, damit gemäß 5¹Xg. 6 die Stopfschultern 52 und 53 dieser beiden Matrizenteile zur Anlage an den Rändern Zl der Felge 26 kommen, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. Die Stopfschultern 52 und 53 erstrecken sich über den Umfang der Matrizenteile 21 und 22 und berühren die Ränder 27 der Felge längs des ganzen Umfangs des Rades. Die einander zugewandten Stopfschultern 52 und 53 arbeiten mit den äußeren Matrizenteilen 23 und 24 zusammen, um den Werkstoff der Felge in den Raum zwischen den äußeren Matrizenteilen und den allgemein konischen Matrizenteilen hineinzudrücken, während die konischen Matrizenteile gemäß Fig. 4 in ihre innerste Stellung vorgeschoben werden. Somit bildet das aus dem Radkörper und der Felge bestehende Rad ein ringförmiges Werkstück, dem mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung seine endgültige Form verliehen wird.

Fig. 5 ist ein verkürzter Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4. Gemäß Fig. 5 ist auf einer an senkrechten Wänden der Vorrichtung befestigten oberen Wand 38 ein Motor 37 in Form eines hydraulischen Zylinders befestigt. Die Kolbenstange 39 dieses hydraulischen Motors ist senkrecht nach unten ausschiebbar, und ihr unteres Ende ist an dem das obere äußere Matrizenteil 23 tragenden oberen Matrizenhalter 35 befestigt. Der Matrizenhalter 35 ist in zwei auf entgegengesetzten Seiten des Matrizenhalters angeordneten Führungen 36 senkrecht bewegbar gelagert. Durch Betätigen des hydraulischen Motors 37 kann somit der obere Matrizenhalter 35 zusammen mit dem oberen Matrizenteil 23 auf das Rad 25 zu und von ihm weg bewegt werden. Man kann verschiedene Konstruktionen vorsehen, um den Matrizen-

209849/0837

222A109

—σ—

halter 35 senkrecht bewegbar zu unterstützen. Beispielsweise kann der Matrizenhalter Rippen aufweisen, die in Nutein der Führungen 36 eingreifen, oder die Führungen 36 können Rippen aufweisen, die mit dazu passenden Nuten des Matrizenhalters zusammenarbeiten.

Nachdem ein Rad mit Hilfe der Vorrichtung 20 geformt worden ist, werden die konischen Matrizenteile 21 und 22 voneinander weg bewegt, während das obere äußere Matrizenteil 23 nach oben bewegt wird. In manchen Fällen kann das in seine endgültige Form gebrachte Rad in dem oberen äußeren Matrizenteil hängen bleiben. Im Hinblick hierauf ist in einer Öffnung

67 des Matrizenteils 23 eine unter Federspannung stehende Stange 66 angeordnet, die durch eine nicht dargestellte Feder nach unten bewegt wird, um zur Anlage an dem Rad zu kommen und das Rad aus dem oberen Matrizenteil auszuwerfen. In manchen Fällen kann das Rad auch in dem unteren äußeren Matrizenteil 24 hängen bleiben. Im Hinblick hierauf ist eine Stange 44 vorgesehen, die aus einer Öffnung 45 des unteren äußeren Matrizenteils 24 herausragt, um das fertig geformte Rad aus dem unteren äußeren Matrizenteil 24 auszuwerfen. Die Stange 44 wird durch einen Hebel 48 nach oben bewegt, der durch eine Entnahmeeinrichtung 56 betätigt wird. Der Hebel 48 ist in einem an der Wand 33 befestigten Bock 49 drehbar gelagert. Das eine Ende ■ ■.

68 des Hebels 48 wird normalerweise durch eine Feder 54 in Richtung auf. seine tiefste Stellung vorgespannt. Mit dem Ende 68 des Hebels arbeitet eine Stange 46 zusammen, die in einer Bohrung 47 des Matrizenhalters 34 gleitend geführt ist. Die Stangen 44 und 46 sind gleichachsig angeordnet und stehen in Berührung miteinander. In dem Matrizenhalter 34 ist eine mit dem anderen Ende des Hebels 48 zusammenarbeitende dritte Stange 55 gleitend geführt. Das obere Ende der Stange 55 ragt über die Oberseite des Matrizenhalters 34 hinaus und kann durch ein Druckstück 64 niedergedrückt werden, wenn die Entnahmeeinrichtung 56 gemäß Fig. 5 in Richtung des Pfeils nach innen geschwenkt wird. Hierbei wird die Stange 55 nach unten gedrückt, um den Hebel 48 zu schwenken, so daß die Stangen 46 und 44

209849/0837

nach oben bewegt werden, um das in seine endgültige Form, gebrachte Rad aus dem unteren Matrizenteil 24 auszuwerfen. Die Matrizenhalter 34 und 35 sind mit zwei Paaren 42 und 43 von Anschlägen versehen, und die Anschläge 43 weisen Öffnungen zum Aufnehmen der Stange 55 auf.

Gemäß Fig. 5 ist die Vorrichtung ferner mit einer Beschickungseinrichtung 62 versehen, zu der ein Arm gehört, der in Richtung des Pfeils 63 nach innen geschwenkt werden kann, um jeweils ein zusammengebautes Rad in die Vorrichtung einzulegen. Die Entnahmeeinrichtung 56 ähnelt der Beschickungseinrichtung 62, und daher gilt die im folgenden gegebene Beschreibung der Entnahmeeinrichtung 56 sinngemäß auch für die Beschickungseinrichtung 62. Mit einem an dem Bauteil 32 der Vorrichtung befestigten Lagerbock 65 ist ein Motor 60 in Form eines hydraulischen Zylinders verbunden. Die zugehörige Kolbenstange 61 ist an einem Arm 58 angelenkt, der auf der Vorrichtung drehbar gelagert ist. Am freien Ende des Arms 58 ist eineGreifeinrichtung 57 vorgesehen, die jeweils mit.einem fertig geformten Rad zusammenarbeitet, wenn der Arm durch Ausfahren der Kolbenstange 61 in Richtung des Pfeils 59 nach innen geschwenkt wird. Somit kann man die Bewegungen der Beschickungseinrichtung und der Entnahmeeinrichtung auf die Bewegungen der Matri-. zenteile so abstimmen, daß ein vollautomatischer Betrieb der Vorrichtung möglich ist.

^"Gemäß Fig. 4 sind die Matrizenteile 21 und 22 durch Befest igiShgseinrichtungen 69 und 70 mit zwei Preßstempein 50 und 75 verbünden. Bei den Befestigungseinrichtungen handelt es sich um Sehrauben; der Kopf 71 der Schraube 70 ragt gemäß Fig. 6 von dem MatrizenteiT 22 aus to eine Öffnung 73 des Matrizenteils 21 hinein, wenn die Matrizenteile ihre vollständig geschlossene Stellung einnehmen. Der Kopf der Befestigungsschrau*- be 69 ist in einer Aussparung des Matrizenteils 21 so angeordnet, daß der Kopf 71 der Schraube 70 in die Aussparung 73 eintreten kann. Die Matrizenteile 21 und 22 haben einander zugewandte, zueinander passende Flächen. Der Schraubenkopf 21 ragt

2098A9/0837

durch die einander zugewandten Flächen hindurch, und er ist .. ■. konzentrisch mit den Stopfschultern 52 und 53 angeordnet. Da die Stopfschultern konzentrisch mit dem Schraubenkopf 71 angeordnet sind, wird erreicht, daß die zentrale Öffnung 29 des Radkörpers 28 gleichachsig und konzentrisch mit der Felge angeordnet wird. Wenn die Öffnung 29 einen kleineren Durchmesser hat als der Schraubenkopf 71» wird gemäß Pig. 4 ein Teil des den Schraubenkopf umgebenden Werkstoffs des Radkörpers nach links gedruckt, so daß gemäß Fig. 6 an dem Radkörper ein rohrförmiger Ansatz 74 entsteht. Der Schraubenkopf 71 weist eine Abschrägung 72 auf, und wenn der Schraubenkopf in den Radkörper hineingedrückt wird, erzeugt diese Abschrägung am Umfang der zentralen Öffnung des Radkörpers eine Ansenkung von geringer Tiefe.

Bei Rädern von anderer Konstruktion sind Achsenaufnahme-Öffnungen vorgesehen, die keinen Ansatz aufweisen. Pig. 7 zeigt einen Teil eines solchen Radkörpers, bei dem sich ein flacher Abschnitt 74' längs des Umfangs der Achsenaufnahmeöffnung erstreckt. In diesem Fall wird eine Pührungsstange 70' benutzt, deren Durchmesser dem gewünschten endgültigen Durchmesser entspricht} diese Eührungsstange wird durch eine etwas überbemessene, vorher in dem Radkörper ausgebildete Öffnung vorgeschoben. Die Führungsstange 70' weist eine Schulter 72' auf, die den Radkörper durch einen Prägevorgang mit einer einen Ansatz 71' umgebenden Vertiefung versieht, während der Ansatz 71' durch die Öffnung des Radkörpers ragt, wodurch der Werkstoff des Radkörpers fest gegen den Ansatz 71' gedruckt wird, um zu gewährleisten, daß die Öffnung genau den richtigen Durchmesser erhält und mit der Achse der Radfelge konzentrisch ist.

Bei Radbaugruppen für Kraftfahrzeuge sind gewöhnlich mehrere Bolzenaufnahmeansätze vorhanden, die um die zentrale Öffnung des Radkörpers herum in gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt sind. Diese Ansätze dienen zum Aufnehmen von Gewindebolzen, die gegenüber der zugehörigen Radnabe des Pahr-

209849/0837

■zeugs vorspringen und nach dem Aufsetzen des Radkörpers mit Sechskantmuttern versehen werden, um den Radkörper fest mit den Gewindebolzen zu verbinden. Gemäß Fig. 6 sind die Bolzenaufnahmeansätze des Radkörpers 28 dort angeordnet, wo die Bezugszählen 89 eingetragen sind, und diese Ansätze sind in der Umgebung der Öffnung'29 in'gleichmäßigen Umfangsabständen verteilt. Das Matrizenteil 22 weist mehrere in gleichmäßigen Abständen um die Achse 84 verteilte Ansätze 89 zum Formen der, Bolzenaufnahmeansätze auf. Unmittelbar außerhalb der Ansätze 89 ist der Radkörper mit einer Vertiefung versehen, die" einen die Öffnung 29 umgebenden Stützwulst 92 abgrenzt. Zum Formen des Stützwulstes' 92 dient ein Vorsprung 81 des Matrizenteils 21, der von einer dazu passenden Ringnut 80 des Matrizenteils 22 aufnehmbar ist. Der am weitesten innen liegende Teil oder Scheitel der Ringnut 80 bestimmt eine Ebene 83, die gemäß Fig. 6 im rechten Winkel zu der längsachse 84 verläuft, die sich zentral durch die Matrizenteile 21 und 22 sowie das Rad 25 erstreckt. Die Ebene 83 verläuft parallel zu den Stopfschultern 52 und 53. Die dem Scheitel der Ringnut 80 benachbarte Fläche 82 des Wulstes 92 bildet eine zu der Ebene 83 parallele Stützfläche, die mit der Außenfläche der das Rad 25 aufnehmenden Nabe zusammenarbeitet. Jeder der Ansätze 89 weist eine dem Matrizenteil 21 am nächsten benachbarte Fläche 90 auf, und diese Flächen bestimmen eine zu der Ebene 83 parallele Ebene 91, die im rechten Winkel zur Achse 84 und parallel zu den Stopfschultern 52 und 53 verläuft.

Die Matrizenteile 21 und 22 können durch zwei Motoren in Form hydraulischer Zylinder waagerecht bewegt werden. Gemäß Fig. 1 sind Preßstempel 50 und 75 vorgesehen, die zylindrische Stangenabschnitte aufweisen, welche mit Kolben bildenden Köpfen 76 aus einem Stück bestehen. Ein hydraulischer Druck wird auf die nicht dargestellt _i hinteren Stirnflächen der Köpfe oder Kolben 76 aufgebracht, um die zylindrischen Abschnitte nach innen zu bewegen. Wird ein negativer hydraulischer Druck auf die hinteren Stirnflächen der Kolben aufgebracht, können die Stangenabschnitte nach außen bewegt werden. Jeder Stangen-

209849/0837

abschnitt der Preßstempel ist von einem Haltering umgeben. Gemäß Pig. 1 umschließt ein Haltering 40 den an dem Matrizenteil 21 befestigten zylindrischen Stangenabschnitt, während ein zweiter Haltering 41 den an dem Matrizenteil 22 befestigten zylindrischen Stangenabschnitt umschließt. Jeder Haltering ist waagerecht verschiebbar und zu diesem Zweck in Führungen

93 gelagert, die von ähnlicher Konstruktion sind wie die vorstehend anhand von Pig. 5 beschriebenen Führungen 36. Im folgenden wird eine Beschreibung des Halterings 41 gegeben, die sinngemäß auch für den Haltering 40 gilt. Mit dem Haltering 41 ist mit Hilfe von Befestigungseinrichtungen 96 ein zylindrischer Ring 94 fest verbunden. Die Innenfläche 95 des Rings

94 ist so abgeschrägt, daß sie als EOckenflache zur Wirkung kommt, wenn sie mit konischen seitlichen Flächen 97 der Matrizenhalter 34 und 35 zusammenarbeitet. Wird der Preßstempel 75 gemäß Fig. 1 bis 5 nach links bewegt* kommt die Stirnfläche des Kolbens in Berührung mit dem Haltering 41, so daß der Haltering unter Kraftaufwand in Richtung des Pfeils 98 bewegt wird. Schließlich kommt die konische Innenfläche 95 des Rings 94 in Berührung mit den konischen Seitenflächen 97 der ihre Schließstellung einnehmenden Matrizenhalter 35 und 34, so daß die Matrizenhalter durch den Haltering 41 und den Haltering fest miteinander verspannt werden, um die Matrizenteile 23 und

24 in ihrer Lage zu halten. Wird der Kolben 76 gemäß Fig. 1 bis 4 nach rechts bewegt, kommt ein auf dem Preßstempel 75 angeordneter Ring 100 in Berührung mit einer Stirnfläche 102 einer Vertiefung 101 des Rings 41, so daß der Haltering entgegen dem Pfeil 98 bewegt wird, um die Matrizenhalter 34 und 35 freizugeben. Dann kann das Matrizenteil 23 nach oben bewegt werden. Die Halteringe 40 und 41 halten die Matrizenteile 23 und 24 zusammen, wenn sie sich schließen, doch geschieht dies, bevor die Matrizenteile 21 und 22 zur Anlage an dem Rad

25 kommen.

Die Matrizenteile 21 und 22 sind so ausgebildet, daß sie eine Plastifizierung und Umformung der durch die Radfelge und den Radkörper gebildeten Baugruppe bewirken. Gemäß Fig. 4

209849/0837

ist der Abstand 85 zwischen den Stopfschultern 52 und 53 bei der vollständig geschlossenen Stellung der Matrizenteile kleiner als die axiale länge des Werkstücks, das vor der endgültigen Formgebung durch die zusammengebauten Teile des Rades gebildet wird. Nachdem dieses ringförmige Werkstück aus Metall zwischen den Matrizenteilen 23 und 24 eingeschlossen worden ist, kommen mit den Rändern des felgenteils des Werkstücks die ringförmigen Stopfschultern in Berührung, so daß die Matrizenteile 21 und 22 axiale Druckkräfte auf die Ränder der Felge ausüben, um eine plastische Verformung des Werkstücks zu bewirken. Schließlich kommen die einander zugewandten Flächen der Matrizenteile 21 und 22 in Berührung mit dem Radkörper, so daß auch der Radkörper durch axiale Kräfte belastet und plastisch verformt wird. Die plastische Verformung des Kadkörpers spielt sich ab, nachdem die Stopfschultern in Berührung mit den Rändern der felge gekommen sind, doch erfolgt diese Verformung gleichzeitig mit der plastischen Verformung der felge. Der Abstand 85 zwischen den Stopfschultern ist in fig. 4 für den fall dargestellt, daß die Matrizenteile ihre vollständig geschlossene Stellung einnehmen, während die axiale Länge des Werkstücks vor seiner Verformung gemäß fig. 3 der Strecke 86 entspricht. Außerdem ist die in fig. 3 bei 87 dargestellte Wandstärke der felge vor ihrer endgültigen Form-gebung geringer als der Abstand 88, der gemäß fig. 4 zwischen den äußeren und den inneren Matrizenteilen vorhanden ist, wenn sich die Matrizenteile in ihrer vollständig geschlossenen Stellung befinden. Infolgedessen wird die axiale Länge des Rades verringert, während die Wandstärke der felge vergrößert wird, wenn dem Werkstück seine endgültige form verliehen wird. Durch diese plastische Verformung der felge und des Radkörpers werden die erwähnten Schwierigkeiten vermieden, die auf das Zurückfedern des Werkstoffs zurückzuführen sind. Außerdem bewirkt der beschriebene StopfVorgang, daß bei dem fertigen Rad äußerst enge radiale Toleranzen eingehalten werden können, ferner bewirken die Stopfschultern, daß bei den Halteflanschen für den fahrzeugreifen enge seitliche Toleranzen eingehalten werden. Die zum Umformen der felge und des Radkörpers benötig-

209849/0837

te Arbeit wird ausschließlich, durch die Antriebskraft aufgebracht, durch welche die Matrizenteile 21 und 22 bewegt werden, während die äußeren Matrizenteile 23 und 24 das Werkstück während des Formgebungsvorgangs lediglich fest in seiner Lage halten.

Das Verfahren zum Formen der Radfelge mit Hilfe der Vorrichtung 30 umfaßt Maßnahmen, um das endlose ringförmige Werkstück aus Metall in die beiden äußeren Matrizenteile einzuschließen, deren Innenform der gewünschten endgültigen radialen Außenform der Felge entspricht. Wie erwähnt, werden die Ränder der Felge in Berührung mit den ringförmigen Stopfschultern der allgemein konischen Matrizenteile gebracht, und dann wird eine axiale Druckkraft auf die Ränder der Felge mit Hilfe der inneren Matrizenteile ausgeübt, um eine plastische Verformung des Werkstücks zu bewirken. Schließlich bewirken die einander zugewandten Flächen der konischen Matrizenteile eine axiale Belastung des Radkörpers, so daß eine plastische Verformung des Radkörpers innerhalb bestimmter örtlich begrenzter Zonen bewirkt wird, wobei sich dieser letztere Vorgang nach dem Anlegen der Stopfschultern an die Ränder der Felge, jedoch während der plastischen Verformung der Felge abspielt. Die Plastifizierung des ringförmigen Werkstücks und des Radkörpers sowie das gleichzeitige Extrudieren oder Prägen des Werkstoffs in der Umgebung der zentralen Öffnung des Radkörpers und das Prägen der Bolzenaufnahmeansätze führt zu mehreren wichtigen Ergebnissen. Beispielsweise werden die beiden Außenkanten der Felge in eine solche Form gebracht, daß sie parallel zueinander verlaufen? ferner wird eine etwa vorhandene ünrundheit der Reifenaufnahmezone weitgehend beseitigt, d.h. auch diese Zone wird einem Prägevorgang unterzogen, so daß enge Toleranzen eingehalten werden, und der seitliche Schlag, der im Bereich des Radflansches gemessen wird, wo sich der Reifen an den Seitenwänden der Felge abstützt, wird dadurch verkleinert, daß der Werkstoff gegen die äußeren Matrizenteile gedrückt wird, wobei große Druckkräfte zur Wirkung kommen, so daß der Schlagfehler in engen Grenzen gehalten wird.

2098Λ9/0837

Gemäß der Erfindung wird eine zentrale Stange "bzw. ein Kopf 71 gegenüber den Stopfschultern derart in einer zentralen Lage gehalten, daß er in gxialer Richtung durch den Radkörper hindurchragt, während der Radkörper axial belastet wird, so daß der Kopf eine Öffnung des Radkörpers abgrenzt, während der Radkörper plastisch verformt wird, wobei sich der Werkstoff des Radkörpers verlagert. Wie erwähnt, werden die äußeren Matrizenteile in einem Abstand von den konischen Matrizenteilen gehalten, der größer ist als die Wandstärke des Werkstücks, wenn die Matrizenteile ihre vollständig geschlossene Stellung einnehmen. Ferner werden die Stopfschultern in einem Abstand voneinander gehalten, der kleiner ist als die axiale länge des Werkstücks, wenn die Matrizenteile vollständig geschlossen worden sind. Während der plastischen Verformung des Radkörpers wird in der Umgebung der den Kopf 71 aufnehmenden zentralen Öffnung ein Wulst erzeugt, durch den eine Anlageebene 85 bestimmt wird, die im rechten Winkel zur Längsachse 84 des Rades und parallel zu den Rändern der Felge verläuft. Die aus Fig. T ersichtliche abgestufte und sich verjüngende Querschnittsform der Felge bewirkt, daß die Felgenränder poliert werden, wenn die konischen Matrizenteile nach innen bewegt werden. Die parallelen Befestigungsänsätze werden an dem Radkörper so ausgebildet, daß sie gleich weit von den äußeren Matrizenteilen entfernt sind, während der Radkörper plastisch verformt wird, und die Befestigungsansätze erstrekken sich im rechten Winkel zur Achse der Felge. Vor dem Einlegen der Radbaugruppe in die Vorrichtung 20 wird eine endlose ringförmige Felge aus Metall hergestellt, an deren Innenfläche ein Radkörper so befestigt wird, daß er sich gegenüber der Felge in einer diametralen Richtung erstreckt.

Patentansprüche ι

209849/0837

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.J Verfahren zum Formen einer aus einer Felge und einem

dkörper "bestehenden Baugruppe, dadurch gekennzeichnet , daß ein zusammenhängendes ringförmiges Werkstück aus Metall mit einem Radkörper in äußere Matrizenteile eingeschlossen wird, deren Innenform der endgültigen Form der Felge in radialer Richtung entspricht, daß die Ränder der Felge des Werkstücks in Berührung mit ringförmigen Stopfschultern an inneren Matrizenteilen gebracht werden, daß mit Hilfe der inneren Matrizenteile eine axiale Druckkraft auf die Ränder der Felge ausgeübt wird, um das Werkstück plastisch zu verformen, daß die inneren Matrizenteile in Anlage an dem Radkörper axial belastet werden, um nach dem Herstellen der Berührung zwischen den StopfsGhultern und den Rändern der Felge, jedoch während des plastischen Verformens des Werkstücks eine plastische Verformung des Radkörpers zu bewirken, und daß eine zentral.angeordnete Stange gegenüber den Stopfschultern in einer zentralen Lage so festgehalten wird, daß sie während des axialen Belastens der inneren Mätrizenteile durch den Radkörper ragt, um in ihm eine Öffnung abzugrenzen, während sich der Radkörper plastisch verformt und sein Werkstoff in der Umgebung'der Stange in eine andere lage gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die äußeren Matrizenteile in einem Abstand von den inneren Matrizenteilen gehalten werden, der größer ist«als die Wandstärke des Werkstücks, wenn sich die äußeren und die inneren Matrizenteile in ihrer vollständig geschlossenen Stellung befinden, wobei die äußeren Matrizenteile dazu dienen, die Felge während des Aufbringens der axia-

209849/0837

len Druckkraft in ihrer Lage zu halten, und daß das Aufbringen einer axialen last dadurch beendet wird, daß die inneren Matrizenteile in ihre vollständig geschlossene Stellung gebracht werden, bei der der axiale Abstand zwischen den Stopfschultern kleiner ist als die axiale Länge des Werkstücks.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß während der plastischen Verformung des Radkörpers an diesem parallele Befestigungsansätze ausgebildet werden, die von den·äußeren Matrizenteilen gleich weit entfernt sind, und deren Stirnflächen im rechten Winkel zur Achse der Felge verlaufen.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch g e k e η η -zeichnet , daß die Öffnung des Radkörpers dadurch mit einer trichterförmigen Erweiterung versehen wird, daß ein konischer Abschnitt der Stange in die Öffnung des Radkörpers eingeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet , daß der Radkörper am Umfang seiner zentralen Öffnung durch einen Prägevorgang mit einer Vertiefung versehen wird. ■

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß während der plastischen Verformung des Radkörpers außerhalb der zentralen Öffnung an dem Radkörper ein Wulst ausgebildet wird, der eine Anlageebene bestimmt, welche sich im rechten Winkel gur Längsachse der Felge erstreckt und parallel zu den Rändern der Felge verläuft.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während des Aufbringens der axialen Last auf das Werkstück Flächen der Felge, die dazu bestimmt sind, in Berührung mit einem Reifen gebracht zu werden, poliert bzw geglättet werden.

209849/0837

8. Vorrichtung zum Formen eines Werkstücks mit zwei gleichachsig angeordneten, allgemein konischen, einander zugewandten Matrizenteilen, einer ersten Einrichtung, mittels welcher diese Matrizenteile so aufeinander zu bewegt werden, daß sie in Eingriff mit den ihnen zugewandten Enden eines ringförmigen Werkstücks kommen, zu dem ein Radkörper gehört, der an einer Innenfläche des Werkstücks befestigt ist,mehreren äußeren Matrizenteilen, die im geschlossenen Zustand eine mit den allgemein konischen Matrizenteilen gleichachsig angeordnete Baugruppe bilden, und einer Einrichtung mittels welcher die äußeren Matrizenteile aufeinander zu bewegt werden, so daß die Innenflächen der äußeren Matrizenteile zur Anlage an der'Außenfläche des Werkstücks kommen und mit den allgemein konischen Matrizenteilen zusammenarbeiten, um dem Werkstück die gewünschte Form zu geben, wobei die allgemein konischen Matrizenteile mit einander zugewandten Stopfschultern versehen sind, die mit den äußeren Mata?izenteilen zusammenarbeiten, um auf den Werkstoff des Werkstücks in dem Raum zwischen den äußeren Matrizenteilen einerseits und den allgemein konischen Matrizenteilen andererseits eine Druck- bzw. Stopfkraft aufzubringen, dadurch gekennzeichnet , daß die allgemein konischen Matrizenteile (21, 22) einander zugewandte Flächen aufweisen, daß durch eine dieser Flächen eine Stange (71; 71 V) hindurchragt, die gegenüber den Stopfschultern (52, 53) zentral angeordnet und mit den allgemein konischen Matrizenteilen konzentrisch ist und sich in Richtung auf die andere der beiden einander zugewandten Flächen erstreckt, daß diese Stange so angeordnet ist, daß sie in axialer Richtung durch den Radkörper (28) hindurchragt, und daß dann, wenn sich die äußeren Matrizenteile (23, 24) und die konischen Matrizenteile in ihrer Schließstellung befinden, die Stopfschultern durch einen Abstand (85) getrennt sind, der kleiner ist als die axiale Länge des Werkstücks (25), während die konischen Matrizenteile von den äußeren Matrizenteilen durch einen Abstand (88) getrennt sind, der größer ist als die Wandstärke (87) des Werkstücks.

209849/0837

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der einander zugewandten Flächen mehrere zum Formen von Aufnahmeansätzen bzw. Sitzen dienende Ansätze (89) aufweist, die um die Längsachse (84) der allgemein konischen Matrizenteile (21, 22) herum in gleichmäßigen Umfangsabstanden verteilt sind, und daß die der anderen der beiden einander zugewandten Flächen am nächsten benachbarten Flächen (90) der Ansätze eine Ebene (91) bestimmen, die im rechten Winkel zu der Längsachse und parallel zu den Stopfschultern (52, 53) verläuft.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9.» dadurch gekennzeichnet, daß das mit den Ansätzen (89) versehene Matrizenteil (22) außerhalb der Ansätze, jedoch in ihrer Mhe eine Ringnut (80) aufweist, deren Scheitel eine zweite, im rechten Winkel zu der Längsachse (84) verlaufende Ebene (83) bestimmt, und daß die Stange (71) dort, wo sie durch die einander zugewandten Flächen hindurehragt, einen sich verkleinernden Durehmesser besitzt.

209849/0837