DE2626451A1

DE2626451A1 - Fahrzeugrad

Info

Publication number: DE2626451A1
Application number: DE19762626451
Authority: DE
Inventors: Marcel Davesne
Original assignee: Dunlop France SA
Current assignee: Dunlop France SA
Priority date: 1975-06-16
Filing date: 1976-06-12
Publication date: 1976-12-23
Also published as: FR2314838A1; IT1065859B; DE2626451C3; ES448928A1; GB1543935A; DE2626451B2; FR2314838B1

Description

Patentanwälte

DipL-ing. R. Lemcke _o _Q

Dr.-Ing. H.-J. Brommer ZDZb4t> I

75 Kartsruhe t

Amalienstraße 28 Postfach 40 26

Bunlop S. A., Tour Atiantique, Puteaux, Hauts-de-

Seine, grankrelch.

Fahrzeugrad

Die Erfindung "betrifft die Verbindung der Felge mit der Radschüssel von Rädern, insbesondere von Fahrzeugrädern sowie eine Vorrichtung zur Anfertigung dieser Verbindung.

Fahrzeugräder mit Luftbereifung bestehen üblicherweise aus einer Radscheibe, die von einer Felge mit vertieftem

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OfHGlNAL INSPECTED

Bett zur Aufnahme des Reifenwulstes und eventuell des Schlauches umgeben ist. Die Radscheibe weist einen umgebogenen Sand auf, der unter Druck in das Felgeninnere eingepreßt wird und sich an ihr abstützt. Sodann v/erden der umgebogene Rand der Radscheibe und das Felgenbett miteinander verbunden, beispielsweise durch Mieten, Punktschweißen oder Lichtbogenschweißen»

Üblicherweise werden die Felge und die Radscheibe durch Pressen hergestellt, weshalb die Verbindung beider !Peile an Eontaktflächen zu erfolgen hat, die herstellungsbedingt Abweichungen von der exakt geometrischen Form aufweisen. Hieraus ergeben sich Ungenauigkeiten und !Jachteile, wovon im Folgenden einige aufgeführt seien;

Unrundiieit und Unwucht aufgrund der ITicht-Konzentrität von Radscheibe und Felge und aufgrund von Ungenauigkeiten bei der Zentrierung der Radscheibe in den Preßwerkzeugen;

Rundlauffehler und Flattern, die zu Vibrationen bei bestimmten Geschwindigkeiten, führen;

die platzraubende Anordnung des umgebogenen Radscheibenrandes im Inneren der Felge, wodurch die zulässigen Abmessungen der Sremsorgane begrenzt werden;

Material- und Gewichtserhöhung aufgrund der doppelten Wandstärke im Bereich des umgebogenen Rad—

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_ 3 —

Scheibenrandes und dem Felgenbett;

Korrosionsgefahr in der ITb erd eckung sz one Radscheibe/Felge ;

das sog. Schwitzen und die Lauf er "bildung, die "beim Lackieren der Räder durch Tauchen und insbesondere durch Elektrophorese zu befürchten sind.

Darüber hinaus führt das bisherige Verbinden der Radteile zu folgenden Unzulänglichkeiten:

Mangelnde Dichtheit und Vorstehen der Schweißpunkte im Falle der Schweißverbindung;

schwierige Fertigungs- und Sicherheitsprüfung sowie Festigkeitseinbußen aufgrund Ermüdung der Schweißverbindung im Falle der Funktschweißung;

Nachverformungen und hohe Kosten im Falle der Lichtbogen-Schweißverbindung .

Eine I'Oglichkeit, diese erwähnten Nachteile teilweise zu beseitigen, ist in dem französischen Patent Nr.1 338 und dem Zusatzpatent Nr.91 303 beschrieben. Dort weist die Radscheibe an ihrem Rand eine konkav gewölbte Kante auf, wobei die konkave Wölbung zum Radinneren v/eist und seitlich durch eine oder zwei Schweißnähte mit der Felge verbunden ist, und zwar längs des Übergangsbereiches zwischen dem Felgenbett und der schrägen Flanke der Felge. Dabei steht der Rand der Radscheibe etwa senkrecht auf der Felgenaußenseite.

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Da die Wandstärke der Radscheibe und der Felge relativ gering sind, insbesondere bei Rädern für PKV/s, ist das Anbringen der Schweißnähte durch Lichtbogenschweißung in dem genannten Übergangsbereich schwierig und auch kostspielig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Mangel zu beseitigen. Insbesondere soll eine kostengünstige und stabile Verbindung zwischen Radscheibe und Felge angegeben werden.

Hierzu schlägt die Erfindung vor, die Verbindungsstelle zwischen Radscheibe und Felge nicht wie in den beiden vorgenannten Patentschriften in den genannten Übergangsbereich zwischen Felgenbett und Flanke zu legen, sondern direkt an die äußere Flanke, die das vertiefte zylindrische Felgenbett mit der etwa 5 geneigten Felgenschulter zur Aufnahme des Reifenwulstes verbindet. Durch diese Anordnung der Verbindungsstelle Radscheibe/Felge kann die Verbindung beider Teile durch Reibungsschweißen erfolgen. Dieses an sich bekannte Schweißverfahren ist bei den vorbekannten Lösungen gemäß den beiden zitierten französischen Patentschriften nicht anwendbar aufgrund der notwendigerweise andersartigen Gestaltung der zu verbindenden Teile. Erfindungsgemäß werden die beiden Teile ineinandergesetzt und gegeneinandergepreßt und das eine Teil, zweckmäßigerweise die Radscheibe, in Drehbewegung versetzt, um die erforderliche Reibungswärme zu erzeugen. Ist diese erreicht, wird die Drehbewegung

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abgestellt und das eine Teil mit hohem Druck gegen das andere gepreßt.

Weiterhin besteht die Erfindung darin, eine Vorrichtung anzugeben, mit der dieses Verfahren durchgeführt v/erden kann. Dabei werden die Mangel, die sich durch Ungenauigkeiten des an sich bekannten Schweißverfahrens einstellen würden, beseitigt, insbesondere Ungenauigkeiten in axialer Richtung (Flattern) und in radialer Richtung (Rundlauffehler).

V/eitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen; dabei zeigt:

Pig. 1a und 1b zwei Verbindungsarten gemäß dem Stand der Technik;

'Fig. 2a und 2b eine Schnitt— und eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Verbindung;

Pig. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Herstellung und

Fig. 4 ein nach diesem Verfahren hergestelltes Rad.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Teilschnitt der Felge 1 und der zugehörigen Radschüssel 2. Dabei handelt es sich um die erzeugenden Linien und die Felge sowie die Radschüssel kann man sich durch Rotation dieser Linien um die in der Zeichnung nicht dargestellte Rad-

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achse hergestellt denken. Die Felge 1 weist ein vertiertes Felgenbett 10 auf, eine schräge Flanke 11, die einerseits über eine umlaufende Wölbung 12 in das Felgesbett 10 übergeht und andererseits über eine zweite Wölbung 13 in die Felgenschulter H zur Aufnahme des Reifenwulstes, wobei die Schulter 14 über einen Übergang 18 im Felgenhorn 15 ausläuft.

in Fig. 1a ist der umgebogene Rand 21 der Radschüssel 2 in die innere Zylinderfläche des Felgenbettes eisgepreßt. Die Felge 1 und der umgebogene Rand 21 werden dann durch Verschweißen oder Vernieten miteinander verbunden, so daß die Felge und die Radschüssel zu einem einheitlich starren Teil werden.

Fig, 1b zeigt eine Verbindung zwischen Radscheibe und Felge gemäß dem vorgenannten französischen Patent. Man sieht, daß der Rand 22 der Radschüssel 2 auf die Wölbung 12 der Felge drückt und die Verbindung durch die Schweißnaht 19 hergestellt wird.

Fig. 2a ist ein Schnitt durch das erfindungsgemäß verbundene Rad, während Fig. 2b dieselbe Verbindung in der Seitenansicht zeigt. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen und es wird deutlich, daß die Radschüssel nicht mehr an der Innenseite des Felgenbettes befestigt ist, sondern sich mit seinem Rand 22 an der Flanke abstützt. Das heißt, der Hand der Radschüssel trägt die Flanke 11 in senkrecht aufeinanderstellender Anordnung und verläuft in der Mitte

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zwischen den beiden Wölbungen 12 und 13» über die die Planke einerseits mit dem Felgenbett 10, andererseits mit der Schulter 14 verbunden ist. Die mechanische Verbindung zwischen der Radscheibe und der Felge erfolgt erfindungsgemäß mittels Reibungsschweißen, einem Verfahren, das ohne zusätzliche Materialzufuhr durch eine Elektrode auskommt und das zu einer völlig homogenen Schweißverbindung führt; die Kontaktflächen werden vor dem Schweißvorgang auf einheitlicher Temperatur gehalten.

In Fig. 2a verläuft der Schnitt längs der Linie A-A¹, auf der die Öffnung zum Durchstecken des Ventiles vorgesehen ist. Die Radschüssel weist dort einen Ausschnitt 23 auf und man erhält die Öffnung zum Durchstecken des Ventils 17 durch die Radschüssel 2, indem man letztere nach dem Verschweißen mit der Felge im Bereich des Ausschnittes 23 durchstanzt. Es ist daher nicht notwendig, sich schon während des Schweißvorganges um die Position des Ventils zu kümmern.

Außerdem besteht die Möglichkeit, .die Öffnung für das Ventil nach dem Schweißvorgang zu bohren oder zu fräwen. Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen Rades besteht in der Ausbildung des Radschüsselrandes, nämlich der Wölbung nach innen, wodurch man eine winkelgerechte Anordnung der beiden Verbindungsflächen erhält, bei der man den Reibschweißvorgang ohne die Gefahr bleibender Verformungen der Radschüssel durchführen und außerdem die Ventilöffnung bequem anbringen kann.

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Um das Reibungsschweißen durchzuführen, bedarf es eines speziellen V/erkzeuges, das beispielshalber in einer schematischen Darstellung in Pig. 3 gezeigt wird. Ein Werkzeugtisch 3 weist eine zentrale Bohrung auf, in der eine Achse, die an ihrem oberen Ende eine Platte 4 trägt, durchquert wird. Die Platte 4 ist auf die Größe der Radnabe abgestimmt und mit mehreren Fingern 7 versehen, die in die Durchgangslöcher der Radscheibe zu deren Befestigung an der Fahrzeugachse hindurchragen. Die Radscheibe ist dadurch drehfest auf der Platte 4 geführt.

Die die Platte tragende Achse ist vertikal verschiebbar bis zu einer in strichpunktierten Linien dargestellten Position 4a.

Außerdem trägt der Werkzeugtisch 3 einen kreisförmigen Aufsatz, der konzentrisch zu der vorgenannten Bohrung angeordnet ist und dessen Durchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser der Schulter der Felge ist. Dieser kreisförmige Aufsatz geht über eine Außenwölbung, an der sich der Übergang 18 zwischen der schrägen Schulter 14 und dem Felgenhorn 15 (Fig. 2) abstützt, in den eigentlichen Werkzeugtisch über.

Auf dem Tisch 3 können zumindest zwei einander diametral gegenüberstehende Zentrierblöcke 5 gleiten. Die in direktem Kontakt mit der Schweißzone Radseheibe/FeIge befindliche Zone dieser Zentrierblöcke besteht zweckmäßigerweise aus besonders widerstandsfähigem Material,

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wie etwa aus einem keramischen Werkstoff, damit an dieser Stelle nur geringe Wärmeleitfähigkeit vorliegt und die durch Reibung erzeugte Wärme hauptsächlich in den Radteilen verbleibt und so wenig v/ie möglich an die Zentrierblöcke abgegeben wird. Ein Stempel 6, dessen untere Ausgestaltung auf das Profil der Radscheibe abgestimmt ist, dient zur Erzeugung des notwendigen Anpreßdruckes.

Die Funktion der Vorrichtung ist folgende: Die Platte ist zunächst in abgesenkter Position und die Felge 1 auf dem Werkzeugtisch 3 zentriert. Sodann wird die Platte 4 in die Position 4a hochgefahren und eine Radscheibe 2 hierauf zentriert, was aufgrund der Finger genau und schnell möglich ist. Dann werden die Blöcke 5, die nicht nur zum Zentrieren, sondern auch zum Festhalten der Felge dienen, an diese herangefahren, so daß sie starr auf dem Tisch 3 fixiert ist. Der Stempel 6 wird dann nach unten gefahren und bringt die Radscheibe in Kontakt mit der Felge. Kurz bevor es zur Berührung zwischen Radscheibe und Felge kommt, wird die Platte 4 in Rotation versetzt.. Sie nimmt auch den Stempel 6 und die dazwischengeklemmte Radscheibe 2 mit. Die Berührung zwischen der Radscheibe 2 und dem Felgenflansch 11 erfolgt längs der Kante 22 und führt zu starker Temperaturerhöhung. Bei Erreichen der gewünschten Temperatur wird die Drehbewegung abgestellt und der "Schmiededruck" über den Stempel 6 auf die Radscheibe 2 ausgeführt, wodurch es zum Verschweißen kommt.

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Schließlich wird der Stempel 6 wieder hochgefahren, die Platte 4 ebenfalls und das fertiggestellte Rad kann entnommen werden.

Die die Platte 4 tragende Achse wird durch einen nicht dargestellten Elektromotor in Drehbewegung versetzt, während der Stempel 6 an eine beispielsweise hydraulische Presse angeschlossen ist.

Selbstverständlich sind zahlreiche Abwandlungen des beschriebenen Ausführungsbeispieles möglich. So kann beispielsweise die Radscheibe ortsfest bleiben, während die Felge rotiert oder beide Teile führen gegenläufige Drehbewegungen aus.

Fig. 4 zeigt einen Radialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rad, wobei die einzelnen Teile mit denselben Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Fig. versehen sind. Die Radscheibe 2 weist mehrere löcher 25 auf, durch die die Befestigungsschrauben zum Festschrauben des Rades auf der Achse hindurchgesteckt werden. Eine zweite Reihe von Öffnungen 24 begünstigt die Belüftung der Bremsorgane und hält diese auf niedrigen und damit auch sicheren Betriebstemperaturen.

Die Vorteile der Erfindung bestehen zusammenfassend in Folgendem: Material- und Gewichtsersparnis, die Möglichkeit, auch kleinere oder größere Felgen auf dieselbe Radscheibe zu montieren, wobei die Verbindung keine besonderen handwerklichen Fähigkeiten wie beim Lichtbogen- oder Punktschweißen verlangt, Vergrößerung

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des Platzangebotes für die Bremsanlage, fortlaufende Verbindung über den gesamten Radumfang, wodurch sich bei gleichen Abmessungen eine größere Festigkeit gegenüber punktgeschweißten Rädernvergibt, bessere Flatter- und Rundlaufeigenschaften und schließlich ist die Güte der Verbindung nicht mehr von der möglicherweise fehlerhaften Zentrierung der Teile abhängig (unregelmäßige Form und unrunder Verlauf des abgebogenen Randes der Radscheibe relativ zu den Befestigungslöchern) .

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Claims

Patentansprüche

ί 1. yverfahren zum Zusammenfügen von insbesondere für ^Kraftfahrzeuge geeigneten Scheibenrädern, bestehend aus einer Radscheibe und einer Felge mit vertieftem Bett zur Aufnahme des Reifens bzw. des Schlauches, wobei das Felgenbett über eine Wölbung in eine Flanke übergeht, die ihrerseits eine Schulter aufweist, die in ein Felgenhorn ausläuft,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindung zwischen Radscheibe (2) und Felge (1) an aufeinander senkrecht stehenden Teilen erfolgt, und zwar an der äußeren Flanke (11) des Felgenbettes längs einer Ringzone, die von den die Flanke begrenzenden Wölbungen (12, 13) etwa gleichweit entfernt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch Reibungsschweißen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (22) der Radscheibe (2) in senkrechten Kontakt mit der äußeren Flanke (11) des Felgenbettes gebracht wird unter beiderseitig gleichem Abstand zu den die Flanke begrenzenden Wölbungen (12, 13)» daß die Felge oder die Radscheibe eine relative Verdrehung zueinander erfahren und dabei gegeneinander gepreßt werden und daß nach Beendigung der Drehbewegung eine erhöhte Anpressung auf die Felge oder die Radscheibe ausgeübt wird.

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4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge (1) auf einem Werkstücktisch (3) "befestigt wird und die Radscheibe (2) auf einer verdrehbaren Platte (4) oberhalb der Felge (1) fixiert wird, daß ein Preßstempel (6) die Platte (4) während der Drehbewegung absenkt und nach Stillstand der Drehbewegung einen erhöhten Anpreßdruck der Radscheibe auf die Felge ausübt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge (1) zentral auf auf dem Werkzeugtisch (3) blockiert wird, daß die Radscheibe (2) auf der drehbaren Platte (4) zentriert wird und daß der Druckstempel (6) die Platte (4) und die Radscheibe (2), die beide in Drehbewegung gehalten werden, derart absenkt, daß die Außenkante (22) der Radscheibe (2) mit der Flankenmitte in Anlage kommt, daß nach Beendigung der Drehbewegung ein erhöhter Anpreßdruck auf den Preßstempel (6) ausgeübt wird und daß der Preßstempel anschließend hochgehoben, die Felge entriegelt und die Platte (4) mit dem zusammengefügten Rad nach oben verschoben werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugtisch (3) eine zentrale Bohrung zur Durchführung· einer die Platte (4) tragenden Welle aufweist, daß diese Welle verdrehbar ist und daß die Platte mit Fingern (7) versehen ist, die mit Befestigungs- und/oder Belüftungsöffnungen der Radscheibe korrespondieren, daß ein Druckstempel (6), dessen Innenprofil auf das

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Außenprofil der Radscheibe abgestimmt ist, oberhalb der Platte (4) angeordnet ist und mechanisch mit einer Presse zur Erzeugung vorbestimmter Drücke verbunden ist, daß dieser Stempel (6) verdrehbar ist und der Werkzeugtisch (3) eine ringförmige, zu seiner Durchgangsbohrung konzentrische Auflage zur horizontalen Aufnahme der Felge aufweist sowie Blockierblöcke (5), die die Felge festhalten.
7. Fahrzeugrad, hergestellt nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (2) auf die Flankenaußenseite (11) · der Felge (1) geschweißt ist, und z\^ar in der Mitte dieser Flanke, wobei die Außenkante (22) der Radscheibe senkrecht auf der Flanke (11) steht.

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