DE3008738C2

DE3008738C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von aus Blech, insbesondere Leichtmetallblech gefertigten Scheibenrädern

Info

Publication number: DE3008738C2
Application number: DE3008738A
Authority: DE
Inventors: Theo 5330 Königswinter Zimmermann
Original assignee: LEMMERZ-WERKE KGAA 5330 KOENIGSWINTER DE
Current assignee: LEMMERZ-WERKE KGAA 5330 KOENIGSWINTER DE
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1982-12-23
Also published as: CH652356A5; US4378623A; ES500140A0; IT8112453A0; GB2071531A; FR2477444A1; DE3008738A1; ES509462A0; ES8206290A1; IT1146004B; GB2071531B; FR2477444B1; ES8301777A1

Description

re Leichtmetallblech hergestellten Scheibenrädern zu schaffen, mit dem bzw. mit der sich bei größter Sauberkeit der Teile durch planparallelen Festsitz zwischen Radschüssellappen und Felgentiefbett bei gleichzeitiger Erzielung geringster Rund- und Planlaufabweichungen und höchster Dauerfestigkeitswerte beste Schweißbedingungen erreichen lassen.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Felge und die Radschüssel jeweils mit einem vom Solldurchmesser abweichende? Maß (Ober- oder Untermaß) vorgefertigt und verformungsfrei zusammengeführt werden, und daß dann die Felge und die Radschüssel bis zur Erzielung des Preßsittes gemeinsam radial bleibend verformt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich z. B. so durchführen, daß die Felge und die Radschüssel, die jeweils im Durchmesser mit einem Untermaß hergesteiit sind, nach dem Zusammenführen gemeinsam bis zur Erzielung des geforderten Preßsi^zes radial aufgeweitet werden, was durch ein radial von innen und außen wirkendes Werkzeug erreicht werden kann. Vorzugsweise werden aber die Felge und die Radschüssel jeweils im Durchmesser mit einem Übermaß vorgefertigt und nach dem verformungsfreien Zusammenführen durch ein von außen auf die Felge wirkendes Werkzeug gemeinsam bis zur Erzielung des gewünschten Preßsitzes radial bleibend verformt, was z. B. durch Stauchen taw. mittels eines Rollvorganges erfolgen kann. Hierbei läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter Weise so durchführen, daß die Felge und die Radschüssel im Durchmesser mit einem solchen Übermaß gefertigt werden, daß nach dem Zusammenführen von Felge und Radschüssel zwischen diesen zunächst ein radialer Luftspalt vorhanden ist. Der Verformungsvorgang läßt sich dann in der Weise durchführen, daß nach Überwindung des Luftspaltes die Felge auf die Radschüssel radial aufgestaucht wiru und dann beide Teile gemeinsam weiter in radialer Richtung bis zur Anlage der Radschüssel gegen einen innenliegenden Gegenhalter od. dgl. gedruckt und bleibend verformt werden. Erfolgt die radiale Verformung von innen nach außen unter Aufweiten der Felge, so kann sinngemäß in gleicher Weise gearbeitet werden. Es empfiehlt sich im übrigen, die Radschüssel während des Verformungsvorganges durch einen Niederhalter in ihrer Lage gegenüber der Felge zu fixieren.

Mit dem erfinuungsgemäßen Verfahren lassen sich die Radschüssel und die Felge ohne die sonst übliche Schmierung, d. h. mit metallisch blanken Flächen mit dem gewünschten Fest- bzw. Preßsitz zusammenbringen und anschließend einwandfrei verschweißen, wobei zugleich ein einwandfreier planparalleler, kraftfchlüssiger Sitz des Radschlüssellappens im Felgenbett ohne Luftspalt bei hoher Ausdruckfestigkeil mit besten Schweißvoraussetzungen, kleinstmöglichen Rund- und Planlaufabweichungen und ohne die für die Bauteilfestigkeit schädlichen Schweißnahtfehler und Riefenbildung erzielbar sind. Zusätzlich kann bei entsprechender Formgebung auch ein Formschluß der Teile miteinander beim Aufstauchen bzw. bei ihrer radialen Verformung erreicht werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann wirtschaftlich und ohne großen Kostenaufwand in den Produktionsgang eingeführt werden. Der zwischen Felge und Radschüssel vor dem Aufstauchen vorhandene Luftspalt erleichtert dabei die Automatisierung des Einlegevorgangcs.

Für die Durchführung des erfinddngsgemäßen Verfahrens kann mit Vorteil eine Vorrichtung verwendet werden, die mit einem aus mehreren Segmenten bestehenden, der Kontur der Felge angepaßten Stauchwerkzeug versehen ist Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der innenliegende Gegenhalter an einem die Radschüssel und die Felge tragenden, in das Stauchwerkzeug einführbaren Werkslückträger angeordnet ist, und daß an dsr Kopfplatte od. dgl. ein sich gegen die Radschüssel legender, elastisch gelagerter Niederhalter vorgesehen ist. Die den Werkstückträger mit dem Gegenhalter tragende hubbewegliche Kopfplatte weist dabei zweckmäßig einen den Niederhalter umgreifenden Keilring mit konischer Gleitfläche auf, während das mehrteilige Stauchwerkzeug an einem mit dem Keilring zusammenwirkenden radial beweglichen mehrteiligen Werkzeugträger angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist hierbei vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß, bevor der Stauchvorgang durchgeführt wird, zunächst der Werkslückträger mit der Felge und der Radschüssel in das Stauchwerkzeug eingeführt wird und anschließend die Niederhalteplatte gegen die Radschüssel läuft.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei links im Bild die Situation vor dem Stauchvorgang und rechts im Bild nach erfolgtem Stauchvorgang.

Die dargestellte Vorrichtung ist mit einer am Pressenbett befestigten Grundplatte 10 versehen, die über Gleitsegmente 11 einen mehrteiligen Werkzeugträger 12 trägt, der aus einzelnen mit Umfangsabstand zueinander angeordneten Ringsegmenten besteht, die in radialer Richtung beweglich auf den Gleitsegmenten 11 geführt sind. Der Werkzeugträger 12 nimmt in einer Lageröffnung ein mehrteiliges Stauchwerkzeug 13 auf, welches ebenfalls aus mehreren in Umfangsabstand zueinander angeordneten Ringsegmenten besteht, deren Innenkontur 14 der Außenkontur der Felge 15 entspricht.

Eine in Vertikalrichtung hubbewegliche Kopfplatte 16 trägt einen Niederhalter 17, der über Federvorrichtungen 18 in Hubrichtung elastisch an der Kopfplatte 16 abgestützt ist. An der Unterseite der Kopfplatte 16 ist ein Keilring 19 befestigt, welcher den Niederhalter 17 umschließt und dessen ringförmig konische Gleitfläche 20 mit einer entsprechenden Keilfläche 21 der

^5U Ringsegmente des Werkzeugträgers 12 zusammenwirkt. Mit der Kopfplatte 16 ist über Teleskopführungen 22 ein Aushebekreuz 23 verbunden, das in der Mitte einen zylindrischen Werkstückträger 24 trägt, an welchem ein Werkzeugring als Gegenhalter 25 befestigt ist. Der Werkstückträger 24 ist mit einer im Aushebekreuz 23 zentrierten Auflageplatte 26 versehen.

Die mit der Felge 15 zu verbindende, vorzugsweise aus Leichtmetallblech gefertigte Radschüssel 27 wird, wie in der Zeichnung auf der linken Seite der vertikalen Mittelachse der Vorrichtung dargestellt, auf den Werkstückträger 24 gelegt, so daß der axiale Umfangsflansch 27' den ringförmigen Gegenhalter 25 mit einem geringen radialen Spiel umgreift. Daraufhin wird die durch Kaltverformung aus Metallblech, vorzugsweise

^b5 Leichtmetallblech gefertigte Felge 15 auf die Auflageplatte 26 aufgelegt.

Die Felge 15 und die Radschüssel 27 werden jeweils in ihrem Durchmesser mit einem geringen Übermaß

gefertigt, derart, daß bei der Ablage dieser beiden Teile auf dem Werkstückträger 24 und der Auflageplatte 26 auch zwischen dem Umfangsflansch 27' der Radschüssel 27 und der benachbarten Fläche der Felge 15 ein geringes radiales Spiel vorhanden ist. Um einen Preßsitz der Radschüssel 27 innerhalb der Felge 15 zu erreichen, wird die Kopfplatte 16 nach unten gefahren, wobei sich zunächst der Niederhalter 17, wie in der Zeichnung rechts der Mittelachse dargestellt, gegen die Oberseite der Radschüssel 27 legt und diese während des nachfolgenden Stauchvorgangs in ihrer Lage gegenüber der Felge fixiert. Bei der weiteren Abwärtsbewegung der Kopfplatte 16 läuft die konische Gleitfläche 20 des Keilringes 19 gegen die Keilflächen 21 der Segmente des Werkzeughalters 12, wodurch diese Segmente zusammen mit den Segmenten des Stauchwerkzeugs 13 senkrecht zur Hubrichtung der Kopfplatte 16, d. h. in radialer Richtung gegen die Felge 15 gedrückt werden, wodurch der Stauchvorgang bewirkt wird.

Es ist erkennbar, daß zu Beginn des Stauchvorgangs zunächst das radiale Spiel zwischen der Felge 15 und der Radschüssel 27 aufgehoben und dann die Felge 15 und die Radschüssel 27 im Stauchbereich gemeinsam in radialer Richtung bis zur Anlage des Umfangsflansches 27' an der Umfangsfläche des Gegenhalters 25 bleibend verformt werden, wodurch der Preßsitz der Radschüssel innerhalb der Felge erreicht wird. Anschließend kann dann die mit der eingezogenen Radschüssel 27 versehene Felge 15 der Vorrichtung entnommen und die Radschüssel 27 in herkömmlicher Weise mit der Felge 15 verschweißt werden.

Da sowohl die Felge 15 als auch die Radschüssel 27 im Durchmesser mit einem Übermaß gefertigt werden, ist es möglich, die Felge 15 verformungsfrei über die Radschüssel 27 zu stülpen. Der zwischen Felge und Radschüssel vor dem Aufstauchen vorhandene Luftspalt erleichtert dabei die Automatisierung des Einlegevorganges. Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens und der hierzu verwendbaren Vorrichtung erreicht man einen einwandfreien planparallelen, kraftschlüssigen Sitz des Radschüssellappens in der Felge: ohn Luftspalt, bei hoher Ausdruckfestigkeit und bei kleinstmöglicher Rund- und Planlaufabweichung des Rades. Die metallisch blanken Teile lassen sich einwandfrei verschweißen. Schädliche Schweißnahlwurzelfehler und Riefenbildung werden vermieden. Außerdem bietet das beschriebene Verfahren die Möglichkeit, beim Verformungsvorgang zugleich eine exakte Kalibrierung bzw. eine Nachkalibrierung der Felge zur Erzielung einer hohen Maßhaltigkeit insbesondere am Sitz des Reifenfußes durchzuführen.

Das bevorzugte, für die Fertigung von Leichtmetallblechrädern bestimmte Verfahren nach der Erfindung läßt sich mit Vorteil auch zur Herstellung herkömmlicher Stahlblech-Scheibenrädern anwenden. Auch ist das Verfahren dann anwendbar, wenn nur die Felge aus Blech, wie insbesondere Leichtmetallblech, besteht, während für die Radschüssel ein Gußteil verwendet wird. Die zur Erzielung des Preßsitzes erforderliche bleibende Verformung läßt sich z. B. durch einen Stauch- oder Rollvorgang oder aber durch ein Aufweiten der Teile erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zusammenfügen von aus Blech, insbesondere Leichtmetallblech, gefertigten Felgen und ihren Radschüsseln zu Scheibenrädern, indem die Radschüssel mit Preßsitz in die Felge eingebracht und anschließend mit der Felge verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dip Felge (15) in die Radschüssel (27) jeweils mit einem vom Solldurchmesser abweichenden Maß (Oberoder Untermaß) vorgefertigt und verformungsfrei zusammengeführt werden, und daß dann die Feige und die Radschüsse! bis zur Erzielung oes Preßsitzes gemeinsam radial bleibend ver formt werden.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge und die Radschüssel jeweils Im Durchmesser mit Übermaß vorgefertigt und nach dem verformungsfreien Zusammenführen durch ein von außen auf die Felge wirkendes Werkzeug gemeinsam bis zur Erzielung des Preßsitzes radial bleibend verformt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge (15) und die Radschüssel (27) im Durchmesser mit einem solchen Übermaß gefertigt werden, daß zwischen Felge und Radschüssel ein radialer Luftspalt vorhanden ist, und daß der Verformungsvorgang so durchgeführt wird, daß nach Überwindung des Luftspaltes die Felge auf die Radschüssel radial aufstaucht und dann beide Teile gemeinsam weiter in radialer Richtung bis zur Anlage der Radschüssel gegen einen innenliegenden Gegenhalter gedrückt und bleibend verformt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschüssel (27) während des Verformungsvorgangs durch einen Niederhalter (17) in ihrer Lage gegenüber der Felge (15) fixiert wird

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit der radialen Verformung eine Kalibrierung der Felge durchgeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, mit einem aus mehreren Segmenten bestehenden, der Kontur der Felge angepaßten Stauchwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der innenliegende Gegenhalter (25) an einem die Radschüssel (27) und die Felge (15) tragenden, in das Stauchwerkzeug (13) einführbaren Werkstückträger (24) angeordnet ist, und daß an der Kopfplatte (16) ein sich gegen die Radschüssel (27) legender, elastisch gelagerter Niederhalter (17) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Werkstückträger (24) mit dem Gegenhalter (25) tragende hubbewegliche Kopfplatte (16) einen den Niederhalter (17) umgreifenden Keilring (19) mit konischer Gleitfläche (20) trägt, und daß das mehrteilige Stauchwerkzeug (13) in einem mit dem Keilring (19) zusammenwirkenden radial beweglichen mehrteiligen Werkzeugträger (12) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (24) mit der Kopfplatte (16) über eine Teleskopführung (22) in Hubrichtung beweglich verbunden ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenfügen von aus Blech, insbesondere Leichtmetallblech, gefertigten Felgen und ihren Radschüsseln zu Scheibenrädern, indem die Radschüssel mit Preßsitz in die Felge eingebracht und anschließend mit der Felge verschweißt wird.

Es ist bekannt, Scheibenräder aus Stahl aus zwei Teilen herzustellen, indem in die durch Aufweiten oder Stauchen einbaufertig kalibrierte Tiefbettfelge eine — bezogen auf den Innendurchmesser des Felgentiefbettes — mit Übermaß hergestellte Radschüssel eingepreßt wird und anschließend beide Teile miteinander verschweißt werden.

Weiterhin ist es bekannt, komplette Scheibenräder nach dem Verschweißen von Felge und Radschüssel einer nachträglichen Richtoperation durch Biegen, Aufweiten oder Stauchen und gegebenenfalls zusätzlicher spanabhebende- Bearbeitung zu unterziehen, um die Rund- und Planlaufeigenschaften des aus kaltverformten Teilen hergestellten Rades zu verbessern. Dies geschieht im allgemeinen dadurch, daß durch plastische Verformung des Radanlagebereichs der Radschüssel und/oder der beiden Felgenschulterpartien (Reifensitzflächen) unter gegenseitiger Beeinflussung dieser beiden axialen und radialen Bezugsebenen die geometrischen Abweichungen bleibend verringert werden (DE-AS 19 09 353, DE-OS 22 21 210, DE-OS 22 24 027, DE-OS 22 24 109, DE-OS 23 14 858).

Auch ist es bekannt, die Felgen gegossener Scheibenräder zwecks Herstellung exakter geometrischer Form aufzuweiten oder zu stauchen (DE-AS 24 42 785).

Zu den Energieeinsparungsmaßnahmen der Fahrzeughersteller gehören auch Gewichtseinsparungen am Kraftfahrzeug. Hier bietet sich die Herstellung von Scheibenrädern aus Leichtmetallblech an, da hiermit eine Gewichtsverminderung von etwa 40% gegenüber den herkömmlichen Stahlscheibenrädern zu erzielen ist. Insbesondere bei der Fertigung solcher Leichtmetallblechräder nach den gleichen, bisher bei der Herstellung von Rädern aus Stahlblech praktizierten Verfahren ergeben sich aber erhebliche Schwierigkeiten. Eine geölte oder gefettete Leichtmetaiiradschüssel läßt sich zwar ohne übermäßige Riefenbildung in die Felge einziehen, jedoch stellt sich beim Schweißen infolge der Kohlenwasserstoff-Schmiermittel eine starke Porenbildung ein. Bei dem für einen Festsitz erforderlichen Einziehübermaß ergeben sich außerdem Verformungen wie Wellenbildung und Kippen der Radschüssellappen, was zu einem mangelhaften, nicht parallelen Sitz zwischen Radschüssellappen und Feigentiefbett führt, wobei der entstehende Luftspalt außerdem Schweißfehler zur Folge hat. Bei den vom Schweißen her geforderten sauberen Oberflächen lassen sich die Teile praktisch überhaupt nicht mehr mit Übermaß durch Einpressen ordnungsgemäß ineinanderfügen. Beim Einpreßvorgang würde es hier zu einem starken Fressen des Materials kommen, welches einen parallelen Schüsselsitz in der Felge verhindert und zusammen mit den entstehenden Hohlräumen und Riefen zu Schweißnahtfehlern führt, die Ausgangspunkt von Schweißnahtrissen und daraus resultierenden Radbrüchen sind. Zum anderen würde das Fressen zu erheblichen Rund- und Planlaufabweichungen des Rades führen. Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorstehend geschilderten Nachteile ein Verfahren und eine zweckdienliche Vorrichtung für die Fertigung von zumindest hinsichtlich der Felge aus Blech, insbesonde-