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"Deckel aus Leichtmetall und Verfahren zur Herstellung
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desselben" Die Erfindung betrifft einen Deckel aus Leichtmetall mit
scharfkantig rechtwinklig abgewinkeltem Rand für abschließbare Leichtmetallräder
von Kraftfahrzeugen sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben mittels Drücken,
wobei eine runde Blechscheibe zwischen Drückfutter und Vorsatzplatte zentrisch eingespannt,
in Drehung versetzt und durch Andrücken an das Futter in die gewünschte Form überführt
wird.
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Drücken bzw. Planieren sind Verfahren der Blechverarbeitung bei der
Herstellung schalenförmiger oder hohler, runder oder elliptischer Arbeitsstücke,
wobei das in eine bestimmte Form überzuführende eingespannte Rohstück, zum Beispiel
eine runde Blechscheibe oder ein gezogener Hohlkörper, in Drehung versetzt und durch
Andrücken und oftmals wiederholtes Vorbeiführen von Werkzeugen, sogenannter Drückstähle,
Drückrollen oder Drückzangen, entweder in freier Gestaltung oder meist durch Ansdrücken
an eine als Futter bezeichnete Form in die gewünschte Form übergeführt wird. Die
Arbeit wird meist auf dem besonderen Zweck angepaßten Drück- bzw. Planierbänken
vorgenommen. Das Arbeitsstück wird meist durch eine Vorsatzplatte
mittels
der Pinole angedrückt. Die Vorteile des Drückens sind in der Einfachheit der erforderlichen
Einrichtungen begründet.
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Arbeitet man rein maschinell mit einer Drückbank unter Verwendung
von Futter und Drückrolle, so besteht ein gewisser Nachteil darin, daß an der der
Drückrolle zugewandten Außenseite des Arbeitsstücks keine scharfen Kanten entstehen.
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Vielmehr entsteht am Übergang von einer Ebene zu einer anderen ein
Radius, der sog. Einziehradlus, der von der aterialstrke des Arbeitsstücks abhängig
ist. Will man aus besonderen Gründen eine scharfe Kante erzielen, so muß das Arbeitsstück
spanabhebend nachgearbeitet werden. Dabei muß etwa die Hälfte des Blechmaterials
abgedreht werden. Die Einsatzwandstärke muß etwa doppelt so dick sein wie die Enlwanastärke.
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Ein weiteres Merkmal des Drückverfahrer.c besteht darin, daß die Materialstärke
der bearbeiteten Teile des Arbeitsstücks abnimmt. Im Falle eines Deckels, dessen
Rann durch Drücken erzeugt wurde, hat der Rand verfahrensbedngt eine geringere Materialstärke
als der Deckel. Will man auc besonderen Gründen die Materialstärke des Randes nicht
geringer haben als die Stärke des restlichen Arbeitsstücks, sc muß die Einsatzwandstärke
um mindestens zwei Drittel erhöht werden, um anschlie-Bend spanabhebend bearbeiten
zu können.
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Auch andere spanlose Metallumformverfahren zur Herstellung rotationssymmetrischer
Hohlkörper, z.B. Tiefziehen, führen zu Radien beim Übergang zwischen zwei gegenseitig
abgewinkelten Ebenen, wobei auch hier der Radius abhängig ist von der Materialstärke
des Arbeitsstücks. Außerdem ist beim Tiefziehen eine größere Material scheibe für
den Niederhalter einzukalkulieren.
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Aus diesem Grunde werden derzeit Deckel für abschließbare
Leichtmetallräder
von Kraftfahrzeugen, die einen scharfkantig abgewinkelten Rand haben sollen und
im Randbereich eine höhere Materialstärke erreichen sollen als im übrigen Deckelbereich,
im Kokillengußverfahren hergestellt. Derartige Gußdeckel sind jedoch sehr teuer
und schwer, da teure Kokillen sowie eine spezielle geeignete Leichtmetallegierung
verwendet werden müssen. Außerdem entstehen beim Gießen sehr häufig Lunker, die
oftmals dicht unter der Oberfläche liegen und erst bei der abschließenden Hochglanzbearbeitung
der Deckel sichtbar werden, so daß derartige Deckel als Ausschuß verworfen werden
müssen.
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Um die Preis- undnFertigungsprobleme zu vermeiden, die mit Gußdeckeln
verknüpft sind, werden teilweise aus Kunststoff gespritzte Deckel verwendet. Diese
Deckel sind zwar gewichtsmäßig leicht, bieten jedoch nicht die gewünschte Widerstandskraft
gegen gewaltsame Störungsversuche. Außerdem ist oftmals das gewünschte einheitliche
Aussehen des ganzen Rades gestört.
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In diesem Zusammenhang wird auch eine Kombination aus Leichtmetallbad
und verchromtem Stahldeckel verwendet. Eine derartige Kombination ist jedoch schon
vom ästhetischen Eindruck her abzulehnen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen
Deckel aus Leichtmetall der eingangs genannten Art anzugeben, der minimale Stückkosten,
ein minimales Gewicht, mechanische Festigkeit und optimales optisches Aussehen miteinander
verbindet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Deckel aus Reinaluminiumblech,
Al 99,5, halbhart, besteht, daß durch Drücken und Walzen auf einem Drückfutter mit
Stufe spanlos bearbeitet ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum Herstellen von Deckeln der eingangs genannten Art anzugeben, welches
die Bildung einer scharfen Kante am Übergang zwischen Deckel und Rand sowie eine
Erhöhung der Materialstärke im Randbereich ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst der freie Rand der
Blechscheibe mit Hilfe einer axial verfahrbaren Drückrolle um einen kleinen Winkel
umgelegt und anschließend mit Hilfe einer radial verfahrbaren Walzrolle in eine
am Umfang des Futters ausgebildete Stufe hineingestaucht wird.
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Damit ergeben sich die Vorteile, daß als Ausgangsmaterial unlegiertes
Material verwendet werden kann, daß die Stärke des Ausgangsmaterials so gering wie
möglich gewählt werden kann, daß auf eine spanabhebende Nachbearbeitung, nach Einsatz
von Blechscheiben mit doppelter Wandstärke verzichtet werden kann, soweit diese
nur dazu dienen soll, die gewünschten Materialstärken und scharfkantigen übergänge
zwischen den versciedenen Ebenen zu erreichen, und daß eine Vergrößerung der Wandstärke
im Randbereich des Deckels um mindestens 10 E ohne Zwischenglühen oder ähnliche
Maßnahmen möglich ist. Der sanze Herstellungsvorgang nimmt nur wenige Stunden in
Anspruch.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hält die Drückrolk
von der Stufe im Futter einen Abstand ein, der größer als die Blechdicke ist. Dadurch
wird während dieser ersten Bearbeitungsstufe zunächst ein großer Radius zwischen
dem unbearbeiteten Bereich der Blechscheibe und dem abzuwinkelnden Randbereich gebildet.
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Vorzugsweise wird in dieser ersten Bearbeitungsstufe der Rand der
Blechscheibe nur um etwa 100 umgelegt. Die eigentliche Formgebung des Randes erfolgt
durch die radial verfahrbare Walzrolle, die gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
die Stufe im Futte ganz überdeckt.
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Sollen Deckel mit gewölbter oder strukturierter Deckelfläche hergestellt
werden, so werden Vorsatzplatten und Futter mit zueinander passend gewölbten bzw.
strukturierten Flächen verwendet. So kann ein besonderer Arbeitsgang zum Herstellen
der gewünschten Oberfläche eingespart werden.
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Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung werden Vorsatzplatten
und Futter verwendet, die mit Preßstempel und Gesenk versehen sind. Auf diese Weise
können in die Blechscneibe Vertiefungen eingezogen werden, die zur Befestigung welterer
Teile, zum Beispiel von Schlössern oder Schloßschrauben bei Felgendeckeln, dienen.
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Anhand der Zeichnung sollen das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein
danach gefertigter Deckel beispielhaft erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 eine schematisch
und teilweise gebrochen dargestellte Anordnung zur Durchführung es Verfahrens und
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen fertiggestellten Deckel.
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In Fig. 1 erkennt man ein rotationssymmetrisches Drückfutter 1, welches
mit der Antriebsachse 2 des Spindelstocks einer nicht dargestellten Drückbank fest
verbunden ist. Eine Blechscheibe 3 ist mit Hilfe einer Vorsatzplatte 4 fest eingespannt.
Die Vorsatzplatte 4 wird über die Pinole 5 und den nicht dargestellten Reitstock
der Drückbank angepreßt.
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Der freie Rand 6 der Blechscheibe 3 wird zunächst mit Hilfe einer
wenigstens radial verfahrbaren Drückrolle 7 um einen kleinen Winkel ~ 100 umgelegt.
Das Umlegen um diesen Winkel dX erfolgt durch das Zusammenspiel der balligen Oberfläche
der
Drückrolle 7 mit der Axialverschiebung, die durch den Pfeil 7.1 angedeutet ist.
Dabei hält die Drückrolle 7 von der im Futter 1 vorgesehenen Stufe 9 einen Abstand
a , der größer ist als die Blechstärke d. Das Umlegen des Blechrandes 6 erfolgt
also ohne scharfe Kante.
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Sobald die Drückrolle 7 wieder außer Eingriff mit dem Rand 6 der Blechscheibe
3 gebracht wurde, wird eine Walzrolle 8 in radialer Richtung, angedeutet durch den
Pfeil 8.1, in Richtung auf das Futter 1 in die Stufe 9 verfahren. Hierdurch wird
der Rand 6 der Blechscheibe 3 ganz in die Stufe 9 umgelegt, wobei die Stufe 9 das
Ende des Randes 6 stützt. Das Blechmaterial wird durch die Stufe 9 gehalten und
beginnt unter der Wirkung der Walzrolle 8 in Gegenrichtung zu fließen. Es wird also
in Richtung auf die Vorsatzplatte 4 zurückgestaucht, so daß sich am Übergang zwischen
Deckelbereich und Randbereich die gewünschte scharfe Kante ausbilden kann.
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G,eichzeitig steigt auch die Stärke des Materials im Randbereich 6,
wobei sich herausgestellt hat, daß eine Zunahme der Wandstärke um 10 E problemlos
möglich ist.
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Wie Fig. 1 zeigt, ist ir Futter 1 ein Gesenk 11 und in der Vorsatzplatte
4 ein entsprechender Preßstempel 10 vorgesehen.
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Beim Vorfahren der Vorsatzplatte 4 wird die Blechscheibe 3 in das
Gesenk 11 hineingepreßt, so daß in einem Arbeitsgang ein Einstich eingeprägt werden
kann.
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Die einander zugekehrten Flächen von Futter 1 und Vorsatzplatte 4,
zwischen denen die Blechscheibe 3 eingespannt wird, können zur Herstellung gewölbter
Deckel entsprechend gewölbt sein, so daß ein gesonderter Arbeitsgang eingespart
werden kann. Auch andere Formen oder Strukturen können so erzeugt werden.
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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Deckel 12 für abschließbare Leichtmetallräder von Kraftfahrzeugen.
Der Rand 13 besitzt eine Wandstärke D, die um 10 S größer ist als die Ausgangsblechstärke
d. Im Bereich des Randes 13 kann mit einer weiteren Profilrolle eine Nut 16 für
einen O-Ring eingestellt werden.
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Am Übergang zwischen Rand 13 und Deckel 12 ist die scharfe Kante 14
ausgebildet, wobei es möglich ist, an dieser Stelle sogar eine kleine Überhöhung
zu erzielen. Im Zentrum des Deckels 12 ist die Einprägung 15 zu erkennen, die im
Endzustand ein Schloß aufnehmen wird, mit dem der Deckel 12 mit dem Kraftfahrzeugrad
verbunden wird.
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Gegenüber einem nach dem herkömmlichen Gußverranren hergestellten
Deckel gleicher Größe besitzt der nec. se erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Deckel erhebliche Gewichtsvorteile, da ein unlegiertes, spezifisch leichtes Leichtmetall,
zum Beispiel Al 99,5 mit rnlnlmaier andstärke und optimaler Materialausnutzung verwendet
werner kann.
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Zusammenfassend ergeben sich erhebliche Vorteile in Preis und Einsatzmöglichkeit
gegenüber einem Gußdeckel: minimale Stückkosten durch geringeren Materialeinsatz
und optimale Materialausnutzung kurze Bearbeitungszeiten geringe Werkzeugkosten
Optimieren und Kombinieren verschiedener Arbeitsgänge hohe Fertigungskapazitäten
sind möglich minimalster Ausschluß, selbst bei Lackieren oder Pulverbeschichtung
geringeres Einsatz gewicht und weitere Verringerung des Gewichts des Fahrzeugrades.
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