DE4023912A1

DE4023912A1 - Verfahren zur herstellung eines felgensterns

Info

Publication number: DE4023912A1
Application number: DE19904023912
Authority: DE
Inventors: Zbigniew Pagacz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1992-01-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Felgensterns einer dreiteiligen Reifenfelge nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 sowie eine Radfelge und einen Flansch.

Es ist bekannt, Reifenfelgen aus Stahl oder Aluminium her zustellen. Die Aluminiumfelgen werden in der Regel durch Gieß- oder Schmiedeverfahren hergestellt.

Die Herstellung des Reifenbettes der Stahlfelge erfolgt in der Regel durch Formung eines Rohrabschnittes. Häufig wird bei Alufelgen das Reifenbett zweiteilig hergestellt, wobei ein innerer Abschnitt und ein äußerer Abschnitt zusammen mit dem Reifenstern zur Bildung einer Reifenfelge verschraubt werden.

Es ist bekannt, einen aus Leichtmetall bestehenden Reifen stern durch Gußverfahren herzustellen. Diese Verfahren ha ben in diesem Zusammenhang den Nachteil, daß die Spannungs festigkeit des Sterns relativ klein ist und in der Größen ordnung von 100 Newton/mm² liegt. Beim Gießen besteht die Gefahr von Gußfehlern, insbesondere Lunkern, die ein Rönt gen der Rohlinge erforderlich machen. Nach dem Gießen ist ferner eine aufwendige Nachbearbeitung der Rohlinge erfor derlich, um einen präzisen Felgenstern herzustellen. Auf grund dieser Probleme dauert es auch sehr lange, bis ein entsprechendes Produkt von der Idee bis zur Marktreife ge bracht ist, insbesondere durch die aufwendigen Zulassungs verfahren. Die hohen Werkzeugkosten lassen nur die Massen produktion zu.

Es ist auch bekannt, Felgensterne durch Schmieden herzu stellen, indem Rohlinge durch Hochdruck preßgeformt werden. Die hierbei erzielbare Spannungsfestigkeit ist zwar höher als bei Gußverfahren und liegt in der Größenordnung von bis zu 300 Newton/mm². Allerdings ist der Formenbau zur Herstellung derartiger Felgen äußerst aufwendig, so daß dieses Verfahren für Kleinserien nicht in Betracht kommt.

Hierbei ist zu berücksichtigen, daß im Straßenverkehr eine große Zahl unterschiedlicher Reifen- und Felgengrößen ver wendet wird, die darüber hinaus auch noch unterschiedlich an den Radbolzen befestigt werden. Es sind beispielsweise Befestigungen durch drei, vier oder fünf Schrauben bzw. Muttern bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Felgensterns einer mehrteiligen Reifenfel ge anzugeben, durch das auch Kleinserien von Leichtmetall felgen kostengünstig hergestellt werden können, die in großer Variationsbreite an unterschiedlichen Fahrzeugen verwen det werden können. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit anzugeben, mit einfachen Mitteln eine zentrale Befestigung von Felgen an für eine Zentralbefestigung nicht vorgesehenen Fahrzeugen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 3 an gegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Felgenstern aus einer gekneteten Aluminiumlegierungsplatte hergestellt, in die durch eine NC-gesteuerte Wasserstrahl-Schneideinrich tung Ausnehmungen geschnitten werden. Es ist daher nicht not wendig, die Ausnehmungen, die im wesentlichen der Gewichts reduzierung und des optischen Erscheinungsbildes wegen vor gesehen sind, durch ein Guß- oder Schmiedeverfahren herzu stellen. Die NC-Steuerung der Schneideinrichtung erlaubt es, eine vorgesehene Felgensternform individuell in klein sten Serien zu erzeugen. Das Wasserstrahl-Schneidverfahren ermöglicht ein hochpräzises Ausschneiden von Ausnehmungen, ohne daß umfangreiche Nachbearbeitungen erforderlich wären.

Das Vorsehen eines Flansches mit zentraler Verschraubung er möglicht es, das Rad durch zentrale Befestigung mit der Achse des Autos zu verbinden, während lediglich ein Flansch auf die übliche Radbefestigungsvorrichtung aufgesetzt und auf diese die erfindungsgemäße Reifenfelge zentral aufgesetzt ist. Da zentrale Befestigungen im Rennsport üblich sind, wird damit ein rennsportähnliches Erscheinungsbild der Radbefestigung suggeriert.

Die Verwendung eines Flansches hat den technischen Vorteil, daß eine einzige Ausführungsform eines Felgensterns an un terschiedlichen Fahrzeugen zur Anwendung kommen kann, so fern ein passender Flansch verwendet wird. Für den Be nutzer ist es daher möglich, bei einem Fahrzeugwechsel Felge und Reifen zu behalten und lediglich den Flansch auszutauschen, sofern die Reifengröße weiter verwendbar ist.

Durch die Erfindung kann der Kostenfaktor zur Herstellung einer Leichtmetallfelge erheblich reduziert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen erfindungsge mäßen Felgenstern,

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen Felgenstern,

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Flansch,

Fig. 4 eine Schnittansicht durch einen Flansch,

Fig. 5 und 6 Verbindungsmöglichkeiten zwischen Flansch und Felgenstern, und

Fig. 7 eine Schnittansicht durch eine Felge mit einem Adapterflansch.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Felgenstern ist aus einem hochlegierten gekneteten Aluminium in Platten- oder Bandform einer Dicke von etwa 35 mm hergestellt. Dieses Band kann fabrikmäßig ultraschalluntersucht bezogen werden und weist daher bereits im Rohzustand die erforderliche Festigkeit und Güte auf. Es weist Festigkeiten von 200- 450 Newton/mm² auf. Nachdem aus dem Band durch konventio nelles Ablängen ein Rohling abgeschnitten ist, wird zu nächst eine zentrale Bohrung erstellt. Diese wird vor zugsweise in konventioneller Bohrtechnik hergestellt. Der Außendurchmesser wird ebenfalls durch konventionelles Ab drehen erzeugt. Es ist ferner möglich, dem Felgenstern eine derartige Form zu geben, daß dessen Mitte etwas ge genüber den Randbereichen verdickt ist.

Der Felgenstern 1 enthält zur Gewichtsreduzierung und zur optischen Verbesserung Ausnehmungen 3, die verschieden geo metrische Formen aufweisen können. Diese lassen sich in der Regel nicht in üblicher Bohrtechnik herstellen. Es ist zwar möglich, diese auszufräsen, jedoch sind hierzu Spezialfräs maschinen erforderlich, um eine genügend hohe Präzision zu erreichen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Ausnehmungen 3 durch ein NC-gesteuertes Wasserstrahl-Schneidverfahren er zeugt werden. Dieses an sich bekannte Verfahren arbeitet mit einem Wasserstrahl sehr hohen Drucks, durch dessen An wendung eine präzise Schnittlinie erreichbar ist. Die Form der Ausnehmungen kann durch eine NC-Steuerung vorgegeben werden. Diese Art der Steuerung erlaubt es, den Ausneh mungen beliebige Formen zu geben, so daß Felgensterne auch in sehr kleinen Stückzahlen zu fertigen sind. Das Wasser strahl-Schneidverfahren erfordert keine zusätzliche auf wendige Nacharbeit.

Nach Herstellung der Ausnehmungen 3 wird der Außenbereich des Felgensterns in der Weise bearbeitet, daß auf dem Um fang verteilt eine große Zahl von Bohrungen 7 eingebracht wird, die zur Befestigung des Reifenbetts dienen. Dieses vorzugsweise zweiteilig ausgebildete Reifenbett kann mit beiden Teilen auf einer Seite des Felgensterns oder auch jeweils auf einer Seite befestigt werden. Um einen gleich mäßigen Übergang zwischen Felgenstern 1 und Felgenbett zu erzielen, weist der Kranz 6 im Bereich der Bohrungen 7 seitliche Ausnehmungen auf.

Der zentrale Bereich des Felgensterns enthält die Bohrung 2, die sich nach außen kegelig öffnet. Die gebildete Kegel fläche 8 ist entweder gerade oder ballig ausgebildet. Es ist ferner eine zusätzliche Phase 9 vorgesehen. Zur Befestigung des Felgensterns am Fahrzeug wird eine Mutter oder Schraube mit ensprechender Gestalt in der Öffnung 2 des Felgensterns befestigt.

Die Befestigung erfolgt, sofern keine unmittelbare zentrale Befestigung möglich ist, wie es beispielsweise im Motorsport üblich ist, unter Zuhilfenahme eines Flansches, der auf die Bremsscheibe bzw. Bremstrommel des Fahrzeuges auf die vorhan denen Schraubbefestigungen bzw. Gewindebohrungen aufgesetzt wird. Durch das Vorstehen der Flanschscheibe bedingt ist es möglich, daß der Felgenstern auf der Innenseite 10 plan aus gebildet ist. Die Mittenverdickung auf der Außenseite 11 des Felgensterns ist aus Festigkeits- und aus optischen Gründen vorgesehen.

Fig. 2 zeigt den Felgenstern in Aufsicht. Es sind deutlich die Ausnehmungen 3 zu erkennen und die Vielzahl der am Außen umfang vorgesehenen Befestigungslöcher 7.

Fig. 3 zeigt einen Flansch zur Befestigung des Felgensterns in Aufsicht. Über mehrere Bohrungen 13 wird der Flansch auf die Bremsscheibe eines Fahrzeuges aufgesetzt und damit ver schraubt. Die Bohrungen 13 befinden sich in Vertiefungen 23 der Flanschscheibe, so daß die Schraubköpfe, die durch die Bohrungen 13 geführt sind, nicht über die Oberfläche der Flanschscheibe 12 hinaus vorstehen. Der Flansch besteht aus vergütetem oder hochlegiertem Stahl, der vorzugsweise auf einer NC-gesteuerten Fräsmaschine und Drehmaschine oder durch Umformung hergestellt wird.

Es sind ferner Bolzen 14 vorgesehen, die in entsprechende Ausnehmungen 4 des Felgensterns eingreifen, um die durch die zentrale Befestigung bedingte Verdrehmöglichkeit zwischen Flansch und Felgenstern zu verhindern.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Flansches. Eine zen trale rohrförmige Flanschaufnahme 16 am Flansch 12 dient zur Aufnahme des Felgensterns 1. Der Flansch wird über Boh rungen 13 auf die Gewinde-Bolzen der Bremsscheibe des Fahr zeuges aufgesetzt und festgeschraubt oder mit Kegelschrauben an der Bremsscheibe befestigt. Von der Bremsscheibe steht da her nur die zentrale Flanschaufnahme 16 vor, auf die dann das Rad mit dem Felgenstern aufgesetzt werden kann. Nach Eingrei fen der Bolzen 14 in die Vertiefungen 4 des Felgensterns kann auf die Flanschaufnahme eine Mutter aufgeschraubt werden. Diese kommt mit ihrer Außenseite bei ihrem Festziehen mit dem Kegel 8 in Kontakt. Durch die große Fläche dieses in einem Winkel von 30-45° zur Radachse verlaufenden Kegels ist eine sichere kraftschlüssige Verbindung gewährleistet. Durch geeignete Ausbildung der Mutteraußenseite, beispiels weise durch einen Sechskant, kann die Mutter mit Werkzeu gen erfaßt und gedreht werden. Es können auch andere Formen der Mutteraufnahme vorgesehen werden.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausbildungsform der Befestigung des Felgensterns 1 auf dem Flansch 12. In diesem Fall weist die Flanschaufnahme 16 ein Innengewinde auf, in das die Schraube 20 eingeschraubt wird. Es ist wiederum eine ke gelige Fläche vorgesehen, die der kraftschlüssigen Verbin dung zwischen Schraube 20, Felgenstern 1 und Flansch 12 dient. Zum Befestigen oder Lösen der Schraube ist ein Innensechskant oder eine andere Form in der Schraube 20 vorgesehen. Zur besseren Anpassung an den vorhandenen Raum, insbesondere wenn die Achswelle 22 weit vorsteht, ist die Schraube 20 vorzugsweise als Hohlschraube ausgebildet. Die Ausbildungsform dieser Figur weist den erheblichen Vorteil auf, daß die Flanschaufnahme kürzer gestaltet werden kann.

Fig. 6 zeigt die Verwendung eines zweiteiligen Adapterflan sches, bei dem dieser aus dem eigentlichen Flansch 12 und einer Distanzscheibe 24 gebildet ist. Diese Distanzscheibe 24, die aus Gewichtsgründen aus einer Aluminiumlegierung her gestellt ist, befindet sich zwischen der Bremstrommel bzw. -scheibe und dem eigentlichen Adapterflansch 12.

Hierbei kann auch vorgesehen sein, daß die Befestigungs schrauben 25 gleichzeitig Mitnehmerbolzen bilden, so daß auf zusätzliche Mitnehmerbolzen (14 in Fig. 3) verzichtet werden kann.

Sowohl bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 als auch nach Fig. 4 kann vorgesehen sein, daß eine zusätzliche Sicherungsschraube 21 die Schraube 20 gegen die Flanschauf nahme 16 durch Kraftschluß gegen Lösen sichert. Die Siche rungsschraube 21 ist vorzugsweise als Madenschraube ausge bildet. In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, diese Madenschraube durch abschließbare Sicherungsschrauben zu ersetzen, so daß dadurch eine Diebstahlsicherheit ermög licht ist.

Eine Gesamtansicht (Schnitt) durch einen Felgenstern mit Felgenheft und Adapterflansch im zusammengesetzten Zustand zeigt Fig. 7.

Bezugszeichenliste

1 Felgenstern
2 zentrale Bohrung
3 Ausnehmung
4 Bohrung
5 Bohrung
6 Kranz
7 Bohrung
8 Kegel
9 Phase
10 Innenseite
11 Außenseite
12 Flansch
13 Bohrung
14 Bolzen
15 Bolzen
16 Flanschaufnahme
17 Bohrung
18 Außengewinde
19 Innengewinde
20 Schraube
21 Sicherungsschraube
22 Achswelle
23 Ausnehmung
24 Distanzscheibe
25 Mitnehmerbolzen

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Felgensterns (1) einer mehr teiligen Reifenfelge, bestehend aus Reifenbett und Felgen stern aus Leichtmetall, die miteinander verschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Felgenstern (1) aus einer gekneteten Aluminiumlegierungsplatte hergestellt wird, in die durch eine NC-gesteuerte Wasserstrahl-Schneideinrich tung Ausnehmungen (3) geschnitten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine bandförmige Aluminiumlegierungsplatte zunächst in mit einer zentralen Bohrung (2) versehen und zu Ronden ge dreht werden, und daß schließlich die Ausnehmungen (3) ge schnitten werden.

3. Radfelge, insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Felgen stern (1) eine zentrale Bohrung (2) aufweist, und auf einem an der Radnabe des Fahrzeugs befestigten Adap terflansch (12) aufsetzbar ist.

4. Flansch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterflansch (12) eine Flanschscheibe aufweist, die mit der Bremstrommel oder -scheibe des Fahrzeuges verschraub bar ist, und daß der Flansch auf der gegenüberliegenden Seite (11) des Felgensterns (1) durch eine zentrale Mut ter oder eine zentrale Schraube (20) mit dem Felgenstern (1) verschraubbar ist.

5. Flansch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ser wenigstens zwei in Öffnungen (4) des Felgensterns ein greifende Mitnahmebolzen (14) aufweist.

6. Flansch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (8) zwischen Schraube (20) bzw. Mutter und Felgenstern (1) in einem Winkel zur Radachse gerichtet ist, oder eine Kugelform aufweist.

7. Flansch nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekenn zeichnet, daß dieser zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein aus einer Aluminiumlegierung bestehendes Teil scheibenför mig ausgebildet ist.