-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Motorfahrzeugrädem, insbesondere von Gussrädern, sowie
die Räder, die durch solch ein Verfahren erhalten werden können.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines Rades, welches, wenn mit einem Luftreifen verbunden,
in der Lage ist, die Trägheitskraft zu reduzieren, die durch das mit
dem Luftreifen montierte Rad erzeugt wird, sobad es sich in
Umdrehung versetzt.
-
Es ist bekannt, dass an einem starren Körper wie ein
mechanischer Bestandteil, wenn dieser sich um eine feststehende Achse
dreht, Zentrifugalkraft und Drehmoment erzeugt werden.
In dem spezifischen Falle von Strassenfahrzeugrädern, die mit
Luftreifen verbunden und an einem entsprechenden Trägerelement
eines Motorfahrzeugs befestigt sind, geben die Trägheits- und
Drehmomentkräfte, die während der Umdrehung erzeugt werden,
Anlaß zu ernsthaften Funktionsstörungen; tatsächlich bewirken
diese Drehschaltreaktionen an den Trägerelementen, wodurch
dann Vibrationen entstehen und durch die mechanischen Teile, an
denen die Trägerelemente selbst montiert sind, übertragen werden.
Hinzu kommt noch, dass die auf diese Weise erzeugten Vibratio
nen deutlich durch das Steuersystem des Fahrzeugs wahrnehmbar
und bei hohen Fahrgeschwindigkeiten nicht nur für das beim
Fahrer hervorgerufene Unbehagen verantwortlich sind, sondern
ebenfalls Schwierigkeiten in der Beibehaltung der Fahrtrichtung
bewirken, und zwar mit dem Ergebnis, dass der normalen
Straßenlage entgegengewirkt wird.
-
Die Veränderungen der auf diese Weise erzeugten Trägheitskräfte
können gemessen werden durch die Anwendung spezieller
Ausrüstungen, die dazu bestimmt sind, ein Ablesen von polaren
Koordinaten zu geben, die auf der Drehachse zentriert sind.
Insbesondere kann der Bedienende die Veränderungen der
Trägheitskräfte messen, die ausschliesslich auf den Luftreifen bezogen sind
und ausschliesslich auf das Rad, aber ebenfalls bezogen auf das
Rad und den Luftreifen zusammen.
-
Das betreffende Problem ist seit langem erkannt, wie aus dem US-
Patent 1,860,216 hervorgeht, welches ausdrücklich die Idee
beschreibt, an der Radscheibe eine Buchse zu befestigen, angeordnet
mit dieser Achse versetzt zu der Drehachse und folglich an die
Nabe des Fahrzeugs angeschlossen. Die Wirkung ist, in der einen
Hälfte des Rades ein grösseres Gewicht zu erzeugen als in der
anderen, wobei die schwerere Hälfte die von der Ventilbohrung
belegte ist. Der Grad des Versetzens zwischen der Achse der
Buchse und der Drehachse des mit dem montierten Luftreifen
versehenen Rades wird festgelegt durch die Bestimmung des Umfanges,
um welche der gewählte Luftreifen unausgewuchtet ist. Danach
wird der unausgewuchtete Luftreifen auf solche Weise auf das
unausgewuchtete Rad aufgezogen, dass die eine Unwucht die andere
ausgleichen kann. Kurz gesagt werden die örtlichen Gewichte, die
zur Unwucht jeweils des Luftreifens und des Rades führen, an den
entgegengesetzten Seiten der Drehachse angeordnet mit dem
Zweck, einen gegenseitigen Ausgleich zu erhalten.
-
Schon am 11.-15. Januar 1971 wurde in einer Veröffentlichung
der S.A.E. (American Society of Automotive Engineers) das
Konzept der Reduzierung oder vielmehr des Ausgleichs der
Veränderungen der kinetischen Kräfte erwähnt, und zwar durch eine
exzentrische Montage der Luftreifen auf den Rädern.
-
Dagegen umfasst der bekannte Stand der Technik, wie zum
Beispiel dem US-Patent 3,808,660 zugrunde liegt, das Messen der
Veränderungen der Trägheitskräfte, die durch einen Luftreifen
erzeugt werden, und das Abtragen von Materialabschnitten
(Gummi) für den Fall, dass solche Veränderungen über die
vorgesehenen Grenzwerte hinausgehen, wobei eine Reihe von
Messungen und aufeinanderfolgende Materialabtragungen vorgenommen
werden.
-
Um zu vermeiden, zahlreiche Messungen und anschliessende
Materialabtragungen vornehmen zu müssen, und um zu sichern, dass
ein ausgewuchteter Luftreifen schliesslich nicht Teil einer
unausgewuchteten Rad-Luftreifen-Enibeit bildet, beschreibt US
3,808,660 das Verfahren der Montage des Luftreifens an dem
Rad, wobei eine Messung wie oben beschrieben durchgeführt und
der Punkt festgelegt wird, an welchem die Spitzenamplitude der
Grundharmonischen auftritt, um dann die mittlere Bohrung von
der Drehachse um einen solchen Umfang zu versetzen, der dem
gemessenen Spitzenwert entspricht.
-
Der Versetzungsumfang und der schwere Abschnitt des
Luftreifens sind an den entgegengesetzten Seiten der Drehachse
angeordnet, und zwar auf solche Weise, dass die eine durch den
anderen aufgehoben wird. Aus den Zeichnungen des betreffenden
Patentes kann ersehen werden, dass das Versetzen durch das
Hinzufügen eines Ringes erreicht wird, welcher in die geflanschte
mittlere Bohrung der Radscheibe eingesetzt und auf den Nabenzapfen
aufgezogen wird. Auf die gleiche Weise kann der Ring neu
positioniert oder ausgetauscht werden für den Fall, dass die
anfängliche Korrektur sich bei einer anschliessenden Prüfling als nicht
genau erweisen sollte.
-
Immer unter Bezugnahme auf den Stand der Technik,
berücksichtigt das US-Patent 3,951,563 die Schwierigkeit beim Erreichen
einer fehlerfreien Montage der Scheibe und dem Felgenkranz eines
Rades, so dass die mittlere Bohrung der Scheibe und die
Drehachse auf die vorteilhafteste Weise übereinstimmen. Das
beschriebene Verfahren sieht vor, dass das montierte Rad um eine
Bezugsachse in Umdrehung versetzt wird, wobei die Veränderungen
der während der Umdrehung erzeugten radialen Kräfte gemessen
werden, und dann das Anordnen der mittleren Bohrung in einer
Position versetzt zu der Drehachse, in welcher die geringsten Ver
änderungen auftreten.
-
Ähnlich sind auch die dynamischen Tests, die von den
Fahrzeugherstellern durchgeführt werden, um die oberen und/oder unteren
Werte der von den radialen Trägheitskräften erzeugten
Grundharmonischen zu messen, sei es an den Rädem wie auch an den
Luftreifen, und die entsprechende Winkelposition festzustellen.
Nach Ablauf der Tests wird der Luftreifen an dem Rad montiert,
so dass die als "oben" identifizierte Position einerseits mit der als
"unten" identifizierten Position andererseits übereinstimmt, ein
Verfahren, dass den Fachleuten auf diesem Gebiet als "match
mounting" bekannt ist.
-
Solch ein Verfahren ist jedoch ziemlich langwierig und
kostspielig, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass es an jedem
montierten Rad und Luftreifen wiederholt werden muss. Dadurch,
dass jedes Motorfahrzeug wenigstens vier Räder hat, so kann man
sich leicht vorstellen, welche jährlichen Kosten fü match-
mounting von Rädern und Luftreifen für alle hergestellten
Fahrzeuge in einem jeden Jahr vorgesehen werden müssen.
-
Der weitergehende Bedarf an Verbesserung in diesem Bereich hat
einerseits die Bemühungen seitens der Reifenhersteller verstärkt,
für ständig besser ausgewuchtete Produkte zu sorgen, oder
wenigstens Luftreifen vorzusehen, die eine Kennzeichnung des
Bereiches der größten oder der geringsten Unwucht enthalten, das
heisst der Position, in welcher der obere oder der untere Wert der
Grundharmonischen zum Ausdruck kommt, die bei der
Umdrehung
durch die radialen Trägheitskräfte erzeugt wird.
-
Andererseits haben die Hersteller von Rädern bei ihren Produkten
ähnliche Anstrengungen unternommen, so dass die Scheiben
ebenfalls den gleichen Hinweis auf "oben" und "unten" enthalten.
Auf diese Weise wird es möglich, die Räder und die Luftreifen
korrekter zu montieren, und zwar ohne dass irgendwelche
dynamische Auswuchtarbeiten erforderlich wären, wobei einfach der
Luftreifen mit dem "oberen" Bereich so montiert wird, dass er mit
dem "unteren" Bereich des entsprechenden Rades übereinstimmt.
Aufgrund der Notwendigkeit, Räder mit Bezugsmarkierungen für
"oben" und "unten" wie oben beschrieben zu versehen, und mit
dem weiteren Zweck der Reduzierung des Versetzens zwischen
der mittleren Bohrung und dem durch die Achsen der
Befestigungsbohrungen beschriebenen Kreis, durch welche die Scheibe
an der Nabe eines Fahrzeugs gesichert ist, beschreibt das US-
Patent 4,279,287 (getreu dem Stand der Technik) ein Verfahren
zur Anordnung des "oberen" oder "unteren" Bezugspunktes in
einer bestimmten Winkelposition des Rades, in diesem Falle einer
Preßstahlscheibe. Dieses patentierte Verfahren sieht die
Herstellung einer Einheit aus Felgenkranz und Scheibe vor, wobei die
Scheibe in den Felgenkranz eingesetzt und mit diesem
verschweisst ist, bei welcher die Scheibe wenigstens eine mittlere
Bohrung aufweist, angeordnet versetzt zu den Achsen der
umliegenden Sitze, die zur Aufnahme der Wülste des Luftreifens
bestimmt sind. Praktisch besteht das Verfahren darin, die mittlere
Bohrung und die Befestigungsbohrungen in einem einzigen
Arbeitsgang herzustellen, und zwar auf solche Weise, dass die
Achse des Formers konzentrisch zu der Achse des durch letztere
beschriebenen Kreises ist, jedoch versetzt im Verhältnis zur der
Scheiben-Feigen-Einheit insgesamt. Die Drehachse des Rades ist
somit versetzt durch die Verschiebung von den Achsen beider
umliegenden Sitze fort, und die in das Rad hineinkonstruierte
Unwucht ist eine statische Unwucht.
-
Betrachtet man diese Bezugspunkte im Detail, so wird es klar,
dass sich alles auf Radscheibentypen aus gepreßtem Stahl bezieht
und daher auf eine technische Produktion, die verhältnismässig
ungenau ist, nicht zuletzt aus Gründen der typisch komplizierten
Abmessungen.
-
Auf jeden Fall tritt weiterhin deutlich hervor, dass das
vorgezogene verfolgte Verfahren eines ist, bei welchem die mittlere
Bohrung und der Kreis von Befestigungsbohrungen versetzt sind im
Verhältnis zu den umliegenden Sitzen, die zur Aufnahme der
Reifenwülste dienen, welche natürlich koaxial sind, so dass die
Exzentrizität der Drehachse durch die Elastizität des Luftreifens
aufgefangen wird. Es ist unnötig zu sagen, dass dabei eine
beachtliche Vibration auf das Fahrzeug übertragen wird, und zwar
als Ergebnis einer solchen Exzentrizität, wenn der Reifen hart ist.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher der, ein Verfahren
zur Herstellung von legierten Rädern anzubieten, und zwar vom
Typ in Formen gegossen und anschliessend bearbeitet, um eine
zulässige Menge von Material abzutragen, wobei eine "Unwucht"
eingegeben wird, deren Wirkung bei jedem mit einem
entsprechenden Luftreifen versehenen und an der Nabe eines
Motorfahrzeugs befestigten Rades es ist, eine verbesserte allgemeine
Auswuchtung sei an dem zusammengebauten Rad und dem Luftreifen
wie auch in der Bewegung der mechanischen Teile des Fahrzeugs
zu erreichen, dem das Rad zugeordnet ist.
-
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, die Herstellung von
legierten Rädern mit einer gewollten Unwucht zu ermöglichen, und
zwar unter Verwendung von herkömmlich ausgelegten
Werkzeugmaschinen anstelle der üblicherweise erforderlichen
Spezialausrüstungen, zum Beispiel wie bei den patentierten Verfahren,
auf die sich oben bezogen wurde.
-
Die gewünschten Zwecke werden in Übereinstimmung mit der
Erfindung erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von
Motorfahrzeugrädern, insbesondere von Rädern aus Guß, von denen
die erkennbaren Komponenten ein Felgenkranz ist, der eine
äussere Rotationsfläche und eine interne Rotationsfläche aufweist, und
dessen äussere Rotationsfläche einen äusseren umlaufenden Sitz
aufweist sowie einen internen umlaufenden Sitz, dazu bestimmt,
die Wülste eines entsprechenden Luftreifens aufzunehmen, sowie
eine Scheibe mit einer äusseren Fläche und einer internen Fläche,
welche wenigstens eine mittlere Bohrung aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass jedes Rad einem ersten maschinellen
Bearbeitungsvorgang unterzogen wird, um Material wenigstens von dem
internen umlaufenden Sitz, von der internen Rotationsfläche, von
der internen Fläche und von der mittleren Bohrung abzutragen,
ausgeführt im Verhältnis zu einer einzigen Bezugsachse, die mit
der Drehachse des Rades übereinstimmt, einem zweiten
maschineuen Bearbeitungsvorgang, bei welchem Material abgetragen
wird, um Bohrungen zur Befestigung des Rades herzustellen,
ausgeführt auf solche Weise, dass die Achsen der Bohrungen emen
Kreis beschreiben, der konzentrisch zu der Bezugsachse des
ersten maschinellen Bearbeitungsvorgangs ist, sowie einem dritten
maschinellen Bearbeitungsvorgang, um Material wenigstens von
dem äusseren umlaufenden Sitz abzutragen, dessen Zweck es ist,
eine Rotationsfläche zu beschreiben, zentriert auf einer Achse, die
von der Bezugsachse des ersten und des zweiten maschinellen
Bearbeitungsvorgangs auf solche Weise versetzt ist, dass die
Verteilung der Masse rund um den Teil des Rades, der den
äusseren umlaufenden Sitz aufweist, sich im Verhältnis zu der
Bezugsachse des ersten und zweiten maschinellen
Bearbeitungsvorgangs progressiv verändert, und zwar zwischen einem
Mindestwert und einem Höchstwert.
-
Dieselben gewünschten Zwecke werden erreicht durch ein Rad
für Motorfahrzeuge in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung, insbesondere ein durch Guß erhaltenes Rad, von
welchem die erkennbaren Komponenten ein Felgenkranz ist, der eine
äussere Rotationsfläche und eine interne Rotationsfläche aufweist,
und dessen äussere Rotationsfläche einen äusseren umlaufenden
Sitz sowie einen internen umlaufenden Sitz aufweist, dazu
bestimmt, die Wülste eines entsprechenden Luftreifens
aufzunehmen, sowie eine Scheibe mit einer äusseren Fläche und einer
internen Fläche, welche wenigstens eine mittlere Bohrung und einen
Satz von Befestigungslöchern aufweist, der kreisförmig
angeordnet ist, hergestellt durch die Anwendung des Verfahrens nach der
vorliegenden Erfindung und dadurch gekennzeichnet, dass der
interne umlaufende Sitz und die interne Rotationsfläche durch
Rotationsflächen gebildet werden, die konzentrisch zu der Achse der
mittleren Bohrung verlaufen, während der äussere umlaufende Sitz
durch eine Rotationsfläche beschrieben wird, zentriert auf einer
Achse, die von der Achse der mittleren Bohrung auf solche Weise
versetzt ist, dass die Materialstärke und somit die Verteilung der
Masse rund um den Teil des Rades, der den äusseren
umlaufenden Sitz aufweist, sich im Verhältnis zu der Achse der mittleren
Bohrung progressiv verändert, und zwar zwischen einem
Mindestwert und einem Höchstwert.
-
Die Erfindung wird nun im Detail durch ein Beispiel und mit Hilfe
der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von denen
-
Abb. 1 eine frontale Ansicht des Rades nach der
vorliegenden Erfindung;
-
Abb. 2, 3 und 4 sind axiale Schnitte, welche die drei
maschinellen Bearbeitungsvorgänge zeigen, die Teil des
Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung bilden;
-
Abb. 5 stellt einen axialen Sclmitt durch das Rad aus
Abbildung 1 dar, bei welchem bestimmte Abmessungen
absichtlich übertrieben wurden, um zu zeigen, wie sich
die Verteilung der Masse rund um einen Teil des Rades,
der sich auf den äusseren umlaufenden Sitz beschränkt,
progressiv zwischen einem Mindest- und einem
Höchstwert im Verhältnis zu der Drehachse des Rades
verändert;
-
Abb. 6 zeigt das Rad aus Abbildung 5 in einer
verkleinerten Form mit einem montierten Luftreifen.
-
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht sich
die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Rädern, und
insbesondere von Fahrzeugrädern 1, die aus einer Metallegierung
gegossen sind. Zwei Elemente sind bei einem Rad von dem
betreffenden Typ erkennbar, im wesentlichen unterschieden in der
Darstellung, jedoch enthalten in einer einzigen monolithischen
Struktur, und zwar aufgrund der Tatsache, dass das Rad ein
Gussteil ist. Die beiden Elemente sind ein Felgenkranz 2 und eine
Scheibe 3.
-
Der Felgenkranz 2 ist ringförmig ausgebildet und weist eine
äussere Rotationsfläche 4 und eine interne Rotationsfläche 5 auf. Die
Position der Scheibe 3 im Verhältnis zu dem Felgenkranz 2 ist
eine solche, dass die Elemente ein glockenartiges Aussehen
annehmen, und unter Bezugnahme darauf weist die Scheibe 3 eine
äussere Fläche 8 und eine interne Fläche 9 auf; die Scheibe 3 weist
ebenfalls wenigstens eine mittlere Bohrung 10 auf.
-
Die äussere Rotationsfläche 4 des Felgenkranzes 2 weist einen
äusseren umlaufenden Sitz 6 auf sowie einen internen
umlaufenden Sitz 7, welche dazu bestimmt sind, die Wülste 14 eines
entsprechenden Luftreifens 13 (s. Abb. 6) aufzunehmen.
In Übereinstimmung mit dem beschriebenen Verfahren wird jedes
Rad 1 einem ersten maschinellen Bearbeitungsvorgang
unterzogen, um Material wenigstens von dem internen umlaufenden Sitz
7, der internen Rotationsfläche 5, der internen Fläche 9 und der
mittleren Bohrung 10 abzutragen; die maschinellen Schnitte
werden im Verhältnis zu einer einzigen Bezugsachse 15 ausgeführt,
die mit der Drehachse des Rades 1 übereinstimmt, wie in der
Abbildung 2 gezeigt ist. Daraufhin erfolgt ein zweiter maschineller
Bearbeitungsvorgang, durch welchen Material abgetragen wird,
um Befestigungsbohrungen 11 in dem Rad 1 herzustellen, welche
so angeordnet sind, dass deren Achsen 17 einen Befestigungskreis
12 bilden, zentriert auf der Bezugsachse 15 des ersten
maschinellen Bearbeitungsvorgangs, wie in Abbildung 3 gezeigt ist.
-
Schliesslich enthält das Verfahren noch einen dritten maschinellen
Bearbeitungsvorgang, durch welchen Material wenigstens von
dem äusseren umlaufenden Sitz 6 abgetragen wird, und zwar zu
dem Zweck, eine Rotationsfläche zu bilden, die auf einer Achse
16 zentriert, versetzt von der Bezugsachse 15, die für den ersten
und den zweiten maschinellen Bearbeitungsvorgang angewandt
wurde, wie in Abbildung 4 gezeigt ist. Auf diese Weise wird die
Verteilung der Masse um den Teil des Rades 1 herum, der den
äusseren umlaufenden Sitz 6 enthält, ungleichmäßig gemacht,
gekennzeichnet durch allmähliche und unendliche Veränderungen
zwischen einem Mindestwert und einem Höchstwert, wie im
Verhältnis zu der Bezugsachse 15 des ersten und des zweiten
maschinellen Bearbeitungsvorgangs gemessen.
-
Beim Betrachten der Abbildungen 2, 3 und 4, in welchen die in
jeweils dem ersten, zweiten und dritten Bearbeitungsvorgang
bearbeiteten Flächen in fettgedruckten Linien gezeigt werden, kann
gesehen werden, dass das Rad 1 einen äusseren Rand 19 und
einen inneren Rand 20 aufweist, die frontal aus den
entgegengesetzten Enden des Felgenkranzes hervorstehen. Vor dem ersten
maschinellen Bearbeitungsvorgang und während das Rad 1 sich noch
im Zustand eines Gussrohlings befindet, wird das Rad 1 mit Hilfe
eines ersten Zentrierelementes 22 entsprechen zur Innenseite des
äusseren Randes 19 ausgerichtet. Der erste maschinelle
Bearbeitungsvorgang enthält dann die Phase der Herstellung einer
Bezugsfläche 21 auf der Innenfläche 9 der Scheibe 3, welche
schliesslich dazu bestimmt ist, an einer entsprechenden und von
der Nabe (nicht gezeigt) eines Motorfahrzeugs aufgewiesenen
Fläche anzuliegen und mit dieser bündig abzuschließen.
-
Vor dem zweiten maschinellen Bearbeitungsvorgang wird das
Rad 1 koaxial und um seine eigene mittlere Bohrung 10 herum
ausgerichtet, und zwar mit Hilfe eines zweiten Zentrierelementes
23, dessen Schaft 24 durch die Bohrung 10 und die der von der
Scheibe aufgewiesenen Bezugsfläche 21 zugewandten Fläche
geschoben.
Dieser Vorgang kann gleichwertig gut ausgeführt
werden durch das Halten des Rades 1 entlang seinem inneren Rand
20, zum Beispiel unter Verwendung einer Anzahl von Zähnen
(hier nicht gezeigt), und mit einem Zentrierelement 23, dessen
Fläche an der ringförmigen Fläche 27 des Randes 20 anliegt. Auf
jeden Fall wird das Zentrierelement 23 fehlerlos koaxial mit der
Drehachse der Werkzeugmaschine angeordnet und dadurch, dass
die mittlere Bohrung 10 und die Bezugsfläche 21 und/oder die
ringförmige Fläche 27 koaxial durch den vorangegangenen
maschinellen Bearbeitungsvorgang erhalten wurden, wird der zweite
Bearbeitungsvorgang zwangsläufig koaxial zu dem ersten
ausgerichtet durchgeführt. In Übereinstimmung damit werden die
Befestigungsbohrungen 11 um einen Befestigungskreis 12 koaxial zu
der mittleren Bohrung 10 verteilt. Vor dem dritten maschinellen
Bearbeitungsvorgang schliesslich wird dasselbe zweite
Zentrierelement 23 leicht entlang einer Bahn parallel zu seiner eigenen
Achse in Richtung des Pfeiles f versetzt. Dieses Versetzen wird in
der Abbildung 4 durch zwei mit 15 und 16 bezeichnete Achsen
dargestellt, wobei der Former die Bezugsachse für den ersten und
den zweiten maschinellen Bearbeitungsvorgang bildet, welche mit
den beiden Achsen des ersten und des zweiten Zentrierelementes
22 und 23, wenn sie ausgerichtet sind, übereinstimmen, wobei
letztere die Bezugsachse für den dritten maschinellen
Bearbeitungsvorgang bildet, die mit der Achse des zweiten
Zentrierelementes 23 übereinstimmt, wenn dieses um einen mit 25
bezeichneten
Abstand von der Position versetzt ist, die es während des
zweiten maschinellen Bearbeitungsvorgangs belegt hatte.
Bei dem fertigen Rad 1 ist natürlich der äussere umlaufende Sitz 6
weder koaxial zu dem internen umlaufenden Sitz 7, noch zu der
mittleren Bohrung 10, noch zu dem Befestigungskreis 12, noch zu
den äusseren und inneren Flächen 8 und 9 der Scheibe 3.
-
Als ein Ergebnis dieser berechneten Abweichung hat man eine
nicht gleichmässige Verteilung der Masse im Verhältnis zu der
Bezugsachse 15, welche nur auf den Teil des Felgenkranzes
begrenzt ist, der den äusseren umlaufenden Sitz 6 aufweist, wobei
die Bezugsachse 15 ein und dieselbe ist wie die Achse der
mittleren Bohrung 10 und somit mit der Drehachse des Rades
übereinstimmt.
-
Abbildung 5 zeigt einen Schnitt durch das Rad 1, in welchem
bestimmte Abmessungen gewollt übertrieben sind, um die Tiefe 18
von dem Teil des Felgenkranzes 2 darzustellen, der den äusseren
umlaufenden Sitz 6 aufweist, und zwar an einem Höchstwert 18a
und einem Mindestwert 18b. Wie aus den Abbildungen 5 und 6
ersehen werden kann und wie oben erwähnt wurde, entspricht
diese selbe Tiefe 18 der Differenz zwischen den Oberflächen, die
jeweils von dem äusseren umlaufenden Sitz 6 und der internen
Rotationsfläche 5 aufgewiesen werden, wobei letztere koaxial zu
der Drehachse 15 ist. Zur besseren Verdeutlichung zeigt eine in
Abbildung 5 hinzugefügte unterbrochene Linie 29 das äussere
Profil des Rades 1 in seinem Zustand als Gussrohling, das heisst
vor dem ersten und dem dritten Bearbeitungsvorgang, mit denen
das zwischen der unterbrochenen Linie 29 und dem fertigen Profil
30 des Rades 1 enthaltene Material abgetragen wird. Während in
Wirklichkeit die Veränderung in der Tiefe minimal ist, ist die nicht
gleichmässige Verteilung der Masse um den Felgenkranz, wie von
der Bezugsachse 15 ausgehend gemessen (die, wie nochmals
erwähnt wird, mit der Drehachse übereinstimmt), ausreichend, um
statische und dynamische Unwuchten in dem Rad 1 zu erzeugen.
Die Ursachen für solche Unwuchten werden durch die Abbildung
6 dargestellt, in welcher das Rad 1 mit einem Luftreifen 13
versehen gezeigt wird. Ebenfalls sind zwei Ebenen Pe und Pi
bezeichnet, angeordnet lotrecht zu der Bezugsachse 15 und durch die
voraussichtlichen Schwerpunkte der beiden Bereiche des Rades
laufend, die dem ersten und dritten maschinellen
Bearbeitungsvorgang unterzogen wurden. Tatsächlich kann beim Betrachten der
Abbildung 5 gesehen werden, dass das bearbeitete Rad 1 durch
zwei unterschiedliche Abschnitte mit zwei verschiedenen
Schwerpunkten gekennzeichnet ist, welche durch die unterbrochene Linie
28 getrennt und mit 1a auf der linken Seite von der Linie 28 und
mit 1b auf der rechten Seite bezeichnet sind.
-
Wie bereits erwähnt wurde, hat der den äusseren umlaufenden
Sitz 6 aufweisende Abschnitt 1a eine Unwucht im Verhältnis zu
dem Rest des Rades; somit belegt der Schwerpunkt dieses selben
Abschnittes 1a eine andere Position im Verhältnis zu dem des
verbleibenden Rades, folglich anders als der des mit 1b
bezeichneten
Abschnittes. Tatsächlich hat daher nur der Abschnitt 1a des
Rades 1 eine Unwucht im Verhältnis zu der Bezugs- und
Drehachse 15. Es ist in den angenommenen Ebenen Pe und Pi, in
denen die Zentrifugalkräfte F1, F2 und F3 erzeugt werden, wenn
sich das Rad 1 um seine Drehachse 15 in Umdrehung versetzt. In
der einen Ebene Pi, die dem internen umlaufenden Sitz 7 näher
liegt und damit auch dem Abschnitt des Rades, in welchem die
Verteilung der Masse rund um die Drehachse 15 gleichmäßig ist,
sind die Kräfte F3 gleich und entgegengesetzt zueinander,
während in der anderen Ebene Pe, die mit dem äusseren umlaufenden
Sitz 6 übereinstimmt, die sich entgegensetzenden Kräfte F1 und
F2 von unterschiedlicher Stärke sind. Genauer gesagt ist die mit
F1 bezeichnete Kraft von grösserer Stärke als die mit F2
bezeichnete, und zwar aufgrund der Tatsache, dass die Tiefe 18 des
Felgenkranzes in den entsprechenden Hälften des Rades jeweils
deren maximalem Wert 18a und minimalem Wert 18b entsprechen.
Der Unterschied in der Stärke dieser Kräfte F1 und F2 resultiert
zunächst in einer statischen Unwucht und danach in einer
dynamischen Unwucht. Die dynamische Unwucht ist darauf
zurückzuführen, dass der Schwerpunkt in der entsprechenden Ebene Pe von
der des Rades als ganzes versetzt ist, so dass sich die
Resultierende der entsprechenden Kräfte F1 und F2 in einem bestimmten
Abstand vom Schwerpunkt des Rades befindet (nicht bezeichnet),
wobei ein Moment M erzeugt wird, das dazu neigt, die Drehachse
15 abzuleiten.
-
Die Verteilung der Masse rund um den Teil des Rades, welcher
den äusseren umlaufenden Sitz 6 aufweist, wird bestimmt durch
den Grad der Unwucht, der in das Rad 1 einkalkuliert werden soll,
wenn dieses einen entsprechenden Luftreifen montiert hat. Es ist
unnötig zu sagen, dass die Unwucht selbst durch die Abmessung
dem Versetzungsumfang 25 zwischen dem äusseren umlaufenden
Sitz 6 und dem Rest des Rades bestimmt wird.
-
Mit einem in dieser Weise gewollt "nicht ausgewuchteten" Rad 1
wird es für ein mit Luftreifen versehenes Rad und für die sich
bewegenden mechanischen Teile, mit denen letzteres verbunden ist,
möglich, statisch wie auch dynamisch "ausgewuchtet" zu sein.
Wenn auf dem Rad 1 aber ein andere Typ Luftreifen 13 montiert
wird als ursprünglich vorgesehen war, ist der Vorgang des
Auswuchtens des mit dem Luftreifen versehenen Rades auf jeden Fall
deutlich einfacher, sei es vom Grundsatz wie von der
Durchfürung her, da jede sich ergebende Unwucht an der äusseren Fläche
des Rades korrigiert werden kann. Tatsächlich wird heutzutage in
der Praxis, insbesondere in Europa, das Auswuchten von Rädern
und Luftreifen durchgeführt, die bereits an den entsprechenden
Naben des Motorfahrzeugs befestigt sind, und zwar mit dem
präzisen Zweck, den normalen Betriebszustand zu simulieren, ein
Faktor, bei welchem die durch die mit dem Rad verbundenen und
sich bewegenden Teile erzeugten dynamischen Unwuchten
vorhanden sind. Diese Unwuchten können somit durch das Anbringen
von Gewichten mit einem geeigneten Wert an der äusseren Fläche
des Rades 1 korrigiert werden, während eine sich an der inneren
Fläche des Rades befindliche Unwucht eine Korrektur durch
dieses Verfahren natürlich nicht zulassen würde.
-
Was die Festlegung eines Bereiches im Verhältnis zu der
Bezugsachse 15 betriffi, an welcher die Anordnung der Masse die
grösste ist, so besteht die Option im Verschieben des
Zentrierelementes 23 von der Achse 15 in Richtung einer Bohrung 26, die
durch den Felgenkranz 2 wie auch durch die Scheibe 3 verläuft
und letztlich dazu bestimmt ist, das Ventil des Luftreifens 13
aufzunehmen. Das Ventilloch 26 ist während des zweiten
maschinellen Bearbeitungsvorgangs gebohrt und kann daher als ein
Bezugspunkt für den dritten maschinellen Bearbeitungsvorgang wie auch
zum Zwecke der Montage des Luftreifens 13 benutzt werden. In
der vorangegangenen Beschreibung des Verfahrens nach der
vorliegenden Erfindung wurde das Ventilloch 26 nicht erwähnt, das
es bei den maschinellen Bearbeitungsvorgängen, welche die nicht
gleichmässige Verteilung der Masse bestimmen, keine
wesentliche Rolle spielt.
-
Um noch einmal die Eigenschaften des Rades 1 nach der
vorliegenden Erfindung zu wiederholen, die Drehachse bleibt ein und
dieselbe wie die Bezugsachse 15, die für die Bearbeitungszwecke
angewandt wird, und zwar koaxial zu dem Rad 1 als ganzes, und
die Verteilung der Masse rund um den Teil des Rades, der den
äusseren umlaufenden Sitz 6 aufweist, verändert sich progressiv
zwischen einem Mindestwert und einem Höchstwert. Mit einem
auf dem Rad 1 montierten Luftreifen 13 und dessen Wülsten 14 in
den äusseren und inneren umlaufenden Sitzen 6 und 7 angeordnet,
wird der Versetzungsumfang 25 durch eine ständige Verformung
nur innerhalb der äusseren Wand des Luftreifens aufgefangen,
zum Beispiel in dem Teil des Luftreifens, der mit dem äusseren
umlaufenden Sitz 6 verbunden ist. Die dem inneren umlaufenden
Sitz 7 zugeordnete Wand dagegen dreht sich frei von jeder der
Geometrie des Rades zuzuschreibenden Verformung. Die
betreffende Eigenschaft ist in der Abbildung 6 dargestellt, wo α den
Verformungswinkel bezeichnet, der in dem auf dem Rad 1
montierten Luftreifen 13 erzeugt wird, und wo gesehen werden kann,
dass der linksseitige Wulst 14, wie in Abbildung 6 gezeigt, im
Verhältnis zu dem rechtsseitigen Wulst versetzt ist. Genauer
gesagt ist der linksseitige Wulst von der Bezugsachse 15 im Bereich
der maximalen Tiefe 18a, die von dem Felgenkranz und dem
äusseren umlaufenden Sitz 6 aufgewiesen wird, entfernter und an
einem diametral entgegengesetzten Punkt, der mit dem Bereich der
geringsten Tiefe 18b übereinstimmt, dichter an der Achse 15
positioniert.
-
Nun, da die Luftreifen aus der Produktion mit statischen und
dynamischen Unwuchten hervorgehen, ergeben sich die Vorteile der
vorliegenden Erfindung aus der Tatsache, dass es durch das
Vorsehen eines auf solche Weise ausgelegten Rades, welches, wenn
es sich in Umdrehung versetzt, statische und dynamische
Unwuchten erzeugt, möglich wird, eine Einheit von Rad und
Luftreifen
zu erhalten, in welchen die entsprechenden Unwuchten dazu
neigen, statische und dynamische, sich gegeneinander
auszugleichen und zu annullieren.
-
Die Einfachheit des Erreichens eines fehlerfreien statischen und
dynamischen Auswuchtens ist gegeben durch die Art der
maschinellen Bearbeitungsvorgänge, die in dem Verfahren nach der
vorliegenden Erfindung vorgesehen sind. Es muss nochmals erwähnt
werden, dass diese Präzisions-Bearbeitungsverfahren sind,
ausgeführt mit herkömmlichen Werkzeugmaschinen und daher keine
zusätzlichen Kosten erfordernd.