DE69305070T2

DE69305070T2 - Felge für fahrzeug und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69305070T2
Application number: DE69305070T
Authority: DE
Inventors: Anders Sundgren
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: DE69305070D1; SE9200909D0; SE469120B; EP0631543A1; EP0631543B1; SE9200909L; WO1993018929A1; AU3912293A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugradfelge und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Eines der Ziele der heutigen Autoherstellerindustrie ist es, das Gesamtgewicht von Autos zu reduzieren, indem man das Gewicht von Autokomponenten reduziert. Dies wird erzielt, indem man bestehende Konstruktionen optimiert, leichtere Materialien wählt, neue Materialkombinationen findet (Verbundwerkstoffe), oder andere Herstellungsverfahren verwendet (siehe beispielsweise die Druckschrift SE-B-370357). Gleichzeitig ist die Autoindustrie außerordentlich empfindlich in Hinblick auf das Produktdesign, und demzufolge werden häufig Verfahren gewählt, die Designänderungen ermöglichen, ohne zu hohe Ausgaben aufzuwenden.
Normalerweise verwendet man standardmäßig an den Rädern von Privatautos lediglich Stahlfelgen. Obwohl diese Felgen relativ billig hergestellt werden können, sind ihre Designmöglichkeiten stark eingeschränkt. Um Kundenwünsche zu erfüllen, die ein spezielles Felgendesign wünschen, sind statt dessen Spezialfelgen aus Aluminium oder Magnesium erhältlich. Diese Felgen erfordern jedoch einen viel höheren Preis und sind fast so schwer wie entsprechende Stahlfelgen. Ferner wird bei der Herstellung von Magnesium- oder Aluminiumfelgen mehr Energie verbraucht, und die Herstellung solcher Felgen erzeugt eine stärkere Umweltverschmutzung als die Herstellung entsprechender Stahlfelgen. Diese Spezialdesignfelgen sind auch gegen Beschädigung von externen mechanischen Quellen empfindlich und erzeugen viele Probleme, wenn man an den Felgen Ausgleichsgewichte anbringt.
Diese Probleme werden mittels einer erfindungsgemäßen Radfelge gelöst, die die kennzeichnenden Merkmale gemäß dem kennzeichnenden Teil des folgenden Anspruchs 1 aufweist, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung der Radfelge nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5. Die Leichtigkeit und mechanische Festigkeit der erfindungsgemäßen Stahlfelge wird dadurch erreicht, daß die Felge eine Außennabe, eine Innennabe und eine Felgenbasis umfaßt, wobei die Innennabe und die Außennabe jeweils buchsen- und steckerartige Schnappkupplungsmittel aufweisen, die zum Befestigen der Innennabe an der Außennabe dienen, und wobei die Außennabe und die Felgenbasis entsprechende stecker- und buchsenartige Schnappkupplungsmittel aufweisen, die zum Befestigen der Außennabe an der Felgenbasis dienen. Der zwischen der Innennabe, der Außennabe und der Felgenbasis begrenzte Raum ist mit Schaum und Klebstoff gefüllt, um eine stabile und leichte Sandwichkonstrukt ion zu erhalten.
Die Erfindung wird nun im näheren Detail anhand eines Ausführungsbeispiels und ferner anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:
Figur 1 ist eine Querschnittsansicht der Hauptkomponenten der erfindungsgemäßen Radfelge vor dem Zusammenbau der Komponenten;
Figur 2 ist eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Radfelge nach dem Zusammenbau;
Figur 3 zeigt zwei Stufen des Felgenherstellungsprozesses; und
Figur 4 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Radfelge mit Darstellung der Konstruktion und Funktion der Schnappkupplungsmittel.
Figur 1 ist eine Querschnittsansicht der Hauptkomponenten der erfindungsgemäßen Radfelge vor dem Zusammenbau. Die erfindungsgemäße Felge umfaßt eine Außennabe 10, eine Innennabe 12 und eine Felgenbasis 14. Wie in Figur 1 gezeigt, ist die Außennabe 10 mit steckerartigen ersten Schnappkupplungsmitteln 16 und einem steckerartigen zweiten Schnappkupplungsmittel 18 versehen. Das steckerartige erste Schnappkupplungsmittel 16 ist kreisförmig und erstreckt sich in die Nabenmitte. Das steckerartige zweite Schnappkupplungsmittel 18 ist ebenfalls kreisförmig und am Außenrand der Außennabe 10 angeordnet. Die Außennabe 10 umfaßt ferner ein Flanschabstützmittel 20 (Flansch ist nicht gezeigt), wobei der Flansch dazu dient, in eine Öffnung (nicht gezeigt) in der Innennabe 12 eingesetzt zu werden, wenn die Radfelge zusammengebaut wird. Die Innennabe 12 ist mit einem kreisförmigen buchsenartigen Schnappkupplungsmittel 22 versehen, das an der Nabenmitte angeordnet ist und das dazu dient, in das erste steckerartige Schnappkupplungsmittel 16 an der Außennabe eingesetzt zu werden. Die Felgenbasis 14 ist an einem Außenrand der Felgenbasis 14 mit einem kreisförmigen buchsenartigen Schnappkupplungsmittel 24 versehen. Dieses buchsenartige Schnappkupplungsmittel 24 dient dazu, auf das zweite Steckerschnappkupplungsmittel 18 der Außennabe 10 gesetzt zu werden.
Figur 2 ist eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Radfelge nach dem Zusammenbau. Gleiche Teile der Figuren 1 und 2 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Beim Zusammenbau der Radfelge wurde die Innennabe 12 in die Felgenbasis 14 gepreßt und daran verklebt und/oder verschweißt Die Außennabe 10 wird dann an der Baugruppe angebracht, die aus der Innennabe 12 und der Felgenbasis 14 besteht. Beim Aufsetzen der Außennabe 10 wird die Nabe fest auf die Innennabe 12 an der Mitte der Nabe "aufgeschnappt" in dem das erste Steckerschnappkupplungsmittel 16 in das Buchsenschnappkupplungsmittel 22 der Innennabe eingesetzt wird, um hierdurch die Felgenhälften miteinander zu verbinden. Beim Aufsetzen der Außennabe 10 wird die Nabe auch fest auf die Felgenbasis 14 "aufgeschnappt", um hierdurch das zweite Steckerschnappkupplungsmittel 18 an der Außennabe in das Buchsenschnappkupplungsmittel 24 an der Felgenbasis einzusetzen, um hierdurch die Außennabe 10 an der Radbasis 10 zu befestigen. Die Felge ist an jenen Anbringungspunkten, wo die Schnappkupplungsmittel die Felgenkomponenten zusammenhalten, steifer und starrer, weil man mit diesen Doppelplatten erhält (siehe auch Figur 4). Der tragende Teil der Felge ist die Innennabe 12, die an die Innenfläche der Felgenbasis geklebt und geschweißt ist. Klebstoff und Schaum 34, bevorzugt Polyurethanklebstoff und Polyurethanschaum 34, werden in den Raum eingespritzt, der zwischen der Außennabe 10, der Innennabe 12 und der Felgenbasis 14 gebildet ist, und zwar durch eine geeignete Anzahl von Löchern. Der Schaum und der Klebstoff werden in den Raum eingespritzt, teils um das Ansammeln von Kondensstoffen und Schmutz zu verhindern, und teils um die Nabenhälften zusammenzukleben, um eine feste Sandwichkonstruktion zu erzeugen. Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß das Außennabenstützmittel 20 an der Innennabe 12 anliegt. Obwohl aus Figur 2 nicht ersichtlich, ist der Flansch des Stützmittels 20 in Löchern in der Innennabe 12 angeordnet. Die Innennabe 12 hat eine Konstruktion, die der Nabe eine maximale Festigkeit gibt, und ist aus einer Stahlplatte, bevorzugt Borstahl mit beispielsweise einer Dicke von 1,2 Millimeter hergestellt. Die Felgenbasis 14 ist beispielsweise aus einer 1,2 Millimeter Metallplatte hergestellt, die zur Bildung eines Zylinders geschweißt ist, der dann zum richtigen Profil gewalzt wird. Die Außennabe 10, die das Aussehen der Felge bestimmt, ist aus einer dünneren Metallplatte hergestellt, beispielsweise 0,7 Millimeter, damit man kleine Radii leichter pressen kann. Dies erleichtert die Designmöglichkeit für eine modernes variables Design, das gegossene Aluminiumfelgen simuliert. Die Außennabe 10 wird bevorzugt aus Borstahl hergestellt, oder optional aus Aluminium, Metallblech oder Standardstahl.
Figur 3 zeigt zwei Stufen bei der Herstellung der Radfelge. Wie aus Figur 3 ersichtlich, wird auf die Felgenbasis 14 und auch auf die Innennabe 12 Klebstoff 26 aufgetragen. Die Innennabe 12 wird auf die Felgenbasis 14 geklebt, wie in Figur 3 links gezeigt, und an dieser auch angeschweißt. Dann wird auf die Felgenbasis 14 und auch auf die Innennabe 12 Klebstoff 26 aufgetragen, wonach die Außennabe 10 positioniert wird. Die Außennabe 10 wird dann mit Hilfe von Klebstoff und auch mit Hilfe der vorgenannten Schnappkupplungsmittel gesichert.
Figur 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil der erfindungsgemäßen Radfelge darstellt, und die dazu dient, die Konstruktion und das Arbeitsverfahren des Schnappkupplungsmittels zu erläutern. Figur 4 zeigt einen Teil der in Figur 2 gezeigten Ansicht in größeren Maßstab. Die gegenseitigen Relativpositionen der Außennabe 10, der Innennabe 12 und der Felgenbasis 14 im zusammengebauten Zustand der Radfelge lassen sich aus Figur 4 entnehmen. Das Bezugszeichen 32 identifiziert das Mittelloch der Radfelge, und das Bezugszeichen 28 identifiziert ein Loch, das für einen Radbolzen 30 dient, wobei eine geeignete Anzahl, zum Beispiel 4 solcher Löcher vorgesehen ist. Auch gezeigt ist eine Deckplatte, die auf die Außennabe 10 aufgesetzt ist und das Felgenmittelloch 32 und die Radbolzen 30 abdeckt. Dies erschwert das Stehlen der Reifen und verhindert nebenbei den Eintritt von Schmutz. Die Art und Weise, in der die Stecker- und Buchsenschnappkupplungsmittel 18, 24 die Außennabe 10 an der Felgenbasis 14 befestigen, und wie die Stecker und Buchsenschnappkupplungsmittel 16, 17 die Innennabe 12 an der Außennabe 10 befestigen, ist aus Figur 4 leicht ersichtlich. Diesen Befestigungseffekt erhält man, weil die Form des zweiten Steckerschnappkupplungsmittels 18 der Außennabe der Form des Buchsenschnappkupplungsmittels 24 der Felgenbasis entspricht, obwohl die Abmessungen der jeweiligen Mittel unterschiedlich sind (die Durchmesser) . Dieser Größenunterschied erzeugt ein Raumproblem, wenn man die Außennabe 10 und die Felgenbasis 14 zusammenpreßt. Die Buchsenschnappkupplungsmittel 24 der Felgenbasis werden zuerst auseinander gedrückt und kehren dann in ihre ursprüngliche Form zurück, wenn das Schnappkupplungsmittel 24 der Felgenbasis die zweiten Steckerschnappkupplungsmittel 18 der Außennabe umgreift. Die ersten Steckerschnappkupplungsmittel 16 der Außennabe und die Buchsenschnappkupplungsmittel 22 der Innennabe funktionieren in entsprechender Weise, obwohl ihre Querschnittsform zu jener der Schnappkupplungsmittel 18, 24 verschieden ist. Die Schnappkupplungsmittel 16, 22 der Ausführung von Figur 4 haben eine Querschnittsform, die allgemein zwei zueinander U-förmigen Nuten entspricht, die um das Mittelloch 32 herum verlaufen. Die Felge wird wegen der Doppelplatten steifer, die man an den Schnappkupplungsmitteln 16, 18, 22, 24 erhält, wodurch sich die Außennabe 10, die Innennabe 12 und die Felgenbasis 14 aus einer relativ dünnen Metallplatte herstellen lassen, um das Gesamtgewicht der Radfelge gering zu halten.
Es folgt eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens der erfindungsgemäßen Radfelge. Die ein Buchsenschnappkupplungsmittel aufweisende Innennabe 12 wird zunächst beispielsweise aus einer Borstahlplatte gepreßt. Eine Außennabe 10, die ein erstes Steckerschnappkupplungsmittel 16 und ein zweites Steckerschnappkupplungsmittel 18 aufweist, wird aus einer dünnen Metallplatte, beispielsweise einer Borstahlplatte gepreßt. Die Felgenbasis 14 wird durch Walzformung der Basis beispielsweise einer Borstahlplatte hergestellt. Im Anschluß an das Schneiden und Zusammenschweißen der Platte zur Bildung eines Zylinders wird der Zylinder zur richtigen Profil gewalzt. Die nächste Herstellungsstufe beinhaltet das Pressen der Innennabe 12 in die Felgenbasis 14 und das Zusammenschweißen von Nabe und Basis zur Bildung einer Unteranordnung, die dann in einer Halterung angeordnet und beispielsweise in einem Temperofen auf die richtige Temperatur erwärmt wird. Die in der Halterung gehaltene Unteranordnung wird dann gekühlt, um die Unteranordnung zu härten bzw. zu tempern, wobei dieses Kühlen erfolgt, indem man beispielsweise auf die Unteranordnung durch Sprühdüsen Wasser sprüht. In der nächsten Herstellungsstufe wird die Außennabe 10 auf die Unteranordnung gesetzt und festgeklebt, so daß die Buchsenschnappkupplungsmittel 22 der Innennabe an den ersten Steckerschnappkupplungsmitteln 16 der Außennabe befestigt werden, und so daß die Buchsenschnappkupplungsmittel 24 der Felgenbasis an den zweiten Stekckerschnappkupplungsmitteln 28 der Außennabe befestigt werden. Dann werden Klebstoff und Schaum, bevorzugt Polyurethanklebstoff und Polyurethanschaum 34, in den Raum eingespritzt, der zwischen der Innennabe 12, der Außennabe 10 und der Felgenbasis 14 gebildet ist. Der Klebstoff und der Schaum werden durch geeignete Löcher an der Rückseite der Felge eingespritzt, wobei diese Löcher dann durch Stopfen verschlossen werden. Wenn der Einspritzprozess abgeschlossen ist, kann man die fertige Radfelge entfernen und die Oberflächen der Felge behandeln. Der genannte Klebstoff ist bevorzugt ein Polyurethan-Zweikomponentenklebstoff, der gute Eigenschaften sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Temperaturen zeigt. Die Verklebung ist fest und kann somit externen mechanischen Kräften auf die Felge widerstehen.
Die Materialwahl und das Herstellungsverfahren ergeben eine Radfelge, die im Gewicht leichter als solche Radfelgen ist, die aus Aluminium oder Magnesium hergestellt sind, und als herkömmliche Stahlradfelgen. Die Designmöchlichkeiten sind mit Gußradfelgen gut vergleichbar, gleichwohl bei viel geringeren Kosten. Das geringere Gesamtgewicht der Stahlfelgen verbessert die Fahreigenschaften, und trägt ferner zu besseren Umweltbedingungen bei. Infolge der Konstruktion der erfindungsgemäßen Radfelge erhält man eine stabile und teilweise elastische Feige, die die Fahrleistungen verbessert. Die Sandwichkonstruktion unterstützt die Minderung vom Geräuschpegel, weil der Polyurethanschaum den Körperschall in der Radfelge dämpft. Der durch die Herstellung der erfindungsgemäßen Radfelge erreichte geringere Energieverbrauch und der reduzierte Bedarf nach Aluminiumfelgen und weniger Probleme bei deren Herstellung haben auch einen günstigen Effekt für die Umwelt.
Es versteht sich, daß das dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Radfelge nicht den Umfang der vorliegenden Erfindung begrenzt, und daß der Umfang der Erfindung lediglich durch den Umfang der folgenden Ansprüche begrenzt ist.

Claims

1. Fahrzeug-Radfelge, insbesondere Auto-Radfelge, die eine Außennabe (10), eine Innennabe (12) und eine Felgenbasis (14) umfaßt, wobei die Außennabe (10) und die Innennabe (12) eine Anzahl von Löchern (28) zur Aufnahme hindurchtretender Radbolzen (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Innennabe (12) und die Außennabe (10) buchsen- und steckerartige Schnappkupplungsmittel (22, 16) zum Befestigen der Innennabe (12) an der Außennabe (10) umfassen; daß die Außennabe (10) und die Felgenbasis (14) stecker- und buchsenartige Schnappkupplungsmittel (18, 24) zum Befestigen der Außennabe (10) an der Felgenbasis (14) umfassen; und daß der zwischen der Innennabe (12), der Außennabe (10) und der Felgenbasis (14) begrenzte Raum zum Erhalt einer stabilen Sandwich-Konstruktion mit Schaum (34) gefüllt ist.

2. Radfelge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnappkupplungsmittel (16, 22) der Innennabe (12) und der Außennabe (10) an der Mitte (32) der Nabe angeordnet ist; und daß der zwischen der Innennabe (12), der Außennabe (10) und der Felgenbasis (14) begrenzte Raum mit Zweikomponentenklebstoff und Polyurethanschaum (34) gefüllt ist.

3. Radfelge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungseffekt der Schnappkupplungsmittel (16, 22; 18, 24) aufgrund der Tatsache erreicht wird, daß die Querschnittsformen der jeweiligen Stecker- und Buchsen-Schnappkupplungsmittel (16, 22; 18, 24) einander im wesentlichen gleich, jedoch voneinander unterschiedlicher Größe sind; daß die Innennabe (12) fest an die Felgenbasis (14) geschweißt ist; und daß die Außennabe (10) auch an die Felgenbasis (14) geklebt ist.

4. Radfelge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innennabe (12) und die Radbasis (14) aus Borstahl hergestellt sind; und daß die Außennabe (10) aus entweder Borstahl, Aluminium oder Kunststoffmaterial hergestellt ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Radfelge nach Anspruch 1, umfassend:

Pressen einer ein Buchsen-Schnappkupplungsmittel (22) aufweisenden Innennabe (12) aus Stahlblech;

Pressen einer ein erstes Stecker-Schnappkupplungsmittel (14) und ein zweites Stecker-Schnappkupplungsmittel (18) aufweisenden Außennabe (10) aus Stahlblech;

Walzformen und Schweißen einer Felgenbasis (14) aus Stahlblech, welche ein Buchsen-Schnappkupplungsmittel (24) um-

Setzen der Innennabe (12) auf die Felgenbasis (14) und Verschweißen der Nabe mit der Basis zur Bildung einer Unteranordnung;

Erwärmen der Unteranordnung (12, 14) auf die erforderliche Anlaßtemperatur;

Anordnen der Unteranordnung (12, 14) in einer Befestigung und Kühlen der Unteranordnung;

Setzen der Außennabe (10) auf die Unteranordnung (12, 14) und Kleben der Nabe an die Unteranordnung, wobei die Außennabe derart aufgesetzt wird, daß das Buchsen-Schnappkupplungsmittel (22) der Innennabe an dem ersten Stecker- Schnappkupplungsmittel (16) der Außennabe befestigt wird und derart, daß das Buchsen-Schnappkupplungmittel (24) der Felgenbasis an dem zweiten Stecker-Schnappkupplungsmittel (18) der Außennabe befestigt wird; und

Einspritzen von Klebstoff und Schaum (34) in den zwischen der Innennabe (12), der Außennabe (10) und der Felgenbasis (14) begrenzten Raum zur Bildung einer stabilen Sandwich- Konstruktion.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Anordnen der Unteranordnung, die aus der mit der Felgenbasis (14) verschweißten Innennabe (12) gebildet ist, in einer Befestigung und Kalibrieren derabmessungender Einheit; und Unterziehen der Unteranordnung in der Befestigung einer Wärmebehandlungsstufe;

wobei die Wärmebehandlungsstufe in einem Anlaßofen durchgeführt wird; und

wobei das Kühlen in der Kühlstufe mit Wasser durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Einspritzstufe verwendete Klebstoff und Schaum (34) aus Polyurethanklebstoff bzw. Polyurethanschaum (34) gebildet ist.