EP1473097A1 - Verfahren zur Herstellung von Radschüsseln - Google Patents

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EP1473097A1 EP04090165A EP04090165A EP1473097A1 EP 1473097 A1 EP1473097 A1 EP 1473097A1 EP 04090165 A EP04090165 A EP 04090165A EP 04090165 A EP04090165 A EP 04090165A EP 1473097 A1 EP1473097 A1 EP 1473097A1
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bowl
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    • Y10T29/49492—Land wheel
    • Y10T29/49524—Rim making
    • Y10T29/49531—Roller forming

Definitions

  • bowls for motor vehicle wheels is usually made of boards made, in turn, punched out of strip material or wide-flattened steel or burned out.
  • the material waste is very high and is at about 35 to 40%.
  • Another method is the rolling and welding of a full circular ring. This concept is known from DE-PS 493 472 and US 1 399 951.
  • DE-PS 493 472 starting from a flat iron, so a rectangular strip, tapered by rolling between tapered rollers of the strip to an edge and rounded at the same time. This creates an open flat circular ring, the ends of which are then welded together. The final shaping of the bowl is then done in a pressing or drawing process.
  • a rectangular strip is produced by rolling between cylindrical rollers, wherein the rollers are adjusted to each other so that the sheet is so much more rolled on one side, that by the length and bending an open , flat circular ring with a conical cross section arises.
  • the ends of the flat circular ring collide with each other. If a slightly shorter strip is used, a gap is created between the ends of the annulus.
  • the merging and welding of the ends creates a bowl-shaped form.
  • the hub flange side as well as the bowl edge side can be produced in the same rolling process.
  • the cross section produced corresponds to the finished contour of the bowl. After welding, straightening or mild forming (concave or convex shape) is proposed in a press tool.
  • the invention has for its object to simplify the manufacturing process.
  • Strip is tapered on one side by means of conical rollers, so that an arcuate part arises.
  • this Tellnikring is formed by rounding into a closed ring, thereby creating a conical bandage immediately, which is then welded. From the bandage produced in this way can be formed by simple pressing operations both the bottom of the bowl (hub flange) and the bowl pot.
  • the prerequisite for the bottom of the bowl is that this area is already preformed, ie when rolling the strip between the conical rollers, a material thickness taper occurs on the outer side of the strip depending on the desired transformation between 20% and 50%.
  • the circumference of the pitch ring is between 130 ° and 310 °.
  • the further work sequence corresponds to the current production method
  • the effect of the new process is, compared to the currently practiced process, a material saving of about 38%.
  • the starting product is a strip from the coil or from Breüfiachstahl the specified dimension. This is tapered by tapered rollers rolled out and simultaneously deformed into a bow or partial circle ring.
  • the pitch ring has a circumference of 180 °, but in any case significantly less than 360 ° ( Figure 2).
  • the folding of the bowl bottom can under a press or on a Blow molding machine done.
  • the final pressing of the hub flange can in the conical bandage in a Pressing operation directly.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel in folgenden Schritten:
  • ein rechteckiger Metallstreifen - vorgegebener gleichmäßiger Dicke - wird durch konische Walzen zu einem Teilkreisring kalt gewalzt, wobei die Verringerung der Dicke auf der äußeren Seite des gekrümmten Streifens mindestens 20% betragt, und der Umfang des Teilkreisringes zwischen 130°- 310°, vorzugsweise bei 180° liegt, anschließend wird durch Runden eine konische Bandage erzeugt mit einem Hauptwinkel zur Symmetrieachse zwischen 20° und 70°, deren Enden miteinander verschweißt werden, worauf dann durch Umformen der Boden (Nabenflansch) der Schüssel ausgebildet wird. Die Umformung der Schüssel erfolgt im Bereich des Schüsseltopfes vorwiegend durch Walzen und im Bereich des Nabenflansches vorwiegend durch Stauchen.
    • Figure 00000001

    Description

    Die Herstellung von Schüsseln für Kraftfahrzeugräder wird in der Regel aus Platinen vorgenommen, die wiederum aus Bandmaterial oder Breitflachstahl ausgestanzt oder ausgebrannt werden. Bei dieser Herstellungsart ist der Materialabfall sehr hoch und liegt bei ca. 35 bis 40%.
    Um diese sehr hohe Materialverschwendung zu reduzieren, ist von verschiedenen Räderherstellern versucht worden diese Teile aus zylindrischen Bandagen herzustellen. Umgesetzt worden ist dies bisher nur mit einem sehr aufwendigen 2 Stufen Orbital-Pressverfahren.
    Hierbei wird zunächst eine zylindrische Bandage hergestellt, aus der dann durch orbitales Pressen eine Kalotte hergestellt wird. In einem zweiten orbitalen Pressschritt wird der Schüsselboden (Nabenflansch) vorgebildet. Anschließend erfolgt in herkömmlicher Weise die Fertigstellung der Schüssel.
    Da dieses Verfahren vorwiegend auf Materialstauchen basiert, sind hierfür sehr hohe Kräfte erforderlich, so dass dies nur mit einem sehr hohen Investitionsaufwand realisiert werden kann.
    Ein anderes Verfahren ist das Auswalzen und Verschweißen eines vollen Kreisringes.
    Dieses Konzept ist aus den DE-PS 493 472 und US 1 399 951 bekannt.
    Beim Verfahren nach der DE-PS 493 472 wird ausgehend von einem Flacheisen, also einem rechteckigem Streifen, durch Walzen zwischen Kegelwalzen der Streifen nach einer Kante hin verjüngt und gleichzeitig gerundet. Hierdurch entsteht ein offener flacher Kreisring, dessen Enden dann miteinander verschweißt werden. Das Fertigformen der Schüssel erfolgt dann in einem Press- oder Ziehverfahren.
    Beim Verfahren nach der US-PS 1 399 951 wird ein rechteckiger Streifen durch Walzen zwischen zylindrischen Walzen erzeugt, wobei die Walzen so zueinander angestellt werden, dass das Blech an einer Seite um so vieles mehr ausgewalzt wird, dass durch das Längen und Biegen ein offener, flacher Kreisring mit einem konischen Querschnitt entsteht. Die Enden des flachen Kreisrings stoßen auf einander. Wird ein etwas kürzerer Streifen eingesetzt entsteht zwischen den Enden des Kreisringes ein Spalt. Durch das Zusammenführen und Schweißen der Enden entsteht eine schalenförmige Form. Bei diesem Verfahren kann die Nabenflanschseite wie auch die Schüsselrandseite im gleichen Walzvorgang hergestellt werden. Vor dem Schweißen entspricht der hergestellte Querschnitt der Fertigkontur der Schüssel. Nach dem Schweißen wird ein Richten oder leichtes Umformen (konkave oder konvexe Form) in einem Presswerkzeug vorgeschlagen.
    Bei beiden Verfahren erfolgt die Materialumformung vorwiegend durch Walzen.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das Herstellungsverfahren zu vereinfachen.
    Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel in folgenden Schritten:
  • ein rechteckiger Metallstreifen - vorgegebener gleichmäßiger Dicke - wird durch konische Walzen zu einem Teilkreisring kalt gewalzt, wobei die Verringerung der Dicke auf der äußeren Seite des gekrümmten Streifens mindestens 20% beträgt, und der Umfang des Teitkreisringes zwischen 130°-310°, vorzugsweise bei 180° liegt, anschließend wird durch Runden eine konische Bandage erzeugt, deren Enden miteinander verschweißt werden, worauf dann durch Umformen der Boden der Schüssel (Nabenflansch) ausgebildet wird.
    • Bei der herkömmlichen Radschüsselherstellung wird die runde Platine in einer Fließdrückmaschine umgeformt. Hierbei wird der Schüsseltopf vom Boden (Nabenflansch) bis zum Rand konisch abgestreckt (verjüngt). Der Grund für das Abstrecken ist:
  • Gewichtsreduzierung des Bauteils
  • Verfestigung des Materials durch Kaltumformung
    • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verjüngung bzw. die Kaltverfestigung des Materials bereits im Streifen, vor der ersten Umformung, durch Walzen erreicht. Der Streifen wird mittels konischer Walzen einseitig gelängt, so dass ein bogenförmiges Teil entsteht. Wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik ist aber, dass kein Kreisring hergestellt wird, mit einem Umfang von nahezu 360° ,sondern ein Teilkreisring, dessen Umfang zwischen 130°-310° liegt, vorzugsweise bei 180°.
    Anschließend wird dieser Tellkreisring durch Runden zu einem geschlossenen Ring umgeformt, wobei dadurch gleich eine konische Bandage entsteht, die anschließend geschweißt wird.
    Aus der auf diese Weise hergestellten Bandage lässt sich durch einfache Pressoperationen sowohl der Schüsselboden (Nabenflansch) als auch der Schüsseltopf umformen. Die Voraussetzung für die Schüsselbodenumformung ist, dass dieser Bereich bereits vorgeformt ist, d.h. beim Walzen des Streifens zwischen den konischen Walzen erfolgt eine Materialdickenverjüngung an der äußeren Seite des Streifens je nach gewünschter Umformung zwischen 20% und 50%. In Abhängigkeit davon liegt der Umfang des Teilkreisringes zwischen 130°und 310°.
    Die weitere Arbeitsfolge entspricht der gegenwärtigen Fertigungsmethode
    Der Effekt des neuen Verfahrens ist, verglichen mit den derzeitig praktizierten Verfahren, eine Materialersparnis von ca. 38%.
    Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend an Hand der Zeichnungen an einem konkreten Beispiel erläutert werden, wobei die Herstellung für eine LWR Schüssel der Abmessung 22,5 x 9,00 beschrieben ist.
    Wie sich aus der Figur 1 ergibt, ist das Ausgangsprodukt ein Streifen vom Coil oder aus Breüfiachstahl der angegebenen Abmessung. Dieser wird durch Kegelwalzen konisch ausgewalzt und dabei gleichzeitig zu einem Bogen oder Teilkreisring verformt.
    Durch das konische Auswalzen des Materials entsteht auf der äußeren Faser des Streifens (R=540) eine größere Länge als an der inneren Faser (r340), wodurch das Biegen des Streifens zu einem Bogen erleichtert wird. Vorzugsweise hat der Teilkreisring einen Umfang von 180°, auf jeden Fall aber deutlich weniger als 360° (Fig.2).
    Durch Runden des Teilkreisringes zu einem geschlossenen Ring entsteht eine konische Bandage (Fig.3).
    Die Biegerollen an der Rundemaschine müssen wegen der unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeiten an der inneren und äußeren Faser des bogenförmigen Streifens konisch ausgelegt sein und unter einem bestimmten Winkel zueinender stehen.
    Das Schweißen (Abbrennstumpf-, Gleichstrompress- oder andere Schweißverfahren) sowie das Entgraten und Nachrunden der Teile erfolgt ähnlich wie bei der Feigenherstellung (Fig.4).
    In der konischen Bandage wird unter einer Presse der Schüsselboden (Nabenflansch) vorgepresst und der Radius zwischen dem Schüsselboden und dem Schüsseltopf dem Fertigmaß entsprechend ausgeführt (Fig.5).
    Das Umlegen des Schüsselbodens kann unter einer Presse oder auf einer Fließdrückmaschine erfolgen.
    Das Umlegen unter einer Presse ist ohne größere Probleme durchführbar, da durch das Fertigen der Teile aus einer konischen Bandage der Schüsselboden (Nabenflansch) bereits zu ca. 30% - 60% vorgeformt ist.
    Das Fertigpressen des Nabenflansches kann in der konischen Bandage auch in einer Pressoperation direkt erfolgen.
    Das Fertigstellen des Schüsselbodens (Nabenflansch) auf einer Fließdrückmaschine würde den zusätzlichen Effekt des Kaltverfestigens in diesem Bereich mit sich bringen welches zu einer Lebensdauerverbesserung des Rades führt.
    Eine Reduzierung der Wandstärke des Einsatzmaterials wäre möglich und würde:
  • a eine Gewichtserleichterung des Bauteils,
  • b eine weitere Materialeinsparung
    • mit sich bringen.
    Das Umformen des Schüsseltopfes kann:
  • durch Fließdrücken (wie bisher) oder
  • aufgrund der bereits konisch ausgewalzten Materials im diesen Bereich, durch eine einfache Pressoperation anstelle des aufwändigen Fließdrückverfahrens erfolgen.
    • Die weiteren Arbeitsgänge für die Fertigstellung einer Radschüssel entsprechen den herkömmlichen Arbeitsgängen (Fig. 6-8).

    Claims (7)

    1. Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel in folgenden Schritten:
      ein rechteckiger Metallstreifen - vorgegebener gleichmäßiger Dicke - wird durch konische Walzen zu einem Teilkreisring kalt gewalzt, wobei die Verringerung der Dicke auf der äußeren Seite des gekrümmten Streifens mindestens 20% beträgt, und der Umfang des Teilkreisringes zwischen 130°-310°, vorzugsweise bei 180° liegt, anschließend wird durch Runden eine konische Bandage erzeugt, deren Enden miteinander verschweißt werden, worauf dann durch Umformen der Boden (Nabenflansch) der Schüssel ausgebildet wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1
      dadurch gekennzeichnet, dass die konische Bandage einen Hauptwinkel relativ zur Symmetrieachse zwischen 20° und 70° aufweist.
    3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2
      dadurch gekennzeichnet, dass der gekrümmte Streifen keine Dickenverringerung an seiner Innenseite aufweist.
    4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3
      dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Dicke des Streifens an der Innenseite weniger als 20 % beträgt.
    5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-3
      dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite des Streifens eine Verdickung durch Aufstauchen erzeugt wird, die bis zu 30% beträgt.
    6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche
      dadurch gekennzeichnet, dass die letzten Umformungen durch Fließpressen oder Pressen erfolgen.
    7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5
      dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen mittels zweier oder mehrerer konischer Walzen erfolgt.
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