EP3414109A1 - Nutzfahrzeugrad und verwendung - Google Patents

Nutzfahrzeugrad und verwendung

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Publication number
EP3414109A1
EP3414109A1 EP17703719.9A EP17703719A EP3414109A1 EP 3414109 A1 EP3414109 A1 EP 3414109A1 EP 17703719 A EP17703719 A EP 17703719A EP 3414109 A1 EP3414109 A1 EP 3414109A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wheel
commercial vehicle
steel alloy
forming
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17703719.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David Pieronek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG, ThyssenKrupp AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP3414109A1 publication Critical patent/EP3414109A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/08—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body with disc body formed by two or more axially spaced discs
    • B60B3/087—Discs having several mutual contact regions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/002—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body characterised by the shape of the disc
    • B60B3/004—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body characterised by the shape of the disc in the hub section
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
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    • B21D53/30—Making other particular articles wheels or the like wheel rims
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    • B60B2310/208—Shaping by forging
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    • B60B2310/20—Shaping
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2360/00—Materials; Physical forms thereof
    • B60B2360/10—Metallic materials
    • B60B2360/102—Steel

Definitions

  • the invention relates to a commercial vehicle comprising a rim for receiving a tire and a rim connected to the wheel with a connection area for releasable connection to a wheel, wherein the wheel is formed from at least two parts which are interconnected. Furthermore, the
  • the wheel dish Made of steel material and consist of a rim for receiving a tire and a rim connected to the wheel with a connection area for releasable connection to a wheel carrier. Both the wheel disc and the rim can be manufactured by means of spinning rollers.
  • the connection area to the wheel carrier which has to have a minimum thickness for absorbing mechanical loads such as dynamic alternating stresses, the wheel dish has an approximately twice the material thickness compared to the transition area for connection to the rim.
  • the spin forming thus has the advantage that the material can be pressed in particular stress and / or weight optimized during molding at stress critical points when using a steel material with a constant starting material thickness, so that different material thickness along the cross section at the wheel as well as in the Rim can be created, which can contribute to weight reduction compared to Radschdorfln and / or rims with a constant material thickness.
  • Conventionally used steel materials are, for example, soft unalloyed steels or general structural steels (see, for example, pages 7-8, "Hot-rolled strip steel” Hohenlimburger Mittelband, 2005 edition, http://www.hoesch-rochlimburg.de/proiekt/web2013/HHOWebCMS.nsf
  • the material thickness at least in the connection region to the wheel carrier, has a thickness greater than 10 mm, in particular of 14.2 mm, in order to meet the safety-relevant requirements.
  • Material thickness can vary over the cross section and material thicknesses with, for example,> 8 mm currently not manufacturing technology and / or economically representable.
  • German patent 40 25 064 is a method for the production of commercial vehicle wheels, in particular for the production of the wheel shells of
  • Transition region for connection to the rim is oversized and this is therefore at the expense of the weight of the wheel.
  • a wheel disc of several parts which has a first part which forms, for example, a base support of the wheel disc and covers substantially the two attachment areas. Since high strengths and stiffnesses are required in the connection area to the wheel carrier, the wheel disc in this area must also have a minimum thickness, which is a material doubling of parts from a hot-rolled steel (hot-rolled steel) in particular to reinforce the
  • connection area is provided and which are joined together cohesively.
  • the individual components are punched out of a hot strip, annular as needed
  • the teaching further proposes to use the same material and the same material thickness for the individual parts of the reinforcing ring and also for the first part.
  • the technology has further potential for improvement, in particular with regard to further weight reduction in commercial vehicle wheels.
  • the invention had the object of providing a commercial vehicle wheel, which load and / or in comparison to the known prior art
  • weight-optimized can be designed, as well as indicate a corresponding use.
  • the object is achieved according to a first aspect of the invention.
  • the inventor has surprisingly found by own investigations that by the use of a multi-phase steel alloy or heatable (curable)
  • Steel alloy for at least one of the parts which form at least one component of the wheel dish a steel alloy is used which has a higher strength compared to the conventionally used material (unalloyed steels or structural steels).
  • the at least two parts of the wheel disc are at least a first part and a second part.
  • the multiphase steel alloy is a dual phase steel, a complex phase steel, a ferrite-bainite steel or a martensite phase steel alloy and the tensile strength of the multiphase steel alloy is at least 500 MPa, preferably at least 600 MPa and more preferably at least 700 MPa the structure of
  • Multiphase steel alloy consists of at least two of the phases ferrite, bainite, austenite or martensite.
  • the heat-treatable (hardenable) steel alloy is a hot-work or air-hardening steel alloy having a tensile strength of at least 700 MPa, preferably at least 800 MPa and more preferably at least 900 MPa, the structure of the heat-treatable steel alloy being predominantly martensite, in particular more than 90% of the microstructure consists of martensite. With increasing strength can be at substantially constant performance, the respective
  • the above-mentioned steel alloys have higher cyclic bending fatigue strengths than the conventionally used steel concepts, which in particular can increase the service life of corresponding components and in particular a
  • Multiphase steel alloy in particular the above, on average at least twice and tempering steel alloys on average at least three times the cyclic bending fatigue strength compared to the conventionally used
  • the at least two parts each consist of a multi-phase steel alloy or a heat-treatable steel alloy.
  • This has the particular advantage of equipping the wheel disc over the parts individually with one or different steel alloy and thereby with the same or different properties (tailored properties), which further potential for lightweight construction is given.
  • the wheel disc is substantially cup-shaped, which has a central region with a central opening and a circumferential land area, in which a plurality of openings arranged around the center opening for receiving connecting means is provided, wherein at least a part of the land area
  • Forming area for releasable connection to a wheel carrier and having a radially projecting to the web portion collar portion in which optionally openings are provided, wherein the collar portion comprises an end portion which forms the transition region for connection to a rim, in particular wherein the
  • Web portion and the end portion is formed by at least a first part of the wheel dish.
  • the first part of the wheel is formed as a basic carrier.
  • the web area can for example be designed at least partially planar in order to provide a certain connection surface (contact surface) to the wheel carrier can.
  • openings may be provided in the collar region which, for example, function as ventilation holes and / or additional weight of the commercial vehicle wheel can be reduced by targeted punching or removal of material.
  • the second part on the side facing the wheel carrier has the advantage that, especially if the second part has a higher strength or lower breaking elongation than the first part, a local plasticization of the wheel disc can be substantially prevented in the area of the contact surface to the wheel carrier. If, on the other hand, the second part has a lower strength and, associated therewith, a higher elongation at break than the first part, this has the advantage, for example, that in the area of
  • the alternative arrangement of the second part on the side facing away from the wheel carrier has the advantage that, in particular if the second part has a higher strength or a lower elongation at break than the first part, a higher biasing force of the connecting means
  • the second part has a lower strength and, associated therewith, a higher elongation at break compared with the first part, this has the advantage, for example, that local stress peaks can be uniformed or distributed over a large area into the surrounding area in the area of the connection surface of the connecting means to reduce the notch sensitivity.
  • the second part of the wheel dish protrudes into the collar area and is arranged at least partially in the collar area of the wheel disc, as a result of which at least in some areas additional
  • At least a third part of the wheel bowl is substantially annular and
  • a material tripling generated thereby which is provided at least locally in the connection region to a wheel carrier, allows, for example, an optimal design of the wheel disc, so that according to a preferred
  • Hot-forming steel alloy in particular in the cured state, having.
  • the high cyclic bending fatigue strength has a positive effect on the transmission of forces with frequent load changes from the rim to the wheel carrier.
  • the second and the third part of the wheel disc are made, for example, of a multiphase steel alloy, in particular with a lower strength compared to the first part, which advantageously influence the local stress peaks both on the side of the connection surface of the connection means and on the side of the contact surface with the wheel carrier can.
  • the parts / materials are initially each individually, for example by means of pressure forming, tensile forming,
  • Deep drawing in particular by means of hot forming with at least partial
  • the wheel disc is connected as a "built" version of the rim and possibly other parts or alternatively in the course of the connection to the rim, the individual parts of the wheel are connected to each other.
  • a combination of said methods for generating the wheel disc is conceivable.
  • the wheel disc consisting of at least two parts is connected to the rim and possibly other parts.
  • the at least two parts of the wheel dish are material, force and / or form-fitting
  • a small second part for partially stiffening the end-shaped web region of the wheel disc with a first part wherein both parts are initially formed as a starting material substantially round or rondenförmig, preferably annular, at least partially before and / or after molding cohesively connected with each other.
  • the second part can be connected to the first part via a fillet weld, which can be implemented as MIG, MAG, laser or soldered seam.
  • a fillet weld which can be implemented as MIG, MAG, laser or soldered seam.
  • Alternative or cumulative are also other seam forms or joining methods, for example
  • Friction stir welding, resistance spot welding or mechanical joining methods are conceivable.
  • a polymer layer or structured lacquer may additionally be arranged, which may prevent penetration of spray water in particular and, associated therewith, corrosion between the parts of the wheel dish in later use.
  • the polymer layer can consist of a silicone-containing layer, for example be a silicone adhesive film which is in particular melt-weldable as well as suitable for soldering.
  • the second aspect of the invention relates to a use of a commercial vehicle wheel according to the invention in trucks, special vehicles, buses, buses, whether with internal combustion engine and / or electric drive, trailer or trailer.
  • the commercial vehicle wheel according to the invention is used in particular as at least part of a twin wheel.
  • FIG. 1a shows a schematic section through a first embodiment of a commercial vehicle wheel according to the invention
  • FIG. 2a shows a schematic section through a second embodiment of a commercial vehicle wheel according to the invention
  • FIG. 2b shows a second starting material in cross-section for producing a
  • Figure 3a) and 3b) are schematic cross-sections through a third and fourth
  • figure la is a section through a first embodiment of a
  • the commercial vehicle wheel (1) comprises a rim (2) for receiving a tire (not shown) and a wheel dish (3) attached to the rim (2).
  • the Radschadorel (3) consists of two parts (4, 5) formed, which are interconnected. The connection with each other can be material, positive and / or non-positive.
  • the Radschadorel (3) is essentially cupped.
  • the wheel disc comprises a central region (11) with a central opening (7) and a circumferential web region (12) in which a plurality of openings (8) arranged around the central opening (7) for receiving connection means, not shown, such as bolts and / or screws , are provided. At least part of the web region (12) forms the connection region (9) for detachable connection to a wheel carrier.
  • the wheel dish (3) also has a to the
  • Web portion (12) radially projecting collar portion (13), in which openings may be provided, which for example act as ventilation holes and / or save by deliberate punching or omission of material additional weight.
  • the collar portion (13) comprises an end portion (14) which surrounds the
  • Transition region for connection to the rim (2) forms.
  • the web region (12) and the end region (14) are formed by at least the first part (4) of the wheel dish (3), in particular at least the first part (4) extends between the two
  • the first part (4) is designed as a basic carrier of the wheel disc (3).
  • the web region (12) is designed, for example, at least partially planar in order to be able to provide a certain connection surface (contact surface) to the wheel carrier.
  • the second part (5) of the wheel disc (3) is substantially annular and in particular integrally formed and completely in the web area (12) arranged or covers it completely, wherein the second part (5) is arranged on the side facing the wheel carrier.
  • connection area (9) awarded for releasable connection to a wheel carrier.
  • the second part (5) of the wheel disc (3) projects into the collar region (13) or is at least
  • the second part of the wheel at least partially in the web area on the side facing away from the wheel carrier may be arranged.
  • a steel alloy is used which has a material compared to that conventionally used (unalloyed steels or structural steels). higher
  • Has strength At substantially comparable or consistent performance low material thicknesses are used, which on the one hand have an advantageous effect on reducing the mass used and on the other hand higher cyclic bending fatigue strength, which in particular increase the life of the corresponding parts (4, 5) and in particular prevent premature material failure substantially.
  • the starting material consists of a first, flat and annular material (4.1) and a second, flat and annular material (5.1), wherein the second material (5.1) is dimensioned smaller than the first material (4.1) and to increase the rigidity of the the wheel disc (3) to be generated connecting region (9) in the web region to be generated (12) with the first material (4.1) is positively, positively and / or materially connected.
  • the execution corresponds to a tailored product, such as a patch where rk Blank.
  • the center opening (7) can be before or after each
  • the first material (4.1) consists of a multi-phase steel alloy, for example a dual-phase steel, a complex-phase steel, a ferrite-bainite steel or a
  • Martensite phase steel alloy having a tensile strength of at least 500 MPa, preferably at least 600 MPa, more preferably at least 700 MPa, wherein the microstructure of the multiphase steel alloy consists of at least two of the phases ferrite, bainite, austenite or martensite, or of a heat treatable steel alloy, such as a hot forged steel or air-hardening steel alloy having a tensile strength of at least 700 MPa, preferably at least 800 MPa, more preferably at least 900 MPa, the structure of the heat-treatable steel alloy consisting predominantly of martensite, in particular more than 90% of martensite.
  • the thickness of the first material (4.1) is between 3 and 8 mm.
  • the second material (5.1) may consist of a
  • Multiphase steel alloy or consist of a heat-treatable steel alloy, wherein the material (5.1) is identical to the first material (4.1) or with respect to at least one property, such as strength and / or elongation at break, different from the first material (4.1).
  • the thickness of the second material (5.1) is between 3 and 8 mm.
  • the use of the previous conventional Steel alloys as second material (5.1) is conceivable.
  • Radschadorel (3) in the connected state shaped.
  • the consisting of two parts (4, 5) Radschadorel (3) is to the rim (2) to produce a
  • Figure 2a shows a second embodiment of an inventive
  • the wheel disc (3 ') consists of three parts (4', 5 ', 6).
  • the wheel dish (3 ') is in
  • Substantially cup-shaped which has a central region (11) with a central opening (7) and a circumferential web region (12) in which a plurality of openings (8) arranged around the central opening (7) are provided for receiving connection means (not shown). At least part of the web region (12) forms the connection region (9 ') for detachable connection to a wheel carrier.
  • the Radschadorel (3 ') further has a to the web portion (12') radially projecting
  • Transition region for connection to the rim (2 ') forms.
  • the web region (12 ') and the end region (14') are formed by at least the first part (4 ') of the wheel dish (3'), in particular at least the first part (4 ') extends between the two
  • the first part (4 ') as a basic carrier of the wheel disc (3') is formed.
  • the second part (5 ') of the wheel dish (3') is in
  • connection region (9 ') of the web portion (12') wherein the second part (5 ') is arranged on the side facing the wheel carrier.
  • Radschadorel (3 ') which is substantially annular and in particular integrally formed, at least partially in the web region (12') on the second part (5 ') of the wheel bowl (3') opposite side, in this example on the wheel opposite side, arranged.
  • the starting materials for producing the wheel disc (3 ') are shown schematically in cross section.
  • the starting materials consist of a first, cup-shaped material (4M), which already substantially corresponds to the geometry of the first part (4 ') and thus forms the basic support of the wheel disc (3'), a second, flat and annular material / part (5M), and a third, flat and annular material / part (6.1).
  • Material / part (5'.1, 6.1) are preferably formed in one piece, wherein they have the same geometry and are dimensioned smaller than the first material (4M) and to increase the rigidity of the wheel at the bowl (3 ') to be produced
  • the central opening (7) in this example was punched out prior to joining the three materials (4M, 5M, 6.1).
  • the first material (4M) consists of a multiphase steel alloy or a heat treatable steel alloy. The thickness of the first material (4M) varies depending on
  • the second and / or the third material (5M, 6.1) may consist of a multi-phase steel alloy or of a heat-treatable steel alloy.
  • the thickness of the second and / or third material (5M, 6.1) is between 3 and 8 mm.
  • Deep drawing in particular by means of hot forming with at least partial
  • the first material (4M) is converted into a geometry which essentially corresponds to the geometry of the first part (4 '), thus preferably the geometry of the basic carrier of the wheel dish (3').
  • the second and the third material (5M, 6.1) are joined to the first material (4M) or part (4.1) in a force-locking, positive and / or material-locking manner in order to stiffen the substantially end-shaped web region (12 '), in which case they depending on the design need not be made in a flat shape, but also may have a pre-geometry or final geometry.
  • the openings (8) for receiving the connecting means can, as shown in this embodiment, respectively before or alternatively after the joining of the materials (4M, 5M, 6.1) are introduced.
  • the wheel disc (3 ') "built" of the individual partly shaped materials (4M, 5M, 6.1) is connected to the rim (2') to produce a commercial vehicle wheel (12) (see Figure 2a)).
  • Both Starting materials each consist of a first material (4 ".l, 4"'l) which consists of a multiphase steel alloy having a tensile strength of at least 500 MPa or of a heat-treatable steel alloy having a tensile strength of at least 700 MPa, and a second material ( 5 ".l, 5" .l), which in turn may consist of a multi-phase steel alloy or a heat-treatable steel alloy.
  • the materials (4 “.l, 4"'. L, 5 “.l, 5" .l) are flat, annular and substantially round or ronde-shaped.
  • FIG. 3a shows that the second material (5 ".1) is at least partially, in particular completely encircling, with the first material (4" .1) at the (outer) edge (5 ".3) of the second material (5". .L) via a fillet weld 16, which may be designed as MIG, MAG, laser or solder seam, is materially connected.
  • a further connecting seam 17, which is provided at least partially, in particular completely circumferentially, on the (inner) edges (4 “.2, 5" .2) of the two materials (4 “.1, 5".
  • Inner) edges (4 “.2, 5" .2) define the central opening (7), in addition to the reinforcement of the connection between the two materials / parts also ensure a tightness therebetween.
  • a polymer layer (18) is additionally arranged, which prevents in particular splashing water and, associated therewith, corrosion between the parts of the end-shaped wheel bowl in FIG prevent later use.
  • the polymer layer (18) consists, for example, of a silicone-containing layer, which is particularly suitable for fusion welding and soldering.
  • Starting material are preferably cold or hot formed by means of flow-forming rollers to a wheel disc (see Figure la)).
  • a wheel disc see Figure la
  • deep drawing in particular hot forming with at least partial press hardening, can be used to produce a wheel disc.
  • the invention is not limited to the embodiments shown in the drawings and to the embodiments in the general description, but also the rim 2, 2 'of a multi-phase steel alloy or heat treatable
  • Consist of steel alloy and preferably be designed by means of pressure rollers load and / or weight optimized. Furthermore, parts or the starting material for the production of the wheel disc and / or the rim of tailored products, for example, tailored blanks, tailored roiled blanks and / or patchwork blanks can be formed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeugrad (1, 1') umfassend eine Felge (2, 2') zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge (2, 2') angebundene Radschüssel (3, 3') mit einem Anbindungsbereich (9, 9') zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, wobei die Radschüssel (3, 3') aus mindestens zwei Teilen (4, 4', 5, 5', 6) gebildet ist, welche miteinander verbunden sind. Die Aufgabe, ein Nutzfahrzeugrad bereitzustellen, welches im Vergleich zum bekannten Stand der Technik belastungs- und/oder gewichtsoptimierter ausgelegt werden kann, wird dadurch gelöst, dass mindestens eines der Teile (4, 4', 5, 5', 6) aus einer Mehrphasenstahllegierung oder einer vergütbaren Stahllegierung besteht.

Description

Nutzfahrzeugrad und Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeugrad umfassend eine Felge zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge angebundene Radschüssel mit einem Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, wobei die Radschüssel aus mindestens zwei Teilen gebildet ist, welche miteinander verbunden sind. Ferner betrifft die
Erfindung eine Verwendung des Nutzfahrzeugrades.
Konventionell werden Nutzfahrzeugräder, beispielsweise LKW-Räder aus einem
Stahlwerkstoff gefertigt und bestehen aus einer Felge zur Aufnahme eines Reifens und einer an die Felge angebundene Radschüssel mit einem Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger. Sowohl die Radschüssel als auch die Felge können mittels Drückwalzen hergestellt werden. Beispielsweise weist die Radschüssel im Anbindungsbereich zum Radträger, welche eine Mindestdicke zur Aufnahme von mechanischen Lasten wie dynamischen Wechselbeanspruchungen haben muss, eine in etwa doppelte Materialdicke im Vergleich zum Übergangsbereich zur Anbindung an die Felge auf. Das Drückwalzen hat somit den Vorteil, dass das Material während der Formgebung an belastungskritische Stellen bei der Verwendung eines Stahlwerkstoff mit einer konstanten Ausgangsmaterialdicke insbesondere belastungs- und/oder gewichtsoptimiert gedrückt werden kann, so dass unterschiedliche Materialdicken entlang des Querschnitts bei der Radschüssel als auch bei der Felge erstellt werden können, welche zur Gewichtsreduzierung im Vergleich zu Radschüsseln und/oder Felgen mit einer konstanten Materialdicke beitragen können. Konventionell eingesetzte Stahlwerkstoffe sind beispielsweise weiche unlegierte Stähle oder allgemeine Baustähle (siehe zum Beispiel S. 7-8,„Warmgewalzter Bandstahl" Hohenlimburger Mittelband, Ausgabe 2005, http://www.hoesch- hohenlimburg.de/proiekt/web2013/HHOWebCMS.nsf/$AU/5FBA8E2A70F31505C1257 OF5004AB5F2/$FILE/Warmbandd.pdf 1, wobei deren Materialdicke zumindest im Anbindungsbereich zum Radträger eine Dicke größer 10 mm, insbesondere von 14,2 mm aufweist, um den sicherheitsrelevanten Anforderungen zu genügen.
Leichtbaupotential bieten heutzutage Stahllegierungskonzepte wie beispielsweise Mehrphasenstahlliegerungen oder Vergütungsstahllegierungen, welche hohe Festigkeiten im Endzustand aufweisen können und in Bereichen Anwendung finden, in denen bestehende Werkstoffkonzepte mit beispielsweise geringen Festigkeit
substituiert werden können. Durch die Substitution können bei der Bauteilauslegung mit im Wesentlichen gleichbleibender Performance die Materialdicken infolge der höheren Festigkeiten reduziert werden, welche sich somit vorteilhaft auf die
Reduzierung der eingesetzten Masse auswirken. Die verfügbaren Materialdicken derartiger Stahllegierungskonzepte, insbesondere der Mehrphasenstahllegierungen sind herstellungsbedingt limitiert. Entsprechende Prozessführungen verleihen diesen Legierungen die gewünschten Eigenschaften, welche jedoch mit zunehmender
Materialdicke über den Querschnitt schwanken können und Materialdicken mit beispielsweise > 8 mm derzeit nicht fertigungstechnisch und/oder wirtschaftlich darstellbar sind.
Aus der deutschen Patentschrift 40 25 064 ist ein Verfahren zur Herstellung von Nutzfahrzeugräder, insbesondere zur Herstellung der Radschüsseln von
Nutzfahrzeugräder zu entnehmen. Es wurde bereits erkannt, dass bei der Verwendung von Werkstücken mit konstanter Materialdicke der Schulterbereich, d. h. der
Übergangsbereich zur Anbindung an die Felge überdimensioniert ist und dies daher zu Lasten des Gewichtes des Rades geht. In diesem Dokument wird vorgeschlagen, eine Radschüssel aus mehreren Teilen bereit zu stellen, welche ein erstes Teil aufweist, das beispielsweise einen Grundträger der Radschüssel bildet und im Wesentlichen die beiden Anbindungsbereiche abdeckt. Da im Anbindungsbereich zum Radträger hohe Festigkeiten und Steifigkeiten gefordert sind, muss die Radschüssel in diesem Bereich auch eine Mindestdicke aufweisen, welche über eine Materialdoppelung aus Teilen aus einem Warmband (hot-rolled steel) insbesondere zur Verstärkung des
Anbindungsbereichs bereitgestellt wird und welche miteinander stoffschlüssig gefügt werden. Um den Schrottanteil des Warmbandes zu reduzieren, werden je nach Bedarf die Einzelkomponenten aus einem Warmband ausgestanzt, ringförmig
zusammengesetzt und zur Verstärkung des Anbindungsbereiches zum Radträger mit dem ersten Teil (Grundträger) verbunden. Um die Vielfalt der erforderlichen
Wärmbänder für die unterschiedlichen Nutzfahrzeugräder zu verringern, schlägt die Lehre weiter vor, für die Einzelteile des Verstärkungsringes und auch für das erste Teil das gleiche Material und die gleiche Materialdicke zu verwenden. In Bezug auf den Stand der Technik besteht weiteres Verbesserungspotential insbesondere hinsichtlich einer weiteren Gewichtsreduzierung bei Nutzfahrzeugrädern.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Nutzfahrzeugrad bereitzustellen, welches im Vergleich zum bekannten Stand der Technik belastungs- und/oder
gewichtsoptimierter ausgelegt werden kann, sowie eine entsprechende Verwendung anzugeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gemäß des
erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades dahingehend gelöst, dass mindestens eines der Teile aus einer Mehrphasenstahllegierung oder einer vergütbaren Stahllegierung besteht.
Der Erfinder hat durch eigene Untersuchungen überraschend festgestellt, dass durch die Verwendung einer Mehrphasenstahllegierung oder vergütbaren (härtbaren)
Stahllegierung für mindestens eines der Teile, welche zumindest eine Komponente der Radschüssel bilden, wird eine Stahllegierung eingesetzt, welche eine im Vergleich zu dem konventionell eingesetzten Material (unlegierte Stähle oder Baustähle) höhere Festigkeit aufweist. Somit können bei im Wesentlichen vergleichbarer bzw.
gleichbleibender Performance geringe Materialstärken eingesetzt werden, welche sich vorteilhaft auf eine Reduzierung der eingesetzten Masse auswirken. Die mindestens zwei Teile der Radschüssel sind mindestens ein erstes Teil und ein zweites Teil.
Gemäß einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades ist die Mehrphasenstahllegierung eine Dualphasenstahl-, eine Complexphasenstahl-, eine Ferrit-Bainit-Stahl- oder eine Martensitphasenstahllegierung und die Zugfestigkeit der Mehrphasenstahllegierung beträgt mindestens 500 MPa, vorzugsweise mindestens 600 MPa und besonders bevorzugt mindestens 700 MPa, wobei das Gefüge der
Mehrphasenstahllegierung aus mindestens zwei der Phasen Ferrit, Bainit, Austenit oder Martensit besteht. Die vergütbare (härtbare) Stahllegierung ist eine Warmumformstahl- oder lufthärtende Stahllegierung mit einer Zugfestigkeit von mindestens 700 MPa, vorzugsweise mindestens 800 MPa und besonders bevorzugt mindestens 900 MPa, wobei das Gefüge der vergütbaren Stahllegierung überwiegend aus Martensit, insbesondere mehr als 90% des Gefüges aus Martensit besteht. Mit zunehmender Festigkeit kann bei im Wesentlichen gleichbleibender Performance die jeweilige
Materialdicke reduziert werden und dadurch das Gewicht weiter herabgesetzt werden. Die vorgenannten Stahllegierungen weisen gegenüber den konventionell eingesetzten Stahlkonzepten höhere zyklische Biegewechselfestigkeiten auf, welche insbesondere die Lebensdauer entsprechender Bauteile erhöhen können und insbesondere ein
frühzeitiges Materialversagen im Wesentlichen verhindert werden kann. In zahlreichen Untersuchungen wurde ermittelt, wobei Proben (Streifenproben) in einer geeigneten Messvorrichtung einseitig eingespannt und auf der gegenüberliegenden, freien Seite mit einer sinusförmigen Belastung (Lastwechsel) beaufschlagt wurden, dass
Mehrphasenstahllegierung, insbesondere die Vorgenannten, im Schnitt eine mindestens zweifache und Vergütungsstahllegierungen im Schnitt eine mindestens dreifache zyklische Biegewechselfestigkeit im Vergleich zu den konventionell eingesetzten
Stahllegierungen für Radschüsseln aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades bestehen die mindestens zwei Teile jeweils aus einer Mehrphasenstahllegierung oder einer vergütbaren Stahllegierung. Dies hat insbesondere den Vorteil, die Radschüssel über die Teile individuell mit einer oder unterschiedlichen Stahllegierung und dadurch mit gleichen oder unterschiedlichen Eigenschaften (maßgeschneiderten Eigenschaften) auszustatten, wodurch weiteres Potential zum Leichtbau gegeben ist.
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades ist die Radschüssel im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet, welche einen Mittenbereich mit einer Mittenöffnung und einen umlaufenden Stegbereich, in welchem mehrere um die Mittenöffnung angeordneten Öffnungen zur Aufnahme von Verbindungsmitteln vorgesehen sind, aufweist, wobei zumindest ein Teil des Stegbereichs den
Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger bildet, und einen an den Stegbereich radial abstehenden Kragenbereich aufweist, in welchem optional Öffnungen vorgesehen sind, wobei der Kragenbereich einen Endbereich umfasst, welcher den Übergangsbereich zur Anbindung an eine Felge bildet, insbesondere wobei der
Stegbereich und der Endbereich durch mindestens ein erstes Teil der Radschüssel gebildet ist. Vorzugsweise ist das erste Teil der Radschüssel als Grundträger ausgebildet. Der Stegbereich kann beispielsweise zumindest teilweise plan ausgeführt sein, um eine gewisse Anbindungsfläche (Kontaktfläche) an den Radträger bereitstellen zu können. Je nach Nutzfahrzeugradtyp können im Kragenbereich Öffnungen vorgesehen sein, welche beispielsweise als Belüftungslöcher fungieren und/oder durch gezieltes Ausstanzen bzw. Weglassen von Material zusätzliches Gewicht des Nutzfahrzeugrades reduziert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades ist mindestens ein zweites Teil der Radschüssel im Wesentlichen ringförmig und
insbesondere einstückig ausgebildet und zumindest bereichsweise im Stegbereich auf der dem Radträger zugewandten Seite oder zumindest bereichsweise im Stegbereich auf der dem Radträger abgewandten Seite angeordnet. Die Anordnung des zweiten Teils auf der dem Radträger zugewandten Seite hat den Vorteil, dass insbesondere wenn das zweite Teil eine höhere Festigkeit respektive geringere Bruchdehnung als das erste Teil aufweist, kann im Bereich der Kontaktfläche zum Radträger eine lokale Plastifizierung der Radschüssel im Wesentlichen verhindert werden. Weist das zweite Teil hingegen eine geringere Festigkeit und damit verbunden eine höhere Bruchdehnung im Vergleich zum ersten Teil auf, hat dies beispielsweise den Vorteil, dass im Bereich der
Kontaktfläche zum Radträger lokale Spannungsspitzen vergleichmäßigt bzw.
großflächig in den umgebenden Bereich verteilt werden können, um damit die
Kerbempfindlichkeit zu reduzieren. Die alternative Anordnung des zweiten Teils auf der dem Radträger abgewandten Seite hat beispielsweise den Vorteil, dass insbesondere wenn das zweite Teil eine höhere Festigkeit respektive eine geringere Bruchdehnung als das erste Teil aufweist, eine höhere Vorspannkraft der Verbindungsmittel
(Bolzen/Schrauben) umsetzbar ist. Weist das zweite Teil hingegen eine geringere Festigkeit und damit verbunden eine höhere Bruchdehnung im Vergleich zum ersten Teil auf, hat dies beispielsweise den Vorteil, dass im Bereich der Anbindungsfläche der Verbindungsmittel lokale Spannungsspitzen vergleichmäßigt bzw. großflächig in den umgebenden Bereich verteilt werden können, um damit die Kerbempfindlichkeit zu reduzieren. In einer bevorzugten Ausführung ragt das zweite Teil der Radschüssel in den Kragenbereich hinein und ist zumindest bereichsweise im Kragenbereich der Radschüssel angeordnet, wodurch eine zumindest bereichsweise zusätzliche
Verstärkung des Kragenbereichs ermöglicht wird. Um einen Steifigkeitssprung in der Radschüssel vom Bereich der Materialdoppelung auf das erste Teil (Grundträger) im Wesentlichen zu unterdrücken, kann durch eine konstruktive Ausgestaltung, beispielsweise über eine Versteifungswelle, Verprägung und/oder Einbringen einer Phase in das zweite Teil (Verstärkungsteil) respektive an seiner umlaufenden Kante, ein harmonischer Steifigkeitsübergang erfolgen. Alternativ oder kumulativ kann hier eine Stoff- oder kraftschlüssige Verbindung in diesem Bereich erzeugt werden, um diesen Bereich zu entlasten.
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades ist mindestens ein drittes Teil der Radschüssel im Wesentlichen ringförmig und
insbesondere einstückig ausgebildet, wobei das dritte Teil zumindest bereichsweise im Stegbereich der Radschüssel auf der dem zweiten Teil gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Eine hierdurch erzeugte Materialverdreifachung, welche zumindest lokal im Anbindungsbereich an einen Radträger vorgesehen ist, ermöglicht beispielsweise eine optimale Auslegung der Radschüssel, so dass gemäß einer vorzugsweisen
Ausführung das erste Teil der Radschüssel eine höhere Festigkeit und somit eine hohe zyklische Biegewechselfestigkeit, beispielsweise durch eine
Warmumformstahllegierung, insbesondere im gehärteten Zustand, aufweist. Die hohe zyklische Biegewechselfestigkeit wirkt sich positiv auf die Übertragung von Kräften mit häufigen Lastwechseln von der Felge in den Radträger aus. Das zweite und das dritte Teil der Radschüssel bestehen beispielsweise aus einer Mehrphasenstahllegierung, insbesondere mit einer geringeren Festigkeit im Vergleich zum ersten Teil, welche vorteilhaft auf die lokalen Spannungsspitzen sowohl auf der Seite der Anbindungsfläche der Verbindungsmittel wie auch auf der Seite der Kontaktfläche zum Radträger Einfluss nehmen können.
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades werden die Teile/Materialien, insbesondere das erste und das zweite Teil/Material, zunächst jeweils einzeln beispielsweise mittels Druckumformen, Zugumformen,
Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen und/oder
Tiefziehen, insbesondere mittels Warmumformung mit zumindest teilweiser
Presshärtung geformt und anschließend zur Erzeugung der Radschüssel miteinander verbunden. Auch eine Kombination der genannten Verfahren zur Erzeugung der einzelnen Teile ist denkbar. Die Radschüssel wird als„gebaute" Ausführung an die Felge und ggf. weiteren Teilen angebunden oder alternativ im Zuge der Anbindung an die Felge werden die einzelnen Teile der Radschüssel miteinander verbunden.
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades werden die Teile/Materialien zusammen im insbesondere miteinander verbundenen Zustand beispielsweise mittels Druckumformen, Zugumformen, Zugdruckumformen,
Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen und/oder Tiefziehen, insbesondere mittels Warmumformung mit zumindest teilweiser Presshärtung zur Erzeugung der Radschüssel geformt. Auch eine Kombination der genannten Verfahren zur Erzeugung der Radschüssel ist denkbar. Die aus mindestens zwei Teilen bestehende Radschüssel wird an die Felge und ggf. weitere Teile angebunden.
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades sind die mindestens zwei Teile der Radschüssel Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig
miteinander verbunden. Gemäß der einfachsten Ausführung werden ein kleines zweites Teil zur bereichsweisen Versteifung des endgeformten Stegbereichs der Radschüssel mit einem ersten Teil, wobei beide Teile als Ausgangsmaterial zunächst im Wesentlichen rund oder rondenförmig, vorzugsweise ringförmig, ausgebildet sind, zumindest bereichsweise vor und/oder nach dem Formen stoffschlüssig miteinander verbunden. Zumindest teilweise, insbesondere vollständig umlaufend an der Kante des zweiten Teils kann das zweite Teil über eine Kehlnaht, welche als MIG-, MAG-, Laser- oder Lötnaht ausgeführt sein kann, mit dem ersten Teil verbunden sein. Alternativ oder kumulativ sind auch andere Nahtformen oder Fügeverfahren, beispielsweise
Reibrührschweißen, Widerstandspunktschweißen oder mechanische Fügeverfahren denkbar. Insbesondere kann im vollständigen Kontaktbereich zwischen den beiden Teilen zusätzlich eine Polymerschicht oder Strukturlack angeordnet sein, welche ein Eindringen insbesondere von Spritzwasser und damit verbunden eine Korrosion zwischen den Teilen der Radschüssel im späteren Gebrauch verhindern kann. Die Polymerschicht kann aus einer silikonhaltigen Schicht bestehen, beispielsweise eine Silikonklebefolie sein, welche insbesondere schmelzschweiß- als auch lötgeeignet ist. Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades in Lastkraftwagen, Sonderfahrzeugen, Busse, Omnibusse, ob mit Verbrennungsmotor und/oder elektrischem Antrieb, Anhänger oder Trailer. In vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Nutzfahrzeugrad insbesondere als mindestens ein Teil eines Zwillingsrades verwendet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt
Figur la) einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades,
Figur lb) ein erstes Ausgangsmaterial in Draufsicht und in Querschnitt zur
Herstellung einer Radschüssel gemäß der Ausführung in Figur la),
Figur 2a) einen schematischen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades,
Figur 2b) ein zweites Ausgangsmaterial in Querschnitt zur Herstellung einer
Radschüssel gemäß der Ausführung in Figur 2a) und
Figur 3a) und 3b) schematische Querschnitte durch ein drittes und viertes
Ausgangsmaterial zur Herstellung einer Radschüssel.
In Figur la) ist ein Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugrades (1) dargestellt, wobei aufgrund der
rotationssymmetrischen Ausführung nur der obere Bereich des Nutzfahrzeugrades (1) oberhalb der Symmetrieachse (10) abgebildet ist. Das Nutzfahrzeugrad (1) umfasst eine Felge (2) zur Aufnahme eines nicht dargestellten Reifens und eine an die Felge (2) angebundene Radschüssel (3). Die Radschüssel (3) besteht bzw. ist aus zwei Teilen (4, 5) gebildet, welche miteinander verbunden sind. Die Verbindung untereinander kann stoff-, form- und/oder kraftschlüssig sein. Die Radschüssel (3) ist im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet. Die Radschüssel umfasst einen Mittenbereich (11) mit einer Mittenöffnung (7) und einen umlaufenden Stegbereich (12), in welchem mehrere um die Mittenöffnung (7) angeordneten Öffnungen (8) zur Aufnahme von nicht dargestellten Verbindungsmitteln, wie beispielsweise Bolzen und/oder Schrauben, vorgesehen sind. Zumindest ein Teil des Stegbereichs (12) bildet den Anbindungsbereich (9) zur lösbaren Anbindung an einen Radträger. Die Radschüssel (3) weist ferner einen an den
Stegbereich (12) radial abstehenden Kragenbereich (13) auf, in welchem Öffnungen vorgesehen sein können, welche beispielsweise als Belüftungslöcher fungieren und/oder durch gezieltes Ausstanzen bzw. Weglassen von Material zusätzliches Gewicht einsparen. Der Kragenbereich (13) umfasst einen Endbereich (14), welcher den
Übergangsbereich zur Anbindung an die Felge (2) bildet. Der Stegbereich (12) und der Endbereich (14) sind durch mindestens das erste Teil (4) der Radschüssel (3) gebildet, insbesondere erstreckt sich zumindest das erste Teil (4) zwischen den beiden
Anbindungsbereichen (9, 14). Vorzugsweise ist das erste Teil (4) als Grundträger der Radschüssel (3) ausgebildet. Der Stegbereich (12) ist beispielsweise zumindest teilweise plan ausgeführt, um einen gewissen Anbindungsfläche (Kontaktfläche) an den Radträger bereitstellen zu können. Das zweite Teil (5) der Radschüssel (3) ist im Wesentlichen ringförmig und insbesondere einstückig ausgebildet und vollständig im Stegbereich (12) angeordnet bzw. deckt diesen vollständig ab, wobei das zweite Teil (5) auf der dem Radträger zugewandten Seite angeordnet ist. Insbesondere durch die
Materialdoppelung aufgrund des ersten und des zweiten Teil (4, 5) wird der
Radschüssel (3) eine gewisse Steifigkeit im Stegbereich (12) respektive im
Anbindungsbereich (9) zur lösbaren Anbindung an einen Radträger verliehen. Zur zumindest bereichsweisen Verstärkung des Kragenbereichs (13), ragt das zweite Teil (5) der Radschüssel (3) in den Kragenbereich (13) hinein bzw. ist zumindest
bereichsweise im Kragenbereich (13) der Radschüssel (3) angeordnet. Alternativ und hier nicht dargestellt kann das zweite Teil der Radschüssel zumindest bereichsweise im Stegbereich auf der dem Radträger abgewandten Seite angeordnet sein. Durch die Verwendung einer Mehrphasenstahllegierung oder vergütbaren Stahllegierung für mindestens eines der Teile (4, 5), welche zumindest eine Komponente der Radschüssel (3) bilden, wird eine Stahllegierung eingesetzt, welche eine im Vergleich zu dem konventionell eingesetzten Material (unlegierte Stähle oder Baustähle) höhere
Festigkeit aufweist. Somit können bei im Wesentlichen vergleichbarer bzw. gleichbleibender Performance geringe Materialstärken eingesetzt werden, welche sich zum einen vorteilhaft auf eine Reduzierung der eingesetzten Masse auswirken und zum anderen höhere zyklische Biegewechselfestigkeiten aufweisen, welche insbesondere die Lebensdauer der entsprechende Teile (4, 5) erhöhen und insbesondere ein frühzeitiges Materialversagen im Wesentlichen verhindern.
In Figur lb) ist ein erstes Ausgangsmaterial in schematischer Draufsicht und im
Querschnitt zur Herstellung der Radschüssel (3) dargestellt. Das Ausgangsmaterial besteht aus einem ersten, flachen und ringförmigen Material (4.1) und einem zweiten, flachen und ringförmigen Material (5.1), wobei das zweite Material (5.1) kleiner dimensioniert ist als das erste Material (4.1) und zur Erhöhung der Steifigkeit des an der Radschüssel (3) zu erzeugenden Anbindungsbereich (9) im zu erzeugenden Stegbereich (12) mit dem ersten Material (4.1) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden wird. Die Ausführung entspricht beispielsweise einem Tailored Product, beispielsweise einem Patch wo rk Blank. Die Mittenöffnung (7) kann jeweils vor oder nach dem
Verbinden der beiden Materialien (4.1, 5.1) ausgestanzt werden. Das erste Material (4.1) besteht aus einer Mehrphasenstahllegierung, beispielsweise einer Dualphasenstahl-, einer Complexphasenstahl-, einer Ferrit-Bainit-Stahl- oder eine
Martensitphasenstahllegierung mit einer Zugfestigkeit von mindestens 500 MPa, vorzugsweise mindestens 600 MPa, besonders bevorzugt mindestens 700 MPa, wobei das Gefüge der Mehrphasenstahllegierung aus mindestens zwei der Phasen Ferrit, Bainit, Austenit oder Martensit besteht, oder aus einer vergütbaren Stahllegierung, beispielsweise einer Warmumformstahl- oder lufthärtenden Stahllegierung mit einer Zugfestigkeit von mindestens 700 MPa, vorzugsweise mindestens 800 MPa, besonders bevorzugt mindestens 900 MPa, wobei das Gefüge der vergütbaren Stahllegierung überwiegend aus Martensit, insbesondere mehr als 90% aus Martensit besteht. Die Dicke des ersten Materials (4.1) beträgt je nach Auslegung des Nutzfahrzeugrades zwischen 3 und 8 mm. Das zweite Material (5.1) kann aus einer
Mehrphasenstahllegierung oder aus einer vergütbaren Stahllegierung bestehen, wobei das Material (5.1) identisch mit dem ersten Material (4.1) ist oder sich hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft, beispielsweise Festigkeit und/oder Bruchdehnung, von dem ersten Material (4.1) unterscheidet. Die Dicke des zweiten Materials (5.1) beträgt zwischen 3 und 8 mm. Auch die Verwendung der bisherigen konventionellen Stahllegierungen als zweites Material (5.1) ist denkbar. Mittels Druckumformen, Zugumformen, Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen und/oder Tiefziehen, insbesondere mittels Warmumformung mit zumindest teilweiser Presshärtung werden die beiden Materialien/Teile (4.1, 5.1) zur Erzeugung der
Radschüssel (3) im miteinander verbunden Zustand geformt. Die aus zwei Teilen (4, 5) bestehende Radschüssel (3) wird an die Felge (2) zur Erzeugung eines
Nutzfahrzeugrades (1) angebunden (s. Figur la)).
Figur 2a) zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Nutzfahrzeugrades ( ). Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht bzw. ist die Radschüssel (3') aus drei Teilen (4', 5', 6) gebildet. Die Radschüssel (3') ist im
Wesentlichen schalenförmig ausgebildet, welche einen Mittenbereich (11) mit einer Mittenöffnung (7) und einen umlaufenden Stegbereich (12), in welchem mehrere um die Mittenöffnung (7) angeordneten Öffnungen (8) zur Aufnahme von nicht dargestellten Verbindungsmitteln vorgesehen sind, aufweist. Zumindest ein Teil des Stegbereichs (12) bildet den Anbindungsbereich (9') zur lösbaren Anbindung an einen Radträger. Die Radschüssel (3') weist ferner einen an den Stegbereich (12') radial abstehenden
Kragenbereich (13') auf und umfasst einen Endbereich (14'), welcher den
Übergangsbereich zur Anbindung an die Felge (2') bildet. Der Stegbereich (12') und der Endbereich (14') sind durch mindestens das erste Teil (4') der Radschüssel (3') gebildet, insbesondere erstreckt sich zumindest das erste Teil (4') zwischen den beiden
Anbindungsbereichen (9', 14'). Vorzugsweise ist das erste Teil (4') als Grundträger der Radschüssel (3') ausgebildet. Das zweite Teil (5') der Radschüssel (3') ist im
Wesentlichen ringförmig und insbesondere einstückig ausgebildet und vollständig im Anbindungsbereich (9') des Stegbereichs (12') angeordnet, wobei das zweite Teil (5') auf der dem Radträger zugewandten Seite angeordnet ist. Das dritte Teil (6) der
Radschüssel (3'), welches im Wesentlichen ringförmig und insbesondere einstückig ausgebildet ist, ist zumindest bereichsweise im Stegbereich (12') auf der dem zweiten Teil (5') der Radschüssel (3') gegenüberliegenden Seite, in diesem Beispiel auf der dem Radträger abgewandten Seite, angeordnet.
In Figur 2b) sind die Ausgangsmaterialien zur Herstellung der Radschüssel (3') schematisch im Querschnitt dargestellt. Die Ausgangsmaterialen bestehen aus einem ersten, schalenförmig geformten Material (4M), welches im Wesentlichen bereits der Geometrie des ersten Teiles (4') entspricht und somit den Grundträger der Radschüssel (3') bildet, einem zweiten, flachen und ringförmigen Material/Teil (5M), und einem dritten, flachen und ringförmigen Material/Teil (6.1). Das zweite und dritte
Material/Teil (5'.1, 6.1) sind vorzugsweise einstückig ausgebildet, wobei sie die gleiche Geometrie aufweisen und kleiner dimensioniert sind als das erste Material (4M) und zur Erhöhung der Steifigkeit des an der Radschüssel (3') zu erzeugenden
Anbindungsbereichs (9') im Stegbereich (12') mit dem ersten Material (4M) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden werden. Die Mittenöffnung (7) wurde in diesem Beispiel vor dem Verbinden der drei Materialien (4M, 5M, 6.1) ausgestanzt. Das erste Material (4M) besteht aus einer Mehrphasenstahllegierung oder aus einer vergütbaren Stahllegierung. Die Dicke des ersten Materials (4M) beträgt je nach
Auslegung des Nutzfahrzeugrades zwischen 3 und 8 mm. Das zweite und/oder das dritte Material (5M, 6.1) können aus einer Mehrphasenstahllegierung oder aus einer vergütbaren Stahllegierung bestehen. Die Dicke des zweiten und/oder dritten Materials (5M, 6.1) beträgt zwischen 3 und 8 mm. Mittels Druckumformen, Zugumformen, Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen und/oder
Tiefziehen, insbesondere mittels Warmumformung mit zumindest teilweiser
Presshärtung wird zumindest das erste Material (4M) in eine Geometrie überführt, welche im Wesentlichen der Geometrie des ersten Teiles (4'), somit vorzugsweise der Geometrie des Grundträgers der Radschüssel (3') entspricht. Das zweite und das dritte Material (5M, 6.1) werden zur bereichsweisen Versteifung des im Wesentlichen endgeformten Stegbereichs (12') mit dem ersten Material (4M) bzw. Teil (4.1) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden, wobei sie je nach Auslegung nicht in flacher Form ausgeführt sein müssen, sondern ebenfalls eine Vorgeometrie oder Endgeometrie aufweisen können. Die Öffnungen (8) zur Aufnahme der Verbindungsmittel können, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, jeweils vor oder alternativ nach dem Verbinden der Materialien (4M, 5M, 6.1) eingebracht werden. Die aus den einzelnen, zum Teil geformten Materialien (4M, 5M, 6.1)„gebaute" Radschüssel (3') wird an die Felge (2') zur Erzeugung eines Nutzfahrzeugrades ( ) angebunden (s. Figur 2a)).
In den Figuren 3a) und 3b) sind ein drittes und viertes Ausgangsmaterial im
schematischen Querschnitt zur Herstellung einer Radschüssel dargestellt. Beide Ausgangsmaterialien bestehen jeweils aus einem ersten Material (4".l, 4"'.l), welches aus einer Mehrphasenstahllegierung mit einer Zugfestigkeit von mindestens 500 MPa oder aus einer vergütbaren Stahllegierung mit einer Zugfestigkeit von mindestens 700 MPa besteht, und einem zweiten Material (5".l, 5".l), welches wiederrum aus einer Mehrphasenstahllegierung oder aus einer vergütbaren Stahllegierung bestehen kann. Die Materialien (4".l, 4"'.l, 5".l, 5".l) sind flach, ringförmig und im Wesentlichen rund oder rondenförmig ausgebildet.
Figur 3a) zeigt, dass das zweite Material (5".l) mit dem ersten Material (4".l) zumindest teilweise, insbesondere vollständig umlaufend an der (Außen-) Kante (5".3) des zweiten Materials (5".l) über eine Kehlnaht 16, welche als MIG-, MAG-, Laser- oder Lötnaht ausgeführt sein kann, stoffschlüssig verbunden ist. Eine weitere Verbindungsnaht 17, welche zumindest teilweise, insbesondere vollständig umlaufend an den (Innen-) Kanten (4".2, 5".2) der beiden Materialien (4".l, 5".l) vorgesehen ist, wobei die (Innen-) Kanten (4".2, 5".2) die Mittenöffnung (7) definieren, kann neben der Verstärkung der Verbindung zwischen den beiden Materialien/Teilen auch eine Dichtheit dazwischen gewährleisten.
Figur 3b) zeigt, dass bei dem vierten Ausgangsmaterial im Unterschied zu dem dritten Ausgangsmaterial das zweite Material (5"'.l) über diskrete um die Mittenöffnung (7) angeordnete Schweißpunkte 15 mit dem ersten Material (4"'.l) stoffschlüssig
verbunden ist. Im vollständigen Kontaktbereich (K) zwischen den beiden Materialien (4"'.l, 5"'.l) ist zusätzlich eine Polymerschicht (18) angeordnet, welche ein Eindringen insbesondere von Spritzwasser und damit verbunden eine Korrosion zwischen den Teilen der endgeformten Radschüssel im späteren Gebrauch verhindern kann. Die Polymerschicht (18) besteht beispielsweise aus einer silikonhaltigen Schicht, welche insbesondere schmelzschweiß- als auch lötgeeignet ist. Das dritte und vierte
Ausgangsmaterial werden vorzugsweise mittels Drückwalzen zu einer Radschüssel kalt oder warm geformt (vgl. Figur la)). Alternativ kann auch ein Tiefziehen, insbesondere eine Warmumformung mit zumindest teilweiser Presshärtung zur Erzeugung einer Radschüssel angewandt werden. Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sowie auf die Ausführungen in der allgemeinen Beschreibung beschränkt, vielmehr kann auch die Felge 2, 2' aus einer Mehrphasenstahllegierung oder vergütbaren
Stahllegierung bestehen und vorzugsweise mittels Drückwalzen belastungs- und/oder gewichtsoptimiert ausgelegt sein. Ferner können Teile respektive das Ausgangsmaterial für die Erzeugung der Radschüssel und/oder der Felge aus Tailored Products, beispielsweise Tailored Blanks, Tailored Roiled Blanks und/oder Patchwork Blanks gebildet sein.
Bezugszeichenliste
1, Nutzfahrzeugrad
2, 2' Felge
3, 3' Radschüssel
4, 4' erstes Teil der Radschüssel, Grundträger der Radschüssel 4.1, 4M, 4".l, 4"'.l erstes Material
4".2, 4"'.2 (Innen-) Kante erstes Material
5, 5' zweites Teil der Radschüssel
5.1, 5'.1, 5".l, 5"'.l zweites Material
5".2, 5"'.2 (Innen-) Kante zweites Material
5".3 (Außen-) Kante zweites Material
6 drittes Teil der Radschüssel
6.1 drittes Material
7 Mittenöffnung
8 Öffnung zur Aufnahme von Verbindungsmitteln
9, 9' Anbindungsbereich
10 Symmetrieachse
11 Mittenbereich
12, 12' Stegbereich
13, 13' Kragenbereich
14, 14' Endbereich, Übergangsbereich zur Anbindung
15 Schweißpunkt
16 Kehlnaht
17 Verbindungsnaht
18 Polymerschicht
K Kontaktbereich

Claims

Ansprüche
Nutzfahrzeugrad (1, 1') umfassend eine Felge (2, 2') zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge [2,
2') angebundene Radschüssel (3, 3') mit einem
Anbindungsbereich (9, 9') zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, wobei die Radschüssel (3,
3') aus mindestens zwei Teilen (4, 4', 5, 5', 6) gebildet ist, welche miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eines der Teile (4, 4', 5, 5', 6) aus einer Mehrphasenstahllegierung oder einer vergütbaren Stahllegierung besteht.
Nutzfahrzeugrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mehrphasenstahllegierung eine Dualphasenstahl-, eine Complexphasenstahl-, eine Ferrit-Bainit-Stahl- oder eine Martensitphasenstahllegierung ist,
insbesondere eine Zugfestigkeit von mindestens 500 MPa aufweist, wobei das Gefüge der Mehrphasenstahllegierung aus mindestens zwei der Phasen Ferrit, Bainit, Austenit oder Martensit besteht, oder die vergütbare Stahllegierung eine Warmumformstahl- oder lufthärtende Stahllegierung ist, insbesondere eine Zugfestigkeit von mindestens 700 MPa aufweist, wobei das Gefüge der
vergütbaren Stahllegierung überwiegend aus Martensit, insbesondere mehr als 90% des Gefüges aus Martensit besteht.
Nutzfahrzeugrad nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens zwei Teile (4,
4', 5,
5',
6) jeweils aus einer
Mehrphasenstahllegierung oder einer vergütbaren Stahllegierung bestehen.
Nutzfahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Radschüssel (3, 3') im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet ist, welche einen Mittenbereich (11) mit einer Mittenöffnung (7) und einen umlaufenden Stegbereich (12, 12'), in welchem mehrere um die Mittenöffnung
(7) angeordneten Öffnungen (8) zur Aufnahme von Verbindungsmitteln vorgesehen sind, aufweist, wobei zumindest ein Teil des Stegbereichs (12, 12') den Anbindungsbereich (9, 9') zur lösbaren Anbindung an einen Radträger bildet, und einen an den Stegbereich (12, 12') radial abstehenden Kragenbereich (13, 13') aufweist, in welchem optional Öffnungen vorgesehen sind, wobei der Kragenbereich (13, 13') einen Endbereich (14, 14') umfasst, welcher den Anbindungsbereich an eine Felge bildet,
insbesondere wobei der Stegbereich (12, 12') und der Endbereich (14, 14') durch mindestens ein erstes Teil (4, 4') der Radschüssel (3, 3') gebildet ist.
Nutzfahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein zweites Teil (5, 5') der Radschüssel (3, 3') im Wesentlichen ringförmig und insbesondere einstückig ausgebildet ist und zumindest
bereichsweise im Stegbereich (12, 12') auf der dem Radträger zugewandten Seite oder zumindest bereichsweise im Stegbereich auf der dem Radträger abgewandten Seite angeordnet ist.
Nutzfahrzeugrad nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Teil (5) der Radschüssel (12) in den Kragenbereich (13) hineinragt und zumindest bereichsweise im Kragenbereich (13) der Radschüssel (3) angeordnet ist.
Nutzfahrzeugrad nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein drittes Teil (6) der Radschüssel (3') im Wesentlichen ringförmig und insbesondere einstückig ausgebildet ist und zumindest bereichsweise im Stegbereich (12') auf der dem zweiten Teil (5') der Radschüssel (3)
gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
8. Nutzfahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass 3 die Teile (4M, 5M, 6.1) zunächst jeweils einzeln mittels Druckumformen, Zugumformen, Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen und/oder Tiefziehen, insbesondere mittels Warmumformung mit zumindest teilweiser Presshärtung geformt und anschließend zur Bildung der Radschüssel (3') miteinander verbunden werden.
9. Nutzfahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialien (4.1, 4".l, 4"'.l, 5.1, 5".l, 5"M) zusammen im insbesondere miteinander verbundenen Zustand mittels Druckumformen, Zugumformen, Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen und/oder Tiefziehen, insbesondere mittels Warmumformung mit zumindest teilweiser Presshärtung zur Bildung der Radschüssel (3) geformt werden.
10. Nutzfahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens zwei Teile (4, 4', 5, 5') der Radschüssel (3, 3') Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.
11. Verwendung des Nutzfahrzeugrades nach einem der vorgenannten Ansprüche in Lastkraftwagen, Sonderfahrzeugen, Bussen, Omnibussen, ob mit
Verbrennungsmotor und/oder elektrischem Antrieb, Anhänger oder Trailer.
EP17703719.9A 2016-02-10 2017-02-03 Nutzfahrzeugrad und verwendung Withdrawn EP3414109A1 (de)

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DE102016202005.6A DE102016202005A1 (de) 2016-02-10 2016-02-10 Nutzfahrzeugrad und Verwendung
PCT/EP2017/052313 WO2017137310A1 (de) 2016-02-10 2017-02-03 Nutzfahrzeugrad und verwendung

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