KR102453079B1 - 드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법, 드롭 센터 림 및 드롭 센터 림을 갖는 상용 차량용 차량 휠 - Google Patents

드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법, 드롭 센터 림 및 드롭 센터 림을 갖는 상용 차량용 차량 휠 Download PDF

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Abstract

본 발명은 드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법 및 상용 차량의 차량 휠을 위한 드롭 센터 림에 관한 것이다. 림은 복수의 영역을 가지며, 이들 영역은, 내측 림 플랜지(11) 및 외측 림 플랜지(20), 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(bead seat)(12) 및 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(19), 드롭 센터 기부(13)를 갖는 림 드롭 센터, 내측 드롭 센터 플랭크(14), 및 가파른 테이퍼형의 비드 시트 사이에 있는 외측 드롭 센터 플랭크(15)를 형성하고, 한 영역은 휠 디스크(50)를 위한 디스크 부착 영역(A)으로서 제공되며, 드롭 센터 림은 다른 영역에 비해 감소된 벽 두께를 갖는 적어도 하나의 부분 영역을 갖는다. 본 발명에 따르면, 가파른 테이퍼형의 비드 시트(12, 19) 중의 적어도 하나, 바람직하게는 가파른 테이퍼형의 비드 시트(12, 19) 둘 모두는, 디스크 부착 영역(A)으로서 제공되는 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소가 이루어진 부분을 가지며, 벽 두께 감소는 프로파일링 단계 중의 한 단계 동안에 일어난다.

Description

드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법, 드롭 센터 림 및 드롭 센터 림을 갖는 상용 차량용 차량 휠
본 발명은, 일체형이고 실질적으로 회전 대칭형인 상용 차량의 차량 휠을 위한 드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 방법은 복수의 재료 성형 단계를 가지며, 재료 성형 단계에서 드롭 센터 림은 영역으로서 적어도 하나의 내측 림 플랜지 및 하나의 외측 림 플랜지, 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(bead seat) 및 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트, 드롭 센터 기부를 갖는 림 드롭 센터, 내측 드롭 센터 플랭크, 및 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트 사이에 있는 외측 드롭 센터 플랭크를 받으며, 상기 영역들 중의 하나는 휠 디스크를 위한 디스크 부착 영역으로서 제공되고, 상기 재료 성형 단계는 적어도 하나의 프로파일링 단계를 포함하고, 재료 성형 단계 중의 적어도 하나에 의해, 상기 드롭 센터 림의 재료 두께는 다른 영역에 비해 감소된 벽 두께를 갖는 적어도 하나의 부분 영역을 받는다. 본 발명은 또한 상용 차량의 차량 휠을 위한 드롭 센터 림에 관한 것으로, 이 림은 복수의 영역을 가지며, 이들 영역은 내측 림 플랜지와 외측 림 플랜지, 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트와 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트, 드롭 센터 기부를 갖는 림 드롭 센터, 내측 드롭 센터 플랭크, 및 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트 사이에 있는 외측 드롭 센터 플랭크를 형성하고, 상기 영역들 중의 하나는 휠 디스크를 위한 디스크 부착 영역으로서 제공되고, 상기 드롭 센터 림은 다른 영역에 비해 감소된 벽 두께를 갖는 적어도 하나의 부분 영역을 갖는다. 본 발명은 또한 상용 차량용 차량 휠에 관한 것으로, 이 차량 휠은 실질적으로 회전 대칭형인 드롭 센터 림 및 휠 디스크를 가지며, 휠 디스크는, 차량 휠을 차량에 체결하기 위해 상기 드롭 센터 림의 내부에 배치되는 스터드 구멍을 가지며, 또한 디스크 부착 영역(A)에서 상기 드롭 센터 림에 연결, 특히 용접된다.
수십년 동안, 일체형 강 드롭 센터 림을 갖는 상용 차량 휠 및 용접된 휠 디스크는 상용 차량에 대한 표준이 되어 왔다. 많은 경우에, 대응하는 상용 차량 휠에는 외부 밸브가 제공되는데, 즉 밸브는 차량 휠에서 휠 디스크 외부의 공간에서 림의 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트와 휠 디스크의 외측 표면 사이에 위치되고, 휠 디스크는 상용 차량에 있는 디스크 브레이크를 위한 충분한 자유 공간을 형성하기 위해 적절히 성형된다. 15°의 가파른 테이퍼형의 비드 시트를 갖는 대응하는 드롭 센터 림의 기본 구조 및 요구되는 치수는 예컨대 ETRTO에 의해 표준화되어 있다. 상용 차량 휠에 대한 기본 설계 요건은 최소의 중량 및 낮은 제조 비용과 함께 최대의 강도이다.
중량을 줄이기 위해, 림 또는 차량 휠의 작동 사용 동안에 상대적으로 낮은 기계적 하중을 지탱해야 하는 영역에서 감소된 벽 두께 또는 재료 두께를 갖는 림을 제공하는 관행이 차량 휠의 분야에서 알려져 있다. 이를 위해, 예컨대 DE 199 24 062 A1에는, 프로파일링된 롤러에 의해 림 프로파일이 성형되기 전에 원통형 압연 맨드릴 상에서 림을 만들기 위해 사용되는 림 블랭크(시트 금속 링)을 고정하고 그런 다음에 스피닝 롤러에 의해 블랭크를 축방향으로 연장시켜 규정된 벽 두께 감소가 이루어진 부분 영역을 만드는 것이 제안되어 있다. 그럼 다음에 림 프로파일은 별도의 프로파일링 기계에서 최종 형상으로 성형된다.
DE 20 2005 021 881 U1에는, 최적화된 중량의 림을 만들기 위한 장치 및 이 장치에 사용될 수 있는 방법이 기재되어 있는데, 여기서 스피닝 스테이션이 림 블랭크를 원추형으로 팽창시키기 위해 사용되며, 그래서, 최종 프로파일링이 수행되기 전에 스피닝 스테이션 다음의 흐름 전환 스테이션에서 흐름 전환에 의해 림 블랭크의 팽창 측에서 림 블랭크의 벽 두께가 변하게 된다.
본 발명의 목적은, 드롭 센터 림을 가지며 유리한 방식으로 제조될 수 있는 감소된 중량의 상용 차량 휠을 제공하는 것이다.
위의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 적어도 하나의 부분 영역에서의 벽 두께 감소는 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트 중의 적어도 하나의 프로파일링 단계 동안에 일어나고, 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트는, 디스크 부착 영역을 위해 제공되는 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소가 이루어진 부분을 받는 방법을 제안한다. 예비 프로파일링 단계에서 림 블랭크의 링 단부를 경사지게 한 후에 프로파일링 단계 중의 하나, 바람직하게는 제 1 프로파일링 단계에서 선택적으로 벽 두께를 감소시킴으로써, 추가적인 스테이션 또는 기계가 필요 없고 그래서 제조 시간이 단축될 수 있다는 이점이 얻어진다. 연구에 의하면, 프로파일링된 롤러에 의한 프로파일링 동안에 가파른 테이퍼형의 비드 시트에 선택적으로 벽 두께를 감소시킴으로써, 마무리된 차량 휠에 있는 디스크 부착 영역과 림 드롭 센터 사이에 약간의 응력 완화가 있고 그 결과 대응적으로 본 발명에 따라 설계된 드롭 센터 림을 가지고 제조된 차량 휠의 강도가 전체적으로 개선되는 것으로 놀랍게도 나타났다.
유리한 가능한 공정에 따르면, 상기 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트 및/또는 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트만이 상기 디스크 부착 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소를 받는다. 대안적으로, 단지 상기 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트, 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트 및 림 드롭 센터가 상기 디스크 부착 영역을 위해 제공되는 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소를 받는다. 다른 영역도 마찬가지로 디스크 부착 영역에서의 벽 두께에 비해 감소된 벽 두께를 받을 수 있지만, 이 감소는 언급된 부분 영역에서 본 발명에 따른 벽 두께 감소 보다 작다. 본 발명에 따라 얻어지는 양 가파른 테이퍼형의 비드 시트에서의 감소된 벽 두께는 동일한 크기일 수 있거나 다를 수 있고, 드롭 센터 림에서 생긴 감소된 벽 두께는, 하나의 가파른 테이퍼형의 비드 시트 또는 가파른 테이퍼형의 양 비드 시트의 영역에서의 감소된 벽 두께와 동일한 크기이거나 다를 수 있다.
가파른 테이퍼형의 비드 시트에서 벽 두께 감소가 이루어진 부분의 프로파일링이 최근접 림 플랜지 쪽의 방향으로 수행되고, 이를 위해, 마무리된 차량 휠에서 벽 두께 감소가 이루어진 부분은 바람직하게 원추형 프로파일을 가지며 또한 상기 드롭 센터 기부에 더 가까운 측에서 상기 림 플랜지에 더 가까운 측에서 보다 더 큰 두께 감소를 받는다.
본 발명에 따르면, 차량 휠의 경우에, 위에서 언급된 목적은, 가파른 테이퍼형의 비드 시트 중의 적어도 하나는 디스크 부착 영역으로서 제공되는 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소가 이루어진 부분을 가짐으로써 달성된다. 프로파일링 단계에서 가파른 테이퍼형 비드 시트 중의 적어도 하나에서 선택적인 벽 두께 감소가 이루어짐으로써, 중량이 동시에 줄어들면서, 위에서 언급된 이점이 얻어진다.
비드 시트 중의 단지 하나만 디스크 부착 영역을 위해 제공되는 영역에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소를 가질 수 있고, 또는 더 유리하게는, 양 비드 시트가 디스크 부착 영역을 위해 제공되는 영역에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소를 가질 수 있다. 대안적으로, 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트와 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트 및 추가로 림 드롭 센터만이 디스크 부착 영역을 위해 제공되는 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소를 가질 수 있다. 다른 영역도 마찬가지로 디스크 부착 영역에서의 벽 두께에 비해 벽 두께 감소를 받을 수 있지만, 이 감소는 언급된 부분 영역에서 본 발명에 따른 벽 두께 감소 보다 바람직하게 작고, 그 결과, 절대적으로 가장 작은 벽 두께가 가파른 테이퍼형의 두 비드 시트 중의 하나 또는 가파른 테이퍼형의 양 비드 시트에서 선택적으로 드롭 센터에 만들어지거나 존재한다.
디스크 부착 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소를 갖는 부분은 바람직하게 원추형 프로파일을 가지며 또한 드롭 센터 기부에 더 가까운(즉, 드롭 센터에 더 가까운) 측에서 림 플랜지에 더 가까운(즉, 인접한 림 플랜지에 더 가까운) 측에서 보다 더 큰 두께 감소, 즉 더 작은 벽 두께를 가지며, 원추형 영역에서의 경사각은 바람직하게 0.5°내지 1.5°이다.
드롭 센터 림을 제조하기 위해 사용되는 초기 시트의 초기 벽 두께에 비해 벽 두께 감소가 이루어진 상기 부분에서의 최대 벽 두께 감소는 상기 초기 벽 두께에 근거하여 20% 내지 40%, 바람직하게는 25% 내지 35%, 특히 28% 내지 32% 이다. 벽 두께 감소가 이루어진 상기 부분은 각각의 반경(R) 및 이 반경 사이에 형성된 변곡점에 의해 상기 부분에 바로 인접하는 영역에 연결된다.
드롭 센터 림은 상부측 및 하부측을 가지며, 상기 벽 두께 감소는 바람직하게는 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트에서 상기 하부측에서 이루어진다. 15°의 가파른 테이퍼형의 비드 시트의 상부측은 드롭 센터 림에 있는 타이어 상의 시일링 비드를 위한 지지면을 형성하고 평평하게 유지된다.
드롭 센터 림을 가지고 제조된 차량 휠은 트윈 휠 또는 싱글 휠일 수 있다. 밸브 구멍을 제공하기 위한 천이 부분이 림 드롭 센터와 가파른 테이퍼형의 비드 시트 중 하나의 비드 시트 사이에 천이 부분에 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 차량 휠은 실질적으로 회전 대칭형인 드롭 센터 림 및 휠 디스크를 가지며, 휠 디스크는, 차량 휠을 차량에 체결하기 위해 상기 드롭 센터 림의 내부에 배치되는 스터드 구멍을 가지며, 또한 디스크 부착 영역에서 상기 드롭 센터 림에 연결, 특히 용접되고, 본 발명의 차량 휠은, 전술한 바와 같이, 프로파일링 단계 중의 하나에서 가파른 테이퍼형의 비드 시트 중의 적어도 하나의 영역에서 시트 금속 링에 생기는 벽 두께 감소를 가지며 강으로 만들어진 일체형 드롭 센터 림을 특징으로 한다.
본 발명의 추가 이점 및 개량예는 도면에 나타나 있는 실례적인 실시 형태를 참조하여 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 시트 블랭크로부터 림 블랭크를 제조하기 위해 요구되는 단계를 아주 단순화된 개략적인 도로 나타낸다.
도 2는 프로파일링된 롤러에 의해 림 블랭크로부터 본 발명에 따른 드롭 센터 림을 제조하기 위해 요구되는 단계를 아주 단순화된 개략적인 도로 나타낸다.
도 3은 연결된 휠 디스크를 갖는 실례적인 제 1 실시 형태에 따라 본 발명에 따른 드롭 센터 림의 프로파일을 단면도로 나타낸다.
도 4는 프로파일 단면의 변화로 도 3의 드롭 센터 림을 제조하거나 프로파일링하기 위한 프로파일 압연 단계를 개략적으로 단순화된 형태로 나타낸다.
도 5는 연결된 휠 디스크를 갖는 실례적인 제 2 실시 형태에 따라 본 발명에 따른 드롭 센터 림의 프로파일 단면을 단면도로 나타낸다
도 6은 도 5에 나타나 있는 바와 같은 실례적인 제 2 실시 형태에 따라 본 발명에 따른 드롭 센터 림의 프로파일 단면의 프로파일링을 위한 제 1 방법 변형예에 따른 프로파일링된 롤러의 성형 윤곽을 단면도로 나타낸다.
도 7a는 본 발명에 따른 드롭 센터 림의 가파른 테이퍼형 비드 시트 중의 하나에서 재료 감소 또는 두께 감소를 이루기 위한 성형 윤곽을 갖는 도 6의 도구의 상세도를 나타낸다.
도 7b는 도 5에 나타나 있는 드롭 센터 림의 림 드롭 센터에서 재료 감소를 이루기 위한 성형 윤곽을 갖는 도 6의 도구의 상세도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 드롭 센터 림의 가파른 테이퍼형의 비드 시트의 상세도를 나타낸다.
도 9는 도 5에 나타나 있는 실례적인 제 2 실시 형태에 따라 본 발명에 따른 드롭 센터 림의 프로파일 단면의 프로파일링을 위한 제 2 방법 변형예에 따른 프로파일링된 롤러의 성형 윤곽을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따라 드롭 센터 림을 위한 림 블랭크(60)를 제조하기 위한 방법 단계 또는 스테이션을 아주 단순화된 개략적인 형태로 나타낸 것이다. 시작 재료로서, 시트(sheet) 강으로 이루어진 직사각형 시트 블랭크(1)가 사용되고, 이 시트 블랭크는 적층체(2)로부터 인출되어 공급 라인(상세히 나타나 있지 않음)을 경유해 원형 테이블(3)에 공급되고, 이 테이블에서 시트 블랭크(1)는 복수의 롤러에 의해 변형되어 사실상 폐쇄된 링으로 된다. 다음 용접 기계(4)에서, 블랭크 단부의 가장자리(라운딩 처리 후에 서로 마주함)가 평평하게 가압되고 그런 다음에 적절한 방식으로 함께 용접된다. 바람직하게는, 용접으로 인해 여전히 고온인 상태에서, 시트 금속 링의 림 가장자리 및 용접 이음부는 이 경우 버(bur) 제거 스테이션(5)에서 버 제거 처리를 받고, 그리하여 형성된 림 블랭크는 필요한 경우 트림(trim) 처리 및 라운딩 처리를 받아, 원형 림 블랭크(60)가 얻어지게 된다(종종 링 또는 시트 금속 링이라고도 함). 전술한 단계는 시트 블랭크로부터 림 또는 림 블랭크를 제조함에 있어서 당업자에게 충분히 잘 알려져 있는 것이며, 그래서 더 상세한 설명은 하지 않을 것이다.
본 발명에 따른 공정은, 처음에 원통형인 림 블랭크를 프로파일링하여 본 발명에 따른 프로파일 단면을 갖는 드롭 센터 림을 얻는 것에 관한 것이다. 여기서, 도 2는 4개의 연속적인 프로파일링 단계(2.1, 2.2, 2.3, 2.4)에 의한 프로파일링을 아주 단순화된 개략적인 형태로 나타내며, 여기서 프로파일링은 단계(2.2)와 단계(2.3) 사이의 추가적인 프로파일링 단계(2.5)로 나타나 있는 바와 같이 여러 단계로 일어날 수도 있다.
프로파일링 단계(2.1)(실제로 단지 예비 프로파일링 단계임)에서, 처음에 원통형인 림 블랭크가 단부에서 원추형으로 팽창되어, 중간 윤곽(대응적으로 참조 번호 60'로 나타나 있음)을 갖는 림 블랭크가 얻어진다. 다음 림 프로파일의 특정한 영역은 아직 존재하지 않고 또한 예비 프로파일링 단계의 끝에서 확인 가능하지 않다. 림이 얻어지는 블랭크의 실제 프로파일링은 프로파일링 단계(2.2 ∼ 2.4(및 2.5))에서 일어나고, 작업 모드는 각 단계에서 대략 유사하고, 드롭 센터 림(10)의 최종 형상을 얻기 위한 중간 형상(60'', 60''')을 갖는 단계적인 성형은, 당업자에게 알려져 잇는 바와 같이, 각 압연 단계 또는 프로파일링 단계에서 사용되는 공구의 성형 윤곽의 설계에 의해 결정된다. 각 프로파일링 단계(2.2. 2.3, 2.4)에서, 한쌍의 도구가 사용되고, 각 도구는 프로파일링 맨드릴(madrel) 또는 하측 롤러(80)(블랭크에 들어가 그를 지지하게 됨) 및 상측 롤러(70)를 가지며, 이 상측 롤러에 의해 블랭크가 회전하는 하측 롤러(80)에 눌리게 된다. 이것 역시 기본적으로 당업자에게 알려져 있고, 그래서 추가 설명은 하지 않을 것이다.
본 발명에 따르면, 본질적으로, 프로파일링 단계 중의 적어도 하나의 단계 동안에, 바람직하게는, 진정한 제 1 프로파일링 단계(2.2) 동안에, 림 블랭크(60')의 추가 변형이 수행될 뿐만 아니라, 동시에, 이 프로파일링 단계 동안에, 적어도 2개의 가파른 테이퍼형의 비드 시트(bead seat) 중의 하나의 벽 두께가 디스크 부착을 위해 제공된 영역의 재료 두께에 비해 적어도 20% 감소된다. 설명을 위해, 먼저 도 3을 참조하는데, 이 도에서, 본 발명에 따른 가파른 테이퍼형의 비드 시트(10)의 프로파일 단면이, 디스크 부착 영역(A)에 용접되는 휠 디스크(50)와 함께 나타나 있다. 도 3에서, 참조 번호 90은 차량 휠을 나타내고, 이 휠은 한편으로 드롭 센터 림(10) 및 휠 디스크(50)로 이루어지고, 휠 디스크는 스터드 구멍을 가지며, 여기서는 휠 디스크(50)의 일부분만 나타나 있다. 실제 발명은 드롭 센터 림(10)의 림 프로파일 또는 프로파일 단면에서 나타나고, 드롭 센터 림은, 필수 영역으로서, 내측 림 플랜지(11), 이에 인접하는 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(12), 내측 드롭 센터 플랭크(14)와 외측 드롭 센터 플랭크(15)를 갖는 림 드롭 센터(13), 천이 영역(16), 천이 경사부(17), 유지 영역인 미니 레지(mini ledge)(18)(또는 험프(hump)), 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(19) 및 외측 림 플랜지(20)를 가지고 있다. 여기서, 내측 및 외측 이라는 표현은, 그러한 차량 휠(90)이 차량(나타나 있지 않음)에 조립된 상태를 기준으로 하며, 조립 상태에서는 휠 디스크(50), 외측 림 플랜지(20), 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(19) 및 천이 경사부(17)만 볼 수 있고, 다른 영역은 차량 휠(90)에서 더 안쪽에 배치되어 보이지 않는다. 밸브를 위한 밸브 구멍(외부에 위치될 수 있음)이 일반적으로 천이 영역(17)에 배치된다.
이미 도 3에 명백히 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 드롭 센터 림(10)의 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(12) 및 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(19)의 벽 두께는, 프로파일링 단계 중의 한 단계 동안에 선택적으로 크게 감소되고, 감소된 벽 두께의 영역은 선택된 공정에 의해 2개의 가파른 테이퍼형의 비드 시트(12, 19)의 영역에만 위치된다.
다양한 림 블랭크(60', 60'', 60''') 및 최종 제품인 드롭 센터 림(10)에 의해, 도 4는 프로파일링 단계 동안에 일어나는 프로파일 단면의 변화 및 프로파일 윤곽의 변화를 나타내고, 맨 위쪽에 있는 성형 단계(4.1)에서의 림 블랭크(60')의 프로파일 형상 및 프로파일 단면은 도 2의 예비 프로파일링 단계(2.1)에 대응하며, 도 4의 프로파일링 단계(4.2)에서의 림 블랭크(60'')의 프로파일 형상은 도 2의 프로파일링 단계(2.2)에 대응하고, 도 4의 프로파일링 단계(4.3)에서의 림 블랭크(60''')의 프로파일 형상은 프로파일링 단계(2.3)에 대응하고, 프로파일링 단계(4.4)에서의 프로파일 형상은 프로파일링 단계(2.4) 또는 도 3에 나타나 있는 드롭 센터 림의 최종 윤곽에 대응하며 그래서 참조 번호 "10"으로 나타나 있다. 예비 프로파일링 공정 동안에, 림 블랭크를 형성하는 시트 금속 링은 각각의 단부에서만 초기 중간 형상(60')으로 팽창된다. 진정한 제 1 프로파일링 단계에서, 중간 형상(60'')이 얻어지고, 이 중간 형상에서 드롭 센터 및 천이 부분은 이미 명확히 확인 가능하다. 동시에, 다른 영역에서의 벽 두께(D)에 대해 두께가 벽 두께(D1, D2)로 크게 감소된 각각의 부분 영역이 상향 돌출 부분에 형성되고, 벽 두께가 감소된 이들 영역은, 도 4의 프로파일링 단계(4.4)에 따른 드롭 센터 림(10)의 최종 윤곽에서 가파른 테이퍼형의 비드 시트(12, 19)를 각각 형성한다. 도면에 매우 잘 나타나 있는 바와 같이, 두께가 감소된 림 블랭크(60'')는, 림 블랭크(60''')가 얻어지는 프로파일링 단계(4.3) 또는 최종 제품인 드롭 센터 플랜지(10)가 얻어지는 다음 최종 프로파일링 단계(4.4) 에서, 비드 시트(12, 19)에서 벽 두께의 추가 감소를 받지 않으며, 이 벽 두께 감소는 프로파일링 단계(4.2)에서만 도구에 의해 일어난다.
도 3에 나타나 있는 차량 휠(90)의 경우, 휠 디스크(50)는 그의 디스크 림(52)에 의해 천이 영역(16)의 하부측에 연결된다. 천이 영역의 이 부분은 휠 디스크(50)를 위한 디스크 부착 영역을 형성하고, 그래서 더 명확한 도시를 위해 참조 부호 A로 나타나 있다. 2개의 가파른 테이퍼형의 비드 시트(12, 19)에서의 벽 두께 감소는, 디스크 부착 영역(A)에 대해, 2개의 가파른 테이퍼형의 비드 시트(12, 19)에서의 벽 두께(D1, D2)가 디스크 부착 영역(A), 이 경우 그래서 천이 부분(16) 영역에서의 두께(D) 보다 적어도 부분적으로 20% 이상 작도록 선택된다. 두께(D1, D2)를 갖는 두께 감소 영역과 시트 두께(D)를 갖는 영역 간의 이 두께 차이는 진정한 제 1 프로파일링 단계(4.2)에서만 얻어진다. 명확히 하면, 대응하는 두께 변화 또는 감소된 벽 두께(D1, D2) 및 디스크 부착 영역(A)에서의 벽 두께(D)는 그래서 도 4에 나타나 있는 프로파일 단면(4.2)에 나타나 있다.
도 5는 본 발명에 따른 드롭 센터 림(110)을 갖는 차량 휠(190)의 제 2 실례적인 실시 형태를 나타낸다. 여기서도, 드롭 센터 림(110)은 내측 림 플랜지(111), 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(112), 내측 드롭 센터 플랭크(114)와 외측 드롭 센터 플랭크(115)를 갖는 림 드롭 센터(113), 미니 레지(118)로 형성되는 유지 영역, 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(119) 및 외측 림 플랜지(120)를 가지고 있다. 앞의 실례적인 실시 형태에서 처럼, 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(112) 및 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(119)는 감소된 벽 두께(D1, D2)를 가지며, 두께가 감소된 부분 영역에서의 최소 벽 두께(D1, D2)는 휠 디스크(150)를 위한 디스크 부착 영역(A)에서의 드롭 센터 림(110)의 벽 두께(D) 보다 적어도 20% 작다. 여기서, 디스크 부착 영역(A)은 평평한 드롭 센터 기부(113)의 하부측(113')에 위치된다. 앞의 실례적인 실시 형태와 또 다른 점으로서, 드롭 센터 기부(113)에는, 차량 휠(190)에 있는 2개의 가파른 테이퍼형의 비드 시트(112, 119)에 추가로, 감소된 벽 두께(D3)를 갖는 부분 영역(130)이 부분적으로 제공된다. 도 5에 명확히 나타나 있는 바와 같이, 가파른 테이퍼형의 비드 시트(112, 119) 각각에는 하부측(110')에서 표면에 오목부가 제공되어 있고, 나타나 있는 실례적인 실시 형태에서, 드롭 센터(130)에서의 두께 감소는 드롭 센터 림(110)의 상부측(110'')에서 이루어져 있다. 이에 대한 이유는 특히 도 6, 7a 및 7b로 설명하고, 이들 도에서 진정한 제 1 프로파일링 단계에서 드롭 센터 림의 프로파일 단면을 만들기 위한 도구 또는 도구의 단면이 개략적으로 나타나 있다.
도 6에서, 참조 번호 170은 상측 롤러를 나타내고, 참조 번호 180은 하측 롤러(이 경우 다부분 롤러임) 또는 압연 맨드릴을 나타낸다. 프로파일링 기계에서의 프로파일링 공정 동안에, 형성될 시트 금속 링은 림 블랭크로서 두 도구(170, 180) 사이에 위치되며, 각 경우 도구(180)는 시트 금속 링 또는 림 블랭크 안으로 들어가 회전하고, 각 경우 도구(170)는 바람직하게는 이송 운동을 수행한다. 중심에서, 도구(180)의 표면의 성형 윤곽은 평평한 부분(186)을 가지며, 이 부분에서 드롭 센터가 형성되고 블랭크의 하부측이 그 평평한 부분에 안착된다. 드롭 센터의 옆에는 2개의 경사 표면(182, 183)이 있고, 프로파일링 단계 동안에 다음의 가파른 테이퍼형의 비드 시트의 영역에서 두께 감소를 이루기 위해 상기 2개의 경사 표면에는 상승 부분(184, 185)이 제공되어 있다. 반대편 도구(170)에 있는 성형 윤곽(171)이 이들 영역에서 경사지게 연장되어 있지만, 도구(170)의 윤곽에 있는 표면(172, 173)에서 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 직선으로 또한 상승 부분이 없이 연속적으로 연장되어 있다. 이와는 달리, 도구(170)의 성형 윤곽(171)의 중심 영역(176)에서는, 상승 부분(174)이 다시 형성되어 있어, 프로파일링 단계 동안에 림 드롭 센터의 대응하는 영역에서 두께 감소가 일어난다.
도 7a 및 7b는 도 6에 나타나 있는 드롭 센터 림에서 재료 두께를 감소시키기 위한 도구(170, 180)의 단면을 상세히 나타낸 것이다. 도 7a에서 볼 수 있는 바와 같이, 도구(180)에 있는 상승 부분(184)은 도구(170)의 대향 표면(173)에 평행하지 않고, 작은 경사각(이 경우 약 1°)을 갖는다. 그러므로, 도 7a의 우측에 있는 상승 부분(184)의 코너는, 도 7a의 좌측에 있는 상승 부분(184)의 측면이 여전히 블랭크의 표면과 접촉하지 않을 때, 이전에 팽창된 림 블랭크의 재료 안으로 침투하게 된다. 이리하여, 프로파일링 단계 동안에 재료가 외측으로, 즉 최근접 림 플랜지(첫번째이지만 나중에 프로파일링됨) 쪽으로 변위되며, 이러한 이유로, 재료 감소에 의해, 길이를 따라 볼 때 두께가 연속적으로 변하게 되며, 최소 두께는 선택적으로 감소된 벽 두께를 갖는 드롭 센터 림의 영역에서의 최대 두께 보다 림 드롭 센터에 더 가깝다.
공정은 림 드롭 센터의 경우와 유사하고, 여기서도, 도구(170)에 있는 상승 부분(174)의 인접 표면에 대한 높이는 일측, 이 경우 좌측에서 상승 부분(174)의 우측에서 보다 더 크고, 그 결과, 상승 부분(174)의 좌측 절반이 상승 부분(174)의 우측 절반 보다 더 빨리 프로파일링 대상 재료 안으로 들어가므로, 재료가 도 7b에서의 배치에 대해 우측으로 변위된다. 그러나, 비드 시트의 경우와는 달리, 변위가 바람직하게 더 가까운 림 플랜지의 방향 또는 더 짧은 측의 방향으로 일어나더라도, 림 드롭 센터에서의 변위 방향은 자유롭게 선택 가능하다.
도 8은 비드 시트(119)의 영역에서의 림 프로파일 단면의 일부분으로, 비드 시트(119)의 영역에서 연속적으로 변하는 감소된 벽 두께 및 그의 프로파일을 예시적으로 도시한다. 위에서 언급한 바와 같이, 도구의 성형은, 드롭 센터 림에서의 최대 두께 감소, 즉 최소 재료 두께(D2)가 비드 시트(119)의 내측 영역, 즉 도 8의 우측에서 이루어짐을 의미한다. 이 영역에서 시작하여, 재료 두께는 더 가까운 림 플랜지 쪽으로 가면서 연속적으로 증가하고, 이 두께 증가는 하부측(119')과 일치하는 제 1 선과 제 2 선(131) 사이의 각도(α)로 나타나 있다. 선(131)은 두께 감소가 없는 영역의 표면 내에 있고 그래서 본 발명에 따라 두께 감소(또는 표면의 오목부)가 이루어지지 않은 경우에 존재하게 될 재료 두께에 대응한다. 선(130, 131) 사이의 두 깊이(T1, T2)로 도시되어 있는 바와 같이(T1는 T2 보다 작음), 감소하는 벽 두께 감소에 따라, 오목부의 깊이는 림 드롭 센터로부터 다음의 림 플랜지 쪽으로 가면서 연속적으로 감소한다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 서로 인접하는 영역들에서의 천이부는 각 경우 반경(R)으로 형성되고, 2개의 서로 인접하는 반경(R) 사이에는 또한 변곡점이 형성되어 있다.
이미 전술한 바와 같이, 복수의 프로파일링 단계, 특히 추가적인 프로파일링 단계(도 2에서 2.5로 나타나 있음)가 제공될 수 있다. 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 가능한 한 적은 수의 프로파일링 단계로 드롭 센터 림의 프로파일링을 수행하는 것이 목표라고 하더라도, 예컨대, 드롭 센터 림이 2개의 가파른 테이퍼형의 비드 시트 및 림 드롭 센터 모두에서 두께 감소를 받는다면, 대응하는 추가적인 프로파일링 단계가 유리할 수 있다. 그러므로 도 9는 별개의 프로파일링 단계에서 한편으로 가파른 테이퍼형의 비드 시트에서 또한 다른 한편으로는 림 드롭 센터에서 두께 감소를 이루기 위한 별개의 도구를 나타낸다. 위에서 도 9에 나타나 있는 도구(270', 280')는 예컨대 프로파일링 단계(2.2)에서 사용될 수 있고, 이 프로파일링 단계에서는 림 드롭 센터의 영역에서의 재료 두께 감소만 도구(270', 280')에 의해 이루어진다. 그러므로 도구(270')만 그의 표면 윤곽에서 대응하는 상승 부분(274')을 가지고 있다. 그리고, 제 2 프로파일링 단계(도 2에서 2.5)에서만 2개의 가파른 테이퍼형의 비드 시트의 영역에서 두께 감소가 이루어질 것이다. 이러한 목적으로 도 9의 하측 영역에서 사용되는 도구(280'')는 대응적으로 상승 부분(284'', 285'')을 가지며, 서로 대향하는 중심 영역(276'', 286'') 각각이 평평하기 때문에, 림 드롭 센터는 이 프로파일링 단계에서 어떤 추가적인 두께 감소 또는 형상 변화도 받지 않는다.
첨부된 청구 보호 범위에 포함되는 많은 변형예가 위의 설명으로부터 당업자에 의해 얻어질 수 있다. 림 드롭 센터에서의 두께 감소는 하부측에서도 이루어질 수 있다. 양 가파른 테이퍼형의 비드 시트에서의 두께 감소는 동일한 도구를 사용하여 바람직하게 동시에 수행된다. 전술한 바와 같이, 림 드롭 센터 영역에서의 추가적인 두께 감소는, 그러한 감소가 제공되는 경우, 하나의 방법 단계에서 한 도구에 의해 또는 서로 다른 방법 단계에서 서로 다른 도구에 의해 이루어질 수 있다. 각각의 선택적으로 생긴 감소된 벽 두께는 서로 동일하거나 서로 다르며, 감소된 벽 두께 영역에서의 최소 벽 두께가 디스크 부착 영역에서 보다 필요한 값 만큼 더 작으면 충분하다. 디스크 부착 영역에서의 벽 두께는 블랭크를 만들기 위해 사용되는 시트 블랭크의 초기 두께에 대응할 수 있다. 그러나, 특히 대응하는 영역이 다음에 기계적으로 가공된다면, 더 작은 벽 두께도 존재할 수 있다. 적절하다면, 15°의 가파른 테이퍼형의 비드 시트에서 재료 감소부를 프로파일링하고 형성하기 위한 도구가 또한 개별적으로 보호를 받을 수 있다.

Claims (12)

  1. 일체형이고 회전 대칭형인 상용 차량의 차량 휠을 위한 드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법으로서, 복수의 재료 성형 단계를 가지며, 재료 성형 단계에서 드롭 센터 림은 영역으로서 적어도 하나의 내측 림 플랜지 및 하나의 외측 림 플랜지, 15°의 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(bead seat) 및 15°의 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트, 드롭 센터 기부를 갖는 림 드롭 센터, 내측 드롭 센터 플랭크, 및 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트 사이에 있는 외측 드롭 센터 플랭크를 받으며, 상기 영역들 중의 하나는 휠 디스크를 위한 디스크 부착 영역으로서 제공되고, 상기 재료 성형 단계는 적어도 하나의 프로파일링 단계를 포함하고, 재료 성형 단계 중의 적어도 하나에 의해, 상기 드롭 센터 림의 재료 두께가 다른 영역에 비해 감소된 벽 두께를 갖는 적어도 하나의 부분 영역을 받으며,
    적어도 하나의 부분 영역에서의 벽 두께 감소는 상기 15°의 가파른 테이퍼형의 비드 시트 중의 적어도 하나의 프로파일링 단계 동안에 일어나고, 상기 15°의 가파른 테이퍼형의 비드 시트(12, 19; 112, 119)는 디스크 부착 영역(A)을 위해 제공되는 영역에서의 벽 두께(D)에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소가 이루어진 구역을 받고,
    벽 두께 감소가 이루어진 상기 구역은 원추형 프로파일을 가지며 또한 상기 드롭 센터 기부에 더 가까운 측에서 상기 림 플랜지에 더 가까운 측에서보다 더 큰 두께 감소를 받는, 드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(19; 119) 및/또는 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(12; 112)만이 상기 디스크 부착 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 상기 벽 두께 감소를 받고, 또는 단지 상기 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(119), 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(112) 및 림 드롭 센터(113)가 상기 디스크 부착 영역을 위해 제공되는 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소를 받는, 드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트에서 벽 두께 감소가 이루어진 구역의 프로파일링이 최근접 림 플랜지 쪽의 방향으로 수행되는, 드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법.
  4. 상용 차량의 차량 휠을 위한 드롭 센터 림으로서, 복수의 영역을 가지며, 상기 복수의 영역은 내측 림 플랜지(11; 111)와 외측 림 플랜지(20; 120), 15°의 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(12; 112)와 15°의 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(19; 119), 드롭 센터 기부(13; 113)를 갖는 림 드롭 센터, 내측 드롭 센터 플랭크(14; 114), 및 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트 사이에 있는 외측 드롭 센터 플랭크(15; 115)를 형성하고, 상기 영역들 중의 하나는 휠 디스크를 위한 디스크 부착 영역(A)으로서 제공되고, 상기 드롭 센터 림은 다른 영역에 비해 감소된 벽 두께를 갖는 적어도 하나의 부분 영역을 가지고, 상기 15°의 가파른 테이퍼형의 비드 시트(12, 19; 112, 119)는 상부의, 반경방향 외측 표면(110'')과 하부의, 반경방향 내측 표면(110')을 가지며,
    상기 15°의 가파른 테이퍼형의 비드 시트(12, 19; 112, 119) 중의 적어도 하나는 상기 디스크 부착 영역(A)으로서 제공되는 영역에서의 벽 두께(D)에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소가 이루어진 구역을 가지고, 상기 구역은 상기 하부의 반경방향 내측 표면(110')에서 오목부에 의해 형성되며,
    벽 두께 감소를 가지는 상기 구역은 원추형 프로파일을 가지며 또한 상기 드롭 센터 기부에 더 가까운 측에서 상기 림 플랜지에 더 가까운 측에서보다 더 큰 두께 감소를 받는, 드롭 센터 림.
  5. 제 4 항에 있어서,
    단지 하나의 비드 시트 또는 단지 양 비드 시트(12, 19)가 상기 디스크 부착 영역(A)을 위해 제공되는 영역에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소를 가지며, 또는 단지 상기 가파른 테이퍼형의 외측 비드 시트(119)와 가파른 테이퍼형의 내측 비드 시트(112) 및 림 드롭 센터(113)가 상기 디스크 부착 영역(A)을 위해 제공되는 영역에서의 벽 두께에 비해 20% 이상의 벽 두께 감소를 가지는, 드롭 센터 림.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 원추형 프로파일에서의 경사각(α)은 0.5°내지 1.5°인, 드롭 센터 림.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 드롭 센터 림을 제조하기 위해 사용되는 초기 시트의 초기 벽 두께에 비해 벽 두께 감소가 이루어진 상기 구역에서의 최대 벽 두께 감소(D1, D2)는 상기 초기 벽 두께에 근거하여 20% 내지 40%, 25% 내지 35%, 또는 28% 내지 32%인, 드롭 센터 림.
  8. 제 4 항에 있어서,
    벽 두께 감소가 이루어진 상기 구역은 각각의 반경(R) 및 상기 각각의 반경 사이에 형성된 변곡점에 의해 상기 구역에 바로 인접하는 영역에 연결되어 있는, 드롭 센터 림.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 드롭 센터 림은 상부측 및 하부측(110')을 가지며, 상기 벽 두께 감소는 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트(112, 119)에서 상기 하부측(110')에서 이루어지는, 드롭 센터 림.
  10. 제 4 항에 있어서,
    천이 부분에 밸브 구멍을 제공하기 위해 상기 림 드롭 센터와 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트 중 하나의 비드 시트 사이에 천이 부분이 있는, 드롭 센터 림.
  11. 상용 차량용 차량 휠로서, 회전 대칭형인 드롭 센터 림 및 휠 디스크를 가지며, 휠 디스크는, 차량 휠을 차량에 체결하기 위해 상기 드롭 센터 림의 내부에 배치되는 스터드 구멍을 가지며, 또한 디스크 부착 영역(A)에서 상기 드롭 센터 림에 연결, 또는 용접되고, 드롭 센터 림은 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따라 설계되는, 차량 휠.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    천이 부분에 밸브 구멍을 제공하기 위해 상기 림 드롭 센터와 상기 가파른 테이퍼형의 비드 시트 중 하나의 비드 시트 사이에 천이 부분이 있는, 드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법.
KR1020197005553A 2016-09-16 2017-09-15 드롭 센터 림을 제조하기 위한 방법, 드롭 센터 림 및 드롭 센터 림을 갖는 상용 차량용 차량 휠 KR102453079B1 (ko)

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DE102016117510.2A DE102016117510A1 (de) 2016-09-16 2016-09-16 Verfahren zur Herstellung von Steilschulterfelgen, Steilschulterfelge und Fahrzeugrad hiermit für Nutzfahrzeuge
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