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Dokumentenidentifikation DE19954913A1 17.05.2001
Titel Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge
Anmelder Hayes Lemmerz Holding GmbH, 53639 Königswinter, DE
Erfinder Aderer, Peter, 53639 Königswinter, DE;
Büchel, Hans-Heiner, 53639 Königswinter, DE;
Kermelk, Werner, 53804 Much, DE;
Lichtenberg, Georg, 53639 Königswinter, DE;
Petry, Wolfgang, 53639 Königswinter, DE;
Rechmann, Friedhelm, 53545 Linz, DE;
Scheidhauer, Hans, 53578 Windhagen, DE;
Vorbeck, Hans-Joachim, 53604 Bad Honnef, DE
Vertreter Buschhoff-Hennicke-Vollbach, 50672 Köln
DE-Anmeldedatum 16.11.1999
DE-Aktenzeichen 19954913
Offenlegungstag 17.05.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.05.2001
IPC-Hauptklasse B21D 53/26
IPC-Nebenklasse B21D 22/14   B21H 1/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge mit einer einteiligen Steilschulterfelge und einer Radschüssel, wobei das Herstellen der Steilschulterfelge die Schritte Herstellen eines geschlossenen Rings durch Runden und Zusammenschweißen der Enden eines Blechstreifens und Profilieren des Rings durch Profilrollen zu einer Vorfelge aufweist, wobei beim Profilieren eine Vorfelge mit äußerem und innerem Folgenhorn, einer Steilschulter und einem Felgentiefbett mit äußerer Bettflanke, innerer Bettflanke und Tiefbettboden gebildet wird. In einem anschließenden Verfahrensschritt wird, vorzugsweise nachdem die derart hergestellte Vorfelge mit der Radschüssel verschweißt wurde, die Felgenbreite durch Drückwalzen wenigstens einer der Bettflanken vergrößert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich Fahrzeugräder herstellen, deren einteilige Felgen Felgenbreiten aufweisen, die für Breitreifen geeignet sind. Die so hergestellten Räder mit Breitfelgen werden anstelle von Zwillingsrädern an den Antriebsachsen von Nutzfahrzeugen angebracht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge mit einer einteiligen Steilschulterfelge und einer Radschüssel.

Das Herstellen von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge umfaßt in der Regel drei Teilverfahren, nämlich das Herstellen der Steilschulterfelgen, das Herstellen der Radschüssel und als drittes Teilverfahren das Verschweißen der Radschüssel und der Steilschulterfelge. Wie bei Herstellverfahren für Personenkraftfahrzeuge bekannt, können Radschüssel und Felge in einer Fertigungsstraße weitestgehend automatisch zusammengebaut werden. Da bei den Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge in den Abmessungen größere Unterschiede bestehen, werden die Fertigungsstraßen für Nutzfahrzeugräder häufig variabler ausgelegt. Für das Verschweißen wird dann die Felge direkt aus dem Herstellungsprozeß entnommen, während die Schüssel von einem Zwischenlager zugeführt wird.

Das Herstellen der Steilschulterfelge umfaßt jeweils die Schritte

  • a) Herstellen eines geschlossenen Rings durch Runden und Zusammenschweißen der Enden eines Blechstreifens und
  • b) Profilieren des Rings mit einer Steilschulterfelgenkontur durch Profilrollen, wobei beim Profilieren eine Fertigfelge mit wenigstens äußerem und innerem Felgenhorn, äußerer und innerer Steilschulter und Felgentiefbett mit äußerer Bettflanke, innerer Bettflanke und Tiefbettboden gebildet wird.

Als Ausgangsmaterial für die Felgen dienen von einem Bandstahl abgelängte Blechstreifen, deren Abmessungen von der gewünschten Maulweite der Felgen und deren Durchmesser und den mit den vorhandenen Maschinen zu verarbeitenden Felgenbreiten abhängt. Die abgelängten Blechstreifen werden mit den vorgenannten Arbeitsschritten einschließlich eines Kalibrierschrittes zu fertig geformten Felgen (Fertigfelgen) profiliert und in einem anschließenden Arbeitsschritt mit der Radschüssel verschweißt.

Die Abmessungen einteiliger, d. h. nicht aus mehreren Teilen zusammengeschweißter Felgen, die mit den in den Fertigungsstraßen vorhandenen Maschinen und Werkzeugen hergestellt werden können, sind begrenzt. Die Entwicklung und der Marktbedarf bei Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge geht dahin, an den Antriebsachsen der Fahrzeugräder statt der bisher üblichen Zwillingsräder entsprechend breitere Einzelräder, also Fahrzeugräder für Nutzfahrzeuge mit Steilschulter-Breitfelge, einzusetzen, deren Herstellung auf den vorhandenen Maschinen jedoch Schwierigkeiten bereitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge zu schaffen, das eine kostengünstige Produktion von Steilschulterfelgen für Breitreifen ermöglicht, so daß dem Bedürfnis des Marktes Rechnung getragen werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß nach dem Profilieren einer Vorfelge durch Abstreckdrücken wenigstens einer der Bettflanken der Vorfelge die Felgenbreite vergrößert wird. Durch diesen Verfahrensschritt ist es möglich, Fahrzeugräder für Breitreifen nahezu beliebiger Maulweiten herzustellen, ohne daß die in den Fertigungsstraßen vorhandenen Maschinen und Werkzeuge zum Herstellen der Steilschulterfelgen durch entsprechende Maschinen und Werkzeuge mit Abmessungen für größere Felgenbreiten ersetzt werden müssen. Durch das Abstrecken der Vorfelgen auf die gewünschte Breite wird außerdem eine Gewichtsoptimierung erzielt, so daß durch das erfindungsgemäße Verfahren zugleich das Bestreben nach gewichtsreduzierten Fahrzeugrädern erfüllt wird. Durch das Abstreckdrücken entsteht ein spannungsoptimiertes Fahrzeugrad, das in Bereichen geringerer Beanspruchung einen angepaßt niedrigeren Materialquerschnitt und eine höhere Materialfestigkeit aus der Kaltumformung erhält.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abstreckdrücken durch Drückwalzen, wobei weiter vorteilhaft beim Abstreckdrücken bzw. Auswalzen die Materialstärke der abzustreckenden Bettflanke der Vorfelge um 40% bis 70% verringert werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die äußere Bettflanke abgestreckt, die das Ventilloch enthalten kann. Vorteilhaft ist, wenn hierbei auch die äußere Steilschulter erzeugt wird. Ferner ist es für diese Verfahrensvariante günstig, wenn die Vorfelge beim Profilieren zwischen der äußeren Bettflanke und dem Tiefbettboden einen Vorwinkel erhält, der kleiner als der Normwinkel der Steilschulter ist, so daß das nachfolgende Abstreckdrücken erleichtert wird.

Bei einem besonders bevorzugten Verfahren wird die beim Profilieren profilierte Vorfelge mit der Radschüssel verschweißt, bevor die Felgenbreite durch Abstreckdrücken zumindest der Bettflanke vergrößert wird. Diese Reihenfolge der Verfahrensschritte hat den Vorteil, daß ohne zusätzliche Maßnahmen eine größere Laufgenauigkeit an der breiteren, abgestreckten Felgenseite und eine höhere Laufgenauigkeit mit Bezug zur Radschüssel erzeugt wird, da Radschüssel und Steilschulterfelge bereits fest miteinander verbunden sind und die maßhaltige Lage zwischen diesen beiden Radteilen durch das Abstreckdrücken beeinflußt werden kann. Alternativ können Felge und Radschüssel auch miteinander verschweißt werden, nachdem die Felgenbreite durch Abstreckdrücken vergrößert wurde.

Zur Erhöhung der Radfestigkeit wird bevorzugt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Radschüssel mit Preßsitz in die Vor- oder Fertigfelge eingepaßt wird. Die Anbindung bzw. das Verschweißen von Radschüssel und Steilschulterfelge kann vorzugsweise in einem stärker dimensionierten Bereich des Tiefbetts, vorzugsweise in einem nicht abgestreckten Bereich des Tiefbetts erfolgen.

Ferner kann beim Herstellen des geschlossenen Rings als Ausgangsmaterial ein Blechstreifen mit konstanter Materialstärke vorteilhaft Verwendung finden, da eine spannungs- und gewichtsoptimierende Querschnittsreduzierung durch das Abstreckdrücken erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt des Abstreckens; und

Fig. 2 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Fahrzeugrad für Breitreifen.

Fig. 1 zeigt beispielhaft den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt des nachträglichen Abstreckdrückens der schraffiert dargestellten Steilschultervorfelge 1 eines insgesamt mit 10 bezeichneten Fahrzeugrades für ein Nutzfahrzeug. Die Verfahrensschritte, die zur Herstellung der schraffiert dargestellten Steilschultervorfelge 1 geführt haben, sind, wie eingangs bereits erläutert, zuerst Herstellen eines geschlossenen Rings durch Runden und Zusammenschweißen der Enden eines ebenen, abgelängten Blechstreifens und anschließend Profilieren des Rings zu einer Vorfelge durch Profilrollen. Beim Profilrollen wird in der Felgenkontur ein äußeres Felgenhorn 2, ein inneres Felgenhorn 3, eine innere Steilschulter 4 sowie ein Tiefbett 5 mit Tiefbettboden 6, innerer Bettflanke 7 und äußerer Bettflanke 8 ausgebildet. Es wird also eine Vorfelge 1 erzeugt, deren äußere Bettflanke 8 in einem Winkel von 10° zur horizontalen Ausrichtung des Tiefbettbodens 6 geneigt ist und die sich bis zum äußeren Felgenhorn 2 erstreckt. Die Vorfelge 1 hat über ihre gesamte Breite im wesentlichen die gleiche Materialstärke D. Die schraffiert gezeigte Vorfelge 1 ist noch nicht fertiggestellt, da sie u. a. keine äußere Steilschulter aufweist.

Nach der Herstellung der Vorfelge 1 wird diese in einem zweiten Verfahrensschritt mit einer Radschüssel 9 verschweißt, wobei die Radschüssel 9 mittels Preßsitz in den Tiefbettboden 6 der Vorfelge 1 eingepaßt wird. Mit Bezugszeichen 11 ist die Schweißnaht zwischen Felge und Schüssel bezeichnet. Die in Fig. 1 schraffiert gezeigte Vorfelge 1 hat eine Maulweite (Abstand zwischen den Felgenhörnern 2, 3), die der maximalen, mit den vorhandenen Maschinen und Werkzeugen erzeugbaren Felgenbreite entspricht.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird nun die schraffiert dargestellte Vorfelge 1 zu der in der linken Hälfte der Fig. 1 unschraffiert dargestellten Steilschulterfertigfelge 1' für Breitreifen abgestreckt. Das Abstreckdrücken erfolgt vorzugsweise durch Drückwalzen. Da die notwendigen Arbeitsschritte zum Drückwalzen bekannt sind, wird hier auf eine Erläuterung verzichtet. Die äußere Bettflanke 8' erhält durch das Abstreckdrücken eine Materialstärke D', die um ca. 40% bis 70% geringer als die Ausgangsmaterialstärke D ist. So kann beispielsweise das Ausgangsmaterial eine Materialdicke D von 9,5 mm aufweisen, während die Materialstärke D' der Bettflanke 8' nur noch eine Materialstärke von 5,5 mm hat. Beim Abstreckdrücken der Bettflanke 8 zur Bettflanke 8' wird gleichzeitig die äußere Steilschulter 12 erzeugt. Beide Steilschultern 4, 12 erhalten eine Schulterneigung von 15°.

In Fig. 2 ist das mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens hergestellte Fahrzeugrad 10' mit abgestreckter äußerer Bettflanke 8' dargestellt. Solche Abschnitte des Fahrzeugrades 10 nach Fig. 1, die von dem Verfahrensschritt des Abstreckdrückens nicht beeinflußt werden, sind in Fig. 2 mit dem selben Bezugszeichen versehen. Es ist ersichtlich; daß sich das Abstreckdrücken der äußeren Bettflanke 8' beim Fahrzeugrad 10' auch in einer Querschnittsverminderung im Tiefbettboden 6' und in einer Längsstreckung des Tiefbettbodens 6' ausgewirkt hat. Die äußere Felgenschulter 12, die bei der Steilschulterfelge 1 noch nicht ausgebildet war und erst beim Abstreckdrücken erzeugt wurde, hat ebenfalls keine konstante Materialstärke, sondern verjüngt sich zur Felgenbreitenmitte hin auf die Materialstärke D' der äußeren Bettflanke 8'. Die äußere Bettflanke 8' wird nach dem Abstreckdrücken mit einem Ventilloch 13 versehen und hat in abgestrecktem Zustand einen Neigungswinkel zum Tiefbettboden 6', der in Abhängigkeit von der Felgenbreite variiert.

Es versteht sich, daß das in Fig. 2 dargestellte Endprodukt des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens nur ein Ausführungsbeispiel für ein mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren erzeugbares Fahrzeugrad mit verbreiterter Felgenbreite ist. Falls nur eine geringe Abstreckung zur Felgenbreitenvergrößerung notwendig ist, kann z. B. die äußere Steilschulter auch vor dem Abstrecken in der Vorfelge ausgebildet werden. Das Abstrecken kann auch an der inneren Bettflanke erfolgen. Auch der Tiefbettboden könnte ggf. seinen konstanten Materialquerschnitt beibehalten. Ferner kann das Verschweißen zwischen Radschüssel und Steilschulterfelge auch nach dem Abstrecken erfolgen, auch wenn das vor dem Abstrecken erfolgte Verschweißen zu einer höheren Rundlaufgenauigkeit des Fahrzeugrades 10' aufgrund der optimierten Ausrichtung zwischen Steilschulter 8' und Radschüssel 9 führt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Herstellen von Fahrzeugrädern für Nutzfahrzeuge mit einer einteiligen Steilschulterfelge und einer Radschüssel, wobei das Herstellen der Steilschulterfelge die Schritte aufweist:
    1. a) Herstellen eines geschlossenen Rings durch Runden und Zusammenschweißen der Enden eines Blechstreifens und
    2. b) Profilieren des Rings durch Profilrollen zu einer Vorfelge, wobei beim Profilieren wenigstens äußeres und inneres Felgenhorn, eine Steilschulter und ein Felgentiefbett mit äußerer Bettflanke, innerer Bettflanke und Tiefbettboden gebildet werden,
    gekennzeichnet, durch den Schritt
    1. a) Abstreckdrücken wenigstens einer der Bettflanken der Vorfelge nach dem Profilieren (b)) zum Vergrößern der Felgenbreite.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreckdrücken durch Drückwalzen erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abstreckdrücken oder Drückwalzen die Materialstärke der abgestreckten Bettflanke der Vorfelge um 40% bis 70% verringert wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Bettflanke abgestreckt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abstreckdrücken bzw. Drückwalzen eine äußere Steilschulter erzeugt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorfelge beim Profilieren (b) zwischen der äußeren Bettflanke und dem Tiefbettboden einen Vorwinkel erhält.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abstreckdrücken (c) die beim Profilieren (b) profilierte Vorfelge mit der Radschüssel verschweißt wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschüssel mit Preßsitz in die Vorfelge eingepaßt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschüssel im Tiefbett, vorzugsweise in einem nicht abgestreckten Abschnitt des Tiefbetts angeschweißt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Herstellen (a) des Rings ein Blechstreifen mit konstanter Materialstärke verwendet wird.






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