DE102013114245B3

DE102013114245B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung warmumgeformter Radschüsseln

Info

Publication number: DE102013114245B3
Application number: DE102013114245.1A
Authority: DE
Inventors: Arndt Marx; Christian Müller; David Pieronek; Axel Grüneklee; Markus Zörnack
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: US20160318091A1; US10092944B2; WO2015090552A1; JP2017507781A; EP3083099A1; JP6725418B2; MX2016007442A; CN106061643B; KR20160101077A; CA2940676A1; CN106061643A; CA2940676C

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Radschüssel eines Fahrzeugrads, bei welchem die Radschüssel aus einer Platine aus einem Stahl durch Warmumformen hergestellt wird, die Platine während oder nach der Warmumformung zumindest teilweise gehärtet wird, vorzugsweise pressgehärtet wird, wobei die Platine unter Verwendung mindestens eines Stempels und mindestens einer Matrize warmumgeformt wird und unter Verwendung von Warmbeschnittmitteln mindestens eine Öffnung in die Platine eingebracht wird. Die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer Radschüssel eines Fahrzeugrads anzugeben, mit welchem einerseits eine Radschüssel auf einfache Weise, hoch präzise hergestellt werden kann, so dass die Radschüssel eine weitere Gewichtsreduktion und die geforderten Geometrien und Sicherheitsanforderungen erfüllt, wird in einem Verfahren zur Herstellung einer Radschüssel eines Fahrzeugrads dadurch gelöst, dass mindestens eine Öffnung unter Verwendung mindestens eines Beschnittbolzens und eines Abstellbolzens im Warmbeschnitt eingebracht wird, wobei der Abstellbolzen mindestens einen Bereich mit einer in Längsrichtung des Abstellbolzen variablen Querschnittsform aufweist und unter Verwendung des Abstellbolzens die mindestens eine Öffnung über die variable Querschnittsform kalibriert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Radschüssel eines Fahrzeugrads, bei welchem die Radschüssel aus einer Platine aus einem Stahl durch Warmumformen hergestellt wird, die Platine während oder nach der Warmumformung zumindest teilweise gehärtet wird, vorzugsweise pressgehärtet wird, wobei die Platine unter Verwendung mindestens eines Stempels und mindestens einer Matrize warmumgeformt wird und unter Verwendung von Warmbeschnittmitteln mindestens eine Öffnung in die Platine eingebracht wird. Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Radschüssel aus einer Platine aus Stahl, wobei die Vorrichtung zur Durchführung einer Warmumformung der Platine zur Radschüssel geeignet ist, mindestens einen Stempel und mindestens eine Matrize für die Warmumformung aufweist und Mittel zur Durchführung eines Warmbeschnitts zum Einbringen mindestens einer Öffnung in die Platine vorgesehen sind.
Die Räder eines Kraftfahrzeugs sind Sicherheitsbauteile und müssen daher die hohen mechanischen Wechselbeanspruchungen im Betrieb dauerfest aufnehmen können. Konventionelle Stahlräder bestehen aus einer Radschüssel, welche die Verbindung zur Radnabe sicherstellt und einem Felgenband, welches den Reifen aufnimmt. Radschüsseln werden heutzutage auf Stufenpressen mit bis zu elf Stufen durch eine Kaltumformung gefertigt. Dabei kommen fast ausschließlich kaltumformbare mikrolegierte Dualphasen-Stähle mit einer Festigkeit von 400 bis 600 MPa zum Einsatz. Neben der Lebensdauer der Stahlräder spielt das Gewicht eine wesentliche Rolle, welches sich insbesondere auf die Materialkosten, die ungefederten Massen, rotatorische Massenträgheiten und damit auch auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Grundsätzlich können Materialien mit höherer Festigkeit, beispielsweise höherer Schwingfestigkeit, eingesetzt werden. Allerdings sinkt mit ansteigender Festigkeit der Stahlwerkstoffe in der Regel die Umformbarkeit des Werkstoffes ab, so dass bei kaltumformbaren Werkstoffen das Leichtbaupotential als ausgeschöpft gilt. Durch den Einsatz der Warmumformung besteht die Möglichkeit, den Anforderungen nach einer hohen Umformbarkeit bei gleichzeitig sehr hoher Festigkeit und Maßhaltigkeit der resultierenden Bauteile nachzukommen. Bei der Warmumformung werden Platinen bevorzugt auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher sich das Umformverhalten signifikant verbessert. Beispielsweise wird bei der Gefügeumwandlung in ein austenitisches Gefüge eine deutliche Verbesserung der Umformung erreicht. Hierzu müssen die Platinen auf eine Temperatur oberhalb des A_c1-Temperaturpunktes erwärmt werden, der von Stahlzusammensetzung abhängt. Aufgrund des größeren Umformvermögens des Werkstoffs während der Warmumformung, insbesondere wenn der Stahlwerkstoff austenitisches Gefüge aufweist, kann eine deutliche Reduzierung der in der Kaltumformung notwendigen Anzahl der Umformschritte erreicht werden. Hierbei werden möglichst viele Umform- bzw. Prozessschritte in das Werkzeug verlagert, so dass Folgeoperationen entfallen können. Problematisch ist jedoch, dass bei der Herstellung von Radschüsseln diverse Lochungen vorgesehen werden müssen, welche nicht vor der Warmumformung in die Platine eingebracht werden können. Bisher müssen diese nach dem Vergüten der Bauteile eingebracht werden, das jedoch bei Materialstärken von beispielsweise mehr als 3 mm lediglich mittels Laserschneiden erfolgen kann. In der Regel müssen die Öffnungen in der Radschüssel, beispielsweise bei Radbolzenlöchern, eine hohe Maßhaltigkeit aufweisen, so dass diese Löcher nicht vor der Warmumformung eingebracht werden können. Darüber hinaus wird auch eine genormte Geometrie zur Aufnahme der Radbolzen gefordert. Das Einbringen der Löcher in die Radschüssel nach dem Warmumformen ist mit erheblichem Aufwand verbunden. Dies gilt beispielsweise für ein nachträgliches Laserschneiden der Löcher oder aufgrund des enormen Verschleißes für einen nachträglichen, mechanischen Beschnitt.
Aus der auf die Anmelderin zurückgehenden Offenlegungsschrift DE 103 23 833 A1 ist die Herstellung einer Radschüssel aus einem Vergütungsstahl, beispielsweise einem Mangan-Bor-Stahl der Güte 22MnB5 durch Warmumformen bekannt. Die Herstellung eines wenigstens bereichsweise gehärteten Blechbauteils aus einer Blechplatine mit mindestens einer Öffnung mit abstehendem Kragen ist darüber hinaus aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 117 066 A1 bekannt.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 044 269 A1 ist zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrades bekannt, bei dem während der Herstellung der Radschüssel ein durch Zuschneiden aus Flachmaterial erhaltener Rohling durch Fließpressen geformt wird.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 054 865 A1 wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Karosseriebauteils beschrieben, bei dem die Blechplatine zunächst ausgeschnitten und anschließend vorgeformt wird, wobei die Vorform als nach innen umgestülpter Kragen ausgebildet wird.
Schließlich ist aus der deutschen Veröffentlichung DE 11 2007 000 239 T5 ein Verfahren zum Herstellen einer Radschüssel bekannt, wobei ein zunächst flacher Schlüsselrohling zu einer schüsselförmigen Radscheibe umgeformt wird, woraufhin zur Ausbildung von Speichen bildender Bereiche ein weiterer Umformschritt durchgeführt wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Radschüssel eines Fahrzeugrads anzugeben, mit welchem einerseits eine Radschüssel auf einfache Weise, hoch präzise hergestellt werden kann, so dass die Radschüssel eine weitere Gewichtsreduktion und die geforderten Geometrien und Sicherheitsanforderungen erfüllt. Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzuschlagen.
Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe in einem Verfahren zur Herstellung einer Radschüssel eines Fahrzeugrads dadurch gelöst, dass mindestens eine Öffnung unter Verwendung mindestens eines Beschnittbolzens und eines Abstellbolzens im Warmbeschnitt eingebracht wird, wobei der Abstellbolzen mindestens einen Bereich mit einer in Längsrichtung des Abstellbolzen variablen Querschnittsform aufweist und unter Verwendung des Abstellbolzens die mindestens eine Öffnung über die variable Querschnittsform kalibriert wird.
Es hat sich herausgestellt, dass bei der Warmumformung auch der Beschnitt der Platine zum Einbringen von Öffnungen in die warmumgeformte Radschüssel eine deutliche Verringerung des Werkzeugverschleißes beim Warmbeschnitt mit sich bringt, so dass ein mechanischer Beschnitt der Radschüssel unter geringen Kosten und Aufwand möglich ist. Darüber hinaus kann durch einen Abstellbolzen mit einer zumindest bereichsweisen variablen Querschnittsform eine Kalibrierung der eingebrachten Öffnungen unmittelbar nach dem Beschnitt erfolgen. Auch hier kann ausgenutzt werden, dass die Kalibrierung noch in warmem Zustand, d. h. bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen oberhalb von M_S-Startpunktes, der abhängig von der Stahlzusammensetzung ist, erfolgt und geringere Kräfte erfordert. Unter Verwendung des Abstellbolzens können in den Öffnungsbereichen Massivumformungen und Kalibrierung gleichzeitig erfolgen. Unter einer Massivumformung werden beispielsweise eine Stauchung oder eine Schmiedung verstanden.
Dadurch dass die Blechdicken der Ausgangsplatinen beispielsweise im Bereich von 1 mm bis 7 mm, vorzugsweise im Bereich von 2 mm bis 5 mm liegen, können weitere Gewichtseinsparungen erreicht werden. Geringere Blechdicken können durch Wahl eines Werkstoffes mit höherer Festigkeit erzielt werden. Insbesondere bei der Verwendung von Mangan-Bor-Stählen, sogenannten Vergütungsstählen, besteht die Möglichkeit durch die Warmumformung gleichzeitig zumindest eine bereichsweise Härtung bzw. Presshärtung zu erzielen, so dass die fertige Radschüssel höchste Festigkeiten bei niedrigem Gewicht aufweist. Bevorzugt wird hier der Warmbeschnitt und die Warmumformung vor dem eigentlichen Presshärten abgeschlossen.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden unter Verwendung mindestens eines Beschnittbolzens und mindestens eines Abstellbolzens Radbolzenlöcher, Belüftungslöcher der Radschüssel und/oder die Radnabenöffnung im Warmbeschnitt eingebracht. Alle drei Öffnungen müssen höchste Genauigkeitsanforderungen erfüllen und dürfen nicht rissanfällig sein. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht die Möglichkeit insbesondere die Schnittkantenbereiche der Öffnungen einer Massivumformung zu unterziehen, so dass die Rissgefahr im Öffnungsbereich reduziert wird. Zudem können durch die Massivumformung besonders glatte Öffnungskanten ohne Nacharbeit erzielt werden.
Der Aufwand zur Herstellung einer Radschüssel wird dadurch weiterverringert, dass die Warmumformung und der Warmbeschnitt der Platine zur Radschüssel in einem Arbeitshub erfolgt. Insbesondere die erfindungsgemäße Verwendung von Beschnittbolzen und Abstellbolzen ermöglicht die Durchführung des Verfahrens in einem Arbeitsschritt bzw. Arbeitshub.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens ein hohler Abstellbolzen verwendet, in welchen ein zugeordneter Beschnittbolzen während des Warmbeschnitts eintaucht. Einerseits kann durch den Abstellbolzen hierdurch eine besonders verschleißfeste Schnittkante bereitgestellt werden. Andererseits wird eine Möglichkeit zum Abtransport des Beschnitts gegeben. Zudem ermöglicht ein hohler Abstellbolzen und ein entsprechend zugeordneter Beschnittbolzen die Kopplung des Beschnitts beispielsweise mit der Bewegung des Stempels bzw. der Matrize.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die Schnittkanten der Öffnungen durch eine Massivumformung zumindest teilweise umgeformt. Durch eine zumindest teilweise Massivumformung können beispielsweise auf einfache Weise die geforderten Geometrien der Radbolzenlöcher, welche kegel- oder kugelförmig angesenkt sind, hergestellt werden. Entsprechende Öffnungskanten verringern zudem die Gefahr einer Rissbildung in den Öffnungsbereichen und sorgen für die notwendige Steifigkeit in der Öffnung.
Erfolgt der Warmbeschnitt gemäß einer nächsten Variante durch Ausschneiden des Beschnitts nach unten, kann die Gravitationskraft zum leichten Abtransport des Beschnitts ausgenutzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Verfahrwege des mindestens einen Beschnittbolzens und des mindestens einen Abstellbolzens mit dem Verfahrweg des Stempels und/oder der Matrize gekoppelt, so dass einfache Zwangsführungen in der Vorrichtung zum Warmumformen der Platine ausgenutzt werden können, um die Verfahrwege des Beschnittbolzens und des mindestens einen Abstellbolzens auf einfache Weise zu gewährleisten.
Alternativ hierzu können beispielsweise zumindest teilweise die Verfahrwege des mindestens einen Beschnittbolzens und des mindestens einen Abstellbolzens separat von den Verfahrwegen des Stempels und/oder der Matrize angesteuert werden. Die Ansteuerung kann beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder servoelektrisch erfolgen und ermöglicht insofern eine größere Flexibilität in Bezug auf den Zeitpunkt und die Werkzeugposition zur Durchführung des Warmbeschnitts. Besonders bevorzugt wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens die umzuformende Platine derart zugeschnitten, dass die Warmumformung mit integriertem Warmbeschnitt zur Radschüssel ohne Verwendung von Niederhaltern durchgeführt werden kann. Hierdurch werden die Umformkräfte während der Warmumformung weiter reduziert, da der Materialeinzug während des Umformens minimiert ist.
Schließlich wird gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens eine Platine bestehend aus einem Mangan-Borstahl, einem Mehrphasenstahl oder einem mehrschichtigen Stahlverbundwerkstoff zur Radschüssel warmumgeformt. Mangan-Borstähle, wie auch andere Vergütungsstähle, können nach der Warmumformung pressgehärtet werden, so dass besonders hohe Festigkeiten erreicht werden. Dies gilt auch für Mehrphasenstähle und entsprechend härtbare bzw. presshärtbare Stahlverbundwerkstoffe.
Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird die aufgezeigte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Radschüssel dadurch gelöst, dass mindestens ein Beschnittbolzen und mindestens ein zugeordneter Abstellbolzen vorgesehen sind, wobei der Abstellbolzen mindestens einen Bereich mit einer in Längsrichtung des Abstellbolzens variablen Querschnittsform aufweist und Mittel zum Kalibrieren der Öffnungen unter Verwendung des Bereiches mit variabler Querschnittsform des Abstellbolzens vorgesehen sind.
Wie bereits zuvor ausgeführt, wird durch die für die Warmumformung vorgesehene Vorrichtung mit den integrierten Beschnitt- und Abstellbolzen eine gleichzeitige Warmumformung und ein Beschnitt der Platine bzw. der warmumgeformten Radschüssel erreicht, so dass neben verringerten Umformkräften gleichzeitig auch hoch präzise Öffnungen der Radschüssel hergestellt werden können. Als Mittel zum Kalibrieren der Öffnungen unter Verwendung des Bereiches mit variabler Querschnittsform des Abstellbolzens können beispielsweise Zwangsführungen vorgesehen sein, die während des Schließvorgangs der Vorrichtung und des Einfahrens des Stempels in die Matrize eine entsprechende Bewegung des Abstellbolzens ermöglichen.
Bevorzugt ist mindestens ein Abstellbolzen hohl ausgebildet, so dass der zugeordnete Beschnittbolzen in den Abstellbolzen eintauchen kann. Durch das Eintauchen des Beschnittbolzens in den Abstellbolzen kann über einfache Zwangsführungen die Bewegung des Beschnittbolzens und des Abstellbolzens im Werkzeug auf einfache Weise realisiert werden. Insbesondere ergeben sich bei dieser Konfiguration auch Vorteile in Bezug auf die Durchführung der Warmumformung der Platine zur Radschüssel und des Warmbeschnitts in einem einzigen Arbeitsgang. So kann beispielsweise der Abstellbolzen eine hochfeste Schnittkante bereitstellen, da der hohl ausgeführte Abstellbolzen beispielsweise eine besonders hohe Steifigkeit besitzt.
Ist mindestens ein Beschnittbolzen so angeordnet, dass dieser von oben in einen zugeordneten Abstellbolzen eintaucht, kann der vom Beschnittbolzen erzeugte Beschnitt der Platine über den zugeordneten Abstellbolzen aus dem Vorrichtungsbereich entfernt werden. Insbesondere die Gravitation kann hier den Beschnitt automatisch aus dem Vorrichtungsbereich transportieren.
Schließlich können einerseits Mittel zur gekoppelten Bewegungssteuerung von Beschnittbolzen und Abstellbolzen mit dem Verfahrweg des Stempels und/oder der Matrize vorgesehen sein oder Mittel zur separaten Bewegungssteuerung von Beschnittbolzen, Abstellbolzen, Stempel und/oder Matrize. Die gekoppelte Bewegungssteuerung, beispielsweise über Zwangsführungen, verbessert die Prozesssicherheit durch die besonders einfache Ausgestaltung der Bewegungssteuerung von Beschnittbolzen, Abstellbolzen sowie Stempel und/oder Matrize. Andererseits ergibt die Alternative, eine separate Bewegungssteuerung von Beschnittbolzen, Abstellbolzen, Stempel und/oder Matrize vorzusehen, eine größere Flexibilität in Bezug auf die Einstellung spezifischer Arbeitsschritte während der Herstellung der Radschüssel. So können die Zeitpunkte, bei welchem der Beschnittbolzen beispielsweise in den Abstellbolzen eintaucht oder aber auch der Beschnitt durch den Stempel erfolgt separat gesteuert werden.
Im Weiteren soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
1 eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugrads eines Kraftfahrzeugs,
2 eine Radschüssel eines Fahrzeugrads in Vorderansicht,
3 bis 5 in einer schematischen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung einer Radschüssel aus einer Platine zu drei verschiedenen Zeitpunkten des Verfahrens und
6 bis 8 in einer schematischen Schnittansicht das Zusammenwirken von Beschnittbolzen und Abstellbolzen während der Durchführung des Verfahrens.
In 1 ist zunächst in einer schematischen Ansicht ein typisches Fahrzeugrad dargestellt, welches aus einer Radschüssel 1 und einem Felgenband 2 aufgebaut ist. Die Radschüssel 1 ist mit dem Felgenband 2 stoffschlüssig verbunden und überträgt die Kräfte der Radnabe auf das Felgenband 2.
Die 2 zeigt die Radschüssel 1 in einer Vorderansicht. Zu erkennen sind drei verschiedene Öffnungen, welche die Radschüssel 1 aufweist. Zunächst ist zentral die Radnabenöffnung 3 vorgesehen, welche von insgesamt 5 Radbolzenöffnungen 4, die konzentrisch angeordnet sind, umgeben ist. Im äußeren Bereich der Radschüssel sind dann zusätzlich Belüftungslöcher 5 vorgesehen, welche zur Belüftung der Bremsen notwendig sind. Die Radnabenöffnung 3, die Radbolzenöffnungen 4 und die Belüftungsöffnungen 5 müssen äußerst präzise in die Radschüssel eingebracht werden, da die Radschüssel 1 ansonsten bei Maßtoleranzüberschreitungen Probleme während des Einsatzes im Fahrzeugrad wie beispielsweise Unwuchten verursacht.
3, 4 und 5 zeigen nun das Verfahren zur Herstellung einer Radschüssel eines Fahrzeugrads zu drei verschiedenen Zeitpunkten, wobei der Einfachheit halber die Platine 6 lediglich in der 3 dargestellt ist. Die Platine 6 wird beispielsweise auf eine Temperatur oberhalb des A_c1-Temperaturpunktes des Werkstoffes erwärmt und in die in 3 dargestellte Vorrichtung eingelegt. In diesem Zustand liegt überwiegend austenitisches Gefüge vor, welches die Umformbarkeit positiv beeinflusst. Die Vorrichtung umfasst einen Stempel 7 sowie eine Matrize 8, mit welchen die Platine 6 warmumgeformt wird. Die Warmumformung erfolgt in der Regel bei hohen Temperaturen, d. h. wenn die Platine beispielsweise austenitisches Gefüge aufweist, das die bevorzugten Umformbedingungen gewährleistet.
In 3 ist ferner ein Beschnittbolzen 9 sowie ein Abstellbolzen 10 gezeigt, der Abstellbolzen 10 ist hohl ausgebildet und weist einen Bereich 10a auf, in welchem sich die Querschnittsform des Abstellbolzens 10 ändert. Im Verlauf des Verfahrens, wie in 4 dargestellt, taucht der Stempel 7 in die durch die Matrize 8 bereitgestellten Öffnungen ein, so dass beispielsweise die Achsaufnahmeöffnung 3 der Radschüssel ausgestanzt wird. Der Beschnittbolzen 9 liegt in 4 beispielsweise auf der Platine auf, schneidet diese noch nicht. Dieser Zeitpunkt des Beschnitts kann jedoch im Prinzip mehr oder weniger frei gewählt werden. Der Beschnittbolzen 9 wird dann in den Abstellbolzen 10 eingeführt und die Platine 6, welche in 4 und 5 nicht dargestellt ist, in dem Bereich beschnitten, so dass eine Radbolzenöffnung entsteht. In 5 ist beispielsweise der Beschnittbolzen in den Abstellbolzen eingetaucht. Der Abstellbolzen 10 weist darüber hinaus einen Bereich 10a auf, welcher eine variable Querschnittsform besitzt. So nimmt der Querschnitt des Abstellbolzens vertikal nach unten in diesem Bereich zu.
Der eigentliche Warmbeschnitt während der Warmumformung der umgeformten Platine 6 soll in den 6 bis 8 näher erläutert werden. Die 6 bis 8 zeigen den Beschnittbereich 11 aus der in 3 bis 5 der dargestellten Vorrichtung in vergrößerter Ausführung.
6 zeigt den Beschnittbolzen 9, die warmumgeformte Platine 6 sowie den Abstellbolzen 10 aus dem Ausführungsbeispiel aus 3 bis 5. Zum Zeitpunkt des Verfahrens, welcher in 6 dargestellt ist, ist der Beschnittbolzen auf der Platine 6 angeordnet und wird weiter in Richtung des Abstellbolzens verfahren. Wie in 7 dargestellt, taucht der Beschnittbolzen beispielsweise in den Abstellbolzen 10 ein und transportiert den Beschnitt durch den Abstellbolzen aus dem Umformungsbereich. Dabei befördert der Beschnittbolzen den Beschnitt der Platine 6 vorzugsweise in Richtung der Gravitationskraft nach unten aus dem Umformbereich. Nach dem Beschnitt der Öffnung wird der Abstellbolzen 10 vertikal nach oben bewegt, so dass der Bereich mit variabler Querschnittsform 10a die Öffnung der Platine 6 kalibriert. Beispielsweise, wie in 8 dargestellt, kann bei der Kalibrierung eine Aufdickung des Öffnungsbereichs bzw. die Einformung einer kegel- oder kugelförmigen Ansenkungen erfolgen. Beispielsweise kann die Kante 6a des Öffnungsbereichs der Platine 6 aufgedickt werden. Durch die Aufdickung bzw. die Glättung der Oberfläche der Schnittkante erfährt die Öffnung eine höhere Festigkeit und Beständigkeit gegen Rissbildung. Darüber hinaus können auch weitere Anforderungen an die Steifigkeit der Radschüssel durch eine Massivumformung, beispielsweise ein Schmieden oder eine Stauung über die veränderliche Querschnittsform des Abstellbolzens bewirkt werden. Zusätzlich können die üblichen Bereiche der Matrize 8 bzw. des Stempels 7 während des Kalibrierens der Öffnungen zu einer Massivumformung beitragen.
Bevorzugt hat die Platine 6 eine Dicke von 2 mm bis 7 mm, besonders bevorzugt von 3 mm bis 5 mm. Für Radschüsseln, welche für LKW-Räder vorgesehen sind, können auch größere Wanddicken erforderlich werden.
Mit dem in 6 bis 8 dargestellten Verfahrensprinzip können nicht nur die Radbolzenöffnungen 4 der Radschüssel 1, sondern auch die zentrale Radnabenöffnung sowie die Belüftungslöcher der Radschüssel eingebracht werden. Wie an den 6 bis 8 ebenfalls zu erkennen ist, erfolgt die Warmumformung und der Warmbeschnitt der Platine 6 bevorzugt in einem Arbeitsschritt.
Nicht dargestellt sind in den 3 bis 5 sowie 6 bis 8 die Mittel zur Steuerung der Verfahrwege des Beschnittbolzens, des Abstellbolzens bzw. des Stempels und der Matrize. Es ist jedoch leicht vorstellbar, dass der Zeitpunkt des Beschnitts bzw. der Kalibrierung der einzelnen Öffnung bei separater Ansteuerung der Verfahrwege des Beschnittbolzens, des Abstellbolzens bzw. des Stempels und der Matrize sehr flexibel gewählt werden kann. Zur besonders einfachen Steuerung der Verfahrwege des Beschnittbolzens, des Abstellbolzens sowie des Stempels und der Matrize können auch einfache gekoppelte Ansteuerungsmittel, beispielsweise Zwangsführungen vorgesehen seien. Diese sind äußerst robust und können dennoch sehr präzise Verfahrwege bereitstellen.
Aufgrund der hohen Temperatur der umzuformenden Platine sind die Umformkräfte bei der Warmumformung sowie beim Warmbeschnitt relativ gering im Verhältnis zu der nachträglichen Festigkeit der Radschüssel beispielsweise bei bereichsweiser Presshärtung. Insofern können durch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Radschüssel weitere Gewichtseinsparungspotentiale realisiert werden, ohne auf eine relativ einfache und kostengünstige Herstellungsweise zu verzichten.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Radschüssel eines Fahrzeugrads, bei welchem die Radschüssel aus einer Platine aus Stahl durch Warmumformen hergestellt wird, die Platine während oder nach der Warmumformung zumindest teilweise gehärtet wird, wobei die Platine unter Verwendung mindestens eines Stempels und mindestens einer Matrize warmumgeformt wird und unter Verwendung von Warmbeschnittmitteln mindestens eine Öffnung in die Platine eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Öffnung unter Verwendung mindestens eines Beschnittbolzens und eines Abstellbolzens im Warmbeschnitt eingebracht wird, wobei der Abstellbolzen mindestens einen Bereich mit einer in Längsrichtung des Abstellbolzen variablen Querschnittsform aufweist und unter Verwendung des Abstellbolzens die mindestens eine Öffnung über die variable Querschnittsform kalibriert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung mindestens eines Beschnittbolzens und mindestens eines Abstellbolzens Radbolzenlöcher, Belüftungslöcher der Radschüssel und/oder die Radnabenöffnung im Warmbeschnitt eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmumformung und der Warmbeschnitt der Platine in einem Arbeitshub erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein hohler Abstellbolzen verwendet wird, in welchen ein zugeordneter Beschnittbolzen während des Warmbeschnitts eintaucht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittkanten der Öffnungen durch eine Massivumfomung zumindest teilweise umgeformt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmbeschnitt durch Ausschneiden des Beschnitts nach unten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrwege des mindestens einen Beschnittbolzens und des mindestens einen Abstellbolzens mit dem Verfahrweg des Stempels und/oder der Matrize gekoppelt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrwege des mindestens einen Beschnittbolzens und des mindestens einen Abstellbolzens separat von den Verfahrwegen des Stempels und/oder der Matrize angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die umzuformende Platine derart zugeschnitten ist, dass die Warmumformung mit integriertem Warmbeschnitt zur Radschüssel ohne Verwendung von Niederhaltern durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Platine bestehend aus einem Mangan-Borstahl, einem Mehrphasenstahl oder einem mehrschichtigen Stahlverbundwerkstoff zur Radschüssel warmumgeformt wird.
Vorrichtung zur Herstellung einer Radschüssel (1) aus einer Platine (6), wobei die Vorrichtung zur Durchführung einer Warmumformung der Platine (6) zur Radschüssel (1) geeignet ist, mindestens einen Stempel (7) und mindestens eine Matrize (8) für die Warmumformung aufweist und Mittel (9, 10) zur Durchführung eines Warmbeschnitts zum Einbringen mindestens einer Öffnung (3, 4, 5) in die Platine (6) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Beschnittbolzen (9) und mindestens ein zugeordneter Abstellbolzen (10) vorgesehen sind, wobei der Abstellbolzen mindestens einen Bereich (10a) mit einer in Längsrichtung des Abstellbolzens (10) variablen Querschnittsform aufweist und Mittel zum Kalibrieren der Öffnungen unter Verwendung des Bereiches (10a) mit variabler Querschnittsform des Abstellbolzens (10) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abstellbolzen (10) hohl ausgebildet ist, so dass der zugeordnete Beschnittbolzen (9) in den Abstellbolzen eintauchen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Beschnittbolzen (9) und Abstellbolzen (10) zur Erzeugung der Radbolzenlöcher (4), der Belüftungslöcher (5) und/oder des Radnabenöffnung (3) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Beschnittbolzen (9) so angeordnet ist, dass dieser von oben in einen zugeordneten Abstellbolzen (10) eintaucht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur gekoppelten Bewegungssteuerung von Beschnittbolzen (9) und Abstellbolzen (10) mit dem Verfahrweg des Stempels (7) und/oder der Matrize (8) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur separaten Bewegungssteuerung von Beschnittbolzen (9), Abstellbolzen (10), Stempel (7) und/oder Matrize (8) vorgesehen sind.