DE2919340C2 - Radscheibe sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch

d) die Scheibe wird aus einer Richtung vom Inneren der Scheibenhöhiung her zur Bildung jedes abgesetzten Randsaumes (34) gestanzt, welcher die jeweiligen Durchgriffsaussparungen (32) vollständig umgibt, wobei der Versetzungsbetrag nach außen relativ zur Scheiben= Wandung danach gewählt jvird, daß eine ausreichend hohe Öruck-'EigenspannUng in dem Randsaum (34) erzielt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgriffsaussparungen (32) aus einer Richtung vom Inneren der Scheibenhöhlung gestanzt sind.

eo Die Erfindung bezieht sich auf eine Radscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Eine Radscheibe dieser gattungsgemäßen Art ist aus der CH-PS 4 12 599 bekannt und wird nach einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 7 hergestellt. Die Kaltbearbeitung der Ränder jeder Durchgriffsaussparung erfolgt dabei durch einen Prägedruck von beiden Seiten und führt zu einer Glättung von scharfen Kanten sowie zum Schließen von kleineren Rissen oder Brüchen. Der Prägevorgang führt auch zu bleibenden Druckeigenspannungen in den Rändern um jede Durchgriffsaussparung. Die Größe dieser Druck-Eigenspannungen hängt von den besonderen Gegebenheiten des einzelnen Lochrandes ab und kann somit nicht zuverlässig durch den Prägevorgang gesteuert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radscheibe mit verbesserten Betriebseigenschaften und längerer Lebensdauer zu schaffen sowie ein Verfahren zur Hersteilung einer solchen Radscheibe anzugeben.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Radscheibe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst und durch die weiteren Merkmale der Unteransprüche ausgestaltet und weiterentwickelt. Der V-. Tfahrensanspruch gibt an, wie die erfindungsgemäße Radscheibe herzustellen ist

Die gemäß Erfindung hergestellten Radscheiben weisen eine definierte Verteilung von Druck-Eigenspannungen auf, die von der Formgebung herrühren, und zwar nach der Erfindung insbesondere an den Rändern der Durchgriffsaussparungen, die sonst eine Schwachstelle darstellen. Durchgeführte Dauerversuche haben ergeben, daß die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Radscheibe dadurch wesentlich erhöht wird.

Nähere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt

Fig.i eine Ansicht einer Finzelk .it eines Rades bzw. einer Radfelge, deren durch Drücken verjüngte Radscheibe Durchgriffsaussparungen nach der Erfindungaufweist;

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1;
Fig. 3 eine Ansicru einer Einzelheit gemäß 3-3 in Fig. 2:

Fig.4 eine Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Radscheibe im Schnitt;

F i g. 5 eine vergrößerte Einzelheit gemäß Schnitt 5-5 in Fig. 3und

Fig. 6 bis 10 die Einzelheit entsprechend Fig. 5 in alternativen Ausführungsformen der Erfindung.

In F i g. 1 bis 3 ist ein Rad 10, z. B. eines Schwerlastkraftwagens, dargestellt, welches ein im wesentlichen zylindrisches Felgenbett 12 und einstückig dazu einen Felgenflansch 14 zum Festhalten des Reifenbettes an einem axialen Ende aufweist. Ein ringförmiger demontierbarer Felgenflansch 16. ebenfalls zum Festhalten des Reifens, ist in einer ringförmigen Rille 18 des Felgenbettes 12 gegenüber dem Felgenflansch 14 gehalten. Eine Radscheibe 20 weist einen zentralen Teil 22 mit üblichen Befestigungsboh^ rungen 24 Und Nabenzentrierbohrung 26 und einen äußeren Rand 28 auf, der an dem Felgenbett 12 radial innerhalb der Rille 18 angeschweißt ist Die Radscheibe 20 kann alternativ eine Tiefbettfelge und einstückige Flanschringe für die Bereifung aufweisen. Zwischen dem mittleren Teil 22 und dem Rand 28 liegt ein sich nach außen verjüngendes Verbindungsstück 30, in welchem DürchgfiffsäUsspafürigen 32 Vorgesehen sind, um die

Montage des Rades auf einer Achsnabe oder dergleichen des Fahrzeugs zu erleichtern.

Das Verfahren des Drückens der Radscheibe 20 ist an sich bekannt und wird durch die US-PSen 31 43 015 und 31 43 377 belegt. Es besteht gewöhnlich darin, daß eine konkave Radscheibe aus einer runden Platine oder dergleichen Rohling durch Drücken geformt wird, wonach die Durchgriffsaussparungen 32 und die Befestigungsbohrungen 24 in der gedrückten Radscheibe angebracht werden. Im Maße, wie das Werkzeug die Scheibe über dem Kern formt, nimmt die Dicke der Scheibe allmählich nach außen ab. Der Verformungsschritt läßt Druck-Eigenspannungen auf der Scheibeninnen- und -außenseite zurück, die zusammen mit den Federeigenschaften zu günstigen Charakteristiken hinsichtlich Zuverlässigkeit und Betriebsverhalten führen.

Das Rad 10 ist zur Montage auf der Achsnabe so vorgesehen, daß die konkave Seite nach innen liegt und die entsprechende Radbremse umgibt. Aus diesem Grund wird die Herstellung der Durchgriffsaussparungen 32 vom Hohlraum der Scheibe aus bevorzugt, damit an der Innenseite glatte Lochränder erzeugt werden können, um die Verletzungsgefahr für die Hände bei der Radmontage herabzusetzen. Durch das Ausstanzen wird Metall am Lochrand nahe der äußeren Sclwibenoberfläche weggebrochen oder abgerissen, wenn die Stanze ihren Hub beendet, wodurch unerwünschte Zug-Eigenspannungen auf der äußeren Oberfläche verbleiben. Gewöhnlich wird deshalb diese lokalisierte Zugspannung durch einen weiteren Verfahrensschritt aufgehoben oder umgekehrt, und zwar wird die äußere Scheibenoberfläche nahe der Durchgriffsaussparung wieder unter Druck versetzt, beispielsweise durch abflachendes oder gläftendes Prägen (US-PS 33 91 439), oder indem die gesamte Scheibe nochmals gewalzt oder gehämmert wird. Es wurde jedoch festgestellt, daß es schwierig ist, die Qualität der glättenden Prägung zu steuern, während die Walz- oder Hämmeroperation unverhältnismäßig teuer ist und nur schwankende Ergebisse erzielt.

Gemäß der Erfindung werden lokalisierte Zug-Eigenspannungen, weiche die Durchgriffsaussparung auf der Scheibenoberfläche umgeben und von der Herstellung und/oder dem Durchstanzen stammen, umgekehrt, d. h. der betreffende Oberflächenbereich wird unter Druckspannung versetzt, indem auf die Scheibe vom Scheibeninnern her ein abgesetzter Randsaum 34 gestanzt wird, welcher die jeweilige Durchgriffsaussparung 32 umgibt. Der Randsaum 34 setzt sich außen von der Scheibenwölbung ab. so daß die äußere und innere Oberfläche gegenüber der benachbarten Oberflächen des Verbindungsstücks 30 versetzt sind und eben den Randsaum 34 ausmachen. Das Formstanzen aus der Richtung von dem Scheibeninneren her erzeugt in dem Randsaum 34 bleibende Oberflächenspannungen, die erneut als Druckspannungen vorliegen und im wesenili chen auf dem gleichen Pegel wie vor dem Standen der Durchgriffsaussparungen 32 liegen, so daß sichergestellt vird. daß die inneren und äußeren Oberflächen der fertiggestellten Radscheibe 20 über dis gesamte gedruckte sich verjüngende Verbindungsstück 30 einschließlich der Bereiche der Durchgriffsaussparun= gen 32 Druck-Eigenspannungen aufweisen. Das Formstanzen nach außen wird aus diesem Grund und deswegen bevorzugt, weil der nach außen geformte Randsaum 34 den Freiraum zwischen der Radscheibe 20 und der nicht gezeigten Bremstrommel vergrößert, wenn das Rad 10 auf das Fahrzeug montiert ist. Hinsichtlich der Herstellung der Durchgriffsaussparungen 32 wird bevorzugt, diese aus der Richtung vom Inneren der Scheibenhöhlung zu stanzen.

Es wurde festgestellt, daß die Qualität und die Festigkeit des formgestanzten Randsaumes sowie die Höhe und Bestimmtheit der restlichen Druck-Eigenspannung mit großer Sicherheit dadurch gesteuert

ίο werden können, daß die Höhe bzw. der Versetzungsbetrag 40 (Fig.2) des Randsaumes 34 von der äußeren Oberfläche des durchgehenden Verbindungsstücks 30 gemessen wird. Der bevorzugte Betrag 40 der Versetzungshöhe (Fig. 2 und 5) liegt im Bereich von 0,12 bis 2 mm. Ferner wurde festgestellt, daß die Breite 42 (Fig.2) des formgestanzten Randsaumes 34 am Rand der Durchgriffsaussparung 32 12,7 mm nicht unterschreiten sollte.

Fig. 4 zeigt schematisch die Vorrichtung zur Herstellung des Randsaumes 34 an der Radscheibe 20, und zwar ist tin Stanzstempel 50 mittels einer Schraube 52 in einen bewegbaren oberen Schuh '■·<■ eingesetzt und ein Gegenstempel 56 mittels einer Schraube 6ö in der Aussparung eines unteren, feststehenden Schuhs 62 befestigt, wobei noch eine Unterlegscheibe 64 zwischen dem Gegenstampel 56 und dem Boden der Aussparung eingefügt st. Die auftreffende Seite 66 des Stanzstempels 50 folgt im wesentlichen der gewünschten Kontur des Verbindungsstücks 30, während der Gegenstempel 56 außerdem noch einen angeschrägten Bereich 68 an seinem äußeren Rand aufweist, um die Außenkante 70 des abgesetzten Randsaumes 34 leicht konisch zu verformen und dabei Ausbrechgrate zu entfernen, die sonst zu Verletzungen bei der Handhabung des Rades 10 führen könnten. Wie zuvor erwähnt liegt die Scheibenhöhlung normalerweise innen, wenn das Rad an einem Fahrzeug befestigt wird, damit Freiraum für die Bremstrommel verbleibt. Die Ausdrücke »innen« und »außen« werden mit Bezug auf die Scheibenhöhlung gebraucht und nicht mit Bezug auf die Orientieiiing des am Fahrzeug angeordneten Rades.

In Fig. 5 bis 10 sind verschiedene Ausführungsformen von Randsäumen 34 im Schnitt dargestellt. Dabei entspricht Fig. 5 einer vergrößerten Ansicht des Schnittes 5-5 in F i g. 3 und stellt die einfachste Form des abgesetzten Randsaumes 34 dar, wobei die inneren und äußeren Hohlkehlen 72 und 74 scharf und axial zueinander ausgerichtet sind. In Fig. 6 sind zueinander versetzte Bandsaumteile dargestellt, wobei die innere Hohlkehle 72 bezogen auf die Mitte der Durchgriffsaussparung 32. radial außerhalb der Hohlkehle 74 liegt. In F i g. 7 ist die Versetzung umgedreht, d. h. die Hohlkehle 72 ist radial nach innen gegen die Hohlkehle 74 versetzt. Fig.8 stellt einen regelmäßigen Randsaum 34 dar, dessen abgerundete Hohlkehlen 72a und 74a axial zueinander ausgerichtet sind. In Fig. 9 ist die abgerundete innere Hohlkehle 72a radial auswärts versetzt zur äußeren abgerundeten Hohlkehle 74a, während in Fig. 10 die abgerundete innere Hohlkehle 72a nach innen mit Bezug auf die Hohlkehle 74a versetzt ist. Die abgerundete und nach außen versetzte Konfiguration nach Fig.9 wird bevorzugt, weil bei abgerundeten Hohlkehlen unnötige Spannungsspitzen vermiaden werden, während die zueinander Versetzten Hohlkehlen dazu beitragen, ein Abscheren des Randsaumes 34 bei der Herstellung zu vermeiden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Radscheibe, weiche durch das zur Formgebung verwandte Drücken und Pressen Druck-Eigenspannungen aufweist, mit einem zentralen Teil, welcher Naben- und Schraubenbohrungen enthält, mit einem peripheren Rand, der zur Befestigung an einer Felge dient, und mit einem Verbindungsstück, welches den zentralen Teil mit dem peripheren Rand verbindet, in radialer Richtung sich verjüngt und Durchgriffsaussparungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsstück (30) je ein abgesetzter Randsaum (34) jede Durchgriffsaussparung (32) umgibt und gegenüber dem Rest dieses Verbindungsstückes (30) in Richtung weg von der Scheibenhöhlung versetzt ist.

2. Radscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb der Scheibenhöhlung liegende K ihlkehle (72,72a;des Randsaums (34) mit Bezug auf die äußere Hohlkehle (74. 743^) radial nach außen versetzt ist (F i g. 6 und 9).

3. Radscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und äußere Hohlkehle (72a bzw. 74a^abgerundet sind.

4. Radscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Radscheibe (20) auch entlang der Durchgriffsaussparung (32) radial verjüngt und daß der abgesetzte Randsaum (34) um einen im wesentlichen gleichbleibenden Betrag (40) ·η der Größenordnung von 0,12 bis 2 mm versetzt ist.

5. Radscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breitä (42) des abgesetzten Randsaumes (34), gemessen radial zu der Durchgriffsaussparung (32). im wesentlichen gleichförmig und gleich oder kleiner 12,7 mm ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Radscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit folgenden Schritten:

a) auf einem sich drehenden Kern wird eine sich nach außen verjüngende konkave Scheibe a..s einer Rohplatine gedrückt, deren innere und äußere, zur Scheibenhöhlung liegende Oberfläche noch Rest-Druckspannungen enthält;

b) in die sich verjüngende Scheibe werden Durchgriffsaussparungen geschnitten bzw. gestanzt, wobei die Scheibenoberfläche um die Durchgriffsaussparungen herum in eine Rest-Zugspannung versetzt wird;

c) die Ränder um jede Durchgriffsaussparur.g werden nachfolgend kaltbearbeitet;