DE3008738A1

DE3008738A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von aus blech, insbesondere leichtmetallblech gefertigten scheibenraedern

Info

Publication number: DE3008738A1
Application number: DE19803008738
Authority: DE
Inventors: Theo 5330 Königswinter Zimmermann
Original assignee: Lemmerz Werke KGaA
Current assignee: Lemmerz Werke KGaA
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1981-09-17
Also published as: FR2477444B1; GB2071531A; ES8206290A1; ES509462A0; CH652356A5; ES500140A0; IT8112453A0; IT1146004B; ES8301777A1; GB2071531B; DE3008738C2; FR2477444A1; US4378623A

Description

Titel: Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von aus Blech, insbesondere Leichtmetallblech gefertigten Scheibenrädern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenfügen von aus Blech, insbesondere Leichtmetallblech, gefertigten Felgen und ihren Radschüsseln zu Scheibenrädern, indem die Radschüssel mit Preßsitz in die Felge eingebracht und anschließend mit der Felge verschweißt wird.

Es ist bekannt, Scheibenräder aus Stahl aus zwei Teilen herzustellen, indem in die durch Aufweiten oder Stauchen einbaufertig kalibrierte Tiefbettfelge eine - bezogen auf den Innendurchmesser des Felgentiefbettes - mit Übermaß hergestellte Radschüssel eingepreßt wird und anschließend beide Teile miteinander verschweißt werden.

Weiterhin ist es bekannt, komplette Scheibenräder nach dem Verschweißen von Felge und Radschüssel einer nach-

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träglichen Richtoneration durch Biegen, Aufweiten oder Stauchen und ggfls. zusätzlicher spanabhebender Bearbeitung zu unterziehen, um die Rund- und Planlaufeigenschaften des aus kaltverformten Teilen hergestellten Rades zu verbessern. Dies geschieht im allgemeinen dadurch, daß durch plastische Verformung des Radanlagebereichs der Radschüssel und/oder der beiden Felgenschulteroartien (Reifensitzflächen) unter gegenseitiger Beeinflussung dieser beiden axialen und radialen Bezuersebenen die geometrischen Abweichungen bleibend verringert werden (DE-AS 19 09 '553, DE-OS 22 21 210, DE-OS 22 24 027, DE-OS 22 24 109_v DE-OS 23 14 858).

Auch ist es bekannt, die Felgen gegossener Scheibenräder zwecks Herstellung exakter geometrischer Form aufzuweiten oder zu stauchen (DE-AS 24 42 785).

Zu den Energieeinsparungsmaßnahmen der Fahrzeughersteller gehören auch Gewichtseinsparungen am Kraftfahrzeug. Hier bietet sich die Herstellung von Scheibenrädern aus Leichtmetallblech an, da hiermit eine Gewichtsverminderung von etwa 40 % gegenüber den herkömmlichen .Stahlscheibenrädern zu erzielen ist. Insbesondere bei der Fertigung solcher Leichtmetallblechräder nach den gleichen bisher bei der Herstellung von Rädern aus Stahlblech praktizierten Verfahren ergeben sich aber erhebliche Schwierigkeiten. Eine geölte oder gefettete Leichtmetallradschüssel läßt sich zwar ohne übermäßige Riefenbildung in die Felge einziehen, jedoch stellt sich beim Schweißen infolge der schädlichen Kohlenwasserstoff-Schmiermittel eine starke Porenbildung ein. Bei dem für einen Festsitz erforderlichen Einziehübermaß ergeben sich außerdem Verformungen, wie Wellenbildung und Kippen der Radschüssellappen, was zu einem mangelhaften, nicht parallelen Sitz zwischen Radschüssellappen und Felgentiefbett führt, wobei der entstehende Luftspalt

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außerdem Schweißfehler zur Folge hat. Bei den vom Schweißen her geforderten sauberen Oberflächen lassen sich die Teile Oraktisch überhaupt nicht mehr mit Übermaß durch Einpressen ordnungsgemäß ineinander fügen. Beim Einpreßvorgang würde es hier zu einem starken Fressen des Materials kommen, welches einen parallelen Schüsselsitz in der Felge verhindert und zusammen mit den entstehenden Hohlräumen und Riefen zu Schweißnahtfehlern führt, die Ausgangspunkt von Schweißnahtrissen und daraus resultierenden Radbrüchen sind. Zum anderen würde das Fressen zu erheblichen Rund- und Planlaufabweichungen des Rades führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorstehend geschilderten Nachteile ein Verfahren und eine zweckdienliche Vorrichtung für die Fertigung von zumindest hinsichtlich der Fels-e aus Blech, insbesondere Leichtmetallblech hergestellter- Scheibenrädern zu schaffen, mit dem bzw. mit der sich bei größter Sauberkeit der Teile beste Schweißbedingungen erreichen lassen durch planparallelen Festsitz zwischen Radschüsseilappen und Felgentiefbett bei gleichzeitiger Erzielung geringster Rund- und Planlaufabweichungen und höchster Dauerfestigkeitswerte.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Felge und die Radschüssel jeweils mit einem vom Solldurchmesser abweichenden Maß (über- oder Untermaß) vorgefertigt und verformungsfrei zusammengeführt werden, und daß dann die Felge und die Radschüssel bis zur Erzielung des Preßsitzes gemeinsam radial bleibend verformt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich z.B. so durchführen, daß die Felge und die Radschüssel, die jeweils im Durchmesser mit einem Untermaß hergestellt sind, nach dem Zusammenführen gemeinsam bis zur Erzielung des geforderten

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Preßsitzes radial aufgeweitet werden, was durch ein radial von innen und außen wirkendes Werkzeug erreicht werden kann_o Vorzugsweise werden aber die Felge und die Radschüssel jeweils im Durchmesser mit einem Übermaß vorgefertigt und nach dem verformungsfreien Zusammenführen durch ein von außen auf die Felge wirkendes Werkzeug gemeinsam bis zur Erzielung des gewünschten Preßsitzes radial bleibend verformt, was z.B. durch Stauchen bzw₀ mittels eines Ronvorganges erfolgen kann« Hierbei läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter Weise so durchführen, die Felge und die Radschüssel im Durchmesser mit einem solchen Übermaß gefertigt werden, daß nach dem Zusammenführen von Felge und Radschüssel zwischen diesen zunächst ein radialer Luftspalt vorhanden ist. Der Verformungsvorgang läßt sich dann in der Weise durchführen, daß nach Überwindung des Luftsnaltes die Felge auf die Radschüssel radial aufgestaucht wird und dann beide Teile gemeinsam weiter in radialer Richtung bis zur Anlage der Radschüssel gegen einen innenliegenden Gegenhalter od.dgl. gedrückt und bleibend verformt werden. Erfolgt die radiale Verformung von innen nach außen unter Aufweiten der Felge, so kann sinngemäß in gleicher Weise gearbeitet werden. Es empfiehlt sich im übrigen, die Radschüssel während des Verformungsvorganges durch einen Niederhalter in ihrer Lage gegenüber der Felge zu fixieren.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich die Radschüssel und die Felge ohne die sonst übliche Schmierung, d.h. mit metallisch blanken Flächen mit dem gewünschten Fest- bzw. Preßsitz zusammenbringen und anschließend einwandfrei verschweißen, wobei zugleich ein einwandfreier ulanoaralleler, kraftschlüssiger Sitz des Radschüssellap-■oens im Felgenbett ohne Luftspalt bei hoher Ausdruckfestigkeit mit besten Schweißvoraussetzungen, kleinstmöglichen Rund- und Planlaufabweichungen und ohne die für die Bauteilfestigkeit schädlichen Schweißnahtfehler und Riefen-

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bildung erzielbar sind. Zusätzlich kann such ein FormSchluß der Teile miteinander beim Aufstauchen bzw. bei ihrer radialen Verformung erreicht werden. Das erfindunirsgemäße Verfahren kann virtschaftlich und ohne großen Kostenaufwand in den Produktionsganp· eingeführt werden. Der zwischen Felge und Radschüssel vor dem Aufstauchen vorhandene Luftspalt erleichtert dabei die Automatisierung des Einlegevorganges₀

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit Vorteil eine Vorrichtung verwendet werden, die mit einem aus mehreren Segmenten bestehenden, der Kontur der Felge angefaßten Stauchwerkzeug versehen ist. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der innenliegende Gegenhalter an einem die Radschüssel und die Felge tragenden, in das Stauchwerkzeug einführbaren Werkstückträger angeordnet ist, und daß an der Kopfplatte od. dgl. ein sich gegen die Radschüssel legender, elastisch gelagerter Niederhalter vorgesehen ist. Die den Werkstückträger mit dem Gegenhalter tragende hubbewegliche Kopfplatte weist dabei zweckmäßig einen den Niederhalter umgreifenden Keilring mit konischer Gleitfläche auf, während das mehrteilige Stauchwerkzeug an einem mit dem Keilring zusammenwirkenden radial beweglichen mehrteiligen Werkzeugträger angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist hierbei vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß bei dem Pressenhub zunächst der Werkstückträger mit der Felge und der Radschüssel in das Stauchwerkzeug eingeführt und anschließend die Niederhaltenlatte gegen die Radschüssel läuft, bevor der Stauchvorgang durchgeführt wird,

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung im Schnitt dargestellten AusführungsbeiSOiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dabei links im Bild die Situation vor dem Stauchvorgang und rechts im Bild nach erfolgtem Stauchvor-

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Die dargestellte Vorrichtung ist mit einer am Pre^sonbett befestigten Grundplatte 10 versehen, die über Gleit?egmente 11 einen mehrteiligen Werkzeugträger 12 trägt, der aus einzelnen mit Umfangsabstand zueinander angeordneten Ringsegmenten besteht, die in radialer Richtung beweglich auf den Gleitsegmenten 11 geführt sind. Der Werkzeugträger 12 nimmt in einer Lageröffnung ein mehrteiliges Stauchwerkzeug 1? auf, welches ebenfalls aus mehreren in Umfnngsabstand zueinander angeordneten Ringsegmenten besteht, deren Innenkontur 14 der Außenkontur der Felge 15 entspricht.

Eine in Vertikalrichtung hubbewegliche Konfnlatte 16 trägt einen Niederhalter 17, der über Federvorrichtuneren 18 in Hubrichtung elastisch an der Koüfolatte 16 abgestützt ist. An der Unterseite der KoDfülatte 16 ist ein Keilring 19 befestigt, welcher den Niederhalter 17 umschließt und dessen ringförmig konische Gleitfläche 20 mit einer entsr>rerhenden Keilfläche 21 der Rinersegmente des Werkzeugträgers 1? zusammenwirkt. Mit der Korcfnlatte 16 ist über Teleskonführungen 22 ein Aushebekreuz 23 verbunden, das in der Mitte einen zylindrischen Werkstückträger 24 trägt, an welchem ein Werkzeugring als Gegenhalter 25 befestigt ist. Der Werkstückträger 24 ist mit einer im Aushebekreuz 23 zentrierten Auflageplatte 26 versehen.

Die mit der Felge 15 zu verbindende, vorzugsweise aus Leichtmetallblech gefertigte Radschüssel 27 wird, wie in der Zeichnung auf der linken Seite der vertikalen Mittelachse der Vorrichtung dargestellt, auf den Werkstückträger 24 gelegt, so daß der axiale Umfangsflansch 27' den ringförmigen Gegenhalter 25 mit einem geringen radialen Suiel umgreift. Daraufhin wird die durch Kaltverformung aus Metallblech, vorzugsweise Leichtmetallblech gefertigte Felge

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15 auf die Auflageplatte 26 aufgelegt.

Die Felge 15 und die Radschüssel 27 v/erden ,jeweils in ihrem Durchmesser mit einem geringen Übermaß gefertigt, derart, daß bei der Ablage dieser beiden Teile auf den Werkstückträgern 24, 26 auch zwischen dem Umfangsflansch 27' der Radscheibe 27 und der benachbarten Fläche der Felge 15 ein geringes radiales Spiel vorhanden ist, Um einen Preßsitz der Radschüssel 27 innerhalb der Felge 15 zu erreichen, wird die Kopfplatte 16 nach unten gefahren, wobei sich zunächst der Niederhalter 17, wie in der Zeichnung rechts der Mittelachse dargestellt, gegen die Oberseite der Radschüssel 27 legt und diese währenddes nachfolgenden Stauchvorgangs in ihrer Lage gegenüber der Felge fixiert. Bei der weiteren Abwärtsbewegung der Kopfplatte 16 läuft die konische Gleitfläche 20 des Kpilringps 19 geppri die Keil flächen 2-1 der Segmente des Werkzeughalters 12, wodurch diese °>pgmente zusammen mit den Sep-menten des Stauchwerkzeugs 13 senkrecht zur Hubriohtung dpr Kopfplatte, d.h. in radialer Richtung

die Felge 15 gedruckt werden, wodurch dpr Stauchvorbewirkt wird.

Es ist erkennbar, daß zu Beginn des Stauchvnrp^ngs zunächst das radiale Spipl zwischen der Felge ¹5 und der Radschüssel 27 aufgehoben und dann die Fe]ffe 15 und die Radschüssel 27 im Stauchbereich ffemein^m in radialer Richtung bis zur Anlage dos axialen Umf^nP^-SfI ansehes 27' an der Umfanecsflache d*?s Gegenhaitprs 25 bleibend verformt werden, wodurch der Preßsitz der Radschüssel innerhalb der Fele-e erreicht wird. Anschließend kann dann die mit der eingezogenen Radschüssel 27 versehene Felge 15 der Vorrichtung pntnommen und die Rad schüssel ?7 in herkömmlicher Weise mit der Felge 15 vers ch'«^rP ißt we rd en.

Da sowohl die Tiefbettfelge 15 als auch die Radschüssel 27

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im Durchmesser mit einem Übermaß gefertigt werden, ist es möglich, die Feiere 15 verformungsfrei über die Radschüssel 27 zu stülpen. Der zwischen Felge und Radschüssel vor dem Aufstauchen vornandene Luftsnalt erleichtert dabei die Automatisierung des Einlegevorpcanges. Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens und der hierzu verwendbaren Vorrichtung erreicht man einen einwandfreien nlqniarenplpn, kraftschlüssigen Sitz des Radschüssellapnens 27' im Felgenbett ohne Luftspalt bei hoher Ausdruckfestigkeit und bei kleinptmöglicher Rund- und Planlaufabweichung des Rades₀ Die metallisch blanken Teile lassen sich einwandfrei verschweißen. Schädliche Schweißnahtwurzelfehler und Riefenbildung werden vermieden. Außerdem bietet das beschriebene Verfahren die Möglichkeit, beim Verformungsvorgang zugleich eine exakte Kalibrierung bzw_c eine Nachkalibrierung der Felge zur Erzielung einer hohen Maßhaltigkeit insbesondere am Sitz des Reifenfußes durchzuführen.

Das bevorzugte für die Fertigung von Leichtmetallblechrädern bestimmte Verfahren nach der Erfindung läßt sich mit Vorteil auch zur Herstellung herkömmlicher Stahlblech-Scheibenrädern anwenden. Auch ist das Verfahren dann anwendbar, wenn nur die Felge aus Blech, wie insbesondere Leichtmetallblech, besteht, während für die Radschüssel ein Gußteil verwendet wird. Die zur Erzielung des Preßsitzes erforderliche bleibende Verformung läßt sich z.B. durch einen Stauch- oder Rollvorgang oder aber durch ein Aufweiten der Teile erreichen.

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Claims

Ansprüche

1.) Verfahren zum Zusammenfügen von aus Blech, insbesondere Leichtmetallblech, gefertigten Felgen und ihren Radschüsseln zu Scheibenrädern, indem die Radschüssel mit Preßsitz in die Felge eingebracht und anschließend mit der Felge verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge (15) und die Radschüssel (27) ,jeweils mit einem vom Solldurchmesser abweichenden Maß (Überoder Untermaß) vorgefertigt und verformungsfrei zusammengeführt werden, und daß dann die Felge und die Radschüssel bis zur Erzielung des Preßsitzes gemeinsam radial bleibend verformt werden.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge und die Radschüssel jeweils im Durchmesser mit Übermaß vorgefertigt und. nach dem verformungsfreien Zusammenführen durch ein von außen auf die Felge wirkendes Werkzeug gemeinsam bis zur Erzielung des Preßsitzes radial bleibend verformt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Felge (15) und die Radschüssel (27) im Durchmesser mit einem solchen Übermaß gefertigt werden, daß zwischen Felge und Radschüssel ein radialer Luftspalt vorhanden ist, und daß der Verformungsvorgang so durchgeführt wird, daß nach Überwindung des Luftspaltes die Felge auf die Radschüssel radial aufstaucht und dann beide Teile gemeinsam weiter in radialer Richtung bis zur Anlage der Radschüssel gegen einen innenliegenden Gegenhalter gedrückt und bleibend verformt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschüssel (27) während des Verformungsvorgangs durch einen Niederhalter (17) in ihrer Lage gegenüber der Felge (15) fixiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit der radialen Verformung eine Kalibrierung der Felge durchgeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, mit einem aus mehreren Segmenten bestehenden, der Kontur der Felge angepaßten Stauchwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der innenliegende Gegenhalter (25) an einem die Radschüssel (27) und die Felge (15) tragenden, in das Stauchwerkzeug (13) einführbaren Werkstückträger (24)

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angeordnet ist, und daß an der Kopfplatte (16) ein sich gegen die Radschüssel (27) legender, elastisch gelagerter Niederhalter (17) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Werkstückträger (24) mit dem Gegenhalter (25) tragende hubbewegliche Κουΐplatte (16) einen den Niederhalter (17) umgreifenden Keilring (19) mit konischer Gleitfläche (20) trägt, und daß das mehrteilige Stauchwerkzpug (13) in einem mit dem Keilring (19) zusammenwirkenden radial beweglichen mehrteiligen Werkzeugträger (12) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (24) mit der Kopfplatte (16) über eine Teleskopführung (22) in Hubrichtung beweglich verbunden ist.

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