DE4138558C2 - Rad und ein Verfahren zum Herstellen des Rades - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rad und ein Verfahren zum Herstellen des Rades nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Radfelgen für Kraftfahrzeuge aus Druckguß ist aufgrund der Einteiligkeit zwischen Radschüssel und Felgenbett ein komplizierter Sandkern im Kokillenwerkzeug erforderlich, um eine gewichtsmäßig leichte Felge in einfacher Gießtechnik herstellen zu können. Bei diesen Felgen mit direkter Anbindung an das Felgenhorn sind im Bereich der Speichenanbindung an das Felgenbett Materialanhäufungen erforderlich und das Gießen beliebig breiter Felgenformate ist begrenzt. Auch die Anordnung der Sandkernteile zwischen den Kernen des Kokillenwerkzeugs zur Bildung von Hohlspeichen mit gleichbleibenden Wandstärken ist aufgrund einer ungenügend gesicherten Kernlagerung nur unzulänglich möglich.

Aus der DE 40 14 368 A1 ist ein Rad und ein Verfahren zur Herstellung des Rades bekannt. Das Rad besteht aus einer mehrere Speichen umfassenden Radschüssel. Diese ist im Bereich des Felgenbettes oder des Wulstsitzes über eine Schweißung mit einer aus einem umgeformten Teil bestehenden Felge verbunden. Desweiteren ist aus der DE-OS 21 34 485 ein Rad bekannt, bei dem ein Felgenteil zur Aufnahme eines Luftreifens mit einem Scheibenteil durch eine Reibungsschweißung verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rad und ein Verfahren zum Herstellen des Rades zu schaffen, das in einfacher Weise in verschiedenen Dimensionen und gewichtsmäßig leicht herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß zwei getrennte Bauelemente des Rades miteinander verbindbar sind und somit der Gießvorgang für die Radschüssel mit einem vereinfacht zu lagernden Sandkern im Unterkern des Kokillenwerkzeugs, der zudem noch präzise zu lagern ist, möglich wird. Die Felge kann somit in anderer Verfahrensweise, z. B. durch Strangpressen oder durch Warmumformung eines Rohlings hergestellt werden, so daß ein kompliziertes Kokillenwerkzeug entfällt. Auch können durch die andere Herstellungsweise das Bett der Felge als die Felgenschüssel beliebig breite Felgenformate hergestellt werden und das Felgenbett kann dann auch aus einem anderen Werkstoff wie die Radschüssel bestehen, was wesentliche Gewichtsvorteile mit sich bringt.

Aufgrund der Trennung der Radschüssel von der Felge bei der Herstellung dieser beiden Elemente wird eine bessere Gießbarkeit der Radschüssel erzielt und zudem ist hierdurch eine gute Sandkernlagerung zur Bildung von Hohlspeichen mit geringem und unbedingt gleichbleibenden dicken Wandstärken möglich.

Die beiden Elemente des Rades, wie die Radschüssel und die Felge werden über eine Reibschweißung miteinander unlösbar verbunden. Hierzu weist die Radschüssel an der Innenseite im Bereich des Felgenraumes zwei Wandungen mit stirnseitigen Schweißflächen auf, denen entsprechende Schweißflächen an der Felge gegenüberstehen. Zwischen den Wandungen beider Elemente wird ein geschlossener Ringkanal gebildet, der mit dem Raum der Hohlspeiche verbunden ist. Hierdurch bildet die Felge einen dichten Abschluß gegenüber dem aufgezogenen Reifen und eine separate Abdichtung eines in die Felge einmündenden Raumes der Hohlspeiche.

Die Schweißflächen an den Stirnseiten der Wandungen der beiden Elemente können je nach den Gegebenheiten entweder in einer gemeinsamen Ebene oder aber in verschiedenen Ebenen angeordnet sein. Dies ist baubedingt und ist abhängig von der Lage des Humps an der Felge.

Die Abstützung der Sandkerne zur Herstellung des Rades ist insbesondere im Bereich der Hohlspeichen in verschiedenen Arten möglich, was in Abhängigkeit von der Ausbildung der Hohlspeichen erfolgt, ob diese sich z. B. unmittelbar bis zur Nabe durchgehend erstrecken, im Abstand zur Nabe enden, in den Befestigungsbohrungen des Rades enden oder vor den Befestigungsbohrungen abgeschlossen sind. In jedem dieser Fälle ist ein Sandkern in den Hohlspeichen zur Bildung der Hohlspeichen möglich, der durch seine präzise Abstützung eine gleichbleibend relativ dünne Wandstärke von 3,5 bis 4 mm bewirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 ein Rad im Schnitt durch eine Hohlrippe,

Fig. 2 einen Teilausschnitt des Rades im Bereich einer Luftöffnung mit den Schweißflächen,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 mit Schweißflächen,

Fig. 4 bis 7 verschiedene Anordnungen der Sandkerne im Kokillenwerkzeug zur Bildung der Hohlspeichen und

Fig. 8 eine beispielsweise Ausführung des Rades mit Felgenschüssel und Felge zum Reibschweißen.

Ein Rad 1 gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus zwei Teilen, einer Radschüssel 2 und einer Felge 1 mit Bett 3. Diese beiden Teile werden in verschiedenen Verfahren hergestellt und miteinander über eine Reibschweißung R verbunden. Die Radschüssel 2 besteht beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung und wird im Druckguß in einem Kokillenwerkzeug hergestellt und das Felgenbett 3 wird entweder aus einem gegossenen Rohling, durch Warmumformung auf einer Rollendruckmaschine hergestellt oder es kann auch aus einem stranggepreßten Rohrstück gefertigt werden.

Die Radschüssel 2 wird, wie die Fig. 4 bis 7 beispielsweise zeigen, in einem Kokillenwerkzeug 4, das aus einem Unterkern 5 und einem Oberkern 6 besteht, gegossen. Zur Erzielung des Rades 1 ist zwischen den Kernen 5 und 6 ein Sandkern 7 angeordnet. Dieser kann zur Bildung der Hohlspeichen 8 unterschiedlich am Unterkern 5 abgestützt sein. So zeigt Fig. 4 den Sandkern 7 mit einer Abstützung im Bereich der Nabe 9 sowie im Bereich des Felgenhornes 10. Im dazwischenliegenden Bereich von den Kernen 5 und 6 und dem Sandkern 7 ergeben sich die Wandungen der Hohlspeichen 8. Bei der weiteren Ausführung gemäß Fig. 5 wird der Sandkern 7a fliegend gelagert, und zwar im Bereich des Felgenhornes 10. Eine weitere Lagerung im Bereich der Nabe 9 ist nicht vorgesehen. Weitere Möglichkeiten der Lagerung des Sandkernes 7b und 7c sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Bei diesen Ausführungen ist der Sandkern 7b und 7c im Bereich des Felgenhornes 10 am Unterkern 5 sowie im Bereich von Ausnehmungen 12 von Befestigungsschrauben vorgesehen.

Der Sandkern 7 bis 7c ist im Bereich des Felgenhorns 10 so angeordnet, daß sich als konzentrische Kreisringe ausgebildete parallel liegende Wandungen 13 und 14 an der Felgenschüssel 2 ergeben, die stirnseitig jeweils ebene Schweißflächen 15 und 16 bilden, die korrespondierend zu weiteren Schweißflächen 15a und 16a an Wandungen 13a und 14a des Felgenbettes 3 liegen.

Diese Wandungen 13, 14 und 13a, 14a bilden zwischen sich einen Teilraum 17 und 18, der nach der Verschweißung der beiden Radteile 2 und 3 einen geschlossenen Ringraum ergibt.

Die Wandungen 13 und 13a liegen auf einem Kreisring mit einem größeren Durchmesser D als die Wandungen 14 und 14a auf dem Durchmesser d. Wie Fig. 1 näher zeigt, ist die Schweißfläche 15 beispielsweise an der Stirnseite der Wandung 13 in einer Ebene X-X angeordnet, die gegenüber der weiteren, in der Ebene Y-Y angeordnete Schweißfläche 16 zurückverlagert ist. Eine solche Ausführung ist erforderlich, damit der Hump 19 noch vollständig dem Felgenbett 3 zuzuordnen ist. Bei einer anderen Bemessung des Felgenbettes 3 können die Schweißflächen 15 und 16 auch in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein.

In Fig. 8 ist die Anordnung der Radteile 2 und 3 zur Reibschweißung R näher dargestellt. So wird das Rad 1 über Einrichtungen 20, 21 gespannt und über Anschläge 22 bis 25 gehalten. Durch Verdrehen eines der Felgenteile 2 und 3 erfolgt in bekannter Weise eine Verbindung durch eine Reibschweißung R.

Die Herstellung des Felgenbettes 3 aus einem stranggepreßten Rohrstück erfolgt in der Weise, daß zur Bildung der Wandungen 13a und 14a mit den zugehörigen stirnseitigen Schweißflächen 15a und 16a das Rohrstück stirnseitig gespalten und nachfolgend das eigentlich Bett des Rades 1 mit einer Bearbeitungsschräge 26 fertiggestellt wird. Eine Nachbearbeitung der Flächen des Felgenbettes erfolgt durch Abdrehen.

Die Herstellung des Felgenbettes 3 aus einem gegossenen Rohling erfolgt durch Warmumformung, wobei das Bett der Felge 1 über mehrere Rollen in einer Druckmaschine zu einem profilierten Felgenbett 3 mit den Wandungen 13a und 14a und den Schweißflächen 15a und 16a geformt wird.

Wie z. B. aus den Fig. 1 und 3 in Verbindung mit Fig. 2 zu erkennen ist, endet der Hohlraum 27 der Speiche 8 im von den Teilräumen 17 und 18 gebildeten gemeinsamen Ringraum, so daß keine separate Abdichtung zum Reifen mehr erfolgen muß. Eine solche Gestaltung der Felge 1 wird im wesentlichen durch die Verbindung der Radteile 2 und 3 über die Reibschweißung R ermöglicht.

Claims (8)

1. Rad mit einer mehrere Speichen umfassenden gegossenen Radschüssel, die im Bereich des Felgenbettes oder des Wulstsitzes über eine Schweißung mit einer aus einem umgeformten Teil bestehenden Felge verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Radschüssel (2) Hohlspeichen (8) aufweist und über eine Reibschweißung (R) mit der Felge (3) verbunden wird, wobei die Radschüssel (2) an der Innenseite (S) mindestens zwei als Kreisringe (K) umlaufende ebene Schweißflächen (15, 16) aufweist, die korrespondierend zu weiteren gegenüberstehenden ebenen Schweißflächen (15a, 16a) der Felge (3) angeordnet sind.

2. Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberstehenden Schweißflächen (15 und 15a sowie 16 und 16a) an den Stirnseiten der Wandungen (13 und 13a, 14 und 14a) sowohl an der Radschüssel (2) als auch an der Felge (3) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

3. Rad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den die Schweißflächen (15, 15a und 16, 16a) stirnseitig aufweisenden Wandungen (13, 13a, 14, 14a) an der Radschüssel (2) und an der Felge (3) jeweils gegeneinander gerichtete offene Teilringräume (17, 18) gebildet werden, die bei verbundener Radschüssel (2) mit Felge (3) einen geschlossenen Ringkanal darstellen, der mit den Innenräumen der Hohlspeichen (8) verbunden ist.

4. Verfahren zur Herstellung der Felge des Rades mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Felgenbett der Felge (3) aus einem stranggepreßten Rohrstück besteht, bei dem zur Bildung der beiden umlaufenden Schweißflächen (15a, 16a) das Rohrstück stirnseitig gespalten und der Spalt zur Erzielung korrespondierender Schweißflächen in den Wandungen (13a, 14a) aufgeweitet und nachfolgend eine Bearbeitungsschräge (26) vorgeformt und die Felge (3) durch Druckwalzen fertiggestellt wird.

5. Verfahren zur Herstellung der Felge des Rades mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Felgenbett der Felge (3) aus einem gegossenen Rohling besteht, der über mehrere Rollen in einer Druckmaschine zu einem profilierten Felgenbett mit stirnseitigen Schweißflächen (15a, 16a) in den Wandungen (13a, 14a) umgeformt wird.

6. Verfahren zur Herstellung der Radscheibe des Rades mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sandkern (7) am Unterkern (5) des Kokillenwerkzeugs (4) im Bereich des Felgenhornes (10) und der Nabe (9) abgestützt ist, wobei der Sandkern (7) zwischen diesen Abstützungen freiliegend zum Unter- und Oberkern (5, 6) zur Bildung einer gleichbleibenden Wanddicke der Hohlspeichen (8) angeordnet ist.

7. Verfahren zur Herstellung der Radscheibe des Rades mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sandkern (7a) im Bereich des Felgenhornes (10) am Unterkern (5) abgestützt ist und mit seinem abgekehrten, zur Nabe (9) gerichteten Ende freiliegend zwischen den beiden Kernen (5 und 6) zur Bildung der gleichbleibenden Wanddicke der Hohlspeichen (8) angeordnet ist.

8. Verfahren zur Herstellung der Radscheibe des Rades mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sandkern (7b bzw. 7c) im Bereich des Felgenhornes (10) am Unterkern (5) und mit seinem gegenüberliegenden Ende in Ausnehmungen (12) des Unterkerns (5) abgestützt ist und der zwischen diesen beiden Abstützungen liegende Bereich des Sandkernes freiliegend zwischen dem Unterkern (5) und dem Oberkern (6) zur Bildung der gleichbleibenden Wanddicke der Hohlspeichen (8) angeordnet ist.