DE2557764B2

DE2557764B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Formung eines Tiefbettfelgenrohlings

Info

Publication number: DE2557764B2
Application number: DE2557764A
Authority: DE
Inventors: Vernon Northbrook Fencl; Johann T. Deerfield Hess; Hans Highland Park Luedi
Original assignee: Grotnes Machine Works Inc Chicago Ill (vsta)
Current assignee: Grotnes Machine Works Inc Chicago Ill (vsta)
Priority date: 1974-12-23
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1978-12-21
Also published as: DE2557764C3; FR2295804A1; US3907371A; IT1049895B; GB1494016A; JPS5175665A; JPS5524371B2; DE2557764A1; FR2295804B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formung eines Tiefbettfelgenrohlings, insbesondere einer Felge für Lastkraftwagen, wobei ein flacher Stahlstreifen in Form eines glatten Zylinders gebogen, und die axialen Stoßkanten miteinander verschweißt werden und an der inneren Fläche des Zylinders eine Formmatrize mit einer über den Umfang laufenden Tiefbettausnehmung angrenzend zum Zentralbereich des Zylinders angeordnet und sowohl auf die äußere Oberfläche des Zylinders ein Kompressionsdruck als auch gleichzeitig auf die Endbereiche des Zylinders ein axialer Stauchdruck zur radial nach innen gerichteten Deformierung des Zylinders ausgeübt werden, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer Tiefbettfelge.

Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung sind aus der GB-PS 4 72 511 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird der in Form eines glatten Zylinders gebogene und an seinen in axialer Richtung verlaufenden Stoßkanten verschweißte Felgenrohling zwischen zwei Teilformmatrizen eingelegt, die zunächst aufeinander zufahren, wobei Randbereiche des Felgenrohlings gekrümmt werden.

Anschließend wird dann ein mittlerer Teil des Felgenrohlings mit einer Walze, welche in radialer Richtung von außen auf die Mantelfläche einwirkt, verformt Der so vorbereitete Felgenrohling wird schließlich in einer weiteren Formvorrichtung verformt, um zumindest im wesentlichen die gewünschte Endform des Felgenprofils zu erhalten.

Nachteilig ist es bei dem bekannten Verfahren, daß zwei verschiedene Formvorrichtungen benötigt werden, von denen jede einen Teil der Profilformung ausführt, so daß bestimmte Felgenbereiche mehrfach in unterschiedlicher Richtung gebogen werden. Weiterhin ist es bei dem bekannten Verfahren nachteilig, daß die Formteile der Formvorrichtungen zumindest während einer Anfangsphase des Formungsvorganges und in bestimmten Bereichen nur punktförmig an dem Material des Felgenrohlings angreifen, so daß es zu außerordentlich hohen Spannungs- und Druckkonzentrationen kommt, was unerwünschte Änderungen der Materialstärke und -struktur mit sich bringt Diese Nachteile ergeben sich im wesentlichen auch bei einer aus der GB-PS 6 32 325 bekannten Felgenformvorrichtung, die ähnlich arbeitet

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. mit der ein Tiefbettfelgenrohrüig so geformt bzw. eine Tiefbettfelge so hergestellt werden kann, daß Biegeverformungen des Materials in wechselnder Richtung vermieden werden können, und eine im Vergleich zum Stande der Technik sehr gleichmäßige Belastung des zu verformenden Materials erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei abgedichteter Umschließung der Zylinderaußenfläche auf diese ein hydraulischer Druck ausgeübt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens hat sich dabei eine Vorrichtung zur Herstellung e'".er Tiefbettfelge, mit einer Formmatrize, mit einer dem Felgenquerschnitt entsprechenden äußeren Form und mit Anordnungen zur Erzeugung eines Formdrucks auf die Außenfläche des um die Formmatrize gelegten Felgenrohlings besonders bewährt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Formmatrize im Innern eines Zylinders, einen so gebildeten Hohlraum abdichtend, angeordnet ist und daß der Zylinder eine Zufuhröffnung für ein hydraulisches Druckmittel aufweist.

Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung bringen durch Anwendung der hydraulischen Formtechnik den entscheidenden Vorteil mit sich, daß die Deformierungskräfte gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Werkstücks verteilt werden, und zwar während der gesamten Einwirkungsdauer. Hierdurch läßt sich ein Ausdünnen und Beschädigen des Felgenmaterials, welches bei mechanisch wirkenden Werkzeugen praktisch unvermeidbar ist, vollständig verhindern. Außerdem wird es möglich, erheblich dünneres Ausgangsmaterial zu verwenden, so daß sich Material-

Wi einsparungen zwischen 10 und 20% ergeben. Dies ist bei einer Tiefbettfelge wegen der Verringerung des Fahrzeuggewichts günstig, fördert aber insbesondere den Fahrkomfort, da bei einer Verringerung der Felgenmasse die gefederte Masse des betreffenden

ι·"« Kraftfahrzeugs entsprechend reduziert wird, was ganz allgemein angestrebt wird. Andererseits führt die Materialeinsparung nicht zu einer Reduzierung der Festigkeit der Felge, da diese in den stark belasteten

Bereichen noch immer eine ausreichende Materialstärke besitzt, da das Material des Felgenrohlings beim Formungsvorgang an keiner Stelle verdünnt wird. Durch die Einwirkung des hydraulischen Druckmittels in radialer Richtung bei gleichzeitigem Wirken hoher axialer Kräfte wird nämlich ein solches Verdünnen vermieden. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, daß die Formwerkzeuge, die bei den Vorrichtungen und Verfahren pemäß dem Stande der Technik relativ schnell verschleißen, beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nur eine denkbar geringe Abnutzung erfahren. Schließlich ist es ein entscheidender Vorteil von Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung, daß erwünschte oder durch die Fertigungstoleranzen bedingte Änderungen der Dicke des Ausgangsmaterials keine Schwierigkeiten beim Formungsvorgang mit sich bringen, da nur auf eine Oberfläche des Ausgangsmaterials eingewirkt wird und die Formwerkzeuge durch unterschiedliche Materialstärken — selbstverständlich solange sich die Dickenänderungen in Grenzen halten — nicht beschädigt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Tiefbettfelge an Hand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 und 2 axiale Schnitte durch die Vorrichtung vor Beginn und nach Abschluß des Formvorganges und

F i g. 3 Querschnitte des Profils des Felgenrohlings für aufeinanderfolgende Bearbeitungsschritte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 weist zwei Preßstempel 11, 12 auf, die innerhalb eines stationären Zylinders 13 angeordnet sind, wobei der Preßstempel 12 an dem Zylinder 13 befestigt ist, während der Preßstempel 11 in axialer Richtung des Zylinders 13 gleitverschieblich ist. Die Axialbewegung des Preßstempels 11 wird mit Hilfe eines hydraulischen Betätigungselements (nicht dargestellt) bewirkt, welches auf eine an dem Preßstempel 11 befestigte Drucksta-ge 14 einwirkt, deren freies Ende in einer Gegenbohrung 15 des stationären Preßstempels 12 geführt ist

Vor Beginn eines Formungsvorgangs wird ein aus Flachmaterial gerollter, geschweißter, zylindrischer Felgenrohling 10 nach Abschleifen seiner Schweißnaht zwischen die Preßstempel It und 12 eingelegt. Verschiebt man nun den Preßstempel 11 in Richtung auf den Preßstempel 12, dann werden die Endbereiche des Zylinders 10 von konischen Oberflächenbereichen 25 und 26 der Preßstempel 11, 12 nach außen aufgeweitet, bis die Randbereiche des Zylinders 10 (bzw. der späteren Felge) an Anschlägen 25a und 26a der Preßstempel 11, 12 anliegen. Nunmehr wird der durch die Preßstempel 11, 12 mit ihren zugeordneten Dichtungen 16, 17 einerseits und durch den Zylinder 13 andererseits begrenzte Formhohlraum über einen Einlaßkanal 18 mit einer unter geregeltem Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit gefüllt, wobei der Zylinder 10 das Entweichen von Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen den Preßstempeln 11 und J2 verhindert. Die Flüssigkeit übt eine anwachsende, radial nach innen gerichtete Kraft auf den Zylinder 10 aus, während der Preßstempel 11 weiter vorgeschoben wird. Flüssigkeit, welche sich dabei innerhalb eines von dem Zylinder 10 umschlossenen Raums 19 befindet, kann durch eine Öffnung 20 und einen Längsdurchlaß 21 in der Druckstange H entweichen. Ferner ist ein Entweichen von Flüssigkeit aus der Bohrung 15 durch einen Durchlaß 22 und eine Queröffnung 23 möglich, die in eine Lagerstange für den stationären Preßstempel 12 eingearbeitet sind.

Während sich der bewegliche Preßstempel 11 aus seiner Zwischenstellung, in der die Ränder des Zylinders 10 an den Anschlägen 25a und 26a anliegen, in die in F i g. 2 gezeigte Endstellung vorschiebt, preßt die übt/ den Einlaßkanal 18 zugeführte Flüssigkeit die Innenwand des Zylinders 10 gegen die Profilflächen der Preßstempel 11 und 12, so daß der Zylinder 10 in eine dem Profil der zusammengeschobenen Preßstempel 11 und 12 entsprechende Form gebracht wird. Die beiden Preßstenipel 11,12 bilden im Zentralbereich bzw. in der Mitte des Zylinders 10 eine in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmung bzw. ein Tiefbeü 24, in das die Zylinderwandung 10 durch den hydraulischen Druck in radialer Richtung hineingedrückt wird, während gleichzeitig eine axiale Belastung des Zylinders 10 durch den Vorschub des Preßstempels 11 aufrechterhalten wird.

Auf diese Weise gelingt es durch die kombinierte Wirkung der Axialbelastung aui Grund der Axialverschiebung des Preßstempels 11 in Richtung auf den Preßstempel 12 und der radialen Belastung mit dem Druckmittel in dem Formhohlraum 18a, das Zylindermaterial in das Tiefbett 24 zu drücken, ohne die Maierialstärke zu verringern. Dabei unterstützt das Stauchen des Zylinders 10 in axialer Richtung wegen der zuvor erfolgten Aufweitung der Endbereiche die radial nach innen gerichtete Verformung durch das Druckmittel.

F i g. 3 zeigt das Felgenprofil (axialer Querschnitt) bei den vorstehend beschriebenen aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten. Im einzelnen zeigt die Teilfigur A das Profil des ursprünglichen glatten Zylinders 10, während die Teilfigur B das Profil nach der kombinierten axialen und radialen Verformung zeigt, wobei in strichpunktierten Linien diejenige Form des Felgenrohlings 10 dargestellt ist, die sich aliein auf Grund der anfänglichen axialen Verformung vor dem Zuführen der hydraulischen Flüssigkeit ergibt. Man sieht, daß die aufgeweiteten Endabschnitte 31 und 32 der Felge durch die Axialbewegung der Preßstempel 11, 12 geformt werden, während das Tiefbett 30 im mittleren Teil des Felgenrohlings 10 durch die kombinierte Wirkung der Axialbewegung der Preßstempel It und !2 und des Flüssigkeitsdruckes im Formhohlraum 18a ausgeformt wird. Gemäß der Teilfigur B besitzt der Endbereich 31 einen öffnungswinkel zwischen 39° und 10''. während der Endbereich 32 einen öffnungswinkel zwischen 39'- und 19° (gegenüber dem glatten Zylinder 10) aufweist. Diese Winkel sind jedoch nicht kritisch und lassen sich durch Verwendung unterschiedlicher Preßstemptl jederzeit leicht ändern.

Ausgehend von dem Profil gemäß Teilfigur B kann der Felgenrohling dann durch Scherungsdefo.-mation bzw. Scherformung in die in der Teilfigur C gezeigte Form gebracht werden. Die Scherformung bewirkt eine Reduzierung der Dicke und eine axiale Verlängerung der Felgenber°iche. die im Betrieb nur geringen

i': Spannungen unterworfen sind. Bei diesen Bereichen handeil es sich um die Endbereiche 31 und 32 zu beiden Seiten des Tiefbetts 30. Zusätzlich zu der Verformung und Ausdünnung des Metalls härtet die Kaltverformung beim Scherformen das Metall in den Endbereichen 31

'■ und 32 der FeIg=. Die Scherformung kann dabei in üblicher Weise und mit Hilfe bekannter Scherforrnungsausrüstungen durchgeführt werden, die hier nicht näher erläutert werden sollen. Die Scherformunr führt zu

einer Verringerung des Öffnungswinkels des Teilbereichs 3) auf Werte zwischen 30" und 15" und auf eine Verringerung des öffnungswinkels des Findbereichs 32 auf Werte zwischen J0° und 9°, wenn man den für die Teilfigur B angegebenen Bereich der öffnungswinkel voraussetzt. Im übrigen hat die Scherformung keinen rinfluß auf das Tiefbett 30 im mittleren Felgenbereieh, wo wegen der im Betrieb hohen Spannungen eine maximale Materialdicke erwünscht ist.

Zur weiteren Fertigstellung der Felge wird diese dann noch einem Walzvorgang unterworfen, um das in der Teilfigur D gezeigte Hndprofil herzustellen. Das Hauptziel des Walzvorgangcs besteht darin, die Ränder 33 und 34 der Felge zu krümmen, um zu der üblichen Felgenfonn zu gelangen. Außerdem glättet der Walzvorgang den inneren Teilbereich 35 des Endbereichs 32 und kann im übrigen mittels üblicher und bekannter Vorrichtungen ausgeführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Formung eines Tiefbettfelgenrohlings, insbesondere einer Felge für Lastkraftwagen, wobei ein flacher Stahlstreifen in Form eines glatten Zylinders gebogen, und die axialen Stoßkanten miteinander verschweißt werden und an der inneren Fläche des Zylinders eine Formmatrize mit einer über den Umfang laufenden Tiefbettausnehmung angrenzend zum Zentralbereich des Zylinders angeordnet und sowohl auf die äußere Oberfläche des Zylinders ein Kompressionsdruck als auch gleichzeitig auf die Endbereiche des Zylinders ein axialer Stauchdruck zur radial nach innen gerichteten Deformierung des Zylinders ausgeübt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei abgedichteter Umschließung der Zylinderaußenfläche auf diese ein hydraulischer Druck ausgeübt wird.

2. Vorrichtung zur Herstellung einer Tiefbettfelge, mit einer Formmatrize mit eirxr dem Felgenquerschnitt entsprechenden äußeren Form und mit Anordnungen zur Erzeugung eines Formdrucks auf die Außenfläche des um die Fonnmatrize gelegten Felgenrohlings, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmatrize (11,12) im Innern eines Zylinders (13), einen so gebildeten Hohlraum (18a,> abdichtend, angeordnet ist, und daß der Zylinder (13) eine Zufuhröffnung (18) für ein hydraulisches Druckmittel aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize aus zwei Teilmatrizen (11, 12) besteilt, wobei die eine Matrize (12) ortsfest im umgebenden Zylinder (13) gelagert und die andere Teilmatrize (11) in diesem Zylinder mittels einer Druckstange (14) kolbenähnlich verschiebbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die bewegliche Teilmatrize (11) lagernde Druckstange (14) in einer ausgerichteten Bohrung (15) der stationären Teilmatrize (12) geführt ist.