輕金屬輪的製作方法
2023-06-24 13:10:11 1
專利名稱：輕金屬輪的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述的輪，本發明尤其涉及一種汽車的輕金屬輪。
背景技術：
在輕金屬輪中，理想的減重常常伴隨著剛性和耐磨性的減小。為了提供一種相對於傳統輪重量較小、機械性能得到提高的輪，在WO01/17799A1中提出在輪輞內床或者輪輞外床區域內採用了輪廓段，該輪廓段沿著輪的圓周方向形成一個至少以段的方式通過的空心室。優選地提出鋼背作為輪廓件，該鋼背被設置到輪輞內床或者輪輞外床的區域內，並且藉助合適的固定方法不僅使相互連接起來而且與鄰近的輪的元件相連起來。但是，製造和裝配這樣成形的輪證明是相對費用較高並且昂貴的。
發明內容
本發明的目的是這樣地開發汽車的輪、尤其是輕金屬輪，以致它在保持重量輕並且機械性能較高的情況下同時使製造費用較低和裝配方便。
通過具有權利要求1所述的特徵的輪來實現這個目的。
根據本發明，在輪內側和/或輪外側的區域內形成一個沿著圓周方向至少以段的方式通過的空心室，該空心室在輪輞內床或者輪輞外床的區域內藉助輪廓壁來限制出，該輪廓壁形成一體。因此，減小了製造費用，並且可以方便地裝配該輪以形成空心室的上面罩。
根據本發明的優選實施方式，輪廓壁由環形的整體殼層形成，該整體殼層被推移到輪輞內床或者輪輞外床的理想區域內並且固定在那裡。因此，可以特別方便地安裝輪。
優選的是，整體殼層從輪外側被推移到輪輞外床的區域中，因此整體殼層可以方便地從外部進入。
當整體殼體還具有至少一個沿著輪轂方向的橋接部時，其中該橋接部各自與輪轂的至少一個輪輻擰在一起，整體殼層和輪的其它元件之間的連接可以以特別方便和可靠的方式來形成。
根據本發明的另一個實施方式，整體殼層從輪內側被推移到輪輞外床的區域中，輪輞內床的區域無切削地變形，因此在沒有離開一個從外部可以看見的分界面的情況下，可以實現整體殼層的置入。
根據本發明的另一個實施方式，輪廓壁與輪形成一體，因此製造費用明顯減小了。
優選地，輪廓壁在輪輞外角狀體的區域內形成為無切削變形的環形橋接部，該環形橋接部可以向內變形，因此在輪輞外床的區域內，也在輪廓壁和輪之間沒有固定措施的情況下，朝向輪的內側為輪胎形成穩定的支承面。
優選的是，輪廓壁在變形的情況下形成輪輞外角狀體的至少上部段，因此可以確保方便地進入。
優選的是，通過輪廓壁的變形在輪輞內角狀體和/或在輪輞外角狀體內形成空心室，因此輪輞內角狀體或者輪輞外角狀體還提高了穩定性。
本發明的製造輪的方法具有下面步驟-鑄造出具有一個輪轂和一個垂直延伸的段的坯體，該段具有四個徑向環繞的環形橋接部，-在該段中粗車出輪輞的結構，及粗車出形成輪輞外角狀體的環形橋接部的支承表面，-拉伸該段並且使形成輪廓壁的環形橋接部重新成形，以形成與輪輞外角狀體毗連的空心室；-粗車出形成輪輞內角狀體的環形橋接部的支承表面；及-使形成輪廓壁的環形橋接部進行重新成形以形成毗連輪輞內角狀體的空心室。
在本發明方法的一個實施方式中，重新成形過的環形橋接部通過焊接、優選為通過雷射焊接固定在形成輪輞外角狀體或者輪輞內角狀體的環形橋接部上。但是，這個操作步驟也可以省去，因為這種固定已通過把輪廓壁支撐在輪輞外角狀體或者輪輞內角狀體上來得到確保。
本發明的其它細節、特徵和優點由參照附圖的下面描述來給出。其中圖1以半個截面示出了本發明的輪的第一實施方式；圖1a以半個截面示出了圖1的本發明輪的第一實施方式的製造過程的示意圖；圖2以半個截面示出了本發明的輪的第二實施方式；圖3以半個截面示出了本發明的輪的第三實施方式；圖4以半個截面示出了本發明的輪的第四實施方式；圖5以半個截面示出了本發明的輪的第五實施方式；圖6以半個截面示出了本發明的輪的第六實施方式；圖7以半個截面示出了本發明的輪的第七實施方式；圖8以半個截面示出了坯體；圖9以半個截面示出了拉伸之後的、圖8的坯體；圖10示出了機加工之後的、圖9的坯體；圖11以半個截面示出了本發明輪的第八實施方式；圖12以半個截面示出了本發明的輪的第九實施方式；圖13以半個截面示出了本發明的輪的第十實施方式。
具體實施例方式
輪1的基本結構在所有實施例中是相同的。輪1通常由輪輞10和輪轂12構成。
輪輞10具有輪輞外床14和輪輞內床16。該輪輞外床14在輪輞外角狀體18中轉變成輪外側，同時輪輞內床16在輪輞內角狀體20中轉變成輪內側。輪胎(未示出)被保持在輪輞外角狀體18和輪輞內角狀體20之間，該輪胎位於輪輞外床14和輪輞內床16上並且側部緊貼輪輞外角狀體18和輪輞內角狀體20。
輪轂12具有許多輪輻22，這些輪輻通常出於減輕重量的原因形成為空心輪輻，並且各自具有輪輻空心室24。
在輪外側的區域中形成一個沿著圓周方向至少部分貫通的空心室26，在這裡，該空心室26布置在輪輞外床14的區域中。在輪輞內床16的區域中形成空心室27(參見圖11、12和13)當然也是可以的。通常在輪輻22的區域內，在輪輻空心室24和環形空心室26之間具有連通連接，因此，具有最外部穩定的並且同時剛性較好的空心室結構，該空心室結構可以改善撞擊性能。
空心室26在輪輞外床14的區域內各自藉助輪廓壁28來限定出，該輪廓壁28同時用作輪胎的支撐面。在類似方式中，空心室27在輪輞內床16的區域內通過輪廓壁28來限制出，該輪廓壁28也用作輪胎的支承面。此外，輪廓壁28這樣地被再成形，以致在輪輞內角狀體20(參見圖13)或者輪輞外角狀體18的內部形成空心室29，因此輪廓壁28和所形成的空心室29向外地支撐輪胎。
在所有實施例中，輪廓壁28優選地由不能冷鍛的、所謂的塑性材料或者可以進行熱變形的鑄造合金形成。在圖1-3的實施方式中，由相應的材料來製造輪廓壁28和輪的其它零件在任何時候都是可以的，優選地由合金WN AC-ALSi12Mg或者EN AC-ALSi7Mg。
在圖1的實施方式中，輪廓壁28由整體殼層30形成，該整體殼層30包括輪輞外床14的大部分和輪輞外角狀體18。獨立地由輪1的其它元件來形成環形整體殼層30，並且整體殼層30在輪輞外床14的區域或者輪輻22內具有兩個平坦的接觸表面35、36，這兩個表面35、36與兩個相應的橋接部37、38相連。因此，整體殼層30從輪外側推到輪上，直到接觸表面35、36和橋接部37、38一起位於合適的位置上為止。固定優選地通過本身公知的連接技術如焊接或者粘貼實現。
有利的是，整體殼層30作為軸向向外運動的法蘭11被澆鑄到輪1上，在接觸位置13上從輪1中拆下，並且在進行切屑加工以製造出如前面所述的、形狀理想的整體殼層30之後通過接觸位置35、36設置在橋接部37、38上(參見圖1a)。在這種方式中，可以確保在與輪1相同的條件下澆鑄出整體殼層30。
在圖2中，示出了類似實施方式，但是整體殼層31進一步延伸到輪內側，在那裡它支撐在縱向的、平坦的輪輞10的中間段40上。在輪輞外角狀體18的下方，整體殼層31還具有一個沿著輪轂12方向取向的橋接部42，該橋接部42與輪轂12中的相應空隙相嚙合，並且與之擰緊在一起，在使用的情況下可以使用合適的密封劑。這種結構特別堅固並且可以方便地安裝/拆下整體殼層31。可能地，在輪輞10的平坦表面40的區域內的整體殼層31也通過上部所謂的粘合劑與它相連。這樣的結構也提供了這樣的一種可能性，即把支撐體安裝在平坦表面40上以實現自潤滑。
根據圖3所示的實施方式，整體殼層32隻形成為輪輞外床14的一部分，而輪輞外角狀體18與輪1的基本支架形成一體。因此整體殼層32不可能從輪外側加入。而是輪的基本支架在後面輪輞內床的區域內首先只具有平坦的、環形的基本表面44，整體殼層32從輪內側被推到該基本表面上，直到連接到輪輞外角狀體18和因此連接到輪輞外床14的區域內的預置橋接部45中為止。這裡也可以使用上面所提及的、公知的連接技術。最後，平坦的基本表面44這樣地變形，以致產生了合適的輪輞內床16和輪輞內角狀體20。
在圖4-6中示出了實施方式，其中在輪輞外床14的區域內的輪廓壁28由與輪橋接部形成一體的、環繞的環形橋接部48、49、50來形成。在類似方式中，圖12示出了一個實施方式，在這個實施方式中，在與輪橋接部形成一體的、環繞的環形橋接部53上形成位於輪輞內床16的區域內的輪廓壁。各自形成環形橋接部48、49、50、53的坯件與變形時的中間情況一樣作為具有黑色外輪廓的白色表面被示出，而終態被示成陰影部分。藉助在坯件中所形成的環形橋接部48、49、50、53，在變形之後磨掉外側材料，從而使輪廓壁28得到理想的厚度和形狀。尤其地，在輪廓壁28中形成一個環繞槽，輪胎不僅向內而且向外地被支撐在該環繞槽中。
圖4示出了一個特別簡單的變形，在變形中，環形橋接部48隻形成輪轂12的延伸部，並且向著輪的內側這樣地彎曲，以致形成了輪輞外床14和與輪輞10相連的橋接部54。根據彎曲的輪廓壁28的幾何形狀，這個實施方式能承受非常大的負荷。
在圖5所示的實施方式中，輪輞外角狀體18與環形橋接部相分開地形成，該環形橋接部49通過使用合適的分離介質來隔開，並且向內傾斜。如圖12所示，在類似方式中，環形橋接部53與輪輞內角狀體20相分離地形成，該環形橋接部向內傾斜，從而形成環繞空心室27。
圖6示出了一個類似的實施方式，其中，在這種情況下，環形橋接部50具有一個以一個角度伸出的第二突出部56，該第二突出部56在變形過程之後形成輪輞外角狀體18。
此外，環形橋接部51可以布置在輪輞外床14的區域中，它向外地變形，並且在希望時，輪轂12在輪輞外角狀體18的區域中向上包圍(參見圖7)。圖11示出了另一個實施方式，在該實施方式中，環形橋接部52以類似方式布置在輪輞內床16的區域中，它向外地變形。但是，在這個實施例中，輪輞內角狀體20不是從變形的環形橋接部52向上包圍，但是位於轉變為輪輞10的輪輞內角狀體20的側部上的陰影部分上。
在圖4-7所示出的實施方式中，變形橋接部可以與各自對置的平面相連接，但是也可以不必如此，因為通過變形已經提供了足夠大的負荷能力。
圖13示出了另一個優選實施方式，其中環形橋接部54這樣地布置在輪輞內床16的區域內，以致環形橋接部54在環繞的環形橋接部55上向外進行變形之後，通過環形橋接部54和55使輪輞內角狀體20形成有一個形成在內部的環繞空心室29。這樣所形成的輪輞內角狀體20在較小重量時具有更高的穩定性。在類似方式中(未示出)，也由兩個環繞的環形橋接部來形成輪輞外角狀體，該外角狀體具有空心室。此外，還具有這樣的可能性，在輪輞內床或者輪輞外床的區域內和位於輪輞內角狀體或者輪輞外角狀體內布置著環繞的空心室。
可以想到許多直到現在沒有描述過的、其它幾何形狀的實施方式，但是可以實現本發明的思想。
根據圖8到10來描述用來製造圖4-7所示的實施方式的本發明輪的方法。
圖8以半個截面示出了坯件101，該坯件已經公知為具有輪輻22的輪轂12，並且具有垂直延伸的段110，這些段的輪輞10進行工作。段110具有四個徑向延伸的環形橋接部118、120、128、129。坯件101由鋁合金如合金WN AC-ALSi12Mg或者EN AC-ALSi7Mg來鑄造出來。
在坯體101冷卻之後，在段110中粗車出輪輞10的結構。因此在環形橋接部118中為再成形過的環形橋接部128車削出支承表面。之後，環形橋接部128在切削加工之後可能會向外彎曲，因此環形橋接部128的自由端位於環形橋接部118的支承表面上，並且因此形成輪輞外床14。此外，段110被拉伸，從而確定輪輞10的最後寬度。
接下來，在環形橋接部120中為已再成形過的環形橋接部129車削出支承表面，並且該環形橋接部129在切削加工之後可能向外彎曲，直到它位於環形橋接部129中的支撐表面上為止，因此形成了輪輞內床16(參見圖9)。
這兩個再成形過的環形橋接部128和129可以通過焊接、優選地通過雷射焊接逐點地固定在環形橋接部118和120的支承表面上，或者通過完全環繞的焊接縫來固定。通過完全環繞的焊接縫，該通過輪廓壁28所形成的空心室26被密封地封閉。但是，這樣的固定不需要來自固定原因；為了實現本發明的主要效果，因此在環形橋接部128和129或者由它所形成的輪廓壁28支撐在由環形橋接部118所形成的輪輞外角狀體或者支撐在由環形橋接部120所形成的輪輞內角狀體20上時，它已經足夠了。輔助的、導致工作量或者費用增大的、焊接的製造步驟可以優選地被去掉。
之後，以公知的熱處理方式來處理坯體101，從而通過變形步驟來除去材料中產生的應力。
隨後又以公知的方式來進行壞體101的機械、切削加工，其中在環形橋接部120被用來形成輪輞內角狀體20時，由環形橋接部118來使輪輞外角狀體18工作。在環形橋接部128和129的上表面上，材料伸出以在輪輞內床16和輪輞外床14的區域內形成輪廓壁28。尤其地，在輪廓壁28的外側中形成環繞槽，輪胎不僅向內而且向外地支撐在該環繞槽中。
在輪1到達理想形狀之後(參見圖10)，施加上表面塗層、例如輪1的塗漆。
當然，所描述的方法也可以用來製造本發明的輪，該齒輪只在輪輞外床14的區域內或者只在輪輞內床16的區域內具有輪廓壁28。
權利要求
1.一種輪，尤其一種用於汽車的輕金屬輪，它主要包括輪轂(12)和輪輞(10)，其中輪輞具有輪輞內床(16)和輪輞外床(14)，該輪輞內床和輪輞外床轉變成輪內側的輪輞內角狀體(20)或者輪外側的輪輞外角狀體(18)，其中在輪內側和/或輪外側的區域內形成一個沿著圓周方向至少以段的方式通過的空心室(26、27、29)，該空心室在輪輞內床(16)或者輪輞外床(14)的區域內藉助輪廓壁(28)來限制出，其特徵在於，該輪廓壁(28)形成一體。
2.如權利要求1所述的輪，其特徵在於，輪廓壁(28)由環形的整體殼層(30、31、32)形成。
3.如權利要求2所述的輪，其特徵在於，該整體殼層(30、31、32)被推移到輪輞內床(16)或者輪輞外床(14)的區域內並且固定在那裡。
4.如權利要求2或者3所述的輪，其特徵在於，整體殼層(30、31)從輪外側被推移到輪輞外床(14)的區域中。
5.如權利要求4所述的輪，其特徵在於，整體殼層(30、31)形成輪輞外床(14)的至少一部分和輪輞外角狀體(18)。
6.如權利要求5所述的輪，其特徵在於，整體殼層(31)具有至少一個沿著輪轂的方向的橋接部(42)，該橋接部各自與輪轂(12)的至少一個輪輻(22)擰在一起。
7.如權利要求2或者3所述的輪，其特徵在於，整體殼層(32)從輪內側被推移到輪輞外床(14)的區域中，輪輞內床(16)的區域無切削地變形。
8.如權利要求1所述的輪，其特徵在於，輪廓壁(28)與輪形成一體。
9.如權利要求8所述的輪，其特徵在於，輪廓壁(28)形成為無切削變形的環形橋接部(48、49、50、51、52、53、54)。
10.如權利要求9所述的輪，其特徵在於，該環形橋接部(48、49、50)布置在輪輞外角狀體(18)的區域內，並且可以向內變形。
11.如權利要求9所述的輪，其特徵在於，環形橋接部(51)布置在輪輞外角狀體(18)的區域中，並且可以向外變形。
12.如權利要求9所述的輪，其特徵在於，環形橋接部(53)布置在輪輞內角狀體(20)的區域內，並且可以向內變形。
13.如權利要求9所述的輪，其特徵在於，環形橋接部(52)布置在輪輞內角狀體(20)的區域中，並且可以向外變形。
14.如權利要求8-13任一項所述的輪，其特徵在於，輪廓壁(28)在變形狀態下形成輪輞外角狀體(18)的至少一個上部段。
15.如權利要求8-14任一項所述的輪，其特徵在於，通過輪廓壁(28)的變形在輪輞內角狀體(20)和/或在輪輞外角狀體(18)內形成空心室(29)。
16.一種製造如權利要求8-15任一項所述的輪的方法，它具有下面步驟-鑄造出具有一個輪轂(12)和一個垂直延伸的段(110)的坯體(101)，該段(110)具有四個徑向環繞的環形橋接部(118、120、128、129)，-在該段(110)中粗車出輪輞(10)的結構和環形橋接部(118)的支承表面，-拉伸該段(110)並且使環形橋接部(128)重新成形；-粗車出環形橋接部(120)的支承表面；及-使環形橋接部(129)進行重新成形。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，之後，環形橋接部(128、129)通過焊接固定在環形橋接部(118、120)上。
18.如權利要求16或者17所述的方法，其特徵在於，之後，使坯體(101)進行熱處理。
19.如權利要求16-18任一項所述的方法，其特徵在於，對坯體(101)進行切削加工。
20.如權利要求16-19任一項所述的方法，其特徵在於，在輪(1)上施加上表面塗層。
全文摘要
本發明公開了一種輪，尤其是一種用於汽車的輕金屬輪，它包括輪轂(12)和輪輞(10)，其中輪輞具有輪輞內床(16)和輪輞外床(14)，該輪輞內床和輪輞外床轉變成輪內側的輪輞內角狀體(20)或者輪外側的輪輞外角狀體(18)。在輪內側和/或輪外側的區域內形成一個沿著圓周方向至少部分連續地延伸的空心室(26、27、29)，該空心室在輪輞內床(16)或者輪輞外床(14)的區域內藉助輪廓壁(28)來限制出。為了得到費用特別划算的、可以承受機械應力的結構，因此使輪廓壁(28)形成為一個單一零件。
文檔編號B60B21/10GK1968830SQ200580020020
公開日2007年5月23日 申請日期2005年6月14日 優先權日2004年6月16日
發明者H·鮑姆加特納 申請人:Bbs汽車運動及工程有限公司