用于制造深槽轮辋的方法、深槽轮辋以及具有深槽轮辋的商用车辆用车轮与流程

几十年来，具有一体式钢制深槽轮辋和焊接连接的轮盘的商用车轮已经成为用于商用车辆的标准。在很多情况下，对应的商用车轮设置有外部阀，即，阀坐置于车轮上、轮辋的外陡锥形胎圈座和轮盘的外表面之间、轮盘外侧的空间中，轮盘被适当地定形，以在商用车辆上为盘式制动器创造足够的自由空间。例如，具有15°陡锥形胎圈座的对应的深槽轮辋的基本结构和所要求的尺寸由etrto标准化。商用车轮的基本设计要求是强度最大化而重量最小化以及较低的制造成本。

为了减轻重量，在车轮领域中已知的做法是将轮辋的在轮辋或车轮的操作使用期间必须承受相对较低的机械负载的区带设置为具有减小的壁厚或材料厚度。为此，例如de19924062a1提出将用于制造轮辋的轮辋坯料(金属板环)夹紧在柱形滚压成型芯轴上，之后借助于压型辊使轮辋纵断面成形为一定形状，然后借助于自旋辊使坯料轴向地伸展，从而形成具有限定的壁厚减小的局部区带。然后在单独的压型机上使轮辋纵断面成形为最终形状。

de202005021881u1描述了一种装置以及可以在所述装置上使用以便制造具有优化重量的轮辋的方法，其中使用自旋工作站来使轮辋坯料呈锥形地扩展，此时轮辋坯料的壁厚则借助于自旋工作站之后的旋压(flowturning)工作站中的旋压在轮辋坯料的扩展侧处改变，之后进行最终压型。

本发明的目的是提供一种重量减轻的商用车轮，其具有深槽轮辋并且可以以有利的方式制造而成。

为了实现该目的，本发明提出一种方法，在该方法中，至少一个局部区带中的壁厚减小在至少一个陡锥形胎圈座的压型步骤期间发生，并且该陡锥形胎圈座具有一区段，该区段的壁厚相对于设置为用于盘附接区的区带中的壁厚减小超过20％。在其中一个压型步骤中、优选地轮辋坯料的环端部于预压型步骤中倾斜之后的第一压型步骤中、选择性地形成壁厚减小具有的优点是不需要额外的工作站或机器，因此可以缩短生产时间。在借助于压型辊在压型期间在陡锥形胎圈座中选择性地设置壁厚减小在研究中还令人惊讶地示出在成品车轮上、盘附接区和轮辋深凹槽之间存在轻微的应力消除，结果是，使用根据本发明对应地设计的深槽轮辋而制造的车轮的强度存在整体改善。

根据有利的可能方法，仅外陡锥形胎圈座和/或内陡锥形胎圈座具有相对于盘附接区中的壁厚减小超过20％的壁厚。作为替代方案，可以仅外陡锥形胎圈座和内陡锥形胎圈座以及轮辋深凹槽具有相对于设置为用于盘附接区的区带中的壁厚减小超过20％的壁厚。不言而喻，其他区带同样可以具有相对于盘附接区中的壁厚减小的壁厚，但是该减小量则小于在所提到的局部区带中的根据本发明的壁厚减小量。根据本发明实现的两个陡锥形胎圈座中的减小的壁厚可以具有相同的大小或者可以不同，并且在深槽轮辋上形成的减小的壁厚也可以与一个陡锥形胎圈座或两个陡锥形胎圈座的区域中的减小的壁厚具有相同大小或者不同。

一个或多个陡锥形胎圈座中的壁厚减小的区段的压型在朝向最近的轮辋凸缘的方向上进行，为此目的，成品车轮上具有壁厚减小的区段优选地具有锥形纵断面并且在更靠近深凹槽基部的一侧上比在更靠近轮辋凸缘的一侧上具有更大的厚度减小量。

根据本发明，上述目的、在车轮的情况下、借助于以下事实来实现：至少一个陡锥形胎圈座具有壁厚相对于设置为盘附接区的区带中的壁厚减小超过20％的区段。在压型步骤中至少一个陡锥形胎圈座中的选择性壁厚减小提供了上述优点，而同时减轻了重量。

可以是仅其中一个胎圈座具有相对于设置为用于盘附接区的区带减小超过20％的壁厚，或者更有利地，两个胎圈座均具有相对于设置为用于盘附接区的区带减小超过20％的壁厚。作为替代方案，也可以仅外陡锥形胎圈座和内陡锥形胎圈座以及、附加地、轮辋深凹槽具有相对于设置为用于盘附接区的区带中的壁厚减小超过20％的壁厚。不言而喻，其他区带同样可以具有相对于盘附接区中的壁厚的壁厚减小，但是该壁厚减小量优选地小于所提到的局部区带中的根据本发明的壁厚减小量，结果是就绝对值而言最小的壁厚形成于或存在于其中一个陡锥形胎圈座中、或者两个陡锥形胎圈座中以及可选地深凹槽中。

壁厚相对于盘附接区中的壁厚减小超过20％的区段优选地具有锥形纵断面并且在更靠近深凹槽基部、即更靠近深凹槽的一侧上比在更靠近轮辋凸缘(更靠近相邻的轮辋凸缘)的一侧上具有更大的厚度减小量、即更小的壁厚，其中锥形区域中的倾斜角优选地介于0.5°和1.5°之间。

壁厚相对于用于制造深槽轮辋的初始板材的初始壁厚减小的区段中的最大壁厚减小量介于基于初始壁厚的20％和40％之间、优选地介于基于初始壁厚的25％和35％之间、特别地介于基于初始壁厚的28％和32％之间。壁厚减小的区段优选地通过相应的半径和形成于半径之间的拐点结合到紧邻这些区段的区带中。

深槽轮辋具有上侧和下侧，其中壁厚减小优选地在下侧上形成在陡锥形胎圈座中。15°陡锥形胎圈座的上侧形成用于深槽轮辋上的轮胎上的密封胎圈的支承表面，于是保持平坦。

使用深槽轮辋制造的车轮可以是双轮或单轮。用于设置阀孔的过渡区段可以设置在轮辋深凹槽和其中一个陡锥形胎圈座之间的过渡区段中。

根据本发明的车轮具有轮盘和基本上旋转对称的深槽轮辋，轮盘具有布置在深槽轮辋的内部中的螺柱孔、以便将车轮紧固在车辆上，并且轮盘连接到、特别地焊接到深槽轮辋的盘附接区中，其特征在于由钢制成的一体式深槽轮辋在至少一个陡锥形胎圈座的区域中具有壁厚减小，该壁厚减小在其中一个压型步骤中形成在金属板环上，如上所述那样。

从以下参照附图中示出的图示实施例的说明中，本发明的进一步的优点和改进将变得显而易见，在附图中：

图1通过高度简化的示意图示出了由薄板坯制造轮辋坯料所需的步骤；

图2通过高度简化的示意图示出了由轮辋坯料借助于压型辊制造根据本发明的深槽轮辋所需的步骤；

图3通过截面图示出了根据本发明、依据第一图示实施例的深槽轮辋以及所连接的轮盘的纵断面；

图4借助于纵断面截面的变化以示意性简化的形式示出了用于图3中的深槽轮辋的制造或压型的纵断面滚压成型步骤；

图5以截面图示出了根据本发明、依据第二图示实施例的深槽轮辋以及所连接的轮盘的纵断面截面；

图6通过截面图示出了用于根据本发明的、依据如图5所示的第二图示实施例的深槽轮辋的纵断面截面的压型的根据第一方法变体的压型辊的成形轮廓；

图7a示出了图6中的工具的细节，该工具具有用于在根据本发明的深槽轮辋的其中一个陡锥形胎圈座中形成材料减薄或厚度减小的成形轮廓；

图7b示出了图6中的工具的细节，该工具具有用于在图5中示出的深槽轮辋的轮辋深凹槽中形成材料减薄部的成形轮廓；

图8示出了根据本发明的深槽轮辋的陡锥形胎圈座的细节；以及

图9示出了用于根据本发明的、依据如图5所示的第二图示实施例的深槽轮辋的纵断面截面的压型的根据第二方法变体的压型辊的成形轮廓。

图1以高度简化的示意图形式示出了用于制造根据本发明的深槽轮辋用的轮辋坯料60的方法步骤或工作站。使用由薄钢板构成的矩形薄板坯1作为起始材料，将矩形薄板坯1从堆2中取出并经由供给管线(未详细示出)供给到圆形工作台3，在圆形工作台3处，薄板坯1借助于多个辊变形，以形成几乎闭合的环状物。在随后的焊接机4中，将坯料的在圆形化之后彼此相对的端部的边缘压至平坦并且然后以合适的方式焊接在一起。优选地，在由于焊接而仍然较热时，一方面、将金属板环的轮缘边缘、另一方面、将焊缝在去毛刺工作台中、在这个实例中在两个去毛刺工作台5、6中进行去毛刺，如果需要，对由此形成的轮辋坯料进行修剪以及修圆，从而形成圆形轮辋坯料60(通常也称为环状物或金属板环)。对于由薄板坯制造轮辋或轮辋坯料的领域的技术人员来说，上述步骤是充分公知的，因此将不给出更详细的说明。

根据本发明的方法涉及初始为筒形的轮辋坯料的压型，用以形成具有根据本发明的纵断面截面(profilecrosssection)的深槽轮辋。这里，图2以高度简化的示意图形式示出了借助于四个相继的压型步骤2.1、2.2、2.3、2.4的压型，其中压型也可以在若干步骤中进行，如步骤2.2和2.3之间的附加压型步骤2.5所指示的。

在压型步骤2.1中，其实际上仅是预压型步骤，初始为圆筒形的轮辋坯料在端部处呈圆锥形地扩展，形成具有中间轮廓的轮辋坯料，该中间轮廓对应地由附图标记60'表示。后续轮辋纵断面的特定区带尚未出现，并且在预压型步骤结束时也不可识别。然后在压型步骤2.2至2.4(和2.5)中进行用以形成轮辋的坯料的实际压型，其中操作模式在每个步骤中大致类似，并且用以形成深槽轮辋10的最终形状的具有中间形状60”和60”'的逐步成形由在每个滚压成型步骤或压型步骤中使用的工具的成形轮廓的设计来确定，这一点本身为本领域技术人员所已知。在每个压型步骤2.2、2.3、2.4中，使用一对工具，其各自具有压型芯轴或下辊80以及上辊70，压型芯轴或下辊80进入并支撑坯料，坯料借助于上辊70而压靠旋转的下辊80。这对于本领域技术人员来说也基本上是已知的，因此将不再给出进一步的说明。

本发明本质上在于，在至少一个压型步骤期间，优选地在第一真正的压型步骤2.2期间，不仅进行轮辋坯料60'的进一步变形，而且同时在该压型步骤期间、至少在两个陡锥形胎圈座中一者中、还使壁厚相对于设置为用于盘的附接的区域中的材料厚度减小至少20％。出于说明的目的，首先参照图3，在图3中一起示出了根据本发明的陡锥形胎圈座10的纵断面截面以及焊接在盘附接区a上的轮盘50。在图3中，附图标记90表示车轮，车轮一方面包括深槽轮辋10、另一方面包括轮盘50，轮盘50除其他之外具有螺柱孔，其中仅示出了轮盘50的局部截面。实际的发明表现在深槽轮辋10的轮辋纵断面或纵断面截面上，该轮辋纵断面具有多个基本区带，该多个基本区带包括内轮辋凸缘11、邻接内轮辋凸缘11的内陡锥形胎圈座12、具有内深凹槽侧面14和外深凹槽侧面15的轮辋深凹槽13、过渡区域16、过渡斜面17、作为保持区域的迷你突出部18(或隆起)、外陡锥形胎圈座19和外轮辋凸缘20。这里，命名为内和外是参照这种车轮90在车辆(未示出)上的组装状态而言的，其中在组装状态下，仅轮盘50和外轮辋凸缘20及外陡锥形胎圈座19和过渡斜面17将会可见，而其他区域在车轮90上布置为更靠内并因此不可见。用于阀的阀孔通常布置在过渡区域17中，该阀之后将定位在外侧上。

如图3已经清楚地示出的，根据本发明的深槽轮辋10的内陡锥形胎圈座12和外陡锥形胎圈座19二者均设置有显著的壁厚减小，该显著的壁厚减小在一个压型步骤期间选择性地形成，其中具有减小的壁厚的区带因所选择的过程仅位于两个陡锥形胎圈座12、19的区域中。

借助于各个轮辋坯料60'、60”、60”'和作为最终产品的深槽轮辋10，图4示出了在压型步骤期间纵断面的变化以及纵断面轮廓的变化，其中在顶部处的成形步骤4.1中的轮辋坯料60'的纵断面形状和纵断面截面对应于图2中的预压型步骤2.1，图4中的压型步骤4.2中的轮辋坯料60”的纵断面形状对应于图2中的压型步骤2.2，图4中的压型步骤4.3中的轮辋坯料60”'的纵断面形状对应于压型步骤2.3，并且压型步骤4.4中的纵断面形状对应于压型步骤2.4或图3中示出的深槽轮辋的最终轮廓，因此由附图标记10表示。在预压型过程期间，形成轮辋坯料的金属板环仅在相应的端部处扩展到初始中间形状60'。在第一真正的压型步骤中，形成中间形状60”，其中深凹槽和过渡区段已经可清楚地识别。同时，在向上凸出的区段中形成厚度相对于其他区域中的壁厚d显著减小到壁厚d1和d2的相应的局部区带，其中，设置有壁厚减小的这些区域分别形成根据图4中的压型步骤4.4的深槽轮辋10的最终轮廓中的陡锥形胎圈座12和19。如附图非常清楚地示出的，设置有厚度减小的轮辋坯料60”在胎圈座12、19中的壁厚不会经历任何进一步的减小，无论是在用以形成轮辋坯料60”'的压型步骤4.3中，还是在制造作为最终产品的深槽轮辋10的随后的最终压型步骤4.4期间，这种壁厚减小仅借助于压型步骤4.2中的工具而引起。

在图3中示出的车轮90的实例中，轮盘50通过其盘周缘52连接到过渡区域16的下侧。过渡区域的该区段形成用于轮盘50的盘附接区，因此，为了更清楚地图示，用附图标记a表示。两个陡锥形胎圈座12、19中的相对于盘附接区a的壁厚的减小量选择为使得：两个陡锥形胎圈座12、19中的壁厚d1和d2比盘附接区a的区域中、因此在该实例中为过渡区段16的区域中的厚度d小至少部分地超过20％。这里，具有厚度d1、d2的厚度减小区域和板材厚度d之间的这种厚度差仅在第一真正的压型步骤4.2中实现。为了清楚，因此厚度的对应变化或减小的壁厚d1和d2和盘附接区a中的壁厚d进入图4中示出的纵断面截面4.2中。

有凸起部分184和185，以便在压型步骤期间，在随后的陡锥形胎圈座的区域中引起厚度的减小。虽然相对的工具170上的成形轮廓171同样在这些区域中倾斜地延伸，但成形轮廓171以直线连续地延伸并且没有任何凸起部分，如从工具170的轮廓上的表面172、173可以清楚地看到的那样。相反，在工具170的成形轮廓171的中央区域176中，再次形成凸起部分174，从而确保在压型步骤期间轮辋深凹槽的对应区域中的厚度的减小。

图7a和图7b示出了图6中示出的用于制造深槽轮辋上的材料厚度减小的工具170和180上的一些部分的细节图。在图7a中可以看出的是，工具180上的凸起部分184并不平行于工具170上的相对表面173而是成较小的倾斜角度，在该实例中约为1°。因此，凸起部分184的在图7a中位于右边的角部在凸起部分184的在图7a中位于左边的侧部仍然没有与坯料的表面接触时穿透到先前扩展的轮辋坯料的材料中。在压型步骤期间，该措施确保材料向外移位，即朝向最近的轮辋凸缘移位，尽管稍后轮辋凸缘将首先进行压型，因此当沿着材料减薄部的长度观察时，材料减薄部在此处具有以连续方式变化的厚度，其中在深槽轮辋的具有选择性减小的壁厚的区域中，最小厚度比最大厚度更靠近轮辋深凹槽。

该过程同样与轮辋深凹槽也类似，这里同样，工具170上的凸起部分174在一侧上、在该实例中为在凸起部分174的左手侧上、比在凸起部分174的右手侧上具有更大的相对于邻接表面的高度，结果是材料相对于图7b中的布置向右移位，因为凸起部分174的左半部分比凸起部分174的右半部分更早地进入待进行压型的材料。然而，与胎圈座的情况不同，在轮辋深凹槽中移位的方向可以自由地选择，

图5示出了根据本发明的具有深槽轮辋110的车轮190的第二图示实施例。这里同样，深槽轮辋110具有内轮辋凸缘111、内陡锥形胎圈座112、具有内深凹槽侧面114和外深凹槽侧面115的轮辋深凹槽113、由迷你突出部118形成的保持区域、外陡锥形胎圈座119和外轮辋凸缘120。如在前面的图示实施例中那样，内陡锥形胎圈座112和外陡锥形胎圈座119二者均设置有减小的壁厚d1和d2，其中厚度减小的局部区带中的最小壁厚d1、d2比深槽轮辋110的用于轮盘150的盘附接区a的区域中的壁厚d小至少20％。这里，盘附接区a位于平坦的深凹槽基部113的下侧113'上。与前面的图示实施例进一步不同，除了车轮190上的两个陡锥形胎圈座112、119之外，深凹槽基部113也部分地设置有具有减小的壁厚d3的局部区带130。图5清楚地示出了陡锥形胎圈座112、119各自在下侧110'上设置有位于表面上的凹部，但是在示出的图示实施例中，深凹槽130中的厚度减小形成在在深槽轮辋110的上侧110”上。其原因特别地通过图6、图7a和图7b图示，其中示意性地示出了用于在第一真正的压型步骤中形成深槽轮辋的纵断面截面的工具或工具的部分。

在图6中，附图标记170再次表示上辊，附图标记180表示下辊或滚压成型芯轴，在该实例中下辊是多部分辊。在压型机中的压型过程期间，待成形的金属板环作为轮辋坯料坐置于两个工具170和180之间，其中工具180在每种情况下到达金属板环或轮辋坯料内并旋转，同时工具170在每种情况下优选地进行进给运动。在中央处，工具180的表面的成形轮廓具有平坦区段186，在该平坦区段186中形成深凹槽并且坯料的下侧置靠于平坦区段186上。深凹槽的侧部处存在两个倾斜表面182、183，倾斜表面182、183分别设置

但是优选地在更靠近的轮辋凸缘的方向上或更短一侧的方向上移位。

举例来说，图8借助于胎圈座119的区域中的一段轮辋纵断面截面再次图示了胎圈座119的区域中的连续变化的减小的壁厚及其纵断面。如上所述地，工具的形状加工意味着在胎圈座119的内侧区域中、也就是在图8的右侧、形成深槽轮辋上的最大的厚度减小量，即最小材料厚度d2。从该区域开始，材料厚度朝向较近的轮辋凸缘连续增加，其中厚度的这种增加由与下侧119'重合的第一线和第二线131之间的角度α图示。线131与该区域中的表面齐平而厚度没有减小，因此对应于在此处未根据本发明而形成厚度减小(或表面中的凹部)的情况下将会具有的材料厚度。与渐减的壁厚减小量一致，凹部的深度从轮辋深凹槽朝向随后的轮辋凸缘连续地减小，这由线130和131之间的两个深度t1和t2图示，其中深度t1小于深度t2。在每个实例中，邻接区域中的过渡部通过半径r形成，如图8所图示的，其中还存在形成在两个相邻的半径r之间的拐点。

如上面已经说明的，还可以提供多个压型步骤、特别地附加压型步骤(在图2中2.5所指示的)。即使目标是以尽可能少的压型步骤进行深槽轮辋的压型，对应的附加压型步骤也可以是有利的，例如，在深槽轮辋在两个陡锥形胎圈座以及在轮辋深凹槽中均应具有厚度减小的情况下，如参照图5所说明的那样。因此，图9示出了用于在不同的压型步骤中、一方面、在陡锥形胎圈座中、另一方面、在轮辋深凹槽中、形成厚度减小的不同的工具。例如，图9中上面示出的工具270'、280'可以在压型步骤2.2中使用，其中，在该压型步骤中，借助于工具270'、280'仅形成轮辋深凹槽的区域中的材料厚度减小。因此，仅工具270'在其表面轮廓上具有对应的凸起部分274'。仅在第二压型步骤(图2中的2.5)中，才会在两个陡锥形胎圈座的区域中形成厚度减小。在图9的下部区域中用于此目的的工具280”对应地具有凸起部分284”、285”，而轮辋深凹槽在该压型步骤中不会经历任何进一步的厚度减小或形状变化，因为相互对置的中央区域276”、286”均是平坦的。

本领域技术人员可以从以上描述中获得许多改型，这些改型落入所附权利要求的保护范围内。轮辋深凹槽中的厚度减小也可以在下侧上形成。优选地，两个陡锥形胎圈座中的厚度减小使用相同的工具同时进行。轮辋深凹槽的区域中的附加厚度减小、如果提供这种减小的话、可以借助于一个方法步骤中的工具或借助于不同方法步骤中的不同工具来形成，如所说明的那样。各个选择性地形成的减小的壁厚可以彼此相同或彼此不同，并且只要具有减小的壁厚的区域中的最小壁厚比盘附接区的区域中小所需值便已足够。盘附接区中的壁厚可以对应于用于制造坯料的薄板坯的初始厚度。然而，也可以存在更小的壁厚，尤其是在对应的区域随后进行机械加工的情况下。在合适的情况下，用于在15°陡锥形胎圈座上压型和形成材料减薄的工具也可以单独获得保护。