專利名稱：制造輪盤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輪，更具體地涉及適宜用于這種車輪的制造輪盤的 改進的方法。
背景技術(shù)：
普通制造的車輪的一個類型包括有內(nèi)輪盤和外輪輞的兩件結(jié)構(gòu)。 輪盤包括內(nèi)輪安裝部分及外環(huán)形部分。輪安裝部分限定內(nèi)側(cè)安裝表面 和包括中心導(dǎo)向或輪轂孔，以及多個穿透形成的長平頭螺栓接收孔用 于把輪裝到車軸上。輪輞由鋼、鋁或其它合金制成并包括內(nèi)側(cè)輪胎邊 座擋邊、內(nèi)側(cè)輪胎邊座和軸向延伸凹部、外側(cè)輪胎邊座和外側(cè)輪胎邊 座擋邊。輪盤的外環(huán)形部分典型地由焊接固定到輪輞的內(nèi)徑向表面。
用于輪盤的一些優(yōu)選材料是從平毛坯冷加工成輪盤的要求的最終 形狀的鋼和其它合金。使用幾級的沖壓和沖孔，可經(jīng)濟地制造出有足 夠尺寸精度和強度的輪盤。用多級高速送料壓力機設(shè)備制造輪盤的順
序模具沖壓的一個實例在1996年10月29日授予Daudi的美國專利 5，568，745中公開，這里該文件全部結(jié)合作為參考。
除了對輪盤和輪輞的強度和形狀的嚴(yán)格要求外，要求輪盤有吸引 人的外觀。在典型的輪盤中設(shè)有窗，通過在各對相鄰的窗之間形成一 個單一的輪輻而給以輪裝輪輻的外觀。窗也起到把冷卻空氣流供到設(shè) 在輪的內(nèi)側(cè)的制動單元的作用。
為了進一步改進沖壓輪盤的外觀，在輪盤裝配到輪輞后，可在輪 盤的外側(cè)加上各種形狀和光潔度的金屬包層。包層的形狀可與輪盤的 形狀一致或有很不同的外觀。不考慮實際的美觀，優(yōu)選地在裝上包層 后留有足夠"可看穿的"區(qū)域以允許足夠的空氣流冷卻車輪及閘。
對于車輪美觀的現(xiàn)時傾向是要求提供大的窗使得在窗之間的整體 的輪輻盡可能小。當(dāng)使用包層時，在輪盤中大的窗的尺寸對包層美觀
提供更大的靈活性使得包層的窗可位于更任意的位置。
使用普通的從平毛坯制出沖壓輪盤的技術(shù)不可能得到大的窗的尺 寸。在制造時，毛坯典型地要在沖壓出窗之前彎曲以形成外圏，因為 如果要先沖壓出窗，那么在彎曲時，它們會變形到不可接受的程度。 對于大的窗的尺寸，壓孔操作變得更加困難，因為需要提供接收沖出 的廢料的空間。
為了得到大的窗的尺寸，已使用如鑄造等其它成形的方法。但是， 這些其它的方法和材料不太適合低成本、批生產(chǎn)。因此要求用沖壓輪 盤得到增加的窗的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了允許增加窗的尺寸的改進的制造輪盤的方法。中間 用凸輪加工的操作進行一個用沖擊模最后成形前的初步成形，使得可 以不導(dǎo)入會削弱輪盤或使窗的形狀變形的應(yīng)力下形成輪盤。
在發(fā)明的一個方面，提供了成形輪盤的方法。多個窗設(shè)在輪盤中， 其中各窗帶有繞著輪盤的周邊鄰近連續(xù)的外團的相應(yīng)的外邊緣。窗限 定在相鄰的窗之間的多個輪輻，并且每個窗沿著外圏的角度尺寸大于 各輪輻的角度尺寸。通過把凸輪模接合對著外圏的至少 一部分部分地 封閉外圍成圓筒形。通過使用圓筒形模軸向沖擊外圏使外團基本完全 封閉為圓筒形。
當(dāng)借助附圖閱讀本發(fā)明下面的詳細(xì)說明，本專業(yè)技術(shù)人員會明白 本發(fā)明的其它優(yōu)點。


圖l是按照本發(fā)明一個實施例制造的輪盤的透視圖2是與一個輪輞接合的圖l的輪盤的透視圖3和3A是在按照一個優(yōu)選實施例的第一操作處理輪盤后閉合
的壓機的剖面圖4和4A是在按照一個優(yōu)選實施例的第二操作處理輪盤后閉合 的壓機的剖面圖5和5A是在按照一個優(yōu)選實施例的第三操作處理輪盤后閉合
的壓才幾的剖面圖6和6A是在按照一個優(yōu)選實施例的第四操作處理輪盤后閉合 的壓機的剖面圖7和7A是在按照一個優(yōu)選實施例的第五操作處理輪盤后閉合 的壓機的剖面圖8和8A是在按照一個優(yōu)選實施例的第六操作處理輪盤后閉合 的壓機的剖面圖9和9A是在按照一個優(yōu)選實施例的第七操作處理輪盤后閉合 的壓機的剖面圖10和10A是在按照一個優(yōu)選實施例的第八操作處理輪盤后閉 合的壓機的剖面圖11和11A是在按照一個優(yōu)選實施例的第九操作處理輪盤后閉 合的壓機的剖面圖。
具體實施例方式
參見圖l,具有所示形狀的輪盤IO是使用冷沖壓從平的毛坯制成。 在制成后，如圖2所示，輪盤IO可以焊接、鉚接或其它合適方法固定 到合適的輪輞11，以制造出有輪子或輪盤軸線X的輪子W。輪輞11 由例如鋼、鋁或它們的合金、鎂或鈦等合適的材料制成或形成。
輪盤10由具有冷加工必要的延展性的合適材料如鋼、鋁、它們的 合金、鎂或鈦等制成或形成。輪盤10包括總的位于中央的輪安裝表面 或輪廓12、多個向外延伸的整體的輪輻13和外環(huán)形的輪輞連接帶或 凸緣14。在所示的實施例中，輪盤10包括五個這種與輪安裝表面12 和外圏14成整體的整體輪輻13。在所示的實施例中，輪輻形成為實 心的輪輻；但是，如果要求， 一個或多個輪輻13可設(shè)有孔(未示出)。 另外，如圖l示出的實施例所示，各輪輻13限定與輪盤軸線X相交 的徑向線R，并且各輪輻13優(yōu)選地相對徑向線R對稱?；蛘撸绻?需要，可用不同數(shù)目、方向和/或形狀的輪輻13。
輪安裝表面12設(shè)有位于中夾的定位孔15和繞著定位孔15沿圓周 分布的多個長平頭螺栓插入孔16。長平頭螺栓插入孔16插進用于把
成品輪固定在車輛的軸上的長平頭螺栓(未示出)。
輪盤IO還包括多個在相鄰的輪輻13之間形成的孔或窗17。如在 圖1和2示出的實施例所示，窗17的角度范圍優(yōu)選地大于整體的輪輻 13的角度范圍，特別在靠近外圈14處在輪盤10的外徑向圓周處?；?者，如果需要，窗17相對于輪輻13的角度范圍可與所示出的不同。
外團14沿總的為軸向方向延伸并僅通過輪輻13與輪盤10的其余 部分連接。在各輪輻13和外圏14之間的過渡部分應(yīng)是沒有斷裂、開 裂或會削弱輪盤10以及因而車輪的結(jié)構(gòu)整體性的其它缺陷而形成。由 于外圏14限定用于焊到輪輞11的一個環(huán)形的安裝凸緣，在沖壓過程 中從原始的毛坯平面向下彎約90°。如圖1和2示出的實施例所示， 窗17如此大使得窗17的側(cè)邊表面20有基本與輪軸線X垂直的面。 換言之，外團14是一個總的為(至少在各窗17的圓周的中心的區(qū)域) 不帶孤度的平的圓筒體以便沿總的為軸向方向延伸并限定在沿總的為 軸向外側(cè)方向延伸的每一對相鄰的輪輻13之間延伸的側(cè)邊表面HA。 總的為平的圓筒形使得在輪盤IO連接到輪輞11后，只有最少量的外 團14通過窗17進入視野的千擾，這是為了美觀要求的。但是，當(dāng)使 用現(xiàn)有技術(shù)的沖壓工藝時，整體的輪輻13的彎曲度和窄度會導(dǎo)致在輪 輻13和外圏14之間的過渡區(qū)的過分的材料應(yīng)力。
圖3和3A示出總的標(biāo)為21的一套工具組，用于實施在輪盤坯料 (未示出)上的第一操作以制造輪盤20。工具組21適于裝到?jīng)_床上 (未示出)和進行看了圖3的本專業(yè)技術(shù)人員很容易明白的金屬沖壓 操作。 一個總的為平的圓毛坯(未示出)裝進工具組21，隨后壓機運 動到圖3所示的封閉結(jié)構(gòu)。工具組21中的沖頭22在輪盤20中沖出初 步的中心孔23，而輪盤20的外邊緣被向下拉成總的為對稱的碗形。 把毛坯拉成碗形和沖出初步的中心孔23的結(jié)果是加進對以后的拉拔 步驟中必要的材料體積和使材料加工硬化。
為了開始把輪盤20的外周邊彎成一個外圏，可用一個模具25在 形成輪盤20的區(qū)域24的外圏中形成一個突出部分。工具組21包括移 去從初步的中心孔23沖出的廢料的一個槽26。在完成圖3所示的第
一搮作后，打開工具組21，并把輪盤20傳送到進行下一步操作的下 一個壓機。
圖4和4A示出第二操作，其中總的標(biāo)為30的工具組進行輪盤20 的進一步預(yù)成形。模具塊31和33分別進行里面的輪安裝區(qū)32和34 的預(yù)成形。更具體地，區(qū)域32與長平頭螺栓安裝孔區(qū)相應(yīng)。模具塊 35和36配合沖出一個輪輻形成區(qū)37和一個窗形成區(qū)38。在圖1和2 所示的實施例中，繞著輪盤20的全周邊形成總數(shù)為五個的輪輻形成區(qū) 37和五個窗形成區(qū)38。在所示的實施例中，窗形成區(qū)38示出有比輪 輻形成區(qū)37更大的沖壓高度，但是根據(jù)輪盤的要求的最終形狀，在窗 及輪輻形成區(qū)之間的任何其它的高度也是可能的。工具組30也包括按 照形成最終的輪轂安裝/導(dǎo)向孔要留下的輪盤材料的量沖出最終的中 心孔41的沖頭40。設(shè)有一個槽42用于移去在沖孔操作中產(chǎn)生的廢料。 雖然圖中示出的工具組30是剖面，但本專業(yè)技術(shù)人員明白模具塊有三 維形狀。
在所示的實施例中，工具組30還可優(yōu)選地包括模具塊43，模具 塊43有與模具塊35的傾斜部分互補的總的為斜的邊用于把突出部分 轉(zhuǎn)換成輪盤20的外團形成區(qū)44的斜角的腿。優(yōu)選地，在所示的實施 例中，外圏形成區(qū)44的斜角的腿可定向為與輪盤軸線X(也就是通過 最終的中心孔41的中心的中央垂直軸線)成約45?；蚋?。要求在沖 出窗之前把區(qū)域44彎下不大于約45°。否則，在至少相應(yīng)的窗的一側(cè) 沖孔的角度將偏離垂直線很遠(yuǎn)，導(dǎo)致窗的很尖的邊緣。
圖5和5A示出一工具組，用標(biāo)號45表示，用于在輪盤20要送 到的下一個壓機中進行的下一個操作。這操作在繞著中心孔的螺栓的 形成區(qū)的專門的螺栓孔位置拉出 一個長平頭螺栓安裝孔的形狀。因此， 在上模塊46和47及下模塊48之間按壓輪盤20以再分配繞著用于最 終的長平頭螺栓安裝孔的位置的材料體積。在該操作中還可以包括窗 形成區(qū)和輪輻形成區(qū)的成形的微小調(diào)節(jié)。
下一步操作在圖6和6A中示出，包括用總的標(biāo)為50的工具組沖 出窗。沖頭塊51拉入輪盤20的窗形成區(qū)制出輪盤中的窗，而廢料通
過槽52移出。
在所示的實施例中，沖頭塊51優(yōu)選地沿與輪盤軸線X傾斜的沖 頭軸線P操作。這幫助確保沿被沖出的各窗的周邊形成直的、幾乎垂 直的邊緣。更具體地，沖頭軸線P可與輪盤軸線X傾斜小于約20°, 更優(yōu)選為約10。。根據(jù)要沖孔的表面的定向，其它傾斜角也是合適的。
在圖7和7A所示的下一步操作中，用總的標(biāo)為54的工具組精壓 窗孔。專門地，模具塊55沖擊窗的周邊以精壓窗的邊緣。
在圖8和8A所示的下一步操作中，用總的標(biāo)為60的工具組部分 封閉外圏。示出的工具組60處在把輪盤20固定就位以允許外圏形成 區(qū)44彎到更接近圓筒形形狀的封閉結(jié)構(gòu)。因此，輪盤20可夾持就位 在模具塊61和62之間在由穿過窗64的定位銷63對準(zhǔn)的位置中。示 出一個徑向凸輪模具塊65在已驅(qū)動外圍形成區(qū)44徑向向內(nèi)以部分封 閉外圏形成區(qū)的一個徑向向內(nèi)位置。
凸輪模具塊65可以沿箭頭66的方向通過凸輪驅(qū)動器67的上下運 動以往復(fù)的方式被驅(qū)動。驅(qū)動器67有用于接合模具塊65中凸輪隨動 槽69的斜部分68。隨著凸輪模具塊65徑向向內(nèi)移動直到外圏形成區(qū) 44接合模具塊61的斜表面71,模具塊65的斜表面70把外圏形成區(qū) 44向下彎。因此，在到輪輻形成區(qū)的過渡區(qū)的外圏形成區(qū)44彎到接 近其最終的弧度而沒有將施加應(yīng)力到該區(qū)會導(dǎo)致斷裂或變薄的拉延或 再成形。
優(yōu)選地，凸輪模具塊65包括用于同時用凸輪加工外圏成形區(qū)44 的相應(yīng)部分的、繞著工具組60周邊隔開的、分開的圓周凸輪段。分開 的凸輪段以更小的半徑說明減小的圓周。在分開的凸輪段之間的小的 間隙在更小的半徑處為約四分之一英寸。間隙可優(yōu)選地設(shè)在位于遠(yuǎn)離 輪輻的周邊的點相應(yīng)的地方(也就是與窗鄰接)，因為那里不需要顯著 的彎曲。在外圈形成區(qū)44用凸輪加工之后，驅(qū)動器67向上移動以縮 回模具塊65到其徑向向外的位置，并且輪盤20可傳送到下一個操作。
圖9和9A示出總的標(biāo)為75的工具組，用于把外圏完全封閉成環(huán) 形的或圓筒形的凸緣，而同時在螺栓形成區(qū)穿出長平頭螺栓孔。更具
體地， 一個沖擊模具塊76向下移動接合外圏形成區(qū)44以便軸向沖擊 外圏區(qū)域。外圏形成區(qū)44被向下拉到離其原始的水平位置約90。角， 因此形成與輪盤軸線X平行的環(huán)形或圓筒形表面，用于在裝配時與輪 輞的內(nèi)側(cè)配合。沖頭塊77(僅示出一個)同時接合長平頭螺栓孔形成 區(qū)32以便制出合適數(shù)目及形狀的長平頭螺栓安裝孔。
圖10和IOA示出下一個操作，其中向下延伸的外圏44被校正， 并且預(yù)先沖出的長平頭螺栓孔初步精壓。因此，設(shè)置總的標(biāo)為80的工 具組，工具組80包括模具塊81和82用于保持輪盤20就位，同時校 正模具塊83沿平行輪盤軸線X的方向撞擊外團44的周邊邊緣。模塊 83包括用于接收外圏44的圓周邊的突出部分84。模塊83繞著工具組 80的周邊分段，使得在圖10的左側(cè)可見在模塊83之間的一個間隙。 因此，外圏84的一部分85不被模具塊83沖擊。但是，在繞著輪盤 20的分開的圓周段之間的間隙優(yōu)選地為僅僅約四分之 一 英寸使得達 到外圏的全部校正。在外圏的軸向校正的同時，可使用精壓模塊86 實施長平頭螺栓孔最后的精壓。
在優(yōu)選實施例中的最后操作在圖11和11A中示出，其中校正中 心孔的直徑同時二次精壓長平頭螺栓孔。因此設(shè)置總的標(biāo)為90的工具 組，工具組90包括驅(qū)動進入中心孔41的校正模塊91和驅(qū)動對著長平 頭螺栓形成區(qū)的精壓模塊92。
通過上面的說明，已示出一個沖壓或金屬成形過程，其中比較大 的窗可形成在輪盤中。通過在把外圏沖到最終的圓筒形之前的一個中 間用凸輪加工的操作，得到了在輪輻和外圏之間的過渡區(qū)不帶缺陷的 用于把輪盤連接到輪輞的圓筒形凸緣。
按照專利法規(guī)定，已在優(yōu)選實施例中解釋及示出了本發(fā)明的原理
和操作模式。但是，必須明白本發(fā)明可以不背離本發(fā)明精神和范圍而 以與專門解釋和示出不同的方式實施。
權(quán)利要求
1. 一種形成輪盤的方法，包括以下步驟在所述的輪盤中形成多個窗，其中繞著所述的輪盤的周邊在接近連續(xù)的外圈處，各窗具有一個相應(yīng)的外邊緣，所述的窗限定在相鄰的窗之間的多個輪輻，并且各所述的窗沿著所述的外圈的角度尺寸大于各整體的輪輻的角度尺寸；通過把一個凸輪模具徑向接合對著所述的外圈的至少一部分，部分地封閉所述的外圈成一個圓筒形；并且通過使用一個圓筒形模具沖擊(wiping)外圈，把所述的外圈完全封閉基本為圓筒形。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括下面步驟 在鄰近窗形成區(qū)壓出輪輻形成區(qū)的沖壓步驟前，預(yù)成形一個輪盤毛坯。
3. 按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的輪盤限定一個 軸線，并且沿著與所述的輪盤軸線傾斜的沖頭軸線，所述的窗形成在 所述的窗形成區(qū)。
4. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的沖頭軸線與所 述的輪盤軸線傾斜小于約20°。
5. 按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的沖頭軸線與所 述的輪盤軸線傾斜約10°。
6. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的凸輪模具包括 徑向驅(qū)動進入所述的外圏的一個斜的接合表面。
7. 按照權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于在所述的部分封閉階 段之前，所述的外圏定向在離所述的輪盤軸線約45?；蚋螅谒?述的部分封閉階段之后，所述的外圏定向在離所述的輪盤軸線約20° 或更小。
8. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括下面的步驟 通過大致平行于所述的輪盤軸線撞擊所述的周邊邊緣校正所述的外圏的周邊邊緣。
9. 按照權(quán)利要求1的方法形成的輪盤。
10. —種成形輪盤的方法，包括下面的步驟 把一個平的輪盤毛坯成形為碗形的輪盤，并成形一個中心孔； 成形所述的碗形輪盤以形成鄰近窗形成區(qū)的輪輻形成區(qū)； 形成繞著所述的中心孔的多個長平頭螺栓孔區(qū)和把所述的中心孔相應(yīng)于所述的輪盤的窗形成區(qū)形成多個窗，其中各所述的窗有繞 著所述的輪盤的周邊接近連續(xù)的外圏的各自的外邊緣，所述的窗限定 多個在鄰近的窗之間的輪輻形成區(qū)的輪輻，各所述的窗沿所述的外圏 的角度尺寸優(yōu)選地大于各所述的輪輻的角度尺寸；精壓所述的多個窗；通過把一個凸輪模具接合對著所述的外圏的至少一部分，部分地 封閉所述的外圏成圓筒形；通過使用一個圓筒形模具沖擊所述的外圏，把所述的外圏完全封 閉成基本為圓筒形及在螺栓孔區(qū)穿出螺栓孔；并且通過用沿大致平行于所述的輪盤軸線送進的突出部分撞擊所述的 圓周邊緣，校正所述的外圍的圓周邊緣并且精壓所述的螺栓孔。
11. 按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括下面步驟， 在所述的軸向校正步驟后，校正所述的中心孔的直徑和精壓所述的長平頭螺栓孔。
12. 按照權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，在把平的輪盤毛 坯成形為碗形的輪盤時成形一個初步的中心孔，所述的方法還包括在成形所述的碗形輪盤以形成鄰近窗形成區(qū)的輪輻形成區(qū)時，形 成一個最終的中心孔。
13. 按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述的窗沿著與所 述的輪盤軸線傾斜的沖頭軸線形成在所述的窗形成區(qū)。
14. 按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所迷的沖頭軸線 與所述的輪盤軸線傾斜小于約20°。
15. 按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述的沖頭軸線與 所述的輪盤軸線傾斜約10。。
16. 按照權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于所述的凸輪模具包 括用于徑向驅(qū)動進入所述的外圏的一個傾斜的接合表面。
17. 按照權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于在所述的部分封閉 步驟之前，所述的外圏定向成離所述的輪盤軸線約45?；蚋螅?所述的部分封閉步驟之后，所述的外圍定向成離所述的輪盤軸線約20。 或更小。
18. 按照權(quán)利要求10的方法形成的輪盤。
19. 一種形成輪組件的方法，包括下面的步驟 把一個平的輪盤毛坯成形為碗形的輪盤，并成形一個中心孔； 成形所述的碗形輪盤以形成鄰近窗形成區(qū)的輪輻形成區(qū)； 形成繞著所述的中心孔的多個螺栓孔區(qū)，和形成中心孔； 相應(yīng)于所述的輪盤的窗形成區(qū)形成多個窗，其中各所述的窗有繞著所述的輪盤的周邊接近連續(xù)的外團的各自的外邊緣，所述的窗限定 多個在鄰近的窗之間的輪輻形成區(qū)的輪輻，各所述的窗沿所述的外圏 的角度尺寸優(yōu)選地大于各所述的輪輻的角度尺寸； 精壓所述的多個窗；通過把一個凸輪模接合對著所述的外圏的至少一部分，部分地封 閉所述的外圏成圓筒形；通過使用一個圓筒形模具沖擊所述的外圏，把所述的外圏完全封 閉成基本為圓筒形，同時在螺栓孔區(qū)穿出螺栓孔；通過用沿大致平行于所述的輪盤軸線送進的突出部分撞擊所述的 圓周邊緣，校正所述的外圏的圓周邊緣，并且精壓所述的螺栓孔，以 制出所述的輪盤；和把所述的輪盤固定到一個輪輞上以制出所述的輪組件。
20. 按照權(quán)利要求19的方法制成的輪組件。
全文摘要
一種制造輪盤的方法開始于一個平毛坯。在輪盤中形成多個窗，其中各窗具有繞著輪盤的圓周，與連續(xù)的外圈鄰近的相應(yīng)的外邊緣。窗限定在相鄰的窗之間的多個輪輻，各窗沿外圈的角度尺寸大于各輪輻的角度尺寸。通過把凸輪模具接合對著外圈的至少一部分部分封閉外圈成圓筒形。通過用圓筒形模具軸向沖擊外圈基本完全封閉外圈成圓筒形。在沖擊后，中間用凸輪加工的操作沒有引入會使輪盤削弱及變形的應(yīng)力而達到要求的最終的形狀。
文檔編號B21J5/00GK101394954SQ200780004272
公開日2009年3月25日 申請日期2007年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月1日
發(fā)明者J·博施, R·J·阿基盧, U·杰克 申請人:海斯萊默茨國際公司