本發(fā)明涉及特別用于車輛和機(jī)動(dòng)車輛的車輪的技術(shù)領(lǐng)域，并且還涉及用于制造輕合金零件的鑄造和鍛造領(lǐng)域，該輕合金零件例如基于鋁或鎂并且特別用于機(jī)動(dòng)車行業(yè)。

背景技術(shù)：

例如已知通過(guò)模塑得到的、具有單件式輪轂和輪盤的車輪的實(shí)現(xiàn)，但是其需要復(fù)雜且高成本的技術(shù)手段并且占據(jù)過(guò)大的厚度尺寸，因此致使所得到的車輪的重量相對(duì)于當(dāng)前的需求而言過(guò)大。

在根據(jù)圖1的、與上述兩個(gè)方面有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，已知實(shí)現(xiàn)兩件式混合車輪(r)，其包括輪轂部件(1)以及前輪盤(2)或輪盤，這兩個(gè)部件通過(guò)各種接合裝置連結(jié)。

例如在專利ep0854792中已經(jīng)提出了一種有效的裝置，該裝置對(duì)應(yīng)于根據(jù)特定方法獲得的兩件式混合車輪。輪轂和輪盤之間的接合通過(guò)滾動(dòng)摩擦焊接操作所獲得的焊接聯(lián)接來(lái)確保。由申請(qǐng)人的子公司之一開(kāi)發(fā)的這一技術(shù)令人滿意地滿足了市場(chǎng)的需求。然而，該方法的實(shí)施相對(duì)于新的市場(chǎng)需求存在一些不便，新的市場(chǎng)需求例如為在保持價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力的前提下將產(chǎn)品的重量減小大約20％至30％。另外，在該專利ep0854792中，車輪的鍛接輪轂基于通過(guò)離心法澆鑄的管，通過(guò)軋制或摩擦變形以獲得最終的輪轂構(gòu)造。這些操作是漫長(zhǎng)且高成本的。

另一方面，申請(qǐng)人開(kāi)發(fā)了一種將鋁合金零件的鑄造階段和鍛造階段相結(jié)合的技術(shù)，該技術(shù)已知為“cobapress”(鑄造鍛壓)商標(biāo)。該技術(shù)限定在專利ep119365中并且在于通過(guò)鋁合金類型的輕合金的澆鑄來(lái)鑄造粗加工成品，然后將獲得的粗加工成品運(yùn)送到其尺寸大體上小于粗加工成品的尺寸的鍛造模具中，隨后進(jìn)行鍛造操作以使得能夠得到所要得到的最終零件的特性。隨后在鍛造后得到的最終零件的外圍上執(zhí)行去毛刺操作。

如在也是本申請(qǐng)人所擁有的專利fr2981605中所限定的，申請(qǐng)人已經(jīng)將該技術(shù)用于制造車輪。在該專利中，車輪的輪盤借助于cobapress技術(shù)來(lái)制造，該技術(shù)使得能夠在重量上有利。在該方法過(guò)程中，輪盤在兩個(gè)模具之間經(jīng)過(guò)鍛造步驟。該鍛造步驟尤其對(duì)于小批量來(lái)說(shuō)具有高成本，小批量中鍛造模具的制造對(duì)于成本具有很大影響。

回想到車輪的輪轂所設(shè)置的輪廓應(yīng)當(dāng)形成用于支承和保持輪胎跟部(4)的底座部(3)。為了實(shí)現(xiàn)該區(qū)域中的重量減輕，通過(guò)在用于將輪轂部分(1)接合到輪盤部分(2)上的兩個(gè)焊接部(5)之間形成腔(6)來(lái)實(shí)現(xiàn)鏤空部(圖5)。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提出了其它的技術(shù)方案。因此，從減輕輪盤重量的角度出發(fā)，已經(jīng)對(duì)輪胎跟部的底座部的鏤空部的各種技術(shù)方案進(jìn)行了說(shuō)明。

例如，在專利ep1230099中，其擁有人提出了一種解決方案，在該解決方案中，輪胎跟部的底座部中的一個(gè)以自承重方式從輪胎的輪轂的壁的內(nèi)表面朝內(nèi)部延伸，同時(shí)車輪的輪轂的外輪廓并不由輪胎的輪轂的內(nèi)輪廓規(guī)定。位于零件的整個(gè)圓周上的該形狀使得能夠減輕重量，但是在該構(gòu)造中很難實(shí)現(xiàn)氣嘴的穿孔和定位。

專利us5271663描述了另一實(shí)施例，但是采用了不同的制造技術(shù)。鏤空部是通過(guò)在輪胎底座部的跟部的應(yīng)力很少的區(qū)域中進(jìn)行加工來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些鏤空部使得能夠減輕質(zhì)量并使輪胎平衡。然而，對(duì)于這些鏤空部的加工是費(fèi)時(shí)且高成本的。

因此，根據(jù)上述的現(xiàn)有技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)輪胎跟部的底座部中的鏤空部的現(xiàn)有技術(shù)方案致使必須去除殘屑，因此是費(fèi)時(shí)且高成本的。

專利us6536111描述了兩件式混合車輪的其它實(shí)施例。輪轂通過(guò)金屬帶軋制然后對(duì)該金屬帶的兩端進(jìn)行端對(duì)端焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)。前輪盤通過(guò)澆鑄或鍛造來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在輪胎跟部處整合鏤空部。輪轂和前輪盤隨后通過(guò)焊接來(lái)組裝，例如，電子束、電弧、摩擦或惰性氣體焊接。該第二焊接部在車輪的外部實(shí)現(xiàn)，然后被加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，基于前述技術(shù)，申請(qǐng)人提出的措施已經(jīng)考慮了輕合金兩件式混合車輪的技術(shù)方案設(shè)計(jì)，其相對(duì)于已知的技術(shù)方案得以改進(jìn)并且滿足了市場(chǎng)的需要。

因此，申請(qǐng)人已經(jīng)根據(jù)操作階段的特定選擇構(gòu)思并制定了一種新的方法。

如此，根據(jù)本發(fā)明的第一特征，輕合金、特別基于鋁合金或鎂合金的混合車輪的制造方法，所述車輪包括前輪盤和輪轂，所述方法實(shí)現(xiàn)各個(gè)操作步驟，其中：

-實(shí)現(xiàn)具有內(nèi)輪廓的輪盤，所述內(nèi)輪廓能夠構(gòu)成輪胎跟部的底座部；

-實(shí)現(xiàn)輪轂，所述輪轂在一側(cè)具有能夠構(gòu)成輪胎跟部的底座部的外輪廓且在另一側(cè)具有與所述輪盤的部分組裝的圓形側(cè)部；

-在所述輪盤的底座部以及輪轂的圓形側(cè)部處組裝所述輪盤和所述輪轂。

本發(fā)明的特征在于輪轂和輪盤之間的組裝通過(guò)輪轂的圓形側(cè)部和輪盤之間的焊接來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述焊接借助于唯一的采用銷的攪拌摩擦焊接部并且焊接部的位置使得能夠進(jìn)入所述焊接部的兩側(cè)。

采用銷的攪拌摩擦焊接已知英文為“frictionstirwelding”或fsw。焊接通過(guò)糊狀(即固態(tài))材料的攪拌來(lái)實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)使得能夠?qū)Σ捎贸Ｒ?guī)技術(shù)(即材料熔化)無(wú)法焊接或很難焊接的合金(尤其是鋁合金)進(jìn)行焊接。此外，固態(tài)焊接使得能夠避免形成在液固相轉(zhuǎn)換時(shí)很容易產(chǎn)生的氣泡。材料經(jīng)過(guò)減小的溫度升高，從而使得受熱影響的區(qū)域(taz)相比于常規(guī)技術(shù)具有更優(yōu)良的機(jī)械特性。在靜態(tài)應(yīng)力下焊接部的抗疲勞性因此得到改善。

有利地，在輪盤的底座部處實(shí)現(xiàn)鏤空部，所述鏤空部不覆蓋車輪的圓周，并且具有朝向輪轂的圓形組裝區(qū)域的“u”形輪廓。

輪盤可以通過(guò)澆鑄、鍛造、或由澆鑄和鍛造雙操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)第一實(shí)施例，澆鑄和鍛造雙操作包括對(duì)鑄造粗加工成品的澆鑄操作，將所述粗加工成品運(yùn)送到鍛造模具中，為獲得所述輪盤對(duì)所述粗加工成品的鍛造操作，以及去毛刺以獲得所述輪盤。

根據(jù)第二實(shí)施例，澆鑄和鍛造雙操作包括對(duì)鑄造粗加工成品的澆鑄操作，保存所述粗加工成品，將所述粗加工成品運(yùn)送到爐中以進(jìn)行加熱，將所述粗加工成品運(yùn)送到鍛造模具中，為獲得所述輪盤對(duì)所述粗加工成品的鍛造操作，以及去毛刺以獲得所述輪盤。

優(yōu)選地，當(dāng)輪盤通過(guò)澆鑄和鍛造雙操作實(shí)現(xiàn)時(shí)，在所述澆鑄操作期間，在所述輪盤上的輪胎跟部的底座部中實(shí)現(xiàn)所述鏤空部。

有利地，輪轂通過(guò)以下連續(xù)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)：制造圓形側(cè)部的制造操作；在單一步驟中將該圓形側(cè)部伸展到最終輪轂的尺寸的伸展操作；然后對(duì)圓形側(cè)部進(jìn)行冷旋壓或熱旋壓直至得到具有最終形狀和輪廓的輪轂的旋壓操作，所述具有最終形狀和輪廓的輪轂僅在不被焊接到輪盤的一側(cè)包括肩部。

實(shí)踐中，在制造操作時(shí)，圓形側(cè)部可以通過(guò)任何適用于所針對(duì)的應(yīng)用的技術(shù)來(lái)得到。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在制造操作中，圓形側(cè)部通過(guò)對(duì)輕合金坯料進(jìn)行冷擠壓或熱擠壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。

替選地，圓形側(cè)部通過(guò)澆鑄鑄造來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)另一替選方式，圓形側(cè)部通過(guò)粉末燒結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在不超出本發(fā)明范圍的情況下，可以實(shí)施其它技術(shù)來(lái)制造圓形側(cè)部。

優(yōu)選地，伸展操作和旋壓操作是冷實(shí)現(xiàn)的。

仍優(yōu)選地：

-攪拌摩擦焊接之前是對(duì)組裝區(qū)域的加工操作；

-攪拌摩擦焊接之后是對(duì)焊接部的兩側(cè)(內(nèi)側(cè)和外側(cè))的加工操作，從而去除焊接部底部的毛刺和可能的缺陷。

根據(jù)本發(fā)明的方法提供許多優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)閱讀本說(shuō)明書這些優(yōu)點(diǎn)將會(huì)顯現(xiàn)。

與專利fr2981605和ep1230099b1相比，由于使用單個(gè)焊接部而非兩個(gè)焊接部，伸展操作和旋壓操作能夠尤其被簡(jiǎn)化。

如專利fr2981605和ep1230099b1那樣，車輪在抗疲勞和抗沖擊方面完全符合制造商的產(chǎn)品規(guī)格，同時(shí)與傳統(tǒng)鑄造獲得的車輪相比重量明顯更輕。

與前述專利相比，本發(fā)明使得能夠?qū)ι煺共僮鬟M(jìn)行簡(jiǎn)化，該伸展操作僅在一個(gè)步驟而非兩個(gè)步驟中展開(kāi)，并且對(duì)旋壓操作進(jìn)行簡(jiǎn)化，這是因?yàn)檩嗇灥淖罱K輪廓的幾何形狀由于唯一的焊接部而簡(jiǎn)單得多。同樣注意到單一焊接部使得輪盤能夠具有更大的設(shè)計(jì)變化。

這些特征以及其它特征將在說(shuō)明書的以下部分中將更好地體現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

為了確定在附圖中以非限定方式示出的本發(fā)明的目標(biāo)，

-圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)、具有輪轂部分和輪盤部分的兩件式混合車輪的實(shí)現(xiàn)方式。

-圖2示出了輪胎在輪轂上的安裝，其中輪胎跟部定位在其底座部上。

-圖3示意地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、獲得輪轂的輪廓的連續(xù)操作p1、p2、p3。

-圖4示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)操作p1(獲得圓形側(cè)部)、p2(所述圓形側(cè)部一步伸展)、p3(對(duì)圓形側(cè)部進(jìn)行旋壓操作以獲得輪轂的輪廓)。

-圖5示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的輪轂的輪廓的截面圖，該截面圖示出了在輪轂上形成的腔。

-圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的輪轂的輪廓的截面圖，其中實(shí)現(xiàn)了唯一的焊接部并且在輪胎跟部的底座部中的一個(gè)中形成鏤空部。

-圖7示出了混合車輪的前視圖，其中示出了鏤空部。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目標(biāo)更具體，在此以附圖中示出的非限制方式對(duì)其進(jìn)行描述。

如之前所指，輪轂(1)的輪廓通過(guò)為了與輪盤(2)組裝而執(zhí)行的單個(gè)接合焊接部(5)而得到簡(jiǎn)化。輪轂(1)具有圓形輪廓(1a)，該圓形輪廓僅在車輪的內(nèi)側(cè)形成用于輪胎的底座部。形成用于輪胎的底座部的另一輪廓(2a)由輪盤(2)實(shí)現(xiàn)。

在下文中對(duì)本發(fā)明的方法的一些特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。

圖3和4示出了分別根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和根據(jù)本發(fā)明的、獲得輪轂(1)的步驟。

在本發(fā)明的范圍中，輪轂(1)通過(guò)以下操作實(shí)現(xiàn)：制造圓形側(cè)部(1b)形式的坯件的制造操作(p1)；隨后的在單個(gè)步驟中使該圓形側(cè)部(1b)伸展到最終的輪轂(1)的尺寸的伸展操作(p2)；以及最后對(duì)圓形側(cè)部(1b)進(jìn)行冷旋壓或熱旋壓直至得到具有最終形狀和輪廓的輪轂(1)的旋壓步驟(p3)，所述具有最終形狀和輪廓的輪轂包括在焊接到輪盤(2)上的一側(cè)圓形側(cè)部(1b)的其他部分和僅在不被焊接到輪盤(2)上的一側(cè)的肩部(1a)。

根據(jù)制造操作(p1)的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)輕合金坯料進(jìn)行加工，然后通過(guò)冷擠壓或熱擠壓將該坯料轉(zhuǎn)化為圓形側(cè)部(1b)。與其它已知技術(shù)進(jìn)行比較，該操作使得獲得的側(cè)部(1b)能夠得到很大的延長(zhǎng)。側(cè)部(1b)的伸展操作(p2)由此可以冷實(shí)現(xiàn)，即在室溫下實(shí)現(xiàn)，這避免了在伸展之前的再加熱。另外，該大的延長(zhǎng)使得能夠在冷延伸操作(p2)之后執(zhí)行冷旋壓操作(p3)。在冷旋壓操作(p3)中，輪轂(1)的材料經(jīng)過(guò)冷鍛。在焊接到輪盤(2)之前，輪轂(1)因此經(jīng)過(guò)熱處理(例如t6：置于溶液中、硬化、回火)，在此期間，冷鍛過(guò)程中存儲(chǔ)的能量被釋放。這使得能夠在輪轂(1)的材料中獲得再結(jié)晶為小顆粒。因此，輪轂的微結(jié)構(gòu)很細(xì)小，并且輪轂(1)的機(jī)械特征相對(duì)于熱成形技術(shù)得到改良。

在圖3的步驟p3中示出了借助于兩個(gè)焊接部來(lái)實(shí)現(xiàn)在輪盤與輪轂之間接合時(shí)為了獲得圖5中所示的腔(6)所需的、輪轂(1)的輪廓。可以看到在圖4的步驟p3中的輪轂(1)的簡(jiǎn)化輪廓。該輪廓相對(duì)于圖3的步驟p3所示的專利fr2981605中給出的輪廓而言的確更加簡(jiǎn)單。由于在構(gòu)成本發(fā)明的車輪上實(shí)現(xiàn)使用單個(gè)唯一焊接部(5)，這種簡(jiǎn)化是可能的。輪轂(1)的外輪廓(1a)事實(shí)上僅需要單個(gè)肩部來(lái)構(gòu)成輪胎跟部的底座部，而不需要兩個(gè)肩部。因此縮短了周期時(shí)間并且簡(jiǎn)化了旋壓機(jī)器，這降低了成本。形成用于輪胎的底座部的另一輪廓(2a)由輪盤(2)實(shí)現(xiàn)。

相對(duì)于雙焊接部來(lái)說(shuō)，具有如圖6中所示的單個(gè)焊接部(5)的事實(shí)同樣大幅簡(jiǎn)化了焊接操作。事實(shí)上，與車輪雙焊接部中在兩個(gè)不同方向上進(jìn)行焊接不同，焊接部在與輪轂垂直的單個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)。不再需要使焊接軸進(jìn)行樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且安裝得到簡(jiǎn)化并因此更加便宜，同時(shí)縮短了周期時(shí)間并減少了焊接銷的磨損。焊接操作(5)在輪盤(2)的部分(2b)以及輪轂(1)的圓形側(cè)部(1b)的接合處進(jìn)行。

此外，單一焊接部(5)的事實(shí)使得能夠進(jìn)入到焊接部的兩側(cè)。因而使得能夠?qū)附硬康膬蓚?cè)進(jìn)行加工。該加工(通常在用于航空工程的鋼板處實(shí)現(xiàn))使得能夠消除可能的焊接毛邊，以及在焊接部底部的可能缺陷，所述缺陷經(jīng)常出現(xiàn)在攪拌摩擦焊接中。這些缺陷對(duì)應(yīng)于合金的不良攪拌，該不良攪拌在焊接部底部形成未焊接邊緣。毛邊或未焊接邊緣是缺陷，其在車輪的疲勞應(yīng)力期間產(chǎn)生裂縫。因此，毛邊或未焊接邊緣的消除對(duì)于方法的可靠性是非常有利的。進(jìn)入焊接部的兩側(cè)使得還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊接部的頻率熱析測(cè)試，該測(cè)試使得能夠確保焊接方法的穩(wěn)定性并且保證不存在缺陷。對(duì)于具有兩個(gè)焊接部的車輪，無(wú)法保證進(jìn)入焊接部的兩側(cè)。因此，需要對(duì)車輪進(jìn)行分區(qū)以進(jìn)行該頻率控制。對(duì)于具有封閉的腔(6)的車輪來(lái)說(shuō)，該檢查是破壞性的，導(dǎo)致生產(chǎn)的一部分的喪失并因此提高了成本。

對(duì)于本申請(qǐng)而言主要且重要的是，氣嘴區(qū)域同樣被大幅簡(jiǎn)化。事實(shí)上，對(duì)于包括兩個(gè)焊接部的車輪來(lái)說(shuō)，氣嘴的穿孔導(dǎo)致腔(6)具有開(kāi)口。大多數(shù)制造者不希望在車輪中具有打開(kāi)的腔，這是因?yàn)檫@樣的開(kāi)口使得有可能滯留水、砂礫或其它物體。因此，為了封閉腔(6)并阻止水滯留，需要環(huán)繞氣嘴穿孔的焊接。因此，該焊接表示在專利fr2981605和ep1230099中提出的方法的補(bǔ)充步驟，其導(dǎo)致過(guò)高成本。

此外，根據(jù)本發(fā)明，在焊接之前制造兩件式車輪的事實(shí)使得能夠?qū)崿F(xiàn)比單件式車輪中更復(fù)雜的、無(wú)法模塑的形狀。如圖7中所示，該技術(shù)使得在輪盤(2)處能夠?qū)崿F(xiàn)鏤空部(7)(例如，腔的形式)。這些鏤空部通過(guò)鑄造、或鍛造、或在“cobapress”方法的鑄造步驟中實(shí)現(xiàn)的。這些鏤空部位于輪胎(3)跟部的底座部中的一個(gè)處，在輪盤(2)表現(xiàn)出鏤空部并且不覆蓋車輪的圓周。事實(shí)上，區(qū)域是平整的(8)以增強(qiáng)車輪的剛度和強(qiáng)度。這些平整區(qū)域(8)同樣對(duì)輪胎的安裝非常有利。事實(shí)上，若沒(méi)有這些平整區(qū)域，輪胎跟部在安裝時(shí)可以位于腔(7)中。輪胎跟部在安裝時(shí)很難再安裝到其底座部上，并且平整區(qū)域形成斜度以對(duì)該操作非常有利。

還留下沒(méi)有鏤空部的區(qū)域以使得氣嘴的穿孔和定位能夠具有簡(jiǎn)單的幾何形狀(9)，如圖7中所示。如圖6和7中所示的鏤空部(7)具有朝向焊接(5)側(cè)的u形輪廓。

鏤空部的實(shí)現(xiàn)不是新技術(shù)。實(shí)際上，在鍛造或鑄造步驟中實(shí)現(xiàn)該鏤空部是經(jīng)濟(jì)的，這是因?yàn)椴恍枰庸げ僮?。因此縮短了周期時(shí)間并降低了成本。總而言之，所使用的材料的量與可用材料相比同樣減少。

實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明，將方法的各個(gè)操作階段相結(jié)合是顯著的，這樣的結(jié)合在實(shí)踐中相比于現(xiàn)有技術(shù)具有大量的優(yōu)點(diǎn)。因此，這樣的優(yōu)化需要相應(yīng)的研究和開(kāi)發(fā)投資，并且并非來(lái)自于現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)。