[发明专利]制造金属车轮的方法和车轮

说明书

技术领域

根据第一方面，本发明涉及一种制造金属车轮的方法，该车轮至少包括圆周轮辋和轮盘。

本发明的另一方面涉及一种金属车轮，该车轮至少包括圆周轮辋和轮盘。

背景技术

从专利文献GB1,107,328中可以了解到一种可沿圆周从中央分开的两部件式车轮及其制造方法，该车轮特别是用于支撑坚固的轮胎。车轮的半部通过冲压金属板（如厚度为3至8毫米的钢板）形成。这种车轮半部包括轮毂部分、与轮毂部分成一体的环形连接板部分、以及与连接板成一体的外围轮辋部分。类似的车轮半部背对背地对齐，然后栓接在一起。据说，与铸造车轮相比，以这种方式制成的可用于承受给定载荷的车轮更轻，因而，可减小车辆静重。

在目前实施的另一种方法中，将矩形金属条弯曲成圆筒形，并将相邻端部焊接在一起。这样制成的环形半部制品承受冷变形以达到合适尺寸和形状。然后，通常将车轮轮盘焊接到外圆周轮辋边缘上。由于车轮轮辋上的切向焊缝破坏和/或尺寸超出容许误差，因而以这种方式制成的车轮的废品率相对高。另外，有时会出现一些问题，这些问题与切向焊缝中的孔及封闭在焊缝中的氧化物相关。并且，焊缝自身是轮辋上的脆弱部位。

美国专利文献US3,771,843A中公开了一种特别用于重型拖拉机应用场合的轨道惰轮，该惰轮具有两个成形的金属轮盘，它们共心地邻接布置，通过外接的焊缝而将它们连接在一起，以便让这种复合的轮盘惰轮结构中固有的应力减小到最小。该轮盘锻制而成。

从专利文献WO2010/031863A1中可以了解到一种用于机动车辆的轮辋，其包括车轮轮盘和轮辋条。两个车轮部件都通过冷成型过程制成。

美国专利文献US3,611,535A公开了一种制造车轮的方法，该车轮包括铸铝车轮轮盘和轧制或冲压板钢轮辋，通过浇铸到铝体中的环状钢环插入件以及钢插入件和轮辋之间的连续焊缝，可将车轮轮盘和轮辋牢固地相互连接。

德国专利文献DE3016285A1涉及一种车轮，尤其涉及一种轻质车轮，其由两部件制成，其中每部件包括轮辋部和轮盘部。可见部件通过锻造或铸造加工成形，另一部件通过深冲压加工成形。将这样加工成形的部件焊接在一起。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种金属车轮制造方法，这种方法的废品率低。另一目的是制造一种价廉的车轮，尤其是降低材料成本，与前面所述的现有车轮相比，该车轮具有类似属性或强度增加。

根据第一方面，本发明提供了一种制造金属车轮的方法，该车轮至少包括圆周轮辋和轮盘，该方法包括以下步骤：将金属坯体热冲压成车轮部件的热冲压步骤和对热冲压的车轮部件进行淬火的淬火步骤，其中车轮部件具有圆周轮辋部分和一体式轮盘部分；提供至少一个另外的车轮部件；和至少沿圆周局部地将车轮部件焊接在一起的焊接步骤。

在本文中，术语“热成形”意为包括在升高的温度下进行的例如热冲压等任何成形过程，包括加热待被成形的物件和冷却已被成形的物件。

在根据本发明的方法中，从金属板材开始制造至少一个车轮部件（有利地，制造所有部件）。对可选地由盘卷获得并切成合适尺寸的这种平板材料进行热冲压操作，其中，坯体的二维形状被改变成车轮部件的三维形状。通过热冲压形成的至少一个车轮部件具有圆周轮辋部分和基本上为圆形的内部部分，内部部分与轮辋部分成一体。热冲压允许的变形程度高，因而，可以获得复杂的设计结构，尤其是可获得与轮辋形状相关的负载的设计结构。热冲压步骤可按照两个或更多个子步骤执行。紧接最后的热冲压阶段之后，通常在冲压装置中立即对最终的热冲压车轮部件进行淬火处理。还提供至少一个其他的至少具有圆形轮辋部分的部件。优选地，该车轮部件也通过上述热冲压过程形成。之后，通过在圆周的至少一部分上进行圆周焊接而将两个车轮部件连接在一起，其中这两个车轮部件可具有相同的形状。可以不连续地进行焊接，例如沿圆周仅在4或5个位置上进行焊接。优选地，沿整个圆周将多个车轮部件焊接在一起。这样形成的车轮具有（局部）圆周焊缝，但没有切向焊缝，切向焊缝是现有车轮出现废品的一个原因。鉴于使用期间的载荷，相比具有切向焊缝的现有技术的车轮，圆周焊缝位于更有利位置上。制造和使用期间，轮辋上的焊缝部位出现撕裂的危险很小或没有。另外，根据本发明的方法由于没有切向焊缝，因而提供了减小焊接站数量的可能性。并且，相对于上面列举的其他制造方法而言，热冲压容许减小规格，从而节省了材料，同时保持足够强度水平。减小规格还容许生产相对轻质的车轮。