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Title:
VEHICLE WHEEL AND USE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/140594
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vehicle wheel (1) comprising a rim (2) for receiving a tyre, and a wheel disc (3) which is connected to the rim (2) in an integrally bonded, force-fitting and/or form-fitting manner, with a connecting region (11) for the releasable connection to a wheel carrier, wherein the wheel disc (3) is formed from a steel workpiece which is heat-treated at least in regions. The problem of providing a commercial vehicle wheel which has high operating strength and safety in comparison to the known prior art is solved in that the wheel disc (3) has a heat-treated microstructure with a tensile strength of between 500 and 1300 MPa and/or a hardness of between 150 and 400 HV 0.1 at least in the transition region (8) for connection to the rim (2).

Inventors:
PIERONEK DAVID (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/053035
Publication Date:
August 24, 2017
Filing Date:
February 10, 2017
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG (DE)
THYSSENKRUPP AG (DE)
International Classes:
B60B3/04; B60B3/12; B21D53/26; B21H1/02
Foreign References:
EP2326517A12011-06-01
US20100314932A12010-12-16
DE102013114245B32015-05-21
DE102007019485A12008-11-06
DE102013114245B32015-05-21
DE102014108901B32015-10-01
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Fahrzeugrad (1) umfassend eine Felge (2) zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge (2) Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig angebundene Radschüssel (3), mit einem Anbindungsbereich (11) zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, wobei die Radschüssel (3) aus einem zumindest bereichsweise wärmebehandelten Stahlwerkstück gebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Radschüssel (3) zumindest im Übergangsbereich (8) zur Anbindung an die Felge (2) eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 aufweist.

2. Fahrzeugrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die wärmebehandelte Gefügestruktur eine Zugfestigkeit zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 375 HV 0,1, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV 0,1, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 325 HV 0,1 aufweist.

3. Fahrzeugrad nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Radschüssel aus einem Vergütungsstahl, insbesondere aus einem

Warmumformstahl oder lufthärtenden Stahl gebildet ist.

4. Fahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

sich die wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 aus dem Übergangsbereich (8) zumindest bereichsweise in einen ersten Bereich (9) erstreckt, in welchem optional Belüftungslöcher (6) vorgesehen sind.

5. Fahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 zumindest bereichsweise in einem zweiten Bereich (11) vorgesehen ist.

6. Fahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Radschüssel (3) mindestens einen dritten Bereich (10) umfasst, welcher eine Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit größer als 1300 MPa und/oder einer Härte größer als 400 HV 0,1, insbesondere eine (press-) gehärtete Gefügestruktur aufweist.

7. Fahrzeugrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die komplette Radschüssel (3) eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 aufweist.

8. Fahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das die Felge (2) aus einem Vergütungsstahl, insbesondere aus einem

Warmumformstahl oder einem lufthärtenden Stahl gebildet ist und zumindest bereichsweise in einem Bereich (14) eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 aufweist, in welchem die Radschüssel (3) mit ihrem

Übergangsbereich (8) anliegt und/oder eingepresst ist und angebunden ist.

9. Fahrzeugrad nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Radschüssel (3) und/oder die Felge (2) mittels Druckumformen,

Zugumformen, Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen,

Drückwalzen oder Tiefziehen, insbesondere mittels Warmumformung mit optional zumindest teilweiser (Press-) Härtung geformt wird, wobei sich die

wärmebehandelte Gefügestruktur zumindest im Übergangsbereich (8) der Radschüssel (3) und/oder zumindest der Bereich (14) der Felge (2) vor, während und/oder nach einem Formen durch eine zumindest bereichsweise

Wärmebehandlung einstellt.

Verwendung des Fahrzeugrades nach einem der vorgenannten Ansprüche in Personenfahrzeugen, Nutzfahrzeugen, Lastkraftwagen, Sonderfahrzeugen, Bussen, Omnibussen, ob mit Verbrennungsmotor und/oder elektrischem Antrieb, Anhänger oder Trailer.

Description:
Fahrzeugrad und Verwendung

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad umfassend eine Felge zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig angebundene

Radschüssel mit einem Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, wobei die Radschüssel aus einem zumindest bereichsweise wärmebehandelten

Stahlwerkstück gebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung des

Fahrzeugrades.

Konventionell hergestellte Fahrzeugräder, beispielsweise Kraftfahrzeugräder, insbesondere in Stahlbauweise bestehen aus einer Felge zur Aufnahme eines Reifens und einer an die Felge Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig angebundene Radschüssel mit einem Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger. Sowohl die Radschüssel als auch die Felge können mittels Drückwalzen bzw. Fließdrücken hergestellt sein. Das Drückwalzen hat den Vorteil, dass das Material während der Formgebung von einer konstanten Ausgangsmaterialdicke insbesondere belastungs- und/oder gewichtsoptimiert gedrückt werden kann, so dass unterschiedliche

Materialdicken entlang des Querschnitts bei der Radschüssel (insbesondere bei

Nutzfahrzeug-Radschüsseln) als auch bei der Felge (insbesondere bei

Personenkraftfahrzeug-Felgen) erstellt werden können, welche zur

Gewichtsreduzierung im Vergleich zu Radschüsseln und/oder Felgen mit einer konstanten Materialdicke beitragen können. Zusätzlich wird im Material durch die Kaltverfestigung die Werkstofffestigkeit erhöht. Beispielsweise kann an

belastungskritische oder steifigkeitsrelevanten Stellen Material gedrückt werden, also eine lokale Erhöhung der Materialdicke gegenüber der Ausgangsmaterialdicke erzeugt werden, und an unkritischen Stellen die Materialdicke reduziert werden.

Um eine weitere Gewichtsreduzierung erreichen zu können, sind zum einen Material mit höherer Festigkeit bzw. Schwingfestigkeit zur sicheren Aufnahme der

Betriebsbelastungen, und zum anderen Geometrieanpassungen zur Kompensierung der Steifigkeitsverluste aufgrund geringeren Werkstückdicken erforderlich. Mit

ansteigender Festigkeit der Materialien nimmt aber in der Regel auch die

Umformbarkeit des Materials ab. Somit stößt der Leichtbau mit kaltumformbaren Stählen an technische Grenzen. Abhilfe kann in diesen Fällen die sogenannte „Warmumformung" schaffen, in den Fachkreisen auch unter der indirekten oder direkten Warmumformung bekannt, wodurch die Anforderung nach hohen

Umformgraden bei gleichzeitig hohen Festigkeiten der endgeformten Bauteile erfüllt werden kann.

Leichtbaupotential bieten heutzutage Vergütungsstähle, insbesondere

Warmumformstähle wie beispielsweise Mangan-Bor-Stähle, welche mechanische Lasten wie dynamische Wechselbeanspruchung aufnehmen können. Als Stand der Technik insbesondere zur Herstellung von Radschüsseln aus einem Warmumformstahl, welche zumindest bereichsweise pressgehärtet sein können, wird auf die Druckschriften DE 10 2007 019 485 AI, DE 10 2013 114 245 B3 und DE 10 2014 108 901 B3 verwiesen. In der Druckschrift DE 10 2007 019 485 AI wird die Anbindung der gehärteten

Einzelkomponenten (Felge/Radschüssel) unter anderem durch ein Verschweißen oder Löten vorgeschlagen. Das im Fahrzeugradbau etablierte MAG-Schweißen resultiert in einem Aufschmelzen des Grundwerkstoffs und bewirkt bei Warmumformstählen zusätzliche Anlasseffekte in der Wärmeeinflusszone unter Ausbildung einer

Erweichungszone („Härtesack"). Diese Erweichungszone im Umgebungsbereich der Schweißzone zeichnet sich durch eine geringe Festigkeit und Duktilität aus und bilden eine„metallurgische Kerbe", welche sich nachteilig auf die Betriebsfestigkeit der

Verbindung respektive des gesamten Bauteils auswirkt und zu einem vorzeitigen Versagen führen kann, so dass die Werkstofffestigkeit nicht global auf das gesamte Fahrzeugrad übertragen werden kann. In Bezug auf den Stand der Technik besteht weiteres Verbesserungspotential insbesondere hinsichtlich einer hohen

Betriebsfestigkeit und Sicherheit bei Fahrzeugrädern.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugrad bereitzustellen, welches eine im Vergleich zum bekannten Stand der Technik hohe Betriebsfestigkeit und Sicherheit aufweist, sowie eine entsprechende Verwendung anzugeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gemäß des

erfindungsgemäßen Fahrzeugrades dahingehend gelöst, dass die Radschüssel zumindest im Übergangsbereich zur Anbindung an die Felge eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 aufweist.

Der Erfinder hat festgestellt, dass durch eine wärmebehandelte Gefügestruktur der Radschüssel zumindest im Übergangsbereich zur Anbindung an die Felge mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 (Vickers) positiv Einfluss auf die Betriebsfestigkeit und Sicherheit des ganzen Fahrzeugrades genommen werden kann und eine ausreichende Festigkeit und Duktilität bereitgestellt werden kann. Eine Zugfestigkeit unterhalb von 500 MPa bzw. eine Härte unter 150 HV 0,1 ist nicht ausreichend für die erforderliche Festigkeit und

Schwingfestigkeit des Fahrzeugrades und eine Zugfestigkeit oberhalb von 1300 MPa bzw. eine Härte über 400 HV 0,1 gehen zu Lasten der Duktilität und Belastbarkeit der Verbindung zwischen der Radschüssel und der Felge.

Insbesondere weist die wärmebehandelte Gefügestruktur eine Zugfestigkeit zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 375 HV 0,1, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV 0,1, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 325 HV 0,1 auf, wodurch eine optimale Betriebsfestigkeit und Sicherheit des gesamten Fahrzeugrades gewährleistet werden kann.

Die Radschüssel ist Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig an die Felge angebunden.

Vorzugsweise wird die Radschüssel zumindest teilweise, insbesondere vollständig umlaufend an ihrer Kante über eine Fügenaht, beispielsweise eine Kehlnaht, welche als MIG-, MAG-, Laser-, Schweiß- oder Lötnaht ausgeführt sein kann, an die Felge

angebunden. Alternativ kann die Radschüssel auch mittels Kleben und/oder

Widerstandsschweißen an die Felge in ihrem Überlappungs-/Übergangsbereich angebunden sein. Alternativ oder kumulativ ist auch eine kraftschlüssige Anbindung durch einen (zusätzlichen) Presssitz zwischen Radschüssel und Felge im Überlappungs- /Übergangsbereich denkbar, insbesondere zur Entlastung zusätzlicher

Verbindungsmittel. In Abhängigkeit von der eingestellten Festigkeit/Härte im

Übergangsbereich ist auch der Einsatz von formschlüssigen, mechanischen

Fügeverfahren, wie zum Beispiel Clinchen, Nieten oder mit Funktionselementen möglich. Die Anbindung zwischen Radschüssel und Felge muss nicht zwangsläufig im sogenannten„Tiefbett" erfolgen. Radkonstruktionen, wie zum Beispiel sogenannte Semi- oder Full-Face-Scheibenräder oder mit mehrteiliger Ausführung sind denkbar.

Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades ist die Radschüssel aus einem Vergütungsstahl, insbesondere aus einem Warmumformstahl oder lufthärtenden Stahl gebildet. Die genannten Stahllegierungen haben den Vorteil, dass sie härtbar sind und in dem entsprechenden Bauteil eine hohe Härte respektive hohe Zugfestigkeit eingestellt werden kann. Mit zunehmender Festigkeit kann bei im Wesentlichen gleichen Bedingungen die jeweilige Materialdicke weiter reduziert werden und dadurch das Gewicht weiter herabgesetzt werden. Zudem weisen sie eine höhere zyklische Biegewechselfestigkeit auf, welche insbesondere einer höheren Lebensdauer der entsprechenden Bauteile zugutekommt und dadurch insbesondere ein frühzeitiges Materialversagen durch Rissbildung im Wesentlichen verhindert werden kann. Auch die Verwendung eines Werkstoffverbundes mit beispielsweise drei

Stahllagen, von denen mindestens eine Lage vergütbar, insbesondere härtbar ist, ist denkbar. Anzumerken ist, dass die Zugfestigkeit respektive Härte über die Materialdicke gemittelt wird, insbesondere auch wenn ein monolithischer Werkstoff

randschichtgehärtet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades erstreckt sich die wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV aus dem Übergangsbereich zumindest bereichsweise in einen ersten Bereich, in welchem optional Öffnungen vorgesehen sein können. Die Ausdehnung der wärmebehandelten Gefügestruktur in einen weiteren Bereich kann sich positiv auf die Übertragung von Kräften mit häufigen Lastwechseln von dem auf der Felge montierten Reifen in den Radträger auswirken, insbesondere aufgrund der (hohen) Kerbwirkung der eingebrachten Belüftungslöcher. Ferner kann, wenn die wärmebehandelte Gefügestruktur vollständig den ersten Bereich ausfüllt und Öffnungen im ersten Bereich vorgesehen sind, ein nachträgliches Stanzen der Öffnungen nach der Fertigstellung der Endgeometrie der Radschüssel bei

beispielsweise mechanisch geringem Werkzeugverschleiß erleichtert werden. Die Öffnungen fungieren beispielsweise als Belüftungslöcher und/oder reduzieren durch gezieltes Ausstanzen bzw. Weglassen von Material das Gesamtgewicht des Fahrzeugrades.

Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades ist die wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 zumindest bereichsweise in einem zweiten Bereich vorgesehen. Der zweite Bereich kann beispielsweise den

Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger umfassen, in welchem Öffnungen zur Aufnahme von Verbindungsmitteln (Bolzen/Schrauben) vorgesehen sind. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass im Bereich der Anbindungsfläche für die Verbindungsmittel lokale Spannungsspitzen vergleichmäßigt bzw. großflächig in umliegende Bereiche verteilt werden können und damit die Kerbempfindlichkeit reduziert werden kann, wodurch bei schwingbelasteten Bauteilen die Lebensdauer des Gesamtsystems gesteigert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades umfasst die Radschüssel mindestens einen dritten Bereich, welcher eine Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit größer als 1300 MPa und/oder einer Härte größer als 400 HV 0,1, insbesondere eine (press-) gehärtete Gefügestruktur aufweist. Der dritte Bereich kann beispielsweise zwischen dem Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger (zweiter Bereich) und dem ersten Bereich, welcher an dem Übergangsbereich zur Anbindung an die Felge angrenzt, vorgesehen sein und der lokalen/globalen

Versteifung der Radschüssel dient.

Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades weist die komplette Radschüssel eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 auf, wodurch eine homogene Festigkeit/Härte in der schwingbelasteten Radschüssel bereitgestellt wird und damit metallurgische Kerben im Wesentlichen verhindert werden können.

Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades ist die Felge aus einem Vergütungsstahl, insbesondere aus einem Warmumformstahl oder einem lufthärtenden Stahl gebildet und weist zumindest bereichsweise eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 auf, beispielsweise in einem Bereich, in welchem die Radschüssel mit ihrem Übergangsbereich anliegt und/oder eingepresst ist und angebunden ist. Auch die Verwendung eines Werkstoffverbundes mit beispielsweise drei Stahllagen, von denen mindestens eine Lage vergütbar, insbesondere härtbar ist, ist denkbar. Die Betriebsfestigkeit und Sicherheit des Fahrzeugrades kann bei der

Verwendung der vorgenannten Stähle als Material für die Felge erhöht werden. Auch weitere Bereiche können individuell und je nach Ausführung der Felge eine

wärmebehandelte Gefügestruktur aufweisen. Beispielsweise weist der das sogenannte Felgenhorn bildende Bereich eine wärmebehandelte Gefügestruktur auf, welcher mindestens auf der dem Radträger abgewandten Seite im montierten Zustand des Fahrzeugrades vorgesehen ist, um im Falle eines Bordsteinkontaktes eine vollständige Beschädigung zu vermeiden. Alternativ kann die komplette Felge eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Fahrzeugrades ist die Radschüssel und/oder die Felge mittels Druckumformen, Zugumformen,

Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen oder Tiefziehen, insbesondere mittels Warmumformung mit optional zumindest teilweiser (Press-) Härtung, oder mittels einer Kombination der genannten Herstellungsverfahren geformt, wobei sich die wärmebehandelte Gefügestruktur zumindest im Übergangsbereich der Radschüssel zur Anbindung an eine Felge und/oder zumindest in einem Bereich in der Felge vor, während und/oder nach einem Formen durch eine zumindest bereichsweise Wärmebehandlung einstellt.

Durch die Auswahl geeigneter Stahlwerkstoffe, vorzugsweise eine der vorgenannten Stähle, auch mehrlagig als Werkstoffverbund denkbar, können in Kombination mit einer zumindest bereichsweisen und maßgeschneiderten Wärmebehandlung gezielt wärmebehandelte Gefügestrukturen mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 eingestellt werden. Die zumindest bereichsweise wärmebehandelte Gefügestruktur kann beispielsweise bei der indirekten und auch direkten Warmumformung eingestellt werden, beispielsweise durch Vermeidung einer Erwärmung des betroffenen Bereichs oberhalb der A c3 - Temperatur des Werkstoffs, so dass sich beim anschließenden (Press-) Härten in einem vollständig gekühlten Werkzeug oder über andere geeignete Mittel zum Abschrecken, kein vollständig gehärtetes Gefüge ausbildet. Beispielsweise kann der betroffene Bereich teilaustenitisiert, d. h. in einem Temperaturfenster zwischen A c i und A c3 erwärmt werden. Alternativ oder kumulativ kann im betroffenen Bereich über geeignete Mittel ein schroffes Abkühlen verhindert werden, beispielsweise durch temperierte Abschnitte in einem Werkzeug zum Warmumformen und/oder (Press-) Härten. Die

wärmebehandelte Gefügestruktur besteht beispielsweise aus mindestens zwei der Phasen Ferrit, Perlit, Bainit, Austenit oder Martensit, insbesondere überwiegend aus Ferrit mit mindestens einer der Phasen Perlit, Bainit, Austenit oder Martensit.

Beispielsweise kann der Werkstoff oder Werkstoffverbund, insbesondere oberhalb der A cl -Temperatur, vorzugsweise oberhalb der A c3 -Temperatur erwärmt, warmumgeformt und zumindest bereichsweise pressgehärtet werden (direkte Warmumformung) oder beispielsweise kaltumgeformt, wobei die Form, welche im Wesentlichen der

Endgeometrie des entsprechenden Bauteils entspricht, oberhalb der A cl -Temperatur, vorzugsweise oberhalb der A c3 -Temperatur erwärmt und anschließend zumindest bereichsweise gehärtet werden (indirekte Warmumformung). Die zumindest

bereichsweise wärmebehandelte Gefügestruktur kann nachträglich durch eine

Wärmebehandlung der betroffenen Bereiche, welche beispielsweise im Gefüge überwiegend Martensit aufweisen, insbesondere durch Anlassen bzw. Erwärmen mittels geeigneten Mitteln, beispielsweise mittels Induktoren, Öfen, Laser, Kontakterwärmung oder Brennern eingestellt werden. Die wärmebehandelte Gefügestruktur kann sich bereichsweise oder auch vollständig im gefertigten Bauteil nach einer Warmumformung oder kalten Umformung mit anschließender Erwärmung auf beispielsweise eine

Teilaustenitisierungstemperatur und ohne aktive Kühlung bzw. schroffes Abkühlen sondern lediglich durch Abkühlung an Luft (Lufthärtung) einstellen. Auch weitere, hier nicht erwähnte Wärmebehandlungsverfahren sind denkbar, welche zur Einstellung einer wärmebehandelten Gefügestruktur mit den vorgenannten Eigenschaften geeignet sind. Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung des Fahrzeugrades in Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen, Lastkraftwagen, Sonderfahrzeugen, Bussen, Omnibussen, ob mit Verbrennungsmotor und/oder elektrischem Antrieb, Anhänger oder Trailer. Je nach Fahrzeugtyp ist das Fahrzeugrad mit seiner Radschüssel und Felge mit entsprechenden Materialdicken, welche entlang des jeweiligen Querschnitts auch variieren können, belastungs- und/oder gewichtsoptimiert ausgelegt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

Figur 1) ein erfindungsgemäßes Fahrzeugrad in perspektivischer

Darstellung und

Figur 2) einen Teilquerschnitt durch das Fahrzeugrad in Fig. 1).

In Figur 1) ist in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines

erfindungsgemäßen Fahrzeugrades (1) gezeigt, beispielsweise für einen

Personenkraftwagen. In Figur 2) ist ein Teilquerschnitt durch das Fahrzeugrad 1) dargestellt, wobei aufgrund der rotationssymmetrischen Ausführung nur der obere Bereich des Fahrzeugrades (1) oberhalb der Symmetrieachse (12) im Schnitt abgebildet ist. Das Fahrzeugrad (1) umfasst eine insbesondere profilierte Felge (2) zur Aufnahme eines nicht dargestellten Reifens und eine an die Felge (2) Stoff-, form- und/oder kraftschlüssig angebundene Radschüssel (3). Wie in Figur 2) im Detail zu erkennen ist, ist vorzugsweise die Radschüssel (3) zumindest teilweise an ihrer Kante (3.1) über eine Fügenaht (7), beispielsweise eine Kehlnaht, welche als MIG-, MAG-, Laser-, Schweißoder Lötnaht ausgeführt sein kann, an die Felge (2) angebunden. Alternativ kann die Radschüssel auch mittels Kleben und/oder Widerstandsschweißen und/oder mittels mechanischer Verbindung an die Felge in ihrem Überlappungs-/Übergangsbereich angebunden sein. Zusätzlich ist auch eine kraftschlüssige Anbindung im Überlappungs- /Übergangsbereich durch einen Presssitz vorgesehen, wodurch die Fügenaht während des Betriebs entlastet werden kann. Die Radschüssel (3) besteht aus einem Warmumformstahl oder lufthärtenden Stahl, welche den Vorteil haben, dass sie härtbar sind und in dem entsprechenden Bauteil eine hohe Härte respektive hohe Zugfestigkeit eingestellt werden kann und damit eine höhere zyklische Biegewechselfestigkeit aufweisen. Auch die Verwendung eines Werkstoffverbundes mit beispielsweise drei Stahllagen, von denen mindestens eine Lage vergütbar, insbesondere härtbar ist, ist denkbar.

Die Radschüssel (3) ist scheibenförmig ausgebildet und umfasst einen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig umlaufenden, angewinkelten Endbereich, welcher den Übergangsbereich (8) zur Anbindung an die Felge (2) bildet. Erfindungsgemäß weist zumindest der Übergangsbereich (8) eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 auf, welche die Betriebsfestigkeit und Sicherheit des Fahrzeugrades positiv beeinflusst und eine ausreichende Festigkeit und Duktilität bzw.

Schwingfestigkeit bereitstellt. Die Radschüssel (3) ist mittels Druckumformen,

Zugumformen, Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen oder Tiefziehen, insbesondere mittels Warmumformung mit optional zumindest teilweiser (Press-) Härtung, oder mittels eine Kombination der genannten

Herstellungsverfahren geformt, wobei die wärmebehandelte Gefügestruktur zumindest im Übergangsbereich (8) der Radschüssel (3) vor, während und/oder nach einem Formen durch eine zumindest bereichsweise Wärmebehandlung eingestellt werden kann. Durch die Auswahl geeigneter Stahlwerkstoffe, vorzugsweise eine der

vorgenannten Stähle, auch mehrlagig als Werkstoffverbund, können in Kombination mit einer zumindest bereichsweisen und maßgeschneiderten Wärmebehandlung gezielt wärmebehandelte Gefügestrukturen mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 in der Radschüssel (3) eingestellt werden. Für die Erzeugung der wärmebehandelten Gefügestrukturen wird auf die Ausführungen im allgemeinen Teil der Beschreibung, welche lediglich Beispiele angeben, verwiesen.

An den Übergangsbereich (8) schließt sich ein erster Bereich (9) an, in welchem auf dem Umfang verteilt Öffnungen (6) vorgesehen sind, die beispielsweise als Belüftungslöcher fungieren und/oder durch gezieltes Ausstanzen bzw. Weglassen von Material zu einer Reduzierung des Gesamtgewichts des Fahrzeugrades (1) beitragen. Eine vorzugsweise zumindest bereichsweise Ausdehnung der wärmebehandelten Gefügestruktur vom Übergangsbereich (8) ausgehend in den ersten Bereich (9) kann sich positiv auf die Übertragung von Kräften mit häufigen Lastwechseln im Betrieb von dem auf der Felge (2) montierten Reifen in den Radträger auswirken. Ferner kann, wenn die

wärmebehandelte Gefügestruktur vollständig den ersten Bereich (9) ausfüllt, ein nachträgliches Stanzen der Öffnungen nach der Fertigstellung der Endgeometrie der Radschüssel (3) bei beispielsweise mechanisch geringem Werkzeugverschleiß erleichtert werden.

Die Radschüssel (3) umfasst einen zweiten Bereich (11), welcher beispielsweise den Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger bildet, in welchem Öffnungen (5) zur Aufnahme von nicht dargestellten Verbindungsmitteln

(Bolzen/Schrauben) vorgesehen sind. Der zweite Bereich (11) grenzt an einer

Mittenöffnung (4) der Radschüssel (3) an, welche beispielsweise der Zentrierung des Rades an eine nicht dargestellte Radnabe dient, welche eine Komponente eines nicht dargestellten Radträgers ist. Die Mittenöffnung (4) ist durch einen kragenförmig ausgebildeten Bereich (13) definiert. Weist der zweite Bereich (11) eine

wärmebehandelte Gefügestruktur auf, so hat dies beispielsweise den Vorteil, dass im Bereich der Anbindungsfläche (11.1) für die Verbindungsmittel lokale Spannungsspitzen vergleichmäßigt bzw. großflächig in den umliegenden Bereich (13, 10) verteilt werden können und damit die Kerbempfindlichkeit reduziert werden kann.

Die Radschüssel (3) umfasst mindestens einen dritten Bereich (10), welcher eine Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit größer als 1300 MPa und/oder Härte größer als 400 HV 0,1, insbesondere eine (press-) gehärtete Gefügestruktur aufweist. Der dritte Bereich (10) befindet sich zwischen dem Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger -zweiter Bereich (11)- und dem ersten Bereich (9), welcher an dem Übergangsbereich (8) angrenzt, und dient der lokalen/globalen Versteifung der

Radschüssel. Der kragenförmig ausgebildete Bereich (13) kann je nach Fahrzeugradtyp und Anforderung eine wärmebehandelte Gefügestruktur aufweisen oder gehärtet sein. Alternativ und hier nicht dargestellt kann die komplette Radschüssel eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 aufweisen, wodurch eine homogene Festigkeit und/oder Härte in der schwingbelasteten Radschüssel bereitgestellt und damit metallurgische Kerben im Wesentlichen verhindert werden können.

Wird eine Felge (2) verwendet, welche aus einem Warmumformstahl oder einem lufthärtenden Stahl gebildet ist, weist sie vorzugsweise zumindest bereichsweise in einem Bereich (14) eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 auf, in welchem die Radschüssel (3) mit ihrem Übergangsbereich (8) anliegt und/oder eingepresst ist und mittels Fügenaht (7) angebunden ist. Auch die Verwendung alternativer Fügeverfahren sowie eines Werkstoffverbundes mit beispielsweise drei Stahllagen, von denen mindestens eine Lage vergütbar, insbesondere härtbar ist, ist denkbar. Die Betriebsfestigkeit und Sicherheit des Fahrzeugrades kann bei der

Verwendung der vorgenannten Stähle als Material für die Felge erhöht werden.

Beispielsweise weist der das sogenannte Felgenhorn bildende Bereich (15) eine wärmebehandelte Gefügestruktur auf, welcher mindestens auf der dem Radträger abgewandten Seite im montierten Zustand des Fahrzeugrades (1) vorgesehen ist, um im Falle eines Bordsteinkontaktes eine vollständige Beschädigung der Felge (2) respektive des Fahrzeugrades (1) zu vermeiden. Bei Bedarf kann auch in der kompletten Felge eine wärmebehandelte Gefügestruktur mit einer Zugfestigkeit zwischen 500 und 1300 MPa und/oder einer Härte zwischen 150 und 400 HV 0,1 eingestellt werden. Für die

Erzeugung der zumindest bereichsweise wärmebehandelten Gefügestrukturen in der Felge (2) wird auf die Ausführungen in Bezug auf die Radschüssel (3) verwiesen.

Um eine optimale Betriebsfestigkeit und Sicherheit des gesamten Fahrzeugrades (1) zu gewährleiste, weist die wärmebehandelte Gefügestruktur des Übergangsbereichs (8), des ersten Bereich (9) und/oder des zweiten Bereichs (11) oder alternativ der kompletten Radschüssel und/oder Felge eine Zugfestigkeit zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 375 HV 0,1, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV 0,1, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 325 HV 0,1 auf. Die wärmebehandelte Gefügestruktur besteht beispielsweise aus mindestens zwei der Phasen Ferrit, Perlit, Bainit, Austenit oder Martensit, insbesondere überwiegend aus Ferrit mit mindestens einer der Phasen Perlit, Bainit, Austenit oder Martensit. Alternativ kann die wärmebehandelte Gefügestruktur beispielsweise überwiegend Martensit, insbesondere angelassenen Martensit aufweisen.

Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sowie auf die Ausführungen in der allgemeinen Beschreibung beschränkt, vielmehr kann auch die Felge 2 und/oder Radschüssel aus einem Tailored Product, beispielsweise einem Tailored Blank und/oder Tailored Rolled Blank gebildet sein. Je nach Fahrzeugtyp ist das Fahrzeugrad mit seiner Radschüssel und Felge mit entsprechenden

Materialdicken, welche entlang des jeweiligen Querschnitts auch variieren können, belastungs- und/oder gewichtsoptimiert ausgelegt. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung auch bei Nutzfahrzeugrädern anwendbar.

Bezugszeichenliste Fahrzeugrad

Felge

Radschüssel

umlaufende Kante der Radschüssel

Mittenöffnung

Öffnung zur Aufnahme von Verbindungsmitteln

Öffnung, Belüftungsöffnung

Kehlnaht

Übergangsbereich zur Anbindung an die Felge

erster Bereich

dritter Bereich

zweiter Bereich, Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger

Anbindungsfläche für die Verbindungsmittel

Symmetrieachse

kragenförmig ausgebildeter Bereich

ein Bereich der Felge

das Felgenhorn bildende Bereich