Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2022 106 485.9 in Anspruch, deren Inhalt durch Verweis hierin vollständig mit aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft einen Induktor zur Erwärmung eines Fahrzeugrads.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind verschiedene Gießverfahren zur Herstellung von Fahrzeugrädern bekannt.

Die durch diese Verfahren gegossenen Fahrzeugräder können anschließend mittels des sogenannten Flowforming bzw. Flowformingprozesses, also einem Walzen der Felge des Fahrzeugrads, weiterverarbeitet werden. Der Flowformingprozess führt zu einer Verdichtung des Materials und dadurch zu einer höheren Stabilität und Festigkeit desselben. Des Weiteren wird durch den Flowformingprozess Material eingespart, wodurch leichtere und widerstandsfähigere Fahrzeugräder hergestellt werden können. Ein weiterer Vorteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, dass aus ein und derselben durch Gießen hergestellten Grundform eines Fahrzeugrads mehrere unterschiedliche Breiten desselben erzeugt werden können, was die Herstellungskosten solcher Fahrzeugräder verringert.

Zur Durchführung des Flowformingprozesses müssen die Fahrzeugräder auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden. Bislang wird dies in einem dafür geeigneten, meist mit Gas betriebenen Ofen durchgeführt, was jedoch zu einem sehr hohen Energieverbrauch führt. Ein zusätzlicher Nachteil dieser Vorgehensweise ist der Einsatz von Verbrennungsgasen in den Erwärmungsöfen, was nicht nur zu sehr hohen Kosten führt, sondern auch einen sehr hohen Verbrauch an CO2 mit sich bringt. Des Weiteren kann es bei auf eine bestimmte Art und Weise hergestellten Fahrzeugrädern zu Problemen kommen, wenn bestimmte Bereiche derselben auf zu hohe Temperaturen erwärmt werden.

In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2021 134 233.3 wird vorgeschlagen, zumindest einen Teil des Fahrzeugrads mittels induktiver Erwärmung unter Verwendung eines Induktors zu erwärmen.

Durch diese induktive Erwärmung ist ein wesentlich geringerer Energiebedarf als bei bekannten Verfahren notwendig. Allerdings werden Fahrzeugräder in sehr vielen unterschiedlichen Größen, sowohl hinsichtlich ihres Durchmesser als auch hinsichtlich ihrer Breite, hergestellt. Da der korrekte Abstand der Windungen des Induktors von dem zu erwärmenden Bauteil für eine gleichmäßige Erwärmung sehr wichtig ist, muss aus diesem Grund eine Vielzahl von Induktoren vorgehalten werden, die jeweils an das zu erwärmende Fahrzeugrad angepasst sind. Dies ist nicht nur mit hohen Kosten verbunden, sondern führt auch zu einer hohen Lagerhaltung und einem großen Aufwand bei der Durchführung des Verfahrens, da für die Erwärmung eines Fahrzeugrads mit unterschiedlicher Größe der gesamte Induktor ausgetauscht werden muss.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Induktor zur Erwärmung eines Fahrzeugrads zu schaffen, der einen geringeren Aufwand bei der induktiven Erwärmung des Fahrzeugrads erfordert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht eine relative Verstellbarkeit der zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen und der wenigstens einen zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehenen Windung vor, wodurch der erfindungsgemäße Induktor durch entsprechendes Verstellen der jeweiligen Windungen an unterschiedliche Breiten von Fahrzeugrädern angepasst werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, auch bei unterschiedlich großen Fahrzeugrädern sowohl den erforderlichen Kopplungsabstand der dem Felgenhorn zugewandten Windung als auch den erforderlichen Kopplungsabstand der zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen einzuhalten, so dass eine gleichmäßige Erwärmung des gesamten Fahrzeugrads gesichert ist.

Dies ermöglicht den Einsatz ein und desselben Induktors für unterschiedliche Breiten von Fahrzeugrädern, wodurch für eine bestimmte Palette an Fahrzeugrädern eine geringere Anzahl an Induktoren benötigt wird. Dadurch lassen sich erhebliche Kosteneinsparungen erzielen, so dass das erfindungsgemäße Verfahren mit vergleichsweise geringen Kosten durchgeführt werden kann.

In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehene Windung fest bzw. unbeweglich mit einer Stromzufuhreinrichtung verbunden ist, und dass die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen verstellbar sind. Dies ermöglicht eine sehr einfache Verstellung der zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen, wohingegen die zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehene Windung ortsfest verbleibt.

Die zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehene Windung ist vorzugsweise ortsfest bzw. unbeweglich bezüglich eines Anschlags positioniert, an dem das Fahrzeugrad bei der induktiven Erwärmung anliegt.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen fest bzw. unbeweglich mit einer Stromzufuhreinrichtung verbunden sind, und dass die zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehene Windung verstellbar ist. Hierbei verbleiben die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen ortsfest und die zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehene Windung wird verstellt, was ebenfalls eine Möglichkeit zur Realisierung der Verstellbarkeit der jeweiligen Windungen darstellt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann eine Verbindungseinrichtung vorgesehen sein, welche die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen mit der zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehenen Windung zum Zwecke des Leitens von elektrischem Strom miteinander verbindet, die in mehreren Positionen, in denen die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen und die zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehene Windung in Richtung der Längsachse des Induktors unterschiedliche Abstände voneinander aufweisen bzw. zueinander verstellbar sind, fixierbar ist. Dies stellt eine sehr einfach zu realisierende Möglichkeit dar, um die relative Verstellbarkeit der zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen und der wenigstens einen zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehenen Windung zu erreichen.

Die Verbindungseinrichtung lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass sie zwei gegeneinander verschiebliche Laschen aufweist, welche lösbar, vorzugsweise mittels wenigstens einer Schraubverbindung, miteinander verbindbar sind. Dadurch kann eine Bedienperson die entsprechenden Windungen des Induktors sehr einfach gegeneinander verstellen. Eine Verbindung der Laschen kann auch auf andere Weise formschlüssig und/oder kraftschlüssig, zum Beispiel durch Klemmen, erfolgen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen und/oder die zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehene Windung mittels einer Antriebseinrichtung relativ zueinander verstellbar sind. Zwar kann hierfür ein größerer maschineller und finanzieller Aufwand erforderlich sein, die Position der zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen oder der wenigstens einen zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehenen Windung lässt sich in diesem Fall jedoch auf sehr einfache Weise, gegebenenfalls auch automatisiert, einstellen.

Eine einfache Konstruktion des erfindungsgemäßen Induktors, verbunden mit einer zuverlässigen Funktionsweise desselben, kann erreicht werden, wenn die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen und die zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehene Windung in Reihe geschaltet sind.

Um eine Anpassung der zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen an eine möglicherweise gegebene Konizität der Felge zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge vorgesehenen Windungen unterschiedliche, an den inneren Bereich der Felge angepasste Durchmesser aufweisen.

Vorzugsweise wird das Fahrzeugrad mit Hilfe eines Roboters, insbesondere eines Mehr-Achs-Roboters positioniert. Vorzugsweise wird das Fahrzeugrad auf einen Anschlag aufgelegt und/oder in eine Aufnahmeeinrichtung eingebracht, der bzw. die vorzugsweise ortsfest bzw. unbeweglich mit der zur Erwärmung des Felgenhorns vorgesehene Windung angeordnet ist.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt: Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Induktor in einer ersten Position;

Fig. 2 den Induktor aus Fig. 1 in einer zweiten Position; und

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung einer Verbindungseinrichtung des erfindungsgemäßen Induktors.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Induktor 1 zur Erwärmung eines im Schnitt dargestellten, beispielhaften Fahrzeugrads 2. Das Fahrzeugrad 2 weist in an sich bekannter Weise eine umlaufende Felge 2a, eine den mittleren Bereich des Fahrzeugrads 2 bildende Nabe 2b, mehrere die Nabe 2b mit der Felge 2a verbindende Speichen 2c und zwei die seitlichen Begrenzungen der Felge 2a bildende Felgenhörner 2d auf.

Der Induktor 1 weist mehrere zur Erwärmung eines inneren Bereichs der Felge 2a vorgesehene Windungen 1 a und wenigstens eine zur Erwärmung des den Speichen 2c gegenüberliegenden Felgenhorns 2d vorgesehene Windung 1d auf. Sowohl die Windungen 1a als auch die Windung 1d sind mit einer Stromzufuhreinrichtung 3 verbunden, die in den Figuren 1 und 2 nur sehr schematisch angedeutet ist. Die Stromzufuhreinrichtung 3 versorgt die Windungen 1a und 1d des Induktors 1 in an sich bekannter Weise mit Strom, der zur induktiven Erwärmung der Felge 2a bzw. des Felgenhorns 2d des Fahrzeugrads 2 erforderlich ist. Da das Grundprinzip der induktiven Erwärmung bekannt ist, wird hierin nicht näher darauf eingegangen.

Die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1a und die zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehene Windung 1d sind in Reihe geschaltet, so dass sich ein einfacher und zuverlässiger Betrieb des Induktors 1 ergibt.

In den Figuren 1 und 2 ist zu erkennen, dass die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1a unterschiedliche, an den inneren Bereich der Felge 2a und insbesondere an die Konizität der Felge 2a angepasste Durchmesser aufweisen. Auf diese Weise kann für jede der Windungen 1a ein gleichmäßiger Kopplungsabstand des Induktors 1 relativ zu dem Fahrzeugrad 2 erreicht werden. Dabei ist ein gewisser Unterschied zwischen dem Konuswinkel der Felge 2a und dem Winkel, unter dem sich die Außendurchmesser der zur Erwärmung der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a von der Nabe 2b weg vergrößern, tolerierbar.

Aus einem Vergleich der Figuren 1 und 2 ist erkennbar, dass das in Fig. 2 dargestellte Fahrzeugrad 2 eine geringere Breite aufweist als das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugrad 2. Da die Fahrzeugräder 2 in den Figuren 1 und 2 in einer gegenüber ihrer Nutzung um 90° gedrehten Ansicht dargestellt sind, verläuft die Breite des Fahrzeugrads 2 im vorliegenden Fall jeweils in vertikaler Richtung. Dem Fachmann ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, was mit der Breite des Fahrzeugrads 2 gemeint ist. Um den Induktor 1 bei unterschiedlichen Fahrzeugrädern 2, insbesondere bei Fahrzeugrädern 2, die eine unterschiedliche Breite aufweisen, einsetzen zu können, sind die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a und die zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehene Windung 1d in Richtung der Längsachse x des Induktors 1 relativ zueinander verstellbar. Aus einem Vergleich der Figuren 1 und 2 ist die geänderte Position der zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehenen Windung 1d gegenüber der Position aus Fig. 1 erkennbar. Dadurch lässt sich der Induktor 1 somit an die unterschiedlichsten Breiten von Fahrzeugrädern 2 anpassen, wobei gegebenenfalls aufgrund unterschiedlicher Konuswinkel der Felgen 2a dennoch mehrere Induktoren 1 für ein und denselben Durchmesser des Fahrzeugrads 2 erforderlich sein können. Die Anzahl der zur Erwärmung der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a richtet sich dabei nach dem Fahrzeugrad 2 mit der größten Breite.

Im vorliegenden Fall ist die zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehene Windung 1d fest mit der Stromzufuhreinrichtung 3 verbunden und ist demnach ortsfest, wohingegen die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a verstellbar sind. In nicht dargestellter Weise wäre es auch möglich, die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a fest mit der Stromzufuhreinrichtung 3 zu verbinden und die zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehene Windung 1d verstellbar auszuführen. Bei der dargestellten Ausführungsform des Induktors 1 hat sich jedoch die Ausführungsform, bei der die zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehene Windung 1d mit der Stromzufuhreinrichtung 3 fest verbunden ist, als besser geeignet erwiesen. Durch die Verstellung der zur Erwärmung der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a wird auch die Handhabung des Fahrzeugrads 2 vereinfacht, da dieses auch weiterhin mit der Nabe 2b auf eine nicht dargestellte Aufnahmeeinrichtung aufgelegt werden kann.

Grundsätzlich wäre es möglich, die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a und/oder die zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehene Windung 1d mittels einer Antriebseinrichtung relativ zueinander verstellbar auszuführen.

Im vorliegenden Fall ist diese Verstellbarkeit jedoch durch eine Verbindungseinrichtung 4 gelöst, welche die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a mit der zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehenen Windung 1d zum Zwecke des Leitens von elektrischem Strom miteinander verbindet. Die Verbindungseinrichtung 4 ist in den Figuren 1 und 2 in unterschiedlichen Zuständen und in Fig. 3 vergrößert dargestellt. Die Verbindungseinrichtung 4 ist in mehreren Positionen, in denen die zur Erwärmung des inneren Bereichs der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a und die zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehene Windung 1 a in Richtung der Längsachse x des Induktors 1 unterschiedliche Abstände voneinander aufweisen, fixierbar. Die gegenüber der Position von Fig. 1 verschobene Position der zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehene Windung 1d ist in Fig. 2 eindeutig erkennbar. So ist trotz der geringeren Breite des Fahrzeugrads 2 gemäß Fig. 2 der Abstand der zur Erwärmung des Felgenhorns 2d vorgesehenen Windung 1 d in Fig. 2 derselbe wie in Fig. 1. Des Weiteren steht aufgrund der geringeren Breite des Fahrzeugrads 2 gemäß Fig. 2 die unterste der zur Erwärmung der Felge 2a vorgesehenen Windungen 1 a nach unten über das Fahrzeugrad 2 über und wirkt somit nicht an der Erwärmung der Felge 2a des Fahrzeugrads 2 mit. Wenn das Fahrzeugrad 2 eine noch geringere Breite als das in Fig. 2 dargestellte Fahrzeugrad 2 aufweist, so können gegebenenfalls auch mehr als die eine Windung 1 a nach unten über das Fahrzeugrad 2 überstehen. Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass die Verbindungseinrichtung 4 im vorliegenden Fall zwei gegeneinander verschiebliche Laschen 4a und 4b aufweist, welche vorzugsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig, zum Beispiel mittels einer nicht dargestellten Schraubverbindung miteinander verbindbar sind. Hierbei weist die erste Lasche 4a eine Durchgangsbohrung 5 und die andere Lasche 4b ein Langloch 6 (oder ebenfalls eine Durchgangsbohrung) auf, wodurch die beschriebene Verschieblichkeit der Laschen 4a und 4b und die Fixierbarkeit der Verbindungseinrichtung 4 mittels der Schraubverbindung in unterschiedlichen Positionen möglich ist.