DE10342764B4

DE10342764B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenfügen eines Fahrzeugrades

Info

Publication number: DE10342764B4
Application number: DE10342764.3A
Authority: DE
Inventors: James A. Woelfel; Brian Wrase
Original assignee: Lacks Industries Inc
Current assignee: Lacks Industries Inc
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: JP3795034B2; JP2004224332A; US20070199651A1; US20040144475A1; DE10342764A1; US7097730B2

Abstract

Verfahren zum Verbinden einer Abdeckung (13) mit einem Rad (10), umfassend die Schritte: Bereitstellung eines Rades (10), welches eine Innenfläche, eine Außenfläche (32) und eine Mehrzahl von durch diese hindurch gehende Öffnungen (40) aufweist, wobei jede der Mehrzahl der Öffnungen (40) einen Öffnungsumfang (40a) aufweist; Bereitstellung einer Abdeckung (13), welche eine Innenfläche (42), eine Außenfläche (44) und eine Mehrzahl von durch diese hindurchgehende Turbinenöffnungen (49) aufweist, wobei jede der Mehrzahl von Turbinenöffnungen (49) einen Turbinenöffnungsumfang (49a) aufweist; Verbinden des Rades (10) mit der Abdeckung (13), wodurch eine Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) entsteht, die eine Innenfläche und eine Außenfläche (44) aufweist, derart, dass jede der Mehrzahl der Öffnungen (40) des Rades (10) mit einer Turbinenöffnung (49) der Abdeckung (13) ausgerichtet ist, wobei die Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) einen Hohlraum (43) zwischen der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) und der Außenfläche (32) des Rades (10) bildet; Erwärmen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) auf eine vorbestimmte Temperatur; Bereistellung einer Schaumeinfüllstation (80), die eine erste Abdichtung (96) und eine gegenüberliegend angeordnete zweite Abdichtung (97) aufweist, wobei die zweite Abdichtung (97) eine darin angeordnete Düse (62) in der Weise aufweist, dass die Düse (62) radial mit einer von der Mehrzahl von Radöffnungen (40) ausgerichtet ist, wenn die zweite Abdichtung (97) an der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) anliegt, wobei die zweite Abdichtung (97) weiterhin eine Entlüftung aufweist; Anlegen der ersten Abdichtung (96) an die Außenfläche (44) der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13); Anlegen der zweiten Abdichtung (97) an die Innenfläche der Rad-/Abdeckungs-Einheit (10, 13) in der Weise, dass die Düse (62) radial mit einer der Mehrzahl von Radöffnungen (40) ausgerichtet ist; Einspritzen einer vorbestimmten Menge von Klebstoffschaum (60) durch die Düse (62) durch die eine der Mehrzahl von Radöffnungen (40), mit welcher die Düse (62) radial ausgerichtet ist, in den Hohlraum (43); Ablassen der Luft, welche innerhalb des Hohlraumes (43) eingeschlossen ist, durch die Entlüftung in der zweiten Abdichtung (97) während des Einspritzens der vorbestimmten Menge von Klebstoffschaum (60); und Ablegen der ersten und zweiten Abdichtungen (96, 97) und Entfernen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) aus der Schaumeinfüllstation (80).

Description

Hintergrund der Erfindung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Verbinden einer Abdeckung mit einem Rad sowie ein Verfahren zum dauerhaften Verbinden einer Abdeckung mit einem Rad.
Beschreibung des Standes der Technik
Dekorative Abdeckungen werden weithin verwendet, um den ästhetischen Eindruck von Fahrzeugrädern zu verbessern. Zahlreiche strukturelle Kombinationen von Abdeckungen mit verchromten Außenflächen haben bei den Fahrzeugherstellern großes Interesse gefunden, weil diese leichtgewichtig und ästhetisch ansprechend sind und den Designern hinsichtlich der ästhetischen Wirkung, die für ein spezielles Fahrzeug erreicht werden soll, völlig freie Hand lassen, unabhängig davon, ob für die Fahrzeuge Stahl- oder Aluminiumräder verwendet werden.
Es gibt verschiedene bekannte Verfahren, um eine Radabdeckung an einem Rad zu befestigen, wie dies im weiteren noch beschrieben werden soll. US-Patent 3915502 von Connell beschreibt eine ringförmige Radabdeckung, welche mit doppelseitigem Klebeband dauerhaft am Rad befestigt ist. Das Klebeband ist in der Mitte zwischen der Felge und dem mittleren Nabenbereich des Rades angeordnet, während die verbleibende Radabdeckung von der Außenfläche des Rades beabstandet ist. Connell ordnet das Klebeband an den radial äußeren Bereichen des Rades an, um schädliche Wirkungen der Wärme, die durch den Reifen, das Rad und die Bremse erzeugt wird, zu vermeiden. Obwohl einige auf Druck ansprechende Klebebänder bei Temperaturen bis zu 500° Fahrenheit (260°C) effektiv eingesetzt werden können, sind die Kosten für derartige Klebebänder im Allgemeinen für Anwendungen in der Massenfertigung, z. B. zur Befestigung einer Abdeckung an einem Rad, untragbar hoch, und dementsprechend sind derartige Anwendungen auf die Verwendung von billigeren Klebebändern beschränkt, welche nur relativ geringe maximale Einsatztemperaturen zulassen, wodurch deren Anordnung auf die radial äußersten Flächen des Rades beschränkt ist. Leider begrenzt dies entscheidend die Möglichkeit, eine Abdeckung zuverlässig mit dem Rad zu verbinden. Weiterhin entsteht durch die Dicke des Klebebandes ein Abstand zwischen der Abdeckung und dem Rad, in welchem sich Schmutz und Abrieb ansammeln können, welche die Auswuchtung des Rades beeinflussen können.
Um diese Probleme zu vermeiden, wird im Stand der Technik die Verwendung eines Urethan-Schaumklebers vorgeschlagen, welcher die Radabdeckung effektiv an ihrem Platz hält, den Abstand zwischen der Abdeckung und dem Rad schließt, Geräusche reduziert und vor Diebstahl abschreckt. Dieses Verfahren ist am besten in US-Patent 3669501 von Derleth beschrieben, wobei eine ringförmige Abdeckung, die aus dünnem Kunststoff besteht und aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) gebildet ist, am Radstern befestigt wird. Die Abdeckung ist so gestaltet, dass sie Abwandlungen in den Konturen in Richtung quer zur Achse des Rades aufweist, welche die Abwandlungen in der Felge und/oder der Radscheibenkontur fortsetzen, wobei es äußerst schwierig, wenn nicht gar unmöglich wäre, die Abwandlungen in der Radscheibe zu prägen oder zu ziehen. Während des Zusammenfügens wird ein schäumbarer Polyurethankleber auf das Rad aufgebracht, und die Abdeckung wird dann schnell mit dem Rad zusammengeklammert, bevor das Polyurethan zu schäumen beginnt. Dabei wird der Hohlraum zwischen dem Rad und der Abdeckung mit dem Polyurethanschaum gefüllt. Jeglicher überschüssiger Polyurethanschaum um die Schraubbohrungen oder die Peripherie der Einheit, welche die Achsnabe umgibt, quillt jedoch heraus, wenn keine geeigneten Vorkehrungen für die Abdichtung vorgesehen sind.
Ein offensichtlicher Nachteil des Verfahrens von Derleth besteht darin, dass das zusammengesetzte Rad keine Öffnungen aufweist, von den kleinen Schrauböffnungen, welche für die Befestigung des Rades am Fahrzeug notwendig sind, abgesehen. Für die Fachwelt ist klar, dass diese notwendig sind, um nachteilige Effekte durch die Wärme zu vermeiden, welche durch das Rad und die Bremse verursacht werden, wodurch die Abdeckung aus ABS-Kunststoff sich verzieht und eine Ablösung irgendwelcher Oberflächenbehandlungen, z. B. einer Lackierung, Beschichtung usw. hervorgerufen wird und weiterhin der Schaumklebestoff zersetzt und verzogen wird und eventuell schmilzt. Außerdem sind die Radeinheiten, die nach dem Verfahren von Derleth hergestellt sind, infolge der hohen Dichte des Schaumes sehr schwer, und die stellenweisen Veränderungen der Schaumdichte führen zu Schwierigkeiten bei der Auswuchtung des Rades.
Turbinenöffnungen leiten die Wärme ab, welche durch das Bremssystem erzeugt wird, und sie können so gestaltet werden, dass sie eine Vielzahl von bestimmten ästhetischen Eindrücken vermitteln und zur Individualität und zum Stil eines Fahrzeuges beitragen. Jede Öffnung im Rad oder in der Abdeckung stellt bei dem Verfahren nach Derleth einen Weg für das Schaumgemisch dar, aus welchem es austritt, wenn es zu schäumen und/oder auszuhärten beginnt. Größere Öffnungen, wie z. B. die Turbinenöffnungen sind ohne zusätzliche Strukturen, um die Öffnungen abzudichten und zu verhindern, dass das Schaummaterial austritt, bei Anwendung des Verfahrens von Derleth nicht möglich.
Von der Fachwelt wird zum Ausdruck gebracht, dass es vorteilhaft ist, den Hohlraum vollständig mit Schaumklebstoff zu füllen, um Schläge gegen die Abdeckung akustisch zu dämpfen. Ein Nachteil des Verfahrens von Derleth besteht darin, dass ein Übermaß an Schaumgemisch erforderlich ist, um sicherzustellen, dass der Hohlraum zwischen der Abdeckung und dem Rad vollständig ausgefüllt wird, und demzufolge muss jeglicher überschüssige Schaum manuell entfernt werden, was die Kosten des Verfahrens beträchtlich erhöht.
Eine verbesserte Vorrichtung zur Befestigung einer Abdeckung an einem Rad wird in dem US-Patent 6 346 159 von Chase beschrieben, dessen Inhaber der Anmelder dieses Patentes ist. Chase beschreibt eine Abdeckung, welche zu dem Rad ausgerichtet, an diesem angeordnet und mit Ausnahme von vorbestimmten abgedichteten Bereichen an diesem festgeklammert wird. Die Außenflächen der Abdeckung und des Rades sind voneinander beabstandet und lassen einen Hohlraum zwischen diesen. Bestimmte Abdichtungen an bestimmten Stellen dichten das Rad und die Abdeckung als Einheit ab und schaffen einen Formhohlraum. Distanzstücke können verwendet werden, um die Anordnung der Abdeckung in Bezug zum Rad zu verbessern, und bestimmte Abdichtungen wirken mit der Abdeckungs- und Radeinheit zusammen, um einen Formhohlraum zwischen der Abdeckung und dem Rad zu schaffen, in welchen flüssiger Schaum eingespritzt wird und reagieren kann, um den Hohlraum auszufüllen. Eine Messeinheit wird verwendet, um die beiden Komponenten des Urethanschaums genau zu mischen und zu verteilen. Eine Düse wird an eine Einfüllöffnung angesetzt, welche in die Radspinne an der Rückseite des Rades eingebohrt ist, um das schäumbare Material in den Hohlraum der Abdeckungs-/Radeinheit einzubringen.
Der Nachteil der Erfindung von Chase besteht darin, dass das Rad mit einer Einfüllöffnung versehen sein muss, durch welche der Urethanschaum eingespritzt wird. Demzufolge erfordert die Erfindung von Chase eine zusätzliche Bearbeitung, um die Einfüllöffnung in die Radspinne einzubringen, so dass das Gesamtverfahren teurer wird. Weiterhin schwächt das zusätzliche Einbringen der Einfüllöffnung die strukturelle Integrität des Rades, weil Material von diesem entfernt wird.
US-Patent 5098272 von Joseph u. a. befasst sich speziell mit dem vorerwähnten Problem, das bei dem Verfahren von Chase auftrat, indem eine Vorrichtung vorgesehen ist, um Klebstoff in die Form durch eine vorhandene Schraubbohrung im Rad einzuspritzen. Leider ist die Erfindung von Joseph u. a. auf Anwendungen beschränkt, bei welchen die Radabdeckung sich radial über den Kreis der Schraubbohrungen des Rades hinaus erstreckt, so dass der Klebstoff in die Schraubbohrung des Rades in die Form eingespritzt werden kann, die teilweise durch das Rad und die Radabdeckung gebildet wird. Weiterhin ist es wünschenswert, flexibel zu sein und den Klebstoff an anderen Stellen als den Schraubbohrungen aus verschiedenen Gründen einschließlich der folgenden Gründe, jedoch nicht nur wegen dieser, einspritzen zu können. Erstens ist es infolge der Konfiguration der Form und der Fließeigenschaften des bestimmten Klebstoffes oft vorteilhaft, den Klebstoff in bestimmte Bereiche der Form einzuspritzen, um dessen vollständige und gleichmäßige Ausfüllung zu sichern, wodurch die Flexibilität zur Auswahl der Einspritzöffnungen eine Optimierung des Einspritzverfahrens für bestimmte Anwendungen ermöglicht. Zusätzlich können bei einigen Anwendungen die Befestigungsvorrichtungen, Ausrichtungsvorrichtungen, Klemmsysteme, Abdichtungssysteme und/oder die Einspritzvorrichtung die Zugänglichkeit zu bestimmten Bereichen der Form behindern, so dass es erwünscht ist, eine Vielzahl von potentiellen Einspritzstellen zur Auswahl zu haben.
Aus Vorstehendem ist erkennbar, dass das Verfahren und die Vorrichtung zur Verbindung einer Radabdeckung mit einem Rad nicht optimal ist. Deshalb ist es erforderlich, ein wirtschaftliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbindung einer Abdeckung mit einem Rad durch Einspritzen von Klebstoff in die Form durch eine vorhandene Radöffnung zu schaffen.
Weitere Dokumente zum Stand der Technik sind DE 24 57 907 A1 , US 5597213 A , US 5595423 A , US 5421642 A , US 5360261 A , US 5188429 A , US 4976497 A und US 4251476 A . Z. B. kann das Rad ein „Wulstsitz”-Rad sein (wie es in 4 des US-Patentes 5188429 von Heck u. a. dargestellt ist), ein „Vollflächen”-Rad (wie es in 2 des US-Patentes 5595423 von Heck u. a. dargestellt ist), eine „Bimetall”-Radkonstruktion, welche eine Aluminium-Radscheibe und eine Stahlfelge umfasst (wie sie in US-Patent 5421642 von Wei u. a. dargestellt ist), eine „modulare” Radkonstruktion, welche eine „Teilfelge” und eine vollflächige Radscheibe umfasst (wie sie in US-Patent 5360261 von Archibald u. a. dargestellt ist), ein einstückig gegossenes Aluminiumrad oder ein geschmiedetes einstückiges Aluminiumrad.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur dauerhaften Verbindung einer Radabdeckung mit einem Rad durch Einspritzen von Klebstoffschaum in einen dazwischen gebildeten Hohlraum zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, dass ein solches Verfahren ökonomisch und zuverlässig sind.
Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit welchen eine Radabdeckung dauerhaft mit einem Rad verbunden werden kann, ohne die strukturelle Integrität beider Komponenten zu beeinträchtigen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ein solches Verfahren so zu gestalten, dass Verbindungen möglich sind, bei welchen die Radabdeckung sich nicht radial über den Umkreis der Radschrauben des Rades hinaus erstreckt.
Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, ein solches Verfahren so zu gestalten, dass Verbindungen möglich sind, bei welchen die Radabdeckung sich nicht radial über den Umkreis der Radschraubenbohrungen des Rades hinaus erstreckt, mit Ausnahme der Radschraubenbohrungen selbst und der Führungsbohrung.
Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, dass das Verfahren eine Mehrzahl von Stellen schaffen, an welchen der Klebstoff in den Hohlraum in der Weise eingespritzt werden kann, dass der Einspritzungsprozess für jede spezielle Anwendung optimiert werden kann.
Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, dass ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung es ermöglichen, einen Klebstoff und/oder eine Dichtungsmasse anzuwenden, um den Klebstoffschaum zu halten, wodurch eine kostspielige Nachbehandlung des Schaums nicht erforderlich ist.
Noch eine weitere Aufgabe besteht darin, in ein solches Verfahren eine Bohrung einzubeziehen, die innerhalb einer oder mehrerer der Radspeichen angeordnet ist, wodurch die Bohrung geeignet ist, Klebstoffschaum direkt in einen Fließkanal einzugeben und zu sichern, dass der Hohlraum gleichförmig gefüllt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, in ein solches Verfahren eine konkave Ausnehmung einzubeziehen, die innerhalb von einer oder von mehreren der Radspeichen angeordnet ist, wodurch die Ausnehmung in der Lage ist, Platz zum Eingeben von Klebstoffschaum direkt in den Fließkanal zu schaffen.
Diese Aufgaben sowie weitere, Aspekte und Vorteile dieser Erfindung sollen beim Studium der folgenden detaillierten Beschreibung, und der anliegenden Zeichnungen besser verdeutlicht werden.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst mit Verfahren nach den Ansprüchen 1, 13, 21 und 24. Die abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an. Die US 6 346 159 B1 wird als nächstliegender Stand der Technik betrachtet.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur dauerhaften Verbindung einer Radabdeckung oder eines Überzuges mit einem Rad durch Einspritzen von Klebstoffschaum in einen Hohlraum, der zwischen der Außenfläche des Rades und der Radabdeckung ausgebildet ist, geschaffen. Aus Gründen der Klarheit wird die vorliegende Erfindung anhand der Verwendung einer Radabdeckung mit einer Mehrzahl von Turbinenöffnungen beschrieben, welche dauerhaft mit einem Rad verbunden wird, welches eine Vielzahl von Speichen mit dazwischenliegenden Öffnungen aufweist, wobei die Turbinenöffnungen in der Radabdeckung radial mit den Öffnungen im Rad ausgerichtet werden und in der Anzahl mit diesen übereinstimmen. Der Fachwelt ist jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung für eine Vielzahl von unterschiedlichen Radformen für unterschiedliche Anwendungsgebiete des Rades geeignet ist. Außerdem wird nach der bevorzugten Ausführungsform eine klebende Dichtungsmasse an ausgewählten Bereichen der Radabdeckung und/oder des Rades angeordnet, bevor die Teile verbunden werden, wobei es jedoch ebenfalls klar ist, dass dieser Schritt in einigen Anwendungsfällen nicht erforderlich ist. Schließlich kann die klebende Dichtungsmasse nach der bevorzugten Ausführungsform alternativ durch ein Element ersetzt werden, das ausschließlich zum Kleben oder ausschließlich zur Abdichtung dient, je nach Erfordernis der speziellen Anwendung.
Die Radabdeckung wird in einer Spannvorrichtung zur Aufnahme des Rades und der Radabdeckung angeordnet und mit der Außenfläche nach unten ausgerichtet. Es kann ein Vakuum auf die Radabdeckung einwirken, um irgendwelche Verwerfungen zu entfernen und eine besser ausgerichtete Innenfläche zu erzeugen. Vorzugsweise mit einem Robotersystem wird klebende Dichtungsmasse an der Radabdeckung an vorgewählten Stellen, vorzugsweise an der äußeren Peripherie, der inneren Peripherie und/oder um jede Turbinenöffnung aufgebracht. Die klebende Dichtungsmasse oder ein Klebstoffkatalysator kann auch an anderen Stellen zwecks zusätzlicher Verklebung, zusätzlicher Abdichtung oder um das Schaumfließmuster zu steuern, aufgebracht werden.
Das Rad wird in die Spannvorrichtung so eingebracht, dass seine Außenfläche zur Innenfläche der Radabdeckung weist. Das Rad wird in der Spannvorrichtung angeordnet und mit der Radabdeckung ausgerichtet, so dass zwischen dem Rad und der Radabdeckung ein Hohlraum gebildet wird. Zeitweilige Befestigungs- und Ausrichtungselemente, z. B. ein zweites Klammersystem, werden bevorzugt eingesetzt, um den Kontakt zwischen dem Rad und der Radabdeckung aufrecht zu erhalten, solange die klebende Dichtungsmasse sich verfestigt oder aushärtet. Danach werden Rad und Abdeckung auf eine bestimmte Temperatur gebracht, wodurch die Schaumbildungszeit, die Klebkraft, die Gestaltungsfähigkeit, der Zusammenhalt, das Ausfüllen und die resultierenden mechanischen Eigenschaften des Schaumklebstoffes verbessert werden. Der Schritt der Vorwärmung des Rades und der Abdeckung dient auch dazu, um die klebende Dichtungsmasse in der bevorzugten Ausführungsform auszuhärten, wenn eine klebende Zweikomponenten-Dichtungsmasse verwendet wird.
Das vorgeheizte Rad und die Abdeckung werden dann in einer Einfüllungsstation angeordnet, welche ein primäres Klemmsystem, einen ersten Satz von Abdichtungen, eine zweite Abdichtung und eine Schaummesseinrichtung aufweist. Das primäre Klemmsystem ist so gestaltet, dass eine Trennung der Radabdeckung vom Rad während des Einspritzens und der nachfolgenden Ausdehnung des Schaumklebstoffes verhindert wird. Der erste Satz von Abdichtungen umfasst eine mittlere untere Abdichtung, die so gestaltet ist, dass sie an der Außenfläche der Rad-/Abdeckungseinheit anliegt und eines oder mehreres von Folgendem abdeckt: die innere Peripherie der Radabdeckung; die Ventilöffnung der Radabdeckung; die Radschrauben-Aufnahmeöffnungen des Rades; die Führungsöffnung des Rades und/oder die Ventilöffnung des Rades. Alternativ kann der erste Abdichtungssatz eine separate Ventilöffnungsabdichtung enthalten, die so gestaltet ist, dass sie die Ventilöffnung des Rades und der Radabdeckung unabhängig abdichtet. Die zweite Abdichtung liegt an der Innenfläche der Rad-/Abdeckungseinheit an, um die Radöffnungen und die Turbinenöffnungen der Radabdeckung abzudichten. Die zweite Abdeckung ist vorzugsweise entlüftet, so dass irgendwelche Luft, die innerhalb des Hohlraumes vorhanden ist, durch die Entlüftung ausgelassen werden kann, wodurch es möglich ist, dass der Schaumklebstoff den Hohlraum vollständig ausfüllt, und wahlweise können eine oder mehrere Entlüftungen mit einer gesteuerten Vakuumeinrichtung verbunden werden, um das Entfernen der Luft aus dem Hohlraum weiter zu unterstützen.
Die Schaummesseinrichtung wird verwendet, um den Schaumklebstoff, welcher in einem Beispiel aus einem Zweikomponenten-Urethanschaum besteht, exakt zu mischen und zu verteilen. Die Schaummesseinrichtung umfasst eine Einspritzdüse, welche komplementär in der zweiten Abdichtung angeordnet und vorzugsweise so gestaltet ist, dass der Klebstoffschaum durch eine Öffnung, die zwischen dem Umfang jeder Radöffnung und dem Umfang einer komplementären Turbinenöffnung ausgebildet ist, in den Hohlraum, der zwischen dem Rad und der Radabdeckung ausgebildet ist, eingespritzt werden kann. Die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht auf die spezielle Lage der Einspritzung in der bevorzugten Ausführungsform beschränkt werden, so dass es möglich ist, dass die Einspritzung an einer Vielzahl von Stellen stattfinden kann. Es ist nicht notwendig, eine separate Einspritzöffnung vorzusehen, die ausschließlich zum Einspritzen des Schaums verwendet wird, wodurch sich das Rad verbilligt, weil der Arbeitsgang zum Einbringen der Einspritzöffnung nicht erforderlich ist, und die strukturelle Integrität des Rades wird nicht durch die Entfernung von Material beeinträchtigt, um die Einspritzöffnung zu bilden. Das primäre Klemmsystem verbleibt für eine vorbestimmte Zeit in Aktion, um dem Klebstoffschaum die Beendigung der Ausdehnung zu ermöglichen, und sie wird danach gelöst, wodurch ein Rad mit einer dauerhaft an dieser befestigten Radabdeckung zur Verfügung steht.
Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Rades und einer Abdeckung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2A ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Abdeckung, die an einem Fahrzeugrad entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befestigt ist;
2B ist eine Querschnittsansicht, wie sie sich entlang der Schnittlinie 2B-2B in 2A ergibt;
2C ist eine Teilschnittansicht, wie sie sich entlang der Schnittlinie 2C-2C in 2A ergibt;
3 ist eine Seitenansicht einer Abdeckung, die entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an einem Fahrzeugrad befestigt ist;
3A ist eine Teilschnittansicht, wie sie sich entlang der Schnittlinie 3A-3A in 3 ergibt;
4A ist ein Flussdiagramm, welches die anfänglichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt;
4B zeigt die Fortsetzung des Flussdiagramms nach 3A und beschreibt die weiteren Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 ist eine Teilschnittansicht der fixierten Abdeckungs- und Radeinheit in einer erfindungsgemäßen Einfüllstation;
6 ist eine perspektivische Ansicht der zweiten Abdichtung der in 5 dargestellten Einfüllstation;
7 ist eine Rad-/Abdeckungseinheit nach einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Rad-/Abdeckungseinheit nach einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Ausbildung eines bevorzugten Fließkanals umfasst; und
9 ist eine Rad-/Abdeckungseinheit nach der in 7 dargestellten Ausführungsform, welche eine alternative Ausbildung des Fließkanals zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nunmehr soll auf die Zeichnungen Bezug genommen werden, und in 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Kraftfahrzeugrades 10 erkennbar. Das Rad 10 ist vorzugsweise ein einstückiges Aluminiumrad mit einem Felgenbereich 11 und einem Radscheibenbereich 14. Der Radscheibenbereich 14 und der Felgenbereich 11 bilden zusammen eine Außenfläche 32 des Rades 10. Eine Radabdeckung oder ein Überzug 13 ist mit dem Rad 10 verbunden, wie dies im Weiteren beschrieben werden soll.
Wenngleich die Erfindung in Zusammenhang mit einem speziellen Rad 10 beschrieben wird, ist es klar, dass die Erfindung auch bei anderen Typen von Radkonstruktionen angewandt werden kann. Wie in den 1 und 2B–2C erkennbar ist, umfassen der Felgenbereich 11 und das Rad 10 ein Paar von Felgenflanschen 11a, von denen jeder eine Felgenlippe 11b, ein Felgenbett 20, welches zwischen den Felgenflanschen 11a angeordnet ist und eine Ventilöffnung 19 umfasst. Der Radscheibenbereich 14 des Rades 10 umfasst eine Mehrzahl von Speichen oder Stegen 38 mit dazwischenliegenden Öffnungen 40. Jede Öffnung 40 besitzt einen Öffnungsumfang 40a. Die Öffnungen 40 umgeben eine im Wesentlichen zentrisch angeordnete Radbefestigungsfläche 24, und sie sind so gestaltet, dass sie dem Rad 10 Form verleihen und/oder die Bremsen (nicht dargestellt) kühlen. Die Radmontagefläche 24 besitzt eine durchgehende, zentrisch angeordnete Führungsöffnung 28 und eine Mehrzahl von Radschrauben-Aufnahmebohrungen 30, welche zusammen einen Radschraubenbohrungs-Umkreis 31 bilden.
In den 1 und 2B ist erkennbar, dass die Radabdeckung 13 vorzugsweise eine feste Platte ist, die aus hochschlagfestem, temperaturbeständigen verchromten Kunststoff besteht und direkt mit der Außenfläche 32 des Rades 10 verbunden ist. Die Radabdeckung 13 umfasst eine Innenfläche 42; eine Außenfläche 44; eine innere Peripherie 48; und eine äußere Peripherie 46; eine Ventilöffnung 18; sowie eine Mehrzahl von Turbinenöffnungen 49, von denen jede einen Turbinenöffnungsumfang 49a bildet. Die Turbinenöffnungen 49 sind so dargestellt, dass sie mit den Öffnungen 40 des Rades 10 ausgerichtet sind, eine solche Anordnung soll jedoch die vorliegende Erfindung nicht begrenzen, weil diese auch zahlreiche alternative Ausführungen und Anordnungen der Komponenten umfasst.
In den 2B und 2C ist erkennbar, dass die Innenfläche 42 der Abdeckung 13 zur Außenfläche 32 des Rades 10 weist, wenn sie an diesem befestigt ist. Die Außenfläche 44 der Abdeckung 13 ist deshalb sichtbar, wenn die Abdeckung 13 mit dem Rad 10 verbunden ist. Die Außenfläche 44 der Abdeckung 13 ist so gestaltet, dass sie eine dekorative Schicht 45 aufnehmen kann, welche vorzugsweise entweder eine elektrochemische Beschichtung oder eine Lackierung ist, um dem Rad 10 ein ästhetisch ansprechendes Aussehen zu verleihen. Die dekorative Schicht 45 kann auch eine metallische Vakuumbeschichtung, eine PVD, eine in der Form erfolgte Beschichtung oder ein Trockenfilm sein. Dementsprechend kann die Außenfläche 44 der Abdeckung 13 so strukturiert sein, dass sie die Kontur der Außenfläche des Rades 10 neu gestaltet.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform wird eine klebende Dichtungsmasse 50 (welche in 2C dargestellt ist) selektiv zwischen der Radabdeckung 13 und dem Rad 10 angeordnet, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die klebende Dichtungsmasse 50 in einigen Anwendungen nicht erforderlich ist. Außerdem kann die klebende Dichtungsmasse 50 in der bevorzugten Ausführungsform zusammen mit einem Klebbeschleuniger verwendet werden oder alternativ durch eine Komponente ersetzt werden, die ausschließlich zum Kleben oder ausschließlich zur Abdichtung dient, wenn es bei der speziellen Anwendung erforderlich ist. Hoch feste Klebstoffe und/oder Dichtungsmassen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen klebende UV-härtbare Dichtungsmassen sowie solche, die zu den klebenden Zweikomponenten-Dichtungsmassen gehören. UV-härtbare klebende Dichtungsmassen werden so bezeichnet, weil deren Aushärtungszeit durch Einwirkung von ultraviolettem Licht beträchtlich reduziert werden kann. Klebende Zweikomponenten-Dichtungsmassen bestehen aus zwei oder mehreren flüssigen Komponenten, die chemisch reagieren, wenn sie zusammengebracht werden. Die Härtezeit der klebenden Zweikomponenten-Dichtungsmassen kann im Allgemeinen verkürzt werden, wenn sie einer Erwärmung ausgesetzt sind. Alternativ kann eine vorgeformte Abdichtung an dem Rad 10 und/oder der Radabdeckung 13 statt der klebenden Dichtungsmasse 50 angeordnet werden. Rastnasen (nicht dargestellt), wie sie in 3 des US-Patentes 5597213 von Chase beschrieben sind, welches dem Anmelder dieser Erfindung gehört, und das durch Bezugnahme einbezogen werden soll, werden vorzugsweise verwendet, um die Abdeckung 13 am Rad 10 zu fixieren. Die Rastnasen bewirken auch, dass die Abdeckung 13 von der Außenfläche 32 (in 1 dargestellt) des Rades 10 beabstandet ist und zwischen diesen einen Hohlraum 43 bildet, welcher Klebstoffschaum 60 aufnimmt, um die Abdeckung 13 mit dem Rad 10 dauerhaft zu verbinden.
Verbindungsverfahren nach der bevorzugten Ausführungsform
Das Verbindungsverfahren 100 der vorliegenden Erfindung, welches in den Flussdiagrammen nach den 4A–4B dargestellt ist, umfasst im Allgemeinen die Schritte: Fixierung einer Abdeckung 102, Aufbringen einer klebenden Dichtungsmasse 104 auf die Abdeckung, Anordnung eines Rades relativ zur Abdeckung 120, Vorwärmung der Abdeckungs-/Radeinheit 130 und Ausfüllung des Hohlraumes 43 (in 2B dargestellt) mit einem Klebstoffschaum 140. Es gibt verschiedene optionale Schritte und Alternativen, welche im Zusammenhang mit der Beschreibung des Verbindungsverfahrens im Detail beschrieben werden sollen. Wie vorstehend angedeutet, wird das bevorzugte Verfahren so beschrieben, dass es den Schritt der Aufbringung einer klebenden Dichtungsmasse 104 auf die Abdeckung umfasst, bevor sie mit dem Rad verbunden wird, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass dieser Schritt bei einigen Anwendungen nicht erforderlich ist.
Die 1, 2B und 5 zeigen, dass die Radabdeckung in einer Spannvorrichtung 70, die der Aufnahme sowohl des Rades 10 als auch der Radabdeckung 13 dient, aufgenommen und mit der Außenfläche 44 ausgerichtet wird. Die Abdeckung 13 wird vorzugsweise radial und axial am äußeren Umfang 46 angeordnet und peripher mit dem Umfang 49a einer der Turbinenöffnungen 49 ausgerichtet, es können jedoch bei anderen Anwendungen alternative Merkmale zur Ausrichtung verwendet werden.
In 4A ist erkennbar, dass nach dem Einspannen der Abdeckung 102 ein Vakuum 103 optional auf die Radabdeckung einwirken kann, um irgendwelche Unebenheiten zu entfernen und eine ebenere Innenfläche herzustellen. Der Schritt des Aufbringens der klebenden Dichtungsmasse 104 wird vorzugsweise durch einen programmierbaren Roboter ausgeführt, welcher ein gleichmäßiges Bett entlang einer genauen Bahn in der Weise erzeugt, dass es wenig wahrscheinlich ist, dass die klebende Dichtungsmasse vor ihrer Befestigung wegläuft. Optional kann die klebende Dichtungsmasse 50 (in 2A dargestellt) teilweise verfestigt werden, bevor das Rad 106 mit der Radabdeckung verbunden wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine klebende Zweikomponenten-Dichtungsmasse verwendet und während einer Ruhezeit, in welcher die Komponenten reagieren können, teilweise verfestigt.
In den 1 und 2C ist erkennbar, dass die klebende Dichtungsmasse 50 auf Bereiche der Abdeckung 13 aufgebracht wird, welche Geräusche erzeugen, schwer abdichtbar sind oder bei denen es wahrscheinlich ist, dass Schmutz, Schlamm und/oder Wasser eindringt. Solche Bereiche umfassen normalerweise die äußere Peripherie 46, die innere Peripherie 48 und/oder den Umfang jeder Turbinenöffnung 49. Außerdem ist bekannt, eine klebende Dichtungsmasse 50 auf das Rad 10 oder die Abdeckung 13 aufzubringen und deren vollständige Verfestigungen abzuwarten, bevor die Abdeckung 13 mit dem Rad 10 verbunden wird, um Geräusche zu verhindern und/oder als Hindernis für den Schaum zu dienen. Schließlich kann die klebenden Dichtungsmasse 50 auch verwendet werden, um ein Fließmuster für den Schaum zu schaffen, welches den Schaumfluss während des Einfüllens leitet.
Es wird nochmals auf 4A Bezug genommen, in welcher erkennbar ist, dass der nächste Schritt des Verbindungsverfahrens 100 darin besteht, das Rad relativ zur Abdeckung 120 anzuordnen. Wenn jedoch der bevorzugte Schritt der Aufbringung von klebender Dichtungsmasse 104 nicht angewendet wird, ist die Anordnung des Rades relativ zur Abdeckung 120 der zweite Schritt des Verbindungsverfahrens 100. In 1 ist erkennbar, dass das Rad vorzugsweise radial und axial zum Felgenflansch 11a und peripher zur Ventilöffnung 19 ausgerichtet wird, alternativ können jedoch bei anderen Anwendungen Merkmale des Rades 10 zur Ausrichtung verwendet werden.
In den 1–5 ist erkennbar, dass das Rad 10 in der Weise in der Spannvorrichtung 70 aufgenommen wird, dass die Außenfläche des Rades 32 auf die Innfläche 42 der eingespannten Abdeckung 13 ausgerichtet und ein Hohlraum 43 zwischen diesen gebildet wird. Bei einigen Anwendungen kann ein Klebebeschleuniger verwendet werden, der entweder auf die Außenfläche 32 oder die Innenfläche 42 oder auf beide Flächen aufgebracht wird, bevor der Hohlraum gebildet wird. Zeitweilige Befestigungs- und Fixierungsmittel, z. B. ein zweites Klemmsystem 72 (Schritt 121 in 4A) können optional verwendet werden, um die Abdeckung 13 an dem Rad 10 zu halten, während sich die klebende Dichtungsmasse 50 verfestigt.
Bei Anwendungen mit großem Volumen wird die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 auf einer Palettenlinie angeordnet. Einzelne Paletten 71 bewegen sich auf der Palettenlinie durch eine Anzahl von Bearbeitungen. Bei der Ausführungsform, welche eine Palettenlinie umfasst, werden die Paletten 71 vorzugsweise mit einem sekundären Spannsystem 72 ausgerüstet, um das Rad 10 relativ zur Abdeckung 13 festzuhalten.
Wie die 4A–4B zeigen, umfasst eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher eine klebende, UV-härtbare Dichtungsmasse eingesetzt wird, im Allgemeinen den Schritt zur Aushärtung der klebenden Dichtungsmasse 122. Nach der Aushärtung der klebenden Dichtungsmasse 122 wird die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 (in 1 dargestellt) bei 130 vorgewärmt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch eine klebende Zweikomponenten-Dichtungsmasse verwendet, welche während des Schrittes der Vorwärmung der Rad-/Abdeckungseinheit 130 aushärtet, so dass ein separater Aushärtungsschritt 122 unnötig ist. Während des Vorwärmungsschrittes 130 erreicht die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 vorzugsweise eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von 90° bis 190° Fahrenheit (32° bis 88°C) in Abhängigkeit vom speziellen Typ des verwendeten Klebstoffschaums 60 (in 2B dargestellt). Die Oberflächentemperatur beeinflusst den Klebstoffschaum 60 in verschiedener Weise hinsichtlich der Klebeeigenschaften, der Formentwicklung, des Schäumens, des Zusammenhaltes, der Schaumausfüllung und der daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften.
Nach der Vorwärmung 130 wird die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 zu einer Prüfstation (nicht dargestellt) transportiert, in welcher Infrarotsensoren die Temperatur an verschieden vorbestimmten Stellen prüfen. Die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 wird zum Vorwärmen zurück geleitet, wenn sie sich unterhalb des geeigneten Temperaturbereiches befindet. Wenn sich die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 innerhalb des geeigneten Temperaturbereiches befindet, wird sie zur Einfüllstation 134 weitergeleitet.
Wie in 5 erkennbar ist, umfasst eine Einfüllstation 80 eine untere bewegliche Platte 82 und eine obere Platte 84, welche zusammen das primäre Spannsystem bilden, einen ersten Satz von Abdichtungen 96a–96b, eine zweite Abdichtung 97 sowie eine Schaummesseinrichtung (nicht dargestellt). Die Schaummesseinrichtung umfasst eine Einspritzdüse 62, die innerhalb der zweiten Abdichtung 97 angeordnet und so gestaltet ist, dass sie Klebstoffschaum 60 in den Hohlraum 43 (in 2B dargestellt) einspritzen kann, wie dies im weiteren noch beschrieben werden soll. Die Spannvorrichtung 70 wird vorzugsweise in einer vorbestimmten Weise gekippt, um den Fluss des Klebstoffschaums und die Entlüftung zu unterstützen.
In den 4B und 5 ist dargestellt, wie in der Einfüllstation 80 die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 nach dem folgenden Ablauf bearbeitet wird. Das primäre Spannsystem wird im Schritt 136 aktiviert, um eine Trennung der Radabdeckung 13 vom Rad 10 während des Einspritzens und der nachfolgenden Expansion des Klebstoffschaums 60 (in 2B dargestellt) zu verhindern. Der erste Satz von Abdichtungen und die zweite Abdichtung werden gleichzeitig und unabhängig voneinander im Schritt 138 in Eingriff gebracht, wodurch der Hohlraum 43 abgedichtet wird (in 2B dargestellt), in welchem der Klebstoffschaum im Schritt 140 eingespritzt wird. Der Klebstoffschaum 60 wird im Schritt 144 während des Einspritzprozesses entlüftet, um jegliche innerhalb des Hohlraumes 43 befindliche Luft in der Weise auszutreiben, dass der Hohlraum 43 insgesamt gleichmäßig mit Klebstoffschaum 60 ausgefüllt wird.
Der Schritt der Anwendung des ersten Spannsystems 136 wird durch Zusammendrücken der Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 zwischen der unteren beweglichen Platte 82 und der oberen Platte 84 ausgeführt. Genauer gesagt wird eine Palette 71 angeordnet und dann durch die untere bewegliche Platte 82, welche die Palette 71 anhebt, bis die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 anschlägt und darauf folgend durch die obere Platte 84 zusammengedrückt wird.
Der erste Satz von Abdichtungen 96a–96b umfasst eine mittlere untere Abdeckung 96a, die so geformt ist, dass sie auf die Außenfläche 44 der Abdeckung 13 passt, um eine Abstützung für diese zu bilden, wenn der Schaum im Schritt 150 eingespritzt wird, und zu verhindern, dass sich die Abdeckung 13 vom Rad 10 abhebt, wenn sich der Klebstoffschaum 60 ausdehnt. Die mittlere untere Abdichtung 60a wird vorzugsweise unter Anwendung der Vor-Ort-Gießtechnologie mit hochfestem Silikon, Epoxydharz oder Urethan hergestellt. Alternativ kann die mittlere untere Abdichtung 96a aus Aluminium oder Stahl gegossen oder gefräst werden. Der erste Satz von Abdichtungen 96a–96b kann auch eine Ventilöffnungsabdichtung 96b umfassen, welche die Ventilöffnung des Rades 19 und die Ventilöffnung der Radabdeckung 18 unabhängig voneinander abdichtet. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform wird die klebende Dichtungsmasse 50 in Verbindung mit dem ersten Satz mit Abdichtungen 96a–96b und der zweiten Abdichtung 97 angewendet, um den Hohlraum 43 abzudichten.
Wie 6 zeigt, ist die zweite Abdichtung 97 im Wesentlichen zylindrisch und umfasst einen durchgehenden mittleren Freiraum 97a. In 5 ist erkennbar, dass die zweite Abdichtung 97 an der inneren Fläche der Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 anliegt, um die Öffnungen 40 des Rades 10 und die Turbinenöffnungen 49 der Radabdeckung 13 abzudichten.
Am besten ist in 2B erkennbar, dass ein Abstand 86 zwischen jedem Öffnungsumfang 40a und dessen komplementärem Turbinenöffnungsumfang 49a gebildet wird. Die Lage und die relative Ausrichtung des Öffnungsumfanges 40a und des Turbinenöffnungsumfanges 49a sind infolge der Herstellungstoleranz des Rades 10 und der Abdeckung 13 etwas ungenau. Die zweite Abdichtung 97 ist deshalb aus weichem elastischen Material, z. B. aus Silikon oder Urethan hergestellt, welches in der Lage ist, verdrängt zu werden, um die Herstellungstoleranz der Komponenten auszugleichen und zu sichern, dass jeder Abstand 86 gut abgedichtet ist.
3 zeigt eine Volllinie, welche den Turbinenöffnungsumfang 49a der Abdeckung 13 darstellt, eine punktierte Linie, welche den Öffnungsumfang 40a des Rades 10 darstellt und schraffierte Bereiche, welche den Abstand 86 darstellen. 3A zeigt eine Querschnittsansicht des Verhältnisses zwischen dem Öffnungsumfang 40a des Rades und einem komplementären Turbinenöffnungsumfanges 49a der Radabdeckung, und es zeigt auch den Abstand 86, der mit Klebstoffschaum 60 ausgefüllt ist. Die Einspritzdüse 62 ist vorzugsweise so gestaltet, dass sie radial mit einem Bereich von einem der Abstände 86 ausgerichtet werden kann, wenn die zweite Abdichtung 97 an der Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 anliegt. Die Schaummesseinrichtung (nicht dargestellt) spritzt dann den Klebstoffschaum 60 in einer anfänglich flüssigen Phase durch den Abstand 86 in den Hohlraum 43 ein (siehe 2B). Die vorliegende Erfindung soll jedoch nicht auf die spezielle Einspritzstelle der bevorzugten Ausführungsform beschränkt sein, weil es möglich ist, dass die Einspritzung an einer Reihe von Stellen vorgenommen werden kann, wie dies im Weiteren noch beschrieben werden soll.
In 5 ist erkennbar, dass der Klebstoffschaum 60, wenn er sich noch in der flüssigen Phase befindet, in den untersten Bereich des Hohlraumes 43 fließt (siehe 2b). Weil der Pegel des Klebstoffschaums 60 ansteigt, muss die im Hohlraum 43 befindliche Luft entweichen, um Raum für den sich ausdehnenden Nebelschaum zu schaffen. Die zweite Abdichtung 97 ist deshalb vorzugsweise entlüftbar, sodass jegliche eingeschlossene Luft durch die Entlüftung entweichen kann, wodurch es möglich ist, dass der Klebstoffschaum 60 den Hohlraum 43 vollständig ausfüllt. Optional können eine oder mehrere Entlüftungen mit einer gesteuerten Vakuumeinrichtung (nicht dargestellt) verbunden werden, um das Entweichen der Luft aus dem Hohlraum 43 weiter zu unterstützen.
In den 2B und 7 bis 9 erfordern einige Anwendungen die Einbringung von Gießkanälen, um zu sichern, dass der Klebstoffschaum 60 alle Bereiche des Hohlraumes 43 erreicht und dass der Hohlraum 43 insgesamt gleichmäßig mit Klebstoffschaum 60 ausgefüllt wird. Die Fließkanäle 99 können auf unterschiedliche Art und Weise eingeformt werden, z. B. durch Vorsehen einer konkaven Fläche oder durch Einsenkung oder durch Aufbringung eines Dichtstoffbettes in einem Muster, welches so gestaltet ist, dass es den Fluss des eingespritzten Klebstoffschaums 60 steuert, wenn er sich noch in der flüssigen Phase befindet. 8 zeigt eine erste bekannte Fließkanalkonfiguration 98, die durch punktierte Linien dargestellt ist, mit welcher der Klebstoffschaum so geleitet wird, dass er entlang der Mitte jeder Speiche und um den Felgenflansch fließt. 9 zeigt eine weitere bekannte Fließkanalkonfiguration 99, die durch punktierte Linien dargestellt ist, wodurch der Klebstoffschaum 60 so geleitet wird, so dass er um den Umfang jeder Radöffnung und um den Felgenflansch fließt.
Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Herstellung eines Rades mit einer Radabdeckung, die mit der in den 1–2C dargestellten bevorzugten Ausführungsform identisch ist und weiterhin eine Einspritzöffnung 234 aufweist, wie sie in 7 dargestellt ist. Dementsprechend kann die Beschreibung anhand der Bezugszeichen erfolgen, die in 1 bis 6 angegeben sind. Die in 7 dargestellte alternative Ausführungsform ist so gestaltet, dass sie das Einspritzen des Klebstoffschaums 60 bei Anwendungen mit einer Fließkanalkonfiguration 98 erleichtert. Die Einspritzöffnung 234 ist vorzugsweise in der Mitte einer oder mehrerer der Speichen 38 so angeordnet, dass der Klebstoffschaum 60 durch diese hindurch direkt in den Fließkanal 98 eingespritzt werden kann. Alternativ können die Einspritzöffnungen 234 bei Anwendungen, bei denen eine direkte Einspritzung in den Fließkanal nicht möglich ist, in einen Winkel eingeformt werden, um den Klebstoffschaum 60 von einer geeigneteren Stelle in den Fließkanal einzuspritzen. Die 8 bis 9 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform für ein Rad mit einer Radabdeckung, welches der in den 1–2C dargestellten bevorzugten Ausführungsform sehr ähnlich ist. Dementsprechend kann die folgende Beschreibung anhand der Bezugszeichen erfolgen, die in den 1 bis 6 verwendet wurden. Die Geometrie der Einspritzdüse 62 beschränkt die Möglichkeit, mit welcher der Klebstoffschaum 60 proximal einer Kante des Rades 10 eingespritzt werden kann. Deshalb umfasst die hier dargestellte alternative Ausführungsform ein Rad 10, welches eine Speiche 38 besitzt, die einen Freiraum für die Einspritzdüse 62 aufweist. In Abhängigkeit von der Konfiguration des Fließkanals für den speziellen Anwendungsfall ist die Speiche 38 mit konkaven Ausnehmungen 244 oder 246 versehen. Außerdem kann es erwünscht sein, die konkaven Ausnehmungen 244 oder 246 in der Speiche 38 anzuordnen, wie dies in 8–9 dargestellt ist, um ein Ungleichgewicht des Rades zu minimieren.
Wie in den 4A–4B und 5 erkennbar ist, verbleibt das primäre Spannsystem etwa für zwei Minuten nachdem der Schaum im Schritt 140 eingespritzt wurde in Eingriff, bis der Druck innerhalb des Hohlraumes 43 auf etwa 20 psi ansteigt. Danach werden die Abdichtungen 96b, 97 in dem Schritt 160 außer Eingriff gebracht, und dass primäre Spannsystem wird im Schritt 170 entfernt. Die frisch ausgeschäumte Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 kann im Schritt 180 für 10 bis 15 Minuten unter leichtem Druck des zweiten Spannsystems 72 ruhen, wenn der Schaum 60 sich weiter ausbreitet. Das zweite Spannsystem 72 wird dann im Schritt 190 entfernt und die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 wird zu einer Station weiter befördert, in welcher die Palette 71 gewendet wird, um die Rad-/Abdeckungseinheit 195 in der Weise neu anzuordnen, dass die Außenfläche 32 des Rades 10 nach oben weist. Die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 wird dann wieder auf der Palette angeordnet und zu einer Station geleitet, in welcher die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 festgelegt und für die Weiterverarbeitung gekennzeichnet wird. Eine Serienkennzeichnungsnummer wird im Schritte 210 auf die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 aufgebracht, und die Rad-/Abdeckungseinheit 10, 13 wird geprüft und für den im Schritt 220 erfolgenden Versand gelagert.

Claims

Verfahren zum Verbinden einer Abdeckung (13) mit einem Rad (10), umfassend die Schritte: Bereitstellung eines Rades (10), welches eine Innenfläche, eine Außenfläche (32) und eine Mehrzahl von durch diese hindurch gehende Öffnungen (40) aufweist, wobei jede der Mehrzahl der Öffnungen (40) einen Öffnungsumfang (40a) aufweist; Bereitstellung einer Abdeckung (13), welche eine Innenfläche (42), eine Außenfläche (44) und eine Mehrzahl von durch diese hindurchgehende Turbinenöffnungen (49) aufweist, wobei jede der Mehrzahl von Turbinenöffnungen (49) einen Turbinenöffnungsumfang (49a) aufweist; Verbinden des Rades (10) mit der Abdeckung (13), wodurch eine Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) entsteht, die eine Innenfläche und eine Außenfläche (44) aufweist, derart, dass jede der Mehrzahl der Öffnungen (40) des Rades (10) mit einer Turbinenöffnung (49) der Abdeckung (13) ausgerichtet ist, wobei die Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) einen Hohlraum (43) zwischen der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) und der Außenfläche (32) des Rades (10) bildet; Erwärmen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) auf eine vorbestimmte Temperatur; Bereistellung einer Schaumeinfüllstation (80), die eine erste Abdichtung (96) und eine gegenüberliegend angeordnete zweite Abdichtung (97) aufweist, wobei die zweite Abdichtung (97) eine darin angeordnete Düse (62) in der Weise aufweist, dass die Düse (62) radial mit einer von der Mehrzahl von Radöffnungen (40) ausgerichtet ist, wenn die zweite Abdichtung (97) an der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) anliegt, wobei die zweite Abdichtung (97) weiterhin eine Entlüftung aufweist; Anlegen der ersten Abdichtung (96) an die Außenfläche (44) der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13); Anlegen der zweiten Abdichtung (97) an die Innenfläche der Rad-/Abdeckungs-Einheit (10, 13) in der Weise, dass die Düse (62) radial mit einer der Mehrzahl von Radöffnungen (40) ausgerichtet ist; Einspritzen einer vorbestimmten Menge von Klebstoffschaum (60) durch die Düse (62) durch die eine der Mehrzahl von Radöffnungen (40), mit welcher die Düse (62) radial ausgerichtet ist, in den Hohlraum (43); Ablassen der Luft, welche innerhalb des Hohlraumes (43) eingeschlossen ist, durch die Entlüftung in der zweiten Abdichtung (97) während des Einspritzens der vorbestimmten Menge von Klebstoffschaum (60); und Ablegen der ersten und zweiten Abdichtungen (96, 97) und Entfernen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) aus der Schaumeinfüllstation (80).
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin einen Schritt zur Aufbringung einer klebenden Dichtungsmasse (50) auf der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) oder der Außenfläche (32) des Rades (10) vor dem Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin einen Schritt zur Aufbringung einer klebenden Dichtungsmasse (50) sowohl auf die Innenfläche (42) der Abdeckung (13) als auch auf die Außenfläche (32) des Rades (10) vor dem Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin einen Schritt zur Aufbringung einer vorgeformten Dichtung auf der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) oder der Außenfläche (32) des Rades (10) vor dem Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Schritt der Aufbringung einer klebenden Dichtungsmasse (50) den Schritt der Aufbringung eines UV-härtbaren Typs einer klebenden Dichtungsmasse (50) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Schritt der Aufbringung einer klebenden Dichtungsmasse (50) den Schritt der Aufbringung einer klebenden Zweikomponenten-Dichtungsmasse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, welches den Schritt der Anwendung eines Vakuums an der Abdeckung (13) vor dem Schritt der Aufbringung einer klebendenden Dichtungsmasse (50) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13) weiterhin folgende Schritte umfasst: Bereitstellung einer Verbindungsfixierung, um die Abdeckung (13) am Rad (10) anzuordnen und mit diesem auszurichten; Einführen der Abdeckung (13) in die Verbindungsfixierung, wobei die Außenfläche (44) der Abdeckung (13) nach unten weist; und Einführen des Rades (10) in die Verbindungsfixierung in der Weise, dass die Außenfläche (32) des Rades (10) mit der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) in Kontakt gelangt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13) weiterhin einen Schritt der radialen Ausrichtung der Mehrzahl von Öffnungen (40) mit der Mehrzahl von Turbinenöffnungen (49) in der Weise umfasst, dass ein Abstand (86) zwischen jedem Öffnungsumfang (40a) und dem dazu ausgerichteten Turbinenöffnungsumfang (49a) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem der Schritt der Bereitstellung einer Schaumeinfüllstation (80) weiterhin den Schritt der Bereitstellung einer zweiten Abdichtung (97) umfasst, welche eine Düse (62) aufweist, die darin so angeordnet ist, dass die Düse (62) radial mit einem der Abstände (86) ausgerichtet ist, wenn die zweite Abdichtung (97) an der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) anliegt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der Schritt des Einspritzens einer vorbestimmten Menge von Klebstoff weiterhin den Schritt des Einspritzens einer vorbestimmten Menge von Klebstoffschaum (60) durch einen der Abstände (86) in den Hohlraum (43) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt des Erwärmens der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) weiterhin das Erwärmen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) auf eine vorbestimmte Temperatur im Bereich zwischen 90° und 190° Fahrenheit (32° bis 88° Celsius) umfasst.
Verfahren zum dauerhaften Verbinden einer Abdeckung (13) mit einem Rad (10), umfassend die Schritte: Bereitstellung eines Rades (10), welches eine Innenfläche, eine Außenfläche (32) und eine Mehrzahl von durch diese hindurchgehende Öffnungen (40) aufweist, wobei jede der Mehrzahl von Öffnungen (40) einen Öffnungsumfang (40a) besitzt; Bereitstellung einer Abdeckung (13), welche eine Innenfläche (42), eine Außenfläche (44) und eine Mehrzahl von durch diese hindurchgehende Turbinenöffnungen (49) aufweist, wobei jede der Mehrzahl von Turbinenöffnungen (49) einen Turbinenöffnungsumfang (49a) besitzt; Verbinden des Rades (10) mit der Abdeckung (13) in der Weise, dass jede Öffnung (40) der Mehrzahl von Öffnungen (40) radial mit einer der Turbinenöffnungen (49) der Mehrzahl von Turbinenöffnungen (49) ausgerichtet wird, wobei die Ausrichtung einen Abstand (86) zwischen jedem Öffnungsumfang (40a) und dem dazu ausgerichteten Turbinenöffnungsumfang (49a) bildet und der Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13) eine Rad/-Abdeckungseinheit (10, 13) schafft, die eine Innenfläche und eine Außenfläche (44) aufweist, und die Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) einen Hohlraum (43) zwischen der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) und der Außenfläche (32) des Rades (10) bildet; Erwärmen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) auf eine vorbestimmte Temperatur innerhalb eines Bereiches von 90° bis 190° Fahrenheit (32° bis 88° Celsius); Bereitstellung einer Schaumeinfüllstation (80), welche eine erste Abdichtung (96) und eine gegenüberliegend angeordnete zweite Abdichtung (97) aufweist, und die zweite Abdichtung (97) eine darin angeordnete Düse (62) besitzt, in der Weise, dass die Düse (62) radial mit einem der Abstände (86) ausgerichtet ist, wenn die zweite Abdichtung (97) an der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) anliegt, und die zweite Abdichtung (97) weiterhin eine Entlüftung aufweist; Anlegen der ersten Abdichtung (96) an die Außenfläche (44) der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13); Anlegen der zweiten Abdichtung (97) an die Innenfläche der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) in der Weise, dass die Düse (62) radial mit einer Öffnung (40) ausgerichtet ist; Einspritzen einer vorbestimmten Menge von Klebstoffschaum (60) durch die Düse (62) und durch die eine der Öffnungen (40) in den Hohlraum (43); Auslassen von der innerhalb des Hohlraumes (43) eingeschlossenen Luft durch die Entlüftung in der zweiten Abdichtung (97) während des Einspritzens der vorbestimmten Menge von Klebstoffschaum (60); und Entfernen der ersten und der zweiten Abdichtung (96, 97) sowie Entfernen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) aus der Schaumeinfüllstation (80).
Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin umfassend den Schritt der Bereitstellung einer klebenden Dichtungsmasse (50) an der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) oder der Außenfläche (32) des Rades (10) vor dem Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13).
Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin umfassend den Schritt der Bereitstellung einer klebenden Dichtungsmasse (50) sowohl an der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) als auch an der Außenfläche (32) des Rades (10) vor dem Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13).
Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin umfassend den Schritt der Bereitstellung einer vorgeformten Dichtung an der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) oder der Außenfläche des Rades (10) vor dem Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13).
Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem der Schritt der Bereitstellung einer klebenden Dichtungsmasse (50) den Schritt des Anordnens eines UV-härtbaren Typs einer klebenden Dichtungsmasse (50) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem der Schritt der Bereitstellung einer klebenden Dichtungsmasse (50) den Schritt des Anordnens einer klebenden Zweikomponenten-Dichtungsmasse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend den Schritt der Bereitstellung eines Vakuums an der Abdeckung (13) vor dem Schritt des Anordnens einer klebenden Dichtungsmasse (50).
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem der Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13) weiterhin die Schritte umfasst: Bereitstellung einer Verbindungsfixierung in der Weise, dass sie die Abdeckung (13) und das Rad (10) fixiert und zueinander ausrichtet; Einführen der Abdeckung (13) in die Verbindungsfixierung in der Weise, dass die Außenfläche (44) der Abdeckung (13) nach unten weist; und Einführen des Rades (10) in die Verbindungsfixierung in der Weise, dass die Außenfläche (32) des Rades (10) mit der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) in Kontakt gelangt.
Verfahren zum Verbinden einer Abdeckung (13) mit einem Rad (10), umfassend die Schritte: Bereitstellung eines Rades (10), welches eine Innenfläche, eine Außenfläche (32) und eine Mehrzahl von Speichen (38) mit Öffnungen (40) zwischen diesen aufweist, wobei jede der Öffnungen (40) einen Öffnungsumfang (40a) besitzt und mindestens eine der Mehrzahl von Speichen (38) eine Bohrung durch diese hindurch aufweist; Bereitstellung einer Abdeckung (13), welche eine Innenfläche (42), eine Außenfläche (44) und eine Mehrzahl von durch diese hindurchgehende Turbinenöffnungen (49) aufweist, wobei jede der Mehrzahl von Turbinenöffnungen (49) einen Turbinenöffnungsumfang (49a) besitzt; Verbinden des Rades (10) mit der Abdeckung (13) in der Weise, dass jede Öffnung (40) der Öffnungen (40) radial mit einer der Turbinenöffnungen (49) der Mehrzahl von Turbinenöffnungen (49) ausgerichtet ist, und der Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13) eine Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) ergibt, die eine Innenfläche und eine Außenfläche (44) aufweist, und die Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) einen Hohlraum (43) zwischen der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) und der Außenfläche (32) des Rades (10) bildet, wobei der Hohlraum (43) einen darin vorgeformten Fließkanal (98, 99) aufweist, und der Fließkanal (98, 99) so gestaltet ist, dass er das Fließmuster eines Fluides steuert, um zu sichern, dass der Hohlraum (43) dadurch gleichmäßig gefüllt wird; Erwärmen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) auf eine vorbestimmte Temperatur innerhalb eines Bereiches von 90° bis 190° Fahrenheit (32° bis 88°C); Bereitstellung einer Schaumeinfüllstation (80), welche eine erste Abdichtung (96) und eine gegenüberliegend angeordnete zweite Abdichtung (97) aufweist, und die zweite Abdichtung (97) eine darin angeordnete Düse (62) besitzt, wobei die Düse (62) radial mit der Bohrung in der Speiche (38) ausgerichtet ist, wenn die zweite Abdichtung (97) auf der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) aufsitzt und die zweite Abdichtung (97) weiterhin eine Entlüftung aufweist; Aufsetzen der ersten Abdichtung (96) auf die Außenfläche (44) der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13); Aufsetzen der zweiten Abdichtung (97) auf der Innenfläche der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) in der Weise, dass die Düse (62) in die Bohrung in der Speiche (38) eingreift; Einspritzen einer vorbestimmten Menge eines Klebstoffschaums (60) durch die Düse (62) und durch die Bohrung in der Speiche (38) und entlang des vorgeformten Fließkanals (98) in den Hohlraum (43); Auslassen der innerhalb des Hohlraumes (43) eingeschlossenen Luft durch die Entlüftung in der zweiten Abdichtung (97) während des Einspritzens der vorbestimmten Menge des Klebstoffschaums (60); und Entfernen der ersten und zweiten Abdichtung (96, 97) sowie Entfernen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) aus der Schaumeinfüllstation (80).
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem der Schritt der Bereitstellung des Rades (10) weiterhin einen Schritt der Bereitstellung der Bohrung an einem Ort umfasst, in der Weise, dass der Klebstoffschaum (60) direkt in den Fließkanal (98) eingegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem der Schritt der Bereitstellung des Rades (10) weiterhin einen Schritt der Bildung der Bohrung in einem vorbestimmten Winkel umfasst, in der Weise, dass der Klebstoffschaum (60) direkt in den Fließkanal (98) eingegeben wird.
Verfahren zum Verbinden einer Abdeckung (13) mit einem Rad (10), umfassend die Schritte: Bereitstellung eines Rades (10), welches eine Innenfläche, eine Außenfläche und eine Mehrzahl von Speichen (38) mit dazwischenliegenden Öffnungen (40) aufweist, wobei jede der Öffnungen (40) einen Öffnungsumfang (40a) besitzt und mindestens eine der Mehrzahl von Speichen (38) eine darin befindliche konkave Einsenkung (244, 246) aufweist; Bereitstellung einer Abdeckung (13), welche eine Innenfläche (42), eine Außenfläche (44) und eine Mehrzahl von durch diese hindurchgehende Turbinenöffnungen (49) aufweist, und jede der Mehrzahl von Turbinenöffnungen (49) einen Turbinenöffnungsumfang (49a) bildet; Verbinden des Rades (10) mit, der Abdeckung (13) in der Weise, dass die Öffnungen (40) radial mit der Mehrzahl von Turbinenöffnungen (49) ausgerichtet sind, wobei das Ausrichten einen Abstand (86) zwischen dem Öffnungsumfang (40a) und dem dazu ausgerichteten Turbinenöffnungsumfang (49a) bildet und der Schritt des Verbindens des Rades (10) mit der Abdeckung (13) eine Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) schafft, welche eine Innenfläche und eine Außenfläche (44) aufweist, und die Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) einen Hohlraum (43) zwischen der Innenfläche (42) der Abdeckung (13) und der Außenfläche (32) des Rades (10) bildet, und der Hohlraum (43) einen darin vorgeformten Fließkanal (99) besitzt, wobei der Fließkanal (99) so gestaltet ist, dass er das Fließmuster eines Fluides leitet, um zu sichern, dass der Hohlraum (43) dadurch gleichförmig ausgefüllt wird; Erwärmen der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) auf eine vorbestimmte Temperatur innerhalb des Bereiches zwischen 90° und 190° Fahrenheit (32° bis 88°C); Bereitstellung einer Schaumfüllstation (80), welche eine erste Abdichtung (96) und eine gegenüberliegend angeordnete zweite Abdichtung (97) aufweist, wobei die zweite Abdichtung (97) eine in dieser angeordnete Düse (62) besitzt, und die Düse (62) radial mit der konkaven Ausnehmung (244, 246) in der Speiche (38) ausgerichtet ist, wenn die zweite Abdichtung (97) an der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) anliegt, und die zweite Abdichtung (97) weiterhin eine Entlüftung aufweist; Anlegen der ersten Abdichtung (96) an die Außenfläche der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13); Anlegen der zweiten Abdichtung (97) an die Innenfläche (44) der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) in der Weise, dass die Düse (62) in die konkave Ausnehmung (244, 246) in der Speiche (38) eingreift; Einspritzen einer vorbestimmten Menge eines Klebstoffschaums (60) durch die Düse (62), durch die konkave Ausnehmung (244, 246) in der Speiche (38) und entlang des vorgeformten Fließkanals (99) in den Hohlraum (43); Auslassen der im Hohlraum (43) eingeschlossenen Luft durch die Entlüftung in der zweiten Abdichtung (97) während des Einspritzens der vorbestimmten Menge von Klebstoffschaum (60); und Entfernen der ersten und zweiten Abdichtungen (97) und Entnahme der Rad-/Abdeckungseinheit (10, 13) aus der Schaumeinfüllstation (80).
Verfahren nach Anspruch 24, bei welchem der Schritt der Bereitstellung des Rades (10) weiterhin einen Schritt des Vorsehens der konkaven Ausnehmung (244, 246) an einem Ort in der Weise umfasst, dass die Einleitung des Klebstoffschaums (60) direkt in den Fließkanal (99) erleichtert wird.
Verfahren nach Anspruch 25, bei welchem der Schritt der Bereitstellung des Rades (10) weiterhin einen Schritt des Vorsehens der konkaven Ausnehmung (244, 246) innerhalb jeder der Mehrzahl von Speichen (38) in der Weise umfasst, dass die Auswuchtung des Rades (10) aufrecht erhalten wird.