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Cette invention est relative aux roues d'automobiles et son but principal est de procurer un procédé unique et perfectionné pour la fa- , brication de roues pleines pour camions, autobus, voitures et autres véhi- cules automobiles.
Le but général de l'invention est de fournir un procédé de fabri- cation permettant de produire des roues meilleures que celles obtenues avec les procédés en usages jusqu'à ce jour tout en atteignant ce résultat à un prix sensiblement inférieur à celui des procédés conventionnels.
Un but de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de roues pleines d'automobiles qui élimine presque complètement le pour- centage élevé de déchets de métal résultant nécessairement des procédés conventionnels et réalise ainsi une forte réduction du coût de la matière.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de fa- brication de roues pleines d'automobiles dans lequel la section transver- sale effilée qui est nécessaire pour certains types de roues peut être don- née au métal par une opération de laminage continu avant de découper le métal en ébauches de roues séparées ce qui fait que le procédé non seulement procure une rare économie de main d'oeuvre mais encore convient très bien par sa nature aux machines fonctionnant automatiquement qui épargnent de la main d'oeuvre, ce qui permet de rendre pratique le procédé de produc- tion en série de roues pleines suivant un processus automatique continu.
Encore un autre but de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de roues pleines d'automobiles dans lequel les bords extérieurs du disque ou voile de roue et les bords intérieurs de l'ouverture centrale conventionnelle peuvent être formés par des opérations de laminage plutôt que par un quelconque découpage, poinçonnage, rognage, fraisage ou mandrinage, de manière que les procédés basiques de fabrication baissent ces bords lisses, uniformément arrondis et exempts de bavures nuisibles ou d'arêtes tranchantes.
Un autre but impotant de l'invention est de fournir un procédé unique pour la fabrication de roues pleines dans lequel la déformation du métal qu'entraînent les différentes opérations d'enroulement, de laminage, de faconnage et de formation auxquelles l'acier est soumis, est maintenue bien en dessous de la limite élastique de celui-ci. Il en résulte que tout le procédé de fabrication peut se faire par travail à froid du métal sans recourir au recuit, à la normalisation.ou autres traitements thermiques.
De plus, les opérations de fabrication sont telles que la roue finie est renforcée et améliorée par le travail à froid modéré que le métal dont est fait la roue subit au cour de la fabrication.
Comme introduction à la description de l'invention, il peut être pertinent de faire remarquer que dans l'état actuel de l'industrie de l'automobile aux Etats-Unis, il y a une demande toujours égale pour des millions de roues de camions par an, sans parler des demandes toujours croissantes pour les roues de voitures et les roues d'autres véhicules. Mais nonobstant les proportions énormes que cette industries a atteintes, les procédés uti- lisés jusqu'à ce jour dans l'industrie pour fabriquer ces roues ont causé un très grand gaspillage de matière et les raisons en sont inhérentes aux procédés de fabrication utilisés jusqu'à présent.
Dans le procédé utilisé habituellement jusqu'à présent, les disques ou voiles de roues sont fabriqués à partir de tôles plates. Il en résulte nécessairement un très grand pourcentage de mitrailles car une tôle de la largeur approximative requise est d'abord découpée en carrés, taillée ensuite pour donner des formes générales octogonales et encore rognée à la périphérie après le passage du métal au laminoir pour donner au disque la section transversale effilée désirée. L'ouverture relativement grande estampée pour le moyeu dans chaque disque produit encore un autre gaspillage de matière.
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Le présent procédé de fabrication fournit une façon de fabriquer des roues pleines avec une ouverture centrale de n'importe quel diamètre conventionnellement reqzzis pour les automobiles sans produire aucune mitraille et ainsi sans gaspillage aucun de métal. En outre, grâce au présent procédé de fabrication, on peut donner avantageusement à ces disques ou voiles de roues tout contour désiré et avec toutes les spécifications requises quant à la diminution d'épaisseur du voile, etc. En fait, le seul déchet provenant de la fabrication de roues complètes suivant la présente invention est le métal perdu par le poinçonnage des trous de boulons de fixation ou des trous d'accès qui pourraient être estampés après l'achèvement du disque.
Suivant la présente invention, les roues pleines sont fabriquées à partir de barres plutôt que de tôles, par plusieurs opérations représentées sur les dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une élévation de côté d'une hélice ou vis d'Ar- chimède utilisée pour mettre le présent procédé à exécution; la figure 2 est une élévation de côté d'une partie de cette vis; la figure 3 est une vue en bout du segment représenté sur la figare 2; la figure 4 est une vue en plan partielle de l'ébauche conique formée à partir du segment représenta sur la figure 3; la figure 5 est une coupe transversale de l'ébauche conique de la figure 4; la figure 6 est une coupe transversale de la roue pleine après sa formation;
la figure 7 est une vue en plan de la roue pleine après l'estampage final et les figures 8 et 9 sont des coupes partielles de détails montrant deux formes de roues pleines ayant le contour caractéristique des roues de camions et des roues de voitures, respectivement.
Une barre d'acier relativement longue est soumise en premier lieu à une opération de laminage à froid qui l'enroule sur elle-même de champ en une hélice continue ou vis d'Archimède 10 à spires multiples. La bande de métal 11 est de préférence laminée suivant une section transversale allant en s'amincissant dont le bord intérieur 12 est sensiblement plus épais que le bord extérieur 13
La seconde opération du procédé consiste à découper cette he'li- ce en plusieurs segments 14 à partir desquels on forme les ébauches des différents disques de roues.
Dans la forme préférée de l'invention, ces segments 14 ne comportent par une circonvolution complète de la bande héli- coïdal 11 mais sont légèrement inférieurs à une circonvolution de sorte que les deux extrémités 15 et 16 de la bande font normalement un certain angle entre elles suivant l'axe de l'hélice (figure 3) et elles sont aussi écartées longitudinalement comme le montre la figure 2.
Les segments d'hélice 14 sont ensuite transformés en ébauches individuelles de roues 18 en forçant les deux bords extrêmes 15 et 16 longitudinalement l'un vers l'autre suivant l'axe 17 du segment et en les faisant tourner simultanément l'un par rapport à l'autre pour les amener en contact bout à bout comme le montre la figure 4. Un segment typique comportant environ 300 de bande enroulée et ayant les proportions relatives représentées sur la figure 3, prend, après le rapprochement des bords 15 et 15 bout à bout, une forme légèrement conique comme le montre la figure 5.
Les bords 15 et 16 sont ensuite soudés ensemble et les barbes de soudure sont enlevées. Les bords en contact 15 et 16 peuvent être soudés ensemble sur toute leur longueur, si on le désire, bien que si des trous d'accès doivent être percés plus tard dans la roue, il suffise de faire une courte
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soudure extérieure 19 et une courte soudure intérieure 20 comme le montre la figure 4.
Les ébauches coniques d'épaisseur décroissante 18 de la figure
5 sont ensuite estampées pour leur donner le contour désiré, de préférence par une opération destinée à aplatir une partie centrale de l'ébauche pour former un flasque circulaire de montage 21 entourant immédiatement l'ouver- ture pour le moyeu 22 et à étirer un rebord 23 étroit et généralement cylin- drique portant la jante sur le bord périphérique externe du disque de roue.
Au cours de cette opération, la partie intermédiaire 24 du disque d'épais- seur décroissante est courbée, dans deux plans de manière à donner à la roue le maximum de résistance et de rigidité.
Les données de la présente invention sont applicables aussi bien aux roues de camions et de remorques 25 en utilisant des disques de roues 26 de contour général représenté sur la figure 8 qu'aux roues 27 d'allure générale représentée sur la figure 9, pour lesquelles on utilise un disque 28 de forme plus caractéristique employée dans les voitures automobiles actuelles. Dans un cas comme dans l'autre, la présente invention fournit un moyen extrêmement économique de fabriquer une roue pleine ayant le con- tour requis sans gaspillage de métal et elle facilite la production d'un disque ayant n'importe quelle caractéristique désirée de diminution d'épais- seur ou autres variations d'épaisseur de la section transversale.
Pour la fabrication d'une roué'.destina à une voiture automobile, les seules opérations nécessaires pour achever la roue sont le montage de la jante et le poinçonnage des trous de boulon 29 dans le flasque central de montage 21, mais si on désire des trous d'accès 30, un de ces trous peut être obtenu en faisant coïncider la ligne de séparation entre les extrémi- tés 15 et 16 de l'ébauche métallique (figure 4) dans l'espace compris entre les deux soudures courtes 19 et 20.
Il ressort de ce qui précède que le procédé unique de fabrication décrit dans ce brevet permet de produire une roue pleine de n'importe quel- le forme et variation d'épaisseur sans le gaspillage important de métal inhé- rent aux procédés de fabrication antérieurs et ce procédé est par nature bien adapté à l'application aux machines à forte production commandées au- tomatiquement. Comme il n'y a pratiquement pas de déchet résultant du pré- sent procédé, le coût de l'acier nécessaire pour la production d'un nombre donné de roues est réduit très substantiellement. En même temps, les opéra- tions de fabrication nécessaires sont simplifiées par l'élimination de tou- tes opérations répétées de rognage, poinçonnage et mandrinage d'usage cou- rant actuellement.
Le résultat net est que le nouveau procédé décrit ici permet de produire des roues pleines d'automobiles beaucoup plus économique- ment que jusqu'à présent et cependant les disques sont plus résistants et de qualité supérieure parce que les procédés de façonnage et de formation décrits ici ne dépassent à aucun moment la limite élastique du métal travail- lé mais tendent seulement à effectuer un travail à froid modéré du métal suffisant à lui donner un degré extrêmement élevé de rigidité et de résis- tance, et en même temps produisent des roues pleines dont les surfaces ex- posées sont exemptes de bavures ou autres arêtes tranchantes.
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This invention relates to automotive wheels and its main object is to provide a unique and improved process for the manufacture of solid wheels for trucks, buses, cars and other automotive vehicles.
The general aim of the invention is to provide a manufacturing process making it possible to produce wheels better than those obtained with the processes in use to date while achieving this result at a price appreciably lower than that of the conventional processes. .
An object of the invention is to provide a method of manufacturing solid wheels for automobiles which almost completely eliminates the high percentage of scrap metal necessarily resulting from conventional processes and thus achieves a sharp reduction in the cost of the material.
Another object of the invention is to provide a method of manufacturing solid wheels for automobiles in which the tapered cross section which is required for certain types of wheels can be imparted to the metal by a rolling operation. continuous before cutting the metal into blanks of separate wheels which means that the process not only provides a rare saving in labor but also very well suited by its nature to automatically operating machines which save labor, this which makes practical the process of mass production of solid wheels in a continuous automatic process.
Still another object of the invention is to provide a method of manufacturing solid wheels for automobiles in which the outer edges of the wheel disc or web and the inner edges of the conventional central opening can be formed by rolling operations. rather than by any cutting, punching, trimming, milling or mandrelling, so that basic manufacturing processes lower those smooth, uniformly rounded edges free of harmful burrs or sharp edges.
Another important object of the invention is to provide a unique process for the manufacture of solid wheels in which the deformation of the metal caused by the various winding, rolling, forming and forming operations to which the steel is subjected. , is maintained well below the elastic limit thereof. As a result, the entire manufacturing process can be done by cold working the metal without resorting to annealing, standardization or other heat treatments.
In addition, the manufacturing operations are such that the finished wheel is strengthened and improved by the moderate cold work that the metal from which the wheel is made undergoes in the course of manufacture.
As an introduction to the description of the invention, it may be relevant to point out that in the present state of the automobile industry in the United States, there is still an equal demand for millions of truck wheels. per year, not to mention the ever increasing demands for car wheels and the wheels of other vehicles. But notwithstanding the enormous proportions that this industry has reached, the processes used to date in the industry to manufacture these wheels have caused a very great waste of material and the reasons are inherent in the manufacturing processes used until now. now.
In the process usually used up to now, the discs or webs of wheels are made from flat sheets. This necessarily results in a very large percentage of scrap because a sheet of the approximate width required is first cut into squares, then cut to give general octagonal shapes and again trimmed at the periphery after the metal has passed through the rolling mill to give the disc the desired tapered cross section. The relatively large stamped hub opening in each disc produces yet another waste of material.
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The present manufacturing process provides a way to manufacture solid wheels with a central opening of any diameter conventionally required for automobiles without producing any scrap and thus without wasting any metal. In addition, by virtue of the present manufacturing process, these discs or wheel webs can advantageously be given any desired contour and with all the specifications required with regard to the reduction in thickness of the web, etc. In fact, the only waste material from manufacturing complete wheels according to the present invention is metal lost by punching mounting bolt holes or access holes which might be stamped after the disc is completed.
In accordance with the present invention, solid wheels are made from bars rather than sheet metal, by several operations shown in the accompanying drawings in which Figure 1 is a side elevation of a propeller or Archemedes screw used for carry out the present process; Figure 2 is a side elevation of part of this screw; Figure 3 is an end view of the segment shown in Figure 2; Figure 4 is a partial plan view of the conical blank formed from the segment shown in Figure 3; Figure 5 is a cross section of the conical blank of Figure 4; Figure 6 is a cross section of the solid wheel after its formation;
Figure 7 is a plan view of the solid wheel after final stamping and Figures 8 and 9 are partial sectional details showing two shapes of solid wheels having the characteristic outline of truck wheels and car wheels, respectively .
A relatively long steel bar is first subjected to a cold rolling operation which winds it on itself field into a continuous helix or multi-turn Archimedean screw 10. The metal strip 11 is preferably rolled along a tapering cross section, the inner edge 12 of which is substantially thicker than the outer edge 13.
The second operation of the process consists in cutting this heel into several segments 14 from which the blanks of the various wheel discs are formed.
In the preferred form of the invention, these segments 14 do not have a complete convolution of the helical strip 11 but are slightly less than one convolution so that the two ends 15 and 16 of the strip normally form a certain angle between they follow the axis of the propeller (figure 3) and they are also spaced apart longitudinally as shown in figure 2.
The propeller segments 14 are then transformed into individual wheel blanks 18 by forcing the two end edges 15 and 16 longitudinally towards each other along the axis 17 of the segment and by rotating them simultaneously with respect to each other. to the other to bring them into end-to-end contact as shown in FIG. 4. A typical segment comprising about 300 of wound tape and having the relative proportions shown in FIG. 3, takes, after the edges 15 and 15 end together. end, a slightly conical shape as shown in Figure 5.
Edges 15 and 16 are then welded together and the weld barbs are removed. The mating edges 15 and 16 can be welded together along their entire length, if desired, although if access holes are to be drilled later in the wheel, it suffices to make a short
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outer weld 19 and a short inner weld 20 as shown in Figure 4.
The conical blanks of decreasing thickness 18 of the figure
5 are then stamped to give them the desired contour, preferably by an operation to flatten a central portion of the blank to form a circular mounting flange 21 immediately surrounding the opening for the hub 22 and to stretch a flange. 23 narrow and generally cylindrical bearing the rim on the outer peripheral edge of the wheel disc.
During this operation, the intermediate part 24 of the disc of decreasing thickness is curved in two planes so as to give the wheel the maximum resistance and rigidity.
The data of the present invention are applicable both to the wheels of trucks and trailers 25 using wheel discs 26 of general outline shown in Figure 8 and to the wheels 27 of general appearance shown in Figure 9, for which a disc 28 of more characteristic shape used in current motor cars is used. In either case, the present invention provides an extremely economical means of making a solid wheel having the required contour without wasting metal and facilitates the production of a disc having any desired shrinkage characteristic. thickness or other variations in thickness of the cross-section.
For the manufacture of a wheel intended for a motor car, the only operations necessary to complete the wheel are the mounting of the rim and the punching of the bolt holes 29 in the central mounting flange 21, but if desired access holes 30, one of these holes can be obtained by making the line of separation between the ends 15 and 16 of the metal blank (figure 4) coincide in the space between the two short welds 19 and 20 .
It follows from the foregoing that the unique manufacturing process described in this patent enables a solid wheel of any shape and variation in thickness to be produced without the significant waste of metal inherent in prior manufacturing processes and this process is by nature well suited to the application to high production machines controlled automatically. Since there is practically no waste resulting from the present process, the cost of the steel required for the production of a given number of wheels is reduced very substantially. At the same time, the necessary manufacturing operations are simplified by the elimination of all the repeated trimming, punching and mandrel operations in current use.
The net result is that the new process described here makes it possible to produce solid wheels for automobiles much more economically than heretofore and yet the discs are stronger and of higher quality because of the shaping and forming processes described. here do not at any time exceed the elastic limit of the worked metal but only tend to perform moderate cold working of the metal sufficient to give it an extremely high degree of rigidity and strength, and at the same time produce solid wheels with exposed surfaces free from burrs or other sharp edges.
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