DE102007046124B4

DE102007046124B4 - Vorrichtung zum Herstellen eines gegossenen Fahrzeugrades

Info

Publication number: DE102007046124B4
Application number: DE102007046124A
Authority: DE
Inventors: Eric Obers; Jochen Stoiber
Original assignee: V2 Vorentwicklung & Vertrieb GmbH
Current assignee: V2 Vorentwicklung & Vertrieb GmbH
Priority date: 2007-01-03
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2027-09-28
Also published as: DE102007046124A1

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung eines gegossenen Fahrzeugrades (15) mit einem Nabenteil (17), das über radiale Speichen (60) in ein ringförmiges Felgenteil (16) übergeht, wobei vor dem Gießvorgang als Hohlkörper (30) ausgebildete Formkerne in die Formteile (10, 20) eingebracht sind, die nach dem Gießvorgang nur teilweise in das gegossene Fahrzeugrad (15) integriert sind und deren über die Fahrzeugradkontur überstehende Bereiche abgeschnitten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (30) plattenartig ausgebildet und an die Kontur eines Speichenzwischenraumes (40) zwischen zwei benachbarten Speichen (60) angepasst sind, dass die Hohlkörper (30) in den Formteilen (10, 20) fixiert und unverschiebbar gehalten sind, wobei die Hohlkörper (30) mit Endabschnitten (32) in die einander zugekehrten, radialen Seitenflächen benachbarter Speichen (60) und die den Speichenzwischenraum begrenzende Wand des Nabenteils (17) und/oder des Felgenteils (16) ragen und gehalten werden, und nutartige Hinterschnitte in den Speichen (60), dem Nabenteil (17) und/oder dem Felgenteil (16) bilden, wenn nach dem Gießvorgang die...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines gegossenen Fahrzeugrades nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, 2 oder 3.
Aus der DE 101 46 972 A1 ist ein Rad für ein Fahrzeug bekannt, das aus einem Radstern mit einem damit verbundenen Felgenteil besteht. Die radial gerichteten Speichen sind mit senkrecht zur Aussenfläche eingebrachten Aussparungen versehen, damit eine leichtgewichtige und einfach zu fertigende Ausgestaltung erreicht wird. Diese Ausgestaltung hat jedoch den Nachteil, dass die Speichen in der Frontansicht des Rades durch die Aussparungen geteilt sind und keinen massiven Eindruck vermitteln. Eine ähnliche Ausgestaltung eines Fahrzeugrades zeigt die DE 198 29 331 A1 . Dabei bestehen die Speichen aus einem Innenspeichen und einem Aussenspeichen, die zur Mittelebene des Rades einen unterschiedlichen Abstand aufweisen. Damit die Speichen die Herstellung des Rades nicht kompliziert machen, liegen die Speichenteile der Innen- und der Aussenspeichen in versetzten Umfangsbereichen. Damit ist wohl die Herstellung erleichtert, das Rad ist infolge der versetzten Innen- und Aussenspeichen im Speichenteil geschlossen. Will man die Einzelspeichen zur Deckung bringen, ist eine komplizierte Gießform mit Gießkern erforderlich, da die Speichen teilweise durch die Oberform oder durch die Unterform der Gießform gebildet werden.
Wie die AT 409 728 B zeigt, kann das Gewicht des Rades auch dadurch reduziert werden, dass vorgeformte Metallschaum-Kernteile in die Gießform eingebracht werden, die in die Speichen eingegossen werden. Dabei muss die Gießform einen Entlüftungskanal aufweisen, der von dem Metallschaum-Gießkern ausgeht, da bei der Erwärmung desselben Gas aus dem Metallschaum-Gießkern austritt. Dies schlägt sich in einer komplizierten Gießform nieder.
Es ist auch schon versucht worden, die Speichen zwischen dem Nabenteil und dem Felgenteil massiv auszulegen und nachträglich durch Einfräsen einer seitlichen Nut in die Speichen einen U-förmigen oder doppel T-förmigen Querschnitt der Speichen zu erreichen. Dieses Rad hat den Vorteil, dass die Speichen in der Frontansicht eine massive Einheit darstellen. Die Nacharbeit nach dem Gießen verteuert die Herstellung des Rades beachtlich.
Diesen Nachteil vermeidet ein Rad nach der DE 44 21 470 A1 dadurch, dass die Speichen hohl ausgebildet sind, wobei die Speichen zum Felgenteil hin Öffnungen für massive Formkerne aufweisen, die nach dem Gießen aus den Speichen herausgezogen werden können. Diese Ausgestaltung bringt wohl eine Materialeinsparung im Bereich der Speichen, es wird aber der Felgenteil durch die Öffnungen für die Formkerne unzulässig geschwächt.
Aus der DE 199 26 573 A1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rades bekannt, bei dem ein Hohlkörper als Formkern verwendet ist. Dabei ist der Hohlkörper nach dem Gießvorgang nur teilweise in das gegossene Fahrzeugrad integriert, wobei ein Kernteil nach dem Gießen abgedreht wird. Davon ausgehend ist also eine Vorrichtung zum Herstellen eines gegossenen Fahrzeugrades mit einem Nabenteil bekannt, das über radiale Speichen in ein ringförmiges Felgenteil übergeht, wobei vor dem Gießvorgang als Hohlkörper ausgebildete Formkerne in die Formteile eingebracht sind, die nach dem Gießvorgang nur teilweise in das gegossene Fahrzeugrad integriert sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, bei der mit der Verwendung von Hohlkörpern als Formkerne übliche Speichen und Teile des Fahrzeugrades geschaffen werden können, die mit wenig Materialaufwand und einfacher Nacharbeit ohne Einsicht von Fixierstellen gegossen werden können. Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, 2 oder 3 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Teilschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines gegossenen Fahrzeugrades in der Einlegestellung des Hohlkörper-Formkernes in den Bereich eines zu bildenden Speichenzwischenraumes, an den sich Bereiche zur Bildung von Speichen anschließen. Der Schnitt verläuft dabei auf einer Kreisbahn um die Fahrzeugradachse und etwa in der Mitte der radialen Speichenabmessung,
2 im Teilschnitt die Positionierung und Fixierung eines Hohlkörpers in dem Speichenzwischenraum der geschlossenen Formteile,
3 denselben Teilschnitt nach dem Einbringen der Gussmasse in die benachbarten Speichenräume,
4 den Teilschnitt der nach dem Gießvorgang geöffneten Formteile,
5 einen Teilschnitt nach dem Ausschneiden des Teils des Hohlkörpers im Bereich des Speichenzwischenraumes und der Bildung von Hinterschnitten in den einander gegenüberliegenden radialen Seitenflächen benachbarter Speichen,
6 perspektivisch einen aus zwei Halb-Hohlkörper zusammengesetzten Hohlkörper, bei dem die Verbindungsnaht ein Fixierelement bildet,
7 perspektivisch ein gegossenes Fahrzeugrad nach der Nacharbeit mit den in den Speichen-Seitenflächen gebildeten Hinterschnitten mit eingegossenen Endabschnitten der Hohlkörper als Oberfläche,
8 einen Teilschnitt durch eine Vorrichtung in der Einlegestellung des Hohlkörper-Formkernes in den Bereich eines zu bildenden Speichens, an den sich Speichenzwischenräume anschließen. Der Schnitt verläuft wie bei Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 7,
9 im Teilschnitt die Positionierung und Fixierung des Hohlkörpers in dem Speichenraum der Formteile,
10 den Teilschnitt nach 9 nach dem Einbringen der Gussmasse,
11 den Teilschnitt nach dem Öffnen der Formteile,
12 einen Teilschnitt nach dem Ausschneiden des Hohlkörpers in den Speichenzwischenräumen,
13 perspektivisch einen verwendeten Hohlkörper mit Fixierelementen im Bereich der angrenzenden Speichenzwischenräume
14 perspektivisch ein gegossenes Fahrzeugrad mit in Innen- und Aussenspeichen aufgeteilten Speichen,
15 bis 19, den 8 bis 11 entsprechende Teilschnitte und Ansichten, wenn sich die in 20 und 21 gezeigten Hohlkörper über mehrere Speichenräume und Speichenzwischenräume oder über alle Speichenräume und Speichenzwischenräume des Fahrzeugrades erstrecken und
22 perspektivisch ein gegossenes Fahrzeugrad, das mit einer Vorrichtung gemäß den 15 bis 19 hergestellt wurde.
Vorab soll für die in den Zeichnungen dargestellten Teilschnitte festgehalten werden, dass sie auf einer Kreisbahn um die Mittelachse des zu bildenden Fahrzeugrades verlaufen und die verschiedenen Arbeitsgänge der Formteile 10 und 20 bei der Herstellung des gegossenen Fahrzeugrades 15 darstellen.
So zeigt der Teilschnitt nach 1, die aus den beiden Formteilen 10 und 20 bestehende Form im geöffneten Zustand = Einlegestellung. Die einander zugekehrten Flächen der Formteile 10 und 20 bilden im geschlossenen Zustand auf der Kreisbahn umlaufend die Speichenzwischenräume 40 und die Speichenräume 50 für die zu bildenden Speichen 60. In die Speichenzwischenräume 40 werden als Formkerne plattenförmige Hohlkörper 30 aus dünnwandigem Material eingebracht. Das Material der Hohlkörper 30 besteht aus einem Material, z. B. Metall, mit einem Schmelzpunkt, der höher liegt als der des beim Gießvorgang verwendeten Gussmaterials. Diese Hohlkörper 30 haben im Ausführungsbeispiel eine gleichbleibende Stärke und enden in Endabschnitten 32, die über konvexe Wölbungen in Wände übergehen, die senkrecht zur Plattenebene der Hohlkörper 30 stehen. Wie der 6 entnommen werden kann, sind die Hohlkörper 30 an die Kontur der Speichenzwischenräume 40 des gegossenen Fahrzeugrades 15 nach 7 angepasst und können mit den Endabschnitten 32 nicht nur in die benachbarten Speichenräume 50 der benachbarten Speichen 60 ragen, sondern in gleicher Weise auch in die den Speicherzwischenraum 40 abschließenden Bereiche des Felgenteils 16 und/oder des Nabenteils 17.
Wie der 2 noch entnommen werden kann, bildet die Verbindungsnaht der beiden Halb-Hohlkörper 30.1 und 30.2 des Hohlkörpers 30 nach 6 einen umlaufenden Fixiersteg 31 der in Fixieraufnahmen 11 und 21 der Formteile 10 und 20 eingeführt ist. Damit ist der Hohlkörper 30 bei geschlossener Form nach 2 positioniert und fixiert, so dass die Endabschnitte 32 des Hohlkörpers 30 die definierte Stellung in den angrenzenden Speichenräumen 50 zur Aufnahme von Gussmaterial und Bildung von Teilen des zu gießenden Fahrzeugrades 15 einnehmen. Beim Gießvorgang nach 3 werden die Speichenaufnahmen 50 um den Hohlkörper 30 mit Gussmasse gefüllt und die Speichen 60, das Felgenteil 16 und das Nabenteil 17 gebildet, wobei die Endabschnitte 32 der Hohlkörper 30 in die Gussmasse eingebettet werden.
Nach dem Gießvorgang wird die Form geöffnet, wie 4 zeigt, so dass die Hohlkörper 30 in den Speichenzwischenräumen 40 des entnommenen gegossenen Fahrzeugrades 15 frei zugänglich sind und, wie 5 zeigt, bündig mit den Speichen 60, dem Felgenteil 16 und dem Nabenteil 17 mit den freiliegenden Teilabschnitten 33 ausgeschnitten werden können. Dabei verbleiben die Endabschnitte 32 in nutförmigen Hinterschnitten des Fahrzeugrades 15 eingegossen, wie der 7 entnommen werden kann. Diese Nacharbeit nach dem Entnehmen des gegossenen Fahrzeugrades 15 aus der geöffneten Form ist einfach, sie macht aber den Aufbau der Form mit komplizierten Schiebern überflüssig.
Den Speichen 60 kann durch die Ausbildung der Speichenräume 50 in den Formteilen 10 und 20 eine optisch ansprechende Form gegeben werden. So ist es durchaus möglich, die Speichen 60 auf ihrer gesamten radialen Abmessung gleich oder unterschiedlich breit zu machen und auch die Sichtseite konvex zu wölben.
Selbst die einander zugekehrten radialen Seitenflächen der Speichen 60 lassen sich in konvexer Weise realisieren, so dass der Abstand im Bereich der Innenseite der Speichen 60 kleiner ist als im Bereich der Aussenseite. Die Tiefe der Hinterschnitte ist ebenfalls verschieden ausführbar, da nur die Endabschnitte 32 der Hohlkörper 30 entsprechend verlängert werden müssen. Die Hinterschnitte mit den eingegossenen Endabschnitten 32 der Hohlkörper 30 können bis auf einen Abstand zueinander eingeführt sein, der zwischen einem „gebildeten” Aussenspeichen und einem „gebildeten” Innenspeichen eine Aufnahme für einen Verbindungssteg bildet. Das gegossene Fahrzeugrad 15 hat dann Speichen 60 mit einem Querschnitt in I-Form, die eine ausreichende Festigkeit schon bei dünner Wandstärke und wenig Materialbedarf aufweist.
Wird der Hohlkörper 30.3 jedoch auf die Kontur des Speichenraums 50 der Formteile 10 und 20 angepasst, dann wird die Fixierung vorzugsweise in den Bereich der beiden benachbarten Speichenzwischenräume 40 der Formteile 10 und 20 gelegt, wie die Fixierelemente 31.1 und die Fixieraufnahmen 21.1 zeigen (8). Bei geschlossener Form bilden sich im Speichenraum 50 um den fixierten Hohlkörper Räume 60.1 und 60.2 für einen Innenspeichen 60.1 und einen Aussenspeichen 60.2, die beim Gießvorgang mit Gussmasse gefüllt werden, wie den 9 und 10 entnommen werden kann, wobei die einander zugekehrten Flächen 12 und 22 die Innenseite der Innenspeichen 60.1 und die Aussenseite der Aussenspeichen 60.2 bestimmen. Wird aus der geöffneten Form das gegossene Fahrzeugrad 15.1 nach 14 entnommen, dann verbleiben die Hohlkörper 30.3 noch in den Speichen 60. Wie 12 zeigt werden die in die Speichenzwischenräume 40 des gegossenen Fahrzeugrades 15.1 nach 11 ragenden Fixierelemente 31.1 abgeschnitten, dann verbleiben die Abschnitte 30.3' zwischen den Innenspeichen 60.1 und den Aussenspeichen 60.2 der Speichen 60 eingegossen und bilden in einem Durchgang gleichzeitig dessen Oberfläche. Wie 13 zeigt, können die Hohlkörper 30 auch an den dem Felgenteil 16 und dem Nabenteil 17 zugekehrten Umfangsseiten um die Drehachse 18 des Fahrzeugrades 15.1 Endabschnitte 32' zur Bildung von Hinterschnitten in den zugekehrten Wänden von Felgenteil 16 und Nabenteil 17 tragen.
Wie ein in den 15 bis 22 dargestelltes Ausführungsbeispiel zeigt, können teilringförmige oder ringförmige Hohlkörper 30.4 bzw. 30.5 als einlegbare Formkerne verwendet werden, um die Anzahl der Hohlkörper zu reduzieren und auch den Aufwand für die Positionierung und Festlegung in den Formteilen 10 und 20 zu beschränken. Der teilringförmige Hohlkörper 30.4 erstreckt sich über mehrere Speichenräume 50 und Speichenzwischenräume 40 der Formteile 10 und 20, während sich der ringförmige Hohlkörper 30.5 über den gesamten Umfang des Fahrzeugrades 15.2 erstreckt, wie anhand der 20 und 21 leicht abzuleiten ist. Dabei können vereinzelte Fixierelemente 31.2 und Fixieraufnahmen 12.2 und 21.2 am Höhlkörper 30.4 bzw. 30.5 und an den Formteilen 10 und 20 die Positionierung und Fixierung übernehmen (17), während die Flächen 12 und 22 der Formteile 10 und 20 wieder die Innenseite des Innenspeichens 60.1 und die Aussenseite des Aussenspeichens 60.2 bestimmen (17 und 18). Nach dem Gießvorgang verbleiben Abschnitte 30.4' bzw. 30.5' des Hohlkörpers in den Speichen 60 des gegossenen Fahrzeugrades 15.2 (19 und 22). Das Einlegen von Hohlkörpern 30.4 bzw. 30.5 in die geöffneten Formteile 10 und 20 (15) ist vereinfacht und nach dem Schließen der Formteile 10 und 20 (16) ist die Fixierung schon mit wenig Fixierelementen möglich, was auch die Formteile 10 und 20 vereinfacht. Mit den Flächen 12 und 22 der Formteile 10 und 20 lassen sich die Speichen 60 des Fahrzeugrades 15.2 in ihrer Optik verändern.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich weiter vorteilhafte Ausgestaltungen des Fahrzeugrades realisieren, die der Vereinfachung der Herstellung, der weiteren Einsparung von Hohlkörpern und Gussmasse sowie dem optischen Erscheinen des Fahrzeugrades dienen.
Die Bildung von weiteren Hinterschnitten oder Hohlräumen im Fahrzeugrad lässt sich dadurch realisieren, dass die teilring- oder ringförmigen Hohlkörper 30.4, 30.5 in mehrere oder alle Speichenzwischenräume 40 und Speichenräume 50 und das Felgenteil 16 und/oder das Nabenteil 17 eingegossen sind.
Für die Optik lässt sich eine weitere Variante für das Fahrzeugrad dadurch gewinnen, dass die Innenspeichen 60.1 breiter als die Aussenspeichen 60.2 sind und weiter in die Speichenzwischenräume 40 als die Aussenspeichen 60.2 ragen oder dass die Aussenspeichen 60.2 breiter als die Innenspeichen 60.1 sind und weiter in die Speichenzwischenräume 40 als die Innenspeichen 60.1 ragen.
Demselben Zweck dient eine Weiterbildung in der Weise, dass die Sichtseite des gegossenen Fahrzeugrades mit einer Struktur mit Erhöhungen und Vertiefungen versehen ist.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines gegossenen Fahrzeugrades (15) mit einem Nabenteil (17), das über radiale Speichen (60) in ein ringförmiges Felgenteil (16) übergeht, wobei vor dem Gießvorgang als Hohlkörper (30) ausgebildete Formkerne in die Formteile (10, 20) eingebracht sind, die nach dem Gießvorgang nur teilweise in das gegossene Fahrzeugrad (15) integriert sind und deren über die Fahrzeugradkontur überstehende Bereiche abgeschnitten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (30) plattenartig ausgebildet und an die Kontur eines Speichenzwischenraumes (40) zwischen zwei benachbarten Speichen (60) angepasst sind, dass die Hohlkörper (30) in den Formteilen (10, 20) fixiert und unverschiebbar gehalten sind, wobei die Hohlkörper (30) mit Endabschnitten (32) in die einander zugekehrten, radialen Seitenflächen benachbarter Speichen (60) und die den Speichenzwischenraum begrenzende Wand des Nabenteils (17) und/oder des Felgenteils (16) ragen und gehalten werden, und nutartige Hinterschnitte in den Speichen (60), dem Nabenteil (17) und/oder dem Felgenteil (16) bilden, wenn nach dem Gießvorgang die Hohlkörper (30) in den Speichenzwischenräumen (40) ausgeschnitten sind.
Vorrichtung zur Herstellung eines gegossenen Fahrzeugrades (15.1) mit einem Nabenteil (17), das über radiale Speichen (60) in ein ringförmiges Felgenteil (16) übergeht, wobei vor dem Gießvorgang als Hohlkörper (30.3) ausgebildete Formkerne in die Formteile (10, 20) eingebracht werden, die nach dem Gießvorgang nur teilweise in das gegossene Fahrzeugrad (15.1) integriert sind und deren über die Fahrzeugradkontur überstehende Bereiche abgeschnitten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (30.3) plattenartig ausgebildet und an die Form eines Speichenraumes (50) angepasst sind und Räume zwischen den Formteilen (10, 20) für eine Innenspeiche (60.1) und eine Aussenspeiche (60.2) freilassen, wobei die Hohlkörper (30.3) über Fixierelemente (31.1) tragende Endabschnitte in den benachbarten Speichenzwischenräumen (40) der Formteile (10, 20) fixiert und unverschiebbar gehalten sind und mit Endabschnitten (32') in die zugekehrten Bereiche von Felgenteil (16) und/oder Nabenteil (17) ragen.
Vorrichtung zur Herstellung eines gegossenen Fahrzeugrades (15.2) mit einem Nabenteil (17), das über radiale Speichen (60) in ein ringförmiges Felgenteil (16) übergeht, wobei vor dem Gießvorgang als Hohlkörper (30.4, 30.5) ausgebildete Formkerne in die Formteile (10, 20) eingebracht sind, die nach dem Gießvorgang nur teilweise in das gegossene Fahrzeugrad (15.2) integriert sind und deren über die Fahrzeugradkontur überstehende Bereiche abgeschnitten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (30.4, 30.5) plattenartig und teilring- oder ringförmig ausgebildet sind, sich über mehrere oder alle Speichenzwischenräume (40) und Speichenräume (50) erstrecken und in mindestens einem Speichenzwischenraum (40) oder Speichenraum (50) in den Formteilen (10, 20) fixiert und gehalten sind und Räume zwischen den Formteilen (10, 20) für Innenspeichen (60.1) und Aussenspeichen (60.2) freilassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (30) aus zwei Halbschalen (30.1, 30.2) zusammengesetzt sind, wobei eine umlaufende Verbindungsnaht einen Fixiersteg (31) bildet, der in Fixieraufnahmen (11, 21) der Formteile (10, 20) in den Speichenzwischenräumen (40) der Formteile (10, 20) eingeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (30, 30,3, 30.4, 30.5) umfangsseitig über konvexe Wölbungen in vertikal zur Plattenebene stehende Abschlusswände übergehen und dass die Hohlkörper (30, 30,3, 30.4, 30.5) im Bereich der Plattenebene einheitliche Wandstärke aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hohlkörper (30) mit ihren Endabschnitten (32) von beiden Seiten der Speichen (60) bis auf einen Verbindungssteg bildenden Abstand der radial gleich breiten Speichen (60) erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (30, 30.3, 30.4, 30.5) aus dünnwandigem Material bestehen, das einen höheren Schmelzpunkt hat als die Temperatur der in die Formteile (10, 20) im Gießzustand eingebrachten Gussmasse.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Speichenzwischenräume (40) oder an die Speichenräume (50) angepassten Hohlkörper (30 oder 30.3) im Bereich des Nabenteils (17) mittels eines ringförmigen Verbindungsteils miteinander verbunden sind.