DE102014221434A1 - Aluminiumrad für Fahrzeug und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrads für ein Fahrzeug umfasst das Herstellen eines Materials niedriger Dichte mit pulverisierten Partikeln. Ein Bindemittel wird dem Material niedriger Dichte zugeführt, so dass das Material niedriger Dichte in einen Pastenzustand gemischt wird. Eine Radkern-Herstellungsform wird auf 200 bis 350°C erhitzt und in die Radkern-Herstellungsform eingespritzt. Die Radkern-Herstellungsform wird geschlossen, ein Druck von etwa 5 bis 20 bar wird angelegt, der Druck wird für 1 bis 5 Minuten aufrechterhalten, um das Material niedriger Dichte zu verfestigen, und der Radkern wird ausgeworfen. Der ausgeworfene Radkern wird an einer Aluminiumrad-Gießform montiert. Die Aluminiumrad-Gießform wird geschlossen und ein Druck von etwa 1 bis 2 bar wird angelegt und ein schmelzflüssiges Aluminiummetall wird eingespritzt. Das Aluminiumrad wird dann aus der Aluminiumrad-Gießform ausgeworfen.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0031680 , eingereicht beim Koreanischen Patentamt am 18. März 2014, das hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich aufgenommen wird.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aluminiumrad für ein Fahrzeug und ein Verfahren zu dessen Herstellung und insbesondere ein ultraleichtes Aluminiumrad mit hoher Steifigkeit für ein Fahrzeug, wobei die Steifigkeit des Rads erhöht werden kann und das Gewicht verringert wird, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • HINTERGRUND
  • Ein Fahrzeugrad lässt sich grob als ein Stahlrad oder ein Aluminiumrad klassifizieren. Unter diesen stellt man das Aluminiumrad größtenteils wegen der Ausführbarkeit verschiedener Farben und Formen und einer Gewichtsverringerungswirkung im Vergleich zu dem Stahlrad her und somit wird das Aluminiumrad auf verschiedene Fahrzeugtypen für die Massenproduktion angewendet.
  • Das Aluminiumrad hat insbesondere eine wichtige Wirkung, dass es den Fahrkomfort, die Beherrschbarkeitsleistung und die Steuerleistung eines Fahrzeugs verbessert, indem es das Gesamtgewicht durch eine verringernde Wirkung auf die ungefederte Masse von Fahrzeugaufhängungsteilen und dergleichen verringert.
  • Die derzeitigen Fahrzeuge spiegeln weitgehend Eigenschaften in Bezug auf Geräusch, Vibration und Rauheit (engl.: Noise, Vibration, Harshness, NVH) wider, um die Anforderungen der Kunden zu erfüllen. Folglich hat man verschiedene Technologien entwickelt, um das Radgeräusch durch Erhöhung der Fahrzeugsteifigkeit zu verringern. Wenn man jedoch die Radsteifigkeit erhöht, erhöht sich auch das Gesamtgewicht, während der ästhetische Teil des Fahrzeugs beibehalten wird. Mit zunehmendem Gewicht können sich der Fahrkomfort und die Beherrschbarkeit ziemlich verschlechtern.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann die Verwendung des Aluminiumrads die Kraftstoffeffizienz und den Fahrkomfort sowie die Beherrschbarkeit verbessern und gleichzeitig das Geräusch verringern.
  • Im Fall des Aluminiumrads kann eine Gewichtsreduktion erzielt werden, indem man ein Material austauscht oder ein hoch-härtendes Verfahren einsetzt. Im Vergleich zu einem mittels Niederdruck-Spritzguss hergestellten Aluminiumrad des Standes der Technik kann das Gewicht um etwa 10% verringert werden, wenn Aluminium-Schmiedematerialien und das hoch-härtende Verfahren auf das Rad angewendet werden, aber die Herstellungskosten steigen um etwa das 3- bis 5-Fache oder mehr im Vergleich zu dem mittels Niederdruck-Spritzguss hergestellten Aluminiumrad, und somit ist die Verwendung der Aluminium-Schmiede- und gehärteten Materialien eingeschränkt.
  • In dem Fall, in dem das Gewicht um etwa 10% verringert wird, kann, weil die Radsteifigkeit ebenfalls geringer wird, ein Problem mit einer Verschlechterung des Straßengeräuschs und dergleichen auftreten, und außerdem hat man bisher noch kein Verfahren zur signifikanten Verringerung des Gewichts entwickelt.
  • Die vorstehenden Informationen, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart werden, dienen nur einem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und er kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik darstellen, der bereits in diesem Land einem Durchschnittsfachmann bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Offenbarung entstand in dem Bemühen, ein ultraleichtes Aluminiumrad mit hoher Steifigkeit für ein Fahrzeug, wobei die Steifigkeit des Rads erhöht und das Gewicht verringert werden kann, wobei gleichzeitig ein Design des Aluminiumrads beibehalten wird, durch Einbringen eines Radkerns mit ultra-leichter Dichte im Vergleich zu Aluminium in einen inneren dicken Abschnitt (im Wesentlichen Flanschabschnitt) des Aluminiumrads sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrads für ein Fahrzeug einen Schritt zum Herstellen eines Materials niedriger Dichte, bei dem ein Material niedriger Dichte hergestellt wird, dessen Partikel auf eine festgelegte Partikelgröße pulverisiert sind und dessen Dichte niedriger ist als eine Dichte von Aluminium. Ein Bindemittel-Mischschritt führt dem Material niedriger Dichte ein Bindemittel zu, wobei gemischt wird, so dass das Material niedriger Dichte in einen Pastenzustand gemischt wird. In einem Schritt zum Einspritzen von Material niedriger Dichte wird eine Radkern-Herstellungsform auf 200 bis 350°C erhitzt und dann wird das mit dem Bindemittel gemischte Material niedriger Dichte in die Radkern-Herstellungsform eingespritzt. In einem Radkern-Auswurfschritt wird die Radkern-Herstellungsform geschlossen, ein Druck von etwa 5 bis 20 bar wird angelegt, der Druck wird während 1 bis 5 Minuten aufrechterhalten, damit sich das Material niedriger Dichte vollständig verfestigt, und der hergestellte Radkern wird aus der Radkern-Herstellungsform ausgeworfen. In einem Radkern-Montageschritt wird der im Radkern-Auswurfschritt ausgeworfene Radkern in eine Aluminiumrad-Gießform eingebracht.
  • In einem Schritt zum Einspritzen von schmelzflüssigem Aluminiummetall wird die Aluminiumrad-Gießform geschlossen, ein Druck von etwa 1 bis 2 bar wird in einer Niederdruck-Spritzgießmaschine angelegt und dann das schmelzflüssige Aluminiummetall eingespritzt. Bei einem Aluminiumrad-Auswurfschritt wird das Aluminiumrad, das durch Beenden der Koagulation des schmelzflüssigen Aluminiummetalls hergestellt wurde, aus der Aluminiumrad-Gießform ausgeworfen.
  • Der Radkern-Montageschritt kann einen Bearbeitungsschritt beinhalten, bei dem die Aluminiumrad-Gießform für die Montage eines Aluminiumstabs an dem Radkern bearbeitet wird. In einem Aluminiumstab-Montageschritt wird der Aluminiumstab an dem bearbeiteten Abschnitt des Radkerns montiert. In einem Radkern-Einbringschritt wird der Radkern, an dem der Aluminiumstab montiert ist, in der Aluminiumrad-Gießform montiert.
  • Das Material niedriger Dichte kann aus einem expandierten Vermiculit mit einer Dichte von 0,2 bis 0,5 g/cm3 und einer Partikelgröße von etwa 0,5 bis 2,5 mm hergestellt werden.
  • Das Bindemittel kann aus einem Wasserglas hergestellt werden, so dass der expandierte Vermiculit gut in den Pastenzustand vermischt wird.
  • Das Wasserglas kann in einem Volumenverhältnis von 2 bis 7%, bezogen auf den expandierten Vermiculit, mit dem expandierten Vermiculit über eine Sprayform vermischt werden.
  • Der Bearbeitungsschritt kann Formen von mindestens einem Montageloch oder mehreren Montagelöchern für die Montage des Aluminiumstabs an dem Radkern beinhalten.
  • Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Aluminiumrad für Fahrzeuge, das gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für Fahrzeuge hergestellt wurde, einen Flanschabschnitt und einen Speichabschnitt, bereitgestellt auf einer Vorderseite, und einen Felgenabschnitt, auf dem ein Reifen montiert wird. Ein Radkern befindet sich in dem Flanschabschnitt und ist aus einem Material niedriger Dichte hergestellt, dessen Dichte niedriger ist als eine Dichte eines Materials des Aluminiumrads für Fahrzeuge, so dass eine Verringerung im Gewicht des Aluminiumrads für Fahrzeuge erhalten und die Radsteifigkeit erhöht wird.
  • Ein hohler Abschnitt, bei dem ein innerer Abschnitt hohl ist, so dass ein Radkern eingebracht und montiert werden kann, kann in dem Flanschabschnitt geformt werden.
  • Der Radkern kann einen Randabschnitt beinhalten, der einen Außenrand umfasst, und der Speichenabschnitt erstreckt sich zur Mitte des Radkerns und ist in einem bestimmten Abstand auf einem inneren Umfang des Randabschnitts platziert.
  • Ein Aluminiumstab für die Montage in einer Aluminiumrad-Gießform kann an dem Randabschnitt montiert werden.
  • Ein Montageloch für die Montage des Aluminiumstabs kann an dem Randabschnitt geformt werden.
  • Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch Einbringen eines Radkerns in ein Aluminiumrad für Fahrzeuge für die Herstellung des Aluminiumrads für Fahrzeuge das Gewicht des Aluminiumrads signifikant zu verringern und die Steifigkeit des Aluminiumrads zu erhöhen, wobei gleichzeitig ein Design des Aluminiumrads für ein Fahrzeug wie im verwandten Stand der Technik beibehalten wird. Insbesondere wird das Gewicht zum Beispiel um 5 kg/Aluminiumrad verringert und die NVH-Eigenschaften werden im Vergleich zu dem Aluminiumrad für ein Fahrzeug mit demselben Design im verwandten Stand der Technik verbessert, und es ist möglich, eine dynamische Steifigkeit mit 5%iger Verbesserung zu realisieren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Diagramm von einem Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, die ein Aluminiumrad für ein Fahrzeug veranschaulicht, das durch das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
  • 3 ist eine Teilansicht im Querschnitt, die das Aluminiumrad für ein Fahrzeug veranschaulicht, das durch das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen durch das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Radkern darstellt.
  • 5 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Aluminiumstab an dem Radkern montiert wird, der bei dem Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen vollständiger beschrieben, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, so dass sie für den Durchschnittsfachmann leicht verständlich sind. Wie für einen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, leicht verständlich ist, können die beispielhaften Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, verschiedentlich modifiziert werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Wenn möglich, werden dieselben oder ähnliche Abschnitte durch Verwendung derselben Bezugszahl in den Zeichnungen dargestellt.
  • Die Terminologien, die hier im Folgenden verwendet werden, werden zur Veranschaulichung einer spezifischen beispielhaften Ausführungsform, aber nicht zur Beschränkung der vorliegenden Erfindung genannt. Es sollte beachtet werden, dass die Singularformen, wie sie in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, auch Verweise auf die Pluralformen umfassen, es sie denn, der Zusammenhang gibt eindeutig etwas anderes an. Es sollte weiterhin selbstverständlich sein, dass die Begriffe ”umfasst”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorliegen von genannten Eigenschaften, Bereichen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsschritten, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch das Vorliegen oder die Hinzufügung von eine(r/m) oder mehreren anderen Eigenschaften, Bereichen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsschritten, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen nicht ausschließen.
  • Alle hier verwendeten Begriffe, einschließlich Fachbegriffe und wissenschaftlicher Begriffe, bedeuten das, was der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, im Allgemeinen darunter versteht. Die vorstehend definierten Terminologien sind weiterhin so zu verstehen, dass sie die Bedeutung haben, die sich mit zugehörigen technischen Dokumenten und dem vorliegenden offenbarten Inhalt deckt, jedoch nicht als die ideale oder sehr offizielle Bedeutung zu verstehen sind, es sei denn, sie ist definiert.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm von einem Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, die ein Aluminiumrad für ein Fahrzeug veranschaulicht, das durch das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. 3 ist eine Teilansicht im Querschnitt, die das Aluminiumrad für ein Fahrzeug veranschaulicht, das durch das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen durch das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Radkern darstellt. 5 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Aluminiumstab an dem Radkern montiert ist, der bei dem Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erhöhung der Radsteifigkeit, wobei gleichzeitig eine Verringerung des Gewichts im Vergleich zu einem Aluminiumrad für ein Fahrzeug realisiert und das Design des Standes der Technik beibehalten wird.
  • Siehe die 1 bis 5: Das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Herstellen eines Materials niedriger Dichte umfassen, dessen Partikel derart pulverisiert sind, dass sie eine festgelegte Partikelgröße besitzen, und dessen Dichte niedriger ist als eine Dichte von Aluminium (S10). Dann wird dem Material niedriger Dichte ein Bindemittel zugeführt und Mischen wird durchgeführt, so dass das Material niedriger Dichte in einen Pastenzustand gemischt wird (S20).
  • Eine Form zur Herstellung eines Radkerns wird auf 200 bis 350°C erhitzt und dann wird das mit dem Bindemittel gemischte Material niedriger Dichte in die Aluminiumradkern-Herstellungsform eingespritzt (S30). Die Radkern-Herstellungsform wird geschlossen, ein Druck von etwa 5 bis 20 bar wird angelegt, der Druck wird für 1 bis 5 Minuten aufrechterhalten, um das Material niedriger Dichte vollständig zu verfestigen, und der hergestellte Radkern 200 wird aus der Radkern-Herstellungsform ausgeworfen (S40).
  • Der im Schritt S40 ausgeworfene Radkern 200 wird in einer Aluminiumrad-Gießform montiert (S50). Die Aluminiumrad-Gießform wird geschlossen und ein Druck von etwa 1–2 bar wird in einer Niederdruck-Spritzgussmaschine angelegt und dann wird schmelzflüssiges Aluminiummetall eingespritzt (S60). Das Aluminiumrad 100, das nach dem Verfestigen des schmelzflüssigen Aluminiummetalls hergestellt wird, wird aus der Aluminiumrad-Gießform ausgeworfen (S70).
  • Der Radkern-Montageschritt S50 kann zudem einen Bearbeitungsschritt umfassen, bei dem die Aluminiumrad-Gießform zum Montieren eines Aluminiumstabs 300 an dem Radkern 200 bearbeitet wird (S51). Der Aluminiumstab 300 wird an dem bearbeiteten Abschnitt des Radkerns 200 montiert (S52). Der Radkern 200, in dem der Aluminiumstab 300 bereitgestellt wird, wird in die Aluminiumrad-Gießform eingebracht (S53).
  • Der Bearbeitungsschritt S51 kann das Formen von mindestens einem Montageloch oder mehreren Montagelöchern (nicht dargestellt) zum Montieren des Aluminiumstabs 300 an dem Radkern 200 umfassen.
  • Das Material niedriger Dichte kann aus einem expandierten Vermiculit mit einer Dichte von 0,2 bis 0,5 g/cm3 und einer Partikelgröße von etwa 0,5 bis 2,5 mm hergestellt werden.
  • Falls die Dichte des expandierten Vermiculits 0,6 oder mehr beträgt, da aufgrund einer hohen Gesamtdichte nach dem Mischen und der Koagulation eines Wasserglases keine große Gewichtsreduktion erreicht werden kann, kann die Dichte des expandierten Vermiculits 0,5 g/cm3 oder weniger oder 0,2 bis 0,5 g/cm3 betragen.
  • Das Bindemittel erzeugt möglicherweise kein Gas in dem schmelzflüssigen Aluminiummetall und kann eine Hitzebeständigkeit aufweisen, dass es gegenüber dem schmelzflüssigen Aluminiummetall beständig ist. Zudem hat das Bindemittel möglicherweise keine Reaktivität mit Aluminium und kann aus dem Wasserglas (Na2O 8–10% + SiO2 28–30% + H2O 60–64%) gebildet werden, so dass der expandierte Vermiculit gut in einen Pastenzustand vermischt wird.
  • Da der Gehalt an Wasserglas (Na2O 8–10% + SiO2 28–30% + H2O 60–64%) in einer Beziehung zur Dichte des Radkerns steht, muss nur eine angemessene Menge an Wasserglas, bezogen auf den expandierten Vermiculit, beigemischt werden, und das Wasserglas kann in einem Volumenverhältnis von 2 bis 7%, bezogen auf den expandierten Vermiculit, mit dem expandierten Vermiculit über eine Sprayform gemischt werden.
  • Der Aluminiumstab 300 dient der Montage des Radkerns 200 in der Aluminiumrad-Gießform und kann einen Durchmesser von 2 bis 3 mm haben. Das Montageloch kann einen Durchmesser haben, der kleiner ist als ein Durchmesser des Aluminiumstabs 300, zum Beispiel einen Durchmesser von 1 bis 2 mm, so dass der Aluminiumstab 300 eingepresst und eingeführt werden kann.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für ein Fahrzeug gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend detaillierter beschrieben.
  • Zunächst wird ein Radkern gestaltet, der in das Aluminiumrad für ein Fahrzeug eingebracht werden soll, wobei die Steifigkeit und Härte des Rads nicht beeinträchtigt wird, und eine Form zur Herstellung des gestalteten Radkerns wird hergestellt.
  • Das Material niedriger Dichte, dessen Partikel auf eine festgelegte Größe pulverisiert sind und dessen Dichte niedriger ist als die Dichte von Aluminium, zum Beispiel der expandierte Vermiculit mit der Partikelgröße von etwa 0,5 bis 2,5 mm und der Dichte von 0,2 bis 0,5 g/cm3, wird bei S10 hergestellt, und das Bindemittel, zum Beispiel das Wasserglas (Na2O 8–10% + SiO2 28–30% + H2O 60–64%) wird dem Material niedriger Dichte zugeführt und mit diesem im Schritt S20 gemischt, so dass das expandierte Material in den Pastenzustand gemischt wird.
  • Nachdem die Radkern-Herstellungsform auf etwa 200 bis 350°C erhitzt wurde, wird der mit dem Wasserglas gemischte expandierte Vermiculit in die Radkern-Herstellungsform bei S30 eingespritzt und die Radkern-Herstellungsform wird geschlossen. Ein Druck von etwa 5 bis 20 bar wird angelegt und für 1 bis 5 Minuten aufrechterhalten, um das mit dem Wasserglas gemischte expandierte Material vollständig zu verfestigen, und der hergestellte Radkern 200 wird aus der Radkern-Herstellungsform in Schritt S40 ausgeworfen.
  • Der in dem Radkern-Auswurfschritt ausgeworfene Radkern 200 wird für das Gießen in Schritt S50 in der Aluminiumrad-Gießform montiert. Das bedeutet, die Bearbeitung der Aluminiumrad-Gießform zum Montieren eines Aluminiumstabs 300 an dem Radkern 200 wird in S51 durchgeführt, der Aluminiumstab 300, an dem die Steifigkeit und Härte des Rads nicht beeinträchtigt werden, wird in dem bearbeiteten Abschnitt des Radkerns 200 im Schritt S52 montiert und der Radkern 200, in dem der Aluminiumstab 300 montiert ist, wird in die Aluminiumrad-Gießform im Schritt S53 eingebracht.
  • Nach dem Schließen der Aluminiumrad-Gießform wird ein Druck von etwa 1 bis 2 bar für die Einspritzung des schmelzflüssigen Aluminiummetalls in die Niederdruck-Spritzgussmaschine im Schritt S60 angelegt und das Aluminiumrad 100, das durch Beendigung der Verfestigung des schmelzflüssigen Aluminiummetalls hergestellt wird, wird aus der Aluminiumrad-Gießform im Schritt S70 ausgeworfen.
  • Durch Einbringen des Radkerns mit der ultra-niedrigen Dichte im Vergleich zu Aluminium in das Aluminiumrad für ein Fahrzeug zur Herstellung des Aluminiumrads ist es möglich, die Gewichtsreduktion des Aluminiumrads zu maximieren und die Steifigkeit des Aluminiumrads maximal zu erhöhen, wobei gleichzeitig ein Design des Aluminiumrads für Fahrzeuge beibehalten wird. Insbesondere wird das Gewicht verringert, zum Beispiel 5 kg/Aluminiumrad, Geräusch-, Vibrations- und Härte-(NVH)-Eigenschaften werden verbessert und die dynamische Steifigkeit des Fahrzeugs wird um 5% erhöht.
  • Das Aluminiumrad 100 für ein Fahrzeug, das gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, kann einen Flanschabschnitt 110 und einen Speichabschnitt 120 umfassen, die auf einer Vorderseite des Rads 100 bereitgestellt werden, und einen Felgenabschnitt 130, auf dem ein Reifen (nicht dargestellt) montiert wird. Der Radkern 200 befindet sich im Inneren des Flanschabschnitts 110 und ist aus einem Material niedriger Dichte hergestellt, dessen Dichte niedriger ist als diejenige des Aluminiumrads 100, so dass das Gewicht verringert und gleichzeitig die Radsteifigkeit erhöht wird.
  • Ein hohler Abschnitt 111, in den der Radkern 200 eingebracht wird, kann in dem Flanschabschnitt 110 geformt werden. Der Radkern 200 kann einen Randabschnitt 210 beinhalten, der einen Außenrand bildet, sowie einen Speichenabschnitt 220, der sich einwärts zur Mitte des Radkerns 200 erstreckt und in einem festgelegten Abstand auf einem inneren Umfang des Randabschnitts 210 platziert ist.
  • Der Aluminiumstab 300 für die Montage in der Aluminiumrad-Gießform (nicht dargestellt) für ein Fahrzeug kann an dem Randabschnitt 210 montiert werden, und ein Montageloch (nicht dargestellt) für die Montage des Aluminiumstabs 300 kann an dem Randabschnitt 210 geformt werden.
  • Zudem dient der Aluminiumstab 300 der Montage des Radkerns 200 in der Aluminiumrad-Gießform und kann einen Durchmesser von 2 bis 3 mm besitzen.
  • Das Montageloch kann einen Durchmesser haben, der kleiner ist als derjenige des Aluminiumstabs 300, zum Beispiel einen Durchmesser von 1 bis 2 mm, so dass der Aluminiumstab 300 in das Montageloch eingepresst und eingeführt werden kann.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, durch Einbringen und Montieren des Radkerns 200 aus dem Material niedriger Dichte in den/dem hohlen Abschnitt 111, der in dem Flanschabschnitt 110 des Aluminiumrads 100 geformt ist, das Gewicht des Aluminiumrads signifikant zu verringern und die Steifigkeit des Aluminiumrads zu erhöhen, wobei gleichzeitig ein Design des Aluminiumrads wie im Stand der Technik beibehalten wird. Insbesondere kann das Gewicht des Aluminiumrads verringert werden, zum Beispiel 5 kg, NVH-Eigenschaften können verbessert werden und die dynamische Steifigkeit kann 5% verbessert werden.
  • Die Erfindung wird zwar in Verbindung mit dem beschrieben, was hier als praktische beispielhafte Ausführungsformen angesehen wird, aber es sollte selbstverständlich sein, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass im Gegenteil beabsichtigt ist, dass verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen vom Geist und Umfang der beigefügten Patentansprüche mit umfasst werden sollen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2014-0031680 [0001]

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumrads für ein Fahrzeug, umfassend: einen Schritt zum Herstellen eines Materials niedriger Dichte, bei dem ein Material niedriger Dichte aus pulverisierten Partikeln mit einer festgelegten Partikelgröße und einer Dichte, die niedriger ist als eine Dichte von Aluminium, hergestellt wird, einen Bindemittel-Mischschritt, bei dem dem Material niedriger Dichte ein Bindemittel zugeführt wird und sie in einen Pastenzustand gemischt werden, einen Schritt zum Einspritzen von Material niedriger Dichte, bei dem eine Radkern-Herstellungsform auf 200 bis 350°C erhitzt und dann das mit dem Bindemittel gemischte Material niedriger Dichte in die Radkern-Herstellungsform eingespritzt wird, einen Radkern-Auswurfschritt, bei dem die Radkern-Herstellungsform geschlossen wird, ein Druck von etwa 5 bis 20 bar angelegt wird, der Druck während 1 bis 5 Minuten aufrechterhalten wird, um das Material niedriger Dichte vollständig zu verfestigen, und der hergestellte Radkern aus der Radkern-Herstellungsform ausgeworfen wird, und einen Radkern-Montageschritt, bei dem der im Radkern-Auswurfschritt ausgeworfene Radkern in eine Aluminiumrad-Gießform eingebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das zudem umfasst: einen Schritt zum Einspritzen von schmelzflüssigem Aluminiummetall, bei dem die Aluminiumrad-Gießform geschlossen und ein Druck von etwa 1 bis 2 bar in einer Niederdruck-Spritzgießmaschine angelegt wird und dann das schmelzflüssige Aluminiummetall eingespritzt wird, und einen Aluminiumrad-Auswurfschritt, bei dem das Aluminiumrad, nachdem das schmelzflüssige Aluminiummetall verfestigt ist, aus der Aluminiumrad-Gießform ausgeworfen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Radkern-Montageschritt Folgendes beinhaltet: einen Bearbeitungsschritt, bei dem die Aluminiumrad-Gießform für die Montage eines Aluminiumstabs an dem Radkern bearbeitet wird, einen Aluminiumstab-Montageschritt, bei dem der Aluminiumstab an einem bearbeiteten Abschnitt des Radkerns montiert wird, und einen Radkern-Einbringschritt, bei dem der Radkern, an dem der Aluminiumstab montiert ist, in der Aluminiumrad-Gießform montiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Material niedriger Dichte aus einem expandierten Vermiculit mit einer Dichte von 0,2 bis 0,5 g/cm3 und einer Partikelgröße von etwa 0,5 bis 2,5 mm hergestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Bindemittel aus einem Wasserglas hergestellt wird, so dass der expandierte Vermiculit gut in den Pastenzustand gemischt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei: das Wasserglas in einem Volumenverhältnis von 2 bis 7%, bezogen auf den expandierten Vermiculit, mit dem expandierten Vermiculit über eine Sprayform gemischt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei: der Bearbeitungsschritt Formen von mindestens einem Montageloch oder mehreren Montagelöchern für die Montage des Aluminiumstabs in dem Radkern beinhaltet.
  8. Aluminiumrad für ein Fahrzeug, hergestellt gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Aluminiumrads für Fahrzeuge nach Anspruch 1, umfassend: einen Flanschabschnitt und einen Speichabschnitt, bereitgestellt auf einer Vorderseite, einen Felgenabschnitt, auf dem ein Reifen montiert wird, und einen Radkern, der im Inneren des Flanschabschnitts platziert wird und aus einem Material niedriger Dichte hergestellt ist, dessen Dichte niedriger ist als diejenige von Aluminium für das Aluminiumrad, so dass eine Verringerung im Gewicht des Aluminiumrads erzielt und die Radsteifigkeit erhöht wird.
  9. Aluminiumrad für Fahrzeuge nach Anspruch 8, wobei: ein hohler Abschnitt, in dem der Radkern platziert wird, in dem Flanschabschnitt geformt wird.
  10. Aluminiumrad für Fahrzeuge nach Anspruch 8, wobei: der Radkern einen Randabschnitt beinhaltet, der darauf einen Außenrand besitzt, und der Speichenabschnitt sich zur Mitte des Radkerns erstreckt und in einem festgelegten Abstand auf dem inneren Umfang des Randabschnitts platziert ist.
  11. Aluminiumrad für Fahrzeuge nach Anspruch 10, wobei: ein Aluminiumstab in einer Aluminiumrad-Gießform an dem Randabschnitt montiert wird.
  12. Aluminiumrad für Fahrzeuge nach Anspruch 11, wobei: ein Montageloch für die Montage des Aluminiumstabs an dem Randabschnitt geformt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bearbeiten ein Fräsverfahren umfasst.
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