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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung betrifft allgemein eine Radbaugruppe sowie ein Verfahren zum Herstellen der Radbaugruppe.
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HINTERGRUND
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Fahrzeuge sind Straßengeräusch ausgesetzt, das durch akustische Resonanzen bewirkt wird, die mit einer Radbaugruppe des Fahrzeugs in Verbindung stehen. Die Radbaugruppe weist ein Rad mit einem daran montierten Reifen auf. Das Rad weist einen Stern- bzw. Speichenabschnitt auf, der radial einen Felgenabschnitt um eine Zentralachse trägt. Straßengeräusch steht in einem Reifenhohlraum der Radbaugruppe in Resonanz, der zwischen dem Felgenabschnitt des Rades und dem Reifen definiert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist eine Radbaugruppe vorgesehen. Die Radbaugruppe weist ein Rad auf, das konzentrisch um eine Zentralachse angeordnet ist. Das Rad weist eine radiale Außenfläche relativ zu der Zentralachse auf. Ein geschäumter Aluminiumabschnitt wird von dem Rad getragen. Der geschäumte Aluminiumabschnitt weist eine Mehrzahl von Poren auf, die so angeordnet sind, um einen offenzelligen Schaum zu definieren. Die Mehrzahl von Poren des geschäumten Aluminiumabschnittes ist in Fluidkommunikation mit der radialen Außenfläche des Rades angeordnet, um Geräusch von einem Inneren eines Reifenhohlraums der Radbaugruppe zu absorbieren.
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Es ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer Radbaugruppe vorgesehen. Das Verfahren umfasst, dass ein Rad so gegossen wird, dass es einen Speichenabschnitt aufweist, der radial einen Felgenabschnitt um eine Zentralachse trägt, und ein geschäumter Aluminiumabschnitt gegossen wird, um eine Mehrzahl von Poren zu definieren, die eine Porengröße zwischen 0,1 mm und 4,0 mm aufweisen. Der geschäumte Aluminiumabschnitt ist an dem Rad so befestigt, dass die Mehrzahl von Poren in Fluidkommunikation mit einer äußeren radialen Fläche des Felgenabschnitts angeordnet ist.
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Demgemäß dient der geschäumte Aluminiumabschnitt dazu, Straßengeräusch, das mit dem Reifenhohlraum in Resonanz steht, zu dämpfen oder zu unterdrücken. Der geschäumte Aluminiumabschnitt sieht kleine Porengrößen vor, die es schwierig machen, dass Geräusch hindurchgelangen kann, wodurch Geräusch von dem Reifenhohlraum absorbiert wird. Zusätzlich kann der geschäumte Aluminiumabschnitt einteilig mit anderen Abschnitten der Radbaugruppe gegossen sein, wie dem Speichenabschnitt oder dem Felgenabschnitt des Rades. Ferner ist der geschäumte Aluminiumabschnitt stark genug, eine strukturelle, Last tragende Komponente der Radbaugruppe zu bilden, und hält über die Lebensdauer des Rades.
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Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Moden zur Ausführung der Lehren in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Schnittansicht einer ersten alternativen Ausführungsform einer Radbaugruppe parallel zu einer Zentralachse.
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2 ist eine schematische Schnittansicht der ersten alternativen Ausführungsform der in 1 gezeigten Radbaugruppe rechtwinklig zu der Zentralachse.
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3 ist eine schematische Schnittansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform der Radbaugruppe parallel zu der Zentralachse.
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4 ist eine schematische Schnittansicht der zweiten alternativen Ausführungsform der in 3 gezeigten Radbaugruppe rechtwinklig zu der Zentralachse.
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5 ist eine schematische Schnittansicht einer dritten alternativen Ausführungsform der Radbaugruppe parallel zu der Zentralachse.
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6 ist ein schematischer Schnitt eines geschäumten Aluminiumabschnittes der Radbaugruppe.
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7 ist eine schematische Schnittansicht einer vierten alternativen Ausführungsform der Radbaugruppe parallel zu der Zentralachse.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Der Fachmann erkennt, dass Begriffe, wie ”über”, ”unter”, ”aufwärts”, ”abwärts”, ”oben”, ”unten”, etc. beschreibend für die Figuren verwendet sind und keine Beschränkungen hinsichtlich des Schutzumfangs der Offenbarung, wie durch die angefügten Ansprüche definiert ist, darstellen. Ferner können die Lehren in Bezug auf funktionale und/oder logische Blockkomponenten und/oder verschiedene Prozessschritte beschrieben sein. Es sei zu verstehen, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten bestehen können, die zur Ausführung der festgelegten Funktionen konfiguriert sind.
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Bezug nehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile angeben, ist eine Radbaugruppe allgemein mit 20 gezeigt. Die Radbaugruppe 20 dient für ein Fahrzeug, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, ein Auto oder einen Lastwagen, und weist ein Rad 22 auf, an dem ein Luftreifen 24 montiert ist.
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Das Rad 22 ist konzentrisch um eine Zentralachse 26 angeordnet. Typischerweise ist das Rad 22 an einer Nabe (nicht gezeigt) montiert, die sich um die Zentralachse 26 dreht. Das Rad 22 kann einen Speichenabschnitt 28 und einen Felgenabschnitt 30 aufweisen. Der Speichenabschnitt 28 trägt radial den Felgenabschnitt 30 um die Zentralachse 26. Das Rad 22 und insbesondere der Felgenabschnitt 30 des Rades 22 weisen eine radiale Außenfläche 32 relativ zu der Zentralachse 26 auf. Die radiale Außenfläche 32 erstreckt sich umfangsmäßig um eine Außenfläche des Felgenabschnitts 30 relativ zu und um die Zentralachse 26. Demgemäß kann die radiale Außenfläche 32 als die äußere oder Außenseite des Felgenabschnitts 30 des Rades 22 definiert sein. Der Speichenabschnitt 28 kann in einer beliebigen gewünschten, ästhetisch ansprechenden Konfiguration konfiguriert sein und kann allgemein als eine im Wesentlichen massive Scheibe oder eine Mehrzahl von Speichen konfiguriert sein, die radial von der Zentralachse 26 wegführen.
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Der Reifen 24 ist an dem Rad 22 auf eine in der Technik bekannte Weise montiert. Der Reifen 24 weist zwei gegenüberliegende Seitenwände 34 und eine Endwand 36 auf. Die Endwand 36 ist radial auswärts der radialen Außenfläche 32 des Felgenabschnitts 30 relativ zu der Zentralachse 26 beabstandet. Die Seitenwände 34 des Reifens 24 erstrecken sich von der Endwand 36 zu dem Felgenabschnitt 30 und sind in Verriegelungseingriff mit dem Felgenabschnitt 30 des Rades 22 befestigt, wie bekannt ist. Der Reifen 24 und das Rad 22, insbesondere der Felgenabschnitt 30 des Rades 22, wirken zusammen, um einen Reifenhohlraum 38 zwischen der radialen Außenfläche 32 des Rades 22 und dem Reifen 24 zu definieren.
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Die Radbaugruppe 20 weist ferner einen geschäumten Aluminiumabschnitt 40 auf. Der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 wird von dem Rad 22 getragen. Der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 ist ein Metallschaum, der aus Aluminium hergestellt ist und das eine Mehrzahl von Poren 42 definiert, wie am besten in 6 zu sehen ist. Wie hier verwendet ist, ist das geschäumte Aluminium ein Metallschaum, der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und einen großen Volumenanteil von gasgefüllten Poren 42 oder Zellen aufweist. Die Poren 42 stehen in Fluidkommunikation miteinander, um ein verbundenes Netzwerk zu bilden, und definieren einen offenzelligen Schaum. Das geschäumte Aluminium weist eine sehr hohe Porosität auf.
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Die Mehrzahl von Poren 42 des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 sind in Fluidkommunikation mit der radialen Außenfläche 32 des Rades 22 angeordnet. Genauer ist die Mehrzahl von Poren 42 in Fluidkommunikation mit dem Reifenhohlraum 38 angeordnet, der zwischen dem Reifen 24 und der radialen Außenfläche 32 des Felgenabschnittes 30 des Rades 22 definiert ist. Der hier verwendete Begriff ”Fluidkommunikation” ist so definiert, in der Lage zu sein, ein Gas dazwischen zu leiten. Demgemäß können, da die Mehrzahl von Poren 42 in Fluidkommunikation mit dem Reifenhohlraum steht, Gase von dem Reifenhohlraum zu und durch die Mehrzahl von Poren gelangen. Wenn die Mehrzahl von Poren 42 des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 in Fluidkommunikation mit dem Reifenhohlraum 38 angeordnet ist, wird eine Kommunikation von Schallwellen, die während des Betriebs des Fahrzeugs erzeugt werden, zwischen dem Reifenhohlraum 38 und der Mehrzahl von Poren 42 des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 ermöglicht. Die Mehrzahl von Poren 42 erzeugt ein gewundenes Netzwerk oder einen gewundenen Pfad, durch den die Gase strömen können. Die Mehrzahl von Poren 42 ist in den Figuren nur schematisch gezeigt. Es sei angemerkt, dass die Mehrzahl von Poren in drei Dimensionen vorliegt, so dass die Mehrzahl von Poren 42 in Fluidkommunikation mit anderen Poren entweder über oder unterhalb der Seite, wie in den Figuren zu sehen ist, verbunden sein können. Somit sei angemerkt, dass die Mehrzahl von Poren miteinander in Fluidkommunikation verbunden sind, um das gewundene Netz oder den gewundenen Pfad zu definieren. Die Schallwellen können auch durch dieses gewundene Netz gelangen, das durch die Mehrzahl von Poren 42 gebildet ist, wodurch der Schall dissipiert oder absorbiert wird. Demgemäß ist der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 ein Schalldämpfer für die Radbaugruppe 20.
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Jede der Mehrzahl von Poren 42 weist eine Größe der Poren 42 auf. Die Form jede der Mehrzahl von Poren 42 kann gleichförmig sein, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, eine im Wesentlichen kugelförmige Form, oder kann zwischen den verschiedenen Poren 42 variieren. Wie hier verwendet ist, kann die Größe der Poren 42 als die maximale Distanz über den durch jede Pore 42 definierten Hohlraum definiert sein. Wenn beispielsweise die Pore 42 eine Kugelform definiert, kann dann die Größe der Pore 42 als der Durchmesser der Kugel definiert sein. Jedoch sei, da die Poren 42 eine nicht-standardmäßige geometrische Form, zum Beispiel nicht kugelförmig, aufweisen können, angemerkt, dass die Poren 42 keinen Durchmesser definieren müssen, wie allgemein zu verstehen sei. Demgemäß ist die Größe der Pore 42 hier als die maximale Distanz über den durch die spezifische Pore 42 definierten Hohlraum definiert. Bevorzugt beträgt die Größe der Pore 42 eine der Mehrzahl von Poren 42 zwischen 0,1 mm und 4,0 mm. Jedoch sei angemerkt, dass sich die Größe der Pore 42 von dem hier bereitgestellten beispielhaften Bereich unterscheiden kann.
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Wie oben angemerkt ist, weist der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 eine Porosität, d. h. eine Dichte der Poren 42 auf. Der hier verwendete Begriff der Dichte der Poren 42 ist die Anzahl von Poren 42 pro Volumeneinheit des geschäumten Aluminiumabschnittes 40. Die Dichte der Poren 42 kann über einen Querschnitt des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 gleichförmig sein. Alternativ dazu kann die Dichte der Poren 42 über einen Querschnitt des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 variieren, um im Wesentlichen eine Mehrzahl von Querschnittsbereichen innerhalb des Querschnitts des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 zu definieren. Demgemäß kann jeder Querschnittsbereich des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 eine andere Dichte der Poren 42, als ein benachbarter Querschnittsbereich, aufweisen. Beispielsweise kann Bezug nehmend auf 6 ein geschäumter Aluminiumabschnitt 40 einen ersten Bereich 46, der Poren 42 mit einer größeren ersten Porengröße 48 aufweist, und einen zweiten Bereich 50 definieren, der Poren 42 mit einer kleineren zweiten Porengröße 52 aufweist. Da die Poren 42 des ersten Bereichs 46 eine größere Größe der Poren 42 aufweisen, braucht der erste Bereich 46 nicht so viele Poren 42 einzuschließen, wie der zweite Bereich 50. Somit kann der zweite Bereich 50 eine höhere Dichte der Poren 42 aufweisen, als der erste Bereich 46. Die Größe, Dicke, Dichte der Poren 42 und Größe der Poren 42 der verschiedenen Bereiche des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 können so konfiguriert sein, die Geräuschabsorptionsfähigkeit des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 zu optimieren. Während 6 nur 2 verschiedene Bereiche zeigt, sei angemerkt, dass der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 eine beliebige Anzahl von Bereichen aufweisen kann.
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Der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 kann einteilig mit dem Rad 22, d. h. einem von dem Felgenabschnitt 40 oder dem Speichenabschnitt 28 gegossen sein. Wie hier verwendet ist, ist der Begriff ”einteilig gegossen” als gleichzeitiges Gießen aus demselben Material in einem einzelnen Prozess definiert. Alternativ dazu kann der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 an dem Rad 22 auf irgendeine andere Weise befestigt sein. Beispielsweise kann der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 entweder an dem Felgenabschnitt 30 oder dem Abschnitt des Rades 22 durch Schweißen des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an das Rad 22, Kleben des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an das Rad 22, Klemmen des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an das Rad 22 oder Anbringen des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an dem Rad 22 mit Befestigungselementen, wie Bolzen oder Schrauben, befestigt werden.
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Der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 kann auf vielen verschiedenen Wegen konfiguriert werden. Bezug nehmend auf die 1 und 2 ist der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 an der radialen Außenfläche 32 des Felgenabschnitts 30 befestigt gezeigt und erstreckt sich 360° um die Zentralachse 26. Jedoch muss sich der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 nicht vollständig um den Außenumfang des Rades 22 erstrecken. Vielmehr kann der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 eine Mehrzahl von Segmenten aufweisen, die um die Zentralachse 26 in einer rotatorisch ausgeglichenen Konfiguration verteilt sind. Beispielsweise weist Bezug nehmend auf die 3 und 4 der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 ein erstes Segment 54 und ein zweites Segment 56 auf, die an diametral gegenüberliegenden Seiten des Felgenabschnitts 30 über die Zentralachse 26 positioniert sind. Das erste Segment 54 und das zweite Segment 56 des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 sind an der äußeren radialen Fläche des Felgenabschnitts 30 des Rades 22 befestigt gezeigt. Während die 3 und 4 nur das erste Segment 54 und das zweite Segment 56 zeigen, sei angemerkt, dass der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 eine beliebige Anzahl von Segmenten aufweisen kann.
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Wie oben angemerkt ist, kann der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 alternativ von dem Speichenabschnitt 28 des Rades 22 getragen sein. Bezug nehmend auf 5 definiert das Rad 22 einen Hohlraum 58, wobei der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 in dem Hohlraum 58 angeordnet ist. Genauer definiert der Speichenabschnitt 28 des Rades 22 den Hohlraum 58. Während 5 nur einen einzelnen Hohlraum 58 zeigt, sei angemerkt, dass das Rad 22 mehrere Hohlräume definieren kann, die um die Zentralachse 26 in einer rotatorisch ausgeglichenen Konfiguration beabstandet sind. Der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 kann in den Hohlraum 58 gegossen oder gleichzeitig mit dem Speichenabschnitt 28 hergestellt werden. Während 5 den geschäumten Aluminiumabschnitt 40 in dem durch den Speichenabschnitt 28 des Rades 22 definierten Hohlraum 58 angeordnet zeigt, sei angemerkt, dass der Speichenabschnitt 28 den Hohlraum 58 nicht definieren muss. Vielmehr kann der Felgenabschnitt 30 alternativ den Hohlraum 58 definieren. Beispielsweise wird Bezug auf 7 genommen. Eine Hohlraumwand 64, die mit dem Reifenhohlraum in Kontakt steht, kann mikroperforierte Löcher 52 mit Größen zwischen 0,1 mm und 4,0 mm aufweisen, um die Resonanzfluidenergie des Reifenhohlraums zu dissipieren. Der Hohlraum 58 ist zwischen der Hohlraumwand 64 und dem Felgenabschnitt 30 definiert, wobei der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 in dem Hohlraum 58 angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 den Hohlraum 58 nicht vollständig füllen muss. Zusätzlich kann die Hohlraumwand 64 auch aus einem Aluminiumschaum hergestellt sein.
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Um eine Fluidkommunikation zwischen dem Reifenhohlraum 38 und den Poren 42 des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 beizubehalten, kann der Felgenabschnitt 30 eine Durchbrechung 60 definieren, die sich zwischen dem Hohlraum 58 und der radialen Außenfläche 32 des Rades 22 erstreckt und in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 58 und der radialen Außenfläche 32 des Rades 22, d. h. dem Reifenhohlraum 38, steht. Die Durchbrechung 60 ermöglicht, dass Schallwellen von dem Reifenhohlraum 38 in die Poren 42 des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 durch das gewundene Netz oder den gewundenen Pfad, das/der durch die Mehrzahl von Poren definiert ist, gelangen können. Die Durchbrechung 60 kann so bemessen sein, die Schallabsorptionsfähigkeiten des geschäumten Aluminiums zu maximieren, um Geräusch innerhalb eines spezifischen Frequenzbereiches spezifisch zu dämpfen. Zusätzlich kann das Rad 22 mehrere Durchbrechungen 60 für jeden Hohlraum 58 definieren.
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Die Radbaugruppe 20 kann durch Gießen des Rades 22 hergestellt werden. Genauer wird das Rad 22 mit dem Speichenabschnitt 28 und dem Felgenabschnitt 30 gegossen. Bevorzugt wird das Rad 22 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gegossen. Es sei jedoch angemerkt, dass das Rad 22 aus irgendeinem anderen Metall gegossen werden kann. Das Rad 22 kann unter Verwendung irgendeines geeigneten Gießprozesses gegossen werden, der dem Fachmann bekannt ist. Wenn das Rad 22 einen Hohlraum 58 definieren soll, wie in 5 gezeigt ist, sei dann angemerkt, dass das Gießen des Rades 22 ein Gießen des Rades 22, um den Hohlraum 58 in einem oder beiden des Speichenabschnitts 28 und des Felgenabschnitts 30 zu definieren, umfasst.
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Der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 kann ebenfalls gegossen werden. Der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 wird gegossen, um die Mehrzahl von Poren 42 zu definieren, wobei jede der Poren 42 eine Größe der Poren 42 zwischen 0,1 mm und 4,0 mm aufweist. Wenn der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 in dem Hohlraum 58 des Rades 22 anzuordnen ist, sei dann angemerkt, dass das Gießen des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 umfasst, dass der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 in den Hohlraum 58, der durch das Rad 22 definiert ist, gegossen wird. Ferner kann der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 so gegossen werden, dass er die Mehrzahl verschiedener Querschnittsbereiche aufweist, wobei jeder der Mehrzahl von Querschnittsbereichen eine verschiedene Dichte der Poren 42 aufweist.
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Der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 ist an dem Rad 22 befestigt, so dass die Mehrzahl von Poren 42 in Fluidkommunikation mit einer äußeren radialen Fläche des Felgenabschnitts 30 relativ zu der Zentralachse 26 angeordnet ist. Ein Befestigen des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an dem Rad 22 kann ein einteiliges Gießen des Rades 22 und des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 gleichzeitig aus demselben Material umfassen, wie, jedoch nicht darauf beschränkt, Aluminium. Alternativ dazu kann ein Befestigen des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an dem Rad 22 ein Schweißen des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an das Rad 22, ein Kleben des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an das Rad 22, ein Klemmen des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an das Rad 22 oder ein Befestigen des geschäumten Aluminiumabschnitts 40 an dem Rad 22 umfassen. Sobald der geschäumte Aluminiumabschnitt 40 an dem Rad 22 befestigt ist, kann der Reifen 24 an dem Rad 22 montiert werden, wie es dem Fachmann bekannt ist.
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Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, jedoch ist der Schutzumfang der Offenbarung ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Moden und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Lehren detailliert beschrieben worden sind, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der in den angefügten Ansprüchen definierten Offenbarung vorhanden.
