DE102020100694B3

DE102020100694B3 - Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs sowie Gießwerkzeug zur Herstellung einer Kraftwagenfelge

Info

Publication number: DE102020100694B3
Application number: DE102020100694.2A
Authority: DE
Inventors: Jaan Mattes Reiling; Jan Gaugler; Marc Hummel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2040-01-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftwagenfelge (2) ein auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn (8) und einem Innenhorn (9) begrenztes Felgenbett (4), eine Nabe (6) mit einer Mittenausnehmung (10) und einem Lochkreis (11) sowie eine das Felgenbett (4) und die Nabe (6) miteinander verbindende Felgenmitte (5) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Kraftwagenfelge (2) einstückig und durchgehend in einer Gießform (3) durch Druckgießen eines Gießmaterials in einem Warmkammerverfahren hergestellt wird, wobei die Gießform (3) Bestandteil eines Gießwerkzeugs (1) ist, das zumindest in einem das Gießmaterial führenden Bereich aus einem gegenüber dem Gießmaterial beständigen Material besteht oder eine Beschichtung (21) aus diesem Material aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gießwerkzeug (1) zur Herstellung einer Kraftwagenfelge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftwagenfelge ein auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn und einem Innenhorn begrenztes Felgenbett, eine Nabe mit einer Mittenausnehmung und einem Lochkreis sowie eine das Felgenbett und die Nabe miteinander verbindende, insbesondere im Längsschnitt außermittig an dem Felgenbett angreifende Felgenmitte aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gießwerkzeug zur Herstellung einer Kraftwagenfelge.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift EP 0 301 472 B1 bekannt. Diese beschreibt ein Herstellverfahren für Leichtmetallguss-Räder für Personenkraftwagen, wobei eine nah-eutektische veredelte AISi-Legierung verwendet wird, die - neben Al - Gewichtsanteile von 9,5 % bis 12,5 % Silizium und Legierungsbestandteile wie maximal 0,2 % Eisen, maximal 0,05 % Mangan, maximal 0,1 % Titan, maximal 0,03 % Kupfer, maximal 0,05 % Zink sowie je höchstens 0,05 % und in der Summe höchstens 0,15 % sonstige Verunreinigungen enthält, und wobei die Räder nach dem Erstarren aus der Gießform entnommen und abgekühlt werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Legierung mindestens 0,05 bis höchstens 0,15 % Gewichtsanteile Magnesium enthält und dass die Räder von einer Temperatur - gemessen an deren Oberfläche - von mindestens 380 °C an Innenbereichen beziehungsweise Bereichen mit Massenkonzentrationen, wie Nabe und Schüssel von Rädern, unmittelbar beim Entnehmen aus der Gussform in Wasser abgeschreckt werden.
Weiterhin beschreibt die Druckschrift DE 601 28 114 T2 ein Metallfließsystem oder eine Gießrinnen-/Eingusskanal-Anordnung zur Verwendung bei der Herstellung von Druckgussstücken aus Aluminiumlegierungen, die sich beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, in einem geschmolzenen oder thixotropen Zustand befinden, das beziehungsweise die zur Verwendung bei verschiedenen Formen von Druckgießmaschinen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, bestehende Warmkammer- und Kaltkammer-Druckgießmaschinen geeignet ist.
Die Druckschrift DE 10 2011 014 249 A1 beschreibt einen Industrieofen, insbesondere Dosier- oder Warmhalteofen für eine Materialschmelze, insbesondere für flüssige Aluminium-Legierungen, umfassend ein zumindest einem Bodenbereich und einen Wandbereich aufweisendes Gehäuse und zumindest ein Heizelement, wobei an einer Innenseite des Gehäuses eine feuerfeste, eine Wanne für die Materialschmelze bildende Auskleidung vorgesehen ist. Dabei ist vorgesehen, dass das zumindest eine Heizelement im Boden- und/oder Wandbereich angeordnet und von der Auskleidung aufgenommen ist.
Die Druckschrift DE 10 2005 026 829 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer ein Felgenbett sowie einen Felgenstern aufweisenden Fahrzeugfelge, wobei zumindest der Felgenstern mittels eines Vakuum-Druckgießprozesses von flüssigem Aluminium oder einer flüssigen Aluminiumlegierung in eine der Form des Felgensterns ausbildenden Gussform hergestellt wird.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift WO 2012/ 076 008 A2 bekannt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten derartigen Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine besonders rasche und kostengünstige Herstellung der Kraftwagenfelge mit besonders filigranen Strukturen ermöglicht.
Dies wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Kraftwagenfelge einstückig und durchgehend in eine Gießform durch Druckgießen eines Gießmaterials in einem Warmkammerverfahren hergestellt wird, wobei die Gießform Bestandteil eines Gießwerkzeugs ist, das zumindest in einem das Gießmaterial führenden Bereich aus einem gegenüber dem Gießmaterial beständigen Material besteht oder eine Beschichtung aus diesem Material aufweist.
Die Kraftwagenfelge ist üblicherweise Bestandteil des Rads des Kraftfahrzeugs, wobei an dem Kraftfahrzeug mehrere Räder angeordnet sind, welche jeweils eine solche Kraftwagenfelge aufweisen. Das Kraftfahrzeug liegt in Form eines Kraftwagens vor und verfügt insoweit über mehr als zwei Räder, insbesondere über genau vier Räder. Die Kraftwagenfelge ist explizit für den Einsatz bei einem solchen als Kraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeug vorgesehen und ausgebildet. Die Kraftwagenfelge liegt also nicht als generische Kraftfahrzeugfelge vor, sondern ist für den Einsatz an dem Kraftwagen bestimmt und entsprechend ausgebildet.
Die Kraftwagenfelge weist als wesentliche Bestandteile das Felgenbett, die Felgenmitte und die Nabe auf. Das Felgenbett und die Nabe sind über die Felgenmitte miteinander verbunden, wobei zumindest das Felgenbett, die Felgenmitte und die Nabe einstückig und materialeinheitlich miteinander ausgebildet sind. Das Felgenbett, die Felgenmitte und die Nabe werden hierzu gleichzeitig miteinander ausgebildet, nämlich während eines einzigen Herstellungsschritts. Es ist also nicht vorgesehen, das Felgenbett, die Felgenmitte und die Nabe separat voneinander herzustellen und nachträglich aneinander zu befestigen. Vielmehr erfolgt die Herstellung gemeinsam, nämlich durch das Druckgießen des Gießmaterials in der Gießform.
Die Kraftwagenfelge weist eine Längsmittelachse auf, welche insbesondere einer Längsmittelachse der Nabe entspricht und bevorzugt mit einer späteren Drehachse des Rads zusammenfällt oder zumindest nahezu zusammenfällt. In axialer Richtung bezüglich dieser Längsmittelachse gesehen ist das Felgenbett auf gegenüberliegenden Seiten von dem Außenhorn und dem Innenhorn begrenzt. Das Außenhorn und das Innenhorn liegen insoweit auf gegenüberliegenden Seiten des Felgenbetts vor und schließen einen Reifenaufnahmebereich der Kraftwagenfelge im Längsschnitt bezüglich der Längsmittelachse gesehen zwischen sich ein. Der Reifenaufnahmebereich dient der Aufnahme eines Reifens, der zusammen mit der Kraftwagenfelge das Rad ausbildet. Reifenaufnahmebereich wird in radialer Richtung nach innen von dem Felgenbett und in axialer Richtung auf gegenüberliegenden Seiten von dem Außenhorn und dem Innenhorn begrenzt.
Besonders bevorzugt ist die gesamte Kraftwagenfelge in axialer Richtung beziehungsweise im Längsschnitt gesehen in einer ersten Richtung von dem Außenhorn und in einer zweiten Richtung von dem Innenhorn begrenzt, sodass das Außenhorn und das Innenhorn eine Gesamterstreckung der Kraftwagenfelge in axialer Richtung, entsprechend einer Breite der Kraftwagenfelge, definieren. Bei einer Montage des Rads an dem Kraftfahrzeug wird das Rad über ein Radlager an einem Radträger drehbar gelagert. Das Außenhorn liegt nach der Montage des Rads an dem Kraftfahrzeug auf einer von dem Radträger abgewandten Seite der Kraftwagenfelge und das Innenhorn auf einer dem Radträger zugewandten Seite der Kraftwagenfelge vor.
Das Außenhorn und das Innenhorn liegen in Form eines von dem Felgenbett ausgehenden Radialvorsprungs vor, der sich von dem Felgenbett in radialer Richtung nach außen erstreckt, wiederum bezogen auf die Längsmittelachse der Kraftwagenfelge. Selbstverständlich sind auch das Außenhorn und das Innenhorn einstückig und materialeinheitlich mit dem Rest der Kraftwagenfelge, insbesondere dem Felgenbett, der Fehlgenmitte und der Nabe ausgebildet. Sie werden insoweit gleichzeitig mit diesen bei dem Druckgießen ausgebildet.
Die Nabe verfügt über die Mittenausnehmung und den Lochkreis. Die Mittenausnehmung ist eine zentrale Ausnehmung zur Aufnahme einer Radnabe des Kraftfahrzeugs, an welcher das Rad bei der Montage an dem Kraftfahrzeug befestigt wird. Die Radnabe ist über das Radlager an dem Radträger drehbar gelagert. Der Lochkreis besteht aus mehreren entlang eines gedachten Kreises angeordneten Bohrungen, die jeweils zur Aufnahme eines Befestigungsmittels dienen, mithilfe dessen die Kraftwagenfelge an der Radnabe befestigt wird. Das Befestigungsmittel liegt beispielsweise in Form einer Schraube, eines Bolzens oder dergleichen vor.
Das Felgenbett und die Nabe sind über die Felgenmitte miteinander verbunden. Die Felgenmitte liegt also in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse gesehen zwischen dem Felgenbett und der Nabe vor. Sie erstreckt sich in radialer Richtung gesehen von der Nabe bis hin zu dem Felgenbett. Beispielsweise weist die Felgenmitte mehrere Speichen auf, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet beziehungsweise ausgebildet sind. Die Felgenmitte kann jedoch auch in Umfangsrichtung durchgehend ausgestaltet sein, insbesondere vollständig durchgehend.
Die Felgenmitte greift beispielsweise in axialer Richtung beziehungsweise im Längsschnitt gesehen außermittig an dem Felgenbett an. Das bedeutet, dass sie abseits eines Mittelpunkts des Felgenbetts in axialer Richtung in dieses übergeht. Bevorzugt greift die Felgenmitte mit einem Abstand von dem Mittelpunkt des Felgenbetts in axialer Richtung an, der bezogen auf eine Gesamterstreckung des Felgenbetts in axialer Richtung mindestens 10 %, mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 % oder mehr beträgt. Beispielsweise geht die Felgenmitte in axialer Richtung gesehen endseitig des Felgenbetts in dieses über. In diesem Fall mündet die Felgenmitte im Längsschnitt gesehen in Überdeckung mit dem Außenhorn oder dem Innenhorn, bevorzugt ersterem, in das Felgenbett ein. Aufgrund der außermittig an dem Felgenbett angreifenden Felgenmitte wirkt auf die Felgenmitte nach der Montage des Rads an dem Kraftfahrzeug nicht nur eine Kraft in radialer Richtung, sondern zusätzlich ein Biegemoment in axialer Richtung beziehungsweise in einer die Längsmittelachse der Kraftwagenfelge aufnehmenden gedachten Ebene. Hierdurch war es bislang notwendig, die Felgenmitte unter hohem Materialeinsatz entsprechend massiv auszubilden. Alternativ greift die Felgenmitte mittig an dem Felgenbett und/oder der Nabe an.
Im Längsschnitt gesehen weist das Felgenbett in axialer Richtung bevorzugt eine größere Erstreckung auf als die Felgenmitte und die Nabe. Insbesondere ist die axiale Erstreckung des Felgenbetts größer als die axiale Erstreckung der Nabe, welche wiederum größer ist als die axiale Erstreckung der Felgenmitte. Beispielsweise beträgt die axiale Erstreckung der Nabe bezogen auf die axiale Erstreckung des Felgenbetts höchstens 50 %, höchstens 40 %, höchstens 30 %, höchstens 25 % oder höchstens 20 %. Die axiale Erstreckung der Felgenmitte beträgt bezogen auf die axiale Erstreckung des Felgenbetts beispielsweise höchstens 25 %, höchstens 20 %, höchstens 15 %, höchstens 10 % oder höchstens 5 %. Durch die genannten Abmessungen wird eine von dem Felgenbett umgriffene Aufnahme für die Radnabe und/oder eine an dem Rad befestigte Bremsscheibe geschaffen, wobei die Radnabe und/oder die Bremsscheibe nach der Montage des Rads an dem Kraftfahrzeug in dieser Aufnahme vorliegen. Dies ist insbesondere bei dem außermittigen Angreifen der Felgenmitte an dem Felgenbett der Fall.
Die Kraftwagenfelge besteht durchgehend und materialeinheitlich aus dem Gießmaterial, nämlich dem Aluminium oder - bevorzugt - aus der Aluminiumlegierung. Dieses wird durch das Druckgießen verarbeitet. Bei dem Druckgießen kommt die Gießform zum Einsatz, mittels welcher die Kraftwagenfelge und damit zumindest das Felgenbett mitsamt dem Außenhorn und dem Innenhorn die Felgenmitte und die Nabe ausgebildet werden. Auch die Mittenausnehmung, welche im Übrigen auch als Radnabenaufnahme bezeichnet werden kann, wird vorzugsweise zumindest teilweise bei dem Druckgießen ausgebildet.
Das Druckgießen kann bei Normaldruck durchgeführt werden. Es kann jedoch auch in Form von Vakuumdruckgießen erfolgen. Das Vakuumdruckgießen zeichnet sich dadurch aus, dass die Gießform vor und/oder bei dem Einbringen des Gießmaterials in die Gießform zumindest teilweise evakuiert wird. Das bedeutet, dass die Gießform vor und/oder bei dem Einbringen des Gießmaterials mit einem Unterdruck beaufschlagt wird. Unter dem Unterdruck ist hierbei ein Druck zu verstehen, welcher gegenüber einem Einbringungsdruck, bei welchem das Gießmaterial in die Gießform eingebracht wird und/oder einem Umgebungsdruck in einer Außenumgebung der Gießform geringer ist. Beispielsweise beträgt der Unterdruck bezogen auf den Außendruck höchstens 50 %, höchstens 25 %, höchstens 10 % oder höchstens 5 %. Beispielsweise beträgt der Restdruck zwischen 50 mbar und 200 mbar. Unter dem Restdruck ist der absolute Druck in der Gießform zu verstehen.
Das Evakuieren der Gießform erfolgt beispielsweise mittels einer Unterdruckquelle, welche hierzu mit der Gießform in Strömungsverbindung gesetzt wird. Insbesondere wird die Gießform bereits vor dem Einbringen des Gießmaterials evakuiert. Beispielsweise erfolgt das Einbringen des Gießmaterials bei, insbesondere erst bei, Erreichen eines bestimmten Unterdrucks beziehungsweise Restdrucks in der Gießform. Es kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, die Gießform während des Einbringens des Gießmaterials zu evakuieren, also die Strömungsverbindung zwischen der Unterdruckquelle und der Gießform während des Einbringens des Gießmaterials in die Gießform aufrechtzuerhalten und die Unterdruckquelle zum Evakuieren der Gießform weiter zu betreiben. Hierdurch können besonders filigrane Strukturen der Kraftwagenfelge hergestellt werden.
Beispielsweise ist es vorgesehen, die Gießform zunächst mittels wenigstens einer Dichtung abzudichten, beispielsweise mittels einer Dichtschnur, insbesondere einer Silikondichtschnur. Anschließend wird das Gießmaterial in eine Gießkammer dosiert, die mit der Gießform strömungstechnisch verbunden ist. Hierzu ist die Gießkammer zumindest zeitweise mit einem Tiegel strömungstechnisch verbunden, in welchem das geschmolzene Gießmaterial bevorratet ist. Dann wird die Gießform mit dem Unterdruck beaufschlagt und das in der Gießkammer befindliche Gießmaterial in die Gießform hineingedrängt, insbesondere mittels eines druckbeaufschlagten Kolbens. Vorzugsweise besteht gleichzeitig die Strömungsverbindung zwischen der Gießkammer und dem Tiegel, insbesondere weiterhin. Das bedeutet, dass das Evakuieren der Gießkammer auch während des Einbringens des Gießmaterials erfolgt.
Die Gießform ist Bestandteil des Gießwerkzeugs, welches zum Druckgießen des Gießmaterials im Warmkammerverfahren vorgesehen und ausgebildet ist. Das Gießwerkzeug weist beispielsweise zusätzlich zu der Gießform einen Tiegel, einen Gießeinsatz, einen Kolben sowie einen Gießhals auf. In dem Tiegel wird das Gießmaterial vorgehalten, nämlich in geschmolzener Form. Bevorzugt ist der Tiegel zum Warmhalten und/oder Schmelzen des Gießmaterials beheizbar, vorzugsweise elektrisch beheizbar. Unter dem Warmhalten ist ein Temperieren des Gießmaterials derart zu verstehen, dass dieses eine Temperatur beibehält, die größer ist als seine Schmelztemperatur. Über den Gießeinsatz und den Gießhals kann das Gießmaterial aus dem Tiegel in Richtung der Gießform gefördert werden, nämlich bis in die Gießform hinein.
Hierzu ist der Kolben vorgesehen, der gemeinsam mit dem Gießeinsatz eine Gießkammer begrenzt. Der Kolben ist verlagerbar, sodass die Gießkammer ein variables, von der Stellung des Kolbens abhängiges Volumen aufweist. Die Gießkammer ist einerseits strömungstechnisch an den Tiegel und andererseits störungstechnisch an die Gießform angeschlossen. In einer ersten Stellung des Kolbens ist die Gießkammer strömungstechnisch mit dem Tiegel verbunden, sodass das Gießmaterial aus dem Tiegel in die Gießkammer einströmen kann beziehungsweise einströmt.
Anschließend wird der Kolben in Richtung einer zweiten Stellung verlagert. Bei diesem Verlagern wird die Strömungsverbindung zwischen der Gießkammer und dem Tiegel unterbrochen und das Volumen der Gießkammer verkleinert. Hierdurch wird das in der Gießkammer befindliche Gießmaterial aus dieser herausgedrängt, nämlich aufgrund der unterbrochenen Strömungsverbindung zwischen dem Tiegel und der Gießkammer in Richtung der Gießform beziehungsweise in die Gießform. Bevorzugt ist der Gießeinsatz zumindest bereichsweise in dem Tiegel angeordnet, sodass das in dem Gießeinsatz befindliche Gießmaterial weiterhin beheizt wird und im flüssigen Zustand verbleibt.
Aufgrund des hohen Schmelzpunkts des als Gießmaterial verwendeten Aluminiums beziehungsweise der als Gießmaterial verwendeten Aluminiumlegierung besteht bei üblichen Gießwerkzeugen die Gefahr, dass das Gießmaterial das Gießwerkzeug angreift, insbesondere den Gießhals, den Gießeinsatz und/oder den Kolben. Dies gilt insbesondere für Bereiche, in welchen ein hoher Druck und/oder eine Bewegung auftritt. Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, dass das Druckgießwerkzeug, nämlich insbesondere der Gießhals, der Gießeinsatz und/oder der Kolben, zumindest in dem das Gießmaterial führenden Bereich aus dem gegenüber dem Gießmaterial beständigen Material besteht oder eine Beschichtung aus diesem Material aufweist.
Unter dem das Gießmaterial führenden Bereich ist ein Bereich des Gießwerkzeugs zu verstehen, welcher während des Herstellens der Kraftwagenfelge, also während des Druckgießens, mit dem Gießmaterial in Berührung gerät oder zumindest zeitweise, also nur zeitweise oder permanent, mit dem Gießmaterial in Kontakt steht. Der Bereich umfasst somit beispielsweise eine Innenwand sowie eine Außenwand des Gießeinsatzes und/oder eine Wand des Kolbens, insbesondere eine der Gießkammer zugewandten Wand des Kolbens. Der das Gießmaterial führende Bereich ist insoweit nicht notwendigerweise zusammenhängend, sondern kann sich aus mehreren beabstandeten Teilbereichen zusammensetzen, welche zudem an unterschiedlichen Elementen des Gießwerkzeugs vorliegen können, beispielsweise an dem Gießeinsatz, dem Kolben und/oder dem Gießhals.
Es kann vorgesehen sein, dass der das Gießmaterial führende Bereich beziehungsweise die entsprechenden Teilbereiche vollständig aus dem beständigen Material bestehen. Alternativ können sie eine Beschichtung aus diesem Material aufweisen, nämlich eine das Gießmaterial führende Beschichtung. Das bedeutet, dass die Beschichtung auf derjenigen Seite des jeweiligen Elements des Gießwerkzeugs aufgebracht ist, auf welcher das Gießmaterial vorliegt. So können beispielsweise der Gießeinsatz und/oder der Gießhals lediglich innenseitig mit der Beschichtung versehen sein und außenseitig beschichtungsfrei ausgestaltet sein. Das Material ist derart gewählt, dass es auch bei einer während des Druckgießens auftretenden Temperatur nicht oder lediglich geringfügig mit dem Gießmaterial reagiert, sodass zum einen eine Verunreinigung des Gießmaterials unterbleibt und zum anderen eine hohe Standzeit des Druckgießwerkzeugs realisiert ist. Hierbei ist vor allem ein Ablegieren von Eisen aus den Komponenten des Gießwerkzeugs ein Problem, bei welchem das flüssige Aluminium Eisen des Werkzeugs auflöst und in das Aluminium übergeht.
Das beschriebene Vorgehen bei dem Herstellen der Kraftwagenfelge ermöglicht eine einfache, schnelle und kostengünstige Ausbildung der Kraftwagenfelge, welche gleichzeitig eine äußerst filigrane Struktur aufweist. Die schnelle Herstellung wird insbesondere durch das Druckgießen erzielt, bei welchem eine deutlich schnellere Füllung der Gießform erfolgt als bei einem Kokillengießen oder Niederdruckgießen, welches normalerweise zum Herstellen von Kraftwagenfelgen verwendet wird. Insgesamt lässt sich bereits durch das Druckgießen also die Taktung bei dem Herstellen der Kraftwagenfelge deutlich erhöhen, sodass in derselben Zeitspanne eine größere Anzahl an Kraftwagenfelgen herstellbar ist. Auch die Erstarrungszeit ist für das Druckgießen deutlich kürzer als für das Kokillengießen.
Eine weitere Erhöhung der Taktung ergibt sich durch die Verwendung des Warmkammerverfahrens, bei welchem stets geschmolzenes Gießmaterial in dem zu wenigstens einer Einspritzstelle führenden Gießhals vorliegt. Hierdurch ergibt sich zudem ein geringerer Angussanteil, welcher zusammen mit der Kraftwagenfelge erstarrt und anschließend von dieser separiert und erneut eingeschmolzen wird. Vielmehr entfällt dieser Anguss im Idealfall vollständig oder zumindest nahezu vollständig. Beispielsweise beträgt eine Taktzeit zum Herstellen der Kraftwagenfelge höchstens 60 Sekunden oder höchstens 90 Sekunden. Demnach ist eine äußerst rasche Herstellung der Kraftwagenfelge realisiert. Ein Vorteil ist dabei vor allem, dass das Gießmaterial im Gießhals nicht erstarrt, sondern weiterhin als Schmelze vorliegt.
Zumindest ein Teil der Angussmenge bleibt also flüssig und wird für den nächsten Gießlauf verwendet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kraftwagenfelge derart ausgebildet wird, dass sie wenigstens bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchstens 15 mm aufweist, und/oder eine Krümmung mit einem geringen Krümmungsradius von höchstens 4 mm aufweist, und/oder eine in axialer Richtung und in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung und in tangentialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse der Kraftwagenfelge verlaufende Entformungsfläche aufweist, die vollständig in einer gedachten Ebene liegt, wobei die Ebene mit der Längsmittelachse einen Winkel einschließt, der mindestens 0° und höchstens 4° beträgt
Die mittels des Druckgießens hergestellte Kraftwagenfelge zeichnet sich durch eine besonders geringe Wandstärke und/oder eine Krümmung mit einem besonders geringen Krümmungsradius und/oder durch das Vorliegen der Entformungsfläche aus. Unter der Wandstärke ist die Dicke der Wand der Kraftwagenfelge an wenigstens einer Stelle zu verstehen. Die geringe Wandstärke kann also zum Beispiel an dem Felgenbett, dem Außenhorn, dem Innenhorn, der Felgenmitte und/oder der Nabe vorliegen. Besonders bevorzugt liegt die geringe Wandstärke an der Felgenmitte vor. Ganz besonders bevorzugt stellt die geringe Wandstärke die größte Wandstärke dar, beispielsweise die größte Wandstärke des Außenhorns, die größte Wandstärke des Innenhorns und/oder die größte Wandstärke der Felgenmitte. Selbstverständlich kann sie auch die größte Wandstärke des Felgenbetts und/oder der Nabe sein. Beispielsweise liegt die geringe Wandstärke lediglich in dem Felgenbett und/oder der Felgenmitte vor, wohingegen die anderen Bereiche der Kraftwagenfelge Wandstärken aufweisen, die größer sind als die geringe Wandstärke, insbesondere durchgehend.
Die geringe Wandstärke beträgt höchstens 15 mm, höchstens 10 mm, höchstens 7,5 mm oder höchstens 5 mm, ist bevorzugt jedoch kleiner. Somit beträgt sie beispielsweise höchstens 4 mm, höchstens 3 mm, höchstens 2 mm oder höchstens 1,5 mm. Umgekehrt beträgt die geringe Wandstärke besonders bevorzugt mindestens 1,5 mm oder mindestens 2 mm. In anderen Worten beträgt die geringe Wandstärke zum Beispiel mindestens 1,5 mm und höchstens 5 mm, mindestens 1,5 mm und höchstens 4 mm, mindestens 1,5 mm und höchstens 3 mm, mindestens 1,5 mm und höchstens 2 mm oder in etwa oder genau 1,5 mm. Sie kann jedoch auch mindestens 2 mm und höchstens 5 mm, mindestens 2 mm und höchstens 4 mm, mindestens 2 mm und höchstens 3 mm oder genau 2 mm betragen.
Zusätzlich oder alternativ zu der geringen Wandstärke liegt die Krümmung mit dem geringen Krümmungsradius vor. Die Krümmung ist eine Krümmung einer Außenfläche beziehungsweise einer Außenumfangsfläche der Kraftwagenfelge. Die Außenfläche begrenzt eine Wandung der Kraftfahrzeugfelge nach außen. Die Krümmung kann an einer beliebigen Stelle der Kraftwagenfelge vorliegen, beispielsweise an dem Felgenbett, dem Außenhorn, dem Innenhorn, der Felgenmitte und/oder der Nabe. Die Krümmung ist insbesondere eine Übergangskrümmung zwischen zwei Flächen, welche - im Schnitt gesehen - gegeneinander angewinkelt sind und beispielsweise als plane Flächen vorliegen.
Die Krümmung erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkel von mindestens 30°, mindestens 45°, mindestens 60° oder mindestens 90°. Die Krümmung weist den geringen Krümmungsradius auf, welcher höchstens 4 mm beträgt, bevorzugt jedoch kleiner ist. Beispielsweise entspricht der geringe Krümmungsradius insoweit also beispielsweise einem Krümmungsradius von höchstens 3 mm, höchstens 2 mm, höchstens 1,5 mm oder höchstens 1 mm. Bevorzugt sind Krümmungsradien von höchstens 2 mm oder weniger. Umgekehrt kann der Krümmungsradius zusätzlich mindestens 0,25 mm, mindestens 0,5 mm oder mindestens 0,75 mm betragen.
Zusätzlich oder alternativ zu der geringen Wandstärke und/oder der Krümmung mit dem geringen Krümmungsradius kann die Kraftwagenfelge die Entformungsfläche aufweisen. Unter der Entformungsfläche ist eine ebene Fläche zu verstehen, die bei dem Druckgießen unmittelbar an der Gießform anliegt und entlang welcher nach dem Druckgießen das Entformen der Kraftwagenfelge aus der Gießform erfolgt. Die Entformungsfläche weist eine Erstreckung zumindest in axialer Richtung und in radialer Richtung und/oder - zusätzlich oder alternativ - in axialer Richtung und in tangentialer Richtung, jeweils bezüglich der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge auf. In jedem Fall weist die Entformungsfläche also eine Erstreckung in zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen auf und liegt insoweit vollständig in der gedachten Ebene.
Das Entformen der Kraftwagenfelge erfolgt in derselben Richtung. Beispielsweise wird ein Teil der Gießform nach dem Druckgießen in Richtung der Längsmittelachse, also in axialer Richtung, zum Öffnen der Gießform und zum Entnehmen der Kraftwagenfelge aus der Gießform verlagert. Das bedeutet, dass eine während des Druckgießens an der Entformungsfläche anliegende und diese ausbildende Gießformfläche der Gießform nach dem Druckgießen entlang der Längsmittelachse verlagert wird. Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge muss ein Entformungswinkel, also ein zwischen der Entformungsfläche und der Längsmittelachse vorliegender Winkel, mindestens 5° betragen, um ein ordnungsgemäßes Entformen sicherzustellen.
Aufgrund des einstückigen und durchgehenden Ausbildens der Kraftwagenfelge durch Druckgießen aus Aluminium beziehungsweise der Aluminiumlegierung ist jedoch ein deutlich geringerer Winkel realisierbar. Der Winkel zwischen der Entformungsfläche beziehungsweise zwischen der die Entformungsfläche vollständig aufnehmenden Ebene und der Längsmittelachse beträgt insoweit infinitesimal mehr als 0° und 4°, diese Werte jeweils einschließend. Es kann also vorgesehen sein, dass die Entformungsfläche nahezu parallel zu der Längsmittelachse verläuft, sodass bei dem Entformen ein nahezu paralleles Verlagern der Gießformfläche und der Entformungsfläche auftritt. Unter dem Winkel von 0° ist zu verstehen, dass die Ebene und die Längsmittelachse ineinander liegen oder parallel zueinander verlaufen. Der Winkel beträgt beispielsweise mindestens 0,5°, mindestens 1° oder mindestens 1,5°. Höchstens ist jedoch ein Winkel von 4° vorgesehen. Beispielsweise beträgt der Winkel höchstens 3,0°, höchstens 2,0°, höchstens 1,5°, höchstens 1,0° oder höchsten 0,5°. Bevorzugt sind hierbei die kleineren Winkel von höchstens 2,0° und weniger.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Gießwerkzeug ein Zwei-Platten-Druckgießwerkzeug verwendet wird. Das bedeutet, dass die Gießform zwischen zwei Platten des Druckgießwerkzeugs angeordnet ist und der Gießhals unmittelbar bis hin zu einer der Platten ragt, wobei in dieser Platte die wenigstens eine Einspritzstelle vorliegt, an welcher das Gießmaterial während des Druckgießens in die Gießform eingebracht wird. Die Platten können auch als Formhälften bezeichnet werden. Im Unterschied zu einem Drei-Platten-Gießwerkzeug entfällt eine zusätzliche Platte, in welcher ein Angussbereich vorliegt. Das Zwei-Platten-Gießwerkzeug ist insoweit im Vergleich mit dem Drei-Platten-Gießwerkzeug einfach aufgebaut, deutlich kompakter und kostengünstiger.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Material Keramik und/oder Metall verwendet wird. Zumindest weist das Material Keramik und/oder Metall auf. Als Keramik kommt beispielsweise eine Oxidkeramik zum Einsatz, insbesondere eine Aluminiumoxidkeramik, eine Zirkoniumoxidkeramik oder eine Berylliumoxidkeramik. Die Zirkoniumoxidkeramik kann Yttrium stabilisiert sein, weist also zusätzlich zu dem Zirkoniumoxid Yttriumoxid (Y₂O₃) auf. Selbstverständlich kann die Keramik jedoch auch eine Carbidkeramik sein. Als Metall kommt insbesondere Wolfram zum Einsatz.
Wird das Material in Form der Beschichtung verwendet, so wird es beispielsweise durch thermisches Spritzen, insbesondere durch Plasmaspritzen oder Flammspritzen aufgebracht. Eine Schichtdicke der Beschichtung beträgt vorzugsweise mindestens 50 Mikrometer oder mehr, insbesondere mindestens 100 Mikrometer, mindestens 200 Mikrometer oder mindestens 250 Mikrometer. Die Verwendung der Keramik und/oder des Metalls ermöglicht die Realisierung eines Gießwerkzeugs, welches gegenüber dem als Gießmaterial verwendeten Aluminium beziehungsweise der als Gießmaterial verwendeten Aluminiumlegierung weitestgehend beständig ist und insoweit eine hohe Standzeit aufweist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gießmaterial an wenigstens einer Einspritzstelle, insbesondere an mehreren Einspritzstellen, in die Gießform eingebracht wird. Hierzu ist die wenigstens eine Einspritzstelle über den Gießhals strömungstechnisch an die Gießkammer angeschlossen. Liegen mehrere Einspritzstellen vor, so ist dies bevorzugt für jede der Einspritzstellen der Fall, sodass über den Gießhals allen Einspritzstellen gleichzeitig Gießmaterial aus der Gießkammer zuführbar ist. Die Aufteilung des Gießmaterials für die mehreren Einspritzstellen erfolgt bevorzugt außerhalb der Platten beziehungsweise Formhälften, insbesondere in Heißkanaltechnik. Bei der Ausgestaltung des Gießwerkzeugs als Zwei-Platten-Gießwerkzeug ist die wenigstens eine Einspritzstelle vorzugsweise permanent strömungstechnisch an die Gießkammer angebunden, insbesondere in Heißkanaltechnik, sodass stets eine Strömungsverbindung zwischen ihnen vorliegt. Hierdurch entfällt der ansonsten bei einem Drei-Platten-Gießwerkzeug notwendige Angussbereich.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Einspritzstelle, über welche das Gießmaterial in die Gießform eigebracht wird, an der Nabe vorliegt, sodass das Gießmaterial in radialer Richtung von innen nach außen die Gießform durchströmt. Während des Druckgießens wird also über die Einspritzstelle das Gießmaterial zunächst in denjenigen Bereich der Gießform eingebracht, in welchem die Nabe ausgebildet wird. Aus diesem Bereich strömt das Gießmaterial anschließend in radialer Richtung nach außen, sodass es nacheinander diejenigen Bereiche der Gießform durchströmt, welche die Felgenmitte und das Felgenbett ausbilden. Das bedeutet schlussendlich, dass das Gießmaterial zunächst in einen Bereich der Gießform eingebracht wird, in welchem die Kraftwagenfelge mit größeren Wandstärken ausgebildet wird und aus diesem in einen Bereich gelangt, in welchem geringere Wandstärken realisiert werden. Hierdurch wird eine besonders vorteilhafte Gefügestruktur der Kraftwagenfelge realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die wenigstens eine Einspritzstelle in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet ist, sodass das Gießmaterial in Umfangsrichtung durchgehend ausgebracht wird. Die Einspritzstelle ist hierzu beispielsweise ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ausgebildet. Das in Umfangsrichtung durchgehende Ausbringen des Gießmaterials an der wenigstens einen Einspritzstelle in die Gießform hat den Vorteil, dass in Umfangsrichtung eine äußerst gleichmäßige Verteilung des Gießmaterials erzielt wird, was zu einer besonders guten Gefügestruktur führt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Einspritzstelle das Gießmaterial über einen zentralen Einlauf zugeführt und das Gießmaterial - im Schnitt gesehen - ausgehend von dem zentralen Einlauf bezüglich der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge schräg zu der wenigstens einen Einspritzstelle geführt wird. Unter dem Schnitt ist vorzugsweise ein Längsschnitt bezüglich der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge zu verstehen. Der Einlauf liegt zentral bezüglich dieser Längsmittelachse vor, wohingegen die wenigstens eine Einspritzstelle beabstandet von der Längsmittelachse angeordnet ist, nämlich in radialer Richtung weiter außenliegend als der Einlauf. Der Einlauf und die Einspritzstelle sind zudem in axialer Richtung voneinander beabstandet, sodass das Gießmaterial entsprechend schräg geführt wird, um von dem zentralen Einlauf zu der wenigstens einen Einspritzstelle zu gelangen.
Sind mehrere Einspritzstellen vorgesehen, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, so sind die mehreren Einspritzstellen vorzugsweise kreisförmig angeordnet, nämlich mit identischem Abstand zu der Längsmittelachse. Der Einlauf ist mit der wenigstens einen Einspritzstelle beziehungsweise jeder der Einspritzstellen jeweils über einen schräg verlaufenden Verbindungskanal strömungstechnisch verbunden. Ist die in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildete Ausgestaltung der Einspritzstelle umgesetzt, so ist der Verbindungskanal beispielsweise kegelmantelförmig ausgebildet beziehungsweise erstreckt sich entlang eines Kegelmantels. Die schräge Zuführung des Gießmaterials ermöglicht insbesondere im Falle der in Umfangsrichtung durchgehenden Einspritzstelle oder der mehreren Einspritzstellen eine besonders gleichmäßige Verteilung des Gießmaterials in der Gießform.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gießmaterial aus einem Tiegel in eine Gießkammer eingebracht wird, die anschließend verschlossen wird, und dass nach dem Verschließen der Gießkammer das in der Gießkammer vorliegende Gießmaterial in Gießform gedrängt wird. Der Tiegel kann alternativ auch als Gießmaterialvorratsbehälter und der vorstehend bereits erwähnte Gießeinsatz auch als Gießbehälter bezeichnet werden. Auf die beschriebene Funktion wurde bereits eingegangen, sodass auf die entsprechenden Ausführungen hingewiesen wird. Das erläuterte Verfahren hat den Vorteil, dass eine hohe Taktung ermöglicht wird und zudem die Kraftwagenfelge mit einem besonders vorteilhaften Gefüge herstellbar ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gießwerkzeug zur Herstellung einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, wobei das Gießwerkzeug eine Gießform zur Ausbildung der Kraftwagenfelge mit einem auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn und einem Innenhorn begrenzten Felgenbett, mit einer Nabe mit einer Mittenausnehmung und einem Lochkreis sowie mit einer das Felgenbett und die Nabe miteinander verbindenden, insbesondere im Längsschnitt außermittig an dem Felgenbett angreifenden Felgenmitte aufweist.
Dabei ist vorgesehen, dass das Gießwerkzeug als Gießwerkzeug und die Gießform als Druckgießform vorliegen und das Gießwerkzeug dazu ausgebildet ist, die Kraftwagenfelge einstückig und durchgehend in der Druckgießform durch Druckgießen des Gießmaterials in einem Warmkammerverfahren herzustellen, wobei das Gießwerkzeug zumindest in einem das Gießmaterial führenden Bereich aus einem gegenüber dem Gießmaterial beständigen Material besteht oder eine Beschichtung aus diesem Material aufweist.
Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung des Gießwerkzeugs wurde bereits eingegangen. Sowohl das Gießwerkzeug als auch das Verfahren zu seinem Betreiben beziehungsweise zum Herstellen der Kraftwagenfelge können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

Figur eine schematische Längsschnittdarstellung eines Gießwerkzeugs zur Herstellung einer Kraftwagenfelge.

Die Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Gießwerkzeugs 1, welches zur Herstellung einer Kraftwagenfelge 2 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorgesehen und ausgebildet ist, insbesondere in Heißkanaltechnik. Das Gießwerkzeug 1 verfügt über eine Gießform 3 zum Ausbildung der Kraftwagenfelge. Die Gießform 3 ist dabei derart ausgestaltet, dass die Kraftwagenfelge 2 mit einem Felgenbett 4, einer Felgenmitte 5 und einer Nabe 6 ausgebildet wird. Dargestellt ist hier ein Längsschnitt durch das Gießwerkzeug 1 entlang einer Längsmittelachse 7 der Kraftwagenfelge 2.
Die Kraftwagenfelge 2 wird derart ausgebildet, dass das Felgenbett 4 in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 7 einerseits von einem Außenhorn 8 und andererseits von einem Innenhorn 9 begrenzt ist, wobei sich das Außenhorn 8 und das Innenhorn 9 ausgehend von dem Felgenbett 4 in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 7 nach außen erstrecken. Ergänzend sei angemerkt, dass sich die axiale Erstreckung des Felgenbetts 4 bis zu einem jeweiligen außenseitigen Ende des Außenhorns 8 beziehungsweise des Innenhorns 9 erstreckt. Die axiale Erstreckung des Felgenbetts 4 schließt also die axialen Erstreckungen des Außenhorns 8 und des Innenhorns 9 mit ein.
Das Felgenbett 4 und die Nabe 6 sind über die Felgenmitte 5 miteinander verbunden. Die Felgenmitte 5 greift also sowohl an dem Felgenbett 4 als auch an der Nabe 6 an und erstreckt sich ausgehend von der Nabe 6 bis hin zu dem Felgenbett 4. Die Nabe 6 weist eine Mittenausnehmung 10 auf, die bezüglich der Längsmittelachse 7 zentral in der Nabe 6 vorliegt und diese in axialer Richtung vollständig durchgreift. Zusätzlich weist die Nabe 6 einen Lochkreis 11 mit mehreren Bohrungen 12 auf, welche jeweils zur Aufnahme eines Befestigungsmittels dienen, mittels welchen die Kraftwagenfelge 2 an einer Radnabe des Kraftfahrzeugs befestigbar ist beziehungsweise befestigt wird.
Die Felgenmitte 5 weist vorzugsweise mehrere Speichen auf, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Jede der Speichen erstreckt sich ausgehend von der Nabe 6 bis hin zu dem Felgenbett 4. In Umfangsrichtung zwischen den Speichen liegt ein Zwischenspeichenbereich vor, welcher in Umfangsrichtung von den Speichen, in radialer Richtung nach innen von der Nabe 6 und in radialer Richtung nach außen von dem Felgenbett 4 begrenzt ist. In diesem Zwischenspeichenbereich kann ein Zwischenspeichenelement ausgebildet sein, welches den Zwischenspeichenbereich beispielsweise vollständig ausfüllt.
Die Kraftwagenfelge 2, insbesondere das Zwischenspeichenelement, weist bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchstens 15 mm auf. Um diese zu realisieren, wird die Kraftwagenfelge 2 einstückig und durchgehend in der Gießform 3 durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt. Als Gießmaterial kommt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung zum Einsatz. Selbstverständlich kann das Zwischenspeichenelement jedoch auch entfallen. Dies gilt ebenso für die Speichen. In jedem Fall ist jedoch das Gießwerkzeug 1 als Gießwerkzeug und die Gießform 3 als Druckgießform ausgestaltet und zudem dazu ausgebildet, die Kraftwagenfelge 2 durch Druckgießen des Gießmaterials in einem Warmkammerverfahren herzustellen.
Zusätzlich zu der Gießform 3 weist das Gießwerkzeug 1 hierzu einen Tiegel 13, einen Gießeinsatz 14 sowie einen Kolben 15 auf. In dem Gießeinsatz 14 liegt eine von dem Gießeinsatz 14 und einen Kolben 15 gemeinsam begrenzte Gießkammer 16 vor, die einerseits strömungstechnisch an den Tiegel 13 beziehungsweise ein Innenraum 17 des Tiegels 13 und andererseits über einen Gießhals 18 an die Gießform 3 strömungstechnisch angeschlossen ist. Auf der der Gießkammer 16 strömungstechnisch abgewandten Seite des Gießhalses 18 liegt eine Einspritzstelle 19 vor, über welche eine Strömungsverbindung zwischen dem Gießhals 18 und der Gießform 3 vorliegt. Über die Einspritzstelle 19 tritt insoweit bei dem Druckgießen der Kraftwagenfelge 2 das Gießmaterial in die Gießform 3 ein.
Der Gießeinsatz 14 und der Kolben 15 sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine Strömungsverbindung zwischen der Gießkammer 16 und dem Tiegel 13 beziehungsweise seinem Innenraum 17 lediglich in wenigstens einer ersten Stellung des Kolbens 15 vorliegt, wohingegen sie in wenigstens einer zweiten Stellung des Kolbens 15 unterbrochen ist. Eine Strömungsverbindung zwischen der Gießkammer 16 einerseits und zumindest dem Gießhals 18 und/oder der Einspritzstelle 19 andererseits liegt hingegen sowohl in der wenigstens einen ersten Stellung als auch in der wenigstens einen zweiten Stellung des Kolbens 15 vor.
Dargestellt ist die erste Stellung, in welcher das in dem Tiegel 13 vorgehaltene geschmolzene Gießmaterial aus dem Tiegel 13 in die Gießkammer 16 eintreten kann. Liegt in der Gießkammer 16 hinreichend Gießmaterial vor, so wird der Kolben 15 derart verlagert, dass die Strömungsbindung zwischen der Gießkammer 16 und dem Tiegel 13 unterbrochen ist und das in der Gießkammer 16 vorliegende Gießmaterial durch den Gießhals 18 in Richtung der Gießform 3 beziehungsweise durch die Einspritzstelle 19 in diese hineingedrängt wird.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzstelle 19 in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse 7 durchgehend ausgestaltet. Entsprechend wird das Gießmaterial in Umfangsrichtung durchgehend in die Gießform 3 ausgebracht. Hierbei wird das Gießmaterial über einen zentralen Einlauf 20 zugeführt und das Gießmaterial ausgehend von dem zentralen Einlauf 20 zu der wenigstens einen Einspritzstelle 19 geführt, beispielsweise schräg oder - wie hier dargestellt - senkrecht. Rechts von einer Mündungsstelle des Einlaufs 20 in die Gießform 3 liegt das Gießmaterial vorzugsweise permanent in flüssiger Form vor. Links von der Mündungsstelle erstarrt es bei der Herstellung der Kraftwagenfelge 2.
Da als Gießmaterial für das Herstellen der Kraftwagenfelge 2 Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet und das Gießmaterial in dem Warmkammerverfahren verarbeitet wird, ist es notwendig, das Gießwerkzeug 1 entsprechend beständig auszugestalten. Hierzu besteht das Gießwerkzeug 1 zumindest in einem das Gießmaterial führenden Bereich aus einem gegenüber dem Gießmaterial beständigen Material oder - wie hier dargestellt - weist in diesem Bereich eine Beschichtung 21 aus diesem Material auf.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Gießwerkzeug 1 insoweit einen Grundkörper 22 auf, auf welchen zumindest bereichsweise, insbesondere lediglich bereichsweise oder vollständig, die Beschichtung 21 ausgebracht ist. Der Grundkörper 22 kann beheizbar sein, um ein Erstarren des Gießmaterials zu verhindern. Als Material für die Beschichtung 21 wird beispielsweise Keramik und/oder ein Metall verwendet. Bevorzugt besteht der Grundkörper 22 aus Metall, insbesondere Stahl, und die Beschichtung 21 aus einem von diesem Metall verschiedenen Material, sodass eine hinreichende Beständigkeit gegenüber dem Gießmaterial realisiert ist. Der Tiegel 13 kann zudem mit einer feuerfesten Auskleidung versehen sein, die von der Beschichtung 21 verschieden ist. Die Auskleidung liegt insbesondere auf den den Innenraum 17 begrenzenden Wänden des Tiegels 13 vor. Die Auskleidung besteht beispielsweise aus feuerfesten Steinen oder liegt als feuerfeste Ausmauerung vor.
Die beschriebene Ausgestaltung des Gießwerkzeugs 1 ermöglicht die Ausgestaltung der Kraftwagenfelge 1 mit einer äußerst filigranen Optik und gleichzeitig aufgrund des Herstellens der Kraftwagenfelge 2 durch das Druckgießen in dem Warmkammerverfahren eine kostengünstige und schnelle Herstellung der Kraftwagenfelge 2. Zudem werden mittels des Druckgießens des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung hervorragende Festigkeitswerte erzielt.
Bezugszeichenliste

1: Gießwerkzeug
2: Kraftwagenfelge
3: Gießform
4: Felgenbett
5: Felgenmitte
6: Nabe
7: Längsmittelachse
8: Außenhorn
9: Innenhorn
10: Mittenausnehmung
11: Lochkreis
12: Bohrung
13: Tiegel
14: Gießeinsatz
15: Kolben
16: Gießkammer
17: Innenraum
18: Gießhals
19: Einspritzstelle
20: Einlauf
21: Beschichtung
22: Grundkörper

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftwagenfelge (2) ein auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn (8) und einem Innenhorn (9) begrenztes Felgenbett (4), eine Nabe (6) mit einer Mittenausnehmung (10) und einem Lochkreis (11) sowie eine das Felgenbett (4) und die Nabe (6) miteinander verbindende Felgenmitte (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenfelge (2) einstückig und durchgehend in einer Gießform (3) durch Druckgießen eines Gießmaterials in einem Warmkammerverfahren hergestellt wird, wobei die Gießform (3) Bestandteil eines Gießwerkzeugs (1) ist, das zumindest in einem das Gießmaterial führenden Bereich aus einem gegenüber dem Gießmaterial beständigen Material besteht oder eine Beschichtung (21) aus diesem Material aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenfelge (2) derart ausgebildet wird, dass sie - wenigstens bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchstens 15 mm aufweist, und/oder - eine Krümmung mit einem geringen Krümmungsradius von höchstens 4 mm aufweist, und/oder - eine in axialer Richtung und in radialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse der Kraftwagenfelge (2) verlaufende Entformungsfläche aufweist, die vollständig in einer gedachten Ebene liegt, wobei die Ebene mit der Längsmittelachse (7) einen Winkel einschließt, der mehr als 0° und höchstens 4° beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gießwerkzeug (1) ein Zwei-Platten-Gießwerkzeug verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Material Keramik und/oder Metall verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießmaterial an wenigstens einer Einspritzstelle (19) in die Gießform (3) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzstelle 19, über welche das Gießmaterial in die Gießform (3) eingebracht wird, an der Nabe (6) vorliegt, sodass das Gießmaterial in radialer Richtung von innen nach außen in die Gießform (3) durchströmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einspritzstelle (19) in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet ist, sodass das Gießmaterial in Umfangsrichtung durchgehend ausgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzstelle (19) das Gießmaterial über einen zentralen Einlauf (20) zugeführt und das Gießmaterial - im Schnitt gesehen - ausgehend von dem zentralen Einlauf (20) bezüglich der Längsmittelachse (7) der Kraftwagenfelge (2) schräg zu der wenigstens einen Einspritzstelle (19) geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießmaterial aus einem Tiegel (13) in eine Gießkammer (16) eingebracht wird, die anschließend verschlossen wird, und dass nach dem Verschließen der Gießkammer (16) das in der Gießkammer (16) vorliegende Gießmaterial in die Gießform (3) gedrängt wird.
Gießwerkzeug (1) zur Herstellung einer Kraftwagenfelge (2) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gießwerkzeug (1) eine Gießform (3) zur Ausbildung der Kraftwagenfelge (2) mit einem auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn (8) und einem Innenhorn (9) begrenzten Felgenbett (4), mit einer Nabe (6) mit einer Mittenausnehmung (10) und einem Lochkreis (11) sowie mit einer das Felgenbett (4) und die Nabe (6) miteinander verbindenden Felgenmitte (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gießwerkzeug (1) als Gießwerkzeug und die Gießform (3) als Druckgießform vorliegen und das Gießwerkzeug dazu ausgebildet ist, die Kraftwagenfelge (2) einstückig und durchgehend in der Druckgießform durch Druckgießen des Gießmaterials in einem Warmkammerverfahren herzustellen, wobei das Gießwerkzeug zumindest in einem das Gießmaterial führenden Bereich aus einem gegenüber dem Gießmaterial beständigen Material besteht oder eine Beschichtung (21) aus diesem Material aufweist.