DE102020100705A1

DE102020100705A1 - Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Vorrichtung zum Herstellen einer Kraftwagenfelge

Info

Publication number: DE102020100705A1
Application number: DE102020100705.1A
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: 2021-07-15

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 (7) und einem Innenhorn (8) begrenztes Felgenbett (3), eine Nabe (5) mit einer Mittenausnehmung (9) und einem Lochkreis (10) sowie eine das Felgenbett (3) und die Nabe (5) miteinander verbindende Felgenmitte (4) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass die Kraftwagenfelge (2) einstückig und durchgehend in einer Gießform (13) durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt wird, wobei die Gießform (13) zumindest bereichsweise von einem das Felgenbett (3) zumindest bereichsweise ausbildenden Schieber (16) begrenzt wird, wobei von dem Schieber (16) wenigstens ein Vorsprung (19) ausgeht, der bei dem Druckgießen zum Herstellen eines Luftraums (20) das Felgenbett (3) durchgreifend in die Felgenmitte (4) eingreift und anschließend aus der Felgenmitte (4) herausverlagert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (1) zum Herstellen einer Kraftwagenfelge (2).

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 eine Vorrichtung zum Herstellen 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 41 38 558 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer Aluminium-Felge mit einer mehrere Hohlspeichen umfassenden Radschüssel in einem Kokillenwerkzeug beschrieben, die mit einem Felgenbett verbunden ist. Eine gegossene Radschüssel wird mit einem aus einem umgeformten Teil bestehenden Felgenbett über eine Reibschweißung im Bereich eines Felgenhorns verbunden. Die Radschüssel weist an einer Innenseite mindestens eine als Kreisring umlaufende ebene Schweißfläche auf, die korrespondierend zu einer weiteren gegenüberstehenden ebenen Schweißfläche des Felgenbettes angeordnet ist.
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 einem besonders geringen Gewicht und 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 einer Gießform durch Druckgie-ßen eines Gießmaterials hergestellt wird, wobei die Gießform zumindest bereichsweise von einem das Felgenbett zumindest bereichsweise ausbildenden Schieber begrenzt wird, wobei von dem Schieber wenigstens ein Vorsprung ausgeht, der bei dem Druckgießen zum Herstellen eines Luftraums das Felgenbett durchgreifend in die Felgenmitte eingreift und anschließend aus der Felgenmitte heraus verlagert wird.
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 kann die Felgenmitte jedoch auch mittig an dem Felgenbett und/oder der Nabe angreifen.
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 zum Beispiel bei Normaldruck oder als Vakuumdruckgießen durchgeführt werden. 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 ist, 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.
Das Herstellen der Kraftwagenfelge, also die Umsetzung des Verfahrens zu ihrem Herstellen, erfolgt mithilfe einer Vorrichtung, welche als Gießwerkzeug vorliegt. Die Vorrichtung verfügt über die Gießform, welche zumindest bereichsweise von einer ersten Platte und einer zweiten Platte begrenzt ist. Beispielsweise wird die Gießform auf in axialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse der Kraftwagenfelge gegenüberliegenden Seiten von der ersten Platte und der zweiten Platte begrenzt. Eine der Platten dient dem Ausbilden einer Felgenaußenseite der Kraftwagenfelge und eine andere der Platten einer Ausbildung der Felgeninnenseite der Kraftwagenfelge. Die beiden Platten sind in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet, wobei zwischen den Platten der Schieber angeordnet ist. Der Schieber ist insoweit Bestandteil der Vorrichtung, insbesondere einer der Platten. Der Schieber begrenzt denjenigen Bereich der Gießform, in welchem bei dem Druckgießen das Felgenbett ausgebildet wird. In anderen Worten liegt das Felgenbett zumindest während des Druckgießens an dem Schieber an.
Nach dem Druckgießen wird die Gießform geöffnet, indem die Platten voneinander entfernt werden, insbesondere in axialer Richtung voneinander fort verlagert werden. Beispielsweise wird eine der Platten einschließlich des Schiebers von der jeweils anderen der Platten fort verlagert. Anschließend wird die hergestellte Kraftwagenfelge aus dem Schieber entformt. Hierzu wird der Schieber geöffnet. Beispielsweise besteht der Schieber aus mehreren Teilschiebern, welche insbesondere unabhängig voneinander verlagerbar oder zumindest voneinander fort verlagerbar sind. Beispielsweise sind die einzelnen Teilschieber in unterschiedliche Richtungen derart verlagerbar, dass sie die Kraftwagenfelge zum Entnehmen aus der jeweiligen Platte freigeben. Anschließend kann die Kraftwagenfelge aus der Platte entnommen werden.
Um eine besonders leichte Kraftwagenfelge bei gleichzeitig geringem Materialaufwand zu realisieren, soll in der Kraftwagenfelge der Luftraum beziehungsweise der wenigstens eine Luftraum ausgebildet werden, nämlich bei dem Druckgießen. Unter dem Luftraum ist ein in der Kraftwagenfelge vorliegender Raum zu verstehen, welcher materialfrei vorliegt und insbesondere nach dem Entnehmen der Kraftwagenfelge aus der Gießform luftgefüllt ist. Der Luftraum wird besonders bevorzugt entlang einer neutralen Faser der wenigstens einen Speiche der Kraftwagenfelge hergestellt, also insbesondere entlang einer Längsmittelachse der jeweiligen Speiche. Die neutrale Faser trägt nur geringfügig vom Flächenmoment bei, sodass dort ohne Weiteres Material entfernt werden kann.
Die bei dem Vakuumdruckgießen verwendete Gießform ist insoweit Bestandteil des Druckgießwerkzeugs, welches beispielsweise als Zweiplattendruckgießwerkzeug oder als Dreiplattendruckgießwerkzeug vorliegt. Das Gießmaterial wird durch wenigstens eine Einspritzöffnung, insbesondere durch mehrere Einspritzöffnungen, in die Gießform eingebracht wird. Das Dreiplattendruckgießwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass sein Angusssystem in einer anderen Ebene vorliegt als die Einspritzöffnung. Das Dreiplattendruckgießwerkzeug weist drei Platten auf, nämlich eine erste Platte, eine zweite Platte und eine dritte Platte. Zwischen zwei der Platten, insbesondere zwischen der zweiten Platte und der dritten Platte liegt bevorzugt wenigstens ein Angusskanal vor, über welchen die Einspritzöffnung mit einer Einlassöffnung strömungstechnisch verbunden ist.
Durch die Einlassöffnung wird der Gießform das Gießmaterial zugeführt. Zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte wird hingegen die Kraftwagenfelge ausgebildet. Das bedeutet, dass die erste Platte und die zweite Platte die eigentliche Gießform bilden. Der wenigstens eine Angusskanal und die herzustellende Kraftwagenfelge liegen auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Platte vor. Bevorzugt wird das Gießmaterial durch mehrere Einspritzöffnungen in die Gießform eingebracht. Die mehreren Einspritzöffnungen sind vorzugsweise über den Angusskanal oder über mehrere Angusskanäle jeweils mit der Einlassöffnung strömungstechnisch verbunden. Die Verwendung des Zweiplattendruckgießwerkzeugs oder des Dreiplattendruckgießwerkzeugs ermöglicht eine besonders einfache und rasche Herstellung der Kraftwagenfelge.
Zum Herstellen des Luftraums verfügt die Vorrichtung über den wenigstens einen Vorsprung. Dieser wird bei dem Druckgießen in die Gießform hineinragend angeordnet, sodass der Luftraum in der Kraftwagenfelge ausgebildet wird. Der Luftraum soll nach dem Druckgießen in der Felgenmitte vorliegen beziehungsweise in diese hineinragen und das Felgenbett durchgreifen, nämlich in radialer Richtung nach außen. Der Luftraum durchgreift also in radialer Richtung von außen nach innen das Felgenbett durchgehend und erstreckt sich bis in die Felgenmitte hinein.
Um diese Ausgestaltung der Kraftwagenfelge beziehungsweise des Luftraums zu erzielen, wird der Vorsprung bei dem Druckgießen derart angeordnet, dass er das Felgenbett in radialer Richtung von außen nach innen durchgreift und in die Felgenmitte eingreift. Nach dem Druckgießen beziehungsweise nach einem Erstarren des Gießmaterials in der Gießform wird der Vorsprung aus der Felgenmitte herausverlagert. Entsprechend verbleibt der Vorsprung nicht in der Kraftwagenfelge, sondern wird vor dem Entformen der Kraftwagenfelge aus der Gießform oder während des Entformens derart verlagert, dass das Entformen ohne weiteres möglich ist. Hierzu wird der Vorsprung beispielsweise derart angeordnet, dass er von der ausgebildeten Kraftwagenfelge beabstandet angeordnet ist. Der Vorsprung ist beispielsweise Bestandteil des Schiebers oder an diesem angeordnet.
Die beschriebene Vorgehensweise zum Herstellen der Kraftwagenfelge ermöglicht die Herstellung einer besonders leichten und materialsparenden Kraftwagenfelge ohne die Verwendung beispielsweise eines verlorenen Kerns. Die Kraftwagenfelge hat eine hohe Steifigkeit, weil die Speichen aufgrund ihrer hohlen Ausgestaltung eine hohe Formsteifigkeit haben. Zudem wird eine schnelle und kostengünstige Ausbildung der Kraftwagenfelge ermöglicht, 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 einen Kokillengießen oder Niederdruckgießen, welches normalerweise zum Herstellen von Kraftwagenfelgen verwendet wird. Insgesamt lässt sich 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 Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kraftwagenfelge 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 verlaufende Entformungsfläche aufweist, die vollständig in einer gedachten Ebene liegt, wobei die Ebene mit der Längsmittelachse einen Winkel einschließt, der mehr als 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.
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 zwischen 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.
Die beschriebene geringe Wandstärke liegt besonders bevorzugt für eine den Luftraum begrenzende oder umgreifende Wand vor. Mithilfe des Vorsprungs wird also auf einfache Art und Weise eine besonders geringe Wandstärke der Kraftwagenfelge umgesetzt, welche gleichzeitig zu einem geringeren Gewicht der Kraftwagenfelge und zu einer Materialersparnis bei ihrer Herstellung führt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Vorsprung starr an dem Schieber befestigt ist und gemeinsam mit dem Schieber derart verlagert wird, dass der Vorsprung von der bei dem Druckgießen ausgebildeten Kraftwagenfelge beabstandet ist. Der Vorsprung erstreckt sich also ausgehend von dem Schieber in die Gießform hinein, insbesondere in radialer Richtung. Beispielsweise verläuft der Vorsprung derart, dass eine Längsmittelachse des Vorsprungs die Längsmittelachse der Kraftwagenfelge schneidet, insbesondere senkrecht auf ihr steht. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Längsmittelachse des Vorsprungs bezüglich der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge angewinkelt ist, diese also unter einem Winkel schneidet, der größer als 0° und kleiner als 180° ist.
Selbstverständlich ist auch eine Anordnung des Vorsprungs derart möglich, dass seine Längsmittelachse windschief zu der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge vorliegt. Von Bedeutung ist lediglich, dass der Vorsprung starr an dem Schieber befestigt ist, also bezüglich des Schiebers unverlagerbar ist. Besonders bevorzugt ist der Vorsprung einstückig und/oder materialeinheitlich mit dem Schieber ausgestaltet. Er ist mit dem Schieber gemeinsam verlagerbar, wird also stets gemeinsam mit dem Schieber verlagert.
Nach dem Ausbilden der Kraftwagenfelge mittels des Druckgießens wird der Vorsprung aus der Felgenmittel herausverlagert, nämlich durch entsprechendes Verlagern des Schiebers. Das Verlagern erfolgt dabei derart, dass der Vorsprung nach dem Verlagern von der Kraftwagenfelge beabstandet ist, sodass ein einfaches Entformen der Kraftwagenfelge aus dem Schieber möglich ist. Ein solches Entformen wird nach dem Verlagern des Vorsprungs vorgenommen. Eine solche Vorgehensweise ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau der Vorrichtung, die zur Umsetzung des beschriebenen Verfahrens zum Einsatz kommt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Schieber in Richtung einer Längsmittelachse des Vorsprungs verlagert wird. Anders ausgedrückt wird der Schieber entlang der Längsmittelachse des Vorsprungs verlagert, sodass sich die Längsmittelachse des Vorsprungs während des Verlagerns nicht verändert, sondern vielmehr stets gleich bleibt. Hierdurch wird ein besonders einfaches Entformen der Kraftwagenfelge aus der Gießform sichergestellt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Vorsprung einer von mehreren Vorsprüngen ist und der Schieber mehrere Teilschieber aufweist, wobei jeder der Vorsprünge an einem der Teilschieber befestigt ist und die Teilschieber für ein Öffnen der Gießform nach dem Druckgießen in unterschiedliche Richtungen verlagert werden. Für jeden der Vorsprünge gilt das im Rahmen dieser Beschreibung für den Vorsprung Ausgeführte. Entsprechendes gilt für die mehreren Teilschieber, auf welche jeweils das für den Schieber Gesagte anwendbar ist.
Die Vorsprünge werden beabstandet voneinander während des Druckgie-ßens in der Gießform derart angeordnet, dass sie jeweils das Felgenbett durchgreifen und in die Felgenmitte eingreifen. Jeder der Vorsprünge bildet insoweit in der Kraftwagenfelge einen von mehreren Lufträumen aus, wobei die Lufträume voneinander beabstandet angeordnet sind, insbesondere in Umfangsrichtung. Vorzugsweise sind die Vorsprünge derart angeordnet, dass die hergestellten Lufträume in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet angeordnet sind und jeweils kongruent, also deckungsgleich, zueinander vorliegen. Das bedeutet insbesondere, dass sie dieselbe Erstreckung in radialer Richtung aufweisen.
Jeder der Vorsprünge ist an einem der mehreren Teilschieber starr befestigt und gemeinsam mit diesem verlagerbar. Um ein einfaches Entformen der Kraftwagenfelge aus der Gießform beziehungsweise dem Schieber zu ermöglichen, werden die Teilschieber mitsamt den daran befestigten Vorsprüngen nach dem Druckgießen in unterschiedliche Richtungen verlagert. Das Verlagern der Teilschieber erfolgt dabei vorzugsweise in Richtung der jeweiligen Längsmittelachse des an dem Teilschieber befestigten Vorsprungs. Vorzugsweise sind die Teilschieber in Umfangsrichtung um die Kraftwagenfelge verteilt angeordnet, insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet.
Die Teilschieber werden zum Entformen der Kraftwagenfelge in radialer Richtung von dieser fort verlagert, sodass die an ihnen befestigten Vorsprüngen aus der Kraftwagenfelge herausverlagert werden. Das Verlagern der Teilschieber erfolgt solange, bis das Entformen der Kraftwagenfelge aus dem Schieber möglich ist, insbesondere bis die Vorsprünge jeweils beabstandet von der Kraftwagenfelge angeordnet sind. Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird eine besonders leichte und materialsparende Kraftwagenfelge erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Vorsprung verlagerbar an dem Schieber gelagert ist und relativ zu dem Schieber derart verlagert wird, dass der Vorsprung von der bei dem Druckgießen ausgebildeten Kraftwagenfelge beabstandet ist. Es ist nun also vorgesehen, dass der Vorsprung nicht starr an dem Schieber befestigt ist. Vielmehr ist eine verlagerbare Lagerung des Vorsprungs an dem Schieber realisiert, sodass der Vorsprung bezüglich des Schiebers verlagerbar ist.
Beispielsweise ist der Vorsprung in den Schieber hinein verlagerbar, besonders bevorzugt derart, dass der Vorsprung nach dem Verlagern vollständig in dem Schieber aufgenommen ist. Dies ermöglicht ein einfaches Entformen der Kraftwagenfelge aus dem Schieber. Für das Entformen wird grundsätzlich der Vorsprung relativ zu dem Schieber so verlagert, dass das Entformen möglich ist, also der Vorsprung insbesondere außerhalb der Kraftwagenfelge vorliegt. Beispielsweise wird hierzu der Vorsprung in den Schieber hinein verlagert. Hierdurch wird es möglich, den Vorsprung zu entformen, bevor der Schieber entformt wird. Somit kann der Vorsprung hinterschnittig in der Kraftwagenfelge vorliegen.
Auch bei einer derartigen Vorgehensweise können mehrere Vorsprünge vorliegen, sodass wiederum der Vorsprung einer von mehreren Vorsprüngen ist. Diese Vorsprünge können an demselben Schieber vorliegen beziehungsweise - falls der Schieber mehrere Teilschieber aufweist - an demselben Teilschieber. Die Vorsprünge können unter verschiedenen Winkeln in Richtung der Felgenmitte ragen beziehungsweise in die Speichen eingreifen. Liegen mehrere Vorsprünge und mehrere Teilschieber vor, so sind die Vorsprünge bevorzugt gleichmäßig auf die mehreren Teilschieber verteilt, sodass an jedem der Teilschieber dieselbe Anzahl an Vorsprüngen verlagerbar gelagert ist. Für die mehreren Vorsprünge gilt jeweils das für den einzelnen Vorsprung Gesagte. Eine derartige Vorgehensweise ermöglicht auf besonders einfache Art und Weise die Herstellung einer großen Anzahl an Lufträumen in der Kraftwagenfelge.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Vorsprung bei dem Druckgießen derart angeordnet wird, dass er die Felgenmitte in radialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse der Kraftwagenfelge zu mindestens 25 %, mindestens 50 %, mindestens 75 % oder vollständig durchgreift. Die Erstreckung der Felgenmitte in radialer Richtung entspricht dem Abstand zwischen dem Felgenbett und der Nabe in dieser Richtung. Der Vorsprung durchgreift nun in radialer Richtung zunächst das Felgenbett vollständig und erstreckt sich anschließend in die Felgenmitte hinein. Der Vorsprung ragt also ausgehend von dem Felgenbett in Richtung der Nabe. Er durchgreift hierbei die Felgenmitte mindestens zu einem der genannten Werte. Er kann die Felgenmitte auch vollständig durchgreifen, sodass er zumindest bis hin zu der Nabe ragt oder sogar in diese eingreift. Hierdurch wird eine besonders gewichtssparende Ausgestaltung der Kraftwagenfelge erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Felgenmitte mit mehreren in Umfangsrichtung bezüglich einer Längsmittelachse der Kraftwagenfelge voneinander beabstandeten Speichen ausgebildet wird, wobei der Vorsprung derart angeordnet wird, dass er bei dem Druckgießen in zumindest eine der Speichen eingreift.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Felgenmitte mit mehreren in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge voneinander beabstandeten Speichen ausgebildet wird. Eine solche Ausgestaltung der Felgenmitte wird insbesondere zur Gewichtsreduzierung der Kraftwagenfelge angewandt, jedoch auch zur Erzielung einer besseren Dämpfung. Die Felgenmitte ist insoweit nicht massiv und in Umfangsrichtung durchgehend ausgestaltet, sondern setzt sich aus den mehreren Speichen zusammen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Vorzugsweise erstreckt sich jede der mehreren Speichen von der Nabe in radialer Richtung bis hin zu dem Felgenbett, verbindet also die Nabe und das Felgenbett miteinander. Beispielsweise sind wenigstens drei Speichen, wenigstens vier Speichen, wenigstens fünf Speichen oder wenigstens sechs Speichen vorgesehen. Beispielsweise sind mindestens 10, mindestens 14 oder mindestens 18 Speichen realisiert. Vorzugsweise liegen höchstens 30 Speichen oder höchstens 20 Speichen vor. Beispielsweise erstreckt sich jede der Speichen in Umfangsrichtung über höchstens 30° oder weniger, bevorzugt höchstens 15° oder höchstens 10°.
Es kann vorgesehen sein, dass die Speichen eine konstante Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisen, also ausgehend von dem Felgenbett bis hin zu der Nabe. Es kann jedoch auch eine Verästelung wenigstens einer der Speichen oder mehrerer oder jeder der Speichen vorgesehen sein, sodass sich also die jeweilige Speiche in mehrere Teilspeichen aufteilt. Beispielsweise erstreckt sich die Speiche zunächst ausgehend von der Nabe in radialer Richtung nach außen und teilt sich an einer Teilungsstelle in mehrere Teilspeichen auf, welche voneinander fortlaufen, insbesondere in Umfangsrichtung. Nach der Teilungsstelle verlaufen die Teilspeichen also voneinander beabstandet bis hin zu dem Felgenbett und greifen beabstandet voneinander an diesem an. Es kann vorgesehen sein, dass eine Längsmittelachse zumindest einer der Speichen, insbesondere die Längsmittelachsen mehrerer oder aller Speichen, die Längsmittelachse der Kraftwagenfelge schneiden oder sogar senkrecht auf ihr stehen. Hierdurch wird eine besonders optimale Krafteinleitung aus der Felgenmitte beziehungsweise von den Speichen in die Nabe erzielt.
Um eine besonders gewichtssparende Ausgestaltung der Speichen zu erzielen, soll der Vorsprung in eine der Speichen in radialer Richtung eingreifen. Dies erfolgt vorzugsweise derart, dass der Vorsprung bezüglich seiner Längsmittelachse in Umfangsrichtung vollständig in der Speiche eingebettet ist, insbesondere entlang seiner Längserstreckung durchgehend. Es ist also nicht vorgesehen, mithilfe des Vorsprungs lediglich eine Vertiefung in der Speiche auszubilden, sondern der Luftraum soll randgeschlossen ausgebildet sein, nämlich in Richtung seiner Längsmittelachse durchgehen. Der Luftraum weist insoweit nach dem Ausbringen des Vorsprungs aus ihm lediglich eine Mündungsöffnung auf, welche in dem Felgenbett vorliegt. Ansonsten ist der Luftraum durchgehend geschlossen ausgestaltet. Hierdurch wird ein geringes Gewicht der Kraftwagenfelge erzielt und gleichzeitig eine optische Beeinträchtigung zuverlässig vermieden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei dem Druckgießen in mehrere oder alle der Speichen jeweils ein Vorsprung eingreifend angeordnet wird. Insoweit liegen mehrere Vorsprünge vor, sodass der beschriebene Vorsprung einer von diesen mehreren Vorsprüngen ist. Sollen die Vorsprünge lediglich in einen Teil der Speichen eingreifen, so erfolgt dies vorzugsweise in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt, sodass beispielsweise in Umfangsrichtung gesehen in lediglich jede zweite, jede dritte oder jede vierte der Speichen ein Vorsprung eingreift. Besonders bevorzugt greift jedoch in jede der Speichen jeweils einer der Vorsprünge ein, sodass ein besonders geringes Gewicht der Kraftwagenfelge erzielt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, 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.
Dabei ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die Kraftwagenfelge einstückig und durchgehend in einer Gießform durch Druckgießen eines Gießmaterials herzustellen, wobei die Gießform zumindest bereichsweise von einem das Felgenbett zumindest bereichsweise ausbildenden Schieber begrenzt wird, wobei von dem Schieber wenigstens ein Vorsprung ausgeht, der bei dem Druckgießen zum Herstellen eines Luftraums das Felgenbett durchgreifend in die Felgenmitte eingreift und anschließend aus der Felgenmitte herausverlagert wird.
Die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Vorrichtung wurden bereits erläutert. Sowohl die Vorrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben 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 einer Vorrichtung zum Herstellen einer Kraftwagenfelge sowie der mit dieser hergestellten Kraftwagenfelge.

Die Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung 1 zum Herstellen einer Kraftwagenfelge 2 für ein Kraftfahrzeug. Die Kraftwagenfelge 2 weist als wesentliche Bestandteile ein Felgenbett 3, eine Felgenmitte 4 sowie eine Nabe 5 auf. Gezeigt sind die Vorrichtung 1 sowie die Kraftwagenfelge 2 im Längsschnitt bezüglich einer Längsmittelachse 6 der Kraftwagenfelge 2. Das Felgenbett 2 ist in axialer Richtung einerseits von einem Außenhorn 7 und andererseits von einem Innenhorn 8 begrenzt, die sich ausgehend von dem Felgenbett 3 in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 6 nach außen erstrecken. Ergänzend sei angemerkt, dass sich die axiale Erstreckung des Felgenbetts 3 bis zu einem jeweiligen außenseitigen Ende des Außenhorns 7 beziehungsweise des Innenhorns 8 erstreckt. Die axiale Erstreckung des Felgenbetts 3 schließt also die axialen Erstreckungen des Außenhorns 7 und des Innenhorns 8 mit ein.
Das Felgenbett 3 und die Nabe 5 sind über die Felgenmitte 4 miteinander verbunden. Die Felgenmitte 4 greift also sowohl an dem Felgenbett 3 als auch an der Nabe 5 an und erstreckt sich ausgehend von der Nabe 5 bis hin zu dem Felgenbett 3. Die Nabe 5 weist eine Mittenausnehmung 9 auf, die bezüglich der Längsmittelachse 6 zentral in der Nabe 5 vorliegt und diese in axialer Richtung vollständig durchgreift. Zusätzlich weist die Nabe 5 einen Lochkreis 10 mit mehreren Bohrungen 11 auf, welche jeweils zur Aufnahme eines Befestigungsmittels dienen, mittels welchem die Kraftwagenfelge 2 an einer Radnabe des Kraftfahrzeugs befestigbar ist beziehungsweise befestigt wird.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Felgenmitte 4 mehrere Speichen 12 auf, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Jede der Speichen 12 erstreckt sich ausgehend von der Nabe 5 bis hin zu dem Felgenbett 3. In Umfangsrichtung zwischen den Speichen 12 liegt ein Zwischenspeichenbereich vor, welcher in Umfangsrichtung von den Speichen 12, in radialer Richtung nach innen von der Nabe 5 und in radialer Richtung nach außen von dem Felgenbett 3 begrenzt ist. In diesem Zwischenspeichenbereich kann ein Zwischenspeichenelement (nicht dargestellt) ausgebildet sein, welches den Zwischenspeichenbereich beispielsweise vollständig ausfüllt. Das Zwischenspeichenelement kann mit einer geringen Wandstärke von höchstens 5 mm ausgestaltet sein. Um diese zu realisieren, wird die Kraftwagenfelge 2 einstückig und durchgehend durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt. Als Gießmaterial kommt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung zum Einsatz.
Das Herstellen der Kraftwagenfelge 2 erfolgt mithilfe der Vorrichtung 1, welche ein Gießwerkzeug darstellt. Die Vorrichtung 1 verfügt über eine Gießform 13, die beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten von einer ersten Platte 14 und einer zweiten Platte 15 begrenzt ist. In anderen Worten begrenzen die beiden Platten 14 und 15 die Gießform 13 in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 6 auf gegenüberliegenden Seiten. Zwischen den beiden Platten 14 und 15 ist ein Schieber 16 angeordnet, welcher die Gießform 13 in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 6 begrenzt, nämlich nach außen.
Vorzugsweise sind die Platten 14 und 15 jeweils in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 6 verlagerbar, wohingegen der Schieber 16 in radialer Richtung verlagerbar ist. Es kann vorgesehen sein, dass sich der Schieber 16 aus mehreren Teilschiebern zusammensetzt, von welchen lediglich der Teilschieber 17 gezeigt ist und welche unabhängig voneinander verlagerbar sind oder zumindest voneinander fort verlagerbar sind. Eine solche Ausgestaltung der Vorrichtung 1 ermöglicht ein einfaches Entformen der hergestellten Kraftwagenfelge 2.
In der hier dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist dem Schieber 16 wenigstens ein Vorsprung 19 zugeordnet, welcher entweder gemeinsam mit dem Schieber 16 beziehungsweise einem der Teilschieber 17 beziehungsweise 18 verlagerbar oder bezüglich des Schiebers 16 verlagerbar ist. Der Vorsprung 19 wird zur Ausbildung eines Luftraums 20 in der Kraftwagenfelge 2 während des Druckgießens des Gießmaterials in der Gießform derart angeordnet, dass er das Felgenbett 3 in radialer Richtung von außen nach innen durchgreift und in die Felgenmitte 4 eingreift.
Ist das Gießmaterial in der Gießform 13 hinreichend erstarrt, wird der Vorsprung 19 aus dem Luftraum 20 herausverlagert, sodass der Luftraum 20 in der Kraftwagenfelge 2 verbleibt. Beispielsweise wird hierbei der Vorsprung 19 in den Schieber 16 eingezogen, sodass der Vorsprung 19 nachfolgend von der ausgebildeten Kraftwagenfelge 2 beabstandet angeordnet und ein Entformen der Kraftwagenfelge 2 aus dem Schieber 16 ohne weiteres möglich ist.
Besonders bevorzugt sind selbstverständlich mehrere derartige Vorsprünge 19 vorgesehen. Diese können jeweils in eine der Speichen 12 eingreifen, sodass der Luftraum 20 an der fertigen Kraftwagenfelge 2 in der Speiche 12 vorliegt. Besonders bevorzugt wird jede der Speichen 12 der Kraftwagenfelge 2 mit einem derartigen Luftraum 20 ausgebildet. Hierdurch wird ein besonders geringes Gewicht der Kraftwagenfelge 2 erzielt.
Die beschriebene Ausgestaltung der Vorrichtung 1 ermöglicht insoweit ein besonders flexibles Herstellen der Kraftwagenfelge 2, welche zudem ein besonders geringes Gewicht aufweisen. Auch kann die Kraftwagenfelge 2 bei der Verwendung des Druckgießens mit einer äußerst filigranen Optik und gleichzeitig kostengünstig und schnell hergestellt werden. Zudem werden mittels des Druckgießens des Aluminium oder der Aluminiumlegierung hervorragende Festigkeitswerte erzielt. Es wird eine hohe Steifigkeit der Kraftwagenfelge 2 erzielt, weil die hohlen Speichen 12 eine hohe Formsteifigkeit aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Kraftwagenfelge
3: Felgenbett
4: Felgenmitte
5: Nabe
6: Längsmittelachse
7: Außenhorn
8: Innenhorn
9: Mittenausnehmung
10: Lochkreis
11: Bohrung
12: Speiche
13: Gießform
14: 1. Platte
15: 2. Platte
16: Schieber
17: Teilschieber
19: Vorsprung
20: Luftraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0301472 B1 [0002]
DE 4138558 A1 [0003]

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 (7) und einem Innenhorn (8) begrenztes Felgenbett (3), eine Nabe (5) mit einer Mittenausnehmung (9) und einem Lochkreis (10) sowie eine das Felgenbett (3) und die Nabe (5) miteinander verbindende Felgenmitte (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenfelge (2) einstückig und durchgehend in einer Gießform (13) durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt wird, wobei die Gießform (13) zumindest bereichsweise von einem das Felgenbett (3) zumindest bereichsweise ausbildenden Schieber (16) begrenzt wird, wobei von dem Schieber (16) wenigstens ein Vorsprung (19) ausgeht, der bei dem Druckgießen zum Herstellen eines Luftraums (20) das Felgenbett (3) durchgreifend in die Felgenmitte (4) eingreift und anschließend aus der Felgenmitte (4) herausverlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenfelge (2) - 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 (6) der Kraftwagenfelge (2) verlaufende Entformungsfläche aufweist, die vollständig in einer gedachten Ebene liegt, wobei die Ebene mit der Längsmittelachse (6) einen Winkel einschließt, der mehr als 0° und höchstens 4° beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (19) starr an dem Schieber (16) befestigt ist und gemeinsam mit dem Schieber (16) derart verlagert wird, dass der Vorsprung (19) von der bei dem Druckgießen ausgebildeten Kraftwagenfelge (2) beabstandet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (16) in Richtung einer Längsmittelachse des Vorsprungs (19) verlagert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (19) einer von mehreren Vorsprüngen (19) ist und der Schieber (16) mehrere Teilschieber (17,18) aufweist, wobei jeder der Vorsprünge (19) an einem der Teilschieber (17,18) befestigt ist und die Teilschieber (17,18) für ein Öffnen der Gießform (13) nach dem Druckgießen in unterschiedliche Richtungen verlagert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (19) verlagerbar an dem Schieber (16) gelagert ist und relativ zu dem Schieber (16) derart verlagert wird, dass der Vorsprung (19) von der bei dem Druckgießen ausgebildeten Kraftwagenfelge (2) beabstandet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (19) bei dem Druckgießen derart angeordnet wird, dass er die Felgenmitte (4) in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse (6) der Kraftwagenfelge (2) zu mindestens 25 %, mindestens 50 %, mindestens 75 % oder vollständig durchgreift.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Felgenmitte (4) mit mehreren in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse (6) der Kraftwagenfelge (2) voneinander beabstandeten Speichen (12) ausgebildet wird, wobei der Vorsprung (19) derart angeordnet wird, dass er bei dem Druckgießen in zumindest eine der Speichen (12) eingreift.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Druckgießen in mehrere oder alle der Speichen (12) jeweils ein Vorsprung (19) eingreifend angeordnet wird.
Vorrichtung (1) zum Herstellen 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 die Kraftwagenfelge (2) ein auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn (7) und einem Innenhorn (8) begrenztes Felgenbett (3), eine Nabe (5) mit einer Mittenausnehmung (9) und einem Lochkreis (10) sowie eine das Felgenbett (3) und die Nabe (5) miteinander verbindende Felgenmitte (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, die Kraftwagenfelge (2) einstückig und durchgehend in einer Gießform (13) durch Druckgießen eines Gießmaterials herzustellen, wobei die Gießform (13) zumindest bereichsweise von einem das Felgenbett (3) zumindest bereichsweise ausbildenden Schieber (16) begrenzt wird, wobei von dem Schieber (16) wenigstens ein Vorsprung (19) ausgeht, der bei dem Druckgießen zum Herstellen eines Luftraums (20) das Felgenbett (3) durchgreifend in die Felgenmitte (4) eingreift und anschließend aus der Felgenmitte (4) herausverlagert wird.