DE102021003566A1

DE102021003566A1 - Metallfelge für ein Fahrzeugrad, insbesondere eines Rades eines Elektrofahrzeuges

Info

Publication number: DE102021003566A1
Application number: DE102021003566.6A
Authority: DE
Inventors: Tobias Hiermer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2021-09-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Metallfelge für ein Fahrzeugrad, insbesondere eines Rades eines Elektrofahrzeuges, bestehend aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, welche zur Anbindung an mindestens eine Metallkomponente (21, 33) des Fahrzeugrades ausgebildet ist. Bei einer Metallfelge, deren Gewicht weiter verringert ist und die trotzdem ausreichend gegen Korrosion geschützt ist, weist die Magnesiumfelge (1) mindestens ein Insert (9, 11, 15) und/oder Onsert aus Titan auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallfelge für ein Fahrzeugrad, insbesondere eines Rades eines Elektrofahrzeuges, bestehend aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, welche zur Anbindung an mindestens eine Metallkomponente des Fahrzeugrades ausgebildet ist.
In der Zukunft werden immer mehr Elektrofahrzeuge im Straßenverkehr auftreten, deren Gewicht auf Grund der für den Antrieb verwendeten Hochvoltbatterien sehr groß ist. Aus der WO 2009/140147 A1 sind korrosionsfeste Magnesiumkomponenten, insbesondere ein Fahrzeugrad, bekannt, welches aus einer Magnesiumlegierung besteht, die sehr leicht ist und das Fahrzeuggewicht verringert. Ein solches Fahrzeugrad aus Magnesium kommt mit anderen Fahrzeugkomponenten in Kontakt, die aus Metall, vorzugsweise Stahl oder Eisen bestehen. Diese Bereiche des aus Magnesium bestehenden Fahrzeugrades oxidieren, so dass Magnesium auf Grund seines Korrosionsverhaltens als kritisch angesehen werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Metallfelge für ein Fahrzeugrad anzugeben, deren Gewicht weiter verringert ist und trotzdem zuverlässig gegen Korrosion geschützt ist.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der eingangs erläuterten Metallfelge weist die Magnesiumfelge mindestens ein Insert und/oder Onsert aus Titan auf. Durch ein solchen hybriden Leichtbau entsteht bei der Felge ein weiterer Gewichtsvorteil, wobei eine Kontaktkorrosion mit der Fahrzeugkarosserie ausgeschlossen ist. Titan ist nicht nur leicht, sondern auch hochfest. Auf Grund seiner dichten Oxidschicht reagiert es bei einer Kontaktkorrosion nicht mit anderen Metallen.
Vorteilhafterweise ist die Magnesiumfelge gegossen und weist in Bereichen der Berührungsflächen zu korrosionskritischen Werkstoffen des Fahrzeugrades Titaninserts auf. Titan ist in seiner Verarbeitung wesentlich besser beherrschbar als Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff und zudem kostengünstiger. Ein solches Titaninsert lässt sich somit einfach als integraler Bestandteil der Magnesiumfelge herstellen.
In einer Ausgestaltung ist das Titaninsert ein Schmiedeteil und besteht aus einer Titanlegierung. Es wird während des Schmiedevorgang der Magnesiumfelge in diese mit eingegossen, so dass auf zusätzliche Herstellungsschritte verzichtet werden kann.
In einer Variante ist die Magnesiumfelge als Gussfelge ausgebildet, wobei das Titan bzw. die Titanlegierung auf die Magnesiumfelge aufgeklebt ist. In diesem Fall bilden das Titan oder die Titanlegierung ein Onsert, was durch eine einfache Handhabung auf die Magnesiumfelge aufbringbar ist. Onserts verbessern die Druckbelastung im Reifenverbund.
In einer Ausführungsform ist das Titaninsert umlaufend zu einer Felgenachse an der Magnesiumfelge befestigt. Durch ein solches Titaninsert wird der dem Radkranz des Fahrzeugrades gegenüberliegende Bereich der Magnesiumfelge zuverlässig gegen Korrosion geschützt. Das Titaninsert ist somit kompatibel mit einer konventionellen Radperipherie.
In einer Alternative ist das Titaninsert an der Magnesiumfelge als Adapter ausgebildet. Solche Titanadapter sind sowohl für Gussfelgen als auch Schmiedefelgen verwendbar.
Es ist von Vorteil, wenn die mit dem Titaninsert und/oder -onsert versehene Magnesiumfelge mit einem korrosionsbeständigen Oberflächenlack versehen ist. Somit wird der beschriebene Verbund zusätzlich vor Korrosion geschützt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Metallfelge,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Metallfelge.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Metallfelge dargestellt, wobei nur ein oberer Teil der Metallfelge gezeigt ist. Als Metallfelge soll im Weiteren das Fahrzeugrad ohne Reifen verstanden werden. Die Metallfelge stellt einen äußeren Ring dar, welcher durch einen Radkranz mit dem Radflansch verbunden ist.
Die Metallfelge 1 weist eine nach außen gebogene Seite 3 und eine nach innen gebogene Seite 5 auf, die radial nach außen zueinander beabstandet sind und als Felgenhorn bezeichnet werden. Die nach außen gebogene Seite 3 und die nach innen gebogene Seite 5 laufen in Richtung Felgenachse 7 zusammen. In 1a besteht die Metallfelge 1 aus Magnesium. Die Enden der Außenseite 3 und der Innenseite 5 sind durch Titaninserts 9, 11 begrenzt. Die Felgenachse 7 ist innen mit einem zylinderförmigen Titaninsert 15 begrenzt (1b), welches Öffnungen 17 zur Aufnahme von nicht weiter dargestellten Schrauben zur Befestigung der Metallfelge 1 am Fahrzeug aufweisen. Das Titaninsert 15 umschließt dabei eine Nabenbohrung 19 der Metallfelge 1.
Die Metallfelge 1 aus Magnesium ist in einem Gießvorgang hergestellt. Während dieses Gießvorganges werden die als Schmiedeteil ausgebildeten Titaninserts 9, 11, 15 in die Metallfelge 1 mit eingegossen. Die Titaninserts 9, 11, 15 befinden sich an den Positionen, wo eine Berührung mit korrosionskritischen Werkstoffen des Reifens bzw. des Fahrzeuges zu erwarten sind, wie beispielsweise im Bereich der Verschraubung und der Ränder des Felgenhorns. Vorzugsweise bestehen die geschmiedeten Titaninserts 9, 11, 15 aus einer Ti6AI14V-Legierung.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Metallfelge 1, bei welchem eine Verschraubung der Metallfelge 1 mit einem Radträger 21 näher dargestellt ist. In die gegossene Magnesiumfelge 1 sind während des Gießvorganges zwei Titaninserts 23, 25 eingelassen worden. Das Titaninsert 23, welches dem Radträger 21 zugewandt ist, umschließt die Öffnung 17 von außen, wobei zwei von der Öffnung 17 wegweisende Arme 27, 29 in der Metallfelge 1 verankert sind. Auf der entgegengesetzten Seite der Metallfelge 1 schließt das weitere Titaninsert 25 mit der Oberfläche der Metallfelge 1 ab und bildet eine formschlüssige Aufnahme 31 für die Radschraube 33. Die Radschraube 33 kann aus Stahl oder Titan bestehen, während der Radträger 21 aus Stahl oder Zink gefertigt ist.
Ein Ventilloch in der Metallfelge 1 kann ebenfalls in der beschriebenen Art und Weise realisiert werden. Alternativ kann aber auch nach einem Fräsen des Ventilloches ein Titanadapter mit einem Dichtstoff eingeschraubt werden, um den Kontakt des Ventilgummis, welcher durch eine Rußfüllung des Elastomers ein leitfähiges Material aufweist, mit der Metallfelge und somit Oxidationen zwischen Ventilgummi und Magnesium/ Magnesiumlegierung der Metallfelge zu vermeiden.
Wird anstelle einer Magnesiumgussfelge eine Magnesiumschmiedefelge verwendet, können die Titanbestandteile auch auf eine bearbeitete Magnesiumfläche aufgeklebt werden, welche dann ein Titanonsert bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/140147 A1 [0002]

Claims

Metallfelge für ein Fahrzeugrad, insbesondere eines Rades eines Elektrofahrzeuges, bestehend aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, welche zur Anbindung an mindestens eine Metallkomponente (21, 33) des Fahrzeugrades ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumfelge (1) mindestens ein Insert (9, 11, 15) und/oder Onsert aus Titan aufweist.
Metallfelge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumfelge (1) gegossen ist und in Bereichen der Berührungsflächen zu korrosionskritischen Werkstoffen des Fahrzeugrades Titaninserts (9, 11,15) aufweist.
Metallfelge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Titaninsert (9, 11, 15) ein Schmiedeteil ist und aus einer Titanlegierung besteht.
Metallfelge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumfelge (1) als Gussfelge ausgebildet ist, wobei das Titan bzw. die Titanlegierung auf die Magnesiumfelge (1) aufgeklebt ist.
Metallfelge nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Titaninsert (15) umlaufend zu einer Felgenachse (7) an der Magnesiumfelge (1) befestigt ist.
Metallfelge nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Titaninsert an der Magnesiumfelge als Adapter ausgebildet ist.
Metallfelge nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Titaninsert (9, 11,15) und/oder -onsert versehene Magnesiumfelge (1) mit einem korrosionsbeständigen Oberflächenlack versehen ist.