DE19826848C2

DE19826848C2 - Leichtmetallrad für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19826848C2
Application number: DE1998126848
Authority: DE
Inventors: Walter Anton
Original assignee: Borbet GmbH
Current assignee: Borbet GmbH
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: DE19826848C5; DE19826848A1

Description

Die Erfindung betrifft ein aus einer Leichtmetallegierung, insbesondere Aluminium- oder Magnesiumlegierung gegossenes, aus Felge und Radschüssel oder Rad stern bestehendes Leichtmetallrad für Kraftfahrzeuge.

Derartige aus Leichtmetallegierungen gegossene Leichtmetallräder sind in vielen Ausgestaltungen bekannt. Sie werden bei ihrem Einsatz durch an- und abschwel lende dynamische Biege- und Torsionskräfte belastet.

Ein Leichtmetallrad der eingangs genannten Art ist in der DE 44 30 489 C1 be schrieben. Das in dieser Druckschrift offenbarte Rad enthält einen mehrere Hohl speichen umfaßenden, gegossenen Radstern. Der Radstern ist über eine Schweißung mit einem Felgenring verbunden und die Hohlspeichen weisen im Bereich des Außenumfangs Kernöffnungen für einen Sandkern auf. Als Schweiß verbindung zwischen dem gegossenen Radstern und dem Felgenring wird eine Reibschweißung bevorzugt. Das aus dieser Druckschrift bekannte Rad ist somit zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Einzelteile, nämlich der Radstern und der Felgenring miteinander über eine Reibschweißung formschlüßig verbunden sind. Der Radstern wird unter Verwendung eines verlorenen Sandkerns mit Hohlspei chen gegossen. Über Kernöffnungen wird der Sandkern aus dem Gußteil entfernt und schließlich wird der Felgenring mit dem Radstern über eine Reibschweißung derart verbunden, daß der Bereich der Kernöffnung durch den Felgenring über deckt ist.

Die DE 40 11 948 beschreibt ein Verbundgußverfahren zur Herstellung von insbe sondere aus Leichtmetall bestehenden, durch Einlagen verstärkten Gußteilen.

Eine Einlage, z. B. aus faserförmigen oder offenporigen Werkstoffen wird als Vor formling in ein Metallschmelzbad getaucht, um den Vorformling zu verstärken. Schließlich wird der Vorformling in ein zu erstellendes Gußteil eingegossen. Als mit den verschiedenen Verfahren herstellbare Gußteile sind insbesondere Motoren teile, wie beispielsweise Kolben, Zylinder, Zylinderköpfe und Motorblöcke von Maschinen vorgesehen.

Ein Bauteil mit einem Kern aus einem Metallschaum, bei welchem der Metall schaum-Kern mit einem metallischen Gußwerkstoff umgossen und mit dem Guß werkstoff stoffflüßig verbunden ist, ist in der DE 196 50 613 A1 beschrieben.

Die DE 39 03 310 C2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem porösen, nachträglich auslösbaren Einlegeteil zu versehenden Formgußteils aus insbesondere Aluminium. Bei diesem Verfahren wird das poröse Einlegeteil in eine Gießform eingelegt, anschließend mit Schmelze umgossen, wobei die Schmelze nicht oder zumindest in Teilbereichen nicht in die Poren des Einlegeteils eindringen soll. Aus der DE-PS 402 444 ist ein Verfahren zur Herstellung von Lenkrädern für Automobile bekannt. Ein Lenkrad wird dabei durch Guß aus einem Stück gefertigt, wobei zur Erhöhung der Festigkeit und Verringerung des Gewichts in den Lenkradkranz ein Stahlrohr eingegossen wird.

Ein Erzeugnis aus Leichtmetallegierungsguß, in dessen Metallmatrix ein oder mehrere Verstärkungselemente integriert sind, ist aus der DE 42 12 558 A1 be kannt. Bei dem Erzeugnis gemäß dieser Druckschrift sind das bzw. die Verstär kungselemente aus Porenkeramikwerkstoffen gebildet und an einer oder mehreren vorbestimmten Positionen in der Metallmatrix integriert, an denen eine Verstärkung zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der Metallegierung erforder lich ist. Als Erzeugnis wird ein derart hergestellter Bremssattel für eine Scheiben bremse angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leichtmetallrad der eingangs genannten Art anzugeben, welches ein geringes Gewicht aufweist, sich durch eine hohe Belastbarkeit auszeichnet und kostengünstig herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, daß das Leichtmetallrad einstückig gegossen ist und mindestens ein eingegossenes Einlegeteil aus einem Material bzw. einer Materialkombination mit gegenüber dem Gießwerkstoff geringerem spezifischen Gewicht enthält, wobei das Einlegeteil im Bereich des äußeren Felgenhornes eingegossen ist.

Durch dieses im Bereich der belasteten Querschnitte eingegossene Einlegeteil wird nicht nur das Gewicht des Leichtmetallrades reduziert, weil der Kern aus einem Material bzw. einer Materialkombination mit gegenüber dem Gießwerkstoff geringerem spezifischen Gewicht besteht, sondern auch das Widerstandsmoment im Bereich der belasteten Querschnitte relativ erhöht im Vergleich zum eingesetz ten Material. Der erfindungsgemäße Vorschlag führt somit zu einer Materialeinspa rung und einer gleichzeitigen Verbesserung des Widerstandsmoments des aus einer Leichtmetallegierung gegossenen Leichtmetallrades im Bereich der belaste ten Querschnitte. Das im Bereich des äußeren Felgenhorns eingegossene Einle geteil führt nicht nur zu einer erheblichen Gewichtsreduzierung, sondern vermin dert an dieser hochbelasteten Stelle, an der die Felge mit der Radschüssel bzw. dem Radstern verbunden ist, durch Verbesserung des Widerstandsmomentes die spezifische Belastung durch an- und abschwellende dynamische Biege- und Tor sionsspannungen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Einlegeteil aus einem hitzebeständigen, bei Gießtemperatur wasserfreiem Material. Ein derartiges Mate rial kann beispielsweise eine bisher als Isoliermasse verwendete Trockenmasse mit 73% SiO₂, 7% AL₂O₃, 4% CaO, 5% MgO, 3,5% FeO und 7,5% anderen Bestandteile sein. Außerdem ist es möglich, ein ursprünglich als Filtermaterial mit poröser Schaumstruktur verwendetes Material einzusetzen, dessen Oberfläche zumindest soweit geschlossen ist, daß das Leichtmetall nach 1 bis 2 mm Eindring tiefe erstarrt. Ein solches keramisches oder nichtkeramisches Material mit Schaumstruktur hat ein sehr geringes spezifisches Gewicht.

Alternativ kann das Einlegeteil aus einem luftgefüllten Hohlkörper bestehen, der beispielsweise aus Metall entsprechend der jeweils gewünschten Form hergestellt ist.

Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, ein ringförmiges Einlegeteil im Bereich des äußeren Felgenhornes einzugießen.

Bei einem aus Felge und Radstern bestehenden Leichtmetallrad kann erfindungs gemäß zusätzlich ein sternförmiger Kern im Bereich des Radsternes eingegossen sein. Schließlich ist es erfindungsgemäß möglich, bei einem Leichtmetallrad, das aus einer Felge und einem durch eine Mehrzahl von Speichen gebildeten Rad stern besteht, jeweils ein längliches Einlegeteil im Bereich jeder Radspeiche ein zugießen.

Mit der Erfindung ergibt sich nicht nur eine Gewichtseinsparung für die aus Leichtmetallegierungen gegossenen Leichtmetallräder, weil das für die Einlegeteile verwendete Material leichter und preisgünstiger als die jeweils verwendete Leichtmetallegierung ist, sondern auch eine Erhöhung der Festigkeit in den durch an- und abschwellende dynamische Biege- und Torsionsspannungen belasteten Querschnitten, weil durch eine hohle Ausbildung in diesem Bereich das Widerstandsmoment im Verhältnis zum Materialeinsatz erhöht wird.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Werkstückes dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Leichtmetallrad mit einem im Bereich des äußeren Felgenhornes eingegossenen Kern und

Fig. 2 einen entsprechenden Querschnitt unter Verwendung einer anderen Ausführungsform des verlorenen Kernes.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Leichtmetallrad umfaßt eine Felge 1 und einen Radstern 2 und wird einstückig aus einer Leichtmetallegierung, beispielsweise einer Aluminium- oder Magnesium-Legierung gegossen.

Im Bereich des äußeren Felgenhornes 3, in dem der Radstern 2 in die Felge 1 übergeht, ist ein Einlegeteil 4 eingegossen, der aus einem Material bzw. einer Materialkombination besteht, die gegenüber dem jeweils verwendeten Gießwerk stoff ein geringeres spezifisches Gewicht hat.

Durch dieses Einlegeteil 4 wird einerseits Gewicht und teures Gießmaterial eingespart. Andererseits führt dieses Einlegeteil 4 - wie in den Fig. 1 und 2 deutlich erkennbar - im Bereich der größten Materialdicke und des am höchsten belasteten Querschnittes bezüglich des Gießwerkstoffes zur Ausbildung eines Hohlraumes, der zwar mit dem Einlegeteil 4 ausgefüllt ist, sich bezüglich des Gießwerkstoffes jedoch wie ein ringförmiger Hohlraum verhält. Hierdurch werden nicht nur örtliche Materialanhäufungen vermieden, die zu unerwünschten Lunkern führen können, sondern in dem Bereich, in dem die an- und abschwellenden dynamischen Biege- und Torsionskräfte vom Radstern 2 in die Felge 1 eingeleitet werden, ein erhöhtes Widerstandsmoment im Verhältnis zum eingesetzten Material erzielt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das Einlegeteil 4 beispielsweise aus einer asbestfreien Isoliermasse hergestellt, die hitzebeständig und bei Gießtemperatur wasserfrei ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird das Einlegeteil 4 aus einem luftgefüllten, torusförmigen Hohlkörper gebildet, der beispielsweise aus Metall hergestellt ist.

Bezugszeichenliste

1

Felge

2

Radstern

3

äußeres Felgenhorn

4

Einlegeteil

Claims

1. Aus einer Leichtmetallegierung, insbesondere Aluminium- oder Magnesium legierung gegossenes, aus Felge (1) und Radschüssel oder Radstern (2) bestehendes Leichtmetallrad für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß dieses einstückig gegossen ist und mindestens ein eingegossenes Ein legeteil (4) aus einem Material bzw. einer Materialkombination mit gegenüber dem Gießwerkstoff geringerem spezifischen Gewicht enthält, wobei das Ein legeteil (4) im Bereich des äußeren Felgenhornes (3) eingegossen ist.

2. Leichtmetallrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einle geteil (4) ringförmig ausgebildet ist.

3. Leichtmetallrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Einlegeteil (4) aus einem Hohlkörper besteht.

4. Leichtmetallrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Einlegeteil (4) aus einem hitzebeständigen, bei Gießtemperatur wasserfreien Material mit gegenüber dem Gießwerkstoff geringerem spezifi schen Gewicht besteht.

5. Aus Felge und Radstern bestehendes Leichtmetallrad nach einem der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein sternförmiges Einlegeteil im Bereich des Radsternes (2) eingegossen ist.

6. Aus Felge und durch eine Mehrzahl von Speichen gebildetem Radstern be stehendes Leichtmetallrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß ein längliches Einlegeteil im Bereich jeder Radspeiche eingegossen ist.