EP1287925B1 - Leichtmetall-Felge - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Leichtmetall-Felge aus einer Aluminium-Legierung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Ein Verfahren für eine solche Leichtmetall-Felge ist beispielsweise der DE 44 42 465 A1 entnehmbar, bei dem ein vorzugsweise im Gießverfahren hergestellter Rohling unter Wärmezufuhr im Fließpressverfahren zu einer Felge umgeformt wird. Das Felgenmaterial hat als wesentlichen Bestandteil Aluminium und als Sekundärbestandteile Silizium, Magnesium, etc. Durch gezielte Wärmebehandlung wie Lösungsglühen und Warmauslagern (Altern) bei definierten Behandlungszeiten werden Verspannungen abgebaut, die Gefügestruktur des Materials verbessert und eine definierte Festigkeit vom T4-Zustand bis zum T6-Zustand eingestellt.
• Ferner ist aus der US 4,767,473 eine Aluminium Felge bekannt die Teilbereiche mit verschiedenen Festigkeiten aufweist um die dynamische Festigkeit und damit die Felge für eine Dauerbeanspruchung im Fahrbetrieb zu verbessern. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass bei einer Fahrt über den Bordstein eine solche Felge beschädigt werden kann, weil die statische Festigkeit nicht ausreichend ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leichtmetall-Felge der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, mit dem den unterschiedlichen Belastungsfällen der Leichtmetall-Felge in Kraftfahrzeugen verbessert Rechnung getragen wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
• Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, durch unterschiedliche Wärmebehandlungen von Teilbereichen der Felge (natürlich rotationssymmetrische Bereiche) unterschiedliche Festigkeiten einzustellen, bevorzugt einen T6-Zustand höherer Festigkeit an dem Innenhorn der Felge und an dem Felgenbett und im übrigen einen T4/T5-Zustand niedriger Festigkeit.
• Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, das Felgen insbesondere in Kraftfahrzeugen unterschiedlichen Lasteinleitungen unterliegen. So kann beim Überfahren von positiven und negativen Hindernissen
• zuerst das Außenhorn der Felge das Hindernis treffen; oder
• zuerst das Innenhorn das Hindernis treffen; oder
• beide Hörner gleichzeitig das Hindernis treffen.
• Die dabei entstehenden Kräfte, die in die Radauhängung des Kraftfahrzeuges eingeleitet werden, sind im wesentlichen durch die Beschleunigungen der ungefederten Massen hervorgerufen. Die Beschleunigung selber hängt wiederum ab von der Steifigkeit der Felge an den Lasteinleitungsstellen.
• So erzeugt das aufgrund seiner Nähe zur Felgenschüssel gebildete Außenhorn beim Auftreffen höhere Kräfte als das weniger steife Felgen-Innenhorn, welches an das dazwischen befindliche Felgenbett anschließt. Aufgrund der durch die Felgengeometrie geringeren Steifigkeit des Innenhornes neigt dieses deutlich stärker zu plastischen Verformungen.
• Der erfindungsgemäße Vorschlag schafft somit einen Ausgleich, in dem der weniger steife Teilbereich der Felge mit dem Felgenbett und den Innenhorn durch eine T6-Wärmebehandlung auf ein hohes Festigkeitsniveau angehoben wird, während der steife Außenhornbereich mit zumindest dem radial äußeren Bereich der Felgenschüssel mit einer T4 oder T5-Behandlung auf einem niedrigerfesten Niveau gehalten wird. Insbesondere der radial innen liegende Nabenbereich der Felgenschüssel kann je nach sonstigen Kriterien entweder T6 oder T4/T5 aufweisen.
• Die unterschiedliche Wärmebehandlung der Felge kann angepasst an den verwendeten Legierungswerkstoff und an das verwendete Fertigungsverfahren in einer unterschiedlichen Warmauslagerung oder einem nach der Warmauslagerung zusätzlich durchgeführtem Lösungsglühen oder einer unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeit beim Abschrecken aus der Lösungsglühtemperatur zur Festigkeitsverminderung von Teilbereichen der Felge durchgeführt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die Zeichnung dazu zeigt eine nur in der oberen Hälfte dargestellte Leichtmetall-Felge für Kraftfahrzeuge in einem Längsmittelschnitt mit durch Pfeile eingezeichneten Festigkeitsbereichen.
• Die hälftig dargestellte Felge 10 aus einer AL-Legierung setzt sich im wesentlichen zusammen aus einer scheibenförmigen Felgenschüssel 12, einem daran anschließenden, ringförmigen Außenhorn 14, einem ebenfalls ringförmigen Innenhorn 16 und einem dazwischen befindlichen Felgenbett 18. Die Felge 10 ist in bekannter Weise über den Material stärkeren radial innenliegenden Nabenbereich 20 der Felgenschüssel 12 an einem Aufnahmeflansch der Radlagerung des Kraftfahrzeuges befestigt und trägt einen nicht dargestellten Reifen.
• Die Felge 10 kann beispielsweise wie in der vorgenannten DE 44 42 465 A1 hergestellt sein, z. B. durch Fließpressen oder Schmieden eines vorgegossenen Rohlings oder durch Verwendung einer AL-Knetlegierung.
• Die Felge 10 wird in bekannter Weise einem Lösungsglühen bei einer Temperatur von ca. 550 ° C unterzogen und abgeschreckt.
• Nach der Endverformung bzw. maßlichen Kalibrierung der Felge 10 wird diese zur Herstellung der erforderlichen Festigkeit einer Warmauslagerung bzw. künstlichen Alterung bei einer definierten Temperatur von ca. 200 ° C und einer definierten Aushärtezeit unterzogen.
• Dabei werden erfindungsgemäß das Innenhorn 16 und das Felgenbett 18 gemäß dem eingezeichneten Bereich 22 auf den Zustand T6 gehärtet bzw. warm ausgelagert, während gleichzeitig der Teilbereich 24 mit dem Außenhorn 14 und dem radial äußeren Bereich 26 der Felgenschüssel 12 durch Wärmeentzug bzw. Kühlung auf eine Temperatur von ca. 100 ° C gehalten und damit lediglich den Zustand T4 oder T5 mit einer entsprechend verminderten Festigkeit annimmt.
• Der radial innere Wärmebehandlungsbereich 28 bzw. der Nabenbereich 20 der Felge 10 wiederum kann bei verringerter Kühlung oder ggf. sogar gleicher Warmauslagerungstemperatur von 200 ° C Festigkeiten gemäß T4, T5 oder T6 aufweisen, je nach Belastungsprofil und Geometrie der entsprechenden Leichtmetall-Felge.
• Anstelle der beschriebenen unterschiedlichen Warmauslagerung der Felge 10 kann der Festigkeits verminderte Bereich 24 und/oder 28 auch hergestellt werden, in dem die Felge 10 nach dem herkömmlichen Warmauslagern in den entsprechenden Bereichen nochmals kurzzeitig Lösungsgeglüht und abgeschreckt wird. Es versteht sich, dass dabei abgesehen von z. B. einem günstigen Übergangsbereich 30 zwischen dem Felgenbett 18 und dem Außenhorn 14 die eingestellte Festigkeit der angrenzenden Bereiche nicht vermindert wird, z. B. durch entsprechende Kühlmaßnahmen.
• Als weitere Möglichkeit kann der festigkeitsverminderte Bereich 24 und oder 28 auch hergestellt werden, in dem die Felge 10 nach dem Lösungsglühen im Abschreckungsvorgang in diesem Bereich gezielt langsam gekühlt wird.

Claims (3)

1. Leichtmetall-Felge (10) aus einer Aluminium-Legierung mit einem äußeren und inneren Felgenhorn (14, 16), einer Felgenschüssel (12) und einem Felgenbett (18), wobei die Felge verschiedene Teilbereiche hat, die unterschiedliche, von einer Wärmebehandlung abhängigen Festigkeiten aufweisen, dadurch gekennzeichnet dass

   - das äußeres Felgenhorn (14) und/oder die Felgenschüssel (12) Teilbereiche (24, 28) sind, die eine geringerer Festigkeit aufweisen und

   - das inneres Felgenhorn (16) und das Felgenbett (18) Teilbereiche (22) sind, die eine höhere Festigkeit aufweisen.
2. Leichtmetall-Felge (10) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
   die unterschiedlichen Festigkeiten bei der Herstellung der Leichtmetall-Felge (10) durch unterschiedlich gesteuerte Wärmeauslagerungen der Teilbereiche erzeugt werden.
3. Leichtmetall-Felge nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
   das innere Felgenhorn (16) und das Felgenbett (12) einen T6-Zustand und das äußere Felgenhorn (14) und die Felgenschüssel (12) zumindest teilweise einen T4/T5-Zustand aufweisen.

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