EP4090543A1 - Verfahren zum herstellen einer kraftwagenfelge aus aluminium oder einer aluminiumlegierung für ein rad eines kraftfahrzeugs sowie entsprechende vorrichtung zum herstellen einer kraftwagenfelge - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer kraftwagenfelge aus aluminium oder einer aluminiumlegierung für ein rad eines kraftfahrzeugs sowie entsprechende vorrichtung zum herstellen einer kraftwagenfelge

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Publication number
EP4090543A1
EP4090543A1 EP20821183.9A EP20821183A EP4090543A1 EP 4090543 A1 EP4090543 A1 EP 4090543A1 EP 20821183 A EP20821183 A EP 20821183A EP 4090543 A1 EP4090543 A1 EP 4090543A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rim
motor vehicle
casting
casting mold
vehicle rim
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20821183.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jaan Mattes Reiling
Jan Gaugler
Marc Hummel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP4090543A1 publication Critical patent/EP4090543A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/06—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body formed by casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/26—Making other particular articles wheels or the like
    • B21D53/30—Making other particular articles wheels or the like wheel rims
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/10—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body apertured to simulate spoked wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2310/00—Manufacturing methods
    • B60B2310/20—Shaping
    • B60B2310/202—Shaping by casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
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    • B60B2360/10—Metallic materials
    • B60B2360/104—Aluminum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00—Purpose of invention
    • B60B2900/10—Reduction of
    • B60B2900/113—Production or maintenance time
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • EP 0301 472 B1 is known from the prior art. This describes a manufacturing process for light metal cast wheels for passenger cars, using a near-eutectic, adelated AISi alloy which - in addition to Al - contains weight proportions of 9.5% to 12.5% silicon and alloy components such as a maximum of 0.2 %
  • the alloy contains at least 0.05 to at most 0.15% by weight of magnesium and that the wheels have a temperature - measured on their surface - of at least 380 ° C. in interior areas or areas with mass concentrations, such as The hub and bowl of wheels must be quenched in water as soon as they are removed from the casting mold.
  • the object of the invention is to propose a method for producing a motor vehicle rim made of aluminum or an aluminum alloy for a wheel of a motor vehicle, which has advantages over known methods of this type, in particular a particularly fast and inexpensive production of the motor vehicle rim with particularly filigree structures and a enables a particularly good microstructure.
  • the power vehicle rim is produced in one piece and continuously in a casting mold by die casting a casting material, wherein after the casting material has been introduced into the casting mold, a volume of the casting mold is reduced in order to compress the casting material.
  • the main components of the motor vehicle rim are the rim base, the rim center and the hub.
  • the rim base and the hub are connected to one another via the rim center, at least the rim base, the rim center and the hub being formed in one piece and made of the same material.
  • the rim well, the rim center and the hub are formed here at the same time as one another, namely during a single production step. So there is no provision for the rim well, the rim The middle and the hub must be produced separately from each other and subsequently attached to each other. Rather, the production takes place together, namely by die casting the casting material in the casting mold.
  • the motor vehicle rim has a longitudinal center axis which in particular corresponds to a longitudinal center axis of the hub and preferably coincides or at least almost coincides with a later axis of rotation of the wheel. Seen in the axial direction with respect to this central longitudinal axis, the Fel gene bed is limited on opposite sides by the outer horn and the inner horn.
  • the outer horn and the inner horn are in this respect on opposite sides of the rim well and include a tire receiving area of the motor vehicle rim in longitudinal section with respect to the longitudinal center axis between them.
  • the tire receiving area is used to receive a tire which, together with the vehicle rim, forms the wheel.
  • the tire receiving area is delimited in the radial direction inward by the rim base and in the axial direction on opposite sides by the outer horn and the inner horn.
  • the entire motor vehicle rim is delimited in the axial direction or in longitudinal section in a first direction by the outer horn and in a second direction by the inner horn, so that the outer horn and the inner horn have a total extension of the motor vehicle rim in the axial direction, corresponding to a width the motor vehicle rim, define.
  • the center of the rim viewed in the longitudinal section, ends in overlap with the outer flange or the inner flange, preferably the former, into the rim well. Because of the off-center on the Rim center attacking the rim center acts on the rim center after the Mon days of the wheel on the motor vehicle not only a force in the radial direction, but also a bending moment in the axial direction or in an imaginary plane receiving the longitudinal center axis of the motor vehicle rim. As a result, it has hitherto been necessary to make the center of the rim correspondingly massive using a large amount of material.
  • the center of the rim can alternatively also attack the center of the rim base and / or the hub.
  • the rim base preferably has a greater extent in the axial direction than the center of the rim and the hub.
  • the axial extent of the rim well is greater than the axial extent of the hub, which in turn is greater than the axial extent of the center of the rim.
  • the axial extent of the hub in relation to the axial extent of the rim well is at most 50%, at most 40%, at most 30%, at most 25% or at most 20%.
  • the axial extent of the center of the rim is, for example, at most 25%, at most 20%, at most 15%, at most 10% or at most 5%.
  • the motor vehicle rim consists continuously and of the same material from the casting material, namely the aluminum or - preferably - from the aluminum alloy. This is processed by die casting.
  • the casting mold is used, by means of which the motor vehicle rim and thus at least the rim base together with the outer flange and the inner flange, the center of the rim and the hub are formed.
  • the central recess which, by the way, can also be referred to as a wheel hub receptacle, is preferably at least partially formed during the die-casting.
  • the die casting can be carried out, for example, at normal pressure or as a vacuum die casting.
  • the casting mold is evacuated, for example, by means of a vacuum source, which for this purpose is placed in flow connection with the casting mold.
  • the casting mold is evacuated before the casting material is introduced.
  • the casting material is introduced when, in particular only when, a certain negative pressure or residual pressure is reached in the casting mold. It can additionally or alternatively be provided to evacuate the casting mold while the casting material is being introduced, i.e. to maintain the flow connection between the vacuum source and the casting mold while the casting material is being introduced into the casting mold and to continue operating the vacuum source for evacuating the casting mold.
  • a vacuum source which for this purpose is placed in flow connection with the casting mold.
  • the casting mold is evacuated before the casting material is introduced.
  • the casting material is introduced when, in particular only when, a certain negative pressure or residual pressure is reached in the casting mold. It can additionally or alternatively be provided to evacuate the casting mold while the casting material is being introduced, i.e. to maintain the flow connection between the vacuum source and the casting mold while the casting material is being introduced into the
  • the mold is first sealed by means of at least one seal, for example by means of a sealing cord, in particular a special silicone sealing cord.
  • the casting material is then dosed into a casting chamber that is fluidically connected to the casting mold.
  • the casting chamber is fluidically connected, at least at times, to a crucible in which the molten G collectma material is stored.
  • the casting mold is subjected to the negative pressure and the casting material located in the casting chamber into the casting mold pushed in, in particular by means of a pressurized piston.
  • the flow connection between the casting chamber and the crucible preferably exists at the same time, in particular still. This means that the casting chamber is evacuated while the casting material is being introduced.
  • the motor vehicle rim produced by means of die casting is characterized, for example, by a particularly small wall thickness. This is only possible through die casting.
  • the low wall thickness causes a low mass flow of the casting material in the casting mold, at least in some areas.
  • the recompaction of the casting material should therefore take place. In this way, in particular, porosity of the motor vehicle rim can be reliably avoided.
  • the introduction of the casting material begins with a reduced volume of the casting mold and the volume of the casting mold is increased during the introduction of the casting material in order to generate a suction effect on the casting material.
  • complete filling of the casting mold with the casting material is achieved particularly reliably.
  • the volume of the casting mold is again reduced for the purpose of subsequent compression, as already explained.
  • the re-compaction is effected, for example, by moving a compaction tool into the casting mold.
  • the compression tool can, for example - be carried out exactly in the axial direction, ge precisely in the radial direction or in a direction at an angle to the axial direction - with respect to the longitudinal center axis of the vehicle rim, the angle being greater than 0 ° and less than 90 ° .
  • the procedure described in the manufacture of the motor vehicle rim made light a simple, fast and inexpensive construction of the motor vehicle rim, which at the same time has an extremely filigree structure.
  • the fast production is achieved in particular by die casting, in which the casting mold is filled much more quickly than in chill casting or low-pressure casting, which is normally used for the manufacture of motor vehicle rims.
  • the die-casting can significantly increase the timing in the manufacture of the motor vehicle wheel so that a larger number of motor vehicle wheel can be produced in the same period of time.
  • the solidification time is also significantly shorter for die casting than for die casting.
  • a further development of the invention provides that the compression is carried out by driving a compression tool into the casting mold.
  • the casting mold itself has a rigid outer contour, which therefore cannot be deformed to reduce its volume.
  • the volume of the casting mold should be carried out solely by retracting the compression tool.
  • the compression tool is arranged in a first position in such a way that it takes up a first displacement volume in the casting mold, and in a second position such that it takes up a second displacement volume in the casting mold.
  • the second displacement volume here is greater than the first displacement volume.
  • the compression tool can in principle be designed as desired, as long as it causes different displacement volumes in the casting mold in the different positions.
  • the displacement tool is in the form of a piston, which is in particular cylindrical, preferably circular cylindrical.
  • the use of the compression tool has the advantage that reducing the volume of the casting mold is possible in a particularly simple manner.
  • the ring projection differs from the contour shape in particular in that it only partially overlaps an end face of the motor vehicle rim.
  • an end face of the motor vehicle rim is defined by a plate of a device for producing the motor vehicle rim, so that the plate thus delimits the casting mold.
  • the compaction tool is only moved through the plate or out of the plate into the casting mold to reduce its volume.
  • the vehicle rim formed in the casting mold rests only partially on the ring projection and also partially on the plate of the device that defines the end face of the vehicle rim.
  • a further development of the invention provides that the annular projection is retracted into the casting mold in such a way that an annular recess edged on both sides is formed in the motor vehicle rim.
  • the annular projection is preferably retracted into the casting mold in the axial direction.
  • it is arranged in such a way that it engages in an end face of the motor vehicle rim, namely in such a way that it is spaced apart from both a radially inner delimitation of the end face and a radially outer delimitation of the end face.
  • a further development of the invention provides that the contour shape continuously forms an axial end side of the motor vehicle rim and is retracted into the casting mold while reducing an extension of the motor vehicle rim in the axial direction.
  • the axial end side is to be understood as the already mentioned end face of the motor vehicle rim, which at least regionally delimits the motor vehicle rim in the axial direction.
  • By retracting the contour shape the extent of the casting mold in the axial direction and thus the extent of the motor vehicle rim is reduced.
  • an extent of the rim bed between the outer horn and the inner horn is preferably kept constant so that, for example, (only) the extent of the inner horn is reduced.
  • the casting mold has at least one first outlet opening and at least one second outlet opening arranged at a distance from the at least one first outlet opening in the axial direction with respect to a longitudinal center axis of the motor vehicle rim. has, at each of which a casting material can emerge from the casting mold.
  • the casting mold has a plurality of outlet openings, namely the at least one first outlet opening and the at least one second outlet opening.
  • the first outlet opening and the second outlet opening are arranged in multiple rows in the longitudinal section with respect to the longitudinal center axis and are in this respect spaced apart from one another in the axial direction.
  • first outlet opening and the second outlet opening are located on opposite sides of an imaginary plane running through the motor vehicle rim, the imaginary plane preferably being perpendicular to the longitudinal center axis of the motor vehicle rim.
  • the imaginary plane intersects the motor vehicle rim in the middle as seen in the longitudinal section, that is to say it is in the form of a center plane.
  • the outlet openings are preferably arranged at a distance from the imaginary plane in the axial direction.
  • the first outlet opening is at most 10%, at most 15%, at most 20% or at most 25% of a first end face of the motor vehicle rim and the second outlet opening is at most 10%, at most 15%, at most Arranged at a distance of 20% or at most 25% from a second end face of the motor vehicle rim that is different from the first end face.
  • the end faces are to be understood as meaning two end faces of the motor vehicle rim facing away from one another.
  • the first face is on a side of the outer horn facing away from the inner horn and the second face is on a side of the inner horn facing away from the outer horn.
  • the rim well usually has a small wall thickness, for example a wall thickness of at most 15 mm, at most 10 mm, at most 7.5 mm or at most 5 mm. This means that the casting material introduced into the casting mold during the die-casting process has only a low mass flow of the casting material flowing through the region of the casting mold in which the rim well is formed. In order to nevertheless achieve the uniform filling of the casting mold, the two-row arrangement of the outlet opening is implemented.
  • a further development of the invention provides that the casting mold is acted upon with negative pressure during the die-casting at the first outlet opening and / or the second outlet opening, in particular at the same time or with a time delay.
  • the evacuation of the casting mold which takes place before the casting material is introduced into the casting mold, also takes place via the first outlet opening and / or the second outlet opening. Accordingly, no further connections of the vacuum source to the casting mold are necessary in addition to the first outlet opening and the second outlet opening.
  • the application of the first outlet opening and the second outlet opening during the die-casting or during the introduction of the casting material into the casting mold can take place in different ways.
  • the two outlet openings are acted upon by the negative pressure at the same time.
  • it can also be time-shifted Applying can be provided in which, for example, the first outlet opening is initially acted upon by the negative pressure, whereas the flow connection between the second outlet opening and the negative pressure source is interrupted. Subsequently, the flow connection between the first outlet opening and the negative pressure source is interrupted and instead the flow connection is established between the second outlet opening and the negative pressure source so that the negative pressure is now applied to the second outlet opening.
  • the application of negative pressure to the first outlet opening is then set, in particular by interrupting the flow connection between the negative pressure source and the first outlet opening.
  • the second outlet opening is subsequently subjected to the negative pressure, namely preferably until the casting mold is completely filled with the casting material, i.e. the casting material has reached the second outlet opening or a certain amount of the casting material has emerged from the casting mold through the second outlet opening. This in turn achieves a particularly reliable filling of the casting mold with the casting material.
  • a further development of the invention provides that the die-casting is carried out in such a way that the motor vehicle rim has a small wall thickness of at most 15 mm, at least in some areas, and / or has a curvature with a small radius of curvature of at most 4 mm, and / or an axial one Direction and in the radial direction and / or in the axial direction and in the tangential direction with respect to a longitudinal center axis of the motor vehicle rim extending demolding surface which lies completely in an imaginary plane, the plane with the longitudinal center axis enclosing an angle that is more than 0 ° and at most 4 °.
  • the motor vehicle rim produced by means of die casting is characterized by a particularly small wall thickness and / or a curvature with a particularly small radius of curvature and / or by the presence of the demolding surface.
  • the wall thickness is to be understood as the thickness of the wall of the motor vehicle rim at at least one point.
  • the small wall thickness can therefore be present, for example, on the rim base, the outer flange, the inner flange, the center of the rim and / or the hub.
  • the small wall thickness is particularly preferably at the center of the rim.
  • the small wall thickness represents the greatest wall thickness, for example the greatest wall thickness of the outer horn, the greatest wall thickness of the inner horn and / or the greatest wall thickness of the center of the rim. Of course, it can also be the greatest wall thickness of the rim well and / or the hub.
  • the small wall thickness is at most 15 mm, at most 10 mm, at most 7.5 mm or at most 5 mm, but is preferably smaller. It is therefore, for example, at most 4 mm, at most 3 mm, at most 2 mm or at most 1.5 mm.
  • the small wall thickness is particularly preferably at least 1.5 mm or at least 2 mm.
  • the small wall thickness is, for example, at least 1.5 mm and at most 5 mm, at least 1.5 mm and at most 4 mm, at least 1.5 mm and at most 3 mm, at least 1.5 mm and at most 2 mm or in about or exactly 1.5 mm.
  • it can also be at least 2 mm and at most 5 mm, at least 2 mm and at most 4 mm, at least 2 mm and at most 3 mm or exactly 2 mm.
  • the curvature is present with the small radius of curvature.
  • the curvature is a curvature of an outer surface or an outer peripheral surface of the motor vehicle rim.
  • the outer surface delimits a wall of the motor vehicle rim to the outside.
  • the curvature can be present at any point on the motor vehicle rim, for example on the rim base, the outer flange, the inner flange, the center of the rim and / or the hub.
  • the curvature is in particular a transition curvature between two surfaces, which - in section seen - are angled to each other and are present, for example, as flat surfaces.
  • the motor vehicle rim can have the deformation surface.
  • the demolding surface is to be understood as a flat surface which rests directly on the casting mold during die casting and along which the power vehicle rim is removed from the casting mold after die casting.
  • the demolding surface has an extension at least in the axial direction and in the radial direction and / or - additionally or alternatively - in the axial direction and in the tangential direction, in each case with respect to the longitudinal center axis of the vehicle rim. In any case, the demolding surface thus extends in two directions perpendicular to one another and to this extent lies completely in the imaginary plane.
  • the motor vehicle rim is demolded in the same direction.
  • a part of the casting mold is displaced after die casting in the direction of the longitudinal center axis, that is, in the axial direction, to open the casting mold and to remove the motor vehicle rim from the casting mold.
  • a casting mold surface of the casting mold which lies against the demolding surface during the die-casting and which forms this is displaced along the longitudinal center axis after the die-casting.
  • a design Forming angle that is, an angle between the demolding surface and the longitudinal center axis, be at least 5 ° in order to ensure proper demolding.
  • an angle of no more than 4 ° is provided.
  • the angle is at most 3 °, at most 2.0 °, at most 1.5 °, at most 1.0 ° or at most 0.5 °.
  • the smaller angles of at most 2.0 ° and less are preferred here.
  • the center of the rim is formed with several spokes spaced apart from one another in the circumferential direction with respect to a longitudinal center axis of the motor vehicle rim.
  • Such a design from the center of the rim is used in particular to reduce the weight of the motor vehicle rim, but also to achieve better damping.
  • the center of the rim is not solid and continuous in the circumferential direction, but is composed of the plurality of spokes which are arranged at a distance from one another in the circumferential direction.
  • Each of the plurality of spokes preferably extends from the hub in the radial direction up to the rim base, that is to say connects the hub and the rim base to one another.
  • At least three spokes, at least four spokes, at least five spokes or at least six spokes are provided.
  • each de of the spokes extends in the circumferential direction over a maximum of 30 ° or less, preferably be a maximum of 15 ° or a maximum of 10 °.
  • the spokes have a constant extension in the circumferential direction, that is to say starting from the rim well up to the hub.
  • branching of at least one of the spokes or several or each of the spokes can also be provided, so that the respective spoke is divided into several partial spokes.
  • the spoke starting from the hub, the spoke initially extends outward in the radial direction and is divided at a point of division into several partial spokes, which run away from one another, in particular in the circumferential direction. After the dividing point, the partial spokes run at a distance from one another up to the rim base and attack it at a distance from one another.
  • the invention further relates to a device for producing a motor vehicle rim made of aluminum or an aluminum alloy for a wheel of a motor vehicle, in particular for carrying out the method according to the statements in this description, the motor vehicle rim being limited on opposite sides by an outer horn and an inner horn Rim bed, a hub with a central recess and a bolt circle and a the rim bed and the hub with each other ver binding, in particular in a longitudinal section eccentrically on the rim bed to attacking the center of the rim.
  • the device is provided and designed to produce the motor vehicle rim in one piece and continuously in a casting mold by die-casting a casting material, wherein after the casting material has been introduced into the casting mold Volume of the casting mold for recompaction of the casting material is reduced.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a motor vehicle rim along a central longitudinal axis of the motor vehicle rim.
  • the figure shows a schematic sectional illustration through a device 1 for producing motor vehicle rims 2 for a motor vehicle.
  • Each of the motor vehicle rims 2 has a rim base 3, a rim center 4 and a hub 5 as essential components.
  • the device 1 and the motor vehicle rim 2 are shown in longitudinal section with respect to a longitudinal center axis 6 of the motor vehicle rim 2.
  • the rim base 3 is limited in the axial direction on the one hand by an outer flange 7 and on the other hand by an inner flange 8, which extends from the rim base 3 in the radial direction with respect to Longitudinal central axis 6 extend outward.
  • the rim base 3 and the hub 5 are connected to one another via the rim center 4.
  • the rim center 4 thus engages both the rim base 3 and the hub 5 and extends from the hub 5 to the rim base 3.
  • the hub 5 has a central recess which plus the longitudinal center axis 6 is present centrally in the hub 5.
  • the hub 5 has a bolt circle with several bores, which each serve to receive a fastening means by means of which the power vehicle rim 2 can be fastened to a wheel hub of the motor vehicle or is fastened.
  • the center of the rim 4 preferably has several spokes, not shown here, which are arranged at a distance from one another in the circumferential direction. Each of the spokes extends from the hub 5 to the rim well 3.
  • the manufacture of the motor vehicle rim 2 takes place with the aid of the device 1, which represents a casting tool.
  • the device 1 has a casting mold 9 which is delimited, for example, on opposite sides by a first plate 10 and a second plate 11.
  • the two plates 10 and 11 limit the mold 9 in the axial direction with respect to the longitudinal center axis 6 on opposite sides.
  • a slide 12 is arranged between the two plates 10 and 11 and delimits the casting mold 9 in the radial direction with respect to the longitudinal center axis 6.
  • the plates 10 and 11 are each displaceable in the axial direction with respect to the longitudinal center axis 6, whereas the slide 12 is displaceable in ra dialer direction.
  • the slide 12 is preferably composed of a plurality of partial slides 13 and 14 which can be displaced independently of one another or at least can be displaced away from one another. Such a configuration of the device 1 enables the manufactured motor vehicle rim 2 to be easily removed from the mold.
  • the compaction tool 16 is particularly preferably used for re-compacting the casting material in the area of the rim well 3 and / or - preferably - on the inner flange 8.
  • the compaction tool 16 or the annular projection 17 is accordingly introduced into that area of the casting mold 9 in which the rim well 3 or the inner horn 8 are present that an annular recess is embossed in the motor vehicle rim 2, namely in the inner horn 8.
  • the annular recess should be bordered on both sides when viewed in the radial direction, so that the annular recess is present in the end face of the motor vehicle rim 2, in particular in the manner of a groove. A particularly effective subsequent compression of the casting material is achieved in this way.
  • the device 1 is designed, for example, as a two-plate casting tool or as a three-plate casting tool.
  • the plates 10 and 11 shown there can therefore be a further plate which is arranged in particular on the side of the first plate 10 facing away from the second plate 11.
  • the sprue channel 15 runs through the further plate or extends through it completely.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

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 und einem Lochkreis 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 durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt wird, wobei nach dem Einbringen des Gießmaterials in die Gießform (9) ein Volumen der Gießform (9) zum Nachverdichten des Gießmaterials verkleinert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (1) zum Herstellen einer Kraftwagenfelge (2).

Description

Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Vorrichtung zum Herstellen einer Kraftwagenfelge BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahr zeugs, 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 au ßermittig 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 0301 472 B1 bekannt. Diese beschreibt ein Herstellverfahren für Leicht- metallguss-Räder für Personenkraftwagen, wobei eine nah-eutektische vere delte AISi-Legierung verwendet wird, die - neben AI - 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 % Kup fer, 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 Guss form in Wasser abgeschreckt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwa genfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten derartigen Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine besonders rasche und kos tengünstige Herstellung der Kraftwagenfelge mit besonders filigranen Struk turen und einer besonders guten Gefügestruktur ermöglicht.
Dies wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Kraft wagenfelge einstückig und durchgehend in einer Gießform durch Druckgie ßen eines Gießmaterials hergestellt wird, wobei nach dem Einbringen des Gießmaterials in die Gießform ein Volumen der Gießform zum Nachverdich ten des Gießmaterials verkleinert wird.
Die Kraftwagenfelge ist üblicherweise Bestandteil des Rads des Kraftfahr zeugs, 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 vor gesehen und ausgebildet. Die Kraftwagenfelge liegt also nicht als generische Kraftfahrzeugfelge vor, sondern ist für den Einsatz an dem Kraftwagen be stimmt 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 hier zu gleichzeitig miteinander ausgebildet, nämlich während eines einzigen Herstellungsschritts. Es ist also nicht vorgesehen, das Felgenbett, die Fel- genmitte und die Nabe separat voneinander herzustellen und nachträglich aneinander zu befestigen. Vielmehr erfolgt die Herstellung gemeinsam, näm lich 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 Fel genbett auf gegenüberliegenden Seiten von dem Außenhorn und dem In nenhorn begrenzt. Das Außenhorn und das Innenhorn liegen insoweit auf gegenüberliegenden Seiten des Felgenbetts vor und schließen einen Rei fenaufnahmebereich 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, so- dass das Außenhorn und das Innenhorn eine Gesamterstreckung der Kraft wagenfelge in axialer Richtung, entsprechend einer Breite der Kraftwagen felge, definieren. Bei einer Montage des Rads an dem Kraftfahrzeug wird das Rad über ein Radlager an einem Radträger drehbar gelagert. Das Außen horn 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 Kraftwagen- felge, insbesondere dem Felgenbett, der Fehlgenmitte und der Nabe ausge bildet. Sie werden insoweit gleichzeitig mit diesen bei dem Druckgießen aus gebildet.
Die Nabe verfügt über die Mittenausnehmung und den Lochkreis. Die Mit tenausnehmung ist eine zentrale Ausnehmung zur Aufnahme einer Radnabe des Kraftfahrzeugs, an welcher das Rad bei der Montage an dem Kraftfahr zeug befestigt wird. Die Radnabe ist über das Radlager an dem Radträger drehbar gelagert. Der Lochkreis besteht aus mehreren entlang eines gedach ten Kreises angeordneten Bohrungen, die jeweils zur Aufnahme eines Befes tigungsmittels 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 verbun den. Die Felgenmitte liegt also in radialer Richtung bezüglich der Längsmit telachse 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 Um- fangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet beziehungsweise aus gebildet sind. Die Felgenmitte kann jedoch auch in Umfangsrichtung durch gehend ausgestaltet sein, insbesondere vollständig.
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 Mit telpunkt des Felgenbetts in axialer Richtung an, der bezogen auf eine Ge samterstreckung des Felgenbetts in axialer Richtung mindestens 10 %, min destens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 % oder mehr beträgt. Bei spielsweise geht die Felgenmitte in axialer Richtung gesehen endseitig des Felgenbetts in dieses über. In diesem Fall mündet die Felgenmitte im Längs schnitt 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 Mon tage 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. Flierdurch war es bislang notwendig, die Felgenmitte unter hohem Materialeinsatz entsprechend massiv auszubilden. Die Felgenmitte kann al ternativ 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. Insbesonde re ist die axiale Erstreckung des Felgenbetts größer als die axiale Erstre ckung der Nabe, welche wiederum größer ist als die axiale Erstreckung der Felgenmitte. Beispielsweise beträgt die axiale Erstreckung der Nabe bezo gen 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 Alumini umlegierung. Dieses wird durch das Druckgießen verarbeitet. Bei dem Druckgießen kommt die Gießform zum Einsatz, mittels welcher die Kraftwa genfelge 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 be zeichnet werden kann, wird vorzugsweise zumindest teilweise bei dem Druckgießen ausgebildet. Das Druckgießen kann zum Beispiel bei Normaldruck oder als Vakuum druckgießen durchgeführt werden. Das Vakuumdruckgießen zeichnet sich dadurch aus, dass die Gießform vor und/oder bei dem Einbringen des Gieß materials in die Gießform zumindest teilweise evakuiert wird. Das bedeutet, dass die Gießform vor und/oder bei dem Einbringen des Gießmaterials mit einem Unterdrück beaufschlagt wird. Unter dem Unterdrück ist hierbei ein Druck zu verstehen, welcher gegenüber einem Einbringungsdruck, bei wel chem das Gießmaterial in die Gießform eingebracht wird und/oder einem Umgebungsdruck in einer Außenumgebung der Gießform geringer ist. Bei spielsweise beträgt der Unterdrück 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 Rest druck ist der absolute Druck in der Gießform zu verstehen.
Das Evakuieren der Gießform erfolgt beispielsweise mittels einer Unter druckquelle, welche hierzu mit der Gießform in Strömungsverbindung gesetzt wird. Insbesondere wird die Gießform bereits vor dem Einbringen des Gieß materials evakuiert. Beispielsweise erfolgt das Einbringen des Gießmaterials bei, insbesondere erst bei, Erreichen eines bestimmten Unterdrucks bezie hungsweise 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 Unterdruckquel le 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 Struktu ren der Kraftwagenfelge hergestellt werden.
Beispielsweise ist es vorgesehen, die Gießform zunächst mittels wenigstens einer Dichtung abzudichten, beispielsweise mittels einer Dichtschnur, insbe sondere einer Silikondichtschnur. Anschließend wird das Gießmaterial in ei ne Gießkammer dosiert, die mit der Gießform strömungstechnisch verbun den ist. Hierzu ist die Gießkammer zumindest zeitweise mit einem Tiegel strömungstechnisch verbunden ist, in welchem das geschmolzene Gießma terial bevorratet ist. Dann wird die Gießform mit dem Unterdrück beauf schlagt 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 Gieß materials erfolgt.
Die mittels des Druckgießens hergestellte Kraftwagenfelge zeichnet sich bei spielsweise durch eine besonders geringe Wandstärke aus. Eine solche wird durch das Druckgießen erst möglich. Die geringe Wandstärke bedingt jedoch zumindest bereichsweise einen geringen Massenstrom des Gießmaterials in der Gießform. Um dennoch eine hervorragende Gefügestruktur der herge stellten Kraftwagenfelge sicherzustellen, soll daher das Nachverdichten des Gießmaterials erfolgen. Hierdurch kann insbesondere Schwindungsporosität der Kraftwagenfelge zuverlässig vermieden werden.
Das Nachverdichten des Gießmaterials erfolgt nach dem Einbringen des Gießmaterials, insbesondere nach einem vollständigen Füllen der Gießform mit dem Gießmaterial. Das Nachverdichten wird durch ein Verkleinern des Volumens der Gießform durchgeführt, sodass das in der Gießform vorlie gende Gießmaterial komprimiert wird. Beispielsweise erfolgt das Nachver dichten des Gießmaterials beziehungsweise das Verringern des Volumens der Gießform nicht unmittelbar mit dem Erreichen einer vollständigen Füllung der Gießform durch das Gießmaterial, sondern vielmehr mit zeitlichem Ab stand hierzu. Beispielsweise wird das Nachverdichten in Abhängigkeit von einer Temperatur des in der Gießform vorliegenden Gießmaterials durchge führt.
Insbesondere wird das Nachverdichten erst vorgenommen, wenn das Gieß material bereits teilweise erstarrt ist, also nicht mehr in vollständig flüssigem Zustand vorliegt. Beispielsweise ist es vorgesehen, das Gießmaterial bei ei ner Gießtemperatur in die Gießform einzubringen. Das Nachverdichten wird erst dann oder genau dann durchgeführt, wenn das in der Gießform vorlie gende Gießmaterial bereichsweise eine erste Temperatur aufweist, die klei ner ist als eine Solidustemperatur des Gießmaterials, und bereichsweise ei- ne zweite Temperatur aufweist, die zumindest der Solidustemperatur ent spricht. Beispielsweise ist der Anteil des Gießmaterials, der die erste Tempe ratur aufweist, bei dem Nachverdichten kleiner als der Anteil des Gießmate rials, der die zweite Temperatur aufweist. Hierdurch wird das Gefüge des Gießmaterials in teilweise erstarrtem Zustand nochmals verändert, was die Dauerfestigkeit der Kraftwagenfelge äußerst positiv beeinflusst.
Beispielsweise kann es auch vorgesehen sein, das Einbringen des Gießma terials bei bereits verringertem Volumen der Gießform zu beginnen und das Volumen der Gießform während des Einbringens des Gießmaterials zu ver größern, um eine Saugwirkung auf das Gießmaterial zu erzeugen. Bei einer derartigen Vorgehensweise wird ein vollständiges Füllen der Gießform mit dem Gießmaterial besonders zuverlässig erreicht. Nach dem Einbringen des Gießmaterials erfolgt wiederum das Verkleinern des Volumens der Gießform zum Zweck der Nachverdichtung, wie bereits erläutert. Das Nachverdichten wird beispielsweise durch das Einfahren eines Verdichtungswerkzeug in die Gießform bewirkt. Das Verdichtungswerkzeug kann zum Beispiel - bezüglich der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge - genau in axialer Richtung, ge nau in radialer Richtung oder in einer zu der axialen Richtung in einem Win kel angewinkelten Richtung erfolgen, wobei der Winkel größer als 0° und kleiner als 90° ist.
Das beschriebene Vorgehen bei dem Herstellen der Kraftwagenfelge ermög licht eine einfache, schnelle und kostengünstige Ausbildung der Kraftwagen felge, welche gleichzeitig eine äußerst filigrane Struktur aufweist. Die schnel le Herstellung wird insbesondere durch das Druckgießen erzielt, bei welchem eine deutlich schnellere Füllung der Gießform erfolgt als bei einem Kokillen gießen oder Niederdruckgießen, welches normalerweise zum Herstellen von Kraftwagenfelgen verwendet wird. Insgesamt lässt sich durch das Druckgie ßen also die Taktung bei dem Herstellen der Kraftwagenfelge deutlich erhö hen, sodass in derselben Zeitspanne eine größere Anzahl an Kraftwagenfel gen herstellbar ist. Auch die Erstarrungszeit ist für das Druckgießen deutlich kürzer als für das Kokillengießen. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verdichten durch Ein fahren eines Verdichtungswerkzeugs in die Gießform erfolgt. Die Gießform selbst weist eine starre Außenkontur auf, welche also nicht zum Verkleinern ihres Volumens verformbar ist. Vielmehr soll das Volumen der Gießform al lein durch das Einfahren des Verdichtungswerkzeugs durchgeführt werden. Das Verdichtungswerkzeug ist insoweit in einer ersten Stellung derart ange ordnet, dass es in der Gießform ein erstes Verdrängungsvolumen einnimmt, und in einer zweiten Stellung derart, dass es in der Gießform ein zweites Verdrängungsvolumen einnimmt. Das zweite Verdrängungsvolumen ist hier bei größer als das erste Verdrängungsvolumen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Verdichtungswerkzeug in der ersten Stellung außerhalb der Gießform angeordnet ist, sodass das erste Verdrän gungsvolumen gleich null ist. In der zweiten Stellung ist hingegen das Ver drängungsvolumen stets größer als null, um das Volumen der Gießform um das Verdrängungsvolumen zu verkleinern. Das Einfahren des Verdichtungs werkzeugs erfolgt zum Beispiel genau in axialer Richtung oder genau in ra dialer Richtung, jeweils bezogen auf die Längsmittelachse der Kraftwagen felge. Es kann jedoch ein schräges Einfahren vorgenommen werden, bei welchem das Einfahren in einer um einen Winkel bezüglich der axialen Rich tung angewinkelten Richtung erfolgt. Der Winkel ist hierbei größer als 0° und kleiner als 90°.
Das Verdichtungswerkzeug kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, solange es in den unterschiedlichen Stellungen unterschiedliche Verdrän gungsvolumina in der Gießform bewirkt. Beispielsweise liegt das Verdrän gungswerkzeug in Form eines Kolbens vor, der insbesondere zylindrisch, vorzugsweise kreiszylindrisch ist. Die Verwendung des Verdichtungswerk zeugs hat den Vorteil, dass das Verkleinern des Volumens der Gießform auf besonders einfache Art und Weise möglich ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Ringvorsprung oder ei ne Konturform als Verdichtungswerkzeug verwendet wird. Der Ringvor sprung zeichnet sich durch seine Ringgestalt aus, welche in Umfangsrich- tung bezüglich einer Längsmittelachse der Kraftwagenfelge vorzugsweise durchgehend vorliegt. Der Ringvorsprung umgreift insoweit die Längsmittel achse in Umfangsrichtung vollständig und durchgehend. Der Ringvorsprung wird vorzugsweise in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse in die Gießform eingebracht. Zur Verlagerung des Ringvorsprungs aus der ersten Stellung in die zweite Stellung und umgekehrt wird der Ringvorsprung also in axialer Richtung und damit parallel zu der Längsmittelachse der Kraftwagen felge verlagert. Das Verlagern erfolgt dabei bevorzugt derart, dass eine Längsmittelachse des Ringvorsprungs stets mit der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge zusammenfällt.
Der Ringvorsprung unterscheidet sich von der Konturform insbesondere da rin, dass er eine Stirnseite der Kraftwagenfelge lediglich teilweise übergreift. Beispielsweise wird eine Stirnseite der Kraftwagenfelge von einer Platte ei ner Vorrichtung zum Herstellen der Kraftwagenfelge definiert, sodass also die Platte die Gießform begrenzt. Das Verdichtungswerkzeug wird nur durch die Platte beziehungsweise aus der Platte in die Gießform zum Verkleinern ihres Volumens eingefahren. Während und nach dem Einfahren des Ring vorsprungs liegt die in der Gießform ausgebildete Kraftwagenfelge lediglich teilweise an dem Ringvorsprung und weiterhin teilweise an der die Stirnseite der Kraftwagenfelge definierenden Platte der Vorrichtung an.
Die Konturform hingegen definiert die gesamte Stirnseite der Kraftwagenfel ge. Durch das Einfahren der Konturform in die Gießform beziehungsweise das Verlagern der Konturform zum Verkleinern des Volumens der Gießform verändern sich insoweit die Abmessungen der Gießform und entsprechend die Abmessungen der Kraftwagenfelge zwischen ihren beiden Stirnseiten. Beispielsweise weist das Felgenbett vor dem Verlagern der Konturform eine erste Erstreckung in axialer Richtung auf, welche durch das Verlagern der Konturform verkleinert wird, bis nach dem Verlagern der Konturform letztlich eine zweite Erstreckung des Felgenbetts in axialer Richtung vorliegt, welche kleiner ist als die erste Erstreckung. Eine derartige Vorgehensweise ermög licht ein besonders effektives Verdichten des in der Gießform vorliegenden Gießmaterials. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Ringvorsprung derart in die Gießform eingefahren wird, dass in der Kraftwagenfelge eine beidseitig berandete Ringausnehmung ausgebildet wird. Der Ringvorsprung wird be vorzugt in axialer Richtung in die Gießform eingefahren. Hierbei ist er derart angeordnet, dass er in eine Stirnseite der Kraftwagenfelge eingreift, nämlich derart, dass er sowohl von einer in radialer Richtung innenliegenden Begren zung der Stirnseite als auch von einer radial außenliegenden Begrenzung der Stirnseite beabstandet ist. Entsprechend wird von dem Ringvorsprung in der Kraftwagenfelge die Ringausnehmung ausgebildet, die in radialer Rich tung bezüglich der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge gesehen sowohl nach innen als auch nach außen berandet ist, also einen Rand aufweist. Die Ringausnehmung liegt insoweit beispielsweise in Form einer Ringnut in der Kraftwagenfelge vor. Hierdurch wird ein gleichmäßiges Nachverdichten des Gießmaterials erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Konturform eine Axial endseite der Kraftwagenfelge durchgehend ausbildet und unter Verkleine rung einer Erstreckung der Kraftwagenfelge in axialer Richtung in die Gieß form eingefahren wird. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Unter der Axialendseite ist die bereits erwähnte Stirnseite der Kraftwagenfelge zu verstehen, welche die Kraftwagenfelge zumindest bereichsweise in axialer Richtung begrenzt. Durch das Einfahren der Konturform wird die Erstreckung der Gießform in axialer Richtung und somit die Erstreckung der Kraftwagen felge reduziert. Auf die hierdurch erzielten Vorteile wurde ebenfalls bereits eingegangen. Bevorzugt wird bei dem Verkleinern der Erstreckung der Kraftwagenfelge in axialer Richtung eine Erstreckung des Felgenbetts zwi schen dem Außenhorn und dem Innenhorn konstant gehalten, sodass bei spielsweise (nur) die Erstreckung des Innenhorns verringert wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gießform wenigstens eine erste Auslassöffnung sowie wenigstens eine in axialer Richtung bezüg lich einer Längsmittelachse der Kraftwagenfelge von der wenigstens einen ersten Auslassöffnung beabstandet angeordnete zweite Auslassöffnung auf- weist, an welchen jeweils ein Gießmaterial aus der Gießform austreten kann. Die Gießform weist mehrere Auslassöffnungen auf, nämlich die wenigstens eine erste Auslassöffnung und die wenigstens eine zweite Auslassöffnung. Die erste Auslassöffnung und die zweite Auslassöffnung sind im Längs schnitt bezüglich der Längsmittelachse gesehen mehrreihig angeordnet und liegen insoweit in axialer Richtung beabstandet voneinander vor. Insbeson dere liegen die erste Auslassöffnung und die zweite Auslassöffnung auf ge genüberliegenden Seiten einer durch die Kraftwagenfelge verlaufenden ge dachten Ebene vor, wobei die gedachte Ebene vorzugsweise senkrecht auf der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge steht. Beispielsweise schneidet die gedachte Ebene die Kraftwagenfelge im Längsschnitt gesehen mittig, liegt also in Form einer Mittelpunktebene vor.
Bevorzugt sind die Auslassöffnungen, also sowohl die erste Auslassöffnung als auch die zweite Auslassöffnung, in axialer Richtung von der gedachten Ebene jeweils beabstandet angeordnet. Insbesondere ist die erste Auslass öffnung im Längsschnitt gesehen bezogen auf eine axiale Erstreckung der Kraftwagenfelge höchstens 10 %, höchstens 15 %, höchstens 20 % oder höchstens 25 % von einer ersten Stirnseite der Kraftwagenfelge und die zweite Auslassöffnung höchstens 10 %, höchstens 15 %, höchstens 20 % oder höchstens 25 % von einer von der ersten Stirnseite verschiedenen zweiten Stirnseite der Kraftwagenfelge beabstandet angeordnet. Unter den Stirnseiten sind zwei voneinander abgewandte Stirnseiten der Kraftwagen felge zu verstehen. Beispielsweise liegt die erste Stirnseite auf einer dem Innenhorn abgewandten Seite des Außenhorns und die zweite Stirnseite auf einer dem Außenhorn abgewandten Seite des Innenhorns vor.
Besonders bevorzugt grenzt die erste Auslassöffnung an die erste Stirnseite und/oder die zweite Auslassöffnung an die zweite Stirnseite an oder liegt je weils in dieser. Besonders bevorzugt schließt sich die erste Auslassöffnung auf der dem Felgenbett abgewandten Seite des Außenhorns an dieses an. Zusätzlich oder alternativ schließt sich die zweite Auslassöffnung auf der dem Felgenbett abgewandten Seite des Innenhorns an dieses an. Unter den Auslassöffnungen sind Überlauföffnungen zu verstehen, durch welche wäh- rend des Druckgießens ein Teil des in die Gießform eingebrachten Gießma terials aus der Gießform austreten kann. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verteilung des Gießmaterials in der Gießform erzielt.
Vorstehend wurde bereits erläutert, dass die Auslassöffnungen mehrreihig angeordnet sind. Ist die erste Auslassöffnung Teil mehrerer Auslassöffnun gen und die zweite Auslassöffnung Teil mehrerer zweiter Auslassöffnungen, so liegen jeweils alle der ersten Auslassöffnungen der ersten Reihe und alle der zweiten Auslassöffnungen in einer zweiten Reihe vor. In anderen Worten liegen alle ersten Auslassöffnungen in einer gedachten ersten Ebene und alle zweiten Auslassöffnungen in eine gedachten zweiten Ebene, wobei die beiden Ebenen vorzugsweise jeweils senkrecht auf der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge stehen.
Die mehrreihige Anordnung der Auslassöffnungen hat den Vorteil, dass die Fließgeschwindigkeit des Gießmaterials in der Gießform während des Druckgießens bereichsweise erhöht wird, sodass ein zuverlässiges und gleichmäßiges Füllen der Gießform mit dem Gießmaterial sichergestellt wird. Hierdurch kann der Ausschuss, also der Anteil an fehlerhaften Kraftwagen felgen, deutlich reduziert werden. Das beschriebene Vorgehen bei dem Her stellen der Kraftwagenfelge ermöglicht insoweit eine einfache, schnelle und kostengünstige Ausbildung der Kraftwagenfelge.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Gießform verwendet wird, bei welcher die erste Auslassöffnung und/oder die zweite Auslassöff nung in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet sind/ist. Die erste Aus lassöffnung beziehungsweise die zweite Auslassöffnung ist insoweit ringför mig ausgestaltet und umgreift die Längsmittelachse der Kraftwagenfelge in Umfangsrichtung vollständig und durchgehend. Dies kann für die erste Aus lassöffnung, die zweite Auslassöffnung oder beide der Fall sein. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Verteilung des Gießmaterials in der Gieß form erzielt. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Gießform verwendet wird, bei welcher die erste Auslassöffnung an dem Innenhorn und die zweite Auslassöffnung an dem Außenhorn vorliegt, sodass in axialer Richtung zwi schen der ersten Auslassöffnung und der zweiten Auslassöffnung das Fel genbett angeordnet ist. Hierauf wurde bereits hingewiesen. Das Felgenbett weist üblicherweise eine geringe Wandstärke auf, beispielsweise eine Wandstärke von höchstens 15 mm, höchstens 10 mm, höchstens 7,5 mm oder höchstens 5 mm. Das bedeutet, dass während des Druckgießens in die Gießform eingebrachtes Gießmaterial den Bereich der Gießform, in welchem das Felgenbett ausgebildet wird, mit einem lediglich geringen Massenstrom des Gießmaterial durchströmt wird. Um dennoch die gleichmäßige Füllung der Gießform zu erzielen, ist die zweireihige Anordnung der Auslassöffnung realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gießform während des Druckgießens an der ersten Auslassöffnung und/oder der zweiten Auslass öffnung mit Unterdrück beaufschlagt wird, insbesondere gleichzeitig oder zeitversetzt. Das bedeutet, dass die erste Auslassöffnung, die zweite Aus lassöffnung oder beide an die Unterdruckquelle angeschlossen sind und während des Druckgießens beziehungsweise während des Einbringens des Gießmaterials in die Gießform eine Strömungsverbindung zwischen der Un terdruckquelle einerseits und der ersten Auslassöffnung, der zweiten Aus lassöffnung oder beiden andererseits hergestellt wird. Es kann vorgesehen sein, dass das vor dem Einbringen des Gießmaterials in die Gießform erfolg te Evakuieren der Gießform ebenfalls über die erste Auslassöffnung und/oder die zweite Auslassöffnung erfolgt. Entsprechend sind keine weite ren Anschlüsse der Unterdruckquelle an die Gießform zusätzlich zu der ers ten Auslassöffnung und der zweiten Auslassöffnung notwendig.
Das Beaufschlagen der ersten Auslassöffnung und der zweiten Auslassöff nung während des Druckgießens beziehungsweise während des Einbringens des Gießmaterials in die Gießform kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielsweise werden die beiden Auslassöffnungen gleichzeitig mit dem Unterdrück beaufschlagt. Es kann jedoch auch ein zeitversetztes Beaufschlagen vorgesehen sein, bei welchem zum Beispiel zunächst die erste Auslassöffnung mit dem Unterdrück beaufschlagt wird, wohingegen die Strömungsverbindung zwischen der zweiten Auslassöffnung und der Unter druckquelle unterbrochen ist. Nachfolgend wir die Strömungsverbindung zwi schen der ersten Auslassöffnung und der Unterdruckquelle unterbrochen und stattdessen die Strömungsverbindung zwischen der zweiten Auslassöffnung und der Unterdruckquelle hergestellt, sodass nunmehr die zweite Auslass öffnung mit dem Unterdrück beaufschlagt wird.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, lediglich die erste Auslassöffnung mit Unterdrück zu beaufschlagen, bis das Gießmaterial die erste Auslassöff nung erreicht hat oder eine bestimmte Menge des Gießmaterials aus der ersten Auslassöffnung ausgetreten ist. Anschließend wird die Beaufschla gung der ersten Auslassöffnung mit Unterdrück eingestellt, insbesondere durch Unterbrechung der Strömungsverbindung zwischen der Unterdruck quelle und der ersten Auslassöffnung. Stattdessen wird nachfolgend die zweite Auslassöffnung mit dem Unterdrück beaufschlagt, nämlich vorzugs weise bis die Gießform vollständig mit dem Gießmaterial gefüllt ist, also das Gießmaterial die zweite Auslassöffnung erreicht hat oder eine bestimmte Menge des Gießmaterials durch die zweite Auslassöffnung aus der Gießform ausgetreten ist. Hierdurch wird wiederum eine besonders zuverlässige Fül lung der Gießform mit dem Gießmaterial erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Druckgießen derart durchgeführt wird, dass die Kraftwagenfelge wenigstens bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchstens 15 mm aufweist, und/oder eine Krüm mung 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 ei nen 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 ei nem 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 beson ders bevorzugt stellt die geringe Wandstärke die größte Wandstärke dar, beispielsweise die größte Wandstärke des Außenhorns, die größte Wand stärke 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 Kraft wagenfelge. Die Außenfläche begrenzt eine Wandung der Kraftfahrzeugfelge nach außen. Die Krümmung kann an einer beliebigen Stelle der Kraftwagen felge vorliegen, beispielsweise an dem Felgenbett, dem Außenhorn, dem Innenhorn, der Felgenmitte und/oder der Nabe. Die Krümmung ist insbeson dere 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 mindes tens 30°, mindestens 45°, mindestens 60° oder mindestens 90°. Die Krüm mung 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. Um gekehrt kann der Krümmungsradius zusätzlich mindestens 0,25 mm, min destens 0,5 mm oder mindestens 0,75 mm betragen.
Zusätzlich oder alternativ zu der geringen Wandstärke und/oder der Krüm mung mit dem geringen Krümmungsradius kann die Kraftwagenfelge die Ent formungsfläche aufweisen. Unter der Entformungsfläche ist eine ebene Flä che zu verstehen, die bei dem Druckgießen unmittelbar an der Gießform an liegt und entlang welcher nach dem Druckgießen das Entformen der Kraft wagenfelge aus der Gießform erfolgt. Die Entformungsfläche weist eine Er streckung 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. Beispiels weise 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 be deutet, dass eine während des Druckgießens an der Entformungsfläche an liegende und diese ausbildende Gießformfläche der Gießform nach dem Druckgießen entlang der Längsmittelachse verlagert wird. Bei einem her kömmlichen Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge muss ein Ent- formungswinkel, also ein zwischen der Entformungsfläche und der Längsmit telachse vorliegender Winkel, mindestens 5° betragen, um ein ordnungsge mäßes Entformen sicherzustellen.
Aufgrund des einstückigen und durchgehenden Ausbildens der Kraftwagen felge durch Druckgießen aus Aluminium beziehungsweise der Aluminiumle gierung ist jedoch ein deutlich geringerer Winkel realisierbar. Der Winkel zwi schen der Entformungsfläche beziehungsweise zwischen der die Entfor mungsfläche vollständig aufnehmenden Ebene und der Längsmittelachse beträgt insoweit zwischen infinitesimal mehr als 0° und 4°, diese Werte je weils einschließend. Es kann also vorgesehen sein, dass die Entformungs fläche nahezu parallel zu der Längsmittelachse verläuft, sodass bei dem Ent formen ein nahezu paralleles Verlagern der Gießformfläche und der Entfor mungsfläche 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°, 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 die Felgenmitte mit mehre ren in Umfangsrichtung bezüglich einer Längsmittelachse der Kraftwagenfel ge voneinander beabstandeten Speichen ausgebildet wird. Eine solche Aus gestaltung 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 je de der Speichen in Umfangsrichtung über höchstens 30° oder weniger, be vorzugt 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 Spei chen 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 Teil speichen auf, welche voneinander fortlaufen, insbesondere in Umfangsrich tung. 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 zumin dest 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.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Herstellen einer Kraft wagenfelge 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 Innen horn begrenztes Felgenbett, eine Nabe mit einem Mittenausnehmung und einem Lochkreis sowie eine das Felgenbett und die Nabe miteinander ver bindende, insbesondere im Längsschnitt außermittig an dem Felgenbett an greifende 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 her zustellen, wobei nach dem Einbringen des Gießmaterials in die Gießform ein Volumen der Gießform zum Nachverdichten des Gießmaterials verkleinert wird.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Vorrichtung beziehungs weise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Vorrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, so- dass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Er findung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
Figur eine schematische Längsschnittdarstellung durch eine Kraftwa genfelge entlang einer Längsmittelachse der Kraftwagenfelge.
Die Figur zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung 1 zum Herstellen von Kraftwagenfelgen 2 für ein Kraftfahrzeug. Jede der Kraftwagenfelgen 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 3 ist 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 au ßenseitigen 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 auf, die be- züglich der Längsmittelachse 6 zentral in der Nabe 5 vorliegt. Zusätzlich weist die Nabe 5 einen Lochkreis mit mehrere Bohrungen auf, welche jeweils zur Aufnahme eines Befestigungsmittels dienen, mittels welchem die Kraft wagenfelge 2 an einer Radnabe des Kraftfahrzeugs befestigbar ist bezie hungsweise befestigt wird. Vorzugsweise weist die Felgenmitte 4 mehrere hier nicht dargestellte Speichen auf, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Jede der Speichen erstreckt sich ausgehend von der Nabe 5 bis hin zu dem Felgenbett 3.
Das Herstellen der Kraftwagenfelge 2 erfolgt mithilfe der Vorrichtung 1 , wel che ein Gießwerkzeug darstellt. Die Vorrichtung 1 verfügt über eine Gieß form 9, die beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten von einer ersten Platte 10 und einer zweiten Platte 11 begrenzt ist. In anderen Worten be grenzen die beiden Platten 10 und 11 die Gießform 9 in axialer Richtung be züglich der Längsmittelachse 6 auf gegenüberliegenden Seiten. Zwischen den beiden Platten 10 und 11 ist ein Schieber 12 angeordnet, welcher die Gießform 9 in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 6 begrenzt. Vorzugsweise sind die Platten 10 und 11 jeweils in axialer Richtung bezüg lich der Längsmittelachse 6 verlagerbar, wohingegen der Schieber 12 in ra dialer Richtung verlagerbar ist. Vorzugsweise setzt sich der Schieber 12 aus mehreren Teilschiebern 13 und 14 zusammen, welche unabhängig vonei nander verlagerbar sind oder zumindest voneinander fort verlagerbar sind. Eine solche Ausgestaltung der Vorrichtung 1 ermöglicht ein einfaches Ent- formen der hergestellten Kraftwagenfelge 2.
Zum Druckgießen der Kraftwagenfelge 2 wird das Gießmaterial der Gießform 9 vorzugsweise über einen zentralen Angusskanal 15 zugeführt. Das Gieß material strömt aus dem Angusskanal 15 zunächst in denjenigen Bereich der Gießform 9, in welchem die Nabe 5 ausgebildet wird. Anschließend strömt das Gießmaterial aus der Nabe 5 über die Felgenmitte 4 in Richtung des Felgenbetts 3. Hierbei erreicht das Gießmaterial zunächst das Außenhorn 7 und strömt anschließend durch das Felgenbett 3 bis hin zu dem Innenhorn 8. Das bedeutet, dass das Gießmaterial das Innenhorn 8 zuletzt erreicht. Nach dem Erreichen des Innenhorns 8 durch das Gießmaterial ist die Gießform 9 vollständig mit dem Gießmaterial gefüllt.
Um eine besonders zuverlässige Herstellung der Kraftwagenfelge 2 mit ge ringem Ausschuss zu realisieren, soll das Gießmaterial nach seinem Ein bringen in die Gießform 9 nachverdichtet werden. Hierzu ist ein Verdich tungswerkzeug 16 vorgesehen, welches in dem hier dargestellten Ausfüh rungsbeispiel in Form eines Ringvorsprungs 17 vorliegt. Der Ringvorsprung 17 ist in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse 6 durchgehend ausgebildet und umgreift die Längsmittelachse 6 in Umfangsrichtung voll ständig. Der Ringvorsprung 17 wird zum Nachverdichten des Gießmaterials in die Gießform 9 eingefahren. Hierbei ist er vorzugsweise an einer der Plat ten 10 und 11 , in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an der Platte 11 , verlagerbar gelagert und wird durch diese in die Gießform 9 eingebracht.
Besonders bevorzugt dient das Verdichtungswerkzeug 16 zum Nachverdich ten des Gießmaterials im Bereich des Felgenbetts 3und/oder - vorzugsweise - an dem Innenhorn 8. Entsprechend wird das Verdichtungswerkzeug 16 beziehungsweise der Ringvorsprung 17 derart in denjenigen Bereich der Gießform 9 eingebracht, in welche das Felgenbett 3 beziehungsweise das Innenhorn 8 vorliegen, dass eine Ringausnehmung in die Kraftwagenfelge 2, nämlich in das Innenhorn 8, eingeprägt wird. Die Ringausnehmung soll hier bei in radialer Richtung gesehen beidseitig berandet sein, sodass die Ring ausnehmung insbesondere nach Art einer Nut in der Stirnseite der Kraftwa genfelge 2 vorliegt. Hierdurch wird eine besonders effektive Nachverdichtung des Gießmaterials erzielt.
Mit der beschriebenen Vorrichtung 1 wird eine äußerst filigrane Optik der Kraftwagenfelge 2 realisiert und gleichzeitig ein kostengünstiges und schnel les Herstellen derselben ermöglicht. Zudem werden mittels des Druckgie ßens des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung hervorragende Festig keitswerte erzielt, insbesondere aufgrund des Nachverdichtens des Gießma terials. Es sei darauf hingewiesen, dass die Vorrichtung 1 beispielsweise als Zweiplattengießwerkzeug oder als Dreiplattengießwerkzeug ausgestaltet ist. Zusätzlich zu den dargestellten Platten 10 und 11 kann daher in letzterem Fall eine weitere Platte vorliegen, die insbesondere auf der der zweiten Plat te 11 abgewandten Seite der ersten Platte 10 angeordnet ist. Beispielsweise verläuft der Angusskanal 15 durch die weitere Platte hindurch oder durch- greift diese vollständig.
BEZUGSZEICHENLISTE:
1 Vorrichtung
2 Kraftwagenfelge 3 Felgenbett
4 Felgenmitte
5 Nabe
6 Längsmittelachse
7 Außenhorn 8 Innenhorn
9 Gießform
10 Platte
11 Platte
12 Schieber 13 Teilschieber
14 Teilscheiber
15 Angusskanal
16 Verdichtungswerkzeug
17 Ringvorsprung

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge (2) aus Aluminium o- der 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 und einem Lochkreis sowie eine das Felgenbett (3) und die Nabe (5) miteinander verbindende Felgen mitte (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenfelge (2) einstückig und durchgehend in einer Gießform durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt wird, wobei nach dem Einbringen des Gießmaterials in die Gießform (9) ein Volumen der Gießform (9) zum Nachverdichten des Gießmaterials verkleinert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ver dichten durch Einfahren eines Verdichtungswerkzeugs (16) in die Gieß form (9) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringvorsprung (17) oder eine Konturform als Verdichtungswerkzeug (16) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringvorsprung (17) derart in die Gießform (9) eingefahren wird, dass in der Kraftwagenfelge (2) eine beidseitig be endete Ringausnehmung ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturform eine Axialendseite der Kraftwagen felge (2) durchgehend ausbildet und unter Verkleinerung einer Erstre ckung der Kraftwagenfelge (2) in axialer Richtung in die Gießform (9) eingefahren wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (9) wenigstens eine erste Auslass öffnung sowie wenigstens eine in axiale Richtung bezüglich einer Längsmittelachse (6) der Kraftwagenfelge (2) von der wenigstens einen ersten Auslassöffnung beabstandet angeordnete zweite Auslassöffnung aufweist, an welchen jeweils Gießmaterial aus der Gießform (9) austre ten kann.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Gießform (9) während des Druckgießens an der ersten Auslassöffnung und/oder der zweiten Auslassöffnung mit Un terdrück beaufschlagt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgießen derart durchgeführt wird, dass die Kraftwagenfelge (2) wenigstens bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchs tens 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 der
Längsmittelachse (6) der Kraftwagenfelge (2) verlaufende Ent formungsfläche aufweist, die vollständig in einer gedachten Ebene liegt, wobei die Ebene mit der Längsmittelachse (6) ei nen Winkel einschließt, der mehr als 0° und höchstens 4° be- trägt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Felgenmitte (4) mit mehreren in Umfangsrich- tung bezüglich der Längsmittelachse (6) der Kraftwagenfelge (2) von einander beabstandeten Speichen ausgebildet wird.
10. Vorrichtung (1) zum Herstellen einer Kraftwagenfelge (2) aus Alumini- um oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, wobei die Kraftwagenfelge (2) ein auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn (7) und ei nem Innenhorn (8) begrenztes Felgenbett (3), eine Nabe (5) mit einer Mittenausnehmung und einem Lochkreis sowie eine das Felgenbett
(3) und die Nabe (5) miteinander verbindende Felgenmitte (4) auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) dazu vor gesehen und ausgebildet ist, die Kraftwagenfelge (2) einstückig und durchgehend in einer Gießform (9) durch Druckgießen eines Gießma- terials herzustellen, wobei nach dem Einbringen des Gießmaterials in die Gießform (9) ein Volumen der Gießform (9) zum Nachverdichten des Gießmaterials verkleinert wird.
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