KR20200052931A - 차량 바퀴를 제조하기 위한 방법, 캐스팅 몰드 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 형태로 캐스팅 몰드(3)의 몰드 캐비티(14)에 주입되는 경금속 재료로 차량 바퀴(2)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 차량 바퀴(2)는 가압 캐스팅을 통해 제조되되, 상기 캐스팅 몰드(3)는 상이한 영역에서 상이한 온도로 온도가 제어된다.

Description

차량 바퀴를 제조하기 위한 방법, 캐스팅 몰드 및 장치

본 발명은 캐스팅 몰드(casting mold)의 몰드 캐비티(mold cavity) 안에 액체 형태로 주입되는 경금속 재료(light-metal material)로 차량 바퀴(vehicle wheel)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 경금속 재료를 액체 형태로 수용하기 위한 몰드 캐비티를 형성하는 몰드 부품을 가지며 경금속 재료로 차량 바퀴를 제조하기 위한 캐스팅 몰드 및 차량 바퀴를 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.

승용차의 경금속 바퀴에 있어서 운전의 안전 및 편의를 위한 기초는, 상기 바퀴의 무게가 가능한 낮은 것이 결정적 요인인 용수철 하질량(unsprung mass)이다. 질량 관성(mass inertia) 및 회전 토크(rotational torque)로 인해, 경량 바퀴를 사용하는 것을 목표로 한다. 이런 이유로, 한편으로는, 경량 바퀴 설계를 도입하려는 시도가 이루어지고 있다. 다른 한편으로는, 재료를 선정해 무게를 줄이려는 노력이 이루어지고 있다. 현재 최신 기술은 알루미늄 또는 마그네슘 합금으로 제조된 캐스팅(cast)된 또는 포지(forged)(주조 또는 단조)된 바퀴로서, 이 중 대부분은 저압 냉각 캐스팅(low-pressure chill casting) 또는 영구적 몰드 캐스팅(permanent mold casting) 공정을 사용해 제조된다.

이런 주행 역학 요건 외에도, 공기역학 또는 충돌 관련 바퀴 설계가 점점 더 중요한 역할을 하고 있다. 상기 바퀴의 공기역학적 특징이 연료 소모 및 이산화탄소 배출에 직접적으로 연관되어 있기 때문에, 법률에 따른 조치가 더 필요해졌다. 승용차에 대한 전체 승인 과정 내의 차량 형식 승인(homologation) 요건, 특히 자동차 연비 통합 테스트 시스템(Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure, WLTP)과 함께 유럽연합 통합인증(Whole Vehicle Type Approval, WVTA)으로 인해, 이런 요건은 더 엄격해져서, 승인 공정(WVTA) 에서는, 완성된 차량의 기본 장비는 더 이상 차량이 아니라 모든 장비 변형을 말한다. WLTP에 의한 이러한 유형 시험(type testing)이 바뀌면서 공기역학 및 경량 구조의 측면에서 차량 부품의 설계의 재고가 요구된다. 또한, 이런 경량 구조 및 공기역학적 요건은 "경량 구조가 연비를 향상시킨다"는 모토에 따른 전기 차량의 사용 증가로 뒷받침된다. 차량 유형에 따라, 바퀴 치수가 달라지며, 이로 인해 공기역학적으로 더 나빠지고 전방 및 오프셋(offset) 충돌에서 블록 함수(block function)를 더 높게 야기하여, 승용차의 전체 연비의 분류 결과를 악화시킨다.

경량 구조, 공기역학 및 충돌 등에 대한 요구가 높아졌지만 저압 냉각 캐스팅과 같은 표준 캐스팅 공정이 공정 엔지니어링(process engineering) 측면에서 이런 요건을 최적으로 충족시킬 수 없기 때문에, 차량 바퀴 제조법에 대한 변화가 요구된다.

캐스팅 부품 제조를 위한 기존의 콜드-챔버 캐스팅 시스템(cold-chamber casting system)을 사용한 콜드-챔버 캐스팅 공정(cold-chamber casting process)에서, 이 시스템은, 3개의 기계 플레이트(즉 기계 실드, 이동식 클램핑 플레이트, 및 고정식 클램핑 플레이트), 이동식 클램핑 플레이트가 전후로 이동 가능한 네 개의 기둥, 및 구동 유닛(drive unit)(일반적으로 유압식 토글 레버 또는 더블 토글 레버를 통해 이동식 클램핑 플레이트를 구동함)으로 구성된 클램핑 유닛(clamping unit)을 통해 잠금을 생성함으로써 클램핑력(clamping force)을 생성한다. 캐스팅 몰드는 상기 이동식 클램핑 플레이트 상의 이동식 몰드 반쪽 및 상기 고정식 클램핑 플레이트 상의 고정식 몰드 반쪽으로 샘플링(sampled)되어 있다. 상기 기계 실드 및 상기 고정식 클램핑 플레이트 사이의 상기 기둥을 클램핑하는 클램핑 유닛을 통해 필수 잠금력(locking force)이 가해진다.

기존의 콜드-챔버 캐스팅 시스템에서는, 상기 캐스팅 몰드의 고정식 몰드 반쪽 및 상기 고정식 클램핑 플레이트를 통한 캐스팅 챔버를 통해, 상기 분리면과 수직인, 즉 상기 두 개의 몰드 반쪽의 분리면에 수직인 캐스팅 몰드로 형성된 몰드 캐비티에 용융물(melt)을 공급하는 캐스팅 유닛(casting unit)에 의해 상기 고정식 클램핑 플레이트가 축 방향으로 이어진다. 이를 위해, 상기 캐스팅 유닛은 보통 캐스팅 챔버(casting chamber) 내에서 이동할 수 있는 유압식으로 작동되는 캐스팅 플런저(casting plunger)가 장착되어 있다.

이젝터 유닛은 이동식 클램핑 플레이트 뒤의 클램핑 유닛에 통합되어, 상기 캐스팅 몰드 내에서 이젝터 핀(ejector pin)을 전후로 이동시키도록 보통 유압식으로 작동된다. 상기 이젝터 핀은, 상기 캐스팅 몰드를 개방한 후에, 상기 이동식 몰드 반쪽으로부터 캐스팅 부품을 해체하도록 상기 이동식 클램핑 플레이트를 통과해 지나간다. 또한, 일반적으로 코어 풀링 디바이스(core pulling device)가 유압식 실린더로 구성된 기계 측면에 제공되는데, 가령 보통은 상기 이동식 클램핑 플레이트에 부착되고, 상기 고정식 클램핑 플레이트에도 부착된다.

잘 알려진 것처럼, 콜드-챔버 캐스팅 플랜트(cold-chamber casting plant)에서의 캐스팅 공정은 연속되는 네 단계, 즉 도징(dosing) 단계, 프리-필링(pre-filling) 단계, 몰드-필링(mold-filling) 단계 및 포스트-프레싱(post-pressing) 단계로 나뉘어진다.

도징 또는 미터링(metering)은, 소위 진공 공정처럼, 가령 스푼을 사용해, 또는 채널(channel) 또는 라이저 파이프(riser pipe)를 통해 보온로(holding furnace)로부터 압축된 가스를 사용해 기계적으로 수행될 수 있다. 도징 시간은 일반적으로 도징 유형 및 양에 따라 3초부터 15초 사이이다. 만약 도징 시간이 상대적으로 길면, 상기 캐스팅 챔버에서 상기 용융물의 일부가 이미 응고될 위험이 있다. 기계 설계에 따라, 상기 프리-필링 단계에서 상기 플런저의 속도는 일반적으로 0.2m/s와 0.6m/s 사이의 범위에서 조정되어, 한편으로는, 상기 용융물이 가능한 한 가장 빠르게 운반되고, 다른 한편으로는, 가령 상기 플런저의 앞에서 만들어지는 상기 용융물의 파동의 전복, 분무의 형성 및/또는 캐스팅 잔여물 영역(casting residue area)에서의 반사 등을 통해 공기 혼입(air inclusion)을 최대한 피한다.

상기 프리-필링 단계에서, 상기 캐스팅 챔버는 용융물로 채워지고 상기 플런저는 상기 용융물을 주입구의 근처로 운반한다.

콜드 플로우 포인트(cold flow point)를 피하기 위해, 상기 몰드 필링 단계는 가능한 한 짧다. 이의 소요시간은 대개 5ms와 60ms 사이이다. 상기 몰드-필링 단계에서는, 상기 플런저가 상기 용융물을 고속으로 이동시키고, 일반적으로 10m/s 또는 그 이상의 수치까지의 범위로 조정 가능하다. 상기 몰드-필링 단계의 마지막에서, 운동 에너지를 압력으로 변환함으로써 고압이 발생하여, 상기 몰드가 찢어질 위험이 있다. 따라서 현재 사용되는 캐스팅 기계는 상기 필링 단계의 상기 마지막의 상기 운동 에너지를 흡수하는 수단을 가지고 있다.

콜드 챔버 캐스팅 기계의 포스트-프레싱 또는 홀딩-프레셔(holding-pressure) 단계에서, 300bar 내지 1500bar(심지어 일부 경우에는 더 큼)의 홀딩 압력은, 대개 멀티플라이어(multiplier)를 통해 설정된다. 상기 용융물은 홀딩 압력 하에서 응고되고, 몰드 필링 도중에 갇힌 공기는 고정된 홀딩 압력 하에서 압축된다. 체적 다공성(volumetric porosity)에서 상기 홀딩 압력 하에 갇힌 공기의 비율은 낮다. 상기 체적 다공성은 보통 블로우홀(blowhole)로 구성되며, 그 원인은 상기 용융물이 액체에서 고체로 전이할 때 수축과 관련된 부분의 보충이 불충분하기 때문이다.

기존의 콜드-챔버 캐스팅 시스템에서, 상기 주입구는 일반적으로 상기 캐스팅 부품의 벽 두께에 비해 벽이 얇은데, 즉 상기 캐스팅 부품의 일부 영역에서 상기 용융물은 여전히 액체 상태이며, 상기 주입구 영역에서는 부분적으로 또는 완전히 응고되어, 이후의 주입을 불가능하거나 또는 적어도 어렵게 만든다. 도징 또는 미터링 후에 상기 캐스팅 챔버 내부에 응고된 림 쉘(rim shell)이 형성되면, 상기 융용물의 일부는 상기 캐스팅 몰드를 채울 수도 없고 상기 몰드 캐비티의 상기 수축과 관련된 부분에 주입할 수도 없다는 사실을 알 수 있다. 보충을 위해 상기 캐스팅 잔여물 영역에서 잔여 용융물을 밀어내려면 홀딩 압력이 높아야 한다.

상기 몰드-필링 단계의 마지막과 상기 홀딩-프레셔 단계에서는 캐스팅 몰드의 홀딩 압력이 높아야 하며, 상기 압력은 상기 캐스팅 기계의 상기 클램핑 유닛을 통해 가해져야 한다.

캐스팅력(casting force)이 높아지면 캐스팅 몰드의 탄성 변형 및 상기 몰드 캐비티 주위의 팽창으로 이어질 수 있으며, 이는 슬라이드(slide) 및 슬라이드 가이드(slide guide) 영역 뿐만 아니라 분리면의 캐스팅부 주변에 버(burr) 형성을 일으킬 수 있다.

고압은 상대적으로 상기 고정식 클램핑 플레이트의 큰 두께 및 그에 상응하는 긴 캐스팅 챔버를 요구하고, 이는 상기 캐스팅 챔버의 주입 레벨을 일반적으로 15%에서 최대 약 70%로 제한하며, 그에 상응하여 상기 캐스팅 챔버 내에 큰 공기 부피를 가진다. 상기 클램핑 유닛에 대한 상기 캐스팅 유닛의 기존 배향(orientation)은, 상기 캐스팅 챔버와 캐스팅 시스템 내에서 상기 용융물의 상대적으로 긴 유동 경로를 야기하고, 주로 상기 캐스팅 시스템 또는 모루(anvil)에서 크랭킹(cranking)을 야기한다. 고압을 적용하면 또한 응고된 캐스팅 잔여물 및 상기 캐스팅 잔여물 영역의 상기 캐스팅 챔버의 탄성 변형으로 이어질 수 있어, 상기 캐스팅 챔버가 상기 캐스팅 잔여물로 막혀, 상기 캐스팅 챔버 바깥으로 상기 캐스팅 잔여물을 분리하기 위한 개방력(opening forces)이 높아질 필요가 있다. 이로 인해 상기 캐스팅 챔버 및 상기 플런저가 상당히 마모될 수 있고, 예상보다 일찍 마모될 수 있다. 또한, 상기 캐스팅 챔버가 상기 캐스팅 잔여물로 막혀 피스톤 윤활제(piston lubricant)를 과다 사용하게 되어 상기 캐스팅 부품 내 혼입으로 이어진다.

수평으로 배치된 캐스팅 챔버를 사용하면, 뜨거운 용융물로 필링되는 도중에 상부 영역보다 하부 영역이 더 가열되어, 열하중(thermal load)으로 인해 상기 캐스팅 챔버가 변형됨에 따라 상기 캐스팅 챔버와 상기 캐스팅 피스톤 간 마찰을 일으킨다. 프리-필링 단계 및 몰드-필링 단계에서 상기 캐스팅 챔버의 과정을 따라야 한다. 상기 몰드 또는 배럴(barrel)에 대한 상기 캐스팅 챔버의 기존 배향은 상기 캐스팅 챔버에서 분리면 내 상기 몰드 또는 배럴로의 전환점에서 상기 용융물의 수직 굴절을 일으켜, 유동 역학 측면에서 뿐만 아니라 열적으로도 문제가 된다. 상기 용융물의 변형은 몰드 필링 시 난류를 일으키고, 캐스팅 구동 시 더 많은 에너지가 필요하게 되며, 캐스팅 세트와 상기 캐스팅 몰드의 영역에서 공기 혼입과 부식이 현저하게 생길 위험으로 이어진다.

상기 서술된 기존 콜드 챔버 캐스팅 시스템의 단점은 캐스팅 결과를 안 좋게하고, 매우 안정적이며 비용이 많이 드는 기계 설계를 필요로 한다는 것이다. 또한, 기존 캐스팅 기계의 전체 설계로 인해, 상기 캐스팅 몰드의 상기 클램핑은 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 드는 공정이다.

따라서 본 발명은 상기 차량 바퀴(vehicle wheel)의 경량 구조, 공기역학 및 충돌 거동 측면에서 지속적으로 증가하는 요건을 충족시킬 수 있는 경금속 재료(light-metal material)로 차량 바퀴를 제조하기 위한 방법 및 캐스팅 몰드(casting mold)를 생성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 제1항에 언급된 특징에 의해 달성된다.

낮은 기계 및 공구 요건 뿐만아니라, 본 발명에 따른 방법은 첨단 기술로 알려진 방법 및 시스템을 사용해 위에 언급된 증가한 요건을 충족하기 위한 최고의 전제조건을 제공한다. 이전에 차량 바퀴(vehicle wheel)용으로 사용되던 가능성이 제한된 저압 냉각 캐스팅(low-pressure chill casting) 또는 현재 공정 관련 단점을 가진, 다른 캐스팅 부품 제조 공정인 기존의 콜드-챔버 캐스팅(cold-chamber casting) 공정 대신 가압 캐스팅(pressurized casting)을 사용하면, 다양한 경량 구조 최적화, 공기역학 최적화 및 충돌 최적화 그리고 경량 구조 및 공정 최적화와 같은 시스템 관련 몰드 설계를 수행할 수 있다.

캐스팅 단면과 500°C이상의 고온 공구에 따른 캐스팅 결과의 품질과 관하여 제한된 가능성을 가진 저압 냉각 캐스팅을 가압 캐스팅으로 바꾸면, 경량 구조, 공기역학 및 충돌 거동에 관한 다양한 최적화 뿐만아니라, 경량 구조 및 공정 최적화와 같은 시스템 관련 형태 설계를 가능하게 한다.

본 발명에 따른 상기 캐스팅 몰드(casting mold)의 온도 제어는, 상기 몰드 캐스팅의 매우 빠르고 완전한 필링(filling)으로 이어지며, 이에 따라 액체상태의 경금속 재료의 분리가 방지된다. 본 발명에 따른 솔루션은 상기 몰드 캐비티(mold cavity) 내에서 원하는 온도 수준을 가능하게 하여, 상기 캐스팅 몰드에 균일하지 않은 열을 가해, 상기 캐스팅 챔버 관련 변형을 방지해 일부 영역의 용융된 경금속 재료가 빨리 응고되지 않도록 한다. 이는 피스톤(piston) 및 상기 캐스팅 몰드의 수명을 늘리고, 피스톤력 또한 감소시킨다.

가압 캐스팅을 사용하고 상이한 영역에서 상기 캐스팅 몰드를 템퍼링하면, 캐스팅 공정 중에 매우 낮은 힘이 발생해, 상기 차량 바퀴 캐스팅 시 난류를 적게 또는 난류를 없게 한다. 상기 콜드-챔버 캐스팅 공정의 장점은 경금속 바퀴의 제조를 위해 사용되지만, 이 공정으로 인한 문제는 피할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법은 상기 차량 바퀴의 특정 영역에서 최대 1mm의 매우 작은, 일부 경우에는 심지어 더 작은 벽 두께를 허용한다. 벽 두께를 줄일 수 있어 충돌 거동에 관해 알려진 차량 바퀴보다 훨씬 나은 특성을 가진 차량 바퀴를 설계할 수 있다. 특히, 본 발명의 방법으로 제조된 상기 차량 바퀴는 원하는 충돌 거동을 위해 최적화 될 수 있다.

이러한 얇은 벽 두께로 인해, 상기 차량 바퀴의 가시면(visible side)은, 상기 차량 바퀴의 무게를 상당히 증가시키지 않으면서 거의 완전히 닫히도록 설계될 수 있다. 이는 상기 차량 바퀴의 공기역학을 상당히 개선할 수 있다. 물론, 가령 차량 브레이크의 통풍을 위한 입구 또한 이러한 가시면에 결합될 수 있다. 상기 차량 바퀴의 강도를 증가시키는 구조는 상기 가시면의 이러한 디스크형 디자인 내에 위치될 수 있다. 이는 알려진 솔루션과 비교했을 때, 본 발명에 따른 방법을 사용해 제조된 상기 차량 바퀴의 공기역학 측면에서 상당히 개선될 수 있음을 의미한다.

상기 방법의 추가적인 장점은 1도 또는 그 이하에 이르기까지의 낮은 경사 각(draft angle)을 들 수 있는데, 이로 인해 새로운 유형의 차량 바퀴를 설계할 수 있다. 또한, 1mm 이하의 작은 반경을 가진 매우 미세한 표면을 제조할 수 있다.

차량 바퀴가 하나의 캐스팅으로 완성될 수 있어 캐스팅 후 필요한 기계 가공(machining)을 80% 이상 감소시킬 수 있다. 포스트 프로세싱(post-processing) 요건이 줄어듦에 따라 폐기물이 더 적게 제조되어 환경보호에 도움이 된다. 본 발명에 따른 상기 방법은, 캐스팅 시간을 상당히 감소시키고, 사실상 버(burr)가 없는 캐스팅을 가능하게 하며, 원재료 및 에너지를 덜 필요로 한다. 또한, 캐스팅 스킨(casting skin)이 있는 빠른 캐스팅 및 응고는 필수적인 인공시효(artificial ageing)를 완전히 또는 부분적으로 제거할 수 있음을 뜻한다. 본 발명의 방법으로 제조된 차량 바퀴는 왜곡이 적어 터닝에 필요한 점진적 전진을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 방법으로 획득할 수 있는 경량 구조는 이러한 차량 바퀴가 장착된 차량의 연비를 증가시켜 환경 오염을 줄이는데 기여한다.

만약 본 발명의 또 다른 매우 유리한 기술에서, 상기 차량 바퀴는 작은 단면적을 가지는 영역에서 상기 캐스팅 몰드가 고온으로 템퍼링되고, 상기 차량 바퀴는 큰 단면적을 가지는 영역에서 상기 캐스팅 몰드가 저온으로 템퍼링되면, 상기 몰드 캐비티의 상대적으로 좁은 영역에서는 용융물의 조기 응고를 예방하도록 상기 용융물이 충분히 긴 시간 동안 액체 상태를 유지하고, 상기 몰드 캐비티의 상대적으로 넓은 영역에서는 적절한 시간에 응고가 시작될 수 있게끔 보장한다. 전반적으로 이로 인해 캐스팅될 전체 차량 바퀴가 균일하게 응고된다.

상기 몰드 캐비티의 빠른 필링 및 관련 액체 상태의 경금속 재료의 균일한 응고와 관련하여, 만약 용융된 경금속 재료가 상기 몰드 캐비티에 5m/s 이상의 고속으로 주입되면 특히 유리하다는 것이 입증되었다.

또한 상기 캐스팅 몰드가 벤팅(vented)되는 벤팅 영역은, 상기 캐스팅 몰드의 다른 영역보다 더 낮은 온도로 템퍼링된다. 이로 인해 벤팅 영역 내 용융물이 빨리 응고되어 용융물이 캐스팅 몰드 밖으로 새지 않게 된다. 또한, 이는 캐스팅 속도가 빠르더라도 액체 상태의 경금속 재료가 간단한 설계로 응고될 수 있게 한다.

본 발명에 따라 차량 바퀴를 제조하기 위한 캐스팅 몰드는 청구항 제5항에 명시되어 있다.

본 발명에 따른 캐스팅 몰드는 템퍼링 디바이스(tempering device)를 사용해 상기 캐스팅 몰드 내의 상이한 온도 범위를 매우 간단히 조정 가능하게 하여, 캐스팅될 상기 차량 바퀴가 각각의 경우에 최적화된 조건에서 제조될 수 있게 한다. 본 발명에 따른 캐스팅 몰드는 상대적으로 간단한 설계를 가질 수 있고 상기 템퍼링 디바이스에 의해 항상 설정된 온도로 유지된다.

캐스팅 몰드에서 몰드 캐비티로 전이될 때의 원하는 온도의 설정에 관하여, 만약 템퍼링 디바이스가 가압수 회로(pressurized water circuit), 전기 가열 카트리지(electric heating cartridge), 및/또는 가압 오일 회로(pressurized oil circuit)로 형성되면 특히 유리하다.

만약 상기 몰드 부품 그리고/또는 상기 몰드 부품에 결합된 삽입물 및/또는 벤팅 요소가 상이한 재료로 구성되면, 열 유출(heat outflow) 및/또는 열 유입(heat inflow)가 상대적으로 쉽게 제어될 수 있다.

또한, 템퍼링된 영역의 온도의 제어 및/또는 조절을 위해 제어 디바이스와 작동식으로 결합된 템퍼링 디바이스가 제공될 수 있다. 이 방식에서, 상기 몰드 캐비티 또는 캐스팅 몰드의 개별 영역의 온도는 매우 쉽게 제어 혹은 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 캐스팅 몰드의 간단한 구조 또는 설계와 관련하여, 또 다른 유리한 실시예는 서로 상대적으로 이동 가능한 적어도 두 개의 몰드 부품이 제공된다는 사실에서 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시예는 적어도 하나의 상기 몰드 부품이 상기 몰드 부품을 상이한 온도로 조절하기 위해 상기 캐스팅 몰드 상에서 작동하는 복수의 튜닝 요소(tuning element)를 가진다는 사실에서 구성될 수 있다. 이 튜닝 요소를 통해 적어도 하나의 몰드 부품 및 따라서 전체 캐스팅 몰드는, 상기 튜닝 요소가 상기 캐스팅 몰드의 개별 요소 간 차이를 보상하는 데에 적합하기 때문에, 개별 요소의 매칭(matching)과 관련하여 서로 매우 잘 튜닝될 수 있다. 이는 상기 캐스팅 몰드가 설계된 온도가 아닌 다른 온도에서도 사용될 수 있도록 허용하여 비용을 상당히 줄일 수 있다. 또한 상기 튜닝 요소는 상이한 재료로 만들어질 수 있고, 상기 몰딩된 부품의 제조 및 상기 몰딩된 부품의 입열량(heat input)에 따라 관련 요소의 상이한 크기에 대해 보상할 수 있다. 크기 보상 외에도, 튜닝 요소는 열을 단열하거나 목표한 방식으로 열을 전달할 수 있어서, 몰딩 제조 및 몰딩 입열량에 더해, 상이한 크기가 보상되고 단열 효과를 달성하거나 열이 전달된다. 크기 보상 뿐만아니라, 튜닝 요소는 또한 발생된 충격 및/또는 힘을 흡수 및/또는 감소시킬 수 있다.

상기 캐스팅 몰드의 벤팅을 통해 상기 용융물이 새는 것을 방지하기 위해, 상기 캐스팅 몰드의 상기 몰드 캐비티의 벤팅 영역에서, 템퍼링된 미로(tempered labyrinth) 같은 구조의 형태로 표면 변화, 및/또는 단면 상의 적어도 하나의 변화 및/또는 적어도 하나의 굴절이 제공된다.

이러한 캐스팅 몰드를 사용해 차량 바퀴를 제조하기 위한 장치는 청구항 제12항에 제시되어 있다.

캐스팅 기계의 형태일 수 있는 상기 장치는, 가령, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 특히 유리하게 사용될 수 있다.

상기 캐스팅 몰드를 간단하고 안전하게 개폐하기 위해, 상기 캐스팅 몰드에 속하지 않는 적어도 하나의 가이드 요소(guide element)를 통해, 다른 몰드 부품에서 상기 캐스팅 몰드의 닫힘 방향으로 이동할 수 있는, 적어도 하나의 상기 캐스팅 몰드의 상기 몰드 부품이 제공될 수 있다. 이 방식으로, 상기 캐스팅 몰드 내에 추가적인 가이드를 피하고 이러한 가이드가 없는 상태에서 상기 캐스팅 몰드의 상기 몰드 부품을 움직이는 것 또한 가능하다. 특히 상기 캐스팅 몰드 안을 제외하고 상기 장치 안에 상기 가이드 요소를 배치하면, 상기 가이드 요소는 대부분의 상이한 캐스팅 몰드에 사용될 수 있어서, 비용을 상당히 절약할 수 있다. 또한, 이 방식으로 캐스팅 몰드의 빠른 변경, 즉 상기 캐스팅 몰드의 상기 몰드 부품의 빠른 변경이 가능하다.

본 발명의 또 다른 유리한 실시예에서는 상기 몰드 부품이 이를 이동시키는 가이드 요소와 열적으로 분리될 수 있다. 이는 상기 가이드 요소의 과도한 가열을 방지하여, 상기 가이드 요소가 휠 수 없게 하고 정확도 높게 상기 장치의 요소를 이동시키며 교란을 방지한다.

상기 장치의 또 다른 유리한 실시예에서는, 상기 몰드 부품 중 적어도 두 개가, 각각의 그리핑 요소(gripping element)를 통해 닫힘 방향과 수직인 방향으로 이동할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 상기 장치의 생산성을 상당히 증가시킬 수 있는 상기 캐스팅 몰드의 매우 빠른 개폐를 허용한다.

적어도 하나의 몰드 부품이 적어도 하나의 가이드 요소 및/또는 그리핑 요소에 신속 결합 수단으로 결합될 수 있을 때, 상기 가이드 및/또는 그리핑 요소와 상기 몰드 부품의 간단하고 신속한 결합을 야기한다.

효과적인 방식으로 상기 템퍼링 디바이스 공급 및/또는 작동시키는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 템퍼링 디바이스 공급을 위한 각각의 유닛이 상기 장치에 결합된 것을 또한 제공할 수 있다.

또 다른 본 발명의 유리한 실시예에서는 상기 몰드 캐비티에서 공기를 추출하기 위한 적어도 하나의 진공 유닛(vacuum unit)이 제공될 수 있다. 이 진공 유닛은 상기 몰드 캐비티를 액체 상태의 경금속 재료로 채우기 위해 신속하고 쉽게 상기 몰드 캐비티에서 공기를 빨아낼 수 있게 한다.

이하에, 도면을 근거로 하여 본 발명의 실시예의 예시가 도시된다.

본 발명은 상기 차량 바퀴(vehicle wheel)의 경량 구조, 공기역학 및 충돌 거동 측면에서 지속적으로 증가하는 요건을 충족시킬 수 있는 경금속 재료(light-metal material)로 차량 바퀴를 제조하기 위한 방법 및 캐스팅 몰드(casting mold)를 생성하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 처음 상태의 측면도이다.
도 2는 도 1의 화살표 II에 따른 도면이다.
도 3은 도 1의 장치의 투시도이다.
도 4는 도 1의 장치의 두 번째 상태의 측면도이다.
도 5는 도 4의 장치의 투시도이다.
도 6은 도 1의 장치의 세 번째 상태의 측면도이다.
도 7은 도 6의 장치의 투시도이다.
도 8은 도 1의 장치의 네 번째 상태의 측면도이다.
도 9는 도 8의 장치의 투시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 캐스팅 몰드이다.
도 11은 본 발명에 따른 상기 캐스팅 몰드의 다른 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 상기 캐스팅 몰드의 또 다른 도면이다.

도 1 내지 도 9는, 가압 캐스팅(pressurized casting)을 사용해 도 6 내지 도 9에서 도시된 차량 바퀴(vehicle wheel)(2)를 제조하기 위한 장치(1)의 상이한 도면을 도시한다. 상기 차량 바퀴(2)는 기본적으로 임의의 크기나 형상이 될 수 있다. 따라서 도 6 내지 도 9에서 도시된 상기 차량 바퀴(2)는 순수하게 예시적인 것으로 간주된다. 경금속 재료는 상기 차량 바퀴(2)의 상기 가압 캐스팅을 위해 사용되고, 바람직하게는 알루미늄 또는 마그네슘 재료이다. 이를 위해, 그 자체로 알려져 있고 하기 방법에 적합한 경금속 재료는 상기 차량 바퀴(2)를 제조할 때 사용될 수 있다.

도 1, 도 2, 및 도 3에 도시된 캐스팅 몰드(casting mold)(3)를 가지는 상기 장치(1)는 닫힘 위치에 있다. 본 경우에서, 상기 캐스팅 몰드(3)는 네 개의 몰드 부품, 즉 고정식 또는 이동 불가능한 몰드 반쪽(4), 이동식 몰드 반쪽(5), 상부 게이트 또는 슬라이드(6), 및 하부 게이트 또는 슬라이드(7)를 가진다. 상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 부품은 제로 포인트 시스템(zero point system) 유무에 관계없이 수용될 수 있으며, 코팅 등으로 처리할 필요가 없거나 매우 제한된 정도만 사용될 필요가 있는 매우 매끄럽고 고품질인 표면을 가질 수 있어, 고품질의 상기 차량 바퀴(2) 표면을 가질 수 있다. 물론, 상기 캐스팅 몰드(3)는 여기에 서술되고 보여진 상기 네 개의 몰드 부품보다 더 많은 부품을 가질 수 있다. 이동식 몰드 부품, 즉 상기 이동식 몰드 반쪽(5), 상기 상부 슬라이드(6) 및 상기 하부 슬라이드(7)는, 아래에 서술된 각각의 가이드 요소(guide element)를 통해, 도 1, 도 2, 및 도 3에서 도시된 상태에서 도 8 및 도 9 뿐만 아니라 도 4 및 도 5, 도 6 및 도 7 에 따른 상태가 될 수 있다. 후술되는 이들 가이드 요소는 상기 장치(1)의 일부이며 상기 캐스팅 몰드(3)에 속하지 않는다.

도 1에서 화살표 "x"로 표시된 상기 캐스팅 몰드(3)의 닫힘 방향 및 이 닫힘 방향(x)의 반대 방향으로 이동식 몰드 반쪽(5)의 이동을 가이드하기 위해, 수평으로 관통하는 가이드 기둥(8)이 다수 사용되며, 한쪽은 이동식 클램핑 플레이트(clamping plate)(9)에 부착되고, 나머지 한쪽은 후면 기계 실드(machine shield)(10)에 부착되어 카운터 베어링을 형성한다. 상기 캐스팅 몰드(3)를 위한 가이드 요소이기도 한 상기 이동식 클램핑 플레이트(9)를 닫힘 방향(x)과 반대 방향으로 이동시키면, 상기 이동식 몰드 반쪽(5)은 도 1에 도시된 위치로부터 도 4에 도시된 위치로 옮겨진다. 상기 이동식 몰드 반쪽(5)이 상기 고정식 몰드 반쪽(4)에 대해 이동될 때, 상기 상부 슬라이드(6) 및 상기 하부 슬라이드(7) 또한 상기 고정식 몰드 반쪽(4)에 대한 상기 닫힘 방향(x)과 반대 방향으로 이동한다. 그 자체로 알려져 있고 여기에 도시되지 않은 구동 디바이스(drive device)는 이동식 클램핑 플레이트(9)를 구동하는데 사용될 수 있으며, 이 경우에 장치(1)의 레일(rail)(11)에 이동 가능하게 장착된다. 상기 가이드 기둥(8)은 상기 이동식 클램핑 플레이트(9)를 위한 가이드를 형성하고 캐스팅 도중의 수평 클램핑력을 흡수한다. 상기 고정식 몰드 반쪽(4)은, 그 자체로 알려진 방법으로 제조될 상기 차량 바퀴(2)의 음각 몰드(negative mold)를 포함하는 상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 부품 사이에 형성된 몰드 캐비티(14)에 상기 액체 상태의 경금속 재료를 주입하는 데에 쓰이는 캐스팅 유닛(13)에 연결된 고정식 클램핑 플레이트(12)에 결합되어 있다. 몰드 캐비티(14)는, 특히 상기 몰드 캐비티(14)의 바깥 둘레에서 상기 액체 상태의 경금속 재료로 필링(filling)된다. 상기 캐스팅 몰드(3)는 바람직하게는 상기 재료의 상기 액체 상태의 경금속 재료가 몰드 캐비티(14) 안에 주입될 때 상기 재료가 스프레잉(spraying)되지 않도록 이러한 방법으로 설계되어 있다. 상기 액체 상태의 경금속 재료는 100bar 또는 약간 그 이상의 상대적으로 낮은 압력으로 상기 몰드 캐비티(14) 안에 주입된다.

실제 캐스팅 공정 도중에, 상기 이동식 클램핑 플레이트(9) 및 상기 이동식 클램핑 플레이트(9)가 지지되는 상기 고정식 클램핑 플레이트(12) 또한 상기 클램핑력을 발생시킨다. 이를 위해, 상기 이동식 클램핑 플레이트(9)를 이동하는데 사용된 구동 요소(drive element) 또는 디바이스는, 가령 유압 실린더 및/또는 토글 레버 요소(toggle lever) 또는 몰드 닫힘 요소(mold closing element)를 가질 수 있다. 상기 캐스팅 몰드(3)는 폼 핏(form fit) 및/또는 마찰 연결(frictional connection)을 통한 수동, 반자동 또는 완전 자동 클램핑 요소(clamping element)로 클램핑 될 수 있다. 상기 고정식 클램핑 플레이트(12)는 도시되지 않은 몰드 스프레잉 디바이스(mold spraying device) 및/또는 통합된 압력 매개체 시스템(pressure medium system)을 가질 수 있다.

상기 상부 슬라이드(6)는 상부 그리핑 요소(15)를 통해 상기 상부 슬라이드(6)가 상기 이동식 몰드 반쪽(5)에 대해 상대적으로 수직으로 상방으로 이동해 도 1 또는 도 4에 도시된 위치로부터 도 6에 도시된 위치로 이동될 수 있다. 유사한 방식으로 상기 하부 슬라이드(7) 또한 하부 그리핑 요소(16)를 통해 상기 이동식 몰드 반쪽(5)에 대해 아래 방향으로 이동해 도 1 및 도 4에 도시된 위치로부터 도 6에 도시된 위치로 이동될 수 있다. 그리핑 요소(15, 16) 그리고 상기 이동식 클램핑 플레이트(9)는 수동, 반자동, 또는 완전 자동으로 작동될 수 있다. 상기 두 개의 클램핑 요소(15, 16)는 상기 캐스팅 몰드(3)을 위한 가이드 요소에 해당하기도 한다. 또한 상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 부품의 이동을 위한 상기 가이드 요소에는 도시되지 않은 방식으로 압력 매개체가 장착될 수 있다.

본 경우에서 상기 상부 슬라이드(6) 및 상기 하부 슬라이드(7)는 수직 방향으로 이동하지만, 수직 방향으로 상기 두 개의 슬라이드(6, 7)의 영역에서 상기 캐스팅 몰드(3)를 분리해 상기 두 개의 슬라이드를 수평 방향으로 이동시키는 것 또한 가능하다. 상기 두 개의 그리핑 요소(15, 16)은 이 경우에 좌부 및 우부가 될 것이다. 바람직하게는, 상기 두 개의 슬라이드(6, 7)은 상기 닫힘 방향(x)와 수직인 방향으로 각각의 그리핑 요소(15, 16)을 통해 이동된다.

상기 장치(1) 및 상기 캐스팅 몰드(3)을 사용해 수행되는 상기 차량 바퀴(2)의 제조를 위한 방법에서, 따라서 상기 경금속 재료는 상기 캐스팅 유닛(13)을 통해 상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 캐비티(14) 안에 액체 형태로 주입된다. 이 상기 액체 형태의 경금속 재료는 5m/s 이상의 고속으로 주입된다. 이 빠른 속도는 도시되지 않은 상기 캐스팅 유닛(13)의 피스톤에 상응하는 움직임에 의해 달성된다. 상기 차량 바퀴(2)는 가압 캐스팅을 통해 제조되며, 상기 캐스팅 몰드(3)는 상이한 영역에서 상이한 온도로 템퍼링(tempered)된다. 이 캐스팅 몰드(3)의 상이한 템퍼링은 예시를 사용해 추후 더 자세히 설명될 것이다. 바람직하게는, 상기 차량 바퀴(2)는 작은 단면적을 가지는 영역에서, 상기 캐스팅 몰드(3)가 고온으로 템퍼링되고, 상기 차량 바퀴(2)는 큰 단면적을 가지는 영역에서, 상기 캐스팅 몰드(3)가 낮은 온도로 템퍼링된다. 상기 캐스팅 몰드(3)의 온도 제어는 상기 액체 상태의 경금속 재료의 응고 거동이, 상기 차량 바퀴(2)가 매우 상이한 단면적을 가졌음에도 불구하고, 제어되거나 조정되도록 허용한다. 또한, 상기 캐스팅 몰드(3)가 벤팅(vented)되는 영역은, 상기 캐스팅 몰드(3)의 나머지 영역보다 훨씬 낮은 온도로 템퍼링된다. 상기 캐스팅 몰드(3)가 벤팅되는 이 영역 또한, 추후 더 자세히 설명될 것이다.

상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 부품, 즉 상기 고정식 몰드 반쪽(4), 상기 이동식 몰드 반쪽(5), 상기 상부 슬라이드(6) 및 상기 하부 슬라이드(7)는 전체적으로 또는 부분적으로 다른 구성될 수 있다. 특히, 개별적인 몰드 부품의 재료는 상기 캐스팅 몰드(3)가 템퍼링될 때 설정할 온도에 따라 선택될 수 있다.

상기 액체 상태의 경금속 재료가 응고된 후에, 상기 몰드 부품은 상기 캐스팅 몰드(3)를 열도록 상기 서술된 방식으로 분리된다. 상기 방법으로 제조된 상기 캐스팅 부품, 즉 상기 차량 바퀴(2)의 이젝션(ejection)은, 상기 가이드 기둥(8)과 같이 이동식 클램핑 플레이트(9)에 한쪽이 부착되고 후면 기계 실드(10)에 나머지 한쪽이 부착된 이젝터 유닛(ejector unit)(17)을 통해 수행된다. 본 경우에서, 상기 이젝터 유닛(17)은 그 자체로 알려진 방식으로 상기 이젝터 유닛(17)의 움직임을 보장하는 유압 유닛(hydraulic unit)(18)을 가진다. 상기 캐스팅 몰드(3)에서 상기 차량 바퀴(2)의 이젝션 후, 상기 캐스팅 몰드(3)는, 상기 몰드 캐비티(14)에 상기 액체 상태의 경금속 재료를 주입하여 다음 차량 바퀴(2)를 제조하기 위해, 반대 방향, 즉 도 8 및 도 9에 따른 상태에서 도 4 및 도 5, 도 6 및 도 7에 따른 상태를 거쳐 도 1, 도 2, 및 도 3에 따른 상태가 될 수 있다.

완료된 후에, 해당 차량 바퀴(2)는 당연히 공기 또는 가스로 채워지도록 도면에 도시되지 않은 타이어에 연결될 수 있다. 또한 상기 차량 바퀴(2)는 또한 여러 개별 부품으로 구성될 수 있으며, 이는 여기에 설명된 방법을 사용해 제조 될 수 있다.

도 10, 도 11 및 도 12는 상기 캐스팅 몰드(3)의 예시적인 실시예를 도시하고 있으며, 상기 고정식 몰드 반쪽(4), 상기 이동식 몰드 반쪽(5), 상기 상부 슬라이드(6) 및 상기 하부 슬라이드(7)를 도시한다. 상기 상부 그리핑 요소(15) 및 상기 하부 그리핑 요소(16)도 이들 도면에 도시되어 있다. 도 10 또한 상기 상부 슬라이드(6) 및 상기 하부 슬라이드(7)가 각각 상기 상부 그리핑 요소(15) 및 상기 하부 그리핑 요소(16)에 신속 결합 수단(19, 20)(위에 서술된 것과 같이 상기 몰드 부품을 서로 상대적으로 이동시켜 상기 캐스팅 몰드(3)의 신속한 개폐를 보장하기 위해, 상기 장치(1)에 속하는 상기 가이드 요소를 상기 캐스팅 몰드(3)에 속하는 상기 몰드 부품에 신속하게 결합시키는 것이 가능함)을 통해 결합된 것을 도시한다.

또한, 도 10은 상기 상부 슬라이드(6), 상기 하부 슬라이드(7) 및 상기 이동식 몰드 반쪽(5)이 이들에 상응하는 가이드 요소, 즉 상기 상부 그리핑 요소(15), 상기 하부 그리핑 요소(16) 및 상기 이동식 클램핑 플레이트(9)로부터 열적으로 분리된 것을 도시한다. 이를 위해 상응하는 단열 요소(insulating element)(21)가 제공되며, 이들 모두는 단면도의 방향에 따라 전부 보이지는 않으며, 상기 고정식 몰드 반쪽(4)과 고정식 클램핑 플레이트(12) 사이에 제공될 수 있다. 상기 가이드 요소로부터 상기 몰드 부품이 열적으로 분리되면 상기 가이드 요소의 의도하지 않은 가열을 방지하여, 온도에 변동이 있더라도 상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 개폐 관련 상기 장치(1)의 기능이 보장된다.

또한 도 10은 상기 몰드 캐비티(14) 내부의 상기 경금속 재료가 균일하게 응고하게 하기 위해, 상이한 온도로 상기 캐스팅 몰드(3)를 템퍼링할 수 있는 여러 템퍼링 디바이스를 도시한다. 상기 템퍼링 디바이스는 바람직하게는 도 10에서 도시된 여러 구멍(22)인 가압수 회로(pressurized water circuit), 전기 가열 카트리지(electric heating cartridge)(23) 및 마찬가지로 도 10에서 도시된 여러 구멍(24)인 가압 오일 회로(pressurized oil circuit)이다. 필요하다면, 또 다른 가열 또는 냉각 요소 또한 템퍼링 디바이스로 사용될 수 있다.

상기 템퍼링 디바이스, 즉 상기 가압수 회로, 상기 전기 가열 카트리지(23) 및/또는 상기 가압 오일 회로는, 도 10에도 도시되어 있듯이, 제어 디바이스(25)에 결합되어 있어서, 상기 템퍼링 디바이스에 의해 제어되는 영역의 온도는 제어 및/또는 조절될 수 있다. 또한 상기 제어 디바이스(25)는 도시되지 않은 온도 센서와 작동식으로 연결될 수 있으며, 이는 상기 캐스팅 몰드(3)의 개별 부품의 실제 온도를 측정해 따라서 온도를 정확하게 설정할 수 있게 한다. 또한 상기 제어 디바이스(25)는 다른 공정 데이터 및/또는 지리적 데이터 및/또는 다른 모니터링 정보에 더해 몰딩된 부품 또는 몰딩 영역의 온도를 모니터링하고 가령 기계 제어 시스템과 같은 더 높은 수준의 시스템으로 전송할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 캐스팅 몰드(3)는 제조 도중 및/또는 예열을 위해 특별히 템퍼링 될 수 있으며, 이에 따라 관련된 요소의 상이한 열팽창과 같은 모든 영향을 주는 변수가 상기 몰드 부품의 상이한 온도 및 열팽창에 기반해 모니터링되고 제어될 수 있다.

상기 캐스팅 몰드(3)의 온도 제어는, 상기 캐스팅 몰드(3) 또는 상기 장치(1)와 함께 제조되도록, 당연히 개별 몰드에 대해, 따라서 개별 차량 바퀴(2)에 대해 상이하게 설계될 수 있다.

도 1, 도 4, 도 6, 및 도 8은 상기 캐스팅 몰드(3)의 온도 제어를 위한 온도 제어 유닛 공급에 사용되고 상기 장치(1)에 결합된 유닛(26)을 매우 도식적으로 도시한다. 본 경우에서 상기 유닛(26)은 상기 레일(11)에 결합된 것으로 도시된다. 하지만, 상기 유닛(26)은 당연히 상기 장치(1) 내의 다른 위치에 자리하거나 부착되었을 수도 있다.

또한, 도1, 도 4, 도 6, 및 도 8은 몰드 캐비티(14)로부터 공기를 추출하는 데에 사용되는 진공 유닛(vacuum unit)(27)을 도시한다. 상기 진공 유닛(27)을 통해 상응하는 진공이 생성되는 상기 진공 유닛(27) 또한 상기 장치(1)에 결합되어 있고 상기 레일(11) 안에 순수하게 예시로서 다시 도시되어 있다. 상기 유닛(26)과 상기 템퍼링 디바이스의 결합 및 상기 진공 유닛(27)과 상기 몰드 캐비티(14)의 결합은 도면에 도시되어 있지 않지만, 이는 가장 다양하고 친숙한 방식으로 수행될 수 있다.

도 11은 상기 상부 슬라이드(6), 상기 하부 슬라이드(7), 상기 이동식 몰드 반쪽(5), 상기 제어 디바이스(25) 및 상기 몰드 캐비티(14)의 부분을 볼 수 있는 상기 캐스팅 몰드(3)의 부분의 투시도를 도시한다. 상기 두 개의 그리핑 요소(15, 16) 그리고 이의 상기 두 개의 슬라이드(6, 7)로의 결합 또한 도 11에서 확실하게 볼 수 있다. 또한, 도 11을 보면 적어도 하나의 몰딩, 이 경우에서는 상기 상부 슬라이드(6) 및 상기 하부 슬라이드(7) 양쪽이, 여러 튜닝 요소(28)를 통해 상기 몰딩이 서로 매칭되거나 튜닝될 수 있다. 이 경우에서, 상기 두 개의 슬라이드 (6, 7)은 상기 튜닝 요소(28)를 통해 도 11에 도시되지 않은 상기 고정식 몰드 반쪽(4)에 매칭되어 있다. 이 방식으로, 상기 개별 몰드 부품의 생산 중 불가피하게 발생하는 공차 편차(tolerance deviation)는 보상될 수 있다. 또한, 상기 튜닝 요소(28)는 상기 캐스팅 몰드(3)에서 작용하는 상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 부품을 상이한 온도로 조절하는 데에 쓰인다. 삽입 부품으로도 명명될 수 있는 상기 튜닝 요소(28)는 이들이 배치되는 상기 슬라이드(6, 7)과는 상이한 재료로 만들어질 수 있다.

가장 다양한 두께를 가지고, 필요시, 튜닝 실린더(tuning cylinder)로 설계될 수도 있는 튜닝 요소(28)를 통해, 상기 캐스팅 몰드(3)를 상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 부품 사이의 분리되는 영역에서, 상기 액체 상태의 경금속 재료가 새는 것을 방지하기 위해 파열 압력(bursting pressure)에서도 상기 몰드의 모든 몰드 부품이 닫힘을 유지하는 방식으로, 튜닝하는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 온도 존(zone)을 가지는 상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 부품은, 차량 바퀴(2)의 제조에서 차량 바퀴(2)에 필연적으로 생기는 기술적 그리고 경제적 요건에 더해 기존 몰드에서 생기는 문제와 연계해 상기 캐스팅 몰드(3)의 기술적이고 경제적인 설계 또한 고려된 이러한 방법으로 조절될 수 있다. 또한 상기 튜닝 요소(28)는 적절한 시험 후에 재작업 또는 교체되어, 상기 캐스팅 몰드(3)가 확실히 밀봉될 수 있도록 해준다.

도 12는 상기 캐스팅 몰드(3)의 또 다른 몰드 부품, 즉 캐스팅 공정이 시작될 때 상기 몰드 캐비티(14) 안의 공기가 통과해 샐 수 있는 상기 몰드 캐비티(14)에 인접한 벤팅 영역(29)을 가지는 상기 고정식 몰드 반쪽(4)의 도면을 도시한다. 상기 공기뿐만아니라 상기 액체 상태의 경금속 재료가 상기 벤팅 영역(29)으로부터 새는 것을 방지하기 위해, 상기 벤팅 영역은, 이미 언급한 바와 같이, 상기 캐스팅 몰드(3)의 나머지 영역보다 훨씬 낮은 온도로 템퍼링된다. 또한, 벤팅 영역(29)에 온도가 제어 또는 템퍼링된 미로(labyrinth) 같은 구조(30)가 제공되어, 상기 액체 상태의 경금속 재료가 상기 몰드 캐비티(14)에서 쉽게 새지 못하게 한다. 미로 같은 구조(30)에 추가하여 또는 대안으로, 상기 벤팅 영역(29)은 단면적 변화, 표면 확대 또는 표면 감소 및/또는 편향을 가질 수 있다. 상기 벤팅 영역(29) 또는 상기 벤팅 영역(29)을 형성하는 벤팅 요소는 상기 캐스팅 몰드(3)의 다른 요소들과는 상이한 재료로 만들어질 수 있다. 가령, 놋쇠 또는 청동과 같은 구리 재료가 상기 벤팅 영역(29)을 위해 사용될 수 있다. 당연히, 상기 벤팅 영역(29)와 같거나 유사한 벤팅 영역 또한 상기 몰드 캐비티(14)의 다른 지점에 위치될 수 있다.

벤팅 유닛으로 명명될 수도 있는 상기 벤팅 영역(29)은, 기술된 기하학적 설계와 함께 자체 열 관리를 통해 액체 상태의 경금속 재료를 제어하는 시스템을 활성화하여, 요건에 따라, 짧은 벤팅 거리를 실현할 수 있도록 진공 유닛(27)으로의 결합을 하나 이상의 구멍(31)을 통해 전체 단면적 또는 줄어든 단면적으로 선택적으로 제어할 수 있다. 일부 경우에서, 이 벤팅 영역(29)은 상기 캐스팅 몰드(3)의 완전한 또는 부분적인 오버플로우(overflow)로 쓰이기 위해 진공 밸브(vacuum valve) 결합이 제공될 수 있거나 후속 진공 결합이 없는 상태에서 사용될 수도 있다.

또한 도 12는 상기 고정식 몰드 반쪽(4)의 평면을 오프셋팅(offsetting) 하여 생성된 닫힘 벨트 또는 링(32)을 도시한다. 상기 캐스팅 몰드(3)가 닫힌 상태에서 상기 캐스팅 몰드(3)의 견고성을 보장하기 위해 상기 튜닝 요소(28)는 상기 링(32)에 의해 지지된다. 이에 따라 상기 링(32)은 캐스팅 시 발생하는 힘을 흡수한다.

Claims (18)

1. 경금속 재료(light-metal material) - 상기 경금속 재료는 캐스팅 몰드(casting mold)(3)의 몰드 캐비티(mold cavity)(14) 안에 액체 형태로 주입됨 - 로 차량 바퀴(vehicle wheel)(2)를 제조하기 위한 방법에 있어서,
   상기 차량 바퀴(2)는 가압 캐스팅(pressurized casting)을 통해 제조되고, 상기 캐스팅 몰드(3)는 상이한 영역에서 상이한 온도로 템퍼링(tempered)되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차량 바퀴(2)는 작은 단면적을 가지는 영역에서, 상기 캐스팅 몰드(3)가 고온으로 템퍼링되고, 상기 차량 바퀴(2)는 큰 단면적을 가지는 영역에서, 상기 캐스팅 몰드(3)가 저온으로 템퍼링되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   용융된 경금속 재료는 상기 몰드 캐비티(14) 안으로 5m/s 이상의 고속으로 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서,
   상기 캐스팅 몰드(3)가 벤팅(vented)되는 벤팅 영역(venting area)(29)은, 상기 캐스팅 몰드(3)의 나머지 영역보다 훨씬 낮은 온도로 템퍼링되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 경금속 재료로 차량 바퀴(2)를 제조하기 위한 캐스팅 몰드(3) - 상기 캐스팅 몰드(3)는 상기 경금속 재료를 액체 형태로 수용하기 위한 몰드 캐비티(14)를 형성하는 몰드 부품을 가짐 - 로서,
   상기 캐스팅 몰드(3)는 템퍼링 디바이스(tempering device)를 통해 상이한 온도로 템퍼링되는 영역을 가진 것을 특징으로 하는 캐스팅 몰드(3).
6. 제5항에 있어서,
   상기 템퍼링 디바이스는 가압수 회로(pressurized water circuit), 전기 가열 카트리지(electric heating cartridge)(23), 및/또는 가압 오일 회로(pressurized oil circuit)로 형성된 것을 특징으로 하는 캐스팅 몰드(3).
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 몰드 부품 및/또는 상기 몰드 부품에 결합된 삽입물 및/또는 벤팅 요소(venting element)는 상이한 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 캐스팅 몰드(3).
8. 제5항, 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 템퍼링 디바이스는, 상기 템퍼링되는 영역의 상기 온도를 제어 및/또는 조절하기 위해 제어 디바이스(25)와 작동식으로 결합된 것을 특징으로 하는 캐스팅 몰드(3).
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   서로 상대적인 이동이 가능한 적어도 두 개의 몰드 부품이 제공되는 것을 특징으로 하는 캐스팅 몰드(3).
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰드 부품 중 적어도 하나는, 상기 캐스팅 몰드(3)에 작용하는 상기 몰드 부품을 상이한 온도로 조정하기 위한, 복수의 튜닝 요소(tuning element)(28)를 가지는 것을 특징으로 하는 캐스팅 몰드(3).
11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 캐비티(14)에 있는 벤팅 영역(29)에서, 템퍼링된 미로(tempered labyrinth) 같은 구조(30)의 형태로 표면 변화, 및/또는 단면 상의 적어도 하나의 변화 및/또는 적어도 하나의 굴절이 제공되는 것을 특징으로 하는 캐스팅 몰드(3).
12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 캐스팅 몰드(3)를 가지는, 차량 바퀴(2)를 제조하기 위한 장치(1).
13. 제12항에 있어서,
    상기 캐스팅 몰드(3)의 상기 몰드 부품 중 적어도 하나는, 상기 캐스팅 몰드(3)에 속하지 않는 적어도 하나의 가이드 요소(guide element)를 통해, 다른 몰드 부품에 대해 상대적으로 상기 캐스팅 몰드(3)의 닫힘 방향(x)으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치(1).
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 몰드 부품은 이를 이동시키는 가이드 요소와 열적으로 분리된 것을 특징으로 하는 장치(1).
15. 제12항, 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 몰드 부품 중 적어도 두 개는, 각각의 그리핑 요소(gripping element)(15, 16)를 통해, 상기 닫힘 방향(x)과 수직한 방향으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치(1).
16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 몰드 부품 중 적어도 하나는, 신속 결합 수단(quick-connection means)(19, 20)을 통해, 상기 적어도 하나의 가이드 요소 및/또는 상기 그리핑 요소(15, 16)에 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치(1).
17. 제12항 내지 제15항 중 한 항에 있어서,
    상기 템퍼링 디바이스 공급을 위한 각각의 유닛(26)이 상기 장치(1)에 결합되는 것을 특징으로 하는 장치(1).
18. 제12항 내지 제16항 중 한 항에 있어서,
    상기 몰드 캐비티(14)에서 공기를 추출하기 위해 적어도 하나의 진공 유닛(vacuum unit)(27)이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치(1).

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