DE102020100699A1

DE102020100699A1 - Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Kraftwagenfelge

Info

Publication number: DE102020100699A1
Application number: DE102020100699.3A
Authority: DE
Inventors: Jaan Mattes Reiling; Jan Gaugler; Marc Hummel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2021-07-15
Also published as: CN114981095A; EP4090545A1; US20230036242A1; WO2021144101A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftwagenfelge (1) ein auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn (6) und einem Innenhorn begrenztes Felgenbett (2), eine Nabe (4) mit einer Mittenausnehmung (7) und einem Lochkreis (8) sowie eine das Felgenbett (2) und die Nabe (4) miteinander verbindende Felgenmitte (3) aufweist, wobei die Felgenmitte (3) mit mehreren in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse (5) der Kraftwagenfelge (1) voneinander beabstandeten Speichen (10) ausgebildet wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Kraftwagenfelge (1) einstückig und durchgehend in einer Gießform durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt wird und die Kraftwagenfelge (1) wenigstens bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchstens 15 mm aufweist, wobei die geringe Wandstärke in einem in Umfangsrichtung zwischen zwei der Speichen (10) liegenden Zwischenspeichenbereich (11) verwendet wird und/oder wobei an der Kraftwagenfelge (1) ein von dem Außenhorn (6) ausgehender und sich in radialer Richtung nach innen erstreckender und die Felgenmitte (3) zumindest bereichsweise übergreifender Ring (16) ausgebildet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftwagenfelge (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, 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 außermittig an dem Felgenbett angreifende Felgenmitte aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftwagenfelge.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift EP 0 301 472 B1 bekannt. Diese beschreibt ein Herstellverfahren für Leichtmetallguss-Räder für Personenkraftwagen, wobei eine nah-eutektische veredelte AlSi-Legierung verwendet wird, die - neben Al - 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 % Kupfer, 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 Gussform in Wasser abgeschreckt werden. Zudem ist aus der Druckschrift US 2009/0236902 A1 ein nicht gattungsgemäßes Rad für ein Fahrrad bekannt, welches Speichen aufweist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten derartigen Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine besonders rasche und kostengünstige Herstellung der Kraftwagenfelge mit besonders filigranen Strukturen und/oder geringem Strömungswiderstand ermöglicht.
Dies wird mittels eines Verfahrens zum Herstellen einer Kraftwagenfelge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Kraftwagenfelge einstückig und durchgehend in einer Gießform durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt wird, und die Kraftwagenfelge wenigstens bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchstens 15 mm aufweist, wobei die geringe Wandstärke in einem in Umfangsrichtung zwischen zwei der Speichen liegenden Zwischenspeichenbereich verwendet wird, sodass die beiden Speichen über ein durch das Druckgießen hergestelltes Zwischenspeichenelement miteinander verbunden werden, das zumindest bereichsweise, insbesondere durchgehend, die geringe Wandstärke aufweist, und/oder wobei an der Kraftwagenfelge ein von dem Außenhorn ausgehender und sich in radialer Richtung nach innen erstreckender und die Felgenmitte zumindest bereichsweise übergreifender Ring ausgebildet wird, der die geringe Wandstärke aufweist.
Die Kraftwagenfelge ist üblicherweise Bestandteil des Rads des Kraftfahrzeugs, 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 vorgesehen und ausgebildet. Die Kraftwagenfelge liegt also nicht als generische Kraftfahrzeugfelge vor, sondern ist für den Einsatz an dem Kraftwagen bestimmt 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 hierzu gleichzeitig miteinander ausgebildet, nämlich während eines einzigen Herstellungsschritts. Es ist also nicht vorgesehen, das Felgenbett, die Felgenmitte und die Nabe separat voneinander herzustellen und nachträglich aneinander zu befestigen. Vielmehr erfolgt die Herstellung gemeinsam, nämlich 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 Felgenbett auf gegenüberliegenden Seiten von dem Außenhorn und dem Innenhorn begrenzt. Das Außenhorn und das Innenhorn liegen insoweit auf gegenüberliegenden Seiten des Felgenbetts vor und schließen einen Reifenaufnahmebereich 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, sodass das Außenhorn und das Innenhorn eine Gesamterstreckung der Kraftwagenfelge in axialer Richtung, entsprechend einer Breite der Kraftwagenfelge, definieren. Bei einer Montage des Rads an dem Kraftfahrzeug wird das Rad über ein Radlager an einem Radträger drehbar gelagert. Das Außenhorn 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 Kraftwagenfelge, insbesondere dem Felgenbett, der Fehlgenmitte und der Nabe ausgebildet. Sie werden insoweit gleichzeitig mit diesen bei dem Druckgießen ausgebildet.
Die Nabe verfügt über die Mittenausnehmung und den Lochkreis. Die Mittenausnehmung ist eine zentrale Ausnehmung zur Aufnahme einer Radnabe des Kraftfahrzeugs, an welcher das Rad bei der Montage an dem Kraftfahrzeug befestigt wird. Die Radnabe ist über das Radlager an dem Radträger drehbar gelagert. Der Lochkreis besteht aus mehreren entlang eines gedachten Kreises angeordneten Bohrungen, die jeweils zur Aufnahme eines Befestigungsmittels 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 verbunden. Die Felgenmitte liegt also in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse gesehen zwischen dem Felgenbett und der Nabe vor. Sie erstreckt sich in radialer Richtung gesehen von der Nabe bis hin zu dem Felgenbett. Die Felgenmitte weist mehrere Speichen auf, welche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet beziehungsweise ausgebildet sind. Eine solche Ausgestaltung 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 höchsten 20 Speichen vor. Beispielsweise erstreckt sich jede der Speichen in Umfangsrichtung über höchstens 30° oder weniger, bevorzugt 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 Speichen 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 Teilspeichen auf, welche voneinander fortlaufen, insbesondere in Umfangsrichtung. Nach der Teilungsstelle verlaufen die Teilspeichen voneinander beabstandet bis hin zu dem Felgenbett und greifen beabstandet voneinander an diesem an. Es kann vorgesehen sein, dass eine Längsmittelachse zumindest einer der Speichen, insbesondere die Längsmittelachse 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 Felgenmitte greift in axialer Richtung beziehungsweise im Längsschnitt gesehen vorzugsweise außermittig an dem Felgenbett an. Das bedeutet, dass sie - optional - abseits eines Mittelpunkts des Felgenbetts in axialer Richtung in dieses übergeht. Beispielsweise greift die Felgenmitte mit einem Abstand von dem Mittelpunkt des Felgenbetts in axialer Richtung an, der bezogen auf eine Gesamterstreckung des Felgenbetts in axialer Richtung mindestens 10 %, mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 % oder mehr beträgt. Beispielsweise geht die Felgenmitte in axialer Richtung gesehen endseitig des Felgenbetts in dieses über. In diesem Fall mündet die Felgenmitte im Längsschnitt 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 Montage 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. Hierdurch war es bislang notwendig, die Felgenmitte unter hohem Materialeinsatz entsprechend massiv auszubilden. Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Felgenmitte in axialer Richtung mittig an dem Felgenbett und/oder der Nabe angreift.
Im Längsschnitt gesehen weist das Felgenbett in axialer Richtung bevorzugt eine größere Erstreckung auf als die Felgenmitte und die Nabe. Insbesondere ist die axiale Erstreckung des Felgenbetts größer als die axiale Erstreckung der Nabe, welche wiederum größer ist als die axiale Erstreckung der Felgenmitte. Beispielsweise beträgt die axiale Erstreckung der Nabe bezogen 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 gilt insbesondere falls die Felgenmitte außermittig an den Felgen angreift.
Die Kraftwagenfelge besteht durchgehend und materialeinheitlich aus dem Gießmaterial, nämlich dem Aluminium oder - bevorzugt - aus der Aluminiumlegierung. Dieses wird durch das Druckgießen verarbeitet. Bei dem Druckgießen kommt die Gießform zum Einsatz, mittels welcher die Kraftwagenfelge 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 bezeichnet werden kann, wird vorzugsweise zumindest teilweise bei dem Druckgießen ausgebildet.
Das Druckgießen kann zum Beispiel bei Normaldruck oder bei Vorliegen eines Unterdrucks in Form von Vakuumdruckgießen vorgenommen werden. Das Vakuumdruckgießen zeichnet sich dadurch aus, dass die Gießform vor und/oder bei dem Einbringen des Gießmaterials in die Gießform zumindest teilweise evakuiert wird. Das bedeutet, dass die Gießform vor und/oder bei dem Einbringen des Gießmaterials mit einem Unterdruck beaufschlagt wird. Unter dem Unterdruck ist hierbei ein Druck zu verstehen, welcher gegenüber einem Einbringungsdruck, bei welchem das Gießmaterial in die Gießform eingebracht wird und/oder einem Umgebungsdruck in einer Außenumgebung der Gießform geringer ist. Beispielsweise beträgt der Unterdruck 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 Restdruck ist der absolute Druck in der Gießform zu verstehen.
Das Evakuieren der Gießform erfolgt beispielsweise mittels einer Unterdruckquelle, welche hierzu mit der Gießform in Strömungsverbindung gesetzt wird. Insbesondere wird die Gießform bereits vor dem Einbringen des Gießmaterials evakuiert. Beispielsweise erfolgt das Einbringen des Gießmaterials bei, insbesondere erst bei, Erreichen eines bestimmten Unterdrucks beziehungsweise 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 Unterdruckquelle 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 Strukturen der Kraftwagenfelge hergestellt werden.
Beispielsweise ist es vorgesehen, die Gießform zunächst mittels wenigstens einer Dichtung abzudichten, beispielsweise mittels einer Dichtschnur, insbesondere einer Silikondichtschnur. Anschließend wird das Gießmaterial in eine Gießkammer dosiert, die mit der Gießform strömungstechnisch verbunden ist. Hierzu ist die Gießkammer zumindest zeitweise mit einem Tiegel strömungstechnisch verbunden ist, in welchem das geschmolzene Gießmaterial bevorratet ist. Dann wird die Gießform mit dem Unterdruck beaufschlagt 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 Gießmaterials erfolgt.
Die Speichen der Felgenmitte werden mit dem Druckgießen beziehungsweise bei dem Druckgießen ausgebildet. Die mittels des Druckgießens hergestellte Kraftwagenfelge, insbesondere ihre Speichen, zeichnen sich - rein optional - durch eine besonders geringe Wandstärke und/oder eine Krümmung mit einem besonders geringen Krümmungsradius und/oder durch das Vorliegen einer 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 Au-ßenhorn, dem Innenhorn, der Felgenmitte und/oder der Nabe vorliegen. Besonders bevorzugt liegt die geringe Wandstärke an der Felgenmitte vor. Ganz besonders bevorzugt stellt die geringe Wandstärke die größte Wandstärke dar, beispielsweise die größte Wandstärke des Außenhorns, die größte Wandstärke 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 Kraftwagenfelge. Die Außenfläche begrenzt eine Wandung der Kraftwagenfelge nach außen. Die Krümmung kann an einer beliebigen Stelle der Kraftwagenfelge vorliegen, beispielsweise an dem Felgenbett, dem Außenhorn, dem Innenhorn, der Felgenmitte und/oder der Nabe. Die Krümmung ist insbesondere 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 mindestens 30°, mindestens 45°, mindestens 60° oder mindestens 90°. Die Krümmung 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. Umgekehrt kann der Krümmungsradius zusätzlich mindestens 0,25 mm, mindestens 0,5 mm oder mindestens 0,75 mm betragen.
Zusätzlich oder alternativ zu der geringen Wandstärke und/oder der Krümmung mit dem geringen Krümmungsradius kann die Kraftwagenfelge die Entformungsfläche aufweisen. Unter der Entformungsfläche ist eine ebene Fläche zu verstehen, die bei dem Druckgießen unmittelbar an der Gießform anliegt und entlang welcher nach dem Druckgießen das Entformen der Kraftwagenfelge aus der Gießform erfolgt. Die Entformungsfläche weist eine Erstreckung 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. Beispielsweise 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 bedeutet, dass eine während des Druckgießens an der Entformungsfläche anliegende und diese ausbildende Gießformfläche der Gießform nach dem Druckgießen entlang der Längsmittelachse verlagert wird. Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge muss ein Entformungswinkel, also ein zwischen der Entformungsfläche und der Längsmittelachse vorliegender Winkel, mindestens 5° betragen, um ein ordnungsgemäßes Entformen sicherzustellen.
Aufgrund des einstückigen und durchgehenden Ausbildens der Kraftwagenfelge durch Druckgießen aus Aluminium beziehungsweise der Aluminiumlegierung ist jedoch ein deutlich geringerer Winkel realisierbar. Der Winkel zwischen der Entformungsfläche beziehungsweise zwischen der die Entformungsfläche vollständig aufnehmenden Ebene und der Längsmittelachse beträgt insoweit zwischen infinitesimal mehr als 0° und 4°, diese Werte jeweils einschließend. Es kann also vorgesehen sein, dass die Entformungsfläche nahezu parallel zu der Längsmittelachse verläuft, sodass bei dem Entformen ein nahezu paralleles Verlagern der Gießformfläche und der Entformungsfläche 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.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die geringe Wandstärke in einem in Umfangsrichtung zwischen zwei der Speichen liegenden Zwischenspeichenbereich verwendet wird, sodass die beiden Speichen über das durch das Druckgießen hergestellte Zwischenspeichenelement miteinander verbunden werden. Das Zwischenspeichenelement weist zumindest bereichsweise, insbesondere jedoch durchgehend, die geringe Wandstärke auf. Der Zwischenspeichenbereich, in welchem das Zwischenspeichenelement ausgebildet wird, erstreckt sich in Umfangsrichtung zwischen den beiden Speichen und wird in radialer Richtung nach innen von der Nabe und in radialer Richtung nach außen von dem Felgenbett begrenzt. Insoweit liegt der Zwischenspeichenbereich randgeschlossen an der Kraftwagenfelge vor.
Der Zwischenspeichenbereich ist nun zumindest teilweise oder sogar vollständig mit dem Zwischenspeichenelement versehen, sodass der Bereich zwischen den beiden Speichen zumindest teilweise oder sogar vollständig mit dem Zwischenspeichenelement verschlossen ist. Dabei weist das Zwischenspeichenelement die geringe Wandstärke auf. Die beiden Speichen hingegen können eine größere Wandstärke als die geringe Wandstärke aufweisen, beispielsweise eine einer ersten Wandstärke entsprechende Wandstärke, welche insbesondere mehr als 5 mm, insbesondere mindestens 7,5 mm oder mindestens 10 mm, beträgt.
Selbstverständlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die beiden Speichen mit der geringen Wandstärke ausgestaltet sind, nämlich zumindest teilweise, insbesondere lediglich teilweise oder durchgehend. In diesem Fall wird für das Zwischenspeichenelement ebenfalls die geringe Wandstärke verwendet, insbesondere durchgehend, oder eine Wandstärke, die kleiner ist als die geringe Wandstärke. Beispielsweise ist die Wandstärke des Zwischenspeichenelements kleiner als die kleinste Wandstärke der es in Umfangsrichtung begrenzenden Speichen. Mithilfe des Zwischenspeichenelements werden für die Kraftwagenfelge hervorragende aerodynamische Eigenschaften erzielt.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Zwischenspeichenelement ist an der Kraftwagenfelge der von dem Außenhorn ausgehende und sich in radialer Richtung nach innen erstreckende und die Felgenmitte zumindest bereichsweise übergreifende Ring ausgebildet. Dieser Ring ist mit der geringen Wandstärke ausgebildet, nämlich insbesondere durchgehend. Letzteres bedeutet, dass er eine Wandstärke aufweist, die an keiner Stelle des Rings größer ist als die geringe Wandstärke. Zusätzlich kann die Wandstärke des Rings selbstverständlich durchgehend konstant sein.
In radialer Richtung gesehen geht der Ring von dem Außenhorn beziehungsweise dem von dem Außenhorn begrenzenden Felgenbett aus. Er erstreckt sich in radialer Richtung nach innen in Richtung der Nabe und übergreift hierbei die Felgenmitte zumindest bereichsweise oder sogar vollständig. Im letzteren Fall erstreckt sich also der Ring in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge gesehen von dem Felgenbett bis hin zu der Nabe. Hierbei ist zu beachten, dass der Ring stets zusätzlich zu den Speichen der Felgenmitte vorliegt. In anderen Worten überdeckt der Ring die Speichen auf einer Seite der Kraftwagenfelge, die nach ihrer Montage an dem Kraftfahrzeug von einem Radträger des Kraftfahrzeugs abgewandt ist. Bezogen auf die Kraftwagenfelge übergreift der Ring die Speichen im Längsschnitt gesehen auf ihrer dem Innenhorn abgewandten Seite.
Der Ring ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er in die Längsmittelachse zumindest teilweise oder sogar vollständig umgreift. Beispielsweise umgreift der Ring die Längsmittelachse über wenigstens 90°, wenigstens 180°, wenigstens 270° oder um 360°. Der Ring weist bevorzugt auf seiner der Felgenmitte beziehungsweise den Speichen abgewandten Seite wenigstens bereichsweise oder vollständig eine plane Außenfläche auf. Bevorzugt ist die Außenfläche zumindest in Umfangsrichtung über die gesamte Erstreckung des Rings plan ausgestaltet. Zusätzlich oder alternativ ist sie in radialer Richtung durchgehend plan. Beispielsweise übergreift der Ring die Felgenmitte in radialer Richtung zu mindestens 10 %, mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 % oder mindestens 50 %, jeweils bezogen auf den Abstand zwischen den Felgenbett und der Nabe in radialer Richtung, in anderen Worten bezogen auf die Erstreckung der Felgenmitte in radialer Richtung. Mithilfe des Rings werden besonders gute aerodynamische Eigenschaften der Kraftwagenfelge realisiert.
Das beschriebene Vorgehen bei dem Herstellen der Kraftwagenfelge ermöglicht eine einfache, schnelle und kostengünstige Ausbildung der Kraftwagenfelge, welche gleichzeitig eine äußerst filigrane Struktur aufweist. Die schnelle Herstellung wird insbesondere durch das Druckgießen erzielt, bei welchen eine deutlich schnellere Füllung der Gießform erfolgt als bei einem Kokillengießen 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 erhöhen, sodass in derselben Zeitspanne eine größere Anzahl an Kraftwagenfelgen herstellbar ist. Auch die Erstarrungszeit ist für das Druckgießen deutlich kürzer als für das Kokillengießen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kraftwagenfelge bereichsweise mit einer ersten Wandstärke von mehr als 15 mm, insbesondere mindestens 17,5 mm oder mindestens 20 mm, und bereichsweise mit einer der geringen Wandstärke entsprechenden zweiten Wandstärke hergestellt wird. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die Kraftwagenfelge bereichsweise mit einer ersten Wandstärke von mehr als 5 mm, insbesondere mindestens 7,5 mm oder mindestens 10 mm, jedoch höchstens 20 mm, und bereichsweise mit einer der geringen Wandstärke entsprechenden zweiten Wandstärke hergestellt wird. Die zweite Wandstärke beträgt mindestens 1,5 mm oder mindestens 2 mm und höchstens 15 mm, höchstens 10 mm, höchstens 7,5 mm oder höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm, höchstens 2,5 mm oder höchstens 2 mm. Die Kraftwagenfelge weist also nicht vollständig durchgehend die geringe Wandstärke auf, sondern setzt sich aus mehreren Teilen zusammen, von welchen einige die erste Wandstärke und andere die zweite Wandstärke aufweisen.
Hierbei ist die erste Wandstärke ganz allgemein größer als die zweite Wandstärke, beispielsweise um einen Faktor von mindestens 1,5, mindestens 2,0 oder mindestens 2,5. Beispielsweise sind die erste Wandstärke und die zweite Wandstärke beide in der Felgenmitte umgesetzt. So kann insbesondere jede der Speichen - sofern vorhanden - teilweise die erste Wandstärke und teilweise die zweite Wandstärke aufweisen. Hierdurch wird eine besonders hohe Tragfähigkeit der Kraftwagenfelge bei gleichzeitig äußerst filigraner Gestaltung erzielt. Besonders bevorzugt ist die erste Wandstärke an den Speichen und die zweite Wandstärke an dem Zwischenspeichenelement und/oder dem Ring umgesetzt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine der Speichen durch das Druckgießen mit einer die größere erste Wandstärke aufweisenden Tragwand und wenigstens einer die kleinere zweite Wandstärke aufweisenden Zierwand ausgebildet wird. Besonders bevorzugt ist jede der Speichen wie beschrieben ausgestaltet, sodass also jede der Speichen jeweils wenigstens eine solche Tragwand und wenigstens eine solche Zierwand aufweist. Die Tragwand und die Zierwand unterscheiden sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Tragfähigkeit in radialer Richtung. Bevorzugt stellen die Tragwand oder die mehreren Tragwände mehr als 50 % der Tragfähigkeit der jeweiligen Speiche dar, besonders bevorzugt mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 75 %. Unter der Tragfähigkeit ist die Belastbarkeit der jeweiligen Speiche in radialer Richtung zwischen der Nabe und dem Felgenbett zu verstehen.
Die Zierwand oder die Zierwände der jeweiligen Speiche tragen lediglich einen kleineren Teil zu der Tragfähigkeit bei, und ergänzen die vorstehend genannte Tragfähigkeit der wenigstens einen Tragwand auf 100 %. Bevorzugt weist die Tragwand die erste Wandstärke durchgehend auf. Ebenso kann es vorgesehen sein, dass die Zierwand die zweite Wandstärke durchgehend aufweist. Die Tragwand und die Zierwand sind wenigstens punktuell, vorzugsweise jedoch durchgehend, miteinander verbunden. Beispielsweise erstrecken sich sowohl die wenigstens eine Tragwand als auch die wenigstens eine Zierwand jeweils in radialer Richtung von der Nabe bis hin zu dem Felgenbett, insbesondere parallel zueinander. Das Vorsehen sowohl der Tragwand als auch der Zierwand ermöglicht eine hinreichend große Tragfähigkeit der Kraftwagenfelge bei gleichzeitig filigraner Anmutung.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Tragwand und die Zierwand gegeneinander angewinkelt ausgebildet werden. Die Tragwand und die Zierwand liegen also unter einem Winkel zueinander vor, welcher größer als 0° und kleiner als 180° ist, nämlich im Querschnitt bezüglich einer Längsmittelachse der jeweiligen Speiche gesehen. Im Querschnitt gesehen weist die Tragwand ihre größte Erstreckung in einer ersten Richtung und die Zierwand ihre größte Erstreckung in einer zweiten Richtung auf, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung unter dem Winkel zueinander vorliegen. Beispielsweise geht die Zierwand von der Tragwand aus oder umgekehrt. Vorzugsweise gilt zumindest im Querschnitt, dass die Tragwand die erste Wandstärke und die Zierwand die zweite Wandstärke jeweils durchgehend aufweisen. Hierdurch wird eine komplexe Struktur der Speichen realisiert, was zu einem guten optischen Eindruck der Kraftwagenfelge führt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kraftwagenfelge derart ausgebildet wird, dass der Ring eine Erstreckung in radialer Richtung aufweist, die um einen Faktor von mindestens 1,25, mindesten 1,5, mindestens 1,75 oder mindestens 2,0 größer ist als eine Erstreckung des Außenhorns und/oder des Innenhorns in derselben Richtung. Auf die Erstreckung des Rings in dieser Richtung wurde vorstehend bereits eingegangen, wobei jedoch eine andere Definition verwendet wurde. Zusätzlich oder alternativ weist der Ring nun in radialer Richtung die hier genannte Erstreckung auf, welche bezogen auf die Erstreckung des Außenhorns beziehungsweise des Innenhorns definiert ist. Wie bereits erläutert, schließt sich der Ring in radialer Richtung unmittelbar an das Außenhorn an, geht also in radialer Richtung von diesem aus und erstreckt sich in radialer Richtung nach innen. Hierbei ist der Ring in radialer Richtung größer als das Außenhorn beziehungsweise das Innenhorn.
Grundsätzlich gilt, dass die aerodynamischen Vorteile, die mittels des Rings erzielt werden können, umso größer sind, je größer seine Erstreckung in radialer Richtung ist. Gleichzeitig wird jedoch das Gewicht der Kraftwagenfelge durch den Ring vergrößert und zudem die Federungseigenschaften der Kraftwagenfelge sowie ihr optischer Eindruck beeinflusst. Auch kann eine Belüftung einer der Kraftwagenfelge zugeordneten Radbremse verringert werden. Aus diesem Grund kann es vorgesehen sein, die Erstreckung des Rings in radialer Richtung zu begrenzen, sodass beispielsweise die Erstreckung des Rings in radialer Richtung um einen Faktor von höchstens 10, höchstens 7,5, höchstens 5 oder höchstens 2,5 größer ist als die Erstreckung des Außenhorns und/oder des Innenhorns in dieser Richtung. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Ring die Felgenmitte in radialer Richtung um höchstens 50 %, höchstens 40 %, höchstens 30 %, höchstens 25 % oder höchstens 20 % übergreift. Hierdurch wird eine ideale Balance zwischen den aerodynamischen Eigenschaften der Kraftwagenfelge einerseits sowie ihren Federungseigenschaften und ihrer Optik andererseits erzielt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Zwischenspeichenbereich in Umfangsrichtung von den beiden Speichen, in radialer Richtung nach innen von der Nabe oder einem sich ausgehend von der Nabe in radialer Richtung nach außen erstreckenden Innenvorsprung und in radialer Richtung nach außen von dem Felgenbett oder einem sich ausgehend von dem Felgenbett in radialer Richtung nach innen erstreckenden Außenvorsprung begrenzt ist und das Zwischenspeichenelement den Zwischenspeichenbereich vollständig ausfüllend ausgebildet wird. Ergänzend zu den vorstehenden Ausführungen wird darauf hingewiesen, dass der Zwischenspeichenbereich sich in radialer Richtung nicht zwingend bis unmittelbar hin zu der Nabe und/oder unmittelbar bis hin zu dem Felgenbett erstrecken muss. Vielmehr können der Innenvorsprung, der Außenvorsprung oder beide vorgesehen sein, die sich von der Nabe beziehungsweise dem Felgenbett in radialer Richtung in Richtung des jeweils anderen Elements erstrecken. Bevorzugt füllt das Zwischenspeichenelement den Zwischenspeichenbereich vollständig aus. Hierdurch werden besonders gute aerodynamische Eigenschaften realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in Umfangsrichtung gesehen an einer der Speichen einerseits der Zwischenspeichenbereich und andererseits ein weiterer Zwischenspeichenbereich angrenzt, wobei in dem weiteren Zwischenspeichenbereich das Zwischenspeichenelement ausgebildet und der Zwischenspeicherbereich materialfrei ausgestaltet wird. In anderen Worten liegt die Speiche in Umfangsrichtung gesehen zwischen dem Zwischenspeichenbereich und dem weiteren Zwischenspeichenbereich vor und grenzt diese voneinander ab. Der Zwischenspeichenbereich und der weitere Zwischenspeichenbereich sind insoweit in Umfangsrichtung von der Speiche voneinander beabstandet.
Bevorzugt weist die Kraftwagenfelge mehrere Zwischenspeichenbereiche und mehrere weitere Zwischenspeichenbereiche auf, welche - in Umfangsrichtung gesehen - jeweils abwechselnd zwischen den Speichen ausgebildet sind. Das bedeutet, dass in Umfangsrichtung gesehen einerseits jeder der Speichen einer der mehreren Zwischenspeichenbereiche und andererseits einer der mehreren weiteren Zwischenspeichenbereiche angeordnet ist. In dem weiteren Zwischenspeichenbereich liegt nun das Zwischenspeichenelement vor, wohingegen der Zwischenspeichenbereich materialfrei ist oder umgekehrt. In dem Zwischenspeichenbereich liegt also gerade kein Zwischenspeichenelement vor.
In dem vorstehend geschilderten Fall der mehreren Zwischenspeichenbereiche und der mehreren weiteren Zwischenspeichenbereiche ist vorzugsweise in jedem der weiteren Zwischenspeichenbereiche eines von mehreren Zwischenspeichenelemente ausgebildet, wohingegen jeder der Zwischenspeichenbereiche materialfrei ist. Vorzugsweise sind die Zwischenspeichenbereiche kongruent, also deckungsgleich, zueinander ausgebildet. Dies gilt vorzugsweise ebenfalls für die weiteren Zwischenspeichenbereiche. Weiterhin sind bevorzugt auch die mehreren Zwischenspeichenelemente kongruent ausgestaltet. Hieraus ergibt sich, dass die Zwischenspeichenelemente die Zwischenspeichenbereiche jeweils gleich ausfüllen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Zwischenspeichenbereich kongruent mit dem weiteren Zwischenspeichenbereich ausgestaltet ist. Sie können jedoch auch nicht kongruent sein, also beispielsweise unterschiedliche Flächeninhalte und/oder unterschiedliche Formen aufweisen. Hierdurch kann eine besonders prägnante Optik der Kraftwagenfelge erzielt werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Zwischenspeichenbereich sich weiter in radialer Richtung nach innen erstreckend ausgebildet wird als der weitere Zwischenspeichenbereich. Liegen mehrere Zwischenspeichenbereiche und mehrere weitere Zwischenspeichenbereiche vor, so gilt dies vorzugsweise für jeden der Zwischenspeichenbereiche und jeden der weiteren Zwischenspeichenbereiche. Die unterschiedlichen Erstreckungen des Zwischenspeichenbereichs und des weiteren Zwischenspeichenbereichs in radialer Richtung ergibt sich beispielsweise durch die Aufteilung der Speiche in mehrere Teilspeichen, insbesondere in zwei Teilspeichen.
Beispielsweise liegt der Zwischenspeichenbereich zwischen den Teilspeichen zueinander benachbarter Speichen vor, wohingegen der weitere Zwischenspeichenbereich zwischen den Teilspeichen derselben Speiche angeordnet ist. Das bedeutet, dass sich der weitere Zwischenspeichenbereich in radialer Richtung nach innen lediglich bis hin zu der Teilungsstelle erstreckt und dort von den zusammenlaufenden Teilspeichen begrenzt ist. Der Zwischenspeichenbereich hingegen erstreckt sich in radialer Richtung über die Teilungsstelle hinaus bis hin zu der Nabe. Hierdurch wird ein besonders beeindruckender optischer Eindruck realisiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Zwischenspeichenelement in radialer Richtung mit einer Tragfähigkeit hergestellt wird, die mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 75 % der Tragfähigkeit einer der Speichen entspricht. Unter der Tragfähigkeit ist die Belastbarkeit in radialer Richtung zwischen der Nabe und dem Felgenbett zu verstehen. Das Zwischenspeichenelement erstreckt sich insoweit in radialer Richtung ausgehend von der Nabe bis hin zu dem Felgenbett. Die Tragfähigkeit des Zwischenspeichenelements soll kleiner sein als die Tragfähigkeit einer der Speichen, insbesondere als jeder der beiden Speichen. Mindestens entspricht die Tragfähigkeit jedoch einem der genannten Werte.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Zwischenspeichenelement in radialer Richtung mit einer Tragfähigkeit hergestellt wird, der höchstens 50 %, höchstens 40 %, höchstens 30 % oder höchstens 25 % der Tragfähigkeit einer der Speichen spricht. Auch hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Auf die entsprechenden Ausführungen wird Bezug genommen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kraftwagenfelge aus AISi10MnMgZn hergestellt wird. Diese Aluminiumlegierung dient insoweit als Gießmaterial. Die Aluminiumlegierung weist hervorragende Festigkeitseigenschaften für die Kraftwagenfelge auf. Beispielsweise kommt als Gießmaterial eine AISi-Legierung zum Einsatz, die folgende Bestandteile enthält: 6,5 Gew.-% bis 12,0 Gew.-% Si, maximal 0,8 Gew.-% Mn, 0,25 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Mg, 0,08 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Zn, maximal 0,3 Gew.-% Zr, maximal 0,025 Gew.-% Sr, maximal 0,5 Gew.-% Verunreinigungen und als Rest AI. Die Legierung kann wenigstens einen der folgenden optionalen Regierungsbestandteile aufweisen: maximal 0,2 Gew.-% V, maximal 0,2 Gew.-% Mo, maximal 0,3 Gew.-% Sn, maximal 0,3 Gew.-% Co und maximal 0,2 Gew.-% Ti.
Eine solche Legierung ist im besonderen Maße für die Herstellung der Kraftwagenfelge geeignet, weil sie die Realisierung besonders filigraner Strukturen ermöglicht. Vorzugsweise ist der Anteil von Mn größer als 0 Gew.-%, beispielsweise beträgt er 0,2 Gew.-% oder 0,3 Gew.-% einerseits bis 0,8 Gew.-% andererseits. Der Anteil an Mg ist beispielsweise höchstens 0,5 Gew.-%. Bevorzugt beträgt der Anteil an Zn höchstens 0,35 Gew.-%. Weiter bevorzugt ist der Anteil an Sr größer als 0 Gew.-%, insbesondere beträgt er 0,006 Gew.-% bis 0,025 Gew.-%. Besonders bevorzugt enthält die Aluminiumlegierung Cr, nämlich maximal 0,3 Gew.-%. Unter den Verunreinigungen ist wenigstens ein Element des Periodensystems zu verstehen, das sich ohne gezielte Zugabe in der Legierung befindet. Die Verunreinigungen können selbstverständlich auch mehrere dieser Elemente enthalten.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftwagenfelge aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, insbesondere hergestellt gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Kraftwagenfelge ein auf gegenüberliegenden Seiten von einem Au-ßenhorn 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 außermittig an dem Felgenbett angreifende Felgenmitte aufweist, wobei die Felgenmitte mit mehreren in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse der Kraftwagenfelge voneinander beabstandete Speichen ausgebildet ist.
Dabei ist vorgesehen, dass die Kraftwagenfelge einstückig und durchgehend in einer Gießform durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt ist, und die Kraftwagenfelge wenigstens bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchstens 15 mm aufweist, wobei die geringe Wandstärke in einer in Umfangsrichtung zwischen zwei der Speichen liegenden Zwischenspeichenbereich vorliegt, sodass die beiden Speichen über ein durch das Druckgießen hergestelltes Zwischenspeichenelement miteinander verbunden werden, das zumindest bereichsweise, insbesondere durchgehend, die geringe Wandstärke aufweist, und/oder wobei an der Kraftwagenfelge ein von dem Außenhorn ausgehend und sich in radialer Richtung nach innen erstreckender und die Felgenmitte zumindest bereichsweise übergreifender Ring ausgebildet ist, der die geringe Wandstärke aufweist.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Kraftwagenfelge beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise bei ihrem Herstellen wurde vorstehend bereits hingewiesen. Sowohl die Kraftwagenfelge als auch das Verfahren zu ihrem Herstellen können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Kraftwagenfelge in einer ersten Ausführungsform, sowie
2 eine schematische Darstellung der Kraftwagenfelge in einer zweiten Ausführungsform.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kraftwagenfelge 1 in einer ersten Ausführungsform. Die Kraftwagenfelge 1 weist als wesentliche Bestandteile ein Felgenbett 2, eine Felgenmitte 3 und eine Nabe 4 auf. Gezeigt ist die Kraftwagenfelge 1 in axialer Draufsicht bezüglich einer Längsmittelachse 5 der Kraftwagenfelge 1. Das Felgenbett 2 ist in axialer Richtung einerseits von einem Außenhorn 6 und andererseits von einem hier nicht dargestellten Innenhorn begrenzt, die sich ausgehend von dem Felgenbett 2 jeweils in radialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 5 nach außen erstrecken. Ergänzend sei angemerkt, dass sich die axiale Erstreckung des Felgenbetts 2 bis zu einem jeweiligen außenseitigen Ende des Außenhorns 6 beziehungsweise des Innenhorns erstreckt. Die axiale Erstreckung des Felgenbetts 2 schließt also die axialen Erstreckungen des Außenhorns 6 und des Innenhorns mit ein.
Das Felgenbett 2 und die Nabe 4 sind über die Felgenmitte 3 miteinander verbunden. Die Felgenmitte 3 greift also sowohl an dem Felgenbett 2 als auch an der Nabe 4 an und erstreckt sich ausgehend von der Nabe 4 bis hin zu dem Felgenbett 2. Die Nabe 4 weist eine Mittenausnehmung 7 auf, die bezüglich der Längsmittelachse 5 zentral in der Nabe 4 vorliegt und diese in axialer Richtung vollständig durchgreift. Zusätzlich weist die Nabe 4 einen Lochkreis 8 mit mehreren Bohrungen 9 auf, welche hier lediglich teilweise beispielhaft gekennzeichnet sind und jeweils zur Aufnahme eines Befestigungsmittels dienen, mittels welchem die Kraftwagenfelge 1 an einer Radnabe des Kraftfahrzeugs befestigbar ist beziehungsweise befestigt wird.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Felgenmitte 3 mehrere Speichen 10 auf, von welchen wiederum lediglich einige beispielhaft gekennzeichnet sind. Die Speichen 10 sind in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse 5 beabstandet voneinander angeordnet. Jede der Speichen 10 erstreckt sich ausgehend von der Nabe 4 bis hin zu dem Felgenbett 2. In Umfangsrichtung zwischen den Speichen 10 liegen Zwischenspeichenbereiche 11 und weitere Zwischenspeichenbereiche 12 vor. Auch die Zwischenspeichenbereiche 11 und 12 sind lediglich teilweise und beispielhaft gekennzeichnet.
Die Speichen 10 teilen sich jeweils an einer Teilungsstelle 13 in mehrere Teilspeichen 14 und 15 auf. Die Teilungsstelle 13 liegt in radialer Richtung gesehen zwischen der Nabe 4 und dem Felgenbett 2, beispielsweise ist die Teilungsstelle 13 mindestens 10 % und höchstens 50 % bezogen auf den Abstand zwischen dem Felgenbett 2 und der Nabe 4 in radialer Richtung von dem Felgenbett 2 beabstandet angeordnet. An der Teilungsstelle 13 teilt sich die Speiche 10 in die Teilspeichen 14 und 15 auf, welche in Umfangsrichtung voneinander fortlaufen und sich ausgehend von der Teilungsstelle 13 in Richtung des Felgenbetts 2 erstrecken. Hierbei laufen sie voneinander fort. Beispielsweise weisen die Teilspeichen 14 und 15 hierbei jeweils einen geraden Verlauf auf und sind bezüglich einer Längsmittelachse der jeweiligen Speiche 10 symmetrisch angeordnet.
Die Zwischenspeichenbereiche 11 liegen nun zwischen benachbarten Speichen 10 und somit zwischen einer Teilspeiche 14 einer ersten der Speichen 10 und einer Teilspeiche 15 einer anderen der Speichen 10 vor. Die weiteren Zwischenspeichenbereiche 12 liegen hingegen zwischen den Teilspeichen 14 und 15 derselben Speiche vor, wird also von diesen in Umfangsrichtung begrenzt. Es ist deutlich erkennbar, dass sich aufgrund der Aufteilung der Speichen 10 in die Teilspeichen 14 und 15 die Zwischenspeichenbereiche 11 in radialer Richtung eine größere Erstreckung aufweise als die weiteren Zwischenspeichenbereiche 12.
Es ist nun vorgesehen, dass von dem Außenhorn 6 ein Ring 16 ausgeht, der sich in radialer Richtung nach innen erstreckt und die Felgenmitte 3 und mithin die Speichen 10 zumindest bereichsweise übergreift. Der Ring 16 ist mit einer geringen Wandstärke von höchstens 15 mm, bevorzugt höchstens 10 mm, höchstens 7,5 mm oder höchstens 5 mm, ausgebildet. Vorzugsweise weist er eine plane Außenfläche 17 auf, sodass aufgrund des Rings 16 besonders gute aerodynamische Eigenschaften der Kraftwagenfelge 1 realisiert sind. Besonders bevorzugt geht die Außenfläche 17 des Rings 16 nahtlos in eine Außenfläche 18 des Außenhorns 6 über, fluchtet also beispielsweise mit ihr beziehungsweise ist bündig mit ihr ausgestaltet.
Insbesondere sind das Außenhorn 6 und der Ring 16 derart ausgestaltet, dass ihre Außenflächen 17 und 18 durchgehend plan sind und beispielsweise in radialer Richtung nach innen durchgehend auf einer gedachten Linie liegen. Besonders bevorzugt liegen die Außenflächen 17 und 18 durchgehend in einer gedachten Ebene, welche senkrecht auf der Längsmittelachse 5 steht. Die Außenflächen 17 und 18 können jedoch auch nach innen geneigt sein, sodass sie auf einer Kegelmantelfläche eines gedachten Kegels liegen, dessen Längsmittelachse mit der Längsmittelachse 5 der Kraftwagenfelge 1 zusammenfällt.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Ring 16 zur besseren Illustration beispielhaft sich über lediglich einen Teilumfang der Kraftwagenfelge 1 erstreckend dargestellt ist. Tatsächlich kann eine solche Ausgestaltung realisiert sein. Besonders bevorzugt verläuft der Ring 16 jedoch in Umfangsrichtung durchgehend, also unterbrechungsfrei.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Kraftwagenfelge 1 in ebenfalls schematischer Darstellung. Die zweite Ausführungsform ähnelt der ersten Ausführungsform, sodass auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen wird und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen eingegangen wird. Diese liegen darin, dass der Ring 16 nicht vorliegt, wenngleich dies bei der zweiten Ausführungsform ebenfalls der Fall sein kann. Weiterhin sind in den weiteren Zwischenspeichenbereichen 12 Zwischenspeichenelemente 19 ausgebildet, welche durchgehend mit der geringen Wandstärke ausgeführt sind. Die Zwischenspeichenelemente 19 füllen den jeweiligen weiteren Zwischenspeichenbereich 12 vollständig aus. Die Zwischenspeichenbereiche 11 sind hingegen materialfrei ausgestaltet, in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 5 also offen. Auch mit einer solchen Ausgestaltung der Kraftwagenfelge 1 können ihre aerodynamischen Eigenschaften deutlich verbessert werden.
Insbesondere sind Außenflächen 20 der Zwischenspeichenelemente 19 jeweils vollständig plan und schließen bündig mit den sie einschließenden Speichen 10 beziehungsweise Teilspeichen 14 und 15 ab, nämlich insbesondere auf einer Außenseite der Kraftwagenfelge 1. Auch in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zwischenspeichenelemente 19 lediglich für einen Teil der weiteren Zwischenspeichenbereiche 12 angedeutet. Wenngleich eine solche Ausführungsform tatsächlich vorliegen kann, ist vorzugsweise in jeden der weiteren Zwischenspeichenbereiche 12 ein Zwischenspeichenelement 19 ausgebildet. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass beispielsweise in Umfangsrichtung gesehen lediglich jeder zweite der Zwischenspeichenbereiche 12 ein solches Zwischenspeichenelement 19 aufweist.
Die beschriebene Ausgestaltung der Kraftwagenfelge 1 realisiert eine äußerst filigrane Optik und stellt gleichzeitig aufgrund des Herstellens der Kraftwagenfelge 1 durch das Druckgießen eine kostengünstige und schnelle Herstellung der Kraftwagenfelge 1 sicher. Zudem werden mittels des Druckgießens des Aluminium oder der Aluminiumlegierung hervorragende Festigkeitswerte erzielt.
Bezugszeichenliste

1: Kraftwagenfelge
2: Felgenbett
3: Felgenmitte
4: Nabe
5: Längsmittelachse
6: Außenhorn
7: Mittenausnehmung
8: Lochkreis
9: Bohrung
10: Speiche
11: Zwischenspeichenbereich
12: Zwischenspeichenbereich
13: Teilungsstelle
14: Teilspeiche
15: Teilspeiche
16: Ring
17: Außenfläche
18: Außenfläche
19: Zwischenspeichenelement
20: Außenfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0301472 B1 [0002]
US 2009/0236902 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Kraftwagenfelge (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kraftwagenfelge (1) ein auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn (6) und einem Innenhorn begrenztes Felgenbett (2), eine Nabe (4) mit einer Mittenausnehmung (7) und einem Lochkreis (8) sowie eine das Felgenbett (2) und die Nabe (4) miteinander verbindende Felgenmitte (3) aufweist, wobei die Felgenmitte (3) mit mehreren in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse (5) der Kraftwagenfelge (1) voneinander beabstandeten Speichen (10) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenfelge (1) einstückig und durchgehend in einer Gießform durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt wird und die Kraftwagenfelge (1) wenigstens bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchstens 15 mm aufweist, wobei - die geringe Wandstärke in einem in Umfangsrichtung zwischen zwei der Speichen (10) liegenden Zwischenspeichenbereich (11) verwendet wird, sodass die beiden Speichen (10) über ein durch das Druckgießen hergestelltes Zwischenspeichenelement (19) miteinander verbunden werden, das zumindest bereichsweise die geringe Wandstärke aufweist, und/oder wobei - an der Kraftwagenfelge (1) ein von dem Außenhorn (6) ausgehender und sich in radialer Richtung nach innen erstreckender und die Felgenmitte (3) zumindest bereichsweise übergreifender Ring (16) ausgebildet wird, der die geringe Wandstärke aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenfelge (1) bereichsweise mit einer ersten Wandstärke von mehr als 15 mm und bereichsweise mit einer der geringen Wandstärke entsprechenden zweiten Wandstärke hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Speichen (10) durch das Druckgießen mit einer die größere erste Wandstärke aufweisenden Tragwand und wenigstens einer die kleinere zweite Wandstärke aufweisenden Zierwand ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenfelge (1) derart ausgebildet wird, dass der Ring (16) eine Erstreckung in radialer Richtung aufweist, die um einen Faktor von mindestens 1,25, mindestens 1,5, mindestens 1,75 oder mindestens 2,0 größer ist als eine Erstreckung des Außenhorns (6) und/oder des Innenhorns in derselben Richtung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeichenbereich (11) in Umfangsrichtung von den beiden Speichen (10), in radialer Richtung nach innen von der Nabe (4) oder einem sich ausgehend von der Nabe (4) in radialer Richtung nach außen erstreckenden Innenvorsprung und in radialer Richtung nach außen von dem Felgenbett (2) oder einem sich ausgehend von dem Felgenbett (2) in radialer Richtung nach innen erstreckenden Außenvorsprung begrenzt ist und das Zwischenspeichenelement (19) den Zwischenspeichenbereich (11) vollständig ausfüllend ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung gesehen an eine der Speichen (10) einerseits der Zwischenspeichenbereich (11) und andererseits ein weiterer Zwischenspeichenbereich (12) angrenzt, wobei in dem weiteren Zwischenspeichenbereich (12) das Zwischenspeichenelement (19) ausgebildet und der Zwischenspeichenbereich (11) materialfrei ausgestaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeichenbereich (11) sich weiter in radialer Richtung nach innen erstreckend ausgebildet wird als der weitere Zwischenspeichenbereich (12).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenspeichenelement (19) in radialer Richtung mit einer Tragfähigkeit hergestellt wird, die mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 75 % der Tragfähigkeit einer der Speichen (10) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenspeichenelement (19) in radialer Richtung mit einer Tragfähigkeit hergestellt wird, die höchstens 50 %, höchstens 40 %, höchstens 30 % oder höchstens 25 % der Tragfähigkeit einer der Speichen (10) entspricht.
Kraftwagenfelge (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für ein Rad eines Kraftfahrzeugs, insbesondere hergestellt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kraftwagenfelge (1) ein auf gegenüberliegenden Seiten von einem Außenhorn (6) und einem Innenhorn begrenztes Felgenbett (2), eine Nabe (4) mit einer Mittenausnehmung (7) und einem Lochkreis (8) sowie eine das Felgenbett (2) und die Nabe (4) miteinander verbindende Felgenmitte (3) aufweist, wobei die Felgenmitte (3) mit mehreren in Umfangsrichtung bezüglich der Längsmittelachse (5) der Kraftwagenfelge (1) voneinander beabstandeten Speichen (10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftwagenfelge (1) einstückig und durchgehend in einer Gießform durch Druckgießen eines Gießmaterials hergestellt ist und die Kraftwagenfelge (1) wenigstens bereichsweise eine geringe Wandstärke von höchstens 15 mm aufweist, wobei - die geringe Wandstärke in einem in Umfangsrichtung zwischen zwei der Speichen (10) liegenden Zwischenspeichenbereich (11) vorliegt, sodass die beiden Speichen (10) über ein durch das Druckgießen hergestelltes Zwischenspeichenelement (19) miteinander verbunden werden, dass zumindest bereichsweise die geringe Wandstärke aufweist, und/oder wobei - an der Kraftwagenfelge (1) ein von dem Außenhorn (6) ausgehender und sich in radialer Richtung nach innen erstreckender und die Felgenmitte (3) zumindest bereichsweise übergreifender Ring ausgebildet ist, der die geringe Wandstärke aufweist.