Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rohlings oder Sternrohlings für ein Fahrzeugrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrades. Die Erfindung betrifft darüber hinaus die jeweils zugehörigen Verfahrenserzeugnisse. Ferner betrifft die Erfindung spezielle Verwendungen von teilweise an diese speziellen Verwendungen in bestimmter besonderer Weise angepaßten Gußrohlingen, Rohlingen bzw. Sternrohlingen im Bereich der Produktion von Fahrzeugrädern.

Insbesondere geht es bei der Erfindung um die Herstellung von Rohlingen für designbeinhaltete Fahrzeugräder. Rohlinge für designbeinhaltete Fahrzeugräder werden im Stand der Technik entweder nur durch Gießverfahren oder nur durch Schmiedeverfahren hergestellt.

Beide aus dem Stand der Technik bekannte und für die Herstellung von Fahrzeugradrohlingen bisher nur jeweils separat genutzte Verfahren haben sowohl Vorteile als auch Nachteile.

Der Vorteil des Gießens besteht in den hierbei vorhandenen großen Freiheitsgraden bei der Designgebung. Außerdem fallen nur relativ geringe Werkzeug- und Maschinenkosten an.

Der Vorteil des Schmiedens besteht in gegenüber dem Gießen besseren mechanischen Kennwerten, wodurch die Herstellung leichterer Fahrzeugräder als beim Gießverfahren möglich ist. Außerdem wird beim Schmieden eine sehr gute Materialdichte erreicht, was zur Folge hat, daß es auch bei der Herstellung von Fahrzeugrädern mit hochglänzenden Oberflächen so gut wie keinen Ausfall gibt.

Der Nachteil des Gießens besteht in den gegenüber dem Schmieden geringeren mechanischen Kennwerten mit den vorstehend bereits beschriebenen Auswirkungen auf das Fahrzeugradgewicht. Außerdem erfolgt eine nur relativ geringe Material Verdichtung. Dadurch tritt auf und im Material Mikroporosität auf, was zu signifikant hohem Ausschuß bei der Hochglanzveredelung der Fahrzeugradoberflächen führt. Nachteilig beim Schmieden sind die hohen Werkzeug- und Maschinenkosten. Darüber hinaus bietet das Schmieden bei Einfach-Schmiederädern nur eine extrem eingeschränkte Designfreiheit. Höhere Designfreiheitsgrade können im Fall des reinen Schmiedens nur durch das Produkt stark verteuernde Mehrfachumformungen und/oder durch sehr teure Nachbearbeitungen, z.B. mittels Fräsens, erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Rohlings oder Sternrohlings für ein Fahrzeugrad mittels Umformung durch einen Schmiedeprozeß so weiterzubilden, daß es deutlich höhere Designfreiheitsgrade bei nur geringfügig höheren Gesamtverfahrenskosten ermöglicht. Außerdem soll ein entsprechender Rohling oder Sternrohling als Verfahrenserzeugnis angegeben werden.

Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auf spezielle Weise ausgebildete und/oder hergestellte Gußrohlinge, Rohlinge bzw. Sternrohlinge zu neuartigen Verwendungen im Bereich der Produktion von Fahrzeugrädern anzugeben. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades sowie ein mit diesem neuartigen Verfahren hergestelltes Fahrzeugrad bereitzustellen.

Die zuerst genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.

Ein in spezieller Weise ausgebildeter gegossener Gußrohling bzw. eine neuartige Verwendung eines solchen auf diese neuartige Verwendung angepaßten Gußrohlings in einem Verfahren zur Herstellung eines Rohlings oder Sternrohlings für ein Fahrzeugrad mittels Umformung durch einen Schmiedeprozeß ist Gegenstand des Anspruchs 15.

Ein auf neuartige Weise hergestellter Rohling oder Sternrohling zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrades ist Gegenstand des Anspruchs 22.

Ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades ist Gegenstand des Anspruchs 23.

Ein auf diese neuartige Weise hergestelltes Fahrzeugrad ist Gegenstand des Anspruchs 25. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14. Ganz besonders bevorzugt ist dabei das Verfahren nach Anspruch 13.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Gußrohlings nach Anspruch 15 sind Gegenstand der Ansprüche 16 bis 21.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 23 ist Gegenstand des Anspruchs 24.

Der dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 zugrundeliegende Kerngedanke, welcher unmittelbar oder mittelbar auch auf die Gegenstände aller anderen Ansprüche durchgreift, besteht in der Herstellung eines vorgegossenen Designrohlings (im folgenden auch „designbeinhalteter Gußrohling" oder einfach nur„Gußrohling" genannt), der anschließend mittels eines Schmiedeprozesses in die endgültige Form gepreßt wird. Der designbeinhaltete Gußrohling hat dabei - abweichend von der nach dem Stand der Technik üblichen Gestalt des für den Schmiedeprozeß verwendeten Ausgangsmaterials - eine Gestalt, die weder ein einfacher Metallblock noch ein einfacher Metallzylinder ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 wird also dem Gußrohling durch das Gießen schon eine bestimmte, zumindest etwas kompliziertere Form verliehen, weswegen der Gußrohling hier auch als„Designrohling" oder„designbeinhalteter Gußrohling" bezeichnet wird. Anders als bei der Herstellung reiner Gußräder nach dem Stand der Technik wird jedoch erfindungsgemäß dieser Designrohling anschließend einem Schmiedeprozeß unterzogen. Auf diese Weise wird ein Synergieeffekt erreicht, wie er aus dem Stand der Technik nicht bekannt war. Dies wird nachstehend noch näher ausgeführt.

Zwar erzeugt man auch im Stand der Technik das Ausgangsmaterial für Schmiederäder immer durch Gießen, nämlich fast immer durch Strangguß, von welchem die Materialmenge abgeschnitten wird, die man für das umzuformende Bauteil benötigt. Dieses Material, das keinerlei besondere gestalterischen Merkmale aufweist, sondern einfach nur ein Teil eines glatten Metallstranges ist, wird für einfache Schmiederäder mit geringem Design mittels eines Vorschmiedeganges in eine rotationssymmetrische Vorform für den Endschmiedevorgang gebracht. Der Kerngedanke, welcher demgegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 zugrundeliegt und der unmittelbar oder mittelbar auch auf die Gegenstände aller anderen Ansprüche durchgreift, besteht darin, die Vorform schon mit vorgegossenem Design herzustellen, egal ob mit Guß- oder Schmiedelegierung, für die Endumformung bei Beibehaltung des Designfreiheitsgrades von Gußrädern.

Es geht erfindungsgemäß also um zwei Aspekte, die im Stand der Technik nicht gelöst waren:

Erstens geht es darum, daß erfindungsgemäß eine Schmiedeumformung im bisher nur bei reinen Gußrädern bekannten Designbereich ermöglicht wird, ohne Freiheitsgrade bezüglich Designgebung zu verlieren und bei gleichzeitiger Steigerung der Belastbarkeit des Fahrzeugrades, um leichter gegenüber üblichen Gußrädern zu bauen.

Zweitens geht es bei der vorliegenden Erfindung um die Erzielbarkeit desselben Designfreiheitsgrades für schmiedeumgeformte Fahrzeugräder wie bei Gußrädern, und zwar ganz bevorzugterweise mittels eines einzigen Schmiedevorganges anstatt mehrmaliger teurer Mehrfachumformungen oder anschließender aufwendiger Nachbearbeitungen.

Mittels der vorliegenden Erfindung ist es möglich, für die Fahrzeugräder sehr hohe Design- freiheitsgrade - wie beim reinen Gießverfahren - zu erreichen, während sich die Gesamtverfahrenskosten nur geringfügig erhöhen. Wollte man entsprechende Designfreiheitsgrade durch ein reines Schmiedeverfahren mittels mehrfacher Umformung und/oder aufwendiger mechanischer Nachbearbeitung erzielen, so würden die Gesamtverfahrenskosten in gewaltigem Ausmaß höher sein als bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Andererseits erreicht man durch das erfindungsgemäße Verfahren bessere mechanische Kennwerte als beim reinen Gießverfahren, wodurch leichtere Fahrzeugräder als mit dem reinen Gießverfahren erzeugt werden können. Der Ausschuß bei der sich ggf. anschließenden Hochglanzveredelung der Fahrzeugradoberflächen tendiert bei vorangegangener Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 wie bei vorangegangener Verwendung des reinen Schmiedeverfahrens gegen null, weil beim Schritt des Schmiedens eine Verdichtung der äußeren Materialschale bis tief ins Grundmaterial hinein erfolgt und auf diese Weise eine unproblematische Hochglanzveredelung der Fahrzeugradoberfläche ermöglicht wird. Auf diese Weise ergibt sich ein ganz besonders vorteilhafter synergistischer Effekt durch das Voranstellen des Gießens eines bereits designbeinhalteten Rohlings als Urformverfahren vor das Schmieden dieses designbeinhalteten Rohlings als Umformverfahren, wobei die vorliegende Erfindung diesen besonderen synergistischen Effekt erstmalig für das ganz spezielle technische Gebiet der Herstellung von Fahrzeugrädern, insbesondere von designbeinhalteten Fahrzeugrädern, nutzbar macht.

Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Gießschrittes zum Erzeugen eines designbeinhalteten Gußrohlings,

Fig. 2 schematisch einen Zustand zu Beginn eines Ausführungsbeispiels eines

Schmiedeprozesses zum Umformen des Gußrohlings zu einem Endrohling,

Fig. 3 schematisch einen Zustand am Ende des zum Ausführungsbeispiel von Fig. 2 gehörenden Schmiedeprozesses mit dem Endrohling und

Fig. 4 schematisch ein Auswalzen von äußerem Material des Endrohlings fürs Felgenbett.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in einem ersten Verfahrensschritt ein designbeinhalteter Gußrohling aus Aluminium und/oder aus einer Aluminiumlegierung und/oder aus Magnesium und/oder aus einer Magnesiumlegierung durch Gießen erzeugt. Verwendet werden kann beispielsweise auch eine andere metallische Gußlegierung oder eine andere metallische Schmiedelegierung. Für den Schritt des Gießens des Aluminiums oder des Magnesiums oder einer der vorstehend genannten Legierungen kann ein beliebiges Gießverfahren zur Anwendung gelangen, z.B. Schwerkraftguß, Niederdruckguß, Sandguß oder irgendein anderes Gießverfahren. Die einzige Bedingung für das Gießen im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der dabei erzeugte Gußrohling ein Designrohling ist in dem Sinne, daß er nicht die Gestalt eines einfachen Metallblocks oder eines einfachen Metallzylinders hat. Bevorzugterweise hat der Gußrohling Speichen. Das Gießen gestattet ganz generell sehr große Freiheitsgrade, so daß der gestalterischen Kompliziertheit des Gußrohlings kaum Grenzen gesetzt sind. Rein schematisch ist der Verfahrensschritt des Gießens des designbeinhalteten Gußrohlings in Fig. 1 dargestellt. Fig. 1 zeigt schraffiert das gegossene Metall in der umgebenden Gußkammer. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat der auf diese Weise hergestellte Gußrohling schon ein ganz charakteristisches Design, welches sich sehr deutlich von einem einfachen Metallblock oder einem einfachen Metallzylinder unterscheidet.

Nach dem Gießen erfolgt das Weiterverarbeiten des durch das Gießen hergestellten designbeinhalteten Gußrohlings mittels Schmiedens zum Endrohling. Bevorzugt ist dabei das Schmieden in genau einem Schmiedegang, wobei es aber durchaus auch im Rahmen der Erfindung liegt, wenn der sich dem Gießen anschließende Schmiedeprozeß mehr als einen Schmiedegang umfaßt. Je weniger Schmiedegänge benötigt werden, desto kostengünstiger ist allerdings das Verfahren.

Zum Schmieden können beliebige Schmiede- oder Preßverfahren benutzt werden. Bevorzugt ist jedoch das Gesenkschmieden. Ein weiterer im Rahmen von Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt verwendeter Schmiedeprozeß zwecks Herstellung des Endrohlings ist das Axiale-Gesenkwalzen (AGW), welches auch unter der Bezeichnung„Rotationsschmieden" bekannt ist.

Ein als Gesenkschmieden durchgeführter Schmiedeprozeß im Rahmen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist rein schematisch in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Fig. 2 zeigt schraffiert den Gußrohling mit seinem besonderen Rohlingsdesign nach Einbringung in ein Untergesenk einer Gesenkschmiede im Zustand zu Beginn des Schmiedeprozesses, d.h. bevor sich Obergesenk und Untergesenk der Gesenkschmiede relativ aufeinander zu bewegen. In Fig. 3 ist der Zustand am Ende des Schmiedeprozesses dargestellt, d.h. der Zustand der größtmöglichen gegenseitigen Annäherung von Ober- und Untergesenk.

Vergleicht man die Fig. 2 und 3, so wird deutlich, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel der metallische Rohling sein durch das Gießen bereitgestelltes Rohlingsdesign während des Schmiedeprozesses nur relativ geringfügig geändert hat. Ganz entscheidend ist jedoch, daß durch das Schmieden des designbeinhalteten Gußrohlings eine Verdichtung der äußeren Materialschale des Rohlings bis tief ins Grundmaterial hinein erfolgt. Diese Verdichtung trägt ganz wesentlich dazu bei, daß später eine Hochglanzveredelung der Fahrzeugradoberfläche unproblematisch möglich ist. Der Schritt des Gießens einerseits und der Schmiedeprozeß andererseits sind bei bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen der Erfindung so aufeinander abgestimmt, daß der durch das Gießen erzeugte Gußrohling in der Masse bzw. dem Volumen gleich dem im anschließenden

Schmiedeprozeß aus dem Gußrohling herzustellenden Endrohling ist. Der Gußrohling ist dabei jedoch an bestimmten Sektionen, hauptsächlich den Speichen, kleiner als die Endkontur des Schmiedegesenks und in manchen Partien entsprechend dicker, um beim Schmiedevorgang die gewünschte Umformung in den Speichen zu erhalten.

Die hierzu notwendige Geometrie des Gußrohlings wird vor dem technologischen Einrichten und Durchführen des Gießprozesses im Rahmen einer Schmiedesimulation ermittelt. Die Schmiedesimulation erfolgt mit Hilfe einer auf einem Computer installierten Schmiedesimulationssoftware und kann automatisiert sein.

Nach dem Schmieden wird das äußere Material fürs Felgenbett mittels eines Flowformprozes- ses zum Vorderhorn und Hinterhorn ausgewalzt, so wie es dem Fachmann bereits aus dem Stand der Technik als üblicher Prozeß auch bei reinen Schmiederädern bekannt ist. Dieser Schritt des Auswalzens des äußeren Materials ist rein schematisch in Fig. 4 dargestellt, wobei auch in Fig. 4 - genauso wie in allen anderen Figuren - das Fahrzeugradmetall schraffiert gezeichnet ist.

Nach dem Auswalzen des äußeren Materials fürs Felgenbett zum Vorderhorn und Hinterhorn folgen die üblichen Schritte wie Wärmebehandlung und/oder mechanische Nachbearbeitung und/oder Lackieren und/oder Hochglanzveredelung. Am Ende all dieser Vorgänge erhält man das fertige Fahrzeugrad.

Unter dem Begriff„Fahrzeugrad" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindungsbeschreibung zwar bevorzugterweise ein Rad für ein Automobil verstanden, jedoch ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf den Bereich der Herstellung von Automobilrädern beschränkt. Der Begriff„Fahrzeugrad", so wie er vorliegend verwendet wird, umfaßt daher ganz allgemein Räder für Fahrzeuge aller Art.