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DE102020127595A1 - CAST WHEEL WITH A ROTATION AXLE FOR A MOTOR VEHICLE - Google Patents

CAST WHEEL WITH A ROTATION AXLE FOR A MOTOR VEHICLE Download PDF

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DE102020127595A1
DE102020127595A1 DE102020127595.1A DE102020127595A DE102020127595A1 DE 102020127595 A1 DE102020127595 A1 DE 102020127595A1 DE 102020127595 A DE102020127595 A DE 102020127595A DE 102020127595 A1 DE102020127595 A1 DE 102020127595A1
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DE
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cast wheel
sprue
outside
wheel
cast
Prior art date
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Oliver Schadl
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Dr Ing HCF Porsche AG
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gussrad (1) mit einer Rotationsachse (2) für ein Kraftfahrzeug (3), aufweisendeine Innenseite (4) und eine im Einsatz in einem Kraftfahrzeug (3) sichtbare Außenseite (5). Das Gussrad (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite (5) zumindest einen Anguss (6) umfasst.Das hier vorgeschlagene Gussrad erfüllt die ästhetischen Anforderungen des Markts, wobei das Gussrad mit wenigen Nachbearbeitungsschritten fertigbar ist.The invention relates to a cast wheel (1) with an axis of rotation (2) for a motor vehicle (3), having an inside (4) and an outside (5) visible when used in a motor vehicle (3). The cast wheel (1) is primarily characterized in that the outside (5) includes at least one sprue (6). The cast wheel proposed here meets the aesthetic requirements of the market, with the cast wheel being able to be manufactured with a few post-processing steps.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gussrad mit einer Rotationsachse für ein Kraftfahrzeug, eine Gussform für ein solches Gussrad, sowie ein Herstellverfahren mit einer solchen Gussform zum Bilden eines Gussrads.The invention relates to a cast wheel with an axis of rotation for a motor vehicle, a casting mold for such a cast wheel, and a production method with such a casting mold for forming a cast wheel.

Gussräder sind seit langem, beispielsweise als Aluminium-Druckguss-Räder für Kraftfahrzeuge, bekannt und werden umgangssprachlich auch als Felge bezeichnet. Beispiele finden sich in der US 5,772,801 A und in der EP 3 225 335 A1 . Damit ein Gussverfahren einwandfrei funktioniert, also keine vorzeitige Erstarrung des flüssigen Materials, in der Regel einem Metall, auftritt, sind in der Gussform Angüsse vorgesehen. Weil es an diesen Stellen zu Bruchkanten oder infolge spannender Nachbearbeitung zu einer sichtbar unterschiedlichen Oberfläche im Vergleich zu der nicht nachbearbeiteten Gussoberfläche kommt, wird die Angusshilfe bisher in einem im Einsatz, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, nicht sichtbaren Bereich des Gussrads angeordnet.Cast wheels have long been known, for example as aluminum die-cast wheels for motor vehicles, and are colloquially also referred to as rims. Examples can be found in the U.S. 5,772,801 A and in the EP 3 225 335 A1 . Sprues are provided in the casting mold so that a casting process works properly, i.e. no premature solidification of the liquid material, usually a metal, occurs. Because breaklines occur at these points or, as a result of stressful post-processing, a visibly different surface compared to the non-post-processed cast surface, the casting aid has previously been arranged in an area of the cast wheel that is not visible in use, for example in a motor vehicle.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.Proceeding from this, the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art. The features according to the invention emerge from the independent claims, for which advantageous configurations are shown in the dependent claims. The features of the claims can be combined in any technically meaningful manner, in which case the explanations from the following description and features from the figures, which include additional embodiments of the invention, can also be used.

Die Erfindung betrifft ein Gussrad mit einer Rotationsachse für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Innenseite und eine im Einsatz in einem Kraftfahrzeug sichtbare Außenseite.The invention relates to a cast wheel with an axis of rotation for a motor vehicle, having an inside and an outside that is visible in use in a motor vehicle.

Das Gussrad ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite zumindest einen Anguss umfasst.The cast wheel is primarily characterized in that the outside comprises at least one sprue.

Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.In the following, reference is made to the named axis of rotation if the axial direction, radial direction or the direction of rotation and corresponding terms are used without explicitly otherwise indicating. Unless explicitly stated otherwise, ordinal numbers used in the preceding and following description are only used for clear distinction and do not reflect any order or ranking of the components identified. An ordinal number greater than one does not necessarily mean that another such component must be present.

Das Gussrad ist beispielsweise für den konventionellen Einsatz in einem Kraftfahrzeug geeignet, bevorzugt ohne den Einsatz einer verdeckenden Radkappe, also als Sicht-Gussrad, beispielsweise im Markt als Leichtmetall-Felgen aus einer Aluminium-Legierung, Titan-Legierung oder Magnesium-Legierung vertrieben. Das hier vorgeschlagene Gussrad ist bevorzugt ersetzend für ein entsprechendes (beispielsweise eines Kraftfahrzeugs) konventionelles Rad einsetzbar. Es sind bevorzugt die konventionellen Anschlüsse vorgesehen, wie eine Nabenbohrung zum Anschließen an eine Radnabe mit Radlager und Bohrungen für Radschrauben, sowie für einen Reifen ein Felgenmaul mit einem Felgenhorn. Die Rotationsachse des Gussrads verläuft (möglichst genau) ausgewuchtet zentral, beispielsweise durch die Nabenbohrung. Beispielsweise ist das Gussrad zu der Rotationsachse ausgewuchtet, indem es rotationssymmetrisch ausgeführt ist. Quer zu der Rotationsachse, also mit der Rotationsachse als Normale zu einer Mittelebene, sind die Außenseite und die Innenseite des Gussrads vorgesehen. Die Innenseite ist im Einsatz in einem Kraftfahrzeug zu dem Radkasten beziehungsweise hin zu dem anderen Rad der jeweiligen (zweirädrigen) Fahrzeugachse ausgerichtet. Auch bei einem starken Lenkeinschlag ist die Innenseite im normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs meist nicht einsehbar. Einzig die Außenseite ist im Einsatz in einem Kraftfahrzeug dauerhaft sichtbar und bildet einen wichtigen Teil der ästhetischen Erscheinung des Kraftfahrzeugs.The cast wheel is suitable, for example, for conventional use in a motor vehicle, preferably without the use of a concealing hubcap, i.e. as a visible cast wheel, for example sold on the market as light metal rims made of an aluminum alloy, titanium alloy or magnesium alloy. The cast wheel proposed here can preferably be used as a replacement for a corresponding (for example a motor vehicle) conventional wheel. The conventional connections are preferably provided, such as a hub bore for connection to a wheel hub with wheel bearings and bores for wheel bolts, and a rim mouth with a rim flange for a tire. The axis of rotation of the cast wheel runs centrally balanced (as precisely as possible), for example through the hub bore. For example, the cast wheel is balanced with respect to the axis of rotation in that it is designed to be rotationally symmetrical. The outside and the inside of the cast wheel are provided transversely to the axis of rotation, that is to say with the axis of rotation as normal to a center plane. In use in a motor vehicle, the inside is oriented towards the wheel arch or towards the other wheel of the respective (two-wheeled) vehicle axle. Even with a strong steering angle, the inside is usually not visible during normal operation of the motor vehicle. Only the outside is permanently visible when in use in a motor vehicle and forms an important part of the aesthetic appearance of the motor vehicle.

Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Außenseite zumindest einen Anguss umfasst, also die Angussseite ist. In der zur Fertigung des Gussrads eingesetzten Gussform ist also auf der späteren (also im Einsatz) Außenseite des Gussrads zumindest ein Anguss vorgesehen. Der Anguss ist dazu eingerichtet, dass kostengünstig und mit geringem Fertigungsaufwand eine ausreichende Gussqualität, also unter Vermeidung von Schrumpfungsverzug und Lunkerbildung, ermöglicht ist. Bevorzugt mit wenigen, besonders bevorzugt einer einzigen, und/oder zentralen Angusshilfe (beispielsweise ein Speiser) zum Einbringen von Gussmaterial ist des zumindest einen Angusses eine ausreichende Dicke des Hohlraums in der Gussform zu den von der Angusshilfe entfernteren Bereichen des Gussrads gewährleistet, sodass ein übermäßiger Materialstau in dem Bereich, in welchem ein solcher Anguss vorgesehen ist, beim Gussvorgang vermieden ist. In einer Ausführungsform ist der zumindest eine Anguss derart gestaltet, dass die Außenseite eine markt-konforme ansprechende Ästhetik aufweist. Bevorzugt ist der Anguss beziehungsweise die Außenseite für eine gleichbleibende Optik und/oder Qualität nachbearbeitet.It is now proposed here that the outside comprises at least one sprue, that is to say is the sprue side. In the casting mold used to manufacture the cast wheel, at least one sprue is provided on the later (that is, in use) outside of the cast wheel. The sprue is set up so that a sufficient casting quality is made possible inexpensively and with little production effort, that is to say while avoiding shrinkage distortion and the formation of cavities. Preferably with a few, particularly preferably a single, and / or central sprue aid (for example a feeder) for introducing casting material, the at least one sprue is guaranteed to have a sufficient thickness of the cavity in the casting mold to the areas of the casting wheel that are further away from the casting aid, so that an excessive Material congestion in the area in which such a sprue is provided is avoided during the casting process. In one embodiment, the at least one sprue is designed in such a way that the outside has an aesthetic that is in line with the market. The sprue or the outside is preferably reworked for a consistent appearance and / or quality.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Gussrads vorgeschlagen, dass die Außenseite nachbearbeitet ist, wobei bevorzugt eine Angusshilfe außenseitig angeordnet ist.It is also proposed in an advantageous embodiment of the cast wheel that the outside be reworked, with a casting aid preferably being arranged on the outside.

Hier ist vorgeschlagen, dass die Außenseite, bevorzugt die gesamte Außenseite, nachbearbeitet ist. Bevorzugt umfasst eine Nachbearbeitung eine spanende Bearbeitung, beispielsweise Schleifen und/oder Drehen. Eine solche Nachbearbeitung wird bevorzugt auch als Veredelung bezeichnet. Einzig oder ergänzend umfasst die Nachbearbeitung ein Lackieren, wobei das Lackieren gegebenenfalls zumindest zu einem Teil vor einer spanenden Bearbeitung ausgeführt wird. Mittels des Lackierens und gegebenenfalls eines danach ausgeführten spanenden Bearbeitens werden bevorzugt eine Mehrzahl von unterschiedlichen Farben erzeugt, beispielsweise schwarzer oder bunter Lack und eine freigedrehte Stelle, sodass in diesem Bereich, bevorzugt mit aufgetragenem Klarlack, das Material des Gussrads, besonders bevorzugt in einem (zumindest vor einer spanenden Bearbeitung) den Anguss umfassenden Bereich, sichtbar bleibt. Oftmals ist zusätzlich ein Basislack als Grundierung vorgesehen, welcher die Hafteigenschaften zwischen den Lacken für einen Lackauftrag und der Außenseite verbessert und/oder einen verbesserten Korrosionsschutz bietet. Ein solcher Basislack ist, zumindest bei Einsatz von einem Klarlack, bevorzugt farblos, also klar oder in Reaktion mit einem Klarlack in einem Endzustand klar.It is proposed here that the outside, preferably the entire outside, be reworked. Post-processing preferably includes machining, for example grinding and / or turning. Such post-processing is preferably also referred to as finishing. Only or in addition, the post-processing comprises painting, the painting optionally being carried out at least in part before machining. By means of painting and, if necessary, machining carried out afterwards, a plurality of different colors are preferably produced, for example black or colored lacquer and a free-turned point, so that in this area, preferably with the clear lacquer applied, the material of the cast wheel, particularly preferably in one (at least before machining) the area surrounding the sprue remains visible. Often, a basecoat is also provided as a primer, which improves the adhesive properties between the paints for a paint application and the outside and / or offers improved corrosion protection. Such a basecoat, at least when a clearcoat is used, is preferably colorless, that is to say clear or, in reaction with a clearcoat, is clear in a final state.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Gussrads vorgeschlagen, dass die Außenseite abgedreht, bevorzugt glanz-gedreht, ist.It is also proposed in an advantageous embodiment of the cast wheel that the outside is turned off, preferably turned to a gloss finish.

Hier ist vorgeschlagen, dass die Außenseite, bevorzugt die gesamte Außenseite, mittels Drehen, bevorzugt sogenanntes Glanz-Drehen, nachbearbeitet ist. Mittels des Drehens wird der zumindest eine Anguss zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, entfernt und die Oberfläche des nachbearbeiteten Bereichs vergleichmäßigt beziehungsweise ein vorbestimmtes Muster erzeugt, sodass der Anguss nicht mehr vorhanden oder nicht mehr als solcher erkennbar ist. Bei Gussrädern ist Glanz-Drehen bekannt, wie beispielsweise in der US 2014/915 243 A1 beschrieben. Mit dem Vorschlag hier den Anguss im Bereich der Nachbearbeitung mittels Drehen anzuordnen, entfällt ein Nachbearbeitungsschritt zum Entfernen des Angusses und/oder ein Aufwand zum Erzeugen einer gewünschten Qualität des Angusses verringert sich. Besonders bei Rädern mit axial sehr dünnen Speichen, welche aufgrund ihrer Breite in Umlaufrichtung eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, ist das hier vorgeschlagene Gussrad sehr vorteilhaft, weil der für den Gussvorgang notwendige Querschnitt beziehungsweise eine minimale (hier axiale) Breite des Gusskanals zur Vermeidung von Materialstau gebildet ist, indem die Speiche zusätzlich einen den Querschnitt entsprechend geeignet anpassender Anguss umfasst. Indem der zumindest eine Anguss auf der Außenseite angeordnet ist und die Außenseite für das Design abgedreht wird. Bevorzugt bildet der Anguss bei dieser Art der Nachbearbeitung zumindest auf dem jeweiligen Durchmesser die maximale axiale Erhebung, sodass ein Drehwerkzeug beim Spanen auf dem jeweiligen Durchlauf ohne rotationswinkelabhängigen Axialhub zustellbar ist. Damit ist ein schnelles und kostengünstiges Abdrehen ermöglicht. It is proposed here that the outside, preferably the entire outside, be reworked by means of turning, preferably so-called gloss turning. By means of the turning, the at least one sprue is at least partially, preferably completely, removed and the surface of the reworked area is evened out or a predetermined pattern is generated so that the sprue is no longer present or can no longer be recognized as such. Gloss turning is known for cast wheels, for example in the US 2014/915 243 A1 described. With the proposal here to arrange the sprue in the post-processing area by means of turning, a post-processing step for removing the sprue is omitted and / or the effort involved in producing a desired quality of the sprue is reduced. The cast wheel proposed here is particularly advantageous for wheels with axially very thin spokes, which have sufficient rigidity in the circumferential direction due to their width, because the cross-section required for the casting process or a minimum (here axial) width of the casting channel is formed to avoid material accumulation is in that the spoke additionally comprises a sprue that appropriately adapts the cross section. In that the at least one sprue is arranged on the outside and the outside is turned off for the design. In this type of post-processing, the sprue preferably forms the maximum axial elevation at least on the respective diameter, so that a turning tool can be advanced during machining on the respective pass without an axial stroke dependent on the rotation angle. This enables quick and inexpensive turning.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Gussrads vorgeschlagen, dass ein Anguss im Bereich einer Speiche gebildet ist.It is also proposed in an advantageous embodiment of the cast wheel that a sprue is formed in the area of a spoke.

Hier ist vorgeschlagen, dass der Anguss im Bereich einer Speiche des Gussrads angeordnet ist, wobei dieser Bereich der Speiche bevorzugt, besonders bevorzugt mittels Glanz-Drehen, nachbearbeitet ist. Eine Speiche stellt meist eine große, oftmals die größte Fläche in der Außenseite des Gussrads. Den Anguss dort zu platzieren bietet den oben genannten Vorteil, dass also eine schnellere beziehungsweise staufreie Materialführung in der Gussform ermöglicht ist, wobei zugleich der Anguss ästhetisch wirksam auf der Speiche und zwar außenseitig gebildet ist. Der Anguss ist je nach angestrebtem Design unbearbeitet oder nachbearbeitet, beziehungsweise wird (teilweise bis zu vollständig) in einer (beispielsweise spanenden) Nachbearbeitung entfernt. In einer vorteilhaften Ausführungsform bildet der Anguss, indem er auf der Speiche platziert ist, (zumindest auf dem jeweiligen Durchmesser) die maximale axiale Erhebung, sodass ein spanendes Abheben des oder eines Teils des Angusses (beispielsweise mit bei der Bearbeitung um die Rotationsachse rotierenden Gussrad), wie bereits oben mit Bezug auf ein Drehwerkzeug beschrieben, besonders einfach ausführbar ist.It is proposed here that the sprue is arranged in the area of a spoke of the cast wheel, this area of the spoke preferably being reworked, particularly preferably by means of gloss turning. A spoke usually represents a large, often the largest area on the outside of the cast wheel. Placing the sprue there offers the advantage mentioned above, that a faster or jam-free material guidance is made possible in the casting mold, whereby at the same time the sprue is formed on the spoke in an aesthetically effective manner, namely on the outside. Depending on the desired design, the sprue is unprocessed or reworked, or is (in some cases up to completely) removed in a (e.g. machining) rework. In an advantageous embodiment, the sprue, in that it is placed on the spoke, forms the maximum axial elevation (at least on the respective diameter), so that a cutting lifting of the or a part of the sprue (for example with a cast wheel rotating about the axis of rotation during machining) , as already described above with reference to a turning tool, can be carried out in a particularly simple manner.

Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Gussrads vorgeschlagen, dass der Anguss ausgeführt ist als ein Speiser, bevorzugt als ein Blind-Speiser.It is further proposed in an advantageous embodiment of the cast wheel that the sprue is designed as a feeder, preferably as a blind feeder.

Bei dieser Ausführungsform ist der Anguss als Speiser eingerichtet, sodass ein Schrumpfungsverzug und/oder eine Lunkerbildung im Bereich des im Endzustand verbleibenden Materials des Gussrads mittels Materialnachzug aus dem Anguss vermieden ist. In dieser Ausführungsform wird zumindest der Teil des Angusses, welcher als Speiser ausgeführt ist, in einem Nachbearbeitungsschritt entfernt. Ein Materialnachzug muss nicht immer und zuverlässig auftreten, sondern wird bevorzugt einzig einen Toleranzbereich für diese Effekte beim Gussvorgang genutzt. In einem standardisierten Fertigungsprozess wird bevorzugt unabhängig von der tatsächlichen Nutzung des Angusses als Speiser der Anguss beziehungsweise der toleranzbedingte Speiseranteil in einer Nachbearbeitung entfernt, bevorzugt wie vorhergehend beschrieben. Der toleranzbedingte Speiseranteil ist derjenige Anteil des Angusses, sodass der übrige, also verbleibende Anteil des Angusses (im maximalen Fall des verbleibenden Materials des Gussrads) bei maximaler Toleranz frei von Schrumpfungen und Lunkern ist.In this embodiment, the sprue is set up as a feeder so that shrinkage distortion and / or the formation of cavities in the area of the material of the cast wheel remaining in the final state is avoided by means of material retraction from the sprue. In this embodiment, at least that part of the sprue that is designed as a feeder is removed in a post-processing step. A material retraction does not always have to occur reliably, but rather only a tolerance range is used for these effects during the casting process. In a standardized ferti The sprue or the tolerance-related part of the riser is preferably removed in a post-processing process regardless of the actual use of the sprue as a feeder, preferably as described above. The tolerance-related feeder portion is that portion of the sprue so that the remainder, i.e. the remaining portion of the sprue (in the maximum case the remaining material of the cast wheel) is free of shrinkage and voids with maximum tolerance.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Anguss als ein Blind-Speiser ausgeführt, also eingeschlossen in der Gussform und nicht nach außen offen.In a preferred embodiment, the sprue is designed as a blind feeder, that is, enclosed in the casting mold and not open to the outside.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Gussform vorgeschlagen für ein Gussrad nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei in der Gussform einzig an der Außenseite des urformend zu bildenden Gussrads der zumindest eine Anguss angeordnet ist,
wobei bevorzugt eine, besonders bevorzugt einzige, Angusshilfe zentral des urformend zu bildenden Gussrads, bevorzugt an der Außenseite des urformend zu bildenden Gussrads, angeordnet ist, und/oder
wobei bevorzugt die Innenseite nachbearbeitungsfrei gegossen ist.
According to a further aspect, a casting mold is proposed for a casting wheel according to an embodiment according to the above description, the at least one sprue being arranged in the casting mold only on the outside of the casting wheel to be formed as a primary molding,
wherein preferably one, particularly preferably single, casting aid is arranged centrally of the cast wheel to be formed as a primary molding, preferably on the outside of the cast wheel to be primary formed, and / or
wherein the inside is preferably cast without reworking.

Hier ist eine Gussform für ein Gussrad wie es oben beschrieben ist vorgeschlagen, wobei eine Gussform mehrteilig, beispielsweise vierteilig, gebildet ist, sodass trotz der erforderlichen Einteiligkeit des Gussrads und der notwendigen Hinterschnitte zum Abbilden keine verlorene Form eingesetzt werden muss. Die Gussform oder Teile davon werden auch als Matrize bezeichnet und bildet das Negativ des urformend zu bildenden Gussrads. In einer alternativen Ausführungsform wird eine verlorene Form oder in wenigen Wiederholungen genutzte Matrize eingesetzt. Dann umfasst die Gussform zumindest einen Teil des Positivs, welches zunächst in einer Matrize, beispielsweise einer Sandgussvorrichtung, abgeformt wird. Beispielsweise ist die Gussform in einem Druckgussverfahren einsetzbar.A casting mold for a cast wheel as described above is proposed here, a casting mold being formed in several parts, for example four-part, so that, despite the required one-piece construction of the cast wheel and the necessary undercuts for mapping, no lost mold has to be used. The casting mold or parts of it are also referred to as a die and form the negative of the cast wheel to be formed. In an alternative embodiment, a lost shape or a die used in a few repetitions is used. The casting mold then comprises at least a part of the positive, which is first molded in a die, for example a sand casting device. For example, the casting mold can be used in a die-casting process.

Die Angusshilfe ist bevorzugt zentral, beispielsweise bei der Radnabe, als Speiser angeordnet. In einer Ausführungsform ist eine einzige Angusshilfe vorgesehen. Die zumindest eine Angusshilfe bildet bevorzugt die einzige Öffnung der Gussform nach außen und ist zugleich zum Einbringen des Gussmaterials eingerichtet. Somit entstehen keine weiteren wieder zu entfernenden Materialüberschüsse, abgesehen von dem zumindest einen Anguss, wenn dieser aus ästhetischen oder mechanischen (Massenträgheit) Gründen wieder entfernt werden soll. In einer Ausführungsform ist die Angusshilfe in einem Bereich angeordnet, dass der Übergang zu dem im Endzustand verbleibenden Material des Gussrads mittels desselben Nachbearbeitungsvorgangs wie das (optionale) Entfernen (zumindest eines Teils) des zumindest einen Angusses entfernbar ist. Dann ist die Angusshilfe außenseitig angeordnet, beispielsweise in einem im Endzustand glanz-gedrehten Bereich. Alternativ ist die Angusshilfe innenseitig angeordnet, und zwar bevorzugt derart, dass der Übergang zu dem im Endzustand verbleibenden Material des Gussrads im Einsatz in einem Kraftfahrzeug im üblichen Gebrauch (also im montierten Zustand auch bei einem maximalen Lenkeinschlag) nie sichtbar ist. Alternativ wird auch die Innenseite ästhetischen Ansprüchen genügend nachbearbeitet.The casting aid is preferably arranged centrally, for example in the wheel hub, as a feeder. In one embodiment, a single sprue aid is provided. The at least one sprue support preferably forms the only opening of the casting mold to the outside and is at the same time set up for introducing the casting material. This means that no further excess material to be removed occurs, apart from the at least one sprue, if this is to be removed again for aesthetic or mechanical (inertia) reasons. In one embodiment, the sprue aid is arranged in an area that the transition to the material of the cast wheel remaining in the final state can be removed by means of the same post-processing process as the (optional) removal of (at least a part) of the at least one sprue. The casting aid is then arranged on the outside, for example in an area that is gloss-turned in the final state. Alternatively, the casting aid is arranged on the inside, preferably in such a way that the transition to the material of the cast wheel remaining in the final state is never visible in use in a motor vehicle in normal use (i.e. in the assembled state even with a maximum steering angle). Alternatively, the inside can also be sufficiently reworked to meet aesthetic requirements.

In einer Ausführungsform ist die Innenseite des Gussrads in der Gussform nach Abschluss des Gussvorgangs nachbearbeitungsfrei gebildet. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass an der Innenseite zumindest ein Übergang einer Angusshilfe sichtbar bleibt, jedoch dann so angeordnet ist, dass das Design des Gussrads nicht beeinträchtigt ist. Alternativ ist die Angusshilfe und jeder Anguss, der wieder entfernt werden soll, außerhalb der Innenseite angeordnet, bevorzugt einzig an der Außenseite angeordnet. Bevorzugt sind auch das Felgenmaul und die Felgenhörner und übrigen Komponenten beziehungsweise Bereiche des Gussrads, welche außerhalb der Außenseite (bevorzugt außerhalb eines nachbearbeiteten Bereichs der Außenseite) angeordnet sind, nachbearbeitungsfrei gegossen.In one embodiment, the inside of the casting wheel in the casting mold is formed without post-processing after the casting process has been completed. It is not excluded that at least one transition of a sprue aid remains visible on the inside, but is then arranged in such a way that the design of the cast wheel is not impaired. Alternatively, the sprue aid and each sprue that is to be removed again is arranged outside the inside, preferably only arranged on the outside. The rim mouth and the rim flanges and other components or areas of the cast wheel which are arranged outside the outside (preferably outside a reworked area of the outside) are preferably cast without reworking.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Herstellverfahren vorgeschlagen zum Bilden eines Gussrads nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei eine Gussform nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung eingesetzt ist,
wobei bevorzugt das Gussmaterial eine Legierung umfasst mit zumindest einem der folgenden Werkstoffe:

  • - Aluminium;
  • - Magnesium; und
  • - Titan.
According to a further aspect, a production method is proposed for forming a cast wheel according to an embodiment according to the above description, wherein a casting mold according to an embodiment according to the above description is used,
wherein the casting material preferably comprises an alloy with at least one of the following materials:
  • - aluminum;
  • - magnesium; and
  • - titanium.

Das hier vorgeschlagene Verfahren ist bevorzugt konventionell ausgeführt, wobei zunächst (in einem Schritt a.) die Gussform beziehungsweise die Matrize bereitgestellt wird, und anschließend (in einem Schritt b.) das flüssige Gussmaterial über die Angusshilfen in die Gussform eingegeben wird. Abschließend wird nach einem ausreichenden Abkühlen (in einem Schritt c.) das Gussrad (unter Umständen noch ein Gussrohling) entformt und die Angusshilfe(n) wird von der Außenseite des nun gebildeten Gussrads zumindest teilweise entfernt. Bevorzugt wird der Bereich die Außenseite des Gussrads (in einem Schritt d.) nachbearbeitet, wobei der Schritt d. beispielsweise eine Mehrzahl von Teilschritten umfasst, wie sie beispielsweise vorhergehend beschrieben sind.The method proposed here is preferably carried out conventionally, the casting mold or the die being provided first (in a step a.) And then (in a step b.) The liquid casting material being introduced into the casting mold via the pouring aids. Finally, after sufficient cooling (in a step c.), The cast wheel (possibly also a cast blank) is removed from the mold and the casting aid (s) is at least partially removed from the outside of the now formed cast wheel. The area on the outside of the cast wheel is preferably reworked (in step d.), wherein step d. for example comprises a plurality of sub-steps, as described above, for example.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

  • 1: ein Gussrad in einer Außenansicht;
  • 2: das Gussrad gemäß 1 in Schnittansicht A-A;
  • 3: eine Gussform für ein Gussrad;
  • 4: ein Kraftfahrzeug mit Gussrädern; und
  • 5: Flussdiagramm eines Herstellverfahrens zum Bilden eines Gussrads.
The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention is in no way restricted by the purely schematic drawings, it being noted that the drawings are not dimensionally accurate and are not suitable for defining size relationships. It is shown in
  • 1 : a cast wheel in an external view;
  • 2 : the cast wheel according to 1 in sectional view AA;
  • 3 : a mold for a cast wheel;
  • 4th : a motor vehicle with cast wheels; and
  • 5 : A flow diagram of a manufacturing method for forming a cast wheel.

In 1 ist ein Gussrad 1 in einer Außenansicht, sodass die Außenseite 5 des Gussrads 1 dargestellt ist. Die Außenseite 5 ist im Einsatz einem Kraftfahrzeug 3 dauerhaft sichtbar, wohingegen die Innenseite 4 (hier nicht sichtbar vgl. 2) im Einsatz in einem Kraftfahrzeug 3 zu dem Radkasten beziehungsweise hin zu dem anderen Rad der jeweiligen (zweirädrigen) Fahrzeugachse ausgerichtet ist (vgl. 4). Die Rotationsachse 2 des Gussrads 1 verläuft (möglichst genau) ausgewuchtet zentral, beispielsweise durch die Nabenbohrung 11, welche beispielsweise zum Anschließen an eine Radnabe mit Radlager (hier nicht dargestellt) und Bohrungen für Radschrauben 12 eingerichtet ist. Von der Rotationsachse 2 rotationssymmetrisch ausgehend spannen Speichen 7 (meistens mehr als eine und zur Rotationsachse 2 ausgewuchtet) das Gussrad 1 auf und führen zu einem Felgenhorn 13 hin. Hier ist nun zu erkennen, dass die Außenseite 5 des Gussrads 1 die Angussseite ist, also (hier optional) eine Mehrzahl von Angüssen 6, nämlich pro Speiche 7 einen (einzigen) Anguss 6, umfasst. In der dargestellten Ausführungsform ist auf allen Speichen 7 des Gussrads 1 der Anguss 6 angeordnet, wobei bevorzugt der umrandete Bereich, in welchem der bezeichnende Pfeil des jeweiligen Angusses 6 angeordnet ist, der nachbearbeitete Bereich beziehungsweise ein Teilbereich eines nachbearbeiteten Bereichs ist, beispielsweise mittels Abdrehen. Die jeweilige Speiche 7 ist in Umlaufrichtung (um die Rotationsachse 2 des Gussrads 1) breiter, sodass einzig die kleinen Dreiecke einen Bereich frei von Material, also ein Loch, bilden. Die Speichen 7 sind in dieser Ausführungsform sehr breit und können daher für eine ausreichende mechanische Steifigkeit axial dünner ausgeführt werden als dies für, zumindest unter Beachtung der Kosten und technischen Umsetzbarkeit, eine zuverlässige Produktion eines Gussrads 1 erlauben würde (vergleiche Speiche 7 in der Schnittansicht in 2). Vertikal durch die Rotationsachse 2 ist die Schnittlinie A-A gekennzeichnet und die entsprechende Schnittansicht ist in 2 gezeigt.In 1 is a cast wheel 1 in an external view, so that the outside 5 of the cast wheel 1 is shown. The outside 5 is permanently visible in use of a motor vehicle 3, whereas the inside 4 (not visible here cf. 2 ) is aligned in use in a motor vehicle 3 to the wheel arch or to the other wheel of the respective (two-wheeled) vehicle axle (cf. 4th ). The axis of rotation 2 of the cast wheel 1 runs centrally balanced (as precisely as possible), for example through the hub bore 11, which is set up for connection to a wheel hub with wheel bearings (not shown here) and bores for wheel bolts 12, for example. Starting from the axis of rotation 2 in a rotationally symmetrical manner, spokes 7 (usually more than one and balanced with respect to the axis of rotation 2) span the cast wheel 1 and lead to a rim flange 13. It can now be seen here that the outside 5 of the cast wheel 1 is the sprue side, that is to say (optionally here) a plurality of sprues 6, namely one (single) sprue 6 per spoke 7. In the embodiment shown, the sprue 6 is arranged on all spokes 7 of the cast wheel 1, with the bordered area in which the indicative arrow of the respective sprue 6 is arranged being the reworked area or a sub-area of a reworked area, for example by turning. The respective spoke 7 is wider in the direction of rotation (around the axis of rotation 2 of the cast wheel 1), so that only the small triangles form an area free of material, i.e. a hole. In this embodiment, the spokes 7 are very wide and can therefore be made axially thinner for sufficient mechanical rigidity than would allow for reliable production of a cast wheel 1, at least taking into account the costs and technical feasibility (compare spoke 7 in the sectional view in FIG 2 ). The section line AA is marked vertically through the axis of rotation 2 and the corresponding sectional view is shown in FIG 2 shown.

In 2 ist das Gussrad 1 gemäß dem Schnitt A-A aus 1 gezeigt. Auf der rechten Bildseite befindet sich die Außenseite 5 des Gussrads 1 und auf der linken Bildseite die Innenseite 4 des Gussrads 1. Ausgehend von dem Felgenhorn 13 auf der Außenseite 5 des Gussrads 1 spannt sich das Felgenmaul 14 zu der Innenseite 4, also etwa parallel zu der Rotationsachse 2 des Gussrads 1 auf. In diesem Schnitt A-A ist eine Speiche 7 des Gussrads 1 geschnitten, auf welcher der Anguss 6 (in diesem Falle von rechts) auf die Außenseite 5 des Gussrads 1 gebildet ist. Dieser Anguss 6 wird bevorzugt nachträglich entfernt, beispielsweise abgedreht, wobei also die Speiche 7 einzig als ein axial sehr dünner Steg zwischen der Nabenbohrung 11 und dem Felgenmaul 14 verbleibt. Ein solches Gussrad 1 weist eine ausreichende mechanische Steifigkeit und eine geringe Massenträgheit auf. Zur Vermeidung von Gießfehlern ist die axiale Dicke (des verbleibenden Anteils) der Speiche 7 unzureichend und daher ein Anguss 6, unter Umständen als Speiser, bevorzugt als Blind-Speiser (vergleiche 3) hinzugefügt ist.In 2 the cast wheel 1 is shown in section AA 1 shown. The outside 5 of the cast wheel 1 is on the right-hand side of the picture and the inside 4 of the cast wheel 1 is on the left-hand side of the picture the axis of rotation 2 of the cast wheel 1. In this section AA, a spoke 7 of the cast wheel 1 is cut, on which the sprue 6 (in this case from the right) is formed on the outside 5 of the cast wheel 1. This sprue 6 is preferably subsequently removed, for example turned off, so that the spoke 7 remains only as an axially very thin web between the hub bore 11 and the rim mouth 14. Such a cast wheel 1 has sufficient mechanical rigidity and a low mass inertia. To avoid casting defects, the axial thickness (of the remaining portion) of the spoke 7 is insufficient and therefore a sprue 6, possibly as a feeder, preferably as a blind feeder (cf. 3 ) is added.

In 3 ist eine Gussform 9 für ein Gussrad 1 dargestellt. Der Aufbau des Gussrads 1 entspricht rein der Übersichtlichkeit halber der Darstellung in 1 und 2, sodass hiermit auf vorhergehende Beschreibung verwiesen wird. Zur Herstellung des abgebildeten Gussrads 1 sind ein Außenformteil 15, ein Innenformteil 16, ein erstes Maulformteil 17 und ein zweites Maulformteil 18 vorgesehen, wobei andere Formen von Gussrädern 1 auch in einer Gussform 9 mit beliebig anderen Formteilen herstellbar sind. In dem dargestellten Aufbau wird das Gussmaterial in die Gussform 9 von oben nach unten, also vertikal, über eine Angusshilfe 10 in den von dem Außenformteil 15, dem Innenformteil 16, dem ersten Maulformteil 17 und dem zweiten Maulformteil 18 gebildeten Hohlraum (hier optional in dem Innenformteil 16) für das herzustellende Gussrad 1 (bevorzugt unter Druck) eingeleitet. Das Gussmaterial verteilt sich in dem gebildeten Hohlraum. Der Hohlraum umfasst bevorzugt ein Mehr im Vergleich zu dem einsatzbereiten Endzustand des Gussrads 1, nämlich zusätzlich den dargestellten Anguss 6 auf der späteren Außenseite 5 des Gussrads 1. Der Anguss 6 wird in diesem Fall anschließend wieder entfernt. In einer alternativen Ausführungsform bildet der Anguss 6 ein gewünschtes Design-Element, beispielsweise in Form einer einzigen oder einer Mehrzahl von Rippen. Zum Entformen des Gussrads 1 werden die Formteile 15,16,17,18 voneinander separiert und ein bei dieser (optionalen) Ausführungsform der Gussform 9 zwangsläufig in der Angusshilfe 10 gebildetes Angussstück (sowie optional der Anguss 6) entfernt.In 3 a casting mold 9 for a cast wheel 1 is shown. The structure of the cast wheel 1 corresponds, purely for the sake of clarity, to the illustration in FIG 1 and 2 so that reference is made to the previous description. To produce the cast wheel 1 shown, an outer molded part 15, an inner molded part 16, a first mouth molded part 17 and a second mouth molded part 18 are provided, with other shapes of cast wheels 1 also being producible in a casting mold 9 with any other molded parts. In the structure shown, the casting material is poured into the casting mold 9 from top to bottom, i.e. vertically, via a casting aid 10 into the cavity formed by the outer mold part 15, the inner mold part 16, the first mouth mold part 17 and the second mouth mold part 18 (here optionally in the Inner molded part 16) for the cast wheel 1 to be produced (preferably under pressure). The casting material is distributed in the cavity formed. The cavity preferably comprises more than the final state of the cast wheel 1 that is ready for use, namely additionally the sprue 6 shown on the later outer side 5 of the cast wheel 1. In this case, the sprue 6 is then removed again. In an alternative embodiment, the sprue 6 forms a desired design element, for example in the form of a single rib or a plurality of ribs. To remove the cast wheel 1 from the mold, the molded parts 15, 16, 17, 18 are separated from one another and one at This (optional) embodiment of the casting mold 9 inevitably formed in the casting aid 10 sprue (and optionally the sprue 6) removed.

In 4 ist ein Kraftfahrzeug 3 in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Im Bereich des Hecks ist eine Antriebsmaschine 8 angeordnet, welche zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 3 drehmomentübertragend mit (hier zwei) Vortriebsrädern, beispielsweise Gussrädern 1, verbunden ist. Im Bereich der Front des Kraftfahrzeugs 3 sind zum Lenken ebenfalls Räder (hier beispielsweise zwei Gussräder 1) angeordnet. Für jedes Gussrad 1 gilt, dass die Außenseite 5 diejenige Seite ist, welche dem Fahrzeug abgewandt ist und somit für eine Person, welche von der Seite auf das Kraftfahrzeug 3 blickt, sichtbar ist. Die Innenseite 4 jedes Gussrads 1 ist diejenige Seite, welche zu dem Kraftfahrzeug 3 hin zeigt, also zum Radkasten beziehungsweise zur Innenseite 4 des gegenüberliegenden Gussrads 1 der jeweiligen (zweirädrigen) Fahrzeugachse.In 4th a motor vehicle 3 is shown in a schematic plan view. In the area of the stern, a drive machine 8 is arranged, which is connected to propel the motor vehicle 3 in a torque-transmitting manner with (here two) propulsion wheels, for example cast wheels 1. In the area of the front of the motor vehicle 3, wheels (here for example two cast wheels 1) are also arranged for steering. For each cast wheel 1, the outside 5 is that side which faces away from the vehicle and is therefore visible to a person who is looking at the motor vehicle 3 from the side. The inside 4 of each cast wheel 1 is that side which points towards the motor vehicle 3, that is to say to the wheel arch or to the inside 4 of the opposite cast wheel 1 of the respective (two-wheeled) vehicle axle.

In 5 ist Flussdiagramm eines Herstellverfahrens zum Bilden eines Gussrads 1 gezeigt. Es wird rein für die bessere Verständlichkeit auf die Darstellung in der 3 Bezug genommen. In einem Schritt a. wird die Gussform 9 bereitgestellt, und anschließend wird in einem Schritt b. das flüssige Gussmaterial über die Angusshilfen 10 in die Gussform 9 eingegeben. Abschließend wird nach einem ausreichenden Abkühlen in einem Schritt c. das Gussrad 1 entformt und gegebenenfalls wird das Angussstück von der Angusshilfe 10 entfernt. Bevorzugt wird die Außenseite 5 des Gussrads 1 in einem Schritt d. nachbearbeitet, wobei der Schritt d. beispielsweise eine Mehrzahl von Teilschritten umfasst. Beispielsweise wird die Außenseite 5 des Gussrads 1 in einem Schritt d1. glanz-gedreht und/oder in einem Schritt d2. (vor und/oder nach Schritt d1.) lackiert.In 5 is shown a flowchart of a manufacturing method for forming a cast wheel 1. It is purely for the sake of clarity on the representation in the 3 Referenced. In one step a. the mold 9 is provided, and then in a step b. the liquid casting material is introduced into the casting mold 9 via the casting aids 10. Finally, after sufficient cooling in a step c. the casting wheel 1 is removed from the mold and, if necessary, the casting piece is removed from the casting aid 10. The outer side 5 of the cast wheel 1 is preferably used in a step d. post-processed, step d. for example comprises a plurality of sub-steps. For example, the outside 5 of the cast wheel 1 is in a step d1. gloss-turned and / or in a step d2. (before and / or after step d1.) painted.

Das hier vorgeschlagene Gussrad erfüllt die ästhetischen Anforderungen des Markts, wobei das Gussrad mit wenigen Nachbearbeitungsschritten fertigbar ist.The cast wheel proposed here meets the aesthetic requirements of the market, with the cast wheel being producible with a few reworking steps.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
GussradCast wheel
22
RotationsachseAxis of rotation
33
KraftfahrzeugMotor vehicle
44th
Innenseiteinside
55
AußenseiteOutside
66th
AngussSprue
77th
Speichespoke
88th
AntriebsmaschinePrime mover
99
Gussformmold
1010
AngusshilfeSprue support
1111th
NabenbohrungHub bore
1212th
RadschraubeWheel bolt
1313th
FelgenhornRim flange
1414th
FelgenmaulRim mouth
1515th
AußenformteilExternal molding
1616
InnenformteilInterior molding
1717th
erstes Maulformteilfirst mouthpiece
1818th
zweites Maulformteilsecond shaped jaw part

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • US 2014915243 A1 [0012]US 2014915243 A1 [0012]

Claims (7)

Gussrad (1) mit einer Rotationsachse (2) für ein Kraftfahrzeug (3), aufweisend eine Innenseite (4) und eine im Einsatz in einem Kraftfahrzeug (3) sichtbare Außenseite (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite (5) zumindest einen Anguss (6) umfasst.Cast wheel (1) with an axis of rotation (2) for a motor vehicle (3), having an inside (4) and an outside (5) visible in use in a motor vehicle (3), characterized in that the outside (5) has at least one Includes sprue (6). Gussrad (1) nach Anspruch 1, wobei die Außenseite (5) nachbearbeitet ist, wobei bevorzugt eine Angusshilfe (10) außenseitig angeordnet ist.Cast wheel (1) after Claim 1 , the outside (5) being reworked, a sprue support (10) preferably being arranged on the outside. Gussrad (1) nach Anspruch 2, wobei die Außenseite (5) abgedreht, bevorzugt glanz-gedreht, ist.Cast wheel (1) after Claim 2 , the outer side (5) being turned off, preferably turned to a gloss finish. Gussrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Anguss (6) im Bereich einer Speiche (7) gebildet ist.Cast wheel (1) according to one of the preceding claims, wherein a sprue (6) is formed in the region of a spoke (7). Gussrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anguss (6) ausgeführt ist als ein Speiser, bevorzugt als ein Blind-Speiser.Cast wheel (1) according to one of the preceding claims, wherein the sprue (6) is designed as a feeder, preferably as a blind feeder. Gussform (9) für ein Gussrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in der Gussform (9) einzig an der Außenseite (5) des urformend zu bildenden Gussrads (1) der zumindest eine Anguss (6) angeordnet ist, wobei bevorzugt eine, besonders bevorzugt einzige, Angusshilfe (10) zentral des urformend zu bildenden Gussrads (1), bevorzugt an der Außenseite (5) des urformend zu bildenden des Gussrads (1), angeordnet ist, und/oder wobei bevorzugt die Innenseite (4) nachbearbeitungsfrei gegossen ist.Casting mold (9) for a cast wheel (1) according to one of the Claims 1 until 5 , the at least one sprue (6) being arranged in the casting mold (9) only on the outside (5) of the cast wheel (1) to be formed as a primary forming, with preferably one, particularly preferably single, sprue support (10) central to the primary forming to be formed Cast wheel (1), preferably on the outside (5) of the cast wheel (1) to be formed in the original form, and / or with the inside (4) preferably being cast without post-processing. Herstellverfahren zum Bilden eines Gussrads (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Gussform (9) nach Anspruch 6 eingesetzt ist, wobei bevorzugt das Gussmaterial eine Legierung umfasst mit zumindest einem der folgenden Werkstoffe: - Aluminium; - Magnesium; und - Titan.Manufacturing method for forming a cast wheel (1) according to one of the Claims 1 until 5 , with a mold (9) after Claim 6 is used, the casting material preferably comprising an alloy with at least one of the following materials: aluminum; - magnesium; and - titanium.
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