(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に少なくとも一つの造形部品（８、８’、８''）を包囲する軽金属製本体（２）を有する成形ホイールリムにおいて、
上記軽金属製本体（２）が少なくとも一つの造形部品周りに成型され、該造形部品は埋込み式コアを形成し且つ成型に用いられる軽金属よりも小さい単位体積当たりの平均重量を有し、
上記造形部品（８、８’、８''）は多孔性ケイ酸塩材料から形成されたプレス体を具備することを特徴とする成型ホイールリム。
【請求項２】
上記プレス体のケイ酸塩材料は、成型に用いられる軽金属の融点よりも高い温度まで温度耐久性を有することを特徴とする請求項１に記載の成型ホイールリム。
【請求項３】
上記プレス体のケイ酸塩材料は、少なくとも１０００℃よりも高い温度耐久性を有することを特徴とする請求項２に記載の成型ホイールリム。
【請求項４】
上記ケイ酸塩材料は、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウムおよび／またはケイ酸鉄を含んでなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の成型ホイールリム。
【請求項５】
上記ケイ酸塩材料は、ケイ酸塩結合ケイ酸アルミニウム−鉄−マグネシウムから成ることを特徴とする請求項４に記載の成型ホイールリム。
【請求項６】
上記ケイ酸塩材料の密度は、０．７ｇ／ｃｍ3よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の成型ホイールリム。
【請求項７】
上記造形部品（８、８’、８''）は上記軽金属製本体（２）によって完全に包囲される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の成型ホイールリム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、埋込み式コアを形成し且つ成型に用いられる軽金属よりも軽い単位体積当たりの平均重量を有する少なくとも一つの造形部品を少なくとも部分的に包囲する軽金属本体を有する成型ホイールリムに関する。
【０００２】
成型ホイールリムの不要な重量を減らすため、および成型ホイールリムの高い強度を保護し続けるために、不要な単位体積当たりの重量をできるだけ小さくするように中空コアやロストコアを提供する試行が相当の期間に亘って行われている。
【０００３】
独国特許第２０６９７３号公報によれば、アルミニウムで形成されたホイールリムが知られている。ここでは、ホイールの多くの部品は、中空コアを形成し且つ軽アルミニウム合金によって満たされるように成型される中空の耐久性のある金属、例えば鋼鉄またはその均等物から成っている。
【０００４】
同様に、金型内に入れた砂型コアの補助により生産された中空のスポークを備えたホイールリムを生産することが提案されており（例えば独国特許第４１３８５５８号公報参照）、砂型コアは生産後にリムから取り出される。
【０００５】
さらに、米国特許第３２５３８６２号公報に記載されたような成型ホイールリムも知られており、この成型ホイールリムはメタルウールから成るロストコア周りにアルミニウムを成型することによって生産される。
【０００６】
さらに、ＷＯ９９／３９９２３号公報には、成型ホイールリムの不要な重量を減少させるために埋込み式コアが設けられた成型ホイールリムが開示されており、ここでは、コアは成型に用いられる軽金属よりも単位体積当たりの重量が軽く、このため特にコア部分がアルミニウム発泡体から成る。このような成型ホイールリムの製造には、コアを成型温度まで予め加熱することができず、軽金属が行き渡るように成型されるときにコアが加熱され、これによりアルミニウム発泡体内に存在するガスが膨張してしまい、よって軽金属製ホイールリム本体内に強度を低下させてしまうガスが含有されてしまうという問題がある。軽金属が液体状になる温度までコア部分を予め加熱すること（成型過程中に含有された空気が膨張することを避けるために望まれる）は、アルミニウム発泡コア部分がその寸法安定性を失ってしまうため不可能である。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、寸法安定性を失うことや造形部分のガスの膨張に関する製造工学的問題を起こさず且つ不要な重量の少ない成型ホイールリムを提供すること、および製造が容易で且つ高強度の成型ホイールリムを提供することにある。
【０００８】
最初に定義される種類の成型ホイールリムは、造形部品が多孔性ケイ酸塩材料から成るプレス本体を具備することを特徴とする。
【０００９】
多孔性ケイ酸塩材料を具備する造形部品の補助により、高い温度耐久性を示す埋込み式コアが成型ホイールリム内に設けられ、このコアは少なくとも実質的に成型温度にまで予め加熱されることができ、したがって、予加熱の間に寸法安定性を保ったままである。予加熱の後、成型に用いられる軽金属が行き渡るように成型されるときには結果的にガスの膨張は起こらない。さらに、ケイ酸塩材料の構造により溶融した軽金属が多孔性材料の開口内に侵入しない。
【００１０】
軽金属が成型されるときに造形部品内に混入された空気が高い信頼性をもって確実に膨張しないように（上記空気の膨張は軽金属本体内へ強度を低下させるガスの混入を招き、製造時の不合格率を高くしてしまう）するために、ケイ酸塩材料が成型に用いられる軽金属の融点よりも高い温度にまで温度耐久性を有すると有利である。したがって、造形部品は、取り扱いに必要な寸法安定性を残したまま成型に適した温度にまで容易に予め加熱され、成型中の造形部品の更なる加熱は行われず、よってもちろん加熱中に多孔性造形部品内に混入されたガスの膨張が起こることはない。
【００１１】
何よりも、成型ホイールリムの製造にはほぼ７００℃で成型されるアルミニウムが使用されるので、ケイ酸塩材料が少なくとも１０００℃よりも高くまで温度耐久性を有していれば有利である。造形部品は、成型ホイールリムの製造に必要とされる形状を維持しつつ、軽金属の成型温度よりも高い温度にまで予め加熱される。その結果、多孔性ケイ酸塩材料内に混入された空気は成型中に更なる膨張をせず、よって軽金属本体内へのガス混入は起こらない。
【００１２】
製造工学の観点から生産が容易であり且つ埋込み式コアを構成する成型に有効な造形部品を提供するために、ケイ酸塩材料はＡｌ、Ｍｇおよび／またはＦｅのケイ酸塩から成るのが有利である。特に温度耐久性、軽金属材料への侵入回避およびコスト効果に関する全ての要求を特に満たす材料としては、ケイ酸塩結合ケイ酸アルミニウム−鉄−マグネシウムを具備するケイ酸塩材料が造形部品に使用される。埋込み式の金属発泡コアを有する成型ホイールリムにおいてホイールリムの不要な重量を減少させるためには、金属／セラミック材料の密度が０．７ｇ／ｃｍ3、好ましくはほぼ０．４ｇ／ｃｍ3よりも小さいことが有利である。
【００１３】
好ましくは、バーミキュライト、すなわち雲母のグループのうちのＡｌ−Ｆｅ−Ｍｇのケイ酸塩を基礎とした材料が使用される。バーミキュライトは結晶水を排除するために迅速に加熱され、これにより、結晶構造の箇々の薄板層は離れていき、元来詰まっていて平坦な結晶は長い蠕虫状物質へと膨張する。こうして得られた粒子状物質は水ガラスタイプの結合材と混合され、造形体へとプレスされて乾燥され、そして、周りに成型ホイールリムを生産するために軽金属が注型される造形部品として使用される。
【００１４】
さらに、多孔性ケイ酸塩の造形部品は、ケイ酸塩材料の構造により侵入が起こらず、よって金属製の多孔性造形部品上に成型耐久性のある閉じた外部スキンを形成することによって侵入を防止する必要がない。そして、成型ホイールリムの製造の処理制御は、軽金属体および埋め込み式の軽量コアを用いることにより実質的に容易になる。
【００１５】
以下、図面に示した特に好適な例示的な実施形態によって本発明についてより詳細に説明するが、上記実施形態は本発明を限定するものではない。
【００１６】
図示し且つ特に好適であると現在考えられている成型ホイールリム（以下単にホイールリムとして参照する）１は、合成体として形成され且つハブ部分３と、リブ部分４と、ホイールリム基部６を備えるビード部分５とを有するホイール本体２を具備する。ハブ部分３には、ホイールリム１に取付けられたタイヤ（詳細には図示していない）と共にホイールリム１をネジ締結するために従来通りにボルト孔７が設けられる。
【００１７】
ホイールリム本体２は、従来の手法により軽金属で成型される。例えば、本ホイールリムはアルミニウムまたはマグネシウムで成型されたホイールリムである。従来の軽金属製ホイールリムの場合のように、本ホイールリム１用の軽金属は、箱断面と同様に閉じた「中空」断面の形態で成型され、これにより強度を高い値にすることができる。できるだけ単純に製造し続けるために、ホイールリム１の上述したような箱断面内または概して閉じた断面内の「中空」空間には軽量造形部品が充填される。この軽量造形部品は、プレス体の形態である多孔性ケイ酸塩材料で予め製造され、そしてホイールリム１の注型中に実質的に金型（図示せず）内に挿入される
【００１８】
これら造形部品はアルミニウムおよびアルミニウム−マグネシウム合金のような通常の軽金属の注型温度を超える温度耐久性を示すため、上記造形部品を用いた場合には金属または金属発泡体で形成された造形部品を用いる場合に比べて製造工程が実質的に簡易化される。よって、注型前に注型温度を超える温度にまで造形部品を予め加熱することができる。これにより、単位体積当たりの質量が小さい造形部品内に包含されていて且つ造形部品周りの軽金属本体内に混入されて強度を減少させてしまう空気が注型中に膨張しないという大きな利点を得られる。
【００１９】
本例示的な実施形態では、多孔性ケイ酸塩材料から成る一体的な所定形状の造形部品８、すなわちプレス体が設けられ、この造形部品８は８’においてビード部分内に円形に閉じられ且つリムスポーク９の領域においてリブ部分４内に径方向内側に突出するスポーク状部分８''と一体的に形成される。
【００２０】
図面から明らかなように、特に図２と比べて図３から明らかなように、造形部品８、すなわち円形に閉じられた外側部分８’は、そのスポーク９間の部分の断面が、スポーク９を周方向に超えて直ぐの部分の断面よりも小さくなるように設計されており、このような周辺部分にあるホイールリム１の対応するビード部分５は小さい断面を有し、それぞれ過渡部分１０および１１を介してスポーク９の領域内の厚い部分と結合する。
【００２１】
ホイールリムの形状（図示したスポーク９を備えたホイールリム１は多数の例の一つとして扱われる）に応じて、造形部品８は様々な形状をとることができ、特に環状の造形部品８’から分離された部品としてスポークの領域内に造形部品を設けることができる。注型中に軽金属によって多数の中空部分が形成されるように、スポーク９内のリブ部分４に近接して離間された状態で幾つかの造形部品を設けることも考えられる。いずれにせよ、重要なことは軽量のプレス体の造形部品８、８’および８''周りの軽金属によって、図４に参照番号１２で示したように閉じた箱部分が形成され、これにより強度が高くなると共に金属製造形部品に比べて実質的に容易に製造できるようになることである。
【００２２】
こうすることで、それぞれ造形部品８および８’、８''によって単純な方法（最終的には膨張してしまうガスに対する特別な処置をしなくてもよい）で、その強度に影響を与えることなく非常に壁の薄い箱部分１２が提供される。さらに、プレス体の多孔性造形部品８または８’、８''の単位体積当たりの平均質量は、適切にホイールリム１に用いられる軽金属に比べて、特に金属製発泡状部品に比べても非常に小さく、これにより付加的な重量の利点が得られる。
【００２３】
実験において、ケイ酸塩結合ケイ酸アルミニウム−鉄−マグネシウム、例えばバーミキュライトは、それぞれ造形部品８、８’、８''の製造において特に有利であることが証明された。よって、軽金属内に入れての成型に関しては様々な種類の同様な多孔性ケイ酸塩材料によって簡単に製造される。
【００２４】
したがって、関係する領域、特にスポーク９の領域およびビード部分５の領域に経済的において、多孔性コア部品を提供することによって、単位体積当たりの重量を小さくして且つ極端に簡単な製造方法で、軽金属の質量を最小限にして（したがって重量を最小限にして）最大限の強度を備えた断面部分を生産することができる。ガス部分に応じて、ケイ酸塩材料の単位体積当たりの重量は、例えば０．４〜０．５ｋｇ／ｄｍ3であり、実地試験において単位体積当たりの重量約０．４５ｋｇ／ｄｍ3であるケイ酸塩材料において良好な結果が得られる。造形部品８；８’、８''を単純に且つ費用効率高く生産するために、造形部品は単純にプレス成型によって生産され、材料を焼結させたり焼き入れしたりする必要は無い。
【００２５】
生産中に、比較的単純なホイールリム１用の形成手順が考えられる。特に、形成部分の強度を増大させるために、従来設けられていたように関係する領域において折り曲げまたはその均等手順が要求されず、よってホイールリム１の金型は比較的簡単な方法で設計される。
【００２６】
軽金属の注型、例えばアルミニウムの注型の前に、予め製造され且つ予め加熱された造形部品８および８’、８''はそれぞれ金型内に挿入され、センタリングピン１３、１４の補助により正確な位置に固定される。高い温度耐久性を持つという観点から、センタリングピン１３、１４はセラミック材料から形成される。
【００２７】
その後、軽金属が造形部品８および８’、８''と共に金型内に注型され、金型内に行き渡る。センタリングピン１３、１４（そのうち二つのみが図２に概略的に示されている）はホイールリム１の軽金属内に残され、ホイールリム１の外側から突出する部品は金型から取り出された後に単純に削り取られる。
【００２８】
多孔性造形部品８、８’、８''は、軽金属によって成型されたときに溶融しないように選択されることは言うまでもない。上述したケイ酸塩材料、好ましくはＡｌ、ＭｇおよびＦｅのケイ酸塩材料は、セラミック構造により軽金属の不利な浸透なくしてこの目的に良好に適する。しかしながら、多孔性金属材料では、金属本体内への軽金属の侵入が、通常生産中に形成され且つホイールリム本体２の軽金属よりも高い溶融温度を有する酸化スキン（oxidic skin）によってのみ防止される。このような場合でなければ、軽金属の侵入を防止するためには多孔性金属材料に過圧が加えなければならない。
【００２９】
本ホイールリム１は特に乗用車のホイール、トラックのホイール、二輪車のホイールおよび飛行機に用いられるホイールに適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  成型ホイールリムの扇形部分を示す。
【図２】  成型ホイールリムのスポーク領域における図１のラインＩＩ−ＩＩに沿った成型ホイールリムの径方向断面を示す。
【図３】  成型ホイールリムのスポーク間に設けられた通路の領域における成型ホイールリムの断面を説明するために、上記断面から角度方向にオフセットした図１のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面を示す。
【図４】  図１のラインＩＶ−ＩＶに沿った成型ホイールリムのスポークの領域の断面を示す。
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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