EP2403658A1

EP2403658A1 - Fahrzeugradkomponenten, einschliesslich fahrzeugräder, mit oberflächenbeschichtung und verfahren zur herstellung von solchen fahrzeugradkomponenten

Info

Publication number: EP2403658A1
Application number: EP10798258A
Authority: EP
Inventors: Klaus Niedermayer
Original assignee: RONAL AG
Current assignee: RONAL AG
Priority date: 2009-11-21
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2012-01-11
Also published as: US20140346848A1; US20120019047A1; WO2011060934A1; US9352614B2; US8833865B2

Abstract

In verstärktem Maße werden mehrfarbige Kraftfahrzeugräder und Fahrzeugradkomponenten gewünscht. Die Farbgebung erfolgt bisher im Wesentlichen durch aufwändige Handarbeit. Die Erfindung sieht ein industriell einsetzbares Verfahren zum Erstellen farblich beschichteter Fahrzeugradkomponenten und Fahrzeugräder (1, 11) vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Metallkörper (11) zunächst zumindest in zu beschichtenden Bereichen mechanisch bearbeitet wird, anschließend nacheinander mindestens zwei Farbschichten (12, 13) aufgebracht werden, und mindestens eine Farbschicht (13) in einem Teilbereich (8, 9) des Rades durch mechanische Bearbeitung entfernt wird. Demgemäß ist ein erfindungsgemäßes Bauteil mit einer Oberflächenbeschichtung, gekennzeichnet durch hochpräzise mechanisch bearbeitete mit einer Beschichtung (12, 13) versehene Bereiche, wobei die Beschichtung mindestens zwei übereinander lackierte Farbschichten (12, 13) aufweist, von denen mindestens eine erste Farbschicht (12) in sichtbaren Teilbereichen des Metallkörpers freiliegt, indem eine sie bedeckende zweite Farbschicht (13) in diesen durch diese nicht bedeckten Teilbereiche (8, 9) mechanisch entfernt ist.

Description

Fahrzeugradkomponenten, einschließlich Fahrzeugräder , mit Oberflächenbeschichtung und Verfahren zur Herstellung von solchen Fahrzeugradkomponenten

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugradkomponenten, einschließlich Fahrzeugräder, mit einer Oberflächenbeschichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Metallkörpers, insbesondere von Fahrzeugradkomponenten, einschließlich Fahrzeugrädern, durch Auftragen einer Be- schichtung .

Die Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugradkomponenten sowie Fahrzeugräder, vor allem auf Leichtmetallräder, Nabenkappen oder -deckel.

Leichtmetall-Fahrzeugräder für Personen- und Lastkraftwagen bestehen in der Regel aus einer Aluminium- oder Magnesium- legierung. Bisher wurden solche Bauteile als Leichtmetallräder für PKW und LKW in gängigen Lackierverfahren unterschiedlicher Uni-Farbvariationen angeboten und eine Mehrfarbigkeit war in einem industriellen Fertigungsprozess nicht möglich, ohne Abdeckungen oder aufwändige Markierun- gen. Es werden immer mehr bunte Räder gewünscht, die im gesamten Stylingbereich sowie der Radinnenseite (Bremsen-

BESTÄTlGUNGSKOPfE Freigängigkeits-Bereich) farblich differenziert und auffällige Konturen aufweisen.

Derartige farbige Bereiche wurden bisher dadurch erzeugt, dass andersfarbige Radteilimitate, z.B. Felgenhörner oder Speichenteile auf das eigentliche Leichtmetallrad aufgeklebt oder aufgeschraubt wurden. Darüber hinaus wurde eine Mehrfarbigkeit erzielt, indem zunächst einzelne Bereiche mit Schablonen abgedeckt oder einzelne Konturen abgeklebt wurden und die verbliebenen freien Bereiche mit einer weiteren Farbbeschichtung versehen wurden. Hier konnten nacheinander unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichen Farben beschichtet werden. Alle diese Verfahren zum Herstellen von farbigen Rädern bzw. zum Versehen von Rädern mit stirnseitigen Farbbereichen, sei es durch Radteilimitaten oder Farblackaufträgen, sind äußerst aufwändig und nur Einzelanfertigungen, Privatanfertigungen oder für den

"Hausgebrauch" geeignet. Mit den bekannten Methoden ist eine industrielle Fertigung in größerer Stückzahl und mit wiederholbarer Genauigkeit nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, an einem Rad in allen sichtbaren Oberflächen unterschiedliche Farbgebungen zu schaffen, die in industrieller Massenfertigung mit hoher Genauigkeit und hoher Reproduktionsfähigkeit produzierbar sind.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch Fahrzeugkomponenten der eingangs genannten Art gelöst, die gekenn- zeichnet sind durch hochpräzise mechanisch bearbeitete mit einer Beschichtung versehene Bereiche, wobei die Beschich- tung mindestens zwei übereinander lackierte Farbschichten aufweist, von denen mindestens eine erste Farbschicht in sichtbaren Teilbereichen des Metallkörpers freiliegt, indem eine sie bedeckende zweite Farbschicht in diesen durch diese nicht bedeckten Teilbereiche mechanisch entfernt ist. Zur Lösung der Erfindung ist bei einem gattungsgemäßen Verfahren weiterhin vorgesehen, dass der Metallkörper zunächst zumindest in zu beschichtenden Bereichen mechanisch bearbeitet wird, anschließend nacheinander mindestens zwei Farbschichten aufgebracht werden, und mindestens eine Farb- schicht in einem Teilbereich des Rades durch mechanische Bearbeitung entfernt wird.

Erfindungsgemäß erfolgt also eine Oberflächenbeschichtung mittels verschiedenfarbiger Beschichtungsmedien, wie Pul- ver- oder Nasslacken, in Kombination einer mechanischen Bearbeitung, auch zwischen den Beschichtungsvorgängen . Als Farbschichten werden Schichten bezeichnet, die ein Reflek- tionsvermögen in einen Teilbereich des sichtbaren Lichts aufweisen und dem Betrachter so einen Farbeindruck vermit- teln, wie rot, gelb, grün, blau etc. Die Materialien der Farbschichten sind Farblacke, Farbpulver und Farbpasten oder andere flächig auftragbare Materialien. Die Farbschichten sind Lacksysteme, Flüssig- oder Pulverlacke, deren Formulierungen Pigmente oder Farbstoffe enthalten. Die Formulierungen sind UV-beständig und von hoher Dauerhaftigkeit. Als Farbschicht nicht geeignet sind Malerfarben, Dispersionsfarben oder Künstlerfarben.

Durch die Erfindung werden mehrfarbige Räder erzeugt mit höherer Qualität als bisher auf Grund der hohen Wiederholgenauigkeit des erfindungsgemäßen Prozesses. Der erfindungsgemäße Prozess umfasst die industrielle Applikation der Lackschichten (Farbschichten) und das hochpräzise Ver- fahren der mechanischen Bearbeitung. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich wirtschaftlicher als die bisherigen Herstellungsverfahren. Das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren umfasst die im Folgenden aufgezählten Bearbeitungsschritte:

1. Präzise mechanische Bearbeitung der Flächen, die eine mehrfarbige Ausgestaltung erhalten sollen.

2. Industrielle Applikation der 1. Farbschicht in einem Schichtdickenbereich von 30 pm bis 300 pm.

3. Industrielle Applikation der 2. Farbschicht in einem Schichtdickenbereich von 30 pm bis 300 pm.

4. Optional: Applikation einer dritten, vierten usw. Farbschicht, Schichtdickenbereich jeweils 30 bis 300 pm.

5. Präzise mechanische Überarbeitung der Flächen, indem an den vorab definierten Bereichen die einzelnen Farbschichten freigedreht werden.

6. Überlackierung mit einer Klarlackschicht. Diese kann beliebig im Glanzgrad sein (glänzend, seidenglänzend oder matt). Auch funktionale Eigenschaften wie z.B. bessere Reinigungsfähigkeit oder wasserabweisende Eigenschaften sind möglich.

Die Farbgestaltung ist beliebig, mit allen Farben, so z.B. mit allen Farben des NCS-Farbfächers, RAL classic und RAL design oder individuellen Farbrezepten.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Bauteils ist gekennzeich net durch eine zumindest die Farbschichten überdeckende transparente Schicht. In bevorzugter Ausgestaltung ist bei einem erfindungsgemäßen Bauteil vorgesehen, dass eine nur einen Teilbereich des Körpers bedeckende Farbschicht eine äußere Farbschicht der Beschichtung ist. Vorzugsweise weisen insbesondere die Farbschichten eine definierte Stärke auf. Die Lackschichtdicke der Farbschichten ist in einem Schichtdickenbereich von 30 bis 300 μπι zu applizieren mit einer Toleranz von maximal ± 30 pm. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sehen vor, dass zumindest die zuletzt aufgetragene weitere Farbschicht so weit spanabhebend entfernt wird, bis in den verbliebenen Teilbereichen der ersten Farbschicht die weitere Farbschicht vollständig entfernt ist und die erste Farbschicht wieder erscheint, wobei insbesondere die Schichten in einer definierten Stärke aufgebracht werden. Darüber hinaus sieht die Erfindung vor, dass das mechanische Abtragen bzw. spanabhebende Entfernen zunächst des Grundmaterials des Bauteils und auch eines Teils mindestens einer Farbschicht vorzugsweise durch Drehen und/oder Fräsen erfolgt.

Ein mechanisches Abtragen bzw. spanabhebendes Bearbeiten zunächst vom Grundmaterial des Bauteils zur Erzeugung einer definierten zu beschichtenden Fläche erfolgt mit hoher

Mess- und Wiederholgenauigkeit, vorbestimmt bis zu 1 μπι, in der Regel 3 pm, wobei die Genauigkeit von der Stärke der einzelnen Farbschicht abhängig ist und bei geringer Stärke größer ist - also mit kleiner Toleranz gearbeitet wird, bei stärkeren Farbschichten aber geringer sein kann (größere

Toleranz) . Wesentlich ist, dass bei Abtragung einer äußeren Farbschicht in einem Teilbereich zum Hervorheben einer unteren Farbschicht die äußere in diesen Teilbereich voll- ständig abgetragen wird, die untere aber nicht unterbrochen wird, also vollflächig erhalten bleibt.

Während bei einem Teil mit rotationssymmetrischen Bereichen Ringflächen in der erfindungsgemäßen Weise farbig ausgebildet werden können, können in gleicher Weise auch insbesondere Bereiche derart bearbeitet und ausgebildet werden, wie Speichenbereiche oder Zwischenbereiche zwischen Speichen eines Rades oder auch anderer isolierter Bereiche, wie Buchstaben oder auch genaue Beschriftungen.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren beschreibt damit ein industrielles Fertigungsverfahren zum Herstellen eines mehrfarbigen Rades durch Auftragen von mindestens zwei far- bigen, übereinander liegenden Lackschichten und deren Bearbeitung zur Darstellung der Mehrfarbigkeit. Die Mehrfarbigkeit wird erreicht indem mindestens eine Lackschicht in Teilbereichen wieder maschinell entfernt wird. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Rad in Stirnseitenansicht;

Fig. la einen Teil-Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Rad nach Schnitt A-A gemäß Fig. 1;

Fig. lb einen Längsschnitt durch ein Felgenhorn in einer vergrößerten Darstellung nach Bereich B gemäß Fig. la;

Fig. 2a-2c einen ersten Verfahrensablauf zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Rades durch Beschichtung anhand eines Felgenhornes gemäß Fig. lb;

Fig. 3a-3e einen weiteren Verfahrensablauf zur

Herstellung eines erfindungsgemäßen Ra- des anhand eines Felgenhornes gemäß

Fig. lb; und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Felgenhorn in einer anderen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Rades.

Ein Kraftfahrzeugrad, insbesondere ein Leichtmetallrad 1, weist eine Nabe 2 auf, die von einem Lochkreis 3 mit Lochkreisbohrungen 4 für Befestigungsschrauben 4a umgeben ist und von der sich radial nach außen mehrere Speichen 5 - mit Fenstern 5a zwischen diesen - zu einer Felge 6 (Fig. la) erstrecken. Die Felge 6 weist ein Felgenbett 7, in welches ein Reifen einsetzbar ist, und ein Felgenhorn 8 auf. Das Felgenhorn 8 ist aus dem Rand der Felge nach außen gebogen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein vorderer Bereich des Felgenhorns 8 zweifarbig ausgebildet mit einem mittleren Bereich 9, dessen Andersfarbigkeit durch Kreuz- schraffur angedeutet ist. Der Bereich 9 ist durch eine andersfarbige Farbschicht als der innerhalb und außerhalb liegende Bereich gekennzeichnet. Auch innerhalb des Speichenkranzes ist ein solcher von der Grundschichtfarbe abweichender anders farbiger Ringbereich 9a vorgesehen (auch wieder mit Kreuzschraffur dargestellt) . Das gesamte Rad ist mit einer Klarlackschicht versehen.

Die Fig. lb zeigt eine Ausgestaltung eines Felgenhorns 8. Das Felgenhorn 8 kann einerseits in seiner Form glatt ausgebildet sein, wie Fig. lb verdeutlicht. Andererseits kann das Felgenhorn 8 eine ringförmige Ausdehnung aufweisen, die am Rad 1 als Ringfläche ausgebildet ist. Dies ermöglicht einen unterschiedlichen Farbauftrag mit verschiedenen Farb- schichtdicken. Generell kann das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren in allen Bereichen des Rades angewendet werden, vorzugsweise jedoch auf der Designseite (Horn, Speichen, Nabe) . Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rades sieht ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer ersten Ausführungsform die folgenden unter Bezug auf die in den Fig. 2a-c beschriebenen Schritte vor. Das Verfahren wird anhand einer Farblackierung eines Felgenhorns zeichnerisch dargestellt.

Zunächst wird auf rohes Metall 11 des Rades eine dünne Schicht mechanisch abgetragen, insbesondere durch Drehen, um eine Egalisierung der Fläche mit hoher Genauigkeit zu erreichen. Nachfolgend werden bei der Ausgestaltung der Fig. 2a-2c zwei unterschiedliche Farbschichten 12, 13 aufgebracht. Die einzelnen Schichten 12, 13 werden mit hoher Genauigkeit hinsichtlich ihrer Stärke, d.h. geringen Toleranzen, aufgebracht. Der Auftrag der Farbschichten/Lacke erfolgt industriell durch Applikation mit automatischen Lack-Applikationsgeräten.

In einem weiteren Schritt, der in Fig. 2b veranschaulicht ist, wird ein Teil der äußeren Farbschicht 13 wieder ent- fernt und zwar durch mechanisches Abtragen bzw. spanabhebend, hier wieder durch Drehen, so dass in diesem Bereich 9 wieder die unter der äußeren Farbschicht 13 liegende Farbschicht 12 als Ringfläche erscheint, wie unter Bezug auf die Fig. 1 und la oben beschrieben. Im umgebenden Bereich verbleibt die äußere Farbschicht 13 und bewirkt damit einen zweifarbigen Effekt. Anschließend erfolgt das Aufbringen einer Klarlackschicht 15, sei es durch Pulverbeschichtung (Klarpulvern) oder Klarlackieren oder auch mit anderen transparenten Beschichtungsmaterialien, wie der letzte Schritt in Fig. 2c zeigt.

Hierdurch kann ein Rad mit einer mehrfarbigen, hier zweifarbigen, Ausgestaltung seiner sichtbaren Bereiche herge- stellt werden. Als erste Farbschicht sind alle ünifarben darstellbar. Als zweite Farbschicht sind alle Unifarben, aber auch Effektlacke, wie z.B. Metalliclacke, möglich.

Vorstehendes Vorgehen ist das bevorzugte. Allerdings ist insbesondere in Spezialfällen auch ein Vorgehen möglich, wie es die Fig. 3a-3e in vereinfachter Darstellung einer etwas abgewandelten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen. Zunächst wird auf den Metallträger 11 des Rades nach mechanischer Egalisierung wiederum eine Grundfarbschicht 12 aufgebracht. Im Weiteren in Fig. 3b dargestellten Schritt wird diese erste Grundfarbschicht 13 in einem Bereich 9 wieder teilweise entfernt, so dass sie die Radoberfläche nur in einem Teilbereich bedeckt.

Anschließend erfolgt wieder eine vollflächige Aufbringung einer weiteren Farbschicht 13, die sowohl die Farbschicht 12 als auch den Bereich 9 abdeckt, in dem die Farbschicht 12 in der oben beschriebenen Weise mechanisch bzw. spanabhebend entfernt wurde, während die zweite Farbschicht 13 im umgebenden Bereich verbleibt.

In einem weiteren in Fig. 3d dargestellten Arbeitsschritt wird sodann die zuletzt aufgebrachte Farbschicht 14 durch mechanische Bearbeitung (hier Drehen) wiederum entfernt und zwar so weit, dass im Bereich 9 wiederum die ursprünglich aufgebrachte erste Farbschicht 12 erscheint, während im Bereich 9 die zuletzt aufgebrachte Farbschicht 13 verbleibt.

Anschließend wird wiederum ein Klarlack 14 als Schutzüberzug aufgebracht.

Hierdurch können zwei unterschiedliche Farbschichten auf der stirnseitigen Oberfläche eines Leichtmetallrades aufgebracht werden und damit wiederum Zwei- bzw. auch Mehrfarbigkeit erreicht werden.

Beide an einfachen Beispielen beschriebene Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines oberflächenbeschichteten Rades bzw. zur Oberflächenbeschichtung eines Rades können in offensichtlicher Weise auch zur Her- Stellung von weiteren, mehreren Farbschichten in unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche des Rades eingesetzt werden, um Mehrfarbigkeit mit drei oder mehr Farben zu erreichen. Bei der Ausgestaltung der Fig. 4 weist das Felgenhorn an seiner Außenseite eine Vertiefung im Metall auf, in welche die Schichten (Färb- und Transparentschichten) eingebracht werden. Die Bearbeitung zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Ausgestaltung erfolgt in gleicher Weise, wie zu den 2a-2c bzw. Fig. 3a-3e beschrieben.

Be zugs zeichenl i s te

1 Rad

2 Nabe

3 Lochkreis

4 Lochkreisbohrungen

4a Befestigungsschrauben

5 Speichen

5a Fenster

6 Felge

7 Felgenbett

8 Felgenhorn

9 Bereich mit sichtbarem Farbring 9a Ringbereich

10 Ausdehnung/Ausfräsung

11 Metallträger

12, 13 Farbschichten

14 transparente Schicht (Klarlack)

Λ2,

Claims

Patentansprüche

Fahrzeugradkomponenten, einschließlich Fahrzeugräder, mit einer Oberflächenbeschichtung, gekennzeichnet durch hochpräzise mechanisch bearbeitete mit einer Beschichtung versehene Bereiche, wobei die Beschichtung mindestens zwei übereinander lackierte Farbschichten (7; 13, 14) aufweist, von denen mindestens eine erste Farbschicht (7; 14) in sichtbaren Teilbereichen (5) des Metallkörpers (1; 11) freiliegt, indem eine sie bedeckende zweite Farbschicht in diesen durch diese nicht bedeckten Teilbereiche (16) mechanisch entfernt ist.

Fahrzeugradkomponenten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zumindest die Farbschichten überdeckende transparente Schicht.

Fahrzeugradkomponenten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine nur einen Teilbereich (15) des Körpers (1; 11) bedeckende Farbschicht (7; 14) eine äußere Farbschicht der Beschichtung ist.

4. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Metallkörpers, insbesondere von Fahrzeugradkomponenten, einschließlich Fahrzeugrädern, durch Auftragen einer Be- schichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkör- per zunächst zumindest in zu beschichtenden Bereichen mechanisch bearbeitet wird, anschließend nacheinander mindestens zwei Farbschichten (13, 14) aufgebracht werden, und mindestens eine Farbschicht in einem Teilbereich (16) des Rades (11) durch mechanische Bearbeitung entfernt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Aufbringen und mechanischem Abtragen eines Teilbereichs zumindest einer Farbschicht eine Klarlackschicht (17) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aufbringen zweier Farbschichten (13, 14) eine erste Farbschicht (13) in einem Teilbereich (16) der Oberfläche des Rades vor dem Auftragen einer weiteren Farbschicht (14) zumindest teilweise entfernt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zuletzt aufgetragene weitere Farbschicht (14) so weit mechanisch entfernt wird, bis in den verbliebenen Teilbereichen (15) die weitere Farbschicht (14) vollständig entfernt ist und eine darunter liegende Farbschicht wieder erscheint.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Entfernen eines Teils mindestens einer Farbschicht durch Drehen und/oder Fräsen erfolgt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klarlackschicht durch Klarlackpulvern oder Klarlackieren aufgebracht wird.