CN103796875B - 车轮的轮辋和具有该轮辋的车轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有轮辋的车轮或车轮的轮辋，该轮辋由纤维增强塑料材料以多层的纤维增强塑料半成品（11a，11b，12a，12b，21，31）的形式构成，所述多层的纤维增强塑料半成品在压制装置中在供给热量的情况下被成形为成品构件，所述轮辋如通常标准那样包括一轮辋底（1），在该轮辋底的两侧连接有轮辋斜肩（2），该轮辋斜肩转而过渡到轮辋边缘（3），其中，所述轮辋底（1）由一直延伸到所述轮辋边缘（3）的基础层合物（10）的多个层（11a，11b，12a，12b）构成，在这些层之间，在所述轮辋斜肩（2）以及所述轮辋边缘（3）的区域内插置有另外的层（21，31）。优选所述另外的层（21，31）具有基本上沿切向的纤维取向。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有轮辋的车轮或车轮的轮辋，该轮辋由纤维增强塑料材料以多层的纤维增强塑料半成品的形式构成，所述多层的纤维增强塑料半成品在压制装置中在供给热量的情况下被成形为成品构件，其中，所述轮辋如通常标准那样包括一轮辋底，在该轮辋底的两侧连接有轮辋斜肩，该轮辋斜肩转而过渡到轮辋边缘。
背景技术
关于技术背景，例如可参阅DE 30 06 227 C2或DE 101 45 630 A1。在此需要明确指出的是：所说纤维增强塑料半成品的概念应该非常普遍地理解为柔性的以及在一定面积上连接起来的、主要为面状的且较薄的材料复合体，该材料复合体例如可以构造成宽的带材或者其他面状材料片段的形式。
将纤维增强的、特别是碳纤维增强的塑料材料用于车辆、特别是机动车的车轮或至少是轮辋，能够实现特别小的构件重量，由此，所谓的非簧承质量可以保持得很小，众所周知这样是非常有益的。然而，所需构件刚性的实现却会成为问题。
发明内容
针对于上述问题，需要为前文所述的轮辋提供一种有利措施，这正是本发明的目的所在。
为此，本发明提供一种车轮的轮辋，该轮辋由纤维增强塑料材料以多层的纤维增强塑料半成品的形式构成，所述多层的纤维增强塑料半成品在压制装置中在供给热量的情况下被成形为成品构件，其中，所述轮辋如通常标准那样包括一轮辋底，在该轮辋底的两侧连接有轮辋斜肩，该轮辋斜肩转而过渡到轮辋边缘，其特征在于：所述轮辋底由一直延伸到所述轮辋边缘的基础层合物的多个层构成，在这些层之间，在所述轮辋斜肩以及所述轮辋边缘的区域内插置有另外的层。
相应地，本发明还提供一种具有上述轮辋的车轮。
实现这个目的的解决方案的特征在于：轮辋底由一直延伸到轮辋边缘的基础层合物的多个层构成，在这些层之间，在轮辋斜肩以及轮辋边缘的区域内插置有另外的层。本申请还提出了一些有益的发展设计。在此需要指出的是：通过目前的权利要求，针对一种物的主题提出了权利保护(也就是说，当前以装置权利要求的形式撰写)，但是至少一个从属权利要求或者其他有创造性的特征也可以在形式上撰写为方法权利要求(即制造方法)。
根据本发明，由多层纤维增强塑料半成品构造而成的轮辋在承受最大负荷的那个区域内更厚，也就是说，与所谓轮辋底的区域相比，最大负荷的那个区域由更多数量的在制造轮辋时相叠置的半成品层所形成，轮辋底由一直延伸到两个轮辋边缘的、也是包含着多层纤维增强塑料半成品的所谓基础层合物构成。在此，轮辋底、轮辋斜肩和轮辋边缘的概念使用了普遍通用的术语命名并且也可以借助所附的原理示意图加以阐释。
众所周知，按照通常方式，在制造纤维增强塑料构件时将分别具有不同纤维取向的多层纤维增强塑料半成品相互叠置，也就是说，在第一层中，其内所包含的的增强纤维(例如碳纤维)例如主要沿纵向定向；在位于其上的第二层中，优选与之垂直地沿横向定向；以及在另一个位于其上的第三层中，例如相对纵向和横向成﹢/﹣45°角定向。在本发明中，类似的结构设置同样适合于所谓的基础层合物，在该基础层合物中可以设置纤维取向基本上沿切向的层和纤维取向与之形成﹢/﹣45°或90°夹角的其他的层，其中，轮辋的圆周方向被视为切向方向。而如果纤维与此成90°夹角定向，那么这些纤维就基本上平行于具有这个轮辋的车轮的旋转轴延伸。关于这一点，需要指出的是：这些角度数据并非强制性的，而是意欲说明一个角度范围，特别是可以代替沿其中一个或者另一方向相对于切向方向倾斜45°(﹢/﹣)的纤维取向，也可选择例如﹢/﹣60°这样的纤维取向。
目前已经表明：如果在轮辋斜肩和轮辋边缘的区域内在基础层合物各层之间所设置的其他的纤维增强塑料半成品层具有一种基本上沿切向的纤维取向，则对于提高构件刚性是特别有益的，同时还考虑到短时冲击负荷而保证微小的弹性。而关于基础层合物，则那些纤维取向相对切向方向成夹角的层可以由在热成形处理过程中预成形的弧形分段构成，这些弧形分段在将各个层适合于压制装置放置到所谓的预成型模具上时被一起放上，所述预成型模具可以说是压制装置的组成部分。在这个预成型模具上，然后使各层优选通过超声波焊接点固定，其中，优选在唯一一个焊接过程中穿过多个层实施这种所谓的焊接装订(Schweiβ-Heften)。
附图说明
在附图1中以原理示意图的形式示出了本发明轮辋的横剖视图，其中示出轮辋底的一部分，带有轮辋斜肩和轮辋边缘；而在图2中示出了用于该轮辋的预成型模具的局部透视图，带有纤维沿切向定向的、置放于这个预成型模具上的第一层纤维增强塑料半成品。
具体实施方式
首先参考图1，轿车车轮的未进一步示出的轮辋的所谓轮辋底标示为附图标记1，与该轮辋底沿车轮的轴向方向看向外地连接有所谓的轮辋斜肩2，未示出的、套装于轮辋上的充气轮胎以其轮缘安置在该轮辋斜肩上，所述轮缘侧向贴靠在与所述轮辋斜肩2连接的轮辋边缘3上。
轮辋底1由多层式的所谓基础层合物10构成，这里为了简明起见仅仅示出四层的纤维增强塑料半成品，即两个在剖视图中的下层11a和11b和两个位于其上的上层12a和12b。(实际上设置得比这四层更多)。在制造过程中，下层11a首先被敷设到一个预成型模具上(首先参见在图2中可部分看到的、标示有字母P的预成型模具)，其中，纤维在这个最下层11a中基本上沿切向亦即沿轮辋圆周方向定向。在此最下层11a上再敷设另外的下层11b，在该另外的下层中，纤维例如沿车轮的轴向方向亦即垂直于轮辋圆周方向定向。
在敷设此处的两个上层12a和12b之前，仅仅在轮辋斜肩2和轮辋边缘3的区域内叠置地将多个纤维增强塑料半成品层21敷设到预成型模具(P)上或者更确切地说是敷设到已经位于其上的那些层上，在层21中，纤维基本上沿切向地定向。在制造过程的下一方法步骤中，敷设所述基础层合物10的上层中的至少一个层，本例为层12a，而且是既在轮辋边缘3的区域内也在轮辋斜肩2的区域内以及还在轮辋底1的区域内。接着，特别是在轮辋边缘3的区域内敷设多个纤维增强塑料半成品层31，在这些层31中，纤维再次基本上沿切向地定向，此后差不多最后再敷设所述基础层合物10的(数个)最上层12b。在此，由于层21和31从轮辋边缘3起观察大致呈阶梯状减少地将轮辋斜肩2仅仅按比例分摊着完全覆盖，因此能够实现(如可以看到的那样)轮辋斜肩2的一种略显锥形的造型(直径向着轮辋中心平面逐渐变小)。而轮辋底1则理想地具有一种圆柱形的形状，因此基础层合物10的各层可以在那里无交错地简单置放到预成型模具(P)上。
图2示出的是：纤维取向基本上沿切向的最下层11a如何能够在从轮辋边缘3到轮辋斜肩2的过渡区域内被置放到预成型模具P上，利用该预成型模具，然后便能将所有叠置的层(11a、11b、21、12a、31、12b)在压制装置中在供给热量的情况下成型为成品构件，即本发明的轮辋。据此，层11a沿轮辋的圆周方向观察可以包括唯一一个塑料半成品或者是连接起来的、形式上为具有一定宽度的带材的材料复合体或者包括多个依次相继设置的带材段或类似部件作为塑料半成品。沿车轮的轴向方向观察，同样也可以将多个形式上为带材或类似部件的塑料半成品并排地设置或者缠绕或被缠绕到预成型模具P上，以便构成层11a等。在此，如图所示，优选层11a作为预先加固的L-型材被缠绕在从轮辋边缘3至轮辋斜肩2的过渡区域内，该型材的折弯的侧边按规则距离加以切口(切口E)，以便平衡沿着轮辋圆周方向的弯曲。敷设在这层11a上面的、图2中未示出的层11b(在该层中纤维主要是沿车轮的轴向方向或者相对所述的切向方向成45°角定向)则不需要这样的切口并且优选由多个呈弧形预成形的分段组合而成，也就是说，包括多个沿轮辋圆周方向观察依次相继地设置的塑料半成品分段。
Claims (4)
1.车轮的轮辋，该轮辋由纤维增强塑料材料以多层的纤维增强塑料半成品的形式构成，所述多层的纤维增强塑料半成品在压制装置中在供给热量的情况下被成形为成品构件，其中，所述轮辋如通常标准那样包括一轮辋底(1)，在该轮辋底的两侧连接有轮辋斜肩(2)，该轮辋斜肩转而过渡到轮辋边缘(3)，其特征在于：所述轮辋底(1)由一直延伸到所述轮辋边缘(3)的基础层合物(10)的多个层(11a，11b，12a，12b)构成，在这些层之间，在所述轮辋斜肩(2)以及所述轮辋边缘(3)的区域内插置有另外的层(21，31)。
2.如权利要求1所述的轮辋，其特征在于：所述另外的层(21，31)具有基本上沿轮辋圆周方向定向的纤维取向。
3.如权利要求1或2所述的轮辋，其特征在于：所述基础层合物(10)包含纤维取向基本上沿轮辋圆周方向定向的层(11a，12a)和纤维取向与其形成数量级为45°或90°夹角的其他的层(11b，12b)，其中，纤维取向成夹角的所述其他的层(11b，12b)由在热成形处理过程中预成形的弧形分段构成，这些弧形分段在将各个层放置到压制装置的预成型模具上时被一起放上。
4.车轮，其特征在于：该车轮具有如权利要求1至3之任一项所述的轮辋。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |