用于支撑车辆轮胎的轮圈的制作方法

某些类型的车辆(特别是汽车)在速度和加速度方面确保重要的性能水平。

显然，对于相同功率的发动机而言，在低质量的车辆的情况下能够获得优秀的性能水平，这是因为低质量的车辆可以更容易地加速(或减速)(它们具有较低的惯性)。

出于这个原因，已知使用其上安装有轮胎的轮圈，其由轻合金(特别是铝合金和镁合金)和/或基于碳纤维的复合材料制成，其提供优异的机械性能和极低的重量。

在由轻合金制成的轮圈中，与安装车辆的轮毂的连接是简单的，并且不会引入可能导致轮圈破裂或劣化的任何临界点(critical point)：轮圈的设置有用于容纳相应的螺栓的孔的中央表面与轮毂并列且在紧固螺栓后保持在轮毂上。

当采用由复合材料制成的轮圈时，由于机械载荷将会局部化在螺栓处，随之带来复合材料在紧固这些螺栓的区域处局部破裂的风险，因此不能重复相同的结构。

为了克服这样的缺点，已知使用夹持盘，在将螺栓紧固在轮毂上的步骤中通过压紧轮圈来将轮圈固定在夹持盘之间：这样的实施方案使得可以代替轮圈执行有效的锁定，但是这意味着强制轮圈的形状(中央区域必须是平坦的，以能够被夹在盘之间)并且这增加了车辆轮毂和轮圈之间的界面表面的数量。

第一个问题本质上是美学上的，但是非常重要的是，在汽车领域中，每个汽车制造商都有必须保持的自己的风格，因此不可能所有制造商都采用具有夹在相应的紧固盘之间的平坦中央表面的轮圈。

另一方面，第二个问题本质上是技术上的：增加界面表面的数量增加了机械游隙存在的可能性，随着时间的推移，这会折损车辆的稳定性和安全性。

此外，应注意的是，这种可能的机械游隙会在恶劣的操作条件下被放大：特别是，在多次制动车辆的操作之后，制动器的盘将受到特别强的发热，这种发热将传递到轮圈；在强的发热的情况下，轮毂、紧固盘和由碳制成的轮圈的中央部分将由于它们由相互不同的材料制成而经受不同的热膨胀。

本发明的目标在于通过提供一种用于支撑车辆轮胎的轮圈来解决上述缺点，所述轮圈由具有任何外观和形状结构的复合材料制成，所述外观和形状结构符合将要装配该轮圈的车辆的设计所施加的风格要求。

在该目标内，本发明的目的在于提供一种用于支撑车辆轮胎的轮圈，所述轮圈由复合材料制成，所述轮圈能够直接结合到安装车辆的轮毂。

本发明的另一目的在于提供一种用于支撑车辆轮胎的轮圈，所述轮圈由复合材料制成，即使在高温条件下，所述轮圈也是安全且机械稳定的。

本发明的另一目的在于提供一种用于支撑车辆轮胎的轮圈，所述轮圈成本低，容易且可行地实现，并且使用安全。

通过由基于碳纤维的复合材料制成的用于支撑车辆轮胎的轮圈实现在下文中将变得更加显而易见的这种目标以及这些和其他目的，所述轮圈的特征在于，所述轮圈包括在所述轮圈的中央区域的插入件，所述插入件由金属材料制成，被设计成固定到相应的车辆的轮毂，所述插入件在插设有至少一个界面膜的情况下结合在由复合材料制成的外部轮廓层压壳体之间，所述至少一个界面膜的厚度可以在0.05mm和1.0mm之间变化，所述界面膜由优选地选自环氧聚合物、聚氨酯聚合物、丙烯酸类聚合物、硅氧烷聚合物、聚酰胺聚合物、玻璃纤维及它们的组合中的材料制成。

从下面在附图中以非限制性示例的方式示出的对根据本发明的用于支撑车辆轮胎的轮圈的优选但非排他性的实施例的详细描述中，本发明的进一步特征和优点将变得更加显而易见，其中：

图1是根据本发明的用于支撑车辆轮胎的轮圈的剖视图；

图2是图1的放大图；

图3是根据本发明的轮圈的部分剖视的前视图；

图4是图3的放大图。

具体参照附图，附图标号1总体上表示用于支撑车辆轮胎的轮圈。

根据本发明的轮圈1由基于碳纤维的复合材料制成：实质上，其因此将通过稳定地结合到树脂基质的结构碳纤维构成(结构碳纤维按照对于在安装车辆的运动期间产生的应力最佳响应这样的方式来布置)。

轮圈1包括插入件2，插入件由布置在轮圈1的中央区域的金属材料制成，插入件被设计成固定到相应车辆的轮毂。

插入件2耦接在由复合材料制成的外部轮廓层压壳体3之间。术语“层压壳体”3用于包含任何形状(包括球形、圆柱形以及可想象的形状)的复合层压件的所有可能的实施方式。

有利地，至少一个界面膜4介于插入件2与层压壳体3之间，至少一个界面膜的厚度可以在0.05mm和1.0mm之间变化。

相对于根据本发明的轮圈1上的大多数可能的应用，膜4的理想厚度是包括在0.2mm和0.8mm之间的厚度。

界面膜4将由优选地选自以下项中的材料制成：环氧聚合物、聚氨酯聚合物、丙烯酸类聚合物、硅氧烷聚合物、聚酰胺聚合物、玻璃纤维以及它们的组合。

特别参照毫无疑义的可行且应用性的意愿的实施例，插入件2可以有利地由高机械强度铝合金制成。

特别地，将优选地使用铝合金，所述铝合金优选地选自根据ASTM标准的以下铝合金：称为Avional(阿维昂铝合金)的属于2000系列的铝合金(Al/铜合金)、属于3000系列的铝合金(Al/锰合金)、属于4000系列的铝合金(Al/硅合金)、称为Peraluman(佩拉卢曼铝合金)的属于5000系列的铝合金(Al/镁合金)、称为Anticorodal(安奇可罗达耐蚀铝合金)的属于6000系列的铝合金(Al/硅和镁合金)、属于7000系列的铝合金(Al/锌和镁合金)、属于8000系列的铝合金(混合合金)以及属于9000系列的铝合金(实验系列)。

然而，并不排除使用其他金属材料(特别是通过不同金属构成的合金)来设置插入件2的可能性。

应注意的是，插入件2包括至少一个大体上径向片材5，至少一个大体上径向片材至少部分地逐渐变薄。

这样的片材5将容纳在相应的轮辐6内。

在优异的功能性和安全性的根据本发明的轮圈1的具体实施例中，根据本发明的轮圈1在每个轮辐6内可以有利地包括在轮辐的外周区域的由高度可变形的聚合物材料制成的主体7，并且轮圈1包括在轮辐的中央区域的插入件2的大体上径向片材5。

插入件2的片材5的末端与最靠近由高度可变形的聚合材料制成的主体7的中央的端部对齐并接近该端部。

更简单地说，片材5的末端面对并接近主体7的最中心的部分。

插入件2的任何热膨胀(因为插入件由金属材料制成，因此插入件由于它的温度变化而会经历相当大的尺寸变化)将意味着径向片5的伸长，随之压迫主体7，而不会对由复合材料制成的层压壳体3产生任何损坏。

还应注意的是，界面膜4在预定的阈值温度之上将响应于具有橡胶状弹性变形的应力而有利地软化(随之而改变机械行为，其可能变得诸如在温度降低时允许恢复原始尺寸的例如粘性和/或弹性和/或表现出橡胶状弹性的变形)。

特别地，预定的阈值温度是适当地构成膜4的聚合物的玻璃化转变温度Tg’。

玻璃化转变温度Tg’低于构成轮圈1(特别是构成层压壳体3)的基于碳纤维的复合材料的聚合物基质的玻璃化转变温度Tg”。

还应注意的是，界面膜4完全覆盖插入件2，还限定防止氧化腐蚀、电化学腐蚀和化学腐蚀的保护层。

实际上，在轮圈1的温度变化时，插入件2和层压壳体3将经历尺寸变化(与相应的热膨胀系数成比例)。

金属插入件2的热膨胀系数必然将远远高于复合材料层压壳体3的系数。

出于这个原因，膜4的存在构成这样的优点：在插入件2不会因伸长而损坏层压壳体3的情况下，膜形成膨胀接合件，允许插入件2与层压壳体3之间的滑动。

膜4对插入件2给予的保护还构成防止腐蚀的固体屏：特别是，铝和基于碳纤维的复合材料具有非常不同的电负性值，因此，如果不存在膜4，则界面表面可能会受到电化学腐蚀的影响。

有利地，本发明通过提供一种用于支撑车辆轮胎的轮圈1解决了上面所示的问题，轮圈1由具有任何外观和形状结构的复合材料制成，所述外观和形状结构符合将装配该轮圈1的车辆的设计所施加的风格要求。

方便地，轮圈1可以直接结合到安装车辆的轮毂，而无需插设专用的紧固板。

有利地，即使在高温条件下，根据本发明的轮圈1也是安全且机械稳定的。

有利地，用于支撑车辆轮胎的由复合材料制成的轮圈1容易且可行地实现并且成本低：这样的特性使其成为在使用中肯定是安全的创新。

如此构思的本发明可以有许多修改和变化，所有修改和变化都在所附权利要求的范围内。此外，所有细节都可以由其他在技术上等同的元件来代替。

在示出的实施例中，相对于具体示例所示的各个特征实际上可以与其他实施例中存在的其他不同的特征互换。

实际上，所采用的材料以及尺寸可以根据要求和技术水平而定。

本申请要求优先权的第102017000009997号意大利专利申请(UA2017A000562)中的公开内容通过引用包含于此。

在任何权利要求中提到的技术特征后面有附图标记的情况下，包括那些附图标记的唯一目的是提高权利要求的可理解性，这样的附图标记对通过这些附图标记以示例的方式标识的每个元件的解释没有任何限制作用。