复合轮及插入件的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种具有由复合材料制成的轮中心部的轮和一种布置在该轮的轮中心部处的插入件。
【背景技术】
[0002]WO 2013083729以同一申请人的名义于2013年6月公开。该文件涉及一种由纤维增强材料制成的高性能的轮。该轮包括在轮毂区域中的插入件，该插入件部分地嵌入至复合材料中。插入件包括可由金属或陶瓷材料或纤维增强材料制成的加强嵌体。
[0003]WO 13000009以Carbon Revolut1n Pty Ltd的名义于2013年I月公开。该申请涉及一种用于将复合轮附接至安装件、提供复合材料的改进负载的附接装置。所述附接装置包括细长的紧固件部件，该细长的紧固件部件插入到至少一个紧固孔和相应的紧固螺母中。套管构造成延伸至复合轮的附接孔中。在不损害复合轮的情况下，所述装置允许相对于紧固螺母结实地紧固至安装件。
[0004]JP 2128958以Honda Motor C0.，Ltd的名义于1990年5月公开。其涉及一种复合轮。在盘形区域中，轮包括由纤维增强树脂制成的插入件，该纤维增强树脂与周围的纤维增强树脂相比具有增大的抗蠕变性能。插入件具有盘状形状并通过热压模制工艺插入到具有本体的单件中。
[0005]WO 13083500以ThyssenKrupp Carbon Components GmbH的名义于2013年6月公开。其涉及一种轮，该轮包括轮辐条盘，该轮辐条盘包括由线性纺织股线制成的轮辐。在根据该文件的轮中，轮辐由从轮辋至轮毂又返回至轮辋而连续延伸的线性纺织股线形成。轮毂可由金属或纤维增强塑料制成并且包括凹槽或销型凸出部，纺织股线通过/绕过凹槽或销型凸出部而偏转。
[0006]WO 11000070以Plascar Industria de Componentes Plasticos LTDA的名义于2011年I月公开。该申请涉及一种轮，该轮由包括热塑性基体和合成纤维的均匀混合物的聚合复合材料制成且通过注入工艺制成单件。该文件还描述了在轮的轮毂区域中使用不同类型的金属插入件以增强轮与车辆的连接。
[0007]从现有技术所知的轮一般不具有相对于轮重量的足够的负载能力。
【发明内容】
[0008]本发明的一个目的是提供一种与现有技术相比具有改进的性能的轮。
[0009]在一实施例中，根据本发明的轮包括轮辋和轮中心部。至少轮中心部由复合材料制成且包括插入件。插入件具有带有前垫和后垫的层状设置，前垫和后垫相对于彼此间隔一定距离并至少部分地嵌入至复合材料中。前垫和后垫负责优化负载在该轮所附接的车辆的轮辋和轮毂之间的传递和分布。根据应用的领域和所传递的负载，至少一个中间垫可布置在前垫和后垫之间。
[0010]为了优化负载的传递，至少一个增强纤维层布置在前垫和后垫之间。在成品中，纤维嵌入至基体材料中。在具有改进性能的轮的变型中，至少一个增强纤维层附接至轮辋并因此在插入件和轮辋之间提供机械连接。至少一个增强纤维层可延伸穿过在轮辋中的至少一个横向开口。它接着靠近轮辋的外表面附接至轮辋。如果合适的话，它可在外部例如由复合材料的附加层覆盖。
[0011]为了使产生的机械负载具有良好且均衡的分布，至少一个垫大体上具有围绕中心开口的环形形状。为了在径向方向上相对于轮毂支撑轮，至少一个垫可具有延伸至中心开口中并结合至支撑件中的径向凸出部，支撑件在轮的安装好位置中与车辆的相应的轮毂相互作用。
[0012]至少一个垫可通过至少一个机械部件互连至复合材料。当至少两个垫通过延伸穿过复合材料的至少一个机械部件彼此机械地互连时，就可得到好的结果。互连至少两个垫的机械部件可预计限定垫之间的距离。
[0013]至少一个机械部件可例如包括衬套和/或细丝和/或销和/或锥体和/或反锥体。机械部件可形成垫的部分或者例如通过胶合和/或铆接和/或缝制和/或焊接和/或压配合附接至垫。例如，当垫包括细丝(例如分别成行的一束纤维)可插入通过其中的凹槽(孔)时，就可得到好的结果，细丝延伸穿过若干垫和若干增强纤维层(相应地复合材料层)并通过细丝将若干部件连接在一起。可替代地或者另外地，若干垫和复合材料层可通过铆钉和/或螺栓连接在一起。铆钉和/或螺栓可在复合材料的增强纤维所嵌入其中的基体固化之前和/或之后应用。机械部件可包括适合于接收螺栓的衬套，轮通过该螺栓可附接至车辆的轮毂。
[0014]至少两个垫可包括彼此对应布置的至少一个外周开口和/或至少一个凹槽，使得它们适于接收延伸穿过二者的至少一个机械部件。优选地至少一个垫由金属、例如金属板制成。至少一个垫可具有带有非平面侧的三维形状，即突出至平面外的三维形状。
[0015]—种用于组装根据本发明的轮的方法，大体上包括以下方法步骤:在若干增强纤维层之间布置前垫和后垫。在与产品的最终形状相关的模具中布置垫和增强纤维层。模具优选地包括定位机构，以相对于模具精确地定位垫。如果尚未出现，将增强纤维嵌入至基体材料中。在进一步的步骤中固化基体材料。如果合适的话，至少一个中间垫布置在前垫和后垫之间。为了改善机械的稳定性和精度，垫可通过至少一个机械部件彼此互连。机械部件可例如出自以下部件的组或它们的组合:细丝、衬套、螺栓、销。根据设计，至少一个机械部件在基体固化之前和/或之后应用。在变型中，预组装的轮辋在基体材料固化之前布置在模具中。所述轮辋可由复合材料和/或金属合金、例如铝制成。为了改善稳定性和机械持久性，增强纤维层的纤维布置在横向开口中并附接至轮辋的外部。如果合适的话，纤维从外部被附加的材料层覆盖。
[0016]在复合材料附接至垫之前，当至少垫的表面暴露于表面处理时，可取得好的结果。根据应用的领域，例如就结合的强度和耐久性而言，喷砂处理和/或通过底漆涂覆大体上具有积极的效果。
【附图说明】
[0017]根据此处以下所给出的详细描述和附图，将更加充分地理解此处所描述的本发明，该详细描述和附图不应当认为是对在所附权利要求中所描述的本发明的限制。
[0018]图1以部分切开的方式在透视图中示出了轮；
[0019]图2以比例增大的方式示出了根据图1的细节A;
[0020]图3示出了轮中心部的组装；
[0021]图4在透视图中示出了插入件的第一实施例；
[0022]图5在正视图中示出了根据图4的插入件；
[0023]图6示出了根据图5的插入件沿着截面线DD的截面图；
[0024]图7在分解图中示出了根据图3的插入件；以及
[0025]图8在分解图中示出了插入件的第二实施例。
【具体实施方式】
[0026]当结合附图阅读时，能够更好地理解前面的
【发明内容】
和优选实施例的以下的详细描述。为了说明本发明，若干实施例目前都是优选的，其中，相同的附图标记编号在所有附图的若干视图中代表相同的部分，然而，可以理解的是，本发明不限于所公开的具体方法和手段。
[0027]图1以部分切开的方式示出了根据本发明的轮I的实施例，使得轮的内部变成可见的。
[0028]轮I包括轮辋2和轮中心部(轮辐结构)3。轮中心部3包括若干个轮辐4，轮辐在它们的外部端部处结合至轮辋2中而在它们的内部端部处结合至轮缘5中。以上所描述的部件主要由复合材料6制成，该复合材料包括嵌入基体材料中的增强纤维。复合材料通过树脂传递成型(RTM)和/或涂覆预浸材料和/或注射成型而制成。特别在对于例如用于跑车的高性能的轮的情况下，一个技术问题是在轮I和轮I所附接的车辆的轮毂(均未详细示出)之间的负载传递。为了一般性的介绍该问题，申请人因此援引同一申请人的公开文件W02013083729。
[0029]轮缘5包括第一实施例的插入件10，该插入件具有如将在随后更详细地描述的特别的设计。
[0030]图2以比例增大的方式示出了根据图1的细节A。插入件10在复合材料6在圆周方向上被切掉90°角以上的区域中是部分地可见的。图3以示意性方式示出了轮中心部3和插入件10的组装。图4以单独的方式在透视图中示出了插入件10。图5在正视图中示出了插入件10以及图6在根据图5的截面线DD的截面图中示出了插入件10。图7在相对于X方向的分解图中示出了插入件10。图8示出了插入件10的变型。
[0031]正如可在图1至8中看出，插入件10包括层状设置，该层状设置与现有技术相比具有若干优点，例如与从现有技术所知的轮相比具有改善的负载能力和性能。在所示的实施例中，插入件1包括前垫11、后垫12和至少一个中间垫13。根据应用的领域和轮I的尺寸，可以不使用至少一个中间垫13。
[0032]每个垫11、12、13包括相对于X方向彼此同轴布置的若干外周开口 14。开口 14适于接收用于负载施加和传递的衬套15。在所示的实施例中，衬套15同时用于通过螺栓17(仅示出一个)将轮I附接至轮毂(未详细示出)。因此，衬套15的每一个包括适于接收螺栓17的阶段孔16。
[0033]可替代地或者另外地，插入件10可包括其它机械部件，该其它机械部件邻近或者延伸穿过至少一个垫11、12、13布置并且改善了在复合材料6和插入件10之间的机械的相互作用，插入件如图1中所示嵌入并且至少部分地嵌入至复合材料6中。
[0034]图3示意性地示出了轮中心部3和插入件10的组装。所组装的部件以分解的方式示出。事实上，垫11、12、13和复合材料层7彼此上下堆叠(分层堆积)。在第一步骤中，若干垫
11、12、13布置在根据预定图样所切割的若干增强纤维层7之间，所述预定图样与插入件10的垫11、12、13和要制成的轮I有关。增强纤维层7自身可包含若干增强纤维层。增强纤维层7可包括增强纤维的织物。
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