由纤维增强的塑性材料制成的轮子的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种由纤维增强的塑性材料制成的轮子。
【背景技术】
[0002]DE102011087936B3在2013年2月以ThyssenKrupp Carbon Components GmbH的名义公布。它描述了一种由纤维增强的塑料制成的轮子和一种制造这种类型的轮子的方法。根据该文献，轮子的特征在于从轮辋槽越过外轮辋胎圈(轮缘)无中断地延伸到轮盘的增强性纤维的层。轮盘在外轮辋胎圈上消失。制造这种轮子的过程包括将增强性纤维铺设在基本上是筒形的成型工具上。为了建造轮盘，增强性纤维被铺设在基本上筒形的辅助成型工具的轮廓表面上。然后，辅助工具被移走，并且已被铺设的纤维被折叠到垂直于待建造的轮子的旋转轴线的平面中。
[0003]DE102011077834A1 在2012年 12月以Bayerische Motoren Werke AG的名义公布。除了别的以外，它描述了一种用于生产由纤维增强的塑料制成的轮子的方法。因此，应用了使用纤维增强的塑料的喷射成型工艺或者转送成型工艺。轮子通过将由长纤维组成的条插入轮辐以及轮辋而在结构上被增强(加强)。
[0004]DE102010010513A1 在2011 年9月以Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH的名义公布。除了别的以外，它描述了一种用于生产带有由纤维增强的塑料制成的轮辋的轮子的方法。轮盘和轮辋之间的连接是通过预成形轮盘的外围编织建立的。
[0005]DE102005041940B4在2007年3月以ThyssenKrupp Carbon Components GmbH的名义公布。除了别的以外，它描述了一种由纤维增强的塑料制成的轮子以及一种制造这种轮子的方法。根据该发明的轮子包括至少部分地限定所生成的轮子的几何形状的辅助工具。这个辅助工具被编织的软管包裹，该编织的软管被插入所生成的轮子的旋转轴处的中心孔，被展开并且然后被反转。
[0006]W013083123在2013年6月以ThyssenKrupp Carbon Components GmbH的名义公布，并示出了一种具有由纤维增强的材料制成的轮辋的轮子。该文献公开了通过在轮辋的向心轮廓的旁边铺放轮盘的至少两个局部层的成型的连接区域来将轮盘的至少两个局部层连接到轮辋而在轮盘与轮辋之间形成的连接。同样的，本文献还公开了制造所述轮子的方法。
[0007]W013083500在2013年6月以ThyssenKrupp Carbon Components GmbH的名义公布，并且示出了具有轮毂的轮子。轮毂的轮辐由纤维增强的材料制成并且包括线性纺织绞股，它从轮辋到轮毂来回延伸至少一次而没有中断。纺织绞股的两端被铺设在轮辋的向心轮廓的旁边。同样的，该文献还公开了制造所述轮子的方法。
[0008]现存轮子概念的问题可能是由轮辐结构或轮盘以及轮辋之间的机械连接的不足引起的。
[0009]W013083729在2013年6月以同样的申请人名义公布。它描述了一种由纤维增强的材料制成的轮子。该轮子包括位于该轮子的中心的插入物，该插入物被部分地嵌入在复合材料中。
【发明内容】
[0010]本发明的一个目的是提供一种轮子，该轮子至少部分地由纤维增强的塑料材料制成并且能够提供改进的承载能力。本发明的另一目的是提供一种制造上述轮子的方法。
[0011]从现有技术来看，已知多种由复合材料制成的轮子。这些轮子没有足够的承载能力，尤其是在汽车运动应用中更是如此。根据本发明的轮子能够提供更好的性能和更轻的重量。
[0012]根据本发明的轮子通常包括轮辋和具有连接到轮辋的多个轮辐的轮心。多个轮辐包括从轮辐的径向外端突出的至少一个搭板。轮辋包括开口，这些开口对应于轮辐的横截面(最好是轮廓锋利)并且被布置成对应于至少一个搭板。在安装位置，至少一个搭板延伸穿过轮辋中的相关的开口。这些开口通常布置在轮辋槽和/或外胎圈座和/或外峰和/或外肩部的区域中。优选地，至少一个搭板在其结合至轮辋的位置至少部分地沿轮辋的周向方向和/或轴向方向布置。通常，至少一个搭板被布置成与轮辋相切，并且沿着外轮廓。通常，至少一个搭板在外侧上至少部分地被至少一个额外的材料层覆盖，例如，将复合材料缠绕在外表面上。如果需要，额外的材料层包住增强环。轮心可以包括轮缘，该轮缘具有至少部分地嵌入到其中的插入物。在优选实施方式中，轮子可以包括使轮辋与插入物直接互连的增强纤维束。在一个变型中，增强纤维束从轮辋开始，沿着轮辐继续，包裹插入物，沿着轮辐继续，并且终止于轮辋。插入物可以包括嘴孔，其中增强纤维束横跨插入物。轮辐可以包括融合到轮辋边缘中的中间肋。该中间肋可以包括沿着中间肋继续并且终止于轮辋的增强纤维束。增强纤维束可以在轮辋边缘上延伸成环。至少一个轮辋边缘可以包括周向增强环，该周向增强环被轮辋和/或至少一个轮辐的复合材料包围。轮辐的壁厚可以沿轮缘的方向增加，以改进负载分配。可选地或者另外，轮辐的横截面可以沿轮辋的方向变宽。轮辐可以包括漏斗状的外部部分。
[0013]根据本发明的制造轮子的方法在原则上包括下面的方法步骤:提供稍后被至少一个额外的材料层覆盖的轮辋或者轮辋的一部分。在轮辋中以沿周向方向分布的方式产生多个开口。当通过激光切割来形成开口时，可以得到良好的结果。提供包括多个轮辐的轮心，其中轮辐的外端包括至少一个搭板。然后，使搭板穿过开口。将搭板布置在轮辋的外表面上。为了改进负载传递，搭板在表面上扩张。将搭板结合到外表面上。通常，至少一个额外的材料层从外侧布置到搭板上，从而从外侧围绕搭板。额外的材料层可以形成至少一个外轮辋边缘的一部分。在一个变型中，额外的材料层围绕增强环，如所描述并且如附图所示出的。
[0014]在优选实施方式中，轮辋和轮心由复合材料制成，优选由嵌入到基体材料(如，环氧树脂)中的碳纤维和/或克维拉纤维和/或玻璃纤维和/或材料纤维等制成。基体可以通过树脂转送成型工艺(RTM)和/或以预浸渍休的形式添加，在预浸渍体中，纤维已被布置在仍未固化的基体中。可以在发生基体固化之前，通过胶和/或缝合将多个纤维层和/或纤维束附接到彼此。如果合适，轮辋可以由不同的材料制成，如金属。
[0015]根据本发明的轮子可以被用于例如车辆，例如摩托车、汽车、卡车或自行车。然而，也不限于这些应用领域，并且还可以用于任何其它的领域，例如飞机。
【附图说明】
[0016]从下面给出的详细描述以及附图，这里所述的发明将被更充分地理解，其不应当被考虑作为将所述发明限制到所附的权利要求。附图示出了:
[0017]图1是根据本发明的轮子的前上立体图；
[0018]图2是根据图1的轮子的后上立体图；
[0019]图3是根据图1的轮子的制造的早期步骤；
[0020]图4是根据图1的轮子的制造的中间步骤；
[0021]图5是根据图1的轮子的制造的后期步骤；
[0022]图6是根据图1的轮子的制造的后期步骤的不同视图；
[0023]图7是另一个实施方式的前立体图；
[0024]图8是根据图7的轮子的后立体图；
[0025]图9是根据图7的轮子的前视图；
[0026]图10是根据图9的线DD的截面图；
[0027]图11是根据图10的细部E;
[0028]图12是根据图7的轮子的部分切除图；
[0029]图13是插入件的侧视图；
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