由纤维增强的塑性材料制成的轮子的制作方法_2

文档序号:9815691阅读:来源:国知局
图14是根据图13的插入件的前视图;
[0031]图15是插入件的立体图;
[0032]图16是插入件沿着图14的截面线FF的截面图。
【具体实施方式】
[0033]与附图结合起来阅读,则更容易理解前面的概述和接下来对优选实施方式的详细描述。为了描述本发明的目的,目前示出的是首选的实施方式,其中贯穿附图的多个视角,相似的附图标记表示相似的部件,但是,可以理解本发明并不限于公开的特定的方法和手段。
[0034]图1示意性地示出了根据本发明的轮子I的前上立体图。图2示出了根据图1的轮子的后上立体图。
[0035]图3示出了轮子I的制造的早期步骤的示意方式。图4示出了轮子I的制造的中间步骤的示意方式。图5和图6示出了轮子I的制造的后期步骤的示意方式。
[0036]根据本发明的轮子I包括轮辋2和轮心3,这里,轮心包括使布置在轮心3的中心处的轮缘5与轮辋2互连的多个轮辐4。在所示实施方式中,轮辋2和轮心3由复合材料制成,优选由嵌入基体材料(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。如果合适,轮辋2可以由不同的材料制成,如金属。
[0037]在所示的实施方式中,在最终状态,轮辋2包括内轮辋边缘10和外轮辋边缘11,轮辋槽12在内轮辋边缘10和外轮辋边缘11之间延伸。靠近内轮辋边缘10和外轮辋边缘11,设置有内胎圈座13和外胎圈座14,这些内胎圈座13和外胎圈座14由内峰15和外峰16与轮辋槽12划定界限。较小直径的轮辋槽12与较大直径的内峰15和外峰16之间在高度上的差距由内肩部17和外肩部18桥接。
[0038]通过稍后详细解释的机械上有利的方式使轮辐4与轮辋2互连。
[0039]所示轮子I的轮辐4具有开放式截面,当沿轮子I的轴向方向(X轴)观察时,能够从内侧和外侧接近所述开放式截面,并且其较容易制造。每个轮辐4都包括中间肋7和两个侧边缘6,在所示的实施方式中,当横向于径向进行切割时,其本身具有U形横截面。侧边缘6和中间肋7在后侧借助于横壁8互连,在所示实施方式中,该横壁位于侧边缘6的内端。
[0040]在所示实施方式中,轮缘5包括插入物9,例如,如图13到图16所示,该插入物至少部分地嵌入在轮心3的复合材料中。
[0041]如图11示意性地示出的,插入物9可以与从轮心3沿着相应轮辐4的径向无中断地延伸到轮辋2中的复合材料的一定量的纤维23互相作用。在优选实施方式中,所述纤维主要布置在中间肋7中。如果纤维至少部分地围绕插入物9,那么可以实现好的结果。如图11的截面图所示,示意性地由虚线23表示的纤维23从轮辋2开始,延伸进入到轮辐4中,围绕插入物9的梁24,沿着轮辐4在相反方向上延伸,并且终止在轮辋2的端部中。
[0042]现在将结合图3到图6更详细地解释轮子I的制造。
[0043]如可从图3中看到的,在第一阶段,提供彼此独立地制备的轮辋2和轮心3。这里,这些部件均是以理想的方式示出的。应当理解的是,在轮辋2和轮辐4的组装过程中,通常,至少形成轮辐4的纤维可以是非固态的,从而仍然是可变形的状态。
[0044]在轮辋2中,设置有开口20,其原则上对应于轮辐4的(最终)截面的轮廓。开口20在径向上延伸穿过轮辋2。通过开口 20的与轮辐4的横截面匹配的尖利轮廓的激光切割,可以实现良好的结果。
[0045]在所示的实施方式中,开口20被设置得邻近轮辋2的外侧,位于轮辋槽12、外胎圈座14、外峰16和外肩部18的区域内。可以预见到,开口20接纳在轮辐4的外端处突出的至少一个搭板21。在至少一个进一步的处理步骤中,它们稍后在外侧将会被额外的材料层覆盖。
[0046]如上面所解释的,轮辋2和轮心3的轮辐4最好相互独立地制备,然后再在进一步的步骤中互相组装,由此,轮辐4的搭板21穿过开口 20并且在轮辋2的表面19上向下折叠(由线23表示),如图4中由线22示意性地示出的。搭板的纤维最好被扩张以获得最好的负载引入以及轮辋2和轮心3之间的力的交换。表面19可以在后期的步骤中被覆盖,例如当如下所述使用额外的材料层时。在当前的步骤中,形成轮辋2的径向内截面的材料通常呈固化或半固化的状态。如果适合,其可以作为用于形成轮辐4的静态可成形纤维的工具。
[0047]在进一步的处理步骤中,形成轮辐4和搭板21的复合材料通过设置嵌有增强性纤维的树脂而被固化。而且,插入物9被嵌入在轮缘5中。这个步骤通常通过“将轮心3和插入物9插入相应的模具(S卩,成形工具,未详细示出)中,关闭该模具,并且开始基体材料的固化处理”来实现。如果适合,轮辋2也可以被包括在模具中或形成其一部分,例如,作为模具的壁。
[0048]当稍后形成轮子I的纤维被组装时,如图4所示,它们最好处于半成品状态。可选的或者另外的,纤维至少部分地处于干的状态。然后,例如,通过将真空和/或压力施加到模具而加入基体材料。
[0049]在复合材料的基体材料充分固化之后,轮子将具有如图5和图6所示的形状。搭板21的纤维延伸穿过轮辋2,然后在周向方向上和/或横向方向上在轮辋2的外表面19中或沿着轮辋2的外表面19延伸。搭板21沿着外轮廓而行,分别牢固地集成到外表面19中。开口 20通常被完全填满,从而不再存在开口。如果合适,外表面19可以被额外的复合材料或者其它覆盖物至少部分地覆盖。为了制造轮辋2和轮心3,通常需要两个分开的工具。
[0050]在图5和图6中,以前后立体图示出了在固化形成轮心3的纤维之后的组装的轮子
Iο如所看到的,轮辐4穿过轮辋2,并且终止在搭板21中,该搭板向下折叠、扩张并且与轮辋2结合。由于这些附图仅仅是示意性的,所以搭板的形状和布置也只是示范性的。开口20不再是可见的,这是因为这些开口已经完全被复合材料填满。通常,轮辐4穿过轮辋的区域和搭板21被额外的材料层覆盖,这些额外的材料层是在相同的或不同的处理步骤中施加的。当复合材料的至少一个额外的层38沿周向方向附接和/或缠绕到形成轮辋2的一部分的外表面19上从而至少部分地覆盖表面19时,可以实现良好的结果。通常,在最终的产品中,搭板21是不可见的,这是因为它们与轮辋2结合。搭板21可以在形成周向环片段的切向方式上互相重叠。沿轴向方向布置的搭板21可以缠绕布置在轮辋边缘中的增强环。
[0051]图7到图12示出了根据本发明的轮子I的另一个实施方式。关于一般的描述和制造方法,可以参考上面的详细描述所提到的内容。图9示出了根据图7和图8的轮子I的前视图。图10示出了沿着图9的截面线DD的截面图。图11以放大的方式示出了根据图10的细部
12以局部剖切的方式示出了根据图7到图11的轮子I,并且用虚线示出了隐藏的线。图13到图16示出了根据图7到图12的嵌入到轮子I中的插入物9。
[0052]相比于图1和图2示出的实施方式,所示的变化包括轮心3的轮辐4与轮辋2之间的不同连接。如图7中可以看到的,中间肋7汇入得非常接近外轮辋边缘11的前面并且(在截面图中)几乎切向进入到外轮辋边缘11中。这在该区域中提供了纤维的有利布置,且因此提供了非常高的负载水平的改进的负载应用和分布。
[0053]如可在图7和图8中看到的,轮辐4的横截面在轮辋2的径向向外方向上变宽,并且通向呈漏斗形的外部部分25,然后汇入到轮辋2中。因此,侧凸缘6、中间肋7和横壁8的壁厚减小。如可在根据图11的详细截面图中看到的,中间肋7的壁厚在轮心方向上明显增加一个因子。根据应用的领域和设计,当将最薄的壁区域与最厚的壁区域相比时,该因子
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