用于制造轮圈的方法以及相应的轮圈、运转轮和自行车与流程

本发明涉及一种用于制造用于肌肉动力车辆(比如，自行车)的具有层结构的轮圈的方法。

背景技术：

根据现有技术，从DE 10 2007 042 198 A1已知一种用于制造轮圈的方法。其中，具体提出了用于制造用于轮胎轮圈(尤其是用于夹钳轮圈)的轮圈环的方法。

其中，说明了以下步骤：提供由硬化复合纤维材料制成的外部轮圈轮廓；提供塑料模具元件；提供由复合纤维材料制成的至少一个顶层；在外部轮圈轮廓的内部径向地插入塑料模具元件；以及将顶层相对于塑料模具元件以及外部轮圈轮廓定位，以使得顶层的至少一个/至少一部分从塑料模具元件延伸至外部轮圈轮廓的外部。此外，该较老的印刷出版物涉及一种用于在轮圈环上安装由复合纤维材料制成的轮辐的方法。最后，该较老的印刷出版物还涉及轮圈环、夹钳轮圈(clincher-rim)以及具有夹钳轮圈的自行车。

从WO 2011/096805 A1也已知一种用于制造增强纤维产品的装置和方法。具体地，其中公开了圆环形的增强纤维复合产品。

用于携带轮胎的轮圈已在车辆上使用了很长时间。这种轮圈用于内燃机驱动的车辆，比如汽车、卡车或其它多功能车辆，而且也用于肌肉动力的车辆，比如，自行车。

在自行车领域中，已证明不同的材料——所称为的铝轮圈、钢轮圈、钛轮圈以及所称为的复合材料轮圈是成功的。通常，这些复合材料轮圈可被视为包括不同材料的轮圈。这种复合材料轮圈的特殊子类型也是纤维复合材料轮圈，即，这种轮圈使用增强纤维(比如，短纤维或长纤维)。通常，纤维嵌入在树脂中。在制造处理的过程中，树脂被硬化以便制成完全完整的轮圈。在一个或几个重新处理步骤中，对包含增强纤维的完成的轮圈产品的表面进行处理是很常见的，这些表面处理也是磨料类型的。

在过去的20年中，纤维复合材料轮圈的优势已变得显而易见。毕竟，相比较由其它材料制成的轮圈，这种轮圈更轻量且更坚硬。已证明这种轮圈尤其在竞赛自行车、铁人三项自行车以及山地自行车的高端领域中是成功的。

遗憾的是，目前可获得的纤维复合材料轮圈仍然过于昂贵，并且对于硬度和轻量化而言，可进一步优化。

本发明要解决正在于此，本发明重点在于去除或至少减少这些已知的缺陷。具体地，提出了可机械制作的轮圈以及可用于制作该轮圈的方法，相比于常规轮圈，该方法增加了潜在成本(cost potential)，并且就硬度及轻量化而言，该方法改进了轮圈。

技术实现要素：

根据本发明的方法来解决该问题，本发明的方法包括以下种类的步骤(优选地是，一个步骤接一个步骤地应用)：

a)提供例如，由钢合金制成的可能抗压且抗温的第一模具，

b)在第一模具中插入由至少两个单独的层(比如以针织的、网织的、编织的或非编织织物的方式)组成的第一平面增强纤维封装，该第一平面增强纤维封装比如包括玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维，或者由玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维组成，

c)在第一增强纤维封装之上在第一模具中插入一个或几个增强纤维垫，该增强纤维垫主要由增强纤维制成，

d)在一个或几个增强纤维垫之上在第一模具中插入由至少两个单独层(比如以针织的、网织的、编织的或非编织织物的方式)组成的第二平面增强纤维封装，该第二平面增强纤维封装包括比如玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维，或者由玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维组成，

e)在第一模具中插入间隔件，

f)借助于例如，由钢合金制成的抗压且抗温的第二模具来封闭第一模具，以及

g)例如，借助于压力升高和/或温度升高来硬化层结构，打开第一模具和/或第二模具(多个模具)并且取出轮圈，该层结构包含由之前执行的步骤所获得的增强纤维。

这种复杂层/层结构可使用机器容易地实现。这缩短了制作时间。即使与已知的最轻量的轮圈比较，该轮圈重量也基本未改变，但是实现了硬度的显著增加。远远超过了目前市场上可获得的硬度系数。由于调节负载的设计，便利特性仍然不会劣化反而会改善。

以下将更详细说明有利的实施方式。

例如，在步骤b)之前和/或步骤a)之后，将沿着线/(空间)曲线/边缘/直线而折叠/向下翻转的由增强纤维制成的第一连续双面织物/材料 (比如，针织的、网织的、编织的或非编织的织物)插入第一模具中是有利的，该增强纤维比如包括玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维，或者由玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维组成。然后，可实现特别需要定向的纤维方向/取向。

对于轮圈的负载容量，在步骤f)之前和/或步骤e)之后，将沿着线/(空间)曲线/边缘/直线而折叠/向下翻转的由增强纤维制成的第二连续双面织物/材料(比如，针织的、网织的、编织的或非编织的织物)插入第一模具中是有利的，该增强纤维比如包括玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维，或者由玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维组成。

当间隔件实现为膨胀管(比如橡胶、天然橡胶或者硅胶的管)、整块泡沫(比如聚甲基丙烯酰亚胺结构，是聚合物，从该聚合物制成硬塑料(PMI)和硬泡沫(PMI-E)，并且该聚合物属于聚酰亚胺，具体地，所述整块泡沫是整块所称为的Rohacell泡沫)，和/或不可压缩的塑料部件(比如包括(短)玻璃纤维的(热固)树脂组分)时，可特别准确且能承载地实现/成形轮圈凸缘。

对于力量吸收，当第一双面织物和/或第二双面织物的增强纤维大体具有主要排列为平行于轮圈的圆周方向(即，具有与圆周方向呈大约±5°或大约0°的角度)的布置时是有利的。

在有利的示例性实施方式中：第一增强纤维封装和/或第二纤维增强封装中的增强纤维主要具有主要排列为正交于轮圈的圆周方向的布置，即，具有与轮圈的圆周方向大约80°至大约100°的角度，优选地，85°、90°或95°。然后，可制成在轴向方向上特别能承载且特别坚硬的轮圈。

当第一增强纤维封装和/或第二增强纤维封装(各自)至少在轴向方向上具有由增强纤维制成的彼此分离的三层(例如，以针织的、网织的、编织的或非编织织物的方式)时是有利的，该增强纤维例如包括玻璃纤维、 芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维，或者由玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或碳纤维组成。

其中，当三层的中间一层具有在相对于圆周方向呈95°方向上的增强纤维，并且邻近于该中间一层/贴近该中间一层的两层在呈85°方向上具有增强纤维时是非常有利的。偏离±1°至2°完全可接受。

直接在步骤e)之后和/或直接在步骤f)之前，当尖锐边缘辅助轮廓层定位于间隔件上，在此期间，在该时间点处获得的层结构折叠/翻转/向下折叠时，轮圈变得特别的侧向刚性。

当辅助轮廓层围绕间隔件在两个轴向端上折叠/翻转/向下折叠时，使得获得的层结构的侧向端部彼此面对时是有利的。这使得易于到达/啮合固定在轮圈上夹钳的后面。

如通过间隙在轴向方向上看到的，当层结构的轴向端部彼此重叠或者在圆周方向上彼此固定隔开时，夹钳固定区域中的负载容量增加，在此实施方式中这使得易于取出间隔件。即使使用最后的替代方式，也可在时间上加速制造过程。

在有效的制造方面，当使用树脂(比如，环氧树脂、热固性树脂或热塑性树脂)预浸渍增强纤维时，或者当增强纤维是“干的”以使用(这种)树脂在单独浸渍步骤中浸渍增强纤维时是有利的。

当第一模具至少在轴向方向上被划分为例如，两半，和/或第二模具在圆周方向上在每个接头处被划分为优选地三个完全相同尺寸的部分时是有利的。这使得单独层的组装和插入更简单。

当轮圈的空气动力学特性没有优先级时，间接或直接在步骤g)之后，在轮圈的径向内部，钻出轮辐附接孔和/或阀通孔是有利的。这样，可设计特别轻量的轮圈。

为了以有效方法制造能承载的(运转)轮，在轮圈上在与第二轮辐具有一轴向距离的地点处附接第一轮辐(例如，将它们层压在轮圈上)是有利的。

间接或直接在步骤f)之前，通过执行真空制作步骤，可实现在单独部件间没有自由空间的良好定位。为了该目的，可插入具有三部分径向套筒的盖件。此外，在该连接中，使用袋件覆盖是可想到的。

为了使得有可能轻易取出间隔件，并且同时制作能承载的轮圈凸缘，间接或直接在步骤f)之后，执行轮圈的径向外部的铣削以制成轮圈凸缘是有利的。作为铣削的替换，也可执行车削过程。

在有利的示例性实施方式中：例如，借助于以螺旋方法附接的粘合胶带附接泡沫楔，例如粘在径向内部上。

此外，使用增强纤维层(例如，以针织的、网织的、编织的或非编织的织物的方式)覆盖将来的制动器凸缘的区域(优选地，在泡沫楔上)是有利的。

为了使得能够确定良好的速度或者随后也能确定骑行节奏(cadence)，在轮圈中或在泡沫楔的一个中插入(永)磁体、(磁性)传感器、RFID芯片、配重和/或阀管是有利的。

当使用增强纤维垫覆盖泡沫楔和/或轮圈，其增强纤维排列为(主导地)接近圆周方向或者准确地在圆周方向上时，改善了空气动力学优化轮圈的负载容量。

对于预制的单独组件的衔接，在预期轮辐区域中安装/放置增强纤维补块(patch)是有利的。

当例如由热塑性材料制成的碰撞保护纤维定位在泡沫楔的区域中，优选地，在所述泡沫楔的径向方向的中央时是有利的。

对于“磨损”轮圈的快速检测来说，当芳族聚酰胺纤维区段位于且安装在一个制动器凸缘的区域(仅/确切地)中时是有利的。这种芳族聚酰胺纤维区段可在圆周方向(即，切向方向)上沿循另一芳族聚酰胺纤维部分区段。其中，当这种芳族聚酰胺纤维区段仅存在于一个单独制动器凸缘上时是有利的，因为更多的芳族聚酰胺纤维区段使得重量不必要地增加。

当由螺旋织物/螺旋网格制成的附加轮辐安装系统用于使得轮辐能够插入和/或阀插入件能够插入时，对于稳定性是有益的。

当(树脂)渗透以及增加压力和/或温度的步骤用于实现(运转)轮的硬化时是有利的。

本发明也涉及一种用于肌肉动力车辆(比如，自行车)的具有层结构的轮圈，该轮圈是基于根据本发明的方法制造的。

本发明也涉及一种具有上述类型的和/或根据本发明的方法(类型的)的轮圈的(运转)轮。

最后，本发明也涉及一种具有如上所述的(运转)轮或者如上所述的轮圈的自行车。

附图说明

图1示出了根据本发明的轮圈的截面。

具体实施方式

以下，基于附图更详细地说明本发明，其中，具体描述了基于根据本发明的方法制造的根据本发明的轮圈的第一实施方式。

仅示出了轮圈的切向于圆周方向(即，沿着径向方向)的截面，即，在硬化且从模具中取出之前并且在可能的后续处理/完成之前的仍然未完成的状态。

附图仅为示意性目的，并且仅用作提供对本发明的理解。附图是连续执行的步骤的叠加呈现，附图一方面示出了轮圈如何被放置在模具中，并且另一方面，示出了在封闭模具之前如何排列单独的层。

图1示出了根据本发明的轮圈1的截面。轮圈1布置在第一模具2以上并且在第二模具3以下。第二模具3也可被称为套筒。

沿着在圆周方向上延伸的平面，第一模具2被划分为第一环4和第二环5，并且定位为正交于轴向方向。使用箭头6象征性地表示轴向方向，同时，使用箭头7象征性地表示径向方向。使用箭头8象征性地表示圆周方向。

在第一模具2与第二模具3之间，限定了中空空间9，在该中空空间内插入和/或放置轮圈1的层结构的单独的层。

第一增强纤维封装10放置/插入第一模具2中，其中，有可能在其间另外放置第一双面织物(其在图中未示出)。在两个环4与5之间的分离平面的区域中，并且在轴向邻近于该分离平面并在最内部轮圈区域的径向外侧，零度的增强纤维层11以一距离隔开，接下来是另一零度增强纤维层12以及另一零度增强纤维层13，该零度增强纤维层13随后邻近于下一个相邻层的径向外部，即，第二增强纤维封装14。零度增强层11、12以及13也可被称为增强纤维垫。

两个增强纤维封装10和14均由彼此分开的以85°、95°以及85°定方位的三个增强称为层组成。

例如，由尖锐边缘的玻璃纤维条制成的辅助物轮廓层15定位为在间隔件16的径向外部。如开始就图所提及的，零度增强层11、12以及13的远端围绕辅助轮廓层15的轴向端面放置，使得零度增强层11、12以及13的远端彼此接触，彼此重叠或彼此轴向远离。未在图中示出该特定状态。

两个模具2和3由钢合金组分制成。单独层的增强纤维是(长)碳纤维。

参考标号列表

1 轮圈

2 第一模具

3 第二模具

4 第一环

5 第二环

6 轴向方向

7 径向方向

8 圆周方向

9 中空空间

10 第一增强纤维封装

11 零度增强纤维层/增强纤维垫

12 零度增强纤维层/增强纤维垫

13 零度增强纤维层/增强纤维垫

14 第二增强纤维封装

15 辅助轮廓层

16 间隔件。