制造纤维加强环形体的方法及制造纤维加强环形件的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于制造包括至少一个三维形状加强纤维层(26)的轮辋(2)的方法。在第一步骤中，设置包括三维形状外轮廓的成形工具(25)。在随后的步骤中，将加强纤维带(26)缠绕到所述成形工具(25)上使得所述加强纤维顺随顺随所述成形工具(25)的所述外轮廓并且以至少一个加强纤维布置。设置披盖装置(27)，在所述加强纤维带(26)缠绕到所述成形工具(25)上之前，所述加强纤维带(26)借助此披盖装置预成形。

A method for making fiber reinforced rings and a device for making fiber reinforced ring parts

The present invention relates to a method for manufacturing a rim (2) consisting of at least one three-dimensional shape reinforced fiber layer (26). In the first step, a forming tool (25) which includes an outer contour of a three-dimensional shape is set. In a subsequent step, will strengthen the fiber tape (26) wrapped around the forming tool (25) on the strengthening of Xian Weishun Suishun with the forming tool (25) of the outer contour and with at least one reinforcing fiber arrangement. A lid device (27) is set up before the reinforcing fiber belt (26) is wound onto the forming tool (25), and the reinforcing fiber belt (26) is pre formed by the cover device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造纤维加强环形体的方法及制造纤维加强环形件的装置
本专利技术涉及一种制造由复合材料制成的诸如车轮的轮辋之类的纤维加强环形制品的方法，并且涉及适于根据此方法制造纤维加强环形体的装置。
技术介绍
车辆用车轮必须满足一系列广泛的要求。这包括为了配合车辆的特定类型的特定尺寸，并且包括最小的机械能力、低总重、特定的质量分布、耐用性以及视觉外观。为了提高驱动特性，应使总重量以及惯性力矩最小。纤维加强塑料提供降低车轮的总重量以及惯性力矩的巨大潜能，同时维持这些车轮的高机械能力。因此，近年来，涌现出了包括纤维加强塑料的多种车轮。这包括基本全由纤维加强塑料制成的车轮以及由纤维加强塑料以及诸如金属之类的传统材料制成的所谓的混合车轮。在混合车轮中，通常，轮辋由纤维加强塑料制成，而轮心由诸如铝之类的轻质金属合金制成。在本专利技术的上下文中，“轮心”应被理解成包括任一类型的轮心，例如辐条结构(分别是轮辐盘或者轮圈)。然而，如果与单由传统材料制成的车轮相比，包括纤维加强塑料的车轮的主要缺陷在于，它们的制造一般劳动更密集并且需要高的手工技能。一方面，这使得与能利用自动化锻造与铸造技术制成的传统车轮相比，包括纤维加强塑料的车轮相对昂贵。另一方面，构建由纤维加强塑料制成的车轮所需的多个手工制造步骤预计车轮的制造具有高可重复特征。因此，需要使包括纤维加强塑料的车轮制造自动化的方法。在现有技术中，为了使包括纤维加强塑料的车轮制造自动化而提出了若干方法。DE102011087936B3于2013年2月以ThyssenKruppCarbonComponents股份有限公司的名义公布。其描述了一种由纤维加强塑料制成的车轮以及用于制造这样的车轮的方法。根据此文献，车轮以从外轮辋胎圈上的轮辋鞍边延伸至轮圈而无中断的加强纤维层为特征。制造此车轮的过程包括在基本上是圆柱形形状的成形工具上铺叠加强纤维。为了建造轮圈，在基本圆柱形形状的辅助成形工具的轮廓表面上铺设加强纤维。随后，移除所述辅助成形工具并且将铺设的纤维合拢到垂直于车轮的旋转轴线的平面中。DE102005041940B4于2007年3月以ThyssenKruppCarbonComponents股份有限公司的名义公布。此文献描述了一种由纤维加强塑料制成的车轮以及用于制造这样的车轮的方法。根据该专利技术的车轮包括辅助工具，此辅助工具至少局部限定生成的车轮的几何结构。根据此文献，所述辅助工具被插入到位于生成的车轮的旋转轴线处的中央孔中的编织软管缠绕。DE102010010512A1于2011年9月以Leichtbau-ZentrumSachsen股份有限公司的名义公布。其描述了一种用于在工具中制造具有轮辋的车轮的方法。提供预制轮圈，然后使预制轮圈与轮辋以形状配合的方式互连。在制造过程中，在将纤维材料摆放在包绕表面上期间将轮圈部分地包封在所述工具中。DE102010010513A1于2011年9月以Leichtbau-ZentrumSachsen股份有限公司的名义公布。其描述了一种用于在工具中制造具有轮辋的车轮的方法。提供预制轮圈，然后使预制轮圈与轮辋以形状配合的方式互连。在制造过程中，将轮圈部分地包封在所述工具中，并且然后通过将纤维编织到所述工具的外表面上而形成轮辋。WO13083729于2013年6月以本申请人的名义公布。其描述了一种由纤维加强塑料制成的车轮。该车轮包括位于车轮的中央的插入件，此插入件局部嵌入复合材料中。应用至根据现有技术公知的纤维加强复合材料的制造方法一般仅需要相比诸如单向纤维与织物层之类的其他类型的加强结构具有相对低的机械能力的纤维材料(例如，编织纤维)。此外，当层叠除编织纤维之外的纤维材料(在用于环形体的成形工具的弯曲表面上施加平面的纤维材料(所谓的披盖))时，这些制造方法不能提供其中一个主要问题的满意解决方案。
技术实现思路
结果发现，当试图自动制造环形体时主要问题是平面纤维材料适当应用至用于至少部分由复合材料制成的环形体的成形工具的(工具)的弯曲表面。具体地说，用于车轮的轮辋通常具有相当复杂的表面曲率。截面一般包括轮辋边缘、轮辋胎肩、轮辋隆起部以及需要将纤维应用至轮廓的轮辋鞍边。此外，若干元件以及部分通常分别具有不同的壁厚度以及纤维取向、各自的布局。而且，可以预见加强元件实现所需规范。为了在外周表面上施加连续的、基本平坦的织物，必须考虑复杂的三维曲率以便获得良好结果(即，无有害皱折)。在本专利技术的上下文中，“织物”应被理解成不仅包括双轴织物，而且包括单轴织物以及三轴织物以及其他织物。此外，披盖的织物的纤维的局部偏离应在沿周向方向评估时被良好平衡以便获得具有在周向方向上连续的材料性能的车轮。通常需要多层相同或者不同的织物以便获得足够的轮辋厚度以及机械能力，单个层中发生的不合适的披盖可能在层压过程中累积，导致在增加层数量时增大层压制品中的缺陷。此外，可能需要周向加强元件。因此本专利技术的一方面提供这样一种方法，此方法允许多层织物精确地层压在诸如用于轮辋、相应的车轮的成形工具之类的环形成形工具上。在优选实施方式中，预见缠绕装置包括披盖装置以通过缠绕起一条或者若干条加强纤维带以及(如果需要的话)直接或者间接位于三维轮廓成形工具上的诸如单向粗纱之类的其他加强元件而缠绕轮辋或者轮辋的一部分，所述成形工具可以在稍后的阶段再被移除。加强纤维带可以都具有相同或者不同的宽度。适当时，成形工具可以被诸如适当成形的箔之类的另外的材料层覆盖。所述另外的材料层可以预见仅为制造辅助品。取决于应用领域，另外的材料层可以保留在成品上并且/或者在稍后的阶段被移除。适当时，另外的材料层可以预见为保留在成品上并且例如保护加强纤维的外层。通过旋转成形工具并且/或者通过绕成形工具旋转加强纤维带而将加强纤维带缠绕到成形工具上。成形工具可静止不动或者沿轴向方向进行摆动运动。为了获得最佳结果，预见使用披盖装置以便在将先前的平面织物或者连续的材料片材分别施加在成形工具上或者施加在之前施加在成形工具上的层上之前，使平面织物或者连续的材料片材连续变形。一个目的是在织物或者材料片被分别下放到成形工具的三维成形的外轮廓、先前的层上的最终位置中之前以受控并且连续的方式使织物或者材料片顺畅地预变形。披盖装置可以是刚性的或者本身可变形以调节预变形加工。另选地或者此外，披盖装置可以是相对于成形工具可调节的，因而允许过程的可调节性。因此，平面纤维在被施加至具有弯曲表面的成形工具之前已经至少部分变形。如果披盖装置包括具有第一轮廓成形表面、馈送端以及递送端的滑道(第一壳状结构)，则可以获得关于一些不同类型的平面材料以及多种具有不同形状的成形工具的良好结果。在制造过程中，材料通过馈送端进入滑道并且在第一轮廓成形表面上被引导至第二端。此外，可以借助轨、板、辊或者其他机构引导材料。在馈送端与递送端之间，第一轮廓成形表面的形状优选以连续的方式变化。披盖装置可以进一步包括具有至少一个第二轮廓成形表面的第二壳状结构，在制造过程中，第二轮廓成形表面至少部分与第一表面对准。因此，待变形的材料在第一轮廓成形表面与第二轮廓成形表面之间被引导。在优选的变更中，滑道具有弯曲的镰刀形设计。滑道优选以一定距离绕成形工具布置，所述一定距离沿材料运动的方向(滑动方向)减小。因此，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造包括至少一个三维形状的加强纤维层的轮辋的方法，此方法包括以下步骤：a.设置包括三维形状的外轮廓的成形工具；b.将加强纤维带缠绕到所述成形工具上，使得加强纤维顺随所述成形工具的所述外轮廓并且绕所述成形工具以至少一个加强纤维层布置；c.设置披盖装置，在所述加强纤维带缠绕到所述成形工具上之前，所述加强纤维带借助此披盖装置预成形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.11 CH 00179/151.一种用于制造包括至少一个三维形状的加强纤维层的轮辋的方法，此方法包括以下步骤：a.设置包括三维形状的外轮廓的成形工具；b.将加强纤维带缠绕到所述成形工具上，使得加强纤维顺随所述成形工具的所述外轮廓并且绕所述成形工具以至少一个加强纤维层布置；c.设置披盖装置，在所述加强纤维带缠绕到所述成形工具上之前，所述加强纤维带借助此披盖装置预成形。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述披盖装置包括滑道，所述加强纤维带在所述滑道上移动并因此变形。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述滑道是镰刀形的。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述滑道绕所述成形工具布置。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加强纤维带在被下放到所述成形工具上之前连续地预成形。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加强纤维带是单向织物以及/或者双轴织物以及/或者三轴织物以及/或者四轴织物以及/或者粗纱。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加强纤维带的至少一部分在施加另一层加强纤维之前重新定位。8.根据权利要求7所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·伦纳，S·施米茨，
申请(专利权)人：慕贝尔碳纤维技术有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT