由纤维增强塑料制成的缠绕车轮及其生产方法技术

本发明专利技术提供了一种纤维增强塑料缠绕的车轮（１），该车轮具有车轮轮辐（２）和轮辋鞍边（３）。此处，本发明专利技术基本发明专利技术内容为，一组在共同面上相互支承并相互连接的环（４）形成了车轮轮辐（２），其中车轮轮辐（２）和轮辋鞍边（３）具有合成树脂浸渍的，缠绕的碳纤维，并相互粘着性的相互连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种车轮，根据权利要求1的主题，该车轮是由纤维增强塑料缠绕获得的。 根据权利要求11或12的主体，本专利技术还涉及一种生产车轮的方法。
技术介绍
碳纤维增强塑料的使用日益重要。这些碳纤维增强塑料的应用实例可以为，如由这些材 料制成的安全帽，用于自行车和机车驾驶员和骑马者。同样，车身和底盘用车辆部件，以及 在航天技术和航空制造中使用过程中承载高机械载荷的组件，也能由碳纤维增强塑料制成。 " 德国专利DE 101 45 630A1公开了一种由纤维复合材料构成的结构车轮，其中车轮轮辐 (wheel spider)和轮缘(rim)的各自部件分别由单向无头纤维线结合铸造树脂(castresin) 方法制成的，同时绕心轴进行缠绕并另外对车轮轮辐元件(盘形)应用辐射式纤维缠绕。另 外，还粘着性地应用一种针对不定向无头纤维线的编织方法至车轮轮辐元件的外面。以上述 方式制备的该车轮轮辐元件然后被紧固到轮缘的辐板(web)上，同时由金属或塑料组成的 轮毂也已经预先被插入到中心处。值得怀疑的是，在车辆中使用时，与轮缘环连接的该车轮 轮辐元件的这种盘形设计是否能够经受的住重叠张力(overlapping tensile)，压力和扭转载荷。 所施加的转弯力将会导致在一侧的车轮轮辐元件和另一侧放松的轮缘环和轮毂之间较窄的支 承面。德国专利DE35 41 074 Al公开了一种由纤维增强塑料组成的轮缘，由特定的方法制得。 横向并以确定角度支承车的轮缘和辐板由缠绕纤维部分的多层组成，该缠绕纤维部分具有交 替的轴向和径向纤维方向。该轮缘环和轮缘辐板通过在挤压/冲压原材料的过程中定形获得其 形状然后在固化之前连接到一起，该原材料为平板形状。采用上述方式生产的汽车用车轮在 制造工艺上需要大量的费用，该费用特别包括需要提供复杂的缠绕设备和挤压/冲压模子。由 缠绕和挤压/冲压生产的两个部件的生产以及将其结合到一起技术上是非常费力的并因此是 昂贵的。德国专利DE38 14 343公开了一种由中空盒式部分结合到一起形成的轨道车轮。其缺点 在于，使用一种泡沫填充物作为缠绕芯，该泡沫填充物在制造结束后依然存在车轮中。这种 结构不适合用于轮辋鞍边(rimwell)的连接因而仅适用于轨道车轮。欧洲专利EP0 539214 Bl公开了一种汽车车轮构架(wheel frame)，该构架的形状是通过在辐条区域和轮辋鞍边区域内的两个半壳形成的。其缺点在于，在这情况下产生了中空交 叉截面，在可能发生的层间损伤时，从内部检测不到该中空交叉截面。
技术实现思路
本专利技术涉及一种具有通用类型的车轮，该车轮具有改良的高机械载荷能力或具有至少与 现有技术不同的实施方式。本专利技术通过独立权利要求的主题确定上述类型的车轮。其余改进的实施方式由从属权利 要求的主题确定。本专利技术基于以下总体思想，即形成一种由纤维增强塑料缠绕以分段方式及以下方式形成 的车轮，该方式为一组环相互连接形成车轮轮辐并且与轮辋鞍边牢固相连，该轮辋鞍边沿着 车轮轮辐周围径向分布。相互连接的环在共同面上相互支承并共同形成了车轮轮辐。车轮轮 辐和轮辋鞍边都具有合成树脂浸渍的、缠绕碳纤维，并进一步相互粘着性的相连。这种理论 上全新的结构意味着可以生产出一种车轮，该车轮一方面由于使用的材料是轻质的，另一方 面由于使用的材料能够承受高机械载荷，甚至相对长时间的高机械载荷也能承受，使用的材 料如碳纤维和合成树脂。所属类型的车轮的使用对于汽车运动的应用是十分令人感兴趣的， 因为其可以达到一方面具有较低的重量，另一方面具有高的机械载荷能力。有利地，环的径向向外端面部分形成了轮辋鞍边部分，同时环的径向向内端面部分形成 了轮毂部分。另外，环的相互面对部分形成了车轮轮辐的辐条。该环因而优选地被定义为环 形平面部分，其取决于所需辐条的数量覆盖更大或更小的角区域(angle region)。在环覆盖 了相对较小的环形区域时，与环覆盖了相对较小的环形区域时相比，需要生产更多的辐条。 由于形成车轮轮辐的环通常具有相同的配置，生产的车轮轮辐通常会不带有任何不平衡性。单独设计环的可能发生在，车轮的可能需要以实际任何所需的方式设计，因此，产生了更大 的设计自由度。在本专利技术的一个优选的实施例中，在每种情况下环和轮辋鞍边都具有固体交叉剖面(solid profile cross section)。固体交叉剖面与中空交叉剖面相比具有更大的优点，即不存在难以或 不可能检测到的并且难以保养和难以进行安全性检测的中空空间。同时环和轮辋鞍边采用固 体交叉剖面生产要比采用中空交叉剖面生产更加简单，该采用中空交叉剖面的生产需要另外 添加缠绕芯，并需要在用完后移除。在本专利技术的另一个优选的实施例中，车轮轮辐的环以及轮辋鞍边共同形成了构架支承结 构。该构架支承结构在较低重量的情况下提供了较高程度的刚度，这种构架结构同样在其它结构领域中使用，如桥梁或航空结构。本专利技术的其它重要特征和优点可以在从属权利要求、附图和附图的相关说明中得到。 不言而喻，上述的特征以及下面即将说明的特征并不仅仅在特定的组合中使用，而且在不脱离本专利技术主题思想的情况下也可以在其它组合中或单独使用。本专利技术优选的示例性实施例在附图中进行说明并在下文中进行详细描述，下文相同的附图标记表示相同的或类似的功能相同构件。附图说明图1示意性的表示了本专利技术一种摩托车用三个环的缠绕车轮，该三个环在一个共同面上 相互支承并相互连接；图2示意性的表示了类似于图1的但是根据本专利技术用于客车的车轮，该车轮具有五个环 和轮辋鞍边；图3示意性的表示了生产车轮轮辐环所用的缠绕设备的轴，该轴被装配上缠绕芯； 图4示意性的表示了固化车轮轮辐环所用的定心装置(centringdevice)，该环在共同面 上相互支承并相互连接；图5示意性的表示了如图2中所示的示意图，但是以不同的实施方式。具体实施例方式根据图1，由纤维增强塑料缠绕制成的本专利技术车轮1具有车轮轮辐2和轮辋鞍边3。 一组 环4，在这种情况下总量为三个，在共同面上相互支承并相互连接构成车轮轮辐2。该环4和 轮辋鞍边3进一步具有优选地合成树脂浸渍缠绕碳纤维，伴随着环4自身相互粘着性相连从 而形成车轮轮辐2，该环并且整体与轮辋鞍边3相连。根据本专利技术车轮1的实施例，如作为摩托车用车轮1，如图1所示，或者作为客车用车 轮l，如图2所示，环4的不同数码可以形成车轮轮辐2。所有实施例的共同点在于，环4的 径向向外端面部分5形成了轮辋鞍边3的一部分，同时环4的径向向内端面部分6可以形成 轮毂的一部分。环4的相互面对的部件8，依次形成了车轮轮辐2的辐条9。辐条9的数量取 决于各个环4的角度范围，从而在环4的角度范围为120°时，如在图1中所示，共生产三 个辐条9，然而环4的角度范围为72°时，如图2中所示，共生产五个辐条9。实际上环4 的可自由选择的角度范围允许了较高程度的设计自由度。如果选择的各自环4的角度范围为 60° ，其可以被基本上设定为等边三角形，其中每个环4通常具有连续的，矩形的，正方的， 梯形的或其它的剖面，而不带有在单向缠绕纤维粗纱(fibre roving)方向上的纤维方向的中断(参考图5)。相反地，在轮辋鞍边3中使用的纤维粗纱可以具有多向纤维方向。这就意味着在实际运用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强塑料缠绕的车轮（１），该车轮具有车轮轮辐（２）和轮辋鞍边（３），其特征在于：　一组在共同面上相互支承并相互连接的环（４）形成了车轮轮辐（２），其中车轮轮辐（２）和轮辋鞍边（３）具有合成树脂浸渍的，缠绕的碳纤维，并相互粘着性 的相互连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔韦德托伊尔，
申请(专利权)人：阿尔韦德托伊尔，
类型：发明
国别省市：DE[德国]