用于车轮的轮辋制造技术

用于车轮的非金属轮辋(1)，所述轮辋包括：圆筒(104)，所述圆筒具有从圆筒的相对设置的边缘径向向外延伸的第一凸缘(101)和第二凸缘(102)，并且所述圆筒(104)包括分别设置在所述第一凸缘的轴向内侧和所述第二凸缘的轴向内侧的第一胎圈座(B1)和第二胎圈座(B2)，其中，主要结构部件(103)至少延伸穿过第一凸缘(101)和圆筒(104)，主要结构部件(103)能够承受在使用中会由所述轮辋承载的径向和/或侧向载荷的大部分，保护插入件(105)设置在第一凸缘(101)的外表面和主要结构部件(103)之间，并且/或者第一胎圈座(B1)的至少一部分与主要结构部件(103)间隔开，并且主要结构部件(103)、胎圈座(B1)以及，如果存在的话，保护插入件(105)通过聚合物基质而结合在一起。

Rims for wheels

A nonmetallic rim (1) for a wheel includes a cylinder (104), which has a first flange (101) and a second flange (102) extending radially outward from the relatively set edges of the cylinder, and the cylinder (104) includes a first bead seat (B1) and a second bead seat (B2) located on the axial inner side of the first flange and the axial inner side of the second flange, respectively. The main structural component (103) extends at least through the first flange (101) and cylinder (104), the main structural component (103) can withstand most of the radial and/or lateral loads that will be carried by the rim in use, the protective insert (105) is located between the outer surface of the first flange (101) and the main structural component (103), and/or at least part of the first bead seat (B1) and the main knot. The structural components (103) are spaced apart, and the main structural components (103), the bead seat (B1) and, if present, the protective inserts (105) are bonded together through a polymer matrix.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于车轮的轮辋专利
本申请涉及车轮，特别是具有非金属轮辋的车轮，例如包括纤维复合材料和/或塑料材料的轮辋。这里所描述的轮辋和车轮例如可以用于机动和非机动车辆，例如汽车、摩托车、自行车和飞机等。背景由复合材料例如纤维增强塑料制成的车轮近年来取得了重大进展。然而，即使是最近的设计也会有一些缺点。例如，一些经历非常高的和/或突然的轴向或径向载荷或冲击的车轮可能遭受车轮的结构完整性的损失，这可能导致轮胎漏气和/或失去对车辆的控制。对于经历高速的汽车和摩托车而言，这尤其令人担忧。另外，由于难以进行精确的损伤评估和缺少易于更换的元件，因此，出于安全原因，轮辋的结构损伤可能意味着需要更换整个轮辋，而不是简单地进行修理。有时，轮辋上的损伤可能无法被检测到，如果车轮被使用在车辆上然后车轮又在车辆上出现故障，这就可能是一个安全问题。专利技术概述在第一方面，提供了一种用于车轮的非金属轮辋，该轮辋包括以下部件：圆筒，所述圆筒具有从圆筒的相对设置的边缘径向向外延伸的第一凸缘和第二凸缘，并且所述圆筒包括分别设置在所述第一凸缘的轴向内侧和第二凸缘的轴向内侧的第一胎圈座和第二胎圈座，其中主要结构部件至少延伸穿过第一凸缘和圆筒，并且可选地，主要结构部件能够承受在使用中会由所述轮辋承载的径向和/或侧向载荷的大部分，保护插入件设置在第一凸缘的外表面和主要结构部件之间，并且/或者第一胎圈座的至少一部分与主要结构部件间隔开，可选地，主要结构部件、胎圈座以及，如果存在的话，保护插入件通过聚合物基质而结合在一起。在第二方面，提供了一种包括第一方面的轮辋的车轮。在第三方面，提供了一种包括第二方面的车轮的车辆。在第四方面，提供了一种制造第一方面的轮辋的方法，所述方法包括对所述主要结构部件、胎圈座和，如果存在的话，所述保护插入件、以及所述轮辋的任何其他可选部件，例如填充材料，进行组装并将它们在聚合物基质中结合在一起。复合车轮的现有技术轮辋的典型设计是具有两个凸缘的圆筒，所述两个凸缘从圆筒的相对设置的边缘径向向外延伸。圆筒的横截面通常为圆柱形。胎圈座通常布置在圆筒内侧。胎圈座是用于将轮胎的内轮缘安装至车轮上的表面。凸缘防止轮胎在车轮上的侧向(即轴向)运动。通常，商业上可获得的复合车轮具有的轮辋的凸缘、胎圈座和胎圈座之间的圆筒部分是一体成型而形成整体轮廓的。本申请的专利技术人已经发现，突然的和/或高的载荷通过胎圈座的传递可能是车轮结构完整性损失的原因之一。本文所述的轮辋的实施例降低了复合轮遭受突然的和/或高的轴向和/或径向载荷损坏的倾向，同时仍具有轻质结构和期望的性质以允许其在高性能情况下的车辆或飞机中使用。另外，已经发现，在一些现有技术的轮辋中对轮辋的损伤可能无法被检测到，或者一旦被检测到就已经导致重大的结构缺陷，导致轮辋中的强度损失。本文描述的轮辋的实施例允许及早检测到轮辋的损伤，并且指示轮辋需要进一步检查以确定损坏是否严重，在其恶化和/或可能造成车辆上的安全问题之前。此外，轮辋可用于混合型(Hybrid)和一体型(MonoBloc)车轮，并与此同时提高制造过程的可再现性。这里描述的实施例具有如下进一步的优点1)不自始至终沿着车轮结构的内表面或外表面延伸的载荷路径。这样产生的载荷路径从凸缘到凸缘之间具有更少的方向变化，这减少了载荷路径内的应力集中点，从而产生了优越的机械性能，并且当向轮辋施加高的轴向和/或径向载荷时，轮辋失效的可能性较小。2)填充材料，例如泡沫，可以用于支撑胎圈座，并且胎圈座上的纤维材料可以具有不会显著增加车轮的凸缘至凸缘的弯曲刚度的纤维取向。3)通过使用集成到一个或两个轮辋凸缘中的牺牲层(保护性插入件和任何覆盖层，例如本文所述的外层)，在车轮受到撞击和车轮误操作的情况下改进对车轮的主承载结构的保护。所述轮辋凸缘可以是汽车上的内侧和外侧凸缘，也可以是摩托车车轮上的左右凸缘。4)改善了轴向和径向冲击在车轮凸缘上产生的载荷的吸收和耗散，所述车轮凸缘可以是内侧凸缘和外侧凸缘。5)在轮辋受到冲击时改善的能量偏转和/或耗散减少了裂纹，例如来自外层的裂纹，扩展到主要结构部件的趋势。6)改进了对所集成的牺牲层的损伤的可视性检测，以指示是否需要检查车轮是否损坏并将车轮从服务中移除。7)通过使用嵌入式电子警报检测系统进行远程检测，以检测集成在牺牲层中的牺牲层系统的损伤，其检测结果能够指示是否需要检查车轮是否损坏并将车轮从服务中移除。8)以圆形箍部分制造的工程3D纤维层状材料，以代替泡沫，这也改善了刚度和抗冲击性。本申请详细介绍了将这些安全特性结合到车轮中的设计、构造和制造过程，例如，所述车轮是纤维增强型一体型(MonoBloc)车轮或混合模制型车轮。附图简要说明图1示出了结合到汽车的混合型车轮中的轮辋的实施例的剖视图。图2示出了如本文所述的用于汽车车轮的轮辋的实施例的剖视图，其中外侧凸缘位于图的左侧，而内侧凸缘位于图的右侧。图3A示出了图2的轮辋的外侧凸缘的特写剖视图。图3B示意性地示出了用于主要结构部件的三轴织物，当从径向观察时，织物的纤维的其中一个延伸轴线平行于轴向，即沿着凸缘至凸缘的方向(A-从第一凸缘至第二凸缘的方向)。图3C示意性地示出了用于外层的双轴织物，例如作为胎圈座的一部分，当从径向观察时，织物纤维的轴线都不平行于轴向，即都不沿凸缘至凸缘的方向(从第一凸缘至第二凸缘的方向)。织物的每个轴线与凸缘至凸缘的方向(或轴向方向A)成约45°的角度。图4示出了图2的轮辋的内侧凸缘的特写剖视图。图5A和5B分别示出了第一和第二凸缘的实施例，其中传感器位于保护插入件中。图6和图7A分别示出了可用于摩托车的多组件混合型车轮的前视图(沿轴向观察)和剖视图(沿图6的A-A截面的剖视图)。图7B示出了图7A的车轮右手侧的凸缘的放大视图。图8示出了图6的另一实施例轮辋的剖视图，其也是多组件混合型车轮，其可用于摩托车。图9示意性地示出了在下面的测试例中描述的径向疲劳试验中使用的装置。图10示意性地示出了在下面的测试例中测试的对比参考车轮的剖视图。图11示出了在根据本专利技术的车轮(在该图中表示为Mk2)和对比参考车轮(在该图中表示为Mk1)上进行的径向疲劳试验的结果。详细说明可选和优选的特征如下所述。任何可选或优选的特征可以与本专利技术的任何方面和任何其他可选或优选特征组合。非金属轮辋可以定义为主要(即，至少50％体积百分数，可选地至少70％体积百分数，可选地至少90％体积百分数)由非金属部件(例如，纤维增强塑料，而不是诸如钢、或铝基合金或镁基合金之类的合金)制成的轮辋。然而，根据需要，非金属轮辋也可包括金属部件，例如连接件。轮辋可以与各种类型的车轮一起使用并包括在其中，例如单件式一体型(MonoBloc)和多件式混合型车轮。包括轮辋的车轮可用于汽车或航空航天工业，例如分别用于汽车和飞机。它们还可以用于其他类型的车辆，包括但不限于摩托车和自行车。单件式一体型(MonoBloc)模制复合车轮(以下称为“MonoBloc”车轮)可以定义为这样的车轮，其中轮辐和轮辋(或圆筒)在组装制造期间物理连接以产生单件式轮辋/轮辐结构，如果需要，可以添加、固定或嵌入某些金属/非金属部件和轮毂插入件，以解决与车轮相关的各种众所周知的技术问题。单件式MonoBloc车轮的轮辐部分的纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车轮的非金属轮辋，所述轮辋包括：圆筒，所述圆筒具有从圆筒的相对设置的边缘径向向外延伸的第一凸缘和第二凸缘，并且所述圆筒包括分别设置在所述第一凸缘的轴向内侧和所述第二凸缘的轴向内侧的第一胎圈座和第二胎圈座.其中，主要结构部件至少延伸穿过第一凸缘和圆筒，主要结构部件能够承受在使用中会由所述轮辋承载的径向和/或侧向载荷的大部分，保护插入件设置在第一凸缘的外表面和主要结构部件之间，并且/或者第一胎圈座的至少一部分与主要结构部件间隔开，主要结构部件、胎圈座以及，如果存在的话，保护插入件通过聚合物基质而结合在一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.14 GB 1610361.61.一种用于车轮的非金属轮辋，所述轮辋包括：圆筒，所述圆筒具有从圆筒的相对设置的边缘径向向外延伸的第一凸缘和第二凸缘，并且所述圆筒包括分别设置在所述第一凸缘的轴向内侧和所述第二凸缘的轴向内侧的第一胎圈座和第二胎圈座.其中，主要结构部件至少延伸穿过第一凸缘和圆筒，主要结构部件能够承受在使用中会由所述轮辋承载的径向和/或侧向载荷的大部分，保护插入件设置在第一凸缘的外表面和主要结构部件之间，并且/或者第一胎圈座的至少一部分与主要结构部件间隔开，主要结构部件、胎圈座以及，如果存在的话，保护插入件通过聚合物基质而结合在一起。2.根据权利要求1所述的非金属轮辋，其中所述保护插入件设置在所述第一凸缘的外表面和所述主要结构部件之间，并且所述第一胎圈座的至少一部分与所述主要结构部件间隔开。3.根据权利要求1或2所述的非金属轮辋，其中所述轮辋用于四轮车辆的轮子，并且所述第一凸缘是外侧凸缘。4.根据权利要求1或2所述的非金属轮辋，其中所述轮辋用于摩托车的轮子。5.根据权利要求4所述的非金属轮辋，其中所述第一凸缘和所述第二凸缘是彼此基本对称的形式。6.根据前述权利要求中任一项所述的非金属轮辋，其中，所述主要结构部件在所述第一凸缘中包括基本竖直的段，其中“竖直”方向对应于与由圆筒所定义的轴向基本垂直的方向，在基本竖直的段上方是向外朝向所述第一凸缘的顶部向外边缘而弯曲的段，并且在基本竖直的段下方是在胎圈座下面朝向延伸至圆筒的主要结构部件弯曲的段。7.根据权利要求6所述的非金属轮辋，其中所述保护插入件设置在所述第一凸缘的外表面和所述主要结构部件的基本竖直的段之间。8.根据前述权利要求中任一项所述的非金属轮辋，其中所述主要结构部件包括结构纤维。9.根据权利要求8所述的非金属轮辋，其中，当从径向观察所述主要结构部件时，至少一些所述结构纤维在平行于轴向的方向上延伸穿过所述主要结构部件。10.根据权利要求8或9所述的非金属轮辋，其中所述结构纤维选自碳纤维、芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维。11.根据权利要求8至10中任一项所述的非金属轮辋，其中所述结构纤维被织造、针织、缝合、编织、缠绕、钉合或以其他方式结合到织物中。12.根据权利要求7至11中任一项所述的非金属轮辋，其中所述结构纤维是双轴或三轴编织的。13.根据前述权利要求中任一项所述的非金属轮辋，其中所述轮辋包括也通过所述聚合物基质结合到一起的外层，其中所述外层形成所述胎圈座的至少一部分和/或所述保护插入件上的覆盖物。14.根据权利要求13所述的非金属轮辋，其中所述外层包括结构纤维。15.根据权利要求13或14所述的非金属轮辋，其中所述外层和所述主要结构部件各自包括具有结构纤维的织物层，所述主要结构部件包括比所述外层更多数量的织物层。16.根据权利要求15所述的非金属轮辋，其中当从径向观察所述主要结构部件时，至少一些所述主要结构部件的结构纤维在平行于轴向的方向上延伸穿过所述主要结构部件，其中当从径向观察所述外层时，外层基本上不包含沿平行于轴向的方向延伸的纤维。17.根据权利要求13-16中任一项所述的非金属轮辋，其中所述主要结构部件包括三轴织物...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·沃尔斯·布鲁克，迈克尔·约翰·威尔逊，克里斯多夫·雪莱，
申请(专利权)人：迪马格集团有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB