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用于车轮的轮辋制造技术

技术编号:40808647 阅读:4 留言:0更新日期:2024-03-28 19:31
本文公开了一种用于车轮的轮辋,该轮辋包括:筒体,其第一凸缘和第二凸缘从筒体的相反边缘沿径向向外延伸,筒体包括分别布置于第一凸缘和第二凸缘的轴向内侧的第一胎圈座和第二胎圈座,其中筒体、第一凸缘和第二凸缘包括结合在聚合物基体中的多层结构纤维,其中在多层结构纤维的层间设有预成型的嵌入物,其中该嵌入物包括的材料所起到的作用是吸收和/或偏转和/或消散轴向和/或径向施加到轮辋上的载荷或冲击所产生的能量和/或增加车轮的环向刚度,并且从截面观看时,其中轮辋的轴线与截面所在的平面平行,嵌入物具有两个细长部,其中分别地,嵌入物的第一细长部延伸到第一凸缘或第二凸缘中的一者中,并且嵌入物的第二细长部在第一胎圈座或第二胎圈座下方延伸,这样使得第一细长部和第二细长部在截面上共同形成近似“L”形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本申请涉及车轮,特别是具有非金属轮辋,诸如包括纤维复合材料和/或塑料材料的轮辋的车轮。本文所述的轮辋和车轮可以例如用于汽车、摩托车、自行车和飞机等机动车和非机动车。


技术介绍

1、近年来,由诸如纤维增强塑料等复合材料制成的车轮取得了重大进展。但是,即使最新的设计也会有某些缺点。例如,一些车轮在承受非常高的和/或突然的轴向或径向载荷或冲击时,车轮的结构完整性会受损,这会导致轮胎放气和/或车辆失控。对于高速行驶的汽车和摩托车来说,这尤其令人担忧。此外,轮辋的结构性损坏可能意味着由于难以进行准确的损坏评估而且缺乏容易更换的元件,出于安全原因就需要更换整个轮辋,而不是仅仅进行修复。有时轮辋上可能未检测到损坏,如果车轮在车辆上使用后出现故障,这就会造成安全问题。

2、申请人在该领域取得了进展,如wo2017/046555所述,其中在车轮中包括一个或多个嵌入物,嵌入物相对于主结构部件和车轮其他部件的定位很重要。我们发现该公开中描述的车轮在saej328试验中优于没有嵌入物的车轮。一个特别有效的实施例是在轮辋的每一侧都有两个嵌入物的实施例,其中一个嵌入物延伸到直立的凸缘中,另一个嵌入物在胎圈座下方延伸,主载荷路径在这两个嵌入物之间经过。专利技术人试图对这种车轮进行改进,使其更易于制造,但在诸如saej328试验、弯曲疲劳试验、13度冲击试验、内轮辋冲击试验和90度轮辋冲击试验等机械试验中的表现至少相对良好。


技术实现思路

1、在第一方面,提供一种用于车轮的轮辋,该轮辋包括:

<p>2、筒体,其第一凸缘和第二凸缘从筒体的相反边缘沿径向向外延伸,筒体包括分别布置于第一凸缘和第二凸缘的轴向内侧的第一胎圈座和第二胎圈座,

3、其中筒体、第一凸缘和第二凸缘包括结合在聚合物基体中的多层结构纤维,

4、其中在多层结构纤维的层间设有预成型的嵌入物,其中该嵌入物包括的材料所起到的作用是吸收和/或偏转和/或消散轴向和/或径向施加到轮辋上的载荷或冲击所产生的能量和/或增加车轮的环向刚度,并且从截面观看时,其中轮辋的轴线与截面所在的平面平行,嵌入物具有两个细长部,其中分别地,嵌入物的第一细长部延伸到第一凸缘或第二凸缘中的一者中,并且嵌入物的第二细长部在第一胎圈座或第二胎圈座下方延伸,这样使得第一细长部和第二细长部在截面上共同形成近似“l”形。

5、在第二方面,提供一种车轮,其包括第一方面所述的轮毂。

6、在第三方面,提供一种车辆,其包括第二方面所述的车轮。

7、在第四方面,提供一种用于制造第一方面所述的轮辋的制造方法,该方法包括组装结构纤维和预成型的嵌入物,并通过聚合物基体将结构纤维和预成型的嵌入物结合在一起,以形成第一方面所述的轮辋。

8、复合材料车轮的现有技术轮辋的典型设计是筒体具有从筒体的相反边缘沿径向向外延伸的两个凸缘。筒体大体上为圆柱形。胎圈座通常布置在筒体的轴向内侧。胎圈座是轮胎内圈安装到车轮上的表面。凸缘防止轮胎在车轮上发生侧向(即轴向)移动。一般来说,可商购获得的复合材料车轮具有一体成型的轮辋,轮辋经过外形设计以形成凸缘、胎圈座以及胎圈座之间的筒体部分。专利技术人发现,通过胎圈座传递突然和/或高载荷可能是车轮丧失结构完整性的原因之一。本文所述的轮辋的实施例降低了复合材料车轮因突然和/或高轴向和/或径向载荷而受损的倾向,同时仍具有轻质结构和所需的特性,使其可用于高性能情形,用于车辆或飞机。与某些现有技术的轮辋相比,本文所述的轮辋更容易制造且成本效益更高,同时在机械试验中仍有相当的表现。我们还发现,由于轮辋的设计原因,与在每个凸缘中/附近都具有两个嵌入物的轮辋(例如wo2017/046555中所述)相比,其制造方式具有优势。本文所述的具有嵌入物的新型轮辋铺叠速度更快,而且在手工制造时,操作人员所需的培训更少。这也意味着轮辋可以更容易地通过自动化流程制造。我们还发现,形成聚合物基体的树脂更快速、更一致地注入各层结构纤维中,因此大规模生产轮辋时质量方面的问题更少。与wo2017/046555中描述的轮辋相比,轮胎安装表面的表面气孔问题也较少,上漆前的表面精加工工作显著减少。我们还发现,在90度(径向)载荷试验中,本文所述的新型轮辋的表现优于具有两个嵌入物的轮辋(即,如wo2017/046555中所述)。

9、附图简单说明

10、图1a示出本文公开的用于在四轮车辆上的车轮中使用的轮辋的一个实施例的截面图。

11、图1b是图1a的轮辋的外侧凸缘的近视图。

12、图2示出在每个凸缘中/附近都具有两个嵌入物的比较轮辋,下面的示例中对其进行更详细的描述。

13、图3a示意性地示出用于轮辋的三轴织物,从径向观看时,织物的纤维的轴线之一平行于轴向方向,即沿着凸缘到凸缘的方向(a,从第一凸缘到第二凸缘)布设。

14、图3b示意性地示出用于轮辋(例如外层)的双轴织物,从径向观看时,织物的纤维的两个轴线都不平行于轴向方向,即沿着凸缘到凸缘的方向(从第一凸缘到第二凸缘)布设。织物的每条轴线都与凸缘到凸缘的方向(或轴向方向a)成约45°的角度。

15、图4示出包括轮辋(可如本文所述)和中心件的车轮。为清晰起见,该图中未示出轮辋的内部部件。

16、图5示意性地示出用于径向载荷试验的试验设备,其包括筒体和被测车轮。

17、图6a和图6b示意性地示出用于90度(径向)冲击试验的试验设备(图6a示出垂直于车轮轴线的设备;图6b示出沿车轮轴线的设备)。试验设备包括成角度的固定装置,被测车轮安装到该固定装置上,轮胎接触地面;从设定高度释放落锤以将冲击能量传递到轮辋的轮胎侧中。

18、图7a和图7b示意性地示出用于13度(侧向)冲击试验的设备。试验设备包括成角度的固定装置,被测车轮安装到该固定装置上。从设定高度释放落锤以将冲击能量传递到轮辋的轮胎侧中,如图7a(示出车轮的截面)和图7b(与图7a成90度,即从图7a的右侧示出)所示。

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【技术保护点】

1.一种用于车轮的轮辋,所述轮辋包括:

2.根据权利要求1所述的用于车轮的轮辋,其中第一组多层结构纤维在所述嵌入物的所述第二细长部的上方,即径向外侧,形成胎圈座,并且第二组多层结构纤维设置在所述第二细长部的下方,即径向内侧,并且其中所述第一组多层结构纤维与所述第二组多层结构纤维的厚度比为约2:1至约1:2,可选地约3:2至约2:3,可选地约4:3至约3:4,可选地约5:4至约4:5。

3.根据权利要求2所述的用于车轮的轮辋,其中所述第二组多层结构纤维的厚度等于或大于所述第一组多层结构纤维的厚度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述预成型的嵌入物包括选自可压缩材料、弹性体材料和蜂窝材料的材料或由选自可压缩材料、弹性体材料和蜂窝材料的材料组成。

5.根据权利要求4所述的用于车轮的轮辋,其中所述蜂窝材料是注塑成型的泡沫材料。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述预成型的嵌入物包括形成所述嵌入物的中空壳体或由形成所述嵌入物的中空壳体组成,可选地,其中所述中空壳体由硬质材料形成,可选地,其中所述硬质材料选自金属、塑料和压缩成型碳纤维,可选地,其中所述金属为铝。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述第一凸缘和所述第二凸缘各自都包含如权利要求1所限定的嵌入物,其中第一嵌入物的第一细长部延伸到所述第一凸缘中,所述第一嵌入物的第二细长部在所述第一胎圈座下方延伸,并且第二嵌入物的第一细长部延伸到所述第二凸缘中,所述第二嵌入物的第二细长部在所述第二胎圈座下方延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述轮辋用于四轮车辆的车轮,当安装到车辆上时所述第一凸缘为外侧凸缘,并且所述嵌入物的所述第一细长部延伸到所述第一凸缘中的一者中,所述嵌入物的第二细长部在所述第一胎圈座下方延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述嵌入物的所述第一细长部延伸到所述第一凸缘中的一者中,所述嵌入物的所述第二细长部在所述第一胎圈座下方延伸,第一安全胎圈位于所述第一胎圈座的轴向内侧,并且所述嵌入物的轮廓大致遵循所述第一胎圈座和所述第一安全胎圈的外轮廓。

10.根据前述权利要求中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述轮辋包括第三凸缘,所述第三凸缘从所述筒体径向向内延伸,并且能在所述第三凸缘上安装车轮附件,如辐条,其中所述第三凸缘由另外的多层结构纤维形成,所述另外的多层纤维遵循所述第三凸缘的轮廓并且在所述第三凸缘两侧沿着所述筒体的径向内侧延伸,可选地,这样使得所述另外的多层纤维沿着一个凸缘的轴向外缘延伸,如果所述第三凸缘与所述第一凸缘位于所述筒体的同一侧,则所述一个凸缘是第一凸缘。

11.根据权利要求10所述的用于车轮的轮辋,其中所述另外的多层结构纤维包括三轴织物。

12.一种车轮,其包括根据权利要求1至11中任一项所述的轮辋。

13.一种车辆,其包括根据权利要求12所述的车轮。

14.一种用于制造根据权利要求1至11中任一项所述的轮辋的制造方法,所述方法包括组装所述结构纤维和所述预成型的嵌入物,并通过所述聚合物基体将所述结构纤维和所述预成型的嵌入物结合在一起,以形成所述轮辋。

15.根据权利要求14所述的方法,其中所述方法包括在将所述嵌入物与所述结构纤维组装在一起之前对材料进行成型以形成所述嵌入物,可选地,其中所述成型是注塑成型或压缩成型。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种用于车轮的轮辋,所述轮辋包括:

2.根据权利要求1所述的用于车轮的轮辋,其中第一组多层结构纤维在所述嵌入物的所述第二细长部的上方,即径向外侧,形成胎圈座,并且第二组多层结构纤维设置在所述第二细长部的下方,即径向内侧,并且其中所述第一组多层结构纤维与所述第二组多层结构纤维的厚度比为约2:1至约1:2,可选地约3:2至约2:3,可选地约4:3至约3:4,可选地约5:4至约4:5。

3.根据权利要求2所述的用于车轮的轮辋,其中所述第二组多层结构纤维的厚度等于或大于所述第一组多层结构纤维的厚度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述预成型的嵌入物包括选自可压缩材料、弹性体材料和蜂窝材料的材料或由选自可压缩材料、弹性体材料和蜂窝材料的材料组成。

5.根据权利要求4所述的用于车轮的轮辋,其中所述蜂窝材料是注塑成型的泡沫材料。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述预成型的嵌入物包括形成所述嵌入物的中空壳体或由形成所述嵌入物的中空壳体组成,可选地,其中所述中空壳体由硬质材料形成,可选地,其中所述硬质材料选自金属、塑料和压缩成型碳纤维,可选地,其中所述金属为铝。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述第一凸缘和所述第二凸缘各自都包含如权利要求1所限定的嵌入物,其中第一嵌入物的第一细长部延伸到所述第一凸缘中,所述第一嵌入物的第二细长部在所述第一胎圈座下方延伸,并且第二嵌入物的第一细长部延伸到所述第二凸缘中,所述第二嵌入物的第二细长部在所述第二胎圈座下方延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于车轮的轮辋,其中所述轮辋用于四轮车辆的车轮,当安装...

【专利技术属性】
技术研发人员:埃里克·韦克曼托马斯·德·朗格迈克尔·威尔逊
申请(专利权)人:迪马格集团有限公司
类型:发明
国别省市:

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