BR112015005411B1

BR112015005411B1 - Roda que compreende um aro com uma cavidade de aro

Info

Publication number: BR112015005411B1
Application number: BR112015005411-0A
Authority: BR
Inventors: Jens Werner; Christian Köhler; André Bartsch; Michael Dressler; Sandro Mäke
Original assignee: ThyssenKrupp Carbon Components GmbH
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2021-07-27
Also published as: EP2917044A1; US20150231917A1; EP2917044B1; DE102012022148A1; WO2014072151A1; US9975374B2; TR201902300T4; ES2710933T3; CN104755274A; BR112015005411A2; DE102012022148B4

Abstract

estrela do cubo de duas partes que tem raios de perfil. a presente invenção refere-se a uma roda que consiste em um aro que tem uma base de aro e uma estrela do cubo de duas partes, em que a estrela do cubo compreende duas partes moldadas. a primeira parte moldada forma os raios que têm um corte transversal aberto e é unida à segunda parte moldada. os raios da primeira parte moldada são completa ou parcialmente fechados ao longo do comprimento de perfil pela segunda parte moldada. a estrela do cubo é preferencialmente integrada ao aro de uma maneira intertravada. o aro e a estrela do cubo de duas partes podem consistir em metal, mas, em particular, preferencialmente de material de fibra compósita.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma estrela do cubo com raios de perfil que é composta por pelo menos duas partes individuais que se combinam entre si de maneira de travamento positivo.

[0002] São conhecidas muitas construções que usam estrelas do cubo feitas de fibras compósitas. Com frequência, durante o processo de fabricação, as mesmas são feitas inicialmente como estrelas do cubo de disco e, após a consolidação, são dotadas de recessos, por exemplo, por meio de fresagem CNC. O curso contínuo das fibras é naturalmente interrompido no processo. Isso tem um efeito adverso na resistência do produto final.

[0003] O tipo de construção de uma roda feita de fibras compósitas, de acordo com o documento no DE 10 2010 010 512 A1, fornece a conexão da estrela do cubo em formato de disco à cavidade de aro através de um rebaixo, o que é realizado pelo entrançamento em torno do contorno circunferencial da estrela do cubo. A necessidade de um contorno circunferencial desvantajosamente leva a limitações da liberdade de projeto das estrelas do cubo.

[0004] Outra construção conhecida (documento no DE 10 2006 051 867 A1) fornece uma estrela do cubo feita de material compósito que é composta por segmentos de raio de formato em anel localizados um sobre o outro e consiste em cordões de fibra unidirecionais circunferenciais fabricados por meio de tecnologia de enrolamento. Esse método de fabricação é muito caro e exige um grande número de operações diferentes que podem ser automatizadas apenas com grande dificuldade. Além disso, uma roda dessa construção tem apenas uma baixa resistência ao choque.

[0005] O objetivo, portanto, é propor uma construção de roda que ofereça uma grande liberdade de projeto da estrela do cubo, mas também cumpra as altas exigências da indústria automobilística em termos de resistência ao choque.

[0006] A roda, de acordo com a presente invenção, tem uma estrela do cubo e um aro, em que o aro em si compreende novamente uma cavidade de aro e flanges de roda. A roda preferencialmente consiste inteiramente ou parcialmente de fibra compósita ou metal. O aro preferencialmente consiste inteiramente de fibra compósita ou metal. A estrela do cubo compreende duas partes moldadas, em que a primeira parte moldada forma os raios com uma seção transversal de perfil aberto. A roda ou a primeira parte moldada tem duas, três ou mais raios. Os raios têm um eixo geométrico de perfil que se estende ao longo de sua extensão longitudinal, geralmente do cubo de roda ao aro. A segunda parte moldada fecha a seção transversal de perfil aberto ao longo dos eixos geométricos de perfil da primeira parte inteiramente ou apenas parcialmente. A primeira parte moldada consiste preferencialmente de fibra compósita, embora a segunda parte moldada possa consistir de fibra compósita ou metal. Em outra modalidade preferencial, a primeira parte moldada também consiste em metal e os métodos descritos acima de processamento de fibras compósitas são substituídos pelos métodos correspondentes de processamento de metais (estampagem profunda, laminação, etc.) que são conhecidos pelo indivíduo versado na técnica. O cubo de roda é preferencialmente também integrado à estrela do cubo e é formado por uma ou duas partes moldadas, em que, de preferência, a segunda parte moldada forma especialmente o cubo de roda. O cubo de roda também é, de preferência, formado juntamente por ambas as partes moldadas. As seções transversais de perfil da primeira e segunda partes moldadas têm preferencialmente o formato de U na área dos raios e as aberturas das duas partes moldadas estão de frente uma para outra e afastadas entre si e a seção transversal de perfil de uma parte moldada fecha aquele da outra parte de maneira semelhante à braçadeira. A seção transversal de perfil da primeira parte moldada, de preferência, fecha especialmente aquele da segunda parte. Em outras modalidades preferenciais, as seções transversais de perfil combinam- se entre si de modo cônico ou pela formação de uma conexão de encaixe ou encostam-se um ao outro, formando uma junção de topo.

[0007] Modalidades preferenciais são aquelas nas quais os eixos geométricos de perfil são fechados nas extremidades das segundas partes moldadas localizadas no lado de fora, de modo que pelo menos uma cavidade inteiramente fechada seja formada entre a primeira parte moldada e a segunda parte moldada. Assim, evita-se vantajosamente a contaminação do vão entre a primeira parte moldada e a segunda parte moldada. Além disso, extremidades abertas das segundas partes moldadas são também preferenciais, o que, por sua vez, aprimora vantajosamente o resfriamento da estrela do cubo.

[0008] As duas partes da estrela do cubo são conectadas entre si de maneira de travamento positivo preferencialmente pelas áreas direcionadas de modo axial dos raios de perfil, assim como do flange de cubo de roda que combina um com o outro, de modo que pelo menos uma, tipicamente duas ou mais superfícies de contato sejam formadas. As duas partes moldadas são preferencialmente conectadas uma à outra nessas superfícies de contato. Essa conexão é preferencialmente realizada de maneira de travamento positivo (por meio de uma conexão por encaixe por pressão das duas partes moldadas entre si) ou por conexão de fato (por meio de uma conexão adesiva ou uma conexão soldada). Uma combinação de uma conexão de fato e uma conexão de travamento positivo também é possível.

[0009] A estrela do cubo é preferencialmente conectada à cavidade de aro por uma conexão rebaixada dos segmentos de raio. No presente contexto, as extremidades dos raios individuais são preferencialmente conectadas à cavidade de aro de maneira de travamento positivo através de entrançamento (pré-formação da cavidade de aro por meio do método de entrançamento). As extremidades totalmente ou parcialmente consolidadas ou mesmo as extremidades não consolidadas dos segmentos de raio são trançadas para tanto durante a fabricação da cavidade de aro. Uma conexão de travamento positivo e, caso o material de mesma matriz (ou materiais de matriz de ligação química) seja usado, também uma conexão de fato, se desenvolve com o material de matriz da parte moldada devido à impregnação com material de matriz e a consolidação subsequente da cavidade de aro.

[0010] As superfícies de conexão dos raios com a cavidade de aro são alargadas em outra modalidade preferencial através de tiras que entram e saem de modo tangencial. Essas são preferencialmente formadas pelas extremidades dos raios que se flexionam em paralelo à circunferência interna do aro e, assim, se estendem em algumas seções no lado interno do aro.

[0011] Em uma modalidade preferencial, a primeira parte moldada tem o cubo. O mesmo possivelmente circunda a abertura do eixo e tem aberturas para os parafusos. A segunda parte moldada fecha completamente ou parcialmente a seção transversal de perfil aberto da primeira parte moldada e, de modo semelhante, tem furos de parafuso. Pelo menos um elemento de espaçamento feito de metal ou fibra compósita que absorve a força de compressão dos parafusos é preferencialmente localizado para absorção de carga entre a primeira e segunda partes moldadas, bem como circunda os furos de parafuso. O elemento de espaçamento é preferencialmente posicionado na primeira parte moldada por um elemento de absorção de carga plano (preferencialmente um feito de metal). Em uma modalidade especialmente preferencial, a segunda parte moldada em si consiste em metal e atua como um elemento de absorção de carga ao absorver a força de pressão dos parafusos. A segunda parte moldada não é vazia, no presente contexto, pelo menos em torno dos furos de parafuso, mas tem material contínuo, de modo que a força de pressão dos parafusos seja absorvida em ambos os lados e sustentada pela parte moldada.

[0012] Os raios podem ter vantajosamente quaisquer seções transversais desejados, o que torna possível que o aro de estrela tenha um formato correto para a carga, sendo que, de modo correspondente, perfis em formato de U são especialmente preferenciais.

[0013] A roda consiste preferencialmente em plástico de fibra reforçada. Compósitos de fibra reforçada de carbono, por exemplo, com resina epóxi como o material de matriz, são preferencialmente usados como combinações materiais. Aço, alumínio, titânio ou magnésio ou as ligas conhecidas a partir do estado da técnica para fabricação de rodas são especialmente preferenciais para modalidades que são fabricadas parcialmente ou inteiramente de metal.

[0014] A construção, de acordo com a presente invenção, torna possível reduzir vantajosamente ainda mais o peso devido à geometria de raio mais frouxa. Além disso, isso é vantajoso porque não há necessidade de operações de finalização de CNC, de modo que o reforço da estrutura de fibra permaneça não danificado. Assim, uma resistência ao choque especialmente alta da estrela do cubo pode ser alcançada.

MODALIDADES EXEMPLIFICATIVAS

[0015] Modalidade exemplificativa 1, de acordo com a Figura 1, a Figura 2 (a a c), a Figura 3, a Figura 4 (a a c) e a Figura 5:

[0016] Na primeira modalidade exemplificativa, a estrela do cubo é composta de duas partes moldadas separadas (2, 3) que formam os segmentos de raio, bem como o cubo de roda. Os segmentos de raio da primeira parte moldada (2) são caracterizados na lateral do veículo por uma seção transversal aberta. O detalhe X mostra a seção transversal transversal de um raio, aquele na área na qual a parte moldada 2 não fecha a abertura na seção transversal em formato de U da primeira parte moldada (2). Pode-se observar no detalhe Y a forma pela qual essa abertura é coberta em outra área pela segunda parte moldada (3), a qual se combina com a mesma de maneira de travamento positivo e, de modo semelhante, tem uma seção transversal em formato de U. Os raios são integrados axial e radialmente por meio de uma conexão de travamento positivo (Figura 3) na estrutura têxtil da cavidade de aro (1). O rebaixo é formado pelas áreas laterais direcionadas de modo axial (4) da seção transversal de raio que são dobradas na direção do eixo geométrico central do raio sob a conexão de base inferior e, assim, garantem uma conexão plana (5). A superfície de conexão ou o cubo de roda da estrela do cubo é incorporada por uma segunda parte moldada (3), o que resulta no fechamento completo da seção transversal dos raios (Figura 2a, detalhe Y). A segunda parte moldada pode, nesse ponto, ser projetada de modo que a seção transversal de raio aberta seja parcialmente (Figura 2a) ou completamente fechado na direção radial para baixo da base inferior do aro (Figura 2b). Além disso, as extremidades de raio da segunda parte moldada podem ser projetadas de modo que uma cavidade fechada protegida dos meios externos é gerada entre as duas partes moldadas (Figura 2c). O número de segmentos de raio pode ser selecionado conforme desejado.

[0017] As duas partes moldadas (2, 3) são conectadas entre si de maneira de travamento positivo através das áreas direcionadas de modo axial dos perfis de raio e da centralização de cubo (6), o que resulta na formação de uma possível superfície de ligação. As superfícies de conexão das duas partes moldadas podem ser direcionadas em relação uma à outra de modo axial (Figura 4a), de modo cônico (Figura 4b) e/ou por meio de uma conexão por encaixe por pressão (Figura 4c) para centralizar as duas partes moldadas. Além disso, as duas partes moldadas são alinhadas em relação uma à outra através dos segmentos de espaçamento (7) que são recebidos pelo elemento de aplicação de carga conectado de modo plano (8) que é adicionalmente usado para absorver os elementos de parafuso de roda e, assim, posicionar a segunda parte moldada (3) de modo acurado.

[0018] Modalidade Exemplificativa 2, de acordo com a Figura 6, a Figura 7, a Figura 8 (a a b) e Figura 9:

[0019] A estrela do cubo, de modo similar, consiste em duas partes moldadas de fibra compósita nessa modalidade exemplificativa. O seção transversal aberta dos raios é localizado, no presente contexto, no lado virado para fora do veículo, de modo que a conexão dos segmentos de raio à cavidade de aro possa acontecer ao longo de uma grande área. Além disso, os raios são conectados à base inferior da cavidade de aro por uma conexão de travamento positivo rebaixada e as tiras rebaixadas dos segmentos de raio (5) podem ser integradas sobre ou dentro da estrutura têxtil trançada da cavidade de aro (Figuras 8a, 8b). Essa parte moldada (2) assume ao mesmo tempo a função da superfície de conexão de cubo de roda da roda. A segunda parte moldada (3) é posicionada por meio de segmentos de espaçamento correspondente e, assim, fecha completamente a seção transversal aberta do segmento de raio.

[0020] As duas partes moldadas (2, 3) são conectadas entre si de maneira de travamento positivo através das bordas dos perfis de raio e a centralização de cubo (6), o que resulta na formação de uma possível superfície de ligação.

[0021] Modalidade exemplificativa 3, de acordo com a Figura 10, a Figura 11 e a Figura 12:

[0022] Essa modalidade exemplificativa difere das precedentes pelo fato de que a estrela do cubo é composta de um elemento de aplicação de carga metálico (9) e uma parte moldada feita de fibra compósita (2). A parte moldada com os segmentos de raio e com a superfície de conexão de cubo de roda é conectada à cavidade de aro, conforme descrito na modalidade exemplificativa 2. O elemento de aplicação de carga metálico (9) é caracterizado por um contorno ondulado circunferencial, o que resulta na integração do elemento usado para receber os elementos de parafuso de roda entre as áreas direcionadas de modo axial dos segmentos de raio e a centralização de cubo da parte moldada, de modo que o mesmo seja posto em segurança contra rotação (Figura 12). As superfícies de contato podem ser usadas, nesse ponto, para uma conexão atada adicional.

[0023] Modalidade exemplificativa 4 de acordo com a Figura 13, a Figura 14, a Figura 15 e a Figura 16:

[0024] Essa modalidade exemplificativa difere da modalidade exemplificativa 1 pelo fato de que as duas partes moldadas são unidas juntamente com uma seção transversal de perfil, preferencialmente perfis em U, que são abertos na lateral do veículo (Figura 13). A zona de junção (10) formada, assim, pode ser usada como uma superfície de ligação. Além disso, a zona de junção (10) pode ser projetada de modo que a conexão das duas partes moldadas seja incorporada por meio de uma junção de topo (Figura 14) ou uma conexão de sobreposição (Figura 15). A conexão de travamento positivo rebaixada entre a primeira parte moldada e a cavidade de aro pode ser realizada, no presente contexto, por meio da protuberância de segurança da cavidade de aro (protuberância) (Figura 16). LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 1. Cavidade de aro 2. Primeira parte moldada com segmentos de raio 3. Segunda parte moldada com superfície de conexão de cubo de roda 4. Áreas direcionadas de modo axial dos segmentos de raio 5. Tiras de conexão dos raios à cavidade de aro 6. Áreas direcionadas de modo axial da centralização de cubo 7. Segmentos de espaçamento feitos de fibra compósita ou metal 8. Elemento de aplicação de carga plano 9. Elemento de aplicação de carga metálico 10. Zona de junção

Claims

1. Roda que compreende um aro com uma cavidade de aro (1) e com uma estrela de roda de duas partes, sendo que a estrela de roda compreende duas partes moldadas, em que a primeira parte moldada (2) forma os raios com uma seção transversal aberta circunferencial em forma de U e a segunda parte moldada (3) com uma seção transversal aberta circunferencial em forma de U, e a primeira e segunda parte moldada (2, 3) provendo um suporte majoritário entre a cavidade de aro (1) e um eixo do veículo, caracterizado pelo fato de que as aberturas das seções transversais em forma de U da primeira e segunda parte moldada (2, 3) voltadas uma para a outra apresentando formas cônicas complementares nas direções axiais e a seção transversal aberta circunferencial em forma de U de uma da primeira e segunda parte moldada (2, 3) sendo disposta dentro da seção transversal aberta circunferencial em forma de U da outra da primeira e segunda parte moldada (2, 3), e as formas cônicas sendo dispostas para engatar uma na outra de modo cônico e a segunda parte moldada (3) é unida à primeira parte moldada (2) e fecha parcialmente ou completamente os raios da primeira parte moldada (2) na direção radial ao longo do comprimento do perfil.

2. Roda, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os raios da primeira parte moldada (2) formam uma conexão de travamento positivo rebaixada com a cavidade de aro (1).

3. Roda, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as duas partes moldadas (2, 3) da estrela de roda são conectadas entre si de uma maneira de travamento positivo através das áreas direcionadas (4) de modo axial do perfil de raio e da centralização de cubo.

4. Roda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que as duas partes moldadas (2, 3) da estrela de roda são conectadas entre si em substância às superfícies que estão em contato entre si ou ao longo de pelo menos uma linha de conexão comum.

5. Roda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a seção transversal aberta dos raios aponta na direção do eixo geométrico central do veículo ou do lado virado para fora do veículo.

6. Roda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que as superfícies de contato laterais, direcionadas de modo axial dos segmentos de raio e/ou a centralização de cubo são projetadas como superfícies de ligação.

7. Roda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a direção da segunda parte moldada (3) é executada através de segmentos de espaçamento (7) que são posicionados por um elemento de aplicação de carga plano (8) que é recebido pela primeira parte moldada (2).

8. Roda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a estrela de roda é composta de uma primeira parte moldada (2) feita de fibra compósita e uma segunda parte moldada metálica (3) que age como um elemento de aplicação de carga, em que a segunda parte moldada (3) é conectada à primeira parte moldada (2) através das áreas direcionadas de modo axial (4) dos segmentos de raio e da centralização de cubo (6), de modo que a rotação das mesmas seja impedida.

9. Roda, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o elemento de aplicação de carga metálico (9) forma o cubo de roda.