CN103180149A - 车辆轮辋 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于汽车的轮辋，至少包括：a）具有一个中心的轮毂连接口（6）的内侧金属环（1）；b）至少三个从内侧金属环（1）起向外延伸的金属轮辐（2）；c）环绕的外侧金属环（3），其与金属轮辐（2）在外端部上连接；d）金属轮辐（2）和外侧金属环（3）的聚碳酸酯外壳（4），其中，内侧金属环（1）、轮辐（2）和外侧金属环（3）构成牢固的金属复合体（8）并且该轮辋具有无金属的由聚碳酸酯制成的轮辋底（5）。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆轮辋、该车辆轮辋的制造方法和车辆轮辋的应用。
背景技术
轮辋是现代汽车的重要组成部分。连同轮胎材料的选择，它们对车辆的稳定性，安全性和行驶舒适度有不可忽略的影响。越来越复杂的车辆设计愿望导致极多类型的轮辋。在此部分轮辋可在其尺寸和设计中具有显著差异。出于稳定性原因，轮辋通常由金属材料制成。金属的使用赋予轮辋所需的稳定性。然而轮辋的高稳定性与所用金属（一般为钢或铝）相关地同时与高的自重相关联。
在力求降低车辆重量和因此车辆油耗的同时，也试图降低轮辋的重量。特别是在电动车辆领域中，节省重量以便延长车辆的使用范围是一个重要课题。这可部分通过使用更轻的金属或更轻的金属合金来实现。然而，与传统的钢相比，这些材料往往带来腐蚀问题、稳定性问题并且有时显著增加成本。
还已知使用塑料和复合材料来制造车辆轮辋。
例如EP1 479 533A2公开了一种车轮，其具有无金属的由塑料和内置压力传感器构成的轮辋。轮辋和轮胎在所公开的布置中在车轮使用寿命上持久连接。
US4,896,922中公开了一种车轮，其具有通过注塑法制备的实心塑料轮辋体。实心橡胶轮胎贴靠在轮辋体的圆柱形外表面上。轮辋体由无卤素聚丙烯共聚物制成。
US2005/0269866A1公开了一种包括金属的、尤其是铝或钢制轮辋底和半透明结构元件的轮辋装置。该轮辋装置的中心元件可由聚碳酸酯制成。
DE2 157 090A1描述了一种车轮，其包括本体及轮辋底，本体和轮辋底一件式地由蜂窝式刚性塑料芯材制成。在本体中可嵌入具有中心轮毂的加强元件。塑料芯材被由具有高强度的塑料材料制成的外层覆盖。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于车轮的轮辋，该轮辋在高的稳定性的同时具有小的自重。
根据本发明，本发明的任务通过根据权利要求1的轮辋来解决。优选的实施方式由从属权利要求给出。
根据本发明的用于制造轮辋的方法和其应用在其它独立权利要求中被说明。
根据本发明的用于汽车的轮辋包括至少一个具有一个中心的轮毂连接口6和二至十个、优选四至六个螺栓口7的内侧金属环1。术语“内侧金属环”在本发明的意义中是指一个圆柱体，其具有两个圆形的、优选相同的区域。内侧金属环具有一个优选同样为圆柱形的、优选贯通的轮毂连接口6。所述轮毂连接口6容纳车辆的轮毂并且确保轮辋和车轮在车辆上的固定。围绕轮毂连接口设置的二至十个螺栓口7通过相配的螺栓将轮辋固定在车辆的轮毂上。
从内侧金属环1起向外延伸三至十个金属轮辐2并且金属轮辐终止于环绕的外侧金属环3中。由内侧金属环1、金属轮辐2和环绕的外侧金属环3构成的金属复合体确保轮辋内的高稳定性。聚碳酸酯外壳4包围金属轮辐2和外侧金属环3。聚碳酸酯外壳4还可含有其它熔入的混合物或共聚物形式的聚合物。聚碳酸酯外壳4在外侧金属环3两侧越过外侧金属环延伸并且以这种方式构成所谓的轮辋底5，该轮辋底在内侧和外侧设有用于容纳轮胎10的轮辋凸缘。
聚碳酸酯体例如可由两个半壳构成，所述半壳在其分离面上在封入金属复合体的情况下彼此焊接或粘接。作为替换方案，金属复合体也可总体上设置在两个半壳之一中。两个半壳优选由相同的聚合物、优选聚碳酸酯制成。
聚碳酸酯外壳4优选在370nm至800nm的波长范围中具有>50％、优选>60％、特别优选>70％的平均光学透明度。
聚碳酸酯外壳4优选具有一个或多个照明区。结合光源，所述照明区可将入射光向外反射并且因此能够照明聚碳酸酯外壳。照明区包括颗粒、点栅、线栅、贴纸、积聚部、切口，丝网印刷品、刻入部和/或它们的组合。
聚碳酸酯外壳4优选在构成轮辋的两个半壳之外或之内具有多个LED（发光二极管）或OLED（有机发光二极管）。LED或OLED能够节约能量地照明根据本发明的轮辋。
聚碳酸酯外壳4部分地或完全填充各轮辐2之间的空隙。术语“部分地”在本发明的意义中也包括聚碳酸酯外壳之内的缺口或较薄的区段。在许多情况下除设计配合外也可进一步降低根据本发明的轮辋的重量。
聚碳酸酯外壳优选含有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或它们的混合物或共聚物。聚碳酸酯外壳特别优选由聚碳酸酯共混物制成，例如聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁酯。所述聚合物在此可与聚碳酸酯一起熔为聚碳酸酯外壳或用作共聚物。
内侧金属环1、外侧金属环3和金属轮辐2可含有铝、钛、铁、铬、钒、钴、镍、钨和/或它们的合金并且优选由钢或铝制成。
当轮辋由两个彼此粘合的半壳组成时，两个半壳的至少一个的粘合面含有丙烯酸酯粘合剂、甲基丙烯酸甲酯粘合剂、氰基丙烯酸盐粘合剂、聚环氧化物、有机硅粘合剂和/或硅烷交联聚合物胶粘剂、聚氨酯以及它们的混合物和/或共聚物。半壳本身优选由聚碳酸酯或更上面提到的聚合物之一制成，只要其满足强度、耐冲击性和耐候性的条件。
另外，本发明包括一种用于制造轮辋的方法，其中，在第一步骤中优选用聚碳酸酯注射成型基底半壳。接着，将由具有一个中心的轮毂连接口6和螺栓口7的内侧金属环1、至少三个金属轮辐2和外侧金属环3构成的金属复合体嵌入该基底半壳中，在此内侧金属环1优选不被构成该半壳的聚合物覆盖。在最后一个步骤中，将基底半壳与第二半壳彼此连接成聚合物外壳4。第二（上侧）半壳可作为预制半壳与基底半壳焊接或粘接。作为替换方案，上侧半壳可以以作为聚合物熔体的液态形式被施加到基底半壳上并且固定金属轮辐2和环绕的外侧金属环3。两个半壳优选借助注射成型方法来制造。
根据一种用于制造轮辋的替换方法，在第一步骤中，将由具有一个中心的轮毂连接口6和螺栓口7的内侧金属环1、金属轮辐2和外侧金属环3构成的金属复合体8固定在一个注射成型模具部件中。接着，通过另一模具部件封闭该注射成型模具。在最后一个步骤中，通过以液态聚碳酸酯或液态聚碳酸酯前体填充注射成型模具来制备造金属轮辐2和外侧金属环3的包括轮辋底5的聚碳酸酯外壳。
一种特别有利的用于制造轮辋的方法在于使用所谓的双组分注射成型技术。在该技术中，两个注射单元依次与同一个注射成型模具（闭合模具）配合工作，即在注射第一组分后例如借助转盘技术将该闭合模具供应给第二注射单元。当在第一注射单元中制备出具有嵌入的金属复合体的轮辋的第一半壳后，将第一半壳和闭合模具一起供应给第二注射成型模具。该注射成型模具在此具有第二半壳的形状。在注塑过程中在第一半壳上注射成型第二半壳。
借助这种双组分注射成型技术可在两个注射单元中处理不同的聚合物，但这些聚合物彼此间须具有高的附着性，因为在本发明的轮辋中组分需要彼此牢固地连接。例如也可为一个注射单元使用透明的聚合物组分并且为另一个注射单元使用有色聚合物组分。例如可用有色不透明的聚合物来制备朝向车辆的半壳并且用透明的聚合物来制备朝向外部的半壳，这例如在嵌入LED的情况下是必要的。根据嵌入的金属复合体的设计和其表面特性，出于美学原因也有利的是，通过用透明的聚合物注射成型在第一半壳使轮辐可见。另一方面可在使用用于内半壳的有色聚合物时使该聚合物仅部分覆盖轮辐，因为内半壳并非必须在几何形状上与外半壳重合。以这种方式可实现轮辋的不同设计。
由内侧金属环1、金属轮辐2和外侧金属环3构成的金属复合体优选是一体的，该金属复合体以已知的方式通过压力机或以铸造法制备。金属复合体也可由彼此焊接的零件制成。
在制备半壳时将LED或OLED优选连同适合的电连接口和配线嵌入半壳之一或金属复合体中。LED或OLED使得可以有针对性地照明轮辋。除了实现不同的颜色和灯光效果外，还可提高车辆的可见度。
尤其在侧面车辆照明往往较差并且因此难以被看到。更好的车辆照明主要可在转弯时在能见度低的情况下显著减小发生事故的危险。
另外，本发明还包括作为车轮、优选作为轿车或载重汽车的汽车车轮的应用。
附图说明
下面借助附图详细说明本发明。附图是纯粹示意性的且未按比例绘制。附图不以任何方式限制本发明。附图如下：
图1为根据本发明的其上安装有轮胎的轮辋的横截面图；
图2为根据本发明的安装有轮胎的轮辋的俯视图；
图3为根据本发明的金属复合体的俯视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的其上安装有轮胎10的轮辋的横截面图。根据本发明的轮辋包括位于水平虚线内的内侧金属环1。竖直虚线表示轮辋的中轴线。内侧金属环1具有一个中心的轮毂连接口6和螺栓口7。中心的轮毂连接口6和螺栓口7一起容纳车辆的轮毂（未示出）并且确保根据本发明的轮辋在车桥上的固定。金属轮辐2从内侧金属环1起向外延伸并且终止于环绕的外侧金属环3中。聚碳酸酯外壳4包围金属轮辐2和外侧金属环3。聚碳酸酯外壳4还可含有其它的熔入的混合物形式的聚合物或共聚物形式的聚合物。聚碳酸酯外壳4具有轮辋底5，该轮辋底在内侧上并且在外侧上分别设有用于容纳轮胎10的轮辋凸缘。
图2示出根据本发明的安装有轮胎的轮辋的俯视图。从内侧金属环1出发的四个金属轮辐2和与轮辐连接的外侧金属环3被埋在聚碳酸酯外壳4中。聚碳酸酯外壳4中的开口9减小轮辋的重量并且用作设计元素。轮胎10套在图1所示的聚碳酸酯外壳4的轮辋底5上。
图3示出根据本发明的金属复合体8的侧视图。金属复合体8包括内侧金属环1、金属轮辐2和环绕的外侧金属环3并且确保轮辋和车轮的高稳定性。金属复合体8优选被制造成一件式的，包括铝合金并且因此有利的是较轻。
附图标记列表
（1） 内侧金属环
（2） 金属轮辐
（3） 外侧金属环
（4） 聚合物外壳
（5） 轮辋底
（6） 轮毂连接口
（7） 螺栓口
（8） 金属复合体
（9） 聚碳酸酯外壳中的开口
（10） 轮胎
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于汽车的由塑料构成的轮辋，至少包括：嵌入轮辋体中的内侧金属环（1），其具有一个中心的轮毂连接口（6）和至少三个从内侧金属环（1）起向外延伸的金属轮辐（2），其特征在于，径向向外延伸的加强轮辐由与内侧金属环（1）连接的金属轮辐（2）构成，这些金属轮辐（2）在其外端部上与环绕的外侧金属环（3）连接并且与外侧金属环和内侧金属环（1）构成牢固的金属复合体（8），金属轮辐（2）和外侧金属环（3）设有聚合物外壳，并且轮辋具有无金属的轮辋底（5），所述轮辋底也如聚合物外壳（4）一样由不受气候影响的、高强度的且耐冲击性的聚合物制成。
2.根据权利要求1所述的轮辋，其中，聚合物外壳（4）和轮辋底（5）基本上由聚碳酸酯制成。
3.根据上述权利要求之一所述的轮辋，其中，所述内侧金属环（1）具有四至六个螺栓口（7）。
4.根据权利要求1至3之一所述的轮辋，其中，所述轮辋具有三至十个金属轮辐（2）。
5.根据权利要求1至4之一所述的轮辋，其中，所述聚碳酸酯外壳（4）在370nm至800nm的波长范围中具有>50％、优选>60％、特别优选>70％的平均光学透明度。
6.根据权利要求5之一所述的轮辋，其中，所述聚碳酸酯外壳（4）具有一个或多个照明区。
7.根据权利要求6所述的轮辋，其中，所述照明区包括颗粒、点栅、线栅、贴纸、积聚部、切口、丝网印刷品、刻入部和/或它们的组合。
8.根据权利要求1至7之一所述的轮辋，其中，在聚碳酸酯外壳（4）的内部或外部设置多个LED或OLED。
9.根据权利要求1至8之一所述的轮辋，其中，所述聚碳酸酯外壳（4）部分或完全填充各轮辐（2）之间的空隙。
10.根据权利要求1至9之一所述的轮辋，其中，所述聚碳酸酯外壳（4）含有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或它们的混合物或共聚物、特别优选聚碳酸酯共混物、例如聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁酯。
11.根据权利要求1至10之一所述的轮辋，其中，所述内侧金属环（1）、外侧金属环（3）和/或金属轮辐（2）含有铝、钛、铁、铬、钒、钴、镍、钨和/或它们的合金。
12.用于制造汽车轮辋的方法，其中，
－用含有聚碳酸酯的聚合物注射成型基底半壳；
－将由具有一个中心的轮毂连接口（6）和多个螺栓口（7）的内侧金属环（1）、金属轮辐（2）和外侧金属环（3）构成的金属复合体（8）嵌入到该基底半壳中；并且
－将基底半壳与第二半壳连接成金属轮辐（2）和外侧金属环（3）的聚碳酸酯外壳（4）。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，用聚碳酸酯聚合物通过注射成型预制两个半壳，这两个半壳在封入金属轮辐（2）和外侧金属环（3）的情况下通过使用适合的粘合剂、如丙烯酸酯粘合剂、甲基丙烯酸甲酯粘合剂、氰基丙烯酸盐粘合剂、聚环氧化物、有机硅粘合剂、聚氨酯和/或硅烷交联聚合物粘合剂以及它们的混合物和/或共聚物彼此连接。
14.用于制造汽车轮辋的方法，其中，
－将由具有一个中心的轮毂连接口（6）和多个螺栓口（7）的内侧金属环（1）、金属轮辐（2）和外侧金属环（3）构成的金属复合体（8）固定在注射成型模具的一个模具部件中；
－围绕金属复合体（8）的金属轮辐（2）和外侧金属环（3）闭合注射成型模具；
－通过注射成型模具的注射成型获得金属轮辐（2）和外侧金属环（3）的聚碳酸酯外壳（4）和轮辋底（5）。
15.用于制造汽车轮辋的方法，其中，
－将由具有一个中心的轮毂连接口（6）和多个螺栓口（7）的内侧金属环（1）、金属轮辐（2）和外侧金属环（3）构成的金属复合体（8）固定在一个与内半壳的轮廓相对应的模具部件（闭合模具）中；
－在第一注射单元中注射成型所述内半壳；
－将包括已被注射成型的内半壳的闭合模具放在具有与外半壳的轮廓相对应的模具半部的第二注射单元前面；
－在第二注射单元中用确保与第一半壳的聚合物具有高附着性的聚合物注射成型所述外半壳。
16.根据权利要求12至15之一所述的方法，其中，将多个LED或OLED嵌入到半壳之一中或嵌入到由内侧金属环（1）、金属轮辐（2）和环绕的外侧金属环（3）构成的金属复合体（8）中。
17.根据权利要求12至16之一所述的方法，其中，聚合物外壳（4）连同轮辋底（5）在内由聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或它们的混合物或共聚物、特别优选聚碳酸酯共混物、例如聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁酯制成。
18.根据权利要求1至11之一所述的轮辋作为车轮、优选作为汽车车轮、特别优选作为电动车的车轮的应用。
Claims (18)
1.用于汽车的轮辋，至少包括：
a）内侧金属环（1），其具有一个中心的轮毂连接口（6）；
b）至少三个从内侧金属环（1）起向外延伸的金属轮辐（2）；
c）环绕的外侧金属环（3），其与金属轮辐（2）在外端部上连接；
d）金属轮辐（2）和外侧金属环（3）的聚合物外壳（4），其中，内侧金属环（1）、轮辐（2）和外侧金属环（3）构成牢固的金属复合体（8），并且轮辋具有无金属的轮辋底（5），所述轮辋底也如聚合物外壳（4）一样由不受气候影响的、高强度的且耐冲击性的聚合物制成。
2.根据权利要求1所述的轮辋，其中，聚合物外壳（4）和轮辋底（5）基本上由聚碳酸酯制成。
3.根据上述权利要求之一所述的轮辋，其中，所述内侧金属环（1）具有四至六个螺栓口（7）。
4.根据权利要求1至3之一所述的轮辋，其中，所述轮辋具有三至十个金属轮辐（2）。
5.根据权利要求1至4之一所述的轮辋，其中，所述聚碳酸酯外壳（4）在370nm至800nm的波长范围中具有>50％、优选>60％、特别优选>70％的平均光学透明度。
6.根据权利要求5之一所述的轮辋，其中，所述聚碳酸酯外壳（4）具有一个或多个照明区。
7.根据权利要求6所述的轮辋，其中，所述照明区包括颗粒、点栅、线栅、贴纸、积聚部、切口、丝网印刷品、刻入部和/或它们的组合。
8.根据权利要求1至7之一所述的轮辋，其中，在聚碳酸酯外壳（4）的内部或外部设置多个LED或OLED。
9.根据权利要求1至8之一所述的轮辋，其中，所述聚碳酸酯外壳（4）部分或完全填充各轮辐（2）之间的空隙。
10.根据权利要求1至9之一所述的轮辋，其中，所述聚碳酸酯外壳（4）含有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或它们的混合物或共聚物、特别优选聚碳酸酯共混物、例如聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁酯。
11.根据权利要求1至10之一所述的轮辋，其中，所述内侧金属环（1）、外侧金属环（3）和/或金属轮辐（2）含有铝、钛、铁、铬、钒、钴、镍、钨和/或它们的合金。
12.用于制造汽车轮辋的方法，其中，
－用含有聚碳酸酯的聚合物注射成型基底半壳；
－将由具有一个中心的轮毂连接口（6）和多个螺栓口（7）的内侧金属环（1）、金属轮辐（2）和外侧金属环（3）构成的金属复合体（8）嵌入到该基底半壳中；并且
－将基底半壳与第二半壳连接成金属轮辐（2）和外侧金属环（3）的聚碳酸酯外壳（4）。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，用聚碳酸酯聚合物通过注射成型预制两个半壳，这两个半壳在封入金属轮辐（2）和外侧金属环（3）的情况下通过使用适合的粘合剂、如丙烯酸酯粘合剂、甲基丙烯酸甲酯粘合剂、氰基丙烯酸盐粘合剂、聚环氧化物、有机硅粘合剂、聚氨酯和/或硅烷交联聚合物粘合剂以及它们的混合物和/或共聚物彼此连接。
14.用于制造汽车轮辋的方法，其中，
－将由具有一个中心的轮毂连接口（6）和多个螺栓口（7）的内侧金属环（1）、金属轮辐（2）和外侧金属环（3）构成的金属复合体（8）固定在注射成型模具的一个模具部件中；
－围绕金属复合体（8）的金属轮辐（2）和外侧金属环（3）闭合注射成型模具；
－通过注射成型模具的注射成型获得金属轮辐（2）和外侧金属环（3）的聚碳酸酯外壳（4）和轮辋底（5）。
15.用于制造汽车轮辋的方法，其中，
－将由具有一个中心的轮毂连接口（6）和多个螺栓口（7）的内侧金属环（1）、金属轮辐（2）和外侧金属环（3）构成的金属复合体（8）固定在一个与内半壳的轮廓相对应的模具部件（闭合模具）中；
－在第一注射单元中注射成型所述内半壳；
－将包括已被注射成型的内半壳的闭合模具放在具有与外半壳的轮廓相对应的模具半部的第二注射单元前面；
－在第二注射单元中用确保与第一半壳的聚合物具有高附着性的聚合物注射成型所述外半壳。
16.根据权利要求12至15之一所述的方法，其中，将多个LED或OLED嵌入到半壳之一中或嵌入到由内侧金属环（1）、金属轮辐（2）和环绕的外侧金属环（3）构成的金属复合体（8）中。
17.根据权利要求12至16之一所述的方法，其中，聚合物外壳（4）连同轮辋底（5）在内由聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或它们的混合物或共聚物、特别优选聚碳酸酯共混物、例如聚碳酸酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁酯制成。
18.根据权利要求1至11之一所述的轮辋作为车轮、优选作为汽车车轮、特别优选作为电动车的车轮的应用。
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