CN104417254B - 轮毂以及形成轮毂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮毂以及形成轮毂的方法。所述轮毂包括轮辋，所述轮辋具有带有轴向端部的圆周表面，并且在所述圆周表面的轴向端部的每一个上设置了一个轮辋法兰。所述轮辋包括纤维增强塑料作为主要成分，并且所述轮辋法兰的每一个与所述轮辋可释放地连接。本发明致力于创造低成本的轮毂。

Description

轮毂以及形成轮毂的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2013年9月9日提交的德国专利申请DE 10 2013 217 919.7的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及轮毂，特别涉及飞行器的轮毂，轮毂具有轮辋，轮辋包括圆周表面和分别处在轮辋的轴向端部处的一个轮辋法兰。

背景技术

当在地面上时，轮毂和轮胎一起形成了车辆或飞行器能够在其上滚动的轮子。轮子属于车辆上的非弹性质量，因此其应该具有尽可能最小的质量。对于飞行器来说，轮子的小质量尤其意义重大，由于轮子也必须在飞行器中运输，因此其增加了飞行器的空载质量。

虽然在车辆的情况中轮辋通常由钢形成，但是轻的金属，例如铝，主要用于飞行器的轮毂。此处，该轮毂在轴向方向上平分成两份，以便为了装配轮胎而将该轮毂拆开，从两个轴向侧部连接到轮胎，并且随后将轮毂再次彼此连接。这种连接通常通过使用在圆周方向上均匀分布的多个双头螺柱或螺钉/螺母连接来进行。因此这种类型的飞行器轮子的装配变得相对复杂，这与成本增加相关联。

发明内容

本发明的实施例致力于创造低成本的轮毂。

根据实施例，在一开始提到的这种类型的轮毂包括具有纤维增强塑料来作为主要成分的轮辋，并且其中任意一个轮辋法兰可释放地与轮辋连接。

这种类型的轮毂具有许多优势。由于轮辋基本上由纤维增强塑料，特别是碳纤维增强塑料组成，其可以实施或形成为具有相对低的质量。与例如使用铝作为主要成分的情况相比，可以保持较低的质量。由于两个轮辋法兰可释放地与轮辋连接，因此能够在其外圆周上以相对简单的方式实施或形成该轮辋。原则上，足以将该轮辋的圆周表面实施或形成为圆柱形的套筒表面，其中可能需要修改几处该圆柱形的外表面，以便可以将轮辋法兰与轮辋连接。圆周表面的简单形状促进并且简化了轮毂的生产，从而保持了较低的成本。由于两个轮辋法兰都可释放地与轮辋连接，因此可以在轮辋法兰损伤的情况下仅仅替换该轮辋法兰，而可以继续使用轮毂的剩余部分。这样保持了低的维修和维护成本。因为不再需要完全拆开轮毂以便可以装配轮胎，而是仅仅需要将其中一个轮辋法兰从轮辋上释放，所以保持了短的装配时间，并且因此还保持了很低的装配成本。因此总地来说，在轮毂的生产、维护和维修中产生了显著的成本优势。

优选地，至少一个轮辋法兰具有纤维增强塑料作为主要成分。在此，还可以使用碳纤维增强塑料。如果轮辋法兰由纤维增强塑料形成，那么该增强纤维可以在轮辋法兰的圆周方向上延伸，以便轮辋法兰在径向方向上表现出优良的尺寸稳定性。轮辋自身还可以在圆周表面处通过在圆周方向上增强的增强纤维来实施或形成，从而得到同等优良的尺寸稳定性。随后轮辋与轮辋法兰可以高精度彼此配合。

优选地，给轮辋法兰提供了运行保护层。该运行保护层可以由例如芳纶或对位芳纶的保护层形成。通过这种类型的运行保护层，轮毂得到了紧急运行性能，即在飞行器的情况中，当轮胎受损或者丢失时仍然可以滚动(在轮辋上滚动)。

优选地，至少一个轮辋法兰从外侧轴向地滑动到圆周表面上，且通过锁定元件来固定以防止其轴向地向外移动。当轮胎已经装配并且处在压力下时，轴向向外的固定就足够了。在这种情况下，轮胎阻挡了轮辋法兰的轴向向内的移动。然而，轮胎内的压力将轮辋法兰轴向向外地压在锁定元件上。因此相对简单的装配变为可能。

优选地，锁定元件在轮辋和轮辋法兰之间形成了旋转保护。当轮辋法兰以旋转保护的形式坐落于轮辋上时，确保了防止轮胎在轮辋上转动的增强保护。通过这种方式，尤其是刹车力可以可靠地从轮辋传递到轮胎上。

优选地，锁定元件以形状配合与轮辋接合。形状配合能够简单地实现锁定元件在轮辋上的必要固定，以便锁定元件可以在轴向方向上以及可能的话在圆周方向上将轮辋法兰牢固地保持在圆周表面上。

在此，优选地该锁定元件实施或形成为接合到轮辋上的沟槽中的夹紧环，并且轮辋法兰具有作用到夹紧环上的压力面，并且使用作用到凹槽内的力分量来承载该夹紧环。因此装配时，轮辋法兰首先轴向地滑动到轮辋的圆周表面上。此后，实际上还可以由圆周方向上的多个零件形成的夹紧环与轮辋连接，并且接合到轮辋的凹槽中。在最简单的情况中，将凹槽实施或形成在圆周表面上。如果将夹紧环实施或形成为一件式的，则其在圆周方向上仅被打断一次，且因此可以将夹紧环广泛展开，以便与凹槽接合。一旦装配了夹紧环，可以径向向外地放置轮辋法兰并且轮辋法兰与夹紧环接触，也就是说因此轮辋法兰防止了夹紧环的径向膨胀，并且甚至以一定的力将夹紧环压入凹槽内。因此，夹紧环几乎不可能从凹槽中移出。因此轮辋法兰被牢固地保持在轮辋的圆周表面上。

优选地，用于轮子轴承的支撑装置插入在轮辋内。因此，该支撑装置是最初与轮辋连接的分离部件。由于轮辋基本上由塑料形成，所以该支撑装置促进了可能不会非常好地固定在塑料自身中的轮子轴承的装配。

优选地，该支撑装置包括分体式轴承壳。因此可以例如从两个轴向端部将轴承壳的一部分安装在轮辋上。随后可以在彼此轴向地间隔开的两个位置上将轮子轴承支承在轮辋中，而不需要具有相对大质量的连续轴承壳。

优选地，该支撑装置包裹在不可伸展的层中。当轮子轴承被压入支撑装置中时，避免了该支撑装置的径向膨胀。径向膨胀会导致不需要的轮子轴承在支撑装置中的整体转动。

如果该支撑装置通过形状配合在轮辋中保持为不可旋转的，则也是有利的。形状配合能够以各种方式产生。因此可以例如给该支撑装置提供多边形的外轮廓。另一种可能性是，给该支撑装置提供凸出部分或者凹槽，从而形成了阻止支撑装置在轮辋中旋转的支撑装置的辐条或塑料的辐条。

如果轮辋具有至少部分地被提供了热辐射反射层的内圆周，则也是有利的。如果轮毂中设置有闸(主要是摩擦闸)，则这种类型的热辐射反射层尤其有利。如果驱动这种类型的闸，则其产生相对大量的热量。该热辐射反射层随后帮助将热辐射对轮辋的影响保持得足够小，以便轮辋的塑料不会热过载。

在此，优选地热辐射反射层实施或形成为贴合到内圆周的膜。该膜在径向方向上仅具有很小的厚度，以便基本上没有空间问题。例如膜可以包括铝和芳纶的混合物。

如果该膜具有绝缘层，则也是有利的。例如，绝缘层能够由气体层形成。可由泡沫塑料来保持该气体层。

优选地，用于刹车装置的捕捉器从内圆周凸出，并且热辐射反射层设置在捕捉器之间。这促进了生产。

本发明的实施例涉及包括轮辋的轮毂，轮辋具有带有轴向端部的圆周表面，并且在圆周表面的每一个轴向端部处都设置了一个轮辋法兰。该轮辋包括纤维增强塑料作为主要成分，并且每一个轮辋法兰可释放地与轮辋连接。

根据实施例，轮毂可以是飞行器的轮毂。

根据实施例，轮辋法兰的至少一个可以包括纤维增强塑料作为主要成分。

根据进一步的实施例，轮毂可包括设置在轮辋法兰的至少一个上的运行保护层。

在实施例中，轮毂可以包括锁定元件。轮辋法兰的至少一个可以构造成从外侧轴向地滑动到圆周表面上，并且可以通过锁定元件固定轮辋法兰防止其轴向向外地移动。可以将该锁定元件构造和设置成在轮辋和轮辋法兰之间形成旋转保护。进一步，该锁定元件可以通过形状配合与轮辋接合。可以将该锁定元件构造为夹紧环以接合到轮辋上的凹槽内，并且轮辋法兰可以具有压力面，该压力面构造成作用于夹紧环上并且通过作用到凹槽中的力分量来负载该夹紧环。轮毂还可以包括可以插入到轮辋中的用于轮子轴承的支撑装置。该支撑装置可以包括分开的轴承壳。进一步，该支撑装置可以被包裹在不可延展的层内。还可以通过形状配合将该支撑装置不可旋转地保持在轮辋内。

根据其他实施例，轮毂可以包括热辐射反射层。轮辋的圆周表面可以具有至少部分被提供了热辐射反射层的内圆周。可以将该热辐射反射层形成为贴合到内圆周的膜。而且，该膜可以包括绝缘层。再进一步，刹车装置的捕捉器可以从内圆周凸出，并且可以将热辐射反射层设置在捕捉器之间。

本发明的实施例涉及形成包括轮辋的轮毂的方法，其中轮辋具有带有轴向端部的圆周表面。该方法包括在圆周表面的每一个轴向端部上可释放地连接轮辋法兰。轮辋包括纤维增强塑料作为主要成分。

在实施例中，将一个轮辋法兰与圆周表面的每一个轴向端部可释放连接可以包括将至少一个轮辋法兰从外侧轴向地滑动到圆周表面上，并且固定该至少一个轮辋法兰防止其轴向向外地移动。

还根据本发明的其他实施例，该方法可以包括至少局部地将热辐射反射层应用到圆周表面的内圆周上。该热辐射反射层可以包括具有绝缘层的膜。

本发明的其他实施例和优势可以通过回顾本公开内容和附图来确定。

附图说明

参照给出的多幅附图，通过本发明的示例性的实施方式的非限制性的例子，进一步以详细说明的方式对发明进行描述，其中在附图的几个视图中相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：

图1显示了局部剖开的轮毂的立体图；

图2显示了通过轮毂的一部分的截面图；

图3显示了夹紧环；以及

图4显示了轴承壳的一部分。

具体实施方式

此处显示的细节是通过示例的方式并且仅仅为了说明性地讨论本发明的实施例，并且其目的是提供被认为是最有用且容易理解的针对本发明的原理和概念方面的描述。在此方面，没有试图超过本发明的基本理解所必需的那样而更详细地显示本发明的结构的细节，结合附图所作的描述让本发明的几种形式在实践中如何实施或形成对本领域技术人员来说是很清楚的。

图1显示了轮毂1的部分为截面图的立体图。在本案中，轮毂1意指飞行器轮子。飞行器轮子应该具有尽可能最小的质量。

轮毂1具有基本上由纤维增强塑料，特别是碳纤维增强塑料形成的轮辋2。轮辋2包括具有圆周表面4的轮辋井3。圆周表面4实施或形成为圆柱形套筒的形状，并且是光滑的(除了一些下文中更加详细地描述的例外)。

两个轮辋法兰5，6轴向地从外侧滑动到圆周表面4上。这是可行的，因为如上所述，圆周表面4设计成圆柱形套筒的表面。

轮辋法兰5，6同样地由纤维增强塑料，特别地由碳纤维增强塑料形成。轮辋法兰5，6至少在其外圆周上具有可以由例如芳纶或对位芳纶形成的运行保护层7。以这种方式，轮毂1获得了飞行器的轮子通常所需要的紧急运行性能。如果轮胎(未更加详细地描述)受到损伤或者甚至完全丢失，则飞行器能够直接在轮辋法兰5，6的圆周表面上滚动。这也被称作是“在轮辋上滚动”

轮辋井3通过轮辋中心8与轴承区域9连接。在轴承区域9中，未更加详细地说明的用于轮子轴承的支撑装置插入在轮辋2中。在本案中，该支撑装置包括轴承壳的两个零件10，11。这两个零件10，11从两个轴向端部插入轴承区域9中，以便能够在互相轴向地间隔开的两个位置上在轮辋2中支撑轮子轴承，而不需要连续的轴承壳。

图4显示了轴承壳的零件11。该轴承壳的零件11具有能够将轴承压紧或压缩到其中的光滑的内圆周12。此外，该轴承壳的零件11包括径向向外地凸出的凸出部分13，凸出部分13刺入轮辋2的塑料中并且因此形成了轴承壳的旋转保护。因此轴承壳的零件10，11不可以相对于轮辋2转动。该凸出部分13产生了与轮辋2的形状配合。还可以用不同的方式来产生该形状配合，例如轴承壳的零件10，11具有多边形的外周，或者用其他方式产生扭转接触表面。

为了在轮子轴承的压入过程中防止轴承壳的零件10，11的径向膨胀，用不能延展的层14包围零件10，11。该不能延展的层14可如此形成：例如由几乎不能延展的增强纤维(例如碳纤维或玻璃纤维)以足够的张力包裹住轴承区域9。

轮辋井3在其内圆周上具有用于刹车装置的多个捕捉器15。这些捕捉器从该内圆周径向向内地凸出。热辐射反射层16设置在捕捉器15之间。该热辐射反射层16实施或者形成为贴合到轮辋2的内圆周的膜。此外，该热辐射反射层16还可以包括绝缘层，例如其包括具有多个小气泡的泡沫塑料。该热辐射反射层16确保了：未详细图示的刹车装置产生的热辐射对轮辋2的塑料没有过度的负面影响。

特别地由图1和2可以看出，轮辋井3的圆周表面4在各个轴向端部的区域内具有两个周向凹槽。提供轴向的外凹槽17以容纳下述的夹紧环18。提供进一步轴向向内地设置的凹槽19以容纳密封件20，该密封件20设置在圆周表面4和轮辋法兰5，6的径向内侧之间，并且防止轮辋2和轮辋法兰5，6之间的气体泄露。

当在轮辋井3的圆周表面4上安装轮辋法兰5，6时，该轮辋法兰5在轴向方向上滑动到圆周表面4上。这实施起来并没有进一步的难度，因为该圆周表面4与圆柱形的套筒表面一致。因此，轮辋法兰5在轮辋2上既可以在轴向方向上移动也可以在周向方向上移动。但是，如果忽略安装所需要的间隙，则轮辋法兰5，6的内圆周与圆周表面4的外圆周配合成使其基本上不可能径向地运动。

轮辋法兰5，6在圆周表面4上轴向地滑动到比最终的端部位置稍微远。因此，有可用的空间以便将夹紧环18固定到圆周表面4上并且使其进入凹槽17内。为此目的，该夹紧环18具有径向向内地凸出的凸出部分21。

除了一个缺口22以外，该夹紧环18在周向方向上是闭合的。因此夹紧环18可以广泛伸展以便凸出部分21可以进入凹槽17内。原则上，夹紧环18还可以实施或形成为多个零件。

夹紧环18一旦接合在凹槽17内，该夹紧环18形成了防止轮辋法兰5轴向向外地移动的保护。轮辋法兰5，6具有与夹紧环18的形状配合的凹处。特别地，轮辋法兰5，6包括压力面23，如果该轮辋法兰5自身承受了压力，例如当装配好的轮胎受到压力时，该轮辋法兰5通过该压力面23压紧夹紧环18并且通过作用到凹槽17中的力分量来负载该夹紧环18。

在图2中图示的轮辋法兰5的装配位置上，夹紧环18不再可以径向地扩张，因此其不会从凹槽17中释放。因此，夹紧环18形成了通过形状配合与轮辋2接合的锁定元件，并且固定了该轮辋法兰5以防止其轴向向外地移动。一旦轮胎受到压力，轮辋法兰5不可能轴向向内地移动。

特别地如图3所示，夹紧环具有在圆周方向上分布的多个径向向外地凸出的凸出部分24和多个径向向内地凸出的凸出部分25。径向向外地凸出的凸出部分24与轮辋法兰5，6的相应的凹处接合。径向向内地凸出的凸出部分25与轮辋井3的相应的凹处接合。为了能够使得凸出部分24，25与轮辋法兰5，6和轮辋井3上的相应的凹处对齐，可能必需在装配过程中在圆周表面4上稍微转动轮辋法兰5，6。借助凸出部分24，25的帮助，夹紧环18随后形成了对轮辋法兰5，6相对于轮辋2的旋转的保护。

两个轮辋法兰5，6结构相同。因此，“左”轮辋法兰和“右”轮辋法兰之间没有区别。这促进了备件的采购和存货储备。

该轮毂的维护非常容易。如果两个轮辋法兰5，6的其中一个受损，替换受损的轮辋法兰就足够，而不需要替换整个轮毂。

在轮胎的装配过程中，可以基本上不使用工具而在轮辋2上释放和重新连接轮辋法兰5，6。仅仅需要在轴向方向上稍微向内地移动两个轮辋法兰5，6的其中一个，就能够释放和重新装配夹紧环。然后相应的轮辋法兰5，6必须再一次在轴向方向上向外滑动以将其固定。

应当注意，已经提供的前述例子仅仅旨在解释，并且不能以任何方式被解释为对本发明的限制。虽然参照一个示例性的实施例来描述了本发明，但是可以理解本文已使用的词语是描述和说明的词语，而不是限制性的词语。可以在所附的权利要求的范围内，按照本文的陈述和所进行的修改，不离开本发明各个方面的范围和精神地做出改变。虽然本发明在本文中参照特定的装置、材料和实施例进行了说明，但是本发明并不旨在仅限于本文中所公开的细节；相反，本发明延伸至所有的例如所附权利要求的范围内的功能等效的结构、方法和用途。

Claims (18)

1.一种轮毂，包括：

具有带有轴向端部的圆周表面的轮辋；

在圆周表面的每一个轴向端部上设置的一个轮辋法兰，和

锁定元件，

其中，所述轮辋包括纤维增强塑料作为主要成分，并且所述轮辋法兰的每一个都与所述轮辋能够释放地连接，

其中，所述轮辋法兰的至少一个构造成从外侧轴向地滑动到所述圆周表面上，并且通过所述锁定元件固定所述轮辋法兰以防止其轴向向外地移动，所述锁定元件构造和设置成在所述轮辋和所述轮辋法兰之间形成旋转保护。

2.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，所述轮毂是飞行器的轮毂。

3.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，所述轮辋法兰的至少一个包括纤维增强塑料作为主要成分。

4.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，还包括设置在所述轮辋法兰的至少一个上的运行保护层。

5.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，所述锁定元件能够通过形状配合与所述轮辋接合。

6.根据权利要求5所述的轮毂，其特征在于，所述锁定元件构造为接合到所述轮辋上的凹槽中的夹紧环，并且所述轮辋法兰具有压力面，所述压力面构造成作用于所述夹紧环上，并且通过作用到所述凹槽内的力分量来对所述夹紧环加载。

7.根据权利要求6所述的轮毂，其特征在于，还包括能够插入到所述轮辋中的用于轮子轴承的支撑装置。

8.根据权利要求7所述的轮毂，其特征在于，所述支撑装置包括分开的轴承壳。

9.根据权利要求7所述的轮毂，其特征在于，所述支撑装置包裹在不可延展的层内。

10.根据权利要求7所述的轮毂，其特征在于，通过形状配合将所述支撑装置无旋转地保持在所述轮辋中。

11.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，还包括热辐射反射层，其中所述轮辋的圆周表面包括至少部分设有所述热辐射反射层的内圆周。

12.根据权利要求11所述的轮毂，其特征在于，所述热辐射反射层由贴合到所述内圆周的膜形成。

13.根据权利要求12所述的轮毂，其特征在于，所述膜包括绝缘层。

14.根据权利要求11所述的轮毂，其特征在于，用于刹车装置的捕捉器从所述内圆周上凸出，并且所述热辐射反射层设置在所述捕捉器之间。

15.一种形成轮毂的方法，其中所述轮毂包括轮辋，所述轮辋具有带有轴向端部的圆周表面，所述方法包括：

将轮辋法兰能够释放地连接到所述圆周表面的每一个轴向端部上，

其中，所述轮辋包括纤维增强塑料作为主要成分，

所述轮辋法兰的至少一个从外侧轴向地滑动到所述圆周表面上，并且通过锁定元件固定所述轮辋法兰以防止其轴向向外地移动，所述锁定元件在所述轮辋和所述轮辋法兰之间形成旋转保护。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将一个轮辋法兰能够释放地连接到所述圆周表面的每一个轴向端部上包括：

从外侧轴向地将所述轮辋法兰中的至少一个滑动至所述圆周表面上；以及

固定所述轮辋法兰的至少一个以防止其轴向向外地移动。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在所述圆周表面的内圆周上至少部分地施加热辐射反射层。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述热辐射反射层包括具有绝缘层的膜。