CN105829076A - 用于制造具有纤维复合材料轮缘的轮圈的方法 - Google Patents

用于制造具有纤维复合材料轮缘的轮圈的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制造具有纤维复合材料轮缘的轮圈的方法，其目的是，改善轮圈的制造，尤其是借助较低的经济和技术成本确保功能可靠的轮子结构。本发明用以达成上述目的的解决方案是，在所述轮缘(2)的制造过程中将连接元件(3,13,21,31,42,51)与所述轮缘(2)相连，其中所述连接元件(3,13,21,31,42,51)以可使轮盘(4,14,22,36,45)连接在所述连接元件(3,13,21,31,42,51)上的方式构建和布置。

Description

用于制造具有纤维复合材料轮缘的轮圈的方法
本发明涉及一种制造具有纤维复合材料轮缘的轮圈的方法。
这种轮圈是尤其用于汽车的多组件式轻量化轮子的组成部分。所述轻量化轮子除了轮圈以外还基本具有由纤维复合材料或任意其他材料构成的轮盘，后者也称为轻量化混合式轮子。这些轻量化轮子的轮盘通常呈碟形或星形，其中碟形轮盘可以具有闭合或穿通的轮辐区域。
已知的用来制造(尤其是采用混合式结构的)多组件式轮子的制造方法较为复杂。尽管在技术上较为复杂，但在制造时在轮圈和轮盘之间建立的连接仍可能无法完全实现期望的运行安全性。
由文献DE102010010512A1已知一种用来制造中空型材状构件、尤其是轮圈的方法，在此方法中，在用纤维复合材料制造轮缘时，以形状配合且材料接合的方式将轮盘与轮缘连接起来。
在预制轮缘的预型体时，将轮盘整合在用于轮缘制造的成型模具中，并且形状配合地与轮缘相连。在随后的固结工艺中，用基质材料将轮缘的预型体浸渍，并且在热处理的情况为下轮缘与轮盘建立材料接合连接。
此方法需要昂贵的模具系统，以便在工艺技术上将轮盘整合在轮缘的制造方法中。轮盘的几何形状的变化对所述模具的造型起决定性影响，并且在很大程度上需要新的成型模具，因此造型灵活度会带来高的制造成本。
在应用这种制造尤其是混合式的、具有金属轮盘的轮子的方法时，轮盘的材料因制造温度而处于较高的热负荷之下。由于轮缘和轮盘的材料的不同膨胀特征，可能会在这些构件中出现不期望的固有应力，或者在制造完毕的轮子中出现匹配不精确。
因此，本发明的目的是，在消除现有技术的缺点的情况下改善轮圈的制造，尤其借助较低的经济和技术成本确保功能可靠的轮子结构。
本发明用以达成上述目的的解决方案是，在轮缘的制造过程中将连接元件与轮缘相连，其中所述连接元件以可使轮盘连接在所述连接元件上的方式构建和布置。
根据按本发明的方法，例如可将所述连接元件接合到轮缘的预制的预型体上，随后用基质材料将该预型体浸渍。
备选地，将所述连接元件接合到轮缘的已润湿的预型体(预浸坯料)上。在这两种情况下，在随后的固结工艺中在加热模具中进行热处理的情况下使所述轮缘硬化，且其中与连接元件粘合并与其材料接合地连接。下面借助常见的接合技术在接合于轮缘上的连接元件上实现轮盘的连接。
这样便提供了轮圈的预制单元，以便在轮缘的制造和接合工艺之外实现单个轮盘的自主安装。
通过以工艺整合的方式将连接元件连接到纤维复合材料轮缘上，实现与所述轮缘的被证实为牢固且可靠的接合的优点，此外所述轮盘能够以灵活的方式由任意的材料构成，无需特别顾及轮缘的纤维复合材料的造型和材料特性，并且借助所有经过证实的常用接合技术(钎焊、焊接、铆接、螺接、粘合、压入)均能将所述轮盘设置在所述连接元件上。
所述轮盘的安装能够独立于或者在技术上脱离用于制造轮圈的制造工艺，从而在制造轮子时产生其他优点。
因此在用纤维复合材料制造轮缘时，所述轮盘自身与工艺整合的接合方法分开，并且无需承受机械的、化学的以及尤其热负荷，其系因与纤维复合材料轮缘的工艺整合的接合，尤其在共同固结时产生。
通过本发明的方法明显地减少了在现有技术中视为不利的固有应力和匹配不精确，其可能是由于尤其金属轮盘与纤维复合材料轮缘的不同膨胀或收缩特性，在直接整合的制造工艺期间以及在后继的冷却阶段中产生。
由于所述连接元件相对于轮盘具有更小的质量和刚度，轮缘在与尤其金属的连接元件相连时的不同膨胀和收缩特性在轮缘中产生了少量的应力。
所述轮盘能够单独地在室温条件下安装至预制的轮圈，因此同样能够减少轮子结构中的应力。
所述连接元件优选具有至少一个连接面，其以与所述轮盘的一个或各一连接面对应的方式构建和布置。
在将所述轮盘固定至连接元件上时，所述轮盘的连接面只接触连接元件的对应的连接面。
因此在轮子运转时，力流仅通过连接元件从轮缘进入轮盘，反之亦然。
因此实现了若干用途，其中与轮缘相连的连接元件承担各种有利的、将轮盘与轮缘隔离及分隔的功能。
因此，在运转期间的轮盘膨胀现象只由连接元件接纳，并且能够在传递到轮缘中时更好地进行补偿。
在本方法的有利构造方案中，将所述连接元件在所述轮缘的预型体的预制过程中分配给所述轮缘的成型模具，并且优选以形状配合的方式与所述预型体相连。
通过将纤维材料沉积在成型模具上，来实现所述预型体的预制。所述连接元件在此作为支架或附件分配给轮缘的成型模具，并且在将纤维材料沉积在成型模具和所属的连接元件上时，将所述连接元件与在此构成的预型体连接起来。在形成背切的情况下通过将连接元件的轮廓包入纤维材料中来实现这一点，从而形成稳固的形状配合的复合体。
随后用基质材料浸渍所述预型体，并且在进行热处理的情况下在加热模具中硬化，其中为所述轮缘与连接元件建立材料接合的连接。
通过将连接元件工艺集成地、形状配合或材料接合地连接到纤维复合材料轮缘上，保持了与轮缘的尤其牢固且可靠的连接的优点，并且将其用于轮盘的后继连接以及制好的轮子结构。
此外，本发明的方法的有利的实施方案还减少了轮圈的制造成本，因为能够在最大程度上应用统一的成型模具，它们除了轮缘以外只构造待整合的连接元件，所述连接元件与轮盘相比更纤维且几乎是通用的。
轮盘几何形状的变化对成型模具的成本影响有所减小，这在构建轮盘时以较小的成本实现更大的灵活性。
本方法的尤其有利的构造方案规定，为所述连接元件应用以下材料：其热膨胀系数与所述轮缘的纤维复合材料的热膨胀系数至少相似。
在所述轮缘固结以及与连接元件连接时，使这些构件强烈地加热并且共同扩张。基于轮缘和连接元件的类似乃至相同的膨胀特性，所述扩张以及收缩在随后的冷却过程中均能以相同的程度无应力地进行。因此，在最大程度上避免了轮缘中由方法引起的固有应力或者轮缘和连接元件之间由方法引起的匹配不精确，并且攺善了在此连接中的应力分布。
举例而言，特殊的钢合金具有与纤维复合材料类似乃至相同的膨胀特性，例如以名称或为人所知的钢合金。
在制好的轮子投入运转时，本发明的轮圈的这个实施方案也是有利的，因为在轮子的热负荷(例如通过制动生成热)的情况下，连接元件和轮缘存在着近乎相同的热膨胀特性。由于连接元件与轮缘的膨胀特性近乎相同，实现两个构件的均衡变形，从而避免所述轮缘中的可能导致轮缘的纤维复合材料中的裂纹的应力。
在所述轮子的负荷情形下仅在所述轮盘与连接元件之间产生应力，其中所述力吸收式连接元件承担热膨胀补偿。这样便能额外地减小轮子结构的负荷。
优选地。在所述轮缘的凹底区域中将所述连接元件与轮缘连接。因此仅通过所述布局，便实现了所述连接元件在轮缘的轮圈空腔中自内侧相对轮缘的其余内轮廓伸出的位置，其简单地使得所述用于连接轮盘的连接面相对轮缘的其余内轮廓下沉并间隔一定距离。通过所述轮缘的环绕式内轮廓构成所述轮圈的轮圈空腔，其中所述凹底使得所述内部轮圈空腔变窄。
在一种优选实施方式中规定，所述连接元件以在所述轮圈的轮圈空腔中延伸的方式构建和布置。
这样便实现所述连接元件的自内侧伸出所述轮缘的局部突出部，从而提供一或多个相对轮缘的内轮廓下沉的、朝向和/或伸入所述轮圈空腔的、用于连接所述轮盘的连接面，其能增强紧固方案的多样性以及轮盘的连接的可靠性。
通过特别是伸入所述轮圈空腔的斜向或侧向连接面，实现对所述轮盘的附加轴向支撑，使得负载输入均匀地分布至所述轮缘。
例如可以通过防误操作的夹紧连接或螺接将所述轮盘轴向夹紧至所述连接元件的侧连接面。
这样便能通过位于所述轮盘与所述负载吸收式连接元件之间的相应侧连接面上的摩擦配合，尽可能地将因轮盘的由运转引起的热膨胀而产生的力传递至所述连接元件。
此外，所述连接元件的指向内部的突出部的优点是，能够借助简单的措施将所述轮盘设置在与轮缘无接触的、低负荷的位置中。
可以间隔充分距离的方式将所述轮盘接合，使得它只接触所述连接元件，并且即使在热膨胀情况下在轮子投入运转时也只朝所述连接元件进行支撑。
因此在轮子运转时，力流仅通过连接元件从轮缘进入轮盘，反之亦然。
这样便能防止轮盘与轮缘的不利的摩擦配合，从而避免纤维复合材料上的振动摩擦磨损。在工作条件下，轮盘与轮圈间的连接的摩擦减小，可靠性增强。
如果在预制轮缘的预型体期间将指向内部的连接元件与预型体相连，则例如通过设置在轮缘的成型模具的两个隔开的部件之间实现连接元件与成型模具的配属，使得连接元件的朝轮缘轮廓下沉的轮廓能够朝内定向。
在将轮缘与连接元件共同接合时，所述布局已经实现了连接元件的前述伸出轮缘的内轮廓的突出部。
如果在轮缘预型体的预制期间将所述连接元件分配给成型模具的相应凹口，则所述连接元件能够借助简单的措施如此设置，使得相对于轮缘的内轮廓形成连接元件的突出部。
由于采用特殊的材料，具有本发明的结构性造型和制造方式的连接元件承担其他隔离及分隔功能，其以机械、化学或热学方式将所述轮缘与所述轮盘隔绝。
优选用玻璃纤维增强的塑料(GFK)构成所述连接元件。所述材料具有良好的粘合特性、较低的刚度和相对于其重量而言较高的强度。所述材料实现与所述轮缘的纤维复合材料的极佳的材料连接，有助于轻量化方案，并确保所述轮盘可靠地固定在所述连接元件上。
由于GFK的刚度较小，所述连接元件具有较小的变形阻力，其在热处理时在轮缘的综合制造工艺中还减小了应力。
此外GFK的高热阻的作用还在于，针对在设置轮盘的过程中例如因施加热负荷的接合技术，或者因工作中产生的轮盘制动热而造成对轮缘的热输入，所述连接元件能够良好地进行补偿，从而减小所述轮缘中的应力。
在另一有利的构造方案中，在所述轮缘与所述连接元件之间的接合区域内布置中间层。
例如可以在形成轮缘的预型体的预制过程中在纤维沉积之前将所述中间层施覆在连接元件上。
可以在所述轮缘的纤维复合材料固结之前或期间，以材料接合的方式将所述中间层与轮缘和连接元件粘合在一起
备选地，在制造轮缘之前，尤其在将连接元件与轮缘接合之前，可以对连接元件的面向轮缘的接触面进行涂敷。借助所述涂层，能够涂敷尤其薄的层。
该中间层能够以这种方式以较小的花费且更高的强度在轮缘和连接元件之间整合在轮圈中。
该中间层能够备选地或与连接元件结合地承担特殊的隔离和分隔功能，在轮子结构的制造过程中并且在运行状态下以机械、化学或热学方式将所述轮缘与所述轮盘隔绝，并且提高连接元件或轮盘的材料的选择自由度。
备选地或附加地，在所述连接元件的连接面上布置中间层。
优选借助所述中间层来对所述连接元件的连接面进行涂敷。所述连接面的涂敷能够独立于轮缘的制造进行。
在一种有利的实施方式中，用热阻比所述连接元件的材料的热阻大的材料来构成所述分隔层。由具此种高热阻的材料构成的中间层，例如由弹性体、玻璃纤维增强塑料(GFK)或陶瓷构成的中间层产生一热阻，其对制造或工作中产生的热负载向所述轮缘的传递进行阻止，这还有助于减少纤维复合材料的损坏以及轮缘中的应力。
通过这种相应设置的中间层，尤其能够良好地补偿从轮盘到轮缘上的热输入，其例如是因将轮盘施覆在金属连接元件上的热接合技术(例如焊接)引起的。
可以将由弹性体或GFK构成的中间层构建为轮缘和连接元件之间的粘合层，其中该弹性体和GFK的特征在于良好的粘合特性，其为中间层与轮缘和连接元件建立牢固的材料连接。
GFK由于重量与强度的良好比例尤其适合当作中间层的材料，因此隔离的中间层也可以采用较大的层厚。
若所述连接元件的材料的热阻大于所述待连接的轮盘的材料的热阻，则同样能实现有利的作用，特别是通过方法技术方面的预防措施能防止所述轮缘承受因轮子的工作中的制动热而造成的后继热负荷。
这些特征，以及权利要求书、实施例描述和附图中揭示的其他特征均可以单独实现，或者以组合的方式作为本发明在此请求保护的有利实施方式实现。
下面结合若干实施例对本发明的方法作进一步说明。附图以示意图的形式示出
图1在局部的剖视图中示出了按本发明制造的轮圈，其具有环形连接元件和连接在它上面的轮盘；
图2在局部的剖视图中示出了在按图1的轮圈的第一制造阶段中的两分式的成型模具和环形连接元件；
图3在局部的剖视图中示出了模具单元，其在图1的轮圈的第二制造阶段中分配有环绕的环形连接元件；
图4在局部的剖视图中示出了模具单元，其在图1的轮圈的第三制造阶段中分配有环绕的环形连接元件；
图5在局部的剖视图中示出了制好的轮圈，其具有图1的相连的环形连接元件；
图6在等轴视图中示出了按图1的轮圈，其具有待连接的轮盘；
图7在局部的剖视图中示出了按第二实施例的按本发明制造的轮圈，其具有第二实施方案中的环形连接元件和连接在它上面的轮盘；
图8在局部的剖视图中示出了按图7的轮圈的按图7的两分式成型模具和环形连接元件；
图9在局部的剖视图中示出了模具单元，其在图7的轮圈的进一步的制造阶段中具有环绕的环形连接元件；
图10在局部的剖视图中示出了制好的轮圈，其具有图7的相连的环形连接元件；
图11在局部的剖视图中示出了按第三实施例的按本发明制造的轮圈，其具有第三实施方案中的环形连接元件和相连的轮盘；
图12在局部的剖视图中示出了按第四实施例的按本发明制造的轮圈，其具有多组件式连接元件和相连的轮盘；
图13在局部的剖视图中示出了按第五实施例的按本发明制造的轮圈，其具有第四实施方案中的环形连接元件和相连的轮盘；
图14在局部的剖视图中示出了按第六实施例的按本发明制造的轮圈，其具有环段形连接元件和相连的轮盘；
图15在等距视图中示出了两分式成型模具和环段形连接元件，以便制造按图14的轮圈；
图16在等距视图中示出了按图14的轮圈，其具有待连接的轮盘。
1-轮圈1.1、1.2、1.3、1.4、1.5，2-轮缘2.1、2.2、2.3、2.4、2.5，3-环形连接元件，4-包含轮辐环的碟形轮盘，5-轮辐环，6-径向延伸的法兰环，7-连接元件的轴向连接面，8-轮辐环的端面，9-紧固螺钉，10-成型模具、局部模具a、b，11-凹口a、b，12-纤维材料，13-环形连接元件，14-包含轮辐末端的星形轮盘，15-轮辐，轮辐末端，16-轮辐的侧边，17-径向朝内的连接面，18-中间层，19-成型模具、局部模具a、b，20-凹口，21-环形连接元件，22-包含轮辐环的碟形轮盘，23-轮辐环，24-连接元件的拱起部位，25-径向朝内的连接面，26-轴向的连接面，27-轮辐环的凹口，28-夹紧环，29-轴向的挡块面，30-紧固螺钉，31-多组件式连接元件、环件a、销件b，32-销件的头部，33-销件的杆部，34-径向朝内的连接面，35-开口，36-包含轮辐环的碟形轮盘，37-轮辐环，38-轮辐环的外侧面，39-开缝，40-垫圈，41-螺母，42-包含插针元件的环形连接元件，43-插针元件，44-径向延伸的法兰环，45-包含轮辐末端的星形轮盘，46-轮辐末端，47-轮辐末端的端面，48-环绕的轴向的连接面，49-紧固螺钉，50-中间层，51-环段形的连接元件，52-径向延伸的法兰片，53-轴向的连接面，54-成型模具、局部模具a、b，55-凹口，56-钻孔，57-成型销。
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
从图1中可看到按第一实施例的按本发明制成的轮圈1，其具有由碳纤维增强的塑料(CFK)构成的轮缘2和由不锈钢构成的环形连接元件3，在轮缘2的制造过程中将所述连接元件与轮缘2相连。随后，将碟形轮盘4连接到所述连接元件3上，所述轮盘具有穿通的轮辐区域和铝制轮辐环5。图1示出了车轮安装的最终状态，其具有连接到本发明的轮圈1上的轮盘4。所述连接元件3具有环绕的、径向朝内伸入轮圈1的轮圈空腔的法兰环6，轮盘1的轮辐环5的端面8能够贴靠在所述法兰环的侧面的轴向的连接面7上，并且借助多个分散地设置在圆周上的固定螺钉9将轮辐环5固定。
提供具有环形连接元件3的轮圈1，作为预制的单元，以便以任意的方式连接具任意形状和材料的轮盘。作为按此实施例的轮盘1的备选方案，例如也能够设置具有轮辐末端的星形轮盘或由钢或纤维复合材料制成的轮盘。作为所述螺接的备选方案，也能够将所述轮盘1例如铆接、钎接或钎焊在所述连接元件3上或者压入所述连接元件3中。
为了实现所述轮盘4与轮缘2的固定连接，将按本发明的连接元件3(代替轮盘4)整合在用来制造轮缘2的制造工艺中，并且在轮缘2的制造过程中与所述轮缘2固定相连。
所述轮盘4只间接地固定至轮缘2，而不会由于轮缘2的制造而影响所述轮盘4，并且不会由于轮盘4的固定而影响所述轮缘2，因此明显地降低了轮子结构中由制造引起的应力。
在图2至5中示出了按本发明制造按图1的轮圈的不同制造阶段。
在按图2的第一制造阶段中，提供用来制造轮缘2的预型体的两分式成型模具10，并且提供预设有法兰环的不锈钢环形连接元件。所述成型模具10的局部模具10a、10b分别塑造轮缘2的轮廓的一部分，并且具有与预制的环形连接元件3的轮廓匹配的凹口11a、11b。
随后将所述具有法兰环6的环形连接元件3分配给局部模具10a、10b，并且将这些局部模具10a、10b在连接元件3居中的情况下接合在一起。图3示出了所述连接元件3相对于成型模具10的分配。所述连接元件3设置在这样的区域中，即轮缘2的凹底在所述区域中成型并且在面向轮缘2的表面上塑造所述凹底的内轮廓。所述径向朝内延伸的具有连接面7的法兰环6径向朝内地设置在局部模具10a、10b的剩余的中间腔中。
在接下来的按图4的制造阶段中制造出轮缘2的预型体，其中必要时在成型模具10旋转的情况下通过缠绕或编织将纤维材料12沉积在成型模具10和连接元件3的轮廓上。在此在凹底的区域中产生纤维材料12的背切，故所述连接元件3包围着所述形成的凹底并因此形状配合地与轮缘2的预型体相连。图4示出了所述连接元件3相对于轮缘2的分配。在制造的这个中间阶段中，所述轮圈1完整、稳定地成型并且能够脱模。
为了制成轮圈1，用基质材料浸渍从所述成型模具10中脱模的轮圈1的半成品，并且通过例如在加热炉中的加热进行硬化(未示出)。
图5示出了图1的制好的轮圈1，其具有环形连接元件3，所述连接元件与由CFK构成的轮缘2形状配合或材料接合地相连。所述连接元件3以包围轮缘2的凹底并且自轮缘2的内轮廓下沉的方式与轮缘2连接。为了随后将轮盘4连接到轮圈1上，提供了伸入所述轮圈空腔的、具有轴向连接面7的法兰环6。
通过将连接元件3工艺集成地、形状配合或材料接合地连接到轮缘2上，实现与轮缘2的尤其牢固且可靠的连接，并且为轮盘4的后继连接以及制好的轮子结构维持这个连接。借助通过所述方法实现的轮圈1的实施方案，能够实现相对于轮缘2无接触的连接，此外还能够相对于轮缘2无接触地设置所述轮盘4。
相同的成型模具10也能够用来整合以类似方式构成的连接元件，其例如具有备选的法兰环(未示出)或未设法兰环。
在所有情形下，所述成型模具10的构造均与待连接的轮盘4的几何形状和固定无关。
整合到所述制造工艺中的连接元件3相对于待连接的轮盘4具有明显更小的质量和刚度。这导致，当轮缘2以及连接元件3在图4所示高温热处理期间出现不同的膨胀时，并且在随后的冷却阶段中出现不同的收缩时，该连接元件3将比在工艺集成地与紧凑的轮盘接合时更低的力施加到轮缘2上。与在制造工艺中集成的轮盘相比，由于刚度更小，所述连接元件3在膨胀和收缩工艺期间施加至轮缘2的阻力有所减小，使得轮缘2中的应力减小。
此外，所述连接元件3按此实施例由具有特殊钢合金的不锈钢构成(即由构成)。所述材料具有与轮缘2的CFK几乎相同的膨胀系数。因此，轮缘2和连接元件3在热处理期间同等程度且无应力地膨胀，且所述两个构件在随后的冷却过程中同等程度且无应力地收缩。
借助共同接合，最大程度地避免轮缘2中的固有应力，以及轮缘2与连接元件3之间的匹配不精确。
所述连接元件3的环形构造额外地改善了在轮缘2和连接元件3之间产生的连接中的应力分布。
图6在等距视图中示出了制好的轮圈1，其具有按图1的连接元件，通过将轮辐环5的端面8抵靠至法兰环6的连接面7，并且通过随后与连接元件3的螺旋接合，使轮盘4固定在所述连接元件上。
在将所述轮盘4固定在连接元件3上时，所述轮辐环5的端面8只接触连接元件3的连接面7。具有连接面7的法兰环6以径向朝内伸进轮圈1的轮圈空腔的方式布置，并借此简化轮盘4的安装(另见图1)。
在按图7的局部剖视图中，示出了按本发明的方法制成的按第二实施例的轮圈1.1。所述轮圈1.1具有由CFK制成的轮缘2.1以及按图1的由制成的环形连接元件13，但未设法兰环。与本发明的按前述实施例的方法类似，同样在轮缘2.1的制造过程中将所述连接元件13与这个轮缘相连。
下文仅对与按图1至6的实施例所述的方法的区别进行说明。
在按图7的轮圈1.1的环形连接元件13上连接着星形的轮盘14，其具有由铝构成的轮辐末端15。轮辐15的外侧边16均贴靠在连接元件13的径向朝内指向轮圈空腔的环绕式连接面17上，其中每个轮辐末端15通过三侧构建的焊缝固定在连接面17上。
与前述实施例的不同之处还在于，所述连接元件13齐平地整合在所述轮缘2.1的凹底中，故其无阶地连接在轮缘2.1的内轮廓上。在凹底区域中构成的连接面17通过其位置以自轮缘2.1的其余内轮廓朝内下沉的方式布置。
在轮缘2.1与连接元件13的朝向轮缘2.1的表面之间设有一个陶瓷中间层18，其构成为连接元件13的朝向轮缘2.1的表面的涂层。
图8示出了成型模具19的局部模具19a、19b以及涂布有陶瓷中间层18的环形连接元件13。这些局部模具19a、19b分别塑造轮缘2.1的轮廓的一部分，并且具有与预制的环形连接元件13的轮廓匹配的凹口20a、20b，使得连接元件13的背向轮缘2.1的表面无阶地连接到所述轮缘2.1的待形成的内轮廓上。
在按图9的所示的制造阶段中，为了制造轮缘2.1的预型体，所述成型模具19的局部模具19a、19b在经涂布的环形连接元件13居中的情况下接合在一起。图9示出了所述连接元件13相对于成型模具19和轮缘2.1的位置。
所述连接元件13设置在轮缘2.1的待构建的凹底的区域中，其中所述连接元件13借助径向朝内的连接面17同时构成和限定凹底的内轮廓。在形成形状配合的背切的情况下，将所述纤维材料12沉积在成型模具19以及具有中间层18的连接元件13的轮廓上。所述具有中间层18的环形连接元件13一方面包围且限定形成的凹底，另一方面在其环绕的边缘区域中由纤维材料12包围着。
图10示出了轮缘2.1的从成型模具19中脱模的预型体，所述轮缘具有集成的经涂布的连接元件13。为了制造按图7的轮圈1.1，用基质材料浸渍所述预型体并且硬化。在此，将经涂布的连接元件13与轮缘2.1固定地粘合在一起。
借助按第二实施例的方法，同样能够实现就前述实施例描述的优点。
径向朝内的平面的连接面17还能借助各种接合技术(例如钎焊、焊接、粘合或压入)实现对不同类型的轮盘的通用连接。
此外在连接按此实施例的星形轮盘14时，中间层18还能实现特别的优点。陶瓷中间层18具有比不锈钢连接元件13明显更高的热阻。因将轮辐末端15焊接至连接元件13而施加的热输入由于所述中间层18几乎不对轮缘2.1产生影响，从而减少轮缘2.1中事后产生的应力(参照图7)。
在按图11的第三实施例中，示出了按本发明的方法制成的另一轮圈1.2。轮圈1.2具有CFK轮缘2.2和由玻璃纤维增强塑料(GFK)构成的环形连接元件21，在轮缘2.2的制造过程中将所述连接元件与这个轮缘相连。
下文仅对与按图1至6的第一实施例所述的方法的区别进行说明。
在按图11的轮圈1.2的环形连接元件21上连接着碟形的轮盘22，其具有穿通的轮辐区域和由铝构成的轮辐环23。
与按图1至6的实施例的不同之处还在于，所述环形的GFK连接元件21具有大体呈矩形的环横截面，其具有环绕的拱起部位24，其中所述连接元件21在凹底的区域中如此设置在轮缘2.2上，使得连接元件21的环横截面径向朝内伸入轮圈空腔，并且明显伸出轮缘2.2以及尤其凹底的内轮廓。在所述连接元件21上设有径向朝内的环绕式连接面25以及大体径向延伸的轴向的环绕式连接面26。
因此，能够借助夹紧连接将轮盘22与轮圈1.2或者说与环形连接元件21相连。将轮盘22的轮辐环23的与连接面25、26的轮廓对应的环绕式凹槽27抵靠至连接元件21的环绕的径向朝内的连接面25上以及轴向的连接面26上。在连接元件21的反向的轴向抵靠面29上布置有铝制夹紧环28，并且所述夹紧环通过多个分布在轮圈1.2的周边范围内的紧固螺钉30借助轮辐环23朝连接元件21夹紧。GFK连接元件21相比于其重量具有非常高的强度，这对于夹紧连接非常适合。
为了制造轮缘2.2，将所述连接元件21插入两分式成型模具的相应凹口中(未示出)。在将纤维材料12沉积在成型模具和连接元件21的轮廓上时，构建在连接元件21中的拱起部位24构成了背切，其包围着连接元件21的环绕式拱起部位24，并且使连接元件21首先形状配合地与轮缘2.2的预型体连接起来。在所述方法的进展中，在轮缘2.2和连接元件21的接触面上，为轮缘2.2的CFK与连接元件21的GFK建立连接(未示出)，其中由于GFK的良好的粘合特性实现尤其牢固的粘合。
在轮缘2.2的制造工艺中进行共同的热处理时，所述GFK连接元件21的高强度和低刚度能够降低应力。
通过本发明的方法的这个实施方案，同样以工艺集成的、形状配合及材料接合的方式，借助尤其牢固且可靠的连接将所述连接元件21接合到轮缘2.2上，并且维持坚实且可靠的连接，以便后续对轮盘22进行夹紧连接。
此外，GFK连接元件21相对于铝制轮盘22的高热阻还有助于：在轮子运转时减少连接的轮盘22对所述轮缘的热效应。
图12部分示出了按本发明制成的按第四实施例的轮圈1.3。所述轮圈1.3具有CFK轮缘2.3和多组件式连接元件31，在轮缘2.3的制造过程中将所述连接元件与这个轮缘相连。
下文仅对与按图11的实施例所述的方法的区别进行说明。
所述多组件式连接元件31由一个环绕式GFK环件31a以及例如十个单个的围绕着轮圈1.3的周边范围分布的由制成的销件31b构成。所述销件31b各具一碟形头部32和一杆部33，在杆部末端构建有螺纹。所述销件31b系如此分配给轮缘2.3，使得销件31b的头部32沿切向在轮缘2.3中延伸，而这些杆部33径向地指向及伸入轮圈空腔。
与按图11的环形连接元件21类似的是，GFK环件31a具有大体呈矩形的环横截面，并且以径向朝内伸入轮圈空腔的方式设置在轮缘2.3上。在所述环件31a上设置有径向朝内的环绕式连接面34。
与按图11的环形连接元件21的不同之处在于，所述环件31a具有与销件31b的数量一致的开口35，其被销件31b的径向朝内的杆部33穿透，故这些杆部伸出环件31a的内径。
与按图11的实施例的不同之处还在于，所述多组件式连接元件31在轮胎座的区域内与轮缘2.3连接。
可以将特别大的轮盘，在此实施例中是具有穿通的轮辐区域和铝制轮辐环37的较大的碟形轮盘36，连接在多组件式连接元件31的环件31a和销件31b的杆部33上，所述轮盘具有。
将轮盘36的轮辐环37的沿圆周面对应的外侧面38抵靠在径向朝外的连接面34上。
轮辐环37具有十个与销件31b的杆部33的数目及布置方案对应的开缝39，其中在安装轮盘36时在每个开缝39中均容置有杆件31b的杆部33。开缝39的尺寸使得销件31b的杆部33相对轮盘36的轮辐环37间隔一定距离。
所述杆部33的杆部末端均配设有一个垫圈40和一个螺母41，并且所述螺接在轮盘36、环件31a和销件31b之间夹紧。
在预制轮缘2.3的预型体时将环件31a和销件31b直接以形状配合和材料接合的方式与轮缘2.3组合在一起。
为了制造轮缘2.3的预型体，将GFK环件31a插入轮缘2.3的两分式成型模具的相应凹口中(未示出)，其中所述环件31a定位在轮缘2.3的待形成的轮胎座的区域中，并且使得环件31a的朝向轮缘2.3的表面齐平地连接在所述轮缘2.3的待形成的内轮廓上。
以与前述实施例类似的方式将纤维材料12沉积在成型模具的闭合的、配备有环件31a的环绕式轮廓上，并且首先构成纤维材料12的第一纤维层。
随后将所述销件31b插入第一纤维层中，使得其头部32贴靠在第一纤维层上，并且将其杆部33通过环件31a设有的开口35伸出。成型模具中用于环件31a的凹口根据杆部33的数目、布置方案和造型配备有凹陷处，从而将插入的销件31b的杆部末端容纳在所述凹陷处(未示出)。
将纤维材料12的第二纤维层沉积在所述第一纤维层和销件31b的头部32上(未示出)，直至达到轮缘2.3的期望厚度。在此将这些销件31b覆盖并且由纤维材料12包围。通过所述头部32的较大表面，为销件31b与轮缘2.3的预型体建立形状配合。
在所述方法的进展中，用基质材料将预型体的纤维材料12浸渍，并且使由预型体、环件31a和销件31b构成的复合体硬化，
其中将GFK环件31a和由构成的销件31b与CFK轮缘2.3粘合在一起。
由于CFK轮缘2.3与由构成的整合式销件31b在共同的热处理过程中的膨胀和收缩特性近乎相同，避免轮缘2.3中的由方法引起的应力。
在环件31a和轮缘2.3之间以及在销件31b和轮缘2.3之间有针对性地形成的接触面以尤其节省材料的方式，且同时以牢固的形状配合及材料接合的方式，将多组件式连接元件31与轮缘2.3连接。GFK的非常良好的粘合特性有助于将环件31a与轮缘2.3尤其牢固地粘合。
所述GFK环件31a的较小刚度还额外地减少了在共同的热处理期间由于不同的膨胀和收缩特性相对于轮缘2.3出现的应力。
通过本发明的方法的这个实施方案，在多组件式连接元件31与轮缘2.3之间提供尤其有效的连接，作为轮盘在轮圈1.3上的牢固螺接的前提条件。
借助这些连接面34、38的径向布置方案，针对因螺接产生的夹紧，在轮盘36与轮圈1.3之间实现特别均匀的压力分布。
螺接对轮圈1.3的力传递直接进入整合在轮缘2.3中的销件31b，因此该环件31a的负荷减小，并能采用质量最小化的设计方案。
GFK环件31a相对于铝制轮盘36的高热阻在轮子运转时减少了相连的轮盘36在轮缘2.3上的热效应。
图13部分示出了按本发明制成的按第五实施例的轮圈1.4。该轮圈1.4具有CFK轮缘2.4，其借助钢制的环形连接元件42与径向朝外伸入轮缘2.4的插针元件43相连。
下文仅对与按图11的实施例所述的方法的区别进行说明。
在按图13的轮圈1.4的环形连接元件42的法兰环44(其径向朝内地伸入轮圈空腔)上连接着星形的轮盘45，其具有由铝构成的轮辐末端46。该轮辐末端46的端面47贴靠在法兰环44的轴向的连接面48上；借助固定螺钉49将轮辐末端46与连接元件42连接起来。
为了制造轮缘2.4并且为了同时接合该连接元件42，将环形连接元件42插入两分式成型模具的相应凹口中(未示出)。该连接元件42的径向叉开的插针元件43在此明显地伸入预型体的待形成的纤维层12中，并且在将纤维材料12的纤维沉积在成型模具和连接元件42的轮廓上时全方位地被包围着。通过插针元件43的较大表面，为连接元件42与轮缘2.4的预型体建立形状配合。
插针元件43涂布有由特氟隆构成的中间层50。因此待沉积的纤维12能够更容易地滑入插针元件43之间的中间腔中，因此能够可靠且紧密封地在此区域中进行纤维沉积。
在所述方法的进展中，如前文所述对轮缘2.4的预型体进行浸渍和硬化，其中该特氟隆涂层50相对于插针元件43实现了粘合的分离。在此连接中通过轮缘2.4与插针元件43(作为唯一的承载元件)的形状配合实现所述力流。
通过本发明的方法的这个实施方案，借助尤其牢固且可靠的连接将所述连接元件42工艺集成地、形状配合地接合到轮缘2.4上，并维持连接，以供后续连接轮盘45。
在按图13的轮圈1.4的备选的实施方案中，在图14中示出了具有多个连接元件51的轮圈1.5，其如按图13的环形连接元件42一样具有径向朝外延伸的插针元件43，并且在轮缘2.5的制造过程中将所述连接元件与这个轮缘相连。
与前述实施例不同的是，该连接元件51呈环段形并且分布在轮圈1.5的周边中。将按图12的实施例的具有铝制轮辐末端46的星形轮盘45连接到所述连接元件51上，其中这些连接元件51与待连接的轮盘45的轮幅46的相应数目和布置方案对应。
连接元件51均具有径向朝内伸入轮圈空腔的法兰片52，在所述法兰片上连接有星形轮盘45的轮辐末端46。将轮辐末端46借助其端面47分别抵靠在法兰片52的一个侧向的轴向连接面53上，并通过紧固螺钉49与连接元件51连接，从而与轮圈1.5相连。
图15在等距视图中示出了在即将分配至成型模具54的局部模具54a、54b的匹配的凹口55a、55b中之前用来制造轮缘2.5的预型体的成型模具的局部模具19a、19b以及单个的环段形连接元件51。在局部模具54a、54b的封闭状态下(未示出)这些连接元件51被紧密地包围着，其中具有插针元件43的连接元件51的朝向轮缘2.5的表面从属于轮缘2.5的轮廓。
这些连接元件51分别具有在接合工艺之前设置的钻孔56，其用来实现轮盘45的螺纹固定。相应地在局部模具54a、54b的凹口55a、55b中额外地设置有相应的成型销57a、57b，用来设置钻孔56并且用来固定连接元件51的位置。
本发明的方法的这个实施方案能够将多个单个的连接元件51整合在轮缘2.5中并且可靠地与这个轮缘相连。因此在确保强度的情况下，为连接特别是星形的轮盘45，维持质量最小化且外观不醒目的连接。
图16在等距视图中示出了制好的轮圈1.5，其具有按图14的环段形连接元件51，通过将轮辐末端46的端面47抵靠至法兰片52的侧面轴向连接面53，并且通过随后与环段形连接元件51的螺旋接合，使星形轮盘45固定在所述连接元件上。

Claims (14)

1.一种制造具有纤维复合材料轮缘的轮圈的方法，其特征在于，在所述轮缘(2)的制造过程中将连接元件(3,13,21,31,42,51)与所述轮缘(2)相连，其中所述连接元件(3,13,21,31,42,51)以可使轮盘(4,14,22,36,45)连接在所述连接元件(3,13,21,31,42,51)上的方式构建和布置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连接元件(3,13,21,31,42,51)具有至少一个连接面(7,17,25,26,34,48,53)，其以与所述轮盘(4,14,22,36,45)的一个或各一连接面(8,16,27,38,47)对应的方式构建和布置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述连接元件(3,13,21,31,42,51)在所述轮缘(2)的预型体的预制过程中分配给所述轮缘(2)的成型模具(10,19,54)，并且优选以形状配合的方式与所述预型体相连。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述连接元件(3,13,31)由热膨胀系数至少与所述轮缘的纤维复合材料的热膨胀系数相似的材料构成。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述轮缘(2)的凹底的区域中将所述连接元件(3,13,21,42,51)与所述轮缘(2)连接。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述连接元件(3,21,31,42,51)以伸入所述轮圈(1)的轮圈空腔的方式构建和布置。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，将所述连接元件(3,13,21,31,42,51)分配给所述成型模具(10,19,54)的相应的凹口(11,20,55)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用玻璃纤维增强的塑料(GFK)来构成所述连接元件(21,31)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述轮缘(2)与所述连接元件(13,42)之间的接合区域内布置中间层(18,50)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述连接元件的连接面上布置中间层。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述中间层(18)由热阻比所述连接元件(13)的材料的热阻大的材料构成。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用热阻比所述待连接的轮盘(22,36)的材料的热阻大的材料来构成所述连接元件(21，31)。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述轮缘(2)的制造过程中将多组件式的连接元件(31)与所述轮缘(2)相连。
14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述轮缘(2)的制造过程中将多个优选为设置在所述轮圈(1)的圆周上的连接元件(51)与所述轮缘(2)连接。
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