CN107009814B - 由纤维复合材料组成的且具有集成凸缘的轮辋座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由纤维复合材料组成的且具有集成凸缘的轮辋座。在此，该凸缘由轮辋座的纤维层(9a)的向内指向的突出部形成，其中，该纤维层在不中断纤维的情况下从轮辋座导入进凸缘内。通过将纤维材料铺放在与轮辋座的轮廓相符的模具(4)上来实现制造，该模具具有径向环绕或分段的凹槽(10a)。在此，纤维如此地铺放，即，至少一个纤维层的纤维具有指向进凹槽内的突出部。优选地应用多件式的模具，其能够减小凹槽的宽度并且进而能够使突出部变形。

Description

由纤维复合材料组成的且具有集成凸缘的轮辋座

分案申请说明

本申请是申请日为2012年12月3日、国家申请号为201280060307.X(PCT申请号为 PCT/EP2012/074187)、且发明名称是“由纤维复合材料组成的且具有集成凸缘的轮辋座及其制造方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

在汽车制造中，特别是在备件和升级改装件(Tuningteil)的制造中对轻型结构材料的应用是由现有技术来所公知的。特别是对用于车身件和小部件的轻金属，如铝和镁的应用同时也在批量生产中得以推广。基于其出色的重量与机械特性的比率，纤维复合材料额外地变得越来越重要了。然而迄今为止，这些复合材料优先使用在车身制造中，这是因为制造由纤维复合塑料组成的匹配于负载的构件，例如轮辋是昂贵的并且仍旧是当前研发的主题。

背景技术

对用于汽车车轮，或这说汽车轮辋的纤维复合材料的应用导致了关于车辆的加速和行驶性能方面的明显的改进。减少车轮的惯性的和非簧载的质量的同时带来的结果是车辆的更好的道路附着稳定性以及承载力的明显减少，并且因此例如可以导致减震器、车轮悬架和减震支柱支承部(Domlager)的更高的使用寿命。

由现有技术已经公知有轻型结构-汽车车轮，其全部地或至少部分地由纤维复合材料组成。

DE 41 23 459 C1公开了一种汽车车轮，其由塑料轮辋和至少部分地由金属组成的轮盘组成，相对于常规的钢轮辋，利用该汽车车轮能够实现重量的显著减少，并且同时能够实现车轮的充分的热导率。在此，由高强度的且具有相对高的热导率的塑料组成的轮辋的内侧在凸峰座(Humpbett)与深槽座(Tiefbett)之间设计出相对于轮盘的理想形状的配对件，从而使它们尽可能形状锁合地彼此贴靠。额外地，在深槽座的背对轮胎的侧上可以安装有向内指向的、连续或中断式的且用于旋拧轮盘的边缘部。根据该印刷文献，在轮辋与轮盘之间额外地设置了另一种形状锁合或材料锁合的连接方式。为了有利于材料锁合，尤其地优选由复合金属塑料来对轮盘和轮辋进行构造。在该印刷文献中没有公开对纤维复合材料的应用。

在DE 20 2005 004 399 U1中描述了一种汽车车轮，其由纤维增强的塑料组成的轮辋和由金属组成的轮辐(Radschüssel)组成。在此，轮辐或辐条或其它连接元件居中地与轮辋连接，其中，它们被引导穿过轮辋。这种解决方案相对于如在DE 41 23 459 C1中将轮辐固定在位于内侧的边缘部上是有利的。这尤其适用于摩托车的轮胎，这是因为通过居中的固定避免了所谓单侧的、对轮辋施加的强烈的机械负载。此外，因此绕开了如下问题，即，根据所引用的现有技术不能制造出具有位于里面的、纤维均匀增强的边缘部的轮辋。

利用DE 10 2010 010 513 A1和DE 10 2010 010 512 A1描述了如下用于制造由纤维复合材料组成的空心型材类型的构件，尤其是车轮轮辋的方法，即通过编织技术将纤维铺放在塑造成构件轮廓的模具上并且随后利用基质材料对预成型件进行加固。此外还公开了，在铺放纤维期间，怎样能够将第二构件，尤其是轮盘或者说轮辐或车辆网纹(Radkreuz)形状锁合地集成到预成型件中，以便在随后加固时，通过材料锁合达到与这个第二构件的坚固连接。由此，虽然确保了轮辐与轮辋的高强度的连接，但是该连接仍是以两个构件的不可拆卸的连接为基础并且因此不能通过组合不同的轮盘和轮辋的方式来对汽车车轮进行模块化地构成。

在US 3,917,352中描述了一种由纤维增强的塑料车轮组成的汽车车轮以及一种对其进行制造的方法。在此，单件式地构成车轮并且其包括轮辋座和轮盘。车轮的制造通过将织造软管(Gewebeschlauch)围绕模具的两个半部进行缠绕来实现，其中，可通过外缠绕凹槽构造出轮盘。然而，在缠绕时的纤维铺放并不是足够形状锁合地进行，因此，织造软管必须额外地以织造织物带或长丝来包围缠绕。由于该制造方法局限于单件式的轮辋，使得不能对汽车车轮进行模块化地构成。

在DE 42 23 290 B4中公开了一种复合合成树脂车轮，其由多个子铸件组成。这些子铸件在它们的连接面上具有相对应的螺纹，从而它们能够借助旋拧地拼接在一起。这种偏离于工业标准的拼接的方式在制造子铸件时就已经要求添加上螺纹，并且因此强烈地限制了子铸件的实用性。此外，在不用铸造法或压铸法的情况下是不容易制造带有这种类型的螺纹的子件。

迄今为止，由纤维复合材料组成的轻型结构车轮早先是利基产品，并且由于产量少和高的制造成本而对于普通消费者来说经常是负担不起的。这尤其是因为，为了制造由纤维复合材料组成的轮辋，不仅必需专业知识，而且还必需特殊的机器和首先要在批量生产中慢慢地找到的工艺。但是，通过模块化的系统可以非常容易将这些工艺引进大众市场中，该系统能够使不同的制造商依靠选择基本元件和其个性化。

发明内容

本发明的任务是克服现有技术的缺点并且提供一种由纤维复合材料组成的、具有用于与轮盘或轮心坚固连接的集成凸缘的轮辋座以及对其进行制造的方法。这个轮辋座应当作为基本元件通过将视觉上吸引人的轮盘装配在集成凸缘上而可以满足任何的个别需要。在此，轮辋座应当通过将轮盘固定在集成凸缘上而能够充实成为可完全地承载的、尤其是具有道路许可的汽车车轮。

根据本发明的任务通过由纤维复合材料组成的轮辋座以及制造这种轮辋座的方法来解决。

所述轮辋座具有位于所述轮辋座的内侧的、用于固定轮心或者说轮盘的凸缘，其中，所述凸缘由所述轮辋座的纤维层的向内指向的突出部形成，其中，所述纤维层在没有中断的情况下从所述轮辋座导入进所述凸缘内。

在所述方法中，

-将纤维材料铺放在与所述轮辋座的轮廓相符的且具有环绕的或分段的径向凹槽的多件式的模具上，所述凹槽通过在单个模具部分之间的且在轴向和径向的方向上受限定的留空部形成，

-其中，所述铺放如此地进行，即，至少一个纤维层的纤维材料的纤维导入进所述凹槽内，

-因此，形成具有至少一个带有向内指向所述凹槽的突出部的纤维层的纤维预型件，

-至少一个纤维层的向内指向的突出部成楔形地跨越过所述凹槽，所述突出部仅不完全地贴靠在所述凹槽的内轮廓上，

-通过轴向移动所述模具部分来减小所述凹槽的宽度，并且使所述突出部变形，并且

-所述纤维预型件随后利用基质材料进行加固。

根据本发明的轮辋座完全由纤维复合材料组成，并且在轮辋座的内侧，或者说背对轮胎的侧上具有用于固定轮心或轮盘的凸缘。轮辋座在两侧由轮缘限定并且在轮缘之间具有轮辋深槽座，在该轮辋深槽座的区域内，轮辋座具有最小的圆周。轮辋座可具有另外的设计方案，例如凸峰或轮辋肩部，但是，它们对于本发明来说是次要的。根据本发明，凸缘可以布置在轮辋座的整个区域内，优选地，将凸缘布置在轮辋深槽座中。

轮辋座和凸缘优选单件式地由纤维复合材料形成。纤维复合材料优选由置入在热固或热塑性的基质材料中的增强纤维组成。在此，单件式意味着：轮辋座和凸缘至少部分地由共同的增强纤维形成。由于在轮辋座和凸缘中存在有共同的增强纤维，使得力，尤其是拉伸力在轮辋座与凸缘之间极好地传递。

碳纤维、玻璃纤维或芳族聚酰胺丝纤维优选作为增强纤维来应用。在此，增强纤维在纤维层中成层状地布置在轮辋座和凸缘中。在此，根据制造方法，纤维层可由编织物、织造织物、纬编织物或非织造织物组成。特别优选地，纤维层由尤其是编织好的或缠绕好的连续纤维构成。由连续纤维形成的纤维层在换向点处交叉过渡，并在这些换向点处发生纤维层的方向换向。换向点优选在轴向方向上位于轮辋座的周边上，尤其是轮缘上。

这样的由纤维层多层式地构成的轮辋座具有至少一个带有向内指向的突出部的纤维层。在对形状进行加固下，这个突出部形成用于固定轮盘的凸缘。在此，根据本发明，纤维层不中断地从轮辋座导入进凸缘内。因此，通过构成由共同的纤维层，或者说纤维组成的凸缘和轮辋座形成具有高强度集成凸缘的轮辋座，其中，作用到凸缘上的力和力矩最佳地传递到轮辋座上。

优选地，纤维层导入进凸缘内且又导出，并且在其下端部上具有换向点。在这个换向点上发生纤维层的，尤其是在纤维层中的纤维的方向换向。与多层式的多层次结构相比，由于纤维层的不中断的走向，使得凸缘尤其是在其下端部上得到更高的稳定性。此外特别优选地，纤维层由连续纤维形成，对此，连续纤维在凸缘的下端部上具有换向点。但是，在该换向点处没有纤维层交错过渡，而是发生了纤维层的方向换向。

特别优选地，纤维层不中断地穿越过整个轮辋座以及凸缘。因此，纤维层从轮缘出发沿轮辋中心的方向穿越过整个轮辋座，尤其是不中断地导入进凸缘内且又导出，并且继续延伸至另一轮缘。此外，由连续纤维形成的纤维层在换向点处交叉过渡，这些换向点位于轮辋座的周边上，尤其是轮辋座的轴向上最外面的点，即轮缘上。因此，纤维层从轮缘出发沿轮辋中心的方向穿越过整个轮辋座，不中断地导入进凸缘内且又导出，并且继续延伸至另一轮缘。在那里，纤维层又具有换向点，在该换向点处，该纤维层过渡成通常径向地在其上方铺放的纤维层。在此时，这个纤维层沿相反的方向向轮辋中心延伸而去，不中断地导入进凸缘内且又导出，并且继续向首先的轮缘延伸而去。

更优选地，一部分纤维层仅部分地穿越过轮辋座。也就是说，至少一个纤维层尤其是在沿轴向的方向上没有完全覆盖轮辋座。这样的纤维层从在两个轮缘之间的一个点出发沿轮辋中心的方向穿越过轮辋座的一部分。在此，纤维层至少不中断地导入进凸缘内，优选不中断地导入进凸缘内且又导出。如果纤维层导入进凸缘内且又导出，那么该纤维层从凸缘的一侧上的任意点出发沿凸缘的方向穿越过轮辋座的一部分，不中断地导入进凸缘内且又导出，直到延伸至该凸缘的另一侧上的另一任意点。于是，由连续纤维形成的且在换向点上交叉过渡的纤维层在轮辋座的区域内具有额外的换向点。在此，对纤维层的换向点的定位是在轮辋座的据估计是特别受负荷的区域内，尤其是在接近凸缘的区域内。由于将纤维层的换向点定位在轮辋座内部，而不仅仅是将换向点定位在轮缘的区域内，使得轮辋座的特定的、沿轴向的方向延展的区域与整个的轮辋座相比要利用更多的由连续纤维形成的纤维层来铺设。这样的或者是利用不是由连续纤维形成的纤维层来局部地对轮辋座的一部分进行铺设导致了在这些区域内的纤维材料的更高的层厚。由于随后将在轮缘的区域内具有换向点的纤维层铺放在整个轮辋座上，使得所有的纤维层都集成进坚固的复合层内。

在根据本发明的轮辋座中，纤维层的向内指向的突出部以如下方式布置，即，由该突出部形成的凸缘环绕地或中断地以单个的圆段的形式存在于轮辋座的内侧。在单个的圆段的情况下，这个凸缘可以不同地成形，并且尤其是在径向的方向上具有不同的扩展，以便因此例如能够安装具有不同长度的空心辐条的轮心。在连续的凸缘的情况下，凸缘的轮廓和高度优选沿着其圆周进行改变。

由导入进凸缘内的，优选导入进凸缘内且又导出的纤维形成的纤维层是根据本发明的轮辋座的形成凸缘的纤维层。根据本发明的轮辋座优选具有至少一个纤维层，优选的是至少两个，而更优选的是至少三个纤维层。形成凸缘的纤维层优选是指一定数量的且接连不断地、径向地内置的纤维层，其也将径向上最内的纤维层包括在内。形成凸缘的纤维层的数量越多，由这些纤维层形成的凸缘的坚固性就越大，并且会更好地将力导入进其余的轮辋座内。

根据本发明的轮辋座额外地具有形成轮辋座的纤维层，其仅施加在轮辋座的区域内并且不具有突出部。这些层有利地遮盖住，或这说跨越过形成凸缘的纤维层的突出部，并且因此负责在轮辋座的区域内的不中断的力传递。形成轮辋座的纤维层优选是指一定数量的且接连不断地、径向地外置的纤维层，其也将径向上最外的纤维层包括在内。

形成轮辋座的纤维层，完全像除了突出部之外的形成凸缘的纤维层一样，除了轮缘、凸峰或轮辋肩部的区域以外，优选以到旋转对称轴线的近似恒定的间距区段式地定向。这种定向能够有利地构造高强度的纤维增强的轮辋座。在向内指向的突出部的里面，形成凸缘的纤维层特别优选地沿轮辋座的近似径向的方向定向。由此，从轮毂经由轮盘传递到凸缘内的力能够实现最佳的力导入。相应地，在导入进凸缘区域内的情况下发生形成凸缘的纤维层的定向的过渡。这同时也确保了凸缘到轮辋座上的高强度的连结以及将传递到凸缘上的力进入到轮辋座内的最佳的力导入，而反之亦然。

涉及到纤维在各个纤维层中定向时，则可以在不同的纤维层之间改变这个定向。形成轮辋座的纤维层中的纤维优选具有不同于形成凸缘的纤维层的相对于轮辋座的轴向方向的角度。在此，对形成轮辋座的纤维层的纤维的取向首先通过轮辋座的力求达到的机械特性来决定。对形成凸缘的纤维层的纤维的取向有助于提供出一种高强度的且具有至轮辋座的最佳的力传递的凸缘。

更优选地，根据预期的机械负载来匹配根据本发明的轮辋座在各个层内的纤维走向。在此，该匹配优先通过调整纤维定向、通过对层厚的匹配以及必要时通过在据估计是特别负载的部位上在纤维层之间引入额外的织物嵌入物来实现。

形成凸缘的纤维层的纤维具有相对于轮辋座的轴向方向的±3°至±87°，优选是±15°至±65°，而更优选的是±20°至±60°的纤维角度。在应用织物半成品的情况下，纤维也可以表现出±0°至±90°，优选是±3°至±87°的角度。在此，尤其优选更大的纤维角度，这是因为由如此定向的纤维组成的纤维层可以毫无问题地构造出任意造型的凸缘。但是，在纤维角度太大的情况下，在凸缘区域内，尤其是在纤维的导入区域和导出区域内会不利地存在有不规则的纤维分布。

形成轮辋座的纤维层的纤维具有相对于轮辋座的轴向方向的±3°至±87°，优选是±20°至±75°，而更优选的是±30°至±70°的纤维角度。在应用织物半成品的情况下，纤维也可以表现出±0°至±90°，优选是±3°至±87°的角度。轮辋将转矩从轮毂传递至轮胎的承载要求要小于在弯道行驶时承载的剪切负载和弯曲负载或者在有凹坑的情况下承载的撞击负载或者如在轮辋撞击路石棱边时承载的冲击式的负载。由于几乎平行于轮辋座的轴向方向的纤维取向可以特别好地传递这些脉冲式的负载进而导向轮毂或车轮悬架。因此，形成轮辋座的纤维层的里面的纤维的根据本发明优选的取向相对于作用到汽车车轮上的负载的多样性而言是折中的。对轮辋还更好的稳定性优选通过如下方式来实现，即，不同纤维层的纤维具有彼此有偏差的定向。

更优选地，凸缘在纤维层的向内指向的突出部内具有嵌入物。该嵌入物同样作为中断式的，也就是几乎连续的且具有一个或多个中断部的圆环，或者作为单个的圆环段而存在。因此，可以有利地如例如在之后的轮心的安装点上实现对整个凸缘或各个区域的机械的增强。嵌入物优选具有螺纹套筒或者螺纹衬套，例如通过旋拧使它们用于之后的对轮盘，或者说轮心的固定。在此，该固定可以特别有利地通过将固定件埋入进嵌入物内来实现，从而使这些固定件不从凸缘的两侧凸伸出来。因此，对轮盘或轮心的固定可以有利地通过不能从外部看到的固定件来实现。优选地，嵌入物由塑料、泡沫材料、加固的纤维复合材料、基质材料或金属材料组成。

凸缘优选具有成矩形的且带有直侧壁的横截面几何结构或具有成U形或成V形的且带有斜侧壁的几何结构。在此，侧壁不仅可以具有基本上径向的取向而且可以具有与径向的取向有偏差的取向，例如稍微向内或向外倾向。原理上可想到多种横截面几何结构，其中，侧壁优选成形为相对于位于轮盘，或者说轮心上的安装元件的理想形状的配对件。凸缘的棱边优选成倒圆地成形以便于尤其是关相对于切口应力集中效应而改进轮辋座的机械特性，并且以便于最小化由于尖锐的棱边所导致的损伤危险。在更优选的设计方案中，凸缘的横截面几何结构沿着其圆周来改变，以便因此例如匹配各种空心辐条的各种各样地成形的安装元件。

此外，本发明的主题是用于制造由纤维复合材料组成的且具有集成凸缘的轮辋座的方法。

在此，根据本发明使用了一种与待制造的轮辋座的轮廓相符的模具，该模具设有环绕的或分段的径向凹槽。在模具上如此铺放纤维材料，即，将纤维形状锁合地铺放在模具上并且使至少一个纤维层的纤维在不中断的情况下导入进凹槽内。因此，成形出轮辋座的预型件，其具有至少一个带有向内指向的突出部的纤维层。特别优选地，纤维如此形状锁合地铺放在模具上，即，将至少一个纤维层的纤维在不中断的情况下导入进凹槽内且又导出。通过随后通过渗入基质材料来对预型件进行加固并且在适合的外部工具内进行压制产生根据本发明的轮辋座。在此，通过对至少一个纤维层的突出部进行加固而形成根据本发明的、高强度的且直接与轮辋座连结的凸缘。

在根据本发明的方法中，借助将多轴向非织造织物、非织造织物下料或织造织物层在模具上进行打褶(Drapierung)，通过利用带状编织物或被压平的圆形编织物包围缠绕模具和/或通过利用编织纱线包围编织模具来将纤维材料铺放在模具上。

特别优选的是，通过借助径向包围编织机包围编织模具来铺放纤维材料，或者说制造预型件。在此，作为编织芯体的模具通过多次地穿过共轴的编织机地前后运动利用所需数量的由连续纤维组成的纤维层进行覆盖。在此，编织好的纤维的纱线张力如此匹配，使得这些纤维形状锁合地铺放在模具上。此外，可以对编织纱线角度进行调整以及对在轴向的方向上延展的吸收负荷的地经进行捆扎。通过这种方式以及通过有目的的对前后运动的换向点进行调整，可以有目的地产生具有局部变化的特性，尤其是纤维定向和编织物厚度的预型件。通过加固可以由这些预型件产生具有匹配于预期的机械负载的或热负载的纤维走向的轮辋座。

在对模具进行包围编织或包围缠绕时，纱线张力如此调整，使得至少一个纤维层的纤维材料的连续纤维在外编织凹槽时，在不中断的情况下导入进这个凹槽内且又导出。由此，将具有至少一个带有向内指向凹槽的突出部的纤维层的编织体铺放在模具上。对纱线张力的调整在此允许对突出部的侧壁角度进行控制，其中，更高的纱线张力依赖于铺放角度地通常导致具有更陡峭的侧壁角度的突出部，而更低的纱线张力导致具有更平的侧壁角度的突出部。但是，用高的纱线张力也不能以编织技术使纤维铺放在成矩形的凹槽内，从而使这些纤维完整贴靠在槽的内轮廓上；为此，则需要带有斜侧壁的凹槽，例如成楔形的凹槽。此外，在铺放具有相对于轮辋座的轴向的方向是非常小的角度的纤维的情况下，低的纱线张力也可以是有利的，即该纱线张力允许构造出形成突出部的纱线卷(Fadenvorrat)。在根据本发明的方法中，纱线以0.7N至9N的力，优选是以1N至7N的力，而特别优选的是以2N至5N的力张紧。

除了纱线张力以外，纤维在对模具进行包围编织或包围缠绕时的铺放角度对于构造凸缘来说也是重要的。沿轮辋座的轴向的方向铺放纤维具有如下结果：构造足够大的突出部即使在高纱线张力的情况下也是成问题的。相反地，在横向于轮辋座的轴向的方向铺放连续纤维时则能够利用非常高的纱线张力实现包围编织或包围缠绕，这是因为连续纤维可以很容易地铺放在环绕的凹槽内。但是在此时这会在凸缘的边缘区域内直接导致纤维滑离，由此引起在凸缘区域内不均匀的纤维分布。因此，在根据本发明的方法中必须选择纤维张力和铺放角度的适当的组合，从而利用该组合可以实现成形出足够大的具有均匀的纤维分布的凸缘。

优选地，在根据本发明的方法中使用的模具是指多件式的模具，其每个模具部分都可以相互轴向移动。于是，径向环绕的或分段的凹槽特别优选地通过在模具部分之间的、在轴向和径向的方向上受限定的留空部来形成，该留空部的宽度能通过相互轴向移动的模具部分进行调整。

在该方法的优选的实施形式中使用了多件式的模具，其具有径向部段，该径向部段具有位于其中的留空部，该留空部具有几乎成矩形的横截面形状的，或者说几乎垂直地向内指向的侧壁。在应用这种类型的模具的情况下，在留空部上方铺放一个或多个纤维层首先导致：该一个或多个纤维层形成一个或多个向内指向的突出部，该一个或多个向内指向的突出部成楔形地跨越过凹槽并且仅不完全地贴靠在凹槽的内轮廓上。

更优选地，留空部的宽度可以通过对多件式的模具的模具部分进行轴向移动来进行调整。通过在铺放纤维之后对多件式的模具的模具部分进行轴向移动，使留空部或凹槽的宽度随之减小，由此，使位于其中的突出部类似于在模锻中那样地变形。在变形之后，突出部有利地完整且形状锁合地贴靠在这时已变窄的凹槽的内轮廓上。因此，突出部通过对模具的模具部分进行轴向移动有利地产生凸缘的接近最终轮廓的形状。特别有利地，在突出部的区域内的连续纤维在变形之后沿轮辋座的近似径向的方向地定向。通过将这些纤维的定向沿着轮辋座的圆周地向形成轮辋座的纤维的定向持续地转变，由此使得不仅径向上的内层，而且径向上的外层都能够进行在轮辋座与轮盘或轮心之间的力导入和力传递。

在该方法的同样优选的实施形式中使用了多件式的且具有留空部的模具，该留空部具有几乎成楔形的横截面形状的，或者说倾斜地向内指向的侧壁。在使用这种类型的模具的情况下，在留空部上方铺放一个或多个纤维层导致：这些一个或多个纤维层形成一个或多个向内指向的突出部，该一个或多个向内指向的突出部完整贴靠在留空部的内轮廓上。因为纤维层完全且形状锁合地跟随着包括留空部在内的模具的走向，所以突出部在其表面上具有与留空部的内轮廓相符的凹陷部。在特别优选的实施形式中，这个凹陷部通过置入嵌入物来补偿，嵌入物与留空部的内轮廓相匹配。这些嵌入物不仅能够以中断式的圆环，例如作为卡环的形式存在，而且能够以单个的圆段存在。

在根据本发明的方法中应用的模具优选额外地具有圆段，其位于单个模具部分之间的留空部内。于是，该留空部的尺寸在轴向的方向上通过模具的能轴向移动的模具部分来决定，而在径向方向上则通过能径向移动的圆段的轮廓来决定。因此，该留空部的宽度可以通过轴向移动模具部分来调整，而高度则可以通过径向移动圆段来调整。此外，如下时圆段可以从留空部中提取出，即当这个留空部通过轴向移动模具部分加宽时。如果圆段从留空部中提取出来，那么该留空部的形状和尺寸又只通过模具部分来决定。更优选地，通过能轴向运动的移动件将圆段锁定在位于模具部分之间的留空部内。由此，即使在没有放大留空部的宽度的情况下，也可以只通过解锁移动件来提取出圆段。此外，移动件优选如此地成形，即，可以通过将其固定在其中一个模具部分的外侧上来决定留空部的尺寸并且借此决定突出部的接近最终轮廓的变形。

在根据本发明的方法的另一优选的设计方案中，具有几乎成楔形的表面轮廓，或者说成楔形地延展的侧壁的圆段位于留空部内。将一个或多个纤维层铺放在留空部和圆段上导致：这些一个或多个纤维层形成一个或多个突出部，该一个或多个突出部完整地贴靠在圆段的内轮廓上。随后以如下方式提取出圆段，即，要么通过轴向移动模具部分来放大留空部的宽度，要么通过轴向移动移动件来解锁圆段。如果移除了圆段，那么通过轴向移动模具部分来减小留空部的宽度，并且使位于其中的突出部变形。在变形之后，突出部有利地完整且形状锁合地贴靠在变窄的留空部的内轮廓上。

通过将纤维受控制地铺放在圆段的表面上，以及随后将突出部接近最终轮廓地变形，使得在加固之后得到具有特别均质的纤维分布和非常高的纤维体积含量的凸缘。在此，根据本发明的轮辋座的凸缘的纤维体积含量表现为至少40％，特别优选的是至少50％，而更优选的是至少60％，而更特别优选的是90％。由此，凸缘有利地具有相对于机械负载或热负载特别均质的特性和特别少的薄弱点或杂质。将纤维形状锁合地铺放在圆段的表面上能够与突出部的变形一起特别有利地实现对在凸缘内的以及在其至轮辋座的过渡区域内的纤维定向的特别精确的调整。

在根据本发明的方法的另一优选的设计方案中，具有几乎平面的内轮廓的圆段位于留空部内。将一个或多个纤维层铺放在留空部和圆段的上方导致：这些一个或多个纤维层完整地贴靠在圆段的平面的、与其余的轮辋座平行的表面上。随后以如下方式提取出圆段，即，要么通过放大留空部，要么优选通过借助轴向移动移动件来解锁。然后在此时，借助冲模段将正好在留空部上延展的纤维层压进加宽的留空部内。随后通过相互轴向移动模具部分使该留空部的宽度减小，并且使突出部变形。在变形之后，突出部有利地完整且形状锁合地贴靠在现在变窄的凹槽的内轮廓上。

更优选的是，对通过轴向移动模具部分使突出部变形和将嵌入物置入进突出部内进行组合。在此，置入嵌入物可以有利地用作相互在突出部变形之前对形成凸缘的纤维层进行绷紧或者取向。尤其可以将已经提及的冲模段在纤维层压入进留空部内之后作为嵌入物保留在突出部中。

更优选地，在留空部变窄并且突出部变形之后，或在将嵌入物置入突出部中之后，将另外的纤维层铺放在轮辋座上。因为留空部现在完整地被之前铺放的纤维层的变形的突出部填满，或者说被纤维层和嵌入物填满，所以新铺放的纤维层在留空部上方不构造突出部。由此，这些纤维层优选形成第二层，该第二层的纤维层仅铺放在轮辋座的区域内，而其连续纤维不导入进凸缘内。由此，它们遮盖住或跨越过在径向上位于下方的第一层的向上敞开的突出部，这导致对轮辋座的稳定性的改进。在铺放了形成轮辋的第二纤维层之后，模具通过轴向移动模具部分来打开，并且提取出完成的预型件。

更优选的是，在轮辋座的轴向上受限定的区域内铺放形成凸缘和轮辋座的纤维层。因此，这些纤维层仅部分穿越过轮辋座。这些纤维层的铺放可以通过施加额外的、形式为织物补丁的纤维层，例如非织造织物下料或织造织物条带来实现。同样优选的是，通过调整轮辋座的任意部位上的，尤其是凸缘的两侧的部位上的换向点来对这种类型的由连续纤维形成的纤维层例如通过包围编织或包围缠绕地进行铺放。优选地，将这些额外的纤维层铺放在靠近凸缘的区域的上方或将其铺放在该区域内，不仅用于构造出凸缘(形成凸缘的纤维层)而且用于跨越过凸缘(形成轮辋座的纤维层)。在这两种情况下，铺放这些纤维层都有利地促使在凸缘区域内的切口应力集中效应的减小。

随后，优选地在借助一种优选是金属的且多件式的外部工具内实现对预型件的加固。特别优选地，对预型件的加固以RTM法来进行。在任何情况下，外部工具都具有与预型件形状相符的腔，将预型件放入该腔内。然后，将适当的、在特定的压力下且具有特定的温度的基质材料注入进装备有预型件的外部工具内。利用该基质材料的硬化，将预型件加固为完成的轮辋座。

附图说明

下面借助四个实施例对本发明进行阐述。其中：

图1示出借助径向编织机将纤维层铺放在多件式的、具有增大的留空部的模具上，

图2示出在多件式的、具有增大的留空部的模具上的形成凸缘的且具有向内指向的突出部的纤维层的第一层，

图3示出在多件式的、具有缩小的留空部的模具上的形成凸缘的且具有变形的突出部的纤维层的第一层，

图4示出将不具有向内指向的突出部的纤维层的形成轮辋的第二层铺放在多件式的模具上，该模具具有缩小的留空部，并且该模具带有铺放在其上的形成凸缘的纤维层，该纤维层具有位于留空部内的已变形的突出部，

图5示出根据本发明的具有集成凸缘的轮辋座的立体的视图，

图6示出根据本发明的具有集成凸缘的轮辋座的横截面，

图7示出根据本发明的具有凸缘的细节图示的轮辋座的横截面，

图8示出借助径向编织机将具有向内指向的突出部的、形成凸缘的纤维层的第一层铺放在多件式的、具有固定的留空部的模具上，

图9示出将不具有向内指向的突出部的、形成轮辋的纤维层的第二层铺放在具有集成在突出部内的嵌入物的纤维层的第一层上，

图10示出在轮辋座范围内，尤其是靠近凸缘的范围内铺放具有换向点的、形成轮辋座和凸缘的纤维层，

图11示出借助径向编织机将具有向内指向的突出部的、形成凸缘的纤维层的第一层铺放在多件式的模具上，该模具具有增大的留空部和位于该留空部中的圆段，

图12示出从通过轴向移动模具部分而增大的留空部中径向地提取出圆段，

图13示出将不具有向内指向的突出部的纤维层的形成轮辋的第二层铺放在多件式的模具上，该模具具有缩小的留空部，并且该模具带有铺放在其上的形成凸缘的纤维层，该纤维层具有位于留空部内的已变形的突出部，

图14示出借助径向编织机将具有向内指向的突出部的、形成凸缘的纤维层的第一层铺放在多件式的模具上，该模具具有增大的留空部和位于该留空部中的圆段以及移动件，

图15示出将不具有向内指向的突出部的、形成凸缘的纤维层的第一层铺放在多件式的模具上，该模具具有加宽的留空部和位于该留空部内的圆段以及移动件，

图16示出借助冲模段将形成凸缘的纤维层的第一层压进多件式的、不具有位于留空部内的圆段的模具的增大的留空部中，

图17示出在多件式的、具有缩小的留空部的模具上的具有变形的突出部的、形成凸缘的纤维层的第一层，

图18示出将不具有向内指向的突出部的纤维层的、形成轮辋的第二层铺放在多件式的模具上，该模具具有缩小的留空部，并且该模具带有铺放在其上的形成凸缘的纤维层，该纤维层具有位于留空部内的已变形的突出部，

图19示出织物补丁，其铺放在多件式的模具上，该模具具有缩小的留空部，并且该模具带有铺放在其上形成凸缘的的纤维层，该纤维层具有位于留空部内的已变形的突出部。

具体实施方式

实施例1

在图1中示出的多件式的模具4，其具有第一模具部分6和第二模具部分7，它们能轴向地相互移动。模具在这两个模具部分6、7之间具有径向环绕的、成矩形的且带有侧壁4a和底部4b的留空部10a。根据两个能沿着移动方向5移动的模具部分6、7的轴向的位置，该留空部10a具有宽度a。

在制造根据本发明的轮辋座时，模具4用作径向编织机1的编织芯体。模具4穿过这个径向编织机地沿着旋转对称轴线11轴向地前后运动，其中，将从径向的且对准编织点的编织卷筒2上脱卷的编织纱线3铺放在模具4上。通过卷筒2沿着两个正弦形的缠绕轨迹的相互交叉的运动使从卷筒2延伸向模具4的编织纱线3相互交叉且交叠。由此，在编织芯体上铺放了形状锁合的纤维编织物8，其中，在模具4的前后运动期间分别铺放单个的纤维层。

在模具4穿过径向编织机1地进行完整的前后运动期间，通过外编织敞开的留空部10a，使在图2中示出的、两个形成凸缘的纤维层9a以相对于轴向方向的±80°的纤维角度铺放在模具4上。这两个纤维层成楔形地跨越过留空部10a，并且仅部分地贴靠在留空部的底部4b上，而并不贴靠在侧壁4a上，相反地，这两个纤维层在其余的轮辋座的区域内形状锁合地贴靠在模具5上。因为这两个铺放好的纤维层9a是由连续纤维组成的，所以这两个纤维层具有两个换向点，一个位于轮辋座的右边的轮缘上，一个位于成矩形的留空部10a内，其中，纤维层9a在轮缘上的换向点上彼此连接。

在图3中，留空部10a的宽度通过沿着移动方向5地轴向移动模具部分6、7缩小至宽度b。由此，使成楔形地跨越过留空部的、形成凸缘的纤维层9a变形。在此，通过模具部分6、7在其下部区域内的形状锁合来决定缩小的留空部的宽度b并且因此决定出纤维层9a的压缩度或者说之后的纤维/基质的比率。在此，这个纤维层也在留空部内形状锁合地贴靠在侧壁4a和底部4b上，并且接近最终轮廓地塑造出留空部或者说凸缘。

如图4所示，具有缩小至宽度b的留空部和铺放在该留空部上以及已变形的纤维层9a的模具被重复地外编织。由于编织芯体4沿着旋转对称轴线11穿过径向编织机地重复完整的前后运动，使得形成轮辋座的纤维层9b以相对于轴向方向的±80°的纤维角度铺放在模具5上。在此，这个纤维层9b跨越过已变形的纤维层9a，并因此承担轮辋座提高了的稳定性。

随后，在轮辋座的区域内使用多件式的、用于在渗透和加固时进行压制的金属外部工具。由此得出在图5中以立体地示出的且在图6中以截面图示示出的、根据本发明的且带有高强度集成凸缘的轮辋座。纤维层在凸缘中的走向的细节描述在图7中示出。在此，图7A示出连续纤维的走向，其在不中断纤维的情况下导入到凸缘内且又导出，并且在凸缘的下端部处具有换向点。这种类型的连续纤维优选可以在包围编织过程或包围缠绕过程中铺放在模具上。图7B示出在不中断纤维的情况下导入到凸缘内的纤维的走向。这种类型的纤维层优选通过将织物补丁单个地铺放在模具的模具部分上，以及将其折叠进凹槽内并且通过移动模具部分进行变形地形成。

实施例2

将形成凸缘的纤维层9a铺放在图8所示的、由两个模具部分6、7组成的且具有固定宽度的成V形的留空部10b的模具上，其中，纤维层9a的纤维完整地贴靠在留空部的内轮廓上。如图9所示，在将纤维层9a形状锁合地铺放在模具4上之后将成V形的嵌入物12集成到纤维层9a的与留空部10b的轮廓相符的、向内指向的突出部中。由此，使这些纤维层有利地进一步匹配于模具4的留空部10c的表面。此外，嵌入物12的表面在轮辋座的区域内有利地封住纤维层9a的表面。随后，将形成轮辋座的纤维层9b铺放在纤维层9a以及置入到这个纤维层内的嵌入物12上。

如图10所示，可以将具有换向点的形成凸缘和轮辋座的层9a以及形成轮辋座的层9b额外地铺放在轮辋座的区域，尤其是靠近凸缘的区域内。由此，与其余的轮辋座相比，更频繁地进行对该凸缘区域的外编织，或者说铺放附加的编织层。由此，有利地实现额外地对该凸缘区域的增强。在径向的取向上不扩展超过整个轮辋座的层不仅可以为了构造凸缘而变形(9a)，而且可以在置入嵌入物12之后铺放在这个嵌入物和形成凸缘的层上(9b)。

随后，模具部分6、7轴向地彼此相对移动，并且提取出预型件。在多件式的金属外部工具中进行对该预型件的加固，其中，由泡沫材料组成的嵌入物12在渗透和加固时用作对凸缘区域的压制，并且随后保留在构件内。

实施例3

在图11中塑造的多件式的模具4由两个模具部分6、7组成，它们能沿着移动方向5轴向地相互移动，并且形成具有直侧壁和宽度a＝50mm的成矩形的留空部。成V形的环形段10c集成到这个留空部内，该环形段的外轮廓形状锁合地贴靠在留空部的侧壁4a上，而环形段的底部4b决定了留空部的内轮廓。通过将编织纱线3以编织技术铺放在模具4上，使形成凸缘的纤维层9a形状锁合地铺放在成V形的环形段10c的底部4b上。这些纤维层成楔形地跨越过留空部的区域，并且因此完整地贴靠在环形段10c的底部4b上。通过将纤维层9a也形状锁合地贴靠在留空部的区域内可以有利地且更精确地控制编织纱线3的纱线张力和纱线角度。

在施加两个编织物层中的第一编织物层之后，如图12所示，将模具部分6、7打开至宽度b>50mm，从而可以使环形段10c单个地径向向内地移动并且因此将其提取出来。如下是可能的，即如图13所示，在将留空部的宽度减小至宽度c＝10mm的情况下，模具部分闭合。由此，实现对形成凸缘的纤维层9a的突出部的变形。通过变形使得纤维层9a在留空部的区域内形状锁合地压制到由模具部分6、7形成的留空部的侧壁4a和底部4b上，并且因此接近凸缘的最终轮廓地成形。通过将纤维层9a受控制地铺放在圆段10c的表面上，使得在变形之后纤维层9a也被安排好地存在于凸缘区域内。

随后利用形成轮辋座的纤维层9b对模具和纤维层9a进行新的外编织。为了在渗透和加固时进行压制，在轮辋座的区域内使用多件式的金属外部工具。

实施例4

在图14中塑造的模具4在两个模具部分6、7之间具有成矩形的、带有直侧壁的且具有宽度a的留空部。成矩形的环形段10d位于该留空部内，通过移动件6a使该环形段径向地固定。在此，成矩形的环形段如此地成形，使得其表面与其余的轮辋座的表面平齐。如果模具4利用径向编织机1来包围编织，那么如图15所示，纤维层9a形状锁合地铺放在轮辋座的整个区域内。

通过轴向地运动移动件6a解开对圆段10c的锁止，并且该圆段可以在没有轴向地移动模具部分6、7的情况下从留空部中移除(参见箭头)。借助冲模段13将纤维层9a压入进在此时敞开的留空部内(图16)。随后或者同时地，模具部分6、7轴向地移动，并且由此，使留空部的宽度减小至宽度b以及使纤维层9a变形。固定在模具部分6的外侧上的移动件6a在此时同时地限定了对于塑造凸缘是必需的、在两个模具部分6、7之间的间距(图17)。在提取出冲模段13之后，带有铺放在上面的纤维层9a的模具5利用纤维层9b来重复地外编织(图18)。如图19所示，除了以编织技术铺放形成轮辋座的纤维层以外，在变形的突出部的区域内还铺放了织物补丁17。该织物补丁附加于形成轮辋座的纤维层地减小了由凸缘导致的切口应力集中效应。为了在渗透和加固时进行压制，在轮辋座的区域内使用多件式的金属外部工具。

附图标记列表

1 径向编织机

2 编织卷筒

3 编织纱线

4 模具

4a 留空部的侧壁

4b 留空部的底部

5 模具部分的移动方向

6 模具部分1

6a 移动件

7 模具部分2

8 纤维编织物

9a 形成凸缘和轮辋座的纤维层1和2

9b 形成轮辋座的纤维层3和4

10a 成矩形的留空部

10b 成V形的留空部

10c 成V形的环形段

10d 成矩形的环形段

11 旋转对称轴线

12 由泡沫材料组成的环形段

13 冲模段

14 凸缘

15 轮辋座

16 轮缘

17 织物补丁

Claims (16)

1.一种由纤维复合材料组成的轮辋座，其具有一个位于所述轮辋座的内侧的、用于固定轮心或者说轮盘的凸缘，其特征在于，所述凸缘以单个的圆段的形式存在于所述轮辋座的内侧并且由所述轮辋座的纤维层的向内指向的突出部形成，其中，所述纤维层在没有中断的情况下从所述轮辋座导入进所述凸缘内，并且所述凸缘的侧壁成形为相对于位于轮盘或者说轮心上的安装元件的理想形状的配对件。

2.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其特征在于，所述纤维层在没有中断的情况下从所述轮辋座导入进所述凸缘内且又导出，并且所述凸缘的下端部由所述纤维层的换向点形成。

3.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其特征在于，所述纤维层不中断地穿越过整个轮辋座以及整个凸缘。

4.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其特征在于，一部分纤维层仅部分地穿越过所述轮辋座。

5.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其特征在于，所述纤维层由编织的连续纤维形成。

6.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其特征在于，所述轮辋座的纤维层的由至少一个形成凸缘的纤维层组成的、径向内置的层具有导入进所述凸缘内的纤维。

7.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其特征在于，所述轮辋座的纤维层的由至少一个形成轮辋座的纤维层组成的、径向外置的层，和/或在所述突出部的区域内附加地施加的织物补丁不具有导入进所述凸缘内的纤维。

8.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其具有至少两个在轮辋座的径向的方向上上下重叠地布置的层，其中，

-形成凸缘的纤维层的纤维具有相对于所述轮辋座的轴向方向的±3°至±87°的纤维角度，而

-形成轮辋座的纤维层的纤维具有相对于所述轮辋座的轴向方向的±3°至±87°的纤维角度。

9.根据权利要求8所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其中，形成凸缘的纤维层的纤维具有相对于所述轮辋座的轴向方向的±15°至±65°的纤维角度。

10.根据权利要求9所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其中，形成凸缘的纤维层的纤维具有相对于所述轮辋座的轴向方向的±20°至±60°的纤维角度。

11.根据权利要求8所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其中，形成轮辋座的纤维层的纤维具有相对于所述轮辋座的轴向方向的±20°至±75°的纤维角度。

12.根据权利要求11所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其中，形成轮辋座的纤维层的纤维具有相对于所述轮辋座的轴向方向的±30°至±70°的纤维角度。

13.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其部分地或完整地由具有±0°至±90°的纤维定向的织物半成品组成。

14.根据权利要求13所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其部分地或完整地由具有±3°至±87°的纤维定向的织物半成品组成。

15.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其特征在于，嵌入物以中断式的圆环或单个的圆段的形式置入进所述凸缘的纤维层的突出部内。

16.根据权利要求1所述的由纤维复合材料组成的轮辋座，其特征在于，所述凸缘具有成矩形的且带有直侧壁的几何结构或具有成V形的且带有斜侧壁的几何结构以及具有成棱角的或倒圆的棱边。