CN107530986A - 制造纤维加强环形体的方法及制造纤维加强环形件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造包括至少一个三维形状加强纤维层(26)的轮辋(2)的方法。在第一步骤中，设置包括三维形状外轮廓的成形工具(25)。在随后的步骤中，将加强纤维带(26)缠绕到所述成形工具(25)上使得所述加强纤维顺随顺随所述成形工具(25)的所述外轮廓并且以至少一个加强纤维布置。设置披盖装置(27)，在所述加强纤维带(26)缠绕到所述成形工具(25)上之前，所述加强纤维带(26)借助此披盖装置预成形。

Description

制造纤维加强环形体的方法及制造纤维加强环形件的装置
技术领域
本发明涉及一种制造由复合材料制成的诸如车轮的轮辋之类的纤维加强环形制品的方法，并且涉及适于根据此方法制造纤维加强环形体的装置。
背景技术
车辆用车轮必须满足一系列广泛的要求。这包括为了配合车辆的特定类型的特定尺寸，并且包括最小的机械能力、低总重、特定的质量分布、耐用性以及视觉外观。为了提高驱动特性，应使总重量以及惯性力矩最小。
纤维加强塑料提供降低车轮的总重量以及惯性力矩的巨大潜能，同时维持这些车轮的高机械能力。因此，近年来，涌现出了包括纤维加强塑料的多种车轮。这包括基本全由纤维加强塑料制成的车轮以及由纤维加强塑料以及诸如金属之类的传统材料制成的所谓的混合车轮。在混合车轮中，通常，轮辋由纤维加强塑料制成，而轮心由诸如铝之类的轻质金属合金制成。在本发明的上下文中，“轮心”应被理解成包括任一类型的轮心，例如辐条结构(分别是轮辐盘或者轮圈)。
然而，如果与单由传统材料制成的车轮相比，包括纤维加强塑料的车轮的主要缺陷在于，它们的制造一般劳动更密集并且需要高的手工技能。一方面，这使得与能利用自动化锻造与铸造技术制成的传统车轮相比，包括纤维加强塑料的车轮相对昂贵。另一方面，构建由纤维加强塑料制成的车轮所需的多个手工制造步骤预计车轮的制造具有高可重复特征。因此，需要使包括纤维加强塑料的车轮制造自动化的方法。
在现有技术中，为了使包括纤维加强塑料的车轮制造自动化而提出了若干方法。
DE102011087936B3于2013年2月以ThyssenKrupp Carbon Components股份有限公司的名义公布。其描述了一种由纤维加强塑料制成的车轮以及用于制造这样的车轮的方法。根据此文献，车轮以从外轮辋胎圈上的轮辋鞍边延伸至轮圈而无中断的加强纤维层为特征。制造此车轮的过程包括在基本上是圆柱形形状的成形工具上铺叠加强纤维。为了建造轮圈，在基本圆柱形形状的辅助成形工具的轮廓表面上铺设加强纤维。随后，移除所述辅助成形工具并且将铺设的纤维合拢到垂直于车轮的旋转轴线的平面中。
DE102005041940B4于2007年3月以ThyssenKrupp Carbon Components股份有限公司的名义公布。此文献描述了一种由纤维加强塑料制成的车轮以及用于制造这样的车轮的方法。根据该发明的车轮包括辅助工具，此辅助工具至少局部限定生成的车轮的几何结构。根据此文献，所述辅助工具被插入到位于生成的车轮的旋转轴线处的中央孔中的编织软管缠绕。
DE102010010512A1于2011年9月以Leichtbau-Zentrum Sachsen股份有限公司的名义公布。其描述了一种用于在工具中制造具有轮辋的车轮的方法。提供预制轮圈，然后使预制轮圈与轮辋以形状配合的方式互连。在制造过程中，在将纤维材料摆放在包绕表面上期间将轮圈部分地包封在所述工具中。
DE102010010513A1于2011年9月以Leichtbau-Zentrum Sachsen股份有限公司的名义公布。其描述了一种用于在工具中制造具有轮辋的车轮的方法。提供预制轮圈，然后使预制轮圈与轮辋以形状配合的方式互连。在制造过程中，将轮圈部分地包封在所述工具中，并且然后通过将纤维编织到所述工具的外表面上而形成轮辋。
WO13083729于2013年6月以本申请人的名义公布。其描述了一种由纤维加强塑料制成的车轮。该车轮包括位于车轮的中央的插入件，此插入件局部嵌入复合材料中。
应用至根据现有技术公知的纤维加强复合材料的制造方法一般仅需要相比诸如单向纤维与织物层之类的其他类型的加强结构具有相对低的机械能力的纤维材料(例如，编织纤维)。此外，当层叠除编织纤维之外的纤维材料(在用于环形体的成形工具的弯曲表面上施加平面的纤维材料(所谓的披盖))时，这些制造方法不能提供其中一个主要问题的满意解决方案。
发明内容
结果发现，当试图自动制造环形体时主要问题是平面纤维材料适当应用至用于至少部分由复合材料制成的环形体的成形工具的(工具)的弯曲表面。具体地说，用于车轮的轮辋通常具有相当复杂的表面曲率。截面一般包括轮辋边缘、轮辋胎肩、轮辋隆起部以及需要将纤维应用至轮廓的轮辋鞍边。此外，若干元件以及部分通常分别具有不同的壁厚度以及纤维取向、各自的布局。而且，可以预见加强元件实现所需规范。
为了在外周表面上施加连续的、基本平坦的织物，必须考虑复杂的三维曲率以便获得良好结果(即，无有害皱折)。在本发明的上下文中，“织物”应被理解成不仅包括双轴织物，而且包括单轴织物以及三轴织物以及其他织物。此外，披盖的织物的纤维的局部偏离应在沿周向方向评估时被良好平衡以便获得具有在周向方向上连续的材料性能的车轮。通常需要多层相同或者不同的织物以便获得足够的轮辋厚度以及机械能力，单个层中发生的不合适的披盖可能在层压过程中累积，导致在增加层数量时增大层压制品中的缺陷。此外，可能需要周向加强元件。因此本发明的一方面提供这样一种方法，此方法允许多层织物精确地层压在诸如用于轮辋、相应的车轮的成形工具之类的环形成形工具上。
在优选实施方式中，预见缠绕装置包括披盖装置以通过缠绕起一条或者若干条加强纤维带以及(如果需要的话)直接或者间接位于三维轮廓成形工具上的诸如单向粗纱之类的其他加强元件而缠绕轮辋或者轮辋的一部分，所述成形工具可以在稍后的阶段再被移除。加强纤维带可以都具有相同或者不同的宽度。适当时，成形工具可以被诸如适当成形的箔之类的另外的材料层覆盖。所述另外的材料层可以预见仅为制造辅助品。取决于应用领域，另外的材料层可以保留在成品上并且/或者在稍后的阶段被移除。适当时，另外的材料层可以预见为保留在成品上并且例如保护加强纤维的外层。通过旋转成形工具并且/或者通过绕成形工具旋转加强纤维带而将加强纤维带缠绕到成形工具上。成形工具可静止不动或者沿轴向方向进行摆动运动。
为了获得最佳结果，预见使用披盖装置以便在将先前的平面织物或者连续的材料片材分别施加在成形工具上或者施加在之前施加在成形工具上的层上之前，使平面织物或者连续的材料片材连续变形。一个目的是在织物或者材料片被分别下放到成形工具的三维成形的外轮廓、先前的层上的最终位置中之前以受控并且连续的方式使织物或者材料片顺畅地预变形。披盖装置可以是刚性的或者本身可变形以调节预变形加工。另选地或者此外，披盖装置可以是相对于成形工具可调节的，因而允许过程的可调节性。因此，平面纤维在被施加至具有弯曲表面的成形工具之前已经至少部分变形。
如果披盖装置包括具有第一轮廓成形表面、馈送端以及递送端的滑道(第一壳状结构)，则可以获得关于一些不同类型的平面材料以及多种具有不同形状的成形工具的良好结果。在制造过程中，材料通过馈送端进入滑道并且在第一轮廓成形表面上被引导至第二端。此外，可以借助轨、板、辊或者其他机构引导材料。在馈送端与递送端之间，第一轮廓成形表面的形状优选以连续的方式变化。披盖装置可以进一步包括具有至少一个第二轮廓成形表面的第二壳状结构，在制造过程中，第二轮廓成形表面至少部分与第一表面对准。因此，待变形的材料在第一轮廓成形表面与第二轮廓成形表面之间被引导。在优选的变更中，滑道具有弯曲的镰刀形设计。滑道优选以一定距离绕成形工具布置，所述一定距离沿材料运动的方向(滑动方向)减小。因此，实现了待变形材料被自动拉到滑道上。
如果第一壳状结构的第一表面以及/或者第二壳状结构的第一壳至少部分由摩擦系数相当低的材料制成，则可以获得对纤维的低损害以及纤维的可控的持续扭曲的良好结果。因此，壳状结构可以完全由这样的材料制成或者可以覆盖有这样的材料或者可以包括由这样的材料制成的嵌体。取决于应用，壳状结构的第一表面也可以包括具有变更的摩擦系数的区域。为了控制织物的纤维的局部偏离，这样的变更可能是有利的。另选地或者此外，第一壳状结构与第二壳状结构之间的间距可以取决于定位而变更。因此，可以控制纤维的局部扭曲。根据本发明的另一方面，保护片/层可以在设置披盖装置之前(上游)施加至必须要变形的平面纤维的一侧或者两侧，并且在变形了的材料施加至成形工具之前再移除保护片/层(下游)。取决于待处理的材料，牵伸装置(例如，滑道)可以包括允许加热或者冷却材料的机构。另选地或者此外，为了使热塑性连续体材料变形可以使用这样的加热以及/或者冷却操作。
如果至少第一壳状结构至少局部是柔韧的并且能变形，则可以获得良好结果。因此，通过使壳状结构变形可以改变披盖装置的形状以便披盖装置用于不同类型的环形体。同样，为了将相同类型的披盖装置应用至多种类型的材料可以使用此可调节性。同样，披盖装置的这样的变更可以在制造过程中用于微调调节。为了获得具有这样的柔性的披盖装置，披盖装置可以至少部分由弹性材料制成并且/或者可以由借助接头互连的多个部件构建。
如果披盖装置的至少一部分具有弧形形状，弧形轴基本平行于待制造的环形体的成形工具的旋转轴线，则可以获得良好结果。披盖装置的此变更可以提供多种优势。首先，如下文将进一步详细解释的，这样的变更允许构建相当长的变形路径而基本不增大整个制造设施的总的空间尺寸。使用相当长的变形路径允许获得平面材料的高度可复制的并且均一的变形。第二，利用弧形披盖装置不仅允许环形体的轮廓的材料沿轴向方向变形，而且允许考虑周向方向上的曲率。因此，能够更可靠地避免例如折皱的形成。
如果施加至成形工具的变形材料沿环形体的径向方向(沿向心方向)被压缩以获得紧密的叠层，则可以获得具有特定的良好机械性能的环形体(例如，轮辋)。因此，适当时，提供压紧装置，此压紧装置可以结合本文中公开的披盖装置使用。然而，这样的压紧装置也可以独立于本申请中公开的其他装置以及方法使用，并因此可以认为是独立的发明理念。取决于必须制造的环形体的类型以及/或者必须施加在成形工具上的材料的类型，压紧装置可以包括这样的壳状结构，此壳状结构在特定区域上施加正交于待压紧的材料的表面的力并且此壳状结构在整个压紧过程中相对于周向方向基本保持固定不动。压紧装置可以包括至少一个辊，该辊用于压缩存在于成形工具上的层。通过使用这样的辊，可以施加特定的力以压紧环形体的截面的特定部分。分别使用多个辊，可以以不同的量压紧截面的不同部分。可以使用辊以使施加在成形工具上的层定位并且/或者使层具有指定形状。本发明的此变更可能例如对于一些具有相当复杂的曲率的类型的环形体有利。适当时，压紧装置也可以包括至少一个壳状结构与至少一个辊的组合。因此，也可以以受控的方式压紧具有这样的截面的环形体，此截面包括大的平直部分以及具有复杂曲率的部分。
另一独立的发明理念涉及用于诸如轮辋之类的包括纤维加强塑料的环形体的叠层。这样的叠层代表独立的发明理念，此叠层不管用于制造它的方法与装置如何都会是有利的。然而，根据如本申请中公开的制造纤维加强环形体(例如，轮辋)的方法与本文中公开的披盖装置结合在一起以制造具有如本文中公开的叠层的环形体，这允许高度自动化地制造具有可复制的机械能力的高质量的环形体。根据本发明的此变更，利用通常沿周向方向布置的一束或者若干束加强纤维(所谓的粗纱)局部加强环形体。根据本发明的此方面，可以使用粗纱以影响环形体的轮廓(截面)(例如使车轮的轮辋增厚)。可以使用这样的增厚以便形成轮辋的内边缘以及/或者外边缘。然而，根据本发明，也可以使用这样的粗纱以便构建隆起部。另选地或者此外，为了强化车轮的总体结构也可以应用这样的粗纱。因此，例如对于轮辋而言，这样的粗纱也可以应用在除隆起部之外的胎肩的区域中，而且也可以应用在轮辋鞍边中，例如在轮辋中心连接轮辋的区域中。因此，尤其可以增大由纤维加强塑料制成的轮辋(相应的车轮)的损伤容限。在引起损伤时，与不具有这样的粗纱的轮辋/车轮相比，包括由根据本发明的此变更的粗纱制成的加强件的轮辋(相应的车轮)显示明显减少的灾难性故障。本发明不仅有利于加工预浸渍纤维(预浸材料)而且另选或者此外有利于加工例如借助树脂传递模塑(RTM)施加有基体材料的干燥纤维。本文中描述的轮辋优选用在包括由复合材料制成的轮心的车轮中。附图中描述了一个实施例。然而，轮辋也可以用在包括至少部分由诸如金属之类的不同材料制成的轮心的所谓的混合车轮中。
根据本发明的用于制造轮辋的方法可以概括如下：第一步骤中，设置包括三维形状外轮廓的成形工具。在随后的步骤中，将加强纤维带缠绕到所述成形工具上使得所述加强纤维顺随所述成形工具的所述外轮廓并且绕成形工具以至少一层加强纤维布置。适当的话，可以预见如以上描述的中间层。在所述加强纤维带缠绕到所述成形工具上之前，所述加强纤维带借助披盖装置预成形。所述披盖装置可以包括滑道，所述加强纤维带在所述滑道上移动并因此变形。在优选实施方式中，所述滑道是镰刀形的。所述滑道可绕所述成形工具布置。如果加强纤维带至少部分由平坦的截面连续地预成形成对应成形工具或者存在于成形工具上的先前层的外部轮廓的弯曲截面，则可以获得良好结果。所述加强纤维带可以是单向织物以及/或者双轴织物以及/或者三轴织物以及/或者四轴织物以及/或者粗纱。所述加强纤维带的至少一部分可以在施加另一层加强纤维之前重新定位。此重新定位可以例如绕周向的加强元件发生。所述加强纤维带的至少一部分可以折叠起来形成圈。
附图说明
根据下文中给出的详细描述以及附图将会充分理解本文中描述的发明，这些详细描述以及附图不应认为是限制所附权利要求中描述的发明。
附图以简化并且示意的方式示出：
图1以拆卸的方式示出车轮；
图2以组装的方式示出根据图1的车轮；
图3以立体图示出轮辋或者其一部分的制作；
图4以立体图从相反侧示出根据图3的过程；
图5在前视图中示出缠绕装置；
图6在侧视图中示出根据图5的缠绕装置；
图7示出轮辋的横截面。
具体实施方式
在结合附图阅读的情况下会更好地理解实施方式的前述概要以及下面的详细描述。为了阐明本发明之目的，在目前优选的实施方式中，若干视角的所有附图中的相同附图标记代表相似零件，但是要理解，本发明不限于公开的具体方法以及机构。
图1示出了包括根据本发明制作的轮辋2的车轮1的实施例。车轮1还包括主要由复合材料制作的轮心3，此轮心具有若干辐条4，这些辐条使布置在轮心3的中心中的车轮凸缘5与轮辋2互连。在所示的实施方式中，不仅轮辋2而且轮心3由嵌入诸如环氧树脂之类的基体材料中的复合材料(优选碳纤维以及/或者Kevlar纤维以及/或者玻璃纤维以及/或者材料纤维等)制作。
在所示实施方式中，处于最终状态的轮辋2包括内轮辋边缘10与外轮辋边缘11，轮辋鞍边12在内轮辋边缘10与外轮辋边缘11之间延伸。邻近内轮辋边缘10与外轮辋边缘11布置有内胎圈座13与外胎圈座14，内胎圈座13与外胎圈座14从轮辋鞍边12被内隆起部15与外隆起部16界定。较小直径的轮辋鞍边12与较大直径的内隆起部15和外隆起部16之间的水平位置的差异由内胎肩17与外胎肩18弥合。根据图3至图6更详细地描述轮辋2的制作。图7中示出了轮辋2的一部分的实施例。
如随后将以详细的方式解释的，辐条4与轮辋2以机械有利的方式互连。所示的车轮1的辐条4具有开放截面，当沿车轮1的轴向方向(x-轴线)观察时可从内侧与外侧接近此开放截面，并且此开放截面比较容易制造。各个辐条4均包括两个侧向凸缘6以及中间肋7，在所示实施方式中，当横断径向方向切时辐条本身具有U形截面。侧向凸缘6与中间肋7借助横壁8在后侧上互连，在所示实施方式中，横壁8布置在侧向凸缘6的内端处。为了组装车轮1，提供彼此相互独立制备的轮辋2与轮心3。本文以理想方式示出了这些零件。这也意味着轮心3(也就是辐条4)可以具有不同设计，即，具有不同的截面(开放的以及/或者封闭的)。在封闭截面的情况下，截面被理解成截面本身封闭从而形成环。因理解，在组装轮辋2与辐条4的过程中，一般至少形成辐条4的纤维可以处于非固态并因而保持可变形的状态。另选地或者此外，当与轮心3组装时，形成轮辋2的复合材料也可以处于不完全固化状态。
轮辋2中设置有开口20，这些开口原则上对应辐条4的(最终)截面的布局。开口20沿径向方向延伸穿过轮辋2。可以借助开口20的匹配辐条4的截面的尖锐波状外形的激光切割获得良好结果。
在所示实施方式中，开口20在轮辋鞍边12、外胎圈座14、外隆起部16以外肩18的区域中邻接轮辋2的外侧布置。预见开口20接纳在辐条4的外端突出的至少一个搭板21。稍后，在至少一个进一步的加工步骤中，这些开口会被另外的材料层在外侧覆盖。这可借助根据图3至图6解释的装置与方法实现。
如以上解释的，轮辋2与用于轮心3的辐条4优选彼此独立制备，然后在进一步的步骤中相对于彼此组装，借此辐条4的搭板21穿过开口20并且如图2中借助线22示意性标示的向下折叠在轮辋2的表面19上。优选展开搭板的纤维以获得最佳的负载引入以及轮辋2与轮心3之间的力交换。表面19可以在稍后的步骤中(例如当如随后描述的施加另外的材料层时)被覆盖。在本步骤中，形成轮辋2的径向内部的材料通常处于固化或者半固化状态。适当时，其可以用作用于形成辐条4的仍可变形纤维的工具。
在进一步的加工步骤中，通过使嵌入有加强纤维的树脂凝固而固化形成辐条4与搭板21的复合材料。而且，插入件9嵌入在车轮凸缘5中。通常通过将轮心3以及插入件9插入相应的模具(即，成形模具，未详细示出)中、封闭模具并且开始基体的固化加工而进行此步骤。适当时，则轮辋2也可以包括在模具中或者形成模具的一部分(例如通过作用成模具的壁)。
当稍后形成车轮1的纤维组装成如图2中所示时，这些纤维可能处于半成品的状态。另选地或者此外，这些纤维至少部分处于干燥状态。然后例如通过向模具施加真空以及/或者压力(RTM处理)而添加基体材料。
在成品中，搭板21的纤维至少部分延伸跨越轮辋2然后沿周向方向以及/或者横向方向在轮辋2的外表面19中或者沿着此外表面延伸。搭板21顺随外轮廓，相应地牢固整合在外表面19中。开口20通常会被完全填充并因此不再存在。适当时，则外表面19可被另外的复合材料或者另一盖至少局部覆盖。为了制作轮辋2以及轮心3通常使用两个单独的工具。根据图3至图6示出并且解释用于制作轮辋2的工具以及过程。
图3与图4以示意并且示例的方式示出根据本发明制作轮辋2的过程。如例如能在图1中看到的，轮辋2是由至少局部限定轮辋2的三维形状内圆轮廓的加强纤维层制成的环状三维形状实体。适当时，则如以上描述的，轮辋2的内部轮廓可以借助防护材料层(未详细示出)在内侧上被覆盖。在第一步骤中，提供至少部分限定轮辋2的三维形状内部轮廓的成形工具25。取决于要制作的轮辋2的形状，成形工具25能沿轴向方向剖分使得成形工具25能够容易脱离轮辋2。在随后的步骤中，加强纤维带26缠绕到成形工具25上使得加强纤维顺随成形工具25的轮廓、相应地顺随底下的先前层的轮廓。披盖装置27在带26缠绕到成形工具25上之前帮助使至少一个带26预成形。
在所示的实施方式中，披盖装置27包括滑道28(第一壳状结构)，带在前进中在滑道28上从筒管29移动至成形工具25。滑道28具有第一轮廓成形表面30，此第一轮廓成形表面具有馈送端31以及递送端32。在缠绕过程中，成形工具25绕第一轴线33分别相对于滑道28、筒管29旋转。在所示的实施方式中，成形工具25旋转，并且筒管29与滑道28布置成固定不动。然而，在某些情况下，也可能旋转滑道28与筒管29并且将成形工具25布置成固定不动。如能看到的，带26借助馈送端31进入滑道28并且在第一轮廓成形表面30上沿箭头34的方向朝第二端32引导。此外，可以借助这里未详细示出的轨、板、辊或者其他装置引导材料。在馈送端31与递送端32之间，第一轮廓成形表面30的形状优选以连续的方式变化(适当时，则其他形状例如不连续的形状是可行的)。披盖装置27可以进一步包括副滑道35，此副滑道优选具有至少一个轮廓成形表面36，在制造过程中，轮廓成形表面36可以从外侧至少部分对准第一表面30。因此，待变形的材料在第一轮廓成形表面30与第二轮廓成形表面36之间被引导。在所示的实施方式中，滑道28具有弯曲的镰刀形设计。滑道优选在径向方向上的一定距离处绕成形工具25布置，该一定距离沿材料移动的方向(滑动方向)减小直到预成形带26被下放到成形工具25上。借助滑道的此形状自动实现了：带26自动被拉到滑道28的成形表面30上。因为至少第一滑道28的成形表面30以及/或者副滑道35的成形表面36至少部分由具有低摩擦系数的材料制成，所以可以获得良好的预成形性能。因此，壳状结构可以完全由这样的材料制成，或者可以覆盖有这样的材料，或者可以包括由这样的材料制成的嵌体。取决于应用，壳状结构的第一表面还可以包括具有摩擦系数变化的区域。为了控制织物纤维的局部偏离，这样的变化会是有利的。适当时，则基体材料可以在加强纤维带与披盖装置接触时施加至加强纤维带。
适当时，则这里呈一根或者若干根粗纱24的形式的加强元件可以添加至制造过程。粗纱24可以在滑道28上或者(如本文所示)以分离的方式被引导。适当时，则如图7中借助线23示意性指示的，带26可以绕粗纱24折叠。粗纱24优选布置在轮辋2的外部区中(例如，在内隆起部15以及/或者外隆起部16以及/或者内胎圈13以及/或者外胎圈14的区域中)。粗纱24通常相互平行布置，环绕成形工具25一圈或者若干圈。
另选地或者此外，第一壳状结构与第二壳状结构之间的间距可以分别取决于定位、缠绕到成形工具25上的带的量而变化。因此，纤维中的局部扭曲以及拉伸可以被有效控制。根据本发明的另一方面，防护片/层(未详细示出)可以施加至带26的一侧或者两侧，防护片/层必须借助披盖装置27的滑道28预成形并且在变形材料施加至成形工具25之前再被移除(下游)。取决于待处理的材料，牵伸装置(例如，滑道)可以包括这样的机构，此机构允许在预成形过程中以及/或者之前以及/或者之后加热或者冷却材料。另选地或者此外，为了使热塑性连续体材料变形可以使用这样的加热以及/或者冷却。
适当时，滑道28可以设计成至少局部柔性使得滑道可以以可控的方式变形。因此，通过使滑道28或者其一部分变形可以改变披盖装置27的形状以便披盖装置用于不同类型的环形体或者用在布置于成形工具25上的轮辋2的几何形状由于下放到成形工具25上的加强纤维的量而变化的过程中。因此，能够主动补偿所述过程中变更的几何形状。同样，为了将相同类型的披盖装置27应用至不同类型的材料或者几何形状可以使用此可调节性。同样，披盖装置27的这样的变更可以在制造过程中用于微调调节。为了获得具有这样的柔性的披盖装置27，披盖装置可以至少部分由弹性材料制成并且/或者可以由多个部件构建，这些部件借助接头互连并且因此这些部件相对于彼此可移动。
如果加强纤维26沿成形工具25的径向方向(沿向心方向)被压缩以获得紧密的叠层并且/或者压出不需要的基体材料，则可以获得具有良好机械性能的轮辋2。因此，适当时，则提供压紧装置，此压紧装置可以结合本文中公开的披盖装置使用。然而，这样的压紧装置也可以独立于本申请中公开的其他装置以及方法使用，并因此可以认为是独立的发明理念。取决于必须制造的环形体的类型以及/或者必须施加在成形工具上的材料的类型，压紧装置可以包括这样的壳状结构，此壳状结构在特定区域上施加正交于待压紧的材料的表面的力并且此壳状结构在整个压紧过程中相对于周向方向基本保持固定不动。压紧装置可以包括至少一个辊，辊用于压缩存在于成形工具上的层。通过使用这样的辊，可以施加特定的力以压紧环形体的截面的特定部分。相应地使用多个辊，可以以不同的量压紧截面的不同部分。可以使用辊以使施加在成形工具上的层定位并且/或者使层具有指定形状。本发明的此变更可能例如对于一些具有相当复杂的曲率的类型的环形体有利。适当时，则压紧装置也可以包括至少一个壳状结构与至少一个辊的组合。因此，也可以以受控的方式压紧具有这样的截面的环形体，此截面包括大的平直部分以及具有复杂曲率的部分。
图5与图6在前视图与侧视图中示出了缠绕装置37。主要功能对应如根据图3与图4描述的过程。因此，为了概括性的说明，参照所述附图以及附图的相关描述。缠绕装置37包括框架38，在此框架中，成形工具25可以布置在包括轮毂40的驱动单元39上，轮毂40可借助驱动单元39绕旋转轴线33旋转。轮毂40允许容易地固定一个或者若干成形工具25。支架41被预见接纳筒管29(这里未示出，参见图3与图4)。取决于应用的领域，缠绕装置37可以设计成：筒管29可以被驱动机构主动驱动并且/或者借助分断装置减速(两者未详细示出)以调节带26(参见上文)中的张力。另外的工具42以及/或者制造辅助设备43以转动的方式固定至框架38使得可以在需要时转动到正确位置中并且不被需要时被储存。在所示的实施方式中，用于筒管29的支架41可以例如为了调节的原因沿横向方向(y-方向)移动。因此，支架41布置在线性引导机构上，这里线性引导机构布置在框架38的底部处。披盖装置27可以(如这里所示)以可调节以及/或者转动的方式布置。
图7以示意的方式示出了轮辋2的一部分。轮辋2包括在内轮辋边缘10与外轮辋边缘11之间延伸的若干层加强纤维26。内轮辋边缘10与外轮辋边缘11包括呈粗纱24形式的加强元件，这些加强元件以周向方式布置。应理解，借助以上描述的过程以及机械装置，能够在轮辋2中的其他位置处添加另外的加强元件。如能被看到的，粗纱24嵌入在加强纤维层26中。这可以实现，因为层26至少部分绕粗纱24折叠。这优选在轮辋2仍布置在成形工具25上时进行。如能看到的，如上文所述，纤维层26(即，织物等)从内轮辋边缘10连续延伸至外轮辋边缘11。因此能够获得非常好的结果。另选地或者此外，纤维26可以在横向方向上具有较短的长度。
附图标记列表
1轮 24粗纱/加强元件
2轮辋 25成形工具(工具)
3轮心 26带(加强纤维)
4辐条 27披盖装置
5车轮凸缘 28滑道(第一滑道、主滑道)
6侧向凸缘 29筒管
7中间肋 30成形表面(第一)
8横壁 31馈送端
10内轮辋边缘 32递送端
11外轮辋边缘 33旋转轴线(成形工具)
12轮辋鞍边 34箭头(带的移动)
13内胎圈 35副滑道
14外胎圈 36第二成形表面(副滑道)
15内隆起部 37缠绕装置
16外隆起部 38框架
17内胎肩 39驱动单元
18外胎肩 40轮毂
19外表面 41支架
20开口 42工具
21搭板 43制造辅助设备
23加强纤维的折叠方向 44线性引导机构

Claims (17)

1.一种用于制造包括至少一个三维形状的加强纤维层的轮辋的方法，此方法包括以下步骤：
a.设置包括三维形状的外轮廓的成形工具；
b.将加强纤维带缠绕到所述成形工具上，使得加强纤维顺随所述成形工具的所述外轮廓并且绕所述成形工具以至少一个加强纤维层布置；
c.设置披盖装置，在所述加强纤维带缠绕到所述成形工具上之前，所述加强纤维带借助此披盖装置预成形。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述披盖装置包括滑道，所述加强纤维带在所述滑道上移动并因此变形。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述滑道是镰刀形的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述滑道绕所述成形工具布置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加强纤维带在被下放到所述成形工具上之前连续地预成形。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加强纤维带是单向织物以及/或者双轴织物以及/或者三轴织物以及/或者四轴织物以及/或者粗纱。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述加强纤维带的至少一部分在施加另一层加强纤维之前重新定位。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述加强纤维带的至少一部分折叠起来形成圈。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述加强纤维带的至少一部分在周向布置的加强元件上折叠。
10.一种用于制造环形体的缠绕装置，所述缠绕装置包括适于使加强纤维带预成形的披盖装置以及适于接纳成形工具的轮毂，其中，所述成形工具能相对于所述披盖装置旋转地布置，使得加强材料带能以至少一层缠绕到所述成形工具上。
11.根据权利要求10所述的缠绕装置，其中，所述披盖装置包括滑道以使所述加强材料带连续变形。
12.根据权利要求11所述的缠绕装置，其中，所述滑道是镰刀形的。
13.根据权利要求10或11所述的缠绕装置，其中，所述披盖装置能相对于布置在所述轮毂上的所述成形工具移动地布置。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的缠绕装置，其中，所述缠绕装置包括工具以及/或者制造辅助设备，所述工具以及/或者制造辅助设备以相对于布置在所述轮毂上的所述成形工具转动的方式布置。
15.一种包括根据权利要求1至9中任一项所述的方法制作的轮辋的车轮。
16.根据权利要求15所述的车轮，其中，所述车轮包括由复合材料制成的轮心。
17.根据权利要求15所述的车轮，其中，所述车轮包括由金属制成的轮心。
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