CN109153284A - 车辆用的车轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车轮(1)，该车轮包括至少部分地由纤维增强塑料制成的轮辋(100)。根据本发明，所述轮辋(100)具有指向所述车轮(1)的轮毂区域(2)的内侧(110)和离心地远离所述车轮(1)的轮毂区域(2)指向的外侧(130)，由此所述外侧(130)包括井部(133)，该井部通过过渡区域(134)与外部台肩(132)互连。所述车轮进一步包括车轮中心(200)，该车轮中心通过至少一个紧固装置(300)与所述轮辋(100)的所述内侧(110)互连，其中所述至少一个紧固装置(300)经由从所述轮辋(100)的内侧(110)延伸至所述轮辋(110)的外侧(130)的至少一个开口(101)穿过所述轮辋(100)。所述车轮进一步包括至少一个环形覆盖装置(400)，该至少一个环形覆盖装置围绕所述车轮在圆周方向上布置在所述轮辋(100)的外侧(130)，由此覆盖所述至少一个紧固装置(300)和/或所述至少一个开口(101)。

Description

车辆用的车轮
技术领域
本发明涉及一种车辆用的车轮，该车轮包括由复合材料制成的轮辋和由相同或不同材料如轻质金属合金制成的车轮中心，所述车轮进一步包括用于支持轮胎装配的环形覆盖装置。
背景技术
希望车辆车轮较轻，以改善驾驶质量和性能，并且保持总体车重较轻。由于材料研究的进步，车轮材料进一步转换为轻质并且同时耐用并能够承载高载荷的轻质金属和复合材料。由纤维增强塑料和传统材料如轻质金属合金或不同类型的纤维增强塑料的组合制成的混合式车轮在机械性能以及美学要求方面提供了良好的结果。在这些类型的车轮中，典型地车轮中心和轮辋由不同实体制成，然后通过利用紧固装置将它们互连而将它们合并。
属于Dymag Racing UK有限公司的WO 2006/097856A2在2006年9月21日公布，并且公开了一种车辆车轮，该车辆车轮包括由塑料材料制成的轮辋和由金属制成的轮辐单元或车轮圆盘。该轮辐单元或车轮圆盘通过被引导通过轮辋基部的至少一个连接元件连接至轮辋。
属于本申请的申请人的WO 2016/066769A1在2016年5月6日公布。该文献公开了一种包括轮辋和车轮中心的车轮，该车轮中心与轮辋互连。该轮辋包括至少一个第一接触区域，该车轮中心包括至少一个第二接触区域，所述第一接触区域和第二接触区域在安装状态下相对于彼此对准。在至少一个第一和至少一个第二接触区域之间布置有中间层，从而至少部分地防止至少一个第一和至少一个第二接触区域之间发生直接接触。因而，能够增加车轮的预期寿命。
属于ThyssenKrupp Carbon Components GmbH的WO2016/066162A1在2016年5月6日公布，并且公开了一种生产在轮辋和车轮圆盘之间具有连接的车轮车轮的方法。该车轮圆盘通过至少一个连接元件连接至车轮，该至少一个连接元件引导穿过轮辋基部的通孔并且接合在车轮圆盘中。在将连接元件接合在车轮圆盘内之后，该文献提出，将该连接元件的头部的一部分在轮辋的外侧保持突出超过轮辋基部，随后至少部分地将该连接元件的头部移除。
属于ThysenKrupp Carbon Components GmbH的WO 2016/066161A1在2016年5月6日公布，并且公开了一种具有车轮轮辋和连接至车轮轮辋的内侧的车轮圆盘的车辆车轮，其中所述车轮圆盘通过至少一个连接元件连接至车轮轮辋，所述至少一个连接元件被引导通过轮辋基部的通孔并且插入在车轮圆盘中。所述通孔布置在轮辋基部的轮胎胎座中，并且被引导通过的连接元件基本在轮辋内侧与轮胎胎座相关联的车轮圆盘的径向延伸方向上接合。该文献还公开了一种制造车辆车轮的方法，其中在轮辋基部的区域中产生车轮轮辋和车轮圆盘之间的连接，并且在将连接元件插入车轮圆盘内之后，将产生轮胎胎座的轮辋的外侧的轮廓的连接元件的一部分成形为将该连接元件调节成与轮胎胎座的轮辋的外侧的轮廓相符。
发明内容
包括互连的轮辋和车轮中心的多部件车轮设计提供了使用不同材料用于轮辋和车轮中心并且以最佳方式设计和使用材料的可能。具体而言，这允许通过将由特别轻的材料制成的轮辋与由更传统的材料制成的车轮中心组合而获得具有低重量和低惯性矩的车轮。此外，双部件车轮使得能够实现车轮中心的某些设计，而这些设计对于制成单件的车轮来说无法实现。除了不同金属的配对之外，可以选择镁、铝、钛或钢。在本发明的情况下，“镁”、“铝”和“钛”应该理解为还意味着它们的合金。
这里公开的本发明如果用于具有车轮中心(该车轮中心包括具有轮辐的星形轮)的车轮则是特别有利的。然而，对于具有作为车轮圆盘的车轮中心的某些类型车轮来说，本发明也可以是有利的。
即使与仅使用金属的设计相比，使用复合材料也可以降低车轮的质量和惯性矩。这样，可以使用包括例如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或它们的组合的纤维增强材料用于轮辋和/或车轮中心。由纤维增强塑料和金属制成的这种类型的车轮可以称为“混合式车轮”。第一类型的混合式车轮包括由金属制成的车轮中心，而轮辋由纤维增强塑料制成。第二类型的混合式车轮包括由金属制成的轮辋，而车轮中心由纤维增强塑料制成。
由多种材料制成的许多车轮的主要缺点是，车轮中心和轮辋之间的载荷传递在许多情况下都被证明是比较关键的，对于包括由纤维增强塑料制成的轮辋的车轮来说尤其如此。在这些车轮中，典型的是，诸如螺钉之类的紧固元件从车轮中心经由轮辋中的开口延伸至轮辋的外侧(离心侧)，其中紧固装置通常通过例如头部与轮辋表面机械地互连。这通常会在相邻于紧固元件的区域(通常已经被布置紧固元件的开口弱化的区域)中在轮辋中导致局部载荷传递并因而导致应力集中。为了优化轮辋中的载荷传递并且降低应力集中，人们通常尽力通过特殊设计的紧固装置来分布载荷。具体而言，具有相对较大头部的螺钉对于这种优化来说显示出潜力。
然而，使用这种类型的螺钉(相应的紧固元件)可能在装配轮胎时导致问题。这样，在安装轮胎过程中，传统的紧固装置可能给轮胎特别是轮胎的胎圈区域带来损坏。这种损坏可能发生在轮胎从外部轮辋台肩经由井部(well)滑动到内部轮辋台肩或相反地进行时的过程中。另外，这些紧固装置可能与处于安装状态下(例如，在轮胎操作过程中)的轮胎发生干涉，并且导致加压空气从轮胎泄漏。在从现有技术已知的轮胎中，通常对紧固装置和/或轮辋进行修改，以便减少紧固装置从轮辋的离心面突出的部分。然而，这种方案通常对该区域中的应力分布和/或轮辋的机械能力具有不利影响。
这种车轮的另一个缺点是，在许多情况下，轮胎相对于轮辋的最终定位只能通过轮胎充气才能实现。紧固元件存在于轮辋台肩、井部或者两个区域之间的过渡区域上的部分可能与轮胎干涉并且抢占能够被充气的适当轮胎/轮辋空间。
本发明的一个目的是提供一种改进的车轮，该车轮包括被制造为不同部件并且如果合适的话由不同材料制成的轮辋和车轮中心，该车轮表现出良好的轮胎装配性能，并且同时具有高机械能力。
根据本发明，一种车轮典型地包括至少部分地由纤维增强塑料制成的轮辋，所述轮辋具有指向所述车轮的轮毂区域的内侧和离心的远离所述车轮的轮毂区域指向的外侧。所述轮辋的所述外侧包括井部，该井部通过过渡区域与外部台肩互连。所述车轮进一步包括车轮中心，该车轮中心通过至少一个紧固装置与所述轮辋的所述内侧互连，所述至少一个紧固装置经由从所述轮辋的内侧延伸至所述轮辋的外侧的至少一个开口穿过所述轮辋。所述车轮进一步包括至少一个环形覆盖装置，该至少一个环形覆盖装置围绕所述车轮在圆周方向上布置在所述轮辋的外侧，由此覆盖所述至少一个紧固装置和/或所述至少一个开口。
为了特别有效地支撑轮胎的装配，所述至少一个环形覆盖装置可以包括与所述井部对准的第一过渡部分和与所述过渡区域至少部分地对准的第二过渡部分以及如果适当的话还有与所述外部台肩对准的第三过渡部分。所述第一、第二和第三过渡部分可以一体地互连。
对于某些类型的车轮来说，所述第一过渡部分和所述第三过渡部分可以形成为基本圆筒状环，而所述第二过渡部分形成为基本圆锥形环。
根据本发明的变型，所述第三过渡部分与所述外部台肩的外隆起部对准。
对于包括某种类型的紧固装置的车轮来说，所述至少一个环形覆盖装置可以包括用来收纳所述紧固装置的至少一部分的至少一个凹入空腔。根据本发明的变型，所述车轮包括螺钉或铆钉，所述螺钉或铆钉的头部至少部分地布置在所述凹入空腔内。因而，能够优化所述轮辋的与所述紧固装置相邻的区域中的机械载荷。
在本发明的变型中，所述凹入空腔通过倒角和/或圆角与所述第一和/或所述第二和/或所述第三过渡装置互连。因此，能够方便轮胎的装配。如果所述至少一个凹入空腔布置在第二过渡部分处，则可以获得良好的结果，在轮胎装配过程中，所述第二过渡部分允许以特别可控的方式定位所述轮胎。
如果所述至少一个覆盖装置在圆周方向上包括第一端部和第二端部并且其中所述第一端部布置在所述轮辋和所述第二端部之间，则可以获得具有高度机械能力的车轮。因此，在所述紧固装置的区域中能够有效地机械增强所述车轮。
另选地，所述至少一个覆盖装置在圆周方向上包括多个区段，每个区段在圆周方向上都包括第一端部和第二端部，其中相邻区段的第一端部和第二端部彼此重叠。因此，能够方便组装具有某些轮辋几何形状和/或紧固元件的一些车轮的组装。
如果所述至少一个环形覆盖装置至少部分地由纤维增强塑料制成，则可以获得具有特别良好的机械能力和低重量的车轮。这样，可以使用例如包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或它们的组合的纤维增强塑料。
在一变型中，所述至少一个覆盖装置包括主要在所述车轮的圆周方向上布置的纤维。
如果至少一个纤维层从所述第一过渡部分延伸至第二过渡部分再延伸至第三过渡部分，则可以获得特别良好的机械性能。所述至少一个层可以是织物。
为了增加车轮的耐用性，所述至少一个环形覆盖装置可以包括不可透加压空气(相应地加压气体)的至少一个密封层。因此，能够防止或至少减少加压空气(相应地气体)的泄漏。所述密封层可以例如由硅制成。对于某些应用来说，所述密封层可以是所述环形覆盖装置的外部涂层。
因此，根据本发明的变型，所述至少一个环形覆盖装置可以另选地或附加地用作不可透填充在轮胎和/轮辋容积内的气体的阻挡层。因此，所述环形覆盖装置可以例如包括由聚合物质制成的层。因而，可以减少应力腐蚀裂纹和通过微裂纹发生的加压气体泄漏。如果这种阻挡层包括具有比所述轮辋的所述纤维增强塑料高的弹性(弹性模量)的材料，如硅材料，特别是硅清漆，则可以获得良好的结果。使用具有相对较高的弹性的材料允许可靠地密封由于循环加载或车轮温度变化而开口的微裂纹(或者甚至更大的裂纹)。对于某些应用来说，所述阻挡层可以包括由相同和/或不同材料制成的多个层。
在本发明的变型中，所述至少一个环形覆盖装置包括增加安装在轮辋上的轮胎的摩擦的(外部)涂覆层。因此，能够防止所述轮胎和轮辋之间的相对移动。在一个实施方式中，所述至少一个覆盖装置的外(背离所述轮辋指向)表面全部涂覆有增加安装在所述轮辋上的轮胎的摩擦的涂覆层。在另一个实施方式中，所述至少一个环形覆盖装置的外表面仅部分地涂覆有增加安装在所述轮辋上的轮胎的摩擦的涂覆层。
为了进一步方便在所述车轮上安装轮胎，所述至少一个环形覆盖装置可以包括至少部分地由具有低摩擦系数的材料制成的外部涂层。因而，在装配过程期间能够减小所述轮胎和所述环形覆盖装置之间的摩擦，因此能够提高所述轮胎相对于所述轮辋的正确定位。
在本发明的变型中，所述至少一个环形覆盖装置包括增加安装在所述轮辋上的轮胎的摩擦的涂覆层。如果所述第三过渡部分包括这种涂层，则可以获得良好的结果，这是因为这可以帮助防止轮胎在安装过程中对偏。
如果所述环形覆盖装置通过粘合剂与所述轮辋相互连接，则可以获得特别耐用的车轮。所述粘合剂可以形成至少部分地形成为在所述环形覆盖装置和所述轮辋之间的界面区域上延伸的膜。如果所述环形覆盖装置和所述轮辋之间的空隙区域基本填满粘合剂，则可以获得良好的结果。
本申请还涉及一种如这里所述的环形覆盖装置。这种环形覆盖装置可以用于对车轮进行改进。
本申请涉及在名称为“Wheel for a Vehicle(车辆用的车轮)”的共同未决欧洲专利申请No.16163759.0中公开的主题，该专利申请由Mubea Carbo Tech GmbH共同转让，并且通过参考将该专利申请的内容明确地结合在本文中。
本发明的某些方面还可以描述如下：环形覆盖装置的变型可以包括环，该环具有第一圆筒状区段和第二圆锥形区段，所述第一圆筒状区段和所述第二圆锥形区段被布置成最佳地适合于所述车轮轮辋的形状，同时在所述轮辋的整个圆周上覆盖所述紧固装置的开口。这增强了密封并且可以防止轮胎容积的气体泄漏。所述环形覆盖装置的第二圆锥形区段的形状可以对应于与所述轮辋的外隆起部相邻的圆锥形轮辋区段，其中某些车轮的紧固装置布置在所述圆锥形轮辋区段处。所述车轮和所述环形覆盖装置之间的接触可以通过环形覆盖装置的这种变型的第一圆筒状区段而进一步最大化，该第一圆筒状区段至少部分地装配至与所述轮辋表面相邻的基本圆筒状轮辋区段(紧固装置放置在该圆柱形轮辋区段)。然而，根据紧固装置在所述轮辋上的放置以及所述轮辋的相应形状，这两个区段还可能具有其它形状。此外，不同数量的环区段也是可能的。通常来说，向覆盖开口的区段增加第二相邻区段可以被用来提供环形覆盖装置的更大总体表面，以将其胶粘并密封至所述轮辋。
如果合适的话，所述环形覆盖装置可以进一步表现出凹入空腔，以例如容纳所述连接元件的紧固装置的头部。使用凹入空腔可以防止由紧固元件的突出部分引起的所述轮辋和所述环形覆盖装置之间的不均匀接触，并且因此进一步增强密封质量。在本发明的变型中，所述凹入空腔形成为覆盖每个轮辐的两个紧固装置的头部的各个晶状体状囊袋。另选地，这些囊袋可以容纳不同数量的紧固装置头部和/或不止结合来自于一个轮辐的紧固装置的头部。因而，凹入空腔的其它形状也是可行的。另外，所述凹入空腔可以进一步填充有密封材料。
所述环形覆盖装置优选由复合材料和/或注射成型材料制成。可以在所述凹入空腔之间的一个或多个地方进一步切缝，以便装配在所述轮辋上，并且在切缝端处再次连接。另选地，其它解决方案也是可行的，包括收缩材料，该收缩材料可以被放置在轮辋表面上，并且通过热源收缩，从而将所述开口和所述紧固装置的头部密封。
应该理解，上述一般描述和当前实施方式的如下详细描述都是为了提供一个综述或架构，以理解本公开的本质和特点。为了提供进一步理解而包括了附图，并且将这些附图结合到该说明书内并构成该说明书的一部分。附图示出了各种实施方式，并且用来与该描述一起说明所公开的构思的原理和操作。
附图说明
从如下给出的详细描述以及附图将更充分地理解这里描述的发明，不应该认为附图限制于所附权利要求中描述的发明。这些附图示出了：
图1示意性地示出了车轮；
图2示出了图的细节D；
图3示意性地示出了根据本发明的车轮的第一实施方式；
图4示出了图3的细节；
图5示意性地示出了根据本发明的车轮的实施方式，出于图示目的，该车轮被部分地省略；
图6示意性地示出了图5的实施方式，出于图示目的将环形覆盖装置移除。
具体实施方式
现在将对某些实施方式进行详细参照，这些实施方式的示例在附图中示出，其中示出了一些但并不是所有的特征。实际上，这里公开的实施方式可以以许多不同形式实施，并且不应该解释为限制于这里阐述的实施方式，相反，提供这些实施方式是为了使得该公开能够满足适用的法律要求。在可能的情况下，将使用相同的附图标记指代相同部件或零件。
图1和图2示出了车轮1的实施方式，该车轮1包括由纤维增强塑料制成的轮辋100，该轮辋100具有指向车轮的轮毂区域2的内侧110和离心的远离车轮1的轮毂区域2指向的外侧130。同时，所示的车轮1的实施方式包括由铝制成的车轮中心200，该车轮中心200布置在轮辋100的内侧110处。轮辋100包括外部台肩132和井部133。车轮中心200和轮辋100通过紧固装置300机械地互连，在该实施方式中，该紧固装置300为螺钉。紧固装置300部分地拧入车轮中心200的轮辐内(未详细示出)并且布置在轮辋100的开口(未详细示出)中。紧固装置300包括布置在轮辋100的外侧130处的头部310。在所示的车轮1的实施方式中，紧固装置300被布置成使得它们在轮辋的井部133和第二台肩132之间的过渡区域134中从轮辋100突出。由于螺钉顶部310从轮辋100的表面突出，在装配过程中，当轮胎的一个侧壁必须经过布置螺钉头部310的区域时，待安装在轮辋100上的轮胎(未示出)可能被螺钉头部310损坏。
图3和图4示出了根据本发明的一个实施方式的车轮1。如能够看到的，紧固装置300被环形覆盖装置400覆盖。所示的环形覆盖装置400包括与井部133对准的第一过渡部分410和与轮辋100的过渡区域134部分地对准的第二过渡部分420。同样，环形覆盖装置400包括与外部台肩132的外隆起部138对准的第三过渡部分430。环形覆盖装置400类似于带或条带，围绕轮辋100在圆周方向上延伸。第二过渡部分420包括凹入空腔425，该凹入空腔425中布置有螺钉头部310，如在随后的图5中更详细地所示。
如图5和图6所示(其中为了图示目的，已经移除了环形覆盖装置400)，车轮1可以包括通过螺钉300与车轮中心200互连的轮辋100，这些螺钉300部分地拧入车轮中心200内并且经由布置在轮辋中并且从轮辋100的内侧110延伸至外侧130的开口101而穿过轮辋100。在所示的实施方式中，螺钉300包括部分地嵌入在布置在轮辋100中的孔内的螺钉头部310。螺钉300布置在轮辋的井部133和第二轮辋台肩132之间的过渡区域134处，由此使得螺钉头部310从轮辋100的表面突出。如能够在图5中看到的，环形覆盖装置400布置在轮辋的外侧130处，从而覆盖螺钉头310。环形覆盖装置400包括被布置成收纳螺钉头部310的多个凹入空腔425。如示意性所示，凹入空腔425通过倒角互连至第一部分410、第二部分420和第三过渡部分430，以便支持轮胎(未示出)在车轮1上的装配。
在说明书中使用的措辞是描述性而非限制性措辞，并且应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变。
附图标记列表
1 车轮
2 轮毂区域
100 轮辋
101 开口
110 内侧
130 外侧
132 外部台肩
133 井部
134 过渡区域
136 外部轮辋边缘
138 外隆起部
200 车轮中心
300 紧固装置
310 螺钉头部
400 环形覆盖装置
410 第一过渡部分
420 第二过渡部分
425 凹入空腔
430 第三过渡部分
500 粘合剂

Claims (18)

1.一种车轮(1)，该车轮(1)包括：
a.轮辋(100)，
i.该轮辋至少部分地由纤维增强塑料制成；
ii.该轮辋(100)具有指向所述车轮(1)的轮毂区域(2)的内侧(110)；和
iii.离心地远离所述车轮(1)的轮毂区域(2)指向的外侧(130)，由此
1.所述外侧(130)包括井部(133)，该井部通过3.过渡区域(134)与2.外部台肩(132)互连；以及
b.车轮中心(200)，该车轮中心通过至少一个紧固装置(300)与所述轮辋(100)的所述内侧(110)互连；
i.所述至少一个紧固装置(300)经由从所述轮辋(100)的内侧(110)延伸至所述轮辋(110)的外侧(130)的至少一个开口(101)穿过所述轮辋(100)；以及
c.至少一个环形覆盖装置(400)，该至少一个环形覆盖装置围绕所述车轮在圆周方向上布置在所述轮辋(100)的外侧(130)，由此覆盖所述至少一个紧固装置(300)和/或所述至少一个开口(101)。
2.根据权利要求1所述的车轮(1)，其中，所述至少一个环形覆盖装置(400)包括与所述井部(133)对准的第一过渡部分(410)和与所述过渡区域(134)至少部分地对准的第二过渡部分(420)。
3.根据权利要求2所述的车轮(1)，其中，所述第一过渡部分(410，430)形成为基本圆筒状环，并且所述第二过渡部分(420)形成为基本圆锥形环。
4.根据权利要求2或3所述的车轮(1)，其中，第三过渡部分(430)与所述外部台肩(132)的外隆起部(138)对准。
5.根据前述权利要求中任一项所述的车轮(1)，其中，所述至少一个环形覆盖装置(400)包括用来收纳所述紧固装置(300)的至少一部分的至少一个凹入空腔(425)。
6.根据权利要求5所述的车轮(1)，其中，所述紧固装置(300)包括螺钉或铆钉，所述螺钉或铆钉的头部(310)至少部分地布置在所述凹入空腔(420)中。
7.根据权利要求5或6所述的车轮(1)，其中，所述凹入空腔(425)通过倒角和/或圆角与所述第一过渡部分(410)和/或所述第二过渡部分(420)和/或所述第三过渡部分(430)互连。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的车轮(1)，其中，所述至少一个凹入空腔(425)布置在所述第二过渡部分(420)处。
9.根据前述权利要求中任一项所述的车轮(1)，其中，所述至少一个覆盖装置(400)在圆周方向上包括第一端部和第二端部，其中所述第一端部布置在所述轮辋(100)和所述第二端部之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的车轮(1)，其中，所述至少一个覆盖装置(400)在圆周方向上包括多个区段，每个区段在圆周方向上都包括第一端部和第二端部，其中相邻区段的第一端部和第二端部彼此重叠。
11.根据前述权利要求中任一项所述的车轮(1)，其中，所述至少一个环形覆盖装置(400)至少部分地由纤维增强塑料制成。
12.根据权利要求11所述的车轮(1)，其中，所述至少一个环形覆盖装置(400)包括主要在所述车轮(1)的圆周方向上布置的纤维。
13.根据前述权利要求中任一项所述的车轮(1)，其中，所述至少一个环形覆盖装置(400)包括不可透过加压空气的至少一个密封层。
14.根据权利要求13所述的车轮(1)，其中，所述密封层是所述至少一个环形覆盖装置(400)的外部涂层。
15.根据前述权利要求中任一项所述的车轮(1)，其中，所述至少一个环形覆盖装置(400)包括至少部分地由具有低摩擦系数的材料制成的外部涂层。
16.根据前述权利要求中任一项所述的车轮(1)，其中，所述至少一个环形覆盖装置(400)通过粘合剂(500)与所述轮辋(100)互连。
17.根据权利要求16所述的车轮(1)，其中，所述粘合剂(500)至少部分地形成为在所述至少一个环形覆盖装置(400)和所述轮辋(100)之间的界面区域上延伸的膜。
18.根据前述权利要求中任一项所述的环形覆盖装置(400)。
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