CN111819086A - 用于车辆的纤维复合通风挡片以及用于车辆的车轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的纤维复合通风挡片(5.2)，其由包括至少两个单层(11)的层压物构成，至少一个所述单层(11)具有相应单向取向的纤维(10)，并且所述至少两个单层(11)在所述层压物中布置成使得其纤维(10)至少大部分彼此不同地取向，所述至少两个单层的纤维彼此不同地取向，使得所述纤维复合通风挡片的至少一个区域在热影响下围绕预定的主轴线弯曲并且因此具有翻开状态。

Description

用于车辆的纤维复合通风挡片以及用于车辆的车轮
技术领域
本发明涉及按照权利要求1和权利要求10的前序部分的用于车辆的纤维复合通风挡片(Klappe)以及用于车辆的车轮。对于现有技术示例性参阅DE 10 2013 222 044 A1。
背景技术
对车辆车轮、尤其是对轿车车轮提出非常不同的要求。除了在重量小的情况下的足够强度之外，车轮应该尤其是有利于车辆的良好空气阻力系数并且以令人满意的视觉外观突出。也属于此的是如下事实，即，车轮的可见外部区域仅以小的程度被设置在车轮的车轮内侧(亦即朝向车辆的一侧)上的车轮制动器的磨损物弄脏。为了尤其是确保后者，已知借助设置在车轮内侧上的唯一的盘形遮盖元件将在车轮的全部辐条之间的自由空间相对于车轮制动器的与车轮一起旋转的制动盘遮盖。此外也已知单独遮盖各辐条间隙的遮盖元件。因为制动器尤其是在对车辆的高速度进行制动时极度发热，此外值得期望的是，通过在车轮外部通过辐条间隙与制动器之间的空气流的制动器冷却。在优化空气阻力系数和优化制动器冷却之间产生目标冲突。
DE 10 2013 222 044 A1在此说明一种用于车轮的连接在车辆轮辋上的轮辋遮盖部，所述轮辋遮盖部具有至少一个叶片元件，以用于遮盖轮辋的至少一个区段，所述叶片元件可以与温度相关地占据至少第一形状和第二形状。叶片元件在此构成为由具有不同热膨胀系数的两种材料制成的层复合体。
这种具有热膨胀系数不同的两种材料(双材料)的层复合体是用于上述目标冲突的解决方案，然而通过两种材料的粘接或机械接合制造这种叶片元件是复杂、成本高并且容易出错的。
此外，在车辆中的不同于车轮遮盖部的区域中也经常值得期望利用这样的双材料效应。
发明内容
因此本发明的任务是，揭示一种用于车辆的挡片以及一种车辆的车轮，其能够消除现有技术的所提及的缺点。
所述任务的解决方案通过具有权利要求1和10的特征的用于车辆的纤维复合通风挡片以及用于车辆的车轮得出。有利的构造方案和进一步设计方案是从属权利要求的内容。
在此提出一种用于车辆、尤其是用于机动车的纤维复合通风挡片。
纤维复合通风挡片在此由两个主要成分、纤维和基体、尤其是塑料基体形成。作为纤维在此优选考虑碳纤维并且作为基体考虑特定的优选热固性的塑料(例如树脂)。这样的碳纤维复合塑料然后也称为CFK。
此外，纤维复合通风挡片由具有至少两个单层的层压物构造成。层压物的组利用单独的纤维定向的所有优点。层压物由多个相叠地放置的纤维半成品(例如机织物(Gewebe)、纱布(Gelege)、垫织物(Matte))形成，所述纤维半成品在这里称为单层并且具有不同的主纤维方向。至少一个所述单层在此构成为具有相应单向取向的纤维的层。这样的单层也称为UD层(＝单向层)。这样的单向层表示其纤维大部分沿相同方向取向的层。另外的层(尤其是之后阐述的被动单层)在此也可以构成为包括如下纤维的纱布或编织物(Geflecht)或机织物，所述纤维不是仅彼此单向地布置，而是已经通过编织具有不同的取向。由机织物制成的这些单层在此构成为具有取向不同的纤维束的层并且也称为MD层(＝多向层)。在MD层中也可以使用不同的纤维类型。因此例如可以使用碳纤维连同玻璃纤维。根据在MD层中所使用的纤维类型及其份额以及纤维取向，该纤维组合引起该层的可配置的各向异性的材料特性。
优选地，各单层被集合成一个层堆或层束并且随后加入基体。基体添加在这里可以在封闭的模具中通过渗入或在模具外或在开口的模具中通过喷涂或浇注来实现。亦即优选地，所述单层在此已经作为具有纤维的纱布存在，从而这些单层在形成层压物时仅再需要彼此相叠地放置或层叠并且以适合的工艺、尤其是湿压法接合或构造成层压物。另一种可能性在于，在层叠纤维半成品时，所述纤维半成品已经被基体浸湿。
优选地，纤维复合通风挡片或层压物在此由至少七个、特别优选由十个这样的彼此层叠的单层形成。然而也可能的是，使用较厚的单层，从而不需要如此多的单层以用于实现纤维复合通风挡片的特定厚度和因此实现特定强度。
层压物的通过彼此叠放各个单层或层(或编织物)的彼此层叠或形成在此决定性地确定构件的特性。因为根据层的各纤维彼此取向所沿的方向可以实现不同的特性。
纤维复合材料可以在特定的纤维取向中构成各向异性的材料，即材料的特性沿不同的空间方向是不同的。这也适用于热膨胀系数。该系数定义材料在热输入时的长度变化。对于单个纤维-基体层、亦即UD层或者说单层，该系数沿纤维方向显著小于垂直于纤维的方向。因为单层或者说UD层同样具有各向异性的特性，所以层压物或纤维复合通风挡片的特性与单层或其纤维的取向有关(例如与纤维份额和纤维类型有关)。由此结果是，纤维复合通风挡片的所引起的热膨胀与单层的纤维的取向、纤维份额和纤维类型有关。该效应应该在本发明中被利用，以便引起纤维复合通风挡片的翻转或翻开。因此在本发明中规定，至少两个单层彼此相叠地放置成使得其纤维彼此不同地取向，亦即彼此不平行地布置。特别优选规定，各单层在其纤维取向方面关于层压物的中心平面彼此不对称地布置或层叠。
特别优选地，在此涉及多于仅一个单层，而且涉及单层束或单层堆。
在此规定，所述至少两个单层或UD层的纤维彼此取向成使得纤维复合通风挡片的至少一个区域在热影响下优选围绕预定的主轴线弯曲并且因此呈现翻开状态。如已经提及的，因此有利的是，各单层彼此层叠成使得纤维复合通风挡片本身具有关于纤维复合通风挡片的中心平面不对称的层结构。这样的不对称的层结构然后意味着，纤维复合构件关于热膨胀具有各向异性的特性。
在本发明的另一种优选的实施方案中规定，纤维复合通风挡片沿构件的厚度或者说高度(其通过彼此层叠的层的数量来确定)的方向包括至少两个功能区域。这些功能区域通过多个构成为具有相同纤维取向的单层的层叠而形成。在此，层压物优选由所谓的主动单层、被动单层和过渡层组成。
相应的功能区域因而优选由如下单层形成，所述单层的纤维取向在相应的功能区域中相同。主动单层在此是其纤维平行于主轴线取向的并且在热影响下沿相对于主轴线(在下面也称为主膨胀方向)垂直的方向膨胀的那些单层。而被动单层是其纤维垂直于主轴线(在水平面中亦即沿纤维复合物轴线的宽度观察)、亦即垂直于主动单层的纤维取向的并且沿主膨胀方向具有小的或可忽略不计的热膨胀的那些单层。纤维复合通风挡片在此沿竖直轴线或沿其厚度或高度观察被分成至少两个功能区域，即主动功能区域和被动功能区域。主动功能区域在此仅包括主动单层，而被动功能区域仅包括被动单层。层压物的厚度(或深度)通过彼此层叠的单层的数量来确定或预定。
主轴线在此描述如下轴线，纤维复合通风挡片的一部分在热影响下能够围绕所述轴线弯曲。这例如意味着，主轴线将纤维复合通风挡片的面至少基本上分成(在热影响下)翻转的面和(在热影响下)不翻转的面。
为了能更简单地分类纤维取向，在下面从如下坐标系出发，在该坐标系中，所提及的主轴线为0°轴线。垂直于主轴线布置的并且与该主轴线一起形成纤维复合构件的(至少基本上形成板形的纤维复合通风挡片的面)水平面的轴线在此称为90°轴线或纵轴线。纵轴线在此在纤维复合通风挡片的热输入时至少基本上沿主膨胀方向指向。与这两个轴线垂直的并且竖直布置的坐标轴称为竖直轴线，该坐标轴与所述两个轴线、亦即0°轴线和90°轴线形成(关于面状的或扁平的纤维复合通风挡片的)竖直平面。竖直轴线通过各个单层的层结构或层压物的厚度来预定或确定。在此，从竖直轴线观察，在纤维复合通风挡片的层结构的中心、亦即在竖直轴线上的如下位置中布置有平行于水平面构成的中心平面，在所述位置上单层的层结构在其数量上被平分。纤维复合通风挡片的中心平面在此描述平行于单层构成的将层压物的层结构或层压物的厚度分成两个(优选大小相等的)半部的那个平面。在本发明的一种有利的实施方案中，纤维复合通风挡片的层结构关于该中心平面不对称地构造成，从而纤维复合通风挡片具有各向异性的特性。
主动功能区域在此构成纤维复合通风挡片的沿90°轴线的方向、亦即垂直于主轴线沿主膨胀方向具有高的热膨胀的那个部分，而被动功能区域沿主膨胀方向具有低的热膨胀。因为各单层相互(通过基体或优选通过树脂和硬化剂)连接成不对称的层压物，所以功能区域和单层的不同热膨胀导致纤维复合通风挡片变形。在本发明的一种进一步优选的结构中，纤维复合通风挡片在未弯曲的状态下构成至少基本上扁平的或面状的构件，所述构件尤其是沿0°-90°平面、亦即水平面面状地展开。在热输入、亦即自达到特定环境温度开始，纤维复合通风挡片优选沿竖直轴线的方向围绕主轴线弯曲。纤维复合通风挡片自特定温度范围开始达到翻开或打开的位置。
如已经在更上面所提及的，此外优选的是，单层或UD层成束地叠放布置。纤维复合通风挡片因而优选包括至少一个由叠放的单向的单层组成的束，其中，一个束的这些单层的纤维沿相同的方向取向，亦即彼此平行地布置。纤维定向平行的多个UD层的成束能够有助于较稳定的构件。
在此此外优选规定，纤维复合通风挡片的主动功能区域包括至少一个主动束，在所述主动束中，所述束的单层的纤维至少基本上平行于主轴线定向。由于在该束的单层中的纤维平行于主轴线定向，主动束在热输入时沿纤维方向的变形或热膨胀是小的，而沿纵轴线的方向或沿主膨胀方向的热膨胀是高的。主动束因此沿相对于主轴线的垂直的方向、亦即沿主膨胀方向膨胀。特别优选地，主动束由至少五个单层构造成。
此外优选规定，纤维复合通风挡片的被动功能区域由至少一个被动单层构造成。被动单层在此描述其纤维沿纵轴线的方向定向的单层。特别优选地，该被动单层在此形成纤维复合通风挡片的外面，即特别优选是沿竖直轴线的方向观察如下的外面或表面，所述外面或表面在纤维复合通风挡片的翻转运动中沿翻出方向布置。被动单层因而优选沿竖直轴线的方向观察布置在主动束上方并且因此形成表面并且优选也形成纤维复合通风挡片的外侧。特别优选地，应该构成纤维复合通风挡片的可见表面的最上面的被动单层构成为机织物或针织物，在所述机织物或针织物中纤维不仅沿主轴线的方向而且沿纵轴线的方向相互编结或交织地构成。此外不需要的是，被动单层构成单向的单层，而是所述被动单层也可以构成为机织物或针织物或编织物。
如已经说明的，在热输入时，主动功能区域沿相对于主轴线垂直的方向沿纤维复合通风挡片的面膨胀。最上面的被动单层基于其垂直于主轴线的纤维取向在热输入时几乎不沿相对于主轴线垂直的方向膨胀。基于单层或束相互通过基体连接，在被动功能区域中的所提及的被动单层阻止纤维复合通风挡片沿垂直于主轴线的方向膨胀。优选在竖直轴线上观察布置在下面的主动束因而沿相对于主轴线垂直的方向伸展，而被动单层不一起伸展。纤维复合通风挡片沿竖直轴线的方向变形，由此纤维复合通风挡片打开。
也可能的是，取代仅一个唯一的被动单层，在被动功能区域中布置一束被动单层。然而特别优选地，布置尽可能少的被动单层，因为所述被动单层在热输入时沿主轴线的方向膨胀并且由此(按照与围绕主轴线弯曲相同的原理)引起纤维复合通风挡片的侧向区域围绕与希望的主轴线不同的轴线的弯曲。纤维复合通风挡片的任何其他不是至少基本上围绕所提及的主轴线进行的弯曲妨碍纤维复合通风挡片围绕主轴线的可弯曲性。因此阻止或减少较大的打开或翻开。在此尤其是，主动单层和被动单层的数量的比例也是决定性的。因此特别优选地，在层压物中总是布置比被动单层更多的主动单层，从而纤维复合通风挡片沿主膨胀方向的膨胀占优势并且因此围绕主轴线的弯曲占优势。
在本发明的另一种优选的实施方案中，在纤维复合通风挡片的主动功能区域和被动功能区域之间设置过渡区域。所述过渡区域在此由不同的(然而至少两个)过渡层形成。过渡层在此在其纤维取向方面关于过渡区域的中心平面彼此对称地布置或彼此层叠。中心平面在此平行于过渡层布置并且将在过渡区域中的过渡层的数量分成优选两个大小相等的半部。换句话说，过渡区域的中心平面是将过渡区域的层结构分成两个等厚(或构成为具有相同层数的)半部的那个水平面。通过过渡层的这种对称布置结构，过渡区域在热输入时具有无翘曲膨胀。无翘曲膨胀在此可理解为，构件在热输入时除了可能的平的面状膨胀之外不弯曲或沿不同于在面平面中的空间方向不膨胀或变形。构件然后优选具有各向同性的或准各向同性的特性(至少沿面方向，然而不沿构件的厚度方向)。在该情况下，优选仅纤维复合通风挡片的所提及的过渡区域在热输入时具有所提及的无翘曲膨胀或这样的各向同性或准各向同性。过渡区域的准各向同性在此表示特定特性与方向的无关性。在该具体的情况下尤其是提及关于过渡区域的热膨胀沿面方向的各向同性特性。这意味着，过渡区域在热影响下沿面方向优选与方向无关地膨胀。与方向无关的膨胀意味着，过渡区域沿面方向或在面平面内相同地膨胀。优选地，过渡区域的热膨胀在此与材料相关地可忽略不计地小。
过渡区域在此不必强制具有各向同性的特性。足够的是，所提及的具有本身镜像的层的对称过渡区域在温度变化时仅经历大小变化但没有经历形状变化(如弯曲或翘曲)，亦即仅经历无翘曲膨胀。复合材料可以几乎无翘曲地在一定温度下沿不同方向不一样强烈地变大或减小。尤其是在使用碳纤维时，长度变化沿纤维方向非常小，而横向于纤维方向相对非常大，使得在这里由基体确定特性。特别使用的基体系统是塑料，所述塑料众所周知具有相对高的热膨胀系数。
特别优选，过渡层在此是如下层，所述层的纤维以+45°或-45°(在水平面中观察)相对于主轴线取向。两个不同的过渡层在下面也称为+45°层和-45°层。如果相同数量的过渡层关于过渡区域的所提及的中心平面彼此对称地布置在层压物中，则所述过渡层关于热膨胀平衡。所述过渡层有利于稳定层压物。
在此尤其优选的是，过渡区域包括相同数量的+45°层和-45°层，所述层相对于过渡区域的中心平面对称地彼此层叠。因此能够实现关于中心平面对称的过渡区域。备选地，过渡区域例如也可以包括两个过渡束，所述过渡束沿竖直轴线的方向观察布置在主动束和所述至少一个被动单层之间。第一过渡束在此又由多个过渡层构造成并且布置成使得这些过渡层的纤维以45°的角度相对于主轴线(在水平面中观察)定向或取向。布置在第一过渡束上的第二过渡束同样由过渡层构造成，其中其纤维以-45°的角度相对于主轴线定向。优选地，所提及的过渡束分别通过至少三个过渡层构造成。此外优选地，第一过渡束和第二过渡束关于中心平面彼此对称地布置。
此外可能的是，过渡区域不是由多个单向的过渡层、而是由纱布或针织物构成，其中纤维纱布已经被编结成使得+45°和-45°纤维取向已经在编结的层中构成。在这样的情况下，过渡层不再是单向的层。
例如所提及的过渡束布置所在的过渡区域在此优选布置在主动功能区域和被动功能区域之间。
这样的过渡区域能够实现提高层压物的鲁棒性并且稳定构件。通过过渡区域的过渡层的优选对称的布置结构和过渡层的所选纤维取向，过渡区域在热输入时沿平行和垂直于主轴线的方向经历均匀的热膨胀，然而所述热膨胀可忽略不计地小。由此在该区域中不产生热诱导的弯曲。过渡区域因此在热输入时无翘曲地膨胀。特别优选地，过渡区域在此表现出沿面方向或关于面平面的各向同性或准各向同性。亦即可能的是，通过所提及的过渡束，避免纤维复合通风挡片或层压物沿上面已经阐述的不希望的方向变形。因此能够提高层压物的刚度，这又提高构件的鲁棒性。这样的过渡区域所包括的过渡层越多，则纤维复合通风挡片越坚硬地构成。纤维复合通风挡片本身越坚硬，则抵抗构件弯曲或变形的阻力也越多。因此，利用过渡层的数量或过渡层的变型能够以有利的方式按照纤维复合通风挡片的应用领域调节希望的刚度和弯曲强度。
按照本发明的用于车辆、尤其是用于机动车的具有按照本发明的单层结构及其纤维取向的纤维复合通风挡片，能够实现在车辆中的非常不同的区域中使用翻转功能，而无须花费附加能量，例如无需借助马达或促动器的附加能量。在此，纤维复合通风挡片能够在唯一的构件中在热输入下实现这样的翻转功能或翻开功能，所述唯一的构件由唯一的材料、即纤维复合塑料制成。在车辆中的任何如下位置或区域上可以使用这样的纤维复合通风挡片，在所述位置或区域中需要遮盖并且同时自特定温度开始需要冷却。例如，如在权利要求10中所列举的，在用于车辆的车轮上。
按照权利要求10，在此提出一种用于车辆的车轮，所述车轮包括遮盖元件，所述遮盖元件又包括按照权利要求1至9中任一项构成的纤维复合通风挡片。车轮在此本身包括轮辋、轮毂区段以及至少两个将轮毂区段与轮辋连接的辐条。在两个辐条之间布置有辐条间隙，所述辐条间隙由遮盖元件遮盖。
亦即，纤维复合通风挡片至少作为遮盖元件的一部分使用，以用于遮盖用于车辆车轮的辐条间隙的至少一部分。当纤维复合通风挡片周围的环境温度处于特定的界限温度之下，例如在车辆停止时，纤维复合通风挡片在此优选处于合上的或关闭的状态。
尤其是由于盘式制动器的增加的制动，为此使用的摩擦能大部分转化为热量。自在车轮区域或轮辋区域中达到特定的界限温度开始，遮盖元件的纤维复合通风挡片沿轴向远离车轮打开或翻转。在热影响下的翻开在此基于纤维复合通风挡片的在权利要求1至10中任一项所述的实施方案(亦即例如所选择的纤维取向和功能区域的层)发生。翻开的纤维复合通风挡片然后能够实现在车轮外部和轮辋内部之间的空气流，以用于冷却布置在那里的制动组件。
在此优选规定，遮盖元件包括纤维复合通风挡片或纤维复合通风挡片布置在遮盖元件上。在此，遮盖元件除了纤维复合通风挡片之外优选包括固定地与车轮(例如与辐条)连接的遮盖元件部分。该遮盖元件部分在此特别优选是注塑的塑料构件，所述塑料构件至少基本上扁平地构成。
纤维复合通风挡片然后优选被结合到该遮盖元件部分上。为了在此仍然还能够实现所提及的翻转运动，在此优选纤维复合通风挡片的仅至少一个边缘区域或端部区段固定地与遮盖元件或与遮盖元件部分连接。该连接在此特别优选构成为形状锁合。特别优选地，纤维复合通风挡片在此包括已经在其制造过程中引入的轨道型的成型部，所述成型部能够被推入遮盖元件或遮盖元件部分中的为此设置的空隙中并且因此能够在遮盖元件和纤维复合通风挡片之间建立形状锁合连接。
特别优选的是，所提及的轨道型的成型部在此已经在纤维复合通风挡片的制造过程中、尤其是在湿压法中通过对应的成型工具集成到构件中。在此，这些轨道型的成型部优选由纤维复合通风挡片的基体材料构成并且利用纤维(尤其是碳纤维)、尤其是短纤维或长纤维加强。在遮盖元件部分中的用于纤维复合通风挡片的轨道型的成型部的与此对应的接纳部同样可以直接在制造遮盖元件部分时、例如在注塑法中引入。
在如下区域中，热诱导的弯曲和因此各向异性的特性是不值得期望的，在所述区域中，所提及的优选的形状锁合通过轨道型的连接元件布置到纤维复合通风挡片中。所述热诱导的弯曲和因此各向异性的特性可能在所述连接中导致不希望的应力。在这里，例如具有与纤维复合通风挡片的其余部分不同的层结构的区段将带来补救。该区段例如可以构成为主动的挡片区段并且应该优选本身对称地构造成，以便防止在该区段中不希望的热变形。理想地，纤维复合通风挡片的过渡区域连续地布置在与遮盖元件部分的连接区域中。在此，在该连接区域中不布置任何主动功能区域和被动功能区域。这导致被分成两个单层的构件的鲁棒性或强度提高。亦即，例如可能的是，在纤维复合通风挡片与遮盖元件连接的区域上布置对称的层结构(例如过渡区域)，从而该区域沿面方向或关于面平面具有各向同性的或准各向同性的特性并且没有经历任何热膨胀或经历可忽略不计地小的热膨胀。
为了使遮盖元件在车轮旋转期间或车辆行驶期间不掉落，遮盖元件部分优选又与车轮、尤其是与一个或两个辐条固定地连接。
此外优选地，纤维复合通风挡片如已经在上面说明的那样以能围绕主轴线弯曲或变形的方式布置在遮盖元件上。布置在此意味着，其在未翻开的状态下至少部分地邻接于遮盖元件部分或至少部分地靠置在遮盖元件部分上。特别优选地，在纤维复合通风挡片和遮盖元件部分之间在纤维复合通风挡片的未翻出的状态下不存在沿车轮的轴向方向的错位。而是在纤维复合通风挡片的未翻出的状态下，纤维复合通风挡片连同遮盖元件部分形成一个共同的至少基本上扁平或面状布置的并且连续的遮盖元件。在此此外优选地，在纤维复合通风挡片的另一侧的与第一端部区域(优选遮盖元件部分紧固在所述第一端部区域上)相对的或对置的第二端部区域在热输入时弯曲。
在此此外优选地，层结构的参数和制造被设计成使得在室温或在20℃时纤维复合通风挡片在已安装状态下在车轮中轻微向内(亦即朝车轮内部的方向)弯曲地构成并且因此以预应力设置或靠置在遮盖元件部分上。因此能够保证，纤维复合通风挡片在热的外界温度下(没有制动器的决定性发热)不变形或不翻转到打开状态。
这些特征和其他特征除了从权利要求和说明书之外也从附图得出，其中，各个特征分别本身单独地或多个以子组合的形式在本发明的实施形式中实现并且可以构成有利的以及本身可保护的实施方案，对其在这里要求保护。
附图说明
接着借助实施例进一步阐述本发明。在此，全部详细说明的特征可以对本发明是重要的。
图1以从车轮外侧的三维视图示出车辆车轮，其中具有按照本发明的纤维复合通风挡片的示例性实施方案；
图2以纤维复合通风挡片在车轮旋转期间的详细视图同样示出图1中的车轮的三维视图；
在图3中单独以从后面的三维视图示出用于图1和图2中的车轮的纤维复合通风挡片；
图4示出遮盖元件部分，该遮盖元件部分能够将图3中的纤维复合通风挡片接纳在车轮中；
在图5中剖切地示出图3中的纤维复合通风挡片的示例性层结构；
图6示意性示出纤维复合通风挡片的另一个示例性的层结构。
具体实施方式
图1以三维外视图或侧视图示出用于车辆的示例性的按照本发明的车轮。车轮在此包括轮辋1、轮毂区段2以及多个将轮毂区段2与轮辋1连接的辐条3。在各两个辐条3之间、亦即在辐条间隙4中在此布置有遮盖元件5、6，所述遮盖元件能够从外面至少部分地遮盖辐条间隙4。遮盖元件5在此两件式地构成。该遮盖元件5在此包括由塑料材料构成的遮盖元件部分5.1以及示例性的按照本发明的纤维复合通风挡片5.2。遮盖元件部分5.1在此固定地与车轮、尤其是与辐条3连接。
遮盖元件5的纤维复合通风挡片5.2在此在一侧或在一个端部区域上与遮盖元件部分5.1形状锁合地连接并且此外靠置在遮盖元件部分5.1的支撑面上。纤维复合通风挡片5.2因此能使未紧固在遮盖元件部分5.1上的一侧沿轴向方向远离车轮(亦即朝车轮外侧的方向)运动或翻转。与材料相关地，为了使得纤维复合通风挡片5.2翻转，除了特定的热影响之外不需要任何促动器或其他的材料。纤维复合通风挡片5.2在此由唯一的材料、即纤维复合材料、尤其是碳纤维加强的塑料构成。
车轮的遮盖元件5尤其是具有那些优点，即，其解决在对车轮上的空气流经区域的足够遮盖和因此对空气阻力系数的优化与对在从高的速度开始对车辆进行制动时车轮制动器冷却的优化之间的目标冲突。
这样，遮盖元件5在车轮的较低特定温度范围中、亦即例如在车辆的制动器还未决定性地发热的低速度中构成至少基本上扁平的并且封闭的构件(除了存在的空隙5.1.1),如在图1中示出的那样。出于空气动力学的观点，该情况构成优化的给定条件。
如果现在例如从非常高的速度开始利用(不可看出的)在车轮中布置的制动器对车辆制动，则由于未示出的制动蹄到未示出的制动盘上的摩擦而在车轮内部产生非常高的温度。如果制动器在此达到特定的界限温度，则遮盖元件5的纤维复合通风挡片5.2如在图2中示出的那样至少基本上沿轴向方向远离车轮或朝车轮外部的方向翻转。在车轮和遮盖元件5之间产生间隙7。通过该间隙7，现在能够实现用于制动器冷却的空气流，其中同时仍然还存在用于优化空气阻力系数的尽可能好的遮盖。
如在图1中以及在图2中可看出的，遮盖元件5或遮盖元件部分5.1包括空隙5.1.1，所述空隙在轮毂区段2附近处于车轮外侧的圆形面上。车轮外侧的该圆形面的靠近轮辋1的区域在此由遮盖元件5完全遮盖。对此的原因是，空气阻力系数主要在圆外部区域中是起决定性作用的，而所述空气阻力系统随着逐步靠近圆内部、亦即靠近轮毂区段2总是更多地在相关性或影响方面减小。车轮旋转方向d在此以在图2中的箭头可看出。该翻转运动在此与材料相关地发生，而不需要界限温度外的其他影响，并且在更下面借助图5和6详细阐述翻转运动。
在图3中，单独以从下面或从后面的三维视图示出纤维复合通风挡片5.2，如其在已安装在车轮中的状态下从车轮内部可看出的。在此尤其是可看出用于将纤维复合通风挡片5.2紧固在遮盖元件部分5.1上的紧固元件8。紧固元件8在此构成为轨道形式的几何结构，所述几何结构优选已经在纤维复合通风挡片5.2的制造方法中集成到该纤维复合通风挡片中。该轨道形式的几何结构在此在其横截面中T形地构成。特别优选地，所述轨道形式的几何结构在此由纤维复合通风挡片5.2的基体材料构成并且以附加的碳纤维(短纤维或长纤维)加强。如进一步可看出的，紧固元件8仅布置在纤维复合通风挡片5.2的一侧并且尤其是布置在其边缘区域中。
纤维复合通风挡片5.2然后借助紧固元件8被紧固到遮盖元件部分5.1上，如在图4中示出的那样。所述紧固在此以形状锁合的形式实现，其中，纤维复合通风挡片5.2的轨道形式的几何结构被推入遮盖元件部分5.1上的为此设置的接纳部9中。通过纤维复合通风挡片5.2的紧固元件8的T形结构和遮盖元件部分5.1的与所述紧固元件配合的接纳部9，能够实现固定的形状锁合连接。
如尤其是在图4中可看出的，纤维复合通风挡片5.2仅经由紧固元件8与遮盖元件部分5.1连接，而纤维复合通风挡片5.2此外在未翻出的状态下靠置或面状贴靠在遮盖元件部分5.1的与纤维复合通风挡片5.2的形状对应的支承面5.1.2上。遮盖元件部分5.1因此附加地用作用于纤维复合通风挡片的支撑板或支撑结构。遮盖元件部分5.1然后与车轮、尤其是与车轮的辐条3经由未描绘的其他连接元件连接。
图5示出图1、2和3中的纤维复合通风挡片的有利的纤维结构和层结构。在此，各个层11出于清晰原因以彼此分离并且因此下面的单层11的纤维取向可看出的方式剖切示出。在纤维复合通风挡片的未剖切的、亦即实际的状态下，图5示出的单层全部直接彼此叠放并且因此形成一个深度或者说高度(沿竖直轴线v)相同的层压物。
纤维复合通风挡片5.2在此由多个叠放的所谓UD层或单向的单层11构造成。在构造好的状态下，这些层叠的层11称为层压物。每个单层11在此由彼此平行布置的纤维10以及在各纤维10之间布置的然而在图5中未描绘的基体形成。所述基体通常由塑料或树脂和硬化剂制成。出于清晰原因，在图5中仅描绘单层11的纤维10。这些纤维10在该示例中构成为碳纤维。如已经提及的，一个单层11的纤维10彼此平行地定向，其特性也称为单向。因而每个单层11的纤维10沿相同的方向取向，亦即彼此平行地取向。纤维复合材料、亦即例如所提及的单层11并且还有层压物可以是各向异性的材料。各向异性意味着，材料特性沿不同空间方向是不同的。这也适用于热膨胀系数。亦即，如果考虑一个单向的单层11本身，则沿纤维方向(＝纤维纵向方向)的热膨胀是小的，而垂直于纤维方向(朝向单层的宽度或面观察)的热膨胀是高的。
如已经提及的并且在图5中可看出的，纤维复合通风挡片5.2在此由多个彼此层叠的单层11构造成。这些单层11的联接被视为理想的并且称为层压物。因为各个单层11具有各向异性的特性，所以层压物的特性与单层11的取向有关，更准确地说与在单层11中的纤维10的取向有关。由此的结果是，纤维复合通风挡片5.1的所引起的热膨胀与每个单层11的纤维10的取向有关。如果例如不同取向的两个单层被连接成一个构件，则到该构件中的热输入导致热膨胀。各单层11的膨胀在此沿相同的空间方向是不同的。因为所述两个单层11相互连接，所以这些不同的膨胀导致构件变形(类似于已知的双金属效应)。按照图5的层结构在此示出一种有利的实施方案，借此纤维复合通风挡片5.2在热影响下优化地打开。该实施方案在下面详细说明。
为了更好地理解方向说明，在该示例中从在图5中描绘的坐标系出发。在此，p表示主轴线，纤维复合通风挡片5.2在热输入时围绕所述主轴线弯曲。v表示竖直轴线并且确定纤维复合通风挡片的高度或厚度。竖直轴线v在纤维复合通风挡片5.2的已安装状态下至少基本上平行于车轮旋转轴线k布置。纤维复合通风挡片5.2在热输入时沿竖直方向的方向弯曲。a在此表示纤维复合通风挡片5.2的纵轴线，所述纵轴线与p共同构成纤维复合通风挡片的水平面。各个轴线总是彼此垂直地布置。
图5中的示例性层压物在此由总共十个单向的单层11构造成，这些单层沿v轴线彼此层叠。
在此，层压物由所谓的主动单层、被动单层和过渡层组成。主动单层在此是其纤维10平行于主轴线p取向的并且在热影响下沿纵轴线a的方向膨胀的那些单层。而被动单层是其纤维10平行于纵轴线a、亦即垂直于主动单层的纤维取向的并且沿纵轴线a的方向具有小的或可忽略不计的热膨胀的那些单层。过渡层是其纤维以+45°或-45°(在水平面p-a中观察)相对于主轴线或相对于纵轴线取向的层。如果相同数量的两种过渡层(相对于中心平面彼此对称地)布置在层压物中，则这些过渡层关于热膨胀平衡。它们有利于稳定层压物。纤维复合通风挡片5.2在此沿竖直轴线v或沿其层结构被分成三个功能区域，即主动功能区域A、被动功能区域P和过渡区域
Figure BDA0002670534850000161
主动功能区域A在此仅包括主动单层，而被动功能区域P仅包括被动单层并且过渡区域
Figure BDA0002670534850000162
仅包括过渡层。
图6以三维视图以及以侧视图或在v-a-平面中示出层压物的层结构的一部分，其中坐标系在层压物的中心(沿竖直轴线v观察)表明中心平面(平行于水平面p-a)，所述中心平面将层压物等分成两个等厚的层结构(假定在层压物中存在偶数数量的层)。
按照图5规定，层压物的第一或最下面的(关于竖直轴线v观察)三个单层是主动单层并且因此构成主动功能区域A。在热影响下，这些主动单层或主动功能区域A沿纵轴线a的方向膨胀。因为纤维复合通风挡片5.2在一个端部区段上与遮盖元件部分5.1固定地连接，所以主动功能区域A朝对置的端部区段的方向沿纤维复合通风挡片5.2的纵轴线a膨胀。紧接着主动功能区域A层叠有四个过渡层，这四个过渡层形成过渡区域
Figure BDA0002670534850000163
在此，首先具有+45°的一个过渡层、随后具有-45°的两个过渡层并且最后又具有+45°(在水平面中相对于主轴线p的角度)的一个过渡层彼此层叠。最后两个单层形成被动功能区域P。在此，两个被动单层彼此层叠。在热输入时，被动功能区域P不沿纵轴线a的方向膨胀。
由于纤维复合通风挡片5.2中的各个功能区域通过基体相互连接，被动功能区域P阻碍主动功能区域A沿纵轴线a的方向膨胀。构件变形或弯曲。通过该弯曲导致挡片打开。
在图6中，与图5中的实施方案不同，仅一个唯一的被动单层形成被动功能区域P。如层压物在v-p平面中的示图所示出的，通过所述结构产生强烈突出的并且占优势的主动功能区域A和非常小的被动区域P。这些区域被进行稳定的过渡区域
Figure BDA0002670534850000171
分开。该过渡区域
Figure BDA0002670534850000172
包括四个单层，这些单层相对于纵轴线和主轴线具有所提及的+/-45°的角度。在过渡区域
Figure BDA0002670534850000173
中要注意，所述过渡区域本身是对称的并且包括具有+45°取向的两个单层和具有-45°取向的两个单层，这些单层相对于中心平面M观察彼此对称地布置。在考虑这些点的情况下，过渡区域
Figure BDA0002670534850000174
可以在功能不变的情况下构造成。如以上已经说明的，过渡区域
Figure BDA0002670534850000175
提供按照过渡层的数量和布置结构调节纤维复合通风挡片5.2的刚度和变形强度的可能性。因为主动单层的数量显著大于被动单层的数量，所以在v-a平面中沿纵轴线a的方向的热膨胀占优势。如果观察平面v-p，则主动单层与被动单层的小比例导致沿主轴线p的方向的最小膨胀。
层压物或者说纤维复合通风挡片5.2在已安装在车辆车轮中的状态下的热诱导变形在图2中示出。为此，纤维复合通风挡片以被动单层沿轴向方向远离车轮定向地结合在车轮上。
附图标记列表：
1 轮辋
2 轮毂区段
3 辐条
4 辐条间隙
5 遮盖元件
5.1 遮盖元件部分
5.1.1 空隙
5.1.2 支撑板
5.2 纤维复合通风挡片
6 遮盖元件
7 间隙
8 紧固元件
9 接纳部
10 纤维
11 单层
p 主轴线
a 纵轴线
v 竖直轴线
A 主动功能区域
P 被动功能区域
Figure BDA0002670534850000181
过渡区域
d 旋转方向
k 车轮旋转轴线
M 中心平面

Claims (13)

1.用于车辆的纤维复合通风挡片(5.2)，该纤维复合通风挡片由包括至少两个单层(11)的层压物构成，其中，至少一个所述单层具有相应单向取向的纤维(10)，并且所述至少两个单层(11)在所述层压物中布置成使得所述至少两个单层的纤维(10)至少大部分彼此不同地取向，其特征在于，所述至少两个单层(11)的纤维(10)彼此不同地取向成使得所述纤维复合通风挡片(5.2)的至少一个区域在热影响下弯曲并且能从关闭状态过渡到翻开状态。
2.按照权利要求1所述的纤维复合通风挡片，其中，所述纤维复合通风挡片(5.2)通过具有不同纤维取向的多个单层(11)在纤维复合通风挡片(5.2)内的层叠而包括至少两个功能区域
Figure FDA0002670534840000011
其中，主动功能区域(A)沿主膨胀方向(a)具有比被动功能区域(P)更高的热膨胀。
3.按照权利要求1或2所述的纤维复合通风挡片，其中，所述纤维复合通风挡片(5.2)在未翻开的状态下构成至少基本上扁平的构件。
4.按照上述权利要求中任一项所述的纤维复合通风挡片，其中，所述纤维复合通风挡片(5.2)包括至少一个由多个叠放的单向的单层(11)组成的束，其中，一个束的各单层(11)的纤维(10)沿相同的方向取向。
5.按照上述权利要求中任一项所述的纤维复合通风挡片，其中，主动功能区域(A)包括至少一个由主动单层(11)组成的主动束，在所述主动单层中，纤维(10)至少基本上平行于主轴线(p)定向。
6.按照上述权利要求中任一项所述的纤维复合通风挡片，其中，被动功能区域(P)由至少一个被动单层(11)构造成，其中，所述被动单层(11)的纤维在所述纤维复合通风挡片(5.2)的水平面(a-p)中观察至少基本上垂直于主轴线(p)定向。
7.按照上述权利要求中任一项所述的纤维复合通风挡片，其中，至少在所述纤维复合通风挡片(5.2)的过渡区域
Figure FDA0002670534840000021
中在主动束和所述至少一个被动单层(11)之间布置至少两个过渡层(11)，其中，所述过渡层(11)在其纤维取向方面关于过渡区域
Figure FDA0002670534840000022
的中心平面对称地布置。
8.按照权利要求7所述的纤维复合通风挡片，其中，第一过渡层的纤维(10)在水平面(p-a)中观察以+45°的角度相对于主轴线(p)定向，而第二过渡层(11)的纤维以-45°的角度相对于主轴线(p)定向。
9.按照上述权利要求中任一项所述的纤维复合通风挡片，其中，所述纤维复合通风挡片(5.2)由碳纤维加强塑料构成。
10.用于车辆的车轮，该车轮包括遮盖元件(5)，所述遮盖元件包括按照权利要求1至9中任一项构成的纤维复合通风挡片(5.2)，其中，所述车轮包括轮辋(1)、轮毂区段(2)以及至少两个将轮毂区段(2)与轮辋(1)连接的辐条(3)，并且在所述辐条(3)之间的至少一个辐条间隙(4)至少部分地由遮盖元件(5)遮盖。
11.按照权利要求10所述的车轮，其中，所述遮盖元件(5)的纤维复合通风挡片(5.2)仅由纤维复合材料构成并且能在热影响下至少部分地沿轴向远离所述车轮翻开。
12.按照上述权利要求10或11中任一项所述的车轮，其中，所述纤维复合通风挡片(5.2)的至少一个端部区段固定地与遮盖元件部分(5.1)连接，而所述纤维复合通风挡片(5.2)的另一个端部区段能围绕主轴线(p)弯曲。
13.按照上述权利要求12中任一项所述的车轮，其中，在所述纤维复合通风挡片(5.2)和所述遮盖元件部分(5.1)之间的连接通过形状锁合来实现。
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