CN117984687A - 机动车辆的具有由纤维复合材料制成的轮辋星形件的轮辋 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的轮辋(1)，所述轮辋具有被设计成直接接纳轮胎的轮辋环(2)和与所述轮辋环(2)连接的、准备与机动车辆侧的轮辋接纳部连接的轮辋星形件(3)，其中所述轮辋星形件(3)具有两个相应由纤维复合材料制成的一体式轮辐体(4，5)，其中每个轮辐体(4，5)具有被设计成用于接纳轴承元件(6)的中央圆盘区域(7，8)、与所述轮辋环(2)连接的多个紧固区域(9，10)和在所述圆盘区域(7，8)与所述紧固区域(9，10)之间延伸的多个轮辐(11，12)，并且两个轮辐体(4，5)的所述圆盘区域(7，8)布置在不同的平面中。

Description

机动车辆的具有由纤维复合材料制成的轮辋星形件的轮辋

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的轮辋/机动车辆轮辋，优选地涉及一种用于汽车、即乘用车辆的轮辋。轮辋通常具有被设计成用于直接接纳轮胎的轮辋环和与轮辋环连接的、准备与机动车辆侧的轮辋接纳部连接的轮辋星形件。在此，轮辋环和轮辋星形件(无损坏地)可拆卸地相互连接。

背景技术

目的在于提供一种尽可能完全由纤维复合材料制成的机动车辆轮辋，以获得尽可能轻的轮辋。同时，轮辋应尽可能坚固地形成并且易于大规模生产。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种机动车辆轮辋，该机动车辆轮辋结构尽可能轻，并且仍然坚固且能够以较低的制造成本制造。

该目的通过根据本发明的主题来实现。相应地，要求保护一种用于机动车辆的轮辋，其中该轮辋一方面具有被设计成用于直接接纳轮胎的轮辋环并且另一方面具有与轮辋环(可拆卸)连接的、准备与机动车辆侧的轮辋接纳部连接的轮辋星形件。轮辋星形件具有相应由纤维复合材料制成的两个一体式轮辐体。每个轮辐体还具有被设计成用于接纳轴承元件、尤其轴承衬套的中央圆盘区域，与轮辋环连接/固定在轮辋环上的多个紧固区域，以及在圆盘区域与紧固区域之间延伸的多个轮辐。在此，两个轮辐体的圆盘区域布置在不同的平面(在轴向上彼此间隔开的平面)中。

由此，实现了机动车辆轮辋，该机动车辆轮辋在其轮辋星形件方面能够以简单的方式由纤维复合材料、优选CFK材料制成。两个轮辐体可以最初简单地成型为松散的组成部分；随后在其上与轮辐体组合成刚性轮辋星形件。因此，在所需的零件数量与尽可能低的制造成本之间实现巧妙的折衷。

其他有利的实施方式在下文中进行详细阐述。

相应还有利的是，每个紧固区域借助于至少一个螺栓、进一步优选地借助于多个、例如两个螺栓紧固在轮辋环上，优选地紧固在轮辋环的仅径向延伸的凸缘区域上。

相应还有利的是，(相应的轮辐体的)每个紧固区域在轴向方向上直接或间接支撑在轮辋环的(仅)径向延伸的凸缘区域上。由此，实现轮辋星形件在轮辋环上尽可能坚固的支撑，这进一步增加了轮辋的稳定性。

在此方面，还便利的是，支撑区段一体成型在相应的轮辐体的每个紧固区域上或支撑区段一体成型在多个、例如两个(在周向方向上相邻的)紧固区域上，该支撑区段至少局部、优选在其整个长度上在周向方向上平行(即曲线平行)于轮辋环的内侧/圆柱形的环形区域延伸。由此进一步简化了轮辐体的结构。

在尽可能大的支撑面上的坚固的支撑也有效的是，支撑区段被设计为弧形/圆段形的连接板，该连接板将同一轮辐体的两个在周向方向上相邻的紧固区域相互连接。

替代于或附加于一体/一体式的支撑区段还有利的是，相应的轮辐体的每个紧固区域或至少一些紧固区域与单独/分开成型的支撑元件连接，该支撑元件至少局部、优选地在其整个长度上在周向方向上平行(即曲线平行)于轮辋环的内侧/圆柱形的环形区域延伸。通过该支撑元件可以以尽可能可变的方式调节轮辋环与轮辋星形件之间的支撑。

就此而言还有利的是，支撑元件同时被至少一个将相应的紧固区域固定在轮辋环上的螺栓穿透。由此，支撑元件同时用于分配通过该至少一个螺栓施加的力。

在此还便利的是，支撑元件由金属材料，如钢材料或铝材料制成。由此进一步降低了制造成本。

还被证实为便利的是，在支撑元件上朝向第一轴向侧(直接或间接轴向)支撑有第一轮辐体的紧固区域，并且朝向相反的第二轴向侧(直接或间接轴向)支撑有第二轮辐体的紧固区域。支撑在同一支撑元件上的两个紧固区域优选地借助于至少一个共用螺栓(替代性多个、例如两个螺栓)与轮辋环连接。由此巧妙地减少了所需的构件数量。

为了坚固地形成轮辋星形件还便利的是，第一轮辐体的轮辐和第二轮辐体的轮辐在其紧固区域与圆盘区域之间在轴向方向上交叉。

因此，第一轮辐体的紧固区域优选地尤其在形成一体支撑区段的情况下位于轮辋环/轮辋环的凸缘区域上的共用支撑平面上。替代性地，两个轮辐体的紧固区域还位于不同的平面中，尤其在包括支撑元件的实施方式中。由此可以实现，单独地确定轮辋星形件与轮辋环之间的紧固位置。

此外有利的是，支撑区段和/或支撑元件以0.1mm与0.8mm之间、优选0.2mm与0.5mm之间、特别优选约0.3mm的针对性的径向间隙与轮辋环的环形区域间隔开。通过径向轮辋环与支撑区段之间和/或轮辋环与支撑元件之间的这种径向间隙尺寸，轮辋环可以在局部过载的情况下(例如由于撞击路缘石引起)在一定程度上(弹性)变形，同时在变形超过间隙尺寸之前可靠地通过轮辐体借助于支撑区段和/或支撑元件支撑轮辋环，因此轮辋环不会损坏。

为了增加疲劳强度还便利的是，优选地由金属材料制成的螺栓被覆盖元件覆盖。为了易于装配，在这方面尤其便利的是，不同轮辐体的两个在周向方向上相邻的紧固区域的螺栓以共用的覆盖元件朝向环境覆盖。

当覆盖元件具有两个集成的螺栓接纳部(内螺纹)，螺栓相应与这些螺栓接纳部直接拧接，即，当覆盖元件具有用于两个螺栓的直接集成的防松螺母时，则进一步简化轮辋的装配。

如果第一轮辐体的圆盘区域设有用于接纳连接螺栓的连续接纳孔，则连接螺栓可以直接用作与车辆侧连接的紧固元件。

因此还便利的是，第二轮辐体的圆盘区域相对于第一轮辐体旋转，使得两个在周向方向上相邻的轮辐之间的轴向过渡部与第一轮辐体的接纳孔轴向对准地定向。由此明显地简化了车辆侧的装配。

对于轻质结构方式还有利的是，轮辋环也由纤维复合材料、优选CFK材料制成。

附图说明

现在将在下文中借助附图详细阐述本发明，其中还示出了不同的实施例。

在附图中：

图1示出根据本发明第一实施例的轮辋的立体图，其中可以清楚地看出轮辋星形件的两个轮辐体在轮辋的轮辋环上的连接，

图2示出根据图1的轮辋的正视图，

图3示出根据图1的轮辋的立体细节图示，由此可以看出轮辐体的多个支撑区段在轮辋环的径向内侧上的接触，

图4示出根据本发明第二实施例的轮辋的正视图，其中与第一实施例的轮辋相比，用作防松螺母的附加覆盖元件安装在将轮辐体与轮辋环连接的螺栓上，

图5示出根据图4的整个轮辋的立体图，

图6示出在图4和5中使用的第二轮辐体的轮辋的立体图，

图7示出在图4和5中使用的第一轮辐体的立体图，

图8示出根据本发明第三实施例的轮辋的立体图，其中轮辐体现在在其紧固区域中借助于支撑元件接纳在轮辋环上，

图9示出根据图8的轮辋的正视图，以及

图10示出图8的轮辋的立体细节图示，以用于展示安装在轮辐体的紧固区域上的支撑元件。

其中：1-轮辋；2-轮辋环；3-轮辋星形件；4-第一轮辐体；5-第二轮辐体；6-轴承元件；7-第一轮辐体的圆盘区域；8-第二轮辐体的圆盘区域；9-第一轮辐体的紧固区域；10-第二轮辐体的紧固区域；11-第一轮辐体的轮辐；12-第二轮辐体的轮辐；13-内侧；14-支撑区段；15-支撑元件；16-通孔；17-螺栓；18-覆盖元件；19-接纳孔；20-轮辋凸缘；21-凸缘区域；22a-第一轮辐对；22b-第二轮辐对；23-孔周围区域；24-环形区域；25-过渡区域；26-过渡部；27-旋转轴线；28-间隔件；29-轮毂体；30-螺栓接纳部；31-间隙。

具体实施方式

附图仅是示意性的并且仅用于理解本发明。相同的元件具有相同的附图标记。

图1至图3首先展示了根据本发明的轮辋1的第一实施例。轮辋1被设计为机动车辆轮辋，尤其汽车/乘用车辆轮辋。

轮辋1具有由纤维复合材料、即CFK材料制成的轮辋环2。轮辋环2优选地由多个先前单独制造的、不稳定的预成型件组成，这些预成型件在其相互连接成轮辋环2之后最终固化。轮辋环2的轮辋凸缘20还优选地借助于多个沿周向方向环绕/环形的纤维束来增强，这些纤维束进一步优选地同样由碳纤维构成。

轮辋1还具有与轮辋环2分开制造的轮辋星形件3。为此，轮辋环2可拆卸地与轮辋星形件3相连接。

根据本发明，轮辋星形件3被设计成多件式的并且具有两个星形的轮辐体4、5，其中每个轮辐体4、5具有多个沿径向方向延伸的轮辐11或12。

沿轮辋1的轴向方向观察，第一轮辐体4以其中央圆盘区域7布置在另一第二轮辐体5的圆盘区域8后方。因此，用于轮辋星形件3的轮辐体4、5的圆盘区域7、8位于不同的轴向相继的平面中。

关于所使用的方向指示，应指出的是，这些方向指示涉及轮辋1的旋转轴线27。因此，轴向/轴向方向应被理解为沿/平行于旋转轴线27的方向，径向/径向方向应被理解为垂直于旋转轴线27的方向，并且周向方向应被理解为沿围绕旋转轴线同心环绕的圆线的方向。

第一轮辐体4的圆盘区域7直接配备有多个沿周向方向分布的接纳孔19，以用于车辆侧的紧固。接纳孔19被设计为通孔，这些通孔轴向穿透圆盘区域7。接纳孔19通常借助于内侧的金属衬套/金属套筒增强，以形成用于车轮螺栓的支撑面。

第一轮辐体4在其圆盘区域7的径向外部具有多个沿周向方向分布的紧固区域9。第一轮辐体4的每个紧固区域9借助于将其穿透的螺栓17紧固/固定在轮辋环2上，即紧固/固定在轮辋环2的(径向向内伸出的)凸缘区域21上。第一轮辐体4的每个紧固区域9形成从圆盘区域7径向向外延伸的轮辐11的径向外端区域。圆盘区域7、轮辐11和紧固区域9被实施为一体式的并且由CFK材料一体制造，以形成第一轮辐体4。

在图2的正视图中还可以看出，第一轮辐体4的每两个轮辐11构成所谓的(第一)轮辐对22a。第一轮辐对22a的两个轮辐11一起呈现V形。轮辐11在V形的底部上成型在圆盘区域7上。可以看出，V形的底座直接从径向外部成型在圆盘区域7的包围接纳孔19的孔周围区域23上。

此外可以看出，构成第一轮辐对22a的轮辐11在其紧固区域9上藉由共用的支撑区段14相互连接。支撑区段14构成弧形的连接板，该连接板将第一轮辐对22a的两个轮辐11的紧固区域9在周向方向上相互连接。支撑区段14也是第一轮辐体4的一体组成部分，并且因此直接一体成型在紧固区域9上。第一轮辐对22a用支撑区段14描述圆盘段的轮廓。支撑区段14的外直径被设计成小于轮辋环2的圆柱形的环形区域24的内直径，该环形区域直接形成轮辋环2的径向内侧13。沿周向方向观察，支撑区段14以其径向外侧与轮辋环2的内侧13/环形区域24曲线平行地延伸。

此外应提到的是，如参考图3，支撑区段14在轮辋1的装配完成状态下优选地通过间隙31与轮辋环2的径向内侧13径向间隔开。在该实施方式中，支撑区段14的径向外侧与轮辋环2的径向内侧13(在此通过环形区域24实现)之间的径向间隙31为0.3mm。

支撑区段14不仅与环形区域24，而且进一步优选地还与凸缘区域21与环形区域24之间的过渡区域25(半径区域/弯曲区域)径向且轴向地间隔开。该间距优选地还藉由高度为0.3mm的径向和轴向间隙(为了清楚起见未展示)来实现。

然而，支撑区段14沿轴向方向直接贴靠凸缘区域21。

换言之，第一轮辐体4一方面(藉由支撑区段14)轴向贴靠凸缘区域21，另一方面，第一轮辐体4(藉由支撑区段14)藉由针对性的径向间隙31与轮辋环2的径向内侧13间隔开布置。

总体上，第一轮辐体4具有多个、在此五个沿周向方向分布布置的、同样设计的(第一)轮辐对22a，这些轮辐对相应在不同的、沿周向方向彼此间隔开的周向区域处与圆盘区域7相连接。

第二轮辐体5基本上与第一轮辐体1相同地形成。第二轮辐体5也实现为由纤维复合材料、优选CFK材料制成的一体式构件。第二轮辐体5也具有中央圆盘区域8。然而，第二轮辐体5的圆盘区域8被设计成没有接纳孔。在第一实施例中，第二轮辐体5的圆盘区域8具有小于第一轮辐体4的圆盘区域7的外直径。

同样在径向方向上在第二轮辐体5的圆盘区域8上连接有多个、即五个在周向方向上分布布置的(第二)轮辐对22b。第二轮辐对22b相应由两个轮辐12构成，这些轮辐相应朝向其径向外侧在紧固区域10中终止。相应的第二轮辐对22b的两个紧固区域10同样借助于支撑区段14相互连接。

在图2中可以看出，由于与第一轮辐体4的圆盘区域7相比尺寸较小的第二轮辐体5的圆盘区域8，第二轮辐体5的轮辐12具有比第一轮辐体4的轮辐11更大的长度。以关于第一轮辐体4相同的方式描述第二轮辐体5的支撑区段14在凸缘区域21上的接触以及第二轮辐体5的紧固区域10在轮辋环2上的固定。

此外在图2中可以看出，第二轮辐体5的尺寸被确定成并且相对于第一轮辐体4旋转地布置成使得第二轮辐体5沿周向方向的轴向过渡部26在两个相邻的轮辐对22b之间与第一轮辐体4的接纳孔19轴向对准地布置。由此，在装配时可以借助于对应的装配工具实现从轴向外部拧入对应的螺栓。

两个轮辐体4和5彼此匹配并且相对于彼此旋转地布置，使得第一轮辐对22a和第二轮辐对22b在周向方向上交替。由此，第一轮辐对22a和第二轮辐对22b在周向方向上交替地贴靠轮辋环2/凸缘区域21。

如已阐述的，两个圆盘区域7、8在轮辋1的轴向方向上彼此间隔开地布置。圆盘区域7、8进一步与轮毂体29/接纳体连接，该轮毂体/接纳体被设计成用于接纳轴承元件6，在此为由金属制成的轴承衬套/轴承套筒。

在这方面在图3中可以看出，轮毂体29包括间隔件28，该间隔件轴向插入圆盘区域7、8之间。间隔件28同样可以由纤维复合材料，如CFK材料制成或替代性地由金属材料形成。布置在间隔件28内的轴承元件6由金属材料制成。轴承元件6同样压入圆盘区域7、8中。

关于用于将轮辐体4、5紧固在轮辋环2上的螺栓17的连接应指出的是，这些螺栓以常见的方式各自穿过为了清楚起见而未详细展示的过渡孔伸入凸缘区域21以及相应的紧固区域9、10中。螺栓17优选地与防松螺母或类似的支撑元件拧接，以施加所需的紧固力，并且将紧固区域9、10与凸缘区域21夹紧。在此，还可能的是，金属元件(如套筒和/或盘)布置在凸缘区域21或紧固区域9、10中的这些通孔内。

结合图4至图10，最后示出了两个另外的实施例。为了简洁起见，下文中仅阐述这些实施例与第一实施例之间的不同之处，因为这些实施例在结构和功能上基本上与第一实施例相同。

在图4至图7中展示了根据本发明的轮辋1的第二实施例。图6和图7还再次示出了同样在第一实施例中使用的、在未装配状态下的轮辐体4、5。

在第二实施例中，现在补充的是，用于将轮辐体4、5紧固在轮辋环2上的螺栓17借助于覆盖元件18相对于轮辋1的环境被覆盖。覆盖元件18被设计为大体上长形的，并且一方面仅用于相对于环境在周向方向上覆盖两个直接相邻的螺栓17。因此，第一轮辐体4的紧固区域9和第二轮辐体5的在周向方向上直接相邻的紧固区域10的螺栓17被共同的覆盖元件18覆盖。

另一方面，在覆盖元件18中集成地具有两个螺栓接纳部30(在图4中仅借助于参考箭头指示)，螺栓17相应直接与螺栓接纳部相拧接。因此，覆盖元件18直接形成用于两个螺栓17的防松螺母。因此，覆盖元件18不仅具有覆盖功能，还具有用于将轮辋星形件3固定在轮辋环2上的紧固功能。

优选地，覆盖元件18由金属一体式地成形(具有集成的内螺纹，以形成螺栓接纳部30)，然而替代性地还可能的是，覆盖元件18还由纤维复合材料形成(于是优选地具有构成螺栓接纳部30的集成金属嵌体)。支撑元件15因此直接与螺栓17连接。

最后，在图8至图10中展示了根据本发明的轮辋1的第三实施例。在此可以看出，两个轮辐体4、5尤其在其紧固区域9、10方面与第一实施例不同。同样在此省去了一体的支撑区段14，该支撑区段将同一轮辐体4、5的两个相邻紧固区域9、10相连接。

在第三实施例中，为了将轮辐体4、5轴向支撑在轮辋环2上，现在设置有单独形成的、呈金属块形式的支撑元件15。支撑元件15具有比紧固区域9、10/轮辐体4、5本身更大的厚度(沿轴向方向的尺寸)。为了清楚起见，支撑元件15仅具有由螺栓17穿透的指示的轴向通孔16。螺栓17被引导穿过通孔16并且还穿过为了清楚起见而未展示的紧固区域9、10以及凸缘区域21的通孔。还可以看出，在该实施方式中，相应的紧固区域9、10甚至被在周向方向上并排布置的两个螺栓17穿透并且借助于两个螺栓17固定在轮辋环2上。

第一轮辐体4的紧固区域9和第二轮辐体5的紧固区域10在周向方向上布置在相同高度。因此，第一轮辐体4的紧固区域9在周向方向上处于与第二轮辐体5的紧固区域10相同的高度。布置在相同高度的两个紧固区域9、10使用同一螺栓17紧固在凸缘区域21以及因此轮辋环2上。

还应提及的是，第一轮辐体4的紧固区域9在支撑元件15的第一轴向侧贴靠支撑元件15，而第二轮辐体5的紧固区域10在与第一轴向侧相反的第二轴向侧贴靠支撑元件15。替代于此还可以实现，第二轮辐体5的紧固区域10不直接地贴靠、而是仅间接地支撑在支撑元件15的第二轴向侧，于是其中凸缘区域21优选地轴向布置在支撑元件15与第二轮辐体5的紧固区域10之间。

于是，支撑元件15进而在径向方向上藉由径向间隙31与轮辋环2的内侧13间隔开。支撑元件15也优选地进而与轮辋环2的过渡区域25间隔开。因此，相应的支撑元件15藉由径向间隙31与轮辋环2的径向内侧13径向间隔开。支撑元件15的径向外侧与轮辋环2的径向内侧13之间的径向间隙31在此通过环形区域24实现。支撑元件15还轴向贴靠凸缘区域21。

由于紧固区域9、10所描述的布置，两个轮辐体4、5的轮辐11、12沿径向方向延伸，使得第一轮辐体4的轮辐11和第二轮辐体5的轮辐12在相应的紧固区域9、10与相应的圆盘区域7、8之间交叉。因此，与第一实施例相比，轮辐11、12相对于相应的圆盘区域7、8具有更大的倾斜位置/倾斜度。

Claims (12)

1.一种用于机动车辆的轮辋(1)，所述轮辋具有被设计成用于直接接纳轮胎的轮辋环(2)和与所述轮辋环(2)连接的、准备与机动车辆侧的轮辋接纳部连接的轮辋星形件(3)，其中所述轮辋星形件(3)具有两个相应由纤维复合材料制成的一体式轮辐体(4，5)，其中每个轮辐体(4，5)具有被设计成用于接纳轴承元件(6)的中央圆盘区域(7，8)、与所述轮辋环(2)连接的多个紧固区域(9，10)和在所述圆盘区域(7，8)与所述紧固区域(9，10)之间延伸的多个轮辐(11，12)，并且两个轮辐体(4，5)的所述圆盘区域(7，8)布置在不同的平面中。

2.根据权利要求1所述的轮辋(1)，其特征在于，每个紧固区域(9，10)借助于至少一个螺栓(17)紧固在所述轮辋环(2)上。

3.根据权利要求1或2所述的轮辋(1)，其特征在于，每个紧固区域(9，10)在轴向方向上直接或间接支撑在所述轮辋环(2)的径向延伸的凸缘区域(21)上。

4.根据权利要求1至3之一所述的轮辋(1)，其特征在于，支撑区段(14)成型在每个紧固区域(9，10)上或共同一体成型在多个紧固区域(9，10)上，所述支撑区段(14)至少局部在周向方向上平行于所述轮辋环(2)的内侧(13)延伸。

5.根据权利要求4所述的轮辋(1)，其特征在于，所述支撑区段(14)被设计为弧形的连接板，所述连接板将同一轮辐体(4，5)的在周向方向上相邻的两个紧固区域(9，10)相互连接。

6.根据权利要求1至5之一所述的轮辋(1)，其特征在于，每个紧固区域(9，10)与特殊成型的支撑元件(15)连接，所述支撑元件(15)至少局部在周向方向上平行于所述轮辋环(2)的内侧(13)延伸。

7.根据权利要求6所述的轮辋(1)，其特征在于，所述支撑元件(15)同时被至少一个将相应的紧固区域(9，10)固定在所述轮辋环(2)上的螺栓(17)穿透。

8.根据权利要求4至7之一所述的轮辋(1)，其特征在于，所述支撑区段(14)和/或所述支撑元件(15)以0.1mm与0.8mm之间的针对性的间隙(31)与所述轮辋环(2)的环形区域(24)径向间隔开。

9.根据权利要求1至8之一所述的轮辋(1)，其特征在于，所述第一轮辐体(4)的紧固区域(9)位于与所述第二轮辐体(5)的紧固区域(10)相同的平面或不同的平面中。

10.根据权利要求1至9之一所述的轮辋(1)，其特征在于，不同轮辐体(4，5)的两个在周向方向上相邻的紧固区域(9，10)的螺栓(17)使用共用的覆盖元件(18)相对于环境覆盖。

11.根据权利要求10所述的轮辋(1)，其特征在于，所述覆盖元件(18)具有两个集成螺栓接纳部(30)，其中螺栓(17)相应直接拧入其中。

12.根据权利要求1至11之一所述的轮辋(1)，其特征在于，轮辐体(4，5)的圆盘区域(7，8)设置有用于接纳连接螺栓的连续接纳孔(19)。