DD293085A5 - Verfahren zur herstellung eines radkoerpers und radkoerper - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Radkoerpers, vorzugsweise einer Speichenradfelge, aus faserverstaerktem Kunststoff, wobei die Felge ein Kernelement aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten: ein harzgetraenkter Gewebefaden wird in eine erste, ein in radialer Richtung des Radkoerpers innen gelegenen zylindrisch ausgebildeten Wandungsteil enthaltende Reifenteilpreszform derart tangential gewickelt, dasz die so gebildete Wickellage diesen Wandungsteil der ersten Reifenteilpreszform bedeckt, ein stabfoermiges, elastisches durch Verbindung seiner beiden aneinander anliegenden Enden ringfoermig geschlossen ausgebildetes Kernelement in die erste Reifenteilpreszform auf die Wickellage aufgelegt, mindestens ein weiterer Gewebefaden wird anschlieszend an die erste Wickellage tangential gewickelt, so dasz das Kernelement im wesentlichen vollstaendig mit einer Gewebelage bedeckt ist. Eine zweite Reifenteilpreszform wird auf die erste Reifenteilpreszform aufgelegt und mit der ersten Reifenteilpreszform derart unter Druckeinwirkung verbunden, dasz das von einer Wickellage umgebene Kernelement in der durch die Reifenteilpreszformen vorbestimmten Weise geformt wird und die herausgeloeste Felge wird bei erhoehter Temperatur ausgehaertet. Fig. 1 a{Radkoerper; Speichenradfelge; faserverstaerkter Kunststoff; geringe Dichte; Gewebefaden; Wickellage; Wandungsteil, zylindrisch; Kernelement; Reifenteilpreszform; Druckeinwirkung; Temperatur}

Description

Hierzu 7 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie einen Radkörper der im Oberbegriff des Anspruchs 17 angegebenen Art, vorzugsweise hergestellt nach dem Verfahren des Anspruchs 1.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Derartige Radkörper werden gewöhnlich aus Aluminium oder anderen geeigneten Metallen hergestellt. Sie genügen den gestellten Festigkeitsanforderungen, sind jedoch schwer und aufwendig in der Herstellung, insbesondere bei kleinen Stückzahlen. Man ist deshalb dazu übergegangen, Radkörper aus faserverstärktem Kunststoff zu fertigen, die auch als Verbundwerkstoff-Radkörper bezeichnet werden. Solche Radkörper weisen ein geringes Gewicht auf.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines Radkörpers, vorzugsweise einer Fahrradfelge, ist aus der US-PS 4030754 bekannt. Die Felge wird dabei aus drei Schichten, einem inneren Ring, einem geschäumten Kernelement und einem äußeren Ring, aufgebaut. Zunächst wird der äußere Ring gefertigt, derart, daß in eine Reifenform mit vorbestimmtem Durchmesser kohlefaserverstärkter, geharzter Kunststoff gelegt wird, der anschließend gerollt und ausgehärtet wird. Die Fasern der einzelnen geharzten, faserverstärkten Kunststoffschichten sind dabei parallel zueinander ausgerichtet. Der innere Ring mit einem in bezug auf den äußeren Ring geringeren Durchmesser wird auf dieselbe Art und Weise gefertigt und nach dem Aushärten und Entformen konzentrisch im Inneren des äußeren Rings angeordnet. Die beiden Ringe werden dabei zueinander von einer Vorrichtung in eiuer vorbestimmten Position derart gehalten, daß die beiden Seitenbereiche des inneren und äußeren Rings jeweils in einer Ebene liegen und der Abstand der Ringe zueinander konstant und somit konzentrisch gehalten wird. Der Raum zwischen den Ringen, der durch die unterschiedlichen Durchmesser der Hinge und durch die konzentrische Anordnung der Ringe entsteht, wird anschließend ausgeschäumt, so daß zwischen den Ringen ein geschäumtes Kernelement entsteht. Ein

derartiger aus der US-PS 4030754 bekannter Radkörper aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise Kohlefasern, mit einem geschäumten Kernelement weist dabei folgenden Aufbau auf: Das Kernelement, vorzugsweise aus Harzschaumstoff bostohend, bildet in den Seitenbereichen des Radkörpers die jeweilige Seitenwand, während der äußere Ring die Außenwand und der innere Ring die Innenwand bildet.

Die Verwendung von kohlefaserverstärktem Kunststoff mit einem geschäumten Kernelement hat sich zwar wegen des geringen Gewichts und der hohen Festigkeit der daraus gefertigten Radkörper bewährt, das bekannte Verfahren zur Herstellung eines Radkörpers aus faserverstärktem Kunststoff mit einem geschäumten Kernelement hat jedoch den Nachteil, daß das Verfahren fertigungstechnisch sehr aufwendig und kostenintensiv ist. Die Kernelemente können nur im Zusammenhang mit den ausgehärteten faserverstärkten Kunststoffringen hergestellt werden. Bei dieser Art der Fertigung, in dem die Zwischenerzeugnisse bzw. Enderzeugnisse in Abhängigkeit voneinander gefertigt werden, wird bei Störungen im Produktionsablauf in einem Teilabschnitt die ganze Fertigungslinie blockiert. Des weiteren sind sehr aufwendige Vorrichtungen für das Ausschäumen der Radkörper notwendig. Die Fertigungszeit addiert sich bei diesem Verfahren für jeden Fertigungsabschnitt, da ein paralleles Herstellen der einzelnen Zwischenprodukte, der Ringe und des Kernelements bei diesem Verfahren nicht möglich ist.

Der durch das eben genannte, bekannte Verfahren hergestellte Radkörper mit einem ausgeschäumten Kernelement und faserverstärkten Kunststoffwandungen hat weiterhin den Nachteil, daß die Seitenwandungen des Radkörpers durch das ausgeschäumte Kernelement gebildet werden. Da das Kernelement eine geringere Dichte aufweist, sind die Seitenwandungen auch gegen mechanische Beanspruchung weitaus empfindlicher. Dies erweist sich, bei Verwendung als Fahrradfelge, im Hinblick auf die Bremsvorrichtungen als nachteilig, da gewöhnlich die Seitenwandungen als Anpreßfläche für die Bremsklötze dienen. Der Vorteil der erhöhten Festigkeit und Biegesteifigkeit, durch die Anordnung von faserverstärktem Kunststoff mit gerichteten Fasern, in der radial inneren Wandung und der radial äußeren Wandung des Radkörpers, wird in nachteilhafter Weise bei den Seitenwandungen nicht genutzt. An den Seitenwandungen fehlt der faserverstärkte Kunststoff. Dadurch muß ein stärker aushärtender, schwerer Schaum verwendet werden, um die notwendige Festigkeit zu gewährleisten und um gegen die mechanischen Beanspruchungen eine ausreichende Oberflächenfestigkeit entgegenzusetzen. Der durch das bekannte Verfahren und durch den bekannten Aufbau zunächst erstrebte Vorteil der Gewichtseinsparung wird durch den schweren Schaum wieder zunichte gemacht. Auch besteht die Möglichkeit, daß sich Feuchtigkeit in den Poren des Kernelements ansammelt und so das Gewicht des Radkörpers zusätzlich erhöht wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Herstellungsverfahren zu entwickeln sowie die Gebrauchseigenschaften einer Radfelge zu erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung die Anwendbarkeit zu verbessern und die Voraussetzungen dafür zu schaffen, daß das Verfahren eine Konstruktion zuläßt, in der das Kernelement des Radkörpers vollständig vor Feuchtigkeit und äußerer mechanischer Beanspruchung geschützt ist. Dabei soll insbesondere die Herstellung des Kernelements des Radkörpers unabhängig von der Herstellung anderer Zwischenprodukte gestaltet werden. Ebenso soli eine hohe Festigkeit und Biegesteifigkeit, sowie ein sehr leichtes Gewicht des Radkörpers gewährleistet sein. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zur Herstellung eines Radkörpers mit den beschriebenen Eigenschaften mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird der mit diesem Verfahren herstellbare Radkörper mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 17 offenbart.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich das Kernelement unabhängig von der Herstellung der Wandungen fertigen läßt und im Endzustand vollständig von dem faserverstärkten Verbundwerkstoff umhüllt wird. Das Kernelement ist dabei elastisch ausgebildet, so daß es zum einen strangartig gefertigt und zum anderen in eine Reifenteilpreßform gelegt werden kann. Durch die strangartige Fertigung kann das Kernelement aufspulen auf- und abgewickelt werden oder in die entsprechende, vom Durchmesser der Felgen abhängige, Länge geschnitten werden. Des weiteren ist es fertigungstechnisch günstig, Gewebefäden einer Wickellage entsprechend in eine Reifenteilpreßform zu wickeln. Auch wird eine faserverstärkte Gewebeschicht fertigungsgerecht vorbereitet, so daß die Gewebeschicht den Anforderungen an den Radkörper jeweils entsprechend, um das Kernelement gewickelt oder gezogen wird. Der Radkörper wird nach dem Prinzip des Aufbaus, von Innen nach Außen, hergestellt, wobei hierfür ein Verfahren aufgezeigt wird.

Der Erfindung liegt weiter die Erkenntnis zugrunde, daß die Festigkeit und die Biegesteifigkeit des Radkörpers dadurch erhöht und das Kernelement vor mechanischer Beanspruchung und Feuchtigkeit dadurch geschützt wird, daß das Kernelement vollständig von faserverstärktem Kunststoff umhüllt wird und dabei einen geschlossenen, torsionssteifen Kasten bildet. Besonders vorteilhaft dabei ist, daß ein, insbesondere harzgetränkter, Gewebefaden in eine erste, einen in radialer Richtung des Radkörpers innen gelegenen im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Wandungsteil enthaltende Reifenteilpreßform tangential gewickelt wird, daß daß die so gebildete Wickellage dieses Wandungsteil der ersten Reifenteilpreßform im wesentlichen bedeckt. Ein zunächst stabförmiges, elastisches, durch Verbindung seiner beiden aneinander anliegenden Enden ringförmig geschlossen ausgebildetes Kernelement wird in die erste Reifenteilpreßform auf die Wickellage aufgelegt. Mindestens ein weiterer Gewebefaden wird anschließend an die erste Wickellage derart tangential gewickelt, daß das Kernelement im wesentlichen vollständig mit der Wickellage bedeckt ist. Eine zweite Reifenteilpreßform wird auf die erste Reifenteilpreßform aufgelegt und mit der ersten Reifenteilpreßform derart unter Druckeinwirkung verbunden, daß das von einer Wickellage umgebene Kerr.element in der durch die Reifenteilpreßformen vorbestimmten Weise geformt wird. Die derart geformte und aus den Re'ienteilpreßformen herausgelöste Felge wird bei erhö lter Temperatur ausgehärtet.

Als von Vorteil erweist sich auch, das Kernelement separat zu fertigen. Das Kerneloment kann dadurch strangartig günstig hergestellt werden, wobei es zum Zwischenlagern aufgespult werdon kann, gleich nach dem Austrocknen, dem gowünschten Durchmesser entsprechend, zugeschnitten werden kann und/oder ohne größeren Aufwand andere, beanspruchungsabhängige Querschnitte erhalten kann. Des weiteren können ohne weiteres zusätzliche beanspruchungsgerochte Verstärkungen an der radial inneren oder der radial äußeren Wandung des Radkörpers angebracht werden. Die einzelnen Wandunpan, die Innen-, die Außen- und die beiden Seitenwandungen können hierbei unterschiedlich dicke Wickellagen aufweisen.

Insbesondere sind folgende vorteilhafte Weiterbildungen günstig:

Das Kernelement wird vor dem Einbringen in die Reifenteilpreßform zusätzlich von einer Gewebeschicht mit einer vorzugsweise radial oder diagonal ausgerichteten Faserstruktur umgeben. Die Gewebeschicht wird dabei in Kunststoff getränkt. Durch diese zusätzliche Gewebeschicht wird die Festigkeit des Radkörpers weiter erhöht.

Das Umgeben des Kernelements mit der Gewebeschicht erfolgt dadurch, daß ein die Gewebeschicht bildender Gewebeschlauch über das stabförmige, elastische Kernelement gezogen wird, wobei die jeweiligen Enden des Gewebeschlauchs so aneinander anliegend überlappend angeordnet werden, daß das Kernelement und der darüber angeordnete Gewebeschlauch einen geschlossenen Ring bilden. Bei dieser Art der Aufbringung der Gewebeschicht wird in nur einem Arbeitsgang das Kernelement vollständig mit einer Gewebeschicht umhüllt. Ein homogener Schichtaufbau wird dadurch zusätzlich gewährleistet.

Das Umgeben des Kernelements mit der Gewebeschicht kann auch dadurch erfolgen, daß das stabförmige, elastische Kernelement mit einem Gewebeband in gleichmäßiger Schichtung in längs und/oder querzur tangentialen Richtung umwickelt wird, wobei die jeweiligen Enden des zu umwickelnden, einen Ring bildenden Kernelements aneinander anliegen. Dabei können die Gewebebänder in einzelnen Schichten in einem vorbestimmten Winkel zueinander aufgebracht werden.

In vorteilhafter Weise kann bei dieser Art der Aufbringung die Dicke der Gewebeschicht um das Kernelement herum kontinuierlich vergrößert werden. Durch die Wicklung des Gewebebandes erhöht sich hierbei vorteilhaft das Dämpfungsverhalten des Radkörpers.

Als günstig für einige Ausformungen des Radkörpers erweist sich auch, mehrere Kernelemente in die erste Reifenteilpreßform auf die Wickellage zu legen. Dies hat den Vorteil, daß durch mehrere Kernelemente, die in ihrer Gesamtheit aneinander anliegend eine spezielle Quersc inittsfläche bilden, ein aufwendigos Herstellungsverfahren für ein Kernelement mit eben dieser speziellen Querschnittsfläche vorteilhaft vermieden werden kann.

Einen wesentlichen Gewichts- und Fertigungsvorteil bringt ein als Kernelement ausgebildeter elastischer Folienschlauch, der nach dem Verbinden der Enden mit Gas gefüllt wird. Dabei wird das Gas durch eine in den Folienschlauch injezierte Gaszufuhrleitung in den Folienschlauch gepumpt. Das Kernelement wird dann entsprechend den genannten Verfahrensschritten weiter behandelt. Bei der beim Aushärtvorgang notwendigen Erwärmung drückt der Folienschlauch durch das sich ausdehnende, sich im Folienschlauch befindliche Gas gleichmäßig nach außen. Dabei wirken durch den nachgebbaren, nun einen erhöhten Gasinnendruck aufweisenden Folienschlauch zusätzliche Kompressionskräfte von dem Folienschlauch auf die Gewebeschicht. Der äußerste Bereich der Gewebeschicht ist dann bereits ausgehärtet, wenn die Kompressionskräfte mit der Erwärmung des Gases wirksam werden.

Durch eine spezielle Anordnung mehrerer Folienschläuche, insbesondere für die Ausformung des Radkörpers als Drahtreifenfelge eines Fahrrads, wird der Folienschlauch nach dem Aushärten aufgeschnitten und mechanisch nachbehandelt.

Dies erleichtert die Ausgestaltung einfacher Reifen'idilpreßformen erheblich, da zunächst einfache Außenkonturen des Radkörpers gestaltet und dann verfeinert werden können.

Beim Vorgang des Formpressens von der inneren Wandung der zweiten Reifenteilpreßform auf die nach außen zeigende Fläche der Wickellage, wird eine axial symmetrische bzw. gleichförmige und tangential gleichförmige Druckverteilung bezüglich der Außenflächen der Wickellage erzeugt. Durch diese Maßnahme wird ein querschnittshomogener, konzentrischer Radkörper gewährleistet.

Die Dicke des stabförmigen Kernelements in dem Bereich der sich überlappenden Gewebeschicht ist jeweils geringer ausgebildet als die Dicke des sich nicht überlappenden Bereichs. Dabei entspricht die radiale bzw. axiale Gesamtdicke des Radkörpers im Bereich mit überlappenden Gewebeschichten, jeweils der radialen Gesamtdicke des Radkörpers im Bereich der sich nicht überlappenden Gewebeschichten. Nach dem Aushärten werden Bohrungen für Speichen erzeugt. Die zweite Reifenteilpreßform, bestehend aus einem Druckring, einem Sauggewebe, einem Luftschlauch und einem Spannring, wird in der Weise zusammengefügt, daß nacheinander aufgelegt werden: der Druckring auf die Gewebeschicht, das Sauggewebe auf die Seiteninnenwandungen, ein auf das Sauggewebe, der Spannring auf die Stirnseiten der ersten Reifenteilpreßform und den Luftschlauch. Der Druck für die Verformung wird durch Verspannen des Spannrings und durch Aufblasen des Luftschlauchs erzeugt. Dadurch läßt sich in einfacher Weise der Verformungsvorgang realisieren. Ferner wird durch das Pressen mit einem Luftschlauch ein hydrostatischer Spannungszustand erreicht, so daß das Bauteil optimal verdichtet wird.

Besonders vorteilhaft bei dem Radkörper aus faserverstärktem Kunststoff ist, daß das elastisch ausgebildete Kernelement vollständig von dem faserverstärkten Kunststoff umhüllt wird. Das Kernelement ist ringförmig ausgebildet und besteht im wesentlichen aus Schaumstoff. Wahlweise sind aber auch mehrere beanspruchungsgerechte Kernelemente in dem Radkörper angeordnet, wodurch sich günstig die Torsionssteifigkeit erhöht.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist das Kernelement als ein, insbesondere aus Polyamid bestehender, Folienschlauch ausgebildet, so daß sich das Gewicht des Kernelements vorteilhaft reduziert.

Weiterhin sind die Seitenwandungen des Radkörpers als Bremsflächen für eine Felgenbremse ausgebildet. Der Radkörper ist hierbei derart ausgestaltet, daß eine Aufnahme eines Drahtreifens möglich ist. Durch den Verbundwerkstoff wird eine hohe Festigkeit und Biegesteifigkeit, sowie ein sehr leichtes Gewicht des Radkörpers gewährleistet. Der Radkörper zeichnet sich weiter durch überlegene Querbiegefestigkeitseigenschaften aus.

Ausführungsbelsplol

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. worden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 a u. 1 b: eine Seitenansicht der zusammengefügton Reifonteilproßformon mit einem aufgebrochenen Bereich der dio

Anordnung der Wickellage, dor Gewobeschicht und des Kornolemonts in den Reifentoilpreßformon sichtbar macht und einen Querschnitt eines Ausschnitts A-A der Roifonteilpreßformen,

Fig. 2a bis 2c: perspektivische Darstellungen von Ausschnitten der verwendeten Teile und einesTeilaufbaus des

Radkörpers gemäß einer weiteren Variante des Verfahrens zur Herstellung des Radkörpers,

Fig. 3: eine perspektivische, Explosionsdarstellung eines Ausschnitts des Aufbaus eines Kernstücks mit

Gewebelage gemäß einer Variante des Verfahrens zur Herstellung des Radkörpers,

Fig. 4: eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts des Radkörpers gemäß einer weiteren Variante des

Verfahrens zur Herstellung des Radkörpers,

Fig. 5: eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines fertiggeformten Radkörpers mit Bohrungen sowie

Fig. 6: eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines weiteren fertiggeformten Radkörpers mit

Bohrungen.

Die in der Figur 1a und 1b dargestellten, einander zugeordneten Reifenteilpreßformen 10 und 11 sind zum Formendes Radkörpers zusammengefügt. Dabei bildet die Reifenteilpreßform 10 eine erste, innere Form und die Reifenteilpreßform 11 eine zweite, äußere Form. In die Reifenteilpreßformen 10 und 11 ist das mit einer Wickellage 12 und einer Gewebeschicht 13 durch eine Variante des später noch angesprochenen Verfahrens umhüllte Kernelement 14 reifenförmig angeordnet. UIe zweite Reifenteilpreßform 11 bestehend aus einem Druckring 15, einem Sauggowebe 16, einem Luftschlauch 17 und einem Spannring 18, ist in der Weise zusammengefügt und nacheinander aufgebaut: der Druckring 15 auf der Wickellage 12, das Sauggewebe 16 auf den Seiteninnenwandungen 19 und dem Druckring 15, der Luftschlauch 17 auf dem Sauggewebe und der Spannring 10 auf den Stirnseiten 20 der ersten Reifenteilpreßform 10 und dem Luftschlauch 17. Die erste Reifenteilpreßform 10 ist in zwei Formscheiben 21 und 22 aufgeteilt. Die Formscheiben 21 und 22 sind miteinander verschraubt.

Durch die Zweiteilung der Reifenteilpreßform 10 und 11 kann bequem die Wickellage 12, die Gewebeschicht 13, und das Kernelement 14 in die erste Reifenteilpreßform 10 eingebracht und anschließend mit der zweiten Reifenteilpreßform 11 fixiert und formgepreßt werden. Beim Vorgang des Formpressens von der inneren Wandung 33 der zweiten Reifenteilpreßform 11, also des Druckrings 15, auf die nach außen zeigende Fläche 34 der Wickellage 12, wird eine axial symmetrische bzw. gleichförmige und tangential gleichförmige Druckverteilung bezüglich der Außenflächen 22 der Wickellage erzeugt. Durch diese Maßnahme wird ein querschnittshomogener, konzentrischer Radkörper gewährleistet. Der Druck für die Verformung wird durch Verspannen des Spannrings 18 und durch Aufblasen des Luftschlauchs 17 erzeugt. Dadurch läßt sich in einfacher Weise der Verformungsvorgang realisieren. Ferner wird durch das Pressen mit einem Luftschlauch ein hydrostatischer Spannungszustand erreicht, so daß das Bauteil optimal verdichtet wird.

Das Kernelement 14, die Gewebeschicht 13 und die Wickellage 12 werden dabei nach folgendem Verfahren in die Reifenteilpreßformen 10 und 11 eingebracht:

Ein, insbesondere harzgetränkter, hier nicht dargestellter, Gewebefaden wird in die erste, einen in radialer Richtung des Radkörpers innen gelegenen im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Formwandungsteil 23 enthaltende Reifenteilpreßform 10 tangential gewickelt. Die so gebildete Wickellage 12 der ersten Reifenteilpreßform 10 bedeckt im wesentlichen dieses Formwandungsteil 23. Das zunächst stabförmige, elastische, durch Verbindung der beiden aneinander anliegenden Enden ringförmig geschlossen ausgebildete Kernelement 14 wird in die erste Reifenteilpreßform 10 auf die Wickellage 12 aufgelegt.

Mindestens ein weiterer Gewebefaden wird anschließend an die erste Wickellage 12 tangential gewickelt, so daß das Kernelement 14 im wesentlichen vollständig mit einer Wickellage 12 bedeckt ist. Die zweite Reifenteilpreßform 11 wird in der schon erwähnten Weise auf die erste Reifentoilpreßform 10 gelegt und mit der srsten in der schon beschrieben Art ν . rspannt und formgepreßt. Der derart geformte und aus den Reifenteilpreßformen 10 und 11 herausgelöste Radkörper wird bei erhöhter Temperatur anschließend ausgehärtet.

In einem anderen, hier nicht dargestellten, Ausführungsbeispiel sind mehrere Kernelemente 14 in die erste Reifenteilpreßform 10 auf die Wickellage 12 zu legen. Dies hat den Vorteil, daß durch mehrere Kernelemente 14, die in ihrer Gesamtheit aneinander anliegend eine spezielle Querschnittsfläche bilden, ein aufwendiges Herstellungsverfahren für ein Kernelement 14 mit eben dieser speziellen Querschnittsfläche vorteilhaft vermieden werden kann. Zugleich wird die Torsionssteifigkeit des Radkörpers erhöht.

In den Figuren 2 bis 4 sind verschiedene Verfahren zum Umgeben des Kernelements 14 mit der Gewebeschicht 13 dargestellt.

Das Kernelement 14 wird vor dem Einbringen in die Reifenteilpreßform 10 zusätzlich von einer Gewebeschicht 13 mit einer diagonal ausgerichteten Faserstruktur umgeben. Die Gewebeschicht 13 ist dabei in Kunststoff getränkt. Durch diese zusätzliche Gewebeschicht 13 wird die Festigkeit des Radkörpers weiter erhöht.

In den Figuren 2 a bis 2 c sind in perspektivischen Darstellungen Ausschnitte der verwendeten Teile und des Teilaufbaus des Radkörpers gemäß einer Variante des Verfahrens zur Herstellung eines Radkörpers dargestellt. Dabei ist um ein Kernelement 14 herum eine schlauchförmige Gewebeschicht 24 angeordnet.

Die schlauchförmige Gewebeschicht 24 wird dabei nach folgendem Verfahren aufgebracht:

Der die Gewebeschicht 13 bildende Gewebeschlauch 24 wird über das zunächst stabförmige, elastische Kerneler, ent 14 gezogen, wobei die jeweiligen Enden des Gewebeschlauchs 24 so aneinander anliegend überlappend angeordnet werden, daß das Kernelement 14 und der darüber angeordnete Gewebeschlauch 24 einen geschlossenen Ring bilden. Bei dieser Art der Aufbringung der Gewebeschicht 13 wird in nur einem Arbeitsgang das Kernelement 14 vollständig mit einer Gewebeschicht 13 bzw. 24 umhüllt. Ein homogener Schichtaufbau wird dadurch zusätzlich gewährleistet.

Die Dicke des Kernelements 14 in dem Bereich der sich überlappenden Gewebeschicht 13 ist jeweils geringer ausgebildet als die Dicke des sich nicht überlappenden Bereichs. Dabei entspricht die radiale bzw. axiale Gesamtdicke des Radkörpers im Bereich mit überlappenden Gewebeschichten, jeweils der radialen Gesamtdicke des Radkörpers im Bereich der sich nicht überlappenden Gewebeschichten.

In Figur 3 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Kernelements 14 mit explosionsartig um das Kernstück 14 herum angeordneten Gewebebändern 25 dargestellt. Der Radkörper weist daboi folgenden Aufbau von innen nach außen in bezug auf den Radius des Radkörpers auf: Über ein erstes Gewobeband 251 ist ein zunächst stabförmiges, elastisches Kernelement 14 angeordnet. Ein zweites und drittes Gewebeband 252 und 253 ist seitlich des Kernelements angeordnet. Ein viertes Gewebeband 254 ist auf der radial nach außen zeigenden Fläche 26 des Kernelements 14 und den radial nach außen zeigenden Flächen 27 des zweiten und dritten Gewebebandes 252 und 253 angeordnet. Die jowoiligon Gewebebänder .<önnen dabei mehrere Schichten aufweisen und in den einzelnen Schichton in einem vorbestimmten Winkel zueinander aufg jbracht werden.

Das Umgeben des Kernelomonts 14 mit der Gewebeschicht 13 erfolgt dadurch, daß das zunächst stabförmige, elastische Kernelernent 14 mit einem Gewebeband 25 in gleichmäßiger Schichtung jeweils in tangentialer Richtung umwickelt wird, wobei die jeweiligen Enden des zu umwickelnden einen Ring bildenden Kernelements 14 aneinander anliegen. Dabei könntn dia jeweiligen Gewebeba'nder 25 in einzelnen Schichten in einem vorbestimmten Winkel zueinander aufgebracht werden. In vorteilhafterweise kann bei dieser Art der Aufbringung die Dicke der Gewebeschicht 13 um das Kernelement 14 herum kontinuierlich vergrößert werden. Durch die Wicklung des Gewebebandes 25 erhöht sich in vorteilhafter Weise auch das Dämpfungsverhalten des Radkörpers.

In Figur 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Kernelements 14 mit um das Kernstück 14 herum angeordneten Gewebebändern 25 dargestellt.

Das Umgeben des Kernelements 14 mit der Gewebeschicht 13 erfolgt dadurch, daß das zunächst stabförmige, elastische Kernelement 14 mit einem Gewebeband 25 In gleichmäßiger Schichtung quer zur tangentialen Richtung umwickelt wird, wobei die jeweiligen Enden des zu umwickelnden einen Ring bildenden Kernelements 14 aneinander anliegen. Dabei kann das Gewebeband 25 in einzelnen Schichten aufgebracht werden.

Durch diese Art der Wicklung des Gewebebandes 25 erhöht sich in vorteilhafter Weise die Torsionsfestigkeit des Radkörpers. In Figur 5 ist in einer perspektivischen Darstellung ein Ausschnitt eines Radkörpers dargestellt. Der Radkörper, hier eine Fahrradfelge, weist ein geschäumtes, ringförmiges, elastisches Kernelement 14 auf, das vollständig von einer Gewebeschicht 13 und einer Wickellage 12 umhüllt ist. In dem Radkörper sind Bohrungen 28 für Speichen angeordnet, die nach dem Aushärten erzeugt werden. Der Radkörper ist durch das anhand der Figuren 1 bis 4 angesprochene Verfahren hergestellt worden. Die Seitenwandungen 29 und 30 sind als Bremsflächen für eine Felgenbremse ausgebildet. Des v. aiteren ist die Felge derart an den Flanken 31 und 32 ausgestaltet, daß eine Aufnahme eines Drahtreifens ermöglicht wird.

In Figur 6 ist in einer perspektivischen Darstellung ein der Figur 5 entsprechender Ausschnitt des Radkörpers dargestellt. Das Kernelement besteht dabei aus einem mit Gas gefüllten, aus Polyamid bestehenden Folienschlauch 35. Dieser wird nach dem Verbinden der Enden in der ersten Reifenteilpreßform 10 mit Gas gefüllt. Dabei wird das Gas durch eine in den Folienschlauch 35 injizierte Gaszufuhrleitung in den Folienschlauch 35 gepumpt. Das Kernelement 14 wird dann entsprechend den bereits anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Verfahrensschritten weiter behandelt. Bei der Erwärmung beim Aushärtvorgang drückt der Folienschlauch 35 durch das sich ausdehnende, sich im Folienschlauch 35 befindliche Gas gleichmäßig nach außen. Dabei wirken durch den nachgebbaren, nun einen erhöhten Gasinnendruck aufweisenden Folienschlauch 35 zusätzliche Kompressionskräfte von dem Folienschlauch auf die Gewebeschicht 13, Der äußerste Bereich der Gewebeschicht 13 ist dann bereits ausgehärtet, wenn die Kompressionskräfte mit der Erwärmung des Gases wirksam werden. In einer hier nicht dargestellten Variante werden die Flanken durch zwei kleinere Folienschläuche 35 erzeugt. Dabei werden die Folienschläuche nach dem Aushärten aufgeschnitten und mechanisch nachbehandelt, so daß die Flanken zur Aufnahme eines Drahtreifens geeignet sind.

In dem Radkörper sind ebenfalls die Bohrungen 28 für Speichen angeordnet, die nach dem Aushärten erzeugt werden. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

Claims (24)

1. Verfahren zur Herstellung eines Radkörpers, vorzugsweise einer Speichenradfelge, aus faserverstärktem Kunststoff, wobei die Felge ein Kernelement aufweist, das eine in bezug auf den faserverstärkten Kunststoff geringere Dichte aufweist, gekennzeichnet durch folgande Verfahrensschritte: ein, insbesondere harzgetränkter, Gewebefaden wird in eine erste, einen in radialer Richtung des Radkörpers innen gelegenen im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Wandungsteil enthaltende Reifenteilpreßform (10) derart tangential gewickelt, daß die so gebildete Wickellage (12) diesen Wandungsteil der ersten Reifenteilpreßform (10) im wesentlichen bedeckt,

ein zunächst stabförmiges, elastisches, durch Verbindung seiner beiden aneinander anliegende Enden ringförmig geschlossen ausgebildetes Kernelement (14) in die erste Reifenteilpreßform (10) auf die Wickellage (12) aufgelegt, mindestens ein weiterer Gewebefaden wird anschließend an die erste Wickellage (12) derart tangential gewickelt, daß das Kernelement (14) im wesentlichen vollständig mit einer Gewebelage (13) bedeckt ist,

eine zweite Reifenteilpreßform (11) wird auf die erste Reifenteilpreßform (10) aufgelegt und mit der ersten Reifenteilpreßform (10) derart unter Druckeinwirkung verbunden, daß das von einer Wickellage (12) umgebene Kernelement (14) in der durch die Reifenteilpreßformen (10,11) vorbestimmten Weise geform wird,

die derart geformte und aus den Reifenteilpreßformen (10,11) herausgelöste Felge wird bei erhöhterTemperatur ausgehärtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement (14) vor dem Einbringen in die Form zusätzlich von einer Gewebeschicht (13) mit einer vorzugsweise radial oder diagonal ausgerichteten Faserstruktur umgeben wird,

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebeschicht (13) in Kunststoff getränkt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgeben des Kernelements (14) mit der Gewebeschicht (13) dadurch erfolgt, daß ein die Gewebeschicht (13) bildender Gewebeschlauch (24) über das stabförmige, elastische Kernelement (14) gezogen wird, wobei die jeweiligen Enden des Gewebeschlauchs (24) so aneinander anliegend überlappend angeordnet werden, daß das Kernelement (14) und der darüber angeordnete Gewebeschlauch (24) einen geschlossenen Ring bilden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgeben des Kernelements (14) mit der Gewebeschicht (13) dadurch erfolgt, daß das stabförmige, elastische Kernelement (14) mit einem Gewebeband (25) in gleichmäßiger Schichtung im längs und/oder quer zur tangentialen Richtung umwickelt wird, wobei die jeweiligen Enden des zu umwickelnden einen Ring bildenden Kernstücks (14) aneinander anliegen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebebänder (25, 251 bis 254) in einzelnen Schichten in einem vorbestimmten Winkel zueinander aufgebracht werden.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekentizeichnet, daß mehrere Kernelemente (14) in die erste Reifenteilpreßform (10) auf die Wickellage (12) gelegt werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement (14) als elastischer Folienschlauch (35) ausgebildet ist, der nach dem Verbinden der Enden mit Gas gefüllt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnot, daß das Gas durch eine in den Folienschlauch (35) injezierte Gaszufuhrleitung in den Folienschlauch gepumpt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienschlauch (35) nach dem Aushärten aufgeschnitten wird.

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorgang des Formpressens von der inneren Wandung (21) der zweiten Reifenteilpreßform (11) auf die nach außen zeigende Fläche der Wickellage (12), eine axial symmetrische bzw. gleichförmige und tangential gleichförmige Druckverteilung bezüglich der Außenflächen der Wickellage (12) erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des stabförmigen Kernelements (14) in dem Bereich der sich überlappenden Gewebeschicht (13) jeweils geringer ausgebildet ist als die Dicke dos sich nicht überlappenden Bereichs.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale bzw. axiale Gesamtdicke des Radkörpers im Bereich mit überlappenden Gewebeschichten (13), jeweils der radialen Gesamtdicke des Radkörpers im Bereich der sich nicht überlappenden Gewebeschichten (13) entspricht.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aushärten Bohrungen (28) für Speichen erzeugt werden.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reifenteilpreßform (11), bestehend aus einem Druckring (15), einem Sauggewebe (16), einem Luftschlauch (17) und einem Spannring (18), in der Weise zusammengefügt wird, daß nacheinander aufgelegt werden: der Druckring (15) auf die Wickellage (12), das Sauggewebe (16) auf die Seiteninnenwandungen (19) und den Druckring (15), der Luftschlauch (17) auf das Sauggewebe (16) und der Spannring (18) auf die Stirnseiten (20) der ersten Reifenteilpreßform (10) und den Luftschlauch (17).

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck für Verformung durch Verspannen des Spannrings (18) und durch Aufblasen des Luftschlauchs (17) erzeugt wird.

17. Verfahren zur Herstellung eines Radkörpers und Radkörper aus faserverstärktem Kunststoff, wobei der Radkörper ein Kernelement aufweist, das eine in bezug auf den faserverstärkten Kunststoff geringere Dichte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch ausgebildete Kernelement (14) von dem faserverstärkten Kunststoff vollständig umhüllt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement (14) ringförmig ausgebildet ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement (14) als Folienschlauch (35) ausgebildet ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienschlauch (35) aus Polyamid besteht.

21. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kernelemente (14) im Radkörper angeordnet sind.

22. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement (14) aus Schaumstoff besteht.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandungen (29,30) als Bremsflächen für eine Felgenbremse ausgebildet sind.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung zur Aufnahme eines Drahtreifens.