DE102018202231A1 - Vehicle wheel and method for its manufacture - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad (1), insbesondere Fahrzeughybridrad, aufweisend einen aus einem Metallwerkstoff gefertigten Felgenring (2) zur Aufnahme eines Reifens und eine an den Felgenring (2) angebundene, aus einem Metallwerkstoff gefertigte Radschüssel (3) zur lösbaren Anbindung an einen Radträger eines Fahrzeugs. Sowohl der Felgenring (2) als auch die Radschüssel (3) sind wenigstens teilweise mit einem faserverstärkten Kunststoffmaterial (5) beschichtet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Fahrzeugrads (1), insbesondere Fahrzeughybridrads.
The invention relates to a vehicle wheel (1), in particular a vehicle hybrid wheel, comprising a rim ring (2) made of a metal material for receiving a tire and a wheel disc (3) connected to the rim ring (2) and made of a metal material for detachable connection to a wheel carrier of a vehicle. Both the rim ring (2) and the wheel disc (3) are at least partially coated with a fiber-reinforced plastic material (5).
The invention further relates to a method for producing such a vehicle wheel (1), in particular vehicle hybrid wheel.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugrad, insbesondere ein Fahrzeughybridrad, mit einem aus einem Metallwerkstoff gefertigten Felgenring zur Aufnahme eines Reifens und einer an den Felgenring angebundenen, aus einem Metallwerkstoff gefertigten Radschüssel zur lösbaren Anbindung an einen Radträger eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrads.The present invention relates to a vehicle wheel, in particular a vehicle hybrid, with a manufactured from a metal material rim ring for receiving a tire and attached to the rim ring, made of a metal material wheel for releasable connection to a wheel of a vehicle according to the preamble of claim 1. Die The invention further relates to a method for producing a vehicle wheel.
Konventionell werden Fahrzeugräder aus Metallwerkstoffen, zum Beispiel Aluminium- oder Magnesiumwerkstoffen sowie Legierungen hieraus und dergleichen (auch als Leichtmetallwerkstoffe bezeichnet), als Guss- oder Schmiedeteile sowie aus Stahlwerkstoffen in Blechbauweise gefertigt. Derartige Fahrzeugräder weisen gewöhnlich einen Felgenring zur Aufnahme eines Reifens und eine an den Felgenring fest angebundene Radschüssel mit einem Anbindungsbereich (z. B. Radnabe) zur lösbaren Anbindung an einen Radträger eines Fahrzeugs auf. Als Radschüssel ist hierbei allgemein jede Verbindungsstruktur zu verstehen, welche den Felgenring mechanisch mit dem Anbindungsbereich bzw. der Radnabe verbindet. Die Radschüssel kann beispielsweise im Wesentlichen scheiben- oder schüsselförmig gestaltet sein, wie dies häufig bei herkömmlichen Stahlrädern, die häufig auch als Scheibenräder bezeichnet werden, der Fall ist. Sie kann jedoch ebenso zum Beispiel speichenförmig gestaltet sein. Noch andere Formen der Radschüssel sind ebenfalls denkbar.Conventionally, vehicle wheels are made of metal materials, for example aluminum or magnesium materials and alloys thereof and the like (also referred to as light metal materials), as cast or forged parts and steel materials in sheet metal construction. Such vehicle wheels usually have a rim ring for receiving a tire and a wheel disc fixedly connected to the rim ring with a connection region (eg wheel hub) for detachable connection to a wheel carrier of a vehicle. As a wheel dish is in this case generally understood any connection structure which connects the rim ring mechanically with the connection area or the wheel hub. For example, the wheel dish may be substantially disc or bowl shaped, as is often the case with conventional steel wheels, which are often referred to as disc wheels. However, it may also be designed, for example, spoke-shaped. Still other forms of the wheel dish are also conceivable.
Neben den rein aus einem oder mehreren Metallwerkstoffen gefertigten Fahrzeugrädern sind auch so genannte Fahrzeughybridräder bekannt, bei denen meist entweder der Felgenring oder die Radschüssel vollständig aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet ist. Diese Konstruktion von Fahrzeugrädern bietet in erster Linie den Vorteil einer Gewichtsreduzierung und/oder einer weiteren Erhöhung der Festigkeit des Fahrzeugrads.In addition to the vehicle wheels made purely from one or more metal materials, so-called vehicle hybrid wheels are also known, in which either either the rim ring or the wheel disc is completely formed from a fiber-reinforced plastic material. This construction of vehicle wheels primarily offers the advantage of reducing weight and / or further increasing the strength of the vehicle wheel.
So offenbaren beispielsweise die
Aus der
Des Weiteren beschreibt die
Ein Flugzeughybridrad, das eine wenigstens teilweise in einem faserverstärkten Kunststoffmaterial eingebettete Metallskelettstruktur aufweist, beschreibt die
Weiterhin ist es bekannt, eine an einem Felgenring zur Aufnahme eines Reifens angebundene Radschüssel eines Fahrzeugrads auf ihrer Sichtfläche (d. h. auf ihrer sichtbaren Außenseite nach der Montage am Fahrzeug) mit einer reinen Kunststoffbeschichtung (d. h. ohne Faserverstärkung) zu versehen. Die Kunststoffbeschichtung dient lediglich dekorativen Zwecken, da sie einfacher und kostengünstiger mit einem höheren gestalterischen Freiheitsgrad gebildet werden kann als eine rein aus einem Metallwerkstoff gefertigte Radschüssel.Furthermore, it is known to provide a wheel rim of a vehicle wheel tethered to a rim ring for receiving a tire on its visible surface (i.e., on its visible outside after mounting on the vehicle) with a pure plastic coating (i.e., without fiber reinforcement). The plastic coating is only decorative purposes, since it can be formed easier and cheaper with a higher degree of freedom design than a purely made of a metal material wheel.
Derartige Fahrzeugräder sind beispielsweise aus der
Die
Ferner ist aus der
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Fahrzeugrad, insbesondere Fahrzeughybridrad, sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrads, insbesondere Fahrzeughybridrads, anzugeben, das mit geringem und kostengünstigem Aufwand herstellbar ist, ein geringes Gewicht und/oder Massenträgheitsmoment (Drehmasse) und gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufweist. Zudem soll das Fahrzeugrad auch optisch attraktiv gestaltbar sein.Against this background, the present invention seeks to provide an improved vehicle wheel, in particular vehicle hybrid, and an improved method for producing a vehicle wheel, in particular vehicle hybrid, indicate that can be produced with little and cost effort, a low weight and / or moment of inertia (rotating mass ) and at the same time has a high strength. In addition, the vehicle should also be visually attractive designable.
Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeugrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrads mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved by a vehicle wheel with the features of claim 1 and by a method for producing a vehicle wheel with the features of
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.It should be noted that the features listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
Es sei ferner angemerkt, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.It should further be noted that a conjunction "and / or" between two features and linking them together is always to be interpreted in such a way that in a first embodiment of the subject invention only the first feature may be present, in a second embodiment only the second feature may be present and in a third embodiment both the first and the second feature may be present.
Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeugrad, insbesondere ein Fahrzeughybridrad, einen aus einem Metallwerkstoff gefertigten Felgenring zur Aufnahme eines Reifens und eine an den Felgenring angebundene, aus einem Metallwerkstoff gefertigte Radschüssel zur lösbaren Anbindung an einen Radträger eines Fahrzeugs auf.According to the invention, a vehicle wheel, in particular a vehicle hybrid wheel, has a rim ring made of a metal material for receiving a tire and a wheel bowl connected to the rim ring and made of a metal material for detachable connection to a wheel carrier of a vehicle.
Der Felgenring kann in Axialrichtung des Fahrzeugrads vorzugsweise hohlzylinderförmig ausgebildet sein, so dass durch die Außenseite der Hohlzylinderwand eine Anlagefläche zur Aufnahme des Reifens bereitgestellt werden kann. Die Wanddicke des den Felgenring bildenden Hohlzylinders, das heißt die Wanderstreckung in seiner radialen Richtung, ist hierbei deutlich kleiner ausgebildet als seine Axialerstreckung. Der Felgenring weist somit eine (groß)flächige Struktur seiner Wandaußenseite zur Aufnahme des Reifens auf.The rim ring may be formed in the axial direction of the vehicle wheel preferably hollow cylindrical, so that a contact surface for receiving the tire can be provided by the outside of the hollow cylinder wall. The wall thickness of the rim ring forming the hollow cylinder, that is, the traveling extension in its radial direction, in this case is significantly smaller than its axial extent. The rim ring thus has a (large) areal structure of its wall outside for receiving the tire.
Als Radschüssel ist allgemein jede Verbindungsstruktur zu verstehen, welche den Felgenring mechanisch fest mit einem Anbindungsbereich, zum Beispiel einer Radnabe, verbindet, die in herkömmlicher Weise zur lösbaren Anbindung des Fahrzeugrads an den Radträger des Fahrzeugs verwendet werden kann. Die Radschüssel kann eine im Wesentlichen flächige Struktur, zum Beispiel scheiben- oder schüsselförmig, aufweisen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.As a wheel is generally understood any connection structure which mechanically mechanically connects the rim ring with a connection area, for example a wheel hub, which can be used in a conventional manner for releasably connecting the vehicle wheel to the wheel carrier of the vehicle. The wheel dish may have a substantially flat structure, for example disk-shaped or bowl-shaped. However, this is not mandatory.
Der Felgenring und die Radschüssel können aus ein und demselben Metallwerkstoff, zum Beispiel aus Stahl, Aluminium, Magnesium und dergleichen, sowie aus derartigen Metallwerkstoffen gebildeten Legierungen gefertigt sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, so dass der Felgenring und die Radschüssel auch aus unterschiedlichen Metallwerkstoffen gebildet sein können.The rim ring and the wheel disc may be made of one and the same metal material, for example of steel, aluminum, magnesium and the like, as well as alloys formed from such metal materials. However, this is not absolutely necessary, so that the rim ring and the wheel disc can also be formed of different metal materials.
Gemäß der Erfindung sind sowohl der Felgenring als auch die Radschüssel wenigstens teilweise mit einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, beispielsweise einem mit Glasfasern oder Karbonfasern verstärkten Kunststoffmaterial, beschichtet. Als Verstärkungsfasern können ebenso Fasern aus einem Polymerwerkstoff, wie beispielsweise Aramid- und/oder Polyethylenfasern und dergleichen, eingesetzt werden. Das Kunststoffmaterial ist bevorzugt ein duroplastischer Kunststoff, wie zum Beispiel Polyester, Epoxid- oder Phenolharz und dergleichen.According to the invention, both the rim ring and the wheel disc are at least partially coated with a fiber-reinforced plastic material, for example a plastic material reinforced with glass fibers or carbon fibers. As reinforcing fibers, fibers of a polymer material such as aramid and / or polyethylene fibers and the like may also be used. The plastic material is preferably a thermosetting plastic, such as polyester, epoxy or phenolic resin, and the like.
Das Vorsehen der faserverstärkten Kunststoffbeschichtung sowohl auf dem Metallfelgenring als auch auf der Metallradschüssel verleiht dem Fahrzeugrad eine hohe Festigkeit, insbesondere hinsichtlich im Fahrzeugbetrieb aufzunehmender hoher Umfangskräfte infolge von Brems- und Beschleunigungsmomenten sowie Seitenführungskräfte infolge von Richtungsänderungen, bei gleichzeitig reduziertem Gewicht. Zugleich lässt sich ein derartiges Fahrzeugrad kostengünstiger herstellen als beispielsweise ein rein aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gefertigtes Fahrzeugrad, da weiterhin vergleichsweise kostengünstige, einfach zu verarbeitende Metallwerkstoffe zum Einsatz kommen. Bevorzugt ist der volumenbezogene Anteil des Metallfelgenrings und der Metallradschüssel am Gesamtfahrzeugrad größer als der Volumenanteil der faserverstärkten Kunststoffbeschichtung, da sich der Felgenring und die Radschüssel vergleichsweise kostengünstig aus einem Metallwerkstoff, insbesondere einer Leichtmetalllegierung, zum Beispiel durch Gießen oder Schmieden, in an sich bekannter Weise herstellen lassen.The provision of the fiber-reinforced plastic coating both on the metal rim ring and on the metal wheel bowl imparts a high degree of strength to the vehicle wheel, particularly with regard to higher vehicle operation Circumferential forces due to braking and acceleration moments and cornering forces due to changes in direction, while reducing weight. At the same time, such a vehicle wheel can be produced more cost-effectively than, for example, a vehicle wheel manufactured purely from a fiber-reinforced plastic material, since comparatively cost-effective, easily processed metal materials continue to be used. Preferably, the volume-related proportion of the metal rim ring and the metal wheel bowl on Gesamtfahrzeugrad is greater than the volume fraction of fiber-reinforced plastic coating, since the rim ring and the Radschüssel comparatively inexpensive from a metal material, in particular a light metal alloy, for example by casting or forging, produce in a conventional manner to let.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Felgenring und die Radschüssel auf ihren jeweiligen Außenseiten und/oder ihren jeweiligen Innenseiten im Wesentlichen vollständig mit dem faserverstärkten Kunststoffmaterial beschichtet sind. Mit anderen Worten ist die gesamte Außen- und/oder Innenfläche bzw. zumindest ein wesentlich größerer Flächenteil der Außenseite und/oder der Innenseite des Felgenrings sowie der Radschüssel mit dem faserverstärkten Kunststoffmaterial beschichtet als ein entsprechend unbeschichteter Flächenteil. Als Außenseite des Felgenrings ist hierbei seine zur Aufnahme des Reifens dienende Außenfläche zu verstehen, als Innenseite entsprechend seine zur Rotations- bzw. Axialachse des Fahrzeugrads weisende Innenfläche. Als Außenfläche der Radschüssel ist hierin die nach der Montage des Fahrzeugrads am Fahrzeug von außen sichtbare Sichtfläche der Radschüssel zu verstehen, als ihre Innenseite die hiervon in die entgegengesetzte Richtung, im Wesentlichen senkrecht zur Rotations- bzw. Axialachse stehende, ins Radinnere weisende Innenfläche der Radschüssel. Die faserverstärkte Kunststoffbeschichtung kann gemäß der vorliegenden Ausgestaltung also auf der Außenseite von Felgenring und Radschüssel oder auf der Innenseite von Felgenring und Radschüssel oder auf der Außenseite des Felgenrings und auf der Innenseite der Radschüssel oder auf der Innenseite des Felgenrings und auf der Außenseite der Radschüssel angebracht sein.An advantageous embodiment of the invention provides that the rim ring and the wheel disc are coated on their respective outer sides and / or their respective inner sides substantially completely with the fiber-reinforced plastic material. In other words, the entire outer and / or inner surface or at least a substantially larger surface part of the outer side and / or the inner side of the rim ring and the wheel disc coated with the fiber-reinforced plastic material as a corresponding uncoated surface part. The outside of the rim ring here is to be understood to mean its outer surface serving to receive the tire, and the inner side corresponding to this to be the inner surface facing the rotational or axial axis of the vehicle wheel. The outer surface of the wheel dish is to be understood here as the visible from the outside after installation of the vehicle wheel on the visible surface of the wheel dish, as its inside standing thereof in the opposite direction, substantially perpendicular to the rotational or axial axis, pointing into the wheel inner surface of the wheel , The fiber-reinforced plastic coating according to the present embodiment may thus be mounted on the outside of the rim ring and wheel or on the inside of rim and wheel or on the outside of the rim and on the inside of the wheel or on the inside of the rim and on the outside of the wheel ,
Die Beschichtung auf im Wesentlichen der vollständigen Außen- und/oder Innenseiten des Felgenrings und der Radschüssel erlaubt aufgrund der großflächigen Kunststoffverbundbeschichtung eine noch weitere Erhöhung der Festigkeit des Fahrzeugrads und eine weitere Gewichtsreduzierung, da das Volumen des Metallfelgenrings und/oder der Metallradschüssel entsprechend der Verstärkung durch den faserverstärkten Kunststoff verringert werden kann/können. Außerdem gewährleistet eine großflächige Beschichtung eine dauerhaft feste Verbindung zwischen dem Metallwerkstoff des Felgenrings bzw. der Radschüssel und dem faserverstärkten Kunststoffmaterial.The coating on substantially the entire outer and / or inner sides of the rim ring and the wheel allows due to the large plastic composite coating even further increase the strength of the vehicle and a further weight reduction, since the volume of the metal rim ring and / or the metal wheel according to the gain of the fiber reinforced plastic can / can be reduced. In addition, a large-area coating ensures a permanently strong connection between the metal material of the rim ring or the wheel disc and the fiber-reinforced plastic material.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die faserverstärkte Kunststoffbeschichtung des Felgenrings einteilig mit der faserverstärkten Kunststoffbeschichtung der Radschüssel ausgebildet. Dies gewährleistet einen verstärkten Kraftfluss zwischen dem Felgenring und der Radschüssel, der den hohen Umfangs- und Seitenführungskräften aus den Brems- und Beschleunigungsmomenten bzw. den Richtungsänderungen während des Einsatzes des Fahrzeugrads am Fahrzeug sicher entgegenwirkt. Besonders bevorzugt kann die faserverstärkte Kunststoffbeschichtung bei einer solchen Ausgestaltung des Fahrzeugrads wenigstens auf der Außenseite sowohl des Felgenrings als auch der Radschüssel aufgebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann die faserverstärkte Kunststoffbeschichtung allerdings auch auf der Innenseite sowohl des Felgenrings als auch der Radschüssel aufgebracht sein.According to a further advantageous embodiment of the invention, the fiber-reinforced plastic coating of the rim ring is formed integrally with the fiber-reinforced plastic coating of the wheel disc. This ensures an increased flow of force between the rim ring and the wheel disc, which reliably counteracts the high circumferential and cornering forces from the braking and acceleration moments or the direction changes during use of the vehicle wheel on the vehicle. Particularly preferably, the fiber-reinforced plastic coating can be applied in such an embodiment of the vehicle wheel at least on the outside of both the rim ring and the wheel disc. Alternatively or additionally, however, the fiber-reinforced plastic coating can also be applied on the inside of both the rim ring and the wheel disc.
Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit sowie zur weiteren Vereinfachung der Herstellbarkeit des Fahrzeugrads kann der Felgenring nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einteilig, das heißt aus einem einzigen Stück Metallwerkstoff, zum Beispiel durch Gießen, ausgebildet sein.To further increase the strength and to further simplify the manufacturability of the vehicle wheel of the rim ring according to a further advantageous embodiment of one piece, that is, from a single piece of metal material, for example by casting, be formed.
In diesem Sinne können nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Felgenring und die Radschüssel gemeinsam einteilig, das heißt beide aus einem einzigen Stück Metallwerkstoff, zum Beispiel durch Gießen, ausgebildet sein.In this sense, according to a still further advantageous embodiment of the invention, the rim ring and the wheel disc together in one piece, that is, both of a single piece of metal material, for example by casting, be formed.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an dem Felgenring ein erstes, in Axialrichtung des Fahrzeugrads gesehen äußeres Felgenhorn und ein zweites, in Axialrichtung des Fahrzeugrads gesehen inneres Felgenhorn zur seitlichen Führung des aufnehmbaren Reifens angeordnet. Hierbei ist wenigstens eines der beiden Felgenhörner einteilig mit der faserverstärkten Kunststoffbeschichtung aus dem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet. Somit kann über das mit vergleichsweise geringem Aufwand nahezu beliebig gestaltbare faserverstärkte Kunststoffmaterial der Sitz des auf dem Felgenring aufbringbaren Reifens in gewünschter Weise gestaltet werden. Zum Beispiel soll die Anlage einer Reifenwulst eines Luftreifens am Felgenhorn eine sichere Seitenführung des auf dem Felgenring montierten Reifens und zudem eine luftdichte Verbindung zwischen dem Reifenwulst des Luftreifens und dem Felgenhorn gewährleisten. Zudem kann durch die Ausbildung wenigstens eines der beiden Felgenhörner aus dem faserverstärkten Kunststoffmaterial ein Abrieb zwischen einem auf dem Felgenring aufgebrachten Reifen und dem Metallwerkstoff des Felgenrings selbst reduziert werden, da das faserverstärkte Kunststoffmaterial widerstandsfähiger gegen Abrieb und Verschleiß ausgebildet werden kann als der Metallwerkstoff.According to yet another advantageous embodiment of the invention, a first, seen in the axial direction of the vehicle wheel outer rim flange and a second, seen in the axial direction of the vehicle wheel inner rim flange for lateral guidance of the receivable tire are arranged on the rim ring. Here, at least one of the two rim flanges is formed integrally with the fiber-reinforced plastic coating of the fiber-reinforced plastic material. Thus, the fit of the tire which can be applied to the rim ring can be designed in the desired manner via the fiber-reinforced plastic material which can be shaped almost as desired with comparatively little effort. For example, the investment of a tire bead of a tire on the rim flange to ensure a safe lateral guidance of the rim ring mounted on the tire and also an airtight connection between the tire bead of the tire and the rim flange. In addition, by training at least one of the two rim flanges from the fiber-reinforced plastic material, abrasion between a tire applied to the rim ring and the metal material of the rim ring itself can be reduced because the fiber-reinforced plastic material can be made more resistant to abrasion and wear than the metal material.
Es sei angemerkt, dass ebenso beide Felgenhörner durch das faserverstärkte Kunststoffmaterial gebildet sein können, die dann vorteilhafterweise jeweils einteilig mit der faserverstärkten Kunststoffbeschichtung ausgebildet sind.It should be noted that also both rim flanges can be formed by the fiber-reinforced plastic material, which are then advantageously formed in one piece with the fiber-reinforced plastic coating.
Des Weiteren kann gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eines der beiden Felgenhörner einteilig mit der faserverstärkten Kunststoffbeschichtung aus dem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet sein und das andere der beiden Felgenhörner einteilig mit dem Felgenring aus dessen Metallwerkstoff gebildet sein.Furthermore, according to a still further advantageous embodiment of the invention, one of the two rim flanges can be formed integrally with the fiber-reinforced plastic coating of the fiber-reinforced plastic material and the other of the two rim flanges can be formed integrally with the rim ring from its metal material.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrads, insbesondere eines Fahrzeugrads nach einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen, bereitgestellt, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte aufweist:
- - Bereitstellen des Fahrzeugrads, das einen aus einem Metallwerkstoff gefertigten Felgenring zur Aufnahme eines Reifens und eine an den Felgenring angebundene, aus einem Metallwerkstoff gefertigte Radschüssel zur lösbaren Anbindung an einen Radträger eines Fahrzeugs aufweist;
- - Einlegen des Fahrzeugrads in ein wenigstens einen Teil einer flächig geschlossenen Außenseite sowohl des Felgenrings als auch der Radschüssel oder wenigstens einen Teil einer flächig geschlossenen Innenseite sowohl des Felgenrings als auch der Radschüssel mit einem Abstand umschließendes Formwerkzeug, um einen lediglich durch eine Innenseite des Formwerkzeugs und lediglich durch die Außenseite oder lediglich durch die Innenseite des Felgenrings und der Radschüssel begrenzten Hohlraum zu bilden, in dem eine Faserverstärkungsmatrix angeordnet wird;
- - Einspritzen eines Kunststoffmaterials in den Hohlraum;
- - Aushärten des Kunststoffmaterials, um zusammen mit der Faserverstärkungsmatrix eine faserverstärkte Kunststoffbeschichtung zu bilden; und
- - Entformen des Fahrzeugrads aus dem Formwerkzeug.
- - Providing the vehicle wheel having a made of a metal material rim ring for receiving a tire and connected to the rim ring, made of a metal material wheel for detachable connection to a wheel of a vehicle;
- - Inserting the vehicle wheel in at least a part of a flat closed outside of both the rim ring and the wheel or at least a portion of a flat closed inside of both the rim ring and the wheel with a distance enclosing mold to one only by an inside of the mold and to form only through the outside or only through the inside of the rim ring and the Radschüssel limited cavity in which a fiber reinforcement matrix is arranged;
- - injecting a plastic material into the cavity;
- - curing the plastic material to form a fiber-reinforced plastic coating together with the fiber reinforcement matrix; and
- - Remove the vehicle wheel from the mold.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass das unbeschichtete Fahrzeugrad, das heißt im Wesentlichen der unbeschichtete Felgenring und die unbeschichtete Radschüssel, als Gegenstück zum eigentlichen Formwerkzeug genutzt werden kann/können, da der von dem faserverstärkten Kunststoffmaterial auszufüllende Hohlraum lediglich durch die Innenseite des Formwerkzeugs und durch den Felgenring und die Radschüssel selbst gebildet werden, wodurch sich der Herstellungsaufwand und die Herstellungskosten, insbesondere die Werkzeugkosten, deutlich verringern lassen. Da der Hohlraum in einem Teil des Felgenrings und der Radschüssel gebildet wird, in dem der Felgenring und die Radschüssel flächig geschlossen sind, sind zudem keine zusätzlichen Vorkehrungen zum Verschließen möglicher Öffnungen im Felgenring und/oder in der Radschüssel während des Einspritzens des Kunststoffmaterials in den Hohlraum zu treffen.The particular advantage of the method according to the invention is the fact that the uncoated vehicle wheel, that is essentially the uncoated rim ring and the uncoated wheel bowl, can be used as a counterpart to the actual mold, since the cavity to be filled by the fiber-reinforced plastic material only by the Inside the mold and are formed by the rim ring and the wheel itself, which can significantly reduce the manufacturing cost and manufacturing costs, in particular the tool costs. In addition, since the cavity is formed in a portion of the rim ring and the wheel disc in which the rim ring and the wheel disc are closed flat, no additional provisions for closing possible openings in the rim ring and / or in the wheel disc during the injection of the plastic material into the cavity hold true.
Es ist zu verstehen, dass die Schritte Einlegen, Einspritzen, Aushärten und Entformen in dieser Reihenfolge auch mehrfach hintereinander ausgeführt werden können, um sowohl den Felgenring als auch die Radschüssel wenigstens teilweise mit dem faserverstärkten Kunststoffmaterial zu beschichten, beispielsweise um unterschiedliche flächig geschlossene Bereiche der Außen- und/oder Innenseite des Felgenrings und der Radschüssel mit dem faserverstärkten Kunststoffmaterial zu versehen.It is to be understood that the steps of inserting, injecting, curing and demolding in this order can also be carried out several times in order to coat both the rim ring and the wheel disc at least partially with the fiber-reinforced plastic material, for example, to different areal closed areas of the outside - And / or inside of the rim ring and the wheel disc to be provided with the fiber-reinforced plastic material.
Bezüglich verfahrensbezogener Begriffsdefinitionen sowie der Wirkungen und Vorteile verfahrensgemäßer Merkmale wird zusätzlich auf die vorstehenden Erläuterungen sinngemäßer Definitionen, Wirkungen und Vorteile hinsichtlich des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads verwiesen. Offenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads sollen in sinngemäßer Weise auch zur Definition des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen werden können, sofern dies hierin nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Ebenso sollen Offenbarungen hierin bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens in sinngemäßer Weise zur Definition des erfindungsgemäßen Fahrzeugrads herangezogen werden können, sofern dies hierin nicht ebenfalls ausdrücklich ausgeschlossen ist. Insofern wird hierin auf eine Wiederholung von Erläuterungen sinngemäß gleicher Merkmale, deren Wirkungen und Vorteile im Hinblick auf das hierin offenbarte erfindungsgemäße Fahrzeugrad und das hierin offenbarte erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrads zugunsten einer kompakteren Beschreibung weitgehend verzichtet.With regard to procedural definitions of terms and the effects and advantages of characteristics according to the method, reference is additionally made to the above explanations of mutatis mutandis definitions, effects and advantages with respect to the vehicle wheel according to the invention. Disclosures herein relating to the vehicle wheel according to the invention should be able to be used analogously to the definition of the method according to the invention, unless this is not expressly excluded herein. Likewise, disclosures herein with respect to the method according to the invention in a manner analogous to the definition of the vehicle wheel according to the invention can be used, unless this is also explicitly excluded. In this respect, a repetition of explanations analogous to the same features, their effects and advantages with regard to the inventive vehicle wheel disclosed herein and the inventive method for producing a vehicle wheel disclosed herein for the sake of a more compact description are largely dispensed with.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht weiterhin vor, dass der Hohlraum als ein einziger sich entlang der Außenseite des Felgenrings und entlang der Außenseite der Radschüssel erstreckender Hohlraum oder als ein einziger sich entlang der Innenseite des Felgenrings und entlang der Innenseite der Radschüssel erstreckender Hohlraum gebildet wird. Dies ermöglicht es, die gesamte faserverstärkte Kunststoffbeschichtung der Außenseite oder der Innenseite des Fahrzeugrads in einem einzigen Einspritzschritt des Kunststoffmaterials herzustellen, wodurch sich das Herstellungsverfahren insgesamt verkürzen und der Herstellungsaufwand verringern lässt. Zudem ermöglicht der auf diese Weise ausgebildete einzige Hohlraum eine einteilige Ausbildung der gesamten faserverstärkten Kunststoffbeschichtung auf dem Felgenring und der Radschüssel.An advantageous embodiment of the invention further provides that the cavity as a single along the outside of the rim ring and along the outside of the wheel arch extending cavity or as a single along the inside of the rim ring and along the Inner side of the wheel bowl extending cavity is formed. This makes it possible to manufacture the entire fiber-reinforced plastic coating of the outside or the inside of the vehicle wheel in a single injection step of the plastic material, which can shorten the overall manufacturing process and reduce the manufacturing cost. In addition, the only cavity formed in this way allows a one-piece design of the entire fiber-reinforced plastic coating on the rim ring and the wheel disc.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird nach dem Entformen des Fahrzeugrads aus dem Formwerkzeug zumindest in die Radschüssel wenigstens eine Durchgangsöffnung eingebracht. Auf diese Weise kann zum Beispiel wenigstens eine Befestigungsöffnung in die Radschüssel eingebracht werden, durch die das Fahrzeugrad später bei der Montage an dem Fahrzeug mittels eines Schraubbolzens lösbar an einem Radträger des Fahrzeugs befestigt werden kann. Ebenso können selbstverständlich auch weitere, andere Öffnungen in die Radschüssel, zum Beispiel Bremsbelüftungsöffnungen, und/oder in den Felgenring eingebracht werden. Mit anderen Worten können der Felgenring und die Radschüssel bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in bevorzugter Weise zunächst ohne jegliche Durchgangsöffnungen mit dem faserverstärkten Kunststoffmaterial beschichtet werden, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen einer schneller durchführbaren Herstellung des Fahrzeugrads und eines einfacher gestaltbaren Formwerkzeugs. Benötigte Durchgangsöffnungen können dann nach Abschluss der gesamten Kunststoffbeschichtung in den Felgenring und/oder die Radschüssel eingebracht werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, at least one passage opening is introduced after the removal of the vehicle wheel from the mold at least in the wheel disc. In this way, for example, at least one attachment opening can be introduced into the wheel dish, by means of which the vehicle wheel can later be detachably fastened to a wheel carrier of the vehicle during assembly on the vehicle by means of a screw bolt. Likewise, of course, other, other openings in the wheel, for example, brake ventilation openings, and / or in the rim ring can be introduced. In other words, in the method according to the invention, the rim ring and the wheel disc can preferably first be coated with the fiber-reinforced plastic material without any through-openings, with the previously described advantages of faster production of the vehicle wheel and a simpler shaping tool. Required through-holes can then be introduced after completion of the entire plastic coating in the rim ring and / or the wheel disc.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
-
1 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugrads gemäß der Erfindung entlang seiner axialen Erstreckungsrichtung nach einem bestimmten Fertigungsschritt, -
2 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels eines Formwerkzeugs zur Herstellung des Fahrzeugrads aus1 gemäß der Erfindung entlang seiner axialen Erstreckungsrichtung, -
3 eine Draufsicht aufdas Formwerkzeug aus 2 und -
4 eine Querschnittsansicht des Fahrzeugrads aus1 nach einem weiteren Fertigungsschritt.
-
1 a cross-sectional view of an embodiment of a vehicle wheel according to the invention along its axial direction of extension after a particular manufacturing step, -
2 a cross-sectional view of an embodiment of a mold for the preparation of the vehicle wheel1 according to the invention along its axial extension direction, -
3 a plan view of themold 2 and -
4 a cross-sectional view of the vehicle wheel1 after another production step.
In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, equivalent parts are always provided with the same reference numerals with respect to their function, so that these are usually described only once.
Des Weiteren ist
Ein zusätzlicher Vorteil der im Wesentlichen vollflächigen Beschichtung der Radschüssel
Wie
Bei dem in
Wie
Das in
Wie
Nach dem Bereitstellen des Fahrzeugrads
Wie nun
Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Fahrzeugrad sowie sein Herstellungsverfahren sind nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus technisch sinnvollen weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale sowohl des Fahrzeugrads als auch des Herstellungsverfahrens ergeben. The above-described inventive vehicle wheel and its method of manufacture are not limited to the embodiments disclosed herein, but also encompass similar further embodiments resulting from technically meaningful further combinations of the features of both the vehicle wheel and the manufacturing method described herein.
In bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Fahrzeugrad an einem Kraftfahrzeug, insbesondere zum Beispiel an zweispurigen Fahrzeugen wie Personenfahrzeugen, Nutzfahrzeugen, Lastkraftwagen und dergleichen, aber auch an einspurigen Fahrzeugen wir Motorrädern, verwendet.In a preferred embodiment, the vehicle wheel according to the invention is attached to a motor vehicle, in particular, for example, on two-lane vehicles such as passenger cars, commercial vehicles, trucks and the like, but also on single-track vehicles we motorcycles used.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugradvehicle
- 22
- Felgenringrim
- 33
- Radschüsselwheel disc
- 44
-
Symmetrie-/Rotationsachse von
1 Symmetry / rotation axis of1 - 55
- Faserverstärktes Kunststoffmaterial / Faserverstärkte KunststoffbeschichtungFiber reinforced plastic material / fiber reinforced plastic coating
- 66
-
Außenseite von
2 Outside of2 - 77
-
Außenseite von
3 Outside of3 - 88th
-
Innenseite von
2 Inside of2 - 99
-
Innenseite von
3 Inside of3 - 1010
- Äußeres FelgenhornOuter rim flange
- 1111
- Inneres FelgenhornInner rim flange
- 1212
- Formwerkzeugmold
- 1313
- Erstes FormteilFirst molding
- 1414
- Zweites FormteilSecond molding
- 1515
- Drittes FormteilThird molding
- 1616
- Viertes FormteilFourth molding
- 1717
- Fünftes FormteilFifth molding
- 1818
- EinspritzkanalInjection channel
- 1919
- DurchgangsöffnungThrough opening
- XX
-
Erste Raumrichtung / Radiale Erstreckungsrichtung von
1 First spatial direction / radial extension direction of1 - YY
-
Zweite Raumrichtung / Axiale Erstreckungsrichtung von
1 Second spatial direction / axial extension direction of1 - ZZ
-
Dritte Raumrichtung / Radiale Erstreckungsrichtung von
1 Third spatial direction / radial extension direction of1
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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