DE102020112462A1 - Aluminum-CFRP sealing for a hybrid rim and method for manufacturing a hybrid rim - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Felge (1) für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Felgenbettbauteil (2) aus Faserverbundmaterial zum Befestigen eines Reifens, innerhalb dessen ein Radstern (3) befestigt ist, der zur Anbindung an einer Felgenaufnahme aus (Leicht-)Metall des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, wobei die Verbindung zwischen dem Felgenbettbauteil (2) und dem Radstern (3) zumindest auch über wenigstens eine Schraube (4) sichergestellt ist, wobei im Material des Felgenbettbauteils (und dem Material des Radstern (3) über einen Teil der Länge der Schraube (4) ein die Schraube (4) in Umfangsrichtung umgebender und mit Dichtmasse (12) gefüllter Hohlraum (5) vorhanden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Felge (1) für ein Kraftfahrzeug, bei dem ein Felgenbettbauteil (2) aus Faserverbundwerkstoff hergestellt wird, ein Durchgangsloch (8) in das Felgenbettbauteil (2) eingebracht wird, das sich in ein Sackloch (7) verlängert, das in einen im Inneren des Felgenbettbauteils (2) eingelegten Radstern (3) aus Metall übergeht, wobei eine Schraube (4) in das Durchgangsloch (8) in das Sackloch (7) eingeschraubt wird, um das Felgenbettbauteil (2) und den Radstern (3) aneinander zu befestigen, wobei ein die Schraube (4) umgebender Hohlraum (5) im Material des Felgenbettbauteils (2) und des Radsterns (3) mit Dichtmasse (12) befüllt wird.The invention relates to a rim (1) for a motor vehicle, having a rim base component (2) made of fiber composite material for fastening a tire, inside which a wheel spider (3) is fastened, which is intended for connection to a rim receptacle made of (light) metal of the motor vehicle is, wherein the connection between the rim base component (2) and the wheel spider (3) is ensured at least also via at least one screw (4), wherein in the material of the rim base component (and the material of the wheel spider (3) over part of the length of the screw (4) there is a cavity (5) which surrounds the screw (4) in the circumferential direction and is filled with sealing compound (12). The invention also relates to a method for producing a rim (1) for a motor vehicle, in which a rim well component (2) is made of fiber composite material, a through hole (8) is made in the rim bed component (2), which extends into a blind hole (7) that extends into a hole in the interior of the rim bed component (2) inserted wheel spider (3) made of metal, a screw (4) being screwed into the through hole (8) in the blind hole (7) in order to fasten the rim base component (2) and the wheel spider (3) to one another, wherein a cavity (5) surrounding the screw (4) in the material of the rim well component (2) and of the wheel spider (3) is filled with sealing compound (12).
Description
Die Erfindung betrifft eine Felge für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Felgenbettbauteil aus Faserverbundmaterial, wie ein CFK-Material (aus Prepreg oder Trockenmaterial) zum Befestigen eines Reifens, innerhalb dessen ein Radstern aus (Leicht-)Metall befestigt ist, der zur Anbindung an einer Felgenaufnahme des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, wobei die Verbindung zwischen dem Felgenbettbauteil und dem Radstern zumindest auch über wenigstens eine Schraube sichergestellt ist.The invention relates to a rim for a motor vehicle, having a rim base component made of fiber composite material, such as a CFRP material (made of prepreg or dry material) for fastening a tire, inside which a wheel spider made of (light) metal is fastened, which is used for connection to a rim receptacle of the motor vehicle is provided, the connection between the rim well component and the wheel spider being ensured at least also via at least one screw.
Benachbarter Stand der Technik ist aus den Druckschriften
Die aus dem Stand der Technik bekannten (Hybrid-)Felgen zum Einsatz bei Kraftfahrzeugen, wie Pkws, Lkws oder anderen Nutzfahrzeugen, sind noch zu optimieren.The (hybrid) rims known from the prior art for use in motor vehicles, such as cars, trucks or other commercial vehicles, still need to be optimized.
Eine (Hybrid-)Felge der gattungsgemäßen Art, wird erfindungsgemäß dadurch verbessert, dass im Material des Felgenbettbauteils und im Material des Radsterns über einen Teil der Länge der Schraube ein die Schraube, zumindest teilweise oder vollständig, in Umfangsrichtung umgebender (und vorzugsweise zusammenhängender) sowie mit Dichtmasse gefüllter Hohlraum vorhanden ist.A (hybrid) rim of the generic type is improved according to the invention in that in the material of the rim base component and in the material of the wheel spider, over part of the length of the screw, a screw, at least partially or completely, surrounding (and preferably coherent) in the circumferential direction as well as cavity filled with sealing compound is present.
Der Radstern ist üblicherweise aus einer Leichtmetalllegierung, wie einer Aluminiumlegierung aufgebaut. Der Radstern und die Felgenaufnahme zusammen bilden die Felge aus, welche auf das Felgenbettbauteil aufzuziehen ist, das Felgenbettbauteil weist dann Hörner auf, nämlich Felgenhörner, die den Reifen hintergreifen. Im Betrieb ist dann zwischen dem Felgenbettbauteil und dem Reifen so viel Luft mit so hohem Druck vorhanden, dass das Kraftfahrzeug auf dem Reifen rollen kann. Die Befestigung der Hybridfelge am Fahrzeug erfolgt über einen Radstern, welcher über übliche Radmuttern oder Bolzen daran angebracht ist.The wheel spider is usually constructed from a light metal alloy, such as an aluminum alloy. The wheel spider and the rim receptacle together form the rim, which is to be pulled onto the rim bed component, the rim bed component then has horns, namely rim horns that engage behind the tire. During operation, there is then so much air at such a high pressure between the rim well component and the tire that the motor vehicle can roll on the tire. The hybrid rim is attached to the vehicle using a wheel spider, which is attached to it using conventional wheel nuts or bolts.
Man könnte auch sagen, dass der Radstern und das Felgenbettbauteil miteinander verschraubt sind. Dabei kommen eine Vielzahl von Schrauben zum Einsatz. Alle Schrauben sind mit ihrem Nennmoment angezogen. Es ist ein ringförmiger Dichtspalt um die Schraube herum vorhanden. Dieser Dichtspalt befindet sich sowohl im Radstern auch als in dem Felgenbettbauteil. Das Dichtmaterial ist nach dem Versehen der Schrauben mit ihrem Nennmoment über eine Befüll- / Einfüllöffnung eingespritzt. Die Injektion der Dichtmasse wird gestoppt, sobald das Material eine Kontrollöffnung erreicht oder droht daraus auszutreten. Die Abdichtung erfolgt also zwischen dem Radstern, dem Felgenbettbauteil und der Schraube gleichzeitig. Dieser Vorgang wird bei allen Schraubstellen wiederholt.You could also say that the wheel spider and the rim base component are screwed together. A large number of screws are used here. All screws are tightened with their nominal torque. There is an annular sealing gap around the screw. This sealing gap is located both in the wheel spider and in the rim well component. After the screws have been provided with their nominal torque, the sealing material is injected via a filling / filling opening. The injection of the sealant is stopped as soon as the material reaches a control opening or threatens to leak from it. The sealing takes place between the wheel spider, the rim well component and the screw at the same time. This process is repeated for all screw points.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
So ist es von Vorteil, wenn der Hohlraum zumindest abschnittsweise eine an die Schraube geometrisch angepasste hohlzylindrische Form besitzt, deren Punktsymmetrielinie konzentrisch oder exzentrisch zur Längsachse der Schraube angeordnet ist. Die konzentrische Variante hat Vorteile bei der Herstellung, wohingegen die exzentrische Variante Vorteile bei der Feinauslegung und Dichtigkeitserzielung bietet.It is advantageous if the cavity has, at least in sections, a hollow-cylindrical shape that is geometrically adapted to the screw and whose point symmetry line is arranged concentrically or eccentrically to the longitudinal axis of the screw. The concentric variant has advantages in production, whereas the eccentric variant offers advantages in terms of fine design and tightness.
Es hat sich auch bewährt, wenn sich der Hohlraum um mehr als 5 %, aber weniger als 50 % der Dicke des Felgenbettbauteils von dessen Innenseite in das Felgenbettbauteil hinein erstreckt. Eine ausreichende Dichtwirkung ist dann die Folge. Die Dicke des Felgenbettbauteils wird dabei grundsätzlich in Radialrichtung gemessen.It has also proven useful if the cavity extends by more than 5% but less than 50% of the thickness of the rim base component from its inside into the rim base component. A sufficient sealing effect is then the result. The thickness of the rim well component is basically measured in the radial direction.
Wenn die Länge des Hohlraums weniger als 80 % der Länge der Schraube, aber mehr als 15 % der Länge der Schraube misst, so wird der Einfluss der ineinander greifenden Gewindegänge reduziert.If the length of the cavity is less than 80% of the length of the screw but more than 15% of the length of the screw, the influence of the interlocking threads is reduced.
Es hat sich auch bewährt, wenn der Hohlraum von einem Sacklockgrund eines Sackloches, in dem die Schraube aufgenommen ist, getrennt ist. Ein effizienter Gebrauch an Dichtmasse ist dann sicherstellbar.It has also proven useful if the cavity is separated from a blind lock base of a blind hole in which the screw is received. An efficient use of sealing compound can then be ensured.
Die visuelle Kontrolle beim Einführen von Dichtmasse wird erleichtert, wenn der Hohlraum an eine Befüllöffnung durch das Material des Radsterns hindurch angeschlossen ist und/oder an eine Kontrollöffnung durch das Material des Felgenbettbauteils angeschlossen ist. Eine Befülleinrichtung für Dichtmasse, bspw. Silikon oder ein anderes Elastomermaterial, wie Gummi, ist dann durch Aufsetzen auf die Befüllöffnung einfach einspritzbar, wobei das Einspritzen so lange erfolgt, bis auf der Felgenbettbauteilaußenseite der Kontrollöffnung Dichtmaterial austritt oder droht auszutreten.The visual control when inserting sealing compound is facilitated if the cavity is connected to a filling opening through the material of the wheel spider and / or is connected to a control opening through the material of the rim well component. A filling device for sealing compound, for example silicone or another elastomer material such as rubber, can then be simply injected by placing it on the filling opening, the injection taking place until sealing material emerges or threatens to leak on the rim well component outside of the inspection opening.
Das Einbringen von Dichtmasse ist dann besonders schnell und effizient möglich, wenn die Befüllöffnung und/oder die Kontrollöffnung eine kreiszylindrische Form / Ausprägung besitzt, wobei der Durchmesser der Kontrollöffnung kleiner ist, vorzugsweise 50 % kleiner, als der Durchmesser der Befüllöffnung.The introduction of sealing compound is possible particularly quickly and efficiently if the filling opening and / or the control opening has a circular cylindrical shape, the diameter of the control opening being smaller, preferably 50% smaller, than the diameter of the filling opening.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllöffnung und/oder die Kontrollöffnung als (etwa gebohrter) Schacht ausgebildet ist, der quer oder sogar orthogonal zur Längsachse der Schraube und/oder des Hohlraums ausgerichtet ist.An advantageous embodiment is also characterized in that the filling opening and / or the inspection opening is designed as a (for example drilled) shaft which is oriented transversely or even orthogonally to the longitudinal axis of the screw and / or the cavity.
Wenn der Hohlraum einen ringförmigen Dichtspalt definiert, so ist eine besonders gute Dichtwirkung die Folge.If the cavity defines an annular sealing gap, a particularly good sealing effect is the result.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Felge für ein Kraftfahrzeug, bei dem ein Felgenbettbauteil aus Faserverbundwerkstoff, wie ein Carbon-Prepreg-Material oder eine Flechtschlauch aus Kohlefasern, etwa unter Nutzung eines Aushärtungsschritts hergestellt wird, (danach) ein Durchgangsloch in das Felgenbettbauteil eingebracht wird, welches sich in ein Sackloch verlängert, welches (dabei) in einen im Inneren des Felgenbettbauteils eingelegten Radstern aus (Leicht-)Metall, wie einer Aluminiumlegierung, übergeht bzw. sich in das Material des Radsterns hinein erstreckt, (danach) eine Schraube in das Dichtungsloch und das Sackloch eingeschraubt wird, um das Felgenbettbauteil und den Radstern aneinander zu befestigen, wobei (dabei oder danach) ein die Schraube umgebender Hohlraum im Material des Felgenbettbauteils und des Radsterns mit Dichtmasse, etwa über eine Befüllöffnung, befüllt wird, bspw. bis diese Dichtmasse an einer Kontrollöffnung austritt.The invention also relates to a method for producing a rim for a motor vehicle, in which a rim base component made of fiber composite material, such as a carbon prepreg material or a braided tube made of carbon fibers, is produced using a curing step, for example, and (then) a through hole in the rim base component is introduced, which extends into a blind hole, which (in this case) merges into a wheel spider made of (light) metal, such as an aluminum alloy, or extends into the material of the wheel spider, (then) a screw is screwed into the sealing hole and the blind hole in order to fasten the rim bed component and the wheel spider to one another, wherein (during or after) a cavity surrounding the screw in the material of the rim bed component and the wheel spider is filled with sealing compound, for example via a filling opening, for example. until this sealant emerges from a control opening.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Dabei ist eine erste Ausführungsform dargestellt. Es zeigen:
-
1 einen Querschnitt durch einen Bereich einer erfindungsgemäßen Felge mit einer Schraube, die ein Felgenbettbauteil mit einem Radstern verbindet, wobei ein erfindungsgemäßer Hohlraum vorhanden ist und -
2 die Felge aus1 mit dem erfindungsgemäßen Hohlraum, welcher mit einer Dichtmasse gefüllt ist.
-
1 a cross section through a region of a rim according to the invention with a screw that connects a rim well component to a wheel spider, with a cavity according to the invention being present and -
2 the rim off1 with the cavity according to the invention, which is filled with a sealing compound.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are merely of a schematic nature and are only used for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference symbols.
In
Das Felgenbettbauteil
Die Schraube
Die Schraube
Es gibt eine Befüllöffnung
In
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Felgerim
- 22
- FelgenbettbauteilRim bed component
- 33
- RadsternWheel star
- 44th
- Schraubescrew
- 55
- Hohlraumcavity
- 66th
- Oberflächesurface
- 77th
- SacklochBlind hole
- 88th
- DurchgangslochThrough hole
- 99
- BefüllöffnungFilling opening
- 1010
- KontrollöffnungControl opening
- 1111
- PunktsymmetrieliniePoint symmetry line
- 1212th
- DichtmasseSealant
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- WO 2015/106760 A1 [0002]WO 2015/106760 A1 [0002]
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- WO 2019/201399 A1 [0002]WO 2019/201399 A1 [0002]
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