KR20140054356A - 자동차용 휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 및 또한 림 스타(9) 또는 휠 디스크를 수용하기 위한 림 테이프(7)를 지닌 휠 바디(3)를 포함하는 자동차용 휠로서, 림 스타(9) 또는 휠 디스크 내에는 자동차 상의 네이브(nave)에 휠을 고정하는 고정 수단을 위한 관통 개구부(13)가 형성되고, 휠(1)은 중합체 재료로부터 제조되며, 림 테이프(7) 내에는 강화를 위한 하나 이상의 강화 부재(29; 33)가 수용되는 것인 자동차용 휠에 관한 것이다.

Description

자동차용 휠{WHEEL FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 타이어 및 또한 림 스타 또는 휠 디스크를 수용하기 위한 림 테이프를 지닌 림(rim)을 포함하는 자동차용 휠로부터 진행하며, 여기서 자동차 상의 네이브(nave)에 휠을 고정하는 고정 수단을 위한 관통 개구부는 림 스타 내에 또는 휠 디스크 내에 형성되고, 휠은 중합체 재료(물질)로부터 제조된다.

현재, 자동차용 휠은 금속 무질로부터, 보통 스틸 또는 알루미늄으로부터 제조된다. 그 휠은 일반적으로 자동차 상의 휠 마운팅, 보통 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크에, 구형 머리 나사 또는 원뿔형 머리 나사에 의해 고정된다. 결과로서, 휠은 마운팅에 대하여 압착되고, 자동차 구동에서 휠로의 힘 전달은 휠과 휠 마운팅 상의 휠의 접촉 면적 간의 마찰에 의해 발생된다.

자동차의 연료 소모를 감소시키기 위해서, 그리고 결과적으로 에너지를 절약하기 위해서, 자동차의 무게를 감소시키는 것이 의도된다. 이 목적을 위해서, 예를 들어 낮은 중량의 물질로부터, 예를 들어 플라스틱으로부터 가능한 많은 자동차의부품을 제조하고 현행 사용된 금속 물질을 플라스틱으로 대체하는 것이 시도되고 있다.

섬유 강화 플라스틱으로부터 자동차용 휠을 제조하는 것은 이미 DE-U 297 06 229호로부터 공지되어 있다. 그러나, 휠에 전달되는 큰 힘 때문에, 휠의 플라스틱은 크리이프 경향을 갖고 있는데, 이는 휠의 변형을 유발할 수 있다. 여기서, 섬유 강화조차도 일반적으로 크리이프 및 관련된 변형을 방지하기에 충분하지 않다. 게다가, 크리이프 경향에 대하여 충분한 강도를 보장하는 섬유 비율이 너무 높은 것은, 림을 제조하는 물질이 너무 부서지기 쉽고 결과적으로 자동차 운전 중에 일어나는 하중을 견디어 내지 못하는 작용을 갖는다. 이는 림 내의 균열에 의해 입증되고, 예를 들면 그것은 파열을 유발할 수 있다.

플라스틱 물질로 제조된 휠은 역시 마찬가지로 DE-A 42 23 290호로부터 공지되어 있다. 여기서, 복합 합성 수지 휠이 2 이상의 부분 주조물(partial casting)과 함께 접합되어 단일 구조 유닛을 형성하게 된다. 여기서, 부분 주조물 중 적어도 하나는 장 섬유에 의해 강화된 합성 수지를 열 경화성 합성 수지를 포함하고 나머지 부분 주조물은 금속 및/또는 섬유 강화 플라스틱을 포함한다. 여기서, 그것은 부분 주조물 중 하나가 림 테이프 또는 림 테이프의 부분이고 제2 부분 주조물이 림 스타 또는 휠 디스크인 경우가 일반적이다. 림 테이프와 휠 디스크 또는 림 스타의 분리는 휠 상에 작용하는 힘이 그 연결 부위에서 전달되어야 하고 이 경우 약한 지점이 추가 연결에 의해 생성될 수 있다는 추가적인 단점을 갖는다.

본 발명의 목적은 금속 물질로 제조된 휠을 기초로 하는 구성물에 필적하는 구성물을 보유하고 자동차의 연속 작동에 충분한 안정성을 보유하는 자동차용 휠을 제공한 것이다.

그 목적은 타이어 및 또한 림 스타 또는 휠 디스크를 수용하기 위한 림 테이프를 지닌 림(rim)을 포함하는 자동차용 휠에 의해 달성되고, 여기서 자동차 상의 네이브에 휠을 고정하는 고정 수단을 위한 관통 개구부는 림 스트 내에 또는 휠 디스크 내에 형성되고, 휠은 중합체 재료(물질)로부터 제조되며, 하나 이상의 강화 부재는 강화를 위해 림 테이프 내에 수용된다.

림 테이프 내의 강화 부재는 휠의 실제 림을 추가로 강화하고 이는 결과적으로 중합체 재료로부터 제조된 휠의 보다 높은 안정성을 유도한다. 림 테이프 내의 강화 부재는, 내부 및 외부 림 플랜지, 험프, 림 소울더 및 림 웰을 포함하는 실제 힘이 고 하중에 처하게 될 때, 중합체 재료로 제조된 휠이 손상되는 것을 방지한다. 그러한 실제 림의 고 하중은, 예를 들어 타이어가 휠 상에 잡아당겨져 채워될 때 그리고 게다가 휠의 작동 동안, 예를 들면 포트홀의 결과로서 운전 동안, 충격이 연석에 의해 이루어질 때, 또는 하중 조건, 예컨대 연석을 횡단하는 것에서 일어난다.

하나 이상의 강화 부재는 림 테이프의 전체 폭에 걸쳐 형성될 수 있다. 대안으로, 또한 하나 이상의 강화 부재를 사용하여 특히 고 하중에 처하게 되는 영역만을 강화시키는 것도 가능하다. 따라서, 예를 들면 림 웰 및 림 소울더를 비롯한 내부 플랜지에서 외부 플랜지에 이르는 영역이 강화되는 것이 가능하거나, 또는 내부 및 외부 플랜지 및/또는 외부 플랜지 및/또는 내부 플랜지 간의 개별 영역만이 인레이드 강화 부재에 의해 강화되는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 열경화성 또는 열가소성 물질이 휠을 위한 물질로서 사용된다. 이 물질은 충전된 상태 또는 비충전된 상태로 사용될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 충전된 중합체가 사용된다.

예를 들면, 중합체로서 적합한 것으로는 천연 및 합성 중합체 또는 이의 유도체, 천연 수지 및 합성 수지 및 이의 유도체, 단백질, 셀룰로즈 유도체 등이 있다. 이들은 화학적 또는 물리적 경화, 예를 들면 공기 경화, 방사선 경화 또는 온도 경화될 수 있지만, 반드시 그와 같이 물리적 또는 화학적 경화되어야 하는 것은 아니다.

단독중합체와는 별도로, 공중합체 또는 중합체 블렌드가 또한 사용될 수도 있다.

바람직한 중합체로는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌); ASA(아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트); 아크릴화 아크릴레이트; 알키드 수지; 알킬렌 비닐아세테이트; 알킬렌-비닐아세테이트 공중합체, 특히 메틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 비닐아세테이트, 부틸렌 비닐아세테이트; 알킬렌-비닐클로라이드 공중합체; 아미노 수지; 알데히드 및 케톤 수지; 셀룰로즈 및 셀룰로즈 유도체, 특히 히드록시알킬 셀룰로즈, 셀룰로즈 에스테르, 예컨대 아세테이트, 프로피오네이트, 부티레이트, 카르복시알킬 셀룰로즈, 셀룰로즈 니트레이트; 에폭시 아크리렐이트; 에폭시 수지; 변성 에폭시 수지, 예를 들면 이작용성 또는 다작용성 비스페놀 A 또는 비스페놀 F 수지, 에폭시 노볼락 수지, 브롬화 에폭시 수지, 고리지방족 에폭시 수지; 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에테르, 비닐 에테르, 에틸렌-아크릴산 공중합체; 탄화수소 수지; MABS(아크릴레이트 단위를 포함하는 투명 ABS); 멜라민 수지; 말레산 무수물 공중합체; (메트)아크릴레이트; 천연 수지; 콜로포니 수지(colophony resin); 쉘락; 페놀 수지; 폴리에스테르; 폴리에스테르 수지, 예컨대 페닐에스테르 수지; 폴리설폰(PSU); 폴리에테르 설폰(PESU); 폴리페닐렌 설폰(PPSU); 폴리아미드; 폴리이미드; 폴리아닐린; 폴리피롤; 폴리부틸렌 테레프탈레이트(FBT); 폴리카르보네이트(예를 들어, Makrolon(등록상표), Bayer AG); 폴리에스테르 아크릴레이트; 폴리에테르 아크릴레이트; 폴리에틸렌; 폴리에틸렌 티오펜; 폴리에틸렌 나프탈레이트; 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG); 폴리프로필렌; 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA); 폴리페닐렌 옥사이드(PPO); 폴리옥시메틸렌(POM); 폴리스티렌(PS); 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 폴리테트라히드로푸란; 폴리에테르(예를 들면, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜); 폴리비닐 화합물, 특히 폴리비닐클로라이드(PVC), PVC 공중합체, PVdC, 폴리비닐아세테이트 및 이의 공중합체, 임의로 부분 가수분해된 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리비닐 에테르, 용액 및 분산액 뿐만 아니라 공중합체인 폴리비닐 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트 및 폴리스티렌 공중합체; (조도화 또는 비조도화된) 폴리스티렌; 이소시아네이트에 의해 가교 또는 미가교된 폴리우레탄; 폴리우레탄 아크릴레이트; 스티렌 아크릴로니트릴(SAN); 스티렌-아크릴 공중합체; 스티렌-부타디엔 블록 공중합체(예를 들어, Styroflex(등록상표) 또는 Styrolux(등록상표)(BASF SE), K-RESIN(상표명)(TPC); 단백질, 예를 들면 카제인; SIS; 트리아진 수지, 비스말레이미드-트리아진 수지(BT), 시아네이트 에스테르 수지(CE) 또는 알릴화 폴리페닐렌 에테르(APPE)가 있다. 게다가, 2 이상의 중합체로 된 블렌드가 사용될 수 있다.

특히 바람직한 중합체로는 아크릴레이트, 아크릴레이트 수지, 셀룰로즈 유도체, 메타크릴레이트, 메타크릴레이트 수지, 멜라민 및 아미노 수지, 폴리알킬렌, 폴리이미드, 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 예를 들면 이작용성 또는 다작용성 비스페놀 A 및 비스페놀 F 수지, 에폭시 노볼락 수지, 브롬화 에폭시 수지, 고리지방족 에폭시 수지; 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에테르, 시아네이트 에스테르, 비닐 에테르, 페놀 수지, 폴리이미드, 멜라민 수지 및 아미노 수지, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리비닐 아세틸, 폴리비닐 아세테이트, 폴리스티렌, 폴리스티렌 공중합체, 폴리스티렌 아크릴레이트, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트, 폴리옥시메틸렌, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리페닐렌 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 알킬렌 비닐아세테이트 및 비닐클로라이드 공중합체, 폴리아미드, 셀룰로즈 유도체 뿐만 아니라 이의 유도체 뿐만 아니라 이의 공중합체, 및 이들 중합체 중 2 이상으로 된 블렌드가 있다.

특히 바람직한 중합체로는 폴리아미드, 예를 들면 폴리아미드 4, 폴리아미드 6, 폴리아미드 7, 폴리아미드 8, 폴리아미드 9, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 46, 폴리아미드 66, 폴리아미드 69, 폴리아미드 610, 폴리아미드 612, 폴리아미드 613, 폴리아미드 1212, 폴리아미드 1313, 폴리아미드 6T, 폴리아미드 9T, 폴리아미드 MXD6, 폴리아미드 6l, 폴리아미드-6-3-T, 폴리아미드 6/6T, 폴리아미드 6/66, 폴리아미드 6/12, 폴리아미드 66/6/610, 폴리아미드6l/6T, 폴리아미드 PACM 12, 폴리아미드 6l/6T/PACM, 폴리아미드 12/MACMI, 폴리아미드 12/MACMT 또는 폴리아미드 PDA-T, 바람직하게는 폴리아미드 46, 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 66, 폴리아미드 66/6, 폴리아미드 6/10, 폴리아미드 6/12 뿐만 아니라 부분 방향족 폴리아미드, 예를 들면 6T/6, 6T/66, 6T/6I, 폴리프로필렌, 폴리설폰, 폴리에테르 설폰, 폴리페닐렌 설폰, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 뿐만 아니라 이들의 블렌드가 있다.

통상적인 첨가제, 예를 들면 가소제, 가교제, 충격 조절제 또는 난연제가 개별 중합체와 혼합될 수 있다.

중합체 재료는 강화되는 것이 바람직하다. 특히, 중합체 재료는 섬유 경화되는 것이 바람직하다. 강화에 통상적이고 해당 기술 분야의 당업자에게 공지되어 있는 임의의 섬유가 그 강화에 사용될 수 있다. 적합한 섬유로는 예를 들면 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 현무암 섬유(basalt fiber), 금속 섬유, 광물 섬유, 또는 티탄산칼륨 섬유가 있다. 이들 섬유는 단섬유, 장섬유 또는 연속 섬유의 형태로 사용될 수 있다. 이들 섬유는 또한 중합체 재료 중에 배향될 수 있거나, 또는 임의대로 정렬될 수 있다. 그러나, 특히 연속 섬유가 사용될 때, 배향된 정렬이 보통이다. 이러한 경우, 그 섬유는 예를 들면 개별 섬유, 섬유 스트랜드, 매트, 제직 또는 편직된 구조, 또는 로빙(roving)의 형태로 사용될 수 있다. 섬유가 로빙으로서 또는 섬유 매트로서 연속 섬유의 형태로 사용된다면, 그 섬유는 보통 모울드 내에 배치되고 이어서 중합체 물질에 의해 캡슐화된다. 이러한 방식으로 제조된 휠 바디는 단층화 또는 복층화된 구성물일 수 있다. 복층화된 구성의 경우에서, 개별 층의 섬유는 각각의 경우 동일 방향으로 배향될 수 있거나, 또는 개별 층의 섬유는 서로에 대하여 -90° 내지 ＋90°의 각도에서 회전된다.

본 발명의 내용 내에서, 단섬유는 5 mm 미만의 그래뉼내 길이를 갖는 섬유를 의미하는 것으로 이해된다. 장섬유는 5 내지 30 mm의 범위, 바람직하게는 7 내지 20 mm의 범위에 있는 길이를 갖는 그래뉼로 존재하는 섬유이다. 그 그래뉼을 가공함으로써, 장섬유는 일반적으로 짧아지므로, 완성된 부품에서 그러한 섬유는 0.1 mm 내지 사용되는 그래뉼의 최대 치수 이하의 영역 내에 있는 범위일 수 있는 길이를 일반적으로 갖는다. 통상적으로 사용된 그래뉼 크기의 경우, 최대 길이는 12 mm 이하의 범위에 있다. 보다 큰 치수를 갖는 그래뉼의 경우, 섬유의 최대 길이는 또한 그러한 값 이상에 존재할 수도 있다.

장섬유가 사용되는 것이 바람직하다. 장섬유가 사용된다면, 그 섬유는 보통 경화 전에 중합체 물질과 혼합된다. 휠 바디의 주요 바디가, 예를 들면 압출, 주입 성형 또는 주조에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게는, 전체 휠 바디는 주입 성형 또는 주조에 의해 제조된다. 장섬유는 일반적으로 휠 바디 내에 임의로 정렬된다. 휠 바디가 주입 성형 공정에 의해 제조된다면, 장섬유는 모울드 내로 주입 노즐을 통해 주입되는 섬유를 포함하는 중합체 화합물에 의해 배향될 수 있다. 중합체 화합물 중의 섬유의 비율은 30 내지 70 중량%인 것이 바람직하고, 45 내지 65 중량%인 것이 특히 바람직하다.

추가의 실시양태에서, 중합체 재료는 단섬유와 장섬유의 혼합물을 포함한다 이러한 경우, 전체 섬유 비율 중 장섬유의 비율은 5 내지 95 중량%이고, 이에 따라 단섬유의 비율은 95 내지 5 중량%인 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 전체 섬유 비율을 기준으로 장섬유의 비율은 15 내지 85 중량%의 범위 내에 있고, 이에 따라 단섬유의 비율은 85 내지 15 중량%의 범위 내에 있다.

섬유 이외에도, 플라스틱 물질은 또한 해당 기술 분야의 당업자에게 공지되오 있고 강직도 및/또는 강도를 증가시키는 효과를 보유하는 임의의 다른 충전제를 포함할 수도 있다. 그 충전제는 무엇보다도 특히 선호 방향 없이 임의 원하는 입자도 포함한다. 그러한 입자는 일반적으로 구상, 판 형상 또는 실린더 형상이다. 이러한 경우, 입자의 실제 형태는 이상화된 형태로부터 벗어날 수 있다. 따라서, 특히 구상 입자는 실제로 예를 들면 액적 형상 또는 판 형상일 수도 있다.

섬유 이외에도, 사용되는 강화 물질로는, 예를 들어 흑연, 백악, 탈크 및 나노 척도 충전제가 있다.

유리 섬유 및 탄소 섬유가 강화를 위해서 특히 바람직하게 사용된다. 유리 섬유 강화 폴리아미드가 림을 제조하는 물질로서 특히 바람직하다.

폴리아미드가 강화에 사용된다면, 소위 폴리아미드 RIM 공정에 의해 림을 제조하는 것이 가능하다. 이를 위해서, 연속 섬유가 모울드 내에 배치되고, 단량체 용액에 의해 함침된다. 이어서, 그 단량체 용액은 경화되어 중합체를 생성하게 된다.

본 발명의 하나의 실시양태에서, 림 테이프는 코드의 형태로 존재하는 강화 부재에 의해 강화되고, 림 테이프 내에서 원주 방향으로 수용된다. 이에 대하여, 각각의 경우 개별 코드를 림 원주의 길이로 제공하고 복수의 코드를 강화로서 평행하게 박아 넣은 것이 가능하다. 대안으로, 또한 하나의 코드를 사용하여 그것을 강화하고자 하는 림 테이프의 영역 내에 나선형으로 박아 넣은 것도 가능하다.

본 발명의 내용에서, 용어 "코드(cord)"는 함께 꼰 섬유 또는 와이어로 구성되고 인장력을 전달하도록 의도되는 세장형(elongate)의 유연한 탄성 부재를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

보다 용이한 취급을 보장하기 위해서, 예를 들어, 또한 코드를 서로 연결하여 축 방향으로 배향된 필라멘트에 의한 직물을 형성시킴으로써, 강화 부재를 우선 형성시키는 것도 또한 가능하다. 이어서, 그 직물은 휠을 제조하기 위한 모울드 내로 용이하게 삽입될 수 있다. 코드를 서로 연결하는 추가 대안은 그 코드를 중합체 화합물로 봉입하는 것이다. 이에 대하여, 또한 코드를 단량체 매스로 함침시킴으로써, 예를 들면, 코드가 휠을 제조하기 위한 모울드 내로 삽입될 수 있도록 코드가 휠의 형상을 갖게 한 후, 중합체 물질을 경화시키는 것도 가능하다. 중합체 물질의 경화의 결과로서, 코드는 원하는 형상을 나타낸다.

코드가 제조되는 물질로서 적합한 것으로는 예를 들면 금속, 예컨대 강철, 티탄 또는 알루미늄; 아라미드, 탄소, 유리, 셀룰로즈, 현무암, 광물, 붕소, 티탄산칼륨 또는 플라스틱 또는 이들의 조합이 있다,

특히 바람직하게, 금속, 유리, 탄소 또는 폴리아미드가 코드에 사용된다.

플라스틱이 코드용 물질로서 사용된다면, 폴리아미드, 폴리올레핀, 액정 폴리에스테르(LCP) 및 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE)이 특히 적합하다.

대안적인 실시양태에서, 강화 부재는 림 테이프의 형상과 일치된 인서트이다. 그러한 인서트의 폭은 강화가 확대되도록 의도된 것보다 원하는 폭의 기초로 선택된다. 게다가, 또한 적당한 인서트를 림 테이프의 단면 기하구조 또는 단면 기하구조의 부분에 일치시키는 것도 가능하다. 이러한 경우, 림의 기하구조에 적절히 일치된 인서트가 제조 동안 강화를 위해 림 내로 삽입된 후, 휠을 제조하기 위해 중합체 물질로 주입 성형함으로써 캡슐화된다.

금속 시트 또는 유기 시트는, 예를 들면 강화에 사용된 인서트로서 사용될 수 있다. 또한, 금속, 강화 중합체 또는 세라믹으로 제조된 링을 휠의 림을 강화시키기 위해 인서트로서 사용하는 것도 가능하다.

인서트가 금속 시이트라면, 후자는 원하는 인서트의 원하는 정도에 해당하는 원하는 폭 및 주어진 길이로 절단되는 것이 바람직하다. 이어서, 금속 시이트는 링을 형성하도록 형상화되고 임의로 림 테이프의 단면 기하구조에 일치된다.

유기 시이트가 강화를 위해 사용된다면, 우선적으로 이미 경화된 유기 시이트를 사용하는 것이 가능하고, 그 유기 시이트를 열의 존재 하에 원하는 형상으로 유도하는 것이 가능하다. 대안으로, 또한 휠을 제조하는 공정 동안 완제된 유기 시이트를 형성하도록 경화되는 강화용 반제품을 사용하는 것도 가능하다.

본 발명의 내용 내에서, 유기 시이트는 섬유 강화 평면 중합체 부품을 의미하는 것으로 이해된다. 여기서, 섬유 강화는 연속 섬유에 의해 제공된다. 여기서, 그 섬유는 섬유의 일차원, 이차원 또는 삼차원 정렬을 지닌 레이드 스크림 직물, 직물, 루프 형성 편물, 루프 느슨한 편물 또는 브레이드된 직물(braided fabric)의 형태로 존재할 수 있다. 이에 대하여, 일차원 분류는 개별 연속 섬유가 서로 평행하게 배향된다는 것을 의미한다. 2차원 정렬은 섬유가 제1 방향에서 서로 평행하고 섬유가 제1 방향에 대하여 회전된 제2 방향에서 배향된다는 것을 의미한다. 여기서, 섬유는 서로에 대하여 45 내지 90°의 범위에서, 특히 90°에서 회전되는 것이 바람직하고, 이 경우 90°의 각도는 섬유의 배치의 결과로서 야기할 수 있는 작은 편차도 포함한다. 삼차원 정렬에서, 섬유는 또한 다른 섬유 방향에 수직인 부분에 따라 연장하면서 추가적으로 존재한다.

이어서, 섬유는 열가소성 또는 열경화성 중합체 매트릭스에 의해 캡슐화된다. 열가소성 중합체가 사용된다면, 중합체 물질이 가열에 의해 경화되는 후에 유기 시이트를 계속 형상하고 이어서 상기 유기 시이트를 형상화하는 것도 가능하다. 열경화성 중합체 매트릭스가 사용된다면, 유기 시이트를 원하는 형상으로 미리 형상화하는 것이 필요한데. 후속적인 형성이 더 이상 불가능하다.

유기 시이트용 반제품을 제조하기 위해서, 더구나, 섬유를 단량체 용액으로 함침시키고 그 단량체 용액만을 후속 공정 단계에서 경화시키는 것이 유리하다. 이에 관하여, 개별 섬유의 제1 연결을 얻기 위해서 예비 가교를 수행하는 것이 가능하다.

플라스틱으로 제조된 인서트가 강화에 사용하도록 의도된다면, 이는 예를 들어 주입 성형 공정에 의해, 주입-압축 성형 공정에 의해, 블로우잉 성형 공정에 의해 또는 폴리아미드 RIN 공정에 의해 제조될 수 있다. 폴리아미드 RIM 공정의 경우, 단량체 용액이 모울드 내로 도입되고 그 모울드 내에서 경화된다.

또한, 플라스틱이 강화 부재로서 사용되는 인서트용 물질로서 사용된다면, 마찬가지로 플라스틱을 강화시키는 것이 바람직하다. 이에 대하여, 단섬유, 장섬유 또는 연속 섬유를 사용하는 것이 가능하다. 인서트용 플라스틱을 강화시키는데 장섬유 또는 연속 섬유를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

림 테이프 내에 배치된 링이 강화에 사용된다면, 링은 금속, 강화 중합체, 유기 시이트 또는 세라믹으로부터 제조될 수 있다. 이에 관하여, 유기 시이트와 대조적으로, 강화 중합체는 단섬유 또는 장섬유에 의해 강화된 중합체를 의미하는 것으로 이해된다.

금속으로 제조된 링이 사용된다면, 링은 예를 들어 굽힘에 의해 금속 시이트로부터 형상화될 수 있다. 대안으로, 예를 들어 또한 링을 주조하거나 단조하는 것도 가능하다. 세라믹으로 제조된 링이 사용된다면, 링은 보통 주조 및 후속 연소에 의해 제조된다. 인서트가 강화 중합체로 제조된 고리를 포함한다면, 예를 들면 와와인딩 공정, 예를 들어 열경화성 와인딩(winding), 습식 와인딩 또는 열가소성 와인딩에서, 테이프 레잉 공정, 예를 들면 열경화성 테이프 레잉(laying) 또는 열가소성 테이프 레잉에서, 폴리아미드 RIN 공정에서, 프레싱 공정에서, 주입 성형 공정에서, 주입 압축 성형 공정에서, 압출 공정에서, 수지 주입(injection) 공정에서, 수지 투입(infusion) 공정에서 또는 블로우잉(blowing) 성형에서 링을 제조하는 것이 가능하다.

추가 실시양태에서, 인서트는 연속 섬유에 의해 강화된 중합체로 제조된 링을 포함하고, 그 링은 제직(weaving) 공정에서, 편직(knitting) 공정에서, 브레이딩(braiding) 공정에서, 또는 섬유 침착(deposition) 공정, 예를 들면 조정된 섬유 배치 및 후속 수지 투입(infusion) 공정에서 또는 후속 수지 주입(injection) 공정에서 또는 후속 폴리아미드 RIM 공정에서 제조된다.

특히 바람직하게는, 금속은 인서트용 또는 링용 물질로서 사용된다. 적합한 금속으로는 예를 들면 스틸, 티탄, 알루미늄 또는 마그네슘이 있다.

자동차 상의 네이브에 휠을 장입하기 위해서, 관통 개구부가 강화된다면, 그것이 또한 바람직하다. 관통 개구부는 예를 들어 고정 수단을 수용하기 위한 관통 개구부가 각각 금속 또는 세라믹으로 제조된 슬리브를 수용하고 휠의 중합체 재료에 직접식으로(positively) 연결된다는 점에서 강화될 수 있다. 그 슬리브는 휠이 높은 작용력 때문에 관통 개구부의 영역에서 크리이프 현상을 갖게 되고 그 결과로서 변형되는 상황을 피하게 된다.

관통 개구부에서 안정성을 위해 사용된 슬리브는 휠의 중합체 재료에 직접식으로 연결되는 것이 바람직하다. 금속 또는 세라믹으로 제조된 슬리브의 직접식(positive) 연결은, 휠의 제조 동안, 우선 슬리브가 모울드 내에 배치되고, 이어서 그 슬리브가 휠 바디를 위한 중합체 물질에 의해 주입 성형으로 캡슐화된다는 점에서 달성된다.

슬리브용 금속으로서는, 예를 들면 알루미늄, 티탄 또는 마그네슘이 적합하고, 또한 그 금속은 혼합물로서 또는 합금의 형태로 존재하는 것도 가능하다. 철이 사용된다면, 그것은 스틸의 형태로 사용되는 것이 바람직하다. 대안으로, 슬리브는 또한 주조된 철 부품으로서 제조될 수도 있고 이러한 경우, 그 철은 주조된 스틸 및 회색 주조된 철의 형태 둘 다로 사용될 수 있다.

슬리브가 제조될 수 있는 적합한 세라믹으로는 예를 들면 알루미늄 산화물 또는 규소 산화물을 기초로 한 세라믹이 있다.

고정 수단을 수용하기 위한 관통구에서 수용되는 슬리브의 사용에 대한 대안으로서, 또한 네이브의 영역에서 림 스타 또는 휠 디스크에 연결되어 있는 어답터를 제공하는 것도 가능하고, 그 어답터는 림 스타 또는 휠 디스크의 영역에서 함몰부에 맞물리는 돌기부를 보유한다. 이어서, 그 휠은 어답터에 의해 자동차의 차축(axle)에 고정된다. 어답터는 자동차 차축 상의 휠 마운팅에 의해 한 부분에서 형성될 수 있거나, 또는 분리 부분일 수 있으며, 이러한 경우, 어답터는 휠에 의해 하나의 부분에서 형성될 수 있고, 자동차 차축 상의 휠 마운팅과 접촉 상태로 있는 하나 이상의 면적을 갖는다. 어답터는 슬리브에 대한 상기 기술된 바와 같은 동일 금속으로부터 제조될 수 있다. 대안으로, 또한 세라믹으로부터 어답터를 제조하는 것도 가능하다.

힘 전달을 위해서, 그 어답터는 림 스타 또는 휠 디스크 내의 함몰부에서 돌기부에 맞물리는 돌기부를 갖는다. 휠 상의 함몰부에서 맞물리는 돌기부의 결과로서, 어떠한 힘도 마찰에 의해 휠에 직접 전달되지 않고, 고정 수단의 영역에서 크리이프에 의해 야기된 휠의 변형은 휠의 기능에 더 이상 유해하지 않을 정도로 감소된다.

휠은 주입 성형 또는 주조 공정에 의해 제조되는 것이 바람직하고, 강화 부재용 중합체 물질은 중합체 물질이 주입되거나 붓기 전에 각각 모울드 내에 배치된다.

본 발명의 실시예는 도면에 예시되어 있고, 후술하는 설명에서 보다 상세히 설명된다.

도 1은 제1 실시양태에서 림 테이프의 강화를 구비한 자동차의 휠을 관통하는 섹션을 도시한 것이다.

도 2는 제2 실시양태에서 림 테이프의 강화를 구비한 자동차의 휠을 관통하는 섹션을 도시한 것이다.

도 3은 제3 실시양태에서 림 테이프의 강화를 구비한 자동차의 휠을 관통하는 섹션을 도시한 것이다.

도 4는 제4 실시양태에서 림 테이프의 강화를 구비한 자동차의 휠을 관통하는 섹션을 도시한 것이다.

도 1은 제1 실시양태에서 림 테이프의 강화를 구비한 자동차의 휠을 도시한 것이다.

여기서 도시된 실시양태에서, 자동차용 휠(1)은 휠 바디(3) 및 캡(5)을 포함한다. 그러나, 대안적인 실시양태에서, 또한 휠(1)은 휠 바디(3)만을 포함하고 캡을 보유하지 않는 것도 가능하다. 더구나, 또한 캡이 휠 바디(3)의 각 사이드에 제공될 수도 있다.

본 발명에 따르면, 휠 바디(3)는 중합체 재료로부터 제조된다. 휠 바디(3)의 충분히 큰 안정성을 얻기 위해서, 중합체 재료가 강화되는 것이 바람직하다. 단섬유, 장섬유 또는 연속 섬유의 형태로 존재하는 섬유가 강화에 사용될 수 있다. 장섬유의 사용이 바람직하다. 상기 기술된 바와 같이 열가소성 또는 열경화성 중합체가 휠 바디(3)를 위한 중합체 재료로서 적합하다.

휠 바디(3)는 타이어 및 림 스타(9)를 수용하기 위한 림 테이프(7)를 포함한다. 관통구(13)는 림 스타(9) 내에 이루어져 있고, 관통구를 관통하여, 휠 바디(3)을 고정하는 고정 수단을 자동차 차축 상에서, 보통 브레이크 드럼 또는 브레이크 디스크 상에 안내하는 것도 가능하다.

바람직하게는, 관통구(13)는 슬리브(15)를 수용하는 것이 바람직하다. 그 슬리브(15)는 삽입된 고정 수단의 결과로서 휠 바디(3)에 대한 손상을 피하기 위해서, 관통구(13)의 영역에서 추가적인 안정화 작용을 한다. 슬리브는 보통 금속 또는 세라믹으로부터 제조되고, 그 슬리브(15)가 휠 바디(3)에 직접식으로 연결되도록 휠 바디(3)의 제조 동안 주조되는 것이 바람직하다. 슬리브(15) 이외에도, 또한 휠(1)의 어셈블리를 위한 접촉 표면을 형성하는 인서트(16)를 제공하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 분리 부품으로서 인서트(16) 및 슬리브(15)를 제공하거나, 또는 인서트(16)와의 하나의 피스로 슬리브(15)를 형성시키는 것도 가능하다.

휠 바디(3)를 자동차 차축에 고정하기 위해서, 예를 들어, 휠 볼트(17)가 적합한 고정 수단으로서 사용된다. 휠 볼트(17)는, 예를 들어 휠이 손상된다면 또는 타이어를 교체할 필요가 있다면, 휠이 용이하게 해체될 수 있도록, 휠 바디(3)가 자동차 차축에 탈착 가능하게 연결된다.

림 테이프(7)는 보통 외부 림 웰(19)을 포함한다. 그의 외부 엣지에서, 외부 림 웰(19)은 림 플랜지(21)에 의해 종결된다. 림 플랜지(21)는 휠(1) 상에 잡아 당겨지는 타이어의 마운팅 작용을 한다. 이에 대하여, 그 타이어는 외부 사이드에 의해 림 플랜지(21)에 대하여 압착된다.

튜브리스 타이어가 사용된다면, 또한 운전 동안 부과된 압력의 결과로서 타이어의 내향 변위를 피하는 것도 반드시 필요하다. 이를 위해서, 외부 림 웰(19)은 일명 험프(23)을 보유한다. 이로써, 잡아 당겨진 타이어의 사이드 웰은 림 플랜지(21)와 험프(23) 사이에 고정되고, 그 험프(23)는 타이어 웰의 내부 사이드에 대하여 보유된다.

캡이 제공된다면, 그 캡은 휠(1)을 추가로 안정화하기 위해 사용될 수 있고, 대안적으로 또는 추가적으로 또한 디자인 부재로서도 사용될 수 있다. 이를 위해서, 캡을 임의 원하는 형상으로 형성시키는 것이 가능하다. 캡(5)이 적절히 설계된다면, 게다가 또한 상기 캡이 자동차의 공기역학을 개선하는데 사용되는 것도 가능하다.

캡(5)이 사용된다면, 그것은 휠 바디(3)에 간접식(non-postively)으로, 직접식(positively)으로 또는 일체식(integrally)으로 연결될 수 있다. 여기서 도시된 실시양태에서, 캡(5)은 휠 바디(3)에 직접식으로 연결된다.

캡(5)과 휠 바디(3) 간의 가능한 직접식 연결로는, 예를 들면 접착 결합 또는 용접이 있다. 적합한 간접식 연결로는 예를 들면 스크류 연결, 리벳 연결 또는 클립에 의한 연결이 있다.

림 테이프(7)의 충분한 안정성을 얻기 위해서, 림 테이프(7)는 본 발명에 따라 강화된다. 도 1에 도시된 실시양태에서, 코드(29)는 림 플랜지(21)의 영역 및 험프(23)의 영역에서 각각의 경우 림 테이프(7)에서의 강화를 위해 림 테이프(7) 내에 배치된다. 여기서, 코드(29)가 필라멘트(31)와 혼합 제직될 수 있으므로 직물 구조를 형성하게 된다.

코드에 적합한 물질로는 예를 들면 금속, 예컨대 알루미늄, 티탄, 철, 특히 스킬, 아라미드, 유리, 현무암, 탄소, 붕소, 티탄산칼륨, 광물, 셀룰로즈 또는 림 테이프(7)가 제조되는 중합체보다 더 넓은 강도를 지닌 중합체가 있다. 강화용 코드가 제조될 수 있는 중합체로는 예를 들면 폴리아미드, 폴리올레핀, 액정 폴리에스테르(LCP) 및 초-고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE)이 있다.

특히 바람직하게는, 금속, 특히 스틸 코드로 제조된 코드(29)가 강화에 사용된다.

필라멘트가 제조될 수 있는 임의의 원하는 물질로는 코드(29)를 제직하는 필라멘트(31)를 위한 물질로서 적합할 수 있다. 적합한 물질로는, 예를 들면 합성 섬유, 예컨대 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 비스코스 섬유 또는 폴리에틸렌 섬유, 또는 그외 천연 섬유, 예컨대 울 섬유, 셀룰로즈 섬유 또는 면 섬유가 있다. 게다가, 또한 필라멘트(31)용 물질로서 금속을 사용하는 것도 가능하다.

도 1에 도시된 실시양태에서, 림 테이프(7)는 림 플랜지(21)의 영역 및 험프(23)의 영역에서만 강화된다. 림 테이프(7)는 중앙 영역에서 강화되지 않는다. 여기서, 강화는 림 테이프(7) 상에 잡아 당겨져 있는 타이어의 지지 영역에서 림 테이프(7)를 강화시키는 작용을 한다.

도 2는 제2 실시양태에서 자동차용 휠(1)을 도시한 것이다.

도 1에 도시된 실시양태와 대조적으로, 림 테이프(7)의 강화는 도 2에 도시된 실시양태에서 중단되지 않지만, 대신 전체 림 테이프(7)는 전체 축 폭에 걸쳐 강화된다. 강화는 마찬가지로 코드(29)를 사용함으로써 제공되고, 그 코드는 필라멘트(31)와 혼합 제직될 수 있어서 직조된 구조를 형성하게 된다.

자동차용 휠에 대한 추가 실시양태가 도 3에 도시되어 있다.

도 3에 도시된 실시양태에서, 타이어가 강화되어 있는 림 테이프(7) 상에 배치되어 있는 림 플랜지(21) 및 험프(23)의 영역만이 존재한다. 그러나, 도 3에서 도시된 실시양태에서의 강화는 림 테이프(7) 내의 원주 방향에서 이어지는 코드에 의해 제공되는 것이 아니라, 그 대신 환형 강화 부재(33)에 의해 제공된다. 여기서, 그 환형 강화 부재(33)가 림 테이프(7)의 윤곽에 적합하게 될 수 있다.

환형 강화 부재(33)에 적합한 물질의 예로는, 예를 들면 금속, 예컨대 알루미늄, 티탄 또는 철, 예컨대 스틸이 있으며, 또한 유기 시이트가 사용된다. 이러한 경우, 유기 시이트는 연속 섬유에 의해 강화된 중합체 재료를 의미하는 것으로 이해된다.

도 4에 도시된 실시양태에서, 림 테이프는 마찬가지로 환형 강화 부재(33)에 의해 강화된다. 도 4에 도시된 실시양태에서, 환형 강화 부재(33)는 림 테이프(7)의 전체 차축 폭에 걸쳐 연장된다. 또한, 도 4에 도시된 실시양태에서, 환형 강화 부재(33)가, 예를 들면 금속 시이트 또는 유기 시이트로부터 제조된다. 강화를 위해서, 여기서 환형 강화 부재(33)는 외부 림 웰(19)의 윤곽에 적합하게 되는 것이 바람직하다.

금속 또는 유기 시이트로 제조된 환형 강화 부재(33)에 대한 대안으로서, 강화된 중합체 또는 세라믹으로 제조된 링으로서 환형 강화 부재(33)를 설계하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 유기 시이트와는 대조적으로, 강화된 중합체는 단섬유 또는 장섬유에 의해 강화된 중합체를 의미하는 것으로 이해된다. 림 테이프(7)를 강화하기 위해서, 이러한 경우 환형 강화 부재(33)가 제조되는 강화 중합체 재료는 림 테이프(7)가 제조되는 중합체 재료보다 더 높은 강도를 갖는다.

도 1 내지 도 4에 도시된 모든 실시양태에서, 캡(5)은 희생 리브(sacrificial rib)(27)를 보유한다. 그 희생 리브(27)는 손상, 예를 들면 연석과 접촉하는 휠에 의해 야기된 손상으로부터 휠(1)을 보호하는 작용을 한다. 바람직하게는, 여기서 희생 리브(27)는 휠(1)의 축 둘레에 환상으로 정렬된다. 희생 리브(27)가 캡(5) 상에 형성되어 있는, 여기서 도시된 실시양태에 대한 대안으로서, 또한 희생 리브를 휠 바디(3) 상에, 예를 들면 림 테이프(7)의 영역에, 형성시키는 것도 가능하다.

참고 번호의 목록

1: 휠

3: 휠 바디

5: 캡

7: 림 테이프

9: 림 스타

13: 관통구

15: 슬리브

16: 인서트

17: 휠 볼트

19: 외부 림 테이프

21: 림 플랜지

23: 험프

25: 연결 점

27: 희생 리브

29: 코드

31: 필라멘트

33: 환형 강화 부재

Claims (14)

1. 타이어 및 또한 림 스타(9) 또는 휠 디스크를 수용하기 위한 림 테이프(rim tape)(7)를 지닌 휠 바디(3)를 포함하는 자동차용 휠로서, 림 스타(9) 또는 휠 디스크 내에는 자동차 상의 네이브(nave)에 휠을 고정하는 고정 수단을 위한 관통 개구부(13)가 형성되고, 휠(1)은 중합체 재료로부터 제조되며, 림 테이프(7) 내에는 강화를 위해 하나 이상의 강화 부재(29; 33)가 수용되는 것인 자동차용 휠.
2. 제1항에 있어서, 강화 부재로서 코드(29)가 림 테이프(7)에서 원주 방향으로 수용되는 것인 자동차용 휠.
3. 제2항에 있어서, 코드(29)가 제조되는 물질은 스틸, 티탄, 알루미늄, 아라미드, 탄소, 유리, 셀룰로즈, 현무암, 광물, 붕소, 티탄산칼륨 또는 플라스틱 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 것인 자동차용 휠.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 코드(29)는 서로 연결되어 축 방향으로 배향된 필라멘트(31)을 지닌 직물을 형성하게 되는 것인 자동차용 휠.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 강화 부재(33)가 림 테이프(7)의 형상에 일치된 인서트인 자동차용 휠.
6. 제5항에 있어서, 인서트는 금속 시이트 또는 유기 시이트(organosheet)이거나, 또는 금속, 강화 중합체 또는 세라믹으로 제조된 링을 포함하는 것인 자동차용 휠.
7. 제6항에 있어서, 인서트는 강화 중합체로 제조된 링을 포함하고, 링은 와인딩(winding) 공정에서, 테이프 레잉(laying) 공정에서, 폴리아미드 RIM 공정에서, 프레싱 공정에서, 주입 성형 공정에서, 주입-압축 성형 공정에서, 압출 공정에서, 수지 투입(infusion) 공정에서, 수지 주입(injection) 공정에서 또는 블로우잉(blowing) 성형 공정에서 제조되는 것인 자동차용 휠.
8. 제6항에 있어서, 인서트는 연속 섬유에 의해 강화된 중합체로 제조되는 링을 포함하고, 링은 제직(weaving) 공정에서, 편직(knitting) 공정에서, 브레이딩(braiding) 공정에서, 또는 섬유 침착(deposition) 공정 및 후속 수지 투입 공정에서 또는 후속 수지 주입 공정에서 또는 후속 폴리아미드 RIM 공정에서 제조되는 것인 자동차용 휠.
9. 제6항에 있어서, 금속 시이트의 금속 또는 링의 금속은 스틸, 티탄, 알루미늄 또는 마그네슘으로부터 선택되는 것인 자동차용 휠.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 중합체 재료는 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 설폰, 폴리설폰, 폴리프로필렌 또는 폴리아미드로부터 선택되는 것인 자동차용 휠.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 중합체 재료는 강화되는 것인 자동차용 휠.
12. 제11항에 있어서, 중합체 재료의 강화에는 단섬유, 장섬유 또는 연속 섬유가 사용되는 것인 자동차용 휠.
13. 제12항에 있어서, 중합체 재료의 강화를 위한 섬유가 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 티탄산칼륨 섬유, 붕소 섬유, 현무암 섬유(basalt fiber), 광물 섬유 또는 금속 섬유인 자동차용 휠.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 고정 수단(17)을 수용하기 위한 관통-개구부(13)들은, 각각 금속 또는 세라믹으로 제조되고 휠 바디(3)의 중합체 재료에 직접식으로(positively) 연결되는 슬리브(15)를 수용하는 것인 자동차용 휠.
    
    

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