PL238567B1 - Forma do otrzymywania kompozytowej obręczy samochodowej oraz kompozytowa obręcz samochodowa - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest forma do otrzymywania kompozytowej obręczy samochodowej oraz kompozytowa obręcz samochodowa. Forma do otrzymywania kompozytowej obręczy samochodowej zawierająca profil do wytwarzania obręczy charakteryzuje się tym, że ma postać dwuczęściową, a w każdej części wykonany jest przelotowy otwór centralny, przy czym przednia część (1) ma w zasadniczej części obrysu profil rantu obręczy i zawiera przedni kołnierz wewnętrzny (4) o kształcie zamkniętego pierścienia i stopniowo zwężającej się średnicy w kierunku wewnętrznym, który usytuowany jest na pierwszej podstawie (4a) o formie zamkniętego pierścienia o średnicy większej od największej średnicy przedniego kołnierza wewnętrznego (4), zaś na bocznej powierzchni pierwszej podstawy (4a) obwodowo uformowane są przednie wypusty (3), a ponadto od strony wewnętrznej na brzegu przedniego kołnierza wewnętrznego (4) uformowane są przednie wgłębienia (5), zaś tylna część (2) ma w zasadniczej części obrysu profil bębna obręczy i zawiera tylny kołnierz wewnętrzny (9) o kształcie zamkniętego pierścienia i o zwężającej się średnicy w kierunku wewnętrznym, który usytuowany jest na drugiej podstawie (9a) o kształcie zamkniętego pierścienia i o średnicy większej od średnicy tylnego kołnierza wewnętrznego (9), zaś na bocznej powierzchni drugiej podstawy (9a) uformowane są tylne wypusty (8), a ponadto od strony wewnętrznej na brzegu tylnego kołnierza wewnętrznego (9) uformowane są tylne wgłębienia (10).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest forma do otrzymywania kompozytowej obręczy samochodowej oraz kompozytowa obręcz samochodowa, mający zastosowanie zwłaszcza przy otrzymywaniu obręczy samochodowych w pojazdach osobowych, ciężarowych i specjalnych.

Znane są sposoby otrzymywania obręczy samochodowych, których podział uzależniony jest od materiału, z którego są wykonane. Zdecydowana większość obręczy samochodowych wykonywana jest ze stopów stali lub aluminium. Jednak kompozytowe obręcze samochodowe stanowią coraz większy procent światowej produkcji tego elementu masy nieresorowanej pojazdu.

Ze względu na strukturę samej obręczy samochodowej, wyróżnia się jednoczęściowe obręcze samochodowe, dwuczęściowe obręcze samochodowe, trzyczęściowe obręcze samochodowe.

Obręcze samochodowe zawierają: rant, rotor i bęben. W przypadku gdy rant, rotor i bęben są oddzielnymi elementami, to mówimy o obręczy samochodowej trzyczęściowej. W przypadku gdy rant i bęben stanowią jedną część, mówimy o obręczach samochodowych dwuczęściowych. W przypadku gdy rant, rotor i bęben stanowią jedną część mówimy o obręczach samochodowych jednoczęściowych. Sam rotor możemy podzielić na szprychy i piastę. Gdzie szprychy odpowiedzialne są za przenoszenie obciążeń pomiędzy rantem wraz z bębnem a piastą. Przelotowe otwory w piaście umożliwiają montaż obręczy samochodowej oraz spozycjonowanie z osią pojazdu. W znanych obręczach samochodowych piasta ma strukturę jednoczęściową.

Jednoczęściowe obręcze samochodowe wykonane są z monolitycznego materiału i nie mają żadnych dodatkowych elementów łączących. W przypadku kompozytowych jednoczęściowych obręczy samochodowych dodatkowym materiałem może być metal, z którego może być wykonana piasta bezpośrednio przylegająca do półosi pojazdu.

Dwuczęściowe obręcze samochodowe zawierają rant połączony na stałe z bębnem oraz rotor. Trzyczęściowe obręcze samochodowe składają się z rantu, bębna i rotora i wszystkie te części połączone są dodatkowym elementem łączącym. Obręcze samochodowe dwu i trzyczęściowe zawierają połączenia śrubowe.

Znane rozwiązania kompozytowych obręczy samochodowych opisują układy jednoczęściowe, albo dwu częściowe. Te pierwsze wykonane są w całości z kompozytu w postaci prepregu lub tkaniny przesyconej żywicą za wyjątkiem wklejanej metalowej piasty, a te drugie składają się z metalowego rotora i kompozytowego złączonego rantu z bębnem. Te dwie części połączone są za pomocą śrub.

Znane rozwiązania produkcji kompozytowych obręczy samochodowych opierają się na technologiach tekstylnych, w których zarówno szprychy jak i rant przedni z tylnym wykonane są z przesyconej żywicą tkaniny lub z prepregu. W znanych sposobach wytwarzania kompozytowych obręczy samochodowych wykorzystuje się formę, która umożliwia wykonanie całego kompozytowego elementu w przypadku obręczy samochodowych jednoczęściowych, lub wykonanie samego rantu z bębnem, w przypadku obręczy samochodowych dwuczęściowych. W znanych rozwiązaniach kompozytowych obręczy samochodowych, rant wykonywany jest łącznie z bębnem. W przypadku obręczy samochodowych dwuczęściowych szprychy wykonane są z metalu w technologii frezowania.

W przypadku kompozytowych obręczy samochodowych jednoczęściowych zarówno rotor jak i rant z bębnem wykonywane są na osobnych formach. Formy mają obrys rantu wraz z bębnem i obrys szprych tworzonej obręczy a umieszczenie materiału, z którego wykonana jest obręcz w tej formie nadaje kształt osobno szprychom i rantowi wraz z bębnem. Następnie rant wraz z bębnem łączy się ze szprychami za pomocą żywicy i tkanin. W znanych kompozytowych jednoczęściowych obręczach samochodowych szprychy wykonywane są z tkaniny lub prepregu. W przypadku dwuczęściowych obręczy samochodowych szprychy obręczy wykonywane są z metalu.

W znanych rozwiązaniach kompozytowych obręczy samochodowych piasta o jednoczęściowej strukturze wykonana jest z metalu i jest wklejana w kompozytową strukturę obręczy samochodowej. Piasta jest jednoczęściowym elementem, zawierającym otwory montażowe obręczy do półosi i otwór centralny pozycjonujący osiowo. W przypadku dwuczęściowych obręczy samochodowych, kompozytowy rant wraz z bębnem wykonany jest na jednej formie, natomiast rotor wykonany jest w metalu w technologii frezowania lub odlewania utworzony w postaci jednej części. W rotorze metalowym nie ma strukturalnego podziału między szprychami i piastą.

Z opisu zgłoszenia wynalazku DE102014217215 znany jest sposób nawijania włókien kompozytowych celem wytworzenia struktury kratownicy zawierającej pręty i węzły, zaś pręty zbudowane z nitek

PL 238 567 B1 tworzących włókna, polegający na tym, że do otrzymywania struktury kratowej wykorzystuje się jednoczęściowe urządzenie podtrzymujące, które zawiera wystające kołki i podstawę trzymającą, gdzie pozycjonuje się co najmniej jedną tuleję w urządzeniu trzymającym, a następnie łączy się tuleję z nitkami przesyconymi żywicą, a następnie łączy się włókna nitek i usuwa urządzenia trzymające. W ten sposób można otrzymać struktury dwu lub trzywymiarowe.

Z opisu zgłoszenia wynalazku US4226479 znana jest metalowa obręcz samochodowa, która posiada dwa zestawy metalowych szprych łączących metalowy rant przedni i bęben z metalową piastą.

Z opisu zgłoszenia wynalazku US4226479 znana jest plastikowa obręcz samochodowa wzmacniana włóknem szklanym. Obręcz samochodową stanowi jednoczęściowa struktura, którą otrzymuje się w wyniku owijania części formy taśmą i włóknem szklanym.

Z opisu patentowego DE102011087936 znane są obręcze, które wykonane są z jednego ciągłego włókna, które jest nakładane na kilkuczłonową formę zawierającą ruchome osiowe człony. Szprychy stanowią wydłużenie rantu i bębna. Cała forma zostaje całkowicie wyjęta po otrzymaniu gotowego produktu.

Z opisu zgłoszenia wynalazku US20040036348 A1 znana jest obręcz samochodowa, której zasadnicze części wykonywane są osobno na innych formach mających obrys profilu odpowiedniej części. Po wykonaniu każdej z części obręczy dochodzi do połączenia poszczególnych części formy.

Technologie produkcji felg oparte tylko na układaniu tkanin w formach do otrzymywania obręczy samochodowej, a następnie przesycaniu żywicą są kosztowne i czasochłonne. W technologiach tekstylnych nie ma możliwości regionalnej kontroli kierunku włókna i dostosowania wytrzymałości struktury w stosunku do rozkładu naprężeń. Formy, które projektowane są pod termowtrysk żywicy ograniczają swobodę projektowania i estetyki produktu.

Wciąż poszukuje się metod, które zapewniałyby obniżenie kosztów otrzymywania obręczy samochodowych i otrzymanie obręczy cechującej się wysoką wytrzymałością mechaniczną oraz stosunkowo zredukowaną masą.

Przedmiotem wynalazku jest obręcz samochodowa o dużej wytrzymałości statycznej, dynamicznej i zmęczeniowej oraz zredukowanej masie od dotychczas opracowanych rozwiązań. Przedmiotem wynalazku jest również opracowanie struktury formy, umożliwiającej automatyzację produkcji otrzymania obręczy samochodowej o dużej wytrzymałości statycznej, dynamicznej i zmęczeniowej oraz zredukowanej masie, a zwłaszcza obręczy, w której szprychy usytuowane są dwuwarstwowo i wykonane z pojedynczych włókien, korzystnie przesyconych żywicą i w której piasta otrzymywana jest dwuczęściowo.

Forma do otrzymywania kompozytowej obręczy samochodowej charakteryzuje się według wynalazku tym, że ma postać dwuczęściową, a w każdej części wykonany jest przelotowy otwór centralny. Przednia część ma w zasadniczej części obrysu profil rantu obręczy i zawiera przedni kołnierz wewnętrzny o kształcie zamkniętego pierścienia i stopniowo zwężającej się średnicy w kierunku wewnętrznym, który usytuowany jest na pierwszej podstawie o formie zamkniętego pierścienia o średnicy większej od największej średnicy przedniego kołnierza wewnętrznego, zaś na bocznej powierzchni pierwszej podstawy obwodowo uformowane są przednie wypusty, a ponadto od strony wewnętrznej na brzegu przedniego kołnierza wewnętrznego uformowane są przednie wgłębienia. Tylna część formy ma w zasadniczej części obrysu profil bębna obręczy i zawiera tylny kołnierz wewnętrzny o kształcie zamkniętego pierścienia i o zwężającej się średnicy w kierunku wewnętrznym, który usytuowany jest na drugiej podstawie o kształcie zamkniętego pierścienia i o średnicy większej od średnicy tylnego kołnierza wewnętrznego, zaś na bocznej powierzchni drugiej podstawy uformowane są tylne wypusty a ponadto od strony wewnętrznej na brzegu tylnego kołnierza wewnętrznego uformowane są tylne wgłębienia (10).

Korzystnie, przednie wypusty oraz przednie wgłębienia usytuowane są względem siebie na formie równolegle, zaś tylne wypusty oraz tylne wgłębienia usytuowane są względem siebie na formie równolegle.

Korzystnie, przednie wypusty i tylne wypusty wykonane są równolegle po obu częściach formy, zaś przednie wgłębienia i tylne wgłębienia wykonane są równolegle po obu częściach formy.

Korzystnie, przednie wypusty i/lub tylne wypusty mają kształt owalny.

Korzystnie, na bocznej powierzchni pierwszej podstawy obwodowo uformowana jest taka sama liczba przednich wypustów co liczba tylnych wypustów uformowanych na bocznej powierzchni drugiej podstawy.

PL 238 567 B1

Korzystnie, od strony wewnętrznej na brzegu przedniego kołnierza wewnętrznego uformowana jest taka sama liczba przednich wgłębień co liczba tylnych wgłębień uformowanych od strony wewnętrznej na brzegu tylnego kołnierza wewnętrznego.

Korzystnie, na bocznej powierzchni pierwszej podstawy uformowanych jest co najmniej dziesięć przednich wypustów i na bocznej powierzchni drugiej podstawy uformowanych jest co najmniej dziesięć tylnych wypustów.

Korzystnie, od strony wewnętrznej na brzegu przedniego kołnierza wewnętrznego uformowanych jest co najmniej dziesięć przednich wgłębień i od strony wewnętrznej na brzegu tylnego kołnierza wewnętrznego uformowanych jest co najmniej dziesięć tylnych wgłębień.

Korzystnie, wokół otworu centralnego przedniej części i tylnej części wykonany jest kołnierz środkowy.

Korzystnie, na każdej wewnętrznej powierzchni przedniej części i tylnej części wykonane jest gwieździste wybranie o głębokości podobnej do głębokości przednich wgłębień.

Kompozytowa obręcz samochodowa charakteryzuje się według wynalazku tym, że piasta jest dwuczęściowa o strukturze przedniej piasty i tylnej piasty i wplątana jest w strukturę szprych, zaś szprychy usytuowane są w obrębie obręczy dwuwarstwowo tworząc przednią warstwę szprych i tylną warstwę szprych, przy czym szprychy przedniej warstwy łączą przednią piastę i rant, zaś szprychy tylnej warstwy łączą tylną piastę i bęben. Warstwy szprych wykonane są z pojedynczych włókien szprych warstwy przedniej i pojedynczych włókien szprych warstwy tylnej, które korzystnie przesycone są żywicą.

Korzystnie, struktura bębna wraz z rantem wykonana jest z tkaniny i pojedynczych włókien, będących przedłużeniem włókien szprych, korzystnie włókna stanowią środek łączący dwie części obręczy samochodowej.

Korzystnie, przednia piasta i tylna piasta wyposażona jest w elementy montażowe do pozycjonowania przedniej piasty z tylną piastą oraz elementy umożliwiające mocowanie obręczy na pojeździe.

Korzystnie, przednia piasta i tylna piasta zawiera dwa typy wbudowanych tulei różniących się średnicą, które usytuowane są na powierzchni wewnętrznej piasty. Korzystnie, powierzchnia zewnętrzna tulei otoczona jest sprężystym pierścieniem. Korzystnie, przednia piasta i tylna piasta zawiera co najmniej pięć tulei pozycjonujących oraz co najmniej pięć tulei montażowych.

Korzystnie, wokół każdego otworu centralnego wykonanego w przedniej piaście i tylnej piaście uformowany jest kołnierz.

Korzystnie, na bocznej powierzchni przedniej piasty i tylnej piasty utworzony jest kanałowy system do zwiększania powierzchni wymiany ciepła.

Dwuczęściowa forma według wynalazku umożliwia otrzymanie jednoczęściowej obręczy samochodowej, która powstaje w wyniku zespojenia części przedniej obręczy samochodowej i części tylnej obręczy samochodowej otrzymanej za pomocą części formy. Korzyścią rozwiązania jest również fakt, że metalowa piasta bezpośrednio przylegająca do półosi pojazdu, w przeciwieństwie do dotychczas istniejących rozwiązań, służy do połączenia dwóch części struktury obręczy i nie jest wtapiana lub wklejana w strukturę, tylko jest wplątana w strukturę szprych i jednocześnie nie zawiera dodatkowych elementów łączących. Forma zapewnia otrzymanie piasty dwuczęściowej. W celu osiągnięcia znaczącej redukcji masy i zwiększenia wytrzymałości obręczy samochodowej szprychy, usytuowane dwuwarstwowo, wykonane są z pojedynczych włókien, korzystnie przesyconych żywicą, zaś w strukturę bębna i rantu zaimplementowane są również włókna będące przedłużeniem szprych i będące materiałem łączącym dwie części obręczy samochodowej. Dzięki podziałowi szprych na warstwy, według wynalazku, obie warstwy szprych mogą pracować niezależnie z tym, że przednia warstwa szprych odpowiedzialna jest za przenoszenie innych obciążeń, niż tylna warstwa szprych obręczy samochodowej.

Wynalazek opisano bliżej w przykładach wykonania oraz na rysunku, na którym na fig. 1, fig.17, fig. 18 przedstawiono obie części formy do otrzymywania obręczy w różnych wariantach wykonania, na fig. 2-4 przedstawiono pierwszą część formy, na fig. 5-7 przedstawiono drugą część formy, na fig. 8 przedstawiono dwie części obręczy samochodowej, na fig. 9 przedstawiono pierwszą - przednią część obręczy samochodowej, na fig. 10-11 przedstawiono przednią piastę, na fig. 12 przedstawiono drugą tylną część obręczy samochodowej, na fig. 13-14 przedstawiono tylną piastę, na fig. 15-16 przedstawiono materiałowo budowę obręczy, zaś na fig. 19 przedstawiono piastę obręczy samochodowej w innym wariancie wykonania.

PL 238 567 B1

P r z y k ł a d 1

Budowa formy.

Jak pokazano na fig. 3, forma do wytwarzania obręczy samochodowej składa się z dwóch części zasadniczych:

- przedniej części 1, mającej w obrysie profil rantu obręczy i umożliwiającej uformowanie i otrzymanie rantu 15, przedniej warstwy szprych 16 i otrzymanie przedniej części piasty 17 obręczy samochodowej;

- tylnej części 2, mającej w obrysie profil bębna obręczy i umożliwiającej uformowanie i otrzymanie bębna 24, tylnej warstwy szprych 25, jak i otrzymanie tylnej części piasty 26 obręczy samochodowej.

Obie części formy wykonane są ze stopu aluminium. Przednia część 1 zapewnia uformowanie przedniej warstwy szprych dzięki uformowanym wypustom i wgłębieniom w formie, zaś otrzymanie przedniej części piasty 17 zapewnione jest przez przelotowy otwór centralny wykonany w każdej części formy, do którego mocuje się części piasty. Tylna część 2 zapewnia uformowanie tylnej warstwy szprych dzięki uformowanym wypustom i wgłębieniom w formie, zaś otrzymanie tylnej części piasty 26 zapewnione jest przez przelotowy otwór centralny wykonany w tej części formy, do którego mocuje się tylną część piasty.

Przednia część 1 w stosunku do tylnej części 2 są w trakcie montażu do siebie konstrukcyjnie wpasowane czołowo, w taki sposób, że obie części piasty również są ze sobą wpasowane za pomocą kołnierzy 21 i 30, i równocześnie są one wpasowane do formy za pomocą kołnierzy środkowych 6 i 11 wystających z obu części formy.

Przednią część 1 formy wykonuje się znanymi metodami w technologii frezowania kształtowego. Jak pokazano na fig. 2, przednia część 1 formy ma kształt zamkniętego pierścienia o stopniowym przebiegu przekroju, w którym uformowany jest przedni kołnierz wewnętrzny 4, którego średnica zmniejsza się stopniowo w kierunku wewnętrznym. Przedni kołnierz wewnętrzny 4 od powierzchni zewnętrznej usytuowany jest współosiowo na pierwszej podstawie 4a o kształcie zamkniętego pierścienia otaczając go, przy czym średnica pierwszej podstawy 4a jest większa od największej średnicy przedniego kołnierza wewnętrznego 4. Przekrój kołnierza wewnętrznego 4 ma zmienną średnicę tj. malejącą w kierunku wewnętrznym, w celu umożliwienia wyciągnięcia produktu obręczy po jego wykonaniu.

Od strony wewnętrznej, na brzegu przedniego kołnierza wewnętrznego 4 uformowanych jest dziesięć przednich wgłębień 5 będących wycięciami w obwodzie wewnętrznym. Na wewnętrznej powierzchni wykonane jest gwieździste przednie wybranie 5a o głębokości podobnej jak głębokość przednich wgłębień 5. Kształt wgłębień 5 dopasowany jest w taki sposób, ażeby nie doszło do nadmiernego opierania się włókien o powierzchnię wewnętrzną formy przedniej podczas tworzenia szprych.

Na bocznej powierzchni pierwszej podstawy 4a obwodowo uformowanych jest dziesięć przednich wypustów obwodowych 3, które mają kształt owalny i które umożliwiają zaczepienie i owijanie włókna podczas formowania szprych obręczy samochodowej. Ich wysokość wynosi minimum 5 mm w stosunku do powierzchni cylindrycznej przedniego kołnierza wewnętrznego 4.

Przednie wypusty 3 oraz przednie wgłębienia 5 usytuowane są względem siebie na formie równolegle, co pokazano na fig. 3.

Osie przednich wypustów obwodowych 3 pokrywają się z promieniem formy, dzieląc obwód przedniej części formy 1 na równe części - na dziesięć równych fragmentów promieniowych, co pokazano na fig. 3.

Patrząc czołowo na gwieździste przednie wybranie 5a, przednie wypusty 3 oraz przednie wgłębienia 5 usytuowane są na wysokości tego samego konta czołowego a.

Uformowane przednie wgłębienia 5 umożliwiają wyznaczanie trajektorii przebiegu włókien podczas formowania szprych obręczy samochodowej, czyli włókno, podczas wytwarzania obręczy, opiera się o nie.

Na powierzchni wewnętrznej w środkowej części wykonany jest przelotowy otwór 6a otoczony kołnierzem środkowym 6, będący cylindrycznym wypustem ustalającym osiowość montażu obręczy samochodowej. Kołnierz środkowy 6 umożliwia pozycjonowanie dwóch części form względem siebie oraz służy do osiowego spozycjonowania i zamocowania przedniej piasty 17 obręczy samochodowej.

W przedniej części formy 1 wykonanych jest dziesięć przelotowych otworów montażowych 7, które umożliwiają w późniejszym etapie formowania obręczy do połączenia przedniej części 1 z tylną częścią formy 2.

PL 238 567 B1

W celu spełnienia wymogów normy ETRTO (European Tyre and Rim Technical Organisation) boczna powierzchnia stanowi powierzchnię [I] i [II] o kształcie zdefiniowanym przez tą normę, co pokazano na Fig. 4.

Podczas wytwarzania obręczy samochodowej na formie, włókno owinięte jest wokół przednich wypustów obwodowych 3, a następnie opiera się o powierzchnię [I] i [II] przedniego kołnierza wewnętrznego 4, po czym opiera się o powierzchnię [III] przednich wgłębień 5 i kierowane jest do przedniej części piasty, gdzie oczepiane może być o tam utworzone struktury zaczepowe, np. elementy montażowe i/lub elementy mocujące i/lub tulei. Następnie kierowane jest do przednich wgłębień 5 i z powrotem do przednich wypustów obwodowych 3.

Tylną część formy 2 wykonuje się znanymi metodami w technologii frezowania kształtowego. Jak pokazano na fig. 5, tylna część formy 2 ma kształt zamkniętego pierścienia o stopniowym przebiegu przekroju, w którym uformowany jest tylny kołnierz wewnętrzny 9, którego średnica zmniejsza się stopniowo w kierunku wewnętrznym, dośrodkowym w formie. Przekrój tylnego kołnierza wewnętrznego 9 ma zmienną średnicę - malejącą w kierunku wewnętrznym, w celu umożliwienia wyciągnięcia produktu po jego wykonaniu.

Tylny kołnierz wewnętrzny 9, od powierzchni zewnętrznej formy, usytuowany jest współosiowo na drugiej podstawie 9a o kształcie zamkniętego pierścienia, otaczającej kołnierz wewnętrzny 9. Średnica drugiej podstawy 9a jest większa od największej średnicy tylnego kołnierza wewnętrznego 9.

Od strony wewnętrznej, na brzegu tylnego kołnierza wewnętrznego 9 uformowanych jest dziesięć tylnych wgłębień 10 będących wycięciami w obwodzie. Forma tylna od wewnętrznej powierzchni posiada również gwieździste tylne wybranie 10a o głębokości podobnej jak tylne wgłębienia 10. Kształt wgłębień 10 dopasowany jest w taki sposób, ażeby nie doszło do nadmiernego opierania się włókien szprych o część tylną formy 2, w trakcie tworzenia szprych na formie.

Na bocznej powierzchni drugiej podstawy 9a uformowanych jest dziesięć tylnych wypustów obwodowych 8, które mają kształt owalny i które umożliwiają zaczepienie i owijanie włókna w trakcie formowania szprych na formie. Ich wysokość wynosi minimum 5 mm w stosunku do powierzchni cylindrycznej tylnego kołnierza wewnętrznego 9 tylnej części 2 formy.

Jak pokazano na fig. 6, tylne wypusty 8 oraz tylne wgłębienia 10 usytuowane są względem siebie na formie równolegle. Przednie wypusty 2 i tylne wypusty 8 wykonane są równolegle po obu częściach formy, zaś przednie wgłębienia 5 i tylne wgłębienia 10 wykonane są równolegle po obu częściach formy.

Jak pokazano na fig. 6, osie tylnych wypustów obwodowych 8 pokrywają się z promieniem formy, dzieląc tylną część 2 formy na dziesięć równych fragmentów promieniowych.

Patrząc czołowo na gwieździste tylne wybranie 10a, tylne wypusty 8 oraz tylne wgłębienia 10 usytuowane są na wysokości tego samego konta czołowego a.

Uformowane tylne wgłębienia 10 umożliwiają wyznaczanie trajektorii przebiegu włókien podczas formowania szprych obręczy samochodowej, czyli włókno, podczas wytwarzania obręczy, opiera się o nie.

Na powierzchni wewnętrznej w środkowej części wykonany jest przelotowy otwór 11a otoczony kołnierzem środkowym 11, będący cylindrycznym wypustem ustalającym osiowość montażu obręczy samochodowej. Kołnierz środkowy 11 umożliwia pozycjonowanie dwóch części form względem siebie oraz służy do osiowego spozycjonowania i zamocowania tylnej piasty 26 obręczy. Wykonanych jest również dziesięć przelotowych otworów montażowych tylnych 12, które umożliwiają w późniejszym etapie formowania obręczy połączenia części formy.

W celu spełnienia wymogów normy ETRTO (European Tyre and Rim Technical Organisation) powierzchnia boczna tylnej formy uformowana jest kilku powierzchniowo - ma ukształtowaną powierzchnię [IV] i [V] o kształcie zdefiniowanym przez tą normę, co przedstawiono na Fig. 7.

Podczas wytwarzania obręczy samochodowej na formie włókno owinięte jest wokół tylnych wypustów obwodowych 8, a następnie opiera się o powierzchnię [IV] i [V] tylnego kołnierza wewnętrznego, po czym opiera się o powierzchnię [VI] tylnych wgłębień 10 kierowane jest do tylnej części piasty, gdzie oczepiane może być o tam utworzone struktury zaczepowe, np. elementy montażowe i/lub elementy mocujące w formie wypustek i/lub tulei, a następnie kierowane jest z powrotem do tylnych wgłębień 10, gdzie opierając się o powierzchnię [VI], i po zmianie kierunku opiera się o powierzchnię [IV] i [V] do tylnych wypustów obwodowych 8.

Konstrukcja dwuczęściowej formy zapewnia otrzymanie obręczy o dwuczęściowej piaście, gdzie szprychy usytuowane są w obrębie obręczy dwuwarstwowo tworząc przednią warstwę szprych 16 i tylną warstwę szprych 25, wplątanych w piastę. Dzięki temu, piasta nie jest wtapiana lub wklejana w strukturę,

PL 238 567 B1 tylko jest wplątana w strukturę szprych i jednocześnie nie zawiera dodatkowych elementów łączących. Szprychy przedniej warstwy łączą przednią piastę 17 i rant 15 poprzez wewnętrzną powierzchnię rantu 15. Szprychy tylnej warstwy łączą tylną piastę 26 i bęben 24, poprzez jego powierzchnię. Dzięki takiemu podziałowi szprych na warstwy, obie warstwy szprych mogą pracować niezależnie z tym, że przednia warstwa szprych odpowiedzialna jest za przenoszenie innych obciążeń, niż tylna warstwa szprych obręczy samochodowej. Przednia warstwa szprychy będzie odpowiedzialna za przenoszenie obciążeń o charakterze odwrotnym niż tylna warstwa szprych. Jeżeli przykładowo przednia warstwa szprych będzie odpowiedzialne za przenoszenie obciążeń podczas hamowania pojazdu, to tylna warstwa szprych będzie odpowiedzialna za przenoszenie obciążeń podczas przyspieszania pojazdu.

Podczas wytwarzania obręczy na formie, przednią część formy 1 łączy się z tylną częścią 2 formy wpasowując osiowo przedni kołnierz 21 z tylnym kołnierzem 30. Następnie przez otwory montażowe przednie 7 i tylne 12 przeprowadza się znane elementy łączące, które ściskają obie części formy. Na kołnierz środkowy nakładana jest część piasty. Włókno np. węglowe mocowane jest do obwodowych wypustów formy i obwijane w kierunku uformowanych na formie wgłębień. Po nałożeniu dochodzi do utwardzenia włókien i całej utworzonej struktury obręczy. Następnie usuwane są przednie wypusty obwodowe 3 i tylne wypusty obwodowe 8 przez co struktura obręczy nie jest już bezpośrednio przymocowana do struktury formy. Po wysunięciu dodatkowych elementów łączących, formę można otworzyć przez osiowe odsunięcie części przedniej formy i części tylnej formy. W ten sposób otrzymujemy gotowy produkt obręczy samochodowej.

P r z y k ł a d 2

Forma zbudowana jest jak opisano w przykładzie 1 i pokazana na fig. 17 z tym, że na bocznej powierzchni pierwszej podstawy 4a wykonanych jest dwanaście obwodowo uformowanych przednich wypustów obwodowych 3 oraz na bocznej powierzchni drugiej podstawy 9a wykonanych jest dwanaście obwodowo uformowanych tylnych wypustów obwodowych 8, które mają kształt owalny. Tylne i przednie wypusty obwodowe rozmieszczone są na obwodzie w takiej samej odległości między sobą.

P r z y k ł a d 3

Forma zbudowana jest jak opisano w przykładzie 1 i pokazano na fig. 18 z tym, że w od strony wewnętrznej, na brzegu przedniego kołnierza wewnętrznego 4 tworzonych jest dwanaście przednich wgłębień 5 będących wycięciami w obwodzie wewnętrznym, zaś od strony wewnętrznej, na brzegu tylnego kołnierza wewnętrznego 9 uformowanych jest dwanaście tylnych wgłębień 10 będących wycięciami w obwodzie wewnętrznym. Wgłębienia rozmieszczone są obwodowo w tej samej odległości między sobą.

P r z y k ł a d 4

Budowa obręczy samochodowej.

Jak pokazano na fig. 8, obręcz samochodowa zawiera dwie części: przednią obręcz samochodową 13 i tylną obręcz samochodową 14.

Jak pokazano na fig. 9, przednia część obręczy samochodowej dzieli się na rant 15, przednią warstwę szprych 16 i przednią piastę 17.

Przednia piasta 17 zawiera, w części jako elementy montażowe i elementy mocujące, dwa typy wbudowanych przednich tulei 18 o formie pierścienia: montażowe pięć przednich tulei pozycjonujących 18a pięć przednich tulei montażowych 18b, usytuowanych naprzemiennie, co pokazano na fig. 10. Przednie tuleje pozycjonujące 18a o mniejszej średnicy od przednich tulei montażowych 18b mają za zadanie kątowo spozycjonować przednią piastę 17 z tylną piastą 26. Przednie tuleje pozycjonujące 18a są w części zamknięte. Średnica otworu w każdej przedniej tulei pozycjonującej 18a jest ograniczona poprzez przednią kształtową wypustkę 19 uformowaną w przedłużeniu tulei. Jak pokazano na fig. 11, przez niecałą długość każdej przedniej tulei pozycjonującej 18a, w jej osi i w osi każdej przedniej kształtowej wypustki 19 przeprowadzony jest przedni otwór gwintowany 20. Przednie otwory gwintowane 20 zapewniające kontrolowane przybliżanie piasty przedniej 17 i piasty tylnej 26, i tym samym zadawanie naprężenia wstępnego szprych.

Przednie tuleje mocujące 18b o większej średnicy od tulei montażowych 18a umożliwiają montaż całej obręczy samochodowej na pojeździe. Otwór środkowy przedniej tulei mocującej 18b ma średnicę dostosowaną do klucza dzięki któremu dojdzie do przykręcenia obręczy do półosi pojazdu.

Wokół otworu centralnego wykonanego w przedniej piaście, uformowany jest przedni kołnierz 21 zapewniający osiowość montażu obręczy oraz umożliwiający przesuwanie połówek piasty względem siebie realizując tym samym proces naprężania szprych.

PL 238 567 B1

Powierzchnia zewnętrzna przednich tulei pozycjonujących 18a i przednich tulei mocujących 18b otoczona jest sprężystym pierścieniem 22 zapewniającym mniejszą sztywność, niż sztywność włókna węglowego, z którego tworzone są szprychy, ułatwiając tym samym wprowadzanie naprężenia wstępnego w przedniej warstwie szprych.

Jak pokazano na fig. 11, w celu zapewnienia lepszej wymiany ciepła przedniej piasty 17, na bocznej powierzchni utworzony jest kanałowy system przedni 23 zwiększający powierzchnię wymiany ciepła i tym samym nasilająca zjawisko konwekcji. Kanałowy system przedni 23 stanowią promieniste otwory wydrążone na tej samej wysokości, o średnicy 3 mm i w liczbie stu dwudziestu, które wydrążone są w przedniej piaście.

Jak pokazano na fig. 12, tylna część obręczy samochodowej dzieli się na bęben 24, tylną warstwę szprych 25, tylną piastę 26.

Tylna piasta obręczy samochodowej 26 zawiera, w części jako elementy montażowe i elementy mocujące, dwa typy wbudowanych tylnych tulei 27 o formie pierścienia: pięć tylnych tulei pozycjonujących 27a i pięć tylnych tulei montażowych 27b, usytuowanych naprzemiennie, co pokazano na fig. 13.

Jak pokazano na fig. 14, tylne tuleje pozycjonujące 27a o mniejszej średnicy od tylnych tulei montażowych 27b mają za zadanie kątowo spozycjonować przednią piastę 17 z tylną piastą 26. Tylne tuleje pozycjonujące 27a są w części zamknięte. Średnica otworu w każdej tylnej tulei pozycjonującej 27a jest w dolnej części ograniczona poprzez wewnętrzną cylindryczną opaskę 28 uformowaną w przedłużeniu tulei. Przez każdą tylną tuleję pozycjonującą 27a i cylindryczną opaskę 28, osiowo przechodzi tylny otwór przelotowy 29. Tylne otwory przelotowe 29 zapewniające kontrolowane przybliżanie piasty przedniej 17 i piasty tylnej 26 i tym samym zadawanie naprężenia wstępnego przedniej warstwy szprych 16 i tylnej warstwy szprych 25.

Tylne tuleje mocujące 27b o większej średnicy od tylnych tulei montażowych 27a mają za zadanie umożliwić montaż całej obręczy samochodowej na pojeździe. Przelotowy otwór środkowy tylnej tulei mocującej ma średnicę dostosowaną do średnicy śruby dzięki której dojdzie do przykręcenia obręczy do półosi pojazdu.

Wokół otworu centralnego wykonanego w tylnej piaście uformowany jest tylny kołnierz 30 zapewniający osiowość montażu gotowego produktu oraz umożliwiający przesuwanie połówek piasty względem siebie realizując tym samym proces naprężania przedniej warstwy szprych 16 i tylnej warstwy szprych 25.

Powierzchnia zewnętrzna tylnych tulei pozycjonujących 27a i tylnych tulei mocujących 27b otoczona jest sprężystym pierścieniem 31 zapewniającym mniejszą sztywność, niż sztywność włókna węglowego, z którego tworzone są szprychy, ułatwiając tym samym wprowadzanie naprężenia wstępnego w tylnej warstwie szprych.

W celu zapewnienia lepszej wymiany ciepła tylnej piasty 26, na bocznej powierzchni utworzony jest kanałowy system tylny 32 zwiększający powierzchnię wymiany ciepła i tym samym nasilająca zjawisko konwekcji. Kanałowy system tylny stanowi trzysta sześćdziesiąt promienistych otworów wydrążonych w trzech rzędach odległych od siebie o 4 mm, o średnicy 3 mm.

Każda z warstw szprych wykonana jest z pojedynczych włókien tj. włókien szprych warstwy przedniej 16 i pojedynczych włókien szprych warstwy tylnej 25, co pokazano na fig. 15.

Struktura bębna wraz z rantem składa się z tkanin i pojedynczych włókien i jej przekrój został przedstawiony na Fig. 16. W strukturę bębna i rantu zaimplementowane są również włókna będące przedłużeniem szprych i będące materiałem łączącym dwie części obręczy samochodowej. Piasta wykonana jest z metalu.

P r z y k ł a d 5

Obręcz samochodowa zbudowana jest jak opisano w przykładzie 3 z tym, że przednia piasta 17 zawiera dwa typy wbudowanych przednich tulei 18 o formie pierścienia: dziesięć przednich tulei pozycjonujących 18a oraz pięć przednich tulei montażowych 18b, co pokazano na fig. 19.

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Forma do otrzymywania kompozytowej obręczy samochodowej zawierająca profil do wytwarzania obręczy znamienna tym, że ma postać dwuczęściową, a w każdej części wykonany jest przelotowy otwór centralny, przy czym przednia część (1) ma w zasadniczej części obrysu

   PL 238 567 B1 profil rantu obręczy i zawiera przedni kołnierz wewnętrzny (4) o kształcie zamkniętego pierścienia i stopniowo zwężającej się średnicy w kierunku wewnętrznym, który usytuowany jest na pierwszej podstawie (4a) o formie zamkniętego pierścienia o średnicy większej od największej średnicy przedniego kołnierza wewnętrznego (4), zaś na bocznej powierzchni pierwszej podstawy (4a) obwodowo uformowane są przednie wypusty (3), a ponadto od strony wewnętrznej na brzegu przedniego kołnierza wewnętrznego (4) uformowane są przednie wgłębienia (5), zaś tylna część (2) ma w zasadniczej części obrysu profil bębna obręczy i zawiera tylny kołnierz wewnętrzny (9) o kształcie zamkniętego pierścienia i o zwężającej się średnicy w kierunku wewnętrznym, który usytuowany jest na drugiej podstawie (9a) o kształcie zamkniętego pierścienia i o średnicy większej od średnicy tylnego kołnierza wewnętrznego (9), zaś na bocznej powierzchni drugiej podstawy (9a) uformowane są tylne wypusty (8), a ponadto od strony wewnętrznej na brzegu tylnego kołnierza wewnętrznego (9) uformowane są tylne wgłębienia (10).
2. 2. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że przednie wypusty (2) oraz przednie wgłębienia (5) usytuowane są względem siebie na formie równolegle, zaś tylne wypusty (8) oraz tylne wgłębienia (10) usytuowane są względem siebie na formie równolegle.
3. 3. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że przednie wypusty (2) i tylne wypusty (8) wykonane są równolegle po obu częściach formy, zaś przednie wgłębienia (5) i tylne wgłębienia (10) wykonane są równolegle po obu częściach formy.
4. 4. Forma według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że przednie wypusty (3) i/lub tylne wypusty (8) mają kształt owalny.
5. 5. Forma według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienna tym, że na bocznej powierzchni pierwszej podstawy (4a) obwodowo uformowana jest taka sama liczba przednich wypustów (3) co liczba tylnych wypustów (8) uformowanych na bocznej powierzchni drugiej podstawy (9a).
6. 6. Forma według któregokolwiek z zastrz. 1-5, znamienna tym, że od strony wewnętrznej na brzegu przedniego kołnierza wewnętrznego (4) uformowana jest taka sama liczba przednich wgłębień (5) co liczba tylnych wgłębień (10) uformowanych od strony wewnętrznej na brzegu tylnego kołnierza wewnętrznego (9).
7. 7. Forma według któregokolwiek z zastrz. 1-6, znamienna tym, że na bocznej powierzchni pierwszej podstawy (4a) uformowanych jest co najmniej dziesięć przednich wypustów (3) i na bocznej powierzchni drugiej podstawy (9a) uformowanych jest co najmniej dziesięć tylnych wypustów (8).
8. 8. Forma według któregokolwiek z zastrz. 1-7, znamienna tym, że od strony wewnętrznej na brzegu przedniego kołnierza wewnętrznego (4) uformowanych jest co najmniej dziesięć przednich wgłębień (5) i od strony wewnętrznej na brzegu tylnego kołnierza wewnętrznego (9) uformowanych jest co najmniej dziesięć tylnych wgłębień (10).
9. 9. Forma według któregokolwiek z zastrz. 1-8, znamienna tym, że wokół otworu centralnego przedniej części (1) i tylnej części (2) wykonany jest kołnierz środkowy.
10. 10. Forma według któregokolwiek z zastrz. 1-9, znamienna tym, że na wewnętrznej powierzchni przedniej części (1) i tylnej części (2) wykonane jest gwieździste wybranie o głębokości podobnej do głębokości przednich wgłębień.
11. 11. Kompozytowa obręcz samochodowa zawierająca, bęben, rant, piastę z otworem centralnym, szprychy, znamienna tym, że piasta jest dwuczęściowa o strukturze przedniej piasty (17) i tylnej piasty (18) i wplątana jest w strukturę szprych, zaś szprychy usytuowane są w obrębie obręczy dwuwarstwowo tworząc przednią warstwę szprych (16) i tylną warstwę szprych (25), przy czym szprychy przedniej warstwy łączą przednią piastę (17) i rant (15), zaś szprychy tylnej warstwy łączą tylną piastę (26) i bęben (24), zaś warstwy szprych wykonane są z pojedynczych włókien szprych warstwy przedniej (16) i pojedynczych włókien szprych warstwy tylnej (25), korzystnie przesyconych żywicą.
12. 12. Kompozytowa obręcz według zastrz. 11, znamienna tym, że struktura bębna wraz z rantem wykonana jest z tkaniny i pojedynczych włókien, będących przedłużeniem włókien szprych, które korzystnie stanowią środek łączący dwie części obręczy samochodowej.
13. 13. Kompozytowa obręcz według zastrz. 11 albo 12, znamienna tym, że przednia piasta (17) i tylna piasta (18) wyposażona jest w elementy montażowe do pozycjonowania przedniej piasty (17) z tylną piastą (26) oraz elementy umożliwiające mocowanie obręczy na pojeździe.

    PL 238 567 B1
14. 14. Kompozytowa obręcz według zastrz. 11 albo 12 albo 13, znamienna tym, że przednia piasta (17) i tylna piasta (18) zawiera dwa typy wbudowanych tulei różniących się średnicą, które usytuowane są na powierzchni wewnętrznej piasty.
15. 15. Kompozytowa obręcz według któregokolwiek z zastrz. 11-14, znamienna tym, że wokół otworu centralnego wykonanego w przedniej piaście (17) i tylnej piaście (18) uformowany jest kołnierz (21,30).
16. 16. Kompozytowa obręcz według któregokolwiek z zastrz. 11-15, znamienna tym, że na bocznej powierzchni przedniej piasty (17) i tylnej piasty (18) utworzony jest kanałowy system do zwiększania powierzchni wymiany ciepła.
17. 17. Kompozytowa obręcz według zastrz. 14, znamienna tym, że powierzchnia zewnętrzna tulei otoczona jest sprężystym pierścieniem (31).
18. 18. Kompozytowa obręcz według zastrz. 14, przednia piasta (17) i tylna piasta (18) zawiera co najmniej pięć tulei pozycjonujących (18a, 27a) oraz co najmniej pięć tulei montażowych (18b, 27b).