WO2019174821A1 - Faserverbundbelüftungsklappe für ein fahrzeug sowie rad für ein fahrzeug - Google Patents

Faserverbundbelüftungsklappe für ein fahrzeug sowie rad für ein fahrzeug Download PDF

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WO2019174821A1
WO2019174821A1 PCT/EP2019/052864 EP2019052864W WO2019174821A1 WO 2019174821 A1 WO2019174821 A1 WO 2019174821A1 EP 2019052864 W EP2019052864 W EP 2019052864W WO 2019174821 A1 WO2019174821 A1 WO 2019174821A1
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WO
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ventilation flap
fiber composite
fiber
individual layers
composite ventilation
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PCT/EP2019/052864
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Hubert SCHOLZ
Tobias Mueller
Niklas Bartneck
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • B60B7/0066—Wheel cover discs, rings, or the like, for ornamenting, protecting, venting, or obscuring, wholly or in part, the wheel body, rim, hub, or tyre sidewall, e.g. wheel cover discs, wheel cover discs with cooling fins characterised by the surface the dominant aspect being the surface structure
    • B60B7/0086—Wheel cover discs, rings, or the like, for ornamenting, protecting, venting, or obscuring, wholly or in part, the wheel body, rim, hub, or tyre sidewall, e.g. wheel cover discs, wheel cover discs with cooling fins characterised by the surface the dominant aspect being the surface structure having cooling fins
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    • B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
    • B60B3/10—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body apertured to simulate spoked wheels

Definitions

  • the invention relates to a fiber composite ventilation flap for a vehicle and a wheel for a vehicle according to the preamble of claim 1 and claim 10.
  • the prior art for example, reference is made to DE 10 2013 222 044 A1.
  • the wheels should in particular be conducive to a good drag coefficient of the vehicle and should be distinguished by a pleasing visual appearance.
  • This also includes the fact that the visible outer region of the wheels is contaminated only to a slight extent by the abrasion of the wheel brake provided on the inside of the wheel (that is to say on the side facing the vehicle) of the wheels.
  • the free spaces between all the spokes of a wheel by means of a single disc-shaped cover member which is provided on the réellese- te of the wheel, with respect to the together with the wheel cover rotating brake disc of the wheel brake.
  • cover elements are also known which individually cover spoke spaces.
  • brake cooling by means of an air flow between the outside of the wheel, through the spoke spaces and the brake is also desirable.
  • DE 10 2013 222 044 A1 describes a rim cover for a vehicle wheel for connection to a vehicle rim with at least one wing element for covering at least a portion of the rim, which can take at least a first and a second shape depending on the temperature.
  • the wing element is formed as a layer composite of two materials with a different coefficient of thermal expansion.
  • Such a composite layer with two materials with different coefficients of thermal expansion is a solution to the above-mentioned conflict of objectives, however, the production of such a wing element by bonding or mechanical joining of the two materials is complex, expensive and prone to error.
  • the fiber composite ventilation flap is formed from two main components, the fibers and the matrix, in particular a plastic matrix.
  • the fibers used are preferably carbon fibers and, as a matrix, a certain, preferably duroplastic, plastic (for example a resin).
  • a carbon fiber composite plastic is then also referred to as CFRP.
  • the composite fiber ventilation flap is constructed of a laminate with at least two individual layers.
  • the group of laminates takes full advantage of the individual fiber orientation.
  • the laminate is formed from a plurality of superimposed semifinished fiber products (eg, fabrics, scrims, mats), which are referred to here as individual layers, with different main fiber directions.
  • At least one of the individual layers is formed as a layer, each with unidirectionally oriented fibers.
  • a unidirectional layer refers to a layer whose fibers are predominantly oriented in the same direction.
  • Another layer may also be formed as a scrim or mesh or fabric, which comprises fibers which are not only arranged unidirectionally to each other, but already have a different orientation through a braid.
  • MD layer multidirectional layer
  • different fiber types can also be used. For example, carbon fibers with glass fibers can be used. This fiber combination results in a configurable anisotropic material behavior of this layer, depending on which type of fiber is used with which proportion and with which fiber orientation in the MD layer.
  • the individual layers are guided together to form a layer Stabei or layer bundle and then added to the matrix.
  • the matrix addition can be done in the closed mold by infiltration or outside of the tool or with open tool by spraying or pouring.
  • the individual layers are already present as scrim with fiber, so that these need only be superimposed or layered upon formation of the laminate and be joined or assembled in a suitable process, in particular a wet pressing process to form a laminate.
  • Another possibility is the layering of fiber semi-finished products, which are already impregnated with the matrix.
  • the fiber composite ventilation flap or the laminate is preferably formed from at least seven, particularly preferably ten, of such single layered individual layers.
  • the fiber composite ventilation flap or the laminate is preferably formed from at least seven, particularly preferably ten, of such single layered individual layers.
  • thicker individual layers are used, so that not so many individual layers to achieve a certain thickness and thus a certain strength of the fiber composite ventilation flap is achieved.
  • the stacking or forming of the laminate by placing the individual individual layers or the layers (or a mesh) on top of each other thereby decisively determines the properties of the component.
  • different properties can be achieved.
  • Fiber composites can, given certain fiber orientation, represent anisotropic materials, ie the properties of the material differ in different spatial directions. This also applies to the thermal expansion coefficient. This coefficient defines the change in length of a material at a heat input. For a single fiber-matrix layer, ie a UD layer or a single layer, this factor is significantly less in the fiber direction than perpendicular to the fiber.
  • the properties of the laminate or the fiber composite ventilation flap depend on the orientation of the individual layers or their fibers (for example, on the fiber content and the type of fiber). It follows that the resulting thermal expansion of the fiber composite ventilation flap depends on the orientation of the fibers of the individual layers, on the proportion of fiber and on the type of fiber. This effect is to be used in this invention to effect a folding or unfolding of the composite fiber ventilation flap.
  • the individual layers are arranged or stacked asymmetrically with respect to a center plane of the laminate with respect to their fiber orientation.
  • this is more than just a single layer, but a bundle or a stack of individual layers.
  • the fibers of these at least two individual layers or UD layers are oriented relative to one another in such a way that at least one region of the fiber composite ventilation flap preferably curves around a predetermined primary axis under the influence of heat unfolded state represents.
  • the individual layers it is therefore advantageous for the individual layers to be stacked on one another such that the fiber composite ventilation flap as such has an asymmetrical layer structure with respect to a center plane of the fiber composite ventilation flap.
  • asymmetrical layer construction then means that the fiber composite component has anisotropic properties with respect to thermal expansion.
  • the fiber composite ventilation flap in the direction of the thickness or the height (which is determined by the number of layers which are stacked on each other) of the component comprises at least two functional areas. These functional areas are formed by stacking a plurality of individual layers formed with the same fiber orientation.
  • the laminate is preferably composed of so-called active individual layers, passive individual layers and transitional layers.
  • the respective functional regions are preferably formed from individual layers whose fiber orientation is the same in the respective functional region.
  • Active individual layers are those whose fibers are oriented parallel to the primary axis and which expand in the direction of heat in a direction perpendicular to the primary axis (also referred to below as the primary expansion direction).
  • Passive single layers are those whose fibers are oriented perpendicular to the primary axis (in a horizontal plane so along the width of the fiber composite axis), ie perpendicular to the fibers of the active individual layers and which have a low or negligible thermal expansion in the primary expansion direction.
  • the fiber composite ventilation flap is viewed along the vertical axis or along its thickness or height, in at least two functional areas, namely an active and a passive functional area, divided up.
  • the active functional area comprises exclusively active individual layers, while the passive functional area comprises only passive individual layers.
  • the thickness (or depth) of the laminate is determined by the number of stacked individual layers.
  • the primary axis describes the axis about which a part of the fiber composite ventilation flap can bend when exposed to heat. This means, for example, that the primary axis at least approximately divides the area of the fiber composite ventilation flap into a surface (in the case of heat influence) and into a surface (in the case of heat influence) that does not flatten.
  • a coordinate system is assumed below in which the said primary axis represents the 0 ° axis.
  • An axis which is arranged perpendicular to the primary axis and with this together spans a (at least approximately the surface of the plate-shaped fiber composite ventilation flap forming) Florizontalebene the fiber composite component, is referred to as a 90 ° axis or longitudinal axis.
  • the longitudinal axis shows at least approximately in the primary expansion direction at a heat input of the fiber composite ventilation flap.
  • the vertical axis is predetermined or determined by the layer structure of the individual individual layers or the thickness of the laminate. In this case, viewed from the vertical axis, in the middle of the layer structure of the fiber composite ventilation flap, ie that position on the vertical axis at which the layer structure of the Einzella- is divided equal by their number, arranged parallel to the flat plane center plane.
  • the median plane of the fiber composite In this case, ventilation flap describes those planes which are formed parallel to the individual layers and which divides the layer structure of the laminate or the thickness of the laminate into two (preferably equally large) halves.
  • the layer structure of the fiber composite ventilation flap is constructed asymmetrically with respect to this center plane, so that the fiber composite ventilation flap has anisotropic properties.
  • the active functional area represents that part of the fiber composite ventilation flap which has a high thermal expansion in the direction of the 90 ° axis, ie perpendicular to the primary axis, in the primary expansion direction, while the passive functional area represents a low thermal expansion in the primary expansion direction.
  • the individual layers are connected to one another (through the matrix or preferably through a resin and a hardener) to form an asymmetric laminate, the different thermal expansions of the functional regions and the individual layers lead to a deformation of the fiber composite ventilation flap.
  • the fiber composite ventilation flap in a non-curved state represents an at least approximately flat or flat component, which spreads in particular along the 0 ° -90 ° plane, ie the horizontal plane.
  • the fiber composite ventilation flap Upon heat input, ie from reaching a certain ambient temperature, the fiber composite ventilation flap preferably curves in the direction of the vertical axis about the primary axis. The fiber composite ventilation flap reaches an open or unfolded position above a certain temperature range.
  • the individual layers or UD layers are arranged one above the other in bundles.
  • the composite fiber ventilation flap is therefore preferred at least one bundle of superposed unidirectional Einzella- conditions, wherein the fibers of these individual layers of a bundle are oriented in the same direction, that are arranged parallel to each other.
  • Such bundling of multiple UD layers with parallel fiber orientation can contribute to a more stable component.
  • the active functional area of the fiber composite ventilation flap comprises at least one active bundle, in which the fibers of the individual layers of the bundle are aligned at least approximately parallel to the primary axis. Because the fibers in the individual layers of this bundle are aligned parallel to the primary axis, deformation or thermal expansion of the active bundle upon heat input in the direction of the fibers is low, while the thermal expansion in the direction of the longitudinal axis or in the primary expansion direction is high , The active bundle thus expands in a perpendicular direction to the primary axis, ie in the primary expansion direction.
  • the active bundle is composed of at least five individual layers.
  • the passive functional area of the fiber composite ventilation flap is constructed from at least one passive individual layer.
  • a passive single layer describes a single layer whose fibers are aligned in the direction of the longitudinal axis.
  • this passive individual layer particularly preferably forms an outer surface of the fiber composite ventilation flap, namely particularly preferably that outer surface or surface viewed in the direction of the vertical axis, which is arranged in the unfolding direction during a folding movement of the fiber composite ventilation flap.
  • the passive single layer is therefore preferred, viewed in the direction of the vertical axis, arranged above the active bundle and thus forms a surface and preferably also an outer side of the fiber composite ventilation flap.
  • the top passive single layer which is to represent the visible surface of the fiber composite ventilation flap, designed as a woven or knitted fabric, in which the fibers are entangled or woven together both in the direction of the primary axis, as well as in the direction of the longitudinal axis. Furthermore, it is not necessary that a passive single layer represents a unidirectional single layer, but that this may also be formed as a woven or knitted fabric or braid.
  • the active functional area expands in the direction perpendicular to the primary axis along the surface of the fiber composite ventilation flap.
  • the uppermost passive single layer expands due to their fiber orientation perpendicular to the primary axis at heat input hardly in the direction perpendicular to the primary axis. Due to the fact that the individual layers or the bundles are connected to one another by the matrix, said passive single layer in the passive functional region blocks the expansion of the fiber composite ventilation flap in the direction perpendicular to the primary axis.
  • the lower active bundle which is preferably arranged on the vertical axis, accordingly expands in a direction perpendicular to the primary axis, while the passive single layer does not expand.
  • the fiber composite vent damper deforms in the direction of the vertical axis, thereby opening the fiber composite vent door.
  • the ratio of the number of active and passive individual layers is crucial.
  • a transition region is provided between the active and the passive functional area of the fiber composite ventilation flap.
  • the transition region is formed from different (but at least two) transitional layers.
  • the transitional layers are arranged symmetrically with respect to a center plane of the transitional region or stacked on top of one another.
  • the median plane is arranged parallel to the transitional layers and preferably divides the number of transitional layers in the transitional region into two equally sized halves.
  • the median plane of the transition region is that horizontal plane that divides the layer structure of the transition region into two equal thicknesses (or halves with the same number of layers).
  • the transition region has a distortion-free expansion with heat ingestion.
  • a distortion-free expansion is to be understood that the component does not distort when heat input except a possible planar planar expansion or in other spatial directions as in the plane expands or deformed.
  • the component then preferably has isotropic or quasi-isotropic properties (at least in the surface direction, but not in the thickness direction of the component).
  • only said transition region of the fiber composite ventilation flap has a named distortion-free expansion upon heat input or such an isotropy or quasi-isotropy.
  • the quasi-isotropy of the transition region denotes the independence of a certain property from the direction.
  • the isotropic property in the surface direction with respect to the thermal expansion of the transition region is addressed.
  • the transition region preferably expands independently of direction in the direction of heat in the direction of the surface.
  • a direction-independent expansion means that the transition area expands equally in the area direction or within the area level.
  • the thermal expansion of the transition region is preferably negligibly small due to the material.
  • the transition region does not necessarily have isotropic properties. It is sufficient if the said symmetrical transition region experiences only a change in size with the layers reflected in itself when the temperature changes, but does not experience a change in shape (such as a curvature or bending), ie only a distortion-free expansion.
  • a composite material can increase or decrease nearly distortion-free at a temperature in different directions. In the direction of the fibers, the change in length, in particular when carbon fibers are used, is very small and very comparatively large transversely to the direction of the grain, so that the properties of the matrix are determined here.
  • the predominantly used matrix systems are plastics which are known to have a relatively high thermal expansion coefficient.
  • the transition layers are particularly preferably layers whose fibers are oriented either + 45 ° or -45 ° (viewed in the horizontal plane) to the primary axis.
  • the two different transitional situations are in Also referred to as + 45 ° position and -45 ° position. If the same number of transitional layers are arranged symmetrically with respect to the said middle plane of the transitional area in a laminate, they are equalized with respect to thermal expansion. They serve to stabilize the laminate.
  • the transition region comprises an equal number of + 45 ° layers and -45 ° layers, which are stacked on each other symmetrically to the median plane of the transition region. This can be realized with respect to the center plane symmetrical transition region.
  • the transition region can also comprise, for example, two transition bundles which, viewed in the direction of the vertical axis, are arranged between the active bundle and the at least one passive individual layer.
  • the first transition beam is again constructed of several transitional layers and arranged such that the fibers of these transitional layers are oriented or oriented at an angle of 45 ° with respect to the primary axis (viewed in the horizontal plane).
  • the second transition bundle which is arranged on the first transition bundle, is likewise constructed of transitional layers, the fibers of which are oriented at an angle of -45 ° to the primary axis.
  • said transition bundles are each constructed by at least three transitional layers. Furthermore, it is preferred that the first transition bundle and the second transition bundle are arranged symmetrically relative to one another with respect to the center plane.
  • the transition region is not formed of a plurality of unidirectional transitional layers, but of knits or a fabric, wherein the fiber layers are already entangled such that the + 45 ° and the -45 ° fiber orientations already in a knitted position are formed. In such a case, the transitional layers no longer provide unidirectional layers.
  • the transition region in which, for example, the said transitional bundles are arranged, is preferably arranged between the active functional region and the passive functional region.
  • Such a transition area allows an increase in the robustness of the laminate and stabilizes the component. Due to the preferred symmetrical arrangement of the transitional layers of the transition region and the selected fiber orientation of the transitional layers, the transition region undergoes a uniform thermal expansion in the direction parallel to and perpendicular to the primary axis, but which is negligible in the case of heat input. As a result, no thermally induced bends occur in this area. The transition area therefore expands without distortion when heat is applied. Particularly preferably, the transition region behaves isotropically or quasi-isotropically in the surface direction or with respect to the surface plane.
  • the stiffness of the laminate can thus be increased, which in turn increases the robustness of the component.
  • a composite fiber ventilation flap according to the invention for a vehicle in particular for a motor vehicle with the single-layer structure according to the invention and its fiber orientation, makes it possible to use a folding function in a wide variety of areas in the vehicle, without having to expend additional energy, for example by means of a motor or an actuator ,
  • the fiber composite ventilation flap allows a realization of such a folding function or unfolding function with heat input in a single component, consisting of a single material, namely a fiber composite plastic.
  • a composite fiber ventilation flap can be used. For example, as recited in claim 10, on a wheel for a vehicle.
  • a wheel for a vehicle which comprises a cover element, which in turn comprises a fiber composite ventilation flap, which is designed according to one of claims 1 to 9.
  • the wheel in turn includes a rim, a hub portion and at least two spokes connecting the hub portion with the rim. Between the two spokes, a spoke space is arranged, which is covered by the cover.
  • the composite fiber ventilation flap is thus used at least as part of a cover element for covering at least part of a spoke space of a wheel for a vehicle.
  • the fiber composite ventilation flap When the ambient temperature around the fiber composite ventilation flap is below a certain limit temperature, for example when the vehicle is stationary, the fiber composite ventilation flap is preferably in a closed or closed state. In particular, by more braking a disc brake, the friction energy used is converted to a large extent in heat.
  • the fiber composite ventilation flap of the cover opens or folds axially away from the wheel.
  • the unfolding under the influence of heat takes place on the basis of the embodiment described in one of claims 1 to 10 (ie, for example, the selected fiber orientation and the location of the functional areas) of the fiber composite vent door.
  • the unfolded fiber composite ventilation flap then allows an air flow between the Rohtereren and the rim interior for cooling the brake assembly arranged there.
  • the cover element comprises the fiber composite ventilation flap or that the fiber composite ventilation flap is arranged on the cover element.
  • the covering element preferably comprises, in addition to the fiber composite ventilation flap, a cover element part fixedly connected to the wheel (for example to the spoke).
  • the cover member is particularly preferably an injection molded plastic component, which is at least approximately flat.
  • the composite fiber ventilation flap is then preferably connected to this cover element part.
  • preferably only at least one edge region or end section of the fiber composite ventilation flap is firmly connected to the cover element or to the cover element part.
  • the fiber composite ventilation flap particularly preferably comprises rail-like forms already introduced into its manufacturing process, which in a recess provided in the cover element or in the recess Cover element part can be inserted and thus a positive connection between the cover and the fiber composite ventilation flap can be made.
  • said rail-like forms are already integrated in the component during the fiber-forming process, in particular in a wet-pressing process of the fiber-composite ventilation flap, by appropriate shaping of the tool.
  • these rail-like forms are preferably made of the matrix material of the fiber composite ventilation flap and reinforced with fibers (in particular carbon fibers), in particular short or long fibers.
  • the corresponding receptacles for the rail-like shapes of the fiber composite ventilation flap in the cover member can also be directly in the manufacture of the cover member, for example by injection molding, introduced.
  • the region in which the composite fiber ventilation flap is connected to the cover element to arrange a symmetrical layer structure (for example, the transition region), so that this area has isotropic or quasi-isotropic properties in the planar direction or with respect to the surface plane and no or a negligible istdeh - learns uben.
  • a symmetrical layer structure for example, the transition region
  • the cover element part is preferably firmly connected in turn to the wheel, in particular to one or two spokes.
  • the fiber composite ventilation flap is arranged around the primary axis such that it can be bent or deformed on the cover element.
  • Arranged in this case means that it at least partially adjoins the cover element part in an unfolded state or at least partially rests on it. Particularly preferably, there is no offset in the axial direction of the wheel between the fiber composite ventilation flap and the cover element part in the unfolded state of the fiber composite ventilation flap. Instead, in a non-deployed state of the fiber composite ventilation flap, the fiber composite ventilation flap with the cover element part forms a common cover element arranged at least approximately planar or flat.
  • a second end region which is opposite or opposite the first end region (to which the cover element part is preferably fastened), curves on the other side of the fiber composite ventilation flap upon heat input.
  • the parameters of the layer structure and the production are designed such that at room temperature or at 20 ° C, the fiber composite ventilation flap in the installed state in the wheel slightly inward (ie in the direction of the Radinneren) is curved and thus with a bias voltage is arranged on the Abdeckelementteil or rests. It can thus be ensured that the fiber composite ventilation flap does not deform or fold over into an open state when the outside temperature is warm (without significant brake heating).
  • Figure 1 shows a wheel of a vehicle in a three-dimensional view of the Radsußenseite with an exemplary embodiment of a fiber composite ventilation flap according to the invention.
  • FIG. 2 also shows a three-dimensional view of the wheel of FIG. 1 in a detailed view of the fiber composite ventilation flap while the wheel is rotating.
  • FIG. 3 shows a cover element part which is able to receive the fiber composite ventilation flap from FIG. 3 in the wheel.
  • FIG. 5 shows an example of a layer structure of the fiber composite ventilation flap from FIG. 3, cut away.
  • FIG. 6 schematically shows a further exemplary layer structure of the fiber composite ventilation flap.
  • FIG. 1 shows an exemplary wheel according to the invention for a vehicle in a three-dimensional outside or side view.
  • the wheel comprises a rim 1, a hub portion 2, and a plurality of spokes 3 connecting the hub portion 2 to the rim 1.
  • a cover element 5, 6 is arranged, which encloses the spoke spaces 4 of FIG outside at least partially able to cover.
  • a cover 5 is formed in two parts.
  • This cover element 5 comprises a cover element part 5.1 formed from a plastic material and an exemplary fiber composite ventilation flap 5.2 according to the invention.
  • the cover element part 5.1 is firmly connected to the wheel, in particular to the spokes 3.
  • the composite fiber ventilation flap 5.2 of the cover 5 is connected in a form-fitting manner on one side or at one end region to the cover element part 5.1 and otherwise lies on a support surface of the cover element part 5.1.
  • the composite fiber ventilation flap 5.2 is thus able to move or not fold the side not fastened to the cover element part 5.1 in the axial direction away from the wheel (that is, the direction of the wheel outside). Due to the material, the fiber composite Ventilation flap 5.2, except for a specific heat influence, no actuators or other materials necessary.
  • the fiber composite ventilation flap 5.2 is formed from a single material, namely a fiber composite material, in particular a carbon fiber reinforced plastic.
  • the cover element 5 of the wheel has in particular the advantage that it solves the conflict of objectives between a sufficient coverage of the air-flow areas on the wheel and thus an optimization of the air resistance coefficient and an optimization of the brake cooling of the wheel at decelerations of the vehicle from high speeds.
  • the cover element 5 is an at least approximately even and self-contained component (as shown in FIG. except for the existing recesses 5.1.1). From an aerodynamic point of view, this situation represents an optimal situation.
  • the fiber composite ventilation flap 5.2 of the cover element 5 works at least approximately in the axial direction away from the wheel or in the direction of the outside of the wheel.
  • a gap 7 between the wheel and the cover 5 is formed. Through this gap 7 is now an air flow to the brake cooling possible, while still giving the best possible coverage to optimize the drag coefficient.
  • the cover element 5 or the cover element part 5.1 comprises recesses 5.1.1, which are located on the circular surface of the outside of the wheel in the vicinity of the hub section 2.
  • the area of this circular surface of the wheel outside near the rim 1 is completely covered by the cover 5.
  • the reason for this is that the coefficient of drag is mainly decisive in the outer areas of the circle, whereas with increasing proximity to the interior of the circle, that is to say to the hub section 2, it increasingly decreases in relevance or influence.
  • the composite fiber ventilation flap 5.2 is shown individually in a three-dimensional view from below or from behind, as can be seen in the installed state in the wheel from the wheel inside.
  • fastening elements 8 for fastening the fiber composite ventilation flap 5.2 to the cover element part 5.1 can be seen.
  • the fastening elements 8 are designed as rail-shaped geometries, which are preferably already integrated in the Fier einsbacter the fiber composite ventilation flap 5.2 in this. These rail-shaped geometries are T-shaped in their cross section. Particularly preferably, these rail-shaped geometries are formed from the matrix material of the fiber composite ventilation flap 5.2 and reinforced with additional carbon fibers (short or long fibers).
  • the fastening elements 8 are arranged on only one side of the composite fiber ventilation flap 5.2, and in particular in an edge region thereof.
  • the composite fiber ventilation flap 5.2 is then fastened by means of the fastening elements 8 to the cover element part 5.1, as shown in FIG.
  • the attachment takes place here as a positive connection, wherein the rail-shaped geometries of the fiber composite ventilation flap 5.2 are inserted into receptacles 9 provided for this purpose on the cover element part 5.1. Due to the T-shaped design of the fastening elements 8 of the fiber composite ventilation flap 5.2 and these mating receptacles 9 of the Abdeckelementteils 5.1, a solid positive connection can be realized.
  • the fiber composite ventilation flap 5.2 is connected to the cover element part 5.1 only via the fastening elements 8, while the fiber composite ventilation flap 5.2 otherwise in a non-unfolded state on a bearing surface 5.1.2 of the form of the fiber composite ventilation flap 5.2 Abdeckelement- part 5.1 rests or rests flat.
  • the cover element part 5.1 thus additionally serves as a carrier plate or support structure for the fiber composite ventilation flap.
  • the cover element part 5.1 is then connected to the wheel, in particular to the spokes 3 of the wheel via further connecting elements not drawn in.
  • FIG. 5 shows an advantageous fiber and layer structure of the fiber composite ventilation flap from FIGS. 1, 2 and 3.
  • the individual layers 11 are detached from each other and therefore the fiber orientation of the lower individual layers 11 can be seen, shown cut open.
  • the individual layers shown in FIG. 5 are all directly adjacent to one another and thus form a laminate of the same depth or height (along a vertical axis v).
  • the composite fiber ventilation flap 5.2 is constructed from a plurality of superimposed, so-called UD layers or unidirectional individual layers 11. When assembled, these layered layers 11 are referred to as laminate.
  • Each individual layer 11 is made of fibers arranged parallel to one another
  • the matrix usually consists of a plastic or a resin and a hardener.
  • the fibers 10 are formed in this example as carbon fibers. As already mentioned, the fibers 10 are a single layer
  • Fiber composite materials that is, for example, the individual layers 11 and also the laminate, can be anisotropic materials.
  • the fiber composite ventilation flap 5.2 is constructed from a plurality of individual layers 11 stacked on top of each other.
  • the merger of these individual layers 11 is assumed to be ideal and referred to as a laminate. Since the respective individual layers 11 have anisotropic properties, the properties of the laminate depend on the orientation of the individual layers 11, more precisely on the orientation of the fibers 10 in the individual layers 11. It follows that the results rende thermal expansion of the fiber composite ventilation flap 5.1 depending on the orientation of the fibers 10 each individual layer 11 is. If, for example, two individual layers of different orientation are connected to form a component, a heat input into the component leads to thermal expansions. The strains of the individual layers 11 are different in the same spatial directions.
  • the layer structure according to FIG. 5 shows an advantageous embodiment, so that the fiber composite ventilation flap 5.2 opens optimally under the influence of heat. This embodiment will be described in more detail below.
  • p represents the primary axis around which the fiber composite ventilation flap 5.2 bends when heat is applied.
  • v represents the vertical axis and determines the height or thickness of the composite fiber ventilation flap.
  • the vertical axis v is arranged in the installed state of the fiber composite ventilation flap 5.2 at least approximately parallel to the wheel axis k.
  • the composite fiber ventilation flap 5.2 curves when heat is introduced in the direction of the vertical direction.
  • A represents the longitudinal axis of the fiber composite ventilation flap 5.2, which together with p represents a horizontal plane of the fiber composite ventilation flap.
  • the respective axes are always arranged vertically to each other.
  • the exemplary laminate from FIG. 5 is constructed from a total of ten unidirectional individual layers 11 which are stacked one above the other along the v-axis.
  • the laminate is composed of so-called active individual layers, passive individual layers and transitional layers.
  • Active individual layers are those whose fibers 10 are oriented parallel to the primary axis p and which expand in the direction of the longitudinal axis a when exposed to heat.
  • passive individual layers are those whose fibers 10 are oriented parallel to the longitudinal axis a, ie perpendicular to the fibers of the active individual layers, and which have a small or negligible thermal expansion in the direction of the longitudinal axis a.
  • the transitional layers are layers whose fibers are oriented either + 45 ° or -45 ° (viewed in the plane plane p-a) to the primary and to the longitudinal axis. If the same number of two transitional layers are arranged in a laminate (symmetrical to a median plane relative to one another), these equalize with respect to the thermal expansion. They serve to stabilize the laminate.
  • the composite fiber ventilation flap 5.2 is divided along the vertical axis v or along its layer structure, in three functional areas, an active A, a passive P and a transition region Ü.
  • the active functional area A comprises exclusively active individual layers
  • the passive functional area P comprises only passive individual layers
  • the transitional area U comprises only transitional layers.
  • FIG. 6 shows a section of the layer structure of the laminate in a three-dimensional as well as in a side view or in the va-plane, wherein the coordinate system in the middle (viewed along the vertical axis v) of the laminate shows a median plane (parallel to the horizontal plane pa) which the laminate is uniformly divided into two equally thick ply structures (assuming an even number of plies in the laminate).
  • the first or the lowest (viewed with respect to the vertical axis v) three individual layers of the laminate are active single layers and thus represent the active functional area A. Under the influence of heat, these active individual layers or the active functional region A expand in the direction of the longitudinal axis a. Since the composite fiber ventilation flap 5.2 is firmly connected at one end section to the cover element part 5.1, the active functional area A expands in the direction of the opposite end section along the longitudinal axis a of the fiber composite ventilation flap 5.2.
  • transitional layer Ü which form the transitional area Ü are piled up. For the time being, a transitional layer with + 45 °, then two transitional layers with -45 ° and finally again a transitional layer with + 45 ° (angle to the primary axis p in the horizontal plane) stacked on each other.
  • the last two individual layers form the passive functional area P.
  • Two passive individual layers are stacked on top of each other. When heat is applied, the passive functional area P does not expand in the direction of the longitudinal axis a.
  • the passive functional area P impedes the active functional area A when it extends in the direction of the longitudinal axis a.
  • the component deforms or curves. This curvature leads to an opening of the flap.
  • FIG. 6 in contrast to the embodiment of FIG. 5, only a single passive individual layer forms the passive functional region P.
  • the construction produces a strongly pronounced and dominant active functional region A and a very small passive one Area P.
  • These areas are separated from the stabilizing transition area Ü.
  • This transition region Ü consists of four individual layers with the said angle of +/- 45 ° to the longitudinal and Primary axis. In the transition region Ü it should be noted that this is symmetrical in itself and consists of two individual layers with + 45 ° orientation and two individual layers with -45 ° orientation, which are arranged symmetrically to each other as viewed to the center plane M.
  • the transition range Ü can be established.
  • the transition region Ü offers a possibility of adjusting the rigidity and the deformation strength of the fiber composite ventilation flap 5.2, depending on the number and arrangement of the transitional layers.
  • the thermal expansion in the direction of the longitudinal axis a dominates in the v-a plane. If the plane v-p is considered, the low ratio of active to passive single layers leads to a minimal extension in the direction of the primary axis p.
  • the thermally induced deformation of the laminate or fiber composite ventilation flap 5.2 when installed in the wheel of the vehicle is shown in FIG.
  • the fiber composite ventilation flap is connected to the passive single layer in the axial direction away from the wheel connected to the wheel.
  • a active functional area A active functional area

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) für ein Fahrzeug, welche aus einem Laminat aus zumindest zwei Einzellagen (11) ausgebildet ist, wobei zumindest eine dieser Einzellagen (11) jeweils unidirektional orientierten Fasern (10) aufweist und wobei die zumindest zwei Einzellagen (11) derart im Laminat angeordnet sind, dass deren Fasern (10) zumindest überwiegend unterschiedlich zueinander orientiert sind, wobei die Fasern der zumindest zwei Einzellagen derart unterschiedlich zueinander orientiert sind, dass sich zumindest ein Bereich der Faserverbundbelüftungsklappe unter Wärmeeinfluss um eine vorgegebene Primärachse krümmt und damit einen aufgeklappten Zustand aufweist.

Description

Faserverbundbelüftungsklappe für ein Fahrzeug sowie Rad für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Faserverbundbelüftungsklappe für ein Fahrzeug sowie ein Rad für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und Anspruch 10. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 10 2013 222 044 A1 verwiesen.
An Räder von Fahrzeugen, insbesondere an solche von Personen kraftwä- gen, werden die unterschiedlichsten Anforderungen gestellt. Neben einer ausreichenden Festigkeit bei geringem Gewicht sollen die Räder insbeson- dere einem guten Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeuges förderlich sein und sich durch ein gefälliges optisches Erscheinungsbild auszeichnen. Dazu zählt auch die Tatsache, dass der sichtbare Außenbereich der Räder nur in geringem Maße durch den Abrieb der an der Radinnenseite (also dem Fahrzeug zugewandten Seite) der Räder vorgesehenen Radbremse verschmutzt wird. Um insbesondere letzteres zu gewährleisten, ist es bekannt, die Freiräume zwischen sämtlichen Speichen eines Rads mittels eines einzigen scheibenförmigen Abdeckelements, welches an der Innensei- te des Rads vorgesehen ist, gegenüber der zusammen mit dem Rad rotierenden Bremsscheibe der Radbremse abzudecken. Daneben sind auch Abdeckelemente bekannt, welche Speichenzwischenräume einzeln abdecken.
Da sich die Bremse insbesondere bei Abbremsung von hohen Geschwindig- keiten des Fahrzeuges extrem aufheizt, ist außerdem eine Bremsenkühlung durch einen Luftstrom zwischen dem Radäußeren, durch die Speichenzwi- schenräume und der Bremse wünschenswert.
Ein Zielkonflikt zwischen einem optimierten Luftwiderstandsbeiwert und einer optimalen Bremsenkühlung entsteht.
Die DE 10 2013 222 044 A1 beschreibt dabei eine Felgenabdeckung für ein Fahrzeugrad zur Anbindung an einer Fahrzeugfelge mit wenigstens einem Flügelelement zum Abdecken zumindest eines Abschnitts der Felge, das temperaturabhängig wenigstens eine erste und eine zweite Form einnehmen kann. Das Flügelelement ist dabei als Schichtverbund aus zwei Materialien mit einem unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten ausgebildet.
Ein derartiger Schichtverbund mit zwei Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten (Bimaterial) ist eine Lösung für den oben genannten Zielkonflikt, jedoch ist die Fertigung eines solchen Flügelelement durch Verklebung bzw. mechanische Fügung der beiden Materialien aufwändig, kostenintensiv und fehleranfällig.
Daneben ist es auch in anderen Bereichen im Fahrzeug als an der Radab- deckung oft wünschenswert, einen solchen Bimaterialeffekt zu nutzen.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Klappe für ein Fahrzeug sowie ein Rad eines Fahrzeuges aufzuzeigen, welches die genannten Nachteile des Stands der Technik zu beheben vermag. Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch eine Faserverbundbelüftungsklap- pe für ein Fahrzeug sowie ein Rad für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und 10. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Dabei wird eine Faserverbundbelüftungsklappe für ein Fahrzeug, insbeson- dere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen.
Die Faserverbundbelüftungsklappe ist dabei aus zwei Hauptkomponenten, den Fasern und der Matrix, insbesondere einer Kunststoffmatrix gebildet. Als Fasern kommen dabei bevorzugt Kohlenstofffasern und als Matrix ein bestimmter bevorzugt duroplastischer Kunststoff (beispielsweise ein Harz) in Frage. Ein solcher Kohlenstofffaserverbundkunststoff wird dann auch als CFK bezeichnet.
Weiterhin ist die Faserverbundbelüftungsklappe aus einem Laminat mit zumindest zwei Einzellagen aufgebaut. Die Gruppe der Laminate nutzt alle Vorteile der individuellen Faserausrichtung. Das Laminat wird aus mehreren übereinander gelegten Faserhalbzeugen (z. B. Gewebe, Gelege, Matten), welche hier als Einzellagen bezeichnet sind, mit unterschiedlichen Hauptfa- serrichtungen gebildet. Zumindest eine der Einzellagen ist dabei als Schicht mit jeweils unidirektional orientierten Fasern ausgebildet. Derartige Einzella- gen werden auch als UD-Schicht (=unidirektionale Schicht) bezeichnet. Eine derartige unidirketionale Schicht bezeichnet eine Schicht, deren Fasern überwiegend in die gleiche Richtung orientiert sind. Eine weitere Lage (insbesondere die später erläuterte passive Einzellage) kann dabei auch als Gelege oder Geflecht oder Gewebe ausgebildet sein, welches Fasern umfasst, die nicht nur unidirektional zueinander angeordnet sind, sondern bereits durch eine Flechtung unterschiedliche Orientierungen aufweisen. Diese Einzellagen aus Gewebe sind dabei als Schicht mit Faserbündeln unterschiedlicher Orientierung ausgebildet und werden auch als MD-Schicht (=multidirektionale Schicht) bezeichnet. Bei MD-Schichten können auch unterschiedliche Faserarten verwendet werden. So können zum Beispiel Kohlenstofffasern mit Glasfasern verwendet werden. Diese Faserkombinati- on resultiert in ein konfigurierbares anisotropes Materialverhalten dieser Schicht, je nachdem welche Faserart mit welchem Anteil und mit welcher Faserorientierung in der MD-Schicht eingesetzt werden.
Bevorzugt werden die Einzellagen zu einem Lagenstabei bzw. Lagenbündel zusammen geführt und anschließend die Matrix hinzu gegeben. Die Matrixzugabe kann hierbei im geschlossenen Werkzeug durch Infiltration oder außerhalb des Werkzeugs bzw. bei offenem Werkzeug durch Aufsprü- hen bzw. Gießen geschehen. Bevorzugt sind also die Einzellagen dabei bereits als Gelege mit Faser vorhanden, sodass diese bei Bildung des Laminats nur mehr aufeinander gelegt bzw. geschichtet werden müssen und in einem geeigneten Prozess, insbesondere ein Nasspressverfahren zu einem Laminat gefügt bzw. aufgebaut werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht im Schichten von Faserhalbzeugen, die bereits mit der Matrix getränkt sind.
Bevorzugt wird die Faserverbundbelüftungsklappe bzw. das Laminat dabei aus zumindest sieben, besonders bevorzugt aus zehn derartiger aufeinan- dergeschichteter Einzellagen gebildet. Es ist jedoch auch möglich, dass dickere Einzellagen verwendet werden, sodass nicht so viele Einzellagen zum Erreichen einer bestimmten Dicke und damit einer bestimmten Festigkeit der Faserverbundbelüftungsklappe erreicht wird.
Die Aufeinanderschichtung bzw. das Bilden des Laminats durch aufeinan- derlegen der einzelnen Einzellagen bzw. der Schichten (bzw. einem Geflecht) bestimmt dabei maßgeblich die Eigenschaften des Bauteils. Denn je nachdem, in welcher Richtung die Fasern der Schichten zueinander orientiert sind, können unterschiedliche Eigenschaften erreicht werden. Faserverbundwerkstoffe können, bei bestimmter Faserorientierung, anisotrope Werkstoffe darstellen, d.h. dass die Eigenschaften des Werk- stoffs in verschiedenen Raumrichtungen unterschiedlich sind. Dies gilt auch für den Wärmeausdehnungskoeffizienten. Dieser Koeffizient definiert die Längenänderung eines Werkstoffs, bei einem Wärmeeintrag. Für eine einzelne Faser-Matrix-Schicht, also eine UD-Schicht bzw. eine Einzellage ist dieser Faktor in Faserrichtung deutlich geringer als senkrecht zur Faser. Da die Einzellagen bzw. die UD-Schichten ebenfalls die anisotropen Eigenschaf- ten aufweisen, sind die Eigenschaften des Laminats bzw. der Faserverbund- belüftungsklappe von der Orientierung der Einzellagen bzw. deren Fasern (beispielsweise vom Faseranteil und der Faserart) abhängig. Daraus folgt, dass die resultierende Wärmeausdehnung der Faserverbundbelüftungsklap- pe von der Orientierung der Fasern der Einzellagen, vom Faseranteil und der Faserart abhängig ist. Dieser Effekt soll in dieser Erfindung genutzt werden, um ein Umklappen bzw. Aufklappen der Faserverbundbelüftungsklappe zu bewirken.
Es ist in dieser Erfindung deswegen vorgesehen, dass zumindest zwei Einzellagen so aufeinander gelegt werden, dass deren Fasern unterschied- lich zueinander orientiert sind, also nicht parallel zueinander angeordnet sind.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Einzellagen bezüglich einer Mittelebene des Laminats hinsichtlich ihrer Faserorientierung asymmet- risch zueinander angeordnet bzw. aufgeschichtet sind.
Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um mehr als nur eine Einzellage, sondern um einen Bündel bzw. einen Stapel von Einzellagen.
Dabei ist es weiterhin vorgesehen, dass die Fasern dieser zumindest zwei Einzellagen bzw. UD-Schichten derart zueinander orientiert sind, dass sich zumindest ein Bereich der Faserverbundbelüftungsklappe unter Wärmeein- fluss bevorzugt um eine vorgegebene Primärachse krümmt und damit einen aufgeklappten Zustand darstellt. Wie bereits genannt, ist es deswegen vorteilhaft, dass die Einzellagen so aufeinander geschichtet sind, dass die Faserverbundbelüftungsklappe als solche einen bezüglich einer Mittelebene der Faserverbundbelüftungsklappe asymmetrischen Lagenaufbau aufweist. Ein solcher asymmetrischer Lagenaufbau bedeutet dann, dass das Faserverbundbauteil anisotrope Eigenschaften bezüglich der Wärmeaus- dehnung aufweist.
Es ist in einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die Faserverbundbelüftungsklappe in Richtung der Dicke bzw. der Höhe (welche durch die Anzahl der Lagen bestimmt ist, die aufeinander geschichtet werden) des Bauteils zumindest zwei Funktionsbereiche umfasst. Diese Funktionsbereiche werden durch Aufschichten mehrerer mit gleicher Faserorientierung ausgebildeter Einzellagen gebildet.
Dabei setzt sich das Laminat bevorzugt aus sogenannten aktiven Einzella- gen, passiven Einzellagen und Übergangslagen zusammen.
Die jeweiligen Funktionsbereiche werden demnach bevorzugt aus Einzella- gen gebildet, deren Faserorientierung in dem jeweiligem Funktionsbereich gleich ist. Aktive Einzellagen sind dabei jene, deren Fasern parallel zur Primärachse orientiert sind und welche sich bei Wärmeeinfluss in senkrech- ter Richtung zur Primärachse (im Folgenden auch als Primärausdehnungs- richtung bezeichnet) ausdehnen. Passive Einzellagen sind dagegen jene, deren Fasern senkrecht zur Primärachse (in einer Horizontalebene also entlang der Breite der Faserverbundachse betrachtet), also senkrecht zu den Fasern der aktiven Einzellagen orientiert sind und welche eine geringe bzw. vernachlässigbare Wärmeausdehnung in Primärausdehnungsrichtung aufweisen.
Die Faserverbundbelüftungsklappe ist dabei entlang der Vertikalachse bzw. entlang ihrer Dicke bzw. Höhe betrachtet, in zumindest zwei Funktionsberei- che, nämlich in einen aktiven und einen passiven Funktionsbereich, aufgeteilt. Der aktive Funktionsbereich umfasst dabei ausschließlich aktive Einzellagen, während der passive Funktionsbereich nur passive Einzellagen umfasst. Die Dicke (bzw. Tiefe) des Laminats wird durch die Anzahl aufeinandergeschichteter Einzellagen bestimmt bzw. vorgegeben.
Die Primärachse beschreibt dabei jene Achse, um welche sich ein Teil der Faserverbundbelüftungsklappe bei Wärmeeinfluss zu krümmen vermag. Dies bedeutet beispielsweise, dass die Primärachse die Fläche der Faserverbundbelüftungsklappe in eine sich (bei Wärmeeinfluss) umklappen- de Fläche und in eine sich (bei Wärmeeinfluss) nicht umklappende Fläche zumindest annähernd teilt.
Damit die Faserorientierung einfacher zuordnungsbar ist, wird im Folgenden von einem Koordinatensystem ausgegangen, bei welchem die genannte Primärachse die 0° Achse darstellt. Eine Achse, welche senkrecht zu der Primärachse angeordnet ist und mit dieser zusammen eine (zumindest annähernd die Fläche der plattenförmigen Faserverbundbelüftungsklappe bildende) Florizontalebene des Faserverbundbauteils aufspannt, wird dabei als 90°-Achse bzw. Längsachse bezeichnet. Die Längsachse zeigt dabei zumindest annähernd in die Primärausdehnungsrichtung bei einem Wärmeeintrag der Faserverbundbelüftungsklappe. Eine zu diesen beiden Achsen senkrecht und vertikal angeordnete Koordinatenachse, welche mit beiden Achsen, also der 0°-Achse und der 90°-Achse, eine Vertikalebene (bezüglich der flächigen bzw. ebenen Faserverbundbelüftungsklappe) aufspannt, wird als Vertikalachse bezeichnet. Die Vertikalachse wird durch den Schichtaufbau der einzelnen Einzellagen bzw. der Dicke des Laminats vorgegeben bzw. bestimmt. Dabei ist, von der Vertikalachse betrachtet, in der Mitte des Lagenaufbaus der Faserverbundbelüftungsklappe, also jener Position auf der Vertikalachse, an welcher der Schichtaufbau der Einzella- gen von deren Anzahl gleich aufgeteilt ist, eine parallel zur Florizontalebene ausgebildete Mittelebene angeordnet. Die Mittelebene der Faserverbundbe- lüftungsklappe beschreibt dabei jene parallel zu den Einzellagen ausgebilde- te Ebene, welche den Lagenaufbau des Laminats bzw. die Dicke des Laminats in zwei (bevorzugt gleichgroße) Hälften aufteilt.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Lagenaufbau der Faserverbundbelüftungsklappe bezüglich dieser Mittelebene asymmetrisch aufgebaut, sodass die Faserverbundbelüftungsklappe anisotrope Eigen- schaften aufweist.
Der aktive Funktionsbereich stellt dabei jenen Teil der Faserverbundbelüf- tungsklappe dar, welcher eine hohe Wärmeausdehnung in Richtung der 90°- Achse, also senkrecht zur Primärachse, in Primärausdehnungsrichtung aufweist, während der passive Funktionsbereich eine niedrige Wärmeaus- dehnung in Primärausdehnungsrichtung darstellt.
Da die Einzellagen miteinander (durch die Matrix bzw. bevorzugt durch ein Harz und einen Härter) zu einem asymmetrischen Laminat verbunden sind, führen die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Funktionsbereiche und der Einzellagen zu einer Verformung der Faserverbundbelüftungsklap- pe.
In einer weiter bevorzugten Ausbildung der Erfindung stellt die Faserver- bundbelüftungsklappe in einem nicht gekrümmten Zustand ein zumindest annähernd ebenes bzw. flächiges Bauteil dar, welches sich insbesondere entlang der 0°-90°- Ebene, also der Horizontalebene, flächig ausbreitet. Bei Wärmeeintrag, also ab Erreichen einer bestimmten Umgebungstemperatur, krümmt sich die Faserverbundbelüftungsklappe bevorzugt in Richtung der Vertikalachse um die Primärachse. Die Faserverbundbelüftungsklappe erreicht ab einem bestimmten Temperaturbereich eine aufgeklappte bzw. geöffnete Position.
Wie bereits weiter oben genannt, ist es weiterhin bevorzugt, dass die Einzellagen bzw. UD-Schichten in Bündeln aufeinanderliegend angeordnet sind. Die Faserverbundbelüftungsklappe umfasst demnach bevorzugt zumindest ein Bündel aus aufeinanderliegenden unidirektionalen Einzella- gen, wobei die Fasern dieser Einzellagen eines Bündels in die gleiche Richtung orientiert sind, also parallel zueinander angeordnet sind. Eine derartige Bündelung mehrerer UD-Schichten mit paralleler Faserausrichtung kann zu einem in sich stabileren Bauteil beitragen.
Es ist dabei weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass der aktive Funktionsbe- reich der Faserverbundbelüftungsklappe zumindest ein aktives Bündel umfasst, bei welchem die Fasern der Einzellagen des Bündels zumindest annähernd parallel zur Primärachse ausgerichtet sind. Dadurch, dass die Fasern in den Einzellagen dieses Bündels parallel zur Primärachse ausgerichtet sind, ist eine Verformung bzw. eine Wärmeausdehnung des aktiven Bündels bei Wärmeeintrag in Richtung der Fasern gering, während die Wärmeausdehnung in Richtung der Längsachse bzw. in die Primäraus- dehnungsrichtung hoch ist. Das aktive Bündel dehnt sich damit in senkrech- ter Richtung zur Primärachse, also in Primärausdehnungsrichtung aus.
Besonders bevorzugt ist das aktive Bündel aus zumindest fünf Einzellagen aufgebaut.
Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass der passive Funktionsbereich der Faserverbundbelüftungsklappe aus zumindest einer passiven Einzellage aufgebaut ist. Eine passive Einzellage beschreibt dabei eine Einzellage, deren Fasern in Richtung der Längsachse ausgerichtet sind. Besonders bevorzugt bildet dabei diese passive Einzellage eine Außenfläche der Faserverbundbelüftungsklappe, nämlich besonders bevorzugt jene Außen- fläche bzw. Oberfläche in Richtung der Vertikalachse betrachtet, die bei einer Klappbewegung der Faserverbundbelüftungsklappe in Ausklapprich- tung angeordnet ist. Die passive Einzellage ist demnach bevorzugt, in Richtung der Vertikalachse betrachtet, oberhalb des aktiven Bündels angeordnet und bildet damit eine Oberfläche und bevorzugt auch eine Außenseite der Faserverbundbelüftungsklappe. Besonders bevorzugt ist die oberste passive Einzellage, welche die sichtbare Oberfläche der Faserver- bundbelüftungsklappe darstellen soll, als Gewebe bzw. Gestrick ausgebildet, in welchem die Fasern sowohl in Richtung der Primärachse, als auch in Richtung der Längsachse miteinander verstrickt bzw. verwebt ausgebildet sind. Es ist weiterhin nicht erforderlich, dass eine passive Einzellage eine unidirektionale Einzellage darstellt, sondern dass diese auch als Gewebe oder Gestrick bzw. Geflecht ausgebildet sein kann.
Wie bereits beschrieben dehnt sich bei Wärmeeintrag der aktive Funktions- bereich in senkrechter Richtung zur Primärachse entlang der Fläche der Faserverbundbelüftungsklappe aus. Die oberste passive Einzellage dehnt sich aufgrund deren Faserorientierung senkrecht zur Primärachse bei Wärmeeintrag kaum in senkrechter Richtung zur Primärachse aus. Aufgrund dessen, dass die Einzellagen bzw. die Bündel miteinander durch die Matrix verbunden sind, blockiert die genannte passive Einzellage im passiven Funktionsbereich die Ausdehnung der Faserverbundbelüftungsklappe in Richtung senkrecht zur Primärachse. Der bevorzugt auf der Vertikalachse betrachtet untere angeordnete aktive Bündel dehnt sich demnach in senkrechter Richtung zur Primärachse, während sich die passive Einzellage nicht mit dehnt. Die Faserverbundbelüftungsklappe verformt sich in Richtung der Vertikalachse, wodurch sich die Faserverbundbelüftungsklappe öffnet.
Es ist auch möglich, anstatt nur einer einzigen passiven Einzellage, ein Bündel von passiven Einzellagen im passiven Funktionsbereich anzuordnen. Jedoch ist es besonders bevorzugt, möglichst weniger der passiven Einzellagen anzuordnen, da sich diese bei einem Wärmeeintrag in Richtung der Primärachse ausdehnen und dadurch (nach dem gleichen Prinzip wie die Krümmung um die Primärachse) eine Krümmung der Seitenbereiche der Faserverbundbelüftungsklappe um eine andere Achse als die gewünschte Primärachse bewirken. Jede andere Krümmung der Faserverbundbelüf- tungsklappe, welche nicht zumindest im Wesentlichen um die genannte Primärachse erfolgt, hemmt die Krümmbarkeit der Faserverbundbelüftungs- klappe um die Primärachse. Damit wird eine größere Öffnung bzw. Aufklap- pung verhindert bzw. vermindert.
Dabei ist insbesondere auch das Verhältnis von der Anzahl an aktiven und passiven Einzellagen ausschlaggebend.
Deswegen ist es besonders bevorzugt, dass stets mehr aktive Einzellagen als passive Einzellagen im Laminat angeordnet sind, sodass eine Ausdeh- nung der Faserverbundbelüftungsklappe in Primärausdehnungsrichtung und damit eine Krümmung um die Primärachse dominiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist zwischen dem aktiven und dem passiven Funktionsbereich der Faserverbundbelüftungs- klappe ein Übergangsbereich vorgesehen. Der Übergangsbereich wird dabei aus unterschiedlichen, (zumindest jedoch zwei) Übergangslagen gebildet.
Die Übergangslagen sind dabei hinsichtlich derer Faserorientierung bezüglich einer Mittelebene des Übergangsbereichs symmetrisch zueinander angeordnet bzw. aufeinander geschichtet. Die Mittelebene ist dabei parallel zu den Übergangslagen und angeordnet und teilt die Anzahl der Übergangs- lagen im Übergangsbereich bevorzugt in zwei gleichgroße Hälften. In anderen Worten ausgedrückt, ist die Mittelebene des Übergangsbereichs jene horizontale Ebene, die den Lagenaufbau des Übergangsbereichs in zwei gleichdicke (bzw. mit gleicher Lagenanzahl ausgebildete) Hälften aufteilt.
Durch eine derartige symmetrische Anordnung der Übergangslagen weist der Übergangsbereich eine verzugsfreie Ausdehnung bei Wärmeeintag auf. Unter einer verzugsfreien Ausdehnung ist dabei zu verstehen, dass sich das Bauteil bei Wärmeeintrag außer einer Möglichen ebenen Flächigen Ausdehnung nicht verkrümmt oder in andere Raumrichtungen als in der Flächenebene ausdehnt bzw. verformt. Das Bauteil weist dann bevorzugt isotrope bzw. quasiisotrope Eigenschaften (zumindest in Flächenrichtung, jedoch nicht in Dickenrichtung des Bauteils) auf. In diesem Falle ist es bevorzugt dass nur der genannte Übergangsbereich der Faserverbundbelüf- tungsklappe eine genannte verzugsfreie Ausdehnung bei Wärmeeintrag bzw. eine solche Isotropie bzw. Quasiisotropie aufweist. Die Quasiisotropie des Übergangsbereichs bezeichnet dabei die Unabhängigkeit einer bestimmten Eigenschaft von der Richtung. In diesem konkreten Falle ist insbesondere die isotrope Eigenschaft in Flächenrichtung bezüglich der Wärmeausdehnung des Übergangsbereichs angesprochen. Dies bedeutet, dass sich der Übergangsbereich bei Wärmeeinfluss in Flächenrichtung bevorzugt richtungsunabhängig ausdehnt. Eine richtungsunabhängige Ausdehnung bedeutet, dass sich der Übergangsbereich in Flächenrichtung bzw. innerhalb der Flächenebene gleich ausdehnt. Bevorzugt ist dabei die Wärmeausdehnung des Übergangsbereichs materialbedingt vernachlässig- bar gering.
Der Übergangsbereich muss dabei nicht zwangsweise isotrope Eigenschaf- ten aufweisen. Es ist ausreichend, wenn die genannte symmetrische Übergangsbereich mit den in sich gespiegelten Lagen bei Temperaturände- rung nur eine Größenänderung erfährt aber keine Formänderung (wie eine Krümmung oder Verbiegung), also nur eine verzugsfreie Ausdehnung erfährt. Ein Verbundwerkstoff kann sich nahezu verzugsfrei bei einer Temperatur in verschiedenen Richtungen verschieden Stark vergrößern bzw. verkleinern. In Faserrichtung fällt insbesondere bei Verwendung von Kohlenstofffasern die Längenänderung sehr gering aus und quer zu Faserrichtung sehr verhältnismäßig groß, dass hier die Eigenschaften von der Matrix bestimmt werden. Die vornehmlich verwendeten Matrix Systeme sind Kunststoffe welche bekanntermaßen einen relativ hohen Wärmeaus- dehnungskoeffizienten besitzen.
Besonders bevorzugt sind die Übergangslagen dabei Lagen deren Fasern entweder +45° oder -45° (in der Horizontalebene betrachtet) zur Primärach- se orientiert sind. Die beiden unterschiedlichen Übergangslagen werden im Folgenden auch als +45°-Lage und -45°-Lage bezeichnet. Sind die gleiche Anzahl der Übergangslagen symmetrisch bezüglich der genannten Mittel- ebene des Übergangsbereichs zueinander in einem Laminat angeordnet, so gleichen sich diese bezüglich der Wärmeausdehnung aus. Sie dienen der Stabilisierung des Laminats.
Dabei ist es insbesondere bevorzugt, dass der Übergangsbereich eine gleiche Anzahl an +45°-Lagen und -45°-Lagen umfasst, welche symmetrisch zur Mittelebene des Übergangsbereichs aufeinander geschichtet werden. Damit kann ein bezüglich der Mittelebene symmetrischer Übergangsbereich realisiert werden.
Alternativ kann der Übergangsbereich auch beispielsweise zwei Übergangs- bündel umfassen, welche in Richtung der Vertikalachse betrachtet zwischen dem aktiven Bündel und der zumindest einen passiven Einzellage angeord- net sind. Das erste Übergangsbündel ist dabei wieder aus mehreren Übergangslagen aufgebaut und derart angeordnet, dass die Fasern dieser Übergangslagen mit einem Winkel von 45° gegenüber der Primärachse (in der Horizontalebene betrachtet) ausgerichtet bzw. orientiert sind. Das zweite Übergangsbündel, welches an dem ersten Übergangsbündel angeordnet ist, ist ebenfalls aus Übergangslagen aufgebaut, wobei deren Fasern mit einem Winkel von -45° zur Primärachse ausgerichtet sind.
Bevorzugt sind die genannten Übergangsbündel durch jeweils zumindest drei Übergangslagen aufgebaut. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das erste Übergangsbündel und das zweite Übergangsbündel symmetrisch bezüglich der Mittelebene zueinander angeordnet sind.
Es ist weiterhin möglich, dass der Übergangsbereich nicht aus mehreren unidirektionalen Übergangslagen, sondern aus Gelegen oder einem Gestrick ausgebildet ist, wobei die Fasergelege bereits derart verstrickt sind, dass die +45° und die -45° Faserorientierungen bereits in einer gestrickten Lage ausgebildet sind. In einem solchen Falle stellen die Übergangslagen keine unidirektionalen Lagen mehr da.
Der Übergangsbereich, in welchem beispielsweise die genannten Über- gangsbündel angeordnet sind, ist dabei bevorzugt zwischen dem aktiven Funktionsbereich und dem passiven Funktionsbereich angeordnet.
Ein solcher Übergangsbereich ermöglicht eine Erhöhung der Robustheit des Laminats und stabilisiert das Bauteil. Durch die bevorzugte symmetrische Anordnung der Übergangslagen des Übergangsbereichs und die gewählte Faserorientierung der Übergangslagen, erfährt der Übergangsbereich bei einem Wärmeeintrag eine gleichmäßige Wärmeausdehnung in Richtung parallel und senkrecht zur Primärachse, welche jedoch vernachlässigbar gering ist. Dadurch entstehen in diesem Bereich keine thermisch induzierten Krümmungen. Der Übergangsbereich dehnt sich daher verzugsfrei bei Wärmeeintrag aus. Besonders bevorzugt verhält sich der Übergangsbereich dabei isotrop bzw. quasiisotrop in Flächenrichtung bzw. bezüglich der Flächenebene. Es ist also möglich durch die genannten Übergangsbündel eine Verformung der Faserverbundbelüftungsklappe bzw. des Laminats in oben bereits erläuterte unerwünschte Richtungen zu vermeiden. Die Steifigkeit des Laminats kann somit erhöht werden, was wiederrum die Robustheit des Bauteils erhöht. Je mehr Übergangslagen ein solcher Übergangsbereich umfasst, desto steifer ist die Faserverbundbelüftungs- klappe ausgebildet. Je steifer die Faserverbundbelüftungsklappe in sich ist, desto mehr Widerstand wird auch einer Krümmung bzw. Verformung des Bauteils entgegengesetzt. Mit der Anzahl der Übergangslagen bzw. der Variation von Übergangslagen kann somit auf vorteilhafter Weise, je nach Anwendungsbereich der Faserverbundbelüftungsklappe, eine gewünschte Steifigkeit und Krümmungsstärke eingestellt werden. Eine erfindungsgemäße Faserverbundbelüftungsklappe für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Einzella- genaufbau und deren Faserorientierung, ermöglicht den Einsatz einer Klappfunktion in den unterschiedlichsten Bereichen im Fahrzeug, ohne dass zusätzliche Energie, beispielsweise mittels eines Motors bzw. eines Aktuators, aufgewendet werden muss. Dabei ermöglicht die Faserverbund- belüftungsklappe eine Realisierung einer solchen Klappfunktion bzw. Aufklappfunktion unter Wärmeeintrag in einem einzigen Bauteil, bestehend aus einem einzigen Material, nämlich einem Faserverbundkunststoff. An jeder Stelle bzw. Bereich im Fahrzeug, in welchem eine Abdeckung und gleichzeitig ab einer bestimmten Temperatur eine Kühlung gefordert ist, kann eine solche Faserverbundbelüftungsklappe eingesetzt werden. Beispielsweise, wie in Anspruch 10 aufgeführt, an einem Rad für ein Fahrzeug.
Gemäß Anspruch 10 wird dabei ein Rad für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches ein Abdeckelement umfasst, das wiederrum eine Faserverbundbe- lüftungsklappe umfasst, die nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
Das Rad umfasst dabei seinerseits eine Felge, einen Nabenabschnitt sowie zumindest zwei den Nabenabschnitt mit der Felge verbindende Speichen. Zwischen den beiden Speichen ist ein Speichenzwischenraum angeordnet, welcher von dem Abdeckelement abgedeckt ist.
Die Faserverbundbelüftungsklappe wird also zumindest als Teil eines Abdeckelements zur Abdeckung zumindest eines Teils eines Speichenzwi- schenraums eines Rads für ein Fahrzeug eingesetzt.
Wenn sich die Umgebungstemperatur um die Faserverbundbelüftungsklappe unterhalb einer bestimmten Grenztemperatur befindet, beispielsweise im Stand des Fahrzeuges, befindet sich die Faserverbundbelüftungsklappe dabei bevorzugt in einem zugeklappten bzw. geschlossenen Zustand. Insbesondere durch vermehrtes Abbremsen einer Scheibenbremse wird die dazu verwendete Reibungsenergie zu einem großen Teil in Wärme umgesetzt.
Ab Erreichen der bestimmten Grenztemperatur im Radbereich bzw. im Felgenbereich öffnet sich bzw. klappt die Faserverbundbelüftungsklappe des Abdeckelements axial weg vom Rad. Das Aufklappen unter Wärmeeinfluss geschieht dabei aufgrund der in einem der Ansprüchen 1 bis 10 beschriebe- nen Ausführung (also beispielsweise die gewählte Faserorientierung und die Lage der Funktionsbereiche) der Faserverbundbelüftungsklappe.
Die aufgeklappte Faserverbundbelüftungsklappe ermöglicht dann einen Luftstrom zwischen dem Radäußeren und dem Felgeninneren zur Kühlung der dort angeordneten Bremsanordnung.
Es ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass das Abdeckelement die Faserver- bundbelüftungsklappe umfasst bzw. dass die Faserverbundbelüftungsklappe an dem Abdeckelement angeordnet ist. Dabei umfasst das Abdeckelement neben der Faserverbundbelüftungsklappe bevorzugt ein fest mit dem Rad (beispielsweise mit der Speiche) verbundenes Abdeckelementteil.
Das Abdeckelementteil ist dabei besonders bevorzugt ein spritzgegossenes Kunststoffbauteil, welches zumindest annähernd eben ausgebildet ist.
Die Faserverbundbelüftungsklappe ist dann bevorzugt an dieses Abde- ckelementteil angebunden. Um dabei trotzdem noch die genannte Klappbe- wegung zu ermöglichen, ist dabei bevorzugt nur zumindest ein Randbereich bzw. Endabschnitt der Faserverbundbelüftungsklappe fest mit dem Abde- ckelement bzw. mit dem Abdeckelementteil verbunden.
Diese Verbindung ist dabei besonders bevorzugt als Formschluss ausgebil- det. Besonders bevorzugt umfasst die Faserverbundbelüftungsklappe dabei bereits in deren Herstellungsprozess eingebrachte schienenartige Formen, welche in eine dafür vorgesehene Aussparung im Abdeckelement bzw. im Abdeckelementteil eingeschoben werden können und damit eine form- schlüssige Verbindung zwischen dem Abdeckelement und der Faserver- bundbelüftungsklappe hergestellt werden kann.
Besonders bevorzugt werden die genannten schienenartigen Formen dabei bereits im Fierstellungsprozess, insbesondere in einem Nasspressverfahren der Faserverbundbelüftungsklappe durch entsprechende Formgebung des Werkzeuges in das Bauteil integriert. Dabei sind diese schienenartigen Formen bevorzugt aus dem Matrixwerkstoff der Faserverbundbelüftungs- klappe ausgebildet und mit Fasern (insbesondere Kohlenstofffasern), insbesondere Kurz- oder Langfasern, verstärkt.
Die dazu korrespondierenden Aufnahmen für die schienenartigen Formen der Faserverbundbelüftungsklappe im Abdeckelementteil, können ebenfalls direkt bei der Herstellung des Abdeckelementteils, beispielsweise im Spritzgussverfahren, eingebracht werden.
In dem Bereich, in welchem der genannte bevorzugte Formschluss durch die schienenartigen Verbindungselemente in die Faserverbundbelüftungsklappe angeordnet ist, ist eine thermisch induzierte Krümmung und damit eine anisotropes Verhalten nicht wünschenswert. Diese kann in der Verbindung zu unerwünschten Spannungen führen. Abhilfe würde hierbei beispielsweise ein Abschnitt mit einem vom Rest der Faserverbundbelüftungsklappe abweichenden Lagenaufbau bringen. Dieser Abschnitt kann beispielsweise als aktiver Klappenabschnitt ausgebildet sein und sollte bevorzugt in sich symmetrisch aufgebaut sein um die in diesem Abschnitt nicht gewünschte thermische Verformung zu verhindern. Idealerweise ist der Übergangsbe- reich der Faserverbundbelüftungsklappe durchgängig in dem Verbindungs- bereich mit dem Abdeckelementteil angeordnet. Dabei sind in diesem Verbindungsbereich kein aktiver und kein passiver Funktionsbereich angeordnet. Dies führt zu einer erhöhten Robustheit bzw. Festigkeit des in zwei Einzellagen unterteilten Bauteils. Es ist also beispielsweise möglich an den Bereich in denen die Faserverbundbelüftungsklappe mit dem Abde- ckelement verbunden ist, einen symmetrischen Lagenaufbau (beispielsweise den Übergangsbereich) anzuordnen, sodass dieser Bereich isotrope bzw. quasiisotrope Eigenschaften in Flächenrichtung bzw. bezüglich der Flächen- ebene aufweist und keine bzw. eine vernachlässigbar kleine Wärmeausdeh- nung erfährt.
Damit das Abdeckelement während einer Drehung des Rads bzw. während der Fahrt des Fahrzeuges nicht abfällt, ist das Abdeckelementteil bevorzugt wiederrum mit dem Rad, insbesondere mit einer oder zwei Speichen fest verbunden.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Faserverbundbelüftungsklappe, wie bereits oben beschrieben, um die Primärachse krümmbar bzw. verformbar am Abdeckelement angeordnet ist.
Angeordnet bedeutet dabei, dass es in einem nicht aufgeklappten Zustand an das Abdeckelementteil zumindest teilweise angrenzt bzw. auf diesem zumindest teilweise aufliegt. Besonders bevorzugt ist zwischen der Faser- verbundbelüftungsklappe und dem Abdeckelementteil im nicht ausgeklapp- ten Zustand der Faserverbundbelüftungsklappe kein Versatz in axialer Richtung des Rads gegeben. Stattdessen bilden, in einem nicht ausgeklapp- ten Zustand der Faserverbundbelüftungsklappe, die Faserverbundbelüf- tungsklappe mit dem Abdeckelementteil ein gemeinsames zumindest annähernd eben bzw. flächig angeordnetes und zusammenhängendes Abdeckelement.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, dass sich ein zum ersten Endbereich (an welchem bevorzugt das Abdeckelementteil befestigt ist) entgegengesetzter bzw. gegenüberliegender zweiter Endbereich auf der anderen Seite der Faserverbundbelüftungsklappe bei einem Wärmeeintrag krümmt. Es ist dabei weiterhin bevorzugt, dass die Parameter des Lagenaufbaus und der Herstellung derart ausgelegt werden, dass bei Raumtemperatur bzw. bei 20°C die Faserverbundbelüftungsklappe im eingebauten Zustand im Rad leicht nach Innen (also in Richtung des Radinneren) gekrümmt ausgebildet ist und somit mit einer Vorspannung an dem Abdeckelementteil angeordnet ist bzw. aufliegt. Damit kann abgesichert werden, dass sich die Faserver- bundbelüftungsklappe bei warmen Außentemperaturen (ohne eine maßgeb- liche Erhitzung der Bremse) nicht in einen geöffneten Zustand verformt bzw. umklappt.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombi- nationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich genommen schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel weiter erläutert. Erfindungswesentlich können dabei sämtliche näher beschriebenen Merkmale sein.
Figur 1 zeigt ein Rad eines Fahrzeuges in einer dreidimensionalen Ansicht von der Radsußenseite mit einer beispielhaften Ausführung einer erfin- dungsgemäßen Faserverbundbelüftungsklappe.
Figur 2 zeigt ebenfalls eine dreidimensionale Ansicht des Rads aus Figur 1 in einer Detailansicht auf die Faserverbundbelüftungsklappe, während sich das Rad dreht.
In Figur 3 ist die Faserverbundbelüftungsklappe für das Rad aus Figur 1 und Figur 2 einzeln in einer dreidimensionalen Ansicht von hinten aufgezeigt. Figur 4 zeigt ein Abdeckelementteil, welches die Faserverbundbelüftungs- klappe aus Figur 3 im Rad aufzunehmen vermag.
In Figur 5 ist ein beispielhafter Lagenaufbau der Faserverbundbelüftungs- klappe aus Figur 3 aufgeschnitten aufgezeigt.
Figur 6 zeigt schemenhaft einen weiteren beispielhaften Lagenaufbau der Faserverbundbelüftungsklappe.
Figur 1 zeigt ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Rad für ein Fahrzeug in einer dreidimensionalen Außen- bzw. Seitenansicht. Das Rad umfasst dabei eine Felge 1 , einen Nabenabschnitt 2, sowie mehrere den Nabenabschnitt 2 mit der Felge 1 verbindende Speichen 3. Zwischen jeweils zwei Speichen 3, also im Speichenzwischenraum 4, ist dabei ein Abdeckelement 5, 6 angeordnet, welches die Speichenzwischenräume 4 von außen zumindest teilweise abzudecken vermag.
Ein Abdeckelement 5 ist dabei zweiteilig ausgebildet. Dieses Abdeckelement 5 umfasst dabei ein aus einem Kunststoffmaterial ausgebildetes Abde- ckelementteil 5.1 sowie eine beispielhafte erfindungsgemäße Faserverbund- belüftungsklappe 5.2.
Das Abdeckelementteil 5.1 ist dabei fest mit dem Rad, insbesondere mit den Speichen 3 verbunden.
Die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 des Abdeckelements 5 ist dabei an einer Seite bzw. an einem Endbereich mit dem Abdeckelementteil 5.1 formschlüssig verbunden und liegt ansonsten auf einer Trägerfläche des Abdeckelementteils 5.1 auf. Die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 ist damit in der Lage die nicht an dem Abdeckelementteil 5.1 befestigte Seite in axialer Richtung weg vom Rad (also Richtung Radaußenseite) zu bewegen bzw. umzuklappen. Materialbedingt sind zum Umklappen der Faserverbund- belüftungsklappe 5.2, außer eines bestimmten Wärmeeinflusses, keine Aktuatoren oder weitere Materialien notwendig. Die Faserverbundbelüf- tungsklappe 5.2 ist dabei aus einem einzigen Werkstoff, nämlich einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere einem kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, ausgebildet.
Das Abdeckelement 5 des Rads hat insbesondere jenen Vorteil, dass es den Zielkonflikt zwischen einer ausreichenden Abdeckung der luftdurchströmten Bereiche am Rad und damit einer Optimierung des Luftwiderstandsbeiwertes und einer Optimierung der Bremsenkühlung des Rads bei Abbremsungen des Fahrzeuges aus hohen Geschwindigkeiten, löst.
So stellt das Abdeckelement 5 in einem bestimmten niedrigeren Tempera- turbereich des Rads, also beispielsweise bei geringen Geschwindigkeiten des Fahrzeuges, in welchen die Bremse noch nicht maßgeblich aufgeheizt ist, wie in Figur 1 dargestellt, ein zumindest annähernd ebenes und in sich geschlossenes Bauteil dar (ausgenommen der vorhandenen Aussparungen 5.1.1 ). Aus aerodynamischer Sicht stellt diese Situation eine optimale Gegebenheit dar.
Bremst das Fahrzeug nun beispielsweise aus einer sehr hohen Geschwin- digkeit mit der (nicht erkennbaren) in dem Rad angeordneten Bremse ab, so entstehen, durch die Reibung der nicht gezeigten Bremsbacken auf eine nicht gezeigte Bremsscheibe, im Radinneren sehr hohe Temperaturen. Erreicht die Bremse dabei eine bestimmte Grenztemperatur, so klappt die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 des Abdeckelements 5, wie in Figur 2 gezeigt, zumindest annähernd in axialer Richtung weg vom Rad bzw. in Richtung des Radäußeren. Ein Spalt 7 zwischen dem Rad und dem Abdeckelement 5 entsteht. Durch diesen Spalt 7 ist nun ein Luftstrom zur Bremsenkühlung möglich, wobei gleichzeitig immer noch eine bestmögliche Abdeckung zur Optimierung des Luftwiderstandsbeiwertes gegeben ist. Wie in Figur 1 , als auch Figur 2 zu erkennen, umfasst das Abdeckelement 5, bzw. das Abdeckelementteil 5.1 Aussparungen 5.1.1 , welche sich auf der kreisrunden Fläche der Radaußenseite in der Nähe des Nabenabschnitts 2 befinden. Der Bereich dieser kreisrunden Fläche der Radaußenseite nahe der Felge 1 ist dabei von dem Abdeckelement 5 komplett abgedeckt. Grund dafür ist, dass der Luftwiderstandsbeiwert hauptsächlich in den kreisäußeren Bereichen ausschlaggebend ist, während dieser mit zunehmender Nähe zum Kreisinneren, also zum Nabenabschnitt 2, immer mehr an Relevanz bzw. Einfluss abnimmt.
Die Raddrehrichtung d ist dabei mit einem Pfeil in Figur 2 zu erkennen. Diese Umklappbewegung geschieht dabei materialbedingt, ohne einen weiteren Einfluss außer der Grenztemperatur und wird weiter unten anhand der Figuren 5 und 6 näher erläutert.
In Figur 3 ist die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 einzeln in einer dreidimensionalen Ansicht von unten bzw. von hinten aufgezeigt, wie sie im Eingebauten Zustand im Rad vom Radinneren aus zu erkennen ist. Dabei sind insbesondere Befestigungselemente 8 zur Befestigung der Faserver- bundbelüftungsklappe 5.2 an dem Abdeckelementteil 5.1 zu erkennen. Die Befestigungselemente 8 sind dabei als schienenförmige Geometrien ausgebildet, welcher bevorzugt bereits im Fierstellungsverfahren der Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 in diese integriert werden. Diese schienenförmigen Geometrien sind dabei in ihrem Querschnitt T-förmig ausgebildet. Besonders bevorzugt sind diese schienenförmigen Geometrien dabei aus dem Matrixwerksstoff der Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 ausgebildet und mit zusätzlichen Kohlenstofffasern (Kurz- oder Langfasern) verstärkt.
Wie weiter zu erkennen, sind die Befestigungselemente 8 an nur einer Seite der Faserverbundbelüftungsklappe 5.2, und insbesondere in einem Randbereich dieser angeordnet. Die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 wird dann mittels den Befestigungs- elementen 8 an das Abdeckelementteil 5.1 , wie es in Figur 4 dargestellt ist, befestigt. Die Befestigung erfolgt dabei als Formschluss, wobei die schienen- förmigen Geometrien der Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 in dafür vorgesehene Aufnahmen 9 am Abdeckelementteil 5.1 eingeschoben werden. Durch die T-förmige Ausbildung der Befestigungselemente 8 der Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 und zu diesen passenden Aufnahmen 9 des Abdeckelementteils 5.1 , kann eine feste formschlüssige Verbindung realisiert werden.
Wie insbesondere in Figur 4 zu erkennen, ist die Faserverbundbelüftungs- klappe 5.2 nur über die Befestigungselemente 8 mit dem Abdeckelementteil 5.1 verbunden, während die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 ansonsten in einem nicht ausgeklappten Zustand auf einer der Form der Faserverbundbe- lüftungsklappe 5.2 entsprechenden Auflagefläche 5.1.2 des Abdeckelement- teils 5.1 aufliegt bzw. flächig anliegt. Das Abdeckelementteil 5.1 dient damit zusätzlich als Trägerplatte bzw. Trägerstruktur für die Faserverbundbelüf- tungsklappe.
Das Abdeckelementteil 5.1 wird dann mit dem Rad, insbesondere mit den Speichen 3 des Rads über weitere nicht eingezeichnete Verbindungsele- mente verbunden.
Figur 5 zeigt einen vorteilhaften Faser- und Lagenaufbau der Faserverbund- belüftungsklappe aus den Figuren 1 , 2 und 3. Dabei sind die einzelnen Lagen 11 der Anschaulichkeit halber losgelöst voneinander und damit die Faserorientierung der unteren Einzellagen 11 erkennbar ist, aufgeschnitten aufgezeigt. Im nicht aufgeschnittenen, also realen Zustand der Faserver- bundbelüftungsklappe, liegen die gezeigten Einzellagen aus Figur 5 alle direkt aufeinander und bilden damit ein Laminat gleicher Tiefe bzw. Höhe (entlang einer Vertikalachse v). Die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 ist dabei aus mehreren aufeinander- liegenden, sogenannten UD-Schichten bzw. unidirektionalen Einzellagen 11 aufgebaut. Im aufgebauten Zustand werden diese geschichteten Lagen 11 als Laminat bezeichnet.
Jede Einzellage 11 ist dabei aus parallel zueinander angeordneten Fasern
10 sowie eine zwischen den Fasern 10, in Figur 5 jedoch nicht abgebildete angeordnete Matrix gebildet.
Die Matrix besteht üblicherweise aus einem Kunststoff bzw. einem Harz und einem Härter.
Der Anschaulichkeit halber sind in Figur 5 nur die Fasern 10 einer Einzella- ge 11 abgebildet. Die Fasern 10 sind in diesem Beispiel als Kohlenstofffa- sern ausgebildet. Wie bereits genannt, sind die Fasern 10 einer Einzellage
11 parallel zueinander ausgerichtet, welche Eigenschaft auch als unidirektio- nal bezeichnet wird. Die Fasern 10 jeder Einzellagen 11 sind demnach in die gleiche Richtung, also parallel zueinander orientiert.
Faserverbundwerkstoffe, also beispielsweise die genannten Einzellagen 11 und auch das Laminat, können anisotrope Werkstoffe sein. Anisotrop bedeutet, dass die Werkstoffeigenschaften in verschiedenen Raumrichtun- gen unterschiedlich sind. Dies gilt auch für den Wärmeausdehnungskoeffi- zienten. Betrachtet man also eine unidirektionale Einzellage 11 für sich, so ist die Wärmeausdehnung in Faserrichtung (=Faserlängsrichtung) gering, während die Wärmeausdehnung senkrecht zur Faserrichtung (auf die Breite bzw. Fläche des Einzellage betrachtet) hoch ist.
Wie bereits genannt und in Figur 5 zu erkennen, ist die Faserverbundbelüf- tungsklappe 5.2 dabei aus mehreren aufeinandergeschichteten Einzellagen 11 aufgebaut. Der Zusammenschluss dieser Einzellagen 11 wird als ideal angenommen und als Laminat bezeichnet. Da die jeweiligen Einzellagen 11 anisotrope Eigenschaften aufweisen, sind die Eigenschaften des Laminats von der Orientierung der Einzellagen 11 , genauer von der Orientierung der Fasern 10 in den Einzellagen 11 abhängig. Daraus folgt, dass die resultie- rende Wärmeausdehnung der Faserverbundbelüftungsklappe 5.1 abhängig von der Orientierung der Fasern 10 jeder Einzellage 11 ist. Werden bspw. zwei Einzellagen unterschiedlicher Orientierung zu einem Bauteil verbunden, führt ein Wärmeeintrag in das Bauteil zur Wärmeausdehnungen. Die Dehnungen der Einzellagen 11 sind dabei in gleiche Raumrichtungen unterschiedlich. Da die beiden Einzellagen 11 miteinander verbunden sind, führen diese unterschiedlichen Ausdehnungen zu einer Verformung des Bauteils (analog einem bekannten Bimetalleffekt). Der Lagenaufbau gemäß Figur 5 zeigt dabei eine vorteilhafte Ausführung, damit sich die Faserver- bundbelüftungsklappe 5.2 bei Wärmeeinfluss optimal öffnet. Diese Ausfüh- rung wird im Folgenden näher beschrieben.
Um die Richtungsangaben besser verständlich zu machen, wird in diesem Beispiel von einem in Figur 5 eingezeichneten Koordinatensystem ausge- gangenen.
Dabei stellt p die Primärachse dar, um welche sich die Faserverbundbelüf- tungsklappe 5.2 bei Wärmeeintrag krümmt.
v stellt die Vertikalachse dar und bestimmt die Höhe bzw. Dicke der Faserverbundbelüftungsklappe. Die Vertikalachse v ist im eingebauten Zustand der Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 zumindest annähernd parallel zur Raddrehachse k angeordnet. Die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 krümmt sich bei Wärmeeintrag in Richtung der Vertikalrichtung a stellt dabei die Längsachse der Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 dar, welche gemeinsam mit p eine Horizontalebene der Faserverbundbelüftungsklappe darstellt. Die jeweiligen Achsen sind immer senkrecht aufeinander angeord- net.
Das beispielhafte Laminat aus Figur 5 ist dabei aus insgesamt zehn unidirektionalen Einzellagen 11 aufgebaut, welche entlang der v-Achse übereinander aufgeschichtet werden. Dabei setzt sich das Laminat aus sogenannten aktiven Einzellagen, passiven Einzellagen und Übergangslagen zusammen.
Aktive Einzellagen sind dabei jene, deren Fasern 10 parallel zur Primärachse p orientiert sind und welche sich bei Wärmeeinfluss in Richtung der Längsachse a ausdehnen. Passive Einzellagen sind dagegen jene, deren Fasern 10 parallel zur Längsachse a, also senkrecht zu den Fasern der aktiven Einzellagen orientiert sind und welche eine geringe bzw. vernachläs- sigbare Wärmeausdehnung in Richtung der Längsachse a aufweisen.
Die Übergangslagen sind Lagen, deren Fasern entweder +45° oder -45° (in der Florizontalebene p-a betrachtet) zur Primär- bzw. zur Längsachse orientiert sind. Sind die gleich Anzahl an beiden Übergangslagen in einem Laminat (symmetrisch zu einer Mittelebene zueinander) angeordnet so gleichen sich diese bezüglich der Wärmeausdehnung aus. Sie dienen der Stabilisierung des Laminats.
Die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 ist dabei entlang der Vertikalachse v bzw. entlang ihres Lagenaufbaus, in drei Funktionsbereiche, einen aktiven A, einen passiven P und einen Übergangsbereich Ü aufgeteilt. Der aktive Funktionsbereich A umfasst dabei ausschließlich aktive Einzellagen, während der passive Funktionsbereich P nur passive Einzellagen und der Übergangsbereich Ü nur Übergangslagen umfasst.
Figur 6 zeigt einen Ausschnitt des Lagenaufbaus des Laminats in einer dreidimensionalen sowie in einer Seitenansicht bzw. in der v-a-Ebene, wobei das Koordinatensystem in der Mitte (entlang der Vertikalachse v betrachtete) des Laminats eine Mittelebene (parallel zur Horizontalebene p-a) aufzeigt, welche das Laminat einheitlich in zwei gleichdicke Lagenaufbauten aufteilt (vorausgesetzt es befindet sich eine gerade Anzahl an Lagen in dem Laminat).
Gemäß Figur 5 ist es vorgesehen, dass die ersten bzw. die untersten (bezüglich der Vertikalachse v betrachtet) drei Einzellagen des Laminats aktive Einzellagen sind und den damit den aktiven Funktionsbereich A darstellen. Bei Wärmeeinfluss dehnen sich diese aktiven Einzellagen bzw. der aktive Funktionsbereich A in Richtung der Längsachse a aus. Da die Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 an einem Endabschnitt mit dem Abdeckelementteil 5.1 fest verbunden ist, dehnt sich der aktive Funktionsbe- reich A in Richtung des gegenüberliegenden Endabschnitts entlang der Längsachse a der Faserverbundbelüftungsklappe 5.2 aus.
Anschließend an den aktiven Funktionsbereich A sind vier Übergangslagen, welche den Übergangsbereich Ü bilden, aufgeschichtet. Dabei ist vorerst eine Übergangslage mit +45°, anschließend zwei Übergangslagen mit -45° und zuletzt nochmal eine Übergangslage mit +45° (Winkel gegenüber der Primärachse p in der Horizontalebene) aufeinander aufgeschichtet.
Die letzten beiden Einzellagen bilden den passiven Funktionsbereich P. Dabei sind zwei passive Einzellagen übereinander aufgeschichtet. Bei Wärmeeintrag dehnt sich der Passive Funktionsbereich P nicht in Richtung der Längsachse a aus.
Dadurch, dass die einzelnen Funktionsbereiche in der Faserverbundbelüf- tungsklappe 5.2 durch die Matrix miteinander verbunden sind, behindert der passive Funktionsbereich P den aktiven Funktionsbereich A bei einer Ausdehnung in Richtung der Längsachse a. Das Bauteil verformt bzw. krümmt sich. Durch diese Krümmung kommt es zu einer Öffnung der Klappe.
In Figur 6 bildet im Gegensatz zur Ausführung aus Figur 5 nur eine einzige passive Einzellage den passiven Funktionsbereich P. Wie die Darstellung des Laminates in der v-p-Ebene zeigt, entstehen durch den Aufbau ein stark ausgeprägter und dominierender aktiver Funktionsbereich A und ein sehr kleiner passiver Bereich P. Getrennt werden diese Bereiche aus dem stabilisierenden Übergangsbereich Ü. Dieser Übergangsbereich Ü besteht aus vier Einzellagen mit dem genannten Winkel von +/-45° zur Längs- und Primärachse. Bei dem Übergangsbereich Ü ist zu beachten, dass dieser in sich symmetrisch ist und aus zwei Einzellagen mit +45° Orientierung und zwei Einzellagen mit -45° Orientierung besteht, welche zur Mittelebene M betrachtet symmetrisch zueinander angeordnet sind. Unter Berücksichtigung dieser Punkte, kann der Übergangsbereich Ü, bei gleichbleibender Funktion, aufgebaut werden. Wie oben bereits beschrieben bietet der Übergangsbe- reich Ü eine Möglichkeit die Steifigkeit und die Verformungsstärke der Faserverbundbelüftungsklappe 5.2, je nach Anzahl und Anordnung der Übergangslagen, einzustellen.
Da die Anzahl der aktiven Einzellagen deutlich größer ist, als die Anzahl der passiven Einzellagen, dominiert in der v-a-Ebene die Wärmeausdehnung in Richtung der Längsachse a. Wird die Ebene v-p betrachtet, führt das geringe Verhältnis von aktiven zu passiven Einzellagen, zu einer minimalen Ausdehnung in Richtung der Primärachse p.
Die thermisch induzierte Verformung des Laminates bzw. der Faserverbund- belüftungsklappe 5.2 im eingebauten Zustand im Rad des Fahrzeuges ist in Figur 2 dargestellt. Hierzu ist die Faserverbundbelüftungsklappe mit der passiven Einzellage in axialer Richtung weg vom Rad ausgerichtet am Rad angebunden.
Bezuqszeichenliste:
1 Felge
2 Nabenabschnitt
3 Speiche
4 Speichenzwischenraum
5 Abdeckelement
5.1 Abdeckelementteil
5.1.1 Aussparung
5.1.2 Trägerplatte
5.2 Faserverbundbelüftungsklappe
6 Abdeckelement
7 Spalt
8 Befestigungselement
9 Aufnahme
10 Faser
11 Einzellage
p Primärachse
a Längsachse
v Vertikalachse
A aktiver Funktionsbereich
P passiver Funktionsbereich
Ü Übergangsbereich
d Drehrichtung
k Raddrehachse
M Mittelebene

Claims

Patentansprüche
1. Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) für ein Fahrzeug, welche aus einem Laminat aus zumindest zwei Einzellagen (1 1 ) ausgebildet ist, wobei zumin- dest eine dieser Einzellagen jeweils unidirektional orientierten Fasern (10) aufweist und wobei die zumindest zwei Einzellagen (1 1 ) derart im Laminat angeordnet sind, dass deren Fasern (10) zumindest überwiegend unter- schiedlich zueinander orientiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (10) der zumindest zwei Einzellagen (11 ) derart unterschiedlich zuei- nander orientiert sind, dass sich zumindest ein Bereich der Faserverbundbe- lüftungsklappe (5.2) unter Wärmeeinfluss krümmt und von einem geschlos- senen in einen aufgeklappten Zustand übergehbar ist.
2. Faserverbundbelüftungsklappe nach Anspruch 1 , wobei die Faserverbund- belüftungsklappe (5.2), durch Aufschichtung mehrerer Einzellagen (11 ) mit unterschiedlicher Faserorientierung innerhalb der Faserverbundbelüftungs- klappe (5.2), zumindest zwei Funktionsbereiche (A, P, Ü) umfasst, wobei ein aktiver Funktionsbereich (A) eine höhere Wärmeausdehnung in eine Pri- märausdehnungsrichtung (a) aufweist als ein passiver Funktionsbereich (P).
3. Faserverbundbelüftungsklappe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) in einem nicht aufgeklappten Zustand ein zumindest annähernd ebenes Bauteil darstellt.
4. Faserverbundbelüftungsklappe nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei die Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) zumindest ein Bündel aus mehreren aufeinanderliegenden unidirektionalen Einzellagen (11 ) umfasst, wobei die Fasern (10) der Einzellagen (11 ) eines Bündels in die gleiche Richtung orientiert sind.
5. Faserverbundbelüftungsklappe nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei der aktive Funktionsbereich (A) zumindest ein aktives Bündel aus aktiven Einzellagen (1 1 ) umfasst, bei welchen aktiven Einzella- gen die Fasern (10) zumindest annähernd parallel zur Primärachse (p) aus- gerichtet sind.
6. Faserverbundbelüftungsklappe nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei der passive Funktionsbereich (P) aus zumindest einer passiven Einzellage (11 ) aufgebaut ist, wobei die Fasern der passiven Ein- zellage (1 1 ) in einer Horizontalebene (a-p) der Faserverbundbelüftungsklap- pe (5.2) betrachtet zumindest annähernd senkrecht zur Primärachse (p) ausgerichtet sind.
7. Faserverbundbelüftungsklappe nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, wobei zumindest in einem Übergangsbereich (Ü) der Faserver- bundbelüftungsklappe (5.2) zwischen dem aktiven Bündel und der zumin- dest einen passiven Einzellage (1 1 ) zumindest zwei Übergangslagen (11 ) angeordnet sind, wobei die Übergangslagen (11 ) bezüglich einer Mittelebe- ne des Übergangsbereichs (Ü) hinsichtlich ihrer Faserorientierung symmet- risch angeordnet sind.
8. Faserverbundbelüftungsklappe nach Anspruch 7, wobei die Fasern (10) der ersten Übergangslage in der Horizontalebene (p-a) betrachtet mit einem Winkel von +45° zur Primärachse (p) ausgerichtet sind und die Fasern der zweiten Übergangslage (1 1 ) mit einem Winkel von -45° zur Primärachse (p) ausgereichtet sind.
9. Faserverbundbelüftungsklappe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) aus einem koh- lenstofffaserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.
10. Rad für ein Fahrzeug umfassend ein Abdeckelement (5), welches eine Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) umfasst, die nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, wobei das Rad eine Felge (1 ), einen Nabenabschnitt (2), sowie zumindest zwei den Nabenabschnitt (2) mit der Felge (1 ) verbin- dende Speichen (3) umfasst und wobei mindestens ein Speichenzwischen- raum (4) zwischen den Speichen (3) zumindest teilweise von dem Abde- ckelement (5) abgedeckt ist.
11. Rad nach Anspruch 10, wobei die Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) des Abdeckelements (5) ausschließlich aus einem Faserverbundmaterial ausge- bildet ist und unter Wärmeeinfluss zumindest teilweise axial weg vom Rad aufklappbar ist.
12. Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 oder 1 1 , wobei zumindest ein Endabschnitt der Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) fest mit einem Abdeckelementteil (5.1 ) verbunden ist und ein anderer Endabschnitt der Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) um die Primärachse (p) krümmbar ist.
13. Rad nach einem der vorangegangenen Ansprüche 12, wobei die Verbindung zwischen der Faserverbundbelüftungsklappe (5.2) und dem Abdeckelement- teil (5.1 ) durch ein Formschluss realisiert ist.
PCT/EP2019/052864 2018-03-13 2019-02-06 Faserverbundbelüftungsklappe für ein fahrzeug sowie rad für ein fahrzeug WO2019174821A1 (de)

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3112992B1 (fr) * 2020-07-30 2022-06-24 Psa Automobiles Sa Ensemble constitue d’un voile de roue et d’au moins un insert comportant des moyens de retenu contre les gravillons

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2947682A1 (de) * 1979-11-27 1981-07-23 Albert 2400 Lübeck Diesenberger Radkappe fuer kraftfahrzeugfelgen
DE102012017709A1 (de) * 2012-09-07 2013-03-14 Daimler Ag Radzierblende für ein Fahrzeugrad
FR3003200A1 (fr) * 2013-03-18 2014-09-19 Peugeot Citroen Automobiles Sa Vehicule comportant un enjoliveur de roue a volets mobiles et enjoliveur de roue correspondant
DE102013222044A1 (de) 2013-10-30 2015-04-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Felgenabdeckung
WO2017089574A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug-rad mit abdeckelementen für die speichen-zwischenräume

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3122194A1 (de) * 1981-06-04 1983-01-05 Hans-Peter 8581 Altdrossenfeld Doetsch "zweischichtenwerkstoff"
US4593953A (en) * 1983-12-14 1986-06-10 Kabushiki-Kaisha Tokai-Rika-Denki-Seisakusho Apparatus for covering disc wheel for motor vehicle
DE19817432C1 (de) * 1998-04-20 1999-08-26 Fraunhofer Ges Forschung Temperatursensible Verschattungsvorrichtung
US20020019189A1 (en) * 1999-11-17 2002-02-14 Blonder Greg E. Thermally movable plastic devices and toys
US20070184238A1 (en) * 2006-02-06 2007-08-09 Energy Related Devices, Inc. Laminate actuators and valves
DE102008007690A1 (de) * 2008-02-06 2009-08-13 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Felge oder Radanbauteil für ein Kraftfahrzeugrad mit verschließbaren Öffnungen
DE202008007724U1 (de) * 2008-06-10 2008-10-02 Chen, Chen-Chun Einrastanordnung zum Einrasten einer Radkappe
CN102044627A (zh) * 2009-10-22 2011-05-04 清华大学 电致伸缩复合材料及电致伸缩元件
JP2017007382A (ja) * 2015-06-17 2017-01-12 本田技研工業株式会社 ホイール及びその製造方法
DE102016003963A1 (de) * 2016-04-01 2016-09-29 Daimler Ag Abdeckeinrichtung für eine Felge eines Kraftwagens
DE102016012554B4 (de) * 2016-10-20 2021-09-23 Martin Huber Patent UG (haftungsbeschränkt) Wärmemotor mit mehreren Doppelschichtbauteilen
DE202017006371U1 (de) * 2017-12-05 2018-01-18 Thomas Strauss Thermisches Stellelement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2947682A1 (de) * 1979-11-27 1981-07-23 Albert 2400 Lübeck Diesenberger Radkappe fuer kraftfahrzeugfelgen
DE102012017709A1 (de) * 2012-09-07 2013-03-14 Daimler Ag Radzierblende für ein Fahrzeugrad
FR3003200A1 (fr) * 2013-03-18 2014-09-19 Peugeot Citroen Automobiles Sa Vehicule comportant un enjoliveur de roue a volets mobiles et enjoliveur de roue correspondant
DE102013222044A1 (de) 2013-10-30 2015-04-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Felgenabdeckung
WO2017089574A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug-rad mit abdeckelementen für die speichen-zwischenräume

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