CH709554A2

CH709554A2 - A method for producing a vehicle wheel rim of fiber reinforced polymer material.

Info

Publication number: CH709554A2
Application number: CH00612/14A
Authority: CH
Inventors: Niccolo Pini; Sebastian Beck; Johannes Reisser; Alessandro Auf Der Maur
Original assignee: Kringlan Composites Ag
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2015-10-30
Also published as: WO2015162173A1

Abstract

In einem Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugfelge aus faserverstärktem Polymermaterial werden beim Herstellen des Preforms (1) der Felge inner- oder ausserhalb zumindest ein sich über die ganze Felgenlauffläche erstreckenden Grundlaminatlage (9) aus faserverstärktem Polymerhalbzeug oder zwischen sich über die ganze Felgenlauffläche erstreckenden Grundlaminatlagen aus faserverstärktem Polymerhalbzeug mindestens im Bereich von Abstufungen in der Felgenkontur wie zwischen Felgenbett und Felgenschulter und/oder Schulter zu Felgenhorn mehrere sich in Umfangrichtung der Felge erstreckende gestapelte Bandlagen (15–19) aus faserverstärktem Polymermaterial abgelegt oder eingelegt.In a method for producing a vehicle rim made of fiber-reinforced polymer material in the manufacture of the preform (1) of the rim inside or outside at least one over the entire rim surface extending base laminate layer (9) of fiber-reinforced polymer semi-finished or between over the entire rim surface extending base laminate layers of fiber-reinforced Polymer semi-finished at least in the range of gradations in the rim contour as between rim base and rim shoulder and / or shoulder to rim flange several stored in the circumferential direction of the rim stacked band layers (15-19) made of fiber-reinforced polymer material stored or inserted.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugfelge gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 1 sowie eine Felge für ein Fahrzeugrad. The present invention relates to a method for producing a vehicle rim according to the preamble of claim 1 and a rim for a vehicle.

[0002] Im Zuge der Gewichtsreduktion von Fahrzeugen werden neuerdings auch Felgen eines Fahrzeugrades aus faserverstärkten Kunststoffen gefertigt. Eine derartige Felge wird in der WO 2013/037 428 beschrieben. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass die Fertigung dieser Felgen relativ aufwendig ist, indem zwischen dem sogenannten Felgenhorn und der Felgenschulter sowie gegebenenfalls auch hin zum Felgenbett die verwendeten faserverstärkten Kunststofflagen als Folge der Krümmung in Umfangrichtung der Felge eingeschnitten werden müssen. In the course of weight reduction of vehicles rims of a vehicle wheel are made of fiber-reinforced plastics recently. Such a rim is described in WO 2013/037428. In practice, it has been shown that the production of these rims is relatively expensive by the fiber-reinforced plastic layers used must be cut as a result of the curvature in the circumferential direction of the rim between the so-called rim flange and the rim shoulder and possibly also to the rim base.

[0003] Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellverfahren und eine entsprechend hergestellte Felge vorzuschlagen, bei welchen ein Einschneiden der Lagen nicht mehr notwendig ist. Eine weitere Aufgabe besteht grundsätzlich darin, den Fertigungsprozess aus faserverstärkten Kunststoff bzw. polymergefertigten Felgen zu vereinfachen, um eine weitgehendste grosstechnische Produktion zu ermöglichen. It is therefore an object of the present invention to provide a manufacturing method and a correspondingly prepared rim, in which a cutting of the layers is no longer necessary. A further object is basically to simplify the manufacturing process of fiber-reinforced plastic or polymer-made rims in order to enable the most extensive large-scale production.

[0004] Erfindungsgemäss wird entsprechend ein Verfahren gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 sowie eine Fahrzeugfelge gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 17 vorgeschlagen. According to the invention, a method according to the wording of claim 1 and a vehicle rim according to the wording of claim 17 is proposed accordingly.

[0005] Vorgeschlagen wird, dass bei der Fertigung sich zwischen über die ganze Felgenlauffläche erstreckende Grundlagen aus faserverstärkten Polymerhalbzeug mindestens im Bereich von Abstufungen in der Felgenkontur wie zwischen Felgenbett und Felgenschulter und Schulter zu Felgenhorn sich in Umlaufrichtung der Felge erstreckende gestapelte Bandlagen eingelegt bzw. angeordnet werden. It is proposed that inserted in the manufacture of extending over the entire rim surface of fiber-reinforced polymer semi-finished at least in the range of gradations in the rim contour as between rim base and rim shoulder and shoulder to rim flange extending in the direction of rotation of the rim stacked tape layers or arranged become.

[0006] Gemäss einer Ausführungsvariante werden mindestens auch auf der Schulter und/oder auf dem Felgenhorn sich in Umlaufrichtung der Felge erstreckende gestapelte Bandlagen vor dem Pressvorgang des Felgenform Formlings bzw. Preforms angeordnet. Allerdings ist es auch möglich, entlang aller Abschnitte der Felgenkontur entweder direkt auf dem Preformwerkzeug selbst oder aber auf einem aus mehreren Lagen aus Halbzeug gefertigtem inneren Grundlaminat jeweils Bandlagen abzulegen bzw. auf den Abschnitten lagenweise abzuwickeln, wobei abschliessend auf die abgewickelten und abgelegten Bandlagen ein äusseres aus mehreren Lagen bestehendes Grundlaminat aufgelegt wird. According to one embodiment, at least on the shoulder and / or on the rim flange in the direction of rotation of the rim extending stacked band layers are arranged before the pressing process of the rim shape molding or preform. However, it is also possible along each section of the rim contour either directly on the preforming tool itself or on a made of several layers of semi-finished inner base laminate tape layers deposit respectively unwound on the sections in layers, wherein finally on the unwound and deposited tape layers an outer is made of several layers existing base laminate.

[0007] Gemäss einer Ausführungsvariante wird die Bandbreite des abzuwickelnden Bandes aus faserverstärktem Polymer jeweils mindestens gleich der Breite des jeweiligen Abschnittes gewählt oder grösser als die Breite des jeweiligen Abschnittes, sodass gegebenenfalls seitlich das abgewickelte und abgelegte Band beim anschliessenden Pressvorgang gebogen, gewellt oder verwirbelt wird. According to one embodiment, the bandwidth of the unwound band of fiber-reinforced polymer is at least equal to the width of the respective section selected or larger than the width of the respective section, so that optionally laterally the unwound and deposited tape is bent, corrugated or swirled in the subsequent pressing operation ,

[0008] Es ist aber auch möglich, in einem Bandstapel des jeweiligen Abschnittes der Felgenkontur unterschiedliche Bandbreiten zu kombinieren, derart, dass pro Bandlage beispielsweise zwei oder mehrere Bänder mit unterschiedlicher Bandbreite nebeneinander und/oder übereinander angeordnet werden. Dabei ist es vorteilhaft, dass bei zwei aufeinanderliegenden Lagen mit je mehreren Bändern die Trennlinien zwischen den Bändern nicht aufeinander ausgerichtet, sondern seitlich zueinander verschoben ausgebildet sind. But it is also possible to combine in a band stack of the respective section of the rim contour different bandwidths, such that per band layer, for example, two or more bands with different bandwidth next to each other and / or are arranged one above the other. It is advantageous that, in the case of two superimposed layers with a plurality of bands, the dividing lines between the bands are not aligned with each other but are laterally offset relative to each other.

[0009] Wiederum gemäss einer Ausführungsvariante wird vorgeschlagen, dass die Stapeldicke der abzuwickelnden bzw. abzulegenden Bänder beispielsweise um mindestens 2 % grösser ist als die sich schliesslich nach dem Pressvorgang des Preforms bzw. Vorformlings ergebende Dicke der einzelnen Bänder in der gepressten Felge. Again, according to a variant embodiment, it is proposed that the stack thickness of the tapes to be unwound or deposited is, for example, at least 2% greater than the thickness of the individual tapes in the pressed rim resulting ultimately after the pressing operation of the preform or preform.

[0010] Das Anordnen bzw. Aufwickeln der faserverstärkten Polymerbänder auf das Grundlaminat erfolgt vorzugsweise unter Zug. Dabei werden die Bänder vor dem Wickeln auf das Grundlaminat jeweils nach einer gewissen Bandlänge geschnitten, worauf die so entstehenden beiden Bandenden sich überlappend angeordnet und wieder fest miteinander zu einem Bandring verbunden werden. Das Verbinden der sich überlappenden Bandenden kann beispielsweise mittels Punktschweissen, beispielsweise mit einer heissen Pressspitze, erfolgen. Auch hier ist es vorteilhaft die überlappend angeordneten fest miteinander verbundene Enden, zweier übereinander bzw. nebeneinander angeordneter Bandringe zueinander in Umfangsrichtung versetzt anzuordnen. The arranging or winding of the fiber-reinforced polymer tapes on the base laminate is preferably carried out under train. The strips are cut before winding on the base laminate in each case after a certain length of tape, whereupon the resulting two tape ends are arranged overlapping and again firmly connected to a band ring. The joining of the overlapping strip ends can be done, for example, by means of spot welding, for example with a hot pressing tip. Again, it is advantageous to arrange the overlapping fixedly connected ends, two superposed or juxtaposed band rings to each other in the circumferential direction offset.

[0011] Die Anzahl Bandlagen pro Stapel in einem Abschnitt der Felgenkontur kann unterschiedlich gewählt werden. So werden beispielsweise im Bereich des Felgenhorns weniger Bandlagen zwischen innerem und äusserem Grundlaminat eingelegt als im Bereich der Felgenschulter, in’ welcher beispielsweise wiederum mehr Lagen eingelegt werden als im Bereich des Felgenbettes. Grundsätzlich aber gilt, dass die Anzahl anzuordnender Bandlagen pro Abschnitt sich nach den Anforderungen der herzustellenden Fahrzeugfelge richten. So ergeben sich beispielsweise unterschiedliche Anforderungen, ob die Felge für ein Fahrzeugrad eines Kleinwagens, einer grossen Limousine, eines Sportwagens, eines LKWs oder eines Motorrades Verwendung findet. Auch die Art des faserverstärkten Polymermaterials kann unterschiedlicher Natur sein, wie beispielsweise in Bezug auf Reissfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Schlagfähigkeit, etc. etc. The number of tape layers per stack in a section of the rim contour can be chosen differently. For example, in the area of the rim flange, less band layers are inserted between the inner and outer base laminate than in the area of the rim shoulder, in which, for example, more layers are inserted than in the region of the rim base. In principle, however, the number of band layers to be arranged per section depends on the requirements of the vehicle rim to be produced. For example, different requirements arise as to whether the rim is used for a vehicle wheel of a small car, a large sedan, a sports car, a truck or a motorcycle. Also, the type of the fiber-reinforced polymer material may be different in nature, such as tear strength, heat conductivity, whipping ability, etc., etc.

[0012] Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Felge aus faserverstärktem Polymermaterial wird zunächst ein Grundlaminat bestehend aus mehreren Lagen aus faserverstärktem Polymerhalbzeug auf ein Preformwerkzeug abgelegt. Für die Herstellung des Grundlaminates aus faserverstärktem Polymerhalbzeug sei im Übrigen auf die WO 2013/037 428 verwiesen sowie auf die WO 2012/104 174, in welcher grundsätzlich die Herstellung eines sogenannten Preforms oder faserverstärkten Vorformlings beschrieben ist. In the production of the novel rim made of fiber-reinforced polymer material, a base laminate consisting of several layers of fiber-reinforced polymer semifinished product is first deposited on a preforming tool. For the production of the base laminate from fiber-reinforced polymer semifinished product, reference is moreover made to WO 2013/037 428 and to WO 2012/104 174, in which the production of a so-called preform or fiber-reinforced preform is described in principle.

[0013] Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn beim mehrlagigen Aufbau des Grundlaminates auf einem sogenannten Preformwerkzeug zunächst mindestens eine Lage mit mindestens teilweise axialem Faserverlauf aus Halbzeugteilen angeordnet wird. Anschliessend wird mindestens eine Lage mit schrägverlaufender Faserrichtung wie beispielsweise zwischen 30° und 60°, insbesondere zwischen 45° und 60° angewinkelt zur Umfangrichtung angeordnet und darauffolgend mindestens eine weitere Lage mit entgegengesetzter, erneut schräger Faserrichtung wie beispielsweise zwischen –30° und –60°, insbesondere zwischen –45° und –60° angewinkelt d.h. in entgegengesetzter Richtung. Die Anzahl anzuordnender Lagen richtet sich wie bereits oben erwähnt nach den Anforderungen der herzustellenden Felge. It has been shown that it may be advantageous if the multilayer structure of the base laminate on a so-called preforming tool initially at least one layer is arranged with at least partially axial fiber flow of semi-finished parts. Subsequently, at least one layer with an inclined fiber direction such as between 30 ° and 60 °, in particular between 45 ° and 60 ° angled to the circumferential direction and subsequently at least one further layer with opposite, again oblique fiber direction such as between -30 ° and -60 ° , in particular between -45 ° and -60 ° angled ie in the opposite direction. The number of layers to be arranged depends, as already mentioned above, on the requirements of the rim to be produced.

[0014] Die darauf in Felgenumfangrichtung aufgewickelt angeordneten Bänder weisen eine hauptsächliche Faserrichtung in tangentialer Richtung auf, d.h. in Umfangrichtung der zu erzeugenden Felge. Wiederum richtet sich die Anzahl Bänder nach den Anforderungen der zu erstellenden Felge. Auch der gewählte Fasertyp, Faserarchitektur, Matrixmaterial, usw. wie beispielsweise auf Basis von Kohlenstoff richtet sich nach den Anforderungen wie beispielsweise bezüglich Steifigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Bruchfestigkeit, etc. The tapes wound thereon in the circumferential direction of the rim have a major fiber direction in the tangential direction, i. E. in the circumferential direction of the rim to be produced. Again, the number of bands depends on the requirements of the rim to be created. The type of fiber selected, fiber architecture, matrix material, etc., such as based on carbon depends on the requirements such as stiffness, thermal conductivity, breaking strength, etc.

[0015] Schliesslich wird auf die beispielsweise über die ganze Oberfläche der Felge angeordneten einzelnen Bandstapel ein äusseres mehrlagiges Grundlaminat aufgelegt, welches wiederum aus mehreren Lagen aus faserverstärktem Polymerhalbzeug besteht. Finally, an outer multi-layer base laminate is placed on the example, over the entire surface of the rim arranged individual band stack, which in turn consists of several layers of fiber-reinforced polymer semi-finished product.

[0016] Die äusserste Lage des äusseren Grundlaminates weist in der Regel eine Faserrichtung auf, welche mindestens teilweise axial verläuft. The outermost layer of the outer base laminate generally has a fiber direction which extends at least partially axially.

[0017] Der so hergestellte Felgenpreform bzw. Felgenvorformling wird anschliessend in einem Presswerkzeug, wie beispielsweise beschrieben in der WO 2010/092 081 verpresst. The rim preform or rim preform produced in this way is then pressed in a pressing tool, as described, for example, in WO 2010/092 081.

[0018] Schliesslich beschrieben wird eine Felge eines Fahrzeugrades gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 14. Entsprechend beispielsweise der vorab beschriebenen Verfahren weist die vorgeschlagene Felge mehrere Lagen von faserverstärktem Polymer auf, wobei mindestens in Teilbereichen der Felge in radialer Richtung inner- oder ausserhalb zumindest eines mehrlagigen Grundlaminats aus faserverstärktem Polymerhalbzeug bzw. zwischen einem mehrlagigen inneren Grundlaminat und einem mehrlagigen äusseren Grundlaminat mehrere sich in Umfangrichtung der Felge erstreckende Bandstapel angeordnet sind, welche beispielsweise durch Wickeln der Bänder in Umfangrichtung erzeugbar sind. Finally, a rim of a vehicle wheel according to the wording of claim 14. According to, for example, the previously described method, the proposed rim several layers of fiber-reinforced polymer, wherein at least in some areas of the rim in the radial direction inside or outside of at least one multi-layered Grundlaminats fiber-reinforced polymer semi-finished product or between a multilayer inner base laminate and a multilayer outer base laminate a plurality of extending in the circumferential direction of the rim band stacks are arranged, which can be generated for example by winding the bands in the circumferential direction.

[0019] Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemässen Verfahrens wie auch der erfindungsgemässen Felge sind in abhängigen Ansprüchen charakterisiert. Further preferred embodiments of the inventive method as well as the inventive rim are characterized in dependent claims.

[0020] Die Erfindung wird nun beispielsweise unter Bezug auf die beigefügten Figuren erläutert. The invention will now be explained by way of example with reference to the accompanying drawings.

[0021] Dabei zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>In Form einer Prinzipskizze einen Querschnitt durch ein Preform bzw. Vorformling einer erfindungsgemässen Radfelge, <tb>Fig. 2<SEP>Einen Ausschnitt aus dem Felgenquerschnitt aus Fig. 1 , <tb>Fig. 3<SEP>Schematisch die Banddicke des für die Herstellung des Preforms verwendeten faserverstärkten Polymerbandes und die Wanddicke nach Verpressen und Herstellen der Felge, <tb>Fig. 4<SEP>Diverse Bandlagen mit unterschiedlicher Bandbreite in einem Teilbereich des Querschnittes aus Fig. 1 , und <tb>Fig. 5<SEP>Schematisch das periodische Schneiden der Bandlagen beim Wickeln auf die herzustellende Felge.[0021] In the following: <Tb> FIG. 1 <SEP> In the form of a schematic diagram, a cross section through a preform or preform of a wheel rim according to the invention, <Tb> FIG. 2 <SEP> A section of the rim cross-section from FIG. 1, <Tb> FIG. 3 <SEP> Schematically the strip thickness of the fiber-reinforced polymer strip used for the production of the preform and the wall thickness after pressing and producing the rim, <Tb> FIG. 4 <SEP> Various band layers with different bandwidth in a partial region of the cross section of Fig. 1, and <Tb> FIG. 5 <SEP> Schematically the periodic cutting of the tape layers during winding on the rim to be produced.

[0022] Fig. 1 zeigt in Form einer Prinzipskizze einen Querschnitt durch ein Preform 1, auch bezeichnet als Vorformling einer erfindungsgemässen Radfelge. Der Preform 1 der Radfelge wird zunächst durch ein mehrlagiges sogenanntes Grundlaminat 9 gebildet, welches aus mehreren Lagen von faserverstärktem Polymerhalbzeug hergestellt ist. Das Grundlaminat wird bei der Herstellung des Preforms auf ein sogenanntes Preform-Werkzeug aufgelegt, welches in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Das Grundlaminat 9 aus mehreren Lagen weist eine unterste Lage auf, in welcher die Faserrichtung im Wesentlichen in axialer Richtung verläuft. Darauf aufliegend sind eine oder mehrere Lagen vorgesehen mit schräg zur Umfangrichtung der Felge verlaufenden Faserrichtung wie beispielsweise um ca. 30° bis 60° angewinkelt und eine oder mehrere Lagen ebenfalls mit schräg verlaufender Faserrichtung, jedoch beispielsweise angewinkelt in entgegengesetzter Richtung wiederum um ca. 30° bis 60° bezüglich der Umfangrichtung. Bevorzugt werden dabei Winkel zwischen ± 45° und ± 60° gewählt. Fig. 1 shows in the form of a schematic diagram a cross section through a preform 1, also referred to as a preform of an inventive wheel rim. The preform 1 of the wheel rim is first formed by a multilayer so-called base laminate 9, which is made of several layers of fiber-reinforced polymer semi-finished product. The base laminate is placed in the production of the preform on a so-called preform tool, which is not shown in Fig. 1. The base laminate 9 of several layers has a lowermost layer, in which the fiber direction extends substantially in the axial direction. On it one or more layers are provided with obliquely to the circumferential direction of the rim extending fiber direction such as angled at about 30 ° to 60 ° and one or more layers also obliquely extending fiber direction, but for example angled in the opposite direction again by about 30 ° up to 60 ° with respect to the circumferential direction. Preferably, angles between ± 45 ° and ± 60 ° are selected.

[0023] Im Gegensatz nun zur Felge, wie vorgeschlagen in der WO 2013/037 428, werden in den verschiedenen Abschnitten der Felge mehrere sich in Umfangrichtung der Felge erstreckende Bandlagen aufgewickelt, wie beispielsweise Bandlagen-Stapel im Bereich des Felgenbetts 15, im Bereich der Felgenschulter 18 oder im Bereich des Felgenhorns 19. In den Stufen beispielsweise vom Felgenbett zur Schulter oder der Schulter zum Horn werden ebenfalls individuell für diesen Bereich geeignete Bandlagen 17 oder 16 abgewickelt. Selbstverständlich ist es möglich, die Bandlagen unterschiedlich zu wählen, beispielsweise, dass sie sich von der Schulter in den Bereich der Stufe zum Bett hin erstrecken, dass Bandlagen aus den Stufen sich in die benachbarten Felgenabschnitte erstrecken, usw. Schliesslich auf die diversen umlaufenden Bandlagen angeordnet ist ein äusseres Grundlaminat 11, welches wiederum aus mehreren Lagen aus faserverstärktem Polymerhalbzeug hergestellt ist. Dabei können einige Lagen wiederum Faserrichtungen aufweisen, welche schräg angewinkelt sind zur Umfangrichtung der Felge wie bereits beschrieben in Bezug auf das untere oder innere Grundlaminat sowie eine äussere faserverstärkte Polymerlage, aufweisend eine Faserrichtung, welche weitgehendst in axialer Richtung verläuft. Weiters ist es auch möglich zusätzlich oder auch anstatt dem Grundlaminat mit axialer Faserrichtung eine innere bzw. äussere Lage Grundlaminat mit vorwiegend oder ausschliesslich radial ausgerichteten Fasern oder andere Schichtkombinationen vorzusehen. Schematisch dargestellt ist schliesslich ein äusserer Abschluss der Felge gebildet durch einen Radstern 10, auf welchen an dieser Stelle nicht weiter eingegangen werden soll. In contrast to the rim, as proposed in WO 2013/037 428, a plurality of extending in the circumferential direction of the rim tape layers are wound in the various sections of the rim, such as tape ply stack in the rim 15, in the area Rim shoulder 18 or in the area of the rim flange 19. In the stages, for example, from the rim base to the shoulder or the shoulder to the horn, tape layers 17 or 16 which are suitable for this area are also unrolled. Of course, it is possible to choose the band layers differently, for example, that they extend from the shoulder in the area of the step towards the bed, that band layers of the steps extend into the adjacent rim sections, etc. Finally, arranged on the various circumferential band layers is an outer base laminate 11, which in turn is made of several layers of fiber-reinforced polymer semi-finished product. In this case, some layers may again have fiber directions, which are inclined at an angle to the circumferential direction of the rim as already described with respect to the lower or inner base laminate and an outer fiber-reinforced polymer layer, having a fiber direction, which extends largely in the axial direction. Furthermore, it is also possible in addition or instead of the base laminate with axial fiber direction to provide an inner or outer layer of base laminate with predominantly or exclusively radially oriented fibers or other layer combinations. Schematically represented is finally an outer conclusion of the rim formed by a wheel 10, which will not be discussed further at this point.

[0024] Fig. 2 zeigt wiederum schematisch im Schnitt einen Teilbereich des Felgenquerschnittes aus Fig. 1 und zwar zwischen der Schulter 5 und dem Felgenhorn 7. Bei Wickeln der einzelnen umlaufenden Bänder 19 beispielsweise im Bereich des Felgenhornes 7 wird die Breite der einzelnen Bänder breiter gewählt als die effektive Breite des Felgenhorns. Dies führt dazu, dass seitlich im Bereich der Abstufung die Bandenden 31 gebogen oder gewellt werden beim anschliessenden Pressvorgang des Preforms zur Felge. Dasselbe Phänomen ergibt sich auch bei den einzelnen Bandlagen 16 im Bereich der Abstufung zur Schulter 5, indem auch hier die Bandbreite beim Winkeln breiter gewählt wird als die effektive Breite der Stufe. Damit ergibt sich auch hier ein seitliches Abbiegen der einzelnen Bänder. Alternativ kann auch die Breite der einzelnen Bänder schmäler gewählt werden wenn gleichzeitig die Stapelhöhe gegenüber der Höhe im Schnitt der fertig gepressten Felge weiter erhöht wird. Fig. 2 shows again schematically in section a portion of the rim cross-section of Fig. 1 between the shoulder 5 and the rim flange 7. When winding the individual rotating belts 19, for example in the region of the rim flange 7, the width of the individual bands is wider chosen as the effective width of the rim flange. As a result, laterally in the region of the gradation, the band ends 31 are bent or corrugated during the subsequent pressing process of the preform to the rim. The same phenomenon also occurs in the case of the individual band layers 16 in the region of the gradation to the shoulder 5, in that here too the bandwidth for angles is chosen to be wider than the effective width of the step. This also results in a lateral bending of the individual bands. Alternatively, the width of the individual bands may be selected to be narrower if, at the same time, the stack height is further increased relative to the height in the section of the finished pressed rim.

[0025] Im Weiteren wird die Dicke der einzelnen Bänder wie in Fig. 3 schematisch anhand eines einzelnen Bandes 41 gezeigt dicker gewählt, als die Dicke des sich nach dem Verpressen zur Felge ergebenden Bandes. In Fig. 3 ist die Banddicke verpresst schematisch dargestellt mit dem Bezugszeichen 43. In addition, the thickness of the individual bands as shown in Fig. 3 is shown schematically using a single band 41 shown thicker than the thickness of the resulting after pressing the rim strip. In Fig. 3, the tape thickness is shown schematically compressed with the reference numeral 43th

[0026] Eine weitere Möglichkeit beim Wickeln der Bänder in einem Abschnitt des Preforms der Felge ist anhand des Felgenbetts 2 im Schnitt schematisch dargestellt. Fig. 4 zeigt, dass mehrere Bänder 15 nebeneinander angeordnet sind, um die Breite des Felgenbettes 2 in der ganzen Breite auszufüllen. Dadurch ergeben sich verschiedene Schnittstellen oder Überlappungen 16 und 18, wie wiederum schematisch und beispielsweise in Fig. 4 dargestellt. Wichtig aber ist nun, dass diese Schnittstellen nicht übereinander bzw. nebeneinander liegen, sondern beispielsweise wie in Fig. 4 deutlich erkennbar seitlich zueinander versetzt ausgebildet sind. Es ist aber auch möglich, dass sich die diversen nebeneinander angeordneten Bandlagen pro Abschnitt in Teilbereichen überlappen und somit gar keine effektive Schnittstelle entsteht, wie in Fig. 4 dargestellt. Another possibility when winding the bands in a portion of the preform of the rim is shown schematically in section on the basis of the rim base 2. Fig. 4 shows that a plurality of bands 15 are arranged side by side to fill the width of the rim base 2 in the entire width. This results in various interfaces or overlaps 16 and 18, as again shown schematically and for example in Fig. 4. It is important, however, that these interfaces do not lie one above the other or next to one another but, for example, as shown clearly in FIG. 4, are formed laterally offset from one another. But it is also possible that overlap the various juxtaposed tape layers per section in some areas and thus no effective interface is formed, as shown in Fig. 4.

[0027] Dieser Aufbau ist aber in der Regel nur dann sinnvoll, wenn die Bandbreite gleich bleibend ist, damit nicht zwei oder mehr unterschiedliche Wickelschritte erforderlich sind, was die Fertigungszeit natürlich verlängern würde. Ziel ist es ja, mit möglichst einer Bandbreite auszukommen. However, this structure is usually useful only if the bandwidth is the same, so that two or more different winding steps are not required, which would extend the production time, of course. The goal is yes, with as much bandwidth as possible.

[0028] Fig. 5 schliesslich zeigt schematisch die Art und Weise, wie die einzelnen Bandlagen auf das Preformwerkzeug 57 auf das darauf angeordnete Felgenpreform 59 abgewickelt werden. Das von einer Trommel 51 abgewickelte Band 53 wird kurzzeitig angehalten und mittels eines Schneidwerkzeuges 61 geschnitten, wie in Fig. 5a schematisch dargestellt. Finally, FIG. 5 schematically shows the manner in which the individual band layers are unwound onto the preforming tool 57 on the rim reformer 59 arranged thereon. The unwound from a drum 51 belt 53 is briefly stopped and cut by means of a cutting tool 61, as shown schematically in Fig. 5a.

[0029] Anschliessend wird wie Fig. 5 b zeigt die eine Hälfte des Bandes 53 über das Ende des davor geschnittenen Bandes 53 überschoben und mittels eines Punktschweissgerätes 63 wie beispielsweise eines Ultraschall-Schweissgeräts zur Bildung eines Schweisspunktes 65 mit dem anderen Ende verbunden. Subsequently, as shown in FIG. 5 b shows one half of the tape 53 over the end of the previously cut tape 53 is pushed and connected by means of a Punktschweissgerätes 63 such as an ultrasonic welder to form a welding point 65 to the other end.

[0030] Schliesslich wie in Fig. 5c wiederum schematisch dargestellt, wird das so neu zusammengefügte Band 53 mit der Schweissstelle 67 gegen das Felgenpreform 59 bewegt um darauf abgewickelt zu werden zur Bildung der sich in Umfangrichtung erstreckenden Bandlagen, bzw. Bandstapel. Finally, as shown schematically again in Fig. 5c, the newly joined band 53 is moved with the weld 67 against the Felgenpreform 59 to be unwound to form the extending in the circumferential direction band layers, or band stacks.

[0031] Das Zusammenfügen der sich überlappenden Bandenden kann selbstverständlich auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen wie beispielsweise mittels Ultraschallschweissen oder mit Heizelement schweissen (heisse Spitze, heisse Kante) etc. The joining of the overlapping band ends can of course be done in different ways such as by means of ultrasonic welding or welding with heating element (hot tip, hot edge), etc.

[0032] Beim Ablegen der diversen Bandlagen zur Erzeugung des Felgenpreforms ist es auch von Vorteil, wenn von Zeit zu Zeit sogenannte Schweisspunkte gesetzt werden, damit die Bandlagen während dem Wickelprozess sich nicht seitlich verschieben können. Diese zu setzenden Schweisspunkte richten sich selbstverständlich nach der Art der Bänder wie beispielsweise Bandbreiten, Anzahl Bandlagen, etc. etc. When placing the various tape layers to produce the Felgenpreforms, it is also advantageous if from time to time so-called welding points are set so that the tape layers during the winding process can not move laterally. Of course, these welding points to be set depend on the type of tapes, such as bandwidths, number of tape layers, etc., etc.

[0033] Auf die Wahl der zu verwendenden Materialien soll an dieser Stelle nicht weiter eingegangen werden, da sowohl Wahl der Faser, der Faserarchitektur, des Matrixpolymers, usw. sich nach den Anforderungen der herzustellenden Felge richten und im Weiteren geeignetes faserverstärktes Polymerhalbzeug bestens bekannt ist, wie beispielsweise auf Basis von Kohlenstofffasern und einem amorphen thermoplastischen Polymer mit ausgezeichneten thermischen und mechanischen Eigenschaften, wie z.B. Polyetherimid (PET) als Matrixpolymer. On the choice of the materials to be used will not be discussed further here, since both the choice of fiber, the fiber architecture, the matrix polymer, etc. are based on the requirements of the rim to be manufactured and in the following suitable fiber-reinforced polymer semi-finished is well known , such as based on carbon fibers and an amorphous thermoplastic polymer having excellent thermal and mechanical properties, such as Polyetherimide (PET) as a matrix polymer.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugfelge aus faserverstärktem Polymermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass beim Herstellen des Preforms der Felge inner- oder ausserhalb zumindest einer sich über die ganze Felgenlauffläche erstreckenden Grundlaminatlage aus faserverstärktem Polymerhalbzeug oder zwischen sich über die ganze Felgenlauffläche erstreckenden Grundlaminatlagen aus faserverstärktem Polymerhalbzeug, mindestens im Bereich von Abstufungen in der Felgenkontur wie zwischen Felgenbett und Felgenschulter und/oder Schulter zu Felgenhorn mehrere sich in Umfangrichtung der Felge erstreckende gestapelte Bandlagen aus faserverstärktem Polymermaterial abgelegt oder eingelegt werden.1. A method for producing a vehicle rim of fiber-reinforced polymer material, characterized in that in the manufacture of the preform of the rim inside or outside at least one over the entire rim surface extending base laminate layer of fiber-reinforced polymer semi-finished product or extending over the entire rim surface base laminate layers of fiber-reinforced polymer semi-finished, at least in the range of gradations in the rim contour as between rim base and rim shoulder and / or shoulder to rim flange several stored in the circumferential direction of the rim stacked band layers of fiber-reinforced polymer material are stored or inserted.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gestapelten sich in Umfangrichtung der Felgenoberfläche erstreckenden Bandlagen nebst bei Abstufungen auch im Bereich des Felgenhorns und der Felgenschulter angeordnet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the stacked in the circumferential direction of the rim surface extending band layers are arranged in addition to gradations in the area of the rim flange and the rim shoulder.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich über die ganze Umfangrichtung der Felge sich in Umfangrichtung der Felge erstreckende Bandlagen verteilt über die ganze Lauffläche der Felge zwischen einem inneren mehrlagigen vorgeformten Grundlaminat aus faserverstärktem Polymerhalbzeug und einem äusseren mehrlagigen vorgeformten Grundlaminat aus faserverstärktem Polymerhalbzeug angeordnet werden.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that over the entire circumferential direction of the rim extending in the circumferential direction of the rim band layers distributed over the entire tread of the rim between an inner multilayer preformed base laminate of fiber-reinforced polymer semi-finished and an outer multilayer preformed Base laminate can be arranged from fiber-reinforced polymer semi-finished product.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich über die ganze Umfangrichtung der Felge sich in Umfangrichtung der Felge erstreckende Bandlagen verteilt direkt auf und über die ganze Umfangfläche eines Preformwerkzeugs angeordnet werden und daran anschliessend ein äusseres mehrlagig vorgeformtes Grundlaminat aus faserverstärktem Polymerhalbzeug angeordnet wird.4. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that distributed over the entire circumferential direction of the rim extending in the circumferential direction of the rim band layers are arranged directly on and over the entire peripheral surface of a preform and then an outer multi-layer preformed base laminate Fiber-reinforced polymer semi-finished product is arranged.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in Umfangrichtung erstreckenden Bandlagen beim Einlegen vor der Verpressung zur Felge eine grössere Breite aufweisen als der für das Einlegen dieser Bandlagen jeweils vorgesehene Abschnitt der Felge wie beispielsweise mindestens 2 % breiter.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the extending in the circumferential direction band layers during insertion prior to compression to the rim have a greater width than that for the insertion of these band layers respectively provided portion of the rim such as at least 2% wider ,

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der sich in Umfangrichtung der Felge erstreckenden Bandlagen grösser ist als es zur Herstellung der verpressten Felge notwendig ist, woraus sich vorzugsweise eine mindestens 2 % höhere Stapeldicke gegenüber der Dicke der fertig gepressten Felge ergibt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the number of extending in the circumferential direction of the rim band layers is greater than what is necessary for the production of the pressed rim, which is preferably at least a 2% higher stack thickness compared to the thickness of finished pressed rim results.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandlagen durch Endlosbänder gebildet werden, wobei das Endlosband beim Aufwickeln zur Erzeugung des Felgenpreforms in gewissen Abständen geschnitten wird wie beispielsweise bei einer Länge in etwa entsprechend einer Umfanglänge, wobei nach Schneiden anschliessend die beiden entstehenden Enden überlappend angeordnet werden und mittels geeigneter Mittel wie beispielsweise Schweissen fest miteinander zu einem Bandring verbunden werden um anschliessend das Endlosband weiter zur Erzeugung der nächsten Bandlage bzw. des nächsten Bandrings auf die Felge aufzuwickeln.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the band layers are formed by endless belts, wherein the endless belt is cut at winding for generating the Felgenpreforms at certain intervals such as at a length approximately corresponding to a circumferential length, wherein after cutting Subsequently, the two resulting ends are arranged overlapping and be connected by suitable means such as welding firmly together to form a band ring to then continue to wind the endless belt to produce the next band layer or the next band ring on the rim.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die überlappend angeordneten fest miteinander verbundenen Enden aufeinander folgender Bandringe in Umfangsrichtung versetzt zueinander ausgebildet werden.8. The method according to claim 7, characterized in that the overlapping fixedly connected ends of successive band rings are offset from one another in the circumferential direction.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die überlappend angeordneten fest miteinander verbundene Enden, zweier nebeneinander verlaufender Bandringe in Umfangsrichtung versetzt zueinander ausgebildet werden.9. The method according to any one of claims 7 or 8, characterized in that the overlapping fixedly connected ends, two juxtaposed band rings are offset from one another in the circumferential direction.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufwickeln der aufeinanderliegenden sich in Umfangrichtung erstreckenden Bandlagen von Zeit zu Zeit Schweisspunkte erzeugt werden, um ein seitliches Abrutschen der einzelnen Bandlagen beim Abwickeln zu verhindern.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that when winding the superimposed extending circumferentially band layers from time to time welding points are generated to prevent lateral slippage of the individual band layers during unwinding.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf den verschiedenen Abschnitten der äusseren Felgenkontur Bandstapel mit einer unterschiedlichen Anzahl sich in Umfangrichtung erstreckender Bandlagen abgewickelt werden.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that on the different sections of the outer rim contour band stacks are unwound with a different number in the circumferential direction extending band layers.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Bandstapel unterschiedlicher Dicke übereinander angeordnet werden.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that ribbon stacks of different thickness are arranged one above the other.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine direkt auf einem Preformwerkzeug aufliegende innerste Lage des mehrlagigen Grundlaminats eine Faserrichtung aufweist, welche mindestens zu einem grossen Teil in axialer Richtung ausgebildet ist.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that a resting directly on a preform tool innermost layer of the multilayer base laminate has a fiber direction, which is formed at least to a large extent in the axial direction.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem auf dem Preformwerkzeug aufliegenden mehrlagigen Grundlaminat mindestens zwei Lagen aus faserverstärktem Polymermaterial angeordnet sind mit einer Faserrichtung wenigstens zu einem grossen Teil ca. zwischen +30° und +60° bezüglich der Umfangrichtung der Felge und mindestens zu einem grossen Teil um mindestens ca. zwischen –30° und –60° bezüglich der Umfangrichtung der Felge.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that arranged in a resting on the preforming tool multilayer base laminate at least two layers of fiber-reinforced polymer material with a fiber direction at least to a large extent approximately between + 30 ° and + 60 ° with respect the circumferential direction of the rim and at least to a large extent at least approximately between -30 ° and -60 ° with respect to the circumferential direction of the rim.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einem äusseren mehrlagigen Grundlaminat aus faserverstärktem Polymerhalbzeug eine oder mehrere Lagen ausgebildet sind mit einer Faserausrichtung von mindestens ca. +45°, bevorzugt 60° bezüglich der Umfangrichtung und/oder ca. –45°, bevorzugt 60° bezüglich der Umfangrichtung der Felge sowie eine äusserste Lage aufweisend eine Faserrichtung von im Wesentlichen axialer Ausrichtung.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that in one outer multilayer base laminate of fiber-reinforced polymer semi-finished one or more layers are formed with a fiber orientation of at least about + 45 °, preferably 60 ° with respect to the circumferential direction and / or ca . -45 °, preferably 60 ° with respect to the circumferential direction of the rim and an outermost layer having a fiber direction of substantially axial alignment.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Felgenpreform in einem entsprechenden Presswerkzeug zu einer Felge verpresst wird.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the rim preform is pressed in a corresponding pressing tool to form a rim.

17. Felge aus faserverstärktem Polymermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass inner- oder ausserhalb zumindest eines mehrlagigen Grundlaminats aus faserverstärktem Polymerhalbzeug oder zwischen einem inneren und einem äusseren mehrlagigen Grundlaminat aus faserverstärktem Polymerhalbzeug mehrere sich in Umfangrichtung erstreckende Bandstapel aus faserverstärktem Polymermaterial angeordnet sind.17. Rim made of fiber-reinforced polymer material, characterized in that inside or outside at least one multilayer base laminate of fiber-reinforced polymer semi-finished or between an inner and an outer multilayer base laminate of fiber-reinforced polymer semi-finished several circumferentially extending band stacks are made of fiber-reinforced polymer material.

18. Felge nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils pro Abschnitt in der Kontur der Felgenlauffläche sich in Umfangrichtung erstreckende Bandlagen angeordnet sind, wobei die einzelnen Bandlagen Bandbreiten aufweisen, welche in etwa der Dicke des jeweiligen Felgenabschnittes entsprechen oder zumindest einzelne oder auch alle Bänder der einzelnen Bandlagen eine grössere Breite aufweisen.18. Rim according to claim 17, characterized in that in each case in the contour of the rim running surface circumferentially extending band layers are arranged, wherein the individual band layers have bandwidths which correspond approximately to the thickness of the respective rim portion or at least single or all bands the individual band layers have a greater width.

19. Felge nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge mittels einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 gefertigt ist.19. Rim according to one of claims 17 or 18, characterized in that the rim is manufactured by means of a method according to one of claims 1 to 16.