CH710074A2 - Hybrid wheel. - Google Patents
Hybrid wheel. Download PDFInfo
- Publication number
- CH710074A2 CH710074A2 CH01324/14A CH13242014A CH710074A2 CH 710074 A2 CH710074 A2 CH 710074A2 CH 01324/14 A CH01324/14 A CH 01324/14A CH 13242014 A CH13242014 A CH 13242014A CH 710074 A2 CH710074 A2 CH 710074A2
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- wheel
- rim
- press fit
- fiber
- thermal expansion
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B5/00—Wheels, spokes, disc bodies, rims, hubs, wholly or predominantly made of non-metallic material
- B60B5/02—Wheels, spokes, disc bodies, rims, hubs, wholly or predominantly made of non-metallic material made of synthetic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
- B60B3/002—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body characterised by the shape of the disc
- B60B3/005—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body characterised by the shape of the disc in the section adjacent to rim
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B3/00—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body
- B60B3/04—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body with a single disc body not integral with rim, i.e. disc body and rim being manufactured independently and then permanently attached to each other in a second step, e.g. by welding
- B60B3/041—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body with a single disc body not integral with rim, i.e. disc body and rim being manufactured independently and then permanently attached to each other in a second step, e.g. by welding characterised by the attachment of rim to wheel disc
- B60B3/045—Disc wheels, i.e. wheels with load-supporting disc body with a single disc body not integral with rim, i.e. disc body and rim being manufactured independently and then permanently attached to each other in a second step, e.g. by welding characterised by the attachment of rim to wheel disc characterised by the attachment portions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein aus unterschiedlichen Materialien aufgebautes Composite-Rad (1), umfassend eine Felge (2) aus einem ersten Material A und einen Radstern (3) aus einem zweiten Material B. Zumindest eines der Materialien ist im Wesentlichen ein faserverstärktes Polymermaterial. Felge (2) und Radstern (3) sind zumindest durch einen gegenüber einer Radachse Z im Wesentlichen zylindrisch angeordneten bzw. umlaufenden, radial wirkenden Presssitz (12) miteinander verbunden. Die linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials A, α A und des Materials B, α B unterscheiden sich zumindest in Umfangsrichtung, also in einer bezüglich des Sitzkreises tangentialen Richtung mindestens um den Faktor 2, bevorzugt mindestens um den Faktor 4. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Composite-Rades (1) angegeben.The present invention relates to a composite wheel (1) constructed of different materials, comprising a rim (2) of a first material A and a wheel center (3) of a second material B. At least one of the materials is essentially a fiber-reinforced polymer material. Rim (2) and wheel center (3) are connected to each other at least by a relative to a wheel Z substantially cylindrical arranged or circumferential, radially acting press fit (12). The linear thermal expansion coefficients of the material A, α A and the material B, α B differ at least in the circumferential direction, ie in a direction tangential to the seat circle at least by a factor of 2, preferably at least by a factor of 4. Further, a method for Production of such a composite wheel (1) specified.
Description
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein aus unterschiedlichen Materialien aufgebautes Composite-Rad sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Composite-Rades. The present invention relates to a constructed of different materials composite wheel and a method for producing such a composite wheel.
[0002] Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Composite-Räder bekannt. Als problematisch wird dabei der Aufbau eines Composite-Rads gesehen, bei dem die einzelnen Komponenten, wie beispielsweise Felge und Radstern, aus Materialien aufgebaut sind, deren thermische Eigenschaften, insbesondere deren thermische Ausdehnungskoeffizienten sich stark voneinander unterscheiden. Dies ist beispielsweise bei Aluminium-Carbonverbundrädern der Fall, bei denen der Radstern aus Aluminium, die Felge aus einem Carbon-Verbundmaterial gefertigt ist oder umgekehrt. Different composite wheels are known from the prior art. A problem here is the construction of a composite wheel seen in which the individual components, such as rim and wheel, are constructed of materials whose thermal properties, in particular their thermal expansion coefficients are very different. This is the case, for example, with aluminum carbon composite wheels, in which the wheel center made of aluminum, the rim is made of a carbon composite material or vice versa.
[0003] Um die inneren Spannungen eines solchen Verbundrades zu begrenzen, sind verschiedene Lösungen aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, einen Aluminiumradstern mit dazugehöriger Felge in radialer Richtung auf Spalt zu fertigen, um die beispielsweise bei einem Bremsmanöver auftretende thermische Ausdehnung des Radsterns nicht direkt auf die Carbonfelge, die einen wesentlich geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Aluminiumradstern aufweist, zu übertragen. Die Befestigung des Radsterns an der Felge erfolgt in diesem Fall über Schrauben oder ähnliche Befestigungsmittel, die eine Verbindung im Bereich der Ventillochschräge herstellen. Als nachteilig hat sich bei solchen Verbundrädern erwiesen, dass hier auf die einzelnen Schrauben hohe Querkräfte wirken, die zu Materialermüdung führen können. Des Weiteren ist das Einstellen bzw. Beibehalten der Radzentrierung bei solchen Rädern problematisch. Auch müssen bei diesen Rädern zusätzliche Massnahmen getroffen werden, um das Eindringen von Schmutz, Feuchtigkeit oder Streusalz in den radialen Spalt zwischen Felge und Radstern zu vermeiden. Üblicherweise geschieht dies durch zusätzliches Einbringen von Dichtmitteln im Spalt. In order to limit the internal stresses of such a composite wheel, various solutions are known from the prior art. For example, it is known to manufacture an aluminum wheel star with associated rim in the radial direction to gap in order not to transmit the occurring for example in a braking maneuver thermal expansion of the wheel star directly to the carbon rim, which has a much lower thermal expansion coefficient than the aluminum wheel. The attachment of the wheel hub to the rim in this case via screws or similar fasteners that connect in the valve hole slope produce. A disadvantage has been found in such compound wheels that act here on the individual screws high shear forces that can lead to fatigue. Furthermore, setting or maintaining wheel centering on such wheels is problematic. Also, additional measures must be taken in these wheels to prevent the ingress of dirt, moisture or salt in the radial gap between the rim and wheel center. This is usually done by additional introduction of sealants in the gap.
[0004] Aus der WO 2013/045 618 A1 ist eine weitere Möglichkeit, einen Radstern aus einem Leichtmetall mit einer aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehenden Felge herzustellen, bekannt. Dabei wird der Radstern mittels eines Klemmrings an der Felge befestigt. Der Radstern bzw. Klemmring ist dabei an einer ersten umlaufenden Kontur axial innen bzw. durch eine zweite umlaufende Kontur der Felge axial nach aussen abgestützt. Zusätzlich sind Befestigungsmittel wie Schrauben offenbart, mit denen der Klemmring mit der Felge oder dem Radstern verbindbar ist. Ähnliche Lösungen mit einem an der Felge vorgesehenen Klemmflansch mit axial ausgerichteten Klemmflächen sind ebenfalls bekannt. Aufgrund des zusätzlichen Klemmrings wird das Rad aber schwerer und damit die Vorteile der Leichtbauweise zumindest in Frage gestellt, wenn nicht gar aufgehoben. Die Konturen von Radstern und Felge sind dabei durch die Klemmung in axialer Richtung so aufeinander abgestimmt, dass weder bei Abkühlung noch bei Erwärmung eine signifikant Änderung der Vorspannkraft auftritt, und dass eine Zentrierung über die Schrägen erfolgen kann. From WO 2013/045 618 A1, a further possibility of producing a wheel center made of a light metal with a rim made of carbon fiber reinforced plastic is known. In this case, the wheel center is fastened by means of a clamping ring on the rim. The wheel star or clamping ring is supported on a first circumferential contour axially inside or by a second circumferential contour of the rim axially outwards. In addition, fasteners such as screws are disclosed, with which the clamping ring with the rim or the Radstern is connectable. Similar solutions with a provided on the rim clamping flange with axially aligned clamping surfaces are also known. Due to the additional clamping ring but the wheel is heavier and thus at least the benefits of lightweight construction in question, if not canceled. The contours of the wheel and the rim are matched by the clamping in the axial direction so that neither on cooling nor upon heating, a significant change in the biasing force occurs, and that a centering can be done on the slopes.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus Materialien mit einem unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, bestehendes Verbundrad bereitzustellen und dabei die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere ist es eine Aufgabe, ein Verbundrad bereitzustellen, das durch einen radial wirkenden Presssitz zwischen Felge und Radstern auch ohne weitere Hilfsmittel funktionsfähig verbunden ist. Damit kann auch ein besonders leichtes Verbundrad hergestellt werden. Eine weitere Aufgabe ist es, eine von sich aus spaltfreie Verbindung zwischen Felge und Radstern zu ermöglichen. Ein Rad, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und die gestellten Aufgaben erfüllt, wird in Anspruch 1, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines solchen Rades in Anspruch 19 offenbart. Weitere bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen. The object of the present invention is to provide a made of different materials, in particular of materials with a different coefficient of thermal expansion, existing composite wheel while avoiding the disadvantages of the prior art. In particular, it is an object to provide a compound wheel that is operatively connected by a radially acting interference fit between the rim and wheel center without further aids. Thus, a particularly lightweight composite wheel can be made. Another object is to allow a gap-free connection between the rim and the wheel center. A wheel which avoids the disadvantages of the prior art and fulfills the stated objects is disclosed in claim 1, a corresponding method for producing such a wheel in claim 19. Further preferred embodiments can be found in the subclaims.
[0006] Ein erfindungsgemässes Rad umfasst eine Felge aus einem ersten Material A und einen Radstern aus einem zweiten Material B. Dabei ist zumindest eines der Materialien im Wesentlichen ein faserverstärktes Polymermaterial. Felge und Radstern sind dabei zumindest durch einen gegenüber einer Radachse Z im Wesentlichen zylindrisch angeordneten bzw. umlaufenden, radial wirkenden Presssitz miteinander verbunden. Im Wesentlichen zylindrisch wird hier so verstanden, dass auch Sitze umfasst sind, die einen gegenüber einer Radachse Z flachen Winkel W einschliessen, sodass auch leicht konische Sitze umfasst sind. Umlaufend ist dabei so zu verstehen, dass der Sitz, je nach Konstruktion des Radsterns, beispielsweise bei einem scheibenförmigen oder zumindest im äusseren Bereich kreisringförmigen Radstern durchgehend, oder, beispielsweise bei einer im äusseren Bereich des Radsterns stern- oder speichenförmiger Ausführung, nur an den Berührungspunkten zwischen Radstern und Felge ausgebildet sein kann. Dabei unterscheiden sich die linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials A, αAund des Materials B, αBzumindest in Umfangsrichtung, also in einer bezüglich des Sitzkreises tangentialen Richtung zumindest um den Faktor 2, bevorzugt mindestens um den Faktor 4. Die ausschliesslich oder zumindest vorwiegend in radialer Richtung wirkende Presskraft wird dabei durch ein Übermass des Radsterns, durch ein Untermass der Felge oder durch eine Kombination einer entsprechenden Über- bzw. Unterbemassung sichergestellt. Für eine Materialpaarung mit αA< αBwird vorteilhaft ein Übermass einer in radialer Richtung inneren Kontaktfläche des Presssitzes auf dem Radstern so gewählt, dass der Presssitz erst bei einer Temperatur von –40 °C, bevorzugt erst bei einer Temperatur von –45 °C oder darunter spannungsfrei ist. Für eine Materialpaarung mit einem αA> αB, daher einer Felge mit grösserem Ausdehnungskoeffizienten als der Radstern, wird vorteilhaft ein Untermass einer in radialer Richtung äusseren Kontaktfläche des Presssitzes auf der Felge so gewählt, dass der Presssitz erst bei einer Temperatur von 180 °C, bevorzugt erst bei einer Temperatur von 185 °C oder darüber spannungsfrei ist. Spannungsfrei heisst hier, unter den genannten Voraussetzungen sowohl was die letztgenannte obere, als auch die oben genannte untere Temperaturgrenze betrifft, dass Radstern und Felge ohne Pressdruck montiert werden könnten. Bei den wie oben beschriebenen Materialpaarungen und einer durch Vorsehen von Über- bzw. Untermass, entsprechend eingestellten Press- bzw. Klemmwirkung, kann ein sicherer Verbund des Radsterns mit der Felge auch über den gesamten Gebrauchstemperaturbereich eines Kfz-Rads sichergestellt werden. Als besonders günstig hat sich hier die Kombination eines Radsterns aus Leichtmetall mit einer aus faserverstärktem Polymermaterial hergestellten Felge erwiesen, da sich in diesem Fall beim Auftreten grösserer thermischer Belastungen, beispielsweise bei Bremsmanövern vor oder in Kurven der Anpressdruck zwischen den beiden Pressflächen des Sitzes erhöht, und damit den in axialer Richtung wirkenden Querkräften auf den Radverbund einen grösseren Widerstand entgegensetzt. Das faserverstärkte Polymermaterial kann dabei Glasfaser- und/oder Carbonfasermaterial mit frei eingelegten oder gewobenen Fasern umfassen. Bevorzugt wird jedoch aufgrund seiner Eigenschaften bezüglich Festigkeit und Gewicht Carbonfasermaterial. Material A oder Material B kann dabei ein Metall, eine Legierung, dabei bevorzugt ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung, besonders bevorzugt eine Aluminium- oder Magnesiumlegierung sein. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Metalls wird in einem Bereich von 8 x 10<–><6>K<–><1>bis 25 x 1C<–><6>K<–><1>, bevorzugt zwischen 22 x 10<–><6>K<–><1>bis 25 x 10<–><6>K<–><1> gewählt, jeweils einschliesslich der Grenzwerte. A wheel according to the invention comprises a rim made of a first material A and a wheel center made of a second material B. At least one of the materials is essentially a fiber-reinforced polymer material. Rim and wheel center are connected to each other at least by a relative to a wheel Z substantially cylindrical arranged or circumferential, radially acting interference fit. In this case, essentially cylindrical is understood to include seats which enclose an angle W which is flat relative to a wheel axle Z, so that slightly conical seats are also included. Circumferential is to be understood that the seat, depending on the construction of the wheel, for example, in a disc-shaped or at least in the outer region circular wheel star continuously, or, for example, in the outer region of the wheel star star or spokes-shaped design, only at the points of contact between the wheel and the rim can be formed. In this case, the linear thermal expansion coefficients of the material A, αAand the material B, αB differ at least in the circumferential direction, ie in a direction tangential to the seat circle at least by a factor of 2, preferably at least by a factor of 4. The exclusively or at least predominantly acting in the radial direction Pressing force is ensured by an excess of the wheel, by an undersize of the rim or by a combination of an appropriate over- or undersize. For a material pairing with αA <αB is advantageously an excess of an inner radial contact surface of the press fit on the wheel chosen so that the interference fit only at a temperature of -40 ° C, preferably only at a temperature of -45 ° C or below stress-free is. For a material pairing with an αA> αB, therefore a rim with greater expansion coefficient than the wheel center, an undersize of a radially outer contact surface of the press fit on the rim is advantageously chosen so that the press fit only at a temperature of 180 ° C, preferably only at a temperature of 185 ° C or above is stress-free. Stress-free here means, under the conditions mentioned, both in terms of the latter upper, as well as the above-mentioned lower temperature limit, that the wheel and rim could be mounted without pressing pressure. In the material pairings described above and a provision by over- or undersize, according set pressing or clamping action, a secure bond of the wheel with the rim can be ensured over the entire service temperature range of a motor vehicle wheel. The combination of a wheel center made of light metal with a wheel rim made of fiber-reinforced polymer material has proven to be particularly favorable since, in this case, the contact pressure between the two pressing surfaces of the seat increases during the occurrence of greater thermal loads, for example during braking maneuvers before or in curves, and so that the transverse forces acting on the wheel assembly in the axial direction oppose a greater resistance. The fiber-reinforced polymer material may comprise glass fiber and / or carbon fiber material with freely inserted or woven fibers. However, carbon fiber material is preferred because of its properties in terms of strength and weight. Material A or material B may be a metal, an alloy, preferably a light metal or a light metal alloy, particularly preferably an aluminum or magnesium alloy. The thermal expansion coefficient of the metal is in a range of 8 x 10 <-> <6> K <-> <1> to 25 x 1C <-> <6> K <-> <1>, preferably between 22 x 10 <-> <6> K <-> <1> to 25 x 10 <-> <6> K <-> <1> selected, including the limit values.
[0007] Als Felgenmaterial A kann ein faserverstärktes Polymermaterial eingesetzt, dessen linearer Wärmeausdehnungskoeffizient in einer tangentialen Richtung der Felge wie folgt eingestellt ist: 1 x 10<–><6>K<–><1>≤ αA≤ 12 x 10<–><6>K<–><1> dabei bevorzugt in einem Bereich von 2 x 10<–6>K<–1>≤ αA≤ 8 x 10<–6>K<–1>As the rim material A, a fiber-reinforced polymer material can be used whose linear thermal expansion coefficient in a tangential direction of the rim is set as follows: 1 x 10 <-> <6> K <-> <1> ≤ αA≤ 12 x 10 <-> <6> K <-> <1> preferably in a range of 2 x 10 <-6> K <-1> ≤ αA≤ 8 x 10 <-6> K <-1>
[0008] In einer alternativen Ausführungsform sind sowohl Material A als auch Material B im Wesentlichen faserverstärkte Polymermaterialien. In an alternative embodiment, both material A and material B are substantially fiber reinforced polymer materials.
[0009] Vorteilhaft lässt sich zur jeweiligen Einstellung des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten die hohe Anisotropie von kohlefaserverstärktem Polymermaterial verwenden. Dies kann beispielsweise durch Auslegen von entsprechendem Bandmaterial in Umfangrichtung des Rades so gewählt werden, dass ein kleiner linearer Wärmeausdehnungskoeffizzient eingestellt wird oder zur Erzeugung eines grösseren Wärmeausdehnungskoeffizienten Bandmaterial quer oder in einem andern Winkel zur Umfangrichtung des Rades angeordnet wird. Advantageously, the high anisotropy of carbon fiber reinforced polymer material can be used for each adjustment of the linear thermal expansion coefficient. This can be selected, for example, by laying out appropriate strip material in the circumferential direction of the wheel so that a small linear coefficient of thermal expansion is set or arranged transversely or at a different angle to the circumferential direction of the wheel to produce a larger coefficient of thermal expansion strip material.
[0010] Beispielsweise können die oben genannten α-Werte durch einen Laminataufbau erreicht werden, bei dem 60% der Fasern in Tangentialrichtung, 30% der Fasern in einem Winkel zwischen 15° und 75°, bzw. zwischen –15° und –75° und der Rest in Axialrichtung, parallel zur Radachse Z liegen. For example, the abovementioned α-values can be achieved by a laminate structure in which 60% of the fibers in the tangential direction, 30% of the fibers at an angle between 15 ° and 75 °, and between -15 ° and -75 ° and the rest in the axial direction, parallel to the wheel Z axis.
[0011] Wird auch als Radsternmaterial B ein faserverstärktes Polymermaterial verwendet, wird vorteilhaft eine Materialkombination eingesetzt, deren linearer Wärmeausdehnungskoeffizient in einer tangentialen Richtung der Felge wie folgt eingestellt ist: 8 x 10<–6>K<–1>≤ αB≤ 15 x 10<–6>K<–1> dabei bevorzugt in einem Bereich von 10 x 10<–6>K<–1>≤ αB≤ 13 x 10<–6>K<–1>If a fiber-reinforced polymer material is also used as the wheel-star material B, it is advantageous to use a material combination whose linear coefficient of thermal expansion in a tangential direction of the rim is set as follows: 8 x 10 <-6> K <-1> ≤ αB≤ 15 x 10 <-6> K <-1> preferably in a range of 10 x 10 <-6> K <-1> ≤ αB≤ 13 x 10 <-6> K <-1>
[0012] Der Presssitz der Verbindungsfelge zum Radstern ist dabei vorteilhaft nach aussen und/oder innen spaltfrei abgeschlossen. Der Sitz gegenüber der Radachse Z ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt. Dabei kann auch eine leichte konische Schrägstellung gegenüber der Radachse Z vorgesehen sein, wobei der Winkel W gegenüber der Radachse ≤ 15° bevorzugt ≤ 10° eingestellt ist. The press fit of the connection rim to the wheel center is advantageously completed to the outside and / or inside gap-free. The seat opposite the wheel axle Z is designed substantially cylindrical. In this case, a slight conical inclination relative to the wheel axis Z can be provided, wherein the angle W is set relative to the wheel axis ≤ 15 °, preferably ≤ 10 °.
[0013] Alternativ kann auch umgekehrt als Felgenmaterial A ein Material mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise oben erwähnte Metalle, Legierungen oder entsprechendes faserverstärktes Polymermaterial mit hohem a eingesetzt werden, wohingegen für die Felge ein entsprechendes faserverstärktes Polymermaterial mit kleinerem Ausdehnungskoeffizienten verwendet wird. Alternatively, vice versa as a rim material A, a material with a high coefficient of thermal expansion, for example, the above-mentioned metals, alloys or corresponding fiber-reinforced polymer material with high a be used, whereas for the rim, a corresponding fiber-reinforced polymer material with a smaller coefficient of expansion is used.
[0014] In einer alternativen Ausführungsform ist der Presssitz mit einem bevorzugt in axialer Richtung angeordneten Hinterschnitt versehen, der ein axiales Verschieben des Radstern-/Felgeverbunds auch im spannungsfreien oder nahezu spannungsfreien Zustand verhindern kann. Alternativ kann auch dieser Hinterschnitt in ähnlicher Weise über- oder unterbemasst sein und so eine zusätzliche axial wirkende Klemmfläche bilden. Beliebige Hinterschnitte lassen sich besonders einfach an der Felge verwirklichen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Hinterschnitt einen Bajonettverschluss umfassen oder ein Bajonettverschluss sein. Des Weiteren können eine Verdrehsicherung, beispielsweise in Form zumindest einer radial abstehenden Noppe oder Zahnung und einer damit zusammenwirkenden Vertiefung oder Ausnehmung an einer gegenüberliegenden Seite des Presssitzes vorgesehen sein. Auch Verbindungsmittel wie Schrauben, Nieten, Helicoils und/oder Klebstoff können für eine zusätzliche Absicherung des Presssitzes eingesetzt werden, auch wenn dies für die Einsatzfestigkeit bzw. Betriebssicherheit des Radverbunds in diesem Fall nicht zwingend notwendig ist. Diese zusätzlichen Verbindungsmittel können im Bereich einer Ventillochschräge und/oder des Felgenbetts und/oder des Reifensitzes angebracht sein. Um die Summe der thermisch induzierten Spannungen und der Betriebslastspitzen, bzw. dadurch induzierte Spannungen, unterhalb einer durch den Materialverbund gegebenen Bruchspannung, bzw. innerhalb einer zulässigen Betriebsspannung zu halten, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials A, αAund des Materials B, αBso zu wählen, dass sie sich zumindest in einer bezüglich des Sitzkreises tangentialen Richtung höchstens um den Faktor 40 unterscheiden. In an alternative embodiment, the press fit is provided with a preferably arranged in the axial direction undercut, which can prevent axial displacement of the Radstern- / Felgeverbunds also in the tension-free or nearly tension-free state. Alternatively, this undercut can also be over- or undercut in a similar manner and thus form an additional axially acting clamping surface. Any undercuts can be realized particularly easily on the rim. In a further embodiment, the undercut may comprise a bayonet closure or a bayonet closure. Furthermore, an anti-rotation device, for example in the form of at least one radially projecting nub or toothing and a recess or recess cooperating therewith, can be provided on an opposite side of the press fit. Also fasteners such as screws, rivets, helicoils and / or adhesive can be used for additional protection of the interference fit, even if this is not absolutely necessary for the reliability and operational safety of Radverbunds in this case. These additional connecting means may be mounted in the region of a valve hole slope and / or the rim base and / or the tire seat. In order to keep the sum of the thermally induced voltages and the operating load peaks, or voltages induced thereby, below a given by the composite material breaking stress, or within an allowable operating voltage, it has been found to be advantageous, the linear thermal expansion coefficients of the material A, αAund of the material B, αBso that they differ at most by a factor of 40 at least in a direction tangential to the seating circle.
[0015] Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung eines Rades, insbesondere bevorzugt eines Rades wie oben beschrieben, umfasst dabei die Auswahl der Felge aus einem Material A mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten αA, und die Auswahl des Radsterns aus einem Material B, mit einem davon unterschiedlichen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten αB, wobei zumindest eines der Materialien A oder B im Wesentlichen ein faserverstärktes Polymermaterial ist. Felge und Radstern werden dabei durch zumindest einen gegenüber einer Radachse Z im Wesentlichen zylindrisch angeordneten bzw. umlaufenden Presssitz miteinander verbunden, wobei die linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten αAund αBso gewählt werden, dass sie in einer bezüglich eines Sitzkreises tangentialen Richtung sich zumindest um den Faktor 2, bevorzugt jedoch zumindest um den Faktor 4, dabei jedoch bevorzugt höchstens um den Faktor 40 unterscheiden. Das verwendete faserverstärkte Polymermaterial kann Glasfaser und/oder bevorzugt Carbonfasermaterial umfassen. An inventive method for producing a wheel, in particular preferably a wheel as described above, thereby comprising the selection of the rim of a material A with a linear thermal expansion coefficient αA, and the selection of the wheel of a material B, with one of them different linear thermal expansion coefficient αB, wherein at least one of the materials A or B is substantially a fiber-reinforced polymer material. The rim and wheel center are thereby connected to one another by at least one interference fit which is essentially cylindrical or circumferential relative to a wheel axis Z, wherein the linear thermal expansion coefficients αA and αBso are selected such that they are at least a factor of 2 in a direction tangential to a seat circle However, at least by a factor of 4, but preferably at most by a factor of 40 different. The fiber-reinforced polymer material used may comprise glass fiber and / or preferably carbon fiber material.
[0016] Wird für die Felge ein kleinerer thermischer Ausdehnungskoeffizient als für den Radstern eingesetzt, also: αA< αB wird dabei ein Übermass einer in radialer Richtung inneren Kontaktfläche des Presssitzes, bzw. eines Press- und Klemmsitzes, das heisst der Press- bzw. Klemmflächen des Radsterns so gewählt, dass der Sitz erst bei einer Temperatur von –40°, bevorzugt erst bei einer Temperatur von –45°, oder darunter spannungsfrei wird. Wird als Material A dabei ein faserverstärktes Polymermaterial verwendet, kann dieses zur Herstellung der Felge in Form von Bandlagen auf und über die ganze Umfangfläche eines Preformwerkzeuges verteilt angeordnet werden, wobei die Gesamtzahl der mit Faserausrichtung in Umfangsrichtung ausgelegten Bandlagen mit der Gesamtzahl der mit Faserrichtung quer oder in einem anderen Winkel zur Umfangsrichtung ausgerichteten Bandlagen so eingestellt wird, dass die fertige Felge in einer zum Umfang tangentialen Richtung einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 1 x 10<–><6>K<–><1>≤ αA≤ 12 x 10<–><6>K<–><1> dabei bevorzugt von 2 x 10<–6>K<–1>≤ αA≤ 8 x 10<–6>K<–1> aufweist. Is used for the rim a smaller thermal expansion coefficient than for the wheel, so: αA <αB In this case, an excess of an inner radial contact surface of the press fit, or a press and clamping seat, ie the pressing or clamping surfaces of the wheel star is chosen so that the seat only at a temperature of -40 °, preferably only at a Temperature of -45 °, or below it becomes stress-free. If a fiber-reinforced polymer material is used as material A, this can be arranged to produce the rim in the form of band layers on and over the entire peripheral surface of a Preformwerkzeuges, wherein the total number of aligned with fiber orientation in the circumferential direction band layers with the total number of fiber direction transverse or At a different angle to the circumferential direction aligned band layers is adjusted so that the finished rim in a circumferentially tangential direction has a linear thermal expansion coefficient of 1 x 10 <-> <6> K <-> <1> ≤ αA≤ 12 x 10 <-> <6> K <-> <1> preferred from 2 x 10 <-6> K <-1> ≤ αA≤ 8 x 10 <-6> K <-1> having.
[0017] Ein solcher linearer Wärmeausdehnungskoeffizient kann beispielsweise zumindest im Bereich des Sitzes dadurch eingestellt werden, dass 50 bis 70%, bevorzugt ca. 60% der Fasern des faserverstärkten Polymermaterials, insbesondere eines mit Kohlefasern verstärkten Polymermaterials, in Tangential- bzw. Umlaufrichtung des Rades angeordnet werden. Weitere 20 bis 40%, bevorzugt ca. 30% der Fasern in einem Winkel von ca. 15° bis 75°, bzw. zwischen ca. –15° bis –75° angewinkelt zur Umfangrichtung und der Rest in Axialrichtung, also parallel zur Radachse Z liegend, angeordnet werden. Such a linear thermal expansion coefficient can be adjusted, for example, at least in the region of the seat that 50 to 70%, preferably about 60% of the fibers of the fiber-reinforced polymer material, in particular a carbon fiber reinforced polymer material, in tangential or circumferential direction of the wheel to be ordered. Another 20 to 40%, preferably about 30% of the fibers at an angle of about 15 ° to 75 °, or between about -15 ° to -75 ° angled to the circumferential direction and the rest in the axial direction, ie parallel to the wheel axis Z lying, be arranged.
[0018] Bezüglich der Herstellung einer entsprechenden Felge wird vorgeschlagen, dass bei der Fertigung zwischen sich 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. With regard to the production of a corresponding rim, it is proposed that bases of fiber-reinforced polymer semifinished material extending over the entire rim surface 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 circumferential direction of the rim Stacked tape layers are inserted or arranged.
[0019] Gemäss einer Ausführungsvariante werden dabei 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 circumferential direction 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.
[0020] 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 in each case 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 during the subsequent pressing operation ,
[0021] 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 different bandwidths in a band stack of the respective section of the rim contour, 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.
[0022] 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 nach den Anforderungen der herzustellenden Felge. It has been found that it may be advantageous if the multilayer structure of the base laminate on a so-called preforming tool first 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 on the requirements of the rim to be produced.
[0023] 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. 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. 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.
[0024] 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 multilayer 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.
[0025] 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.
[0026] Die Einstellung des linearen Ausdehnungskoeffizienten entlang und parallel zur Umfangsrichtung erfolgt dabei durch Einhalten des oben erwähnten Verhältnisses des Anteils der in unterschiedliche Richtungen ausgerichteten Fasern. Diese Einstellung wird vorteilhaft zumindest im Bereich des Presssitzes über die ganze Felgendicke eingestellt, beispielsweise bei aussenliegendem Sitz im Bereich des Felgenhorns und/oder der Ventillochschräge und unmittelbar daran anschliessendem Felgenbettbereich. Alternativ kann auch die gesamte Felge so aufgebaut sein, dass der sich aus dem Verbund für die Felge ergebende lineare Ausdehnungskoeffizient in Umlaufrichtung über die ganze Felgenbreite ähnlich oder gleich ist. The adjustment of the coefficient of linear expansion along and parallel to the circumferential direction is carried out by observing the above-mentioned ratio of the proportion of oriented in different directions fibers. This setting is advantageously set over the entire rim thickness, at least in the region of the press fit, for example in the case of an outboard seat in the region of the rim flange and / or the valve hole incline and rim rim area immediately adjacent thereto. Alternatively, the entire rim can be constructed so that the resulting from the composite for the rim linear expansion coefficient in the circumferential direction over the entire rim width is similar or equal.
[0027] Bezüglich weiterer Möglichkeiten und bevorzugter Ausführungsformen zur Herstellung einer entsprechenden Felge sei auf die Schweizer Patentanmeldung Nr. 00 612/14 verwiesen die hiermit zum integralen Bestandteil der vorliegenden Anmeldung erklärt wird. With regard to further possibilities and preferred embodiments for producing a corresponding rim, reference is made to the Swiss patent application no. 00 612/14, which is hereby declared an integral part of the present application.
[0028] Als Material B zur Herstellung des Radsterns mit linearem Wärmeausdehnungskoeffizienten αBkann ein Metall, eine Legierung bevorzugt ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung, dabei besonders bevorzugt eine Aluminium- oder Magnesiumlegierung verwendet werden. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Metalls kann dabei zwischen 8 x 10<–><6>K<–><1>und 25 x 10<–><6>K<–><1>, bevorzugt zwischen 22 x 10<–6>K<–1>bis 25 x 10<–6>K<–1>, jeweils die Grenzwerte mit eingeschlossen, liegen. As the material B for the production of the wheel with linear coefficient of thermal expansion αBkann a metal, an alloy preferably a light metal or a light metal alloy, thereby particularly preferably an aluminum or magnesium alloy can be used. The linear thermal expansion coefficient of the metal can be between 8 x 10 <-> <6> K <-> <1> and 25 x 10 <-> <6> K <-> <1>, preferably between 22 x 10 <-6> K <-1> to 25 x 10 <-6> K <-1>, each including the limits, are.
[0029] Werden als Material B zur Herstellung des Radsterns ebenfalls ein faserverstärktes Polymermaterial verwendet, welches gleichfalls ein Carbonfasermaterial sein kann, wird der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient in einem Bereich von 8 x 10<–><6>K<–><1>≤ αB≤ 15 x 10<–6>K<–><1>, dabei bevorzugt in einem Bereich von 10 x 10<–6>K<–1>≤ αB≤ 13 x 10<–6>K<–1> eingestellt. When a fiber-reinforced polymer material is used as the material B for producing the wheel hub, which may also be a carbon fiber material, the linear thermal expansion coefficient is within a range of 8 x 10 <-> <6> K <-> <1> ≤ αB≤ 15 x 10 <-6> K <-> <1>, preferably in a range of 10 x 10 <-6> K <-1> ≤ αB≤ 13 x 10 <-6> K <-1> set.
[0030] Um das Einsetzen des Radsterns zu erleichtern, kann das Übermass des Presssitzes des Radsterns durch Abkühlen und/oder durch mechanische Verformung des Radsterns geschrumpft oder verkleinert werden. Die mechanische Verformung kann dabei beispielsweise auch durch eine dreidimensionale Verformung des Radsterns innerhalb der materialgegebenen Elastizitätsgrenzen erfolgen. Dies kann mittels eines Hilfswerkzeugs zum Einsetzen des Radsterns erfolgen, das nach dem Einsetzen des Radsterns in die Felge entfernt wird, sodass der Sitz mit der durch das Übermass bedingten Presskraft beaufschlagt ist. Gleichzeitig oder auch stattdessen kann zumindest der Durchmesser des umlaufenden Presssitzes der Felge durch Erwärmen und/oder durch mechanische Verformung vergrössert werden. Beide Massnahmen können jeweils den gesamten umlaufenden Presssitz des Radsterns bzw. der Felge bzw. nur einen oder mehrere Teilbereiche davon betreffen und durch zusätzliche Massnahmen wie Pressen, Rütteln o.a. zeitgleich oder in zeitlicher Abfolge unterstützt werden. To facilitate the insertion of the wheel, the excess of the interference fit of the wheel can be shrunk or reduced by cooling and / or by mechanical deformation of the wheel. The mechanical deformation can be done, for example, by a three-dimensional deformation of the wheel star within the material given elasticity limits. This can be done by means of an auxiliary tool for inserting the Radsterns, which is removed after insertion of the Radsterns in the rim, so that the seat is acted upon by the excess force due to the pressing force. At the same time or alternatively, at least the diameter of the peripheral press fit of the rim can be increased by heating and / or by mechanical deformation. Both measures can each relate to the entire circumferential interference fit of the wheel or the rim or only one or more sub-areas thereof and by additional measures such as pressing, shaking o.a. be supported at the same time or in chronological order.
[0031] Alternativ ist es auch möglich, ein Composite-Rad herzustellen, bei dem der Wärmeausdehnungskoeffizient der Felge grösser als der des Radsterns ist, also: αA> αBAlternatively, it is also possible to produce a composite wheel in which the thermal expansion coefficient of the rim is greater than that of the wheel, so: αA> αB
[0032] Um in diesem Fall einen sicheren Sitz zu gewährleisten, wird das Untermass des Presssitzes, bzw. eines Press- und Klemmsitzes der Felge, das heisst der entsprechenden Press- bzw. Klemmfläche, so gewählt, dass erst bei einer Temperatur von 180 °C, bevorzugt erst bei einer Temperatur von 185 °C und darüber der Sitz spannungsfrei ist. Als Material A zur Herstellung der Felge kann dabei ein Metall, eine Legierung, dabei bevorzugt ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung, insbesondere bevorzugt eine Aluminium oder Magnesiumlegierung verwendet werden, wobei die wie oben erwähnten Bereiche der Wärmeausdehnungskoeffizienten bevorzugt sind. In order to ensure a secure fit in this case, the undersized of the press fit, or a press and clamping seat of the rim, that is, the corresponding pressing or clamping surface, chosen so that only at a temperature of 180 ° C, preferably at a temperature of 185 ° C and above the seat is de-energized. As the material A for producing the rim, a metal, an alloy, preferably a light metal or a light metal alloy, particularly preferably an aluminum or magnesium alloy can be used, wherein the above-mentioned ranges of the thermal expansion coefficients are preferred.
[0033] Umgekehrt wird nun zur Herstellung des fertigen Radsterns ein Material, beispielsweise ein faserverstärktes Polymermaterial, dabei bevorzugt ein Carbonfasermaterial, mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet, der zumindest in einer zum Umfang tangentialen Richtung im folgenden Bereich liegt: 1 x 10<–6>K<–1>≤ αA≤ 12 x 10<–6>K<–1> dabei bevorzugt im Bereich von 2 x 10<–6>K<–1>≤ αA≤ 8 x 10<–6>K<–1>Conversely, a material, for example a fiber-reinforced polymer material, preferably a carbon fiber material, with a linear thermal expansion coefficient is now used for the production of the finished wheel center, which is at least in a direction tangential to the extent in the following range: 1 x 10 <-6> K <-1> ≤ αA≤ 12 x 10 <-6> K <-1> preferably in the range of 2 x 10 <-6> K <-1> ≤ αA≤ 8 x 10 <-6> K <-1>
[0034] Wird in diesem Fall auch zur Herstellung der Felge ein faserverstärktes Polymermaterial verwendet, kann dieses, beispielsweise durch Verwendung einer Felge mit einem hohen Anteil eines quer, d.h. im rechten Winkel, oder in einem anderen Winkel zur tangentialen Radumlaufrichtung ausgerichteten Fasermaterials, das zumindest im Bereich der Sitzfläche der Felge einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 8 x 10<–6>K<–1>≤ αA≤ 15 x 10<–6>K<–><1> dabei bevorzugt von 10 x 10<–6>K<–1>≤ αA≤ 13 x 10<–6>K<–1>If, in this case, a fiber-reinforced polymer material is also used for the production of the rim, this can, for example, by using a rim with a high proportion of a transverse, i. at right angles, or at a different angle to the tangential Radumlaufrichtung aligned fiber material, at least in the region of the seat surface of the rim has a linear thermal expansion coefficient of 8 x 10 <-6> K <-1> ≤ αA≤ 15 x 10 <-6> K <-> <1> preferred from 10 x 10 <-6> K <-1> ≤ αA≤ 13 x 10 <-6> K <-1>
[0035] aufweist, hergestellt werden. [0035].
[0036] In Analogie zu dem weiter oben angeführten Verfahren mit αA> αB, kann auch hier vor dem Einsetzen des Radsterns das Untermass des Press- oder Press- und Klemmsitzes bzw. der Press- bzw. Klemmfläche der Felge durch Erwärmen und/oder mechanischer Verformung verringert und damit der Durchmesser zumindest teilweise vergrössert werden. Ebenso kann stattdessen oder als zusätzliche Massnahme der umlaufende Press- oder Press- und Klemmsitz, bzw. die Press- bzw. Klemmfläche des Radsterns zumindest teilweise durch Kühlen und/oder durch mechanische Verformung geschrumpft oder verkleinert werden. In analogy to the above-mentioned method with αA> αB, can also be reduced before the onset of the Radsterns the undersized of pressing or pressing and clamping seat or the pressing or clamping surface of the rim by heating and / or mechanical deformation and thus the diameter is at least partially increased. Likewise, instead of or as an additional measure, the circumferential pressing or pressing and clamping seat, or the pressing or clamping surface of the wheel center, can be shrunk or reduced at least partially by cooling and / or by mechanical deformation.
[0037] Wenn auch im vorigen sowie in der nun folgenden Figurenbeschreibung einzelne Merkmale nur im Zusammenhang mit einer speziellen Ausführungsform beschrieben werden, können solche Merkmale grundsätzlich miteinander kombiniert werden, es sei denn, eine solche Kombination wäre für den Fachmann klar als widersprüchlich oder gegen die Absicht der vorliegenden Erfindung gerichtet erkennbar. Einzelne Ausführungsformen des Standes der Technik sowie verschiedene Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden in den Figuren beschrieben. Although in the preceding and in the following description of the figures, individual features are described only in connection with a specific embodiment, such features can in principle be combined with each other, unless such a combination would be clear to the skilled person as contradictory or against Purpose of the present invention directed recognizable. Individual embodiments of the prior art as well as various embodiments of the present invention are described in the figures.
[0038] Dabei zeigen die Figuren jeweils Abschnitte eines Rades, im Speziellen den Verbindungsaufbau zwischen Felge und Radstern. <tb>Fig. 1 und Fig. 2<SEP>zeigen Räder des Standes der Technik. <tb>Fig. 3 bis 6<SEP>zeigen erfindungsgemässe Räder.The figures each show sections of a wheel, in particular the connection between the rim and wheel center. <Tb> FIG. 1 and 2 <SEP> show wheels of the prior art. <Tb> FIG. 3 to 6 <SEP> show wheels according to the invention.
[0039] Fig. 1 zeigt die Verbindung zwischen Radstern 3 ́ und Felge 2 ́ eines bekannten Rades 1 ́. Die Felge ist mit einem Felgenbett 6, einem Reifensitz 5 und einem Felgenhorn 4 ausgeführt. Zwischen Reifensitz 5 und Felgenbett 6 befindet sich die Ventillochschräge 7. Die aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff aufgebaute Felge 2 ́ ist mit einem aus einem Metall oder einer Metalllegierung aufgebauten Radstern 3 ́ mittels mehrerer von der Innenseite der Felge montierbaren Schrauben 8 mit der Felge verbunden. Die Aussenseite der Ventillochschräge 7 ist dabei in radialer Richtung, d.h. gegen die Radachse Z, steil angestellt oder sogar senkrecht. Damit soll eine durch die thermische Ausdehnung des Radsterns bedingte Radialkraft möglichst nicht oder zumindest nicht direkt vom Radstern 3 ́ auf die Felge 2 ́ die sich aufgrund des anderen Materials weniger stark ausdehnt, übertragen werden. Zusätzlich ist dafür in radialer Richtung zwischen Radstern und Felge ein Spalt 9 bzw. eine entsprechende Ausnehmung vorgesehen um auch hier eine Radialkraftübertragung zu vermeiden. Bei dieser Konstruktion besteht jedoch die Gefahr einer Überbeanspruchung der Schrauben 8 durch Querkräfte. Fig. 1 shows the connection between Radstern 3 and rim 2 of a known wheel. 1 The rim is designed with a rim base 6, a tire seat 5 and a rim flange 4. The valve hole incline 7 is located between the tire seat 5 and the rim base 6. The rim 2 constructed from a carbon-fiber-reinforced plastic is connected to a wheel star 3 constructed from a metal or a metal alloy by means of a plurality of screws 8 which can be mounted from the inside of the rim. The outside of the valve hole slope 7 is in the radial direction, i. against the wheel axle Z, turned up or even vertically. In order for a due to the thermal expansion of the wheel star radial force is not possible or at least not directly from the wheel 3 to the rim 2 which expands less due to the other material, are transmitted. In addition, a gap 9 or a corresponding recess is provided in order to avoid a radial force transmission in the radial direction between the wheel and the rim. In this construction, however, there is a risk of overuse of the screws 8 by lateral forces.
[0040] Eine andere Lösung aus dem Stand der Technik zeigt Fig. 2 . Auch hier wird ein aus Metall gefertigter Radstern 3 ́ mit einer aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehenden Felge 2 ́ verbunden, wobei letztere im Bereich des Felgenbetts eine umlaufende Kontur in Form einer Ausbuchtung 11 aufweist. Die Seitenflächen der Ausbuchtung sind wiederum steil gegenüber der Radachse bzw. senkrecht dazu angestellt, und werden zwischen dem Radstern 3 ́ und einem daran befestigten Klemmring 10 durch Aufbringen einer axial wirkenden Kraft beispielsweise mittels Schraube 8 geklemmt. Auch hier ist, um eine Übertragung zu grosser radialwirkender Kräfte zu vermeiden, ein in diesem Fall nicht sichtbarer und optisch daher weniger störender Spalt 9 zwischen Radstern und Felge vorgesehen. Durch diese axiale Klemmung ist ein Gleiten des Radsternklemmringverbundes an den Seitenflächen der Ausbuchtung möglich, um solcherart thermische Spannungen zwischen Radstern und Felge auszugleichen. Durch den zusätzlichen Klemmring 10 wird jedoch die Konstruktion des Rades aufwendiger und schwerer. Another solution from the prior art, Fig. 2. Again, a made of metal wheel center 3 is connected to a carbon fiber reinforced plastic existing rim 2, the latter has a circumferential contour in the form of a bulge 11 in the rim well. The side surfaces of the bulge are in turn steep against the wheel axle or perpendicular thereto employed, and are clamped between the wheel center 3 and a clamping ring 10 attached thereto by applying an axially acting force, for example by means of screw 8. Again, in order to avoid transmission to large radial-acting forces, a not visible in this case and therefore optically less disturbing gap 9 between the wheel and rim provided. By this axial clamping a sliding of the Radsternklemmringverbundes on the side surfaces of the bulge is possible to compensate for such thermal stresses between the wheel center and rim. Due to the additional clamping ring 10, however, the construction of the wheel is more complicated and heavier.
[0041] In den Fig. 3 – 5 sind erfindungsgemässe Räder 1 mit einer aus einem ersten Material A bestehenden Felge 2 und einem aus einem zweiten Material bestehenden Radstern 3 dargestellt. Material A und Material B sind dabei aus einem bezüglich des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterschiedlichen Material aufgebaut. In allen drei Ausführungsbeispielen ist die Felge 2 mit dem Radstern 3 durch einen bezüglich der Radachse Z zylindrischen Press- oder Press- und Klemmsitz verbunden. Dadurch werden die aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten entstehenden Radialkräfte direkt von dem Radstern 3 auf die Felge 2 bzw. je nach Materialpaarung auch umgekehrt übertragen. So übt beispielsweise ein aus einem Metall mit hohem linearen Wärmeausdehnungskoeffizient gefertigter Radstern auf eine aus faserverstärktem Polymermaterial mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigte Felge eine, zusätzlich zu der durch den Presssitz aufgebrachten Vorspannung, nach aussen gerichtete Radialkraft aus sobald das Rad, bzw. der Radstern beispielsweise durch Bremsen erhitzt wird. Diese Radialkräfte addieren bzw. subtrahieren sich zu den durch den Presssitz aufgebrachten Vorspannungen, weshalb eine Einhaltung bzw. Einstellung der linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten αAund αB, zumindest in der Umfangrichtung des Rades in den oben genannten Grenzen einzustellen sind, um eine Funktion, bzw. die Betriebssicherheit des Rades sicherzustellen. FIGS. 3 to 5 show wheels 1 according to the invention with a rim 2 consisting of a first material A and a wheel star 3 consisting of a second material. Material A and material B are constructed of a different material with respect to the linear thermal expansion coefficient. In all three embodiments, the rim 2 is connected to the wheel center 3 by a relative to the wheel axis Z cylindrical pressing or pressing and clamping seat. As a result, the resulting due to the different thermal expansion coefficients radial forces are transmitted directly from the wheel center 3 on the rim 2 and, depending on the material pairing and vice versa. For example, a hub made of a metal having a high linear thermal expansion coefficient exerts on a rim made of fiber-reinforced polymer material having a low coefficient of thermal expansion outward radial force in addition to the preload applied by the interference fit as soon as the wheel or the wheel center becomes braked, for example is heated. These radial forces add up or subtract to the prestresses applied by the interference fit, which is why a compliance or setting of the linear thermal expansion coefficients αA and αB, at least in the circumferential direction of the wheel, are to be set within the abovementioned limits by one function or the operational safety of the Ensure wheel.
[0042] Der Presssitz 12 kann dabei wie in Fig. 3 dargestellt, an der Unterseite des Reifensitzes oder wie in Fig. 4 dargestellt, auf der Unterseite eines Übergangsbereiches zwischen Ventillochschräge und Felgenbett vorgesehen werden. Alternativ dazu kann der Sitz 12 auch wie in Fig. 5 dargestellt an mehreren Stellen vorgesehen sein. Dies ist jedoch fertigungstechnisch mit einem grösseren Aufwand verbunden. The press fit 12 can be provided as shown in Fig. 3, on the underside of the tire seat or as shown in Fig. 4, on the underside of a transition region between the valve hole slope and rim base. Alternatively, the seat 12 may also be provided as shown in Fig. 5 in several places. However, this is manufacturing technology associated with a greater effort.
[0043] Fig. 6 zeigt eine weitere alternative Ausführung der Erfindung mit einem gegenüber der Radachse flach konisch umlaufenden Presssitz 12 ́ Der Winkel W zur Radachse beträgt in diesem Fall ca. 10° um eine sichere Übertragung der Kräfte ohne Rutschen des Sitzes sicherzustellen. Die maximal mögliche Schrägstellung des Winkels hängt dabei von der zwischen Felge und Radsternsitz auftretenden Reibung ab. Diese hängt, wie dem Fachmann bekannt, von der Materialpaarung ab, kann jedoch durch verschiedene Oberflächenbehandlungen wie ein definiertes Einstellen der Rauigkeit oder einer Beschichtung dem jeweiligen Zweck angepasst werden. Für Materialpaarungen mit hohem Reibwert können daher auch Konuswinkel W bis zu 15° sinnvoll sein. Fig. 6 shows a further alternative embodiment of the invention with a respect to the wheel axle flat conical circumferential press fit 12 The angle W to the wheel axle is in this case about 10 ° to ensure safe transmission of forces without slipping of the seat. The maximum possible inclination of the angle depends on the friction occurring between the rim and Radsternsitz. This depends, as known in the art, on the material pairing, but can be adapted to the respective purpose by various surface treatments such as a defined adjustment of the roughness or a coating. For material combinations with a high coefficient of friction, therefore, cone angles W up to 15 ° may be useful.
[0044] Zusätzlich können noch ein beispielsweise umlaufender, wie dargestellt, oder mehrere Hinterschnitte 14 vorgesehen sein, um den Radstern zusätzlich in der Felge zu klemmen und ein axiales Verschieben des Sitzes zu verhindern. Alternativ kann hier auch ein Bajonettverschluss vorgesehen sein, indem der Radstern, insbesondere ein metallischer Radstern, beispielsweise im abgekühlten Zustand eingesetzt werden kann. Der Sitz 12 ́ in Abb. 6 ist dabei innerhalb eines durch einen rohrförmigen Hohlkörper 13 gebildeten verstärkten Bereich der Felge 2 angeordnet. In addition, for example, a circumferential, as shown, or a plurality of undercuts 14 may be provided to additionally clamp the wheel in the rim and to prevent axial displacement of the seat. Alternatively, a bayonet closure can also be provided here, in that the wheel center, in particular a metallic wheel center, can be used, for example, in the cooled state. The seat 12 in FIG. 6 is arranged inside a reinforced area of the rim 2 formed by a tubular hollow body 13.
Claims (32)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH01324/14A CH710074A2 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Hybrid wheel. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH01324/14A CH710074A2 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Hybrid wheel. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH710074A2 true CH710074A2 (en) | 2016-03-15 |
Family
ID=55456439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH01324/14A CH710074A2 (en) | 2014-09-02 | 2014-09-02 | Hybrid wheel. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH710074A2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016214379A1 (en) | 2016-08-03 | 2018-02-08 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Connection of rim and wheel center with a built vehicle wheel |
| DE102017217351A1 (en) * | 2017-09-28 | 2019-03-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hybrid rim for a motor vehicle and method for producing a hybrid rim |
| US20190135032A1 (en) * | 2017-09-08 | 2019-05-09 | Superior Industries International, Inc. | Hybrid wheel assembly with attachment pin |
| DE102018202231A1 (en) | 2018-02-14 | 2019-08-14 | Ford Global Technologies, Llc | Vehicle wheel and method for its manufacture |
-
2014
- 2014-09-02 CH CH01324/14A patent/CH710074A2/en not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016214379A1 (en) | 2016-08-03 | 2018-02-08 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Connection of rim and wheel center with a built vehicle wheel |
| US20190135032A1 (en) * | 2017-09-08 | 2019-05-09 | Superior Industries International, Inc. | Hybrid wheel assembly with attachment pin |
| US11110742B2 (en) * | 2017-09-08 | 2021-09-07 | Superior Industries International, Inc. | Hybrid wheel assembly with attachment pin |
| DE102017217351A1 (en) * | 2017-09-28 | 2019-03-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hybrid rim for a motor vehicle and method for producing a hybrid rim |
| DE102018202231A1 (en) | 2018-02-14 | 2019-08-14 | Ford Global Technologies, Llc | Vehicle wheel and method for its manufacture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2788175B1 (en) | Fiber composite rim base comprising an integrated flange, and method for the production thereof | |
| EP2755862B1 (en) | Vehicle wheel with a rim made of fibre-reinforced synthetic material | |
| DE102011087938B4 (en) | Wheel spider and method of manufacturing a wheel with a wheel spider | |
| DE3113791C2 (en) | ||
| EP1985435A1 (en) | Method and device for manufacturing a wheel rim | |
| DE102008021498A1 (en) | Method for manufacturing a blade connection of a rotor blade, a blade connection and a fastening element for a blade connection | |
| WO2013045618A1 (en) | Wheel | |
| EP0266717B1 (en) | Method and apparatus for the manufacture of friction elements, especially synchro rings in motor vehicle transmissions | |
| CH710074A2 (en) | Hybrid wheel. | |
| DE3535070A1 (en) | THREAD-SHAPED COMPONENT FOR COMPOSITE BODY | |
| WO2009083048A1 (en) | Brake disc and method for the production thereof | |
| CH709492A2 (en) | Vehicle wheel of fiber reinforced plastic. | |
| DE102012107018B4 (en) | vehicle rim | |
| WO1987006314A1 (en) | Synchronisation ring | |
| DE102006038666A1 (en) | Production method of workpiece made of fiber-composite material used in load bearing structure for aircraft, involves removing support and secondary material formed on upper surface of workpiece blank to form workpiece | |
| EP2794285A1 (en) | Wheel disc for a rail vehicle | |
| DE102017211304A1 (en) | Wheel hub unit with a central nut | |
| DE102009048377A1 (en) | Method for producing lamellae for a friction clutch and method for producing friction linings for lamellae of a friction clutch | |
| WO2014095873A9 (en) | Flow-turned brake disc | |
| DE102017115712B4 (en) | Compound brake disc | |
| DE10245501A1 (en) | Shaft construction with a surface for the formation of connections | |
| WO2016030134A2 (en) | Method for producing a joint on a component consisting of a fibre-composite material | |
| CH709554A2 (en) | A method for producing a vehicle wheel rim of fiber reinforced polymer material. | |
| DE102016001114B4 (en) | Vehicle wheel and method for manufacturing a vehicle wheel | |
| DE102015109864A1 (en) | Plant and method for producing a curved, multi-layer preform made of fibers of a fiber composite material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AZW | Rejection (application) |