车轮

技术领域

本发明涉及具有轮辋的车轮，所述轮辋至少部分地由多个纤维增强塑料层制成。本发明还涉及用于车轮至车辆轮毂的紧固装置。

背景技术

从现有技术中已知至少部分地由纤维增强塑料制成的车轮。

US2017267022A以Swift Engineering公司的名义于2017年9月21日公布，并且涉及车轮，该车轮包括第一环，该第一环绕圆周界面附接至第二环。第一环和第二环形成封闭的箱形结构的至少一部分，所述封闭的箱形结构沿圆周围绕车轮定位并且邻近车轮的外侧。箱形结构可以至少部分地由第一环和第二环的圆周突出部形成。车轮还可以包括中央轮毂，该中央轮毂可选地包括轮辐。在一些实施方式中，中央轮毂可以形成封闭的箱形结构的一部分。在一些实施方式中，第一环部和第二环部可以是一体的或整体的，其中，箱形结构一体地形成在环部之间。

US2010320831A以Su Rystar的名义于2010年12月23日公布，并且公开了复合轮辋，该复合轮辋包括金属外部子轮辋和基于碳复合材料的内部子轮辋。外部子轮辋是一体结构，并且具有内部表面，内部子轮辋附接在所述内部表面上。从而，减少了材料消耗并且同时保持了机械强度。

WO2015/027271A1以Carbon Revolution PTY有限公司的名义于2015年3月5日公布，并且公开了中央锁定附接装置，该中央锁定附接装置使用中央锁定紧固件和可以紧固在中央锁定紧固件上的中央锁定紧固螺母将复合车轮附接至安装件。复合车轮包括中央附接区域，该中央附接区域具有供中央锁定紧固件插入穿过的中央附接孔。此外，它包括前部元件以及背衬元件，所述前部元件具有供中央锁定紧固件插入穿过的附接孔，所述背衬元件包括供中央锁定紧固件插入穿过的附接孔。文献还公开了多个紧固件孔，所述紧固件孔围绕前部元件、背衬元件和复合车轮的附接孔环形地间隔开。在使用中，多个长形紧固件构造成通过前部元件和背衬元件的对准的孔被接纳、将前部元件和背衬元件夹持在复合车轮的中央附接区域之上及周围。

WO2013/000009A1以Carbon Revolution PTY有限公司的名义于2013年1月3日公布，并且公开了附接装置，该附接装置用于使用长形紧固元件和可以紧固在长形紧固元件上的紧固螺母将复合车轮附接至安装件。附接装置与复合车轮一起使用，所述复合车轮包括至少一个供长形紧固元件插入穿过的附接孔。附接装置包括具有紧固孔的紧固垫片，在使用时，长形紧固元件可以插入穿过所述紧固孔。紧固孔包括径向中心紧固轴线。紧固垫片还具有基部，该基部构造成绕附接孔面向复合车轮的表面。另外，紧固垫片具有紧固侧，该紧固侧大致面向附接孔的轴向外侧。紧固侧包括至少一个接合表面，该接合表面构造成当紧固螺母组装在长形紧固元件上时可操作地接合紧固螺母的互补部分。紧固装置还包括套管，该套管绕紧固孔从基部沿相对于紧固轴线的轴向向外延伸。套管构造成延伸到复合车轮的附接孔内。套管还包括远端，该远端构造成被接纳在位于安装件中的互补形状的套管孔内或邻近安装件定位的元件内。

发明内容

为了改善车辆(尤其是机动车辆，诸如汽车)的驾驶特性和/或能量消耗，关于车辆的车轮可以寻求不同的方式。

一方面，可以尝试使车轮的总质量最小化，这减小了车辆的总惯性和车轮的惯性矩。这直接影响车辆的加速特性和机动性。此外，当减小车轮的总重量时，可以考虑的事实是，远离车轮的旋转轴线布置的质量比靠近旋转轴线的质量对车轮的惯性矩的贡献更大。因此，对于改善车轮的性能而言，减小轮辋的重量与减小轮心的重量相比，提供了更大的潜力。因此，出现了所谓的“混合车轮”，该混合车轮结合了由特别轻的材料制成的轮辋以及由更常规的材料制成的轮心。用于混合车轮的典型材料配对是，轮辋使用纤维增强塑料材料(例如，包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或它们的组合作为增强纤维)，以及轮心使用轻质金属，诸如镁、铝或钛。在本发明的上下文中，“铝”、“镁”和“钛”应被理解为也意指它们的合金。然而，在许多情况下，这些类型的混合车轮需要采取特殊措施，以防止不同材料之间的腐蚀现象，以及防止在不同材料(具有不同机械性能，诸如杨氏模量)结合到一起的区域中应力集中(相应地为了获得均匀的应力和应变分布)。对于一些应用，也可以使用轮辋和轮心都至少部分地由纤维增强塑料制成的车轮。然而，对于这些类型的车轮，轮辋和轮心之间的过渡区域通常很关键，特别是如果轮心是辐条式车轮(包括轮辐)而不是圆盘。此外，将这些车轮附接至车辆的轮毂通常很关键，因为载荷从车辆的轮毂传递到车轮的轮毂区域，并且从车轮的轮毂区域经由轮心的周围区域传递到轮辋需要有效的载荷传递到布置在轮心中的增强纤维中。

另一方面，特别是减少能量/燃料消耗，但是也改善车辆的驾驶特性，都可以通过改变车轮的空气动力学来获得。事实证明，对于许多车轮，特别是轮辐是涡流的主要来源，会对车轮的空气动力学产生负面影响。但是，轮辐一般是必须的，以便允许通风并且因此冷却通常布置在车辆轮毂处的制动系统。因此，对于大多数类型的车辆和应用，轮辐不能完全被(封闭的)圆盘取代。然而，事实证明，如果可以至少减少在轮辐的离心区域处的涡流的产生，则已经可以显著改善轮辐车轮的空气动力学。一个主要的原因是，由于车辆的平移运动与车轮的旋转运动叠加在一起，因此在这些区域中可以在车轮和周围空气之间获得最高的相对速度。减少轮辐的离心区域中的涡流的产生的一种方法是通过面板覆盖轮辐的离心端。然而，事实证明，在许多情况下，改装的面板会显著增加车轮的总重量，而且安装这些面板通常会占用大量人力，因为它们必须满足非常高的机械和化学要求。本发明允许获得提供优异的机械和空气动力学性能并且仍然可以以成本有效的方式生产的车轮。

为了解决上述问题中的至少一个，根据本发明的车轮通常包括至少部分地由多个纤维增强塑料层制成的轮辋，并且根据本发明的车轮具有包括多个轮辐的轮心，所述轮辐从构成旋转轴线的轮毂沿径向(离心)方向延伸到轮辋。根据本发明，轮辋包括轮辋槽，该轮辋槽沿横向方向在内侧凸缘和外侧凸缘之间延伸并且适于接纳待安装在其上的轮胎。根据本发明的车轮通常还包括圆周轴环(裙部)，所述圆周轴环从外侧凸缘沿径向向内朝向旋转轴线延伸并且具有构成空气动力学表面的外侧轴环面。因此，圆周轴环对车轮的空气动力学性能有影响。

如将在下面更详细地示出的，如果圆周轴环构造和布置成将载荷从轮辋传递到轮心，则可以获得良好的结果。

对于一些类型的车轮，圆周轴环可以基本上是环形的，并且具有内半径和外半径(从轴环的向心边界和离心边界到车轮的旋转轴线的距离)。根据本发明的一种变型，从车轮的旋转轴线到轮辋槽的向心侧的最小距离大于内半径。这样的变型具有特别良好的空气动力学性能。

根据本发明的一种变型，从车轮的旋转轴线到外侧轮辋肩部的向心侧的最小距离可以大于内半径。对于互连到车轮的制动系统(例如盘式制动器)的冷却而言，本发明的这种变型可能是有利的。

如将在下面更详细地示出的，如果外半径与内半径之间的比率在1.2至1.8之间，特别是如果比率为大约1.5，则可以获得车轮的这样的变型：在许多应用中所述变型提供在驾驶过程中良好的空气动力学、制动系统的冷却通风和机械性能之间的良好平衡。

根据本发明的变型，圆周轴环的外侧轴环面基本上是平坦的(二维的，平面的)。因此，它可以限定一平面。然而，这种基本上平坦的外侧轴环面还可以在其边界区域包括倒角和/或倒圆角/圆角，以例如合并到外侧凸缘和/或轮辐结构中。根据本发明的一种变型，圆周轴环的外侧轴环面可以基本上具有截头圆锥形状(相应地具有截头圆锥外形)。这种变型对于某些类型的车辆可能是有利的。如果截头圆锥的开口角度在大约170°至185°之间，则可以获得良好的结果。

如果圆周轴环的至少一部分是轮辋的一体部分，则可以获得具有特别高的机械性能的车轮的变型。因此，轮辋和圆周轴环可以形成为一件式结构。可替代地或附加地，圆周轴环的至少一部分也可以是轮心的一部分，如将在下面更详细地示出的。

如果圆周轴环包括至少一个纤维增强塑料层，则可以获得重量特别轻并且机械性能足够的车轮。根据本发明的变型，在车轮的截面图中，第一增强纤维层可以从轮辋的离心侧出发(相应地从轮辋的离心侧开始)，并且经由外侧凸缘延伸到圆周轴环中。如果第一增强纤维层从外侧轮辋肩部处开始并且经由外侧凸缘延伸到圆周轴环中，则可以获得根据本发明的车轮的变型，该变型具有良好的机械性能并且可以相对容易地制造。如果第一增强纤维层在轮辋槽处开始并且经由外侧轮辋肩部及经由外侧凸缘延伸到圆周轴环中，则可以获得机械性能特别足够的车轮的变型。增强纤维层可以例如是类似机织织物或多轴向织物(例如三轴向织物)的纺织品。使用非卷曲织物(NCF)和/或通过精准纤维铺放(TFP)制成的层，也可以获得良好的结果。显然，根据本发明的车轮还可以包括多个增强纤维层，如本文所描述的第一增强纤维层(以及第二层和更高序位的层)。如果第一增强纤维层至少部分地环绕本文随后描述的圆周腔，并且甚至可以形成本文随后描述的隔板的至少一部分，则可以获得特别良好的结果。在根据本发明的车轮的变型中，其中，轮心至少部分地由纤维增强塑料制成，第一增强纤维层可以在向心方向上径向向内延伸到旋转轴线并且形成轮心的至少一部分，例如轮辐的至少一部分。

在车轮的截面图中，如果第二增强纤维层从轮辋的向心侧出发并且延伸(沿外侧方向)到圆周轴环中，则可以获得根据本发明的具有机械性能高度足够的圆周轴环的变型。

根据本发明的变型，在车轮的截面图中，第三增强纤维层从轮辋的离心侧出发，并且经由内侧凸缘及经由轮辋的向心侧延伸到圆周轴环中。如果第三增强纤维层由此至少部分地环绕如本文描述的圆周腔，则可以获得机械性能特别足够的车轮。根据变型，第三增强纤维层从圆周轴环经由外侧凸缘延伸至外侧轮辋肩部。如果第三增强纤维层经由外侧轮辋肩部延伸到轮辋槽中，则可以获得特别良好的结果。根据本发明的变型，第三增强纤维层在轮辋槽处开始和/或在轮辋槽处结束。

取决于应用，轮辋可以包括至少一个单向纤维束，其沿圆周方向布置在外侧凸缘和/或内侧凸缘处(纤维基本上在车轮的圆周方向上对准)。第一和/或第二层和/或第三纤维层可以至少部分地环绕纤维束，相应地形成围绕至少一个纤维束的环。因此，可以获得机械性能特别足够的车轮(关于强度、刚度和故障容差)。

根据本发明的变型，轮心至少部分地由多个纤维增强塑料层制成。根据本发明的变型，第四增强纤维层在轮辐处出发并且延伸到圆周轴环中。如果第四增强纤维层经由外侧轮辐面及经由圆周轴环和经由外侧凸缘延伸到外侧轮辋肩部，则可以获得具有特别良好的机械性能的车轮。根据本发明的一种变型，第四增强纤维层经由外侧轮辋肩部延伸到轮辋槽中。

取决于车轮的外部几何形状，在车轮的截面图中，如果第五增强纤维层从轮辋(特别是轮辋槽)的向心侧出发，并且在内侧轮辐面处延伸到至少一个轮辐中，则根据本发明的车轮的机械性能也可以提高。根据本发明的一种变型，在车轮的截面图中，第六增强纤维层从内侧轮辐面出发，并且经由轮辋的向心侧(特别是外侧轮辋肩部的向心侧)延伸到圆周轴环。因此，可以获得在轮辋的内侧区域和轮心之间特别良好的载荷传递。根据本发明的一种变型，第六层还经由圆周轴环延伸到外侧轮辐面中。

根据本发明的变型，轮辋和轮心的至少一部分形成为一件式结构，相应地为一体地制成的。因此，轮辋和轮心之间的互连的机械性能可以显著提高，并且车轮的生产可以简化。

对于某些应用，轮心可以至少部分地由金属制成。这种类型的车轮也称为混合车轮。特别地，轻质金属可以用于轮心，包括镁、铝、钛。然而，对于一些应用，至少一部分也可以由钢制成。在本发明的变型中，轮辐和/或轮毂至少部分地由金属制成。在包括至少部分地由金属制成的轮心的车轮的变型中，轮心可以包括将轮辐的离心端彼此互连的圆周环。如果圆周环与布置在轮辋的向心侧处的连接面机械地互连，则可以获得良好的结果。在本发明的变型中，圆周环与布置在圆周轴环的内侧处的连接面机械地互连。在根据本发明的车轮的这种实施方式的变型中，圆周环形成圆周轴环的至少一部分，如将在随后的附图中更详细地示出的。

根据本发明的车轮的变型，轮心和轮辋通过至少一个紧固构件、优选地通过如螺钉或螺栓的长形紧固构件、机械地互连。可替代地或附加地，轮辋和轮心也可以使用粘合剂互连。根据本发明的变型，可以在轮心与轮辋之间布置至少一层，诸如在以WO2016/066769A1公布的国际专利申请中所描述的。

根据本发明的变型，至少一个紧固构件从轮辐延伸到圆周轴环。如果至少一个紧固构件从轮辐的离心端延伸，则可以获得良好的结果。如果紧固构件包括螺钉，则紧固构件的端部可以布置在圆周轴环处并且可以被盖构件覆盖是特别有利的。因此，在轮胎安装期间，紧固构件和轮胎之间的干扰可以被最小化。在本发明的变型中，紧固构件包括螺钉，螺钉具有基本上垂直于外侧轴环面的纵向轴线。如果外侧轴环面具有基本上截头圆锥形状，则长形紧固构件的纵向轴线可以基本上平行于车轮的旋转轴线。根据本发明的一种变型，至少一个紧固构件在外侧隆起和轮辋槽之间的区域处从轮辐延伸穿过轮辋。因此，可以在轮辋中获得特别有利的应力分布。

为了提高车轮的机械性能和/或提高其空气动力学性能，根据本发明的变型，盖构件可以从外侧凸缘朝向旋转轴线延伸，从而形成轴环的外侧轴环面的至少一部分。根据本发明的变型，盖构件被布置和构造成使得力可以从外侧凸缘施加到盖构件并且经由盖构件传递到轮心，诸如传递到轮心的轮辐，如将在下面更详细地解释的。如果盖构件至少部分地由纤维增强塑料制成并且包括至少一个增强纤维层，则可以获得良好的结果。特别地，在安装状态下，增强纤维的至少一部分沿车轮的径向方向布置。盖可以与轮心和/或轮辋永久地或可拆卸地互连。它可以通过粘合剂和/或通过夹持互连。在盖与轮辋和/或轮心之间可以布置至少一个密封构件。如果粘合剂用作密封构件，则可以获得良好的结果。为了在损坏(刮擦)的情况下更换盖，可拆卸的安装可能是有利的。在本发明的变型中，盖构件构成空气动力学表面的至少一部分。因此，根据本发明的变型，盖可以包括具有空气动力学活性纹理的外侧表面。因此，盖例如可能包括凹痕等。根据本发明的变型，盖构件还可以覆盖至少一个紧固构件，该紧固构件将轮心与轮辋机械地互连，如将在下面更详细地示出的。

根据本发明的具有特别高的机械性能的变型，盖构件被布置成将施加在外侧轮辋肩部处的载荷的至少一部分例如经由外侧凸缘传递到轮辐。

通过本发明的变型可以获得具有特别轻的重量和高的机械性能的车轮，根据所述变型，车轮、优选地轮辋、包括邻近圆周轴环布置的圆周腔。如果至少一个编织纤维层至少部分地围绕圆周腔布置，则可以获得特别良好的结果。如果圆周腔的至少一部分至少部分地、优选地完全地、被增强纤维的编织套环绕，则可以获得特别良好的结果。

通过本发明的变型可以获得具有特别低的总重量和低的惯性矩的在机械和空气动力学上有利的车轮，根据所述变型，如本文所描述的，圆周轴环构成圆周腔的壁。

根据本发明的允许获得重量特别轻的车轮的变型，圆周腔基本上是中空的(空心的)。本发明的这种变型可以例如使用熔化芯(例如蜡芯)或可膨胀芯(囊状物)获得，在纤维增强塑料至少部分地硬化之后所述熔化芯或可膨胀芯至少部分地从圆周腔中去除。

可替代地或附加地，圆周腔可以至少部分地填充有芯结构。如此，基本上整个圆周腔可以被可丢弃的芯填充。可替代地，至少一些部分/部段例如在圆周方向上可以至少部分地填充有芯结构，该芯结构可以在车轮的生产过程中是有帮助的。留在腔中的芯结构可以例如由泡沫制成。

根据本发明的变型，圆周腔是连续的腔。根据本发明的一种变型，圆周腔包括至少一个分隔壁，该分隔壁在圆周方向上界定圆周腔。圆周腔还可以包括多个分隔壁。对于一些应用，分隔壁可以布置在轮心的轮辐的离心端的区域中。因此，可以在轮辋和轮辐之间获得有效的载荷传递。然而，根据本发明的另一变型，分隔壁可以布置在轮心的轮辐的两个离心端之间的区域中。因此，对于某些类型的车轮，可以在轮心和轮辋之间获得特别均匀的载荷传递。

在本发明的变型中，至少一个轮辐包括在径向方向上从轮毂延伸到轮辋的轮辐腔。因此，可以获得重量特别轻和/或在机械上特别有利的车轮。如果轮心至少部分地由纤维增强塑料制成，则特别如此。在本发明的变型中，轮辐腔通过隔板与车轮的圆周腔分开，如将关于随后的附图更详细地示出的。根据本发明的一种变型，在轮辐的离心端，轮辐腔合并到车轮的圆周腔中。因此，可以获得重量特别轻的车轮。

根据本发明的一种变型，轮辐包括外侧轮辐面并且在轮辐的离心端处特定的外侧轮辐面合并到外侧轴环面中。本发明的具有几何上平滑的过渡区域的这种变型允许在轮辋和轮心之间获得特别良好的载荷传递。

本发明还旨在提供用于车轮的紧固装置，所述车轮具有至少部分地由纤维增强塑料制成的轮心，并且所述紧固装置在与本文所描述的根据本发明的车轮组合使用时特别有利。然而，随后所描述的这种紧固装置的发明构思被视为独立的发明构思。因此这种构思可以例如独立于所公开的具有圆周轴环的车轮使用。

根据所述发明构思，提供紧固装置，用于通过至少一个长形紧固构件将至少一个具有至少部分地由纤维增强塑料制成的轮心的车轮固定到车辆轮毂，其中，轮心包括至少一个紧固孔，该紧固孔具有紧固轴线和至少一个内部接合表面。紧固装置包括至少一个套管装置，该套管装置具有至少一个内部套管开口，至少一个长形紧固件插入穿过所述内部套管开口以紧固车轮。套管装置构造成沿着紧固轴线延伸到紧固孔中以紧固车轮。此外，套管装置包括至少一个外部接合表面，该外部接合表面构造成当套管装置布置在紧固孔中时面向至少一个内部接合表面。根据本发明，至少一个外部接合表面构造成当套管装置插入紧固孔中时在内部接合表面上施加/应用膨胀力，从而使紧固孔的至少一部分加宽。因此，通过使紧固孔加宽，中心轮的邻近紧固孔的区域的至少一部分发生弹性和/或塑性变形，这允许在布置在这个区域中的某些增强纤维中获得有利的应力和/或应变分布，如将在下面更详细地解释的。可替代地或除了随后描述的用于使紧固孔加宽的构思之外，还可以使用冷缩配件以获得这种加宽。

根据本发明的变型，套管装置的至少一个外部接合表面具有基本上截头圆锥形状，其具有在5°至20°(弧的度数)之间的外部开口角度。通过这种外部接合表面，可以获得紧固孔在横向于紧固方向的方向上特别均匀的加宽，而不会在紧固轴线的方向上产生太大的变形。如果使用大约10°(弧的度数)的外部开口角度，则可以获得特别良好的结果。

根据本发明的变型，紧固孔的至少一个内部接合表面具有基本上截头圆锥形状，其具有基本上等于外部开口角度的内部开口角度。然而，取决于应用，内部开口角度也可以偏离外部开口角度，诸如例如加上或减去5°(弧的度数)。因此，可以获得紧固孔沿着紧固轴线不均匀的加宽。

根据本发明的变型，套管装置包括第一套管和第二套管，第一套管和第二套管分别构造成从不同侧插入紧固孔中，如将在随后的附图中更详细地示出的。因此，可以获得车轮的更均匀的变形，相应地可以防止在紧固轴线的方向上的巨大变形。在本发明的变型中，第一套管包括第一外部接合表面，该第一外部接合表面构造成在紧固孔(720)的第一内部接合部上施加第一膨胀力。可替代地或附加地，第二套管包括第二外部接合表面，该第二外部接合表面构造成在紧固孔的第二内部接合表面上施加第二膨胀力。在此上下文中，第一套管或第二套管还可以具有圆柱形的外表面，该外表面不对紧固孔的内部接合部施加任何膨胀力。在本发明的变型中，第一套管的第一外部接合表面具有基本上截头圆锥形状，其具有在5°至20°(弧的度数)之间的第一外部开口角度。在这种变型中，紧固孔的第一内部接合表面具有基本上截头圆锥形状，其具有基本上等于第一外部开口角度的第一内部开口角度(Wi1)。如果第一外部开口角度为大约10°，则可以获得特别良好的结果。在本发明的变型中，第二套管的第二外部接合表面具有基本上截头圆锥形状，其具有在5°至20°之间的第二外部开口角度。在这样的变型中，紧固孔的第二内部接合表面具有基本上截头圆锥形状，其具有基本上等于第二外部开口角度的第二内部开口角度。如果第二外部开口角度为大约10°，则可以获得特别良好的结果。取决于车轮的类型，第一外部开口角度和第二外部开口角度可以相等或可以为不同的角度。

可替代地或除了截头圆锥形状之外，外部接合表面和/或内部接合表面也可以具有弯曲的轮廓，相应地沿着紧固轴线的外部套管直径和/或紧固开口可以以非线性方式沿着紧固轴线改变。尽管如果与截头圆锥套管和/或截头圆锥紧固开口相比较，这种变型通常制造起来更为复杂，但是这种(二维)弯曲接合表面将允许获得紧固孔的高度特定的加宽，并且因此还获得轮心周围的应力/应变分布。

根据本发明的变型，套管装置包括至少一个旋转锁定构件，该旋转锁定构件防止套管装置的至少一部分绕紧固轴线相对于周围车轮旋转。因此，可以获得车轮螺栓的可靠紧固。根据本发明的变型，至少一个旋转锁定构件通过套管装置的具有垂直于紧固轴线的非圆形横截面的至少一部分获得的，使得可以在套管装置和周围车轮之间获得形状配合。根据本发明的变型，套管装置的至少一部分可以具有这样的横截面：该横截面具有基本上是椭圆形或多边形的(外部)形状。

为了改善第一套管和第二套管相对于彼此的对准以及防止在套管装置以及车轮中不希望的应力集中，第一套管可以包括第一正面，该第一正面待在安装状态下布置在紧固孔内并且具有凸形形状，并且其中，第二套管包括第二正面，该第二正面待在安装状态下布置在紧固孔内并且具有布置成接纳第一正面的凹形形状，如随后将关于附图更详细地示出的。因此，第一套管和第二套管可以彼此对准。在本发明的变型中，正面可以具有(截头)圆锥形状。显然，可替代地，第一正面可以具有凹形形状，并且第二正面可以具有对应的凸形形状。对于一些应用，第一套管和第二套管可以通过粘合剂或螺纹连接件彼此机械地互连；对于其他应用，两个套管可以是彼此可释放的。

根据本发明的变型，套管装置可以包括第一套管凸缘，以绕紧固开口面向轮心的外侧表面。因此，可以获得在紧固构件和车轮之间的机械上特别有利的载荷传递。此外，如将在下面更详细地解释的，可以改善车轮的邻近紧固开口的内部的应力/应变分布。如本文所描述的，如果第一套管凸缘布置在第一套管处，则可以获得良好的结果。可替代地或附加地，套管装置可以包括第二套管凸缘，以绕紧固开口面向轮心的内侧表面。因此，可以获得与车辆轮毂的特别良好的互连，并且可以改善车轮的邻近紧固开口的内部的应力/应变分布。如本文所描述的，如果第二套管凸缘布置在第二套管处，则可以获得良好的结果。如果第一套管凸缘和第一套管和/或第二套管凸缘和第二套管分别是一件式结构、相应地一体地制成的，则可以获得特别良好的结果。

如果第一套管凸缘和/或第二套管凸缘构造成使得他们在紧固孔被加宽时绕紧固孔限制轮心的横向膨胀(沿紧固轴线的方向)，则可以获得本发明的允许在轮心中邻近紧固开口获得特别有利的应力/应变分布的变型。因此，可以在车轮中邻近紧固开口获得增强纤维特别良好的预张紧。

根据本发明的变型，轮心包括至少一个纤维束，该至少一个纤维束绕至少一个紧固孔并且绕紧固轴线形成环。纤维束可以例如是粗纱或带或织物或编织结构或是粗纱或带或织物或编织结构的一部分。取决于车轮的类型，多个纤维束可以围绕紧固开口缠绕小于或大于360°(弧的度数)，如将在下面更详细地示出的。如果纤维束中的至少一些纤维布置成与至少一个内部接合表面之间的距离小于5mm(毫米)、优选小于2mm，则可以获得特别良好的纤维预张紧。对于一些应用，至少一个纤维束中的至少一些纤维可以直接在内部接合表面处对准。根据本发明的变型，可以在轮毂中的紧固孔的位置处布置辅助套管。这样的辅助套管可以在生产过程中辅助对准至少一个增强纤维束，并且它可以具有至少一个内部接合表面，以与本文所描述的套管装置的外部接合表面接合。因此，增强纤维束中的纤维可以以特别受控的方式被预张紧。

对于一些类型的车轮，至少一个纤维束的第一端部和第二端部在车轮的离心方向上朝向车轮的轮辋延伸。在变型中，第一端部和第二端部可以在车轮的不同的轮辐中朝向车轮的轮辋延伸。可替代地或附加地，它们可以在车轮的相同轮辐中朝向车轮的轮辋延伸。

如本文所描述的，如果第一端部和第二端部经由圆周轴环延伸到轮辋，则可以获得在机械上特别有利的车轮。

本发明还旨在提供一种车轮，该车轮具有至少部分地由纤维增强塑料制成的轮心，并且包括如本文所描述的紧固装置。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都呈现了实施方式，并且旨在提供用于理解本公开内容的本质和特征的概述或框架。包括附图以提供进一步的理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示了各种实施方式，并且与说明书一起用于解释所公开构思的原理和操作。

附图说明

根据本文下面给出的详细描述和附图，将更加充分地理解本文描述的发明，这不应被视为是对所附权利要求书中描述的发明的限制。

附图示意性地示出：

图1是根据本发明的车轮的变型的从上方观察的立体图；

图2是图1的车轮的截面图；

图3是根据本发明的车轮的另一种变型的从上方观察的立体图；

图4是图3的车轮的截面图；

图5是根据本发明的车轮的另一种变型的从上方观察的立体图；

图6是图5的车轮的截面图；

图7是根据本发明的车轮的另一种变型的从上方观察的立体图；

图8是图7的车轮的截面图；

图9是根据本发明的车轮的另一种变型的从上方观察的立体图；

图10是图9的车轮的截面图；

图11是图10的E的细节图；

图12是根据本发明的车轮的另一种变型的正视图；

图13是图12的FF截面图；

图14是图13的G的细节图；

图15是图13的G的细节图，其中套管装置部分分解；

图16是增强纤维束的第一变型，增强纤维束在套管装置周围形成环；

图17是增强纤维束的第二变型，增强纤维束在套管装置周围形成环；

图18是增强纤维束的第三变型，增强纤维束在套管装置周围形成环。

具体实施方式

现在将详细参照某些实施方式，在附图中图示了这些实施方式的示例，在附图中示出了一些但不是全部特征。实际上，本文公开的实施方式可以以许多不同的形式来实现，并且不应被理解为限于本文阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了使本公开内容满足适用的法律要求。只要有可能，相同的附图标记将用于指代相同的组件或部件。

图1和图2示出了根据本发明的车轮1的变型，所述车轮1由碳纤维增强塑料制成为一件式结构。车轮包括轮辋200和轮心100，所述轮辋200和所述轮心100均由多个纤维增强塑料层制成。轮心包括多个轮辐110，所述轮辐110从构成旋转轴线Ay的轮毂120沿径向方向延伸到轮辋200。轮辋200具有轮辋槽230，该轮辋槽230沿横向方向y在内侧凸缘210和外侧凸缘220之间延伸、适于接纳待安装在其上的轮胎(未示出)。示出的车轮1的变型还包括圆周轴环300，该圆周轴环300从外侧凸缘220沿径向向内朝向旋转轴线Ay延伸，并且具有构成空气动力学表面的基本上平坦的外侧轴环面310。示出的车轮1的变型的圆周轴环300基本上是环形的，并且具有内半径Ri和外半径Ro。如图2所描绘的，从旋转轴线Ay到轮辋槽230的向心侧201的最小距离Dw大于内半径Ri。此外，从旋转轴线Ay到外侧轮辋肩部221的向心侧201的最小距离Ds大于内半径Ri。另外，在图1和图2中示出的根据本发明的车轮1的变型中，外半径Ro与内半径Ri之间的比率为大约1.5。这样的比率允许获得特别高的机械性能以及良好的空气动力学性能，同时仍然允许使可能靠近车轮1布置的车辆的制动系统获得良好的通风。

在图1和图2中示出的变型中，圆周轴环300基本上是轮辋200以及轮辐110的一体部分。如虚线示意性表示的，车轮还包括第一增强纤维层600、601，该第一增强纤维层600、601从轮辋槽230的离心侧202出发，并且经由外侧轮辋肩部221及经由外侧凸缘220延伸到圆周轴环300中。因此，可以在轮辋200和轮心100之间获得特别良好的载荷传递。此外，示出的车轮1的变型具有第二增强纤维层(未示出)，该第二增强纤维层从轮辋200的向心侧201出发并且也延伸到圆周轴环300中。另外，如图1和图2所示的根据本发明的车轮1的变型包括第四增强纤维层(未示出)，该第四增强纤维层在轮辐110处出发并且延伸到圆周轴环300中，并且车轮1包括第五增强纤维层(也未详细示出)，该第五增强纤维层从轮辋200的向心侧201出发并且在内侧轮辐面112处延伸到至少一个轮辐110中。如图2所示，车轮1还包括圆周腔250，该圆周腔250邻近圆周轴环300布置。示出的变型的圆周腔250是中空的，并且是使用可膨胀的芯结构生产的，所述可膨胀的芯结构在纤维增强塑料固化之后被去除。然而，车轮的这种变型不限于由这种类型的芯生产，并且如本文所描述的，可以使用其他类型的芯。这个圆周腔250在不显著增加车轮1的总重量的情况下增加了车轮1的结构性能。如从图2中还可以看出的，轮辐110包括轮辐腔114，该轮辐腔114在径向方向上从轮毂120延伸到轮辋200。在示出的变型中，轮辐腔114通过隔板115与圆周腔250分开。

然而，如图3和图4所描绘的，在车轮1的其他变型中，在轮辐110的离心端113处，轮辐腔114也可以合并到车轮1的圆周腔250中。

图5和图6示出了根据本发明的车轮1的混合型变型，所述车轮1具有由铝制成的轮心100、具有也由铝制成的轮辐110。显然，车轮的这种变型不限于铝，并且因此如本文所描述的可以使用其他金属。如示意性示出的，轮心100和轮辋200通过用作紧固构件400的螺钉机械地互连。因此，螺钉400从轮辐110延伸到圆周轴环300，螺钉400的纵向轴线基本上垂直于外侧轴环面310。同样如图所示，示出的车轮1的变型又包括圆周腔250，该圆周腔250是由纤维增强塑料制成的轮辋200的一部分。

图7和图8描绘了根据本发明的混合型车轮1的另一种变型，所述混合型车轮1具有带有由铝制成的轮辐110的轮心100。显然，车轮的这种变型不限于铝，并且因此如本文所描述的可以使用其他金属。车轮1包括将轮辐110的离心端113彼此互连的圆周环116。圆周环116与布置在轮辋200的向心侧201处的连接面240机械互连。在根据本发明的车轮1的这种变型中，圆周环116形成圆周轴环300的第一部分，并且合并到外侧凸缘220中，所述外侧凸缘220形成圆周轴环300的第二部分。同样如图所示，车轮1的变型包括螺钉型紧固构件400，该螺钉型紧固构件400从轮辐110延伸、在外侧隆起222和轮辋槽230之间的区域处穿过轮辋200。

图9至图11示出了根据本发明的车轮1的另一种变型，所述车轮1又是车轮1的混合型。车轮的这种变型还包括圆周腔250。然而，圆周轴环300和轮辋200并非单一部件的结构(相应地不是一体地制成的)。相反，盖构件350从外侧凸缘220朝向旋转轴线Ay延伸，从而构成外侧轴环面310的一部分，相应地构成圆周轴环300的一部分。因此，盖构件350构成空气动力学表面的一部分。如从图10和图11中可以看到，紧固构件400被盖构件350覆盖，从而改善了车轮的空气动力学性能及其视觉外观。此外，可以防止由于湿气侵入紧固构件400与轮辋200和轮心100之间的间隙空间而引起的腐蚀现象。这对于包括碳纤维和铝部件的车轮1是非常有利的，因为这些类型的车轮1易于发生腐蚀现象。此外，盖构件350由机械性能足够的纤维增强塑料制成，并且通过粘合膜(未示出)与外侧凸缘220以及轮辋200的邻近轮辐100的向心部分机械地互连。因此，盖构件可以将载荷从轮辋200传递到轮心100，这显著地增加了车轮1的机械性能。

图12至图15示出了根据本发明的车轮1的变型，所述车轮1具有高度有利的紧固装置700。轮心100部分地由纤维增强塑料制成，并且旨在通过五个车轮螺栓/螺钉或类似的长形紧固构件(未示出)与车辆轮毂(未示出)互连。因此，轮心包括五个紧固孔720，所述紧固孔720具有紧固轴线Af和至少一个内部接合表面721。显然，本发明不限于确定数量的紧固孔。为了提供对本发明的简洁描述，随后将仅针对五个紧固孔720之一进行描述。示出的紧固装置700的变型还包括具有第一套管713和第二套管716的套管装置710，第一套管713和第二套管716分别构造成从不同侧(轮心的外侧和内侧)插入紧固孔720中。套管装置710还包括内部套管开口711，车轮螺栓(未示出)可以插入穿过所述内部套管开口711以紧固车轮1。套管装置710还构造成沿着紧固轴线Af延伸到紧固孔720中以紧固车轮1。套管装置710还具有外部接合表面712，该外部接合表面712包括第一外部接合表面714，该第一外部接合表面714布置在第一套管713处并且构造成在紧固孔720的第一内部接合部722上施加第一膨胀力F1。套管装置710还包括第二外部接合表面717，该第二外部接合表面717布置在第二套管716处并且构造成当套管装置710插入到紧固孔720中时在紧固孔720的第二内部接合表面723上施加第二膨胀力F2。由此，紧固孔720的一部分可以通过所施加的力F1、F2而加宽，这导致纤维束800的张紧，所述纤维束800绕紧固孔720形成环801。如图12所图示的，纤维束800在车轮1的离心方向上朝向车轮1的轮辋200延伸，由此，纤维束800的第一端部802和第二端部803在车轮的不同的轮辐110中并且经由圆周轴环300延伸。如图14所描绘的，套管装置710包括第一套管凸缘730和第二套管凸缘731，它们被构造成使得在安装状态下它们在紧固孔720被加宽时绕紧固孔720限制轮心200的横向膨胀(通过虚线箭头图示的Af方向)。如图15所示，第一套管713的第一外部接合表面714具有截头圆锥形状，其具有大约15°的第一外部开口角度Wo1。紧固孔720的第一内部接合表面722具有截头圆锥形状，其具有基本上等于第一外部开口角度Wo1的第一内部开口角度Wi1。此外，第二套管716的第二外部接合表面717也具有截头圆锥形状，其具有大约15°的第二外部开口角度Wo2。紧固孔720的第二内部接合表面723也具有截头圆锥形状，其具有基本上等于第二外部开口角度Wo2的第二内部开口角度Wi2。此外，第一套管713包括具有凸形形状的第一正面715，并且第二套管716包括具有凹形形状的第二正面718，该第二正面718构造成在安装状态下接纳第一正面715。因此，第一套管713和第二套管716可以相对于彼此可靠地对准。

图16至图18示意性地示出了由纤维束800形成的不同类型的环801，其可以用于根据本发明的紧固装置700。如图16所示，纤维束800可以环绕套管装置710稍微大于360°。如图17所描绘的，纤维束800也可以围绕套管装置缠绕多次，或如图18所示围绕套管装置缠绕小于360°。

说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且应当理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种变化。

附图标记列表

1 车轮

100 轮心

110 轮辐

111 外侧轮辐面

112 内侧轮辐面

113 (轮辐的)离心端

114 轮辐腔

115 隔板

116 圆周环

120 轮毂

200 轮辋

201 向心侧

202 离心侧(指向轮胎)

210 内侧凸缘

211 内侧轮辋肩部

212 内侧隆起

220 外侧凸缘

221 外侧轮辋肩部

222 外侧隆起

230 轮辋槽

240 连接面

250 圆周腔

300 轴环(裙部)

310 外侧轴环面

350 盖构件

400 紧固构件(螺钉)

600 增强塑料层

601 第一增强纤维层

Ay 旋转轴线

Ri (轴环的)内半径

Ro (轴环的)外半径

Dw 到轮辋槽的最小距离

Ds 到肩部的最小距离

Phi 开口角度

700 附接装置

710 套管装置

711 内部套管开口

712 外部接合表面

713 第一套管

714 第一外部接合表面

715 第一正面

716 第二套管

717 第二外部接合表面

718 第二正面

720 紧固孔

721 内部接合表面

722 第一内部接合表面

723 第二内部接合表面

730 第一套管凸缘(用于紧固件头部)

731 第二套管凸缘(至车辆轮毂)

800 纤维束

801 环

802 纤维束的第一端部

803 纤维束的第二端部

F 膨胀力

F1 第一膨胀力

F2 第二膨胀力

Af 紧固轴线

Wo1 第一外部接合表面的开口角度

Wo2 第二外部接合表面的开口角度

Wi1 第一内部接合表面的开口角度

Wi2 第二内部接合表面的开口角度