用于儲存能量的慣性輪結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種慣性輪，其包括存儲環(huán)(1)和轂(2)，轂(2)將存儲環(huán)(1)連接至輪的旋轉(zhuǎn)軸(3)，所述轂(2)包括中央部分、周邊部分和中間部分，該中央部分形成連接至軸(3)的轂本體(2a)，該周邊部分形成用于連接至存儲環(huán)的邊緣(2c)，該中間部分由位于轂本體與邊緣之間的盤(2b)形成。該慣性輪的特征在于，該轂由復(fù)合材料制成，并包括從轂本體向邊緣遞減的剛度模量。本發(fā)明還涉及用于制造這種慣性輪的方法。
【專利說明】用于儲存能量的慣性輪結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于儲存能量的慣性輪結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]利用慣性輪儲存和恢復(fù)能量的裝置是已知的，例如，文獻(xiàn)W02005021379A1涉及一種慣性輪，其尤其用于航空器，該慣性輪包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在滾動(dòng)軸承上的慣性質(zhì)量，該慣性質(zhì)量的固定部分用于固定至航空器，該輪的慣性質(zhì)量結(jié)合有軸承的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)滾道，該轉(zhuǎn)動(dòng)滾道在無游隙的情況下緊固至慣性質(zhì)量。
[0003]此外，慣性輪的應(yīng)用在文獻(xiàn)W02009047218A1中也有描述，該文獻(xiàn)涉及航空器火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)給泵動(dòng)力化裝置包括慣性輪以及用于將慣性輪的旋轉(zhuǎn)傳輸至泵的裝置。
[0004]本發(fā)明涉及能夠優(yōu)化能量密度——即，所儲存能量/輪質(zhì)量之比——的復(fù)合材料慣性輪結(jié)構(gòu)。
[0005]除了以上引述的特定太空應(yīng)用之外，用于儲存能量以調(diào)節(jié)電力供給網(wǎng)絡(luò)的頻率、穩(wěn)定微網(wǎng)或智能網(wǎng)絡(luò)、或者防止中斷(不間斷電源)的需要在未來數(shù)年中將增大。對于這種儲存而言，與通過電池儲存相比較，慣性輪特別具有在使用壽命(在充能放能深度大的情況下的循環(huán)數(shù))非常長的情況下響應(yīng)快速的益處。[0006]然而，這些輪常常具有下述不利之處:即，一方面，高水平的自放能；以及另一方面，尤其因儲存能量的復(fù)合材料中所使用的碳纖維的成本而導(dǎo)致的高成本。
[0007]為了限制這些缺點(diǎn)，有必要盡可能地限制輪的質(zhì)量，換言之，有必要增大儲存能量密度，即，有必要對所儲存能量/輪質(zhì)量之比進(jìn)行優(yōu)化。
[0008]對于相同類型的應(yīng)用已存在慣性輪。美國公司BEACON提供了具有如在文獻(xiàn)W003/026882A1中描述的復(fù)合材料存儲環(huán)的慣性輪，且所述慣性輪包括如在例如文獻(xiàn)W002/37201A1中所描述的金屬轂。
[0009]所述輪利用纏繞式復(fù)合圓筒體，所述纏繞式復(fù)合圓筒體形成具有小的內(nèi)部半徑且直接地安裝在金屬轂上的能量存儲環(huán)。
[0010]該構(gòu)型具有受到如下事實(shí)限制的所儲存能量/輪質(zhì)量之比:即，當(dāng)輪的存儲環(huán)的內(nèi)部直徑增大時(shí)，金屬轂迅速地達(dá)到其工藝極限。
[0011]此外，比率“Rrt/lV’< 0.5的這些輪的設(shè)計(jì)導(dǎo)致高的徑向應(yīng)力(O ?)，而高的徑向應(yīng)力限制了旋轉(zhuǎn)速度。該后一缺陷通過使用具有變化的剛度的不同的纖維來緩解，剛度最低的纖維定位成較靠近旋轉(zhuǎn)軸線(位于小半徑處)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所基于的解決方案具有增大R內(nèi)/R#之比的目的。
[0013]為了優(yōu)化該比率，本發(fā)明提出了輪的特定設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)在于離輪的旋轉(zhuǎn)軸線盡可能遠(yuǎn)地設(shè)置儲能材料，例如，碳纖維復(fù)合環(huán)。
[0014]為了緩解連接所述環(huán)的轂的機(jī)械強(qiáng)度的問題，本發(fā)明提出了用復(fù)合材料制造轂，以及更準(zhǔn)確地說，提出了包括存儲環(huán)和轂的慣性輪，該轂將存儲環(huán)連接至輪的旋轉(zhuǎn)軸，其中，轂包括中央部分、周邊部分和中間部分，該中央部分形成連接至軸的轂本體，該周邊部分形成連接至存儲環(huán)的邊緣，該中間部分由介于轂本體和邊緣之間的盤構(gòu)成，該轂由復(fù)合材料制成，并具有從轂本體向邊緣遞減的剛度模量。
[0015]轂有利地通過對復(fù)合層片進(jìn)行覆蓋成形及成型而制成的。
[0016]覆蓋成形優(yōu)選地產(chǎn)生如下樣式:所述樣式包括從所述轂本體向所述邊緣的周邊部分減少的重疊層片的平均數(shù)目。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施方式，覆蓋成形包括一系列在角度上偏移并且至少在所述轂的中央部分交疊的層片。
[0018]轂本體有利地包括用于接納軸的切口。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施方式，轂本體是通過對轂的中央部分進(jìn)行壓制來制成的。
[0020]邊緣有利地是通過使盤的周邊彎曲來制成的。
[0021]轂本體更特別地形成用于軸的接納管，轂本體被緊固至軸，并且通過第一彎曲部在盤的其中一個(gè)端部處連接至盤，該邊緣通過沿與第一彎曲部相同的方向的第二彎曲部而連接至盤。
[0022]第二彎曲部有利地形成盤與邊緣之間的撓性連接，該撓性連接賦予該邊緣一徑向的彈性模量，該徑向的彈性模量適于允許該邊緣的變形追隨旋轉(zhuǎn)的存儲環(huán)的變形。
[0023]轂優(yōu)選地通過使用層片覆蓋成形來生產(chǎn)，所述層片的纖維就絕大部分而言是相對于轂的中央徑向地定向的。
[0024]根據(jù)一個(gè)特定的有利的實(shí)施方式，覆蓋成形是在如下層片的情況下執(zhí)行的:所述層片由縱向條形成，所述縱向條設(shè)置成相對于彼此成角度地偏移并且定中心于轂的中央。
[0025]縱向條有利地具有矩形的或甚至為梯形的總體形狀。
[0026]轂本體由所有層片的交疊的區(qū)域構(gòu)成，盤由層片的交疊較少的區(qū)域構(gòu)成，邊緣由層片的交疊最小的區(qū)域構(gòu)成。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定地有利的實(shí)施方式，層片的纖維的定向賦予邊緣一周向的彈性模量，該周向的彈性模量適于允許該邊緣的變形追隨旋轉(zhuǎn)存儲環(huán)的變形。這在層片在邊緣的區(qū)域中交疊的情況下是尤其重要的。
[0028]轂優(yōu)選地包括撓性周邊部分，相對于轂的中央，該撓性周邊部分的周向剛度減小，從而使邊緣追隨存儲環(huán)的變形。
[0029]本發(fā)明的第一實(shí)施方式還涉及一種制造包括復(fù)合材料轂的慣性輪的方法，該方法包括:
[0030]-通過根據(jù)如下樣式設(shè)置復(fù)合層片來制造所述轂的平面坯料的步驟:S卩，使所述坯料的平均厚度從所述坯料的中央向所述坯料的周邊遞減的樣式；
[0031]-在坯料中切削中央開口的步驟；
[0032]-在一工具中壓制坯料的步驟，所述工具將所述坯料成形為杯狀件，所述杯狀件在其中央處具有環(huán)形的轂本體并且在其周邊處具有邊緣；以及
[0033]-對轂進(jìn)行聚合的步驟。
[0034]如果復(fù)合層片為縱向條，復(fù)合層片是通過在所述條相對于彼此成角度地偏移的情況下將所述條定中心于轂的中央來設(shè)置的。
[0035]優(yōu)選地在壓制步驟之后執(zhí)行修整坯料的步驟。
[0036]本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的、包括復(fù)合材料轂的慣性輪的方法，其特征在于，該方法包括:
[0037]-通過在一呈圓環(huán)形的形狀的模具上根據(jù)如下樣式設(shè)置復(fù)合層片(4a、4b、4c、4d)來制造所述轂的平面坯料的步驟:即，使所述坯料的平均厚度從所述坯料的中央向所述坯料的周邊遞減的樣式，所述模具將所述坯料成形為杯狀件，所述杯狀件在其中央處具有環(huán)形的轂本體(2a)并且在其周邊處具有邊緣(2c)；
[0038]-在所述坯料中切削中央開口(5)的步驟；以及
[0039]-對所述轂進(jìn)行聚合的步驟。
[0040]該方法有利地包括將轂本體配合至輪的旋轉(zhuǎn)軸的步驟。
[0041]該方法有利地包括將轂本體結(jié)合至軸上的步驟。
[0042]該方法有利地包括將所述輪的所述環(huán)配合至轂的邊緣的步驟。
[0043]對于具有較高的高度的輪而言，該方法包括將至少一個(gè)第二轂以同一定向與所述軸以及與所述環(huán)相配合的步驟。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)通過閱讀參照附圖給出的本發(fā)明的一個(gè)非限制性實(shí)施方式的以下描述而將變得明顯，其中:
[0045]在圖1中，示出了本發(fā)明的能量存儲環(huán)的圖示性截面圖；
[0046]在圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施方式的轂坯料的圖示性視圖；
[0047]在圖3中，示出了根據(jù)本發(fā)明的包括轂的輪的截面圖；
[0048]在圖4中，示出了本發(fā)明的轂的圖示性立體圖；
[0049]在圖5中，示出了本發(fā)明的包括兩個(gè)轂的輪的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050]本發(fā)明應(yīng)用于包括如圖1中所示出的存儲環(huán)I的慣性輪。
[0051]本發(fā)明的慣性輪的設(shè)計(jì)在于距離輪的旋轉(zhuǎn)軸線盡可能遠(yuǎn)地設(shè)置儲存材料，尤其是碳纖維復(fù)合物。
[0052]采用該設(shè)計(jì)，僅考慮復(fù)合材料圓筒體，每千克(Kg)的輪儲存的能量可近似地通過以下等式表示為:
[0053]E/mass = ( σ max/2 P ) X ((R2int+R2ext) /2R2ext)
[0054]其中，σ_為復(fù)合材料在周向方向上能夠承受的最大應(yīng)力，P為該材料的密度。
[0055]在提出的解決方案中，如在通常的解決方案中那樣，形成存儲環(huán)的復(fù)合材料圓筒體是通過纏繞預(yù)浸潰的纖維而制成的。
[0056]優(yōu)選地選擇碳纖維。
[0057]纏繞角度是恒定的或朝向圓筒體的外層減小。
[0058]纏繞角度的變化有利地使得能夠在圓筒體的內(nèi)層具有剛性較小的復(fù)合材料。
[0059]根據(jù)本發(fā)明，轂由在垂直于輪的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中定向的纖維組成并包括撓性部分，該撓性部分的徑向剛度被減小以便在無過高壓力的情況下追隨圓筒體的變形。
[0060]因此，所提出的設(shè)計(jì)使得能夠在比率(R2inJR2rait)AR2rartXXS的圓筒體中儲存能量，而通常的輪的比率小于0.7。
[0061]使用了碳纖維復(fù)合物的本發(fā)明的比率使得能夠?qū)崿F(xiàn)或甚至超過55Wh/kg，而現(xiàn)有的輪被限制于約40Wh/kg。
[0062]在圖2中的截面中示出的轂2包括中央部分、周邊部分和中間部分，該中央部分形成連接至輪的旋轉(zhuǎn)軸3的轂本體2a，該周邊部分形成連接至存儲環(huán)的邊緣2c，該中間部分由位于轂本體與邊緣之間的盤2b構(gòu)成，該中間部分由復(fù)合材料制成，并具有從轂本體向邊緣遞減的剛度模量。
[0063]轂被設(shè)計(jì)成:在靠近軸的內(nèi)半徑的層次處非常剛硬以便在旋轉(zhuǎn)時(shí)不與軸分開，而在其外半徑的層次處更具撓性以便追隨能量存儲環(huán)或圓筒體的變形。
[0064]在該示例中，轂是通過對復(fù)合層片4進(jìn)行覆蓋成形及成型而制成的，并且覆蓋成形產(chǎn)生如下樣式，該樣式包括:重疊層片的平均數(shù)目從轂本體向邊緣的周邊部分遞減。
[0065]覆蓋成形可使用同心地疊置的呈具有逐漸增大的直徑的盤的形式的層片來實(shí)現(xiàn)，但對于在圖3中示出的示例而言，覆蓋成形采用一系列在角度上偏移且在轂的中央部分交疊的層片。
[0066]根據(jù)該示例，四個(gè)成45°偏移的呈矩形縱向條形式的層片4a、4b、4e、4d設(shè)置成彼
此疊置。
[0067]在轂本體部分中，四個(gè)層片是重疊的；在盤狀部分中，重疊部平均約為這樣的兩個(gè)層片:所述兩個(gè)層片具有靠近中央的區(qū)域和周邊區(qū)域，其中，在所述靠近中央的區(qū)域處，重疊部介于兩個(gè)和三個(gè)層片之間，在所述周邊區(qū)域中，重疊部是對兩個(gè)層片的大部分而言的；以及，在形成邊緣的部分中，層片在大部分區(qū)段上并置，僅具有很小的重疊區(qū)域。
[0068]根據(jù)本發(fā)明，能夠通過減小層片之間偏移的角度而利用多于四個(gè)的層片，例如，可以是六個(gè)成30°偏移的層片或八個(gè)成22.5°偏移的層片。能夠通過以下方式來設(shè)置更多數(shù)目的層片:即，通過重復(fù)以上描述的樣式中的一種，這使得能夠顯著地增大轂的中央部分的剛度；以及通過作用于條的寬度以根據(jù)所需的撓性來改變在邊緣的層次處的重疊程度。
[0069]為了將轂固定至軸，轂本體2a包括用于接納軸的切口 5，并且轂本體2a是通過對轂的中央部分進(jìn)行壓制以產(chǎn)生用于接納軸的管而制成的，轂本體通過第一彎曲部在盤2b的其中一個(gè)端部處連接至盤2b。
[0070]邊緣2c是通過使盤2b的周邊彎曲來制成的。
[0071]第二彎曲部形成盤2b與邊緣2c之間的撓性連接，該撓性連接賦予邊緣一徑向的彈性模量，該徑向的彈性模量適于允許邊緣的變形追隨旋轉(zhuǎn)存儲環(huán)I的變形。
[0072]在圖3中，在轂的對應(yīng)于區(qū)域2c的撓性部分中，厚度減小，并且進(jìn)行覆蓋成形使得周向模量不是太高。
[0073]因此，能夠在并不包括邊緣的所有周邊的寬度X上進(jìn)行覆蓋。這樣，在撓性部分中不存在或幾乎不存在與圓周相切的纖維。
[0074]邊緣可通過保持層片的無交疊的部分、或通過修整轂坯料來制成，能夠消除具有不鄰接的層片的外部部分以獲得連續(xù)的邊緣。此外，該連續(xù)的邊緣的周向剛度可通過在邊緣部分中周向地添加具有低模量的連續(xù)纖維例如玻璃纖維、或者低模量或甚至非常低模量的碳纖維來調(diào)節(jié)。添加這些低模量的纖維還使得能夠防止在輪旋轉(zhuǎn)期間在連續(xù)的邊緣部分變形時(shí)在該邊緣部分的樹脂中出現(xiàn)裂紋。
[0075]轂是用四個(gè)層片4通過覆蓋成形而制成，所述四個(gè)層片4的纖維就絕大部分而言是相對于轂的中央徑向地定向的。
[0076]在圖3中，纖維是根據(jù)由呈矩形總體形狀的縱向條制成的層片的長度來定向的。
[0077]能夠使用具有向內(nèi)或向外彎曲的縱向邊沿以適應(yīng)邊緣的撓性的條來制造層片。
[0078]因此，在該示例中，轂本體2a由所有層片的交疊的區(qū)域構(gòu)成，盤2b由層片的交疊較少的區(qū)域構(gòu)成，而邊緣2c由層片的交疊最小的區(qū)域構(gòu)成。
[0079]這使得能夠從轂的中央向外側(cè)逐漸地以及逐步地減小剛度。
[0080]類似地，層片的纖維的定向賦予邊緣2c —周向的彈性模量，該周向的彈性模量適于允許邊緣的變形追隨旋轉(zhuǎn)存儲環(huán)的變形。
[0081]靠近軸線，通過較大的厚度以及有利地通過增加層片或增加由具有較高模量的纖維構(gòu)成的墊來增大剛度。
[0082]特別地，轂本體2a延伸至半徑Rl，盤2b從半徑Rl延伸至半徑R2，而邊緣從半徑R2延伸至半徑R3，以及在保持具有非鄰接的層片的部分的情況下可能超過半徑R3。
[0083]轂具有撓性周邊部分，相對于轂的中央，該撓性周邊部分的周向剛度減小，使得邊緣追隨存儲環(huán)的變形。
[0084]在圖5中，包括至少兩個(gè)轂2、2’的多個(gè)轂被用于提供軸與復(fù)合輪之間的完美連接。這些轂的數(shù)目是根據(jù)輪在操作速度范圍內(nèi)的共振模式來確定的。
[0085]轂以同一方式設(shè)置以防止在邊緣的層次處的反向應(yīng)力的現(xiàn)象。以同一方式設(shè)置的轂使得這些鼓的變形能夠沿相同的方向。沿相反的方向的變形將在每個(gè)轂的邊緣/輪界面處產(chǎn)生剪切。
[0086]在圖3中示出的示例中，在完成聚合之前，轂是通過平的覆蓋成形及成型而制成的，并且為了制造轂:
[0087]-轂的平面坯料是通過根據(jù)如下樣式來設(shè)置復(fù)合層片4a、4b、4c、
[0088]4d而制成的:即，使坯料的平均厚度從坯料的中央向坯料的周邊逐
[0089]漸減小的樣式；
[0090]-在坯料中切削中央開口5 ；
[0091]-在一工具中壓制坯料，該工具將坯料成形為杯狀件，該杯狀件在其
[0092]中央處具有環(huán)形轂本體2a并且在其周邊具有邊緣2c ；以及
[0093]-對成形的轂進(jìn)行聚合。
[0094]進(jìn)行壓制和聚合后的轂圖示性地示出于圖4中。
[0095]當(dāng)復(fù)合層片4a、4b、4c、4d為縱向條時(shí)，所述復(fù)合層片是通過如下方式來設(shè)置的:即，在所述條相對于彼此成角度地偏移的情況下將所述條設(shè)置成定中心于轂的中央。
[0096]在該情況下，在進(jìn)行壓制以消除非鄰接的層片的端部之后可執(zhí)行將坯料修整至半徑R3的布驟。
[0097]壓制可以以較高的溫度執(zhí)行，以利于坯料變形成不易于受到發(fā)展?fàn)顟B(tài)影響的形狀。
[0098]成形的轂的聚合是使用具有與成品轂互補(bǔ)的模型沖頭形狀的經(jīng)加熱模具來執(zhí)行的。
[0099]另一優(yōu)選的實(shí)施方式在于:通過在呈圓環(huán)形的形狀的模具中對矩形的或梯形的層片進(jìn)行覆蓋成形而直接地對部件進(jìn)行覆蓋成形，從而進(jìn)行成型。這可避免壓制步驟以及可簡化加工。
[0100]修整坯料以消除非鄰接層片的端部的步驟是在設(shè)置于模具上之后實(shí)施的。然后在呈圓環(huán)形的形狀的模具上實(shí)施聚合。
[0101]并且，在兩個(gè)實(shí)施方式中，為了制造輪，將轂本體2a配合至輪的旋轉(zhuǎn)軸3。
[0102]軸3可顯著地具有錐形配合表面，以利于將轂定位在軸上。
[0103]此外，如在圖2中所示，可在6的位置處使用纏繞式結(jié)合帶將轂本體結(jié)合至軸上，以保持與軸緊密接觸。
[0104]然后，將輪的環(huán)I配合至轂的邊緣2c。
[0105]用于轂本體/軸連接和用于邊緣/環(huán)連接的組裝方法包括壓配合、膠粘、以及使用如下組裝技術(shù):即，依靠由于冷卻一個(gè)部件并加熱另一部件而產(chǎn)生的不同膨脹。
[0106]在具有多個(gè)轂的輪的情況下，將環(huán)配合至所有以相同的定向布置的轂上，如圖5中所示，在圖5中，輪包括兩個(gè)轂。
[0107]本發(fā)明的慣性輪主要涉及發(fā)電機(jī)和配電器和電網(wǎng)調(diào)節(jié)器。然而，由于其優(yōu)良的能量/質(zhì)量比，其也應(yīng)用于航空應(yīng)用以及陸地運(yùn)輸。
[0108]目標(biāo)直徑從500_至1000mm,并且設(shè)想到5至15kWh的存儲量。
[0109]本發(fā)明的范圍不受示出的示例的限制，值得注意的是，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)想以使用呈具有逐漸增大直徑的盤形形狀的層片的坯料為基礎(chǔ)的構(gòu)型。
【權(quán)利要求】
1.一種慣性輪，包括存儲環(huán)(I)和轂(2)，所述轂(2)將所述存儲環(huán)(I)連接至所述輪的旋轉(zhuǎn)軸(3)，其特征在于，所述轂(2)包括中央部分、周邊部分和中間部分，所述中央部分形成連接至所述軸(3)的轂本體(2a)，所述周邊部分形成連接至所述存儲環(huán)的邊緣(2c)，所述中間部分由位于所述轂本體與所述邊緣之間的盤(2b)構(gòu)成，所述轂由復(fù)合材料制成并且具有從所述轂本體向所述邊緣遞減的剛度模量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性輪，其特征在于，所述轂(2)是通過對復(fù)合層片(4)進(jìn)行覆蓋成形及成型而制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的慣性輪，其特征在于，所述覆蓋成形產(chǎn)生如下樣式:所述樣式包括從所述轂本體向所述邊緣的周邊部分減少的重疊層片的平均數(shù)目。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的慣性輪，其特征在于，所述覆蓋成形包括一系列在角度上偏移并且至少在所述轂的中央部分交疊的層片(4a、4b、4e、4d)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的慣性輪，其特征在于，所述轂本體(2a)包括用于接納所述軸的切口(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的慣性輪，其特征在于，所述轂本體(2a)是通過對所述轂的中央部分進(jìn)行壓制來制成的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的慣性輪，其特征在于，所述邊緣(2c)是通過使所述盤(2b)的周邊彎曲來制成的。
8.根據(jù)權(quán)利要 求6和7所述的慣性輪，其特征在于，所述轂本體(2a)形成用于所述軸(5)的接納管，所述轂本體(2a)緊固至所述軸，并且通過第一彎曲部在所述盤(2b)的其中一個(gè)端部處連接至所述盤(2b)，所述邊緣(2c)通過與所述第一彎曲部相同意義上的第二彎曲部連接至所述盤(2b)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的慣性輪，其特征在于，所述第二彎曲部形成所述盤(2b)與所述邊緣(2。)之間的撓性連接，所述撓性連接賦予所述邊緣一徑向的彈性模量，所述徑向的彈性模量適于允許所述邊緣的變形追隨旋轉(zhuǎn)的所述存儲環(huán)(I)的變形。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的慣性輪，其特征在于，所述轂是用層片(4)通過覆蓋成形來制成的，所述層片(4)的纖維就絕大部分而言是相對于所述轂的中央徑向地定向的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的慣性輪，其特征在于，所述覆蓋成形是在如下層片(4a、4b、4c和4d)的情況下執(zhí)行的:所述層片由縱向條形成，所述縱向條設(shè)置成相對于彼此成角度地偏移并且定中心于所述轂的中央。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的慣性輪，其特征在于，所述縱向條的總體形狀為矩形或甚至為梯形。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的慣性輪，其特征在于，所述轂本體(2a)由所有層片的交疊的區(qū)域構(gòu)成，所述盤(2b)由所述層片的交疊較少的區(qū)域構(gòu)成，所述邊緣(2c)由所述層片的交疊最小的區(qū)域構(gòu)成。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的慣性輪，其特征在于，所述層片的纖維的定向賦予所述邊緣(2c) —周向的彈性模量，所述周向的彈性模量適于允許所述邊緣的變形追隨旋轉(zhuǎn)的所述存儲環(huán)的變形。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的慣性輪，其特征在于，所述轂包括撓性周邊部分，相對于所述轂的中央，所述撓性周邊部分的周向剛度減小，使得所述邊緣追隨所述存儲環(huán)的變形。
16.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的慣性輪的方法，所述慣性輪包括復(fù)合材料轂，其特征在于，所述方法包括如下步驟: -通過根據(jù)如下樣式設(shè)置復(fù)合層片(4a、4b、4c、4d)來制造所述轂的平面坯料的步驟:即，使所述坯料的平均厚度從所述坯料的中央向所述坯料的周邊遞減的樣式； -在所述坯料中切削中央開口(5)的步驟； -在一工具中壓制所述坯料的步驟，所述工具將所述坯料成形為杯狀件，所述杯狀件在其中央處具有環(huán)形的轂本體(2a)并且在其周邊處具有邊緣(2c);以及 -對所述轂進(jìn)行聚合的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層片(4a、4b、4c、4d)為縱向條，所述復(fù)合層片是通過在所述條相對于彼此成角度地偏移的情況下將所述條定中心于所述轂的中央來設(shè)置的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，在所述壓制步驟之后執(zhí)行修整所述坯料的步驟。
19.一種制造根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的慣性輪的方法，所述慣性輪包括復(fù)合材料轂，其特征在于，所述方法包括如下步驟: -通過在一呈圓環(huán)形的形狀的模具上根據(jù)如下樣式設(shè)置復(fù)合層片(4a、4b、4c、4d)來制造所述轂的平面坯料的步驟:即，使所述坯料的平均厚度從所述坯料的中央向所述坯料的周邊遞減的樣式，所述模具將所述坯料成形為杯狀件，所述杯狀件在其中央處具有環(huán)形的轂本體(2a)并且在其周邊處具有邊緣(2c)； -在所述坯料中切削中央開口(5)的步驟；以及 -對所述轂進(jìn)行聚合的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括將所述轂本體(2a)配合至所述輪的旋轉(zhuǎn)軸(3)的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法包括將所述轂本體結(jié)合至所述軸上的步驟(6)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于，所述方法包括將所述輪的所述環(huán)(I)配合至所述轂的所述邊緣(2c)的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法包括將至少一個(gè)第二轂(2’)以同一定向與所述軸以及與所述環(huán)相配合的步驟。
【文檔編號】B32B5/26GK103958175SQ201280052778
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月25日
【發(fā)明者】弗雷德里克·卡瓦利埃, 丹尼爾·阿里阿加, 米歇爾·圣姆勒 申請人:歐洲航空防務(wù)與空間公司Eads法國, 萊維西公司