CN108891192A - 组合式复合材料轮毂及其制备方法 - Google Patents

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邹毅
杨小利
王翔
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Abstract

本发明公开了一种组合式复合材料轮毂及其制备方法，轮毂包括轴承套、复合材料轮辋和多个复合材料轮辐，轴承套的材质为金属，轴承套由一体成型的套体和具有轴孔的连接盘组成，套体同轴心连接于连接盘上，多个轮辐构成环形以固定于套体的外圆周和复合材料轮辋的内圆周上。料轮毂的制备方法包括如下的步骤：1)制备轴承套；2)通过编织拉挤或拉绕成型工艺制备复合材料轮辐；3)将多个复合材料轮辐沿套体周向排列，并相互粘接固定；4)采用模具固定轴承套和复合材料轮辐并通过缠绕工艺制备复合材料轮辋；5)固化成型。本发明中采用的复合材料为纤维增强树脂基复合材料，重量轻，整体机械性能优良、满足力学性能要求，结构形式多样，制备方法简单，生产效率高。

Description

组合式复合材料轮毂及其制备方法
技术领域
本发明属于汽车轮毂的制备技术领域，特别涉及一种组合式复合材料轮毂及其制备方法。
背景技术
当前，汽车轮毂通常采用铝合金材料，仅在部分高端赛车中应用了碳纤维复合材料轮毂。随着汽车技术的发展，对于汽车的行驶速度提出了更高的要求，利用碳纤维复合材料制造轮毂，不仅能够大大减轻重量，还能够显著提高加速和制动性能，并且能够相当可观地减少燃料的消耗。
然而现有技术中，虽然铝合金比钢铁合金轻便，但依然无法满足汽车轻量化的要求，且现阶段铝合金轮毂的制造速度过慢，不能满足大规模生产。
公告号为CN 205059051U的中国专利公开了一种复合材料汽车轮毂，其轮毂骨架由连续纤维增强复合材料的轮辋骨架、轮辐骨架及轮辐轴承组成，并在外部采用注塑或模压技术包覆短切短切纤维增强复合材料层。制作工艺复杂，在较大载荷和复杂工况下，轮毂各部分连接性、机械性能并不可靠。
发明内容
针对现有技术中存在的现有的轮毂及其制造方法工艺流程长、效率低，轮毂部分连接性、机械性能并不可靠的技术问题，本发明提供一种组合式复合材料轮毂及其制备方法，制作工艺简单，机械性能可靠。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种组合式复合材料轮毂，包括轴承套、复合材料轮辋和多个复合材料轮辐，所述轴承套的材质为金属，所述轴承套由一体成型的套体和具有轴孔的连接盘组成，所述套体同轴心设于连接盘上，多个所述轮辐构成环形以固定于套体的外圆周和复合材料轮辋的内圆周上。
作为优选，所述复合材料轮辐包括一体成型的弧板、筋板和贴板，所述弧板和贴板同圆心设置，两个所述筋板分别位于弧板和贴板的两侧以与弧板和贴板组成扇形框架，并使所述弧板的凸面与复合材料轮辋的内圆周贴合，贴板与套体的外圆周贴合。
作为优选，所述套体的外圆周的形状为正多边形，所述正多边形的边数与复合材料轮辐的个数一一对应，所述贴板与套体的外圆周配合的一面为平面。
作为优选，所述套体的外圆周的形状为正五边形。
作为优选，所述套体的外圆周的形状为圆形，且所述套体的外圆周上均布有多个挡板，以使相邻的两个挡板之间形成凹槽，所述贴板与套体的外圆周配合的一面为曲面。
作为优选，所述轮辐的个数为3～60。
作为优选，所述轴承套的材质为铝合金或钢材。
一种如上所述的组合式复合材料轮毂的制备方法，包括如下的步骤：
1)制备轴承套；
2)通过编织拉挤或拉绕成型工艺制备复合材料轮辐；
3)将多个复合材料轮辐沿轴承套的套体周向排列，并相互粘接固定；
4)采用模具固定轴承套和复合材料轮辐后，通过缠绕工艺制备复合材料轮辋；
5)固化成型。
作为优选，所述复合材料轮辋和复合材料轮辐均采用纤维增强树脂基复合材料制成，所述树脂基复合材料所用的树脂包括环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或树脂的改性品种；所用的纤维包括碳纤维，玻璃纤维或玄武岩纤维。
作为优选，所述步骤4)中的模具上铺设一层或多层纤维布后再通过缠绕工艺制备所述复合材料轮辋。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明通过采用纤维增强树脂基复合材料制备复合材料轮辋和复合材料轮辐，重量轻，具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震的优越性能，能满足力学性能要求，且制备方法简单，结构形式可多样，能充分发挥复合材料可设计性及各项异性特点，其整体机械性能优良，满足轮毂力学性能要求、同时可以高效率、机械化、批量生产，能够满足社会所需。
附图说明
图1为本发明中的组合式复合材料轮毂的实施例一的立体结构示意图；
图2为本发明中的组合式复合材料轮毂的实施例一的爆炸结构示意图；
图3为本发明中的组合式复合材料轮毂的实施例二的立体结构示意图；
图4为本发明中的组合式复合材料轮毂的实施例二的轴承套的立体结构示意图；
图5为本发明中的组合式复合材料轮毂的实施例二的轮辐的立体结构示意图。
具体实施方式
使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。
实施例一
如图1和图2所示，本发明的实施例公开了一种组合式复合材料轮毂，包括轴承套1、复合材料轮辋3和多个复合材料轮辐2，轴承套1的材质为金属，例如金属可以是铝合金或钢材。轴承套1由一体成型的套体11和具有轴孔的连接盘12组成，套体11同轴心设于连接盘12上，多个轮辐2构成环形以固定于套体11的外圆周和复合材料轮辋3的内圆周上。
复合材料轮辐2包括一体成型的弧板21、筋板22和贴板23，弧板21和贴板23同圆心设置，两个筋板22分别位于弧板21和贴板23的两侧以与弧板21和贴板23组成扇形框架，并使弧板21的凸面与复合材料轮辋3的内圆周贴合，贴板23与套体11的外圆周贴合。
本实施例中，套体11的外圆周的形状为正多边形，正多边形的边数与复合材料轮辐的个数一一对应，贴板23与套体11的外圆周配合的一面为平面。
本实施例中，套体11的外圆周的形状为正五边形。
实施例二
如图3至图5所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，套体11的外圆周的形状为圆形，且套体11的外圆周上均布有多个挡板13，以使相邻的两个挡板13之间形成凹槽，使套体11形成齿轮状结构，用于在凹槽内卡入复合材料轮辐，并使贴板23与套体11的外圆周配合的一面为曲面。
本发明中的组合式复合材料轮毂的轮辐的个数为3～60。
本发明还公开了一种如上所述的组合式复合材料轮毂的制备方法，包括如下的步骤：
1)制备轴承套1。
2)根据轮毂尺寸要求，设计截面尺寸及厚度，通过编织拉挤成型工艺制备复合材料轮辐2，通过编织挤拉或拉绕成型工艺制备复合材料轮辐2的生产效率高，截面强度、刚度高。
3)将多个复合材料轮辐2沿轴承套1的套体11周向排列，并相互粘接固定，可快速成型，生产效率高。
4)采用模具把轴承套1和复合材料轮辐固定在模具中间，固定轴承套1和复合材料轮辐2，满足轮缘形状尺寸要求后，通过缠绕工艺制备复合材料轮辋3，效率高，其环向、轴向都能满足力学性能要求。
该步骤中，也可以在模具上铺设一层或多层纤维布后再通过缠绕工艺制备复合材料轮辋。
5)固化成型。
复合材料轮辋和复合材料轮辐均采用纤维增强树脂基复合材料制成，树脂基复合材料所用的树脂包括环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或树脂的改性品种；所用的纤维包括碳纤维，玻璃纤维或玄武岩纤维。
本发明中的组合式复合材料轮毂的主体部分是复合材料，与铝合金材料相比，具有较小的重量，可满足汽车轮毂轻量化的要求；该轮毂的材质为复合材料，有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震的优越性能；采用拉挤结合环向缠绕工艺制备轮毂极大提高了轮毂的轴向强度，既有效降低了轮毂的重量，又保证了轮毂所需的力学性能要求。
本发明中的组合式复合材料轮毂分成轴承套1、复合材料轮辐2和复合材料轮辋3三部分，制备方法简单，结构形式可多样，能充分发挥复合材料可设计性及各项异性特点，其整体机械性能优良，满足轮毂力学性能要求、同时可以高效率、机械化、批量生产，能够满足社会所需。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合式复合材料轮毂，包括轴承套、复合材料轮辋和多个复合材料轮辐，其特征在于，所述轴承套的材质为金属，所述轴承套由一体成型的套体和具有轴孔的连接盘组成，所述套体同轴心设于连接盘上，多个所述轮辐构成环形以固定于套体的外圆周和复合材料轮辋的内圆周上。
2.根据权利要求1所述的一种组合式复合材料轮毂，其特征在于，所述复合材料轮辐包括一体成型的弧板、筋板和贴板，所述弧板和贴板同圆心设置，两个所述筋板分别位于弧板和贴板的两侧以与弧板和贴板组成扇形框架，并使所述弧板的凸面与复合材料轮辋的内圆周贴合，贴板与套体的外圆周贴合。
3.根据权利要求2所述的一种组合式复合材料轮毂，其特征在于，所述套体的外圆周的形状为正多边形，所述正多边形的边数与复合材料轮辐的个数一一对应，所述贴板与套体的外圆周配合的一面为平面。
4.根据权利要求3所述的一种组合式复合材料轮毂，其特征在于，所述套体的外圆周的形状为正五边形。
5.根据权利要求2所述的一种组合式复合材料轮毂，其特征在于，所述套体的外圆周的形状为圆形，且所述套体的外圆周上均布有多个挡板，以使相邻的两个挡板之间形成凹槽，所述贴板与套体的外圆周配合的一面为曲面。
6.根据权利要求2所述的一种组合式复合材料轮毂，其特征在于，所述轮辐的个数为3～60。
7.根据权利要求1所述的一种组合式复合材料轮毂，其特征在于，所述轴承套的材质为铝合金或钢材。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的一种组合式复合材料轮毂的制备方法，包括如下的步骤：
1)制备轴承套；
2)通过编织拉挤或拉绕成型工艺制备复合材料轮辐；
3)将多个复合材料轮辐沿轴承套的套体周向排列，并相互粘接固定；
4)采用模具固定轴承套和复合材料轮辐后，通过缠绕工艺制备复合材料轮辋；
5)固化成型。
9.根据权利要求8所述的所述的一种组合式复合材料轮毂的制备方法，其特征在于，所述复合材料轮辋和复合材料轮辐均采用纤维增强树脂基复合材料制成，所述树脂基复合材料所用的树脂包括环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂或树脂的改性品种；所用的纤维包括碳纤维，玻璃纤维或玄武岩纤维。
10.根据权利要求8所述的一种组合式复合材料轮毂的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的模具上铺设一层或多层纤维布后再通过缠绕工艺制备所述复合材料轮辋。
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