CN109795257B - 一种碳纤维汽车轮毂及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维汽车轮毂，包括轮辋、轮轴毂和若干根辐条，轮轴毂中心处开设有车轴安装孔。轮辋为碳纤维轮辋，轮轴毂的外侧面沿周向布设有若干个第一辐条安装孔，轮辋的内侧面沿周向开设有若干个第二辐条安装孔，第二辐条安装孔内设有用于固定辐条的紧固件，辐条的一端固定安装在第一辐条安装孔内，另一端伸入第二辐条安装孔并通过紧固件锁紧固定，轮辋上开设有用于将紧固件装入所述第二辐条安装孔内的装配孔。本发明还公开了上述碳纤维汽车轮毂的制造方法。轮毂由轮辋、辐条和轮轴毂组成，各部分分别成型或加工，缩短生产时间，提高生产效率，轮辋通过辐条与轮轴毂连接，可有效地减少震动传递，达到良好减震效果，提高行车舒适度。

Description

一种碳纤维汽车轮毂及其制造方法

技术领域

本发明涉及汽车轮毂技术领域，特别涉及一种碳纤维汽车轮毂及其制造方法。

背景技术

传统的汽车轮毂多数采用钢材或铝合金通过铸造或锻造的方式制作一体成型而成，这样制成的汽车轮毂存在以下不足：1、轮毂重量大，行驶中，车轮重量较大就会产生较大的滚动惯性，对于刹车系统的负担就会更大，制动系统负担大就会产生更多热量，从而影响制动效果和刹车系统的寿命，并且汽车油耗和加速能力会受影响；2、工艺要求较高，制作成本高，制作时间长，生产效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种碳纤维汽车轮毂及其制造方法，采用碳纤维代替传统的钢材或铝合金，可以在保证轮毂强度的前提下，大大降低轮毂的重量，同时，轮毂由轮辋、辐条和轮轴毂组成，相对于传统的一体成型来说，制作工艺要求降低，成本降低，生产效率高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种碳纤维汽车轮毂，包括轮辋、轮轴毂和若干根辐条，所述轮轴毂中心处开设有与所述轮辋同轴的车轴安装孔，所述的轮辋为碳纤维轮辋。所述轮轴毂的外侧面沿周向布设有若干个第一辐条安装孔，所述轮辋的内侧面沿周向开设有若干个第二辐条安装孔，所述的第二辐条安装孔内设有用于固定所述辐条的紧固件，所述辐条的一端固定安装在所述第一辐条安装孔内，另一端伸入所述第二辐条安装孔并通过所述紧固件锁紧固定。所述的轮辋上开设有用于将紧固件装入所述第二辐条安装孔内的装配孔。

进一步地，所述的辐条由沿着轮轴毂的厚度方向依次布设的第一辐条组、第二辐条组和第三辐条组组成。

进一步地，所述的第一辐条组包括沿着所述轮轴毂外侧面周向均匀布设的五根辐条A，所述的第二辐条组包括沿着所述轮轴毂外侧面周向均匀布设的五组辐条对，每一组辐条对均由上下错开且相互交叉的两根辐条B组成。所述轮轴毂的外侧面沿周向均布设有五个辐条安装座，每一个辐条安装座的两侧各安装有一条向着辐条安装座两侧延伸的辐条C，所述的第三辐条组由安装在所述五个辐条安装座上的十条辐条C组成。

其中，所述的辐条A与该辐条A与轮轴毂外侧面交点所在的切线的夹角为90°，所述的辐条B与该辐条B与轮轴毂外侧面交点所在的切线的锐角夹角为30-35°，所述的辐条C与该辐条C与轮轴毂外侧面交点所在的切线的锐角夹角为50-55°。

进一步地，所述的轮辋包括一体成型的轮缘部和胎槽部，所述轮缘部内部沿周向开设有环形空腔，所述的第二辐条安装孔设在所述轮缘部的内壁上，所述的装配孔设在所述轮缘部的顶部。

进一步地，所述辐条的两端分别设有外螺纹，所述的第一辐条安装孔内开设有内螺纹，所述的紧固件为螺母，所述螺母的外侧设有一圈向外凸出的台阶，所述轮缘部的内部在所述第二辐条安装孔的位置设有用于卡紧固定所述台阶的凸耳。

优选地，所述轮缘部的底部沿周向均布设有若干个散热孔。

一种实施方式中，所述的胎槽部为实心结构。

另一种实施方式中，所述的胎槽部为空心结构，所述胎槽部的内部开设有沿着轴向延伸的空腔。

进一步地，所述的辐条包括由碳纤维制成的辐条本体、用于与所述轮辋配合连接的牙帽以及用于与所述轮轴毂配合连接的帽头，所述的牙帽和帽头分别固设在所述辐条本体的两端，所述辐条本体的内部具有轴向贯穿的内孔，所述内孔的两端分别填充有用于增加辐条强度的金属尾销。

本发明还公开了一种碳纤维汽车轮毂的制造方法，包括如下步骤：

S1、制作轮辋预型件，在轮辋预型件的内部预先装好尼龙风管；

S2、将制作完成的轮辋预型件装入轮辋成型模具内，对轮辋成型模具进行密封，往尼龙风管中充入高压空气并持续保压，使尼龙风管胀起让预型件平顺地贴附在成型模具型腔表面，烘烤固化后降至室温，对尼龙风管进行放气，脱去上下模具，并取出轮辋；

S3、在成型轮辋安装辐条的一侧端面上机加工若干个装配孔；

S4、将步骤S3中加工完装配孔的轮辋的表面进行涂装处理；

S5、制作碳纤维轮毂辐条；

S6、将辐条伸入第二辐条安装孔内，将螺母从装配孔伸入，将辐条的一端插入螺母中，将辐条的另一端与轮轴毂的第一辐条安装孔旋紧，在安装好所有的辐条后，将所有的螺母锁紧。

一种实施方式中，所述的碳纤维轮毂辐条为实心辐条，所述实心辐条的制作包括如下步骤：

P1、拉挤碳纤维碳条以制造出辐条本体；

P2、将加工好的牙帽和帽头金属件自辐条本体端部套在辐条本体上；

P3、在辐条本体的两端部预型及成型形成锥度；

P4、将牙帽和帽头分别与辐条本体的两端部预紧固定；

P5、在所述牙帽和帽头之间的辐条本体外周包外观纱并烘烤固化。

另一种实施方式中，所述的碳纤维轮毂辐条为空心辐条，所述空心辐条的制作包括如下步骤：

F1、预型空心辐条本体；

F2、将加工好的牙帽和帽头金属件分别套在辐条本体的两端；

F3、在所述牙帽和帽头之间的辐条本体外周预型中间纱层；

F4、将预型好的辐条放入模具，并加热加压固化成型；

F5、在成型好的辐条本体两端部加工形成尾销孔，在尾销孔中装入尾销。

本发明具有如下有益效果：提供一种碳纤维汽车轮毂及其制造方法，轮毂由轮辋、辐条和轮轴毂组成，各部分分别成型或加工，缩短生产时间，提高生产效率；轮辋为中空结构，再由辐条与轮轴毂连接，可有效地减少震动传递，达到良好的减震效果，提高行车舒适度；轮辐为多层多方向连接轮轴毂与轮辋，可承受不同方向的拉力、扭力，使整个轮毂均匀受力。

附图说明

图1为轮毂的立体结构示意图。

图2为轮毂的俯视示意图。

图3为图2隐去辐条B和辐条C后的示意图。

图4为图2隐去辐条A和辐条C后的示意图。

图5为图2隐去辐条A和辐条B后的示意图。

图6为轮辋的剖面结构示意图。

图7为胎槽部为实心结构时的轮辋横截面示意图。

图8为胎槽部为空心结构时的轮辋横截面示意图。

图9为轮轴毂的立体结构示意图。

图10为辐条与轮辋及轮轴毂的连接示意图。

图11为图10中A部分的局部放大示意图。

图12为空心辐条的结构示意图。

图13为实心辐条的结构示意图。

主要组件符号说明：1、轮辋；101、第二辐条安装孔；102、装配孔；11、轮缘部；110、环形空腔；111、凸耳；112、散热孔；12、胎槽部；121、空腔；2、轮轴毂；20、车轴安装孔；21、第一辐条安装孔；22、辐条安装座；3、辐条；300、内孔；301、辐条本体；302、牙帽；303、帽头；31、辐条A；32、辐条B；33、辐条C；34、空心辐条；340、尾销孔；341、中间纱层；342、尾销；35、实心辐条；351、外观纱；4、螺母；41、台阶；α：辐条A与该辐条A与轮轴毂外侧面交点所在的切线的夹角；β：辐条B与该辐条B与轮轴毂外侧面交点所在的切线的夹角；θ：辐条C与该辐条C与轮轴毂外侧面交点所在的切线的夹角。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1-13所示，一种碳纤维汽车轮毂，包括轮辋1、轮轴毂2和若干根辐条3，轮辋1为碳纤维轮辋，轮轴毂2可采用金属制成，优选铝合金，轮轴毂2中心处开设有与轮辋1同轴的车轴安装孔20。轮轴毂2的外侧面沿周向布设有若干个第一辐条安装孔21，轮辋1的内侧面沿周向开设有若干个第二辐条安装孔101，第二辐条安装孔101内设有用于固定辐条3的螺母4。辐条3的两端分别设有外螺纹，第一辐条安装孔21内开设有内螺纹，辐条3的一端固定安装在第一辐条安装孔21内，另一端伸入第二辐条安装孔101并通过螺母4锁紧固定。轮辋1上开设有用于将螺母4装入第二辐条安装孔101内的装配孔102。

轮辋1包括一体成型的轮缘部11和胎槽部12，轮缘部11内部沿周向开设有环形空腔110，第二辐条安装孔101设在轮缘部11的内壁上，装配孔102设在轮缘部11的顶部，轮缘部11的底部沿周向均布设有若干个散热孔112。螺母4的外侧设有一圈向外凸出的台阶41，轮缘部11的内部在第二辐条安装孔101的位置设有用于卡紧固定台阶41的凸耳111。胎槽部12为实心结构（图6），或胎槽部12为空心结构（图7），空心结构能够在满足强度的前提下更加节省材料，胎槽部12的内部开设有沿着轴向延伸的空腔121。

辐条3包括沿着轮轴毂2的厚度方向依次布设的第一辐条组、第二辐条组和第三辐条组。第一辐条组包括沿着轮轴毂2外侧面周向均匀布设的五根辐条A 31，第二辐条组包括沿着轮轴毂2外侧面周向均匀布设的五组辐条对，每一组辐条对均由上下错开且相互交叉的两根辐条B 32组成。轮轴毂2的外侧面沿周向均布设有五个辐条安装座22，每一个辐条安装座22的两侧各安装有一条向着辐条安装座22两侧延伸的辐条C 33，第三辐条组由安装在五个辐条安装座22上的十条辐条C 33组成。

如图3-5所示，辐条A 31与该辐条A 31与轮轴毂2外侧面交点所在的切线的夹角α为90°，辐条B 32与该辐条B 32与轮轴毂2外侧面交点所在的切线的锐角夹角β为30°，辐条C33与该辐条C 33与轮轴毂2外侧面交点所在的切线的锐角夹角θ为51°。

辐条3包括由碳纤维制成的辐条本体301、用于与轮辋1配合连接的牙帽302以及用于与轮轴毂2配合连接的帽头303，牙帽302和帽头303分别固设在辐条本体301的两端。

辐条3可以是空心结构（如图12），辐条本体301的内部具有轴向贯穿的内孔300，内孔300的两端分别安装有用于增加空心辐条34强度的金属尾销342。

空心辐条34的制作方法包括如下步骤：

第一步、预型空心辐条本体301；

第二步、将加工好的牙帽302和帽头303分别套在辐条本体301的两端；

第三步、在牙帽302和帽头303之间的辐条本体301外周预型中间纱层341；

第四步、将预型好的辐条放入模具，并加热加压固化成型；

第四步、将预型好的辐条本体301的两端部加工形成尾销孔340，在尾销孔340中装入金属尾销342；

第五步、涂装。

辐条3可以是实心结构（如图13），实心辐条35的制作方法包括如下步骤：

第一步、拉挤碳纤维碳条以制造出辐条本体301；

第二步、将加工好的牙帽302和帽头303自辐条本体301端部套在辐条本体301上；

第三步、在辐条本体301的两端部预型及成型形成外高内低的锥度；

第四步、将牙帽302和帽头303分别与辐条本体301的两端部预紧固定；

第五步、在牙帽302和帽头303之间的辐条本体301外周包外观纱351并烘烤固化；

第六步、涂装。

上述碳纤维汽车轮毂的制造方法，包括如下步骤：

第一步、制作轮辋预型件，在轮辋预型件的内部预先装好尼龙风管；

第二步、将制作完成的轮辋预型件装入轮辋成型模具内，对轮辋成型模具进行加压密封，往尼龙风管中充入空气并持续保压，使尼龙风管胀起让预型件平顺地贴附在成型模具型腔表面，烘烤后固化后降至室温，对尼龙风管进行放气，脱去上下模具，并取出尼龙风管后得成型轮辋1；

第三步、在成型轮辋1安装辐条3的一侧端面上机加工若干个装配孔102；

第四步、将加工完装配孔的轮辋1的表面进行涂装处理；

第五步、制作碳纤维轮毂辐条3；

第六步、将辐条3伸入第二辐条安装孔101内，将螺母4从装配孔102伸入，将辐条3的一端插入螺母4中，将辐条3的另一端与轮轴毂2的第一辐条安装孔21旋紧，在安装好所有的辐条3后，将所有的螺母4锁紧。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碳纤维汽车轮毂，包括轮辋、轮轴毂和若干根辐条，所述轮轴毂中心处开设有与所述轮辋同轴的车轴安装孔，其特征在于：所述的轮辋为碳纤维轮辋，所述轮轴毂的外侧面沿周向布设有若干个第一辐条安装孔，所述轮辋的内侧面沿周向开设有若干个第二辐条安装孔，所述的第二辐条安装孔内设有用于固定所述辐条的紧固件，所述辐条的一端固定安装在所述第一辐条安装孔内，另一端伸入所述第二辐条安装孔并通过所述紧固件锁紧固定，所述的轮辋上开设有用于将紧固件装入所述第二辐条安装孔内的装配孔；所述的辐条由沿着轮轴毂的厚度方向依次布设的第一辐条组、第二辐条组和第三辐条组组成，所述的第一辐条组包括沿着所述轮轴毂外侧面周向均匀布设的五根辐条A，所述的第二辐条组包括沿着所述轮轴毂外侧面周向均匀布设的五组辐条对，每一组辐条对均由上下错开且相互交叉的两根辐条B组成，所述轮轴毂的外侧面沿周向均布设有五个辐条安装座，每一个辐条安装座的两侧各安装有一条向着辐条安装座两侧延伸的辐条C，所述的第三辐条组由安装在所述五个辐条安装座上的十条辐条C组成，所述的辐条A与该辐条A与轮轴毂外侧面交点所在的切线的夹角为90°，所述的辐条B与该辐条B与轮轴毂外侧面交点所在的切线的锐角夹角为30-35°，所述的辐条C与该辐条C与轮轴毂外侧面交点所在的切线的锐角夹角为50-55°。

2.如权利要求1所述的一种碳纤维汽车轮毂，其特征在于：所述的轮辋包括一体成型的轮缘部和胎槽部，所述轮缘部内部沿周向开设有环形空腔，所述的第二辐条安装孔设在所述轮缘部的内壁上，所述的装配孔设在所述轮缘部的顶部。

3.如权利要求2所述的一种碳纤维汽车轮毂，其特征在于：所述辐条的两端分别设有外螺纹，所述的第一辐条安装孔内开设有内螺纹，所述的紧固件为螺母，所述螺母的外侧设有一圈向外凸出的台阶，所述轮缘部的内部在所述第二辐条安装孔的位置设有用于卡紧固定所述台阶的凸耳。

4.如权利要求2所述的一种碳纤维汽车轮毂，其特征在于：所述轮缘部的底部沿周向均布设有若干个散热孔。

5.如权利要求2所述的一种碳纤维汽车轮毂，其特征在于：所述的胎槽部为实心结构。

6.如权利要求2所述的一种碳纤维汽车轮毂，其特征在于：所述的胎槽部为空心结构，所述胎槽部的内部开设有沿着轴向延伸的空腔。

7.如权利要求1-6中任一项所述的一种碳纤维汽车轮毂，其特征在于：所述的辐条包括由碳纤维制成的辐条本体、用于与所述轮辋配合连接的牙帽以及用于与所述轮轴毂配合连接的帽头，所述的牙帽和帽头分别固设在所述辐条本体的两端。

8.如权利要求7所述的一种碳纤维汽车轮毂的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制作轮辋预型件，在轮辋预型件的内部预先装好尼龙风管；

S2、将制作完成的轮辋预型件装入轮辋成型模具内，对轮辋成型模具进行加压密封，往尼龙风管中充入高压空气并持续保压，使尼龙风管胀起让预型件平顺地贴附在成型模具型腔表面，烘烤固化后降至室温，对尼龙风管进行放气，脱去上下模具，并取出轮辋；

S3、在成型轮辋安装辐条的一侧端面上机加工若干个装配孔；

S4、将步骤S3中加工完装配孔的轮辋的表面进行涂装处理；

S5、制作碳纤维轮毂辐条；

S6、将辐条伸入第二辐条安装孔内，将螺母从装配孔伸入，将辐条的一端插入螺母中，将辐条的另一端与轮轴毂的第一辐条安装孔旋紧，在安装好所有的辐条后，将所有的螺母锁紧。

9.如权利要求8所述的一种碳纤维汽车轮毂的制作方法，其特征在于：所述的碳纤维轮毂辐条为实心辐条，所述实心辐条的制作包括如下步骤：

P1、拉挤碳纤维碳条以制造出辐条本体；

P2、将加工好的牙帽和帽头金属件自辐条本体端部套在辐条本体上；

P3、在辐条本体的两端部预型及成型形成锥度；

P4、将牙帽和帽头分别与辐条本体的两端部预紧固定；

P5、在所述牙帽和帽头之间的辐条本体外周包外观纱并烘烤固化。

10.如权利要求8所述的一种碳纤维汽车轮毂的制作方法，其特征在于：所述的碳纤维轮毂辐条为空心辐条，所述辐条本体的内部具有轴向贯穿的内孔，所述内孔的两端分别填充有用于增加辐条强度的金属尾销，所述空心辐条的制作包括如下步骤：

F1、预型空心辐条本体；

F2、将加工好的牙帽和帽头金属件分别套在辐条本体的两端；

F3、在所述牙帽和帽头之间的辐条本体外周预型中间纱层；

F4、将预型好的辐条放入模具，并加热加压固化成型；

F5、在成型好的辐条本体两端部加工形成尾销孔，在尾销孔中装入尾销。

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