CN112824112B - 具低方向性混合纤维强化件的轮圈及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种具低方向性混合纤维强化件的轮圈，主要由轮圈本体、强化件、螺母及螺栓组成，其强化件是由低方向性混合纤维制成，且螺母设于强化件内，因此能够抵抗来自各方向的拉力，也能够防止螺母脱离强化件。而所述轮圈本体上凹设的嵌槽内，另外凹设紧迫槽，紧迫槽具有倾斜的紧迫侧面，而强化件上成形有锥状的紧迫锥，当强化件通过螺母及螺栓锁固于轮圈本体上时，紧迫锥能够紧迫卡固于紧迫槽内，由此让强化件与轮圈本体紧密接合，使强化件能够共同承受轮圈本体所受的外力。

Description

具低方向性混合纤维强化件的轮圈及其制造方法

技术领域

本发明关于轮圈的技术领域，特别是指一种具低方向性混合纤维强化件的轮圈。

本发明另外关于前述具低方向性混合纤维强化件的轮圈的制造方法。

背景技术

一般精品轮圈多会在其表面镶嵌饰片，如图1、2中所示，一般轮圈10主要由轮圈本体11及饰片12组成，轮圈本体11凹设嵌槽111，而饰片12嵌设于嵌槽111内，由此让轮圈本体11的表层能够有更多样性的变化。

而一般饰片12的内层上另固接螺母13，并由螺栓14自轮圈本体11的内层穿过轮圈本体11并锁设于螺母13上，进而防止饰片12脱出嵌槽111。

特别的是，饰片12通常是由层状纤维121迭合而成，在成形过程中，会先将螺母13置放于嵌槽111底部凹设的螺槽112内，并将层状纤维121层叠至嵌槽111内，利用真空袋膜21包覆轮圈本体11及层状纤维121，在真空袋膜21通过抽气机械22抽真空后，能够使真空袋膜21紧密包覆层状纤维121，使层状纤维121在嵌槽111内压实并与螺母13紧密接触，后续再将真空袋膜21、轮圈本体11及层状纤维121以加热釜进行加热，较佳的加热温度需小于摄氏180度，加热过程中，相互层叠的层状纤维121逐渐固化并成形为饰片12，且与层状纤维121接触的螺母13亦在加热过程中固接于饰片12上，因此，当螺栓14穿过轮圈本体11并锁固于螺母13时，能够固定饰片12以防止饰片12脱出嵌槽111。

然而，前述轮圈10通常存在以下问题：

1.层状纤维121与层状纤维121之间的承受拉力较低。

2.饰片12由黏接在其中一侧面的螺母13及螺栓14锁固，其承受饰片12脱出嵌槽111方向的力集中于螺母13处，容易造成螺母13与饰片12脱离。

3.饰片12仅具装饰功能，并无法承载轮圈受力。

另关于轮圈10于制造时的成形过程中，会在弯矩中性轴处挖凹槽，并贯穿肋部中性轴，以降低轮圈本体11的重量，然而，其加工难度高，通常需使用五轴加工机进行加工。因此，关于制造过程中亦存在有加工困难的缺陷。

发明内容

本发明第一个目的在于，解决层状纤维与层状纤维之间承受拉力低的问题。

本发明第二个目的在于，解决饰片的脱出的受力集中于螺母的问题。

本发明第三个目的在于，解决饰片仅具装饰功能而无法承力的问题。

为达成前述目的，本发明为一种具低方向性混合纤维强化件的轮圈，包含：

轮圈本体，具有嵌槽，所述嵌槽的嵌槽底面凹设至少一紧迫槽，且所述紧迫槽具有连接所述嵌槽底面的紧迫侧面，及连接所述紧迫侧面的紧迫底面，所述紧迫侧面与所述紧迫底面之间夹有一钝角；

强化件，设于所述嵌槽内并具有设于所述紧迫槽内的至少一紧迫锥，所述强化件于所述至少一紧迫锥的内部设有螺母槽及连通所述螺母槽的螺母口，所述螺母槽的槽径大于所述螺母口的口径；

螺母，设于所述螺母槽内；以及

螺栓，自所述轮圈本体的内侧穿过所述螺母口锁设所述螺母。

在一较佳实施例中，所述紧迫槽的数量为二个，所述二紧迫槽分别位于所述嵌槽内的两侧，且所述紧迫侧面另连接所述轮圈本体的表面亦与所述紧迫底面之间夹有钝角，使所述紧迫锥呈锥形。由紧迫锥与紧迫槽之间的配合，使所述强化件能够紧密地与轮圈本体卡固，进而承受所述轮圈本体所承受的力，以达成分担轮圈本体受力的效果。

在一较佳实施例中，所述螺母具有衔接的头部及颈部，所述头部具有头径，而所述颈部具有颈径，所述头径大于所述颈径，使所述螺母的剖面概呈T字形，而所述螺母的头部则具有靠抵面，又因为所述螺母槽的槽径大于所述螺母口的口径，使所述强化件具有朝向所述螺母槽底的抵顶面，所述螺母位于所述螺母槽内时，所述靠抵面会靠抵于所述抵顶面。由于所述螺母直接成形于所述强化件内，使所述螺母不会脱离所述强化件，进而达成防止螺母脱离的效果。

在一较佳实施例中，所述强化件是由低方向性混合纤维所制成。由低方向性混合纤维填充于所述模具成形为强化件，使所述强化件内的纤维不具方向性，进而让所述强化件能够承受来自各所述方向的拉力。

为达成前述目的，本发明另外有一种具低方向性混合纤维强化件的轮圈的制造方法，包含：

预铸成形步骤，提供模具、所述螺母及所述螺栓，所述螺母置于所述模具内，所述螺栓自所述模具外侧穿过所述模具并锁固于所述螺母上；

填充纤维步骤，将低方向性混合纤维充填于所述模具内，使所述低方向性混合纤维覆没所述螺母；

固化步骤，封闭所述模具并固化所述低方向性混合纤维，使所述低方向性混合纤维成形为所述强化件，且所述螺母成形于所述强化件内。

在一较佳实施例中，所述螺母具有衔接的头部及颈部，所述头部具有头径，而所述颈部具有颈径，所述头径大于所述颈径，所述模具具有上模及下模，所述螺母在所述预铸成形步骤中，所述颈部会靠抵于所述下模；在所述填充纤维步骤中，低方向性混合纤维会流入所述头部及所述下模之间，进而形成所述螺母口。由于所述螺母直接成形于所述强化件内，使所述螺母不会脱离所述强化件，进而达成防止螺母脱离的效果。

附图说明

图1为现有技术轮圈的剖视图；

图2为基于图1的局部放大图；

图3为现有技术轮圈的分解图；

图4为现有技术轮圈制造过程的示意图；

图5为本发明于一实施例中具低方向性混合纤维强化件的轮圈的剖视图；

图6为基于图5中的局部放大图；

图7为预铸成形步骤中提供一模具、螺母及螺栓的示意图；

图8为预铸成形步骤中将螺母以螺栓锁固于模具上的示意图；

图9为填充纤维步骤中将低方向性混合纤维充填于所述模具内的示意图；

图10为固化步骤中封闭所述模具并固化所述低方向性混合纤维的示意图；

图11为取出强化件的示意图；

图12A为轮圈本体组设强化件并在弯曲中性轴挖槽减重的剖视图；

图12B为轮圈本体组设强化件并贯穿中性轴减重的剖视图；

图13为强化件组设于轮圈本体两侧并在弯曲中性轴挖槽减重的剖视图；

图14为强化件组设于轮圈本体一侧件并在弯曲中性轴挖槽减重的剖视图。

附图中符号标记说明：

现有技术：

轮圈10 轮圈本体11

嵌槽111 螺槽112

饰片12 层状纤维121

螺母13 螺栓14

真空袋膜21 抽气机械22

本发明：

轮圈30 嵌槽31

嵌槽底面311 紧迫槽32

紧迫侧面321 紧迫底面322

强化件40 紧迫锥41

螺母槽42 槽径421

螺母口43 口径431

螺母50 头部51

头径511 靠抵面512

颈部52 颈径521

抵顶面422 螺栓60

模具70 上模71

下模72 加热孔73

钝角θ

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图5及图6，本发明为一种具低方向性混合纤维强化件的轮圈，主要由轮圈本体30、强化件40、螺母50及螺栓60组成，所述具低方向性混合纤维强化件的轮圈包含：

轮圈本体30具有嵌槽31，嵌槽31的嵌槽底面311凹设至少一紧迫槽32，且紧迫槽32具有连接嵌槽底面311的紧迫侧面321，及连接紧迫侧面321的紧迫底面322，紧迫侧面321与紧迫底面322之间夹有钝角θ。较佳的是，钝角θ最佳角度为105度～135度之间；由钝角θ使轮圈本体30与强化件40之间是以锥度配合的方式组设。

强化件40设于嵌槽31内，并具有设于紧迫槽32内的至少一紧迫锥41，强化件40于至少一紧迫锥41的内部设有螺母槽42及连通螺母槽42的螺母口43，螺母槽42的槽径421大于螺母口43的口径431。

螺母50设于螺母槽42内；螺栓60自轮圈本体30的内侧穿过螺母口43锁设螺母50。特别的是，螺栓60为多边形，由此防止螺栓60在强化件40内转动。

在本实施例中，紧迫槽32的数量为二个，且如图5中所示，二紧迫槽32分别位于嵌槽31内的两侧，且紧迫侧面321另连接轮圈本体30的表面亦与紧迫底面322之间夹有钝角θ，使紧迫锥41呈锥形。

值得一提的是，螺母50具有衔接的头部51及颈部52，头部51具有头径511，而颈部52具有颈径521，头径511大于颈径521，使螺母50的剖面概呈T字形，而螺母50的头部51则具有靠抵面512，又因为螺母槽42的槽径421大于螺母口43的口径431，使强化件40具有朝向螺母槽42底的抵顶面422，螺母50位于螺母槽42内时，靠抵面512会靠抵于抵顶面422，进而防止螺母50脱离强化件40。

以上为本发明于一较佳实施例中的结构组态及其连接关系，本发明的结构所能达成的功效将如下所述：

如图6所示，螺栓60自轮圈本体30的内侧贯穿并锁设于螺母50，当螺母50锁得越紧，由于紧迫锥41为锥状，而紧迫槽32的紧迫侧面321为倾斜面，使强化件40的紧迫锥41会越来越紧迫地卡固于紧迫槽32内，当紧迫锥41紧迫地卡固于紧迫槽32内时，紧迫锥41的斜面能够承受来自所述紧迫斜面的力，因此，当所述具低方向性混合纤维强化件的轮圈被使用时，其所承受的受力传递至强化件40时，受力可以被强化件40所承受，不仅分担轮圈本体30所受的力而防止其变形，在承受力的当下，强化件40会更紧密的卡固于紧迫槽32内，以更佳地防止强化件40脱出紧迫槽32。

特别的是，述强化件40是由多个低方向性的短纤维所制成，由于纤维越长会导致受压合固化后方向性越明显，因此，最佳的纤维长度小于20mm，此长度下的纤维能够强化强化件40于脱出方向的承受力，更详细地说明，强化件40于脱出方向的承受力约落在200MPa～250MPa之间。更佳的是，由于强化件40以重量较轻的短纤维制成，而强化件40组设于轮圈本体30上能够降低整体轮圈的重量。值得一提的是，纤维的材质能够为碳纤维、染色碳纤维、克维拉纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等高强度纤维。

以上为本发明的结构组态，如图8至图11所示，另讲述本发明具低方向性混合纤维强化件的轮圈的制造方法：

预铸成形步骤，提供模具70、螺母50及螺栓60，螺母50置于模具70内，螺栓60自模具70外侧穿过模具70并锁固于螺母50上；

填充纤维步骤，将低方向性混合纤维充填于模具70内，使所述低方向性混合纤维覆没螺母50；在本实施例中，混合纤维中混合了树脂。

固化步骤，封闭模具70并固化所述低方向性混合纤维，使所述低方向性混合纤维成形为强化件40，且螺母50成形于强化件40内；值得一提的是，由于模具70封闭后，多余的树脂会从模具70的边缘溢出，而如图11所示，模具70开启后成形的强化件40左右两侧具有待切除的边料。值得一提的是，在所述固化步骤中，会将电热管埋设于模具70的多个加热孔73内，且电热管的温度小于摄氏180度；而加热孔73内所埋设的加热器并不以电热管为限。

在本实施例中，模具70具有上模71及下模72，螺母50在所述预铸成形步骤中，颈部52会靠抵于下模72；在所述填充纤维步骤中，低方向性混合纤维会流入头部51及下模72之间，进而形成螺母口43。值得一提的是，本发明在加工过程中，能够先将轮圈本体30中性轴以下先加工成凸字型，再将强化件40组合上轮圈本体30，其次如图12A及图12B所示，在强化件40组合于轮圈本体30后于中性轴侧边减重(例如：贯穿)，方可完成减重的目的，特别的是，由于强化件40能够在轮圈本体30加工完成后再组设结合，因此能够直接以三轴加工机进行加工，不仅能够降低轮圈的重量，更改善加工过程，使其更为简易。再者如图13所示，强化件40能够直接组设于轮圈本体30的两侧，并在轮圈本体30的弯曲中性轴位置挖槽减重，在所述实施例中，能够在轮圈本体30侧边做辅助强化，且轮圈本体30只须以三轴加工即可完成。最后，如图14所示，强化件40组设于轮圈本体30的其中一侧，使轮圈本体30与强化件40的剖面呈现C型；上述实施例为本发明衍生应用，主要由轮圈本体30与强化件40的肋部弯矩受力的中性轴进行减重，但减重手段并不以此为限。

由低方向性混合纤维填充于模具70成形为强化件40，使强化件40内的纤维不具方向性，进而让强化件40能够承受来自各所述方向的拉力。更佳的是，由于螺母50直接成形于强化件40内，使螺母50不会脱离强化件40，进而达成防止螺母50脱离的效果。最后，由紧迫锥41与紧迫槽32之间的配合，使强化件40能够紧密地与轮圈本体30卡固，进而承受轮圈本体30所承受的力，以达成分担轮圈本体30受力的效果。

综上所述，上述各实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具低方向性混合纤维强化件的轮圈，其特征在于，包含：

轮圈本体，具有嵌槽，所述嵌槽的嵌槽底面凹设至少一紧迫槽，且所述紧迫槽具有连接所述嵌槽底面的紧迫侧面，及连接所述紧迫侧面的紧迫底面，所述紧迫侧面与所述紧迫底面之间夹有一钝角；

强化件，设于所述嵌槽内并具有设于所述紧迫槽内的至少一紧迫锥，所述强化件于所述至少一紧迫锥的内部设有螺母槽及连通所述螺母槽的螺母口，所述螺母槽的槽径大于所述螺母口的口径；

螺母，设于所述螺母槽内；以及

螺栓，自所述轮圈本体的内侧穿过所述螺母口锁设所述螺母。

2.根据权利要求1所述的具低方向性混合纤维强化件的轮圈，其特征在于，所述紧迫槽的数量为二个，所述二紧迫槽分别位于所述嵌槽内的两侧，且所述紧迫侧面另连接所述轮圈本体的表面亦与所述紧迫底面之间夹有钝角，使所述紧迫锥呈锥形。

3.根据权利要求1所述的具低方向性混合纤维强化件的轮圈，其特征在于，所述螺母具有衔接的头部及颈部，所述头部具有头径，而所述颈部具有颈径，所述头径大于所述颈径，使所述螺母的剖面概呈T字形，而所述螺母的头部则具有靠抵面，又因为所述螺母槽的槽径大于所述螺母口的口径，使所述强化件具有朝向所述螺母槽底的抵顶面，所述螺母位于所述螺母槽内时，所述靠抵面会靠抵于所述抵顶面。

4.根据权利要求1所述的具低方向性混合纤维强化件的轮圈，其特征在于，所述强化件是由低方向性混合纤维所制成。

5.根据权利要求1所述的具低方向性混合纤维强化件的轮圈，其特征在于，所述钝角的数值在105度~135度之间。

6.一种权利要求1所述的具低方向性混合纤维强化件的轮圈的制造方法，其特征在于，包含：

预铸成形步骤，提供模具、所述螺母及所述螺栓，所述螺母置于所述模具内，所述螺栓自所述模具外侧穿过所述模具并锁固于所述螺母上；

填充纤维步骤，将低方向性混合纤维充填于所述模具内，使所述低方向性混合纤维覆没所述螺母；

固化步骤，封闭所述模具并固化所述低方向性混合纤维，使所述低方向性混合纤维成形为所述强化件，且所述螺母成形于所述强化件内。

7.根据权利要求6所述的具低方向性混合纤维强化件的轮圈的制造方法，其特征在于，所述螺母具有衔接的头部及颈部，所述头部具有头径，而所述颈部具有颈径，所述头径大于所述颈径，所述模具具有上模及下模，所述螺母在所述预铸成形步骤中，所述颈部会靠抵于所述下模；在所述填充纤维步骤中，低方向性混合纤维会流入所述头部及所述下模之间，进而形成所述螺母口。

8.根据权利要求6所述的具低方向性混合纤维强化件的轮圈的制造方法，其特征在于，所述低方向性混合纤维的纤维长度小于20mm。

9.根据权利要求6所述的具低方向性混合纤维强化件的轮圈的制造方法，其特征在于，所述固化步骤的温度不超过摄氏180度。

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