CN117984688A - 用于复合轮的辐条部分的成形预制件 - Google Patents

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史蒂文·阿吉乌斯
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Abstract

一种用于复合轮(100)的辐条部分(108A)的成形预制件部件(200A)，该成形预制件(200A)包括：长形主体(215)，其被构造为位于复合轮(100)的辐条(108)中，其中，成形预制件部件(200A)由固化的复合纤维材料形成，该固化的复合纤维材料在静水压力为50巴且温度为60℃至150℃的成型条件下的可压缩性小于按体积计的2％，并且其中固化的复合纤维材料的密度被选择成形成复合轮(100)的质量添加物(300)的抗衡质量。

Description

用于复合轮的辐条部分的成形预制件
本申请是申请号为2018800681358、申请日为2018年8月17日、发明名称为“用于复合轮的辐条部分的成形预制件”的专利申请的分案申请。
交叉引用
本申请要求2017年8月18日提交的澳大利亚临时专利申请No.
2017903324的优f先权，该临时专利申请的内容应被理解为通过该引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及用于复合轮的辐条部分的制造的成形预制件。本发明特别适用于车辆和/或飞机的复合碳纤维轮，并且在下文中与这种示例性应用有关地公开本发明将是方便的。然而，应领会的是，本发明不限于这种应用，并且可以用作多种复合型轮的生产辅助。
背景技术
以下对本发明背景的讨论旨在促进对本发明的理解。然而，应当领会的是，该讨论并不是承认或认可所涉及的任何材料在本申请的优先权日已经出版、已知或者是公知常识的一部分。
轮胎压力监测系统(TPMS)允许实时监测安装在车辆车轮上的充气轮胎中的气压。TPMS系统包括安装在车辆车轮中的TPMS阀。然而，在车辆上添加TMPS阀会由于阀可能在车轮的一侧添加的附加不平衡质量而在整个车轮组件中产生静态质量失衡。
该失衡可以通过在车轮上(通常围绕车轮的轮辋)添加粘合剂或机械紧固的车轮配重来解决，或者通过在由各向同性材料(例如，金属或金属合金车轮)制成的车轮中在该车轮上的一些位置上选择性地去除材料以抗衡质量添加物来解决。然而，使用车轮配重可能会破坏某些车轮构造的所需的视觉美感。此外，通过材料去除来平衡车轮对于诸如碳纤维轮之类的复合轮来说不是可行的解决方案，因为去除材料可能会损害复合轮的结构完整性。
因此，期望提供一种用于复合轮的新的均衡和/或平衡布置，该均衡和/或平衡布置能够构造成抵消对复合轮进行的任何不平衡的质量添加物。
发明内容
本发明提供一种预成形预制插入件，其用于装配到复合轮的辐条部分(形成面部部分的一部分)的纤维铺层，复合轮优选地是交通工具的碳纤维轮。
本发明在第一方面提供一种用于复合轮的辐条部分的成形预制件部件，该成形预制件部件包括：
长形主体，其被构造为位于复合轮的辐条中，
其中，成形预制件部件由固化的复合纤维材料形成，该固化的复合纤维材料在静水压力为50巴且温度为60℃至200℃的成型条件下的可压缩性小于按体积计的2％，
并且其中固化的复合纤维材料的密度被选择成形成复合轮的质量添加物的抗衡质量。
在实施例中，质量添加物包括轮的不平衡质量添加物，优选地为非复合非碳纤维质量添加物。在示例性实施例中，质量添加物包括阀，优选地包括轮胎压力监测阀。
应当理解的是，本文中的术语“复合”表示固化或未固化的包括纤维的任何类型的复合材料，而与结构是否分层无关。此外，固化或未固化的预制件和预固结预制件是复合材料和主体的重要子组。
还应当理解的是，“固化的复合纤维材料”中的术语“固化的”表示复合纤维材料已经经历了至少部分固化过程，以使复合纤维材料中的可固化基体材料硬化、固化或凝固。
复合轮(例如，如本申请的申请人在国际专利公开No.2014/165895A9中所教导的)通常包括两个主要部分，即轮辋部分和面部部分。轮辋部分包括构造成接纳和安置轮胎的环形结构。面部部分包括用于将车轮固定至车辆的轮毂、以及包括在轮毂与轮辋之间延伸并将轮毂与轮辋互连的一系列的辐条部分的辐条连接结构。横向、竖直和扭转载荷通过轮胎传递至轮的轮辋部分，然后在连接结构中产生弯曲和扭转应力。
本申请的申请人的复合轮的辐条部分事先已加入了成形泡沫预制材料。该传统的成形预制件由形成为刚性或半刚性的泡沫体的各向同性泡沫材料构成。在不向该构成泡沫材料中或周围添加附加配重插入件或部分的情况下，不能容易地改变这种泡沫预制件的密度。此外，这些泡沫预制件通常至少是半可压缩的，并具有由可压缩性与周围复合材料相比有限的材料形成的表面。
本发明提供一种成形预制件，其可以在用于形成复合轮的辐条部分的铺层和成型过程中使用，并且可以以定制的密度形成。因此，成形预制件的质量可以设计成适合复合轮中的特定一个或多个辐条的质量要求。该定制密度通过改变预制件的复合材料组分(如下面更详细描述的)并且更特别地是复合材料组分中使用的填充材料来实现。然后，可以选择复合材料组分以提供密度并因此提供适于抗衡构成复合轮的质量添加物的质量。一个特定应用是作为用于装配到复合轮中的TPMS阀的抗衡物。
根据本发明的成形预制件预期形成用于复合轮的辐条部分的铺层的传统泡沫插入件的直接替代品。因此，当使用该新的插入件时无需对轮制造有特殊考虑，因为它变成了有车轮制造工艺(铺层、成型等)中的传统泡沫芯部插入件的直接替代品。
成形预制件部件可以占据复合轮的辐条的空间的任何量。在一些实施例中，成形预制件部件被设计成占据整个容积。在其它实施例中，成形预制件部件可以占据辐条的芯部容积的一部分。在成形预制件占据辐条的容积的一部分的情况下，可以与本发明相结合地使用另一预制件，例如泡沫部件，以填满该容积。
辐条插入件由复合材料形成以允许复杂的成型并提供与复合轮的复合材料组分的匹配，因此赋予预制件与复合轮的周围复合铺层材料类似的热和膨胀特性。另外，使用复合材料避免了金属材料的使用，从而避免了在制造质量保证测试期间的X射线检查图像失真。该复合材料组分还提供了针对不同应用调节辐条插入件的机械特性的能力。更特别地，辐条插入件的密度可以随着填充材料的调节而变化，以提供适于抗衡复合轮(成形预制件预期形成该复合轮的一部分)的质量添加物的期望质量。另外，就热膨胀系数而言，辐条插入件是辐条结构的更好的匹配，因此当被加热时在复合材料上施加的应力较小。过度的应力会导致预制件从周围碳纤维材料上脱离。
成形预制件可以由任何数量的不同材料形成，包括可固化基体材料或可以被可固化基体材料约束，例如树脂，以形成固化的复合纤维材料。同样，对用于成形预制件的组分进行特定材料选择，以便为成形预制件提供特定的定制密度。取决于应用，密度可以定制为在0.3g/cm3至3.0g/cm3之间，优选地在0.3g/cm3至2.0g/cm3之间，并且更优选地为从0.4g/cm3到1.8g/cm3。在一些实施例中，成形预制件的密度为从0.5g/cm3到1.5g/cm3。一些实施例中，成形预制件的密度为从0.4g/cm3到1.2g/cm3。一些实施例中，成形预制件的密度为从0.8g/cm3到1.6g/cm3。一些实施例中，成形预制件的密度为从0.4g/cm3到1.5g/cm3。一些实施例中，成形预制件的密度为从1.0g/cm3到1.8g/cm3。一些实施例中，成形预制件的密度为从0.4g/cm3到1.0g/cm3。组分通常选择如下：
在一些实施例中，成形预制件由树脂(纯树脂)形成或者基本上仅由树脂形成。
在一些实施例中，成形预制件由以下至少一种形成：定制的纤维植入帘布层或预制件；一层或多层单纤维定向帘布层(单向的)；一层或多层多向纤维帘布层(例如，缝合的非卷曲织物)；或纤维贴片植入(FPP)预制件，例如CEVOTECH技术。
在一些实施例中，成形预制件由以下材料形成：至少一层非织造各向同性或各向异性纤维层，例如再生碳纤维非织造布；各向同性纤维排列；正交异性纤维排列；填充物；玻璃微球，优选为中空玻璃微球；陶瓷微球；硫酸钡；疏水性气相法二氧化硅；环氧树脂/硬化剂；酚醛树脂；磨碎的碳纤维；粉碎的碳纤维(例如，切碎或割碎的碳纤维)；或者它们的组合。
在优选实施例中，成形预制件部件由以下中的至少一种形成：
(i)树脂、磨碎(milled)的碳纤维和中空玻璃微球的混合物；
(ii)树脂、粉碎(comminuted)的碳纤维和中空玻璃微球的混合物；
(iii)树脂和中空玻璃微球的混合物；
(iv)树脂和磨碎的碳纤维的混合物；
(v)树脂和粉碎的碳纤维的混合物；
(vi)树脂、磨碎的碳纤维和实心陶瓷微球的混合物；
(vii)树脂、粉碎的碳纤维和实心陶瓷微球的混合物；
(viii)树脂和实心陶瓷微球的混合物；或者
(ix)基本上仅树脂。
在示例性实施例中，成形预制件部件由以下中的至少一种形成：
(x)树脂、磨碎的碳纤维和中空玻璃微球的混合物；
(xi)树脂和中空玻璃微球的混合物；
(xii)树脂和磨碎的碳纤维的混合物。
在上述组分(i)至(xii)中，树脂优选地包括树脂和树脂硬化剂的混合物。此外，组分可以可选地进一步包括从1wt％(质量百分比)至5wt％、优选地为1wt％至2wt％的疏水性气相法二氧化硅。在其它实施例中，组分可以可选地包括从2wt％至5wt％、优选地为2wt％至3wt％的疏水性气相法二氧化硅。
应当领会的是，可以使用任何合适的磨碎的碳纤维。在一些实施例中，磨碎的碳纤维具有小于500μm、优选地小于100μm的长度。例如，可以使用长度为100μm的磨碎的碳纤维，诸如CarbisoTMMF。然而，应当领会的是，任何品牌的磨碎的碳纤维都是合适的。可以使用类似长度的其它纤维类型。
在其它实施例中，可以使用粉碎的碳纤维，例如，切碎的碳纤维。该粉碎的碳纤维可以具有小于20mm、优选地小于15mm、更优选地在1mm至15mm之间的长度。例如，可以使用长度约为12mm的粉碎的碳纤维。可以使用类似长度的其它纤维类型。
优选材料是以下面的比率混合的混合树脂&硬化剂、中空玻璃微球、磨碎的碳纤维和疏水性气相法二氧化硅的混合物，以这些比率混合的质量足以抵消由质量添加物引起的轮组件中的所提出的失衡。在一些实施例中，组分混合比率(可以是以质量份计)：
选项G的粉碎的碳纤维优选地包括长度为12mm的切碎的碳纤维。
上述选项(选项A至G)中的每一个都可以进一步包括1wt％至5wt％、优选地为1wt％至2wt％的疏水性气相法二氧化硅。
虽然上述选项(A至G)提供了组分和所产生的理论密度的具体实例，然而应当领会的是，其它和替代的混合比率和材料也可以提供期望的定制密度。
在示例性实施例中，成形预制件部件由包括比率(质量份)为3.75:1:0.56的混合树脂:磨碎的碳纤维:中空玻璃微球的混合物的材料形成。在实施例中，混合的树脂:磨碎的碳纤维的比率(质量份)为从2.5:1到5:1，优选地在3:1到4:1之间。在实施例中，磨碎的碳纤维:中空玻璃微球的比率(质量份)为从1:0.4到1:0.7，优选地在1:0.5到1:0.6之间。
在成形预制件的组分中可以使用各种合适的中空玻璃微球。中空玻璃微球优选地包括具有薄壁的中空玻璃球。中空玻璃微球可以由多种玻璃材料形成，包括(但不限于)苏打-石灰-硼酸盐硅酸盐玻璃(Soda-lime-borate silicate glass)。中空玻璃微球的软化温度优选地为至少500℃，更优选地为至少600℃，又更优选地为约600℃。中空玻璃微球的尺寸优选地为从10μm到200μm，更优选地为从18μm到65μm。此外，中空玻璃微球的目标压溃强度(90％的残存率)优选地为从250psi到28000psi，更优选地为从250psi到6000psi，并且又更优选地为从250psi到3000psi。另外，中空玻璃微球的真密度优选地为0.125g/cc到0.60g/cc，更优选地为从0.125g/cc到0.4g/cc，并且又更优选地为从0.125g/cc到0.28g/cc。在一个示例性实施例中，中空玻璃微球包括3M S28HS玻璃泡(可得自3M先进材料部门(3MAdvanced Material Division))，这些玻璃泡的平均直径为30μm且压溃强度(按体积计90％的残存率)为3000psi并且真密度为0.28g/cc。然而，应当领会的是，也可以使用其它类似的微球。例如，可以使用替代的中空微球，诸如目标压溃强度为250psi并且真密度为0.125g/cc的3M K1泡，或者压溃强度为28000psi并且真密度为0.60g/cc的3M IM30K(或类似物)。
在使用基于纤维的材料的情况下，成形预制件可以由以下材料中的至少一种形成：纤维层、纤维帘布层、预浸料、半浸料、织造或非织造织物、垫子、预制件、预固结预制件、独立的或成组的纤维、丝束、丝束浸料。
应理解的是，预浸料是指基本上或完全浸渍的纤维、纤维丝束、织造或非织造织物等的集合。类似地，应理解的是，半浸料是指部分浸渍的纤维或纤维丝束的集合。部分浸渍提供了在固结和/或固化期间穿过或沿着干纤维的气体的增强去除。半浸料的实例是部分浸渍的纤维层。
应理解的是，织造或非织造织物是基本上干燥的(即，没有被诸如树脂之类的基体材料浸渍的)独立纤维或纤维丝束的集合。还应当理解的是，纤维丝束是大量独立纤维(例如，1000根、10000根或100000根纤维)的束。丝束浸料是至少部分浸渍的纤维丝束。
本发明中可以使用各种各样的纤维，包括但不限于选自由以下各项构成的组的纤维：碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、合成纤维(诸如丙烯酸、聚酯、PAN、PET、PE、PP或PBO纤维等)、生物纤维(诸如大麻、黄麻、纤维素纤维等)、矿物纤维(例如，岩棉(Rockwool)等)、金属纤维(例如，钢、铝、黄铜、红铜等)、硼纤维或它们的任何组合。在优选实施例中，纤维包括碳纤维。可以在过渡区域中以任何期望的取向提供纤维，例如单向、双轴或随机或这些的组合。然而，纤维优选地取向为减小复合构件之间的应力以及增强最终结构的在使用期间将承受较高应力的区域。在过渡区域内的包含纤维的所有层中，纤维的取向可以是相同的或者可以是不同的。例如，如果应力分析建议多轴纤维取向，则一层或多层纤维可以以不同于其它层的另一种方式取向。然而，在其它实施例中，纤维可以在所有纤维层中基本上以相同的方式取向。
应当领会的是，成形预制件部件应该由当用于形成复合轮的面部部分时确保最小体积变化的材料形成。在该材料包括纤维排列(例如各向同性纤维排列)、纤维层、纤维帘布层、预浸料、半浸料、织造或非织造织物、垫子、预制件、预固结预制件、独立或成组的纤维、丝束或丝束浸料的情况下，优选地对该材料进行处理以提供必要的可压缩性，并由此提供在后续加工步骤中的最小体积变化。
固化的复合纤维材料为预制件提供了结构刚性和/或坚固性，这可以用于以整个复合轮的形状和形式保持该预制件的所设计的构造。成形预制件被设计成具有有限的可压缩性，以使得能够在复合轮的面部部分的铺层和成型期间提供适当的体积和最小体积变化。因此，在复合轮的辐条部分的铺层中使用本发明的成形预制件最大程度地减小了并且更优选地避免了可能会损坏成型出的复合轮的结构的不期望的尺寸和体积变化。应当领会的是，成形预制件的可压缩性是在静水压力(例如，树脂注入期间)为50巴且树脂成型工艺(诸如树脂传递成型(RTM)工艺)期间的工艺温度范围为60℃至200℃的成型条件下测量的按体积计的％。
成型条件期间的工艺温度可以根据优选的注入和固化温度而变化。优选的工艺温度为约120℃(通常为120℃+/-3℃)。然而，工艺温度可以在60℃至180℃、优选地在60℃至150℃、更优选地在60℃至140℃的范围内。在实施例中，工艺温度为100℃到200℃，优选地为100℃到150℃，更优选地为100℃到130℃。在实施例中，工艺温度为110℃到150℃，优选地为110℃到130℃。
本发明的成形预制件的机械特性可以针对期望的应用进行定制。如上所述，在静水压力为50巴的成型条件下，复合纤维体的可压缩性必须小于按体积计的2％。在一些实施例中，在静水压力为50巴的成型条件下，成形预制件的可压缩性小于按体积计的1.5％，优选地小于按体积计的1％。成型条件的工艺温度与前面所述相同。
关注的成形预制件的其它机械特性包括：
·拉伸强度–其优选地在20MPa至80MPa之间，更优选地为从20MPa到60MPa；以及
·刚度–其优选地为从1.5GPa到30GPa，优选地为从5GPa到30GPa，更优选地为从8GPa到30GPa，又更优选地为10GPa到25GPa。在一些实施例中，刚度为从1.5GPa到10GPa。在其它实施例中，刚度为从8GPa到25GPa。在一些实施例中，刚度为从2GPa到30GPa，优选地为从10GPa到25GPa。
成形预制件的表面优选地具有粗糙度为至少Ra＝0.2μm的粗糙表面。该表面粗糙度有助于成形预制件在置于复合轮的轮毂部分的纤维铺层中时与该轮毂部分的周围材料相结合。粗糙表面可以通过任何合适的方式形成。在一些实施例中，粗糙表面包括化学蚀刻的表面、机械磨蚀的表面或者特殊纹理化的表面。
成形预制件的热膨胀特性优选地被设计成与复合轮(成形预制件构造成被包括在该复合轮中)的面部部分的整个复合材料的热膨胀特性类似，优选地基本上匹配。成形预制件与周围材料(通常为层叠体)的类似或基本上匹配的热膨胀特性避免了在固化后过程期间在成形预制件的表面处的诸如脱层之类的材料损坏。因此，成形预制件的热性能(和机械特性)与周围的车轮结构匹配。
成形预制件的形成方法通常涉及以下一般步骤：
用选择的复合纤维材料在协同成形模具中铺设或以其它方式形成成形预制件的期望的形状；
提供与模具中的铺层材料接触的基体材料，以形成基体材料引入体；以及
使基体引入体固化。
通常用基体材料灌入铺层材料，使得该基体材料渗透该材料。因此，成形预制件通常进一步包括包围成形预制件的构成部件的可固化基体材料。一旦成型并形成为成形预制件，该成形预制件就包括将纤维与其它构成材料粘合到一起的基体材料。在铺层(直到基体材料的固结和/或凝固、固化等之前的时刻为止进行准备)期间，在包括纤维(例如，预浸料或半浸料)的层中或者在包括纤维的层之间不需要包含基体材料。然而，基体材料应该在发生凝固之后形成连续的基体。合适的基体材料可以选自(但不限于)基于不饱和聚酯、聚氨酯、聚乙烯酯、环氧树脂的树脂，允许成型具有复杂几何结构的成形预制件。
应当领会的是，可以控制固化步骤以提供期望的机械特性，包括刚度和可压缩性。可以设计成形预制件的机械特性以适合特定的应用。这些特性可以通过选择形成成形预制件的组分材料、基体材料、注入或包含在其中的基体材料的量以及固化方案(固化时间，温度，物体是否完全固化)来改变。在某些情况下，期望在成形预制件完全固化之前停止固化过程，以便产生当用于复合轮的面部部分的铺层时有助于后续铺层材料的粘附的表面特性。
有利地，成形预制件的表面优选地被设计成粘附到用于形成复合轮的其余材料和结构上。在实施例中，成形预制件的表面被构造成有助于碳纤维或包括碳纤维的材料的粘附。如上所述，成形预制件的表面优选地具有粗糙度为至少Ra＝0.2μm的粗糙表面。粗糙表面可以通过任何合适的方式形成。在一些实施例中，粗糙表面包括化学蚀刻的表面、机械磨蚀的表面或机械特征化的表面。
成形预制件的表面特性可以通过改变成形预制件的固化特性和方案来修改。在一些实施例中，成形预制件包括不完整的或未完全固化的预制件。然而，同样必须领会的是，成形预制件被固化和以其它方式进行处理以提供选择的可压缩性，该选择的可压缩性可以在后续的纤维铺层和成型加工步骤中提供最小体积变化。填充材料和树脂优选地可在固化之前被注入到模具中。
成形预制件通常形成有设计的形状和几何结构，该形状和几何结构为形成所需复合轮的辐条部分的几何结构(在一些情况下是复杂的几何结构)提供了基础。复合轮的辐条或辐条部分通常沿着从复合轮的中心轴线径向延伸的中心线延伸。成形预制件遵循该形状，并且通常形成被构造成沿着从复合轮的中心轴线径向延伸的中心线延伸的长形主体。
复合轮的辐条部分可以具有任何合适的构造。在实施例中，辐条部分包括通常长方体形或矩形的盒形主体。该主体优选地包括至少两个臂，该至少两个臂从长形主体的一端沿横向向外延伸，优选地具有被构造成与构成复合轮的轮辋部分的贴近或邻近表面的轮廓和形状互补的端表面。该主体还优选地包括至少一个L形端部，该L形端部从长形主体的一端沿轴向向外延伸，优选地具有被构造成与构成复合轮的轮辋部分的贴近或邻近表面的轮廓和形状互补的端表面。
成形预制件可以另外地包括被设计成有助于复合轮的面部部分的后续形成和铺层的多个特征。这些特征包括(但不限于)：
纤维帘布层保持结构；
以可视的方式表示帘布层边缘应该位于的位置的引导线；或者
用于优化成形预制件的处理的保持/操纵结构。
本发明在第二方面提供一种形成复合纤维轮的面部部分的方法，包括：
将根据前述权利要求中任一项所述的成形预制件定位在复合轮的面部部分的纤维铺层的辐条部分中的如下位置：该位置适于围绕复合轮的面部部分的中心轴线平衡质量添加物；以及
围绕成形预制件铺设复合纤维元件，从而形成复合纤维轮的辐条部分的预成型结构。
成形预制件可以放置在复合纤维的面部部分铺层的一个或多个辐条部分中的任何位置，该任何位置适于围绕复合轮的面部部分的中心轴线平衡质量添加物。通常，该位置将是与质量添加物的位置大致在径向上相反的位置。然而，在一些实施例中，成形预制件可以被设计成定位在围绕中心轴线与质量添加物成一直线的相同侧。例如，在该质量添加物包括阀，诸如TPMS阀的情况下，成形预制件位于与复合轮上的阀位置大致径向上相反地定位的辐条部分中。
优选地，成形预制件、面部部分的纤维铺层的纤维和纤维元件被注入基体材料和/或用基体材料浸渍，然后进行固化、凝固等。因此，面部部分优选地进一步包括包围纤维铺层且包含纤维及纤维元件的基体材料。可以使用任何合适的基体材料。在一些实施例中，使用树脂。树脂优选地基于不饱和聚酯、聚氨酯、聚乙烯酯、环氧树脂、热塑性塑料、类似化合物或它们的组合。在优选实施例中，树脂是基于环氧树脂的。在其它实施例中，基体材料包括金属基体，凝固时与纤维形成复合金属基体。金属基体材料优选地选自铝、镁、钛、铁以及它们的组合、合金混合物。一旦成型并形成为复合轮，面部部分就包括诸如树脂、金属和纤维之类的基体材料。
面部部分的纤维铺层优选地被注入可固化基体材料和/或用可固化基体材料浸渍，然后进行固化和/或凝固。因此，该方法优选地进一步包括以下步骤：
提供与面部部分的预成型结构接触的基体材料；以及
使面部部分固化。
优选地，将成形预制件的表面激活，以使得当注入和/或浸渍基体材料时该表面能够与周围的材料粘合。激活通常是表面标记过程，例如，这可以通过化学蚀刻、机械磨蚀等来实现。
成形预制件优选地与复合轮一体地形成。此外，复合轮优选地形成为一体式主体。这通常涉及同时注入和/或浸渍基体材料，然后使复合轮的每个部分固化、凝固等。在这样的实施例中，轮辋部分和面部部分中的每一个优选地在准备连接部时至少部分未固化。连接部优选地与复合轮一体地形成。在这样的实施例中，方法进一步包括以下步骤：
同时提供与轮的轮辋部分和面部部分中的每一个接触的基体材料；以及
使轮的轮辋部分和面部部分同时固化。
应当领会的是，基体材料和相关联的零件(诸如面部部分、轮辋部分、一体的复合轮或类似物)的固化包含固化、凝固、干燥或类似过程。
在基体材料包括树脂的情况下，多种树脂输送系统可以与第二方面的方法一起使用。在一些实施例中，树脂的至少一部分由树脂灌注和/或树脂传递成型和/或真空辅助树脂传递成型来提供。
复合轮的面部部分的纤维铺层的纤维和纤维元件优选地包括碳纤维纤维。然而，同样应当领会的是，在本发明中可以使用各种各样的纤维，包括但不限于选自由以下各项构成的组的纤维：碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、合成纤维(诸如丙烯酸、聚酯、PAN、PET、PE、PP或PBO纤维等)、生物纤维(诸如大麻、黄麻、纤维素纤维等)、矿物纤维(例如，岩棉)等)、金属纤维(例如，钢、铝、黄铜、红铜等)、硼纤维或它们的任何组合。在优选实施例中，纤维包括碳纤维。可以在过渡区域中以任何期望的取向提供纤维，例如单向、双轴或随机或这些的组合。然而，纤维优选地取向为减小复合构件之间的应力以及增强最终结构的在使用期间将承受较高应力的区域。在过渡区域内的包含纤维的所有层中，纤维的取向可以是相同的或者可以是不同的。例如，如果应力分析建议多轴纤维取向，则一层或多层纤维可以以不同于其它层的另一种方式取向。然而，在其它实施例中，纤维可以在所有纤维层中基本上以相同的方式取向。
纤维元件可以以任何合适的形式来提供，包括预浸料、半浸料、织造或非织造织物、垫子、预制件、预固结的预制件、独立的或成组的纤维、丝束、丝束浸料等。在实施例中，纤维元件被提供为至少一个织物片，优选地为多轴向织物。在铺层(直到基体材料的固结和/或凝固、固化等之前的时刻为止进行准备)期间，在包括纤维(例如，预浸料或半浸料)的层中或者在包括纤维的层之间不需要包含基体材料。然而，基体材料应该在发生凝固之后形成连续的基体。
面部部分可以由包括本发明的成形预制件的具有期望形状和纤维取向的定制纤维预制件形成。定制纤维预制件被形成为具有期望的形状和纤维取向。应理解的是，预制件是包括纤维的复合材料。在某些情况下，预制件还可以包括诸如树脂之类的未固化的基体材料。一些预制件可以基本上包括干燥的纤维，而没有基体材料。可以使用粘合剂，以帮助在注入基体材料之前将帘布层保持在一起。
本发明的第三方面提供一种复合轮，其包括根据本发明的第一方面的成形预制件。在一些实施例中，该复合轮围绕中心轮轴线形成。
本发明的进一步的方面提供了一种用于复合轮的辐条部分的成形预制件部件，该成形预制件部件包括：
长形主体，其被构造成位于复合轮的辐条中，
其中，成形预制件部件由固化的复合纤维材料形成，该固化的复合纤维材料在静水压力为50巴且温度为60℃至150℃的成型条件下的可压缩性小于按体积计的2％，
并且其中，固化的复合纤维材料的密度被选择成在0.3g/cm3至3g/cm3之间，并且优选地为从0.4g/cm3至2g/cm3。
在一些实施例中，固化的复合纤维材料的密度被选择成在0.3g/cm3至2g/cm3之间，并且更优选地为从0.4g/cm3至1.8g/cm3。在一些实施例中，成形预制件的密度为从0.5g/cm3至1.5g/cm3。在一些实施例中，成形预制件的密度为从0.4g/cm3至1.2g/cm3。在一些实施例中，成形预制件的密度为从0.8g/cm3至1.6g/cm3。在一些实施例中，成形预制件的密度为从0.4g/cm3至1.5g/cm3。在一些实施例中，成形预制件的密度为从1.0g/cm3至1.8g/cm3。在一些实施例中，成形预制件的密度为从0.4g/cm3至1.0g/cm3。
应当领会的是，本发明的该进一步方面可以结合以上关于本发明的第一方面讨论的所有特征。
本发明优选地提供一种用于装配到诸如汽车、卡车、飞机、公共汽车等的交通工具的碳纤维轮的辐条部分的纤维铺层中的成形预制插入件。成形预制插入件也可以用作用于形成复合轮的辐条部分的增强纤维铺层辅助。
附图说明
现在将参考示出了本发明特定优选实施例的附图的各图来描述本发明，其中：
图1是根据本发明一个实施例的复合轮的透视图，该复合轮在其面部部分与轮辋部分之间包括连接部。
图2是图1所示的复合轮的轮辋到面部连接区域的更详细的视图。
图3提供了图1和图2所示的复合轮的正视截面图。
图4提供了根据本发明实施例的成形预制件的等距俯视图。
具体实施方式
首先参见图1，示出了复合轮100的透视图，该复合轮100已经形成并且一体地包括本发明的成形预制件200A。本申请的申请人已经开发出所示复合轮100，作为形成为一件式主体的复合轮。在国际专利公开WO2010/024495A1中描述了制造复合轮100的一般过程，该国际专利公开的内容应理解为通过该引用并入本文。
所示复合轮100包括两个主要部分：
A).轮辋部分102，其包括环形结构，轮胎(未示出)被安装到该环形结构上；以及
B).面部部分104，其包括圆形轮毂106和一系列辐条108。轮毂106包括中心孔107，并且还可以包括多个紧固孔，该多个紧固孔被构造成接纳用于将轮固定至交通工具轮架(未示出)上的紧固螺栓(未示出)或者具有在轮毂106中的相关联的孔的中心锁定轮紧固构造(同样未示出)。辐条108包括长形臂，该长形臂在一端连接至轮毂106并且在另一端连接至轮辋部分102。
如国际专利公开WO2010/024495A1中所述，这样的一件式复合轮100的制造需要使用独立的轮辋部分模具(未示出)和面部部分模具(未示出)。在使用中，通过铺设第一组纤维(典型地体现为安置在轮辋部分模具中的增强织物)来形成轮辋部分102，并且通过单独地铺设第二组纤维(典型地体现为安置在面部部分模具中的增强织物)来形成面部部分104。轮辋部分模具包括内部桶形模具和外部圆筒形模具。然后，在连接点110处将独立的部分互连的状态下，将来自轮辋部分模具和面部部分模具的增强织物在组合模具中组装到一起。然后进行最终的成型过程，在该成型过程中，将诸如树脂之类的基体材料注入和/或灌入整体轮形式的增强件中，以生产出成型的单件式轮100。
面部部分104的形状和构造可以通过在面部部分模具中的铺层来形成。可以在面部模具的各个部分中使用成形插入件，以协助形成面部部分的特征。一个实例是本申请的申请人的共同未决的专利申请(要求临时专利申请No.2017903324的优先权)，该申请教导了使用用于协助形成复合轮100的轮毂部分106的成形预制件。此外，事先已借助于整体在图2中示出的成形泡沫插入件200构造了复合轮100的辐条部分108。该泡沫插入件200由诸如聚氨酯泡沫、聚甲基丙烯酰胺、复合(syntactic)材料等的致密泡沫材料构成，并且在面部部分的铺层之前被成型为期望的辐条形状。可以在辐条中使用泡沫插入件，因为通过对纤维铺层和这些铺层中的纤维取向进行设计，可以使轮毂部分106与轮辋部分102之间的载荷传递经过辐条108的壁。因此，泡沫插入件用作轻质芯部填充材料，可以围绕该材料形成纤维铺层。
本发明的成形预制件200A(图2、图3和图4)被设计为传统泡沫辐条插入件200的直接替代品。因此，以这种方式，在使用该新的成形预制件时的车轮制造中无需特别的考虑，因为它变成了现有制造工艺中的传统泡沫芯部插入件的直接替代品。就像传统泡沫插入件一样，该复合成形预制件200有助于铺层，其中该复合成形预制件200位于模具中的辐条部分108中并且围绕预制件200形成铺层。
应当领会的是，复合轮100的辐条108中的一个或多个可以包括成形预制件200A。在一些实施例中，仅所选数量(通常为一个或两个)的辐条部分108包括成形预制件200A。其余辐条包括传统的泡沫插入件。在一些实施例中，所有辐条都包括成形预制件200A。在这些实施例中，可以针对每个辐条的特定要求设计和定制每个成形预制件200A的组分并因此设计和定制密度。然后可以通过辐条部分108的密度设计来平衡复合轮100。然而，应当理解的是，可以混合并匹配多个泡沫插入件200和成形预制件200A，以适合特定的应用和/或经济性。
在图3所示的优选实施例中，复合轮100的单个辐条108A可以包括成形预制件200A。其余的辐条包括传统的泡沫插入件200。该辐条大体位于与复合轮100上的TPMS阀300安装位置沿径向相反的位置处。如下面将更详细地解释的，然后可以设计成形预制件200A的密度，以便为装配到该复合轮100上的TPMS阀300提供抗衡物。
然而，虽然成形预制件200A在图2和图3中被示出为占据辐条108A的整个芯部容积，但在其它实施例中，出于抗衡功能可以仅占据辐条108A的芯部容积的一部分。在成形预制件部件占据辐条的容积的一部分的情况下，可以与本发明结合地使用另一预制件(例如，泡沫部件)，以填满该容积。
图3和图4示出了用于诸如图1和图2所示的复合轮100的面部部分104的铺层和形成的成形预制件插入件200A的一个实例。所示成形预制件200A用于提供该面部部分104的辐条108连接部的形状和构造。因此，所示成形预制件200A包括在复合轮100的轮毂106与轮辋102之间延伸的长形主体215。成形预制件200A具有大致长方体形或矩形的盒形主体，该盒形主体限定了在轮毂106与轮辋102之间延伸的轴。轮毂端220包括两个臂222，这两个臂222从该端220沿横向向外延伸，以形成用于与轮毂106的外侧面接合的T形连接部分。轮毂106具有大致圆形的外部构造。因此，这些臂222和端表面具有与轮毂106的该外侧面的圆周曲线基本上匹配的弯曲的外侧面223。轮辋端225包括轴向凸缘/腿部227，该轴向凸缘/腿部227向下(相对于图4中所示的成形预制件200A的取向)延伸，以形成L形端部。凸缘227被构造成沿着轮辋102朝向复合轮100的安装侧或内侧111(图1)延伸。轮辋端225的端表面的外侧面226的轮廓形成为与轮辋102的该外侧面的曲线基本上匹配。
尽管如此，应当领会的是，成形预制件200的确切的几何构造取决于复合轮200的轮毂106的预期构造以及辐条部分108的预期形状和构造。例如，辐条108的数量可以变化，从而影响每个辐条部分108的形状和尺寸。每个辐条部分108的期望的构造可以出于美感的目的而变化，并且可以包含有期望的图案、标记和/或几何形状，例如，期望的复杂几何形状。
虽然未示出，但是成形预制件200可以被成形/构造成包括多个附加特征，这些附加特征被设计用于协助复合轮的面部部分的后续的形成和铺层。这些特征包括(但不限于)：纤维帘布层保持结构，诸如台阶、凹部、狭槽等；以可视的方式表示帘布层边缘应该位于的位置的引导线；或者用于优化成形预制件的处理的保持/操纵结构，诸如凹部、凸缘、孔、肋、钩、突出部等。
成形预制件200被设计成具有定制的密度，该定制的密度被选择成抗衡该复合轮100的质量添加物。一个具体的实例是作为用于装配到复合轮100上的TPMS阀300(图1)的抗衡物。
为了充当添加的质量的抗衡物，必须确定由质量添加物产生的质量和力矩失衡(围绕复合轮100的中心X-X的力矩和质量平衡)。然后，将成形预制件200设计成定位在抗衡质量添加物的质量和力矩的位置处，例如，定位在围绕复合轮100的面部部分104的中心轴线X-X与质量添加物的位置基本上沿径向相反的位置处。然后，成形预制件200的质量以及因此密度被定制，以便为成形预制件的位置提供围绕中心轴线X-X相对于质量添加物的正确的抗衡质量。成形预制件200的密度可以通过成形预制件200的填充组分的材料选择来改变(下文中讨论)。
成形预制件200由固化的复合纤维材料形成，该固化的复合纤维材料在静水压力为50巴、工艺温度为60℃至150℃、优选地为60℃至140℃的成型条件下的可压缩性为小于按体积计的2％，优选小于按体积计的1％。关于固化，应理解的是，固化的复合纤维材料已经经历了至少部分固化过程，以使该复合纤维材料中的可固化基体材料(诸如树脂)硬化或固化。固化的复合纤维材料为预制件提供了结构刚性和/或坚固性，从而提供了有限的可压缩性，以使得能够在复合轮的面部部分的铺层与成型期间提供适当的体积和最小体积变化。
虽然不希望受到任何一种理论的限制，但成形预制件200被设计为提供可以用于复合轮100的铺层和固化过程的芯部材料。成形预制件的机械和材料特性还被选择成最大程度地减小当形成复合轮时由于在铺层、固化和固化后过程中的材料不相容性和体积变化而造成的结构载荷和应力。
成形预制件200的机械特性被设计成获得最佳的机械和材料性能。在主体的厚度方向上没有足够拉伸模量的成形预制件200将不能有效地将凸缘到侧壁的连接部卸载，因此具有很小的结构价值。而在主体的厚度方向上具有过量拉伸模量的成形预制件200将会在凸缘试图与成形预制件200分离时导致凸缘中过量的厚度方向应力(through thicknessstress)，并且在凸缘本身内或在凸缘与成形预制件200之间的连接部处造成破坏。适当设计的成形预制件200会将凸缘到侧壁的连接部卸载，而不会在凸缘中产生过量的厚度方向应力。
可以使用任何数量的不同复合纤维材料，这些材料包括可固化的基体材料或者可以被可固化的基体材料约束，例如树脂，以形成具有适于对复合轮100的质量添加物进行抗衡的选定或期望密度的固化的复合纤维材料。密度变化可以通过精心选择成形预制件200的组分来实现。在一些实施例中，成形预制件由树脂(纯树脂)形成或者基本上仅由树脂形成。在实施例中，成形预制件由以下至少一种形成：定制的纤维植入帘布层或预制件；一层或多层单纤维定向帘布层(单向的)；一层或多层多向纤维帘布层(例如，缝合的非卷曲织物)；或纤维贴片植入(FPP)预制件，例如CEVOTECH技术；非织造各向同性或各向异性纤维层，例如RECATEX再生碳纤维非织造布；各向同性纤维排列；填充物；玻璃微球；疏水性气相法二氧化硅；环氧树脂/硬化剂；酚醛树脂；磨碎的碳纤维；粉碎的碳纤维(例如，切碎或割碎的碳纤维)，或者它们的组合。
在优选形式中，成形预制件部件由以下材料形成：
(i)树脂、磨碎的碳纤维或粉碎的碳纤维和中空玻璃微球的混合物。
(ii)树脂和磨碎的碳纤维的混合物。
(iii)树脂和粉碎的碳纤维(优选地为切碎的碳纤维)的混合物。
应当领会的是，树脂还包括一定量的硬化剂。
(i)和(ii)中的每一个可以可选地包括1wt％至5wt％、优选1wt％至2wt％的疏水性气相法二氧化硅。
磨碎的碳纤维具有小于500μm长、优选地小于100μm的长度。例如，可以使用长度为100μm的磨碎的碳纤维，诸如CarbisoTMMF。然而，应当领会的是，任何品牌的磨碎的碳纤维都是合适的。可以使用类似长度的其它纤维类型。
在其它实施例中，可以使用粉碎的碳纤维，例如，切碎的碳纤维。该粉碎的碳纤维可以具有小于20mm、优选地小于15mm、更优选地在1mm至15mm之间的长度。例如，可以使用长度约为12mm的粉碎的碳纤维。可以使用类似长度的其它纤维类型。
下列表1中作为选项A至F提供了一种优选的材料(比率是按质量份计的)：
表1：示例性成形预制件组分
更详细地，选项C可以包括：
3.75份的环氧树脂；
1份100μm长的磨碎的碳纤维；以及
0.56份的中空玻璃微球。
更详细地，选项D可以包括：
2份的环氧树脂和硬化剂；以及
1份12mm长的切碎的碳纤维。
上述选项中的每一项都可以可选地包括1wt％至5wt％、优选为1wt％至2wt％的疏水性气相法二氧化硅。应当领会的是，选项A至F中提供的那些混合比率的替代比率也可以为成形预制件提供令人满意的组分和定制密度。因此，表中所示的比率可以改变，以更改成形预制件的密度从而提供期望的质量，由此为特定应用定制预制件的密度和质量。
上述组分中所用的微球包括可得自3M先进材料部门的3MS28HS玻璃泡。这些玻璃泡包括由苏打-石灰-硼酸盐硅酸盐玻璃制成的平均直径为30μm、压溃强度(按体积计90％的残存率)为3000psi并且真密度为0.28g/cc的具有薄壁的中空球。然而，应当领会的是，也可以使用其它类似的微球。例如，可以使用替代的中空微球，诸如目标压溃强度为250psi并且真密度为0.125g/cc的3M K1泡，或者压溃强度为28000psi并且真密度为0.60g/cc的3MIM30K(或类似物)。表2中提供了可以使用的可能的3M微球的选择：
表2：本发明也可以使用的3M中空玻璃微球(玻璃泡)：
在示例性实施例中，成形预制件部件由比率(质量份)为3.75:1:0.56的混合树脂:磨碎的碳纤维:中空玻璃微球的混合物形成。
在所示实施例中，复合轮100的固化的复合纤维材料中的纤维包括碳纤维。然而，应当领会的是，本发明中可以使用各种各样的纤维，包括但不限于选自由以下各项构成的组的纤维：碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、合成纤维(诸如丙烯酸、聚酯、PAN、PET、PE、PP或PBO纤维等)、生物纤维(诸如大麻、黄麻、纤维素纤维等)、矿物纤维(例如岩棉等)、金属纤维(例如钢、铝、黄铜、红铜等)、硼纤维或它们的任何组合。
应当领会的是，成形预制件200的热膨胀特性被设计成与复合轮(成形预制件200构造成被包括在该复合轮中)的面部部分的整个复合材料的热特性类似并且优选地基本上匹配。使热膨胀特性匹配避免了零件(成形预制件以及在固化后过程中的周围层叠材料)的诸如脱层之类的损坏。
在成型过程中邻接成形预制件形成的复合材料(通常为碳纤维层叠体)必须粘附到成形预制件上。成形预制件的材料类型必须能够实现这一点，例如，成形预制件可以使用环氧树脂，但通常不应该使用聚丙烯。在成形预制件的成型之后，并且在成形预制件的铺层之前，必须激活成形预制件的表面，以使其能够与后续的注入操作(该操作可以通过化学蚀刻、机械磨蚀等方法实现)相结合。
关注的成形预制件200的其它机械特性包括：
·密度–其优选地在0.3g/cm3至3g/cm3之间，并且更优选在0.3g/cm3至2g/cm3之间，并且更优选地为从0.4g/cm3到1.8g/cm3。在一些实施例中，成形预制件的密度为从0.5g/cm3到1.5g/cm3；
·拉伸强度–其优选地在20MPa至80MPa之间，更优选地为从20MPa到60MPa；
·刚度–其优选地为从1.5GPa到30GPa，更优选地为从5GPa到30GPa，更优选地为从8GPa到30GPa，又更优选地为从10GPa到25GPa。在一些实施例中，刚度为从1.5GPa到10GPa。在其它实施例中，刚度为从8GPa到25GPa。
然而，应当领会的是，这些特性可以根据具体的复合轮的材料、车轮构造和期望的特性而变化。
所示成形预制件200是通过标准复合成型工艺形成的。在该工艺中，计量出表1中所述的优选的材料组分并进行混合，然后注入密闭的已加热的模具中。模具处于120℃并且一旦被填满，就将模具在120℃下保持10分钟，以使树脂固化。然而，应当领会的是，根据期望的工艺参数，可以使用其它工艺温度。然后将形成的成形预制件脱模并移至表面准备步骤。协同成形模具具有被成形为提供成形预制件200的期望的形状和构造的模腔。合适的基体材料可以选自(但不限于)基于不饱和聚酯、聚氨酯、聚乙烯酯、环氧树脂、热塑性塑料以及它们的组合的树脂。
可以控制固化步骤以提供期望的机械特性，包括刚度、表面特性和可压缩性。因此，可以设计成形预制件200的机械特性以适合特定的应用。然而，必须领会的是，成形预制件200被固化和以其它方式进行处理以提供选择的可压缩性，该可压缩性在形成复合轮200的面部部分104的后续纤维铺层与成型处理步骤中提供了最小体积变化。
如上所述，固化的成形预制件200被用作复合轮100的面部部分104的铺层辅助件或铺层中的插入件。在该过程中，将成形预制件200定位在面部部分模具的纤维铺层的辐条部分108中；并且围绕成形预制件200铺设面部部分104的复合纤维元件，从而形成复合纤维轮的面部部分的预成型结构。
同样，面部部分铺层的纤维元件可以以任何合适的形式来提供，包括预浸料、半浸料、织造或非织造织物、垫子、预制件、预固结的预制件、独立的或成组的纤维、丝束、丝束浸料等。在铺层期间，在包括纤维的层中或在包括纤维的层之间不需要包含诸如树脂之类的基体材料。然而，基体材料应该在固化后形成连续的基体。
所示复合轮100(图1和图2)预期形成为一体式主体。这涉及将基体材料(在示例性实施例中为树脂)同时注入和/或浸渍到包括轮辋部分102和面部部分104的所有零件中，然后使复合轮100的每个部分固化。所使用的树脂优选地为基于环氧树脂的。然而，应当理解的是，可以使用任何合适的树脂，例如，不饱和聚酯、聚氨酯、聚乙烯酯、环氧树脂、热塑性塑料、类似的化合物或它们的组合。可以使用多种树脂输送系统，包括但不限于树脂灌注和/或树脂传递成型和/或真空辅助树脂传递成型。
在构造图1和图2所示的复合轮时，该轮包括三个主要模具面。首先是相对于轮的旋转轴线X-X大体上沿径向取向的面部模具。其次是形成轮的内侧面140(图2)的内部桶形模具面。该内部桶形模具面包括：前侧面，其形成相对于轮的旋转轴线X-X沿径向取向的面部部分的后模具壁；以及侧壁，其形成轮辋部分的后模具壁且与轮的旋转轴线X-X沿径向对齐。第三是与轮的旋转轴线X-X基本上沿轴向对齐的轮辋模具。
在使用中，用增强件铺设轮辋部分102和面部部分104，然后用增强件铺设轮辋部分102与面部部分104之间的连接部。在形成连接部之后，将树脂注入和/或浸渍到轮100的轮辋部分102、面部部分104中的每一个的增强件中，然后允许进行固化。
本领域技术人员将领会的是，本文描述的发明除了具体描述的那些实施例之外，还可以进行变化和修改。应理解的是，本发明包括落入本发明的精神和范围内的所有这样的变化和修改。
在本说明书(包括权利要求书)中使用术语“包括”、“包含”、“包括有”或“包括了”时，它们应被解释为规定了所述特征、整数、步骤或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、部件或其组合的存在。

Claims (29)

1.一种复合轮，所述复合轮包括：
辐条部分；
用于所述辐条部分的成形预制件部件；以及质量添加物，
其中，所述成形预制件部件包括：
长形主体，其被构造为位于复合轮的辐条中，
并且其中，所述成形预制件部件由固化的复合纤维材料形成，所述固化的复合纤维材料在静水压力为50巴且温度为60℃至150℃的成型条件下的可压缩性小于按体积计的2％，
并且其中，所述固化的复合纤维材料的密度被选择为形成所述复合轮的质量添加物的抗衡质量。
2.根据权利要求1所述的复合轮，其中，所述质量添加物包括阀，或者轮胎压力监测阀。
3.根据权利要求1或2所述的复合轮，其中，在静水压力为50巴的成型条件下的所述成形预制件部件的可压缩性小于按体积计的1％。
4.根据权利要求1、2或3所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件的密度在0.3g/cm3至3g/cm3之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件具有以下各项中的至少一项：
·在20MPa至80MPa之间的拉伸强度；或者
·从1.5GPa到30GPa的刚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件的表面具有粗糙度为至少Ra＝0.2μm的粗糙表面。
7.根据权利要求6所述的复合轮，其中，所述粗糙表面包括化学蚀刻的表面或者机械磨蚀的表面。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件由以下材料形成：至少一层非织造各向同性或各向异性纤维；各向同性纤维排列；正交异性纤维排列；填充物；玻璃微球；陶瓷微球；硫酸钡；疏水性气相法二氧化硅；环氧树脂/硬化剂；酚醛树脂；磨碎的碳纤维；粉碎的碳纤维；或者它们的组合。
9.根据权利要求8所述的复合轮，其中，所述玻璃微球包括中空微球。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件由以下材料形成：
(i)树脂、磨碎的碳纤维和中空玻璃微球的混合物；
(ii)树脂、粉碎的碳纤维和中空玻璃微球的混合物；
(iii)树脂和中空玻璃微球的混合物；
(iv)树脂和磨碎的碳纤维的混合物；
(v)树脂和粉碎的碳纤维的混合物；
(vi)树脂、磨碎的碳纤维和实心陶瓷微球的混合物；
(vii)树脂、粉碎的碳纤维和实心陶瓷微球的混合物；
(viii)树脂和实心陶瓷微球的混合物；或者
(ix)基本上仅树脂。
11.根据权利要求10所述的复合轮，其中，所述树脂包括树脂和树脂硬化剂的混合物。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件进一步包括1wt％至5wt％的疏水性气相法二氧化硅。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的复合轮，其中，所述磨碎的碳纤维的长度小于500μm。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的复合轮，进一步包括包围所述成形预制件部件的构成部件的能固化的基体材料。
15.根据权利要求14所述的复合轮，其中，所述基体材料包括基于不饱和聚酯、聚氨酯、聚乙烯酯、环氧树脂、热塑性塑料或它们的组合的树脂。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件具有热特性，所述热特性被设计成基本上匹配复合轮的面部部分的整个复合材料的热特性，所述成形预制件构造成被包括在所述复合轮中。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件包括不完整的或未完全固化的预制件。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件包括大致长方体形的主体。
19.根据权利要求18所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件包括从所述长形主体的一端沿横向向外延伸的至少两个臂。
20.根据权利要求18或19所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件包括从所述长形主体的一端沿轴向向外延伸的至少一个L形端部。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件部件包括以下特征中的至少一项：
纤维帘布层保持结构；
以可视的方式表示帘布层边缘应该位于的位置的引导线；或者
用于优化所述成形预制件部件的处理的保持/操纵结构。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的复合轮，其中，所述成形预制件与所述复合轮一体地形成。
23.一种形成复合纤维轮的面部部分的方法，包括：
将成形预制件部件定位在复合轮的面部部分的纤维铺层的辐条部分中的如下位置：所述位置适于围绕所述复合轮的所述面部部分的中心轴线平衡质量添加物；以及
围绕所述成形预制件部件铺设复合纤维元件，从而形成复合纤维轮的辐条部分的预成型结构，
其中，所述成形预制件部件是长形主体，由固化的复合纤维材料形成，所述固化的复合纤维材料在静水压力为50巴且温度为60℃至150℃的成型条件下的可压缩性小于按体积计的2％。
24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括以下步骤：
提供与所述面部部分的预成型结构接触的基体材料；以及
使所述面部部分固化。
25.根据权利要求23或24所述的方法，其中，所述方法进一步包括以下步骤：
同时提供与轮的轮辋部分和面部部分中的每一个接触的基体材料；以及
使轮的轮辋部分和面部部分同时固化。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的方法，其中，所述复合纤维轮的面部部分的纤维铺层的纤维元件包括碳纤维。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的方法，其中，所述纤维元件被提供为以下各项中的至少一项：预浸料、半浸料、织造或非织造织物、垫子、预制件、预固结的预制件、独立的或成组的纤维、丝束、丝束浸料。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的方法，其中，所述纤维元件被提供为至少一个织物片，优选地为多轴向织物。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的方法，包括根据权利要求1至22中任一项所述的复合纤维轮。
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