KR20160005040A - 복합 휠용 페이스-림 결합부 - Google Patents

복합 휠용 페이스-림 결합부 Download PDF

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KR20160005040A
KR20160005040A KR1020157032171A KR20157032171A KR20160005040A KR 20160005040 A KR20160005040 A KR 20160005040A KR 1020157032171 A KR1020157032171 A KR 1020157032171A KR 20157032171 A KR20157032171 A KR 20157032171A KR 20160005040 A KR20160005040 A KR 20160005040A
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composite wheel
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매튜 에드워드 딩글
애슐리 제임스 덴메드
마이클 실콕
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카본 레볼루션 피티와이 엘티디
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Abstract

복합 휠(100)의 림부(102)와 페이스부(104) 사이의 결합부(110)가 개시된다. 림부(102)는 섬유들(122)의 제1 세트를 포함한다. 페이스부(104)는 섬유들(124)의 제2 세트를 포함한다. 결합부(110)는 섬유들(122)의 제1 세트와 섬유들(124)의 제2 세트가 계층화된 구조로 배열되는 전이 구역(120)을 포함한다. 층 구조의 각 층(125A, 125B, 및 125C)은 섬유들(122)의 제1 세트와 제1 결합단(128)의 배열을 포함하는 제1 섹션(127), 및 섬유들(124)의 제2 세트와 제2 결합단(130)의 배열을 포함하는 제2 섹션(129)을 포함한다. 제1 결합단(128)은 층 조인트(132A, 132B, 및 132C)를 형성하는 제2 결합단(130)에 인접하거나 접하여 배열된다. 각 인접층(125A, 125B, 및 125C)의 층 조인트(132A, 132B, 및 132C)는 단차 구성으로 이격된다.

Description

복합 휠용 페이스-림 결합부{FACE TO RIM CONNECTION FOR A COMPOSITE WHEEL}
본 발명은 일반적으로, 복합 휠의 페이스부(face portion)와 림부(rim portion) 사이의 결합부에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 차량 또는 비행기용 복합 탄소 섬유 휠에 적용 가능하고, 이하, 예시적인 애플리케이션에 관련하여 본 발명을 간편하게 개시할 것이다. 그러나, 본 발명이 이러한 애플리케이션에 제한되지 않고 각종의 휠의 페이스부와 림부를 결합하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명에 대한 배경기술의 하기의 논의는 본 발명의 이해를 촉진시키기 위해 의도되는 것이다 그러나, 언급되는 임의의 재료가 본 출원의 우선일에 공개되었거나, 공지되었거나, 공공연한 일반적인 지식의 일부이었다는 것을 이러한 논의가 인정하거나 승인하는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.
복합 휠은 일반적으로, 2개의 메인 섹션들, 즉, 림부와 페이스부를 포함한다. 림부는 타이어를 수용하고 장착하도록 구성된 환형의 구조를 구비한다. 페이스부는 휠을 차량에 고정하기 위해 사용되는 허브 및 허브와 림 사이에서 연장하고 허브와 림을 상호연결하는 일련의 스포크 또는 디스크와 같은 결합 구조를 포함한다. 측방, 수직, 및 비틀림 하중들이 타이어를 통해 휠의 림부에 전달되어, 결합 구조에서 휨 및 비틀림 응력들을 생성한다.
출원인은 예를 들어, 국제 특허 공개 번호 WO2010/024495A1에 기재되어 있는 일체형(one-piece) 복합 휠을 생산하였다. 일체형 복합 휠의 생산은 일반적으로, 개별 림부 몰드와 연관된 보강부(reinforcement) 및 페이스부 몰드와 연관된 보강부의 사용을 필요로 한다. 그 후, 개별 림 및 페이스 몰드부들은 최종 몰딩 공정에서 상호 연결되고, 이는 전체 복합 휠이 일체로 형성되게 한다. 림부와 페이스부 사이의 강성의 견고한 결합부, 특히, 스포크들과 림 사이의 결합부는 강성 및 강도를 갖는 기계적으로 효율적인 구조를 제공하고 또한 타이어와 도로 사이에서 생성된 하중들을 림과 스포크들을 통해 효율적으로 전달하기 위해 필요하다.
복합 휠들의 림부와 페이스부 구조들 사이의 이전에 제안된 결합부들은 결합 구조와 림을 상호 연결하기 위해 볼트로 고정된 결합부 또는 접착제 접합부를 사용하였다. 그러나, 결합부의 이러한 형태들은 휠에 상당한 중량을 부가할 수 있고, 휠 구조 및 구성에서 응력점들을 제공할 수 있는 이음 구조들을 필요로 할 수 있고, 휠의 인접하는 부위들 사이에서 약한 접합을 형성할 수 있다. 출원인은 다수의 이들 타입의 결합부들이 정상의 도로 조건하에서 테스트될 때 기계적 고장의 원인이었다는 것을 인지하였다.
따라서, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이에 개선되거나 대안의 결합부를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하는 것이다.
본 발명은 제1 양태에서, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부를 제공한다. 림부는 섬유들의 제1 세트를 포함한다. 페이스부는 섬유들의 제2 세트를 포함한다. 결합부는 섬유들의 제1 세트와 섬유들의 제2 세트가 계층화된 구조로 배열되는 전이 구역(transition zone)을 포함한다. 층 구조의 각 층은 섬유들의 제1 세트와 제1 결합단(connection end)의 배열을 포함하는 제1 섹션, 및 섬유들의 제2 세트와 제2 결합단의 배열을 포함하는 제2 섹션을 포함한다. 제1 결합단은 층 조인트를 형성하는 제2 결합단에 인접하거나 접하여 배열된다. 각 인접층의 층 조인트는 단차 구성으로 이격된다.
따라서, 본 발명은 림부와 페이스부 각각으로부터의 섬유들이 층 조인트에서 전이 구역에서 합쳐지는 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부를 제공한다. 인접층들의 층 조인트는 조인트 구조를 강화하기 위해 단차 구성으로 이격된다. 이러한 단차 구성은 중간층의 층 조인트를 브리징하는 계층화된 구조의 상위 및 하위 층들을 발생시켜, 중간층의 제1 및 제2 섹션을 상호연결시킨다. 단차 구조는 또한, 하나의 층의 층 조인트가 다른 인접 층 조인트와 정렬되는 것을 보장한다.
제1 섬유들 및 제2 섬유들을 포함하는, 결합부에 사용된 섬유들은 바람직하게는 플렉시블하고, 더욱 바람직하게는 플렉시블하고 컴플라이언트(compliant)하다. 섬유들의 플렉시빌리티 및 컴플라이언스는 림부 및 페이스부가 조립되게 한 후 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부를 생성하기 위한 위치로 결합부의 컴포넌트들을 다시 이동시키게 할 수 있다.
전이 구역은 바람직하게는, 림부가 복합 휠의 페이스부와 만나는 위치/포인트로부터 이격된다. 이 배열은 림과 페이스와 연관된 층 조인트들 사이의 결합부가, 페이스부의 구조가 림부의 구조와 만나는 포인트로부터 이격되는 위치에서 이루어지게 한다. 이것은, 페이스부가 림부와 만나는 포인트가 구조에서의 응력들이 특정한 동작 하중 조건 동안 높은 영역이기 때문에 바람직하다.
여기에서의 용어 “복합”은 구조가 계층화되는지 여부에 관계없이, 경화되거나 경화되지 않는 섬유들을 포함하는 임의의 타입의 복합 재료를 나타낸다는 것을 이해해야 한다. 또한, 경화되거나 경화되지 않은 프리폼들(pre-forms) 및 사전-고결화된(pre-consolidated) 프리폼들은 복합 재료들 및 복합체들의 중요한 서브그룹들이다.
전이 구역은 계층화된 구조를 갖는다. 층들의 수는 결합부의 설계 및 복합 부재들의 사이즈 및 타입에 따라 매우 다를 수 있다. 일부 실시예들에서, 단지 몇 개, 예를 들어, 2개, 3개, 4개, 6개, 또는 10개의 층들이 사용된다. 다른 실시예들에서, 더 많은 수, 예를 들어, 20개, 30개, 50개, 100개 이상의 층들이 결합부의 원하는 품질 및/또는 특성들을 획득하기 위해 필요하다.
인접층들의 층 조인트는 계층화된 구조내에서 임의의 상대적 배향으로 이격될 수 있다. 예를 들어, 층들이 각도들, 곡선들 또는 굴곡들을 포함하는 곳에서, 하나 이상의 층 조인트가 인접층 조인트에 대해 특정한 각도로 이격될 수 있다. 다른 실시예들, 예를 들어, 평면 층들에서, 각 층의 층 조인트들은 각 인접층의 각각의 층 조인트로부터 측방으로 이격된다. 층 조인트들 사이의 간격은 특정한 구성, 애플리케이션 또는 지오메트리에 적합하도록 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각 인접층의 층 조인트는 각각의 층 조인트들 중 일부 또는 모두 사이에서 상이한 측방 간격으로 이격된다. 다른 실시예들에서, 각 인접층의 층 조인트는 실질적으로 동일한 측방 간격으로 이격된다.
일부 실시예들에서, 결합부는 림부와 페이스부 사이의 지오메트리의 방향 또는 드래프트가 변화하는 복합 휠에서의 위치에 형성된다. 다른 실시예들에서, 결합부는 림의 내부 에지에 근접하여 형성된다. 바람직하게는, 결합부의 제1 섬유들은 복합 휠의 림부의 에지부로부터 특정 각도로 연장한다. 유사하게는, 결합부의 제2 섬유들은 바람직하게는 복합 휠의 페이스부의 섹션으로부터 특정 각도로 연장한다. 이 각도는 바람직하게는 60°와 110° 사이이고, 더욱 바람직하게는 75°와 100° 사이이며, 더욱더 바람직하게는 약 90°이다. 그 후, 림부와 페이스부는 전이 구역에서 상호연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합 휠은 중심 휠 축을 중심으로 형성된다. 페이스부는 휠 축에 대하여 실질적으로 방사상으로 정렬된 제2 섬유들을 구비하고, 림부는 휠 축에 대하여 실질적으로 축방향으로 정렬된 제1 섬유들로부터 형성된다. 결합부는 휠 축에 대하여 방사상으로 정렬된 페이스부로부터 연장하는 제2 섬유들 및 휠 축에 대하여 축방향으로 정렬된 림부로부터 연장하는 제1 섬유들로부터 형성된다. 바람직하게는, 림부는 축에 대하여 특정 각도로 연장하는 에지 플랜지부 또는 립부(lip portion)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 결합부의 제1 섬유들은 림부의 에지 플랜지부로부터 연장한다.
림부, 페이스부, 및 결합부 사이에 강한 섬유 연결(tie)을 생성하기 위해, 전이 구역으로부터의 제1 섬유들 중 적어도 일부가 림부로 연장하고 전이 구역의 제2 섬유들 중 적어도 일부가 복합 휠의 페이스부로 연장하는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서, 전이 구역에서의 제2 섬유들 중 적어도 일부는 페이스부의 전단부로 연장하는 제2 섬유들의 제1 세트 및 복합 휠의 페이스부의 후단부로 연장하는 제2 섬유들의 제2 세트를 포함한다.
위에서 언급한 바와 같이, 제1 섬유들 및 제2 섬유들을 포함하는, 결합부에 사용된 섬유들은 바람직하게는 플렉시블하고, 더욱 바람직하게는 플렉시블하고 컴플라이언트하다. (상술한) 섬유들의 플렉시빌리티 및 컴플라이언스 및 섬유들의 바람직한 포지셔닝/구성은 림부 및 페이스부가 조립되게 한 후 림과 페이스 사이에 구조적으로 완전한 결합부를 제공하기 위한 위치로 결합부의 컴포넌트들을 다시 이동시키게 할 수 있다. 따라서, 결합부는 레이업 동안 플렉시빌리티를 위해 직물의 컴플라이언스를 사용할 수 있고, 허브와 페이스부들이 조인하는 포인트와 일치하지 않는 영역에서 구조적으로 완전한 결합부를 또한 생성할 수 있다. 이것은, 이것이 구조에서의 응력들이 특정한 동작 하중 조건 동안 높은 영역이기 때문에 바람직하다.
단차 구성은 임의의 원하는 구성을 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 단차 구성은 곡선 프로파일을 갖는다. 다른 실시예들에서, 단차 구성은 단계적인(progressive) 구성을 갖는다. 또 다른 실시예들에서, 단차 구성은 진동(oscillating) 및/또는 사인곡선(sinusoidal) 구성을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 단차 구성은 선형 단차 배열을 포함한다.
층 구조는 바람직하게는, 복수의 적층된 층들을 포함한다. 층 구조의 각 층내에는, 바람직하게는 제1 섹션 및 제2 섹션의 공면 배열이 포함된다.
탄소 섬유들, 유리 섬유들, 아라미드 섬유들, 아크릴, 폴리에스테르, PAN, PET, PE, PP 또는 PBO-섬유들 등과 같은 합성 섬유들, 마(hemp), 황마(jute), 셀룰로오스 섬유들 등과 같은 바이오 섬유들, 미네랄 섬유들, 예를 들어, 락울(Rockwool) 등, 금속 섬유들, 예를 들어, 강철, 알루미늄, 황동, 구리 등, 붕소 섬유들 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 섬유들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 매우 다양한 섬유들이 본 발명에서 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 섬유들의 제1 세트 및 섬유들의 제2 세트는 탄소 섬유들을 포함한다.
섬유들은 전이 구역에서 임의의 바람직한 배향, 예를 들어, 단일 방향, 양축 또는 랜덤, 또는 이들의 조합으로 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전이 구역에서의 각 층은 배향된 섬유들, 바람직하게는, 단일 방향 섬유들 및/또는 양축 섬유들을 포함한다. 그러나, 섬유들은 바람직하게는, 서비스 동안 더 높은 응력에 노출되는 최종 구조의 영역들을 강화시킬 뿐만 아니라 전이 구역과 복합 부재들 사이의 응력을 감소시키고 그리고/또는 복합 부재들 사이의 응력을 감소시키도록 배향된다. 섬유들의 배향은 전이 구역내에서 섬유들을 포함하는 모든 층들에서 동일할 수 있거나 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 응력 분석이 다축 섬유 배향을 제안하면, 섬유들의 하나 이상의 층들이 다른 층들과 다른 방식으로 배향될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 섬유들은 섬유들의 모든 층들에서 실질적으로 동일한 방식으로 배향될 수 있다.
복합 휠로 몰딩되고 형성되면, 전이 구역, 림부, 및 페이스부를 포함하는 결합부는 수지, 금속, 및 섬유들과 같은 매트릭스 재료를 포함한다. 섬유들은 프리프레그들, 세미프레그들, 직포 또는 부직포 직물들, 매트들, 프리폼들, 사전 고결화된 프리폼들, 섬유들 개체 또는 그룹들, 토우들(tows), 토우-프레그들 등을 포함하는 임의의 적합한 형태로 제공될 수 있다. 결합부의 (매트릭스 재료의 고결화 및/또는 세팅, 경화 등 이전의 포인트까지 준비하는) 레이업 동안, 매트릭스 재료는 섬유들(예를 들어, 프리프레그 또는 세미-프레그)을 포함하는 층들내에 또는 섬유들을 포함하는 층들 사이에 포함될 필요가 없다. 그러나, 매트릭스 재료는 세팅이 발생한 이후에는 연속 매트릭스를 형성해야 한다.
매트릭스 재료는 섬유들을 포함하는 2개의 인접한 층들내에 또는 그 사이에 포함될 필요가 없다. 바람직한 실시예에서, 이러한 경우에서는, 접착제가 섬유들을 포함하는 인접 층들을 적어도 일시적으로 그리고 적어도 부분적으로 고정하기 위해 이러한 층들의 쌍들 중 적어도 일부 사이에 제공될 수 있다.
프리프레그가 섬유들, 섬유 토우들, 직포 또는 부직포 직물 등의 실질적으로 또는 완전히 함침된 컬렉션을 지칭한다는 것을 이해해야 한다. 유사하게는, 세미-프레그가 섬유들 또는 섬유 토우들의 부분적으로 함침된 컬렉션을 지칭한다는 것을 이해해야 한다. 부분 함침은 고결화 및/또는 경화 동안 건조 섬유들을 통한 또는 그에 따른 강화된 가스 제거를 제공한다. 세미-프레그의 예가 섬유들의 부분적으로 함침된 층이다.
직포 및 부직포 직물들이 실질적으로 건조한, 즉, 수지와 같은 매트릭스 재료에 의해 함침되지 않은 개별 섬유들 또는 섬유 토우들의 컬렉션들이라는 것을 이해해야 한다. 섬유 토우들이 다수의 개별 섬유들, 예를 들어, 1000개, 10000개 또는 100000개의 섬유들의 번들들이라는 것을 또한 이해해야 한다. 토우-프레그들은 적어도 부분적으로 함침된 섬유 토우들이다.
결합부 및 그것의 전이 구역은 프리폼으로서 준비될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제1 섹션 및 제2 섹션 각각은 원하는 형상 및 섬유 배향을 갖는 맞춤 섬유 프리폼으로 형성된다. 프리폼이 섬유들을 포함하는 복합 재료이라는 것을 이해해야 한다. 일부 경우들에서, 프리폼은 수지와 같은 미경화 매트릭스 재료를 또한 포함할 수 있다. 일부 프리폼들은 매트릭스 재료를 갖지 않는 건조 섬유들을 실질적으로 포함할 수 있다. 매트릭스 재료가 주입되기 이전에 플라이들(plies)을 함께 홀딩하는 것을 보조하기 위해 바인더가 사용될 수 있다.
섬유들은 바람직하게는, 배향된 섬유들의 층들, 예를 들어, 섬유들의 개체 또는 그룹들, 섬유 토우들, 섬유 토우-프레그들, 프리프레그들, 세미-프레그들, 직포 또는 부직포 직물들 또는 매트들로 제공된다. 바람직한 실시예들에서, 섬유들의 제1 세트 및 섬유들의 제2 세트는 적어도 하나의 시트 또는 프라이로서 제공되고, 더욱 바람직하게는 다축 섬유 시트들 또는 플라이들로서 제공된다.
일부 실시예들에서, 제1 결합단 및 제2 결합단은 인접층들 및 그 안에 함침된 매트릭스 재료에 의해서만 상호연결될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 결합단 및 제2 결합단은 물리적으로 상호연결될 수 있고, 예를 들어, 함께 스티치(stitch)되거나 엮어질 수 있다(woven). 이러한 타입의 상호연결은 각 층의 제1 섹션 및 제2 섹션이 직물들로부터 형성되고, 직물 단들은 이들 섹션들 사이의 층내 접합을 강화하기 위해 함께 엮어지고 스티치되거나 그렇지 않으면 조인되는 실시예들에서 바람직할 수 있다.
계층화된 구조의 층들은 바람직하게는, 복합 휠의 구조에 강도를 부가하는 방향으로 배향된다. 따라서, 계층화된 구조의 층들은 바람직하게는, 복합 휠의 림부 또는 페이스부의 하나 이상의 섹션들과 정렬된다. 일부 실시예들에서, 전이 구역의 계층화된 구조의 층들은 휠의 림부 또는 페이스부 중 적어도 하나의 표면과 실질적으로 평행하다. 바람직한 실시예에서, 전이 구역의 계층화된 구조의 층들은 림부의 표면과 실질적으로 평행하다. 전이 구역은 바람직하게는, 복합 휠의 림부와 페이스부의 스포크 섹션 사이에 연결부(connection portion)를 포함한다.
결합부는 바람직하게는, 층 조인트들의 단차 구성 위에서 실질적으로 연장하는 적어도 하나의 캡핑층을 더 포함한다. 캡핑층은 결합부의 외면에 근접한 층 조인트 위에서 보강부의 최종 층을 제공하고, 복합 휠의 인접 섹션들의 외면에 바람직하게 매칭하는 마무리 층을 제공한다. 따라서, 캡핑층은 바람직하게는 섬유들의 제1 세트 또는 섬유들의 제2 세트의 배열을 포함하는 층을 포함한다. 섬유들의 선택은 복합 휠의 인접 섹션들의 섬유들의 타입(제1 또는 제2)에 실질적으로 의존한다.
결합부, 림부 및/또는 페이스부의 섬유들에는 바람직하게는 매트릭스 재료가 주입되고 그리고/또는 함침된 후, 경화되고 세팅된다. 따라서, 결합부는 바람직하게는 제1 섬유들 및 제2 섬유들을 싸는(envelop) 매트릭스 재료를 더 포함한다. 임의의 적합한 매트릭스 재료가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 수지가 사용된다. 수지는 바람직하게는, 불포화 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐 에스테르, 에폭시, 열가소성 수지, 유사한 화학 화합물들 또는 이들의 조합들에 기초한다. 바람직한 실시예에서, 수지는 에폭시계이다. 다른 실시예들에서, 매트릭스 재료는 세팅될 때 섬유들과 복합 금속 매트릭스를 형성하는 금속 매트릭스를 포함한다. 금속 매트릭스 재료는 바람직하게는, 알루미늄, 마그네슘, 티타늄, 철 및 조합들, 합금들 및 이들의 혼합물들로부터 선택된다.
복합 휠은 바람직하게는 단일체로서 형성된다. 이것은 통상적으로, 매트릭스 재료의 동시 주입 및/또는 함침, 및 복합 휠의 각 부분의 경화, 세팅 들을 수반한다. 이러한 실시예들에서, 림부와 페이스부 각각은 바람직하게는, 결합부가 준비될 때 적어도 부분적으로 미경화된다. 연결부는 바람직하게는 복합 휠과 일체로 형성된다.
제2 양태에서, 본 발명은 복합 휠의 림부와 페이스부를 연결하는 방법을 제공하고, 복합 휠의 림부는 섬유들의 제1 세트를 포함하고 복합 휠의 페이스부는 섬유들의 제2 세트를 포함하며, 이 방법은:
제1 층에서, 섬유들의 제1 세트와 제1 결합단의 배열을 포함하는 제1 섹션, 및 섬유들의 제2 세트와 제2 결합단의 배열을 포함하는 제2 섹션을 제공하는 단계 - 제1 결합단은 제1 층 조인트를 형성하는 제2 결합단에 인접하거나 접하여 배열됨 -;
제1 층 위에 적어도 하나의 다른 층을 제공하는 단계 - 다른 층은 섬유들의 제1 세트와 제1 결합단의 배열을 포함하는 제1 섹션, 및 섬유들의 제2 세트와 제2 결합단의 배열을 포함하는 제2 섹션을 갖고, 다른 층의 제1 결합단은 제2 층 조인트를 형성하는 다른 층의 제2 결합단에 인접하거나 접하여 배열됨 -; 를 포함하고,
각 인접층의 층 조인트는 단차 구성으로 이격된다.
제1 층과 유사한 구성을 갖는 임의의 수의 다른 층들이 제1 층 위에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 3개, 4개, 5개, 10개 이상의 층들이 사용된다. 다른 실시예들에서, 더 많은 수, 예를 들어, 20개, 30개, 50개, 100개 이상의 층들이 결합부의 원하는 품질 및/또는 특성들을 획득하기 위해 필요하다.
본 발명의 제2 양태의 방법은 바람직하게는 본 발명의 제1 양태에 따른 결합부를 형성한다.
방법은 바람직하게는:
층 조인트들의 단차 구성 위에서 실질적으로 연장하는 최종 캡핑층을 제공하는 단계를 더 포함한다.
다시, 결합부, 림부 및/또는 페이스부의 섬유들에는 바람직하게는 매트릭스 재료가 주입되고 그리고/또는 함침된 후, 경화되고 그리고/또는 세팅된다. 따라서, 방법은 바람직하게는:
결합부의 층들 각각과 접촉하는 매트릭스 재료를 제공하는 단계; 및
결합부를 경화하는 단계를 더 포함한다.
매트릭스 재료 및 결합부, 휠 또는 유사한 것과 같은 연관 부분을 경화하는 것은 경화, 세팅, 건조 또는 유사한 공정들을 포함한다는 것을 이해해야 한다.
다시, 복합 휠은 바람직하게는 단일체로서 형성된다. 따라서, 방법은 바람직하게는:
휠의 각 림부 및 페이스부와 접촉하는 매트릭스 재료를 동시에 제공하는 단계; 및
휠의 림부 및 페이스부를 동시 경화하는 단계를 더 포함한다.
매트릭스 재료가 수지를 포함하는 경우에, 각종의 수지 전달 시스템들이 제2 양태의 방법과 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 수지의 적어도 일부는 수지 주입 및/또는 수지 전달 몰딩 및/또는 진공 보조 수지 전달 몰딩에 의해 제공된다.
층들 중 적어도 하나에 대한 섬유들은 바람직하게는, 하나 이상의 프리프레그들, 세미프레그들, 직포 또는 부직포 직물들, 매트들, 프리폼들, 사전 고결화된 프리폼들, 섬유들 개체 또는 그룹들, 토우들, 토우-프레그들 또는 이들의 조합으로서 제공되는 섬유들을 포함한다.
이제, 본 발명이 본 발명의 특정한 바람직한 실시예들을 예시하는 첨부한 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페이스부와 림부 사이에 결합부를 포함하는 복합 휠의 사시도
도 2는 도 1에 도시된 복합 휠의 림-페이스 결합 영역의 확대사시도
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부에 대한 구조적 보강 컴포넌트들의 개략도
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 결합부(110)를 포함하는 복합 휠(100)의 사시도가 도시되어 있다. 예시된 복합 휠(100)은 일체형 바디로서 형성되는 것으로서 출원인에 의해 개발되었다. 복합 휠(100)의 제조의 일반 공정이, 그 내용이 참조로 본 명세서에 통합되는 것으로 이해되는 국제 특허 공개 공보 WO2010/024495A1에 기재되어 있다.
예시된 복합 휠(100)은 2개의 메인 섹션들:
A) 타이어(미도시)가 장착되는 환형의 구조를 포함하는 림부(102); 및
B) 원형의 허브(106) 및 일련의 스포크들(108)을 포함하는 페이스부(104)를 포함한다. 허브(106)는 휠을 차량의 휠 마운트에 고정하기 위해 사용된 체결 볼트들(미도시)을 수용하도록 구성된 5개의 체결 개구들(107)을 포함한다. 스포크들(108)은 일단에서 허브(106)에 그리고 타단에서 림부(102)에 연결된 세장형(elongate) 암들을 포함한다.
국제 출원 공개 공보 WO2010/024495A1에 기재되어 있는 바와 같이, 이러한 일체형 복합 휠(100)의 생산은 개별 림부 몰드(미도시)와 페이스부 몰드(미도시)의 사용을 필요로 한다. 사용시에, 림부(102)는 림부 몰드에 안착된 보강 직물에 통상적으로 내장된 섬유들의 제1 세트를 레이업함으로써 형성되고, 페이스부(104)는 페이스부 몰드에 안착된 보강 직물에 통상적으로 내장된 섬유들의 제2 세트를 개별적으로 레이업함으로써 형성된다. 페이스부 몰드는 내부 버킷 몰드 및 외부 원통형 몰드를 포함한다. 그 후, 림부 몰드 및 페이스부 몰드로부터의 보강 직물은 조합된 몰드에서 함께 조립되고, 개별 부분들은 결합 포인트(110)에서 상호연결된다. 그 후, 수지와 같은 매트릭스 재료가 몰딩된 단일 피스 휠(100)을 생성하기 위해 전체 휠 형의 보강부에 주입될 수 있고 그리고/또는 불어 넣어질 수 있는 최종 몰딩 공정이 취해진다.
림부(102)와 페이스부(104) 사이의 기계적으로 효율적인 결합부, 특히, 각 스포크-림 결합부(110)가 휠(100)에 강성과 강도를 제공하기 위해 중요하다. 이러한 관점에서, 측방, 수직, 및 비틀림 하중들이 타이어를 통해 휠(100)의 림부(106)에 전달된다. 이들 하중들은 각 스포크-림 결합부(110)에서 효율적으로 분해될 필요가 있는 휨 및 비틀림 응력들을 스포크들(108)을 통해 전달한다.
본 발명의 스포크-림 결합부(110)는 복합 휠(100)의 림부(102)와 페이스부(104)의 림 보강부 및 페이스 보강부의 상호연결을 통해 형성된다. 결합부(110)는 도 2 및 도 3에 더욱 상세히 도시되어 있다.
먼저 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 복합 휠(100)의 스포크-림 결합부(110)의 더욱 상세한 도면이 도시되어 있다. 외부적으로, 결합 영역(110)은 림부(102)의 외부면(114)과 배향되고, 그 구성에 블렌딩하도록 구성된다.
이제 도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 복합 휠(100)의 림부(102)와 페이스부(104) 사이의 결합부(110)에 대한 구조적 보강 컴포넌트들의 개략적 표현이 도시되어 있다. 예시된 결합부(110)는 휠(100)의 림부(102)와 페이스부(104) 사이의 전이 구역(120)에 형성된다. 전이 구역(120)에서, 림부(102)로부터의 섬유들(122)의 섹션은 복합 휠(100)의 페이스부(104)로부터의 섬유들(124)의 섹션과 상호연결된다. 전이 구역(120)의 섬유들(122 및 124)은 림부(102)의 상부에 형성되고 림부(102)의 보강 섬유들(122)과 정렬된다. 림부(102)의 보강 섬유들(122)은 림부(102)의 림 툴(126)의 몰드 페이스(126A)에 대해 홀딩되는 것으로 도 3에 예시되어 있다. 전이 구역(120)의 섬유들(122 및 124)은 페이스 몰드부(104)에 측방으로 부착된다. 페이스부(104)의 보강 섬유들(124)은 페이스 툴(126C)의 몰드 페이스(126D)에 대해 홀딩되는 것으로 도 3에 예시되어 있다.
예시된 전이 구역(120)은 적층된 계층화된 구조로 배열된 섬유들(122)의 제1 세트 및 섬유들(124)의 제2 세트의 공면 층들(125A, 125B, 및 125C)을 포함한다. 예시된 표현은 3개의 층들(125A, 125B, 및 125C)을 포함한다. 그러나, 층들의 수는 결합부의 설계 및 복합 부재들의 사이즈 및 타입에 따라 매우 다를 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일부 경우들에서는, 단지 몇 개, 예를 들어, 2개, 3개, 4개, 6개 또는 10개의 층들이 사용되는 반면에, 다른 경우들에서는, 더 많은 수, 예를 들어, 20개, 30개, 50개, 100개 이상의 층들이 결합부의 원하는 품질 및/또는 특성들을 획득하기 위해 필요하다.
섬유들(124)의 제2 세트는 페이스부(104)의 구조로 연장하는 섬유들 또는 시트들을 포함한다. 예시된 배열에서, 섬유들(124)의 제2 세트는 페이스부(104)의 전단부로 연장하는 섬유들(124A)의 제1 세트 및 페이스부(104)의 후단부로 연장하는 섬유들(124B)의 제2 세트를 포함한다. 예를 들어, 페이스부가 하나 이상의 스포크들(도 3에 미도시)을 포함하는 경우에, 섬유들(124A)의 제1 세트는 스포크들의 전단부로 연장하며, 섬유들(124B)의 제2 세트는 스포크들의 후단부로 연장한다. 유사하게는, 페이스부가 디스크 구성(도 3에 미도시)을 포함하는 경우에, 섬유들(124A)의 제1 세트는 디스크의 전단부로 연장하며, 섬유들(124B)의 제2 세트는 디스크의 후단부로 연장한다. 이러한 배열은 페이스부(104)와 결합부(110) 사이에서 강한 섬유 타이(및 그에 따른 결합)를 형성한다.
유사하게는, 섬유들(122)의 제1 세트는 림부(102)와 결합부(110) 사이에서 강한 섬유 타이(및 그에 따른 결합)를 형성하기 위해 림부(102)의 구조로 연장한다.
전이 구역(120)의 각 층에서, 페이스부(104)의 보강 레이업과 림부(102)의 보강 레이업은 매칭된다. 이러한 관점에서, 각 층(125A, 125B, 및 125C)은 제1 결합단(128)을 갖는 섬유들(122)의 제1 세트의 배열을 포함하는 제1 섹션(127) 및 제2 결합단(130)을 갖는 섬유들(124)의 제2 세트의 배열을 포함하는 제2 섹션(129)을 포함한다. 제1 결합단은 각각의 층 조인트들(132A, 132B, 및 132C)을 형성하는 제2 결합단(130)에 인접하거나 접하여 배열된다. 각 인접층(125A, 125B, 및 125C)의 층 조인트들(132A, 132B, 및 132C)은 단차 구성으로 이격된다. 이것은 중간 층 조인트(125A, 125B, 및 125C)를 브리징하는 계층화된 구조의 상위 및 하위 층들(125A, 125B, 및 125C)을 발생시켜, 제1 섹션(127)의 각각의 섬유 보강부와 중간층(125A, 125B, 및 125C)의 제2 섹션(129)을 상호 연결시킨다. 단차 구조는 또한, 하나의 층(125A, 125B, 및 125C)의 층 조인트(132A, 132B, 및 132C)가 다른 인접 층 조인트(132A, 132B, 및 132C)와 정렬되는 것을 보장한다.
예시된 실시예에서, 층 조인트들(132A, 132B, 및 132C)의 단차 구성은 선형 단차 배열을 포함한다. 또한, 각 인접층(125A, 125B, 및 125C)의 층 조인트들(132A, 132B, 및 132C)은 바람직하게는 실질적으로 동일한 측방 간격으로 이격된다. 그러나, 특정한 단차 구성 및/또는 단차 간격이 강도 요건들의 특정한 구성들을 적합하게 하기 위해 변할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예시된 실시예에서, 복합 휠(100)의 림부(102)로부터의 섬유들(122)의 제1 세트 및 복합 휠(100)의 페이스부(104)로부터의 섬유들(124)의 제2 세트는 탄소 섬유들을 포함한다. 그러나, 탄소 섬유들, 유리 섬유들, 아라미드 섬유들, 합성 섬유들, 바이오 섬유들, 미네랄 섬유들, 금속 섬유들, 붕소 섬유들, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 매우 다양한 섬유들이 본 발명에서 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
예시된 실시예에서, 전이 구역(120)의 층들(125A, 125B, 및 125C) 및 결합부(110)는 림부의 표면에 실질적으로 평행하게 놓인다. 그러나, 섬유들(122 및 124)이 전이 구역(120)에서 임의의 바람직한 배향으로 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 섬유들(122 및 124)은 바람직하게는, 서비스 동안 더 높은 응력에 노출되는 최종 구조의 영역들을 강화시킬 뿐만 아니라 전이 구역과 림부(102)및 페이스부(104) 사이의 응력을 감소시키고 그리고/또는 림부(102)와 페이스부(104) 사이의 응력을 감소시키도록 배향된다. 따라서, 섬유들(122, 124)의 배향은 층들(125A, 125B, 및 125C) 모두에서 동일할 수 있거나 동일하지 않을 수 있다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 전이 구역(120)은 림부(102)가 복합 휠(100)의 페이스부(102)와 만나는 위치/포인트(101)로부터 이격된다. 이 배열은 림부(102)와 페이스부(104) 사이의 결합부(110)가, 페이스부(104)의 구조가 림부(102)의 구조와 만나는 포인트(101)로부터 이격되는 위치에서 이루어지게 한다. 이것은, 위치(101)가 구조에서의 응력들이 특정한 동작 하중 조건 동안 높은 영역이기 때문에 바람직하다.
다시, 섬유들(122, 124)은 프리프레그들, 세미프레그들, 직포 또는 부직포 직물들, 매트들, 프리폼들, 사전 고결화된 프리폼들, 섬유들의 개체 또는 그룹들, 토우들, 토우-프레그들 등을 포함하는 임의의 적합한 형태로 제공될 수 있다. 결합부(110)의 레이업 동안, 수지와 같은 매트릭스 재료는 섬유들을 포함하는 층들내에 또는 섬유들을 포함하는 층들 사이에 포함될 필요가 없다. 그러나, 매트릭스 재료는 경화 이후에는 연속 매트릭스를 형성해야 한다.
따라서, 예시된 결합부(110)가 다양한 방식들로 달성될 수 있다:
제1 실시예에서, 섬유들(122)의 제1 세트 및 섬유들(124)의 제2 세트는 다축 직물 시트들 또는 플라이들(미도시)로서 제공된다. 각 플라이는 특정한 위치에 맞게 설치되는 형상으로 절단될 수 있다. 함께 스티치되거나 엮어진 직물은 위에서 논의한 바와 같이 가장 적절한 방향들로 러닝(running)하는 섬유들을 포함한다.
제2 실시예에서, 결합부(110) 및 그것의 전이 구역(120)은 프리폼(미도시)으로서 준비될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제1 섹션(127) 및 제2 섹션(129) 각각은 원하는 형상 및 섬유 배향을 갖는 맞춤 섬유 프리폼으로 형성된다. 예를 들어, 맞춤 섬유 프리폼은 원하는 형상 및 섬유 배향을 형성하기 위해 토우를 레이 다운하고 토우를 스티치하거나 바인딩함으로써 생성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 섹션(127) 및 제2 섹션(129)의 결합단들(128 및 130)은 스티치되거나, 엮어지거나, 그렇지 않으면 함께 조인될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 섹션(127) 및 제2 섹션(129)의 결합단들(128 및 130)은 인접층들(125A, 125B, 및 125C) 및 수지 또는 그 내부에 함침된 금속과 같은 매트릭스 재료에 의해 단지 상호연결될 수 있다.
페이스부(104) 및 림부(102)의 보강부들이 조립되고 결합부(110)의 층들(125A, 125B, 및 125C)이 놓이면 층 조인트(132A, 132B, 및 132C)를 커버하기 위해 최종 캡핑 층(135)이 림부(102)의 내부면(114)상에 부가된다. 캡핑층은(135)은 림부(102)의 내부면(114)에 근접한 층 조인트(132A) 위에서 보강부의 최종 층을 제공하고, 림부(102)의 내부면(114)에 바람직하게 매칭하는 마무리 층을 제공한다. 예시된 실시예에서, 캡핑층(135)은 림부(102)의 내부면(114)을 매칭하기 위해 섬유들(122)의 제1 세트의 층을 포함한다.
예시된 복합 휠(100)(도 1)은 단일체로서 형성되도록 의도된다. 이것은 예시적인 실시예들에서, 수지인 매트릭스 재료의 림부(102), 페이스부(104) 및 결합부(110)를 포함하는 모든 부품들로의 동시 주입 및/또는 함침, 그리고 나서 복합 휠(100)의 부분들 각각의 경화를 수반한다. 사용된 수지는 바람직하게는 에폭시계이다. 그러나, 임의의 적합한 수지, 예를 들어, 불포화 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐 에스테르, 에폭시, 열가소성 수지, 유사한 화학 화합물들 또는 이들의 조합들이 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 수지 주입 및/또는 수지 전달 몰딩 및/또는 진공 보조 수지 전달 몰딩을 포함하지만 이에 제한되지 않는 각종의 수지 전달 시스템들이 사용될 수 있다.
다른 실시예들에서, 금속계 매트릭스 재료가 금속 복합 매트릭스 복합 휠(100)을 형성하기 위해 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1에 예시된 복합 휠을 구성할 때, 휠은 3개의 메인 몰드 페이스들을 포함한다. 먼저, 페이스 몰드가 휠의 회전축(X-X)에 대하여 일반적으로 방사상으로 배향된다. 둘째로, 내부 버킷 몰드 페이스가 휠의 내부면(140)을 형성한다(도 2). 내부 버킷 몰드 페이스는 휠의 회전축(X-X)에 대하여 방사상으로 배향된 페이스부의 후단 몰드 벽을 형성하는 전단 페이스 및 축의 회전축(X-X)에 축방향으로 정렬된 림부의 후단 몰드 벽을 형성하는 측면 벽들을 포함한다. 셋째로, 림 몰드가 휠의 회전축(X-X)에 대하여 실질적으로 축방향으로 정렬된다.
사용시에, 림부(102) 및 페이스부(104)는 보강부와 레이업되고, 그 후, 결합부(110)가 보강부와 레이업된다. 이러한 레이업을 용이하게 하기 위해, 결합부(110)는 바람직하게는, 림부(102)와 페이스부(104)의 레이업 절차를 실질적으로 방해하지 않는 림부(102)와 페이스부(104) 사이의 위치에 위치된다.
도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 결합부(110)는 부품에서 드래프의 방향이 변하는 복합 휠(100)의 위치(150)에 형성될 수 있다. 이러한 위치(150)에서, 림부(102) 및 페이스부(104) 사이의 지오메트리의 방향 또는 드래프트가 변한다. 그러나, 결합부(110)가 림부(102)와 페이스부(104) 사이의 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있고, 섬유들의 플렉시빌리티가 선택된 위치에서 결합부(110)를 배향하기 위해 활용된다는 것을 이해해야 한다.
예시된 실시예에서, 페이스부(104)로부터 연장하는 결합부(110)의 제2 섬유들(124)은 휠축(X-X)에 대하여 축방향으로 정렬된다. 제2 섬유들(124)은 복합 휠(100)의 페이스부(104)상의 조인트 위치(141)로부터 실질적으로 수직으로 연장한다. 따라서, 이들 제2 섬유들(124)은 휠의 페이스부(104)의 방사상 정렬에 대해 약 90°로 정렬된다. 림부(102)로부터 연장하는 결합부(110)의 제1 섬유들(122)은 휠축(X-X)에 대하여 축방향으로 정렬된다. 이들 제1 섬유들(122)은 림부(102)의 플랜지부(142)의 에지로부터 측방으로(80°와 90° 사이의 각도로) 연장한다. 이러한 위치는 결합부(110)의 제2 섬유들(124)을 페이스부 몰드 페이스의 하드 섹션 위에 배치한다. 섬유들(및 그것의 직물)의 컴플라이언스는 이들 제2 섬유들이 조립 동안 벗어나 이동될 수 있게 한 후, 페이스부(104)와 림부(102)가 조립되면 림부(102)의 레이업과 정렬되거나 그에 인접한 위치에서 조립될 수 있게 한다.
사용시에, 본 발명의 결합부(110)는 하기의 단계들을 사용하여 조립될 수 있다:
A. 제1 층에서, 제1 결합단을 갖는 섬유들의 제1 세트의 배열을 포함하는 제1 섹션, 및 제2 결합단을 갖는 섬유들의 제2 세트의 배열을 포함하는 제2 섹션을 제공하는 단계 - 제1 결합단은 층 조인트를 형성하는 제2 결합단에 인접하거나 접하여 배열됨 -;
B. 제1 층(125C)과 유사한 구성을 갖는 제1 층(125C) 위의 다른 층들(125B 및 125A)을 제공하는 단계. 그러나, 각 인접층(124A, 125B, 및 125C)의 층 조인트들(132A, 132B, 및 132C)은 단차 구성으로 이격되도록 배열됨 -; 및
C. 층 조인트(132A, 132B, 및 132C) 구조를 커버하기 위해 림부(102)의 내부면(114)상에 최종 캡핑층(135)을 제공하는 단계.
실제로, 층들(125A, 125B, 및 125C)이 림 몰드 레이업에 포함될 수 있는 반면에 층들(124)은 페이스 몰드 레이업에 포함된다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 결합부(110)는, 림 몰드 및 페이스 몰드가 조립될 때 생성된다. 최종 캡핑층(135)(또는 완료 플라이(135))은 림 몰드 및 페이스 몰드 섹션들이 함께 조립된 이후에 부가된다.
결합부를 형성한 이후에, 수지가 휠의 림부(102), 페이스부(104) 및 결합부 각각의 보강부로 주입되고 그리고/또는 함침된 후, 경화된다.
통상의 기술자는 여기에 설명한 발명이 구체적으로 설명한 것들 이외의 변형들 및 변경들을 허용한다는 것을 이해할 것이다. 본 발명이 본 발명의 사상 및 범위내에 있는 모든 이러한 변형들 및 변경들을 포함한다는 것이 이해된다.
용어들 “구비한다”, “구비된”, 또는 “구비하는”이 (청구범위를 포함하는) 본 명세서에서 사용되는 경우에, 이들은 언급한 특징들, 정수들, 단계들 또는 컴포넌트들의 존재를 특정하고, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 컴포넌트들, 또는 이들의 그룹의 존재를 배제하지 않는 것으로서 해석된다.

Claims (32)

  1. 복합 휠의 림부(rim portion)와 페이스부(face portion) 사이의 결합부(connection)로서,
    상기 림부는 섬유들의 제1 세트를 포함하고, 상기 복합 휠의 페이스부는 섬유들의 제2 세트를 포함하며, 상기 결합부는 상기 섬유들의 제1 세트와 상기 섬유들의 제2 세트가 계층화된 구조로 배열되는 전이 구역(transition zone)을 포함하고, 층 구조의 각 층은 상기 섬유들의 제1 세트 및 제1 결합단의 배열을 포함하는 제1 섹션, 및 상기 섬유들의 제2 세트 및 제2 결합단의 배열을 포함하는 제2 섹션을 포함하고, 상기 제1 결합단은 층 조인트를 형성하는 상기 제2 결합단에 인접하거나 접하여 배열되고, 각 인접층의 층 조인트는 단차 구성으로 이격되는, 결합부.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 각 층의 층 조인트는 각 인접층의 상기 층 조인트로부터 각각 측방으로 이격되는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 각 인접층의 상기 층 조인트는 실질적으로 동일한 측방 간격으로 이격되는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단차 구성은 선형 단차 배열을 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  5. 제1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 구조는 복수의 적층된 층들을 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  6. 제1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 구조의 각 층은 상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션의 공면 배열을 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  7. 제1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전이 구역은 상기 림부가 상기 복합 휠의 상기 페이스부와 만나는 위치로부터 이격되는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  8. 제1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합 휠은 중심 휠 축을 중심으로 형성되고, 상기 페이스부는 상기 휠축에 대하여 실질적으로 방사상으로 배열된 제2 섬유들을 포함하고, 상기 림부는 상기 휠축에 대하여 실질적으로 방사상으로 배열된 제1 섬유들로부터 형성되고, 상기 결합부는 상기 휠축에 대하여 실질적으로 방사상으로 정렬된 상기 페이스부로부터 연장하는 제2 섬유들 및 상기 휠축에 대하여 실질적으로 축방향으로 정렬된 상기 림부로부터 연장하는 제1 섬유들로부터 형성되는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 림부는 상기 축에 대하여 특정한 각도로 연장하는 에지 플랜지부를 포함하고, 상기 결합부의 상기 제1 섬유들은 상기 에지 플랜지부로부터 연장하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  10. 제1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전이 구역으로부터의 상기 제1 섬유들 중 적어도 일부는 상기 림부로 연장하고, 상기 전이 구역의 상기 제2 섬유들 중 적어도 일부는 상기 복합 휠의 상기 페이스부로 연장하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 전이 구역에서 상기 제2 섬유들 중 적어도 일부는 상기 페이스부의 전단부로 연장하는 제2 섬유들의 제1 세트 및 상기 복합 휠의 상기 페이스부의 후단부로 연장하는 제2 섬유들의 제2 세트를 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전이 구역에서의 각 층은 배향된 섬유들, 바람직하게는, 단일방향 섬유들 또는 양축 섬유들을 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유들의 제1 세트 및 상기 섬유들의 제2 세트는 탄소 섬유들을 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유들의 제1 세트 및 상기 섬유들의 제2 세트는 프리프레그들(pregregs), 세미프레그들(semi-pregs), 직포 또는 부직포 직물들, 매트들(mats), 프리폼들, 사전 고결화된(pre-consolidated) 프리폼들, 섬유들 개체 또는 그룹들, 토우들(tows), 또는 토우-프레그들 중 적어도 하나로서 제공되는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 섬유들의 제1 세트 및 상기 섬유들의 제2 세트는 적어도 하나의 직물 시트, 바람직하게는, 다축 직물로서 제공되는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션 중 하나 또는 각각은 원하는 형상 및 섬유 배향을 갖는 맞춤(tailored) 섬유 프리폼으로부터 형성되는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 결합단 및 상기 제2 결합단은 함께 스티치(stitch)되거나 엮이는(woven), 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전이 구역의 상기 계층화된 구조의 층들은 상기 휠의 상기 림부 또는 상기 페이스부 중 적어도 하나, 바람직하게는, 림부의 표면에 실질적으로 평행한, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  19. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 조인트들의 상기 단차 구성 위에서 실질적으로 연장하는 적어도 하나의 캡핑층을 더 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 캡핑층은 상기 섬유들의 제1 세트 또는 상기 섬유들의 제2 세트의 배열을 포함하는 층을 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  21. 제1 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 림부 및 상기 페이스부 각각은 상기 결합부가 준비될 때 적어도 부분적으로 미경화되는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  22. 제1 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결합부는 제1 섬유들 및 제2 섬유들을 싸는(envelop) 매트릭스 재료를 더 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 매트릭스 재료는 불포화 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐 에스테르, 에폭시, 열가소성 수지, 유사한 화학적 화합물들 또는 이들의 조합들에 기초한 수지를 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  24. 제1 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전이 구역은 상기 림부와 상기 복합 휠의 상기 페이스부의 스포크 섹션 사이의 연결부를 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  25. 제1 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 복합 휠과 일체로 형성되는, 복합 휠의 림부와 페이스부 사이의 결합부.
  26. 복합 휠의 림부와 페이스부를 연결하는 방법으로서,
    상기 복합 휠의 상기 림부는 섬유들의 제1 세트를 포함하고 상기 복합 휠의 상기 페이스부는 섬유들의 제2 세트를 포함하며, 상기 방법은:
    제1 층에서, 상기 섬유들의 제1 세트와 제1 결합단의 배열을 포함하는 제1 섹션, 및 상기 섬유들의 제2 세트와 제2 결합단의 배열을 포함하는 제2 섹션을 제공하는 단계 - 상기 제1 결합단은 제1 층 조인트를 형성하는 상기 제2 결합단에 인접하거나 접하여 배열됨 -; 및
    상기 제1 층 위에 적어도 하나의 다른 층을 제공하는 단계 - 상기 다른 층은 상기 섬유들의 제1 세트와 상기 제1 결합단의 배열을 포함하는 상기 제1 섹션, 및 상기 섬유들의 제2 세트와 상기 제2 결합단의 배열을 포함하는 상기 제2 섹션을 갖고, 상기 다른 층의 상기 제1 결합단은 제2 층 조인트를 형성하는 상기 다른 층의 상기 제2 결합단에 인접하거나 접하여 배열됨 -; 를 포함하고,
    각 인접층의 상기 층 조인트는 단차 구성으로 이격되는, 복합 휠의 림부와 페이스부를 연결하는 방법.
  27. 제26 항에 있어서,
    제1 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 결합부를 사용하는, 복합 휠의 림부와 페이스부를 연결하는 방법.
  28. 제26 항 또는 제27 항에 있어서,
    상기 층 조인트들의 상기 단차 구성 위에서 실질적으로 연장하는 최종 캡핑층을 제공하는 단계를 더 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부를 연결하는 방법.
  29. 제26 항, 제27 항, 또는 제28 항에 있어서,
    상기 결합부의 층들 각각과 접촉하는 매트릭스 재료를 제공하는 단계; 및
    상기 결합부를 경화하는 단계를 더 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부를 연결하는 방법.
  30. 제29 항에 있어서,
    상기 휠의 각 림부 및 상기 페이스부와 접촉하는 매트릭스 재료를 동시에 제공하는 단계; 및
    상기 휠의 상기 림부 및 상기 페이스부를 동시 경화하는 단계를 더 포함하는, 복합 휠의 림부와 페이스부를 연결하는 방법.
  31. 제26 항 내지 제30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층들 중 적어도 하나에 대한 상기 섬유들은 하나 이상의 프리프레그들, 세미프레그들, 직포 또는 부직포 직물들, 매트들, 프리폼들, 사전 고결화된 프리폼들, 섬유들 개체 또는 그룹들, 토우들, 토우 프레그들, 또는 이들의 조합들로서 제공되는, 복합 휠의 림부와 페이스부를 연결하는 방법.
  32. 제1 항 내지 제25 항 중 어느 한 항에 기재된 결합부를 포함하는, 복합 휠.
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