TWI637842B - 模具及使用該模具以成型複合材料輪圈之方法 - Google Patents

Abstract

一種模具，係包括一第一模具、一中繼模具以及一第二模具。而使用該模具以成型複合材料輪圈之方法係包括下列步驟：先沿著一車輪輪圈之軸向依序組合第一模具、中繼模具以及第二模具，並使中繼模具之一端與第一模具之端面之間具有一間隙；同時配合一外接公模以加壓至少一含樹脂之纖維層，使在樹脂硬化之後以成型一輪圈；輪圈成型之後，讓第一模具、第二模具分別與輪圈、中繼模具脫離，再將中繼模具去除，以使中繼模具與輪圈脫離。藉此，即可使用該模具以成型複合材料輪圈，並讓模具順利的由複合材料輪圈之內輪圈向外脫膜。

Description

模具及使用該模具以成型複合材料輪圈之方法

本發明係有關一種模具及使用該模具以成型複合材料輪圈之方法，尤指一種能製造出車輪之反裝圈，以節省能源之耗費，並提供輪圈改裝者之需求者。

對於一般汽車、卡車、聯結車之類車輛上的車輪輪圈而言，主要包括一個徑向延伸之輪圈本體，輪圈本體之兩側具有第一承托部及第二承托部，並以一中間部連接於第一、第二承托部之間，而第一承托部及中間部之間形成一個凸出的第一止擋部，第二承托部及中間部之間形成一個凸出的第二止擋部。當輪胎套接於輪圈本體外周緣時，輪胎一側之胎唇卡抵並限位於第一承托部之側壁及第一止擋部之間，輪胎另一側之胎唇卡抵並限位於第二承托部之側壁及第二止擋部之間，藉以在輪胎充氣之後，提供車輛前進時所需要之支撐及緩衝力量。

為了讓輪圈具有足夠之強度，目前之輪圈大都是以鋁合金鑄造之後再予以車削加工而成，而此種加工方式不但適用於具有單一內錐孔徑之車輛正裝圈，對於具有二個反向內錐孔徑而可以讓剎車卡鉗大面積裸露，得以深受改裝者喜愛之反裝圈而言，同樣可以有效的加工成型。但由 於鋁合金之製造加工成本較高且具有相當之重量，將會增加行駛之耗油量。

而以碳纖維之類複合材料所製成之輪圈，則能在具有足夠強度之前提下，有效降低生產成本，並節省能源之耗費。惟，目前可知在市面上僅能以模具成型複合材料之正裝圈，而對於反裝圈而言，由於材質的不同，尚無法藉由車削加工之類的方式以成型，且由於反裝圈具有二個反向內錐孔徑之結構，則會因無法脫模而無法使用模具成型之方法。

有鑑於此，為了提供一種有別於習用技術之結構，並改善上述之缺點，發明人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本發明之產生。

本發明之一目的在提供一種模具及使用該模具以成型複合材料輪圈之方法，俾能解決習用複合材料反裝圈無法藉由模具加工或車削加工之類的方式以成型之問題，而能讓複合材料反裝圈快速成型，以節省能源之耗費，並提供輪圈改裝者之需求。

為達上述之目的，本發明所設之模具係供成型一車輪輪圈之內輪圈，車輪輪圈具有反向之第一端及第二端，內輪圈徑向貫穿第一端及第二端，內輪圈具有徑向延伸之環形安裝壁，安裝壁之一側具有頸縮之中間部，安裝壁與中間部之間具有第一擴張部，第一擴張部係由中間部朝向第一端之方向漸擴，中間部與第二端之間具有第二擴張部；而該模具係包括沿著車輪輪圈之軸向組合之第一模具、中繼模具以及第二模具。其中，第一模具設有一端面，該端面遠離車輪輪圈之第一端；第二模具係供成型第二擴張部，第二模具設有反向之前端及後端，第二模具之前端遠離車輪輪圈之第二端，第二模具之前端具有一凸出部；而中繼模具係供成型第一 擴張部，中繼模具套接第二模具之凸出部，且中繼模具之一端與第一模具之端面之間具有一間隙，供成型安裝壁。

實施時，該凸出部係為一圓錐形體，並以遠離第二模具之前端方向向前漸縮，而中繼模具具有一內圓錐形孔，供套接凸出部。

實施時，該中繼模具係為硬化後可敲碎或水溶解之材質所製成。

本發明所設之成型複合材料輪圈之方法係包括下列步驟：a.沿著一車輪輪圈之軸向依序組合第一模具、中繼模具以及第二模具，並使中繼模具之一端與第一模具之端面之間具有一間隙；b.配合一外接公模以加壓至少一含樹脂之纖維層，並在樹脂硬化之後，成型輪圈；以及c.讓第一模具、第二模具分別與輪圈、中繼模具脫離，再將中繼模具去除，以使中繼模具與輪圈脫離。

為進一步了解本發明，以下舉較佳之實施例，配合圖式、圖號，將本發明之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下。

1‧‧‧車輪輪圈

11‧‧‧第一端

12‧‧‧第二端

13‧‧‧內輪圈

14‧‧‧安裝壁

141‧‧‧輪轂

15‧‧‧中間部

16‧‧‧第一擴張部

17‧‧‧第二擴張部

18‧‧‧第一止擋部

18’‧‧‧第二止擋部

19‧‧‧第一承托部

19’‧‧‧第二承托部

2‧‧‧模具

3‧‧‧第一模具

31‧‧‧端面

4‧‧‧中繼模具

41‧‧‧內圓錐形孔

42‧‧‧間隙

5‧‧‧第二模具

51‧‧‧圓錐形段

52‧‧‧前端

53‧‧‧後端

54‧‧‧凸出部

6‧‧‧外加壓單元

9‧‧‧輪胎

91‧‧‧胎唇

92‧‧‧胎唇

第1圖係為車輪輪圈組合輪胎時之剖面圖。

第2圖係為本發明模具之較佳實施例之元件分解圖。

第3圖係為本發明模具之較佳實施例之立體外觀示意圖。

第4圖係為本發明模具之較佳實施例之組合剖面圖。

第5圖係為本發明模具在成型複合材料輪圈時之剖面示意。

第6圖係為本發明模具在脫膜時之使用狀態圖。

本發明係為一種模具及使用該模具以成型複合材料輪圈之方法，其中，如第1圖所示，車輪輪圈1具有反向之一第一端11及一第二端12，且車輪輪圈1具有一內輪圈13，內輪圈13徑向貫穿車輪輪圈1之第一端11及第二端12，內輪圈13具有一個繞著中心軸線且呈徑向延伸之環形安裝壁14，供鎖接一輪轂141，安裝壁14之一側具有頸縮之一中間部15，安裝壁14與中間部15之間具有一第一擴張部16，第一擴張部16係由中間部15朝向第一端11之方向漸擴而呈圓錐形狀，中間部15與第二端12之間具有一第二擴張部17，第二擴張部17係由中間部15朝向第二端12之方向漸擴而呈圓錐形狀，實施時，第二擴張部17亦可為等直徑之圓孔狀。另，車輪輪圈1之外表面具有環形凸出之一第一止擋部18、一第一承托部19、一第二止擋部18’及一第二承托部19’，一輪胎9一側之胎唇91定位於第一止擋部18及第一承托部19之間，輪胎9另一側之胎唇92係定位於第二止擋部18’及第二承托部19’之間。

如第2~4圖所示，其為本發明模具2之較佳實施例，係供成型上述車輪輪圈1之內輪圈13，該模具2包括沿著車輪輪圈1軸向組合之一第一模具3、一中繼模具4以及一第二模具5。其中，第一模具3係為具階段之圓柱，供成型環形安裝壁14一側之內輪圈13，第一模具3設有一端面31，該端面31遠離車輪輪圈1之第一端11。第二模具5具有一外周緣呈圓錐形之圓錐形段51，供成型第二擴張部17，且第二模具5設有反向之一前端52及一後端53，第二模具5之前端52遠離車輪輪圈1之第二端12，第二模具5之前端52具有一凸出部54，凸出部54係為一圓錐形體，並以遠離第二模具5之前端52方向向前漸縮。

而中繼模具4係為石膏模，實施時，中繼模具4亦可為環氧樹脂(EPOXY)、酚醛樹脂(PF)或聚胺酯(PU)之類的高分子材料，在硬化後可予以敲碎，或是高分子聚乙烯醇及無機粉體混合物之類可遇水溶解之材質所製成。中繼模具4之外周緣係呈圓錐形，供成型第一擴張部16，中繼模具4具有一內圓錐形孔41，供套接第二模具5之凸出部54，並在中繼模具4之一端與第一模具3之端面31之間形成一間隙42，以成型安裝壁14。

本發明使用上述模具2以成型複合材料輪圈1之方法係包括下列步驟：a.如第5圖所示，沿著一車輪輪圈1之軸向依序組合第一模具3、中繼模具4以及第二模具5，並使中繼模具4之一端與第一模具3之端面31之間具有一間隙42；b.配合一外加壓單元6以加壓至少一含樹脂之纖維層，並在樹脂硬化之後以成型輪圈1，並使輪圈1之內輪圈13具有安裝壁14；以及c.如第6圖所示，讓第一模具3由輪圈1之第一端11方向向外脫離、讓第二模具5由輪圈1之第二端12方向與中繼模具4脫離，再將中繼模具4以敲碎或水溶解之方式去除，而由輪圈1之第一擴張部16所形成之空間中取出。

其中，步驟a之車輪輪圈1較佳係為複數個重疊之碳纖維層預浸樹脂之後，經加壓成型，再使樹脂硬化後而成；實施時，該車輪輪圈1亦可為一碳纖維層內加入樹脂，並使樹脂硬化而成；或為複數個碳纖維層重疊之後加入樹脂，再使樹脂硬化後而成，該碳纖維層係為複數條碳纖維編織而成。實施時，該纖維層亦可為複數條玻璃纖維、石英纖維、尼龍纖維、棉紗纖維或克維拉纖維等人造纖維混編或單向纖維組合而成。該樹脂較佳 係為不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯酯樹脂、酚醛樹脂、聚安基甲酸脂、馬來醯亞胺樹脂或氰酸酯樹脂之類的熱固性樹脂。

上述步驟b之外加壓單元6係為一外接公模，實施時，該外加壓單元6亦可為空氣加壓裝置，外加壓單元6與本發明模具2之組合，主要係在於成型內輪圈13之結構，而輪圈1外表面之第一止擋部18、第一承托部19、第二止擋部18’及第二承托部19’亦可於輪圈1成型之後，再配合不同之外加壓單元6施予第二次加工而成。

因此，本發明具有以下之優點：

1、本發明能將複合材料直接成型一反裝圈，因此，不但可以有效減輕重量，使車輛行駛時降低耗油量以節省能源之耗費，且可提供輪圈改裝者之需求。

2、本發明之中繼模具係以可在硬化後再予以敲碎或水溶解之材料所製成，並套接於第二模具之凸出部上，因此，可以在成型車輪輪圈之後，讓第二模具可以重複使用，以節省加工成本。

綜上所述，依上文所揭示之內容，本發明確可達到預期之目的，提供一種不僅能以複合材料直接成型一反裝圈，且可有效節省加工成本的模具及使用該模具以成型複合材料輪圈之方法，極具產業上利用之價值，爰依法提出發明專利申請。

Claims (5)

1. 一種模具，係供成型一車輪輪圈之內輪圈，該車輪輪圈具有反向之一第一端及一第二端，該內輪圈徑向貫穿該第一端及該第二端，該內輪圈具有徑向延伸之一環形安裝壁，該安裝壁之一側具有頸縮之一中間部，該安裝壁與該中間部之間具有一第一擴張部，該第一擴張部係由該中間部朝向該第一端之方向漸擴，該中間部與該第二端之間具有一第二擴張部；而該模具係包括沿著車輪輪圈軸向組合之一第一模具、一中繼模具以及一第二模具，其中，該第一模具設有一端面，該端面遠離該車輪輪圈之該第一端；該第二模具係供成型該第二擴張部，該第二模具設有反向之一前端及一後端，該第二模具之該前端遠離該車輪輪圈之該第二端，該第二模具之該前端具有一凸出部；該中繼模具係供成型該第一擴張部，該中繼模具套接該第二模具之該凸出部，且該中繼模具之一端與該第一模具之該端面之間具有一間隙，供成型該安裝壁。
2. 如申請專利範圍第1項所述之模具，其中，該凸出部係為一圓錐形體，並以遠離該第二模具之該前端方向向前漸縮，而該中繼模具係具有一內圓錐形孔，供套接該凸出部。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之模具，其中，該中繼模具係為硬化後可敲碎或溶解之材質所製成。
4. 一種使用如請求項1所述之模具以成型複合材料輪圈之方法，係包括下列步驟： a.沿著一車輪輪圈之軸向依序組合該第一模具、該中繼模具以及該第二模具，並使該中繼模具之一端與該第一模具之該端面之間具有一間隙；b.配合一外加壓單元以加壓至少一含樹脂之纖維層，並在該樹脂硬化之後，成型該輪圈；以及c.讓第一模具、第二模具分別與該輪圈、該中繼模具脫離，再將該中繼模具去除，以使該中繼模具與該輪圈脫離。
5. 如申請專利範圍第4項所述之成型複合材料輪圈之方法，其中，該中繼模具係為硬化後可敲碎或溶解之材質所製成。