[发明专利]复合材料活塞销及其制造方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种复合材料活塞销。更具体地，本发明涉及这样一种复合材料活塞销，其由具有不同弹性的多层管状增强纤维及具有高玻璃化转变温度和良好可成型性的树脂制得。

背景技术

在全部由常规SCM415钢制得的钢材料构成的活塞销的情况中，当活塞销应用于车辆的时候，由于其沉重的重量而不能提高里程数。此外，在活塞销所需的环形方向抗弯强度和纵向抗弯强度方面，常规活塞销的材料性能不符合要求，因此需要制造一种活塞销以替代常规活塞销。

出于这种原因，本发明旨在提供一种由轻质且良好刚度的碳纤维制得的复合材料活塞销。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

因此，本发明考虑到解决在相关技术中发生的上述问题。本发明提供一种由具有不同弹性的多层管状增强纤维及具有高玻璃化转变温度和良好可成型性的树脂制得的复合材料活塞销。

在本发明的一个方面，本发明提供一种复合材料活塞销，其包括：(1)管状外层，其由增强纤维制得；(2)内层，其沿着外层的内表面联接至外层，并由具有比外层更低的弹性的增强纤维制得；以及(3)树脂材料，其包含环氧树脂组合物和氰酸酯，所述树脂材料浸入外层和内层的增强纤维中。

外层和内层的增强纤维可以由碳纤维制得，其中外层的碳纤维为沥青基碳纤维，内层的碳纤维为PAN基碳纤维。

环氧树脂组合物和氰酸酯的混合比例可以在约1:0.82至约1:1.22的范围内。

环氧树脂组合物可以包括双酚A型(BPA型)环氧树脂和酚醛环氧树脂。

外层的增强纤维可以在外层的纵向方向上平行地布置。内层可以包括：第一层，其构造成使得其增强纤维垂直于外层的增强纤维布置，第一层沿着外层的内表面联接至外层；以及第二层，其构造成使得其增强纤维平行于外层的增强纤维布置，第二层沿着第一层的内表面联接至第一层。

假设外层和内层的总厚度为100％，则外层的厚度可以大于0％至约50％(且不包括0％)(例如，约1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或约50％)，内层的第一层的厚度可以为约40％至约80％(例如，约40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或约80％)，内层的第二层的厚度可以大于0％至约60％(且不包括0％)(例如约1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或约60％)。

根据本发明的另一方面，提供一种复合材料活塞销的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：堆叠由包括环氧树脂组合物和氰酸酯的树脂材料和增强纤维构成的第一预浸渍体及由包括环氧树脂组合物和氰酸酯的树脂材料和具有比第一预浸渍体的增强纤维更低的弹性的增强纤维构成的第二预浸渍体；卷曲第一预浸渍体和第二预浸渍体使得第一预浸渍体形成外表面；在烘箱中整体成型围绕模具卷曲的第一预浸渍体和第二预浸渍体。

在卷曲后，所述制造方法可以进一步包括围绕第二预浸渍体的外表面包裹耐热薄膜。

在成型后，所述制造方法可以进一步包括将耐热薄膜和模具从第一预浸渍体和第二预浸渍体分离，然后将第一预浸渍体和第二预浸渍体切割成预定的长度。

在切割后，制造方法可以进一步包括通过抛光来处理第一预浸渍体的表面。

本发明的复合材料活塞销的优点在于其构造成使得销以多层结构形成。此外，构成内层和外层的增强纤维具有不同的弹性，浸入增强纤维的树脂材料包括环氧树脂组合物和氰酸酯，从而因弯曲应力减小而提高弯曲强度，因剪切应力减小而提高剪切强度。

本发明的复合材料活塞销的其他优点在于可以控制椭圆变形的量。

因此，可以制造轻质的活塞销，由此可以通过减少摩擦而提高里程数和耐久性。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式中显现或更详细地阐明。

附图说明

图1为显示根据本发明实施方案的复合材料活塞销的元件之间连接的视图。

图2为根据本发明实施方案通过使用储能模量的曲线图而显示的玻璃化转变温度(Tg)随着温度变化的视图。

图3为通过使用表示第一层厚度、第二层厚度和外层厚度的三轴图表而显示本发明的区域的视图。