[发明专利]一种复合材料轮毂

说明书

技术领域

本发明属于复合高分子材料领域，具体涉及一种复合材料轮毂。

背景技术

复合材料广泛应用在交通运输行业。目前的复合材料轮毂的加工方式主要为注塑、手糊、模压以及热压罐工艺。目前没有适合量产的复合材料轮毂的加工方式。

现有的注塑的工艺使用短切的碳纤维，不能达到大载荷的安全要求。手糊、模压需要将纤维编织预浸布进行整体铺层。在铺层的过程中要控制纤维的方向，效率低，加工难度大。另外的原因，方向的控制精度不良或者在压制过程中纤维的扰乱会造成整个轮毂的质量不稳定，不能满足大规模量产的要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合材料轮毂，以解决现有的复合材料轮毂加工难度大，无法量产的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种复合材料轮毂由若干个相同的轮辐模块拼接并固化成型。其中，该复合材料模块表面为碳纤维增强材料编织布，内部为空气或三维热塑性芯材形成复合的三明治结构，模块间相互贴合并缠绕碳纤维轮辋后组装并进行整体轮毂的固化成型。

进一步地，在上述一个方案中，所述碳纤维层为碳纤维预浸布、碳纤维毡、单向碳纤维织布、碳纤维编织布中的一种或几种组成。

进一步地，在上述一个方案中，所述复合材料模块为扇形模块、扇形中空模块的一种或几种组成。

进一步地，在上述一个方案中，所述碳纤维增强层为碳纤维预浸布、碳纤维毡、单向碳纤维织布、碳纤维编织布中的一种或几种组成。

进一步地，在上述一个方案中，所述芯材可选用聚丙烯或芳纶材质制成的并对制成该芯材的聚丙烯或芳纶内部进行三维刺穿处理的三维热塑性板、热塑性复合材料板、发泡层。

进一步地，在上述一个方案中，所述模块间贴合面可为齿啮合、凹凸点、平面的一种或几种。

附图说明

图1为本发明实施例所述的复合材料轮毂的结构原理图。

具体实施方式

参照图1所示，图1为本发明实施例所公开的一种复合材料轮毂的示意图，该复合材料轮毂由若干个相同的碳纤维复合材料轮毂扇形模块组装而成。碳纤维复合材料模块由碳纤维复合材料板材和内部芯材组成。其中，碳纤维复合材料板材由多层碳纤维编织布铺叠而成，其纤维方向沿轮辐方向，并经过计算和设计。内部可以为空心或者由泡沫、三维热塑性芯材填充，起到支撑作用，提高抗弯性能。相邻的碳纤维复合材料模块互相贴紧并进行粘接。在圆周方向进行碳纤维布的缠绕铺层，行成轮辋。在加温加压下，碳纤维复合材料模块向轮毂中心方向锁合，材料固化，在此过程中进行产品定型。本发明的复合材料轮毂模块组合模式，降低加工难度，提高了生产效率。

其中，模块外表面的碳纤维层为碳纤维预浸布、碳纤维毡、单向碳纤维织布、碳纤维编织布中的一种或几种组成。复合材料模块的整体构造可以为扇形模块和扇形但中空模块。模块壳体内部可以为空气或者泡沫、三维热塑性体等。

本发明的所述复合材料轮毂的加工过程分三步：第一，将外层的碳纤维层与三维热塑性芯材进行近尺寸裁切并层叠。第二步，将碳纤维层包裹三维热塑性芯材并进行加温加压模压。在加热过程中，内部芯材受热变形，外部碳纤维复合材料受热固化，两者同步变形。第三步，固化完全后，进行裁边，在此过程中实现整体固化定型。第四步，将碳纤维复合材料模块侧面进行涂胶并粘接。第五步，缠绕碳纤维预浸布并进行二次高温定型。需要说明的是，对该复合材料轮毂模块的加工除了通过上述的热压工艺外，还可以通过缠绕、注塑、真空袋、真空导入、拉挤成型、热压罐工艺以及其他可通过模具进行压制或者抽真空进行负压压制的工艺实现。

本发明所公开的一种复合材料轮毂具有模块化结构，其利用轮毂的结构造型进行模块化生产加工，节省了传统一体成型铸造轮毂的加工过程所需要的铺层精度要求，加快了生产节拍，使碳纤维复合材料轮毂大规模量产成为现实。此外，模块化的产品生产，进行模块化的质量检验，替换不合格的模块而非整体产品，也解决了一体成型对质量管控的局限性，提高了成品率，也克服了整体铺层带来的加工过程中的困难。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。