[發明專利]用于復合輪的面?轂連接部

有效

• 申請號: 201380072525.X
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN105189140B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 馬修·愛德華·丁格爾;阿什利·詹姆斯·登米德;邁克爾·西爾科克
• 申請（專利權）人: 碳革命有限公司
• 主分類號: B60B1/14
• 分類號: B60B1/14;B60B5/02;B29C70/00;B32B27/02;B32B5/12
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 顧紅霞,何勝勇

技術領域

本發明一般涉及用于車輛和/或飛機的復合輪。具體來說，本發明涉及一種復合輪的輪輻部分與復合輪的輪轂部分之間的連接部。因此，為了方便，將在下文中相對于這種示例性應用對本發明進行概括性的描述。也就是說，本發明可以用于其他應用。

背景技術

背景技術對本發明的以下討論旨在幫助理解本發明。然而，應當理解的是：這樣的討論不等于承認或認可所提及的任何內容都是到本申請的優先權日為止已公開、已知的或公知常識的一部分。

經由輪胎傳遞至車輪的輪輞部分的橫向負載、縱向負載及扭轉負載產生貫穿輪輻的彎曲應力和扭轉應力。必須有效地解決輪轂接合處的這些應力，從而在不使輪增加相當大的質量的理想情況下提供具有一定剛度和強度的有效機械機構。

本發明的申請人所知的現有復合車輪設計沒有滿足這些基本需求。

申請人知道生產復合輪的早期嘗試。然而，申請人認為對輪的輪輻部分與輪轂部分之間的連接部使用金屬而不對該連接部使用復合材料的輪設計在一定程度上是有缺陷的。

申請人的先前復合輪設計之一包括從輪輻至輪輻筆直延伸橫跨輪的連續碳纖維絲束。

在輪構造為凸耳孔設置在輪輻之間而不是位于更接近輪轂內的中心的情況下，另一個先前復合輪設計使用基于預成形結構的可替換絲束。因為輪輻的深度保持穿過輪的輪轂區域，所以該構造能夠保持從輪輻至輪轂的剛度。與其他人的早期嘗試相比，該構造在結構上效率更高，并且能夠避免需要包含由不同材料(例如，金屬)制成且使用粘合劑或緊固件接合的接合結構。

也就是說，申請人的上述設計需要將絲束布置為消除輪中的中心孔。中心孔設置為用于定位在車輛輪轂上。在一些情況下這導致絲束被機械加工以產生孔，并且在所有情況下對準不可能從輪輞的一邊至輪輞的另一邊完全筆直。絲束經常在隨后加工成車輛輪轂的螺栓孔處被切斷。所有這些問題損害最終輪結構的有效性及完整性。

此外，也難以將絲束溶液準確且一致地放入到模具中，從而導致不可接受的工藝變化。

破壞性試驗同樣能夠確定輪結構的絲束區域與其他區域之間的問題，申請人認為是因剛度不匹配而導致該問題。在高負載的情況下發現裂紋形成在結構中的非常堅硬的區域與更柔軟的區域之間的界面處。

因此，需要提供一種能夠提高輪輻與輪轂區域接合的區域中的強度和剛度的復合輪。此外，需要在不使輪增加相當大的質量的情況下實現上述目的。

發明內容

根據本發明的廣義方面，提供一種復合輪的表面部分與輪轂部分之間的連接部。輪轂部分包括大致圓盤形狀的轂盤，以及表面部分包括多個輪輻。連接部包括：

環形的轂環，其包圍轂盤，轂環包括沿著圍繞轂環的至少大致周向延伸的多個增強纖維層；

多個第一增強纖維層，其相對于輪的旋轉軸線沿著大致徑向方向延伸，并沿著每個輪輻的正面延伸，橫跨轂環的前邊緣和內部環形表面并橫跨轂盤的正面；

多個第二增強纖維層，其沿著每個輪輻的背面在大致徑向方向上延伸，橫跨轂環的后邊緣并橫跨轂盤的背面；

多個第三增強纖維層，多個第三增強纖維層覆蓋第一增強纖維層和第二增強纖維層，多個第三增強纖維層沿與徑向方向成+30度至+60度之間的角度的方向延伸；以及

多個第四增強纖維層，多個第四增強纖維層覆蓋第一增強纖維層和第二增強纖維層，多個第四增強纖維層沿與徑向方向成-30度至-60度之間的角度的方向延伸。

以這種方式，使用環形轂環將輪輻接合至轂盤。轂環考慮到了每個輪輻的深度與轂盤的厚度之差。

對于本發明而言，轂環是重要的。在沒有該部件的情況下，車輪輪輻中的扭轉負載和彎曲負載將在每個輪輻的輪輻與輪轂部分接合的根部處產生輪結構的局部變形。這歸結于結構中的輪輻過渡至轂盤中的高度快速變化。轂環中的纖維環在每個輪輻的根部處提供了剛性結構。

在優選的形式中，多個第三增強纖維層以與徑向方向成約+45度的角度延伸；而多個第四增強纖維層以與徑向方向成約-45度的角度延伸。申請人將結合在一起的多個第三增強纖維層和多個第四增強纖維層稱為“扭轉纏繞層”。

還最優選地設置有多個第五增強纖維層，在多個第三增強纖維層和多個第四增強纖維層覆蓋多個第五增強纖維層的情況下，多個第五增強纖維層延伸為橫跨轂盤的背面，橫跨轂環的后邊緣，橫跨轂環的外部環形表面，橫跨轂環的前邊緣，橫跨轂環的內部環形表面并橫跨轂盤的正面。多個第五增強纖維層特定地設置為提供圍繞輪輻之間的輪轂部分的結構增強。這樣，多個第五增強纖維層優選地延伸為圍繞相鄰輪輻的基部區域之間的轂環。