[發(fā)明專利]輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料輪轂

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110166493.6
• 申請(qǐng)日: 2021-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN112874232B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黨國營(yíng);孫云杰;孔祥騫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宇聯(lián)星程（浙江）科技有限公司
• 主分類號(hào): B60B3/00
• 分類號(hào): B60B3/00;B60B5/00;B60B21/00;B60B27/02
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務(wù)所 33233
• 代理人: 陸永強(qiáng);張建

本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料輪轂，它解決了碳纖維輪轂生產(chǎn)成本較高等問題，其包括輪輞和車軸安裝座，輪輞和車軸安裝座之間通過若干相對(duì)其中心軸線對(duì)稱的輪輻連接，輪輻呈片狀且靠近輪輞的一端的寬度大于靠近車軸安裝座的一端，輪輻為單個(gè)和多個(gè)沿周向方向間隔排列設(shè)置，輪輞具有鋁合金材質(zhì)的內(nèi)層以及包覆在內(nèi)層外側(cè)且由碳纖維復(fù)合材料制成的外層。本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輪轂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料輪轂。

背景技術(shù)

輪轂是輪胎內(nèi)廓輪鋼通過立柱連接的輪芯旋轉(zhuǎn)部分，即支撐輪胎的中心裝在軸上的金屬部件。又叫輪圈、鋼圈、轱轆、胎鈴。轎車的輪轂軸承過去最多的是成對(duì)使用單列圓錐滾子或球軸承。隨著技術(shù)的發(fā)展，轎車已經(jīng)廣泛的使用轎車輪轂單元。輪轂軸承單元的使用范圍和使用量日益增長(zhǎng)，已經(jīng)發(fā)展到了第三代：第一代是由雙列角接觸軸承組成。第二代在外滾道上有一個(gè)用于將軸承固定的法蘭，可簡(jiǎn)單的將軸承套到輪軸上用螺母固定。使得汽車的維修變的容易。第三代輪轂軸承單元是采用了軸承單元和防抱剎系統(tǒng)相配合。輪轂單元設(shè)計(jì)成有內(nèi)法蘭和外法蘭，內(nèi)法蘭用螺栓固定在驅(qū)動(dòng)軸上，外法蘭將整個(gè)軸承安裝在一起。現(xiàn)階段市面上大部分為低壓鑄造的鋁合金輪轂或鐵轂，低端輪轂的市場(chǎng)已經(jīng)越來越飽和，且成本控制越發(fā)嚴(yán)格，這種市場(chǎng)已無未來。為此，碳纖維輪轂逐步進(jìn)入人們的視野。但目前碳纖維輪轂主要運(yùn)用與轎車領(lǐng)域，摩托車等非主流車輛對(duì)于碳纖維輪轂關(guān)注不足。在實(shí)際的運(yùn)用中，碳纖維輪轂由于其材料成本較高、加工難度較大，制約了它在輪轂中的運(yùn)用。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，提出了各式各樣的解決方案。例如，中國專利文獻(xiàn)公開了一種纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料汽車輪轂的制備方法[201510157931.7]，其包括輪輻和輪圈，輪圈采用拉擠成型熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料，輪輻采用熱壓成型坯料，首先制得拉擠成型熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料；熱壓成型坯料采用拉擠成型熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料，先預(yù)先裁剪成輪輻結(jié)構(gòu)，然后將輪輻結(jié)構(gòu)熱壓成型坯料放置在具有輪轂外形結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外模具之間，熱壓成輪輻熱壓坯料，然后將拉擠成型熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料卷繞在輪輻熱壓坯料和具有輪轂外形結(jié)構(gòu)的內(nèi)模具上，將外模具和內(nèi)模具閉合，經(jīng)加熱、冷卻、開模、修邊，即得汽車輪轂。

上述方案在一定程度上解決了常規(guī)輪轂材質(zhì)較重的問題，但是該方案依然存在著諸多不足，例如碳纖維輪轂生產(chǎn)成本較高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)成本低的輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料輪轂。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：本輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料輪轂，包括輪輞和車軸安裝座，輪輞和車軸安裝座之間通過若干相對(duì)其中心軸線對(duì)稱的輪輻連接，輪輻呈片狀且靠近輪輞的一端的寬度大于靠近車軸安裝座的一端，輪輻為單個(gè)和多個(gè)沿周向方向間隔排列設(shè)置，輪輞具有鋁合金材質(zhì)的內(nèi)層以及包覆在內(nèi)層外側(cè)且由碳纖維復(fù)合材料制成的外層。片狀的輪輻為單個(gè)和雙個(gè)交替排列在輪輞和車軸安裝座之間，起到支撐作用，同時(shí)筒狀的輪輞和片狀的輪輻方便碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行熱壓，鋁合金與碳纖維復(fù)合材料組合，降低了生產(chǎn)難度，從而降低了生產(chǎn)成本。

在上述的輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料輪轂中，輪輞內(nèi)側(cè)與輪輻的交接處設(shè)置有碳纖維復(fù)合材料制成的第一加強(qiáng)圈，車軸安裝座外側(cè)與輪輻的交接處設(shè)置有碳纖維復(fù)合材料制成的第二加強(qiáng)圈，第一加強(qiáng)圈和第二加強(qiáng)圈上分別開有供碳纖維復(fù)合材料制成的輪輻穿過的限位槽，第二加強(qiáng)圈外部?jī)蓚?cè)分別開有相對(duì)其中心軸線對(duì)稱的卡接槽。第一加強(qiáng)圈和第二加強(qiáng)圈固定輪輻的相對(duì)位置，提高了輪輻與輪輞和車軸安裝座連接處的局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，克服了單一碳纖維復(fù)合材料的輪輻抗扭性能不足的缺點(diǎn)，使其可承受較大的轉(zhuǎn)矩。

在上述的輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料輪轂中，第一加強(qiáng)圈和第二加強(qiáng)圈由碳纖維粉通過注塑與輪輞或車軸安裝座連為一體，輪輞的外層和輪輻由長(zhǎng)纖維或連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料通過模壓連為一體，輪輞的外層和輪輻外側(cè)覆有聚酰胺樹脂層。第一加強(qiáng)圈和第二加強(qiáng)圈采用碳纖維粉固定連接，其加工難度較低，方便快速裝配生產(chǎn)，長(zhǎng)纖維或連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有較高的拉伸強(qiáng)度，保證輪輻對(duì)輪輞和車軸安裝座的支撐穩(wěn)定性。