[发明专利]一种复合材料轮毂

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车轮毂，具体来讲是一种适用于树脂传递模塑工艺制造轮毂的增强纤维材料预成型体结构，属于汽车轮毂制造技术领域。

背景技术

随着全球环保压力与日俱增，各国政府对汽车尾气排放要求日益严格，汽车工业正致力于：1、缩小发动机排量，提高升功率，提高燃油效率；2、发展混合动力或纯电动汽车；3、用更轻更好的材料代替原有材料，降低车辆自重。无论对于何种能量形式的汽车，减重总是行之有效的方案。

作为汽车主要簧下质量提供者及重要的转动部件，轮毂的轻量化对于车辆减重及提高能效有着立竿见影的作用。

目前复合材料轮毂有两种主要形式，一种是分体式，辐条面部分为铝合金，轮辋部分为复合材料，两者通过金属紧固件机械结合。在一个整体铝合金轮毂中，轮辋只占总重量的少半部分，将轮辋替换为复合材料，同时增加数十对用于紧固的金属螺丝螺母，减重效果大打折扣。

另一种是一体式，及辐条面与轮辋均为复合材料并一体成型，主要工艺又分为两种。一是采用预浸料工艺，即一层一层将裁剪过的预先浸润树脂的增强纤维织物贴合于单面模具表面，每贴一层要修剪一次边缘并逐处压实以驱赶层间气泡，费时费力。为实现较高的纤维含量比及降低孔隙率，预浸料铺贴完成后连同模具须用真空袋包覆放入热压罐进行终固化。使用该工艺制造的轮毂，生产周期较长、价格高昂，无法规模化应用。二是采用树脂传递模塑（RTM）工艺，通常步骤为：1、将不含树脂的增强纤维材料裁剪成特定形状，一层或多层堆叠后使用一套包含阴模和阳模的模具压制出三维立体结构，并修剪边缘，该步所得为增强纤维织物预成型体；2、将单个或多个预成型体组装后填充于闭合的终成型模具腔中，再灌注树脂体系浸润纤维，经固化得到终制品。

轮毂作为一个外形复杂的三维立体结构，无法仅使用一个预成型体就构造出整体，而使用多个预成型体拼接首先要考虑的是整体受力安全问题，所以设计轮毂预成型结构时应同时满足以下要求：1、在增强纤维材料允许的形变范围内尽量将受力关键部位安排在单个预成型体上；2、若受力关键部位在两个预成型体交界处，应采用搭接处理，搭接厚度符合设计尺寸；3、单个预成型体应与尽可能多的其他预成型体接合，提高整体性。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种复合材料轮毂，成为解决背景技术中存在问题的一种有效方法。

本发明通过以下技术方案实现的：一种复合材料轮毂，包括幅面预成型体与轮辋预成型体，所述幅面预成型体由4至6组相同的增强纤维材料预成型体绕轮毂中轴交错叠加后构成的辐条及用于与车轴连接的毂部，所述轮辋预成型体包含4至6组相同的增强纤维材料预成型体，每组轮辋预成型体同时与两个相邻的辐条相连接。

进一步的，前述的复合材料轮毂，幅面预成型体由外而内依次包括辐条面层、物料填充层、辐条背层及毂部加强层；所述轮辋预成型体由辐条间连接加强层与轮辋圈构成。

进一步的，前述的复合材料轮毂，辐条面层包括辐条正面，所述辐条正面的端部沿径向具有径向延长部，所述辐条正面的两侧向内折弯形成辐条侧壁，所述两侧辐条侧壁的底部具有向外折弯的叠加区。

进一步的，前述的复合材料轮毂，叠加区呈扇形，且相邻两叠加区呈环形交错叠加，形成用于轮毂与车轴连接的毂部；所述叠加区内还设有轮毂螺栓打孔位。

进一步的，前述的复合材料轮毂，增强纤维材料为纤维束、纤维毡、单向布、编织布、经编多轴向织物中的一种或几种混合。

进一步的，前述的复合材料轮毂，辐条面层、物料填充层、辐条背层及毂部加强层均为纤维铺层，所述纤维铺层采用的纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、尼龙纤维中的一种或几种混合。

进一步的，前述的复合材料轮毂，辐条面层及辐条背层所用增强纤维材料包含至少两个方向排布的纤维，其中一个方向与轮毂径向重合，另外的方向呈径向对称分布。

进一步的，前述的复合材料轮毂，辐条间连接补强层包围置于两个相邻辐条之间，与辐条的侧壁截面及辐条背层相接触。

进一步的，前述的复合材料轮毂，辐条面层的径向延长部向辐条背面方向折弯，覆盖物料填充层使之与辐条背层相贴合，并与辐条间连接补强层构成一个整体曲面。

进一步的，前述的复合材料轮毂，毂部加强层为整体成形的、形状与毂部一致的预成型体，且与所述毂部紧密贴合。

进一步的，前述的复合材料轮毂，辐条间连接加强层为与辐条数量相同的弧形体，并绕轮毂的中轴均布，所述弧形体的两端将相邻的辐条在端部两两相接，并与辐条端部截面相接触。