[发明专利]增强的热塑性部件及其制造方法

说明书

本文公开了用于使用增强热塑性材料制造复杂部件的系统和技术。复杂部件可以包括具有轮廓或弯曲的外表面，并且在某些情况下限定空腔。在某些示例中，一种或多种热塑性材料被布置以形成轮部件，例如适于限定自行轮辋的轮部件。热结合可用于将多种增强热塑性材料彼此连接，以形成轮部件的空腔或其他复杂形状。在某些示例中，模具组件的一部分可以被加压以在热结合和冷却期间保持空腔的形状。这可以消除对将保持空腔的形状的牺牲囊或其他结构的需要，从而允许无缝的最终部件，可选地不存在囊退出的标记或其他接缝。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年9月30日提交的题为“增强的热塑性部件及其制造方法(Reinforced Thermoplastic Components and Method of Manufacture Thereof)”的美国临时申请No.62/908,320和2020年2月27日提交的题为“Reinforced ThermoplasticComponents and Method of Manufacture”的美国临时专利申请No.62/982,611的优先权权益，通过引用将上述申请的公开内容整体并入本文。

技术领域

所描述的实施例总体上涉及由增强热塑性材料形成的高强度、轻量结构，更具体地，涉及由可以限定中空空腔的增强热塑性材料形成的结构。

背景技术

复合材料可以包括两种或更多种不同材料的组合，该两种或更多种不同材料以补充和增强它们各自的材料性质的方式配合。例如，复合材料可以包括相对轻量的材料和相对高强度的材料的组合，以产生具有高强度重量比的部件。这样的部件可以包括复杂的形状和设计，包括为特殊目的量身定制的形状。例如，特殊目的部件可以包括具有轮廓表面的形状，例如弯曲的外部。部件也可以具有中空内部以减轻重量。在许多传统系统中，热固性材料用于将增强材料保持在基质中。传统方法会产生过于脆弱的部件，并限制部件和制造的适应性。此外，由复合材料形成并产生具有中空内部的形状的部件的传统制造可能涉及复杂的多步骤过程，这会增加成本并且可能导致不连续或不一致。因此，继续需要能够增强复合材料部件形状和结构的范围而不限制整体设计的功能或性能的技术。

发明内容

本系统和方法的示例涉及增强的热塑性部件。更具体地，本文描述的示例涉及具有复杂形状(例如具有弯曲轮廓、基本上中空的内部和/或其他属性的形状)的增强的热塑性部件。在某些示例中，本文所述的增强的热塑性部件可用于形成轮部件，例如用于自行车的轮。增强热塑性材料可用于形成完全连续的圆形部件，该部件形成轮。由增强热塑性材料形成的轮部件或其他结构可以是基本上中空的结构。本文公开了用于使用一种或多种增强热塑性材料形成轮部件以形成具有中空内部和弯曲外表面的轮部件的技术，包括其中轮部件具有基本上圆形的中空空腔和连续的圆形外部形状。

在一个示例中，公开了一种轮部件。轮部件包括限定被配置为接合自行车轮胎的轮部件的外环形表面的轮辋底座部分。轮部件还包括与轮辋底座部分限定空腔的主结构部分。轮辋底座部分和主结构部分均由增强热塑性材料形成。轮辋底座部分和主结构相互结合以形成一体结构。

在另一示例中，主结构部分可以包括由增强热塑性材料形成的壁部分。壁部分的增强热塑性材料可包括彼此重叠并限定径向交叉帘布层的多个帘布层。多个帘布层可以包括具有第一边缘的第一帘布层。第一边缘可与由外环形表面限定的连续圆的中心轴线限定22.5和75度之间的偏角。

在另一示例中，多个帘布层可以包括具有第二边缘的第二帘布层。第二层可以与第一层重叠，其中，第一边缘和第二边缘基本上彼此横向。在一些示例中，第一帘布层和第二帘布层可以限定帘布层的布置。轮部件还可包括以径向图案设置的多个帘布层的布置以限定壁部分。

在另一示例中，轮辋底座部分和主结构部分可以是热结合、化学结合或粘合剂结合中的至少一种。

在另一示例中，主结构部分可以限定被配置为接收一系列辐条的轮部件的内环形表面。主结构部分可以被配置为承受至少300磅的与一系列辐条关联的拉力。主结构部分可沿着内环面限定增强层。