[发明专利]一体化成型碳纤维复合材料轮辋及制备方法

权利要求书

1.碳纤维复合材料一体化成型轮辋，包括轮辋底(1)、轮辐(2)和轮毂(3)；轮辋底(1)朝向轮毂(3)的面通过多条等距分布的轮辐(2)与轮毂(3)外圆柱面相连，轮辋底(1)背离轮毂(3)的面为安装橡胶轮胎面；其特征在于：所述轮辋底(1)背离轮毂(3)的面，从向外凸出的外轮辋边缘(5)到向外凸出的内轮辋边缘(9)间，依次设有为外驼峰(6)、短轮辋平底、凹槽(7)、长轮辋平底和内驼峰(8)，轮辋底(1)为水平面或为方便脱模而具有锥度；

所述多条等距分布的轮辐(2)，每条轮辐均整体呈圆弧曲线向外轮辋边缘(5)侧凸出，其曲率半径为轮辋半径的2～100倍；轮辐的截面为C形、П形或圆弧形；轮辋底(1)朝向轮毂(3)的面与轮辐(2)的一端联接接头(10)通过连接面(16)粘结，联接接头(10)粘结宽度大于凹槽(7)的宽度，使凹槽(7)完全被联接接头(10)所包覆，靠近外驼峰(6)一侧的联接接头(10)凹槽内圆弧处填充有泡沫塑料的楔形压条(11)，保证连接处有圆角过渡；

所述轮毂(3)中间开有轴孔，轮毂(3)的法兰面上开有多个螺栓孔(4)，轮毂(3)多个螺栓孔(4)分别通过各自螺栓与汽车前、后轮轴上的轮盘相连；在轮毂(3)与轮轴上的轮盘之间，装有阻止轮盘热量传导到复合材料轮毂(3)的隔热垫片，在螺栓孔的四周喷涂有隔热涂层。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料一体化成型轮辋，其特征在于：所述联接接头(10)，轮辋底(1)朝向轮毂(3)的面与轮辐(2)的一端联接接头(10)

相连的转角处，均采用圆角过渡。

3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料一体化成型轮辋，其特征在于：所述轮辐(2)，其横截面面积沿着轮辋中心的是变化的，离轮辋中心越近，横截面积越小，离轮辋中心越远，横截面积越大。

4.用于权利要求1或2所述的碳纤维复合材料一体化成型轮辋的制备方法，其特征在于：该轮辋制备方法采用的模具，包括至少有两块半圆组成的外侧模，深侧模(13)和浅侧模(15)；两块半圆组成的外侧模内圈具有与轮辋底(1)上面相反的形状，浅侧模(15)内侧具有与轮辋左侧相反的形状，深侧模(13)内侧具有与轮辋右侧相反的形状，外侧模内圈一端分别通过各自端部的榫槽插入到浅侧模(15)的槽内，外侧模内圈另一端分别通过各自端部的榫槽插入到深侧模(13)的槽内，楔形压条(11)在碳纤维复合材料敷设完成后压入沟槽内，然后装入深侧模(13)，构成闭合的轮辋腔体；该轮辋具体制备方法是：

1)轮辋在成型前根据各部位受载荷的大小，分别敷设对应的碳纤维层数及相应的角度，并敷设在深侧模(13)，浅侧模(15)，外侧模与楔形压条(11)构成的空腔里，其上的碳纤维分布按照：轮辋底(1)的圆周方向和宽度方向分别为[0º/90º]₄，材料为T700环氧树脂预浸料，在外侧模构成的圆形模具内侧面首先逐层敷设轮辋底(1)到所需厚度；

2)轮辐(2)上碳纤维的分布沿着轮辐长度方向为 [45º/-45º]₂，轮辐(2)的内外侧加[0º/90º]各一层；

3)轮毂(3)上的碳纤维分布根据轮辐(2)上的纤维层数，不足厚度部分再增加[45º/-45º]层数，直到达到所需的轮毂厚度；

4）轮毂(3)上的纤维层是每一个轮辐(2)上纤维层的延续，它们是一块整体的纤维层组成，敷设顺序依次按照轮辐(2)的顺序顺时针或者逆时针一层一层敷设在浅侧模(15)上，即第一个轮辐(2)敷设第一层纤维后，进行第二个轮辐(2)上敷设第一层纤维，依次敷设所有轮辐(2)的第一层纤维，接着依次敷设第二层纤维、第三层纤维……，直到达到所需的厚度；此时轮毂(3)的厚度是所有轮辐厚度的和，如果需要增加轮毂(3)的厚度，则单独敷设轮毂(3)的纤维层数即可达到所需的轮毂(3)厚度；

5) 将敷设好碳纤维复合材料轮辋的模具放入固化炉固化，固化后脱模得到所需的轮辋。

5.根据权利要求4所述的碳纤维复合材料一体化成型轮辋的制备方法，其特征在于：所述碳纤维为预涂胶纤维或是编织纤维再进行真空注入树脂。