专利名称：一种具有弧度的成型用气袋的制造方法及其制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气袋及其制造方法，尤其涉及一种用于对中空复合材料进行模塑 成型的气袋的制造方法及其制品。
背景技术：
现有技术中，利用模具将碳纤维材料成型为中空组件时，基于成本较低及工作快 速的考虑，目前的较佳方式是采用气袋做为模具内的型心，亦即利用气袋与模穴内壁面之 间做为容纳碳纤维材料的成型空间。所述气袋是一种依据要成型的工件形状而预先制作对 应该工件形状的PA材质袋体，且必须能承受150°C的温度。在进行成型工件时，含有环氧 树脂而呈柔软且具可塑性的碳纤维布先被置入模具的模穴内，再将气袋也放入模穴内，然 后合模，再将气体充入气袋，鼓起的气袋即将碳纤维布往模穴内壁面方向撑张，同时模具被 加热至适当的工作温度并保持一段时间(约30分钟)，使得环氧树脂硬化而让碳纤维布成 型，等碳纤维布成型完成后再将气袋内的气体排出，然后开模取出工件。以制造脚踏车轮圈的气袋而言，最理想的情况，是将气袋直接制造为对应轮圈尺 寸的圆形，使得气袋置入模穴中充气后，能让气袋表面完全平整地推挤碳纤维布。然而，如 图1所示，由于轮圈的直径很大，若要直接将整片PA材料A直接成型出圆形的气袋B，则势 必产生相当多的废料Al，以致于大幅提高制造成本。因此，目前的做法，都是将气袋制造成 直形状，再将直形的气袋B置入已放置碳纤维布的模具C的模穴中，当气体充入气袋后，藉 由软性的直形气袋在圆形的模穴中膨胀而达到成型出圆形轮圈的效果。但是，直形气袋在 圆形模穴中充气膨胀后，其内径部分会因为材料的堆挤而产生多处皱折B2(如图2所示)， 以致于在成型出轮圈后，会在轮圈的内侧面产生多处突起或凹入的非平滑面，该突起或凹 入处则会产生应力集中，以致于整个轮圈的强度不平均。再者，基于进气通畅性的原因，最好的方式是如图2所示地将吹嘴部Bl保持设置 在气袋本体B的切线方向，使得气体被充入气袋内时，能沿着切线方向顺畅流动而快速充 满气袋。但因为模具基于多种因素的限制，其进气凹槽Cl (如图3所示)的方向必须设置 为垂直于模穴侧壁；因此，若将气袋的吹嘴部Bl置于模具的垂直进气凹槽Cl时，势必如图 3所示将吹嘴部Bl弯折以配合置入进气凹槽Cl中；然而，吹嘴部Bl被弯折后必然产生皱 折，除了会影响进气的顺畅及效果，甚至进气不足外，其皱折也可能突出合模面而被夹持在 上、下模之间，造成合模不紧。现有技术中的气袋的另一项的缺点在于，气袋B的两端是分离的，因此，为了使气 袋B能完全容纳于模穴内，气袋B两端各自的一段长度必须在模穴内重叠，(如图3所示)， 藉以在合模后，将气体充入气袋内后得以将气袋膨胀而将材料扩张贴合于模穴表面。此一 作业形态在气袋置入模穴内并合模后，固然因为气袋受到模穴的限制而不会发生问题；然 而，在气袋进行未合模前的低压预充气以将复合材料包覆膨胀后的气袋时，由于气袋两端 重叠部分的断面呈“8”形且尺寸太大(如图3A及图3B所示)，以致于在该重叠部位较无法 均勻及不方便地包覆复合材料，成型后的轮圈在该重叠位置会有较不平整而影响整体强度
4的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中利用直形气袋做为型心来成型具有弧度的工 件时，该直形气袋会在模穴内产生皱折，以致于成型后的工件内表面不平整，进而影响整个 工件强度的问题。本发明的另一目的在于解决现有技术中成型用气袋置入模具的模穴内时，其原本 设于气袋切线方向的吹嘴部必须弯折，以配合模具所设置的垂直于模穴的进气凹槽，以致 于在弯折处会产生皱折而影响进气效果，甚至进气不足，以及该皱折可能影响合模密实度 的问题。本发明的再一目的在于解决制造环形工件时，现有技术中成型用气袋置于模穴内 并充气后，气袋两端之间会存在空间，造成该空间的位置对碳纤维布会产生皱折，甚至成型 效果不佳的问题。本发明所述具有弧度的成型用气袋的制造方法及其制品，是以所要成型为弧形气 袋的弧度的曲率中心为圆心，沿着该直形气袋本体长度方向将气袋本体的外径侧，间歇性 地分别拉伸一长度，使该被拉伸变形的部位形成扇形区段，藉以构成所述弧形的气袋本体。本发明所述具有弧度的成型用气袋的制造方法中，对于在气袋本体一端或两端成 型出与气袋长度方向具有夹角的技术手段，是直接将气袋本体的一端或两端弯折重叠于气 袋本体成一预期的夹角后，再利用热熔技术将不需要的部份切除，在切除的同时，将保留的 气袋边缘予以热熔封合而形成一具有夹角的吹嘴部，此吹嘴部可以配合模具设有夹角的进 气凹槽，因而不产生皱折，不影响进气的顺畅性。本发明所述具有弧度的成型用气袋的制造方法中，对于将气袋两端连接起来以形 成完整环形的技术手段，是先制造出一两端贯通的直形套管，然后以相同于前述对气袋本 体加工的成弧形的方法，对该套管加工成弧形套管，并依气袋本体设置一个或二个吹嘴部， 在套管的外径侧设置一个或两个洞孔，藉以可将气袋本体的两端分别从套管两端穿入，并 使气袋本体两端的一段长度重叠，再使吹嘴部穿出套管所设的洞孔。本发明所述具有弧度的成型用气袋的制造方法可以将直形气袋加工成具有对应 工件的，使弧形的气袋置入对应形状的模穴内并充气后不产生皱折，从而避免成型后的工 件内表面不平整所造成的整体强度降低的缺点。本发明所述具有弧度的成型用气袋的制造方法可以更方便地在气袋本体成型出 与气袋长度方向成一夹角的吹嘴部，以能配合于设在模具的进气凹槽不产生皱折，且不会 因夹角存在而影响通气的顺畅性，避免成型后的工件内表面不平整而造成整体强度降低。本发明所述具有弧度的成型用气袋的制造方法可以将气袋两端连接起来，使气袋 形成一完整的环形状，避免气袋两端之间在模穴中产生空间而无法对碳纤维布完整成型。和现有技术中的气袋制造方法及气袋制品相比较，本发明并不需要另外特别设计 一种全新的结构来获得前述弧形气袋的功能与效果，而是利用现有技术中的直形气袋再做 加工，便可产生预期弧度的气袋与具有一弯折角度的吹嘴部，更能将气袋的两端连接起来， 避免了气袋在模穴中因堆挤而产生皱折，以致于影响成型后的工件的强度。
图1为现有技术中在整片PA材料成型出圆形气袋时，会产生甚多废料的示意图。图2为现有技术中将直形气袋置入模具的圆形模穴时，会在其内径侧产生许多皱 折的示意图。图3为现有技术中的气袋的吹嘴部要配合于模具的进气凹槽时，必须将吹嘴部弯 折，以致于会在弯折处附近产生许多皱折的局部示意图。图3A为现有技术中气袋两端重叠时，两个管体叠置的状态。图3B为图3A中沿3B-3B所得剖视图。图4A为一般的直形气袋本体在未利用本发明所述的方法加工前的形态示意图。图4B为本发明实施例中利用夹持器将直形气袋本体夹掣固定时的局部示意图。图4C本发明实施例中对直形气袋夹掣后的两夹持器，往相反方向呈一扇形角度 移动，进而将气袋本体拉伸变形一长度，进而产生一扇形区域的局部示意图。图5A为本发明中利用另一拉伸加工机对气袋本体进行拉伸成型的俯视示意图。图5B为图5A的成型动作图；图5C为图5B的侧视示意图。图5D为利用本发明的方法将气袋本体的外径侧与内径侧分别拉伸不同距离的示 意图。图6为利用本发明的方法将气袋本体加工成型为圆形后的示意图。图7A至图7D为本发明中将气袋本体的第一端成型出与气袋长度方向成垂直的吹 嘴部的过程示意图。图7E至图7F为本发明中将气袋本体的第一端成型出与气袋长度方向成钝角的吹 嘴部的过程示意图。图7G至图7H为本发明中将气袋本体的第一端成型出与气袋长度方向成锐角的吹 嘴部的过程示意图。图8为本发明中提供一可组合于气袋本体的套管的实施例示意图。图9为本发明中将气袋本体两端穿入套管，并使一吹嘴部穿出套管的洞孔，以完 成气袋本体两端的连接的示意图。图9A为图9沿9A-9A所得剖视图。图10为本发明中提供一具有二洞孔的套管，使具有二个吹嘴部的气袋本体两端 可和该套管组合的实施例示意图。图11为图10的气袋本体两端组合于套管后的示意图。图IlA为图11沿1IA-IIA所得剖视图。
具体实施例方式以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员 在研读本说明书后能据以实施。图4A为显示一般直形气袋本体1的结构，该气袋本体1的一端成型出有与其长度 方向成一夹角的吹嘴部11，相对的另一端则为封闭端12，该气袋本体1的相对两侧分别为 预定要成型为弧形的外径侧13与内径侧14。本发明可以提供一种专门用来对该直形气袋 进行加工的拉伸加工机2 ；如图4B所示，该拉伸加工机2可以具有二支夹持器21与22 ；在
6对直形气袋本体1进行加工时，是以该气袋本体1所要成型的弧度的曲率中心0为圆心，将 两支持器21与22夹固于气袋后，沿着该气袋本体1长度方向将气袋本体1的外径侧13拉 伸变形一长度L(如图4C所示)，而内径侧14则不拉伸，或内径侧14的拉伸长度小于外径 侧13的拉伸长度，使该被拉伸的部位形成扇形区段15，拉伸完成后使两夹持器21及22放 开，再移动气袋本体1使两夹持器21与22夹掣在新的位置，然后以相同于前述的方式再拉 伸变形产生新的扇形区段，如此间歇性地重复夹掣气袋、拉伸气袋、放开夹持器、移动气袋、 再夹掣气袋，直到整条气袋本体被拉伸加工完成。以一个轮圈为例，假设将外径侧13拉伸一长度后所形成的夹角为1度，则在拉伸 成型出三百六十个扇形区段15后，即可形成一圆形的气袋(如图6所示)。当然，对直形气 袋的每一个拉伸变形的角度，以及拉伸成扇形区域的全部数量，是依各别的需求而定。图5A至图5D为显示另一种拉伸加工机4，可以提供两组包含第一夹掣组件41A与 第二夹掣组件41B的夹掣装置41，以及包含一第一成型器42A与一第二成型器42B的成型 装置42 ；将扁平状的气袋本体1通过该夹掣装置41与成型装置42时，由两组第一夹掣组 件41A与第二夹掣组件41B将气袋本体1夹掣固定而绷紧，然后由第一成型器42A与第二 成型器42B相互作动将气袋本体1成型出若干扇形区段。所述第一成型器42A与第二成型 器42B分别具有多个梳齿43A与43B，且梳齿43A与43B呈交错地对应设置；进行成型时， 第二成型器42B保持垂直的状态，而第一成型器42A的上方则往第二成型器42B靠近而倾 斜，使得第一成型器42A与第二成型器42B相对移动对气袋本体1施加一力量后，第二成型 器42B的上端会对绷紧的气袋本体1的外径侧13拉伸一较大距离Pl (如图5D所示)，而第 二成型器42B的下端则对绷紧的气袋本体1的内径侧14拉伸一较小的距离P2，或甚至完全 不对内径侧产生拉伸。拉伸完成后使两对第一夹掣组件41A与第二夹掣组件41B放开，再 移动气袋本体1使两对第一夹掣组件41A与第二夹掣组件41B夹掣在新的位置，然后以相 同于前述的方式再拉伸变形产生新的扇形区段；如此间歇性地重复夹掣气袋、拉伸气袋、放 开夹持器、移动气袋、再夹掣气袋，直到整条气袋本体被拉伸加工完成。图7A至图7D显示本发明在气袋本体的第一端10成型出吹嘴部11的方法。如图 7A图所示，若要使吹嘴部11与气袋本体1的长度方向成九十度夹角时，首先将欲做为吹嘴 部11的第一端10折叠九十度，然后以热熔技术将适当宽度的第一端10切除成为废料Al， 仅保留第一端10的另一部分宽度做为吹嘴部11 ；该废料Al被切除后，吹嘴部11原本与废 料Al的连接边则自动被热熔密封成为封合边111，以形成图7C所示的吹嘴部11，该吹嘴 部11与气袋本体1的交接处则因为没有受到熔融影响，而仍保留可供气体顺畅通入的通口 110 ；由吹嘴部11将气体通入气袋本体1时，可以如图7D所示地让气袋本体1膨胀。图7E至图7F显示本发明在气袋本体第一端成型出与长度方向成钝角的吹嘴部11 的方法。首先如图7E所示，将欲做为吹嘴部11的第一端10折叠成与气袋本体1成钝角的 夹角，然后以热熔技术将适当宽度的第一端10切除成为废料Al，仅保留第一端10的另一部 分宽度做为吹嘴部11 ；该废料Al被切除后，吹嘴部11原本与废料Al的连接边则自动被热 熔密封成为封合边111，以形成图7F所示的吹嘴部11。图7G至图7H显示本发明在气袋本体第一端成型出与长度方向成锐角的吹嘴部11 的方法。首先如图7G所示，将欲做为吹嘴部11的第一端10折叠成与气袋本体1成锐角的 夹角，然后以热熔技术将适当宽度的第一端10切除成为废料Al，仅保留第一端10的另一部
7分宽度做为吹嘴部11 ；该废料Al被切除后，吹嘴部11原本与废料Al的连接边则自动被热 熔密封成为封合边111，以形成图7H所示的吹嘴部11。基于确保气体能完全充满整个气袋本体的考虑，本发明也可以利用前述的方法， 在气袋本体的两端均成型出吹嘴部，使得气袋本体置入模穴内时，能同时从两吹嘴部吹入 气体。本发明对于将气袋本体1两端连接起来以形成完整环形状的较佳实施例，是进一 步提供一具有相同于该气袋本体的弧度的套管3 (如图8所示)，该套管3的两端之间完全 贯通，且在其两端之间的侧壁设置一洞孔31，藉以将气袋本体1的两端分别从套管3两端 穿入套管3内，且气袋本体1两端在套管3内重叠后，使吹嘴部11从该洞孔31穿出(如图 9及图9A所示)；当气体被充入气袋本体1内后，由于受到套管3内径的限制，气袋本体两 端的重叠部位M(如图9A所示)会受到挤压而被限制在套管3内，但膨胀的气袋本体可以 将套管3撑紧，从而完成气袋本体两端连接成环形，让气袋置入模穴中时，完全不会产生皱 折。所述套管3形成为弧形的方法，可以利用前述的拉伸加工机，以相同于对气袋本体1成 型为弧形的方式一样来成型出弧形的套管。此外，针对气袋本体1两端均设有吹嘴部11，而欲将气袋本体1两端连接时，本发 明可以如图10所示，在相同于图8的弧形套管3侧壁设置二个洞孔31，藉以将气袋本体1 两端分别从套管3两端穿入套管3内，且气袋本体1两端在套管3内重叠后，使二个吹嘴部 11分别从该二个洞孔31穿出(如图11及图IlA所示)；当气体被充入气袋本体1内后，由 于受到套管3内径的限制，气袋本体两端的重叠部位M(如图IlA所示)会受到挤压而被限 制在套管3内；当气体被充入气袋本体1内后，膨胀的气袋本体可以将套管3撑紧，从而完 成气袋本体两端连接成环形。以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式 上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括 在本发明意图保护的范畴。
权利要求
一种具有弧度的成型用气袋的制造方法，其特征在于，以该气袋本体所要成型的弧度的曲率中心为圆心，沿着该气袋本体长度方向将气袋本体的外径侧间歇性地分别拉伸一长度，使该被拉伸的部位形成扇形区段，藉以构成所述弧形的气袋本体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气袋本体长度方向的内径侧不受到拉伸。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气袋本体长度方向的内径侧受到的拉 伸长度小于该外径侧的拉伸长度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气袋本体一端折叠成与气袋本体的长 度方向具有一夹角后，再以热融封合技术将不需要的部分切除，同时将气袋本体被切除的 部位予以封合，以形成一吹嘴部。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气袋本体两端分别折叠成与气袋本体 的长度方向具有一夹角后，再以热融封合技术将不需要的部分切除，同时将气袋本体被切 除的部位予以封合，以在气袋本体两端分别形成一吹嘴部。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步提供一具有相同于该气袋本体的弧 度的套管，该套管的两端之间完全贯通，且在其两端之间的侧壁设置一个洞孔，得以将该气 袋本体的两端分别从该套管的两端穿入套管内，并使气袋本体两端的一段长度重叠，使所 述吹嘴部从该洞孔穿出套管。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步提供一具有相同于该气袋本体的弧 度的套管，该套管的两端之间完全贯通，且在其两端之间的侧壁设置二个洞孔，得以将该气 袋本体的两端分别从该套管的两端穿入套管内，并使气袋本体两端的一段长度重叠，使所 述二吹嘴部分刟从该二洞孔穿出套管。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述套管被制造成型为直形后，再以该 气袋本体所要成型的弧度的曲率中心为圆心，沿着该套管长度方向将套管的外径侧间歇性 地分别拉伸一长度，使该被拉伸的部位形成扇形区段，藉以构成所述弧形的套管。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述套管长度方向的内径侧不受到拉伸。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述套管长度方向的内径侧受到的拉伸长 度小于该外径侧的拉伸长度。
11.一种具有弧度的成型用气袋制品，其特征在于，具有一气袋本体，该气袋本体以其 弧度的曲率中心为圆心，沿着该气袋本体长度方向的外径侧间歇性地分布多个扇形区段， 藉以构成所述弧形的气袋本体。
12.如权利要求11所述的具有弧度的成型用气袋制品，其特征在于，该气袋本体的一 端设有一吹嘴部，所述吹嘴部呈弯折状态地连接于该气袋本体，使该吹嘴部的进气方向与 气袋的长度方向具有一夹角。
13.如权利要求11所述的具有弧度的成型用气袋制品，其特征在于，该气袋本体的二 端分别设有一吹嘴部，所述二吹嘴部呈弯折状态地连接于该气袋本体两端，使该二吹嘴部 的进气方向与气袋的长度方向具有一夹角。
14.如权利要求12所述的具有弧度的成型用气袋制品，其特征在于，进一步包括一具 有相同于该气袋本体的弧度的套管，该套管的两端之间完全贯通，且在其两端之间的侧壁 具有一个洞孔，得以将该气袋本体的两端分别从该套管的两端穿入套管内，并使气袋本体两端的一段长度重叠，并使所述吹嘴部从该洞孔穿出套管。
15.如权利要求13所述的具有弧度的成型用气袋制品，其特征在于，进一步包括一具 有相同于该气袋本体的弧度的套管，该套管的两端之间完全贯通，且在其两端之间的侧壁 具有二个洞孔，得以将该气袋本体的两端分别从该套管的两端穿入套管内，并使气袋本体 两端的一段长度重叠，并使所述二吹嘴部分别从该二洞孔穿出套管。
16.如权利要求14或15所述的具有弧度的成型用气袋制品，其特征在于，所述套管以 该气袋本体弧度的曲率中心为圆心，沿着该套管长度方向的外径侧间歇性地分布多个扇形 区段，藉以构成一弧形的套管。
全文摘要
本发明公开了一种具有弧度的成型用气袋的制造方法及其制品，所述方法是以气袋本体所要成型的弧度的曲率中心为圆心，沿着气袋本体长度方向将气袋本体的外径侧间歇性地分别拉伸一长度，使该被拉伸的部位形成扇形区段，藉以构成所述弧形的气袋本体。该气袋本体的一端或两端可以折叠后，以热熔技术将不需要的部分切除后，同时将切除边封合，以在气袋本体一端或两端形成与气袋本体成一夹角的吹嘴部。另外，还提供一以前述方法制成的弧形套管，该气袋本体的两端可穿入该套管内，并使吹嘴部穿出套管所设的洞孔，让气袋本体两端连接而成一环状；所组成的气袋装置放入模具中时，可以避免产生皱折。
文档编号B31B41/60GK101898431SQ200910143389
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者简东灿, 简东胜 申请人:金有达股份有限公司