一种应用约束板的复合材料车轮连接结构的制作方法

本发明提供一种应用约束板的复合材料车轮连接结构，它具体涉及一种适用于复合材料车轮连接的约束板结构及其工艺实现方式,属于汽车技术领域。

背景技术：

轻量化设计是未来汽车行业发展的一个必然趋势。复合材料比如热塑性纤维增强复合材料具有密度低、比强度高、成型加工性能优良、可设计性强等优点，目前已大量应用于汽车非承载或小承载零部件。

作为汽车簧下承载安全件，车轮的轻量化对车辆行驶平稳性和操纵稳定性有着重要影响。此外，研究表明车轮这类旋转件轻量化的节能效果相当于非旋转件的1.5倍左右。

复合材料车轮是近年来提出的将复合材料应用于汽车承载件的汽车轻量化方案，由于其优异的轻量化效果而受到众多车轮厂家的青睐。车轮在工作过程中除了承受垂直载荷外，还要承受因车辆启动、制动和行驶过程中转弯以及路面冲击等产生的多向动态载荷。由于车轮工况复杂，将复合材料车轮直接紧固到汽车金属轮毂上会对复合材料车轮连接位置产生损伤，使车轮功能失效。

鉴于此，本发明提供一种应用约束板的复合材料车轮连接结构，针对车轮各载荷工况，对复合材料车轮连接部位结构进行设计，使得车轮满足使用要求。

技术实现要素：

1、目的：

本发明的目的是提供一种应用约束板的复合材料车轮连接结构,既保证车轮连接面的耐磨性,又可提供连接部位的强度。针对车轮各载荷工况，对复合材 料车轮连接部位结构进行强化设计，使得复合材料车轮在连接部位满足使用要求。

2、技术方案：

本发明提供一种应用约束板的复合材料车轮连接结构，其中金属材料的约束板在复合材料车轮注塑成型过程中与车轮复合材料部分直接连接到一起。为方便说明其结构特点，下面将对其结构加以说明。

本发明提供的复合材料车轮连接结构是由金属材料制成的上、下两个约束板组成；在上、下约束板上分别预加工有螺栓孔和中心孔，以此保证车轮螺栓孔位置度和车轮中心孔尺寸精度；上、下约束板在复合材料车轮注塑成型前预置在车轮注塑模具中，为了提高金属约束板与复材部分的连接强度，上、下约束板与复合材料接触区域做表面滚花处理；车轮注塑成型过程中该上、下约束板在注塑压力下与车轮复合材料部分紧密连接。

本发明的有益效果是：约束板分别位于复材车轮中心部分的上、下两侧，不分割芯部的复材结构，故不会削弱车轮复材部分的强度，同时约束板内表面的滚花处理可以更加有效地提高与复材连接面的强度。复合材料车轮在使用过程中可安全紧固，避免复合材料车轮由于复杂载荷工况以及重复装卸导致的车轮连接处复合材料的损伤，提高了复合材料车轮的连接可靠性。

附图说明

图1是复合材料车轮注塑成型前上、下约束板在模具中的预置图。

图中：11是预置的上约束板，12是模具定位约束板用的圆柱销，13是注塑车轮用模具部分，14是预置的下约束板，15是复合材料车轮其他结构注塑区域；

图2(a)是上约束板外表面，2(b)是上约束板内表面图。

图中：21是上约束板螺栓孔，22是上约束板中心孔，23是上约束板下表面滚花处理示意图；

图3(a)是下约束板外表面，3(b)是下约束板内表面图。

图中：31是下约束板螺栓孔，32是下约束板中心孔，33是下约束板上表面滚花处理示意图；

图4是模具上用来定位约束板用的圆柱销前视图。

图5是复合材料车轮注塑成型后半剖图。

图中：51是车轮复合材料部分，52是车轮上约束板，53是车轮下约束板。

具体实施方式

结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明

本发明提供一种应用约束板的复合材料车轮连接结构，约束结构由金属材料制成的上约束板(图1中11)和下约束板(图1中14)组成。在上、下约束板上分别预加工有螺栓孔(图2中21、图3中31)和中心孔(图2中22、图3中32)，螺栓孔与中心孔与模具中相应销轴相配合，以保证螺栓孔位置度和中心孔尺寸精度。上约束板的螺栓孔加工有锥面座或球面座以用于螺栓的安装。为了能够对下约束板进行轴向定位，将连接上下约束板的销柱外径设计为阶梯状(如图4所示)，上约束板的螺栓孔尺寸略大于下约束板螺栓孔尺寸，上下约束板螺栓孔分别与阶梯轴进行配合。上、下约束板在复合材料车轮注塑成型前预置在车轮注塑模具中，并通过模具中的圆柱销轴进行准确定位，如图1所示。上、下约束板与复合材料接触区域做表面滚花处理(如图2中22、图3中32所示)，从而可增加复材部分与金属连接部分的接触面，提高连接强度。上约束板的内表面、下约束板的内表面均设计大的圆角，以避免复材车轮在相应位置在载荷作用下产生大的应力集中。车轮注塑成型过程中上、下约束板在注塑压力下与复合材料车轮紧密连接成一体，车轮注塑成型后(如图5所示)则可通过螺栓将其紧固在车轮实验台架或者车轮轮毂上。

通过此种结构的作用，保证复合材料车轮在使用过程中可安全紧固，避免复合材料车轮由于复杂载荷工况以及重复装卸导致的车轮连接处复合材料的损伤，提高了复合材料车轮的连接可靠性。