专利名称：复合式轮圈盘结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及轮圈盘技术，尤其涉及一种兼具金属与碳纤维的复合式轮圈盘结构，藉以大幅减轻轮圈盘的重量，且能兼具降低成本之效。
背景技术：
近年来，由于碳纤维复合材料具有质轻、高强度、散热快、回复性与弹性佳等特性，因此碳纤维复合材料技术的开发越来越成熟，所应用的范围也越来越广泛，甚至因而被应用于各式交通工具的本体上，以利用其质轻、高强度的特性，来达到省油的目的，但碳纤维复合材料的制造技术高、且设备材料成本高，无形间提高了碳纤维相关产品的价格，使其难以被普及化，目前大都应用于较高阶的产品上。而现有汽车用轮圈也在前述考虑下，开始采用碳纤维复合材料来制造，由于其本体主要呈环形圆圈状，因此不论是碳纤维材料的缠绕及模压等，在制造上较容易克服，故采用上逐步增加，能进一步以量制价。但其中用于轮圈之轮圈盘则因其造形有一，且为盘状体，无法直接缠绕而成，制造难度较高，相对上价格也较高，故目前仍以金属材质，如铝合金、不锈钢等模注而成，然在强调材质轻量化的前提下，上述金属制的轮圈盘实无法满足轻量化之要求，至于采用碳纤维复合材料制成的轮圈盘，则因前述产生效率与良率的问题，存在有制造成本过高的问题，无法被普及化。换言之，由于现有汽车轮圈的轮圈盘无法同时兼具低成本与轻质化的功效，而无法满足实际使用的需求，有进一步改良之必要。
发明内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种复合式轮圈盘结构，藉以能大幅减轻轮圈盘的重量，同时制造成本更远低于现有碳纤维轮圈盘，而达到兼具质轻与低成本的目的，具有省油及节能减碳之功效，且可被有效的普及。为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的—种复合式轮圈盘结构，其由一金属制的盘环体所构成，盘环体内具有多个放射状轮肋，且该等放射状轮肋并于盘环体中心聚集形成一盘轴部，又盘环体上形成有至少一补强孔，且该等补强孔内分别结合有一碳纤维体。其中该轮圈盘的补强孔形成于盘环体盘面或轮肋或盘轴部上。其中该盘环体的补强孔为贯穿状或未贯穿的凹槽状。其中该盘环体的补强孔内缘壁面分别形成有至少一道凸缘或至少一道凹缘或至少其中之一，使碳纤维体能够稳固结合于补强孔内。其中该碳纤维体由多个碳纤维件堆栈模压而成，且该等碳纤维件由多角度、多层数的碳纤维布相叠熔合而成。其中该碳纤维体的碳纤维选自碳纤维、玻璃强化纤维、聚酯纤维或芳香族聚酰胺类纤维的复合材料。[0013]其中该碳纤维体的碳纤维布为经向呈纱束、而纬向以细小纱束连结交织，经向纱束与纬向纱束比例为9 :1。其中该碳纤维体所含浸的树脂选自环亚树脂、PU树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙丁二醇酯、聚苯醚醚酮或聚酰胺酰的至少其中之一。
其中该碳纤维体中碳纤维件的树脂的含量为总重量的22% 40%。其中该碳纤维体中碳纤维件的碳纤维布分别呈正45度、负45度、90度及0度。本实用新型所提供的复合式轮圈盘结构，具有以下优点本实用新型前述技术手段的展现，使得本实用新型的金属轮圈盘可利用碳纤维体来减轻重量，并提高其结构强度，同时能达到省油之目的，而具有节能减碳之效，且可兼具低成本之效，能被有效的普及的应用于现有轮圈中，从而使本实用新型的轮圈盘在轻量化、节能减碳、低成本及高强度等方面较现有者更具功效增进。
图1为应用本实用新型复合式轮圈盘结构的轮圈外观示意图。图2为本实用新型之复合式轮圈盘结构的简要架构示意图。图3A、图3B为本实用新型之复合式轮圈盘结构中具凸缘的补强孔简要架构示意图。图4A、图4B为本实用新型之复合式轮圈盘结构中具凹缘的补强孔简要架构示意图。图5为本实用新型之复合式轮圈盘结构于制造时置入模具内之简要示意图。图6为本实用新型之复合式轮圈盘结构于制造时完成热压成型之简要示意图。主要组件符号说明I轮圈 10盘环体11轮肋 12盘轴部15补强孔151凸缘152凹缘20碳纤维体21碳纤维件。
具体实施方式
以下结合附图及本实用新型的实施例对本新型的复合式轮圈盘结构作进一步详细的说明。本实用新型的复合式轮圈盘结构，随附图例示的本实用新型具体实施例及其构件中，所有关于前与后、左与右、顶部与底部、上部与下部、以及水平与垂直的参考，仅用于方便进行描述，并非限制本实用新型，亦非将其构件限制于任何位置或空间方向。图式与说明书中所指定的尺寸，当可在不离开本实用新型的申请专利范围内，根据本实用新型的具体实施例的设计与需求而进行变化。本实用新型的复合式轮圈盘结构，请参看图1所示，其为一金属材质制之轮圈I的盘环体10上结合有多个一体状的碳纤维体20所构成。而进一步参看图2所示，本实用新型之复合式轮圈盘结构系由一金属制的盘环体10所构成，该盘环体10内具有多个放射状轮肋11，且该等放射状轮肋11并于盘环体10中心聚集形成一盘轴部12，供锁设于汽车的轮轴上(图中未示)，又盘环体10于盘面或轮肋11或盘轴部12上形成有至少一补强孔15，本实用新型以形成于盘面的环状补强孔15与形成于轮肋11表面的对应状补强孔15为主要实施例，该等补强孔15可供分别结合对应状的碳纤维体20，再者该等补强孔15可为贯穿状(如本实用新型的轮肋处)或未贯穿的凹槽状(如本实用新型的盘面处)，另补强孔15内缘壁面分别形成有至少一道凸缘511 (如图3A所示)、或至少一道凹缘152 (如图4A所示)、又或至少其中之一，使该碳纤维体20可稳固结合于补强孔15)内(如图3B、图4B所示)。另，该碳纤维体20的形成，是将碳纤维编织的碳纤维布含浸树脂，其中树脂含量为总重量的22% 40%，又碳纤维选自碳纤维(Carbon Fiber)、玻璃强化纤维(GlassFiber)、聚酯纤维(Polyester)或芳香族聚酰胺类纤维(Kevlar)等复合材料，而，而树脂选自(但不局限于)热塑性或热固性树脂，如环亚树脂(EP0XY)、PU树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene, ABS)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)、聚乙烯(Polyethylene, PE)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile- Styrene, AS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate, PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、聚酸胺(Polyamide, PA)、聚对苯二甲酸乙丁二醇酯(Polybothlene Terephthalate,PBT)、聚苯醚醚酮(Polyether EtherKetone, PEEK)以及聚酰胺酰(Polyetherimide, PEI)的至少其中之一；并将该碳纤维布经切裁技术使其中径向纱束形成不同角度，如45度的正向倾斜状、135度的反向倾斜状、90度的直立状或0度的水平状；且进一步由多个不同角度的碳纤维布逐层堆栈、经加热加压成一具特定厚度的碳纤维片，使碳纤维片的碳纤维布呈多角度、多层数的设计，可提高其强度；再将该等碳纤维片裁剪技术裁切成预定对应补强孔15的片状碳纤维件21 (如图2所示)，该等碳纤维件21可呈环圈状或轮肋状；紧接着，将该等碳纤维件21逐层置设于盘环体10的对应补强孔15内，碳纤维件21的大小并配合补强孔15的凸缘151 (如图3B所示)或凹缘152 (如图4B所示)的大小与形状，使碳纤维件21熔合后能于侧壁面产生凹凸状 ’最后，如图5、图6所示，将该含有碳纤维件21的盘环体10置于对应外形的模具内，并利用加热、加压技术，对前述由多个多层数、多角度的碳纤维件21进行加热及加压，其加热温度为120度至260度、持续30分钟至20分钟，让碳纤维件21可完全结合成一体状的碳纤维体20 (如图6所示)最后完成具碳纤维体20的轮圈盘的制作，使本实用新型的轮圈盘可应用于一轮圈5上(如图1所示)。藉此，组构成一兼具质轻、且低成本的复合式轮圈盘结构。经由前述结构的设计，由于金属轮圈盘的盘环体10上利用补强孔15结合有多个碳纤维体20，且该碳纤维体20透过多层次的碳纤维件21逐层堆栈熔合而成， 而由于碳纤维件21系由多角度的碳纤维布而成，其具有一定的延展性与强度，使本实用新型的金属轮圈盘可利用碳纤维体20来减轻重量，以达到省油的目的，而具有节能减碳之效，同时兼具降低成本之效，使其能被普及应用于现有轮圈中，能大幅提高产品的附加价值，并增加其经济效益。[0038]以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种复合式轮圈盘结构，其特征在于，其由一金属制的盘环体所构成，盘环体内具有多个放射状轮肋，且该等放射状轮肋并于盘环体中心聚集形成一盘轴部，又盘环体上形成有至少一补强孔，且该等补强孔内分别结合有一碳纤维体。
2.如权利要求1所述的复合式轮圈盘结构，其特征在于，其中该轮圈盘的补强孔形成于盘环体盘面或轮肋或盘轴部上。
3.如权利要求1所述的复合式轮圈盘结构，其特征在于，其中该盘环体的补强孔为贯穿状或未贯穿的凹槽状。
4.如权利要求1或3所述的复合式轮圈盘结构，其特征在于，其中该盘环体的补强孔内缘壁面分别形成有至少一道凸缘或至少一道凹缘或至少其中之一，使碳纤维体能够稳固结合于补强孔内。
5.如权利要求1所述的复合式轮圈盘结构，其特征在于，其中该碳纤维体由多个碳纤维件堆栈模压而成，且该等碳纤维件由多角度、多层数的碳纤维布相叠熔合而成。
6.如权利要求1所述的复合式轮圈盘结构，其特征在于，其中该碳纤维体的碳纤维为碳纤维、玻璃强化纤维、聚酯纤维或芳香族聚酰胺类纤维的其中之一。
7.如权利要求1所述的复合式轮圈盘结构，其特征在于，其中该碳纤维体的碳纤维布为经向呈纱束、而纬向以细小纱束连结交织，经向纱束与纬向纱束比例为9 :1。
8.如权利要求1所述的复合式轮圈盘结构，其特征在于，其中该碳纤维体所含浸的树脂为环亚树脂、PU树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙丁二醇酯、聚苯醚醚酮或聚酰胺酰的其中之一。
9.如权利要求1或8所述的复合式轮圈盘结构，其特征在于，其中该碳纤维体中碳纤维件的树脂的含量为总重量的22% 40%。
10.如权利要求1所述的复合式轮圈盘结构，其特征在于，其中该碳纤维体中碳纤维件的碳纤维布分别呈正45度、负45度、90度及O度。
专利摘要本实用新型公开了一种复合式轮圈盘结构，其包含有一金属制的盘环体，该盘环体内缘具有多个呈放射状排列的轮肋，且该等轮肋于轮圈盘本体中心聚集形成有一盘轴部，又盘环体、轮肋及盘轴部上形成有至少一补强孔，该等补强孔内分别结合有一碳纤维体，藉此，让本实用新型的金属轮圈盘可利用碳纤维体大幅减轻重量，并提高其结构强度，同时能达到省油之目的，而具有节能减碳之效，且可兼具低成本之效，能被有效的普及。
文档编号B60B3/10GK202863016SQ201220238340
公开日2013年4月10日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者马水源 申请人:马水源