TWI653161B - 車輛輪圈及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種車輛輪圈包括：一軸管，包括至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第一乾碳紗套，該第一乾碳紗套包括複數相交織的第一碳紗股；至少一第一強化碳紗股，各該第一強化碳紗股相對於該第一碳紗股斜向地連續纏繞該軸管之管壁複數圈；一結合材，一體地填入結合於該複數第一碳紗股及該至少一第一強化碳紗股之間。本發明另提供一種製造如上所述之車輛輪圈的製造方法。
Description
本發明係有關於一種車輛輪圈及其製造方法。
一般車輛輪圈由金屬(例如鋁合金或鋼材)加工而成，雖製造容易，但其具有重量較重之問題。為符合輕量化之需求，即有碳纖維輪圈因應而生，碳纖維輪圈質輕且可具有較佳之結構強度。
然而，習知碳纖維輪圈的製造方法是將複數碳纖布利用樹脂黏合層層貼合、並經模具成型而成，層層貼合碳纖布極為繁瑣會降低產品生產效率，碳纖布黏合過程容易產生氣孔、且結構亦較為不平整，造成產品穩定度不佳，且必需再進行表面處理(例如研磨、拋光等作業)，始可獲得表面平整之產品，製造成本較高。
此外，碳纖布為編織而成，為了提升輪圈之徑向支撐能力，習知技術是透過增加貼合碳纖布之層數來達成，如此也增加碳纖維輪圈的壁厚、重量、製造成本，降低了產品競爭力。
因此，有必要提供一種新穎且具有進步性之車輛輪圈及其製造方法，以解決上述之問題。
本發明之主要目的在於提供一種車輛輪圈及其製造方法，其製程簡易、生產效率高、產品良率佳、結構強度大。
為達成上述目的，本發明提供一種車輛輪圈，包括：一軸管，包括至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第一乾碳紗套，該第一乾碳紗套包括複數相交織的第一碳紗股；至少一第一強化碳紗股，各該第一強化碳紗股相對於該第一碳紗股斜向地連續纏繞該軸管之管壁複數圈；一結合材，一體地填入結合於該複數第一碳紗股及該至少一第一強化碳紗股之間。
為達成上述目的，本發明提供一種車輛輪圈製造方法，包括以下步驟：套模：將至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第一乾碳紗套套設於一管狀之內模外，該第一乾碳紗套包括複數相交織的第一碳紗股；強化：將至少一第一強化碳紗股相對於該第一碳紗股斜向地連續纏繞該第一乾碳紗套之套壁複數圈；入模：將纏繞有該至少一第一強化碳紗股之該第一乾碳紗套置入一模具中；真空：將該模具內部形成真空；成型：加入一流動態之結合材至該模具內中，使該結合材滲填於該複數第一碳紗股及該至少一第一強化碳紗股之間，且加熱加壓以成型一車輛輪圈。
1,1a‧‧‧車輛輪圈
10‧‧‧第一乾碳紗套
10a‧‧‧軸管
11‧‧‧第一碳紗股
12‧‧‧軸線
20‧‧‧第一強化碳紗股
30‧‧‧結合材
40‧‧‧第二乾碳紗套
40a‧‧‧外管
41‧‧‧第二碳紗股
50‧‧‧乾碳紗輪輻
51‧‧‧第三碳紗股
61‧‧‧內搭接結構
62‧‧‧外搭接結構
70‧‧‧第二強化碳紗股
100‧‧‧內模
200‧‧‧模具
300‧‧‧外模
圖1為本發明第一較佳實施例之立體圖。
圖2為本發明第一較佳實施例之局部放大圖。
圖3為本發明第一較佳實施例之一剖面圖。
圖4為本發明第一較佳實施例纏繞第一強化碳紗股之示意圖。
圖5為圖4之剖面圖。
圖6為本發明第一較佳實施例之模具成型示意圖。
圖7至圖9為本發明第二較佳實施例製造輪框之示意圖。
以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。
請參考圖1至6，其顯示本發明製造方法之第一較佳實施例，本發明之車輛輪圈製造方法包括以下步驟。套模：將至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第一乾碳紗套10套設於一管狀之內模100外，該第一乾碳紗套10包括複數相交織的第一碳紗股11；強化：將至少一第一強化碳紗股20相對於該第一碳紗股11斜向地連續纏繞該第一乾碳紗套10之套壁複數圈；入模：將纏繞有該至少一第一強化碳紗股20之該第一乾碳紗套10置入一模具200中；真空：將該模具200內部形成真空；成型：加入一流動態之結合材30至該模具200內中，使該結合材30滲填於該複數第一碳紗股11及該至少一第一強化碳紗股20之間，且加熱加壓以成型一車輛輪圈1。其中，視所需結構強度需求，該至少一第一強化碳紗股20可連續纏繞該第一乾碳紗套10之全部或一部。該內模100可選擇於該成型步驟之後移除。
較佳地，該套模步驟包括將複數該第一乾碳紗套1()套疊於該內模100外，可依需求增加而提升結構強度。
該強化步驟包括將複數該第一強化碳紗股20連續層層穿繞於繞設於該第一乾碳紗套10之套壁及該內模之內部及外部，其中相鄰二層之第一強化碳紗股20傾斜相交，可有效強化結構強度。然，相鄰二層之第一強化碳紗股20可重疊或交替配置。
請參考圖7至9，其顯示本發明製造方法之第二較佳實施例，相較於該第一較佳實施例，該套模步驟另包括將至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第二乾碳紗套40套設於一管狀且環繞該第一乾碳紗套10之外模300外，該第二乾碳紗套40包括複數相交織的第二碳紗股41，可依需求增加該第二乾碳紗套40之層數而提升結構強度；該套模步驟另包括將複數乾碳紗輪輻50之複數第三碳紗股51搭接於該第一乾碳紗套10及該第二乾碳紗套40，以形成一內搭接結構61及一外搭接結構62，該乾碳紗輪輻50可為管狀、板狀或其他幾何形狀；該強化步驟另包括將各該第一強化碳紗股20相對於該第一碳紗股11及該第三碳紗股51斜向地連續纏繞至少一該內搭接結構61複數圈、以及將至少一第二強化碳紗股70相對於該第二碳紗股41及該第三碳紗股51斜向地連續纏繞該第二乾碳紗套40之套壁及至少一該外搭接結構62複數圈；該成型步驟另包括使該結合材30滲填於該複數第二碳紗股41、該複數第三碳紗股51及該至少一第二強化碳紗股70之間、以及填入結合於該內搭接結構61及該外搭接結構62。較佳地，該強化步驟包括將複數該第二強化碳紗股70層層繞設於該第二乾碳紗套40之套壁，其中相鄰二層之第二強化碳紗股70較佳為傾斜相交，可有效強化結構強度。然，相鄰二層之第二強化碳紗股70可重疊或交替配置。
本發明另提供一種車輛輪圈1，其例如可透過上述製造方法製成。在如圖1至6所示之第一較佳實施例中，該車輛輪圈1包括一軸管10a、至少一第一強化碳紗股20及一結合材30。該軸管10a包括至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第一乾碳紗套10，該第一乾碳紗套10包括複數相交織的第一碳紗股11。各該第一強化碳紗股20相對於該第一碳紗股11斜向地連續纏繞該軸管10a之管壁複數圈。該結合材30一體地填入結合於該複數第一碳紗股11及該至少一第一強化碳紗股20之間。
各該第一碳紗股11非平行於該軸管10a之軸線12。各該第一強化碳紗股20之每一圈與該軸管10a之軸線12不位於同一平面。該至少一第一強化碳紗股20之數量為複數，該複數第一強化碳紗股20係連續穿繞於該軸管之內部及外部且層層繞設於該軸管10a之管壁，相鄰二層之第一強化碳紗股20較佳為傾斜相交。
在如圖7至9所示之第二較佳實施例中，該車輛輪圈1a另包括一環設於該軸管10a外之外管40a、複數乾碳紗輪輻50及至少一第二強化碳紗股70，該外管40a包括至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第二乾碳紗套40，該第二乾碳紗套40包括複數相交織的第二碳紗股41，各該乾碳紗輪輻50包括複數第三碳紗股51，各該乾碳紗輪輻50二端之第三碳紗股51分別搭接於該軸管10a及該外管40a而成一內搭接結構61及一外搭接結構62，各該第一強化碳紗股20相對於該第一碳紗股11及該第三碳紗股51斜向地連續纏繞該軸管10a之管壁及至少一該內搭接結構61複數圈，各該第二強化碳紗股70相對於該第二碳紗股41及該第三碳紗股51斜向地連續纏繞該外管40a之管壁及至少一該外搭接結構62複數圈，該結合材30另一體地填入結合於該複數第二碳紗股41、該複數第三碳紗股51及該至少一第二強化碳紗股70之間、以及填入結合於該內搭接結構61及該外搭接結構62。其中，視所需結構強度需求，該至少一第二強化碳紗股70可連續纏繞該第二乾碳紗套40之全部或一部。該外模300可選擇於該成型步驟之後移除。
在上述說明中，乾碳紗係指碳紗未經預浸樹脂或被覆黏合劑或其他結合材料，碳紗股係指複數碳紗集成。
據此，本發明之製程簡易、生產效率高、產品良率佳，並且，製得之車輛輪圈內部無氣孔、表面極為平整可不需另表面加工，且該至少一第一強化碳紗股及該至少一第二強化碳紗股可在僅些微增加厚度下大幅強化結構強度。
Claims (8)
- 一種車輛輪圈，包括：一軸管，包括至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第一乾碳紗套，該第一乾碳紗套包括複數相交織的第一碳紗股；至少一第一強化碳紗股，各該第一強化碳紗股相對於該第一碳紗股斜向地連續纏繞該軸管之管壁複數圈；一結合材，一體地填入結合於該複數第一碳紗股及該至少一第一強化碳紗股之間；其中該至少一第一強化碳紗股之數量為複數，該複數第一強化碳紗股係連續穿繞於該軸管之內部及外部且層層繞設於該軸管之管壁，相鄰二層之第一強化碳紗股傾斜相交。
- 如請求項1所述的車輛輪圈，其中各該第一碳紗股非平行於該軸管之軸線。
- 如請求項1所述的車輛輪圈，其中各該第一強化碳紗股之每一圈與該軸管之軸線不位於同一平面。
- 如請求項1所述的車輛輪圈，另包括一環設於該軸管外之外管、複數乾碳紗輪輻及至少一第二強化碳紗股，該外管包括至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第二乾碳紗套，該第二乾碳紗套包括複數相交織的第二碳紗股，各該乾碳紗輪輻包括複數第三碳紗股，各該乾碳紗輪輻二端之第三碳紗股分別搭接於該軸管及該外管而成一內搭接結構及一外搭接結構，各該第一強化碳紗股相對於該第一碳紗股及該第三碳紗股斜向地連續纏繞該軸管之管壁及至少一該內搭接結構複數圈，各該第二強化碳紗股相對於該第二碳紗股及該第三碳紗股斜向地連續纏繞該外管之管壁及至少一該外搭接結構複數圈，該結合材 另一體地填入結合於該複數第二碳紗股、該複數第三碳紗股及該至少一第二強化碳紗股之間、以及填入結合於該內搭接結構及該外搭接結構。
- 一種車輛輪圈製造方法，包括以下步驟：套模：將至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第一乾碳紗套套設於一管狀之內模外，該第一乾碳紗套包括複數相交織的第一碳紗股；強化：將至少一第一強化碳紗股相對於該第一碳紗股斜向地連續纏繞該第一乾碳紗套之套壁複數圈，其中該至少一第一強化碳紗股係連續層層穿繞於該第一乾碳紗套及該內模之內部及外部，相鄰二層之第一強化碳紗股傾斜相交；入模：將纏繞有該至少一第一強化碳紗股之該第一乾碳紗套置入一模具中；真空：將該模具內部形成真空；成型：加入一流動態之結合材至該模具內中，使該結合材滲填於該複數第一碳紗股及該至少一第一強化碳紗股之間，且加熱加壓以成型一車輛輪圈。
- 如請求項5所述的車輛輪圈製造方法，其中該套模步驟包括將複數該第一乾碳紗套套疊於該內模外。
- 如請求項5所述的車輛輪圈製造方法，其中該套模步驟另包括將至少一具有封閉環形截面且軸向連續延伸之第二乾碳紗套套設於一管狀且環繞該第一乾碳紗套之外模外，該第二乾碳紗套包括複數相交織的第二碳紗股；該套模步驟另包括將複數乾碳紗輪輻之複數第三碳紗股搭接於該第一乾碳紗套及該第二乾碳紗套，以形成一內搭接結構及一外搭接結構；該強化步驟另包括將各該第一強化碳紗股相對於該第一碳紗股及該第三碳紗股斜向地連續纏繞至少一該內搭接結構複數圈、以及將至少一第二強化碳紗股相對於該第二碳紗股及該第三碳紗股斜向地連續纏繞該第二乾碳紗套之套壁及至少一該外搭接結構複數圈；該成型步驟另包括使該結合材滲填於該複數第二碳紗股、該複數第三碳紗 股及該至少一第二強化碳紗股之間、以及填入結合於該內搭接結構及該外搭接結構。
- 如請求項7所述的車輛輪圈製造方法，其中該強化步驟包括將複數該第二強化碳紗股層層繞設於該第二乾碳紗套之套壁，其中相鄰二層之第二強化碳紗股傾斜相交。
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