本發(fā)明大體上涉及剎車盤預(yù)制件領(lǐng)域，并涉及剎車盤預(yù)制件及類似結(jié)構(gòu)件的制造設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

很多應(yīng)用于飛機(jī)、汽車和其他交通工具的高性能剎車盤是由纖維剎車盤預(yù)制件(本文中有時(shí)也稱為預(yù)制件)制成。通常使用兩種方法形成這種預(yù)制件。根據(jù)第一種方法，所述預(yù)制件由織布和/或無紡布的環(huán)形片段的層制成，其中所述織物和/或非織物布具有在弦向方向上延伸、或在徑向方向上延伸、或在弦向和徑向兩方向延伸的纖維，或具有其他規(guī)則結(jié)構(gòu)。根據(jù)第二種方法，織布或無紡布的層被結(jié)合以形成具有面內(nèi)纖維的規(guī)則結(jié)構(gòu)。在兩種方法中，所述層隨后通過針刺機(jī)在縱向方向上或在縱向上被針刺到一起，以試圖由所述層形成一體的結(jié)構(gòu)。在針刺之后，第二種方法中形成的結(jié)構(gòu)被切割成環(huán)形形狀的預(yù)制件，導(dǎo)致百分之二十(20％)到百分之三十(30％)的布被浪費(fèi)。典型地，兩種方法的預(yù)制件隨后都通過在非活性氛圍中加熱到超過1200攝氏度的溫度而被碳化。隨后，碳基通過碳?xì)庀喑练e(CVD)或浸樹脂處理而施加到預(yù)制件上以形成碳-碳復(fù)合摩擦材料。在可選的爐中熱處理之后，加工所述預(yù)制件以生產(chǎn)剎車盤。

不幸的是，由纖維生產(chǎn)織物和非織物材料相對(duì)昂貴，并且，因此由織物和非織物材料制造的預(yù)制件也會(huì)昂貴。同時(shí)，織物材料趨向于阻止氣體的擴(kuò)散，因此使得均勻的將碳基添加到預(yù)制件更困難并且使得預(yù)制件具有在整個(gè)預(yù)制件上不均勻的碳基。因此，織物材料在預(yù)制件的生產(chǎn)中具有額外的劣勢(shì)。另外，織物和非織物片段或布的庫存需要維護(hù)，其中織物和非織物材料被單獨(dú)處理并裝入針刺機(jī)。這種庫存和處理消耗時(shí)間并且增加生產(chǎn)成本。因此，工業(yè)中需要一種由更便宜的材料制造的預(yù)制件以及制造這種預(yù)制件的不需要對(duì)織物和非織物材料進(jìn)行庫存和處理的裝置和方法，其允許均勻地添加碳基到預(yù)制件上，并且解決這些以及其他問題、困難和與制造碳化剎車盤預(yù)制件相關(guān)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

概括描述，本發(fā)明包括一種連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件以及制造該預(yù)制件的裝置和方法。根據(jù)示例性實(shí)施例，連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件包括形成基本螺旋結(jié)構(gòu)的多個(gè)連續(xù)纖維流或絲，所述基本螺旋結(jié)構(gòu)具有在該結(jié)構(gòu)的縱向方向上壓縮在一起的層或段。每一連續(xù)纖維流或絲可以包括與其他連續(xù)纖維流或絲相同類型的纖維，也可以包括一種或多種與其他連續(xù)纖維流或絲不同的纖維。每一連續(xù)纖維流或絲大致從螺旋結(jié)構(gòu)的第一端延伸到在縱向上與第一端相反設(shè)置的第二端。通常，每一連續(xù)纖維流或絲布置為橫向相鄰于螺旋結(jié)構(gòu)的層或段之內(nèi)的另一連續(xù)纖維流或絲，并且相鄰于縱向相鄰的層或段中的一個(gè)或多個(gè)其他連續(xù)纖維流或絲。連續(xù)纖維流或絲被設(shè)置成使得在所述螺旋結(jié)構(gòu)的層或段內(nèi)，每一連續(xù)纖維流或絲相對(duì)于螺旋結(jié)構(gòu)的縱向軸線的徑向距離隨著繞該縱向軸線的角位置而變化。每一連續(xù)纖維流或絲在相對(duì)于螺旋結(jié)構(gòu)的縱向軸線的每個(gè)角位置處的徑向距離在層-層之間或片-片之間也不同，從而使得同一連續(xù)纖維流或絲在層-層之間或片-片之間基本不與自身重疊。

所述連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件進(jìn)一步包括分散和混合于所述螺旋結(jié)構(gòu)中的纖維幅或Z向纖維。纖維幅或Z向纖維中的一些以及一些連續(xù)纖維流或絲至少部分在縱向方向上在螺旋結(jié)構(gòu)的層或段之間延伸。根據(jù)一示例性實(shí)施例，所述連續(xù)纖維流或絲包括纖維束，纖維幅包括松散的短纖維或切段纖維。

根據(jù)示例性實(shí)施例，用于制造連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件的裝置包括配置有分離器的裝置，該分離器用于接收連續(xù)纖維輸入流并將所述連續(xù)纖維輸入流分離或分散成多個(gè)連續(xù)纖維輸出流或絲。所述裝置還配置有旋轉(zhuǎn)的并可升降定位的碗形件，該碗形件具有環(huán)形形狀的腔體以接收所述連續(xù)纖維輸出流或絲并將所述連續(xù)纖維輸出流或絲形成層，從而生產(chǎn)出具有層或段的螺旋結(jié)構(gòu)，并且其中連續(xù)纖維輸出流或絲的大部分從螺旋結(jié)構(gòu)的第一端延伸到螺旋結(jié)構(gòu)的在縱向上相反的第二端。所述分離器適于在所述碗形件的旋轉(zhuǎn)過程中相對(duì)于碗形件的中心縱向軸線在徑向方向上移動(dòng)，從而在相對(duì)于該縱向軸線的每個(gè)角位置處，每一連續(xù)纖維輸出流或絲相對(duì)于該縱向軸線的徑向距離通常是變化的并且在層-層或片-片之間變化。

根據(jù)一示例性實(shí)施例，所述裝置進(jìn)一步包括用于將纖維幅傳送到碗狀件的傳送頭。該傳送頭配置成相對(duì)于碗形件的縱向軸線徑向移動(dòng)以將纖維幅分散在碗狀件內(nèi)已有的連續(xù)纖維輸出流或絲上。定位于分離器和傳送頭之間的徑向延伸的輥可操作地與碗形件的縱向定位相協(xié)同地動(dòng)作并在所述連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件在所述碗形件內(nèi)形成時(shí)對(duì)預(yù)制件的連續(xù)纖維輸出流和纖維幅進(jìn)行壓縮，另外，所述裝置包括適于在基本垂直于待成型預(yù)制件的第一和第二縱向端部的方向上運(yùn)動(dòng)的針刺頭，該針刺頭用于針刺所述預(yù)制件以在大致縱向方向上并在預(yù)制件的層或段之間拉動(dòng)所述連續(xù)纖維輸出流和纖維幅的纖維。線性縱向位移傳感器及相應(yīng)的電路用于控制碗形件相對(duì)于分離器、輥、傳送頭和針刺頭的高度(并且，由此控制所述預(yù)制件的高度)。

根據(jù)示例性實(shí)施例，用于制造連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件的方法包括形成螺旋結(jié)構(gòu)，所述螺旋結(jié)構(gòu)由基本上在其縱向設(shè)置的兩端之間延伸的連續(xù)纖維組成，并具有在兩端之間的多個(gè)層或段。所述方法包括，但不限于，接收連續(xù)纖維輸入流、將連續(xù)纖維輸入流分離成多個(gè)連續(xù)纖維輸出流，并將連續(xù)纖維輸出流設(shè)置成所述層或階的步驟。所述設(shè)置步驟包括在相對(duì)于縱向軸線的角位置處，改變每一連續(xù)纖維輸出流在每一層或段內(nèi)以及在縱向相鄰層或段之間的、相對(duì)于預(yù)制件的中心縱向軸線的徑向距離。所述方法進(jìn)一步包括在預(yù)制件的層或段之間添加纖維幅并且針刺所述連續(xù)纖維輸出流和纖維幅的步驟，以更好地將層或段與所述連續(xù)纖維輸出流和纖維幅的纖維連接，所述連續(xù)纖維輸出流和纖維幅的纖維基本上沿預(yù)制件的縱向軸線方向被拉入到層或段之間。

有利地，所述連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件相比于其他預(yù)制件具有更均勻的和更強(qiáng)的機(jī)械和結(jié)構(gòu)性能，至少部分上歸因于基本在預(yù)制件的縱向的第一和第二端部之間延伸的連續(xù)纖維輸出流或絲。更均勻的和更強(qiáng)的機(jī)械和結(jié)構(gòu)性能也至少部分上歸因于每一連續(xù)纖維輸出流或絲在每一層或段內(nèi)以及在縱向相鄰層或段之間的相對(duì)于預(yù)制件的中心縱向軸線的變化的徑向距離。同樣有利地，連續(xù)纖維或絲的使用減少了織物或非織物環(huán)形片段的庫存和處理的需求并且減少了由織物材料的引起的碳化中的困難。

在結(jié)合附圖閱讀和理解了本申請(qǐng)的說明書的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的其他的用途、優(yōu)點(diǎn)和益處變得顯而易見。

附圖說明

圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于制造連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件的針刺機(jī)的一些組件的側(cè)視示意圖。

圖2為圖1中示出的針刺機(jī)的組件的俯視示意圖。

圖3為示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例制造的連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件的一部分的剖面示意圖，其沿圖2的線3-3形成。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例制造的連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件的第一層的纖維束的俯視示意圖。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例制造的連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件的第二層的纖維束的俯視示意圖，該第二層和圖4所述的第一層在縱向方向上或在縱向上相鄰。

圖6為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例制造的連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件的縱向相鄰的第一和第二層的纖維束的俯視示意圖，其示出縱向相鄰層的纖維束的徑向偏移。

具體實(shí)施方式

如附圖所示，其中在多個(gè)視圖中同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的部件或步驟。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例的實(shí)施例，圖1、2分別示出裝置100的某些部件的側(cè)視示意圖和俯視示意圖，該裝置用于制造基本上包括纖維束104的連續(xù)纖維剎車盤預(yù)制件102(文中有時(shí)也稱預(yù)制件102)。該裝置100(文中有時(shí)也稱針刺機(jī)100)包括碗狀件106，其具有縱向內(nèi)壁108和縱向外壁110，該縱向內(nèi)壁108和縱向外壁110構(gòu)成相對(duì)于中心縱向軸線112的旋轉(zhuǎn)體。該碗狀件106限定一環(huán)形腔體114(參見附圖2)，該環(huán)形腔體114在內(nèi)壁108和外壁110之間延伸以接收纖維束104，以及根據(jù)另一示例性實(shí)施例，接收短纖維116。該內(nèi)壁108和外壁110定位于相對(duì)于中間縱向軸線112的徑向位置處，該徑向位置適于之后形成的特定預(yù)制件102的尺寸以在其之間接收預(yù)制件材料的纖維束104并有助于由纖維束104以連續(xù)的類似于螺旋的結(jié)構(gòu)形成所述預(yù)制件102。碗狀件106還包括由底板118形成的活動(dòng)底部，該底板118為環(huán)形形狀并且具有在碗狀件的內(nèi)外壁108、110之間縱向平移的尺寸。設(shè)置一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)以在所述針刺機(jī)100的操作期間升降所述底板118。該驅(qū)動(dòng)裝置也適于以合適的旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)于中心縱向軸線112轉(zhuǎn)動(dòng)所述碗狀件106和底板118。

針刺機(jī)110還包括環(huán)形形狀的泡沫基底120，該泡沫基底120的尺寸形成為基本在碗狀件的內(nèi)壁108和外壁110之間延伸。泡沫基底129位于底板118的上面并且和底板118同步上升和/或下降。泡沫基底120具有上表面122和相反的下表面124，并在兩者之間定義一厚度T。上表面122支撐所述預(yù)制件102，下表面124和所述底板118相鄰并抵靠于其上。根據(jù)示例性的實(shí)施例，泡沫基底120由具有低密度和/或快速回彈速率的泡沫材料制成，以使得當(dāng)針刺機(jī)100的倒刺針176(下文描述)在預(yù)制件102的針刺過程中穿透并且向下偏轉(zhuǎn)所述泡沫基底120的上表面122的部分時(shí)，該偏轉(zhuǎn)被最小化并且泡沫基底120的偏轉(zhuǎn)部分迅速恢復(fù)至其初始的未偏轉(zhuǎn)位置和狀態(tài)。這種泡沫材料可以包括交聯(lián)聚乙烯或具有在2.5～8.0磅每立方英尺的范圍內(nèi)的密度的類似的半剛性材料，其中3.0～3.5磅每立方英尺的密度為最佳。同樣根據(jù)示例性的實(shí)施例，泡沫基底120具有一個(gè)一般在0.75～3.0英寸的范圍內(nèi)的厚度T，其中1.0英寸的厚度T是最常見的。

進(jìn)一步地，針刺機(jī)100包括分離器130，該分離器130從纖維束源(未示出，但是可能包括纖維束已預(yù)繞于其上的輥或者滾筒)接收纖維束104的連續(xù)輸入流132并且將所述輸入流132分離成纖維束104的多個(gè)輸出流134，其中每個(gè)輸出流134包括纖維束104的一根或多根單纖維。該分離器130將纖維束104的輸出流134基本相互平行地并相對(duì)于碗狀件的中心縱向軸線112具有不同距離地引導(dǎo)進(jìn)入所述碗狀件106。由于碗狀件的中心縱向軸線112與預(yù)制件102的中心縱向軸線136共線，在所述纖維束104的輸出流134離開所述分離器130時(shí)，所述預(yù)制件102的纖維束104也大體相互平行并且位于相對(duì)于預(yù)制件的中心縱向軸線136的不同距離處。

根據(jù)示例的實(shí)施例并且由箭頭138所示，所述分離器130在時(shí)間上協(xié)同于所述碗狀件106的轉(zhuǎn)動(dòng)而前后平移，從而在碗狀件106轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)改變所述纖維束104的每一輸出流134分別相對(duì)于碗狀件的中心縱向軸線112的距離。通過以這種方式改變每一輸出流134的各自的距離，預(yù)制件102的各纖維束104被定位成相對(duì)于所述預(yù)制件的中心縱向軸線136位于不同的距離和不同的角位置。同樣，根據(jù)示例性的實(shí)施例，所述分離器130如箭頭138指示左右平移，從而對(duì)應(yīng)于所述預(yù)制件的類似螺旋的結(jié)構(gòu)的每一縱向相鄰層142(或“段”142)的特定輸出流134的纖維束104基本相對(duì)于所述預(yù)制件的中心縱向軸線136偏移不同的徑向距離，或“異相”，相對(duì)于所述預(yù)制件的中心縱向軸線136位于各自的角位置。

所述針刺機(jī)100還包括傳送頭150，如箭頭152所示，傳送頭150在碗狀件的內(nèi)壁108和外壁110之間沿著碗狀件106的半徑154前后平移。所述傳送頭150通過在傳送頭150和短纖維源158之間延伸的管道156接收松散的短纖維116。根據(jù)示例性的實(shí)施例，短纖維源158可以包括將短纖維116截?cái)酁槠谕某叽绮⑶覍⑺龆汤w維116經(jīng)由管道156吹向傳送頭150的裝置。當(dāng)所述碗狀件106旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述短纖維116從所述傳送頭150落到制造中的預(yù)制件102上的隨機(jī)位置，并且通過所述傳送頭150的移動(dòng)而被分布。該截?cái)嗔说?、松散的短纖維116作為預(yù)制件102的纖維幅或Z-向纖維。

進(jìn)一步地，針刺機(jī)100包括安裝在所述碗形件的內(nèi)壁108和外壁110之間且從所述碗形件的中心縱向軸線112沿著半徑162延伸的輥160。根據(jù)示例性實(shí)施例，所述輥160在弧向方向上定位在分離器130和傳送頭150之間。在所述針刺機(jī)100的操作期間，該輥160繞軸(未示出)旋轉(zhuǎn)并且與制造中的預(yù)制件102的上表面接觸。根據(jù)示例性的實(shí)施例，該輥160在由水平平面切開時(shí)具有錐形橫截面形狀并且在最接近碗形件的內(nèi)壁108處具有較小的直徑以及在最接近碗形件的外壁110處具有較大的直徑。該輥160在預(yù)制件102上施加基本向下的力，以將預(yù)制件102的縱向相鄰層142的纖維束102在縱向方向上按壓或壓縮到一起。輥160的操作也傾向于將短纖維116基本向下推入預(yù)制件的縱向相鄰層142中，以助于在所述預(yù)制件的縱向方向上將所述縱向相鄰層142連接在一起。

進(jìn)一步地，所述針刺機(jī)100包括針刺頭170和在縱向方向上位于所述針刺頭下方并安裝于其上的針刺板172。所述針刺頭170由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)驅(qū)動(dòng)以使得所述針刺頭170以及由此所述針刺板172沿由雙向箭頭174指示的縱向的上下方向快速往復(fù)移動(dòng)。所述針刺板172具有安裝于其中的多個(gè)倒刺針176，從而在所述針刺板172上下平移時(shí)，所述倒刺針176上下移動(dòng)通過一固定的距離。在所述針刺機(jī)100的操作和對(duì)所述纖維束104及所述短纖維116進(jìn)行針刺以形成所述預(yù)制件102的過程中，所述倒刺針176將所述預(yù)制件的最上面的縱向相鄰層142的纖維向下拉進(jìn)定位于最上面的縱向相鄰層142下方的縱向相鄰層142或拉進(jìn)所述泡沫基底120。通過將最上面的縱向向相鄰層142中的纖維拉進(jìn)位于最上面的縱向相鄰層142下方的縱向相鄰層，最上面的縱向相鄰層142和下面的縱向相鄰層142得以相連并且形成大體成整體的預(yù)制件結(jié)構(gòu)。

更進(jìn)一步地，所述針刺機(jī)100包括縱向線性位移傳感器180(文中有時(shí)也稱“VLDT 180”)，該傳感器180牢固地固定到所述針刺機(jī)100的位于所述碗狀件的環(huán)形形狀的腔體114的上方的其他結(jié)構(gòu)上，并位于沿著從所述碗狀件的中心縱向軸線112延伸的半徑182并位于碗狀件的內(nèi)壁108和外壁110(見圖2)之間的位置處。所述縱向線性位移傳感器180可操作地連續(xù)測(cè)量所述預(yù)制件102的最上層142的上表面和所述縱向線性位移傳感器180之間的豎直或縱向距離。一旦確定該縱向距離，所述VLDT 180產(chǎn)生輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)使得碗形件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將所述碗形件的底板118降低到足夠保持所述預(yù)制件102的最上層142的上表面始終處于基本相同的豎直或縱向高度。

在所述針刺機(jī)100的操作過程中，碗形件106如箭頭190所示繞中心縱向軸線112正時(shí)針旋轉(zhuǎn)以基本由連續(xù)纖維束104形成預(yù)制件102而不是由預(yù)切割的織物或非織物纖維的環(huán)形片段形成預(yù)制件。在所述碗形件106旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，所述針刺機(jī)100接收來自纖維束源并進(jìn)給到所述分離器130的纖維束104的連續(xù)輸入流132，輸入流132在所述分離器130處被分成多個(gè)相鄰的連續(xù)的纖維束104的輸出流134。碗形件106轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，所述分離器130基本上在所述碗形件的內(nèi)壁108和外壁110之間平移，從而所述纖維束104的輸出流134開始被鋪放在泡沫基底120的上面，并且在碗形件106的一個(gè)完整旋轉(zhuǎn)之后，被鋪放于預(yù)制件102的之前的縱向相鄰層142的上面。

在纖維束104的每一縱向相鄰層142被鋪放時(shí)，所述碗形件的底板118下降以將預(yù)制件102的上表面保持在基本恒定的豎直或縱向高度。所述分離器的平移與所述碗形件106的轉(zhuǎn)動(dòng)使得纖維束104的輸出流134鋪放于相對(duì)于預(yù)制件的中心縱向軸線136而變化的距離處以及鋪放于繞預(yù)制件的中心縱向軸線136的不同角位置處。所述分離器的平移與所述碗形件106的轉(zhuǎn)動(dòng)也使得相應(yīng)于特定的輸出流134的纖維束104被鋪放，以便在預(yù)制件102的每一縱向相鄰層142或段142中，纖維束104相對(duì)于預(yù)制件的中心縱向軸線136基本上偏移不同的距離并且“異相”，位于相對(duì)于預(yù)制件的中心縱向軸136的各個(gè)角位置處。由于纖維束104的這種異相，預(yù)制件102整體具有更一致和均勻的物理和機(jī)械性能

一旦所述纖維束104被初始鋪放，所述纖維束即與所述碗形件106在輥160下同步旋轉(zhuǎn)。所述輥160在基本上向下的縱向方向上推壓所述纖維束104。所述輥160的下壓力趨向于壓縮所述預(yù)制件102的縱向相鄰層142或段142并且使得任何之前加入的松散的短纖維116(如下文所述)被向下壓入到預(yù)制件102的層142或段142之間和/或被推壓成特定的定向，以使得松散短纖維116在之后對(duì)預(yù)制件102的操作中不再重新定向。

由此，所述碗狀件106在所述傳送頭150下進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)之后，松散的短纖維116由所述傳送頭150輸送到制造中的預(yù)制件102上。所述傳送頭150基本在碗形件106的內(nèi)壁108和外壁110之間平移同時(shí)將松散的短纖維116輸送到制造中的預(yù)制件102上。這種平移使得在所述預(yù)制件102的徑向方向上更均勻地散發(fā)短纖維116。一些松散的短纖維116留在預(yù)制件102的上表面上，而一些松散的短纖維116向下落入預(yù)制件102的其他層142中。

當(dāng)所述碗狀件106繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，最新鋪放的纖維束104和短纖維116在針刺板172下經(jīng)過，在該處當(dāng)所述針刺板172相對(duì)于預(yù)制件102在縱向方向上向下移動(dòng)時(shí)所述纖維束104和短纖維116由所述板的倒刺針176接合。被接合的纖維束104和短纖維116被縱向向下拉向所述泡沫基底120并進(jìn)入縱向相鄰層142，如果有的話，在最新鋪放的纖維束104和短纖維116之下。將不餓接合的纖維束104和短纖維116向下拉入縱向相鄰層142或段142中，使得將所述預(yù)制件102的縱向相鄰層142在縱向方向上連接成為整體結(jié)構(gòu)，并且還趨向于阻止預(yù)制件102的縱向相鄰層142或段142的分離或脫層。

在經(jīng)過針刺板172下方之后，最新鋪下的纖維束104和短纖維116以及預(yù)制件102的上表面在VLDT 180的下方旋轉(zhuǎn)。該VLDT 180確定上表面的高度并且向碗形件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出信號(hào)以將碗形件的底板118足夠降低，從而在整個(gè)預(yù)制件102的制造中保持預(yù)制件102的上表面始終處于同樣的高度。通過碗形件106的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，最新鋪放的纖維束104和短纖維116在分離器130下旋轉(zhuǎn)，在該處新的纖維束104鋪放到預(yù)制件102上。針刺機(jī)100的操作按照上述方法繼續(xù)進(jìn)行直到制造出整個(gè)預(yù)制件102。在從碗形件106上移除所述預(yù)制件102之后，預(yù)制件102可能會(huì)被模切以根據(jù)預(yù)制件102的具體要求來對(duì)預(yù)制件102的內(nèi)外徑向尺寸進(jìn)行修整。

由于所述預(yù)制件102由纖維束104的連續(xù)流制成，因此所述預(yù)制件102具有基本螺旋形結(jié)構(gòu)，該螺旋形結(jié)構(gòu)包括與螺釘?shù)穆菁y相類似的縱向相鄰層或段142。圖3示出使用針刺機(jī)100和本文描述的方法所制造的連續(xù)纖維剎車預(yù)制件102的一部分的截面圖。在圖3中，預(yù)制件102的螺旋結(jié)構(gòu)的縱向相鄰層142或段142可見。也如交叉平行陰影線所示，縱向相鄰層142或段142的纖維束104相對(duì)于預(yù)制件的中心縱向軸線136偏移變化的距離，以達(dá)到更高的強(qiáng)度和整體上更一致的物理和機(jī)械性能。通過圖4-6能更清晰地理解這種偏移。

圖4示出預(yù)制件102的一扇形區(qū)的第一層142A的纖維束104的俯視示意圖，其示出當(dāng)纖維束104繞中心縱向軸線136延伸時(shí)，所述纖維束相對(duì)于預(yù)制件的中心縱向軸線136偏移不同的距離。圖5示出預(yù)制件102的同一扇形區(qū)的第二層142B的纖維束104的俯視示意圖，其中示出當(dāng)纖維束104繞中心縱向軸線136延伸時(shí)，所述纖維束相對(duì)于預(yù)制件的中心縱向軸線136偏移不同的距離。圖6示出層-層(或片-片)間的偏移效果，在圖6中，圖4的預(yù)制件102的一扇形區(qū)的第一層142A的纖維束104的俯視圖被疊加到圖5的預(yù)制件102的同一扇形區(qū)的第二層142B的纖維束104的俯視圖上。如圖6所示，每一縱向相鄰層142A、142B的纖維束104相對(duì)于預(yù)制件中心縱向軸線136變化地、徑向地偏移，而相鄰層142A、142B中的每一層的纖維束104也相對(duì)于另一層的纖維束104變化地偏移。因此，通過在預(yù)制件102的制造過程中分離器130的適當(dāng)?shù)钠揭?，縱向相鄰層142A、142B的纖維束104在縱向方向上未對(duì)齊，從而提高預(yù)制件102的物理和力學(xué)性能。

在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，短纖維116可以被輸送到傳送頭150，而不是被吹起并通過管道156提供給傳送頭150。在本發(fā)明的另一可替換實(shí)施例中，短纖維116可由來自纖維幅卷的纖維幅代替，該纖維幅卷在徑向展開。同樣在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，輥160可以定位于傳送頭150和針刺板172之間的位置，從而最新鋪下的纖維束104在短纖維116添加其上之后在基本縱向方向下被向下按壓。仍然在本發(fā)明的可替換實(shí)施例中，可用多個(gè)分離器130以完善纖維束104的每一流的偏移。

將會(huì)理解和認(rèn)識(shí)到，本文所描述制造預(yù)制件的裝置和方法制造出一預(yù)制件，在該預(yù)制件中，靠近預(yù)制件內(nèi)徑的纖維角度不同于靠近預(yù)制件外徑的纖維角度。進(jìn)一步的將會(huì)理解和認(rèn)識(shí)到，在使用由不同的纖維束采用不同的進(jìn)給速度進(jìn)給的多個(gè)分離器的另一可替換實(shí)施例中，靠近預(yù)制件內(nèi)徑處的纖維角度與外徑處的纖維角度的差別被削弱。

盡管上文已經(jīng)通過一個(gè)示例及其可替換的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但將會(huì)理解，在本發(fā)明的思想和范圍之內(nèi)可以做出改變和變更。