專利名稱：一種膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種車用附屬部件，具體涉及一種輪圈，適用于自行車、電動(dòng)車、 殘疾人用車及獨(dú)輪車等車型。
背景技術(shù)：
碳纖維是由含碳量較高且在熱處理過程中不熔融的人造化學(xué)纖維，經(jīng)過熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的。碳纖維具有耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等特性，其外形有顯著的各向異性、柔軟，可加工成各種織物，碳纖維沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，碳纖維的比重較小，具有很高的比強(qiáng)度。碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合，制成結(jié)構(gòu)材料。在要求高溫、 力學(xué)穩(wěn)定性高的場(chǎng)合，碳纖維復(fù)合材料都頗具優(yōu)勢(shì)。在自行車輪圈制造領(lǐng)域，傳統(tǒng)的編輻條合金自行車輪圈比較重，一支輪圈的重量為1000克以上，使用不方便，而且輪圈在承受約140KG的垂直作用力時(shí)，容易發(fā)生永久性變形，而當(dāng)作用力達(dá)到200KG以上時(shí)，輪圈就會(huì)斷裂，因此輪圈的強(qiáng)度較差，成為影響自行車行駛的不安全因素；另外，傳統(tǒng)自行車輪圈上的輻條較多，導(dǎo)致行駛過程中風(fēng)阻較大，增加了行駛阻力，影響自行車的行駛速度。目前，市面上現(xiàn)有的碳纖維自行車輪圈的內(nèi)部中空，雖然重量較小，但是在自行車的行駛過程中，由于黑色的碳纖維本體吸熱，輪圈的剎車面會(huì)因剎車動(dòng)作而急劇升溫，溫度往往高達(dá)130°C以上，造成輪圈軟化，導(dǎo)致行駛安全性大大降低。本申請(qǐng)人于2010年2月沈日提交的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)《一種新型碳纖維復(fù)合材料成品及其制備方法》(申請(qǐng)?zhí)?01010136125. 9)公開了一種碳纖維復(fù)合材料成品，包括碳纖維材料，還包括聚氨基甲酸酯材料，所述碳纖維材料作為外包材料，所述聚氨基甲酸酯材料作為填充料，所述碳纖維材料包覆在所述聚氨基甲酸酯材料的表面上形成碳纖維復(fù)合材料成品。該碳纖維復(fù)合材料成品的優(yōu)點(diǎn)在于重量小、使用方便，而且強(qiáng)度高，散熱性好，提高了產(chǎn)品的安全性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種重量輕、強(qiáng)度高、風(fēng)阻小、能夠提高行駛速度且外形美觀的膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈。本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)一種膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈，包括圈部、輻條和花鼓，所述花鼓位于所述圈部的中心部位，所述輻條連接在所述花鼓與所述圈部之間，所述花鼓主要由外殼與內(nèi)置于外殼中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其特征在于所述花鼓的外殼、圈部及輻條均由碳纖維復(fù)合材料制成，所述圈部的內(nèi)圓周上及花鼓的外圓周上分別設(shè)有用于安裝輻條的安裝孔，所述輻條的兩端分別插入圈部及花鼓上相應(yīng)的安裝孔中并膠合固定。本實(shí)用新型輪圈的圈部、輻條及花鼓的外殼材質(zhì)均采用碳纖維復(fù)合材料，使得輪圈整體的重量輕、強(qiáng)度高，例如本實(shí)用新型三刀(即三輻條)自行車輪圈，一支輪圈的重量?jī)H為600多克，該輪圈在承受300KG垂直作用力時(shí)而無異常，當(dāng)垂直作用力達(dá)到600KG以上， 輪圈才會(huì)出現(xiàn)裂紋；另外，輪圈采用較少數(shù)量的輻條，行駛過程中風(fēng)阻小，大大降低了行駛阻力，提高了行駛速度；采用碳纖維復(fù)合材料制作的輪圈，外形美觀靚麗，深受廣大消費(fèi)者
的喜愛。作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，所述碳纖維復(fù)合材料包括碳纖維材料和聚氨基甲酸酯材料，所述碳纖維材料作為外包材料，所述聚氨基甲酸酯材料作為填充料，所述碳纖維材料包覆在所述聚氨基甲酸酯材料的表面上形成碳纖維復(fù)合材料。本實(shí)用新型輪圈所采用的碳纖維復(fù)合材料為實(shí)心，內(nèi)置的聚氨基甲酸酯材料可以將因剎車等引起溫度上升而產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)，因此，本實(shí)用新型散熱性好，大大增強(qiáng)了輪圈的安全性能。作為本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施方式，所述輻條由環(huán)氧樹脂膠粘合固定于所述安裝孔中，環(huán)氧樹脂膠一般是指以環(huán)氧樹脂為主體所制得的膠粘劑，環(huán)氧樹脂膠通常還應(yīng)包括環(huán)氧樹脂固化劑以使環(huán)氧樹脂膠固化。作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述碳纖維材料緊密壓合在所述聚氨基甲酸酯材料的表面上。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，將碳纖維材料包覆在聚氨基甲酸酯材料的表面上之前，所述聚氨基甲酸酯材料的表面經(jīng)過粗化處理。經(jīng)過粗化處理，可以去除聚氨基甲酸酯材料表面的離型劑，而使聚氨基甲酸酯材料與碳纖維材料結(jié)合得更為緊密。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下顯著的效果⑴本實(shí)用新型輪圈的花鼓外殼、圈部及輻條均由碳纖維復(fù)合材料制作而成，使得輪圈整體的重量輕，使用方便，本實(shí)用新型三刀(即三輻條)自行車輪圈，一支輪圈的重量?jī)H為600多克，與傳統(tǒng)的編輻條合金自行車的一支輪圈的重量相比，重量減少約400克以上，而且本實(shí)用新型強(qiáng)度高，輪圈在承受300KG垂直作用力時(shí)而無異常，當(dāng)垂直作用力達(dá)到 600KG以上，輪圈才會(huì)出現(xiàn)裂紋。⑵本實(shí)用新型輪圈采用較少數(shù)量的輻條，例如采用三刀(即三輻條)或者五刀(即五輻條)，行駛過程中風(fēng)阻小，大大降低了行駛阻力，提高了行駛速度。⑶本實(shí)用新型的圈部由碳纖維材料包覆在聚氨基甲酸酯材料的表面上而構(gòu)成，圈部為實(shí)心，可將碳纖維材料產(chǎn)生的熱量迅速散去，具有良好的散熱性能，同時(shí)提高了使用安全性。⑷本實(shí)用新型輪圈可適用于自行車、電動(dòng)車、殘疾人用車及獨(dú)輪車等多種車型，特別對(duì)于車速要求高的場(chǎng)合，本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)尤為突出。ω本實(shí)用新型采用碳纖維復(fù)合材料制作的輪圈，外形美觀靚麗，深受廣大消費(fèi)者
的喜愛。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是本實(shí)用新型輪圈的正面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型輪圈的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如
圖1、2所示，是本實(shí)用新型一種膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈1，包括圈部 11、輻條12和花鼓13，花鼓13位于圈部的中心部位，輻條12連接在花鼓13與圈部11之間，花鼓13主要由外殼與內(nèi)置于外殼中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，花鼓13的外殼、圈部11及輻條 12均由碳纖維復(fù)合材料制成，在本實(shí)施例中，碳纖維復(fù)合材料包括碳纖維材料和聚氨基甲酸酯材料，碳纖維材料作為外包材料，聚氨基甲酸酯材料作為填充料，碳纖維材料緊密壓合并包覆在聚氨基甲酸酯材料的表面上形成碳纖維復(fù)合材料。圈部11的內(nèi)圓周上及花鼓13 的外圓周上分別設(shè)有用于安裝輻條12的安裝孔2，輻條12的兩端分別插入圈部11及花鼓 13上相應(yīng)的安裝孔2中并由環(huán)氧樹脂膠粘合固定。本實(shí)用新型采用五刀(即五輻條)，一支輪圈的重量?jī)H為600多克，該輪圈在承受 300KG垂直作用力時(shí)而無異常，當(dāng)垂直作用力達(dá)到600KG以上，輪圈才會(huì)出現(xiàn)裂紋；另外，輪圈采用較少數(shù)量的輻條，行駛過程中風(fēng)阻小，大大降低了行駛阻力，提高了行駛速度；本實(shí)用新型輪圈所采用的碳纖維復(fù)合材料為實(shí)心，內(nèi)置的聚氨基甲酸酯材料可以將因剎車等引起溫度上升而產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)，因此本實(shí)用新型散熱性好，大大增強(qiáng)了輪圈的安全性能。上述膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈的制作方法，包括以下步驟⑴制備聚氨基甲酸酯填充料首先將固化劑與聚醚按照1:廣1:1. 4體積比混合成混合液，并攪拌均勻；然后將上述的混合液倒入模具的模穴內(nèi)后，鎖緊模具的上下模，模具的溫度設(shè)定為3(T50°C ；待加熱15 20min后，從模具中取出已成型的固體狀聚氨基甲酸酯材料，然后在常溫環(huán)境中放置2 3天；⑵圈部與花鼓分別包料加工對(duì)聚氨基甲酸酯材料的表面經(jīng)過粗化處理，分別按照圈部和花鼓的結(jié)構(gòu)圖編排，將碳纖維材料依結(jié)構(gòu)圖裁剪成符合要求的大小和形狀，然后按照圈部和花鼓結(jié)構(gòu)圖編排的順序和位置將碳纖維材料包覆在由步驟⑴獲得的固體狀聚氨基甲酸酯材料的表面上，分別得到圈部和花鼓半成品；將圈部及花鼓半成品分別放置在相應(yīng)的模具內(nèi)，鎖緊模具后，將模具放置在成型機(jī)內(nèi)成型，成型機(jī)的壓力設(shè)置為11(Γ150 噸，溫度設(shè)定為15(T160°C，時(shí)間設(shè)定至碳纖維材料含浸的樹脂完全固化；分別獲得圈部及花鼓成品；⑶加工輻條將碳纖維材料按照輻條的結(jié)構(gòu)圖裁剪成符合要求的大小和形狀，然后將裁剪所得的碳纖維材料卷成實(shí)心棒體，獲得輻條成品；⑷加工輪圈半成品去除圈部、花鼓及輻條上的毛邊，按照輪圈的裝配結(jié)構(gòu)圖分別在圈部的內(nèi)圓周及花鼓的外圓周上對(duì)應(yīng)鉆孔，形成用于安裝輻條的安裝孔；對(duì)鉆孔后的圈部及花鼓分別進(jìn)行清洗烘干，在安裝孔內(nèi)涂抹環(huán)氧樹脂膠，將輻條兩端分別安裝在相應(yīng)的安裝孔內(nèi)固定后獲得輪圈半成品；ω將輪圈半成品放置在膠合治具上固定，待環(huán)氧樹脂膠在常溫環(huán)境中自然固化 6 12小時(shí)后，從膠合治具上取出輪圈；(6)對(duì)完成步驟( 輪圈的外表面進(jìn)行涂裝加工，形成輪圈成品。本實(shí)用新型實(shí)施例中的固化劑和聚醚是本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員的公知常識(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這類產(chǎn)品的具體種類作出合適的選擇作為制備聚氨基甲酸酯材料的原料。[0034] 本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)本實(shí)用新型的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，本實(shí)用新型還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈(1)，包括圈部(11)、輻條(1 和花鼓 (13)，所述花鼓(1 位于所述圈部(11)的中心部位，所述輻條(1 連接在所述花鼓(13) 與所述圈部(11)之間，所述花鼓(13)主要由外殼與內(nèi)置于外殼中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其特征在于所述花鼓(1 的外殼、圈部(11)及輻條(1 均由碳纖維復(fù)合材料制成，所述圈部 (11)的內(nèi)圓周上及花鼓(13)的外圓周上分別設(shè)有用于安裝輻條(12)的安裝孔O)，所述輻條(12)的兩端分別插入圈部(11)及花鼓(13)上相應(yīng)的安裝孔(2)中并膠合固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈，其特征在于所述碳纖維復(fù)合材料包括碳纖維材料和聚氨基甲酸酯材料，所述碳纖維材料作為外包材料，所述聚氨基甲酸酯材料作為填充料，所述碳纖維材料包覆在所述聚氨基甲酸酯材料的表面上形成碳纖維復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈，其特征在于所述碳纖維材料緊密壓合在所述聚氨基甲酸酯材料的表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈，其特征在于將碳纖維材料包覆在聚氨基甲酸酯材料的表面上之前，所述聚氨基甲酸酯材料的表面經(jīng)過粗化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4任一所述的膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈，其特征在于所述輻條(12)由環(huán)氧樹脂膠粘合固定于所述安裝孔O)中。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種膠合式整體全碳纖維復(fù)合材料輪圈，包括圈部、輻條和花鼓，所述花鼓位于所述圈部的中心部位，所述輻條連接在所述花鼓與所述圈部之間，所述花鼓主要由外殼與內(nèi)置于外殼中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，所述花鼓的外殼、圈部及輻條均由碳纖維復(fù)合材料制成，所述圈部的內(nèi)圓周上及花鼓的外圓周上分別設(shè)有用于安裝輻條的安裝孔，所述輻條的兩端分別插入圈部及花鼓上相應(yīng)的安裝孔中并膠合固定。本實(shí)用新型輪圈的圈部、輻條及花鼓的外殼材質(zhì)采用碳纖維復(fù)合材料，使得輪圈重量輕、強(qiáng)度高，輪圈采用較少數(shù)量輻條，行駛風(fēng)阻小，大大降低了行駛阻力，提高了行駛速度；采用碳纖維復(fù)合材料制作的輪圈，外形美觀靚麗，深受廣大消費(fèi)者喜愛。
文檔編號(hào)B60B5/00GK202163236SQ201120214568
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者尚青海, 熊道武 申請(qǐng)人:廣州迪諾克碳纖維科技有限公司