用于复合轮的端面与轮辋连接部 |
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| 申请号 | CN201380075566.4 | 申请日 | 2013-06-17 | 公开(公告)号 | CN105121175B | 公开(公告)日 | 2017-07-28 |
| 申请人 | 碳革命有限公司; | 发明人 | 马修·爱德华·丁格尔; 阿什利·詹姆斯·登米德; 迈克尔·西尔科克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种复合轮(100)的 轮辋 部(102)与端面部(104)之间的连接部(110)。轮辋部(102)包括第一组 纤维 (122)。端面部(104)包括第二组纤维(124)。连接部(110)包括过渡区(120)，在该过渡区中，第一组纤维(122)和第二组纤维(124)以分层结构设置。分层结构的各个层(125A,125B,125C)包括具有第一组纤维(122)排列结构和第一连接端(128)的第一区段(127)以及具有第二组纤维(124)排列结构和第二连接端(130)的第二区段(129)。第一连接端(128)设置成邻近或邻接第二连接端(130)从而形成层接头(132A,132B,132C)。各相邻层(125A,125B,125C)的层接头(132A,132B,132C)以台阶式构型间隔开。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种复合轮的轮辋部与端面部之间的连接部，所述轮辋部包括第一组纤维，所述复合轮的端面部包括第二组纤维，所述连接部包括过渡区，在所述过渡区中所述第一组纤维和所述第二组纤维以分层结构布置，其中，所述分层结构的各个层包括具有第一组纤维排列结构和第一连接端的第一区段以及具有第二组纤维排列结构和第二连接端的第二区段，所述第一连接端设置成邻近或邻接所述第二连接端从而形成层接头，各相邻层的层接头以台阶式构型间隔开。 |
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| 说明书全文 | 用于复合轮的端面与轮辋连接部技术领域[0001] 本发明总体上涉及复合轮的端面部与轮辋部之间的连接部。本发明具体可应用于车辆和/或飞机的复合碳纤维轮，下文将结合该示例性应用方便地公开本发明。但是，应该认识到，本发明不限于所述应用并且可用于连接各种轮子的端面部和轮辋部。 背景技术[0003] 复合轮总体上包括两个主要区段：轮辋部和端面部。轮辋部包括构造用于接纳和安置轮胎的环面结构。端面部包括用于将轮子固定到车辆上的轮毂以及连接结构，例如在轮毂和轮辋之间延伸并使轮毂与轮辋互相连接的一系列轮辐或圆盘。横向、竖向和扭转负荷通过轮胎传递到轮子的轮辋部，然后所述负荷在连接结构中产生弯曲和扭转应力。 [0004] 本发明的申请人已制造出一体式复合轮，例如在国际专利公开WO2010/024495A1中描述了该复合轮。生产一体式复合轮一般需要使用分开的轮辋部模具和相关加强件以及端面部模具和相关加强件。然后，将分开的轮辋模具部分和端面模具部分在最后的成型工序中互相连接，这允许一体地形成整个复合轮。需要轮辋部与端面部之间的连接部，特别是轮辐和轮辋之间的连接部刚性、稳固，以提供具有刚性和强度并且还能经由轮辋和轮辐有效地传递轮胎与道路之间产生的负荷的机械有效结构。 [0005] 之前提出的复合轮的轮辋部与端面部结构之间的连接部使用螺栓连接或粘接剂粘合来使所述连接结构与轮辋互相连接。但是，这些形式的连接会显著增加轮子的质量、需要能在轮子结构和构型中提供应力点的结合结构、和/或会在轮子的相邻部分之间形成弱粘合。申请人意识到，当在正常道路状况下测试时，大量这些类型的连接部都是机械故障的原因。 [0006] 因此希望提供一种复合轮的轮辋部与端面部之间的改进的或替代的连接部。 发明内容[0007] 本发明的第一方面提供了一种复合轮的轮辋部与端面部之间的连接部。所述轮辋部包括第一组纤维。所述端面部包括第二组纤维。所述连接部包括过渡区，在所述过渡区中所述第一组纤维和所述第二组纤维以分层结构布置。所述分层结构的各个层包括具有第一组纤维排列结构和第一连接端的第一区段以及具有第二组纤维排列结构和第二连接端的第二区段。所述第一连接端设置成邻近或邻接所述第二连接端，从而形成层接头。各相邻层的层接头以台阶式构型间隔开。 [0008] 因此，本发明提供了一种复合轮的轮辋部与端面部之间的连接部，其中，来自轮辋部和端面部中每一者的纤维在过渡区中的层接头处结合在一起。相邻层的层接头以台阶式构型间隔开，以增强接头结构。该台阶式构型使得分层结构的上方层和下方层跨接于中间层的层接头，由此使该中间层的第一区段和第二区段互相连接。台阶式结构还确保一个层的层接头与另一最接近的层接头对准。 [0009] 在连接部中使用的包括第一纤维和第二纤维在内的纤维优选是柔性的，更优选是柔性且柔顺的。纤维的柔性和柔顺性使得轮辋部和端面部能够组装起来，然后将连接部的构件移回到适当的位置，以在复合轮的轮辋部与端面部之间形成连接部。 [0010] 过渡区优选与复合轮的轮辋部和端面部相遇的位置/部位间隔开。该布置允许轮辋部和端面部之间的连接部与相关联的层接头形成在如下位置：该位置与端面部的结构和轮辋部的结构相遇的部位间隔开。这是有利的，因为在某些工作负荷状态下，端面部和轮辋部相遇的部位是结构中应力高的区域。 [0012] 过渡区具有分层结构。根据连接部的设计以及复合元件的尺寸和类型，可以显著地改变层的数量。在一些实施例中，仅使用少数层，例如2、3、4、6或10层。在其它实施例中，需要更多数量例如20、30、50、100或更多的层，以获得具有期望质量和/或特性的连接部。 [0013] 在分层结构中，邻近层的层接头可以以任何相对取向间隔开。例如，当层包括夹角、曲线或弯曲时，一个或多个层接头可以相对于邻近的层接头以特定的角度间隔开。在其它实施例中，例如平坦的层，各个层的层接头与各相邻层的相应层接头横向间隔开。可选择层接头之间的间距，以适应特定的构型、应用或几何形状。在一些实施例中，各相邻层的层接头在各层接头的一些或全部之间以不同的横向间距间隔开。在其它实施例中，各相邻层的层接头以基本上相同的横向间距间隔开。 [0014] 在一些实施例中，连接部形成在复合轮中的轮辋部与端面部之间的几何形状的拔模方向发生改变的位置。在其它实施例中，连接部在轮辋的内侧边缘附近形成。优选地，连接部的第一纤维从复合轮的轮辋部的边缘部分以一角度延伸。类似地，连接部的第二纤维优选从复合轮的端面部的区段以一角度延伸。该角度优选在60°至110°之间，更优选在75°至100°之间，再优选地为约90°。然后，轮辋部和端面部可以在过渡区互相连接。 [0015] 在一些实施例中，复合轮绕中心轮轴线形成。端面部包括相对于中心轮轴线基本沿径向取向的第二纤维，轮辋部由相对于中心轮轴线基本沿轴向取向的第一纤维形成。连接部由从端面部相对于中心轮轴线沿轴向取向而延伸的第二纤维以及从轮辋部相对于中心轮轴线沿轴向取向而延伸的第一纤维形成。优选地，轮辋部包括相对于轴线以一角度延伸的边缘凸缘部或唇部。在一些实施例中，连接部的第一纤维从轮辋部的边缘凸缘部延伸。 [0016] 为了在轮辋部、端面部和连接部之间形成稳固的纤维结，优选的是，至少一些来自过渡区的第一纤维延伸到轮辋部，并且至少一些过渡区的第二纤维延伸到复合轮的端面部。在一些实施例中，过渡区中第二纤维的至少一部分包括延伸到复合轮的端面部的前部中的第一组第二纤维和延伸到端面部的后部中的第二组第二纤维。 [0017] 如上文所述，连接部中使用的包括第一纤维和第二纤维在内的纤维优选是柔性的，更优选是柔性且柔顺的。纤维的柔性和柔顺性以及纤维的优选定位/构型(如上文所述)使得能够组装轮辋部和端面部，然后将连接部的构件移回到适当的位置，以在轮辋部和端面部之间提供结构优良的连接部。因此，连接部可以利用织物的柔顺性实现铺放过程中的柔性，并且还用于在与轮毂部和端面部接合的部位不一致的区域形成结构优良的连接部。这是有利的，因为在某些工作负荷状态下，该连接部是结构中应力高的区域。 [0018] 台阶式构型可以具有任何期望的构型。在一些情况下，台阶式构型具有曲线轮廓。在其它实施例中，台阶式构型具有渐进式构型。在又一些其它实施例中，台阶式构型具有振荡式和/或正弦式构型。在优选的实施例中，台阶式构型包括线性台阶式布置。 [0019] 层结构优选包括多个堆叠的层。在层结构的各个层中优选包括共面布置的第一区段和第二区段。 [0020] 在本发明中可以使用各种纤维，包括但不限于选自如下群组的纤维，该群组包括碳纤维，玻璃纤维，芳族聚酰胺纤维，例如丙烯酸、聚酯、PAN、PET、PE、PP或PBO纤维等合成纤维，例如大麻、黄麻、纤维素纤维等生物纤维，例如岩棉等矿物纤维，例如钢、铝、黄铜、紫铜等金属纤维，硼纤维或这些纤维的任何组合。在优选实施例中，第一组纤维和第二组纤维包括碳纤维。 [0021] 在过渡区中，纤维可以以任何期望的取向设置，例如单向的、双轴向的、或随机的、或这些取向的组合。在一些实施例中，过渡区中的各个层包括有取向的纤维，优选单向纤维和/或双轴向纤维。但是，纤维优选取向成用于减小过渡区与复合元件之间的应力和/或用于减小复合元件之间的应力并且用于对在使用过程中会受到较高应力的最终结构中的区域进行增强。在过渡区中的所有包括纤维的层中，纤维的取向可以相同或不同。例如，如果应力分析建议多轴向纤维取向，则一个或多个层的纤维可以以与其它层不同的方式取向。但是，在其它实施例中，在所有层的纤维中，纤维可以以基本相同的方式取向。 [0022] 一旦成型并形成复合轮，包括过渡区的连接部、轮辋部和端面部包括基质材料，例如树脂、金属和纤维。纤维可以以任何合适的形式提供，这些形式包括预浸料、半浸料、纺织物或非纺织物、垫子、预制件、预固结预制件、单根或成组的纤维、丝束、丝束浸料等。在连接部的铺放(直到基质材料的固结和/或凝结、固化等之前的准备)过程中，基质材料不需要被包括在包含纤维(例如预浸料或半浸料)的层中或包含纤维的层之间。但是，基质材料在发生凝结后应该形成连续的基质。 [0024] 应该理解，预浸料是指基本或完全浸渍的纤维、纤维丝束、纺织物或非纺织物等的集合。类似地，应该理解，半浸料是指部分浸渍的纤维或纤维丝束的集合。部分浸渍允许改善在固结和/或固化过程中对穿过或沿干燥纤维的气体的去除。半浸料的实例是部分浸渍的纤维层。 [0025] 应该理解，纺织物和非纺织物是基本干燥(即没有被例如树脂等基质材料浸渍)的单根纤维或纤维丝束的集合。还应该理解，纤维丝束是成束的大量单根纤维，例如1000根、10000根或100000根纤维。丝束浸料是至少部分浸渍的纤维丝束。 [0026] 连接部及其过渡区可制备成预制件。在该实施例中，第一区段和第二区段每一者形成具有期望的形状和纤维取向的定制的纤维预制件。应该理解，预制件是包括纤维的复合材料。在一些情况下，预制件也可以包括未固化的基质材料，例如树脂。一些预制件可以基本包括干燥纤维而没有基质材料。在注射基质材料之前可使用粘接剂来帮助将层片保持在一起。 [0027] 纤维优选由有取向的纤维的层来提供，例如单根或成组的纤维、纤维丝束、纤维丝束浸料、预浸料、半浸料、纺织物或非纺织物、或垫子。在优选实施例中，第一组纤维和第二组纤维由至少一个织物薄片或层片提供，更优选地由多轴向织物薄片或层片提供。 [0028] 在一些实施例中，第一连接端和第二连接端可以仅通过相邻层和浸渍在其中的基质材料而相互连接。在其它实施例中，第一连接端和第二连接端可以在物理上相互连接，例如缝合或纺织在一起。这种互相连接在如下的实施例中是有利的：各个层的第一区段和第二区段由织物形成，织物端部纺织、缝合在一起或以其它方式接合，以增强这些区段之间的层内粘合。 [0029] 分层结构的层优选沿增加复合轮的结构的强度的方向取向。因此分层结构的层优选与复合轮的轮辋部或端面部的一个或多个区段对准。在一些实施例中，过渡区的分层结构的层基本平行于复合轮的轮辋部或端面部中至少一者的表面。在优选实施例中，过渡区的分层结构的层基本平行于轮辋部的表面。过渡区优选包括复合轮的轮辋部和端面部的轮辐区段之间的连接部。 [0030] 连接部优选还包括基本在层接头的台阶式构型上延伸的至少一个压盖层。压盖层在最接近连接部的外表面处在层接头上提供最终的加强层，并提供优选与复合轮的相邻区段的外表面匹配的终饰层。因此，压盖层优选包括具有第一组纤维排列结构或第二组纤维排列结构的层。纤维的选择基本取决于复合轮的相邻区段的纤维(第一或第二)的类型。 [0031] 连接部、轮辋部和/或端面部的纤维优选利用基质材料注射和/或浸渍，然后固化、凝结等。因此，连接部优选还包括包裹第一纤维和第二纤维的基质材料。可使用任何合适的基质材料。在一些实施例中，使用树脂。该树脂优选基于不饱和聚酯、聚氨酯、聚乙烯酯、环氧树脂、热塑性塑料、类似的化合物或其组合。在优选实施例中，树脂是环氧基的。在其它实施例中，基质材料包括金属基质，从而当凝结时形成具有纤维的复合金属基质。金属基质材料优选地选自铝、镁、钛、铁、以及它们的组合物、合金和混合物。 [0032] 复合轮优选形成单个主体。这通常包括对复合轮的各个部分同时地注射和/或浸渍基质材料，然后固化、凝结等。在这些实施例中，在制备连接部时，轮辋部和端面部中每一者优选至少部分地未固化。连接部优选与复合轮一体形成。 [0033] 本发明的第二方面提供了一种连接复合轮的轮辋部和端面部的方法，所述复合轮的轮辋部包括第一组纤维，所述复合轮的端面部包括第二组纤维，所述方法包括如下步骤： [0034] 在第一层中设置包括第一组纤维排列结构和第一连接端的第一区段以及包括第二组纤维排列结构和第二连接端的第二区段，所述第一连接端设置成与所述第二连接端邻近或邻接，从而形成第一层接头； [0035] 在所述第一层上设置至少一个另外的层，所述另外的层具有包括第一组纤维排列结构和第一连接端的第一区段以及包括第二组纤维排列结构和第二连接端的第二区段，所述另外的层的第一连接端设置成与所述另外的层的第二连接端邻近或邻接，从而形成第二层接头； [0036] 其中，各相邻层的层接头以台阶式构型间隔开。 [0037] 可以在所述第一层上设置具有与第一层的构型类似的构型的任何数量的另外的层。在一些实施例中，可使用3、4、5、10或更多层。在其它实施例中，需要更多数量，例如20、30、50、100或更多的层，以获得期望质量和/或特性的连接部。 [0038] 本发明第二方面的方法优选形成根据本发明第一方面的连接部。 [0039] 所述方法优选还包括如下步骤： [0040] 提供基本在层接头的台阶式构型上延伸的最后的压盖层。 [0041] 此外，连接部、轮辋部和/或端面部的纤维优选利用基质材料注射和/或浸渍，然后固化和/或凝结。因此，所述方法优选还包括如下步骤： [0042] 提供与连接部的各个层接触的基质材料；以及 [0043] 固化连接部。 [0044] 应该认识到，对基质材料和例如连接部、轮子等相关部件的固化包括固化、凝结、干燥或类似过程。 [0045] 此外，复合轮优选形成为单个主体。因此，所述方法优选还包括如下步骤： [0046] 同时地提供与复合轮的轮辋部和端面部每一者接触的基质材料；以及 [0047] 共固化复合轮的轮辋部和端面部。 [0048] 当基质材料包括树脂时，可与第二方面的方法一起使用各种树脂输送系统。在一些实施例中，至少一部分树脂由树脂灌注(Resin Infusion)和/或树脂转移成型(Resin Transfer Molding)和/或真空辅助树脂转移成型(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding)方法提供。 [0050] 现在结合示出本发明特定的优选实施例的附图对本发明进行描述，其中： [0051] 图1是复合轮的透视图，该复合轮包括根据本发明一个实施例的该复合轮的端面部和轮辋部之间的连接部。 [0052] 图2是图1中示出的复合轮的轮辋与端面连接区域的更详细的图。 [0053] 图3提供了用于图1和2中示出的复合轮的轮辋部与端面部之间的连接部的结构加强构件的示意图。 具体实施方式[0054] 首先参考图1，该图示出复合轮100的透视图，该复合轮包括本发明的连接部110。本发明的申请人已将所示出的复合轮100开发成以一体式主体形成。在国际专利公开WO2010/024495A1中描述了复合轮100的一般制造过程，该专利公开的内容应理解成通过这种引用而并入本说明书中。 [0055] 所示出的复合轮100包括两个主区段： [0056] A)轮辋部102，该轮辋部包括环面结构，轮胎(未示出)安装在该环面结构上；以及[0057] B)包括圆形轮毂106和一系列轮辐108的端面部104。轮毂106包括构造用于接纳紧固螺栓(未示出)的五个紧固孔107，该紧固螺栓用于将轮子固定到车辆的轮子安装部处。轮辐108包括在一端连接到轮毂106并在另一端连接到轮辋部102的细长臂。 [0058] 如国际专利公开WO2010/024495A1中所描述，生产这种一体式复合轮100必须使用分开的轮辋部模具(未示出)和端面部模具(未示出)。在使用中，通过铺放第一组纤维而形成轮辋部102，该第一组纤维通常实现为安置在轮辋部模具中的加强织物；并且通过分开铺放第二组纤维而形成端面部104，该第二组纤维通常实现为安置在端面部模具中的加强织物。端面部模具包括内部桶形模具和外部筒形模具。然后，来自轮辋部模具和端面部模具的加强织物在组合模具中组装在一起，其中，分开的部分在连接部位(连接部)110互相连接。然后进行最后的成型工序，其中，可以将基质材料(例如树脂)注射和/或灌注到具有总体为轮子形式的加强件中，以生产成型的单件轮子100。 [0059] 对于为轮子100提供刚性和强度而言，重要的是轮辋部102和端面部104之间、特别是各轮辐与轮辋的连接部110的机械有效连接。在这方面，横向、竖向和扭转负荷通过轮胎传递到轮子100的轮辋部106。这些负荷通过轮辐108传递弯曲应力和扭转应力，这些应力需要在各轮辐与轮辋的连接部110处被有效消除。 [0060] 通过复合轮100的轮辋部102的轮辋加强件和端面部104的端面加强件的互相连接，形成本发明的轮辐与轮辋的连接部110。在图2和3中更详细地示出该连接部110。 [0061] 首先参见图2，示出图1所示复合轮100的轮辐与轮辋的连接部110的更详细的视图。在外部，连接区域110顺着轮辋部102的外表面114取向，并构造成与融入该构型。 [0062] 现在参见图3，示出用于图1和2中所示复合轮100的轮辋部102和端面部104之间的连接部110的结构加强构件的示意图。所示出的连接部110形成在轮子100的轮辋部102和端面部104之间的过渡区120中。在过渡区120中，来自轮辋部102的第一纤维122区段与来自复合轮100的端面部104的第二纤维124区段互相连接。过渡区120的纤维122、124形成在轮辋部102的加强纤维122的顶部上并与该加强纤维122对准。轮辋部102的加强纤维122在图3中示出为被保持在轮辋部102的轮辋工具126的模具表面126A上。过渡区120的纤维122、124横向连接到端面模具部104。端面部104的加强纤维124在图3中示出为被保持在端面工具126C的模具表面126D上。 [0063] 所示出的过渡区120包括以堆叠的层结构设置的第一组纤维122和第二组纤维124的共面层125A、125B和125C。图中示出具有三个层125A、125B和125C。然而应该认识到，根据连接部的设计以及复合元件的尺寸和类型，层的数量可以显著地改变。在一些情况下仅使用少量的层例如2、3、4、6或10层，而在其它情况下需要更多数量的层例如20、30、50、100或更多层，以获得所期望的连接质量和特性。 [0064] 第二组纤维124包括延伸到端面部104的结构中的纤维或薄片。在所示出的布置中，第二组纤维124包括延伸到端面部104的前部处的第一组纤维124A和延伸到端面部104的后部处的第二组纤维124B。例如，在端面部包括一个或多个轮辐(图3中未示出)的情况下，第一组纤维124A将延伸到轮辐的前部而第二组纤维124B将延伸到轮辐的后部。类似地，在端面部包括圆盘构型(图3中未示出)的情况下，第一组纤维124A将延伸到圆盘的前部而第二组纤维124B将延伸到圆盘的后部。这种布置在端面部104和连接部110之间产生稳固的纤维结(fibre tie)(由此产生稳固的连接)。 [0065] 类似地，第一组纤维122延伸到轮辋部102的结构中，以在轮辋部102和连接部110之间产生稳固的纤维结(由此产生稳固的连接)。 [0066] 在过渡区120的各个层中，端面部104的加强件铺放和轮辋部102的加强件铺放相匹配。在这方面，各个层125A、125B和125C包括第一区段127和第二区段129，该第一区段127包括具有第一连接端128的第一组纤维122排列结构，该第二区段129包括具有第二连接端130的第二组纤维124排列结构。第一连接端128布置成邻近或邻接第二连接端130，从而形成相应的层接头132A、132B、132C。各相邻层125A、125B、125C的层接头132A、132B、132C以台阶式构型间隔开。这使得层结构中的上方层和下方层125A、125B、125C跨接于中间的层接头 132A、132B、132C，由此使中间层125A、125B、125C的第一区段127和第二区段129的相应的纤维加强件互相连接。台阶式结构还确保了一个层125A、125B、125C的层接头132A、132B、132C与另一最接近的层接头132A、132B、132C对准。 [0067] 在所示实施例中，层接头132A、132B、132C的台阶式构型包括线性台阶式布置。此外，各相邻层125A、125B、125C的层接头132A、132B、132C优选以相同的横向间距间隔开。但是，应该认识到，可以改变具体的台阶构型和/或台阶间距以适应各强度要求的特定构型。 [0068] 在所示的实施例中，复合轮100的轮辋部102的第一组纤维122和复合轮100的端面部104的第二组纤维124包括碳纤维。但是，应该认识到，本发明中可以使用各种纤维，包括但不限于碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、合成纤维、生物纤维、矿物纤维、金属纤维、硼纤维或这些纤维的任意组合。 [0069] 在所示的实施例中，过渡区120的层125A、125B、125C和连接部110铺放成基本平行于轮辋部的表面。但是，应该认识到，纤维122、124在过渡区120中可以以任何期望的取向设置。但是，纤维122、124优选取向成减小过渡区与轮辋部102之间和过渡区与端面部104之间的应力和/或减小轮辋部102和端面部104之间的应力，以及对在使用中受到较高应力的最终结构的区域进行增强。因此，在全部的层125A、125B、125C中，纤维122、124的取向可以相同或者不同。 [0070] 如图3中所示，复合轮100的轮辋部102和端面部104相遇的位置/部位101与过渡区120间隔开。该布置允许轮辋部102与端面部104之间的连接部110形成在与部位101间隔开的位置，其中端面部104的结构与轮辋部102的结构在部位101处相遇。这是有利的，因为在某些工作负荷状态下部位101是所述结构中应力高的区域。 [0071] 此外，纤维122、124可以以任何合适的形式提供，这些形式包括预浸料、半浸料、织造织物或非织造织物、垫子、预制件、预固结预制件、单根或成组的纤维、丝束、丝束浸料等。在连接部110的铺放过程中，基质材料(例如树脂)不需要被包括在包含纤维的层中或包含纤维的层之间。但是，基质材料在固化后应该形成连续的基质。 [0072] 因此，所示连接部110可以以多种方式获得： [0073] 在第一实施例中，第一组纤维122和第二组纤维124由多轴线织物薄片或层片(未示出)提供。各层片可以切割成形，以安装在特定位置。织物可以缝合在一起或织造而成，可包含如上文所述沿最合适的方向延伸的纤维。 [0074] 在第二实施例中，连接部110及其过渡区120可以制备成预制件(未示出)。在该实施例中，第一区段127和第二区段129中的每一者形成为具有期望的形状和纤维取向的定制的纤维预制件。例如，通过铺放丝束并缝合或粘接丝束以形成期望的形状和纤维取向，可产生定制的纤维预制件。 [0075] 在一些实施例中，第一区段127和第二区段129的连接端128和130可以缝合、织造或以其它方式接合在一起。在其它实施例中，第一区段127和第二区段129的连接端128和130可以仅仅通过相邻层125A、125B、125C和基质材料(例如树脂或浸渍在其中的金属)而互相连接。 [0076] 将最后的压盖层135增加在轮辋部102的内侧表面114上，以便当端面部104和轮辋部102加强件组装起来并且连接部110处的层125A、125B、125C铺放好时覆盖层接头132A、132B、132C结构。压盖层135在最接近轮辋部102的内侧表面114处在层接头132A上提供最后的加强层，并提供优选与轮辋部102的内侧表面114匹配的终饰层。在所示的实施例中，压盖层135包括用于与轮辋部102的内侧表面114匹配的第一组纤维122层。 [0077] 期望所示的复合轮100(图1)形成单个主体。这包括将在示例性实施例中是树脂的基质材料同时地注射和/或浸渍到包括轮辋部102、端面部104和连接部110在内的所有部件中，然后对复合轮100的各个部分进行固化。所用的树脂优选是环氧基的。然而，应该认识到，可以使用任何合适的树脂，例如不饱和聚酯、聚氨酯、聚乙烯酯、环氧树脂、热塑性塑料、类似的化合物或其组合。可使用各种树脂输送系统，包括但不限于树脂灌注(Resin Infusion)和/或树脂转移成型(Resin Transfer Molding)和/或真空辅助树脂转移成型(Vacuum Assisted Resin Transfer Molding)。 [0078] 应该认识到，在其它实施例中，可使用基于金属的基质材料，以形成金属复合基质的复合轮100。 [0079] 在构造图1中所示的复合轮时，该轮子包括三个主要的模具表面。第一，相对于轮子的旋转轴线X-X总体沿径向取向的端面模具。第二，形成轮子的内侧表面140(图2)的内部桶形模具表面。内部桶形模具表面包括前表面和侧壁，所述前表面形成相对于轮子的旋转轴线X-X沿径向取向的端面部的后模具壁，所述侧壁形成与轮子的旋转轴线X-X沿轴向对准的轮辋部的后模具壁。第三，轮辋模具与轮子的旋转轴线X-X基本上沿轴向对准。 [0080] 在使用中，轮辋部102和端面部104与加强件铺放在一起，然后连接部110与加强件铺放在一起。为便于铺放，连接部110优选位于轮辋部102与端面部104之间的基本不妨碍轮辋部102和端面部104的铺放过程的位置。 [0081] 如图2和3所示，在一些实施例中，连接部110可以形成在复合轮100中的部件中拔模方向发生改变的位置150。在该位置150，轮辋部102和端面部104之间的几何形状的拔模方向发生改变。但是应该认识到，连接部110可以位于轮辋部102和端面部104之间任何合适的位置，其中，利用纤维的柔性来使连接部110取向并处于选定的位置。 [0082] 在所示的实施例中，从端面部104延伸出的连接部110的第二纤维124相对于轮子轴线X-X沿轴向对准。第二纤维124从复合轮100的端面部104上的接头位置141基本垂直地延伸。因此相对于轮子的端面部104的径向基准而言，这些第二纤维124是以大约90°对准的。从轮辋部102延伸出的连接部110的第一纤维122相对于轮子轴线X-X沿轴向对准。这些第一纤维122从轮辋部102的凸缘部142的边缘(以80°至90°之间的角度)横向延伸。该位置将连接部110的第二纤维124安置在端面部模具表面的硬质区段上方。纤维(及其织物)的柔顺性使得这些第二纤维能够在组装过程中移开，然后当端面部104和轮辋部102组装起来后，这些第二纤维能够组装就位并与轮辋部102的铺放对准或邻近。 [0083] 在使用中，本发明的连接部110可以使用以下步骤进行组装： [0084] A.在第一层125C中设置第一区段和第二区段，所述第一区段包括具有第一连接端的第一组纤维排列结构，所述第二区段包括具有第二连接端的第二组纤维排列结构，第一连接端设置成与第二连接端邻近或邻接，从而形成层接头； [0085] B.将与第一层125C具有类似构型的另外的层125B、125A设置在第一层125C上方。但是，各相邻层124A、125B、125C的层接头132A、132B、132C设置成以台阶式构型间隔开；以及 [0086] C.在轮辋部102的内侧表面114上设置最后的压盖层135，以覆盖层接头132A、132B、132C结构。 [0087] 应该理解，在实践中，层125A、125B和125C可以被包括在轮辋模具铺放过程中，而层124可被包括在端面模具铺放过程中。当轮辋模具和端面模具组装起来时形成本发明的连接部110。当轮辋模具区段和端面模具区段组装在一起后，增加最后的压盖层135(或闭合层片135)。 [0088] 在形成连接部后，将树脂注射和/或浸渍到轮辋部102、端面部104和轮子的连接部各个部分的加强件中，然后进行固化。 [0090] 在说明书(包括权利要求书)中使用术语“包括”、“包含”、“被包括在”或“含有”时，该术语应解释为详细说明了存在所陈述的特征、整体、步骤或构件，但不排除存在一个或多个其它的特征、整体、步骤、构件或其组合。 |
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