CN104228083A - 碳纤维轮圈制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种碳纤维轮圈制造方法，包括有预备一碳纤维复合材料及一以热固性树脂为基材的复合材料；备置一模具将该碳纤维复合材料置入模具内，使该碳纤维复合材料依该模具形状形成一预成型轮圈，再将该以热固性树脂为基材的复合材料分别环形贴设在该预成型轮圈两侧的刹车边处以形成一刹车层；将该预成型轮圈放入该模具内经加热加压程序一体成型出一轮圈；以及取出表面具有刹车层的该轮圈。本发明刹车层不仅耐摩擦可延长使用寿命，使刹车减速或刹车停止效果更确实，特别是当自行车行走长陡连续下坡路段时，可避免摩擦升温造成轮圈被刮伤、损裂及变形，因而导致轮圈断裂或刹车失灵的危险。

Description

碳纤维轮圈制造方法
技术领域
本发明涉及一种碳纤维轮圈的制造方法，特别涉及一种以热固性树脂为基材的复合材料所形成的刹车层的碳纤维轮圈制造方法。
背景技术
目前市面上的自行车，大体上可分为夹式刹车及碟式刹车两种，其中采用夹式刹车的自行车刹车系统，因其构造简单且重量轻、价格低廉而被广为使用，且因近年来自行车走轻量化趋势，逐渐采用碳纤维复合材料取代传统的铝合金材料，通过碳纤维复合材料具有重量轻的优点外，亦因碳纤维复合材料具有高强度及良好的吸震效果而成为风气。然而碳纤维自行车轮圈如图1所示，不仅要支撑乘骑者和自行车本身的重量，还必须负荷各种路况所带来上下冲击和左右晃动的压力及扭力。当自行车行走长陡连续下坡路段时，通过刹车块与轮圈摩擦而达到减速或停止效果，然因碳纤维复合材料制造的轮圈其散热不易，在刹车时轮圈不断的与刹车块接触磨擦产生热，相对的该轮圈会累积热能，在不能快速散热的情况下，将导致轮圈容易被刮伤、损裂及变形，甚至引发轮圈断裂或刹车失灵的危险。
为解决上述问题，相关业界采取以下几种处理措施：
如中国台湾公告第M389648号具有保护皮膜的自行车复合材料轮框，请参阅图2，其包含有一金属框101及一碳纤维框102，该金属框101的两侧各具有一刹车部11，该两刹车部11供自行车刹车系统的刹车块（图未示）接触产生摩擦力，使行进中的自行车减速或刹车停止。该刹车部11以熔射制程喷涂金属粉末于该刹车部11的表面以形成一保护皮膜20，该保护皮膜20代替该刹车部11与自行车的刹车块接触。
然因采取金属熔射喷涂方式成本太高，反应在自行车售价上并不具市场的竟争力，且该自行车轮框还包含有金属框部分，实质上相较于完全为碳纤维复合材料制造的轮框，尚未能彻底达到轻量化目标。
还有在自行车轮圈的刹车部施以表面电镀，使该刹车部的表面具有一层电镀金属层，该电镀金属层的表面与自行车的刹车块接触摩擦达到减速或刹车停止效果。此种以金属镀层方式附着在轮圈的表面，一旦使用相当时间，该金属镀层会有剥离的情况产生，且保养及维修皆需耗费大量时间与金钱，并不符合成本利益。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种使用寿命长并具高安全性止滑减速及刹车效果的碳纤维轮圈制造方法。
为达到上述目的，本发明提供一种碳纤维轮圈制造方法，包括下列步骤：
步骤一，预备一碳纤维复合材料及一热固性树脂为基材的复合材料；
步骤二，备置一模具用以供该碳纤维轮圈成型，先将该碳纤维复合材料置入该模具内使该碳纤维复合材料依该模具形状分布形成一预成型轮圈；
步骤三，取出该预成型轮圈后，再将该热固性树脂为基材的复合材料分别贴设在该预成型轮圈两侧的刹车边处，形成一刹车层；    
步骤四，将该预成型轮圈重新放入该模具内，并经由加热加压程序，令该预成型轮圈及该热固性树脂为基材的复合材料一体成型出一轮圈；以及
步骤五，取出表面两侧各具有该刹车层的该轮圈。
进一步地，其中该模具表面供该刹车层接触部分形成有一粗化表面，该粗化表面在该刹车层进行表面粗化处理。
进一步地，其中该粗化表面具有复数条环状纹路。
进一步地，其中该复数条环状纹路与该轮圈为同心圆分布。
进一步地，其中该环状纹路的断面为凹沟。
进一步地，其中该刹车层的表面以加工方式进行表面粗化处理。
进一步地，其中该刹车层的表面形成复数条环状纹路。
进一步地，其中该环状纹路的断面为凹沟。
进一步地，其中该热固性树脂为环氧树脂、聚酯系树脂或压克力系树脂的任意一种。
本发明还提供一种碳纤维轮圈制造方法，包括下列步骤：
步骤一，预备有一碳纤维复合材料；
步骤二，备置一模具用以供该碳纤维轮圈成型，将该碳纤维复合材料置入该模具内，并经由加热加压程序，令该碳纤维复合材料一体成型出一轮圈；
步骤三，取出该轮圈；
步骤四，利用加工方式于该轮圈二侧的刹车边位置，进行第一次表面粗化处理；
步骤五，第一次表面粗化处理后，于该轮圈的粗化表面涂布一热固性树脂为基材的复合材料形成一刹车层；
步骤六，于该刹车层未硬化之前，再于该刹车层表面进行第二次表面粗化处理； 
步骤七，硬化该刹车层。
进一步地，其中该第二次表面粗化处理于该刹车层表面加工出复数条环状纹路。
进一步地，其中该复数条环状纹路与该轮圈为同心圆分布。
进一步地，其中该环状纹路的断面为凹沟。
进一步地，其中该热固性树脂为环氧树脂、聚酯系树脂或压克力系树脂的任意一种。
本发明还提供一种碳纤维轮圈制造方法，包括下列步骤：
步骤一，预备一碳纤维复合材料；
步骤二，备置一模具用以供该碳纤维轮圈成型，将该碳纤维复合材料置入该模具内，并经由加热加压程序，令该碳纤维复合材料一体成型出一轮圈；
步骤三，取出该轮圈；
步骤四，利用加工方式于该轮圈二侧的刹车边位置，进行第一次表面粗化处理；
步骤五，第一次表面粗化处理后，于该轮圈的粗化表面涂布一热固性树脂为基材的复合材料以形成一刹车层；以及
步骤六，硬化该刹车层后，再于该刹车层表面进行第二次表面粗化处理。
进一步地，其中该刹车层表面加工出复数条环状纹路。
进一步地，其中该复数条环状纹路与该轮圈为同心圆分布。
进一步地，其中该环状纹路的断面为凹沟。
进一步地，其中该热固性树脂为环氧树脂、聚酯系树脂或压克力系树脂的任意一种。
本发明至少具有下列的优点：
1.本发明轮圈二侧各具有供自行车刹车块摩擦的刹车层，该刹车层为以环氧树脂为基材的复合材料，该刹车层表面并经粗化，不仅耐磨擦能延长使用寿命并增进摩擦力，让减速或刹车止动效果更加确实。
2.由于本发明刹车层耐高温且散热快，不易传热予碳纤维复合材料的轮圈，因而避免自行车行走长陡连续下坡路段时，致使轮圈摩擦升温，造成轮圈易被刮伤、损裂及变形，甚致引发轮圈断裂或刹车失灵的危险。
3.本发明制程相较于习知采用金属熔射方式，可大大降低制造成本，而相较于习知采用表面电镀方式，具有不易剥离能延长使用寿命的优点，进而使自行车价格低廉，能广受消费者使用，极具市场的竞争力。
附图说明
图1为习知自行车轮圈外观示意图。
图2为中国台湾公告第M389648号具有保护皮膜之自行车复合材料轮框剖面示意图。
图3为本发明第一实施例的流程图。
图4为本发明所制造的轮圈立体图。
图5A为本发明所制造的轮圈剖面示意图。
图5B为图5A的部分放大图。
图6为本发明第二实施例的流程图。
图7为本发明第三实施例的流程图。
图8为本发明第四实施例的流程图。
附图标记说明
101：金属框
102：碳纤维框
11：刹车部
20：保护皮膜
本发明
30：轮圈
31：刹车层
32：环状纹路。
具体实施方式
兹有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说明，但应了解的是，该等实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
请参阅图3、图4、图5A及图5B，本发明碳纤维轮圈制造方法的第一种实施例如图3所示。
首先，预备有一碳纤维复合材料及一使用热固性树脂为基材的复合材料。接着，备置一形成有轮圈形状的模具，用以提供该碳纤维轮圈成型，先将该碳纤维复合材料置入该模具内，使该碳纤维复合材料依该模具分布形成一预成型轮圈。当该预成型轮圈制成后，自该模具中取出该预成型轮圈，再将该使用热固性树脂为基材的复合材料分别环形贴设在该预成型轮圈两侧的刹车边处而形成一刹车层31。
将该预成型轮圈重新放入该模具内并经由加热加压程序，使该预成型轮圈及该使用热固性树脂为基材的复合材料一体成型出一轮圈30。
取出表面两侧各具有刹车层31的轮圈30，即完成本发明碳纤维轮圈，如图4所示。
特予说明的是，该模具表面供刹车层31接触的部分形成有一粗化表面，该粗化表面用以在刹车层31进行表面粗化处理，此部分所述的粗化表面可为工业喷砂处理过后的雾状表面或是以工具、机台等机械方式进行表面处理使该表面形成不平整的外观。
此外，于本实施例中，该粗化表面为复数与轮圈30为同心圆的环状纹路32，如图5A及图5B所示，当然，本发明各实施例所述的纹路，不仅限于环状，如漩涡状、波浪状、连续性纹路、非连续性纹路等，均为本发明纹路的设计变化，以下即不再多加赘述。
请参阅图6，为本发明碳纤维轮圈制造方法的第二实施例，其轮圈30制造流程与第一实施例大致上相同，差异之处在于此实施例中该用来供轮圈成型的模具在与刹车层31接触的部分并没有形成一粗化表面，取代的是，在轮圈30成型并自该模具中取出后，直接以加工方式对刹车层31进行粗化处理。
请参阅图7，为本发明碳纤维轮圈制造方法的的第三实施例的流程图。
如图7所示，首先，预备有一碳纤维复合材料。接着，备置一形成有轮圈形状的模具用以供该碳纤维轮圈成型，将该碳纤维复合材料置入该模具内，并经由加热加压程序，使该碳纤维复合材料一体成型出一轮圈30后取出该轮圈30。
之后，利用加工方式于该轮圈30二侧的刹车层31位置，进行第一次表面粗化处理，此种加工方式可为工业喷砂处理或者是以工具、机台等机械方式进行表面处理使其表面形成不平整的外观。第一次表面粗化处理后，再于该粗化表面涂布一使用热固性树脂为基材的复合材料，以形成一刹车层31。
趁刹车层31尚未硬化之前，再于刹车层31表面进行第二次表面粗化处理，待粗化处理完成后使刹车层31硬化。于本实施例中，刹车层31的第二次表面粗化为利用工具、机台等机械方式于刹车层31表面加工出复数与轮圈30为同心圆的环状纹路32。
请参阅图8，为本发明碳纤维轮圈制造方法的第四实施例的流程图。
如图8所示，首先，预备有一碳纤维复合材料。接着，备置一模具用以供该碳纤维轮圈成型，将该碳纤维复合材料置入该模具内，并经由加热加压程序，使该碳纤维复合材料一体成型出一轮圈30后取出轮圈30。
之后，利用加工方式于轮圈30二侧的刹车边位置，进行第一次表面粗化处理，此种加工方式可为工业喷砂处理或者是以工具、机台等机械方式进行表面处理使其表面形成不平整的外观。
第一次表面粗化处理后，于轮圈30的粗化表面涂布一层使用热固性树脂为基材的复合材料，以形成一刹车层31。
使刹车层31硬化之后，再于刹车层31表面以加工方式进行第二次表面粗化处理，于本实施例中，刹车层31的第二次表面粗化利用工具、机台等机械方式于刹车层31表面加工出复数与该轮圈为同心圆的环状纹路32。
特予说明的是，本发明碳纤维轮圈制造方法的上述各实施例中所使用的热固性树脂可为环氧树脂或聚酯系树脂或压克力系树脂。
以此，本发明刹车层不仅耐摩擦可延长使用寿命，使刹车减速或刹车停止效果更确实，特别是当自行车行走长陡连续下坡路段时，可避免摩擦升温造成轮圈被刮伤、损裂及变形，因而导致轮圈断裂或刹车失灵的危险。
值得一提的是，本发明制程相较于习知采用金属熔射方式，可大大降低制造成本，且相较于习知在金属材轮圈表面进行电镀方式，具有不易剥离而能延长使用寿命的优点，使碳纤维轮圈价格能够更低廉，而能广受消费者使用，增加市场的竞争力。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一，预备一碳纤维复合材料及一热固性树脂为基材的复合材料；
步骤二，备置一模具用以供该碳纤维轮圈成型，先将该碳纤维复合材料置入该模具内使该碳纤维复合材料依该模具形状分布形成一预成型轮圈；
步骤三，取出该预成型轮圈后，再将该热固性树脂为基材的复合材料分别贴设在该预成型轮圈两侧的刹车边处，形成一刹车层；    
步骤四，将该预成型轮圈重新放入该模具内，并经由加热加压程序，令该预成型轮圈及该热固性树脂为基材的复合材料一体成型出一轮圈；以及
步骤五，取出表面两侧各具有该刹车层的该轮圈。
2.如权利要求1所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该模具表面供该刹车层接触部分形成有一粗化表面，该粗化表面在该刹车层进行表面粗化处理。
3.如权利要求2所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该粗化表面具有复数条环状纹路。
4.如权利要求3所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该复数条环状纹路与该轮圈为同心圆分布。
5.如权利要求3所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该环状纹路的断面为凹沟。
6.如权利要求1所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该刹车层的表面以加工方式进行表面粗化处理。
7.如权利要求6所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该刹车层的表面形成复数条环状纹路。
8.如权利要求7所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该环状纹路的断面为凹沟。
9.如权利要求1所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该热固性树脂为环氧树脂、聚酯系树脂或压克力系树脂的任意一种。
10.一种碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一，预备有一碳纤维复合材料；
步骤二，备置一模具用以供该碳纤维轮圈成型，将该碳纤维复合材料置入该模具内，并经由加热加压程序，令该碳纤维复合材料一体成型出一轮圈；
步骤三，取出该轮圈；
步骤四，利用加工方式于该轮圈二侧的刹车边位置，进行第一次表面粗化处理；
步骤五，第一次表面粗化处理后，于该轮圈的粗化表面涂布一热固性树脂为基材的复合材料形成一刹车层；
步骤六，于该刹车层未硬化之前，再于该刹车层表面进行第二次表面粗化处理； 
步骤七，硬化该刹车层。
11.如权利要求10所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该第二次表面粗化处理于该刹车层表面加工出复数条环状纹路。
12.如权利要求11所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该复数条环状纹路与该轮圈为同心圆分布。
13.如权利要求11所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该环状纹路的断面为凹沟。
14.如权利要求10所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该热固性树脂为环氧树脂、聚酯系树脂或压克力系树脂的任意一种。
15.一种碳纤维轮圈制造方法，包括下列步骤：
步骤一，预备一碳纤维复合材料；
步骤二，备置一模具用以供该碳纤维轮圈成型，将该碳纤维复合材料置入该模具内，并经由加热加压程序，令该碳纤维复合材料一体成型出一轮圈；
步骤三，取出该轮圈；
步骤四，利用加工方式于该轮圈二侧的刹车边位置，进行第一次表面粗化处理；
步骤五，第一次表面粗化处理后，于该轮圈的粗化表面涂布一热固性树脂为基材的复合材料以形成一刹车层；以及
步骤六，硬化该刹车层后，再于该刹车层表面进行第二次表面粗化处理。
16.如权利要求15所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该刹车层表面加工出复数条环状纹路。
17.如权利要求16所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该复数条环状纹路与该轮圈为同心圆分布。
18.如权利要求16所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该环状纹路的断面为凹沟。
19.如权利要求15所述的碳纤维轮圈制造方法，其特征在于，其中该热固性树脂为环氧树脂、聚酯系树脂或压克力系树脂的任意一种。
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