CN219727732U - 碳纤维轮辐条 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种碳纤维轮辐条，包括一辐条本体，以及二个分别穿套结合于该辐条本体二端部的接头；其主要改进之处在于：所述接头内部各设置有一穿套孔，并于该穿套孔内形成有一呈锥状的迫紧壁面；该辐条本体具有一芯条及一外壳体；该芯条为由多数条克维拉纤维组成的束状结构所构成；该外壳体为由一个交错式的碳纤维编织布与多数个单方向布混合编织而成；二个嵌钉分别自所述辐条本体的芯条二端部嵌入，可将所述芯条端部撑开扩大，进而挤压外壳体扩张贴紧于所述接头各相对的迫紧壁面。据此，可大幅提高该碳纤维轮辐条的使用寿命与用户骑行的安全性。

Description

碳纤维轮辐条

技术领域

本实用新型涉及自行车构件技术领域，具体是指一种用于自行车车轮的碳纤维轮辐条。

背景技术

众所周知，传统金属材料制成的轮辐条存在诸多缺点，为了改善这些缺点，具备高硬度、高强度、重量轻、高耐化学性、耐高温及低热膨胀等优异特性的复合材料，特别是碳纤维材料，越来越广泛地被应用于轮辐条的制作。

常见的碳纤维轮辐条，大多由一碳纤条两端分别组装结合一金属接头所组成，金属接头中的一个为轮圈固定件，用以连接于轮圈，另一个为花毂固定件，用以连接于花毂。然而，接头与碳纤管彼此之间通常采用胶着剂黏着胶合，在不少实际案例中发现，这些胶着剂容易在一段时间后产生质变与脆化，造成接头与碳纤管相互脱离，不仅影响使用寿命，也潜藏骑行的危险性。

为了解决上述接头与碳纤管容易脱胶的问题，中国台湾I641512发明专利，即公开了一种碳纤维轮框辐条，可通过该碳维条两端部与接头相互穿套时，在该碳纤条两端部各嵌入一支撑构件，将该碳纤条两端部的扩径段顶撑及嵌卡于各接头相对设置的扩孔段内，而达到嵌卡固定及防脱落的效果。

但是，上述发明专利的碳纤维轮框辐条的制作与实际使用，仍存在一些缺点，例如，该碳纤条本身的刚性强，将支撑构件嵌入该碳纤条并不容易，且在嵌入过程中容易造成碳纤条两端部往不特定方向或位置脆裂，不仅影响产品良率，若未做好质量管控，一旦流入市面，也会衍生后续产品使用上的隐患。

另外，上述碳纤条还存在一个致命性的缺陷，即其材料在遭受撞击或过度负荷产生损伤时，不易产生肉眼可视的弯折或变形，通常是突然直接断裂，也就是当碳纤条内部受到破坏时，通过实时定期检查仍经常无法从外表状态察觉发现，且难以针对不同骑行状况制定一致的更换标准，加上碳纤条价格昂贵，骑行者不易随意或提前更换，均是导致该碳纤条经常在骑行过程中发生突然断裂的重要原因，令人担心的是，如果碳纤条是在高速运转下断裂，断裂的碳纤条可能会对骑行者产生撞击伤害，也可能阻碍车轮正常运转，导致摔车，同样容易造成车体受损与人员伤害。

中国台湾M592396实用新型专利，则公开了一种自行车轮辐条，主要利用碳纤条内部设置一内部芯条，例如以多数条克维拉纤维(Kevlar fiber)所组成的束状结构来形成该内部芯条，再于该内部芯条外部包覆一外壳层，例如由多数层碳纤维(Carbon fiber)布包覆成型的碳纤结构，使该轮辐条得以通过该内部芯材本身的特性，提供该外壳层在突然断裂时所需的维持作用，因此，可以有效避免上述发明专利及现有市面常见的碳纤条，容易在骑行过程中发生突然断裂的情形，而可大幅地提高骑乘的安全性。

虽然利用多数条克维拉纤维(Kevlar fiber)所组成的束状结构来形成该内部芯条，可以有效防止该轮辐条突然断裂，但仍然无法防止其外部由多数层碳纤维(Carbonfiber)布包覆成型的碳纤结构产生破坏。

探究其原因，发现传统碳纤结构有三种常见做法：第一，使用含浸树酯的碳纤维预浸布(Carbon fiber UD prepreg)卷成管状后，再放入模具中成型。第二，利用挤型方式直接成型辐条。第三，利用挤型成型成管状后，再放入模具成型。第一种方式的缺点是耗时费工，生产制作成本高，第二、三种方式的缺点是必须使用大量离型剂，这些离型剂会影响成型后结构的牢固性与强度。但无论采用何种制作成型方式，上述碳纤条存在共同的问题点，即碳纤条的碳纤丝均为单一方向，即纤维布均以0度横向编织而成，又称UD(uni-directional)布，而该单一方向编织布的缺点在于：只在沿着碳纤丝延伸方向具有较佳的抗拉力，但抗弯曲与抗扭力明显不足。

我们都知道，当车轮在骑行运转中，会因为路面状态与骑行姿势不同，使各轮辐条遭受拉力以外其他不同方向与形式的外力作用，特别是弯曲力与扭力，可想而知，当轮辐条的抗弯曲与抗扭强度不足时，在反复遭受这些高强度外力作用后，便容易使碳纤维结构受到破坏，例如脆裂或爆丝，因此，如何针对上述各种传统碳纤条结构存在的诸多缺点加以改良，以提高该产品使用寿命、耐用度与安全性，便显得格外重要。

实用新型内容

本实用新型提供一种碳纤维轮辐条，包括辐条本体，以及二个分别穿套结合于该辐条本体二端部的接头；其主要改良之处在于：所述接头内部各设置有一穿套孔，并于该穿套孔内形成一呈锥状的迫紧壁面；该辐条本体具有一芯条及一外壳体；该芯条为由多数条克维拉纤维组成的束状结构所构成；该外壳体为由一个交错式的碳纤维编织布与多数个单方向布混合编织而成；二个嵌钉分别自所述辐条本体的芯条二端部嵌入，可将所述芯条端部撑开扩大，进而挤压外壳体扩张贴紧于所述接头各相对的迫紧壁面。

本实用新型所提供的碳纤维轮辐条，可以通过该辐条本体的结构设计，大幅地提高其抗拉、抗弯曲与抗扭强度，并利用各嵌钉分别嵌入各个芯条两端部，使扩张的芯条与外壳体得以贴紧各个接头迫紧壁面形成一个相当牢固的卡扣结构，以防止辐条本体与各接头相互松脱，因此，可有效地延长该碳纤维轮辐条的使用寿命，同时提高骑行的安全性。

附图说明

图1为本实用新型碳纤维轮辐条的局部立体外观图。

图2为本实用新型碳纤维轮辐条在嵌入各个嵌钉前的侧视剖面与动作示意图。

图3为本实用新型图1的侧视剖面图。

图4为本实用新型碳纤维轮辐条其中一个用以连接轮圈的接头侧视剖面图。

图5为本实用新型碳纤维轮辐条另一个用以连接花毂的接头侧视剖面图。

图6为本实用新型嵌钉的另一样式立体外观图。

图7为本实用新型嵌钉的另一样式的侧视剖面图。

附图标记

1:碳纤维轮辐条

10:辐条本体

11:芯条12:外壳体

20:接头

21:内侧端 22:外侧端

23:穿套孔 231:迫紧壁面

232:牙孔

30:嵌钉

31:穿刺段 311:尖部

32:导引段 33:支撑段

具体实施方式

如图1至3所示，本实用新型为提供一种碳纤维轮辐条的较佳实施例，该碳纤维轮辐条1主要包括一辐条本体10，以及二个分别穿套结合于该辐条本体10二端部的接头20；其主要改良之处在于：

所述接头20各具有一内侧端21及一外侧端22，如图4、5所示，并在该内侧端21与外侧端22间形成有一穿套孔23，该穿套孔23自该外侧端22往该内侧端21方向形成有一段锥状且孔径渐缩的迫紧壁面231。可轻易理解的是，所述接头20中的一个通常用以连接于一轮圈，另一个则用以连接于一花毂。

该辐条本体10具有一芯条11及一外壳体12；该芯条11为由多数条克维拉纤维(Kevlar fiber)组成的束状结构所构成；该外壳体12为由一个交错式的碳纤维编织布(Woven Fabric)与多数个单方向布(Uni-directional Prepreg)混合编织而成。

二个嵌钉30，大致呈尖锥状，分别自所述辐条本体10的芯条11二端部嵌入，使所述芯条11端部被撑开扩大，进而挤压其外部相对的外壳体12向外扩张后贴紧于所述接头20各相对的迫紧壁面231。

在本实施例中，该外壳体12的各个单方向布均为束状结构。

在本实施例中，该外壳体12的各个单方向布的束状结构为均匀地混合编织于该交错式的碳纤维编织布中。

在本实施例中，所述接头20的穿套孔23在其迫紧壁面231以外的区域形成有一段牙孔232，所述牙孔232内壁面形成有内螺牙。

在本实施例中，所述接头20的迫紧壁面231在靠近各牙孔232处形成有一段内螺牙。

在本实施例中，所述嵌钉30为一无牙钉体或一螺钉。

由以上说明可清楚得知，本实用新型碳纤维轮辐条1具有以下诸多特点与技术效果。

第一，该碳纤维轮辐条1同时兼具极高的抗拉、抗弯曲与抗扭强度。该辐条本体10的芯条11为由多数条克维拉纤维(Kevlar fiber)组成的束状结构所构成，由于克维拉纤维本身具备高抗拉强度、高硬度、低延伸率及耐冲击等特性，可以提供良好维系功能，进而有效地防止该辐条本体10产生断裂的情形。该外壳体12为由一个交错式的碳纤维编织布(Woven Fabric)与多数个单方向布(Uni-directional Prepreg)混合编织而成，由于该碳纤维编织布具有高抗弯曲与高抗扭强度的材料特性，可确保该辐条本体10在承受扭力与弯曲力作用时，该外壳体12不至于遭受破坏，例如崩裂或脱丝，并通过适当混编及保留传统具有高抗拉强度的单方向布结构，可以防止该外壳体12在遭受拉力作用时，不至于产生破坏，例如断裂，因此，能够承受各种不同方向与形式的外力作用，大幅地提高该碳纤维轮辐条1的耐用度与使用寿命，足以应付恶劣的骑行环境与高强度的骑行使用状态，尤其可以确保骑行者在高速骑行下的安全性。

第二，可以有效地防止辐条本体10与各接头20彼此间松脱。该碳纤维轮辐条1利用结构设计，特别是利用嵌钉30分别嵌入各芯条11两端部，使扩张后的芯条11得以挤压该外壳体12紧密地迫紧贴合于各个接头30内部相对的迫紧壁面231，通过形成一个相当牢固的卡扣结构，来取代传统胶合结构，可以有效避免发生传统胶合结构容易脱胶的情形，进而防止辐条本体10与各个接头20产生松脱，同样地，可通过延长该碳纤维轮辐条1的使用寿命，并确保骑行的安全性。

第三，嵌钉30植入容易。该辐条本体10中心位置设置有芯条11，因此，所述嵌钉30为嵌入该芯条11两端部，而非嵌入传统单方向布(Uni-directional Prepreg)所构成的碳纤条两端部，由于该芯条11为由多数条克维拉纤维(Kevlar fiber)组成的束状结构所构成，其质地相较于该单方向布所构成的碳纤条更为柔软，因此，可确保所述嵌钉30更容易从端部植入，以及产生较柔和的径向扩张力，减少其植入过程中对所述外壳体12产生冲击与破坏，故可提高产品加工制作良率，降低加工制作成本。

第四，该辐条本体10的外壳体12外表面与各接头30内表面结合强度高。用以形成该外壳体12主要部分的交错式碳纤维编织布(Woven Fabric)具有交错纵横的外表面，搭配各个接头30穿套孔23内在该迫紧壁面231一部分形成的内螺牙，以及以外区域形成的牙孔232结构设计，可以使各接头30的穿套孔23内表面与该外壳体12外表面彼此之间产生相互咬合的效果，进而对于该辐条本体10与各个接头30之间的防松脱效果产生良好的加强作用。

需特别说明的是，该外壳体12为由一个交错式的碳纤维编织布(Woven Fabric)()与多数个单方向布(Uni-directional Prepreg)混合编织而成，若仅以多数个单方向布(Uni-directional Prepreg)利用绕卷或其他方式所制成，虽然该外壳体12在抗弯曲与抗扭强度上较差，但仍不排除可以被应用于本实用新型中。

如图6、7所示，上述嵌钉30也可进一步优化，例如，可由前至后依序相连形成有一穿刺段31、一导引段32及一支撑段33。该穿刺段31呈尖锥状，而于前端形成一尖部311，通过该尖部311，可以使所述嵌钉30更容易地穿刺进入该芯条11两端部，且其体径渐扩变化较小，可以减少对于该外壳体12结构产生的冲击，使该外壳体12得以缓慢地产生少量的扩张变形，而不致于受到破坏。该导引段32的体径由前至后渐扩，且体径变化大于所述穿刺段31，易于理解的是，该导引段32主要扮演导引作用，目的在于导引后侧的支撑段33进入，故行程短，但外表面的斜度较大。该支撑段33的体径由前至后渐扩，其外表面斜度吻合或至少接近于所述接头20各个迫紧壁面231的斜度，因此，可用以提供主要的支撑与卡固作用，特别可将所述外壳体12适当扩张变形，通过贴紧于所述迫紧壁面231产生嵌卡作用，进而提高防松脱效果。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种碳纤维轮辐条，包括一辐条本体，以及二个分别穿套结合于所述的辐条本体二端部的接头；其特征在于：

所述接头各具有一内侧端及一外侧端，并在所述的内侧端与外侧端之间形成有一穿套孔，所述的穿套孔自所述的外侧端往所述的内侧端方向形成有一段锥状且孔径渐缩的迫紧壁面；

所述的辐条本体具有一芯条及一外壳体；所述的芯条为由多数条克维拉纤维组成的束状结构所构成；所述的外壳体为由一个交错式的碳纤维编织布与多数个单方向布混合编织而成；

二个嵌钉，分别自所述辐条本体的芯条二端部嵌入，使所述芯条端部被撑开扩大，进而挤压其外部相对的外壳体向外扩张后贴紧于所述接头各相对的迫紧壁面。

2.根据权利要求1所述的碳纤维轮辐条，其特征在于，所述的外壳体的各个单方向布均为束状结构。

3.根据权利要求2所述的碳纤维轮辐条，其特征在于，所述的外壳体的各个单方向布的束状结构为均匀地混合编织于所述的交错式的碳纤维编织布中。

4.根据权利要求1所述的碳纤维轮辐条，其特征在于，所述接头的穿套孔在其迫紧壁面以外的区域形成有一段牙孔，所述牙孔内壁面形成有内螺牙。

5.根据权利要求4所述的碳纤维轮辐条，其特征在于，所述接头的迫紧壁面在靠近各个牙孔处形成有一段内螺牙。

6.根据权利要求1所述的碳纤维轮辐条，其特征在于，所述嵌钉为一无牙钉体或一螺钉。

7.根据权利要求1所述的碳纤维轮辐条，嵌钉所述嵌钉由前至后依序相连形成有一穿刺段、一导引段及一支撑段；所述的穿刺段呈尖锥状，且前端形成有一个用以穿刺进入的尖部；所述的导引段的体径由前至后渐扩，且体径变化大于所述穿刺段，用于提供导引作用；所述的支撑段的体径由前至后渐扩，其外表面斜度吻合或至少接近于所述接头各迫紧壁面的斜度，用以提供主要的支撑与卡固作用。

8.一种碳纤维轮辐条，包括一辐条本体，以及二个分别穿套结合于所述的辐条本体二端部的接头；其特征在于：

所述接头各具有一内侧端及一外侧端，并在所述的内侧端与外侧端之间形成有一穿套孔，所述的穿套孔自所述的外侧端往所述的内侧端方向形成有一段锥状且孔径渐缩的迫紧壁面；

所述的辐条本体具有一芯条及一外壳体；所述的芯条为由多数条克维拉纤维组成的束状结构所构成；所述的外壳体为由多数个单方向布所构成；

二个嵌钉，分别自所述辐条本体的芯条二端部嵌入，使所述芯条端部被撑开扩大，进而挤压其外部相对的外壳体向外扩张后贴紧于所述接头各相对的迫紧壁面。

9.根据权利要求8所述的碳纤维轮辐条，嵌钉所述嵌钉由前至后依序相连形成有一穿刺段、一导引段及一支撑段；所述的穿刺段呈尖锥状，且前端形成有一个用以穿刺进入的尖部；所述的导引段的体径由前至后渐扩，且体径变化大于所述穿刺段，用于提供导引作用；所述的支撑段的体径由前至后渐扩，其外表面斜度吻合或至少接近于所述接头各迫紧壁面的斜度，用以提供主要的支撑与卡固作用。