CZ2002490A3

CZ2002490A3 - Způsob výroby náboje kola bicyklu, zařízení pro provádění tohoto způsobu a takto získaný náboj kola

Info

Publication number: CZ2002490A3
Application number: CZ2002490A
Authority: CZ
Inventors: Mario Meggiolan
Original assignee: Campagnolo Srl
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2002-10-16
Also published as: US20020108248A1; CN1308135C; EP1231047B1; US20040094258A1; CN1375406A; US20050253448A1; JP2002321241A; EP1231047A1; US7066558B2; DE60200161D1; DE60200161T2; US6688704B2; US7041186B2; ES2213714T3; US20020109398A1; US7273258B2

Description

Oblast techniky

Přihlašovaný vynález se vztahuje ke způsobu výroby hlavy kola bicyklu, zařízení pro provádění tohoto způsobu a hlavě kola, která se získává uplatňováním prostředků řečeného způsobu.

Dosavadní stav techniky

Přihlašovatel vypracoval v nedávné době různé studie a provedl různé zkoušky související v vyvíjením různých součástí bicyklu, a to konkrétně hlav kol bicyklu, které se používají v paprskových kolech závodních bicyklu a které používají materiály na bázi konstrukčních vláken, k nímž typicky patří materiál na bázi uhlíkových vláken. Výhoda, kterou tento typ materiálu nabízí, je menší hmotnost s ohledem na dříve kovové materiály při existenci stejných konstrukčních parametrů. Zhotovováni hlavy kola v podobě jediné, celistvé součásti z materiálu na bázi uhlíkových vláken bylo obtížné přinejmenším z hlediska tehdy dostupných technologií kvůli typickému tvarovému uspořádáni hlavy kola bicyklu zmíněného typu. Hlavy, které se používají v soudobém kole bicyklu, mají komplexní váleěkovitý tvar s prostředním úsekem udržujícím stálý průměr a dvěma koncovými úseky ve tvaru zvonku s větším průměrem, popřípadě mají jiné, složitější tvary. Navíc je nutné, aby se tloušťka hlavy kola postupně zvětšovala od prostředního úseku ke koncům hlavy kola proto, aby byly zajištěna potřebná odolnost proti námaze ve všech oblastech hlavy kola a zejména pak na jejích koncích, kde jsou ukotveny paprsky kola při současném dodržování požadavku minimální hmotnosti.

Potřeba výroby trubkovitého tělesa se zmíněnými komplexními tvary znemožňovala zhotovování hlavy kola z jediného dílu materiálu s konstrukčními vlákny, jako je materiál z uhlíkových vláken.

Cílem tohoto vynálezu je překonat tyto technické problémy.

• · • ·

-2Podstata vynálezu

Z hlediska dosažení tohoto cíle přihlašovaný vynález poskytuje způsob výroby hlavy kola bicyklu, kteiý se vyznačuje tun, že zahrnuje následující kroky (a) vytvoření roztažitelného jádra, (b) nanášení určitého počtu vrstev tkaniny z konstrukčních vláken zabudované v základní hmotě z plastového materiálu kolem jádra tak, aby se vytvářelo vrstvené, trubkovité těleso s předem stanoveným tvarem a tloušťkou kolem jádra, (c) umísťování jádra s vrstveným, trubkovitým tělesem, které je na jádru vytvořeno, do dutiny formy, (d) zvyšování teploty formy na hodnotu, která postačuje pro vytvoření podmínek pro síťování základní hmoty z plastového materiálu, (e) roztahování jádra pro účely vyvíjení tlaku na trubkovité těleso, aby byla získána hlava kola bicyklu vytvořená v podobě jednodílné, celistvé součásti z konstrukčního vláknitého materiálu, a (f) vyjímání trubkovitého tělesa z formy a jeho oddělování od jádra s následným získáním hlavy kola bicyklu vytvořené v podobě jednodílné, celistvé součásti z konstrukčního vláknitého materiálu.

V první provedení se roztažitelné jádro zhotovuje ze syntetického materiálu, který vykazuje koeficient teplené roztažitelnosti přesahující 5 χ 10'¹⁵ mm/°C a maximální průběžnou odolnost proti teplu, která je stálá přinejmenším do 80°C, přičemž roztahování jádra se dosahuje na základě roztahování materiálu, z něhož se jádro zhotovuje, v důsledku zvyšování teploty formy.

Je výhodné, v tomto provedení má materiál, z něhož se vytváří jádro, koeficient teplené roztažitelnosti, jenž přesahuje 9 χ 10'⁵ mm/°C a maximální průběžnou odolnost proti teplu, jež přesahuje 100°C.

Znovu je výhodné to, že materiálem, z něhož se vytváří jádro, je buď materiál s označením PTFE (polytetrafluorethen) nebo materiál s označením FEP (fluorovaný ethen propen) nebo PCTFE (polychlorotrifluorethen) nebo PVDF (polyfluordiviniliden), popřípadě PE-HD (nízkotlaký polyethylen).

Široce se upřednostňuje používání PTFE, protože tento materiál vykazuje vlastnosti zabraňující přilnavosti, které jsou využitelné při oddělování jádra od tvarovaného tělesa z konstrukčních vláken, jakož i vlastnosti velké průběžné odolnosti proti teplu (260°), dobré tepelné vodivosti (0,25 W/m°C) a dohrou tepelnou kapacitu (měrné teplo) rovnající se 1,045 kJ/kg°C.

• *

4· 44 44 • 4 « 4 · · 4 • 4 4 · 4 4·44 4 4

4444444 44 444 4 4

-3Způsob, jehož hlavní kroky jsou uvedeny v předcházejícím textu, se může všeobecně používat při výrobě hlav kol všech tvarů, což je také odlišné od toho, co bylo popsáno v předcházející části, která popisuje dosavadní stav v této oblasti techniky. Výrazně výhodnou význačností tohoto způsobu je uplatňování zmiňovaného jádra, které se zhotovuje ze syntetického materiálu v velkou roztažitelností, jímž je upřednostňované PTFE. Tento materiál vykazuje vlastnosti velké teplotní roztažitelností při poměrně nízkých teplotách, které řádově odpovídají teplotám, při nichž dochází k síťování plastového materiálu se zabudovanou konstrukční vláknitou tkaninou.

Ve druhém provedení způsobu podle přihlašovaného vynálezu má roztažitelné jádro podobu tělesa z kovového materiálu povlečeného defonnovatelným pláštěm, který se zhotovuje z elastomemího materiálu, přičemž roztahování jádra se dosahuje na základě roztahování materiálu tvořícího plášť tehdy, když se zvyšuje teplota formy.

Je výhodné, že v tomto provedení má elastomerní materiál tvořící zmíněný plášť takový koeficient tepelné roztažitelností, který překračuje 15 χ 10'⁵ mm/°C a takovou maximální průběžnou odolnost proti teplu, jež přesahuje 100°C. Ještě je výhodné, že tímto materiálem je syntetická pryž takového typu, který se na trhu prodává pod obchodní známkou AIRCAST 3700 od výrobce „Airtech International lne.“ sídlícího v Huntington Beach, Kalifornie, USA.

V souladu s dalším výhodným znakem druhého provedení způsobu podle tohoto vynálezu se tvar pláště předem formuje podle tvarového uspořádání jádra a rozměry pláště se volí tak, aby tento plášť navlékal na jádro v mírně nataženém stavu, takže v důsledku své elastiěnosti řečený plášť přilne k jádru.

V souladu se třetím provedením způsobu podle tohoto vynálezu má roztažitelné jádro podobu tělesa z kovového materiálu bez jakéhokoli defomovatelného pláště. V tomto provedení se kovové jádro dělí na sektory, které se mohou roztahovat pomocí mechanických prostředků, popřípadě, jsou-li vybaveny elastomerními spoji, pomocí prostředků plynu, jenž se injektuje do kovového jádra.

Konstrukční vláknité tkaniny, které se zabudovávají do základní hmoty z plastového materiálu jsou známy a po nějakou dobu se již používají. Zhotovují se z příze, která se spřádá z konstrukčních vláken, jako jsou například uhlíková vlákna. Tato vlákna se pak vystavují účinkům kalandrovacího postupu, v jehož průběhu se včleňují do základní hmoty z plastového materiálu, kterým je typicky teplem tvrditelný plastový materiál.

• · ·

-4• » · «· · · ······

Ve způsobu podle přihlašovaného vynálezu se konstrukční vlákna volí mezi uhlíkovými vlákny, skleněnými vlákny, vlákny z kevlarového materiálu nebo některými jejich kombinacemi.

V souladu s dalším důležitým znakem tohoto vynálezu obsahují vrstvy vláken na jádru jeden nebo více než jeden tkaninový pruh, které se obaluje kolem přinejmenším jedné, axiálně vymezené části jádra, aby byla dodána tloušťka k trubkovitému tělesu, jakož i určitý počet přehybů tkaniny navíjené podél osy jádra, aby trubkovitému tělesu byla dodána odolnost v axiálním směru.

Další znaky způsobu podle přihlašovaného vynálezu jsou uvedeny v připojených patentových nárocích 23 až 34.

Přihlašovaný vynález se rovněž týká zařízení, jež je definováno v patentových nárocích 41 až 44.

Konečně lze dodat, že přihlašovaný vynález se rovněž vztahuje na hlavu kola bicyklu, která se vyznačuje tím, že má trubkovité těleso zhotovené z určitého počtu vrstev konstrukční vláknité tkaniny, jež je zabudována v základní hmotě z plastového materiálu, přičemž řečené vrstvy obsahují jeden nebo více než jeden pruh tkaniny navíjené kolem přinejmenším jedné, axiálně vymezené části jádra, jakož i určitý počet přehybů tkaniny navíjené podél osy jádra.

Přehled obrázků na výkrese

Tento vynález se bude vysvětlovat na základě následujícího podrobného popisu s odkazem na připojený vyobrazení, na nichž jsou předvedeny výhradně neomezující příklady a na nichž:

Obr. 1 obecně předvádí perspektivní pohled na jádro, které patří k zařízení, jež se používá ve způsobu podle prvního provedení přihlašovaného vynálezu;

Obr. 2 předvádí perspektivní pohled na dva vzájemně oddálené díly tvořící jádro, které je nakresleno na obr. 1;

Obr. 3 až 15 jsou perspektivní pohledy předvádějící různé kroky kladení vrstev tkaniny z uhlíkových vláken na jádro, které je nakresleno na obr. 1;

Obr. 16 je perspektivní pohled předvádějící jádro, které je nakresleno na obr. 1, po úplném zhotovení potahu z tkaniny připravené z uhlíkových vláken;

« · • 4 ···· · · · · · · · · 4

-5• » « ¢4 · 4 444444

Obr. 17 je pohled na příčný řez částí sestavy nakreslené na obr. 16, přičemž tento příčný řez předvádí dva díly tvořící jádro a předem připravené trubkovité těleso, které je na těchto dvou dílech umístěno;

Obr. 18 je příčný řez formy, která je použitelná ve způsobu podle přihlašovaného vynálezu;

Obr. 19 a 20 jsou variantami obr. 17 a 18 odpovídajícími druhému provedení tohoto vynálezu;

Obr. 21 je perspektivní pohled na plášť u elastomemího materiálu, který se používá ve způsobu podle druhého provedení přihlašovaného vynálezu; a

Obr. 22 předvádí hlavy kola mající rozdílné tvary.

Příklady provedení vynálezu

S odkazem na obr. 1 lze uvést, že odkazová značka 1 druhově označuje celek válečkovitého jádra, které se skládá ze dvou oddělitelných dílů 3, 4. V předvedeném příkladu se každý ze dvou dílů 3, 4 zhotovuje z jediného kusu PTFE. V uzavřeně spojeném stavu, který je předveden na obr. 1, tyto dva díky 3, 4 tvoří v podstatě válečkovité jádro, jehož prostřední úsek 2 má stálý průměr, a dva koncové úseky 5, 6, které vykazují tvar zvonku se zvětšeným průměrem a které jsou zakončeny dvěma kruhovými přírubami 7, 8.

S odkazem na obr. 3 až 16 se tento popis zaměřuje na skutečnost, že vnějšek jádra 1 se poviéká vrstvami tkaniny z konstrukčních vláken (typicky vláken na bázi uhlíku), které se zabudovávají do základní hmoty plastového materiálu, který se vytvrzuje účinkem tepla. Různé kroky postupu kladení vrstev jsou předvedeny na vyobrazeních označených jako obr. 3 až 15.

S odkazem na obr. 3 lze uvést, že při provádění prvního kroku se pruh 50 tkaniny z uhlíkových vláken obaluje kolem konce 5 ve tvaru zvonku na jedné straně jádra 1 (například pět úplných otoček kolem jádra). Poté se stejná činnost provádí s pruhem tkaniny 51 kolem konce 6 na druhé straně jádra 1. Na obr. 4 je předvedeno jádro 1 se dvěma vinutími 50, 51, která se získávají na konci řečeného kroku.

Pruhy 50 a 51 mají trojúhelníkové zářezy 50' a 5Γ, které umožňují, aby takové pruhy obalovaly trubkovitou plochu s rozdílnými průměry, aniž by zanechávaly nevyplněné prostory nebo vytvářely překrytí. Pak se první kus nebo dílčí vrstva 52, druhá dílčí vrstva 53 (obr. 5), « * • · · · • · « • 9 • · · · · · ·

6čtvrtá dílčí vrstva 54 a pátá dílčí vrstva 55 (obr. 6) kladou na těleso, které se takto získává ve čtyřech krocích, jež se provádějí postupně za sebou. Všechny dílčí vrstvy 52, 53, 54, 55 se umisťují po celé axiální délce jádra, zatímco každá žních pouze částečně pokrývá jádro v obvodovém směru. Jak je vidět na obr. 5 a 6, tyto dílčí vrstvy se kladou na čtyřech rozdílných stranách a umísťují se v úhlu 90° s ohledem jedné na druhou. Nejdříve se kladou dvě dílčí vrstvy 52, 53, které jsou protilehle opačné, po čemž následuje kladení dvou dalších dílčích vrstev 54, 55, jež jsou rovněž protilehle opačné a jsou orientovány v úhlu 90° s ohledem na dílčí vrstvy 52, 53. Tímto způsobem jeden pár dílčích vrstev pokrývá celý obvod trubkovitého tělesa a spoje dvou párů dílčích vrstev se střídají v konkrétním odstupu od sebe v uhlu 90°. Obr. 7 předvádí strukturu, která se získává při dokončování kroků znázorněných na obr. 5 a 6. Funkce dílčích vrstev, které byly popsány v předcházejícím textu, je velmi důležitá, protože tyto dílčí vrstvy spojují pruhy na konci jádra, což vrstvenému tělesu dodává axiální odolnost.

Na konci kroku, jehož provádění bylo popsáno v předcházejícím textu, se dva pruhy 56, 57 (mající trojúhelníkové výřezy 56'a 57' - viz obr. 8) se balí přes nakladené vrstvy v postupně za sebou jdoucích krocích v odpovídajícím vztahu ke koncům jádra tak, aby byla získána taková struktura, jaká je předvedena na obr. 9. V tomto kroku se dva přídavné pruhy 58, 59 (mající trojúhelníkové výřezy 58' a 59') se dodatečně balí kolem konce jádra (obr. 10), po čemž se provádí kladení dvou přídavných dílčích vrstev (majících trojúhelníkové výřezy 60' a 61'), jež jsou protilehle opačné a jejichž tvar je předveden na obr. 11. Dílčí vrstvy 60, 61 se zřejmě pokládají ve dvou po sobě jdoucích časových úsecích, aby byla získána struktura, která je předvedena na obr. 12 a ve které se řečené dílčí vrstvy spojují s koncovými vrstvami, v důsledku čehož se dodatečně zdokonaluje axiální odolnost vrstveného tělesa.

Provádění tohoto způsobu končí kladením dvou přídavných pruhů 62, 63 (majících trojúhelníkové výřezy 58' a 59'), které mají tvar, jenž je předveden na obr. 13, a které se balí kolem konců jádra ve dvou po sobě jdoucích časových úsecích, aby byla získána taková struktura, jaká je předvedena na obr. 14, po čemž se klade poslední pruh 64 s takovým tvarem, jaký je předveden na obr. 15, a balí se kolem prostřední části jádra, aby byla vytvořena konečná struktura předvedená na obr. 16.

Zmiňované pruhy 50, 51, 56, 57, 62, 63 mají na jedné straně trojúhelníkové výřezy, avšak mohou mít trojúhelníkové výřezy na obou stranách. Řečené pruhy mohou mít na jedné nebo obou stranách výřezy jiných tvarů, jako jsou kruhové, oválné, čtvercové, obdélníkové, • · » » to * · toto to · • « · to to to · to to to • · · · » · · · · · to · • ······· ·· ··· · · «· · ·· · · ······

-7přímoěaře rovné a jiné tvary nebo jejich kombinace, přičemž tyto výřezy jsou kolmé nebo šikmé s ohledem na okraje pruhů. Navíc také existuje možnost volby počtu, hloubky, šířky a zešikmení výřezů. Pruhy 50, 51, 56, 57, 62, 63 mohou také mít na jedné nebo obou stranách výběžky různých tvarů, jako jsou kruhové, oválné, čtvercové, obdélníkové, přímočaře rovné a jiné tvary nebo jejich kombinace, přičemž tyto výběžky jsou kolmé nebo šikmé s ohledem na okraje pruhů. Navíc také existuje možnost volby počtu, hloubky, šířky a zešikmení takových výběžků. Konečně existuje možnost volby kombinací výřezů a/nebo výběžků na jedné nebo na obou stranách pruhů s cílem dosažení v podstatě jakéhokoli druhu tloušťky a tvaru, jako je to například předvedeno na ukázkách na obr. 22.

Jak již bylo uvedeno v předcházejícím textu, pruhy a dílčí vrstvy se umísťují střídavě ve vztahu k sobě tak, aby se dosahovaly nejlepší výsledky ve smyslu tloušťky á axiální odolnosti.

Po dokončení způsobu se na jádru provádí formování trubkovitého tělesa 9 (obr. 16) mající prostřední úsek 10 se stálým průměrem a dva konce 11, 12 ve tvaru zvonků, jejichž průměr je větší. Navíc tloušťka předformovaného trubkovitého tělesa 9 se od prostřední části 10 postupně zvětšuje směrem ke koncům, popřípadě, jak je to vidět na obr. 17, se může formovat prostřední část (A) v podobě pravidelného úseku, koncové části (C) v podobě pravidelných úseků, avšak větších než prostřední úsek, a přechodové části (B) v podobě postupně se zvětšujících úseků. K tomu lze dodat, že ke dvě kruhové, koncové příruby 7, 8 jádra 1 tvoří v axiálním směru konce předformovaného trubkovitého tělesa 9.

Sestava, která obsahuje jádro 1 mající dva díly 3, 4 a předformované trubkovité těleso 9 obalující tyto díly, se umisťuje do válcovité dutiny 13 tvarovacího zařízeni 14 (viz obr. 18). Válcovitou dutinu 13 tvoří horní polovina formy 15 a dolní polovina formy 16 a obě tyto poloviny kopírují takový tvar, který odpovídá tvaru vnějšího povrchu hlavy kola, která se má zhotovit, což lze jinými slovy vyjádřit tak, že tento tvar vnějšího povrchu hlavy kola v podstatě odpovídá tvaru vnějšího povrchu předformovaného trubkovitého tělesa 9 předvedeného na obr.

16. Konce dutiny 13 jsou uzavřeny pomocí dvou vík 17, 18, která se připevňují pomocí prostředků šroubů 19 ke dvěma koncovým přírubám obou polovin 15, 16 formy. Ke každému ze dvou vík 17, 18 patří středové válcovité pouzdro 20, v němž je umístěna příslušná spirálová pružina 21. Každá ze dvou spirálových pružin 21 se axiálně umisťuje do prostoru mezi dolní stěnou 20a příslušného trubkovitého pouzdra 20 a příslušným koncovým povrchem jádra L

-8• · ·· ·· ·· ♦ · · · ♦ · · • ···· 9 9 ·

Obě pružiny 21 svým pružícím účinkem tlačí oba díly 3, 4 k sobě, takže tyto díly udržují danou styčnou polohu, která odpovídá jejich styčné rovině 22, jež je kolmá ve vztahu k ose 23 jádra 1.

Po dokončení přípravy této sestavy, která obsahuje jádro 1 mající dva díly 3, 4 a předformované trubkovité těleso 9 obalující tyto díly, se forma dostává na teplotu, která postačuje pro vytvoření podmínek pro síťování základní hmoty z teplem tvrditelného, plastového materiálu patřícího k trubkovitému tělesu 9 a kterou je teplota v rozsahu od 80° do 200°C. Toto zvýšení teploty se výhodně udržuje v průběhu časového úseku v rozsahu od 10 minut do 3 hodin, výhodněji pak v rozsahu od 30 minut do 3 hodin. Za těchto podmínek teplem tvrditelná základní hmota síťuje, přičemž PTFE, ze kterého jsou vytvořeny oba díly 3, 4 jádra 1, se roztahuje. Toto roztahování působí hlavně vnějším radiálním směrem, protože příruby 7, 8 jsou přitlačeny ke koncům předformovaného trubkovitého tělesa 9 účinností dvou pružin 21. V důsledku toho se vyvíjí tlak radiálně vnějším směrem, který přitlačuje trubkovité těleso 9 ke stěně válcovité dutiny 13. V tomto smyslu se vyvíjí rovnoměrný tlak na všechny části předformovaného tělesa 9 navzdory složitému tvarování právě popisovaného tělesa, jehož tloušťka se postupně zvětšuje od středu ke koncům majících tvar zvonku. Ve skutečnosti dochází k tomu, že v důsledku síty, kterou vyvíjí jádro proti kruhovým přírubám 7, 8, dovolují pružiny 21 mírné oddálení dvou dílů 3, 4 jádra 1 od sebe.

Na konci kroku síťování následuje krok ochlazování, po němž se forma otevírá a sestava, která obsahuje jádro 1 a na něm umístěné těleso 9, se vyjímá. V tomto bodě se díly 3, 4, které tvoří jádro 1, vytahují v opačných směrech z takto získaného tělesa, výsledkem čehož je zhotovení hlavy kola podle přihlašovaného vynálezu. Takto získaná hlava kola vykazuje význačnost v tom, že se zhotovuje z konstrukčního vláknitého materiálu, a to typicky materiálu z uhlíkových vláken, přičemž se vyrábí jako jediná, celistvá součást i přes její výše popsaný, složitý geometrický tvar. Výsledek se může přirozeně vystavovat dodatečnému obrábění (například se ve dvou koncích ve tvaru zvonku provádí vrtání radiálních otvorů pro připevňování paprsků), které této součásti dodává znaky použitelnosti jako hlavy kola bicyklu.

V souvislosti s příklady předvedenými na obr. 22 lze uvést, že existuje možnost zhotovování celé řady dalších druhů hlav s různými tvary. Konkrétně se mohou zhotovovat souměrné a nesouměmé hlavy, jejichž souměrnost nebo nesouměrnost se odvozuje od jejich vztahu k dělicí rovině, hlavy s jednou nebo dvěma přírubami v blízkosti jednoho nebo obou konců a hlavy s přírubami ve tvaru kříže.

• * to · to toto toto · · ··· tototo ««toto ···· · ♦ · · to ·< · • to ···· ·· «· ··· · to ·· to ·· ·· ·<·····

-9S odkazem na obr. 19, 20 a 21, které se vztahují ke druhému provedení způsobu podle přihlašovaného vynálezu, se jádro 1 skládá ze dvou dílů 3, 4 z kovového materiálu, jako je například ocel, a je na vnějšku potažen pláštěm 24 zhotoveným z elastomemího materiálu s velkou tepelnou roztažitelností. Je výhodné, že elastomerní materiál tvořící zmíněný plášť má takový koeficient tepelné roztažitelností, který překračuje 15 x 10‘⁵ mm/°C a takovou maximální průběžnou odolnost proti teplu, jež přesahuje 100°C.

Řečeným materiálem, z něhož se zhotovuje plášť pokrývající jádro, je například syntetická piyž takového typu, který se prodává pod obchodní značkou „AIRCAST 3700“ od firmy „Airtech International lne.“ sídlící ve městě Huntington Beach, stát Kalifornie, USA. Tento materiál se upřednostňuje vzhledem k jeho poměrně vysokému koeficientu tepelné roztažitelností (15 x 10'⁵ mm/°C), jakož vzhledem k jeho velké průběžné odolnosti proti teplu (232°C), jeho dobré tepelné vodivosti (2,59 W/m°C) a jeho dobré mezní pevnosti v tahu (680%), která je důležitá při usnadňování postupu odstraňování pláště z vnitřního povrchu hotového výrobku po jeho vyjmutí z modulu a po vytažení jádra.

Předformování pláště se provádí podle tvarového uspořádání jádra (obr. 4), které má prostřední, válečkoví# úsek a dva koncové úseky ve tvaru zvonků, a rozměry tohoto pláště se výhodně volí tak, aby se tento plášť při navlékání na jádro mírně natáhnul a následně přilnul k jádru účinkem své elastické stažitelnosti.

Kromě výše uvedených rozdílů ve stavbě jádra zůstává tento způsob stejný jak předcházející způsob podle prvního provedení. Sestava, která obsahuje jádro 1 mající dva díly 3, 4, plášť 24 a předformované trubkovité těleso 9 obalující tyto díly s pláštěm, se umisťuje do válcovité dutiny 13 tvarovacího zařízení 14 tvořené tvoří horní polovinou formy 15 a dolní polovina formy 16, přičemž obě tyto poloviny kopírují takový tvar, který odpovídá tvaru vnějšího povrchu hlavy kola, která se má zhotovit, což lze jinými slovy vyjádřit tak, že tento tvar vnějšího povrchu hlavy kola v podstatě odpovídá tvaru vnějšího povrchu předformovaného trubkovitého tělesa 9 předvedeného na obr. 21. Konce dutiny 13 jsou uzavřeny pomocí dvou vík 17, 18, která se připevňují pomocí prostředků šroubů 19 ke dvěma koncovým přírubám obou polovin 15, 16 formy. Ke každému ze dvou vík 17, 18 patří středové válcovité pouzdro 20, v němž je umístěna příslušná spirálová pružina 21. Každá ze dvou spirálových pružin 21 se axiálně umísťuje do prostoru mezi dolní stěnou 20a příslušného trubkovitého pouzdra 20

4 ···» ·«··· 4 4 4 • · ···· · · « · 4 4 4 4 4

4· 4 4 4 · 4 494444

-10a příslušným koncovým povrchem jádra 1. Obě pružiny 21 svým pružícím účinkem tlačí oba díly 3, 4 k sobě, takže tyto díly udržují danou styčnou polohu, která odpovídá jejich styčné rovině 22, jež je kolmá ve vztahu k ose 23 jádra 1.

Po dokončení přípravy této sestavy, která obsahuje jádro 1 mající dva díly 3, 4, plášť 24 a předformované trubkovité těleso 9 obalující tyto díly, se forma dostává na teplotu, která postačuje pro vytvoření podmínek pro síťování základní hmoty z teplem tvrditelného, plastového materiálu patřícího k trubkovitému tělesu 9 a kterou je teplota v rozsahu od 80° do 200°C. Toto zvýšení teploty se výhodně udržuje v průběhu časového úseku v rozsahu od 10 minut do 3 hodin, výhodněji pak v rozsahu od 30 minut do 3 hodin. Za těchto podmínek teplem tvrditelná základní hmota síťuje, přičemž syntetická pryž, který pokiývá oba díly 3, 4 jádra 1, se roztahuje. Toto roztahování působí hlavně vnějším radiálním směrem, protože příruby 7, 8 jsou přiťlačováriy ke koncům předformovaného trubkovitého tělesa 9 účinností řečených dvou pružin. V důsledku toho se vyvíjí tlak radiálně vnějším směrem, který pritlačuje trubkovité těleso 9 ke stěně válcovité dutiny 13. V tomto smyslu se vyvíjí rovnoměrný tlak na všechny části předformovaného tělesa 9 navzdory složitému tvarování právě popisovaného tělesa, jehož tloušťka se postupně zvětšuje od středu ke koncům majících tvar zvonku. Ve skutečnosti dochází k tomu, že v důsledku síly, kterou vyvíjí plášť proti kruhovým přírubám 7,

8, dovolují pružiny 21 mírné oddálení dvou dílů 3, 4 jádra 1 od sebe.

Na konci kroku síťování následuje krok ochlazování, po němž se forma otevírá a sestava, která obsahuje jádro 1 a na něm umístěné těleso 9, se vyjímá. V tomto bodě se díly 3,

4, které tvoří jádro 1, vytahují v opačných směrech z vyjmutého tělesa, po čemž se plášť 24, který při vytahování jádra 1 zůstává přidružen k vnitřnímu povrchu trubkovitého tělesa, se odstraňuje s využitím jeho elastické deformovatelnosti. Takto získaná hlava kola vykazuje význačnost v tom, že se zhotovuje z konstrukčního vláknitého materiálu, a to typicky materiálu z uhlíkových vláken, přičemž se vyrábí jako jediná, celistvá součást i přes její výše popsaný, složitý geometrický tvar. Výrobek se může přirozeně vystavovat dodatečnému obrábění (například se ve dvou koncích ve tvaru zvonku provádí vrtání sestavy radiálních otvorů pro připevňování paprsků), které této součásti dodává znaky použitelnosti jako hlavy kola bicyklu.

Třetí provedení se odlišuje od druhého provedení na základě skutečnosti, že kovové jádro je rozděleno na sektory a není pokryto žádným deformovatelným pláštěm. V tomto provedení se radiální tlak na trubkovité těleso vyvolává na základě činnosti mechanických

prostředků, které účinkují na vnitřek jádra, nebo na základě vytvoření spojů spojujících kovové sektory s elastomemím materiálem, přičemž do vnitřku takového kovového jádra se injektuje plyn. Po dosažení podmínek, které jsou příznivé pro síťování základní hmoty, a po následném kroku chlazení se vnitřní tlak uvolňuje a jádro se stahuje zpět do svých původních rozměrů, což umožňuje vytažení dvou dílů jádra z retikulovaného trubkovitého tělesa.

Na závěr lze uvést, že zařízení, které je předvedeno na obr. 20, se může zřejmě modifikovat na základě vytvoření stěny z materiálu s velkou tepelnou roztažitelností takového typu, jenž byl uveden v předcházejícím textu v souvislosti s povrchem dutiny formy, při opětném použití jádra majícího dva díly 3, 4 z kovového materiálu. V tomto případě by tepelné roztahování stěny dutiny bylo určováno účinkem radiálního tlaku působícího z vnějšku směrem dovnitř na vnější povrch předformovaného trubkovitého tělesa 9 které by takto bylo přitlačováno ke kovovému jádru.

Je přirozené, že existuje možnost provádění řady změn konstrukčního uspořádání a podob zde popsaných provedení přihlašovaného vynálezu, přičemž všechny takové změny by byly zahrnuty do rámce koncepce, kterou se tento vynález vyznačuje a která je definována v připojených patentových nárocích.

I přes skutečnost, že tento popis a připojené patentové nároky se explicitně vztahují na hlavu kola bicyklu, může se způsob podle tohoto vynálezu zřejmě využívat pro výrobu jiných součástí s podobným tvarem, jako jsou například další konkrétní součásti jízdního kola. V důsledku toho rovněž takové možnosti využití a odvozené výrobky spadají do rozsahu tohoto vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby hlavy kola bicyklu, vyznačující se tím , že zahrnuje následující kroky: vytvoření roztažitelného jádra (1), nanášení určitého počtu vrstev tkaniny z konstrukčních vláken zabudované v základní hmotě z plastového materiálu kolem jádra (1) tak, aby se vytvářelo vrstvené, trubkovité těleso (9) s předem stanoveným tvarem a tloušťkou kolem jádra (1), umisťování jádra (1) s vrstveným, trubkovitým tělesem (9), které je na jádru (1) vytvořeno, do dutiny (13) formy (14), zvyšování teploty formy (14) na hodnotu, která postačuje pro vytvoření podmínek pro síťování základní hmoty z plastového materiálu, roztahováni jádra (1) pro účely vyvíjení tlaku na trubkovité těleso (9) uvnitř formy a vyjímání trubkovitého tělesa z formy (9) a jeho oddělování od jádra (1) s následným získáním hlavy kola bicyklu vytvořené v podobě jednodílné, celistvé součásti z konstrukčního vláknitého materiálu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že ke zvyšování teploty formy (14) a roztahování jádra (1) dochází v podstatě současně.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že tlak na trubkové těleso (9) účinkující v průběhu řečeného kroku roztahování je v podstatě radiální.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že krok ochlazování se provádí před vyjmutím trubkovitého tělesa z formy.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že roztažitelné jádro (1) se zhotovuje ze syntetického materiálu, kteiý vykazuje koeficient teplené roztažitelnosti přesahující 5 x 10'¹⁵ mm/°C a maximální průběžnou odolnost proti teplu, která je stálá přinejmenším do 80°C, přičemž roztahování jádra se dosahuje na základě roztahování materiálu tvořícího jádro (1) v důsledku zvyšování teploty formy.

• · · · 9 9· 9 9 • 9 · · · · · · · ··· 9 9 · · 9 · · · ······· · · · « « · ·

9 9 9 · · · » 9 9

9 · · ♦· 99 ·9·9

- 136. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím , že jádro má koeficient teplené roztažitelnosti přesahující 9 χ 10'⁵ mm/°C a maximální průběžnou odolnost proti teplu přesahující 100°C.
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím , že materiálem, z něhož se zhotovuje jádro je buď PTFE nebo PCTFE nebo PVDR nebo PE-HD.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím , že materiálem, z něhož se zhotovuje jádro je PTFE.
9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že řečená konstrukční vlákna se volí mezi uhlíkovými vlákny, skleněnými vlákny, kevlarovými vlákny nebo jejich některými kombinacemi.
10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že řečenou základní hmotou z plastového materiálu je základní hmota z plastu, který je tvrditelný teplem.
11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že řečená teplota se zvyšuje na úroveň v rozsahu od 80°C do 200°C.
12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím , že řečená teplota se udržuje v průběhu časového úseku v rozsahu od 10 minut do tří hodin.
13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím , že řečená teplota se udržuje v průběhu časového úseku v rozsahu od 30 minut do tří hodin.
14. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že řečené jádro (1) má válečkovitý prostřední úsek (2) a dva koncové úseky (5, 6) s větším průměrem.
15. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že řečené jádro (1) se skládá ze dvou samostatných, axiálně sdružených součástí (3, 4) se styčnou rovinou (22), která je

- 14• · Φ · · · · «φ «φ • · φ ΦΦΦ φφφφ

ΦΦΦ· φ · φ · ♦ φφ φ φ φ φφφφ φφ φφ ΦΦΦ φ φ • φ · φ · · φ ΦΦΦ kolmá k ose (23) jádra v zájmu vytvoření možnosti oddělování jádra (1) od trubkovitého tělesa (9) po vyjmutí z formy (14).
16. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím , že řečené trubkovité těleso (9) se formuje tak, aby mělo váleěkovitý prostřední úsek (10) a dva zvětšené koncové úseky (11,12).
17. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím , že tloušťka řečeného trubkovitého tělesa (9) se postupně se zvětšuje od řečeného prostředního úseku (10) směrem ke koncům.
18. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím , že řečené trubkovité těleso (9) má prostřední část (A) s celkově stejnoměrným průřezem, koncové části (C) s celkově stejnoměrným průřezem, kteiý je však větší než prostřední průřez, a přechodové části (B) se zvětšujícím se průřezem.
19. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím , že k řečeným dvěma dílům (3, 4), které tvoří jádro (1), patří dvě koncové, kruhové příruby (7, 8), které axiálně vymezují příslušné konce předformovaného trubkovitého tělesa (9).
20. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že roztažitelné jádro (1) má těleso z kovového materiálu, na které se navléká deformovatelný plášť (24) vyrobený z elastomerního materiálu, přičemž rozšiřování jádra se dosahuje na základě roztahování materiálu tvořícího plášť (24) tehdy, když se zvyšuje teplota formy.
21. Způsob podle nároku 20, vyznačující se tím , že elastomerní materiál, ze kterého se zhotovuje řečený plášť (24), má koeficient teplené roztažitelnosti, jenž přesahuje 15 x 10'⁵ mm/°C a maximální průběžnou odolnost proti teplu, jež přesahuje 100°C.
22. Způsob podle nároku 21, vyznačující se tím , že materiálem, z něhož se zhotovuje jádro, je syntetická piyž takového typu, který je na trhu k dostání pod obchodní

44 » ·· ·· 44 44

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 • 4 4 · 4 4 «· 4 4 · # • 4 444« 4 · 44 · 4 4 4 · •4 4 4444 444

44 4 44 44 44 4444

- 15značkou AIRCAST 3700 od výrobce Airtech International lne. sídlícího vHuntington Beach, Kalifornie, USA.
23. Způsob podle nároku 20, vyznačující se tím , že plášť (24) se předem tvaruje podle tvaru jádra a má výhodně takové rozměry, jež vyžadují, aby se při navlékání na jádro mírně natahoval, v důsledku čehož se dosahuje přilnutí tohoto pláště k jádru s ohledem na elastičnost řečeného pláště.
24. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že vrstvy na jádru obsahují jeden nebo více než jeden tkaninový pruh (50, 51, 56, 57, 58, 59, 62, 63, 64), kteiý se obaluje kolem přinejmenším jedné, axiálně vymezené části jádra (1), jakož i určitý počet dílčích vrstev (54, 55, 60, 61) tkaniny, jež se kladou podél osy jádra.
25. Způsob podle nároku 24, vyznačující se tím , že přinejmenším jeden zřečených pruhů má výřezy (50', 5Γ, 56', 57', 62', 63') na přinejmenším jednom bočním okraji.
26. Způsob podle nároku 24, vyznačující se tím , že přinejmenším jeden z řečených pruhů má výběžky na přinejmenším jednom bočním okraji.
27. Způsob podle nároku 24, vyznačující se tím , že přinejmenším některé z řečených pruhů mají kombinace výřezů a výběžků na přinejmenším jednom bočním okraji.
28. Způsob podle nároku 25, vyznačující se tím , že řečené výřezy jsou trojúhelníkové.
29. Způsob podle nároku 25, vyznačující se tím , že řečené výřezy jsou obdélníkové.

- 16·· » ·· • · · · · · « · · · · ♦ · · · • ····♦·· * · « · · · · · • · · · · · ·
30. Způsob podle nároku 25, vyznačující se tím , že řečené výřezy jsou přímočaře rovné.
31. Způsob podle nároku 24, vyznačující se tím , že přinejmenším některé zřečených pruhů (50, 51, 56, 57, 58, 59, 62, 63, 64) a přinejmenším některé zřečených dílčích vrstev (54, 55, 60, 61) se kladou na jádro střídavě ve vzájemném vztahu k sobě.
32. Způsob podle nároku 31, vyznačující se tím , že přinejmenším jeden z řečených pruhů se obaluje kolem každé koncové části řečeného jádra.
33. Způsob podle nároku 31, vyznačující se tím , že přinejmenším jeden z řečených pruhů se obaluje kolem prostřední částí řečeného jádra.
34. Způsob podle nároku 31, vyznačující se tím , že přinejmenším některé z řečených dílčích vrstev se kladou po celé délce jádra.
35. Způsob podle nároku 31, vyznačující se tím , že přinejmenším některé z řečených dílčích vrstev pokrývají jádro pouze částečně v obvodovém směru.
36. Způsob podle nároku 35, vyznačující se tím , že řečené dílčí vrstvy se kladou na různé strany jádra tak, aby se na jádru vytvořila souvislá, úplná vrstva.
37. Způsob podle nároku 36, vyznačující se tím , že řečené dílčí vrstvy se kladou ve dvojicích na diametrálně opačné strany jádra.
38. Způsob podle nároku 37, vyznačující se tím , že rozdílné dvojice dílčích vrstev se kladou tak, aby se nacházely na jádru v určité úhlové vzdálenosti ve vzájemném vztahu k sobě.
39. Způsob podle nároku 38, vyznačující se tím , že dvě dvojice diametrálně opačných dílčích vrstev se kladou v úhlové vzdálenosti 90° ve vzájemném vztahu k sobě.

• fa fa fa

- 1740. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím , že roztažitelné jádro obsahuje těleso z kovového materiálu, které má určitý počet obvodově uspořádaných sektorů, přičemž roztažitelnost jádra se dosahuje na základě radiálního pohybu vnějším směrem.
41. Zařízení pro výrobu hlavy kola bicyklu, vyznačující se tím , že obsahuje formu (14) s válcovitou dutinou (13), roztažitelné jádro (1) na které se klade určitý počet vrstev tkaniny z konstrukčních vláken zabudované v základné hmotě z plastového materiálu tak, aby se vytvořilo vrstvené, trubkovité těleso (9) s předem stanoveným tvarem a tloušťkou, prostředky pro zvyšování teploty formy (14) na hodnotu, jež postačuje pro vyvolání síťování základní hmoty z plastového materiálu, a prostředky pro vyvolání roztahování jádra (1), které určují působení tlaku na trubkové těleso (9) uvnitř formy.
42. Zařízení podle nároku 41, vyznačující se tím , že řečené jádro (1) má válečkovitý prostřední úsek (2) a dva koncové úseky (5, 6) s větším průměrem a skládá se ze dvou samostatných, axiálně sdružených součástí (3, 4) se styčnou rovinou (22), která je kolmá kose (23) jádra (1) v zájmu vytvoření možnosti oddělování jádra (1) od trubkovitého tělesa (9) po vyjmutí z formy.
43. Zařízení podle nároku 42, vyznačující se tím , že řečené zařízení dále obsahuje pružinové prostředky (20), které svým pružícím účinkem přitlačují řečené dva díly (3, 4), jež tvoří jádro (1), vzájemně k sobě.
44. Zařízení podle nároku 43, vyznačující se tím , že obsahuje válcovitou dutinu (13), kterou uzavírají dvě víka (17, 18), přičemž k jednomu i druhému víku (17, 18) patří příslušná spirálová pružina (31), jež je axiálně vložena mezi víkem (17, 18) a příslušným dílem (3, 4) řečeného jádra (1).
45. Hlava kola bicyklu, vyznačující se tím , že se zhotovuje s využitím způsobu podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 40.

- 18·· · · ·· ·· »· • * · » « « 4 · · · • · · · ··»«· · · 9 • · 9999 9 9 9 9 ··· · 9 • · · · · · · «··

9 9 9 9 9 9 9 999999
46. Hlava kola bicyklu, vyznačující se tím , že má trubkovité těleso (9), které se zhotovuje z určitého počtu vrstev tkaniny z konstrukčních vláken zabudovaných v základní hmotě z plastového materiálu, přičemž řečené vrstvy obsahují jeden nebo více než jeden tkaninový pruh (50, 51, 56, 57, 58, 59, 62, 63, 64), který se obaluje kolem přinejmenším jedné, axiálně vymezené části tělesa hlavy kola, jakož i určitý počet dílčích vrstev (54, 55, 60, 61) tkaniny, jež se kladou podél osy jádra.
47. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že přinejmenším některé z řečených pruhů (50, 51, 56, 57, 58, 59, 62, 63, 64) a přinejmenším některé z řečených dílčích vrstev (54, 55, 60, 61) se vzájemně střídají.
48. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že přinejmenším jeden z řečených balených pruhů se dává na jednu koncovou část hlavy kola.
49. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že řečené balené pruhy se dávají na oba konce hlavy kola.
50. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že přinejmenším jeden z řečených balených pruhů se dává do prostřední části řečeného jádra.
51. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že přinejmenším některé zřečených pruhů má výřezy (50', 5Γ, 56', 57', 62', 63') na přinejmenším jednom bočním okraji.
52. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že přinejmenším některé z řečených pruhů mají výběžky na přinejmenším jednom jejich bočním okraji.
53. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že přinejmenším některé z řečených pruhů mají kombinace výřezů a výběžků na přinejmenším jednom jejich bočním okraji.

» · 9

I · · i* 9«

9 9 9 · 9 • 9 9 9

1954. Hlava kola bicyklu podle nároku 51, vyznačující se tím ,že řečené výřezy jsou trojúhelníkové.
55. Hlava kola bicyklu podle nároku 51, vyznačující se tím , že řečené výřezy jsou přímočaře rovné.
56. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že přinejmenším některé z řečených dílčích vrstev se kladou po celé délce jádra.
57. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že přinejmenším některé z řečených dílčích vrstev pokiývají úhel, který je v obvodovém směru menší než 360°.
58. Hlava kola bicyklu podle nároku 57, vyznačující se tím , že řečené dílčí vrstvy se dávají na různé strany tělesa hlavy kola tak, aby se na jádru vytvořila souvislá, úplná vrstva řečeného tělesa.
59. Hlava kola bicyklu podle nároku 58, vyznačující se tím , že řečené dílčí vrstvy se dávají ve dvojicích na diametrálně opačné strany tělesa hlavy kola.
60. Hlava kola bicyklu podle nároku 59, vyznačující se tím , že rozdílné dvojice dílčích vrstev se dávají tak, aby se nacházely na jádru v určité úhlové vzdálenosti ve vzájemném vztahu k sobě.
61. Hlava kola bicyklu podle nároku 60, vyznačující se tím , že dvě dvojice diametrálně opačných dílčích vrstev se kladou v úhlové vzdálenosti 90° ve vzájemném vztahu k sobě.
62. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , žerná prostřední, váleěkovitý úsek (10) a dva širší, koncové úseky (11, 12) ve tvaru zvonku, přičemž

-20·· · *· * ·· *· • · · · · * » · · · « · « · · « ·*♦ · · « • · ··«· · · · · *·· · « • · * · « · · ··« ·· 9 |· ·· ·«···· tloušťka řečeného trubkovitého tělesa hlavy kola se postupně zvětšuje od prostředního úseku (10) směrem ke koncům.
63. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že řečené trubkovité těleso (9) má prostřední část (A) s celkově stejnoměrným průřezem, koncové části (C) s celkově stejnoměrným průřezem, který je však větší než prostřední průřez, a přechodové části (B) se zvětšujícím se průřezem.
64. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že řečená konstrukční vlákna se volí mezi uhlíkovými vlákny, skleněnými vlákny, kevlarovými vlákny nebo jejich některými kombinacemi.
65. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že těleso hlavy kola má takový tvar, který je souměrný ve vztahu k prostřední rovině, jež je kolmá k ose hlavy kola.
66. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se tím , že těleso hlavy kola má takový tvar, který není souměrný ve vztahu k prostřední rovině, jež je kolmá k ose hlavy kola.
67. Hlava kola bicyklu podle nároku 46, vyznačující se kola má přírubu v blízkosti jednoho z jejích konců.
68. Hlava kola bicyklu podle nároku 67, vyznačující se kola má přírubu v blízkosti každého z jejích konců.

tím , že těleso hlavy tím , že těleso hlavy se tím , že řečená
69. Hlava kola bicyklu podle nároku 67 nebo 68, vyznačující příruba má kruhový tvar.
70. Hlava kola bicyklu podle nároku 67 nebo 68, vyznačující se tím , že řečená příruba má křížový tvar.