TW201311479A - 複合材料輪圈結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種複合材料輪圈結構及其製造方法，其方法步驟包括(a)輪圈內、外框製作步驟以及(b)輪圈內、外框膠合步驟；該輪圈結構包括一外框與二內側框膠合組成；其中，透過本發明之製造方法以兩片式的內側框對合形成該內框結構，達到簡化內框結構而易於脫模，且於製程中只須分別製造該外框及該內側框之模具，亦達到製作容易及業者降低成本之需求；此外，透過將內側框之內緣成形為弧形結構，使輻條為內側框之弧度支撐且順該弧度切線拉引至輪轂，將輻條伸張拉引後之力量分散於輪圈結構及輪轂之間，亦達到提高輪圈結構的避震能力及支撐強度之功效。

Description

複合材料輪圈結構及其製造方法

本發明係有關於一種自行車輪圈結構，特別是指輻條式車輪之輪圈結構。

按，自行車車輪攸關行車安全甚鉅，也是唯一與地面直接接觸的部位，其主要利用前、後軸、輻條、車圈、輪胎等構件共同組合而成，且車輪的重量和輪胎的花紋、規格、質量等，對騎行輕快和舒適與否有很大影響。

現有之自行車之輪圈大部分皆為輪框、輪轂及輪絲組合而成，後續加工不僅工時長，而且成本高，同時必須考量定位平衡之問題；為了解決前述問題，有相關業者發明出一種碟輪，內部為發泡，可降低碟輪之製造成本及重量；請配合參閱第1圖，顯示中華民國專利第200927522號「複材碟輪之成型方法及其結構」，其中，該複材碟輪之結構如第1圖所示，其係包括兩複材輪盤10，該輪盤10為複合材料疊製所形成，並以纖維複合材料包覆發泡而一體成型出數根肋條11，各該肋條11於該輪盤10上呈放射狀設置，其中一輪盤10於該肋條11集中處形成一凹口12，另一輪盤10則於該肋條11集中處對應該凹口12形成一中空凸柱13，令該二輪盤10膠合，該凸柱13對應插接於該凹口12內，且該數根肋條11呈相對交錯狀態夾設於該二輪盤10之間，藉以形成該複材碟輪結構。

自行車於騎乘過程中由於人體腳部間歇地施力踩壓及路面不甚平坦等原因，會呈現持續震動之狀態；然而，如第1圖所示，習知複材碟輪結構中，其輪盤10本體與該肋條11係由相同複合材料一體成型之結構，為了支撐人體重量及踩踏所產生的力量，該複材碟輪結構必須具有相當之硬度以確保碟輪不易變形，則該相同材質之肋條11亦不具有彈性形變之空間，致使習知碟輪結構於避震效果上明顯有不足之處；另，自行車輪圈在輕量化之訴求趨勢下，利用碳纖維複合材料製作輪圈已為主流，藉此，有相關業者提出以碳纖維預浸布(prepreg)於預形模具內疊層先行製作供與輻條相接之內框以及供設置車胎之外框的預形結構，再將該二框置入接合成形模具內進行加熱、加壓、硬化成形等做法，令該內框與該外框結合形成整體之輪圈結構；然而，輪圈以上述方法成形時，不僅需要多組模具配合而增加整體成本，且其成形品於該內、外框之間需要形成供輻條穿入組設的縷空空間，亦造成脫模作業難度高；故習知自行車輪圈無論於其結構或其製造方法上皆存在有改良之必要。

有鑑於上述習用之使用問題，本案創作人認為有必要加以設計結構簡化、製作容易，同時可達到提高輪圈支撐強度之複合材料輪圈結構及其製法。

本發明之主要目的在於提供一種複合材料輪圈結構，該輪圈結構係呈環圈狀結構且內緣設置有複數放射排列之輻條以及供該輻條集中固定之一輪轂；該輪圈結構係包括一呈環圈外框及二內側框；其中：該外框於鄰近內緣處之兩側分別朝中心凹設一肩部；各該內側框係呈外緣平直而內緣具弧度之片狀環形結構，於其內緣處延伸成形有一呈倒勾狀之接合部，並於其外緣處之內面凹設有一缺口；該二接合部對應貼合形成一自外緣向內緣凹設呈U形之內框結構，該二內側框之該缺口分別對應該外框之各該肩部貼合形成該輪圈結構。

本發明之另一目的在於提供前述複合材料輪圈結構之製造方法，該方法步驟包括：

(a)輪圈內、外框製作步驟，係將多層複合材料置入一外框模具及一內側框模具內，經加熱、加壓、硬化後，形成該外框及該內側框；

(b)輪圈內、外框膠合步驟，係以一該外框配合二該內側框膠合組合成一輪圈結構，其中，該二內側框係於其接合部膠合固定形成該內框結構，各該內側框之該缺口與該外框之該肩部對應膠合固定，即成形該輪圈結構。

藉使，經該複合材料輪圈結構於其內側框成形為弧形結構，使該輻條為該內側框之弧度所支撐並順沿其弧度切線拉引至該輪轂，有效將該輻條伸張拉引後之力量分散於該輪圈結構及該輪轂之間，達到提高避震能力及支撐強度之功效；此外，透過上述複合材料輪圈結構之製造方法，以兩片式的內側框對合形成該內框結構，不僅簡化內框結構而解決內框結構脫模困難之問題，且於製程中只須分別製造該外框及該內側框之模具，無須再增加使該內、外框結合為完整輪圈結構之成形模具，亦達到製作容易及業者降低成本之需求。

為使貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如后：首先，請以第2圖配合第3圖觀之，本發明所提供一種複合材料輪圈結構的較佳實施例，該輪圈結構係呈環圈狀結構，其包括一外框20及二內側框30組成，該二內側框30設有複數輻射排列之輻條40，且該複數輻條40集中組接於一位於該輪圈結構中心處之輪轂50；其中：該外框20，係呈環圈狀結構，該外框20於鄰近其內緣處之兩側分別朝向該外框20中心處凹設一肩部21，且該外框20自外緣向內緣凹設有一環嵌槽22，令該車胎60嵌設套接於該環嵌槽22內；各該內側框30，係為半弧形之片狀環形結構，於鄰近外緣處呈平直狀，且於鄰近內緣處呈弧形；各該內側框30於其內緣處彎折延伸成形有一呈倒勾狀之接合部31，且其外緣處之內面凹設有一缺口32；其中，該二內側框30之該接合部31對應貼合形成一自外緣向內緣凹設呈U形之內框結構，且該二接合部31之間設有一緩衝層311；該二內側框30之該缺口32與該外框20之各該肩部21之間設有一緩衝層322，則該內框結構與該外框20結合形成該輪圈結構；於本實施例中，該緩衝層311、322係為膠質材料，用以膠合固定該二接合部31以及該缺口32與該肩部21，並提供彈性緩衝之作用；其中該缺口32與該緩衝層322接合處另設有一齒紋面321，以增加各該內側框30與該緩衝層322之接觸面積，使該外框20與該二內側框30之結合結構更為穩定；另，該內框結構於各該內側框30鄰近內緣處開設有對應位置與數量之複數定輻孔33，該輪轂50具有二端側；令該輻條40一端與該定輻孔33組接，另端則沿各該內側框30內緣弧度之切線拉引至該輪轂50，且設於二對應定輻孔33之二輻條40係呈交叉拉引至該輪轂50之二端側。

以上所述即為本發明實施例主要構件及其組態說明，至於本發明較佳實施例的製造方法及其功效，做以下說明。

請配合參閱第4圖所示，顯示本發明複合材料輪圈結構之製造方法流程，該方法步驟包括(a)輪圈內、外框製作步驟、(b)輪圈內、外框膠合步驟，其中：(a)輪圈內、外框製作步驟，係將多層複合材料置入一外框模具及一內側框模具內，經加熱、加壓、硬化，分別成形環圈狀之一外框20及一內側框30，其中該外框20兩側分別凹設有一肩部21，該內側框30內緣具弧度並延伸有一接合部31，且其外緣內面凹設有一缺口32之態樣；於本步驟中，該複合材料係為預浸碳纖維布；(b)輪圈內、外框膠合步驟，係以一外框20配合二內側框30膠合組合成一輪圈結構，其中，該二內側框30係於其接合部31之間塗佈一緩衝層311膠合固定，各該內側框30之該缺口32與該外框20之該肩部21之間塗佈一緩衝層322膠合固定，即成形該輪圈結構。

由上述複合材料輪圈結構及其製造方法可知，本發明存在有以下功效：

1、本發明以兩片式的內側框30對合形成該內框結構，不僅簡化內框結構而解決脫模困難之問題，且該內側框30於內緣成形為弧形結構，使該輻條40得為該內側框30之弧度所支撐，並順沿其弧度切線拉引至該輪轂50，有效將該輻條40伸張拉引後之力量分散於該輪圈結構及該輪轂50之間，達到提高避震能力及支撐強度之功效。

2、本發明以膠合固定之方式將一外框20與二內側框30組合成一完整輪圈結構，於製程中只需用於製造該外框及該內側框之兩組模具，無須增加使該內、外框結合為完整輪圈結構之成形模具，亦達到製作容易及業者降低成本之需求。

《習知》

10．．．輪盤

11．．．肋條

12．．．凹口

13．．．凸柱

《本發明》

20．．．外框

21．．．肩部

22．．．環嵌槽

30．．．內側框

31．．．接合部

311．．．緩衝層

32．．．缺口

321．．．齒紋面

322．．．緩衝層

33．．．定輻孔

40．．．輻條

50．．．輪轂

60．．．車胎

第1圖　習知中華民國專利第200927522號「複材碟輪之成型方法及其結構」之立體分解結構示意圖。

第2圖　本發明輪圈結構配合輻條及輪轂之組合剖視示意圖。

第3圖　本發明輪圈結構之組合剖視示意圖。

第4圖　本發明輪圈結構之製造流程示意圖。

20．．．外框

21．．．肩部

22．．．環嵌槽

30．．．內側框

31．．．接合部

32．．．缺口

33．．．定輻孔

40．．．輻條

50．．．輪轂

60．．．車胎

Claims (8)

1. 一種複合材料輪圈結構，該輪圈結構內緣設有呈輻射排列之複數輻條集中與一輪轂組接；其中，該輪圈結構包括：一外框，係呈環圈狀結構，且於鄰近其內緣處之兩側分別朝中心凹設一肩部；二內側框，係呈外緣平直而內緣具弧度之片狀環形結構，各該內側框於其內緣處延伸成形有一呈倒勾狀之接合部，並於其外緣處之內面凹設有一缺口；該二接合部對應貼合形成一自外緣向內緣凹設呈U形之內框結構；該二內側框之該缺口分別對應該外框之各該肩部貼合形成該輪圈結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之複合材料輪圈結構，其中，該外框外緣係凹設有一環嵌槽，令一車胎嵌設於該環嵌槽內。
3. 如申請專利範圍第1項所述之複合材料輪圈結構，其中，各該內側框之該接合部之間係設有一緩衝層膠合固定。
4. 如申請專利範圍第1項所述之複合材料輪圈結構，其中，該內側框之該缺口設有一齒紋面，令各該內側框之該缺口齒紋面與該外框之各該肩部之間設有一緩衝層膠合固定。
5. 如申請專利範圍第1項所述之複合材料輪圈結構，其中，該二內側框開設有對應位置與數量之複數定輻孔，該輪轂具有二端側；令其中二輻條一端與二對應定輻孔組接，另端沿各該內側框內緣弧度之切線交叉拉引至該輪轂之二端側。
6. 一種如申請專利範圍第1項所述複合材料輪圈結構之製造方法，該方法步驟包括：(a)輪圈內、外框製作步驟，係將多層複合材料置入一外框模具及一內側框模具內，經加熱、加壓、硬化後，形成該外框及該內側框；(b)輪圈內、外框膠合步驟，係以一該外框配合二該內側框膠合組合成一輪圈結構，其中，該二內側框係於其接合部膠合固定形成該內框結構，各該內側框之該缺口與該外框之該肩部對應膠合固定，即成形該輪圈結構。
7. 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其中，於該步驟(a)中，該複合材料係為預浸碳纖維。
8. 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其中，於該步驟(b)中，該二內側框係於該二接合部之間塗佈一緩衝層以膠合固定形成該內框結構，該外框之該肩部與該內側框之各該缺口之間塗佈一緩衝層，以膠合固定形成該輪圈結構。