TWI434771B - 自行車輪圈及其製造方法 - Google Patents

Description

自行車輪圈及其製造方法

本發明係有關於一種自行車輪圈之製造方法，特別關係於一種碳纖維自行車輪圈之製造方法。

習知之自行車輪圈製作方法，有利用碳纖維複合材製作成形者，可參考TW I308520及TW I329080號專利所述，主要係於碳纖維複合材中置入氣袋，並在對碳纖維複合材加熱加壓成型的同時，將氣袋充氣，以製成中空的碳纖維輪圈，其中，氣袋受到氣體壓力作用時係均勻地向外膨脹，而碳纖維輪圈的截面形狀則非均勻的圓形，致使於熱壓成型的同時，碳纖維輪圈的側面將受到氣袋較大力量壓迫，使碳纖維輪圈的側面較薄，其他部分較厚，容易使輪圈側面的厚度太低，而使輪圈的結構強度下降。

再者，傳統於充氣氣袋表面疊貼纖維布手段，往往礙於氣袋外觀與輪圈差異過大，以及氣袋充氣時彈性變形量大(過軟)，故疊貼纖維布過程較緩慢，且疊貼位置之精確性也較差，進而影響輪圈成型後之整體厚度不均問題。

此外，有專利TW I308527號所述自行車輪圈的製造方法者，係將氣袋分段地充氣與加熱，以取得較佳的耐高溫特性與抗磨特性，然而，該專利所述之製造方法需進行多段的加熱加壓及充氣製程，使得生產過程有較複雜以及速度較慢的問題。

本發明之主要目的在於提供另一種自行車輪圈的製造方法，可獲得厚度均勻且結構強度較佳的自行車輪圈。

為達成上述目的，本發明提供一種自行車輪圈之製造方法，包括以下步驟：前置準備、輪框排疊、合模、成形、分離外模、拆卸內模、修整。

其中之前置準備係取備一外模、一內模、一氣袋及碳纖維複合材，其中該外模至少包含一第一外模與一第二外模，該第一外模與該第二外模供相互靠合，於該外模中形成有一環形之模穴，該內模為內部中空之撓性材質，該內模包含至少二弧形之管體，該些管體供接合為環形，使該內模中空之內部透孔圍構出一環形之氣室，供該氣袋穿設之用。

其中之輪框排疊係將該氣袋逐一穿入該些管體內部之透孔，並將該些管體接合為環形，使該氣袋容置於該氣室中，隨後再將碳纖維複合材疊貼於內模外表面，再將內部穿設有氣袋，外部疊貼有碳纖維複合材之內模置於模穴中。

其中之合模係將該外模靠合關閉。

其中之成形係於該外模加壓加熱並於該氣袋中充氣，使內模朝外彈性擴撐，令疊貼於內模外表面之碳纖維複合材，受到溫度及壓力作用而壓合定型為中空的碳纖維輪圈，其中該碳纖維輪圈具有一遠離其中心的環形頂面。

其中之分離外模係開啟該外模，取出該碳纖維輪圈，使該碳纖維輪圈與該外模分離。

其中之拆卸內模係於碳纖維輪圈之環形頂面加工開設至少二長形開孔，並自該二開孔取出該內模與該氣袋，使該內模及該氣袋與該碳纖維輪圈分離。

其中之修整係另取碳纖維複合材之片體將二開孔蓋合，即完成一碳纖維輪圈。

藉此，本發明所提供自行車輪圈的製造方法可利用內模夾置於碳纖維複合材與氣袋之間，於氣袋充氣時，氣袋僅擠壓內模，可利用內模均勻地擠壓碳纖維複合材，使生產的碳纖維輪圈厚度均勻而具有較佳的結構強度。

以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。

請參考圖1至圖4，本發明提供一種自行車輪圈之製造方法，包括以下數道步驟：前置準備、輪框排疊、合模、成形、分離外模、拆卸內模、修整。

於前置準備中，係預先製作本發明所需使用之模具及材料，包括外模1、內模2、氣袋3等模具及碳纖維複合材。其中該外模1包括有一第一外模11、一第二外模12與一第三外模，該第一外模11、該第二外模12與該第三外模可供相互靠合，而於該外模1中形成有一環形之模穴，更明確地說，該第一外模11形成有一環形凹槽111，該第二外模12形成有另一環形凹槽，該第三外模包括有四個弧形塊體131，該第一外模11、該第二外模12與該第三外模彼此組合靠合後，可令該二環形凹槽組合形成一環形之模穴，較佳者，該第三外模向該模穴內凸出形成有至少二凸塊14，該二凸塊14可位於該環形模穴徑向方向相遠離的兩側；又較佳者，該第一外模11與該第二外模12形成有數個相對應之定位孔15，以供將該第一外模11與該第二外模12組合固定。於本發明其他可能的實施例中，該外模1亦可改以二個以上的其他數量的部件組合形成。

該內模2為撓性材質，更明確地說，該內模2可利用發泡之聚胺酯(PU)製成，或亦可利用其他具有可撓曲特性及其他相似物理性質的材料製成。該內模2大致為對應輪圈之外形，且其實施方案有二，一者為實心，實心實施態樣下，其整體尺寸僅預留碳纖維複合材疊貼之厚度，以利後續合模、加壓成型即可，方案二則屬圖式所揭成型為中央具透孔201之中空狀內模，該圖式例所揭中空之內模2為包括有四個弧形之管體，該些管體21可供彼此接合為環形，且組接成內模2之管體中央透孔201則圍構出一環形之氣室，該氣室則可供氣袋容置之用，於本發明其他可能的實施例中，該內模2亦可利用兩個或兩個以上的弧形管體組合形成。較佳者，各該管體21一端形成有一接合段211，各該接合段211的截面輪廓向其自由段漸縮而可供插設於另一管體21’中，可便於供使用者將該些管體21彼此接合。

於輪框排疊中，係將該氣袋3逐一穿入該些管體21之透孔201，續將該些管體21彼此相互接合為環形，使該氣袋3容置於該氣室中，隨後將穿設有氣袋之內模置於模穴中，如圖3與圖4所示，接著將碳纖維複合材(片狀之碳纖維布)依對應輪圈外形之內模外表面疊貼至預設厚度。

於合模中，係將該外模1靠合關閉，更明確地說，係將該外模的各個部件彼此靠合，使得穿設好氣袋且表面疊貼好碳纖維複合材之內模置放於模穴中固定。

於成形中，係將該外模1加壓加熱，並於該氣袋3中充氣，使碳纖維複合材受到溫度及壓力作用而壓合定型為中空的碳纖維輪圈4，如圖5至圖7所示，該碳纖維輪圈4具有一遠離其中心的環形頂面41，其中，該碳纖維輪圈4受該外模之二凸塊的擠壓而形成有二凹槽42，該二凹槽42位於該環形頂面41，各該凹槽42並具有一底面421，較佳者，該二凹槽42分別位於該輪圈4徑向方向相遠離的兩側，此外，為了對該氣袋3充氣，該氣袋部份則延伸至該外模1外部與充氣管件相結合。

於分離外模中，係將該外模1開啟，令外模1的數個部件彼此分離，以便於取出該碳纖維輪圈4，使該碳纖維輪圈4與該外模1分離，其中，該內模2與該氣袋3仍留置於成型之碳纖維輪圈4中，而得與該碳纖維輪圈4一同自模穴取出。

於拆卸內模過程中，須先於該碳纖維輪圈之環形頂面41加工開設至少二長形之開孔43，較佳者，該二開孔43分別開設於該二凹槽42之底面421，且各該開孔43長度小於各該底面421，隨後，利用鉗具或專用夾取機具自該二開孔43左、右兩側，取出該內模2與該氣袋3，使該內模2及該氣袋3與該碳纖維輪圈4分離。其中，本發明中之內模2係撓性材質而具備可彎折、彈性變形特性，但其仍具有一定的原始外型，自然亦較氣袋3難以取出，為順利使內模2自輪圈中取出，本發明特別於碳纖維輪圈4之環形頂面41開設至少二開孔43，開孔43較佳形狀為長形(長方形或矩形)，而長形之二開孔尺寸會依輪圈之寬、窄或高度而增加或縮減。輪圈環形頂面之開孔特別成形為長形，再配合拆卸成二個以上(較佳者為四個)之內模2，方能順利將輪圈內之內模2自該二開孔43處分別夾出。

於該修整中，係另取碳纖維複合材之片體5蓋合於該二開孔43並黏合於該碳纖維輪圈4，該片體5為對應碳纖維輪圈4環形頂面41之弧形片體。該弧形之片體5較佳者，黏合於該二凹槽之底面421，又較佳者，可令該片體5之厚度與凹槽42之深度相同，使黏合後之片體5與環形頂面41平齊，其中之黏合，係指令片體5與碳纖維輪圈4相互固定，其固定方式可利用膠體進行黏合，或亦可利用熱熔方式，令片體5與碳纖維輪圈4表面局部熔化而可結合固定，此外，於修整步驟中，亦可對碳纖維輪圈4整體進一步進行研磨、上漆(金油)其他表面修飾加工流程，使碳纖維輪圈4可具有較佳的表面質感。

本實施例中所提供之碳纖維輪圈4係供組裝管形輪胎使用而不具有扣唇，然而，於本發明其他可能的實施例中，亦可改變該外模1或該模穴的形狀，而使該碳纖維輪圈成形出扣唇。

藉此，本發明於生產自行車輪圈時，係利用對應輪圈外形之內模為媒介，以利氣袋膨脹過程係迫使內模均勻之朝外擴撐，而非傳統氣袋充氣會朝輪圈兩側過度擠壓模式，自然可令本發明製成之碳纖維輪圈整體厚度均勻，品質穩定並具有較高的結構強度。

再者，本發明於進行碳纖維複合材的排疊時，該內模即提供對應輪圈之既定外形，加上可撓性之內模較傳統之氣袋略硬，故可提供碳纖維複合材(布)精確且均勻的疊貼於內模表面優點，更明確地說，具可撓性之內模，可提供碳纖維複合材疊貼同時進行定位，故可大幅提高碳纖維複合材疊貼作業速度提高整體生產效率。

此外，本發明於充氣時不需將氣袋分段充氣，即可獲得品質穩定的碳纖維輪圈，可進一步提高生產效率；總結上述特點，本發明實為具有進步之功效，符合本國專利法規定之專利要件，爰依法提起專利申請，鑑請　鈞局早日核予專利，實感德便。

1．．．外模

11．．．第一外模

111．．．環形凹槽

12．．．第二外模

131．．．弧形塊體

14．．．凸塊

15．．．定位孔

2．．．內模

201．．．透孔

21、21’．．．管體

211．．．接合段

3．．．氣袋

4．．．碳纖維輪圈

41．．．環形頂面

42．．．凹槽

421．．．底面

43．．．開孔

5．．．片體

圖1為本發明所使用模具之立體圖。

圖2為本發明所使用模具之立體分解圖。

圖3為圖1之A-A剖面圖。

圖4為圖3之局部放大圖。

圖5為本發明所生產碳纖維輪圈之立體圖。

圖6為圖5之B-B剖面圖。

圖7為本發明所生產碳纖維輪圈之剖面圖。

11．．．第一外模

111．．．環形凹槽

12．．．第二外模

131．．．弧形塊體

14．．．凸塊

15．．．定位孔

2．．．內模

21、21’．．．管體

211．．．接合段

Claims (5)

1. 一種自行車輪圈之製造方法，包含下列步驟：前置準備：取備一外模、一內模、一氣袋及碳纖維複合材，其中該外模至少包含一第一外模與一第二外模，該第一外模與該第二外模供相互靠合，於該外模中形成有一環形之模穴，該內模為內部中央具透孔之撓性材質，該內模包含至少二弧形之管體，該些管體接合為環形，使該內模中央透孔圍構出一環形之氣室，該氣袋供容置於該氣室；輪框排疊：將該氣袋逐一穿入該些管體之透孔，並將該些管體接合為環形，使該氣袋容置於該氣室中，隨後將碳纖維複合材疊貼於該內模外表面，並將內部穿設有氣袋外表面疊貼有碳纖維複合材之內模置於模穴；合模：將該外模靠合關閉，其中該氣袋部份則延伸至該外模外部與充氣管件相結合；成形：於該外模加壓加熱並於該氣袋中充氣，膨脹之氣袋則會使內模彈性擴撐，令疊貼於內模外表面之碳纖維複合材受到溫度及壓力作用而壓合定型為中空的碳纖維輪圈，其中該碳纖維輪圈具有一遠離其中心的環形頂面；分離外模：開啟該外模，取出該碳纖維輪圈，使該碳纖維輪圈與該外模分離；拆卸內模：於碳纖維輪圈之環形頂面加工開設至少二長形開孔，並自該二開孔取出該內模與該氣袋，使該內模及該氣袋與 該碳纖維輪圈分離；修整：另取碳纖維複合材之片體將二開孔蓋合，而形成一完整碳纖維輪圈者。
2. 如請求項1所述自行車輪圈之製造方法，其中該內模之材質為發泡之聚胺酯。
3. 如請求項1所述自行車輪圈之製造方法，其中該外模向該模穴凸出形成有二凸塊，使該成形步驟中產生的碳纖維輪圈形成有二凹槽，該二凹槽位於該環形頂面，各該凹槽具有一底面，該二開孔分別開設於該二凹槽之底面，各該底面大於各該開孔，該修整步驟中之碳纖維複合材黏合於該二底面。
4. 如請求項3所述自行車輪圈之製造方法，其中該修整步驟所另取片體之厚度與各該凹槽之深度相同。
5. 一種自行車輪圈，包含一碳纖維輪圈，該碳纖維輪圈係如請求項1至4中任一項所述自行車輪圈之製造方法所製得之碳纖維輪圈。