TWI530388B - 複合材輪圈之模具、使用該模具之複合材輪圈之製造方法以及使用該製造方法所製造之複合材輪圈 - Google Patents

Description

複合材輪圈之模具、使用該模具之複合材輪圈之製造方法以及使用該製造方法所製造之複合材輪圈

本發明係有關於一種複合材輪圈之模具、複合材輪圈之製造方法以及複合材輪圈。

自行車之具有胎唇之輪胎通常須結合至具有框唇之輪圈，藉由胎唇與框唇之彼此扣合，使輪胎與輪圈確實結合。

一般而言，複合材輪圈之製造通常以一外模具與一模心彼此配合，複合材被排疊於外模具內表面，使複合材被外模具與模心夾合，再經成型程序製成複合材輪圈，而具有框唇之輪圈因框唇朝內彎折延伸，若使用單純之單塊模心製造，模心將受框唇之阻礙而無法被取出，因此，習知之具有框唇之輪圈通常使用三件式之模心，如台灣專利M358068、美國專利7,651,654、美國專利7,258,402、美國公開2012/0006470以及美國公開2010/0013119中所揭者，該三件式之模心包含一主模體與二側模體，該二側模體之輪廓相對應於欲成型之輪圈之兩側壁以及其框唇，製造時，係先將該二側模體分別置入複合材中而分置於兩側緊貼，再將主模體塞入於該二側模體之間，使複合材充分地被外模具與模心夾合，而成型完成後，須先 將主模體取出後，才能將該二側模體依序分別自輪圈中取出。

然而，上述之模具與輪圈製造方法有諸多缺點：首先，三件 式之模心操作不易，尤其脫模取出模心時相當麻煩，更耗費工時；再者，由於模心為三件式，主模體與該二側模體之間必然會產生縫隙與段差，而易導致成型之輪圈表面易具有段差而不平整，不僅影響外觀，更可能影響結構強度；此外，由於模心由三部件組合而成，組合之總尺寸當然受三部件之結合緊密度而影響，甚至，相較於一體之模心，三件式之模心之尺寸受到三部件之影響，而大大增加了誤差的機會，並且，若將主模體較為緊密地塞入該二側模體之間，脫模將相對困難，反之，若主模體與該二側模體之間抵頂較不緊密，雖脫模較易，但卻大大地影響了尺寸精度與輪圈表面平滑度。

本發明之主要目的在於提供一種複合材輪圈之模具、複合材輪圈之製造方法以及複合材輪圈，能提高成品品質，更能將模心回收再製，節省成本並能再製為不同規格之模心。

為達成上述目的，本發明提供一種複合材輪圈之模具，用以 製造一複合材輪圈，其中該複合材輪圈具有一底面與分別設於該底面相對兩側之兩側邊，各該側邊遠離該底面之一端朝另一側邊突出有一肋狀之框唇，該模具包含一外模及一實心之模心，該外模包含彼此相對應之二模體，該二模體之間形成一容置空間；該模心之成份係包含水溶性樹脂，該模心於其一寬度方向上之相對兩側面分別形成一凹入之凹溝，該二凹溝之輪廓與該複合材輪圈之框唇相對應；其中，當該模心被置於該外模之容置空間 中時，該模心與該外模之間形成一縫隙可供成型該複合材輪圈。

本發明更提供一種使用上述模具之複合材輪圈之製造方法，包含以下步驟：I.排疊複合材：將一複合材排疊貼附於該外模之其中一模體內部；II.置入模心：將該模具之模心置於該複合材上而使該複合材被該模體與該模心所夾；III.合模：將該外模之兩模體彼此閉合，使該複合材與該模心被封閉於該容置空間中；IV.成型：對該外模加熱加壓而使該複合材於該模心與該外模之間的縫隙成型為一複合材輪圈，其中該複合材輪圈具有一底面與分別設於該底面相對兩側之兩側邊而概呈U字形，各該側邊遠離該底面之一端朝另一側邊突出有一肋狀之框唇；V.脫模：移除該外模，並以水將該模心溶化使之流出。

藉上述方法，本發明能提供一種複合材輪圈，具有一底面與分別設於該底面相對兩側之兩側邊而概呈U字形，各該側邊遠離該底面之一端朝另一側邊突出有一肋狀之框唇。

藉此，本發明所提供之模心能被回收與再製，較為環保更能再製為不同規格之模心，且所製成之複合材輪圈內輪廓不會有段差產生而具有平滑的輪廓，尺寸精度亦較高。

11、12、11'、12'‧‧‧模體

2、2'‧‧‧模心

21‧‧‧凹溝

3‧‧‧複合材

4‧‧‧複合材輪圈

41‧‧‧框唇

圖1係本發明之複合材輪圈之模具之立體示意圖。

圖2係本發明之複合材輪圈之製造方法之示意圖。

圖3至6係本發明之複合材輪圈之製造方法之步驟示意圖。

圖7係本發明之複合材輪圈之部分立體圖。

圖8係本發明另一實施例之示意圖。

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，本發明提供一種複合材輪圈之模具，用以製造一如圖7所示之複合材輪圈4，其中該複合材輪圈4具有一底面與分別設於該底面相對兩側之側邊而概呈U字形，各該側邊遠離該底面之一端朝另一側邊突出有一肋狀之框唇41，該模具包含一外模與一實心之模心2。

該外模包含彼此相對應之二模體11、12，該二模體11、12之間形成一容置空間，該模心2之成份包含水溶性樹脂，該模心2並於其一寬度方向上之相對兩側面分別形成一凹入之凹溝21，該二凹溝21之輪廓與該複合材輪圈之框唇相對應，其中，當該模心2被置於該外模之容置空間中時，該模心2與該外模之間形成一縫隙可供成型該複合材輪圈。於本發明之主要實施例中，該模心2之成份更包含砂，以加強該模心2之結構強度，實務上，該模心2係藉由將水溶性樹脂與砂充分混合均勻並另以成型模具成型而成。此外，於本發明主要實施例中，該二模體11、12係分別位於內圈與外圈並以徑向方向彼此對應，如圖2所示，然而，該二模體11'、12'亦可分別位於徑向上的兩側而以軸向方向彼此對應，如圖8所示。

請參考圖1至圖7，本發明更提供一種複合材輪圈之製造方法，係使用上述之複合材輪圈之模具，該製造方法包含以下步驟：

I.排疊複合材：將一複合材3排疊貼附於該外模之其中一模體11內部，更明確地說，係將該複合材3沿該模體11之內部輪廓貼附排疊，如圖3所示，於本發明之主要實施例中，該複合材為碳纖維布。

II.置入模心：將該模具之模心2置於該複合材3使該複合材3被該模體與該模心2所夾，如圖3所示，其中，該模心2之外輪廓相對應於該模體之內輪廓而使其之間產生一預定尺寸之縫隙以容納並夾置該複合材3。

III.合模：將該外模之兩模體11、12彼此閉合，使該複合材3與該模心2被封閉於該容置空間中，如圖4所示，其中該外模之另一模體12之內輪廓亦相對應於該模心2之外輪廓，藉此，兩模體11、12可共同將該模心2與該複合材3夾合並定位。

IV.成型：對該外模、該模心2及該複合材3加熱加壓而使該複合材3於該模心2與該外模之間的縫隙成型為一如圖7所示之複合材輪圈4，其中該複合材輪圈4具有一底面與分別設於該底面相對兩側之兩側邊而概呈U字形，各該側邊遠離該底面之一端朝另一側邊突出有一肋狀之框唇41，該框唇41能供一輪胎以其一胎唇扣合而完成輪胎之定位。

V.脫模：移除該外模之該二模體11、12，如圖5所示，並以水或水溶液將該模心2溶化使之流出，如圖6所示，該複合材輪圈便能選擇性地繼續進行其他加工程序。而溶解於水中而流出之模心2'能很輕易地被過濾分離為砂與水溶性樹脂溶液，並能進一步再製為固體實心之模心， 以供進行新的輪圈製造程序。

藉由上述方法，由於免除了三件式之模心，本發明所製成之複合材輪圈能具有極為平滑之表面，避免三件式模心之交界處具有落差而造成輪圈成品表面有高低落差而不平滑，亦避免影響結構強度；再者，本發明之模心能供回收並再製，再製時亦可利用不同大小之成型模具成型為不同大小或規格之模心，以供製造不同內輪廓之輪圈，節省成本而較為環保；更重要的是，由於習知之三件式模心包含三種部件，其組合後之總尺寸受到三部件之影響而容易有較大的誤差，三部件之間的組合緊密度亦影響了尺寸的精度，反觀本發明所提供之模心，能使所成型之複合材輪圈內輪廓平滑無段差，更具有較佳的尺寸精度，實具進步之效。

11、12‧‧‧模體

2‧‧‧模心

3‧‧‧複合材

21‧‧‧凹溝

Claims (7)

1. 一種複合材輪圈之模具，用以製造一複合材輪圈，其中該複合材輪圈具有一底面與分別設於該底面相對兩側之兩側邊，各該側邊遠離該底面之一端朝另一側邊突出有一肋狀之框唇，該模具包含：一外模，包含彼此相對應之二模體，該二模體之間形成一容置空間一實心之模心，該模心之成份係包含水溶性樹脂，該模心於其一寬度方向上之相對兩側面分別形成一凹入之凹溝，該二凹溝之輪廓與該複合材輪圈之框唇相對應；其中，當該模心被置於該外模之容置空間中時，該模心與該外模之間形成一縫隙可供成型該複合材輪圈。
2. 如請求項1之複合材輪圈之模具，其中該模心之成份更包含砂。
3. 如請求項2之複合材輪圈之模具，其中該模心係藉由將水溶性樹脂與砂充分混合並另以成型模具成型而成。
4. 一種複合材輪圈之製造方法，係使用如請求項1至3中任一項之複合材輪圈之模具，該複合材輪圈之製造方法包含以下步驟：I.排疊複合材：將一複合材排疊貼附於該外模之其中一模體內部；II.置入模心：將該模具之模心置於該複合材上而使該複合材被該模體與該模心所夾；III.合模：將該外模之兩模體彼此閉合，使該複合材與該模心被封閉於該容置空間中；IV.成型：對該外模加熱加壓而使該複合材於該模心與該外模之間的縫隙成型為一複合材輪圈，其中該複合材輪圈具有一底面與分別設於該底 面相對兩側之兩側邊而概呈U字形，各該側邊遠離該底面之一端朝另一側邊突出有一肋狀之框唇；V.脫模：移除該外模，並以水將該模心溶化使之流出。
5. 如請求項4所述之複合材輪圈之製造方法，其中該複合材為碳纖維布。
6. 一種以如請求項4所述之複合材輪圈之製造方法所製造之複合材輪圈，具有一底面與分別設於該底面相對兩側之兩側邊而概呈U字形，各該側邊遠離該底面之一端朝另一側邊突出有一肋狀之框唇。
7. 一種以如請求項5所述之複合材輪圈之製造方法所製造之複合材輪圈，具有一底面與分別設於該底面相對兩側之兩側邊而概呈U字形，各該側邊遠離該底面之一端朝另一側邊突出有一肋狀之框唇。