TWI607893B - 包括鋁製成的結構體和複合材料製成的結構體的自行車構件和用於製造這種構件的方法 - Google Patents

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Description

包括鋁製成的結構體和複合材料製成的結構體的自行車構件和用於製造這種構件的方法
本發明涉及包括鋁製成的結構體和複合材料製成的結構體的自行車構件，其中複合材料製成的結構體與鋁製成的結構體的表面部分結合。
在整個本發明說明書中和在之後的申請專利範圍中，表述「鋁製成的結構體」用於表示由任何鋁合金製成的結構體。
在整個本發明說明書中和在之後的申請專利範圍中，表述「複合材料製成的結構體」用於表示如下的結構體，其包含引入至聚合物材料基質中的結構纖維，例如引入至熱塑性或熱固性聚合物樹脂中的碳纖維或玻璃纖維。
本發明還涉及用於製造前述自行車構件的方法。
在說明書的剩餘部分，為了簡化的目的，參照兩種根據本發明自行車構件的特定的、非限制的的情況：右曲柄 臂組件和自行車輪圈。
在右曲柄臂元件的情況下，該鋁製成的結構體是銷，並且該複合材料製成的結構體是右曲柄臂。更具體地，該銷是自行車下托架組件的軸或半軸。軸分別與右曲柄臂和與左曲柄臂結合在它的相對兩端，而半軸分別與右曲柄臂和與另外的半軸的端部結合在它的相對兩端，該另外的半軸與左曲柄臂結合在其相對兩端。
在自行車輪圈的情況下，該鋁製成的結構體是徑向外環，並且該複合材料製成的結構體是徑向內環。前述的兩個環形成自行車輪圈，其上安裝輪胎(通常在徑向外環上)和輻條(通常在徑向內環上)。
包括由兩種不同材料(通常是鋁和引入至聚合物材料基質中的碳纖維)製成的結構體的自行車構件滿足市場對於自行車、尤其是比賽用自行車的如下需求：實現越來越輕的構件，同時具有令人滿意的機械強度和可靠性。這藉由在其中需要確保高機械性能(如曲柄臂元件的銷的情況下)及/或專門的機械性能(如自行車輪圈的徑向外環的情況，其中通常製造了輪圈的刹車軌)的位置使用鋁，並且在剩餘部分使用複合材料而獲得，從而使自行車構件盡可能輕。
本領域已知，需要使鋁製成的結構體表面進行氧化處理，從而保護這樣的結構體不被腐蝕。
例如，在自行車輪圈的情況下，環形元件必須經受用於安裝輪胎的液體和可能的輪胎密封劑產品的腐蝕作用。 類似地，在右曲柄臂元件的情況下，銷必須經受水、泥等以及用於潤滑下托架元件的產品的腐蝕作用。
本領域還已知，需要鋁製成的結構體進行表面的基礎處理(preparation treatment)，以藉由粘合與複合材料製成的結構體結合。
例如，在自行車輪圈的情況下，適合的粘合物質必須施加在鋁製成的徑向外環上，該粘合物質適合於確保與複合材料製成的徑向內環隨時間的固定和穩定粘合。類似地，在右曲柄臂元件的情況下，合適的粘合物質必須施加在鋁製成的銷上，該粘合物質適合於確保與複合材料製成的右曲柄臂隨時間的固定和穩定粘合。
申請人已經發現，可以藉由使鋁製成的結構體進行氧化表面處理，隨後執行氧化物固定，以在防腐蝕方面實現優異的結果。
這樣的處理可以例如是以下處理之一：1.用硫酸進行陽極氧化(SAA)；2.用鉻酸進行陽極氧化(CAA)，其中氧化物厚度大於或等於8μm；3.電漿電解氧化(PEO)。
之後的固定可以例如是使用醋酸鎳的固定，或使用H2O的熱固定或其它冷固定體系。
申請人還發現，可以藉由使鋁製成的結構體進行去氧表面處理以在粘合方面實現優異的結果。
這樣的處理可以例如是使用磺基鉻混合物( sulphochromic mixture)的酸侵蝕(FPL)，較佳向其增加使用鉻酸進行陽極氧化(CAA)，厚度小於或等於4μm，更佳使用磷酸的陽極氧化(PAA)。
然而，申請人已經觀察到，氧化表面處理在很多情況下與前述的去氧表面處理不相容。例如，在經受用硫酸進行陽極氧化的表面上進行前述去氧表面處理之一，導致由此得到的保護性表面氧化物(下文也稱為陽極氧化)的劣化。 反之亦然，在經受過前述去氧表面處理之一的表面上進行使用硫酸的陽極氧化處理，在膠合可靠性和強度方面損害了表面的粘合性能。
因此在前述的去氧表面處理之外，不能進行使用硫酸的陽極氧化處理，並且反之亦然，在相同的自行車構件上，在防腐蝕和粘合性能喪失方面不具有各自的優點。
申請人已經觀察到，由於前述的不相容性，使用硫酸的陽極氧化處理通常與噴砂處理相結合或者與使用溶劑或特定水溶液的洗滌處理相結合。然而，根據申請人的發現，這種最後的處理不允許經過處理的表面在粘合方面提供最優特性。
形成本發明基礎的技術問題是，在包括鋁製成的結構體和複合材料製成的結構體的自行車構件中，在防腐蝕方面和在鋁製成的結構體和複合材料製成的結構體之間的粘合方面都獲得最優特性。
申請人已經觀察到，與複合材料結構體的粘合發生 在鋁製成的結構體的非常有限的部分，並且為了在粘合方面獲得優異結果，對這樣的結構體部分限定粘合基礎處理(gluing preparation treatment)是足夠的。申請人還觀察到，如果前述的結構體部分未進行特定的防腐蝕處理，或者如果在此類結構體部分上提供的保護表面氧化物由於之前的防腐蝕處理而劣化或被移除，則可以獲得在防腐蝕方面的優異效果。
因此，申請人已經發現，藉由使自行車構件的鋁製成的結構體既進行氧化表面處理又進行去氧表面處理而解決上面概括出的技術問題，注意僅在鋁製成的結構體用於與複合材料製成的結構體結合的部分上進行去氧表面處理，在鋁製成的結構體上的剩餘部分上進行氧化表面處理，或在鋁製成的整個結構體上進行氧化表面處理，其條件是在該去氧處理之前進行這樣的處理。
因此，本發明在其第一態樣中涉及如下的自行車構件，其包括：ii.由鋁製成的第一結構體；iii.由複合材料製成的第二結構體；其中該第二結構體與該第一結構體的第一表面部分結合；其中該第一表面部分進行了去氧表面處理；其中在該第一表面部分的至少一部分上隨後施加了粘合物質，用於將該第一結構體粘合至該第二結構體；其中該第一結構體的第二表面部分已經進行了氧化 表面處理，隨後執行氧化物固定。
本發明在其第二態樣中涉及用於製造如下自行車構件的方法，該構件包括鋁製成的第一結構體和複合材料製成的第二結構體，該方法包括如下步驟：iv.在該第一結構體的第一表面部分上進行去氧表面處理；v.在經過該處理的該第一表面部分的至少一部分上施加粘合物質；vi.在該第一表面部分的該至少一部分上使該第二結構體與該第一結構體結合；該方法還包括如下的步驟：在該第一結構體的至少一個第二表面部分上進行氧化表面處理隨後執行氧化物固定。
在前述態樣之一中，本發明可包含以下較佳特徵中的一或多個。
較佳地，該去氧表面處理是使用磺基鉻混合物的酸侵蝕處理(FPL)。
較佳地，還進行使用鉻酸的陽極氧化(CAA)，其中氧化物厚度小於或等於4μm，或更佳地還進行使用磷酸的陽極氧化(PAA)。
較佳地，進行使用鉻酸的陽極氧化，直至氧化物厚度達到小於或等於3μm，更佳地達到小於或等於2μm。
較佳地，該氧化表面處理是使用硫酸的陽極氧化處理(SAA)。
較佳地，該第一結構體和該第二結構體之間的粘合 使得在水中沉浸1500小時後，抗剪應力的下降小於或等於20MPa，較佳地小於或等於18MPa，更佳地小於或等於10MPa，甚至更佳地小於或等於5MPa。
有利地，本發明中該粘合的抗剪應力的下降小於使用不同於上述去氧處理的處理所獲得的值，不同於上述去氧處理的處理例如是用噴砂處理或用溶劑清洗處理。
較佳地，該第一結構體和該第二結構體之間的粘合確保初始抗剪應力大於35MPa，較佳地大於40MPa，更佳地等於約45MPa。
有利地，在本發明中，該粘合的初始抗剪應力比使用不同於上文該去氧處理的粘合表面前處理所獲得的值大得多，該前處理例如是前述的噴砂處理或用溶劑清洗處理。
在本發明的第一較佳實施方式中，該第一結構體是右曲柄臂元件的銷，並且該第二結構體是該右曲柄臂元件的右曲柄臂。
較佳地，在這個第一實施方式中，該第一表面部分包括用於將銷螺擰至右曲柄臂中的螺紋。
在本發明的第二較佳實施方式中，該第一結構體是自行車輪圈的徑向外環，並且該第二結構體是該自行車輪圈的徑向內環。
較佳地，在這個第二實施方式中，該第一結構體包括底面(base surface)和相對側表面，其中該第一表面部分被限定在該底面和在該相對側表面之每一者的徑向內圓周部分處。
較佳地，該輪圈各自的刹車軌限定在該相對側表面之每一者的徑向外圓周部分處。
有利地，由於前述刹車軌被限定在鋁製成的結構體上的事實，可實現特別有效的制動。
較佳地，在施加該粘合物質之前，在該第一表面部分上施加防腐蝕塗料。
較佳地，在進行任何該前述的去氧處理之前，進行該氧化表面處理。
從可操作的角度看，這種操作方式是有利的。
較佳地，在進行該去氧表面處理之前，用第一保護元件覆蓋該第二表面部分。
有利地，以這種方式，防止第二表面部分與用於進行該去氧表面處理的物質接觸。
較佳地，用於輪胎的座被限定在該相對側表面之間的該徑向外環處。
較佳地，在前述的本發明的第二較佳實施方式中，為了覆蓋前述的第二表面部分，實施以下操作：a)將填充元件插入至該座中；b)在該填充元件上並且在該徑向外環的徑向外圓周部分上施加可移除保護膜。
較佳地，該保護膜是液體聚合物塗料，其然後被乾燥。例如，這樣的塗料是在具有約45%二甲苯的溶液中的聚合物，它的粘性是大約50泊並且密度是大約1,026g/cm3。特別地，可使用Turco Italiana(義大利多爾各)公司銷售的名為 「遮罩酸」(Mask Acid)的塗料。
較佳地，藉由將徑向外環部分沉浸在含有液體聚合物塗料的槽中，施加保護膜。特別地，僅將徑向外環的徑向外部浸入槽中。藉由旋轉徑向外環，沿所有前述徑向外圓周部分施加該液體聚合物塗料。
較佳地，該徑向外環包括用於充氣閥的孔。
較佳地，在將該填充元件插入用於輪胎的座中之前，用第一遮罩(mask)覆蓋該孔。
有利地，這樣的第一遮罩防止在之後去氧表面處理中使用的物質進入用於輪胎的座的內部。
較佳地，該徑向外環包括用於電接觸的區域。
較佳地，在進行該氧化表面處理之前，用第二遮罩覆蓋該區域。
有利地，這樣的第二遮罩防止在用於電接觸的區域上形成保護性表面氧化物(藉由氧化表面處理產生)，該保護性表面氧化物將阻止最優的電接觸。
較佳地，在施加該保護膜之前，移除該第二遮罩。
有利地，以這種方式，沿該輪圈的徑向外環的整個徑向外圓周部分均勻鋪設該保護膜。
較佳地，在前述的本發明的第二較佳實施方式中，在該第一表面部分和第二表面部分上進行該氧化表面處理，以在該輪圈的整個徑向外環上形成陽極氧化物。此後，在進行該去氧表面處理以前，從該第一表面部分至少部分移除該陽極氧化物。
較佳地，在前述的本發明的第一較佳實施方式中，該銷是空心的，並且在進行該去氧表面處理之前，該空心銷的相對端面是封閉的。這是為了防止在去氧表面處理中使用的物質進入該銷的空腔內部並且侵蝕在之前氧化表面處理中形成的陽極氧化物。
較佳地，在該第一結構體的該第二表面部分上進行氧化表面處理之前，用第二保護元件覆蓋該第一表面部分。
有利地，以這種方式，防止該第一表面部分與在氧化表面處理中使用的物質相接觸。
10‧‧‧輪圈
12‧‧‧自行車車輪
14‧‧‧輪胎
15‧‧‧充氣閥
16‧‧‧輪轂
18‧‧‧輻條
18a‧‧‧徑向外端
20‧‧‧座
22‧‧‧徑向外環
22a‧‧‧底面
22b‧‧‧相對側表面
22c‧‧‧中間表面
22d‧‧‧軸向內側上端
22e‧‧‧徑向內周部分
22f‧‧‧向外圓周部分
23a‧‧‧表面部分
23b‧‧‧表面部分
24‧‧‧結構體
26a‧‧‧遮罩
26b‧‧‧遮罩
28‧‧‧填充元件
28a‧‧‧周向凹槽
30‧‧‧保護膜
32‧‧‧槽
110‧‧‧右曲柄臂元件
112‧‧‧多個齒輪輪周
220‧‧‧銷
240‧‧‧右曲柄臂
134a‧‧‧內螺紋
134‧‧‧保護元件
134c‧‧‧O型環
124‧‧‧保護元件
122b‧‧‧端部
230a‧‧‧表面部分
230b‧‧‧第二表面部分
220‧‧‧第一結構體
122a‧‧‧端部
123a‧‧‧螺紋
123b‧‧‧溝槽表面
123c‧‧‧環形鄰接表面
230a‧‧‧第一表面部分
134‧‧‧第二保護元件
130a‧‧‧構件
130b‧‧‧構件
130c‧‧‧一端
130d‧‧‧O型環
130e‧‧‧固定元件
130f‧‧‧O型環
136‧‧‧蓋
136a‧‧‧一端
300‧‧‧第一保護元件
參照附圖，根據用於示例目的而非限制目的而提供的本發明較佳實施方式的如下詳細描述，本發明另外的特點和優點將變得更清楚。在該等圖中：a)圖1a示意性顯示了自行車車輪的透視圖，其包括根據本發明的自行車輪圈；b)圖1b示意性顯示了圖1a自行車車輪的細節的放大透視圖；c)圖1c示意性顯示了不帶有輪胎的前述自行車輪圈的部分的放大徑向截面視圖；d)圖2示意性顯示了在其製造步驟中圖1a自行車輪圈的徑向外環的透視圖；e)圖3示意性顯示了在圖2步驟之後的製造步驟中前述徑向外環的透視圖；f)圖4示意性顯示了在圖3步驟之後的製造步驟中前述 徑向外環的細節的放大透視圖；g)圖5示意性顯示了在圖4步驟之後的製造步驟中前述徑向外環的透視圖；h)圖6示意性顯示了在圖5製造步驟中前述徑向外環的放大徑向截面視圖；i)圖7示意性顯示了在圖5步驟之後的製造步驟中前述徑向外環的透視圖；j)圖8示意性顯示了根據本發明的右曲柄臂元件的透視圖；k)圖9示意性顯示了在其製造步驟中圖8右曲柄臂組件的銷的透視圖；l)圖10示意性顯示了在圖9步驟之後的製造步驟中前述銷的透視圖，在該銷上安裝有保護元件；m)圖11示意性顯示了圖10保護元件的放大透視圖；n)圖12示意性顯示了圖10步驟之後保護元件中的前述銷的透視圖；o)圖13-18示意性顯示了圖12步驟之後的製造步驟中前述銷的透視圖；p)圖19顯示了如下的圖形，其中在粘合到複合材料製成的結構體前，對於鋁製成的結構體所進行處理的不同類型，抗剪應力作為水中沉浸時間的函數。
首先參照圖1a、1b、1c和2-7，圖示自行車輪圈(和它的部件)，整體上用10表示，其構成根據本發明的自行車構 件的第一實施方式。
圖1a和1b示出包括輪圈10的自行車車輪12，其上安裝了輪胎14。輪圈10經由輻條18連接至輪轂16，元件符號18僅僅關聯到前述輻條中的一些。
輪圈10包括由鋁製成的徑向外環22和複合材料製成的徑向內環24形成的環狀結構。
特別地，輪胎14安裝在徑向外環22的徑向外部中限定的座20中。輻條18具有容納於在徑向內環24徑向內部中所形成相應座(未示出)中的徑向外端18a。
對徑向外環22和徑向內環24進行打孔以插入輪胎14的充氣閥15。特別地，充氣閥15容納於徑向外環22的座20中形成的孔(未示出)中。
徑向內環24與徑向外環22的表面部分23a結合。徑向外環22的剩餘表面部分被標示為23b。
如同圖1c中所示，徑向外環22包括底面22a和相對側表面22b。
藉由底面22a以及也藉由中間表面22c連接側表面22b，其設置在相對於底面22a的徑向外部位置處。
中間表面22c限定了座20的底部。操作中，輪胎14藉由側表面22b的軸向內側上端22d而保持在座20中。
表面部分23a被限定在底面22a和相對側表面22b之每一者的徑向內周部分22e處。
輪圈10各自的刹車軌被限定在相對側表面22b之每一者的徑向外圓周部分22f處。
為了實現期望的防腐蝕特徵，對徑向外環22的表面部分23b進行氧化表面處理，較佳使用硫酸的陽極氧化處理(SAA)，用表面氧化物固定、例如用醋酸鎳固定來完成該處理。
作為使用硫酸的陽極氧化(SAA)的可選方法，可以進行使用鉻酸的陽極氧化(CAA)，其中氧化物厚度大於或等於8μm，較佳包含在8μm和20μm之間，或者電漿電解氧化(PEO)。
為了實現對徑向內環24的優異粘合，對徑向外環22的表面部分23a進行去氧表面處理。
較佳地，這樣的處理是使用磺基鉻混合物的酸侵蝕(FPL)。
較佳地，除了使用磺基鉻混合物的酸侵蝕(FPL)之外，進行使用鉻酸的陽極氧化(CAA)，其中氧化物厚度小於或等於4μm，較佳小於或等於3μm，更佳小於或等於2μm。
更佳地，除了使用磺基鉻混合物的酸侵蝕(FPL)之外，進行使用磷酸的陽極氧化(PAA)。
作為磺基鉻混合物的替代方式，可以使用鹼性溶液或具有硫酸鐵的溶液。
然後，將防腐蝕塗料施加在表面部分23a上。例如，可以使用氰特工業公司(Cytec Industries Inc.)銷售的名稱為「BR® 127」的底漆。
之後，將適合的粘合物質施加在徑向外環22用於與徑向內環24結合的表面部分23a的部分上。
由於表面部分23a已經準備好與前述去氧表面處理之一粘合的事實，相對於使用不同類型的粘合前處理例如噴砂或溶劑清洗而獲得的那些粘合，徑向外環22和徑向內環24之間的粘合具有更好的抗剪應力的特點。
圖19圖示如下的圖形，其中在粘合到複合材料製成的第二結構體前，對於鋁製成的第一結構體所進行處理的不同類型，抗剪應力R作為水中沉浸時間T的函數。
特別地，圖示A、B、C、D和E五個曲線，其分別對應於下面的處理：A=使用磺基鉻混合物的酸侵蝕和使用磷酸的陽極氧化(FPL+PAA)；B=使用磺基鉻混合物的酸侵蝕和使用鉻酸的陽極氧化(FPL+CAA)，具有小於或等於4μm的氧化物厚度；C=使用磺基鉻混合物(FPL)的酸侵蝕；D=噴砂；E=溶劑清洗。
應當指出，曲線A、B和C開始自約45MPa的初始抗剪應力值R，其比曲線D和E的大得多。
曲線A、B、和C具有遞減級數以使得在水中沉浸1500小時後，曲線A有約5MPa的抗剪應力R下降，對於曲線B該數值為10MPa，而對於曲線C該數值為18MPa。這樣的下降比曲線D和E的小得多，由此證明瞭本發明去氧表面處理相對於其它類型的更好效果。
從操作角度，用於製造輪圈10的方法包括圖2-7中示 出的以下步驟。這些圖特別是顯示了對徑向外環22進行的處理步驟。
首先對徑向外環22進行拋丸除鏽/噴砂。為此目的，將徑向外環22不帶有任何保護地插入拋丸機/噴砂機中。拋丸除鏽/噴砂循環持續約4分鐘。較佳地，使用稱為「Graninox Pometon Cr/Ni 20」的不銹鋼砂。
如圖2所示，在用於充氣閥15的孔處將遮罩26a施加在由此獲得的徑向外環22上。這樣的遮罩26a特別是施加在座20的中間表面22c的徑向外壁上，從而覆蓋前述孔。
並且，基本上在用於充氣閥15的孔的位置處，將遮罩26b施加在徑向外環22的兩側表面22b之一的軸向外壁的部分上。這樣的區域用於與電接觸協調。
較佳地，藉由用刷子施加液體聚合物塗料獲得遮罩26a和26b。特別地，可以使用上文描述的稱為「遮罩酸」的塗料。可在空氣中乾燥這樣的塗料，或用熱空氣加速乾燥。
對由此製備的徑向外環22進行使用硫酸的陽極氧化處理(也稱為黑色硫酸陽極氧化(black sulphuric anodising))，較佳在98℃在醋酸鎳水溶液中固定。在徑向外環22的整個表面上(不包括遮罩26a和26b保護的面積)形成的陽極氧化物層的厚度通常包含在8μm和20μm之間。
然後，將填充元件28插入座20中，如圖4中所示例的。較佳地，填充元件28為彈性材料、例如含氟彈性材料的帶，其具有基本上為矩形的截面。這樣的帶具有對應於座20的周向延伸的長度，從而藉由首尾接合帶的兩端以環的形式封 閉該帶。較佳地，這樣的填充元件28具有周向凹槽28a，當填充元件28設置在座20中時，周向凹槽28a設置在徑向外側。
將彈性材料的帶切成一定尺寸並手工插入座20中。帶的兩端相匹配。藉由用刷子施加液體聚合物塗料(特別是「遮罩酸」塗料)而密封兩端的首尾接合。
然後，如圖5中所示，將可移除的保護膜30施加在之前已經處理的徑向外環22的徑向外圓周部分。這樣的可移除保護膜30保護徑向外環22的表面部分不受之後去氧表面處理中所使用物質的影響。因此，徑向外環22的前述表面部分23b的部分對應於徑向外環22被可移除保護膜30覆蓋的表面部分。
可移除保護膜30較佳地是液體聚合物塗料(例如「遮罩酸」塗料)，其然後被乾燥。
較佳藉由僅將徑向外環22的徑向外部沉浸在含有液體聚合物塗料的槽32中，來施加可移除保護膜30。藉由旋轉徑向外環22，沿徑向外環22的所有三個前述徑向外圓周部分施加液體聚合物塗料。
為此目的，將徑向外環22安裝在輻條型支架(未顯示)上並使其以預定的速度旋轉。槽32的液體聚合物塗料潤濕徑向外環22的側表面22b的高度的大約一半。
保持徑向外環22旋轉，將其從槽32中提起，以除去過量的液體聚合物塗料。
然後將這樣處理的徑向外環22引入乾燥腔中。
圖6圖示在填充元件28上和在徑向外環22的徑向外 圓周部分上沉積的可移除保護膜30。特別地，可以看到可移除保護膜30如何沉積在徑向外環22的側表面22b的徑向外部上。
此時，可以對徑向外環22進行去氧表面處理，其較佳包括使用磺基鉻混合物的酸侵蝕(FPL)，並且更佳地，以及使用磷酸的陽極氧化(PAA)。
在開始之前，有必要從徑向外環22用於與徑向內環24結合的表面部分23a部分地移除藉由之前氧化表面處理產生的陽極氧化物。
為此目的，在適合的熱溶液、例如「Albrite」溶液中進行部分酸洗。
特別地，將徑向外環22鎖定在如下框架上，其通常由鈦製成並且經受每次約2分鐘的兩輪酸洗循環，然後是除垢和清洗步驟。適當設計的相同框架可以用於之後的去氧表面處理中，而不需要重新定位徑向外環22。
前述酸洗不允許完全去除陽極氧化物。通常，除去存在的陽極氧化物層的至少70-80%。在之後的去氧表面處理中實現完全去除。
在之前步驟中已經定位在鈦框架上(其允許局部電接觸)的徑向外環22然後經受去氧表面處理。通常，開始時沒有超聲清洗步驟。
為此目的，將防腐蝕塗料施加在表面部分23a上(圖7)。例如，可以使用上文討論的「BR® 127」底漆。
通常藉由噴塗實現前文提及的塗料的施加。在專門 的烤爐中進行塗料的燒制。
然後，移除可移除保護膜30。通常，為避免損壞下面的填充元件28，用刀片切除保護膜30。
可容易地從徑向外環22的鋁表面剝除保護膜30，並且從徑向外環22的分離極其容易，因為幾乎沒有與氟彈性體材料製成的填充元件28的化學鍵合。填充元件28可重複使用。
最後，從用於充氣閥15的孔移除遮罩26a。由於存在這樣的遮罩26a，可以防止在去氧表面處理中使用的物質進入輪胎14的座20的內部，從而避免損壞或移除其中存在的陽極氧化物。
一確認座20中沒有由於偶然的液體滲透而導致的變色，那麼就將輪圈10包裝入密封袋中。
圖8-18圖示整體標示為110並且構成本發明自行車構件的第二實施方式的右曲柄臂元件(和它的部件)。
圖8中示出的右曲柄臂組件110包括鋁製成的銷220和複合材料製成的右曲柄臂240。多個齒輪輪周(toothed crown)112安裝在右曲柄臂240上。
更精確的，銷220是自行車下托架組件的軸或半軸。該軸分別與右曲柄臂240和與左曲柄臂(未示出)結合在它的相對兩端，而半軸分別與右曲柄臂240和與另外的半軸(未示出)的端部結合在它的相對兩端，該另外的半軸與左曲柄臂(未示出)結合在其相對端。在圖8-18示出的實施例中，銷220是自行車下托架組件的軸。
較佳地，銷220是空心的。
右曲柄臂240與銷220的表面部分230a結合。這樣的表面部分230a限定在銷220的端部122a處。表面部分230a可包括用於將銷220螺擰入右曲柄臂240中的螺紋123a。
銷220的剩餘表面部分被標示為230b。
銷220用於與左曲柄臂(未示出)結合的相對端122b包括溝槽表面123b。
為了達到期望的抗腐蝕特徵，對銷220的表面部分230a進行前述的氧化表面處理之一。
為了實現與右曲柄臂240的優異粘合，對銷220的表面部分230a進行任何前述去氧表面處理。
同樣在這種情況下，在表面部分230a上首先施加防腐蝕塗料，例如上面描述的底漆「BR® 127」，然後施加適合的粘性物質。
由於使用前述去氧表面處理之一來處理表面部分230a以用於粘合的事實，相對於使用不同類型的粘合準備處理所獲得的那些粘合，銷220和右曲柄臂240之間的粘合具有更好的抗剪應力特點。在這方面，特別是參照徑向外環22和徑向內環24之間的粘合，在此處適用之前提供的那些用於自行車輪圈10的整體上類似的考慮。
從操作的觀點看，用於製造右曲柄臂元件110的方法包括圖9-18中示出的以下步驟。特別地，這樣的圖示出對銷220進行的處理步驟。
如圖9中所示，將保護元件124施加在銷220的溝槽表 面123b的至少一部分上。通常使用基本上柱狀的栓，其安裝在銷220的端部122b上。
然後進行由此製備的銷220的噴丸(peening)處理，例如使用直徑約為0.20mm的陶瓷微球。
然後移除保護元件124。
此時，藉由在其頂部設置保護元件134，覆蓋銷220的螺紋123a，如圖10中所示的。
在圖11中更清楚地示出這樣的保護元件134。它基本上為柱狀，空心的並且包括內螺紋134a，匹配銷220的端部122a的螺紋123a。由此能夠將保護元件134螺擰入銷220的螺紋123a中。
保護元件134在其相對端包括兩個O型環134c。這樣的O型環防止在之後氧化表面處理中使用的物質與螺紋123a接觸。
對由此製備銷220進行氧化處理，較佳地在98℃在乙酸鎳水溶液中固定。在銷220的整個表面上形成的陽極氧化物層的厚度，包括它的空心部分(不包括被保護元件134保護的區域)例如是6-12μm。
然後移除保護元件134，獲得圖13中顯示的銷220。
此時，銷220覆蓋有另外的保護元件300。這樣的保護元件300特別是覆蓋銷220不需要進行去氧表面處理的表面部分。因此，僅螺紋123a未覆蓋，如圖16中所示的。
保護元件300包括兩個構件130a和130b。
構件130a在一端130c具有封閉的基本上柱形的形狀 並且從它的端部122b裝配在銷220上(圖14)，直到它到達銷220毗鄰螺紋123a的環形鄰接表面123c(圖15)。圖13圖示在插入構件130a之前安裝在銷220上的O型環130d。O型環130d保持夾在環形鄰接表面123c和構件130a的開口端之間。固定元件130e封閉構件130a(圖15)。
構件130b為基本上柱形的並且插入銷22設置在其端部122a的空腔中(圖15)。構件130b包括保持夾在構件130b和銷220的端部122a之間的O型環130f。
構件130a和130b可以由塑膠材料製成。
對由此製備的銷220進行去氧表面處理，其較佳提供為使用磺基鉻混合物的酸侵蝕(FPL)，並且更佳地，還有使用磷酸的陽極氧化(PAA)。由於構件130a和130b的存在，銷220的空腔具有封閉的相對端面；以這種方法防止去氧表面處理中使用的物質進入前述空腔內部並且防止侵蝕之前氧化表面處理中形成的陽極氧化物。
然後移除保護元件300。
此後，將防腐蝕塗料施加在螺紋123a上。例如，可能使用前述的底漆「BR® 127」。
通常藉由噴塗實現前述塗料的施加，銷220之前已覆蓋有蓋136的剩餘部分較佳地由金屬材料製成。
蓋136在一端136a具有封閉的基本上柱狀的形狀。它從它的端部122b裝配在銷220上(圖17)，直到它到達銷220的環形鄰接表面123c(圖18)。
然後移除蓋136。
由此處理的銷220準備好螺擰並粘合至右曲柄臂240。
當然，本領域一般技藝人士可以針對自行車元件和相關的上述製造方法提出許多改進和變體，以滿足特定的和可能的需求，其全部包含在藉由所附申請專利範圍所限定的本發明的保護範圍內。
雖然在上文的說明書中和在所附的申請專利範圍中已經明確地提及使用鋁，在其中使用不同的金屬材料、例如鎂及/或其合金的情況下，所陳述的內容也是有效的。
10‧‧‧輪圈
12‧‧‧自行車車輪
14‧‧‧輪胎
15‧‧‧充氣閥
16‧‧‧輪轂
18‧‧‧輻條
18a‧‧‧徑向外端
22‧‧‧徑向外環
24‧‧‧結構體

Claims (23)

  1. 一種自行車構件(10，110)，包括：由鋁製成的一第一結構體(22，220)；由複合材料製成的一第二結構體(24，240)；其中該第二結構體(24，240)與該第一結構體(22，220)的一第一表面部分(23a，230a)結合；其中該第一表面部分(23a，230a)已進行了去氧表面處理；其中在該第一表面部分(23a，230a)的至少一部分上隨後施加了粘合物質，用於將該第一結構體(22，220)粘合至該第二結構體(24，240)；其中該第一結構體(22，220)的一第二表面部分(23b，230b)進行了一氧化表面處理，隨後進行氧化物固定。
  2. 根據請求項1述及之自行車構件(10，110)，其中該第一結構體(22，220)和該第二結構體(24，240)之間的該粘合使得在水中沉浸1500小時後，抗剪應力(resistance to shearing stress)的下降小於或等於20MPa。
  3. 根據請求項2述及之自行車構件(10，110)，其中抗剪應力的下降小於或等於18MPa。
  4. 根據請求項3述及之自行車構件(10，110)，其中抗剪應力的下降小於或等於10MPa。
  5. 根據請求項4述及之自行車構件(10，110)，其中抗剪應力的下降小於或等於5MPa。
  6. 根據請求項1述及之自行車構件(10，110)，其中該第一結構體(22，220)和該第二結構體(24，240)之間的該粘合確保一初始抗剪應力大於35MPa。
  7. 根據請求項6述及之自行車構件(10，110)，其中該初始抗剪應力大於40Mpa。
  8. 根據請求項7述及之自行車構件(10，110)，其中該初始抗剪應力等於約45MPa。
  9. 根據請求項1述及之自行車構件(110)，其中該第一結構體(220)是一右曲柄臂組件(110)的一銷(220)，並且該第二結構體(240)是該右曲柄臂組件(110)的一右曲柄臂(240)。
  10. 根據請求項1述及之自行車構件(10)，其中該第一結構體(22)是一自行車輪圈的一徑向外環(22)，並且該第二結構體(24)是該自行車輪圈(10)的一徑向內環(24)。
  11. 根據請求項10述及之自行車構件(10)，其中該第一結構 體(22)包括一底面(22a)和相對側表面(22b)，其中：該第一表面部分(23a)被限定在該底面(22a)和該相對側表面(22b)之每一者的一徑向內圓周部分(22e)；該輪圈各自的一刹車軌限定在該相對側表面(22b)之每一者的一徑向外圓周部分(22f)。
  12. 一種用於製造一自行車構件(10，110)的方法，該構件包括由鋁製成的一第一結構體(22，220)和由複合材料製成的一第二結構體(24，240)，該方法包括以下步驟：在該第一結構體(22，220)的一第一表面部分(23a，230a)上進行一去氧表面處理；在經該處理的該第一表面部分(23a，230a)的至少一部分上施加一粘合物質；在該第一表面部分(23a，230a)的該至少一部分上將該第二結構體(24，240)與該第一結構體(22，220)結合；該方法還包括在該第一結構體(22，220)的至少一個第二表面部分(23b，230b)上進行氧化表面處理隨後進行氧化物固定的步驟。
  13. 根據請求項12述及之方法，其中該去氧表面處理是用磺基鉻混合物的一酸侵蝕處理(FPL)。
  14. 根據請求項13述及之方法，還包括一陽極氧化處理，該陽極氧化處理包括用鉻酸的陽極氧化(CAA)，其中一氧化物 厚度小於或等於4μm，或用磷酸的陽極氧化(PAA)。
  15. 根據請求項12述及之方法，其中該氧化表面處理是用硫酸的一陽極氧化處理(SAA)。
  16. 根據請求項12述及之方法，該方法包括在施加該粘合物質之前，在該第一表面部分(23a，230a)上施加一防腐蝕塗料的步驟。
  17. 根據請求項12述及之方法，其中在進行該去氧表面處理之前進行該氧化表面處理。
  18. 根據請求項12述及之方法，其中在該第一結構體(22，220)的該第一表面部分(23a，230a)上進行該去氧表面處理的步驟之前，是用一第一保護元件(30，300)覆蓋該第二表面部分(23b，230b)的步驟。
  19. 根據請求項18述及之方法，其中該第一結構體(22)是一自行車輪圈(10)的一徑向外環(22)，該徑向外環(22)包括限定在相對側表面(22b)之間的一輪胎(14)的一座(20)，其中覆蓋該第二表面部分(23b)的步驟包括以下步驟：將一填充元件(28)插入至該座(20)中；在該填充元件(28)上並且在該徑向外環(22)的一徑 向外圓周部分上施加一可移除保護膜(30)。
  20. 根據請求項19述及之方法，其中該徑向外環(22)包括用於一充氣閥(15)的一孔，並且其中該方法包括在將該填充元件(28)插入至該座中之前用一第一遮罩(26a)覆蓋該孔的步驟。
  21. 根據請求項12述及之方法，其中在該第一結構體(22)的至少一個第二表面部分(23b)上進行一氧化表面處理的步驟包括以下步驟：在該第一表面部分(22a)和第二表面部分(23b)上進行該氧化表面處理以形成一陽極氧化物；從該第一表面部分(23a)至少部分移除該陽極氧化物。
  22. 根據請求項12述及之方法，其中該第一結構體(220)是一右曲柄臂組件(110)的一空心銷(220)，並且其中在進行該去氧表面處理的該步驟之前是封閉該空心銷(220)的相對端面的一步驟。
  23. 根據請求項12述及之方法，其中在該第一結構體(220)的至少一個第二表面部分(230b)上進行一氧化表面處理的步驟之前，是用一第二保護元件(134)覆蓋該第一表面部分(230a)的步驟。
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