TWI827378B - 內埋帽頭式碳纖維輻條及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種內埋帽頭式碳纖維輻條及其製造方法，該輻條包括輻條本體、牙帽和帽頭，輻條本體是由碳纖維成型，輻條本體一端連接牙帽，牙帽露在輻條本體的部分設有螺牙，輻條本體的另一端設有帽頭，且帽頭內埋於輻條本體內，所述的牙帽、內埋帽頭及輻條本體同軸設置。本發明碳纖維輻條中，與花鼓相連的帽頭外部為碳纖維結構，金屬件不外露，能進一步減輕碳輻條的重量；與輪圈相連的牙帽僅螺牙外露，其它部分也被碳纖維包覆，提升牙帽端的抗扭性能；帽頭和牙帽的尺寸非常小，接近市面上的金屬輻條。
Description
本發明公開一種內埋帽頭式碳纖維輻條及其製造方法，按國際專利分類表(IPC)劃分屬於自行車車輪輻條製造技術領域。
在自行車系統中，輻條是連接輪圈與花鼓的橋樑。在使用過程中，輻條一端帶帽頭連接在花鼓上，一端帶螺牙與輻條帽鎖固，連接在輪圈上。
目前市面上的輻條一般使用不銹鋼、鈦、鋁等材質製作，重量相當重，非常不利於產品重量日益輕量化需求；市面上也有使用碳纖維複合材料成型，先製作輻條主體，再在輻條兩端粘接金屬件，使其具備輻條的功能，但這樣製作的輻條為了達到一定的強度，兩端粘接金屬件尺寸較大，為了更輕量化需求，相關技術仍有待提高。
針對現有技術的不足，本發明提供一種內埋帽頭式碳纖維輻條及製作方法，通過帽頭端採用內埋式結構，達到強度高、輕量化的效果。
為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：
一種內埋帽頭式碳纖維輻條，包括輻條本體、牙帽和帽頭，輻條本體是由碳纖維成型，輻條本體一端連接牙帽，牙帽露在輻條本體的部分設有螺牙，輻條本體的另一端設有帽頭，且帽頭內埋於輻條本體內，所述的牙帽、內埋帽頭及輻條本體同軸設置。
進一步，輻條本體包括輻條內芯和碳纖維預浸料，牙帽和帽頭設有貫穿的安裝孔，牙帽和帽頭分別套接在輻條內芯的兩端形成同軸結構，所述牙帽、帽頭及輻條內芯外纏繞或包覆碳纖維預浸料並一體成型。
進一步，輻條內芯為圓柱狀，輻條內芯的外徑與牙帽的安裝孔和帽頭的安裝孔大小適配。
進一步，牙帽被碳纖維預浸料包覆部分的外周設有固定套接的環形凸台。
進一步，牙帽和帽頭均為金屬件，帽頭為錐形帽頭，牙帽被碳纖維預浸料包覆部分設有錐形結構，牙帽和帽頭的錐形設計用於提高與碳纖維預浸料包覆面積及防止預浸料疊層端部結束處過於集中。
本發明還提供一種內埋帽頭式碳纖維輻條製造方法，包括如下步驟：
S1、製備輻條兩頭的牙帽和帽頭，牙帽和帽頭的中心分別軸向通孔；
S2、製備輻條內芯，是由碳纖維材料製成，輻條內芯與牙帽和帽頭的軸向通孔適配；
S3、將牙帽和帽頭套接在輻條內芯的兩端，使牙帽和帽頭同軸設置；
S4、用碳纖維預浸料纏繞包覆輻條內芯及牙帽和帽頭形成半成品，其中帽頭完全置於碳纖維預浸料內部，牙帽的一部分置於碳纖維預浸料外部；以及
S5、將纏繞好的半成品放到成型模具裡加溫成型。
步驟S1中，牙帽和帽頭均為金屬製品：其中的帽頭為錐形帽頭；牙帽被碳纖維預浸料包覆部分設有錐形結構，牙帽周側加工成環狀凸台以防止牙帽和碳纖維預浸料拉伸時脫離，牙帽置於碳纖維預浸料外部的側面加工有卡槽以方便安裝。
進一步，帽頭的錐形角大於牙帽的錐形角。
步驟S2中，輻條內芯採用模具成型或拉擠成型為圓柱體，在步驟S3前，牙帽、帽頭及輻條內芯需做粗化處理，輻條內芯表面塗覆高強度的耐高溫接合膠，與牙帽、帽頭連接備用。
步驟S5中，模具溫度控制在150－160攝氏度，加溫時長在20－30 分鐘，成型後輻條本體的截面形狀為圓形或橢圓形或大體菱形。
步驟S5中，輻條成型後開模取出，然後在牙帽的裸露部分加工螺牙，並配合組配螺帽。
本發明內埋帽頭式碳纖維輻條具有如下有益效果：
1、本發明內埋帽頭式碳纖維輻條，其帽頭端採用採用內埋式結構，使帽頭完全置於碳纖維預浸料的包裹內，解決了現有技術中帽頭與碳纖維沒有包裹而能脫離的問題，提升騎行或競賽的安全性。
2、本發明將帽頭、牙帽穿設在同心軸即輻條內芯上，從而保證帽頭、牙帽同軸設置，有利於提高輻條強度。
3、本發明一種碳纖維輻條及其製造方法，用膠合及碳纖維預進料包覆輻條內芯和金屬帽頭和牙帽的製程，尤其是內埋帽頭結構，使輻條本體與帽頭形成整體，輻條強度增加的同時，減小帽頭尺寸及重量，使自行車車輪更加輕量化。
下面結合附圖對本發明作進一步說明：
實施例：請參閱圖1至圖6，一種內埋帽頭式碳纖維輻條，包括輻條本體1、牙帽2和帽頭3，輻條本體1是由碳纖維成型，輻條本體1的一端連接牙帽2，牙帽2露在輻條本體1的部分設有螺牙，輻條本體1的另一端設有帽頭3，且帽頭3內埋於輻條內，所述的牙帽2、帽頭3及輻條本體1同軸設置。
本發明一實施例中，如圖1、圖4、圖5，輻條本體1包括輻條內芯11和碳纖維預浸料12，牙帽2和帽頭3設有貫穿的安裝孔，牙帽2和帽頭3分別套接在輻條內芯11的兩端形成同軸結構，所述牙帽2、帽頭3及輻條內芯11外纏繞或包覆碳纖維預浸料12並一體成型。輻條內芯11為圓柱狀，以方便生產，輻條內芯11的外徑與牙帽2的安裝孔和帽頭3的安裝孔大小適配。為了適應輕量化和強度的要求，輻條內芯11的外徑直徑小於1.8mm。在牙帽2被碳纖維預浸料12包覆部分的外周設有固定套接的環形凸台，目的是增加碳纖維預浸料12或碳紗包覆面積並形成防脫結構。本發明中，牙帽2和帽頭3均為金屬件，帽頭3為錐形帽頭，牙帽2被碳纖維預浸料包覆部分設有錐形結構，牙帽2和帽頭3的錐形設計用於提高與碳纖維預浸料12包覆面積及防止預浸料疊層端部結束處過於集中。
本發明還提供一種內埋帽頭式碳纖維輻條製造方法，包括如下步驟：
S1、製備輻條兩頭的牙帽2和帽頭3，牙帽2和帽頭3的中心分別軸向通孔；步驟S1中，牙帽2和帽頭3均為金屬製品：其中的帽頭3為錐形帽頭；牙帽2被碳纖維預浸料12包覆部分設有錐形結構，牙帽2周側加工成環狀凸台以防止牙帽2和碳纖維預浸料12拉伸時脫離，牙帽2置於碳纖維預浸料12外部的側面加工有卡槽21以方便安裝；如圖4及圖5，帽頭3軸向長度明顯短於牙帽2長度，帽頭3的錐形角大於牙帽2的錐形角，本發明實施例的目的是內埋式帽頭保護強度的條件下，減小帽頭尺寸；
S2、製備輻條內芯11，是由碳纖維材料製成，輻條內芯11與牙帽2和帽頭3的軸向通孔適配；步驟S2中，輻條內芯11採用模具成型或拉擠成型為圓柱體；
S3、將牙帽2和帽頭3套接在輻條內芯11的兩端，使牙帽2和帽頭3同軸設置；
S4、用碳纖維預浸料12纏繞包覆輻條內芯11及牙帽2和帽頭3形成半成品，其中帽頭3完全置於碳纖維預浸料12內部，牙帽2的一部分置於碳纖維預浸料12外部；
S5、將纏繞好的半成品放到成型模具裡加溫成型；步驟S5中，模具溫度控制在150－160攝氏度，加溫時長在20－30分鐘，成型後輻條本體1的截面形狀為圓形或橢圓形或大體菱形；輻條成型後開模取出，然後在牙帽2的裸露部分加工螺牙，並配合組配螺帽4，如圖6所示。
本發明製造方法中，在步驟S3前，牙帽2、帽頭3及輻條內芯11需做粗化處理，輻條內芯11表面塗覆高強度的耐高溫接合膠，與牙帽2、帽頭3連接備用。
一種內埋帽頭式碳纖維輻條，包括一由碳纖維製成的輻條內芯11、一能配合連接輪圈的牙帽2和一細小內埋的帽頭3以及用來纏繞或包覆輻條內芯11和金屬牙帽2和內埋帽頭3的碳纖維預浸料12；牙帽2和內埋帽頭3都設有貫穿的安裝孔，該牙帽2的安裝孔和內埋帽頭3的安裝孔分別固定套接在兩固接頭上，與輻條本體1內芯外徑大小適配。該碳纖維輻條內芯為圓柱狀，易於生產加工，直徑同牙帽2和帽頭3安裝孔的尺寸。該輻條內芯11及牙帽2的錐形部分全部都通過包覆或纏繞碳纖維預浸料12，內埋帽頭3完全被碳纖維預浸料包裹，即完全置於紗片內部，再置於成型模具中加溫固化定型以形成一體成型的碳纖維輻條。
本發明一種內埋帽頭式碳纖維輻條，具體製程如下：
1.輻條的兩頭製作中間鏤空的金屬件即帽頭3和牙帽2，金屬件的材質為不銹鋼、鋁合金、鈦合金等一些高強度的金屬材質，中間鏤空的孔徑為小於2mm，牙帽2帶有環形凸台，牙帽2上有一直線卡槽，可在後面擰緊螺帽的時候作為固定的作用，防止扭轉；
2.製備碳纖維芯（即輻條內芯11），直徑與上述鏤空的孔徑適應；該碳纖維芯可以用模具或拉擠成型；
3.使用前，金屬件及碳纖維芯需做粗化處理，將碳纖維芯先從帽頭3和牙帽2的孔中間穿過，碳纖維芯表面塗覆高強度的耐高溫接合膠，連接後備用。
4.用0度或者帶角度碳纖維預浸料纏繞/包覆碳纖維芯和金屬件，從牙帽2帶斜度的地方漸層纏繞，直到設計需要的厚度，纏繞好待成型的產品；
5.將纏繞好的產品放到型模具上加溫成型(155攝氏度25 mins)，所需要的輻條造型依實際設計需求，可以是圓形/扁形/橢圓形/類似菱形等截面形狀，圖2是一種輻條橢圓造型。
6.成型後開模取出產品，需在牙帽2的一端加工螺牙，完成後即為最終可用的產品，並配合組配的螺帽4，如圖6所示。
本發明碳纖維輻條特點如下：
1. 與花鼓相連的帽頭3外部為碳纖維結構，金屬件不會外露，能進一步減輕碳輻條的重量。
2. 與輪圈相連的牙帽2僅螺牙外露，其它部分也被碳纖維包覆，提升牙帽端的抗扭性能。
3. 帽頭3和牙帽2的尺寸非常小，接近市面上金屬輻條。
以上所記載，僅為利用本發明技術內容的實施例，所屬技術領域中具有通常知識者運用本發明所做的修飾、變化，皆屬本發明主張的專利範圍，而不限於實施例所揭示者。
1:輻條本體
11:輻條內芯
12:碳纖維預浸料
2:牙帽
21:卡槽
3:帽頭
4:螺帽
圖1是本發明一實施例整體示意圖。
圖2是本發明一實施例A向剖視圖。
圖3是本發明一實施例I處放大圖。
圖4是本發明一實施例帽頭結構示意圖。
圖5是本發明一實施例牙帽示意圖。
圖6是本發明一實施例螺帽示意圖。
1:輻條本體
2:牙帽
3:帽頭
Claims (10)
- 一種內埋帽頭式碳纖維輻條，其中：包括一輻條本體、一牙帽和一帽頭，該輻條本體是由碳纖維成型，該輻條本體一端連接該牙帽，該牙帽露在該輻條本體的部分設有一螺牙，該輻條本體的另一端設有該帽頭，且該帽頭內埋於輻條內使該帽頭完全置於一碳纖維預浸料的包裹內，該牙帽、內埋的該帽頭及該輻條本體同軸設置。
- 根據請求項1所述的內埋帽頭式碳纖維輻條，其中：該輻條本體包括一輻條內芯和該碳纖維預浸料，該牙帽和該帽頭設有貫穿的一安裝孔，該牙帽和該帽頭分別套接在該輻條內芯的兩端形成同軸結構，該牙帽、該帽頭及該輻條內芯外纏繞或包覆該碳纖維預浸料並一體成型。
- 根據請求項2所述的內埋帽頭式碳纖維輻條，其中：該輻條內芯為圓柱狀，該輻條內芯的外徑與該牙帽的該安裝孔和該帽頭的該安裝孔大小適配。
- 根據請求項1所述的內埋帽頭式碳纖維輻條，其中：該牙帽被該碳纖維預浸料包覆部分的外周設有固定套接的一環形凸台。
- 根據請求項1至3中任一項所述的內埋帽頭式碳纖維輻條，其中：該牙帽和該帽頭均為金屬件，該帽頭為錐形帽頭，該牙帽被該碳纖維預浸料包覆部分設有錐形結構，該牙帽和該帽頭的錐形設計用於提高與該碳纖維預浸料包覆面積及防止預浸料疊層端部結束處過於集中。
- 一種根據請求項1至4中任一項所述的內埋帽頭式碳纖維輻條製造方法，其中，包括如下步驟：S1、製備一輻條的兩頭的一牙帽和一帽頭，該牙帽和該帽頭的中心分 別軸向通孔；S2、製備一輻條內芯，是由碳纖維材料製成，該輻條內芯與該牙帽和該帽頭的軸向通孔適配；S3、將該牙帽和該帽頭套接在該輻條內芯的兩端，使該牙帽和該帽頭同軸設置；S4、用一碳纖維預浸料纏繞包覆該輻條內芯及該牙帽和該帽頭形成半成品，其中該帽頭完全置於該碳纖維預浸料內部，該牙帽的一部分置於該碳纖維預浸料外部；以及S5、將纏繞包覆好的半成品放到成型模具裡加溫成型。
- 根據請求項6所述的內埋帽頭式碳纖維輻條製造方法，其中：步驟S1中，該牙帽和該帽頭均為金屬製品：其中的該帽頭為錐形帽頭；該牙帽被該碳纖維預浸料包覆部分設有錐形結構，該牙帽周側加工成一環狀凸台以防止該牙帽和該碳纖維預浸料拉伸時脫離，該牙帽置於該碳纖維預浸料外部的側面加工有一卡槽以方便安裝。
- 根據請求項7所述的內埋帽頭式碳纖維輻條製造方法，其中：該帽頭的錐形角大於該牙帽的錐形角。
- 根據請求項6所述的內埋帽頭式碳纖維輻條製造方法，其中：步驟S2中，該輻條內芯採用模具成型或拉擠成型為圓柱體，在步驟S3前，該牙帽、該帽頭及該輻條內芯需做粗化處理，該輻條內芯表面塗覆高強度的耐高溫接合膠，與該牙帽、該帽頭連接備用。
- 根據請求項6所述的內埋帽頭式碳纖維輻條製造方法，其中：步驟S5中，模具溫度控制在150-160攝氏度，加溫時長在20-30分鐘，成型後該輻條本體的截面形狀為圓形或橢圓形或大體菱形；該輻條成型後開模取出，然後在該牙帽的裸露部分加工螺牙，並配合組 配螺帽。
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