[發(fā)明專利]夾心式自行車輪圈及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310746570.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103707716A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉五瑞;蔡圣堂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門碳帝復(fù)合材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B60B21/02
• 分類號(hào): B60B21/02;B29C70/44
• 代理公司: 福建煉海律師事務(wù)所 35215
• 代理人: 張輝;賴小晶

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及自行車配件應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是一種夾心式自行車輪圈及其制備方法。

背景技術(shù)

自行車運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)對(duì)人身體非常有益處的有氧戶外運(yùn)動(dòng)，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛的開展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)，大約有1/3之一的戶外運(yùn)動(dòng)是自行車運(yùn)動(dòng)。由此可見此運(yùn)動(dòng)開展的普遍性。自行車也從我們印象中傳統(tǒng)的交通工具變成健身器材。各個(gè)廠商無不努力改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造工藝，使用更好的材料，以求得更好的自行車。

制造自行車的材料，已經(jīng)從鋼材，逐步變成鋁合金，以追求輕量化。近年來，更是大規(guī)模使用昂貴的碳纖維材料來制作自行車車身。

相對(duì)于車身，自行車的輪圈更是心臟。它的作用，就相當(dāng)于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。由此可見其重要性。各個(gè)廠家無不下大力氣研制更好的自行車輪圈，紛紛采用新材料新工藝,?以研制更輕更省力的產(chǎn)品。對(duì)于輪圈來說,?要使之更輕更省力,?主要有兩個(gè)因素。?一是輪圈的重量,?一是輪圈的風(fēng)阻。?輕的輪圈發(fā)力快,?爬坡輕快,?這很好理解。?而對(duì)于風(fēng)阻來說,?當(dāng)高速騎行時(shí)，風(fēng)阻就變得非常的關(guān)鍵。一般認(rèn)為，風(fēng)阻跟速度的平方成正比。所以，低風(fēng)阻的設(shè)計(jì)越來越流行。為了獲得低的風(fēng)阻,?紛紛將截面設(shè)計(jì)成流線型。截面的加高，勢(shì)必增加重量，所以，必須在重量與低風(fēng)阻有所取舍。

對(duì)于重量而言，相比于鋼，鋁合金材料，碳纖維復(fù)合材料具有無可比擬的優(yōu)越性。碳纖維復(fù)合材料（GFRP），其強(qiáng)度比鋼強(qiáng)，但密度只有1.6g/cm3,?只有鋼的1/5，跟鋁合金相比，其模量是鋁的10倍，抗拉強(qiáng)度是鋁的２倍，但重量只有鋁合金的40％。所以，碳纖材料廣泛用來制作自行車輪圈。

現(xiàn)有的自行車輪圈一般采用環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，經(jīng)疊層，加熱加壓成型制得。其成型溫一般在150度，成型時(shí)間45-60分鐘。習(xí)用的環(huán)氧樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化點(diǎn)(也稱為TG)在100-130度。用這種材料及成型工藝制得的輪圈輕量，強(qiáng)度高。但這種輪圈的缺點(diǎn)是，在使用過程中,?遇到長(zhǎng)下坡時(shí),?因?yàn)樾枰L(zhǎng)時(shí)間剎車,?剎車邊的溫度會(huì)達(dá)到180度左右,?由于剎車邊使用的環(huán)氧樹脂的TG點(diǎn)只有100-130度,?在胎壓的作用下,安置內(nèi)胎的槽孔軟化并張開,?導(dǎo)致突然間爆胎,造成摔車事故，?從而產(chǎn)生對(duì)騎乘者的安全傷害。?這種現(xiàn)象俗稱燒框。

由于有這種使用的安全隱患，雖然用碳纖維復(fù)合材料CFRP制得輪圈重量輕，硬度高，倍受消費(fèi)者喜愛，但還是沒法普遍使用，僅在一些比賽上供有經(jīng)驗(yàn)的車手使用。以目前市場(chǎng)占有率及使用安全角度看，金屬材料的輪圈的在市場(chǎng)上還是占有大部分的比率（比如鋁合金）。

有業(yè)者為解決這個(gè)問題,?將輪圈安置內(nèi)胎的槽孔部分用鋁合金,?其他部分用碳纖維制做。這種結(jié)構(gòu)雖然能解決剎車高溫產(chǎn)生的爆胎問題.?但由于槽孔部分與碳纖維的結(jié)合面僅為樹脂結(jié)合，導(dǎo)致在剎車高溫時(shí)碳纖維與鋁合金部分容易分離，產(chǎn)品容易損壞。也限制了產(chǎn)品的推廣。

一現(xiàn)有的碳纖維輪圈結(jié)構(gòu)，如專利號(hào)為CN201120080425.X，專利名稱為“碳纖維輪圈結(jié)構(gòu)”的實(shí)用新型，公布了一種碳纖維輪圈結(jié)構(gòu)，其包含有：一個(gè)輪圈本體，以碳纖維材料一體成型，其截面系呈框型，由至少一個(gè)橋板及平行的兩側(cè)壁連接構(gòu)成，于該橋板兩端區(qū)隔出獨(dú)立的一個(gè)內(nèi)腔體與一個(gè)外腔體；一個(gè)加強(qiáng)件，與該外腔體形狀相匹配，且設(shè)于該外腔體內(nèi)壁。該金屬加強(qiáng)件與碳纖維材料的內(nèi)壁相互嵌卡固定。剎車面通過金屬加強(qiáng)件進(jìn)行加強(qiáng)，可避免燒框。但由于碳纖維與金屬合金的熱膨脹系數(shù)不同，長(zhǎng)時(shí)間使用，因兩者結(jié)合力不夠，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)分層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述存在的問題，提供一種夾心式自行車輪圈，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，在碳纖維制得的胎位孔槽的內(nèi)表面和剎車面各有一層碳纖維層，將密度在2.8g/cm3以下的金屬合金層包裹在其中，在剎車邊形成CFRP-合金材料-CFRP這樣的夾心結(jié)構(gòu)，具有很好的剎車散熱和穩(wěn)固支撐的效果，有效降低了輪圈的燒框風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，碳纖維層將金屬合金層完全包裹在內(nèi)，可避免碳纖維材料與金屬合金層因熱膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生分層的現(xiàn)象。

還提供一種夾心式自行車輪圈的制備方法，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)一次性整體成型，提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度，實(shí)用性高。