[發明專利]碳纖維輪圈及其制造方法

在審

• 申請號: 201611176588.1
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN108202558A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 羅際威;張智凱
• 申請（專利權）人: 巨大機械工業股份有限公司
• 主分類號: B60B21/00
• 分類號: B60B21/00;B60B21/08;B29C70/32
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本發明提供一種碳纖維輪圈及其制造方法，所述碳纖維輪圈包含輪圈本體和補強層。補強層設置于輪圈本體的表面，所述補強層是由具有等向性的纖維紙制成。利用補強層可增加碳纖維輪圈的耐磨耗性能且能達成輕量化。

技術領域

本發明是有關于一種輪圈及其制造的方法，特別是指一種碳纖維輪圈及其制造方法。

背景技術

由于碳纖維復合材料具有高強度低比重的材料特性，為了追求輕量化，近年碳纖維復合材料已逐漸成為多種結構件所采用的材料，其中也包含應用于相關車輛的傳動元件，例如自行車的輪圈結構正適合使用碳纖維復合材料，也逐漸成為高性能自行車市場上的主流。

但由于碳纖維復合材料主要是以纖維材料與高分子材料組合而成，當碳纖維復合材料受外力摩擦而產生持續高溫的狀態時，高溫就會破壞其高分子材料結構而造成整體結構強度下降，如此將導致使用高分子材料的元件結構無法承受其荷重及沖擊，而產生意外破壞的情況。

此外，高溫狀態下的碳纖維復合材料也較不耐磨耗，當輪圈結構使用碳纖維復合材料受到煞車元件長時間摩擦時，兩者之間產生高溫會讓輪圈結構較不耐磨耗，進而降低輪圈結構的使用壽命。

現今市面上出現一種自行車碳纖維輪圈結構，在輪圈剎車面上披覆或鑲埋金屬或陶瓷等耐溫耐磨粒子，以提升碳纖維輪圈的耐磨性，但耐溫耐磨粒子常易發生剝離失效，且披覆或鑲埋耐溫耐磨粒子會增加碳纖維輪圈的整體重量，以及成形工序復雜，顯著提高此種碳纖維輪圈的制造成本。另外，市面上又出現另一種散熱性能好的碳纖維自行車輪圈，其在輪圈煞車邊上覆蓋一層金屬鍍層的編織布，以提升導熱性，主要通過金屬鍍層編織布提升碳纖維輪圈的散熱效果，但編織布會明顯使碳纖維輪圈的重量增加，且編織布具因有方向性，會造成不均向導熱特性，并且在制造碳纖維輪圈時需顧及紋路方向，因而造成作業成本提高過多。

所以本發明是為解決碳纖維復合材料元件的結構強度無法承受高溫的問題，并提升碳纖維復合材料元件的耐磨耗性能與導熱性，確實能突破碳纖維復合材料長久以來存在的問題。

發明內容

因此，本發明提供一種可以增加于高溫耐磨耗性能、導熱性及增加良品率的碳纖維輪圈及其制造方法，利用補強層設置于碳纖維輪圈最外層，以提升碳纖維輪圈的耐磨耗性能和導熱性。

本發明結構態樣提供一種碳纖維輪圈，其相對應設置在二煞車元件之間。碳纖維輪圈包含有一輪圈本體和一補強層。輪圈本體是由碳纖維復合材料制成。補強層設置于輪圈本體的表面上，前述補強層是由具有等向性的纖維紙制成，前述等向性是指由纖維紙中方向隨機散布的纖維所造成材料的性質或強度在各方向均為一致，且纖維紙的厚度為0.05mm至2mm。

依據前述的碳纖維輪圈，輪圈本體具有間隔設置的二煞車部，且所述補強層設置于二煞車部相對應二煞車元件的表面上。

依據前述的碳纖維輪圈，所述纖維紙由復數不同方向纖維所構成，纖維紙的纖維長度可為1mm至25mm，而纖維紙可由多數純碳纖維所組成、多數鍍金屬碳纖維所組成、多數純碳纖維混合多數鍍金屬碳纖維所組成，或多數純碳纖維混合金屬纖維、陶瓷纖維(例如碳化硅SiC纖維)、無機纖維(例如玻璃纖維)和礦物纖維(例如玄武巖纖維)或熱塑性纖維(例如尼龍纖維)所組成，并可進一步含有耐磨耗顆粒如金屬、陶瓷或礦物類顆粒(例如碳化硅SiC、氧化鋁Al₂O₃或二氧化硅SiO₂)，當所述纖維紙由多數純碳纖維混合多數鍍金屬碳纖維所組成時，其中純碳纖維的含量大于0％且小于100％，鍍金屬碳纖維的含量大于0％且小于100％。值得一提的是，鍍金屬碳纖維可為鍍鎳碳纖維，而鍍鎳碳纖維表面鍍鎳含量可為10重量百分比至65重量百分比。