自行車輪圈的製作方法

2023-10-20 15:10:07

專利名稱：自行車輪圈的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種自行車輪圏。更具體來講，本發明涉及一 種加強自行車輪圏，其具有環形金屬輪圏構件和設置在輻條連接孔周 圍的加強樹脂。
背景技術：
騎自行車正在逐漸變為更為流行的娛樂形式和交通方式。另外， 騎自行車也成為了 一項非常普及的竟技體育運動一不論是對於業餘愛好者、還是對於專業人員。無論自行車是被用於娛樂、交通、還是竟 賽，自行車行業都始終在不斷地改進自行車的各個構件。人們一直廣泛反覆設計的一種構件為自行車的車輪。對自行車車輪的一致反覆設 計以便使其堅固、輕質、且更符合空氣動力學，同時使其製造和裝配 簡單。目前市場上有許多種不同類型的自行車車輪。大多數自行車車輪 具有一個輪轂部分、多根輻條以及一個環形輪圏。輪轂部分被連接到 自行車車架的某一部分上，以實現相對轉動。輻條的內側端被連接到輪轂上，並從輪轂向外延伸。環形輪圏被連接到輻條的外側端上，並 具有一個外側部分，用於在其上支撐充氣輪胎。通常，自行車的輻條 是細金屬絲型的輻條。輪轂的端頭上通常設置有一些凸緣，用於將輻 條與輪轂連接起來。特別是，在輪轂的凸緣上設置了一些孔。金屬絲 輻條的內端通常是彎曲的，並設置了一個被制為釘頭形狀的凸緣。內 端被支撐到其中一個輪轂緣上的其中一個孔中。輻條的外端上一般設 有用於與輻條帽相接合的螺紋，輻條帽把金屬絲輻條的外端固定到輪圏上的輻條連接孔中。近來，自行車車輪已經被設計成具有實用的輻條，這些輻條在輪圏與輪轂之間具有更高的張緊力以便提供更具剛性的車輪。當輻條中的所述張緊力變得很高時就需要非常堅固的輪圏。如果輪閨在其整個 圓周上都被製得較厚或者使用鋼質輪圏，那麼所述的輪圏就會變得笨 重而令人不滿意。因此，人們試圖生產輕質且能適合高張緊力輻條的 輪圏。能夠適合高張緊力輻條的自行車輪圏的一個示例在受讓給Shimano公司的美國專利US6,283，557中公開。該專利中的自行車輪 圏使用了通過利用特殊的墊片而連接到輪圏側面的輻條。儘管這一輪 圏性能很好，但是其需要特殊的墊片，該墊片固連到具有彎曲端部的 輻條的端部。已經研製了許多使用直輻條的自行車車輪。這些直輻條 非常堅固並允許在輻條上施加較高的張緊力。然而，當直輻條上的張 緊力變得非常高時，仍然需要非常堅固的輪圏。因此，當在較高的張 緊力情況下使用直輻條時需要更厚和/或加強的輪圏。這些加強件中的 一些被焊接或釺接到輪圏上，當在焊接或釺接時需要對熱處理進行精 確的控制。因此，這些更厚或加強的輪圏常常是笨重的，並且生產困 難和/或生產成本昂貴。有鑑於此，所屬領域的技術人員從以上公開中能夠容易地理解 存在對改進的加強輪圏的需求。本發明能夠滿足本領域的這一需要求 以及其它需求，所屬領域技術人員根據說明書可以清楚地認識到這些 需求。發明內容本發明的一個目的在於提供一種用於自行車車輪的輪圏，該輪圏 較為堅固，同時其重量也較輕。本發明的另一個目的在於提供一種輪圏，該輪圏的製造和裝配較 為簡單，且成本也很便宜。前述的目的基本上可通過提供一種自行車輪圏而獲得，所述自行 車輪圏包括環形金屬輪圏構件和加強構件。所述環形金屬輪圏構件包括多個輻條連接區域以及多個設置在相 鄰成對輻條連接區域之間的中間區域，其中在每一輻條連接區域中形 成有至少一個輻條連接孔。所述加強構件在環形金屬輪圏構件周圍沿 圓周方向延伸並外覆在環形金屬輪圏構件上。加強構件包括多個不連續的輻條連接區域加強部分和輪圏加強部分。不連續的輻條連接區域 加強部分沿圓周方向單獨間隔開以便相應的一個輻條加強部分覆在環 形金屬輪圏構件的相應一個輻條連接區域上。輪圏加強部分覆在環形 金屬輪圏構件的中間區域上並至少部分地覆在不連續的輻條連接區域 加強部分上。從下面的詳細描述中，本發明的這些和其它目的、特徵、方面和 優點對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，在下面的描述中將結 合附圖對本發明的優選實施例進行公開。


現在參看附圖，其構成了本發明的部分原始公開內容 圖1為根據本發明第一實施例並具有前車輪和後車輪的自行車的 側正^見圖。圖2為根據本發明第一實施例的圖l所示前車輪的側正視圖；圖3為根據本發明第一實施例的圖l所示後車輪的側正視圖；圖4為根據本發明第一實施例的用於圖l和2所示前車輪的前輪 圏的局部透視圖；圖5為根據本發明第一實施例的用於圖1，2和4所示前車輪的前 輪圏的底部平面視圖；圖6為沿著圖5中剖面線6-6所做的用於圖1,2，4和5所示前車輪 的前輪圏的放大、簡化剖視圖；圖7為在將加強構件應用到金屬輪圏構件之前的加強構件的局 部、示意性底部平面視圖；圖8為根據本發明第一實施例的沿著圖5中剖面線8-8所做的用 於前車輪的前輪圏的放大剖視圖，其中加強構件被應用到金屬輪圏構 件上；圖9為根據本發明第一實施例的圖4到圖6以及圖8所示金屬輪圏構件和加強構件的分解透視圖；圖IO為類似於圖8的沿著圖2中的剖面線10-10所做的用於前車輪的前輪圏放大剖視圖，其中示出了連接到前輪圏上的一根輻條；圖11為沿著圖3中剖面線11-11所做的用於後車輪的後輪圏的放 大剖視圖，其中示出了連接到後輪圏的一根輻條；圖12為根據本發明第一實施例的用於圖1，3和11所示後車輪的 後輪圏的底部平面視圖；圖13為根據本發明第二實施例的用於前車輪的前輪圏的局部透 視圖；圖14為根據本發明第二實施例的用於圖13所示前車輪的前輪圏 的底部平面視圖；圖15為沿著圖14中的剖面線15-15所做的用於圖13和14所示 前車輪的前輪圏的放大、簡化剖視圖；圖16為根據本發明的第二實施例的圖13至圖15所示金屬輪圏構 件和加強構件的分解透視圖；以及圖17為用於圖13到15所示前車輪的前輪圏的底部平面視圖，其 中添加了有花紋的加強部分。
具體實施方式
現在將結合附圖來描述本發明的選擇的實施例。本領域技術人員 從公開的內容可以理解，下述對本發明實施例的描述僅僅是為了說明 而不是用於限制本發明，本發明是由所附的權利要求書及其等同物限 定的。首先參看圖l,在本發明的第一實施例中，自行車10具有前車輪 12和後車輪14。車輪12和14以常規的方式固連到車架16上。由於 自行車10的部件在本領域是公知的，因此，除了與本發明相關的部件 之外，這裡將不對自行車10的部件進行詳細地描述和說明。換句話說， 這裡僅對那些與車輪12和14相關的部件進行詳細地描述和說明。此 外，各種常規的自行車部件(如車閘、附屬鏈輪、變速器等)將可以 在也可以不在這裡進行說明，這些部件可以與本發明結合使用。通常，本發明可以以相同的方式用在兩個車輪12和14上。車輪 12和14的一些部件也相同或具有相同的功能(具有相同的功能但不 是完全相同)。為了簡明和方便起見，車輪12和14的相同部件和功能上相同的部件使用相同的附圖標記。參看圖2，前車輪12基本上包括 具有充氣輪胎19a的環形輪圏18a、中心輪轂20a和多個在中心輪轂 20a和環形輪圏18a之間延伸的輻條21a。與之類似，後車輪14也基 本上包括具有充氣輪胎19b的環形輪圏18b、中心輪轂20b和多個在 中心輪轂20b和環形輪圏18b之間延伸的輻條21b。參看圖2，輪圏18a為環形部件，其用於圍繞前車輪12的中心軸 線旋轉。換句話說，輪圏18a基本上為圓環形，如側視圖所示(圖2)。 同樣，輪圏18b也為環形部件，其被設計成用於圍繞後車輪14的中心 軸線旋轉.換句話說，輪圏18b基本上為圓環形，如側視圖所示(圖 3)。除了它們的橫截面輪廓不同之外，後車輪14的輪圏18b與前車輪 12的輪圏18a都相同。尤其是，前車輪12的輪圏18a具有圖8和圖 10所示的橫截面輪廓，而後車輪14的輪圏18b具有圖11所示的橫截 面輪廓。由於輪團18a和18b具有類似的結構，這裡僅僅詳細描述前 車輪12的輪圏18a。從本說明書中，本領域技術人員能夠很容易地理 解，這裡所描述和說明的輪圏18a的結構可以應用到輪圏18b的結構 中。輪圏18a基本上包括環形金屬輪圏構件22，樹脂加強構件24被 應用到環形金屬輪圏構件22上。樹脂加強構件24由多層纖維加強樹 脂/塑料片構成，其加強了在輻條連接區域具有附加加強件的環形金屬 輪圏構件22，這在下面進行描述。如圖8和10所示，環形金屬輪圏構件22由基本上剛性的材料制 成，如本領域所公知的那些材料。例如，環形金屬輪圏構件22可由任 何合適的金屬材料來製造，例如可用鋼板、不鏽鋼、鋁、鎂或鈦。環 形金屬輪圏構件22基本上包括適於將輪胎19a固定到其上的環形輪胎 連接部分26、第一環形側壁部分27、第二環形側壁部分28以及連接 第一和第二環形側壁部分27和28的內環形壁部分29,在所述內環形 壁部分29上具有多個輻條連接孔30。環形輪胎連接部分26包括環形 連接區段31,環形連接區段31連接第一和第二環形側壁部分27和28， 以便由第一和第二環形側壁部分27和28、內環形壁部分29和環形連接區段31圍成一環形空心區域。因此，環形金屬輪圏構件22為管狀 構件。除了為了在環形輪胎連接部分26上形成與輻條連接孔30對準的 輻條進入孔而去除的材料、為了在環形輪胎連接部分26和內環形壁部 分29上形成閥連接孔以便接納充氣閥(未示出)而去除的材料、以及 為了形成輻條連接孔30而從內環形壁部分上去除的材料之外，環形金 屬輪圏構件22基本上在其整個圓周上具有一致的橫截面輪廓。在所示 的實施例中，所述壁部分27,28和29的構造優選比無加強金屬輪圏的 類似部分薄。輻條連接孔30圍繞內環形壁部分29的最裡面部分的圓周均勻間 隔，以便容納輻條21a,這可從圖1和IO獲得最好的理解。環形輪胎 連接部分26為環形金屬輪圏構件22的外部環形部分，其結構和設置 用於以常規的方式將輪胎19a固定在其上。環形輪胎連接部分26構成 了大致U形的輪胎容納槽，如圖8所示。輪胎連接部分26還構成了 一對環形剎車面26a，該剎車面具有形成在其自由端的環形肋以便以 常規的方式保持輪胎19a的胎邊。環形剎車面26a遠離中央平面地朝 外以便接合常規的輪緣制動器。樹脂加強構件24優選固連到環形金屬輪圏構件22上，以便加強 樹脂材料連續地從第一環形側壁部分27延伸穿過內環形壁部分29從 而到達第二環形側壁部分28,從而覆在第一和第二環形側壁部分27 和28的外表面區域上和覆在輻條連接孔30周圍的內環形壁部分29 的外表面區域上。樹脂加強構件24在輪圏18a的整個圓周上有效地增 加了環形金屬輪圏構件22的厚度，從而為輪圏18a提供了剛性加強件。當樹脂加強構件24被應用到環形金屬輪圏構件22上時，輻條連 接孔30處的內環形壁部分29的厚度被有效地增加了第一數量從而形 成了環形金屬輪圏構件22的多個厚的輻條連接區域或區段A，並且所 述厚度在中間區域被有效地增加了第二較小的數量從而形成了設置在 成對的相鄰的輻條連接區域或區段A之間的環形金屬輪圏構件22的 較薄的中間區域或區段B。因此，樹脂加強構件24的厚度在環形金屬輪圏構件22的裡面部分上變化，以便構成厚的輻條連接區域或區段A 和較薄的中間區域和區段B。換句話說，樹脂加強構件24在輻條連接 區域A處的厚度比在中間區域B處的厚度要厚。特別是，如圖4-9所示的實施例，樹脂加強構件24基本上包括多 個第一樹脂片41、多個第二樹脂片42、多個第三樹脂片43、多個第 四樹脂片44、多個第五樹脂片45和多個第六樹脂片46。第一、第二、 第三和第四樹脂片41，42，43和44構成了多個不連續的輻條連接區域加 強部分C,該部分C在環形金屬輪圏構件22的圓周方向上相互間隔 開，以便相應的一個輻條加強部分C覆在環形金屬輪圏構件22的相 應一個輻條連接區域A上。第五樹脂片45構成了輪圏加強部分，該 部分覆蓋了環形金屬輪圏構件22的中間區域B和至少部分地覆蓋了 不連續的輻條連接區域加強部分C，以便有效地防止不連續的輻條連 接區域加強部分C被從環形金屬輪圏構件22上移走。第六樹脂片46 構成了具有花紋的加強部分，該部分在環形金屬輪圏構件22的圓周方 向上延伸並直接覆在第五樹脂片45 (輪圏加強部分)上。第六樹脂片 46 (具有花紋的加強部分)限定了多個在環形金屬輪圏構件22上間隔 開的無花紋區域。所述無花紋區域位於第六樹脂片46(有花紋的加強 部分)沒有覆蓋環形金屬輪圏構件22的位置上。第六樹脂片46 (有 花紋的加強部分)至少部分地覆在不連續的輻條連接區域加強部分C 上，以有效地防止不連續的輻條連接區域加強部分C被從環形金屬輪 圏構件22上移走。根據本說明書本領域的技術人員可以很容易地理解，根據需要和/ 或希望，不連續的輻條連接區域加強部分C可由較少層或更多層構成， 此外，根據需要和/或希望，可以將第五樹脂片45(環形輪圏加強部分) 或第六樹脂片46 (有花紋的加強部分)去除。換句話說，在可選擇的 實施例中，可以僅有第五樹脂片45 (環形輪圏加強部分)與不連續的 輻條連接區域加強部分C結合使用，或者可以僅有第六樹脂片46 (有 花紋的加強部分)與不連續的輻條連接區域加強部分C結合使用。此 外，根據本說明書本領域的技術人員可以很容易地理解，不連續的輻條連接區域加強部分c的數量取決於輻條的數量。另外，雖然在所示的實施例中在每一不連續的輻條連接區域加強部分c僅示出了 一個輻 條孔，但是根據本說明書本領域的技術人員可以很容易地理解，對於 具有成對輻條的車輪或與之類似的車輪來說可在不連續的輻條連接區域加強部分c的每一個中形成兩個或更多個輻條孔。不連續的輻條連接區域加強部分c的每一個基本上由四層(分別相應於第一、第二、第三和第四樹脂片)構成。在所示的實施例中，不連續的輻條連接區域加強部分c的每一個具有兩毫米的最大總(全部)厚度。優選地，不連續的輻條連接區域加強部分c的每一個的總厚度在1.5毫米到2.5毫米的範圍內。在所示的實施例中，所述四層中 的每一層由加強樹脂片材料構成，該加強樹脂片材料包括具有一層或 更多層碳浸漬層的環氧樹脂。在所示的實施例中，在每一層中，每一 加強樹脂片具有浸入在環氧樹脂中的單向的碳纖維，該碳纖維相對於 另外的加強樹脂片中的單向纖維垂直設置。因此，不連續的輻條連接 區域加強部分C中的每一個由多個單獨的加強層構成，這些單獨的加 強層被結合在一起並被整體地布置在環形金屬輪圏構件22上。第一樹脂片41由多個單獨的不連續片構成，這些單獨的不連續片 在每一輻條連接孔30處固定到環形金屬輪圏構件22上，以便在每一 輻條連接孔30處覆蓋部分內環形壁部分29的外表面區域。特別是， 第一樹脂片41優選為具有預定第一圓周方向尺寸和預定第一軸向尺 寸的矩形片。在所示的實施例中，預定的第一圓周方向尺寸在環形金 屬輪圏構件22的圓周方向上為16毫米，而預定的第一軸向尺寸在環 形金屬輪圏構件22的軸向方向上為12毫米。第一樹脂片41被直接固 定到環形金屬輪圏構件22上。可優選地是，如圖9所示，第一樹脂片 41構成了具有兩個第一加強樹脂片的第一加強層，所述第一加強樹脂 片具有單向纖維。 一個第一加強樹脂片中的單向纖維軸向延伸，而另一個第一加強樹脂片中的單向纖維圓周方向延伸。可選擇地是，可使 用單一層的具有網狀結構的非單向碳片來代替兩個加強樹脂片。第二樹脂片42由多個單獨的不連續片構成，該單獨的不連續片在每一輻條連接孔30處固定到環形金屬輪圏構件22上，以便在每一輻 條連接孔30處覆蓋部分內環形壁部分29的外表面區域。特別是，第 二樹脂片42優選為具有預定第二圓周方向尺寸和預定第二軸向尺寸 的矩形片。在所示的實施例中，預定的第二圓周方向尺寸在環形金屬 輪圏構件22的圓周方向上為40毫米，而預定的第二軸向尺寸在環形 金屬輪圏構件22的軸向方向上為12毫米。第二樹脂片42被直接固定 到第一樹脂片41上和部分環形金屬輪圏構件22上。換句話說，第二 加強層(第二樹脂片42 )的預定第二圓周方向尺寸大於第一加強層(第 一樹脂片41)的第一圓周方向尺寸，並且第二加強層(第二樹脂片42) 的預定第二軸向尺寸等於或大於第一加強層(第一樹脂片41)的第一 軸向尺寸。因此，第二樹脂片42沿圓周方向優選大於第一樹脂片41 以直接接觸環形金屬輪圏構件22。可優選地是，第二樹脂片42在第 一樹脂片41已經被固定到環形金屬輪圏構件22上之後被固定到環形 金屬輪圏構件22上。可優選地是，如圖9所示，第二樹脂片42構成 了具有兩個第二加強樹脂片的第二加強層，所述第二加強樹脂片具有 單向纖維。 一個第二加強樹脂片中的單向纖維軸向延伸，而另一個第 二加強樹脂片中的單向纖維圓周方向延伸。可選擇地是，可使用單一 層的具有網狀結構的非單向碳片來代替兩個加強樹脂片。第三樹脂片43由多個單獨的不連續片構成，該單獨的不連續片在 每一輻條連接孔30處固定到環形金屬輪圏構件22上，以便覆蓋部分 環形側壁部分27和28的外表面區域和在每一輻條連接孔30處覆蓋內 環形壁部分29的外表面區域。特別是，第三樹脂片43優選為具有預 定第三圓周方向尺寸和預定第三軸向尺寸的八角形片。在所示的實施 例中，第三樹脂片43的預定第三圓周方向尺寸在環形金屬輪圏構件 22的圓周方向上為26毫米。第三樹脂片43的預定第三軸向尺寸在環 形金屬輪圏構件22的軸向方向上為20毫米。第三樹脂片43的圓周方 向側緣為18毫米。第三樹脂片43的軸向側緣為12毫米。換句話說， 第三加強層(第三樹脂片43)的預定第三圓周方向尺寸大於第一加強 層(第一樹脂片41)的圓周方向尺寸而小於第二加強層(第二樹脂片42)的圓周方向尺寸。並且第三加強層(第三樹脂片43)的預定第三 軸向尺寸大於第一和第二加強層(第一和第二樹脂片41和42)的第 一和第二軸向尺寸。因此，第三樹脂片43被固定以便直接覆蓋第二樹 脂片42和部分環形側壁部分27和28。換句話說，第三樹脂片43在 軸向方向上優選大於第二樹脂片42以便直接接觸環形金屬輪圏構件 22。可優選地是，第三樹脂片43在第一和第二樹脂片41和42已經被 固定在一起和固定到環形金屬輪圏構件22上之後被固定到環形金屬 輪圏構件22上。可優選地是，如圖9所示，第三樹脂片43構成了具 有兩個第三加強樹脂片的第三加強層，所述第三加強樹脂片具有單向 纖維。一個第三加強樹脂片中的單向纖維向環形金屬輪圏構件22的圓 周方向延伸45度，而另一個第三加強樹脂片中的單向纖維在相反於另 一加強樹脂片的方向上向環形金屬輪團構件22的圓周方向延伸45度。 因此，第三加強樹脂片43的單向纖維為非徑向和非圓周方向設置。可 選擇地是，可使用單一層的具有網狀結構的非單向碳片來代替兩個加 強樹脂片。第四樹脂片44類似於第三樹脂片43,但是比第三樹脂片43大。 第四樹脂片44由多個單獨的不連續片構成，該單獨的不連續片在每一 輻條連接孔30處固定到環形金屬輪圏構件22上，以便覆蓋部分環形 側壁部分27和28的外表面區域和每一輻條連接孔30處的內環形壁部 分29的外表面區域。特別是，第四樹脂片44優選為具有預定第四圓 周方向尺寸和預定第四軸向尺寸的八角形片。在所示的實施例中，第 四樹脂片44的預定第四圓周方向尺寸在環形金屬輪圏構件22的圓周 方向上為40毫米。第四樹脂片44的預定第四軸向尺寸在環形金屬輪 圏構件22的軸向方向上為28毫米。第四樹脂片44的圓周方向側緣為 24毫米。第四樹脂片44的軸向側緣為20毫米。換句話說，第四加強 層(第四樹脂片44)的預定第四圓周方向尺寸大於第一和第三加強層 (第一和第三樹脂片41和43)的圓周方向尺寸，並等於第二加強層 (第二樹脂片42)的圓周方向尺寸。第四加強層(第四樹脂片44)的 預定第四軸向尺寸大於第一、第二和第三加強層(第一、第二和第三樹脂片41、 42和43)的第一、第二和第三軸向尺寸。因此，第四樹 脂片44被固定以便直接覆蓋第三樹脂片43和部分環形側壁部分27 和28。換句話說，第四樹脂片44在軸向方向上優選大於第三樹脂片 43以便直接接觸環形金屬輪圏構件22。可優選地是，第四樹脂片44 在第一、第二和第三樹脂片41、 42和43已經被固定在一起和固定到 環形金屬輪圏構件22上之後被固定到環形金屬輪圏構件22上。可優 選地是，如圖9所示，第四樹脂片44構成了具有兩個第四加強樹脂片 的第四加強層，所述第四加強樹脂片具有單向纖維。 一個第四加強樹 脂片中的單向纖維向環形金屬輪圏構件22的圓周方向延伸45度，而 另一個第四加強樹脂片中的單向纖維在相反於另一加強樹脂片的方向上向環形金屬輪圏構件22的圓周方向延伸45度。因此，第四加強樹 脂片44的單向纖維為非徑向和非圓周方向設置。可選擇地是，可使用 單一層的具有網狀結構的非單向碳片來代替兩個加強樹脂片。在第一圖示實施例中，第五樹脂片45形成了環形輪圏加強部分， 該部分在關於環形金屬輪圈構件22的整個圓周區域的圓周方向上連 續延伸，並外覆在環形金屬輪圏構件22的輻條連接區域A上。可優 選地是，第五樹脂片45在剎車表面26a之間延伸以便暴露剎車表面 26a(即，未由第五樹脂片45覆蓋)。換句話說，第五樹脂片45完全 覆蓋剎車表面26a下方的環形側壁部分27和28的外表面區域和內環 形壁部分29的外表面區域。第五樹脂片45由多個單獨的不連續片構成，該單獨的不連續片被 固定到剎車表面26a下方的環形側壁部分27和28的外表面區域上和 內環形壁部分29的外表面區域上。可以優選地是，第五樹脂片45在 第一、第二、第三和第四樹脂片41、 42、 43和44已經被固定在一起 和固定到環形金屬輪圏構件22上之後被固定到環形金屬輪圏構件22 上。在這一所示的第一實施例中，第五樹脂片45(環形輪圏加強部分) 的最大總厚度在0.5毫米到1.5毫米的範圍內。可優選地是，如圖9所示，第五樹脂片45構成了具有兩個第五加 強樹脂片的第五加強層，所述第五加強樹脂片具有單向纖維。 一個第五加強樹脂片中的單向纖維向軸向延伸，而另一個第五加強樹脂片中 的單向纖維在圓周方向上延伸。可選擇地是，可使用單一層的具有網 狀結構的非單向碳片來代替兩個加強樹脂片。如上所述，第六加強樹脂片46構成了具有花紋的加強部分，該部 分在環形金屬輪圏構件22的圓周方向上連續延伸，並外覆在第五樹脂 片45 (環形或輪圏加強部分)上。第六加強樹脂片46 (有花紋的加強 部分)包括多個第一對角線區段46a和多個第二對角線區段46b。第 一對角線區段46a相對於環形金屬輪圏構件22的圓周方向沿第一對角 線方向延伸。第二對角線區段46b相對於環形金屬輪圏構件22的圓周 方向沿第二對角線方向延伸。第一和第二對角線區段46a和46b互搭 在一起從而形成重複的X形花紋，並在第一和第二對角線區段46a和 46b之間具有多個無花紋區域。可優選地是，第一和第二對角線區段 46a和46b在穿過輻條連接孔30的中心平面附近互搭在一起，而且還 在位於環形金屬輪圏構件22的中心平面的相對側的壁部分27和28 的區域處互搭在一起。第一和第二對角線區段46a和46b由寬度為6 毫米到8毫米的窄小單向碳帶構成。第一和第二對角線區段46a和46b 可由總厚度為0.1-0.5毫米的兩個疊片構成。這兩個疊片具有垂直設置 的碳纖維。可選擇地是，對於第一和第二對角線區段46a和46b可使 用單一層的具有網狀結構的非單向碳片而不是兩個碳片。如上所述，第一、第二、第三和第四樹脂片41、 42、 43和44構 成了加強構件24的不連續的輻條連接區域加強部分C，而第五和第六 樹脂片45、 46構成了加強構件24的中間部分D。因此，樹脂加強構 件24包括在環形金屬輪圏構件22的整個圓周區域的圓周方向上連續 延伸的加強樹脂材料，並在輻條連接孔30的區域周圍具有厚的輻條連 接區段(不連續的輻條連接區域加強部分C)和在相鄰成對厚輻條連 接區段(不連續的輻條連接區域加強部分C)之間的較薄的輪圏加強 區段(中間部分D)。可優選地是，樹脂片41-46為纖維加強樹脂/塑料片，其包括具有 一層或多層碳纖維浸漬層的環氧樹脂。纖維浸漬樹脂片41-46被熔合在一起從而形成多個一體式的加強件。因而，輪圏18a為由金屬和非 金屬材料製成的複合輪圏。樹脂加強構件24直接結合到環形金屬輪圏 構件22上，當加熱樹脂片41-46時，熱量低於物理地改變環形金屬輪 圏構件22的金屬材料的溫度。在該實施例中，樹脂片41-46優選為浸漬有熱固樹脂或熱塑樹脂 的連續加強纖維薄片，其通常被稱為預浸漬片。樹脂片41-46 (預浸 漬片)在室溫下為軟材料。然而，當樹脂片(預浸漬片)41-46受熱 時，則樹脂的粘度變低。但是之後樹脂片41-46的樹脂則變的很硬， 如在130°C-150°C變為固體。在一個優選的實施例中，樹脂片41-46 (預浸漬片)包括浸漬有 環氧樹脂的碳纖維或玻璃纖維。在另一個優選的實施例中，樹脂片 41-46 (預浸漬片)實際上可包括具有能夠完成本發明的任何基質樹脂 的任何加強纖維。樹脂片41-46 (預浸漬片)的厚度和表面加工是可 以變化的以便符合所需車輪的要求。輻條21a為將輪轂20a和輪團18a互相連接在一起的張緊力輻條。 在所示的實施例中，前車輪12包括16根輻條21a,所述輻條21a從 輪穀20a基本上徑向地延伸到輪圏18a。此外，在所示的實施例中， 輻條21a連接到輪圏18a的等間距的圓周位置上，如圖1所示。當然， 本領域的技術人員根據本說明書顯然可以理解，為了適應不同的輻條 布置，在不脫離本發明的主旨的情況下前車輪12可以使用改進的輪圏 和/或輪轂。此外，本領域的技術人員根據本說明書顯然可以理解，如 果需要和/或希望，為了適應較少或更多的輻條21a,前車輪12可以使 用改進的輪圏和/或輪轂。無論如何，優選地輻條21a以圓周上間隔的 布置連接到環形輪圏18a上。現在簡要說明一種生產輪圏18a的可能方法。首先，利用常規的 輪圏生產技術來形成環形金屬輪圏構件22。例如，通過以包括環形輪 胎連接部分26、側環形壁部分27,28和內環形壁部分29的橫截面形狀 擠壓成型一定長度的鋁來製成環形金屬輪圏構件22。其次，使側環形 壁部分27，28和內環形壁部分29變薄以便降低環形金屬輪圏構件22的總重量。之後，將擠出成型的鋁輪圏構件切割成合適的長度並彎曲 成環形。然後將擠出成型的鋁輪圏構件的端部焊接在一起。在將擠出 的鋁輪圏構件的端部焊接在一起之前或之後，衝出或鑽出包括輻條連接孔30的各種孔。一旦形成具有圖3和圖5所示的環形金屬輪圏構件22,則將樹脂 加強構件24應用到環形金屬輪圏構件22上。這可在一個階段或幾個 階段來完成，並且同時應用一層或多層。可優選地是，將第五和第六 樹脂片45和46應用到環形金屬輪圏構件22上，以便它們開始覆在剎 車表面26a上。可優選地是，之後利用常規的切割/磨削工具來修整第 五和第六樹脂片45和46，從而將覆在剎車表面26a上的多餘材料除 去。通過在樹脂片41-46的上方塗覆熱收縮纏繞材料(未示出)來完 成樹脂片41-46的應用。可優選地是，所述熱收縮纏繞材料為螺旋纏 繞在環形金屬輪圏構件22的整個圓周上並在相鄰的線圏之間略微重 疊的帶子。之後加熱收縮纏繞材料以便熱收縮纏繞材料使樹脂片41-46 緊緊地擠壓在環形金屬輪圏構件22上。向熱收縮纏繞材料施加熱還可 使樹脂片41-46的樹脂熔化從而粘結到環形金屬輪圏構件22上。可優選地是，加熱的應用可使具有樹脂加強構件24的環形金屬輪 圏構件22被加熱到約130°C-150°C,可優選地是約130。C，加熱的時 間約為3小時。根據樹脂加強構件24和環形金屬輪圏構件22的材料 選擇加熱的溫度。特別是，對加熱溫度的選擇應當滿足使樹脂加強構 件24熔化/粘結到環形金屬輪圏構件22上，並且還應當滿足使環形金 屬輪圏構件22的物理性質不會因將樹脂加強構件24熔化/粘結到其上 所需的熱量(溫度)而改變。當然，本領域的技術人員根據本說明書 顯然可以理解，加熱的溫度和/加熱的時間可以才艮據用於樹脂加強構件 24和環形金屬輪圏構件22的確切材料而進行改變。一旦樹脂加強構件24已經被粘結到環形金屬輪圏構件22上，則 可將輻條連接孔30從約為2.9毫米的初始尺寸擴大到約5.0毫米的尺 寸。對輻條連接孔30的擴孔通過鑽穿/衝穿已經存在的輻條連接孔處 的樹脂加強構件24和內環形壁部分29來完成。 一旦形成了擴大了的輻條連接孔30，輪圏18a則可以以常規的方式通過輻條21a和輻條帽 隨時被固連到輪圏20a上。參看圖11和12，其中示出了後輪圏18b，後輪團18b基本上包括 環形金屬輪圏構件22'，並且樹脂加強構件24'被應用到環形金屬輪圏 構件22'上。除了在尺寸上具有較小的變化以適應環形金屬輪圏構件 22'的形狀之外，樹脂加強構件24'與樹脂加強構件24相同。因此，樹 脂加強構件24的附圖標記將被用於樹脂加強構件24'的相同部件上。參看圖13到17，其中示出了本發明的第二實施例的前輪圏118a。 前輪圏118a基本上包括來自第一實施例的環形金屬輪圏構件22,並 且樹脂加強構件124被應用到環形金屬輪圏構件22上。除了第五層被 改變成由多個不連續的輪團加強區段145形成之夕卜，樹脂加強構件124 與樹脂加強構件24相同，所述不連續的輪圏加強區段145獨立地設置 在環形金屬輪圏構件22的圓周方向上。因此，不連續的輪圏加強區段 145形成了環形輪圏加強部分，該部分在每一輻條孔30處是不連續的 並且至少部分地覆在不連續的輻條連接區域加強部分C上。如上所述， 樹脂加強構件24的第五層(第五樹脂片45)構成了連續的環形輪圏 加強部分，該部分在環形金屬輪圏構件22的整個圓周區域周圍的圓周 方向上連續延伸並外覆在環形金屬輪圏構件22的輻條連接區域A上。 換句話說，樹脂加強構件24和124之間的唯一 區別在於樹脂加強構件 24的第五層(第五樹脂片45)是連續的，而樹脂加強構件124的第五 層(第五樹脂片145)在每一輻條孔30處是不連續的。在其它方面， 樹脂加強構件24的第五層(第五樹脂片45)的結構與樹脂加強構件 124的第五層(第五樹脂片145)的結構相同。因此樹脂加強構件24 的附圖標記將被用於樹脂加強構件124的相同部件。此外，為了簡明， 將省去對樹脂加強構件124的相同部分的描述。第六加強樹脂片46 (具有花紋的加強部分)可以在第二實施例中 被除去(如圖13到16所示)，也可以被包含在其內(如圖17所示)。 因此，在該實施例中，當第五和第六樹脂片145和46都被使用時，第 五和第六樹脂片145和46就構成了加強構件124的中間部分D。可選擇地是，加強構件124的中間部分D僅由第五和第六樹脂片145和46 中的一個構成。術語的通用解釋在理解本發明的範圍時，本文所用的術語"包括(comprising)" 及其派生詞為開放式術語，它們表示存在所述特徵、元件、部件、組、 整體、和/或步驟，但是不排除其它未說明的特徵、元件、部件、組、 整體、和/或步驟。前述的也應用於具有類似意思的單詞，如"包含(including)"、"具有(having)"和它們的派生詞。此外，術語"部 分(part)"、"區段(section )"、"部分(portion )"、"構件(member )"、 或"元件(element)"在以單數使用時能夠具有一個部分或多個部分 的雙重意思。最後，本文所用的程度術語(如"基本上(substantially )"、"約(about )"、"接近(approximately)")表示改進術語合理量的偏 離以致最終的結果不會顯著的變化。例如，這些術語可看作是包括改 進術語的至少±5 %的偏離量(如果這一偏離量不會否定所改變單詞的 意思)。雖然僅僅利用所選擇的實施例來解釋本發明，但是本領域的技術 人員能夠從本說明書顯而易見的理解，在不脫離所附權利要求書所限 定的本發明範圍的情況下可以獲得各種改變和改進。例如各個部件的 尺寸、形狀、位置或方向可以根據需要和/或希望而進行改變。所示的 直接相互連接或接觸的部件可以具有設置在它們之間的中間結構。一 個元件的功能可以由兩個元件來完成，反之亦然。 一個實施例的結構 和功能可被應用在另 一實施例中。同時在一個特定實施例中顯示出所 有優點是不必要的。不同於現有技術的每一個特徵獨自或與其它特徵 結合也應被看作是申請人的另外發明的單獨說明，包括由這些特徵所 體現的結構和/和功能概念。因此，對前述本發明實施例的描述僅僅用 於解釋說明，而不用於限制由所附權利要求書所限定的本發明和它們 的等同物。
權利要求
1. 一種自行車輪圈，其包括環形金屬輪圈構件，其包括多個輻條連接區域以及多個設置在相鄰成對輻條連接區域之間的中間區域，在每一輻條連接區域中形成有至少一個輻條連接孔；以及加強構件，其在環形金屬輪圈構件周圍沿圓周方向延伸並外覆在環形金屬輪圈構件上，所述加強構件包括多個不連續的輻條連接區域加強部分，其沿所述圓周方向單獨地間隔開以便相應的一個輻條加強部分覆在環形金屬輪圈構件的相應一個輻條連接區域上，和輪圈加強部分，其覆在環形金屬輪圈構件的中間區域上並至少部分地覆在不連續的輻條連接區域加強部分上。
2. 如權利要求l所述的自行車輪圏，其特徵在於所述加強構件 還包括具有花紋的加強部分，該具有花紋的加強部分沿所述圓周方向 延伸並覆在輪圏加強部分上，並且所述具有花紋的加強部分限定了多 個沿圓周方向間隔開的無花紋的區域。
3. 如權利要求2所述的自行車輪圏，其特徵在於所述具有花紋 的加強部分包括多個相對於圓周方向沿第一對角線方向延伸的第一對 角線區段和多個相對於圓周方向沿第二對角線方向延伸的第二對角線 區段。
4. 如權利要求3所述的自行車輪圏，其特徵在於第一和第二對 角線區段互搭在一起從而形成重複的X形花紋。
5. 如權利要求4所述的自行車輪圏，其特徵在於第一和第二對 角線區段在穿過輻條連接孔的平面附近互搭在一起。
6. 如權利要求5所述的自行車輪圏，其特徵在於第一和第二對 角線區段還在穿過輻條連接孔的平面相對側區域處互搭在一起。
7. 如權利要求l所述的自行車輪圏，其特徵在於所述輪圏加強 部分包括多個沿圓周方向單獨布置的不連續的輪圏加強區段。
8. 如權利要求l所述的自行車輪圏，其特徵在於不連續的輻條 連接區域加強部分的每一個由多個單獨的加強層構成，這些單獨的加 強層被結合在一起並被整體設置在環形金屬輪圏構件上。
9. 如權利要求8所述的自行車輪圏，其特徵在於每一加強層由 加強樹脂片材料構成，該加強樹脂片材料包括具有一層或多層碳浸漬 層的環氧樹脂。
10. 如權利要求1所述的自行車輪圏，其特徵在於所述不連續 的輻條連接區域加強部分的每一個的總最大厚度在1.5毫米到約2.5 毫米的範圍內。
11. 如權利要求1所述的自行車輪圏，其特徵在於所述輪圏加 強部分的最大總厚度在0.5毫米到約1.5毫米的範圍內。
12. 如權利要求1所述的自行車輪圏，其特徵在於環形金屬輪 圏構件包括適於將輪胎安裝到其上的環形輪胎連接部分、第 一 環形側 壁部分、第二環形側壁部分以及連接第一和第二環形側壁部分的內環形壁部分，在所述內環形壁部分上形成所述輻條連接孔。
13. 如權利要求12所述的自行車輪圏，其特徵在於環形輪胎連 接部分包括環形連接區段，所述環形連接區段連接第一和第二環形側 壁部分以便由第一和第二環形側壁部分、內環形壁部分和環形連接區 段圍成一環形空心區域。
14. 一種自行車輪圏，其包括環形金屬輪圏構件，其包括多個輻條連接區域，在每一輻條連接 區域中形成有至少一個輻條連接孔；加強構件，其在環形金屬輪圏構件周圍的圓周方向上延伸並外覆 在環形金屬輪圏構件上，所述加強構件包括多個不連續的輻條連接區域加強部分，其沿圓周方向單獨間 隔開以便相應的一個輻條加強部分覆在環形金屬輪圏構件的相應一個 輻條連接區域上，和具有花紋的加強部分，其沿圓周方向延伸並覆在不連續的輻 條連接區域加強部分上，並且具有花紋的加強部分限定了多個沿圓周方向間隔開的無花紋區域。
15. 如權利要求14所述的自行車輪圏，其特徵在於所述具有花 紋的加強部分包括多個相對於圓周方向沿第一對角線方向延伸的第一 對角線區段和多個相對於圓周方向沿第二對角線方向延伸的第二對角 線區段。
16. 如權利要求15所述的自行車輪圏，其特徵在於第一和第二 對角線區段互搭在一起從而形成重複的X形花紋。
17. 如權利要求14所述的自行車輪圏，其特徵在於所述不連續 的輻條連接區域加強部分的每一個由多個單獨的加強層構成，這些單 獨的加強層被結合在一起並被整體設置在環形金屬輪圏構件上。
18. —種自行車輪圏，其包括環形金屬輪圏構件，其包括多個輻條連接區域以及多個設置在相 鄰成對輻條連接區域之間的中間區域，在每一輻條連接區域中形成有 至少一個輻條連接孔；加強構件，其在環形金屬輪圏構件周圍的圓周方向上延伸並外覆 在環形金屬輪圏構件上，所述加強構件包括輪圏加強部分，其覆在環形金屬輪圏構件的中間區域上並覆 在環形金屬輪圏構件的輻條連接區域上，和具有花紋的加強部分，該具有花紋的加強部分沿圓周方向延 伸並覆在輪圏加強部分上，並且具有花紋的加強部分限定了多個沿圓周方向間隔開的無花紋的區域。
19. 如權利要求18所述的自行車輪圏，其特徵在於所述輪圏加 強部分包括多個沿圓周方向單獨布置的不連續的輪圏加強區段。
全文摘要
一種自行車輪圈具有環形金屬輪圈構件和加強構件。環形金屬輪圈構件包括多個輻條連接區域以及多個在相鄰成對輻條連接區域之間的中間區域，在每一輻條連接區域中具有至少一個輻條連接孔。加強構件在環形金屬輪圈構件周圍沿圓周方向延伸從而覆在環形金屬輪圈構件的輻條連接區域上。所述加強構件具有多個不連續的輻條連接區域加強部分，該部分覆在環形金屬輪圈構件的相應一個輻條連接區域上。所述加強構件還具有輪圈加強部分，該部分覆在環形金屬輪圈構件的中間區域上並至少部分地覆在不連續的輻條連接區域加強部分上。
文檔編號B60B21/06GK101254733SQ20071012799
公開日2008年9月3日 申請日期2007年7月6日 優先權日2007年2月28日
發明者八重樫崇, 岡島伸平, 村岡勉 申請人:株式會社島野