由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構的製作方法

2023-06-04 05:20:31 3

專利名稱：由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構的製作方法
技術領域：
本實用新型有關於自行車鋁材與複合材結合的輪圈結構，特別是利用插設接合成形圓圈狀的鋁材框，於其內側成形複合材框的部位，並具有輕量化及提升結構強度的輪圈結構。
背景技術：
自行車的輪圈結構，主要供輪胎套設，以形成車輪。輪圈結構依材料不同，通常以合金材料、碳纖維材料或合金結合碳纖維材料等所構成，由於輕量化為自行車業者所追求的目標，合金材料較重，碳纖維材料輕且結構強度佳、耐衝擊，然而碳纖維材料因煞車塊夾持時摩擦產生的高溫，而容易產生剝層的缺失，其中由合金及碳纖維材料結合製成的輪圈，由於合金材料具有較佳的散熱效果，使合金材料的部分可供煞車塊夾持摩擦散熱，並結合碳纖維材料高強度、輕量化及耐衝擊等諸多優點，因此合金材料與碳纖維材料結合形成的輪圈，具有極佳實用性效益。該輪圈結構是將鋁合金材料紙製成框座狀的杆體，且將二端接合成圓圈狀，而該鋁材框兩端的接合方法，通常是將兩端利用焊接或膠合方式接合形成完整的鋁材框，再於鋁材框的內側，或將鋁材框全部包覆有複合材料，並將該複合材料硬化成形框狀，形成鋁合金與複合材料結合的輪圈，且於鋁材框內側與複合材框的接合部位通常設有散熱空間，可隔開煞車塊摩擦產生的高溫且具散熱效果，以避免複合材框在煞車高溫下產生軟化變形及剝落的情形。鋁材與複合材結合的輪圈結構，依鋁材框與複合材框間的散熱空間的組設位置，常見者大致可分為中間式及二端式。目前，現有中間式散熱空間的鋁合金碳纖維輪圈結構，如中國臺灣第099208047號發明專利所揭露的「自行車之輪圈」，其包含有一個外框，該外框具有一支撐部以及分別連接於該支撐部兩端的一煞車部，該支撐部以及該煞車部之間形成一個輪胎槽，用以組設自行車的輪胎，該煞車部靠近軸心的一端更向軸心延伸形成一個凸緣，該凸緣與支撐部之間則形成一容置槽；一個內框，該內框為預先一體成形的複合材質框體，該內框的兩側各具有一接合部；該外框凸緣末端至軸心具有第二距離，該內框接合部末端至軸心具有第三距離，該第二距離小於該第三距離，該內框利用撬接的方式將該接合部組設於該容置槽，使該內框結合於該外框。另一現有二端式散熱空間的鋁合金碳纖維輪圈結構，如中國臺灣第098211957號發明專利所揭露的「自行車輪圈結構」，其包括一外框及一結合於外框內側的內框，其中；該外框兩側各有一相互對應的框邊，該兩框邊內側透過一連結框部做為連結，該兩框邊外側各為一供煞車塊做為摩擦用的制動面；該連結框部兩端系各有一連結於兩框邊中間部位的上支肋，該連結框部兩端系各另有一連結於兩框邊下方部位的下支肋，且連結框部於兩端上支肋及下支肋之間各形成一散熱空間，另該外框於連結框部的底面系形成一供內框連結設置的結合面。
實用新型內容上述結構中，前者主要是以鋁合金材質的外框與複合材質的內框相互組接形成輪圈，其中該外框具有支撐部與連接於其兩端的煞車部，且於兩煞車部間設有強化肋，借支撐部與強化肋間形成中間式的散熱空間，以達隔熱及散熱效果；後者同樣是以鋁合金材質的外框與複合材質的內框相互組接形成輪圈，該外框於框邊內側連結有連結框部，且該連結框部兩端上、下方各有連結於兩框邊的上支肋與下支肋，則於該連結框部二端上支肋與下支肋間各形成一散熱空間，同樣可達隔熱及散熱效果。但是，無論是具中間式或二端式散熱空間的輪圈結構，均是將鋁合金輪圈兩端以焊接或膠合方式結合後，再成形碳纖維複合材質部分，然而此結構會因為焊接或膠合不良，而在結合部位產生假性接合狀況，經輪圈轉動受力下，或在成形碳纖維複合材質部分時會加壓，而容易導致鋁合金接合部位分離，使得煞車制動面產生間隙或凸起，造成煞車卡住而無法控制，影響騎乘安全性，且此類不良品發生時，往往造成該輪圈整個報銷，或者需再加工處理，使得生產速度慢、成本高；此外，為達輕量化的高性能需求，本發明人認為仍有進一步改良的空間，因此本發明人提供一種可提升結合定位效果的輪圈結構，並可降低重量使其可達輕量化的功效。有鑑於此，本實用新型所揭露自行車鋁材與複合材結合的輪圈結構，其包含有第一框，為以鋁材的框狀杆體所製成的圓圈狀，該第一框兩端分別為組接端，其中該第一框兩側設有相互對應的邊框，該兩邊框內側連結設有連結框部，該連接框部兩側分別設有與兩邊框連接的上橋板與下橋板，且於該連接框部兩側各該上橋板與下橋板間分別形成有組接空間，於該連接框部兩側的下橋板遠離各該組接端預設距離處分別沿周圓方向設有溝槽；至少一個銜接件，呈杆狀，於該第一框兩組接端的組接空間內共同插設該銜接件；第二框，為以複合材成形的圓框體，且成形於該第一框的內側。優選的，該銜接件的形狀為對應該組接空間的形狀。優選的，於該第一框兩端組接端的組接空間內共同插設該銜接件時，該兩組接端加熱至預設溫度並加壓於該兩組接端以使其相互接合固定。優選的，該第二框為碳纖維複合材料。優選的，該第二框於該第一框兩側的各該溝槽內分別形成有凸肋。優選的，該第二框內部沿圓周方向成形有肋，且該肋是抵撐於第二框內部兩側。優選的，該第一框的連接框部是於兩邊框間連接設有上橋板，各該邊框朝內側延伸設有內邊框，且該兩內邊框間連接設有下橋板，於該上橋板、下橋板與兩內邊框間形成有中空部位，且該下橋板兩側與兩內邊框間分別形成有該組接空間，於該兩組接端間的下橋板預設距離處沿圓周方向形成該溝槽，且該第二框成形時，使該第二框兩側貼覆於該兩內邊框的外側。優選的，該第一框的連接框部是於兩邊框間連接設有上橋板，各該邊框朝內側延伸設有內邊框，且該兩內邊框間連接設有下橋板，於該上橋板、下橋板與兩內邊框間形成有中空部位，且該下橋板兩側與兩內邊框間分別形成有該組接空間，於該兩組接端間的下橋板預設距離處沿圓周方向形成該溝槽，並以複合材料封閉包覆於該第一框表面，且於該第一框內側成形出該第二框的形狀。本實用新型目的之一即在提供一種自行車鋁材與複合材結合的輪圈結構，是於鋁材製成的第一框兩端內部設有組接空間，且於兩端的組接空間內共同插設有銜接件，即可將兩端接合形成完整的第一框，並於該第一框內側利用複合材料成形出第二框，借該銜接件與第一框兩端的插設接合，使其組裝快速、容易，且整體構件簡單，確達極佳創新實用性。本實用新型目的之二即在提供一種自行車鋁材與複合材結合的輪圈結構，是於該第一框內側沿圓周方向設有溝槽，可減輕重量，以達輕量化的功效。本實用新型目的之三即在提供一種自行車鋁材與複合材結合的輪圈結構，當該第一框兩端共同插設該銜接件並接合固定後，其以預設溫度加熱於該兩端，並加壓使其相互 接和固定，可避免接合處產生凹陷或假焊的情事，以達穩固接合及增加結構強度的功效，且可提升生產速度及良品率，並降低生產成本。

圖1為本實用新型一較佳實施例的製造流程圖。圖2為本實用新型一較佳實施例的立體外觀圖。圖3為本實用新型一較佳實施例的立體分解圖一。圖4為本實用新型一較佳實施例的立體分解圖二。圖5為本實用新型一較佳實施例的組合平面圖。圖6為本實用新型一較佳實施例的組合剖面圖一。圖7為本實用新型一較佳實施例的組合剖面圖二。圖8為本實用新型第二實施例的組合剖面圖。圖9為本實用新型第三實施例的組合剖面圖。圖10為本實用新型第四實施例的立體分解圖。圖11為本實用新型第四實施例的組合平面圖。圖12為本實用新型第四實施例的組合剖面圖一。圖13為本實用新型第四實施例的組合剖面圖二。圖14為本實用新型第五實施例的立體分解圖。圖15為本實用新型第五實施例的組合剖面圖一。圖16為本實用新型第五實施例的組合剖面圖二。主要元件符號說明第一框(10)邊框(12)內邊框(121)下橋板(132)下橋板(134)溝槽(15)組接空間(17)銜接件(20)
組接端(11)
連接框部(13)上橋板(131)上橋板(133)
組接空間(14)
中空部位(16)[0048]第二框(30)凸肋(31)肋(32)。
具體實施方式
首先請參照圖1 圖7，本實用新型所提供的一種自行車鋁材與複合材結合的輪圈結構，其包含下述步驟成形a、成形第一框(10):利用鋁合金材料擠製成框狀杆體，再滾壓成圓圈狀的一第一框(10)，該第一框(10)兩端分別為一組接端(11)，於該第一框(10)兩側設有相互對應的一邊框(12)，並於該兩邊框(12)內側連結設有一連結框部(13)，該連接框部(13)兩側分別設有與兩邊框(12)連接的一上橋板(131)與一下橋板(132)，且該連接框部(13)兩側各該上橋板(131)、下橋板(132)與邊框(12)間分別形成有一組接空間(14)。b、成形溝槽(15):將該連接框部(13)兩側的下橋板(132)遠離各該組接端(11)預設距離處，分別沿周圓方向銑削出一溝槽(15)。c、插設結合於該第一框(10)兩端組接端(11)的各該組接空間(14)內共同插設有一銜接件(20)，並使該兩組接端(11)相互接合，並可進一步將該兩組接端(11)加熱至預設溫度後，接著加壓於該兩組接端(11)且使其相互接合固定，以形成完整圓圈狀的該第一框(10)。d、成形第二框(30):利用碳纖維等的複合材料成形圓框體的一第二框(30)，並將其硬化成形於該第一框(10)的內側，即可成形出由鋁材與複合材結合的輪圈結構。經運用前述方法所製成的由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其包含有一第一框(10)，以鋁合金材料擠製成框狀杆體，再滾壓成圓圈狀，該第一框(10)兩端分別為一組接端(11)，其中該第一框(10)兩側設有相互對應的一邊框(12)，利用該兩邊框(12)外側形成供煞車塊摩擦的制動面，於該兩邊框(12)內側連結設有一連結框部
(13)，該連接框部(13)與兩邊框(12)間設有至少一組接空間(14);於本實施例中，該連接框部(13)兩側分別設有與兩邊框(12)連接的一上橋板(131)與一下橋板(132)，且於該連接框部(13)兩側各該上橋板(131)與下橋板(132)間分別形成有該組接空間(14);將該連接框部(13)兩側的下橋板(132)遠離各該組接端(11)預設距離處分別沿周圓方向銑削出一溝槽(15)。至少一銜接件(20)，呈杆狀，其對應該組接空間(14)的形狀製成，於該第一框
(10)兩端組接端(11)的組接空間(14)內共同插設該銜接件(20)，並對該兩組接端(11)加熱至預設溫度後，接著加壓於該兩組接端(11)且使其相互接合固定，即可形成一完整圓圈狀的該第一框(10)。一第二框(30)，以碳纖維等的複合材料成形圓框體，並將其加熱硬化成形於該第一框(10)的內側。藉由上述構件，該第一框(10)兩邊框(12)與內側的連結框部(13)間具有組接空間(14)，該連接框部(13)兩側的下橋板(132)遠離組接端(11)預設距離處沿周圓方向銑削形成有溝槽(15)，於該第一框(10)兩端的組接空間(14)內共同插設有銜接件(20)，將該兩組接端(11)加熱至預設溫度後並加壓使其相互接合固定，再於該第一框(10)內側利用碳纖維等複合材料成形圓框體狀的第二框(30)，即可形成由鋁材與複合材結合的輪圈結構，可快速且便利接合固定，並可有效避免接合處表面產生凹陷或假焊的情事，及具輕量化的功效，同時整體結構的構件簡單，故整體結構極具實用便利性。為供進一步了解本實用新型構造特徵、運用技術手段及所預期達成的功效，茲將本實用新型使用方式加以敘述如下本實用新型的組設，是以鋁合金材料成形該第一框(10)，於該第一框(10)兩組接端(11)內側預設距離處成形出溝槽(15)，接著於該第一框(10)兩組接端(11)的組接空間
(14)內共同插設有該銜接件(20)，再接著將該兩組接端(11)加熱至預設溫度後，並加壓使該兩組接端(11)相互對接結合，再接著於該第一框(10)內側以複合材料成形出該第二框
(30)，即組設完成。請參照圖8所示，為本實用新型的第二實施例，其中進行該第二框(30)成形作業時，可將複合材料填料於該第一框(10)的溝槽(15)內，使該複合材料成形後，即於該溝槽(15)內形成一凸肋(31)，且穩固定位於該溝槽(15)內，以提供該第二框(30)與第一框
(10)間的穩固接合效果，確具極佳創新性及實用效益。請參照圖9所示，為本實用新型的第三實施例，其中該第二框(30)成形時，可於該第二框(30)內部沿圓周方向成形出一肋(32)，該肋(32)抵撐於第二框(30)內部兩側，以支撐於該第二框(30)內部，達到提升該第二框(30)的結構強度功效。請參照圖10 圖13所示，為本實用新型的第四實施例，其中該第一框(10)的連接框部(13)於兩邊框(12)間連接設有一上橋板(133)，各該邊框(12)朝內側延伸設有一內邊框(121)，且該兩內邊框(121)間連接設有一下橋板(134)，於該上、下橋板(133) (134)與兩內邊框(121)間形成有一中空部位(16)，且該下橋板(134)兩側與兩內邊框(121)間分別形成有組接空間(17)，於該兩組接端(11)間的下橋板(134)預設距離處沿圓周方向，銑削掉部分的該下橋板(134)與內邊框(121)形成該溝槽(15)，且該第二框(30)成形時，可使該第二框(30)兩側直接貼覆於該兩內邊框(121)的外側，形成一由鋁材與複合材結合的輪圈結構，其同樣是借該組接空間(17)提供該銜接件(20)插設，且利用該溝槽(15)設計達到減輕重量的功效；請參照圖14 圖16所示，為本實用新型的第五實施例，其是於前述第四實施例的該第一框(10)成形後，利用複合材料封閉包覆於該第一框(10)表面，並於該第一框(10)內側成形出第二框(30)形狀，形成一體式的鋁材與複合材結合的輪圈結構，可達提升整體結構強度的功效。本實用新型以鋁合金材料製成的該第一框(10)，其兩端的組接端(11)內部設有組接空間(14)，於該兩組接端(10)的組接空間(14)內共同插設有銜接件(20)，使該兩組接端(11)相互接合固定，即可形成完整的第一框(10)，且該第一框(10)內側沿圓周方向銑削設有溝槽(15)，以達減輕重量的效果，接著於該第一框(10)內側利用複合材料製成圓框狀的第二框(30)，即形成由鋁材與複合材結合的輪圈結構，借該銜接件(20)與兩組接端
(11)間的相互插設接合，使其組裝更為容易、快速，且整體構件簡單、輕量化，則達極佳創新實用性及便利性；當該兩組接端(11)共同插設有銜接件(20)並接合固定後，其可以預設溫度加熱於該兩組接端(11)，並加壓使該兩組接端(11)相互接合固定，該銜接件(20)可填滿於接合部位，使焊接時不會朝該第一框(10)內側凸出，而於接合部位表面產生的凸出，可利用加工方式去除凸出的鋁材，其可有效避免兩組接端(11)的接合處產生凹陷或假焊的情事，且使煞車制動面不會產生間隙或凸起，確保煞車功效及騎成安全性，且有效提升生產速度、良品率，降低生產成本，同時可達穩固接合及增加結構強度的功效。其可於該第二框(30)內部沿圓周方向設有肋(32)，以支撐於該第二框(30)內部，達到提升結構強度的功效；該複合材料成形的第二框(30)，其亦可於成形時，將碳纖維等的複合材料封閉包覆該第一框(10)表面，形成一體式的鋁材與複合材結合的輪圈結構，可達提升結構強度及穩固結合的功效。綜合上述，本實用新型所揭露的「自行車鋁材與複合材結合的輪圈結構」，提供一具便利插設接合的輪圈結構，其於鋁材製成的該第一框(10)兩端分別設有組接空間(14)，於兩端的組接空間(14)內共同插設有銜接件(20)，即可將兩端相互組接結合，達到便利且快速組設的目的，且該第一框(10)內側設有溝槽(15)，可減輕該第一框(10)的重量，接著再於該第一框(10)內側利用複合材料成形出第二框(30)，形成由鋁材與複合材結合的輪圈結構，整體構件簡單、可便利組裝，提升生產速度、良品率，且可降低生產成本及具輕量化的功效。需陳明者，以上所述乃是本實用新型的具體實施例及所運用的技術原理，若依本實用新型的構想所作的改變，其所產生的功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋的精神時，均應在本實用新型的範圍內，合予陳明。
權利要求1.一種由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其特徵在於，其包含有 第一框，為以鋁材的框狀杆體所製成的圓圈狀，該第一框兩端分別為組接端，其中該第一框兩側設有相互對應的邊框，該兩邊框內側連結設有連結框部，該連接框部兩側分別設有與兩邊框連接的上橋板與下橋板，且於該連接框部兩側各該上橋板與下橋板間分別形成有組接空間，於該連接框部兩側的下橋板遠離各該組接端預設距離處分別沿周圓方向設有溝槽； 至少一個銜接件，呈杆狀，於該第一框兩組接端的組接空間內共同插設該銜接件； 第二框，為以複合材成形的圓框體，且成形於該第一框的內側。
2.依據權利要求1所述的由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其特徵在於，該銜接件的形狀為對應該組接空間的形狀。
3.依據權利要求1所述的由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其特徵在於，於該第一框兩端組接端的組接空間內共同插設該銜接件時，該兩組接端加熱至預設溫度並加壓於該兩組接端以使其相互接合固定。
4.依據權利要求1所述的由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其特徵在於，該第二框為碳纖維複合材料。
5.依據權利要求1所述的由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其特徵在於，該第二框於該第一框兩側的各該溝槽內分別形成有凸肋。
6.依據權利要求1所述的由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其特徵在於，該第二框內部沿圓周方向成形有肋，且該肋是抵撐於第二框內部兩側。
7.依據權利要求1所述的由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其特徵在於，該第一框的連接框部是於兩邊框間連接設有上橋板，各該邊框朝內側延伸設有內邊框，且該兩內邊框間連接設有下橋板，於該上橋板、下橋板與兩內邊框間形成有中空部位，且該下橋板兩側與兩內邊框間分別形成有該組接空間，於該兩組接端間的下橋板預設距離處沿圓周方向形成該溝槽，且該第二框成形時，使該第二框兩側貼覆於該兩內邊框的外側。
8.依據權利要求1所述的由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其特徵在於，該第一框的連接框部是於兩邊框間連接設有上橋板，各該邊框朝內側延伸設有內邊框，且該兩內邊框間連接設有下橋板，於該上橋板、下橋板與兩內邊框間形成有中空部位，且該下橋板兩側與兩內邊框間分別形成有該組接空間，於該兩組接端間的下橋板預設距離處沿圓周方向形成該溝槽，並以複合材料封閉包覆於該第一框表面，且於該第一框內側成形出該第二框的形狀。
專利摘要本實用新型主要提供一種由鋁材與複合材結合的自行車輪圈結構，其包含有一第一框，系以鋁材製成，其兩端分別為一組接端，第一框兩側設有相對應的一邊框，兩邊框內側設有一連結框部，連接框部與兩邊框間設有一組接空間，連接框部兩側設有與兩邊框連接的一上、下橋板，且分別形成一組接空間，各該下橋板分別設有一溝槽；至少一銜接件，插設於兩組接端的組接空間內；一第二框，以複合材成形於第一框內側；藉由上述構件，第一框兩端利用銜接件相互接合，形成鋁材與複合材結合的輪圈，以達便利及穩固接合的功效，且具輕量化，並可提升結構強度。
文檔編號B21D53/30GK202826957SQ201220344759
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月17日 優先權日2012年1月4日
發明者塗季冰 申請人:崑山亨利金屬科技有限公司