专利名称：由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构及成形方法
技术领域：
本发明有关于由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构及成形方法，特别是利用插设接合成形圆圈状的铝材框，且于其内侧成形复合材框的部位，并具有轻量化及提升结构强度的轮圈结构。
背景技术：
自行车的轮圈结构，主要供轮胎套设，以形成车轮。轮圈结构依材料不同，通常以合金材料、碳纤维材料或合金结合碳纤维材料等所构成，由于轻量化为自行车业者所追求的目标，合金材料较重，碳纤维材料轻且结构强度佳、耐冲击，然而碳纤维材料因煞车块夹持时摩擦产生的高温，而容易产生剥层的缺失，其中由合金及碳纤维材料结合制成的轮圈，由于合金材料具有较佳的散热效果，使合金材料的部分可供煞车块夹持摩擦散热，并结合碳纤维材料高强度、轻量化及耐冲击等诸多优点，因此合金材料与碳纤维材料结合形成的轮圈，具有极佳实用性效益。该轮圈结构是将铝合金材料纸制成框座状的杆体，且将二端接合成圆圈状，而该铝材框两端的接合方法，通常将两端利用焊接或胶合方式接合形成完整的铝材框，再于铝材框的内侧，或将铝材框全部包覆有复合材料，并将该复合材料硬化成形框状，形成铝合金与复合材料结合的轮圈，且于铝材框内侧与复合材框的接合部位通常设有散热空间，可隔开煞车块摩擦产生的高温且具散热效果，以避免复合材框在煞车高温下产生软化变形及剥落的情形。铝材与复合材结合的轮圈结构，依铝材框与复合材框间的散热空间的组设位置，常见者大致可分为中间式及二端式。目前，现有中间式散热空间的铝合金碳纤维轮圈结构，如中国台湾第099208047号发明专利所揭露的“自行车之轮圈”，其包含有:一个外框，该外框具有一支撑部以及分别连接于该支撑部两端的一煞车部，该支撑部以及该煞车部之间形成一个轮胎槽，用以组设自行车的轮胎，该煞车部靠近轴心的一端更向轴心延伸形成一个凸缘，该凸缘与支撑部之间则形成一容置槽；一个内框，该内框为预先一体成形的复合材质框体，该内框的两侧各具有一接合部；该外框凸缘末端至轴心具有第二距离，该内框接合部末端至轴心具有第三距离，该第二距离小于该第三距离，该内框利用撬接的方式将该接合部组设于该容置槽，使该内框结合于该外框。另一现有二端式散热空间的铝合金碳纤维轮圈结构，如中国台湾第098211957号发明专利所揭露的“自行车轮圈结构”，其包括一外框及一结合于外框内侧的内框，其中，该外框两侧各有一相互对应的框边，该两框边内侧系透过一连结框部做为连结，该两框边外侧系各为一供煞车块做为摩擦用的制动面；该连结框部两端系各有一连结于两框边中间部位的上支肋，该连结框部两端系各另有一连结于两框边下方部位的下支肋，且连结框部于两端上支肋及下支肋之间各形成一散热空间，另该外框于连结框部的底面形成一供内框连结设置的结合面。
发明内容
上述结构中，前者主要以铝合金材质的外框与复合材质的内框相互组接形成轮圈，其中该外框具有支撑部与连接于其两端的煞车部，且于两煞车部间设有强化肋，借支撑部与强化肋间形成中间式的散热空间，以达隔热及散热效果；后者同样是以铝合金材质的外框与复合材质的内框相互组接形成轮圈，该外框于框边内侧连结有连结框部，且该连结框部两端上、下方各有连结于两框边的上支肋与下支肋，则于该连结框部二端上支肋与下支肋间各形成一散热空间，同样可达隔热及散热效果。只是，无论是具中间式或二端式散热空间的轮圈结构，均是将铝合金轮圈两端以焊接或胶合方式结合后，再成形碳纤维复合材质部分，然而此结构会因为焊接或胶合不良，而在结合部位产生假性接合状况，经轮圈转动受力下，或是在成形碳纤维复合材质部分时会加压，而容易导致铝合金接合部位分离，使得煞车制动面产生间隙或凸起，造成煞车卡住而无法控制，影响骑乘安全性，且此类不良品发生时，往往造成该轮圈整个报销，或者需再加工处理,使得生产速度慢、成本高；此外,为达合轻量化的高性能需求,本发明人认为仍有进一步改良的空间，因此本发明人提供一种可提升结合定位效果的轮圈结构，并可降低重量使其可达轻量化的功效。有鉴于此，本发明揭露了一种由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构的成形方法，其包含有下述步骤:
a、成形第一框:是以铝材制成圆圈状的第一框，该第一框两端分别为组接端，于该第一框两侧设有相互对应的边框，该两边框内侧连结设有连结框部，该连接框部两侧分别设有与两边框连接的上桥板与下桥板，且该连接框部两侧各该上桥板、下桥板与边框间分别设有至少一个组接空间；
b、成形沟槽:将该连接框部两侧的下桥板远离各该组接端预设距离处，分别沿周圆方向成形出沟槽；
c、插设结合:于该第一框两端组接端的各该组接空间内共同插设有衔接件，并使该两组接端相互接合固定；
d、成形第二框:于该第一框的内侧以复合材成形圆框体的第二框，以成形出由铝材与复合材结合的轮圈结构。优选的，于步骤c时，更进一步将该两组接端加热至预设温度，并加压于该两组接端且使其相互接合固定。本发明还揭露了一种由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其包含有:
第一框，为以铝材的框状杆体所制成的圆圈状，该第一框两端分别为组接端，其中该第
一框两侧设有相互对应的一边框，该两边框内侧连结设有连结框部，该连接框部两侧分别设有与两边框连接的上桥板与下桥板，且于该连接框部两侧各该上桥板与下桥板间分别形成有组接空间，于该连接框部两侧的下桥板远离各该组接端预设距离处分别沿周圆方向设有沟槽；
至少一个衔接件，呈杆状，于该第一框两组接端的组接空间内共同插设该衔接件； 第二框，为以复合材成形的圆框体，且成形于该第一框的内侧。优选的，该衔接件的形状为对应该组接空间的形状。
优选的，于该第一框两端组接端的组接空间内共同插设该衔接件时，该两组接端加热至预设温度并加压于该两组接端以使其相互接合固定。优选的，该第二框为碳纤维复合材料的应用。优选的，该第二框于该第一框两侧的各该沟槽内分别形成有凸肋。优选的，该第二框内部沿圆周方向成形有肋，且该肋是抵撑于第二框内部两侧。优选的，该第一框的连接框部于两边框间连接设有上桥板，各该边框朝内侧延伸设有内边框,且该两内边框间连接设有下桥板,于该上桥板、下桥板与两内边框间形成有中空部位，且该下桥板两侧与两内边框间分别形成有该组接空间，于该两组接端间的下桥板预设距离处沿圆周方向形成该沟槽，且该第二框成形时，使该第二框两侧贴覆于该两内边框的外侧。优选的，该第一框的连接框部系于两边框间连接设有上桥板，各该边框朝内侧延伸设有内边框，且该两内边框间连接设有下桥板，于该上桥板、下桥板与两内边框间形成有中空部位，且该下桥板两侧与两内边框间分别形成有该组接空间，于该两组接端间的下桥板预设距离处沿圆周方向形成该沟槽，并以复合材料封闭包覆于该第一框表面，且于该第一框内侧成形出该第二框的形状。本发明目的之一即在提供一种由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构及成形方法，是于铝材制成的第一框两端内部设有组接空间，且于两端的组接空间内共同插设有衔接件，即可将两端接合形成完整的第一框，并于该第一框内侧利用复合材料成形出第二框，借该衔接件与第一框两端的插设接合，使其组装快速、容易，且整体构件简单，确达极佳创新实用性。本发明目的之二即在提供一种由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构及成形方法，是于该第一框内侧沿圆周方向设有沟槽，可减轻重量，以达轻量化的功效。本发明目的之三即在提供一种由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构及成形方法，当该第一框两端共同插设该衔接件并接合固定后，其以预设温度加热于该两端，并加压使其相互接和固定，可避免接合处产生凹陷或假焊的情事，以达稳固接合及增加结构强度的功效，且可提升生产速度及良品率，并降低生产成本。
图1为本发明一较佳实施例的制造流程图。图2为本发明一较佳实施例的立体外观图。图3为本发明一较佳实施例的立体分解图一。图4为本发明一较佳实施例的立体分解图二。图5为本发明一较佳实施例的组合平面图。图6为本发明一较佳实施例的组合剖面图一。图7为本发明一较佳实施例的组合剖面图二。图8为本发明第二实施例的组合剖面图。图9为本发明第三实施例的组合剖面图。图10为本发明第四实施例的立体分解图。图11为本发明第四实施例的组合平面图。
图12为本发明第四实施例的组合剖面图一。图13为本发明第四实施例的组合剖面图二。图14为本发明第五实施例的立体分解图。图15为本发明第五实施例的组合剖面图一。图16为本发明第五实施例的组合剖面图二。主要元件符号说明
第一框(10)组接端(11)
边框(12)连接框部(13)
内边框(121)上桥板(131)
下桥板(132)上桥板(133)
下桥板(134)组接空间(14)
沟槽(15)中空部位(16)
组接空间(17)
衔接件(20)
第二框(30)凸肋(31)
肋(32)。
具体实施例方式首先请参照图1 图7，本发明所提供的一种由铝材与复合材结合的自行车轮圈的成形方法，其包含下述步骤:
a、成形第一框(10):是利用铝合金材料挤制成框状杆体，再滚压成圆圈状的一第一框(10)，该第一框(10)两端分别为一组接端(11)，于该第一框(10)两侧设有相互对应的一边框(12)，并于该两边框(12)内侧连结设有一连结框部(13)，该连接框部(13)两侧分别设有与两边框(12)连接的一上桥板(131)与一下桥板(132)，且该连接框部(13)两侧各该上桥板(131)、下桥板(132)与边框(12)间分别形成有一组接空间(14)。b、成形沟槽(15):将该连接框部(13)两侧的下桥板(132)远离各该组接端(11)预设距离处，分别沿周圆方向铣削出一沟槽(15)。c、插设结合:系于该第一框(10)两端组接端(11)的各该组接空间(14)内共同插设有一衔接件(20)，并使该两组接端(11)相互接合，并可进一步将该两组接端(11)加热至预设温度后，接着加压于该两组接端(11)且使其相互接合固定，以形成完整圆圈状的该第一框(10)。
d、成形第二框(30):系利用碳纤维等的复合材料成形圆框体的一第二框(30)，并将其硬化成形于该第一框(10)的内侧，即可成形出由铝材与复合材结合的轮圈结构。经运用前述方法所制成的由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其包含有:
一第一框(10)，系以铝合金材料挤制成框状杆体，再滚压成圆圈状，该第一框(10)两端分别为一组接端(11)，其中该第一框(10)两侧设有相互对应的一边框(12)，利用该两边框(12)外侧形成供煞车块摩擦的制动面，于该两边框(12)内侧连结设有一连结框部(13)，该连接框部(13)与两边框(12)间设有至少一组接空间(14);于本实施例中，该连接框部
(13)两侧分别设有与两边框(12)连接的一上桥板(131)与一下桥板(132)，且于该连接框部(13)两侧各该上桥板(131)与下桥板(132)间分别形成有该组接空间(14);将该连接框部(13)两侧的下桥板(132)远离各该组接端(11)预设距离处分别沿周圆方向铣削出一沟槽(15)。至少一衔接件(20)，系呈杆状，其系对应该组接空间(14)的形状制成，于该第一框(10)两端组接端(11)的组接空间(14)内共同插设该衔接件(20)，并对该两组接端(11)加热至预设温度后，接着加压于该两组接端(11)且使其相互接合固定，即可形成一完整圆圈状的该第一框(10)。一第二框(30)，系以碳纤维等的复合材料成形圆框体，并将其加热硬化成形于该第一框(10)的内侧。借由上述构件，该第一框(10)两边框(12)与内侧的连结框部(13)间具有组接空间(14)，该连接框部(13)两侧的下桥板(132)远离组接端(11)预设距离处沿周圆方向铣削形成有沟槽(15)，于该第一框(10)两端的组接空间(14)内共同插设有衔接件(20)，将该两组接端(11)加热至预设温度后并加压使其相互接合固定，再于该第一框(10)内侧利用碳纤维等复合材料成形圆框体状的第二框(30)，即可形成由铝材与复合材结合的轮圈结构，可快速且便利接合固定，并可有效避免接合处表面产生凹陷或假焊的情事，及具轻量化的功效，同时整体结构的构件简单，故整体结构极具实用便利性。为供进一步了解本发明构造特征、运用技术手段及所预期达成的功效，兹将本发明使用方式加以叙述如下:
本发明的组设，系以铝合金材料成形该第一框(10)，于该第一框(10)两组接端(11)内侧预设距离处成形出沟槽(15)，接着于该第一框(10)两组接端(11)的组接空间(14)内共同插设有该衔接件(20)，再接着将该两组接端(11)加热至预设温度后，并加压使该两组接端(11)相互对接结合，再接着于该第一框(10)内侧以复合材料成形出该第二框(30)，即组设完成。请参照图8所示，系为本发明的第二实施例，其中进行该第二框(30)成形作业时，可将复合材料填料于该第一框(10)的沟槽(15)内，使该复合材料成形后，即于该沟槽(15)内形成一凸肋(31)，且稳固定位于该沟槽(15)内，以提供该第二框(30)与第一框(10)间的稳固接合效果，确具极佳创新性及实用效益。请参照图9所示，系为本发明的第三实施例，其中该第二框(30)成形时，可于该第二框(30)内部沿圆周方向成形出一肋(32)，该肋(32)系抵撑于第二框(30)内部两侧，以支撑于该第二框(30)内部，达到提升该第二框(30)的结构强度功效。请参照图10 图13所示，为本发明的第四实施例，其中该第一框(10)的连接框部(13)系于两边框(12)间连接设有一上桥板(133)，各该边框(12)朝内侧延伸设有一内边框(121)，且该两内边框(121)间连接设有一下桥板(134)，于该上、下桥板(133) (134)与两内边框(121)间形成有一中空部位(16)，且该下桥板(134)两侧与两内边框(121)间分别形成有组接空间(17)，其系于该两组接端(11)间的下桥板(134)预设距离处沿圆周方向，铣削掉部份的该下桥板(134)与内边框(121)形成该沟槽(15)，且该第二框(30)成形时，可使该第二框(30)两侧直接贴覆于该两内边框(121)的外侧，形成一由铝材与复合材结合的轮圈结构，其同样系借该组接空间(17)提供该衔接件(20)插设，且利用该沟槽(15)设计达到减轻重量的功效；请参照图14 图16所示，系为本发明的第五实施例，其系于前述第四实施例的该第一框(10)成形后，利用复合材料封闭包覆于该第一框(10)表面，并于该第一框(10)内侧成形出第二框(30)形状，形成一体式的铝材与复合材结合的轮圈结构，可达提升整体结构强度的功效。本发明以铝合金材料制成的该第一框(10)，其两端的组接端(11)内部设有组接空间(14)，于该两组接端(10)的组接空间(14)内共同插设有衔接件(20)，使该两组接端
(11)相互接合固定，即可形成完整的第一框(10)，且该第一框(10)内侧沿圆周方向铣削设有沟槽(15)，以达减轻重量的效果，接着于该第一框(10)内侧利用复合材料制成圆框状的第二框(30)，即形成由铝材与复合材结合的轮圈结构，借该衔接件(20)与两组接端(11)间的相互插设接合，使其组装更为容易、快速，且整体构件简单、轻量化，则达极佳创新实用性及便利性者；当该两组接端(11)共同插设有衔接件(20)并接合固定后，其可以预设温度加热于该两组接端(11)，并加压使该两组接端(11)相互接合固定，该衔接件(20)可填满于接合部位，使焊接时不会朝该第一框(10)内侧凸出，而于接合部位表面产生的凸出，可利用加工方式去除凸出的铝材，其可有效避免两组接端(11)的接合处产生凹陷或假焊的情事，且使煞车制动面不会产生间隙或凸起，确保煞车功效及骑成安全性，且有效提升生产速度、良品率，降低生产成本，同时可达稳固接合及增加结构强度的功效。其可于该第二框(30)内部沿圆周方向设有肋(32)，以支撑于该第二框(30)内部，达到提升结构强度的功效；该复合材料成形的第二框(30)，其亦系可于成形时，将碳纤维等的复合材料封闭包覆该第一框(10)表面，形成一体式的铝材与复合材结合的轮圈结构，可达提升结构强度及稳固结合的功效。综合上述，本发明所揭露的“由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构及成形方法”，系提供一具便利插设接合的轮圈结构，系于铝材制成的该第一框(10)两端分别设有组接空间(14)，于两端的组接空间(14)内共同插设有衔接件(20)，即可将两端相互组接结合，达到便利且快速组设的目的，且该第一框(10)内侧设有沟槽(15)，可减轻该第一框
(10)的重量，接着再于该第一框(10)内侧利用复合材料成形出第二框(30)，形成由铝材与复合材结合的轮圈结构，整体构件简单、可便利组装，提升生产速度、良品率，且可降低生产成本及具轻量化，俾使整体确具产业实用性及创新效益，且其构成结构又未曾见于诸书刊或公开使用，诚符合发明专利申请要件，恳请钧局明鉴，早日准予专利，至为感祷。需陈明者，以上所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及图式所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内，合予陈明。
权利要求
1.一种由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构的成形方法，其特征在于，其包含有下述步骤: a、成形第一框:是以铝材制成圆圈状的第一框，该第一框两端分别为组接端，于该第一框两侧设有相互对应的边框，该两边框内侧连结设有连结框部，该连接框部两侧分别设有与两边框连接的上桥板与下桥板，且该连接框部两侧各该上桥板、下桥板与边框间分别设有至少一个组接空间； b、成形沟槽:将该连接框部两侧的下桥板远离各该组接端预设距离处，分别沿周圆方向成形出沟槽； c、插设结合:于该第一框两端组接端的各该组接空间内共同插设有衔接件，并使该两组接端相互接合固定； d、成形第二框:于该第一框的内侧以复合材成形圆框体的第二框，以成形出由铝材与复合材结合的轮圈结构。
2.依据权利要求1所述由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构的成形方法，其特征在于，于步骤c时，更进一步将该两组接端加热至预设温度，并加压于该两组接端且使其相互接合固定。
3.一种由 铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其特征在于，其包含有: 第一框，为以铝材的框状杆体所制成的圆圈状，该第一框两端分别为组接端，其中该第一框两侧设有相互对应的一边框，该两边框内侧连结设有连结框部，该连接框部两侧分别设有与两边框连接的上桥板与下桥板，且于该连接框部两侧各该上桥板与下桥板间分别形成有组接空间，于该连接框部两侧的下桥板远离各该组接端预设距离处分别沿周圆方向设有沟槽； 至少一个衔接件，呈杆状，于该第一框两组接端的组接空间内共同插设该衔接件； 第二框，为以复合材成形的圆框体，且成形于该第一框的内侧。
4.依据权利要求3所述由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其特征在于，该衔接件的形状为对应该组接空间的形状。
5.依据权利要求3所述由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其特征在于，于该第一框两端组接端的组接空间内共同插设该衔接件时，该两组接端加热至预设温度并加压于该两组接端以使其相互接合固定。
6.依据权利要求3所述由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其特征在于，该第二框为碳纤维复合材料的应用。
7.依据权利要求3所述由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其特征在于，该第二框于该第一框两侧的各该沟槽内分别形成有凸肋。
8.依据权利要求3所述由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其特征在于，该第二框内部沿圆周方向成形有肋，且该肋是抵撑于第二框内部两侧。
9.依据权利要求3所述由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其特征在于，该第一框的连接框部于两边框间连接设有上桥板,各该边框朝内侧延伸设有内边框,且该两内边框间连接设有下桥板，于该上桥板、下桥板与两内边框间形成有中空部位，且该下桥板两侧与两内边框间分别形成有该组接空间，于该两组接端间的下桥板预设距离处沿圆周方向形成该沟槽，且该第二框成形时，使该第二框两侧贴覆于该两内边框的外侧。
10.依据权利要求3所述由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构，其特征在于，该第一框的连接框部系于两边框间连接设有上桥板，各该边框朝内侧延伸设有内边框，且该两内边框间连接设有下桥板，于该上桥板、下桥板与两内边框间形成有中空部位，且该下桥板两侧与两内边框间分别形成有该组接空间，于该两组接端间的下桥板预设距离处沿圆周方向形成该沟槽，并以复合材料封闭包覆于该第一框表面，且于该第一框内侧成形出该第二框的形状 。
全文摘要
本发明主要提供一种由铝材与复合材结合的自行车轮圈结构及成形方法，其步骤依序系为成形第一框、成形沟槽、插设结合、成形第二框，即可成形出铝材与复合材结合的轮圈结构；借由上述构件，该第一框两端共同插设有衔接件以相互接合，于该第一框内侧铣削设有沟槽，以减轻重量，且利用复合材于该第一框内侧成形出该第二框，形成铝材与复合材结合的轮圈，以达便利及稳固接合的功效，且具轻量化，同时可提升结构强度。
文档编号B21D53/30GK103192658SQ20121024642
公开日2013年7月10日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年1月4日
发明者涂季冰 申请人:昆山亨利金属科技有限公司