轮圈结构及其制造方法与流程

本发明是有关于一种轮圈的结构及其制造的方法，特别是指一种可以强化轮圈结构及减轻重量的轮圈结构及其制造方法。

背景技术：

由于碳纤维复合材料具有高强度低比重的材料特性，近年碳纤维复合材料已逐渐成为多种结构件所采用的材料，其中也包含应用于相关车辆的传动元件，例如自行车的轮圈结构正适合使用碳纤维复合材料，也逐渐成为高性能自行车市场上的主流。

但由于碳纤维复合材料主要是以纤维材料与高分子材料组合而成，当碳纤维复合材料受外力摩擦而产生持续高温的状态时，高温就会破坏其高分子材料结构而造成整体结构强度下降，如此将导致使用高分子材料的元件结构无法承受其荷重及冲击，而产生意外破坏的情况。

此外，高温状态下的碳纤维复合材料也较不耐磨耗；当轮圈结构使用碳纤维复合材料受到剎车元件长时间摩擦时，两者之间产生高温会让轮圈结构较不耐磨耗，进而降低轮圈结构的使用寿命。

现今市面上出现一种自行车碳纤维轮圈结构(中国台湾专利公开号：200613156)，试图将自行车剎车元件接触位置(剎车边)下移而靠近整体结构强度关键的部位；此种解决方法需搭配特殊的自行车剎车转换座，不利于消费者日后维修更换，另外，前述设计仅解决高温强度不足的问题，耐磨问题并未解决，且增加轮圈重量。

另外，市面上又出现另一种耐摩性复合材轮圈(中国台湾专利证书号：i271327)，其贴附或使用玄武岩纤维在碳纤维轮圈结构的剎车元件接触位置(剎车边)上，此种作法仅能阻隔热导，却无法克服磨耗问题及磨耗对高分子材料的影响。

所以本发明是为解决复合材料元件的结构强度无法承受高温的问题，且提出避免高温造成元件失效的解决方法，确实能突破碳纤维复合材料长久以来存在的问题。

技术实现要素：

因此，本发明提供一种可以强化轮圈高温强度、增加磨耗及减轻重量的轮圈结构及其制造方法，利用中空阻热单元混合散布在碳纤维轮圈的基材中，运用中空阻热单元整合耐磨、阻热与中空减轻重量的多重特性。

依据本发明结构态样提供一种轮圈结构，其相对应设置在二剎车元件之间。轮圈结构包含有一轮圈本体、二剎车强化边及多个中空阻热单元。轮圈本体采用碳纤维复合材料，二剎车强化边彼此相对且外露设置在轮圈本体二侧，且二剎车强化边分别相对应二剎车元件；多个中空阻热单元散布在各剎车强化边内。

通过前述实施态样，该中空阻热单元由耐磨材质制作，利用中空阻热单元混合散布在剎车强化边内，而中空阻热单元不但可以整合由耐磨材质提供的耐磨特性及中空带来的隔隔热的效果，且中空结构更可以有效减轻重量。值得一提的是，轮圈本体内含的中空阻热单元可以是中空玻璃球或中空陶瓷球。而中空玻璃球可以为中空碱石灰硼硅酸盐玻璃球。前述中空阻热单元的平均粒径可以在20μm～50μm之间。

依据本发明结构态样提供另一种轮圈结构，轮圈结构相对应设置在二剎车元件之间，轮圈结构包含有一轮圈本体及多个中空阻热单元。轮圈本体采用碳纤维复合材料一体成形。而多个中空阻热单元散布在轮圈本体相对应二剎车元件的二表面内。

借此另一实施态样同样可运用中空阻热单元整合耐磨及隔热的效果，使高温不易扩散到轮圈受力的位置。且轮圈本体采用碳纤维复合材料一体成形可以让多个中空阻热单元散布在轮圈本体内或相对应二剎车元件的二表面内，都可以进一步减轻元件的重量。

依据本发明方法态样提供另一种轮圈结构制造方法，其应用于制造前述轮圈结构，轮圈结构制造方法包含下步骤：高分子材料加入多个中空阻热单元后充分混合使中空阻热单元散布在高分子材料中；与碳纤维材料混合成为碳纤维复合材料；以及成形固化碳纤维复合材料在相对应剎车元件的轮圈结构上。

借此方法可以制造出多个中空阻热单元散布在轮圈本体相对应二剎车元件的二表面内。运用中空阻热单元整合耐磨及隔热的效果，使高温不易扩散到轮圈受力位置。且可以进一步减轻元件的重量。其中碳纤维复合材料可以包含纤维材料与高分子材料。

附图说明

图1绘示轮圈结构的一实施方式的立体剖视图；

图2绘示图1中轮圈结构的平面剖视图；

图3绘示轮圈结构的另一实施方式的立体剖视图；

图4绘示图3中轮圈结构的平面剖视图；以及

图5绘示本发明的方法步骤流程图。

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的多个实施例。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，这些实务上的细节不应该用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示；并且重复的元件将可能使用相同的编号表示。

请一并参阅图1至图2，图1绘示轮圈结构的一实施方式的立体剖视图；图2则绘示图1中轮圈结构的平面剖视图。依据本发明结构态样提供一种用使用在自行车上的轮圈结构100，其相对应设置在二剎车元件(未绘制)之间。轮圈结构100包含有一轮圈本体110、二剎车强化边120及多个中空阻热单元130。

轮圈本体110采用碳纤维复合材料，主要包含有高硬度的纤维材料及提升材料抗磨耗及隔热能力的高分子材料。自行车的轮圈本体110进一步包含有卡胎部111。

二剎车强化边120彼此相对且外露设置在轮圈本体110二侧，且二剎车强化边120分别相对应二剎车元件。而卡胎部111位于二剎车强化边120旁。

多个中空阻热单元130是中空碱石灰硼硅酸盐玻璃球，且多个中空阻热单元130散布在各剎车强化边120内，且前述中空阻热单元130的平均粒径是在20μm～50μm之间。通过前述实施态样，利用中空阻热单元130混合散布在剎车强化边120内，不但运用中空阻热单元130的中空结构更可以有效减轻轮圈本体110重量。且透过中空阻热单元130的中空结构特性来降低热能在元件内部传递的速率，而达到避免轮圈本体110材料因持续高温产生破坏的目的，避免高温扩散到轮圈本体110。故本发明可以整合中空阻热单元130耐磨及隔热的效果。

值得一提的是，中空阻热单元130也可以是中空陶瓷球。

再请参阅图3至图4，图3绘示轮圈结构的另一实施方式的立体剖视图；图4则绘示图3中轮圈结构的平面剖视图。依据本发明结构态样提供另一种用使用在自行车上的轮圈结构100，其相对应设置在二剎车元件(未绘制)之间。轮圈结构100包含有一轮圈本体110及多个中空阻热单元130。

轮圈本体100采用碳纤维复合材料一体成形，且轮圈本体100主要包含有高硬度及提升材料抗磨耗的能力的纤维材料与高分子材料。在自行车的轮圈本体110上进一步包含有卡胎部111。

多个中空阻热单元130散布在轮圈本体110相对应该二剎车元件的二表面112内，前述表面112可以是轮圈本体110的所有表面。通过此另一实施方式，不但仍具有避免高温扩散到轮圈本体110的效果。并且更加善用了中空阻热单元130的中空结构来减轻轮圈本体110整体重量。

最后请参阅图5的本发明方法步骤流程图，

应用于前述图1或图3中轮圈结构100的轮圈结构制造方法，其步骤包括：步骤200，高分子材料加入多个中空阻热单元后充分混合使大量的中空阻热单元散布在高分子材料中；步骤300，与碳纤维材料混合成为碳纤维复合材料；以及步骤400，成形固化碳纤维复合材料及多个中空阻热单元在相对应剎车元件的轮圈结构上。且前述步骤300所混合的碳纤维复合材料主要包含纤维材料与高分子材料。

通过前述实施方式及实施例可得知，本发明所提出的轮圈结构及其制造方法，可以整合减轻轮圈本体与降低能热能传递速率的二种效果，达成提高轮圈本体使用寿命及减轻重量的双重目的。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。