具有制动轨的自行车的轮辋的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有制动轨的自行车的轮辋。更具体地，该自行车的轮辋包括呈 定向槽形式的非自由的表面特征部。
【背景技术】
[0002] 自行车轮和轮辋的使用已经超过了一个世纪。在历史上，自行车轮辋由木材、钢或 铝制成。然而，一些自行车的轮辋制造商已经开始用其它材料来制造自行车的轮辋，诸如轻 质纤维增强复合材料（FRPs)，包括碳纤维、玻璃纤维和/或尼龙纤维，例如，被混合在诸如 环氧基树脂、酚醛基树脂和/或酯基树脂的固化树脂中。对于这些复合轮辋，其中一些已经 完全由FRP复合材料制成（"全复合车轮"），而另一些则包含除FRP复合材料外的不同的 材料的整合组件（"多组分轮辋"）。
[0003] 碳纤维轮辋制动表面很难进行设计。早期的碳纤维轮辋用轮辋结构本身的成型表 面作为制动轨或制动表面，这通常是非常麻烦的，这是因为成型轮辋通常具有嵌入该表面 中的薄的脱模层，它的存在不适于制动，因为脱模材料导致低的摩擦系数。脱模剂有助于在 制造期间将轮辋从模具上移除。在短期的制动使用后，脱模剂和轮辋上的环氧树脂的外层 被磨损掉，露出下方易受损的碳纤维。很容易理解为什么轮辋的结构碳纤维磨损和/或断 裂是不利的，因为随着时间的推移，轮辋会逐渐削弱。碳表面在耐磨方面相对较弱，并且可 以提供较差的摩擦特性，特别是潮湿时。因此，碳纤维表面通常不适于作为FRP轮辋的制动 轨。
[0004] 后来轮辋在轮辋制动轨中使用了玻璃纤维、石英纤维或者凯芙拉（Kevlar)纤维， 或者用定位于结构轮辋材料顶部的附加结构来形成制动轨。这些材料被认为具有比碳更好 的耐磨特性，提供不同程度改善的制动性能。
[0005] -种设置制动轨的方式涉及单独添加碳化硅纤维和/或微珠或微粒的面纱或者 与制动轨中的玻璃混合。碳化硅纤维比玻璃更硬，能够明显改善耐磨特性及制动"感觉"，但 是因纤维刚度高而非常昂贵且难以加工。添加碳化硅纤维可能大大增加轮辋的制造成本。 虽然目前现代航空器和赛车的刹车片均是由碳化硅制成，但是这些材料目前非常昂贵，难 于处理而且很难形成半径较小的结构，如自行车轮辋，特别是在制造设定中。柔韧性的缺乏 限制了它们在轮辋设计中的应用，并且可能会阻止其用于某些复杂的轮辋形状。另一方面， 碳化硅微珠近来已经成功地被用于制动轨。
[0006] 一些轮辋制造商已经尝试使用后施加的"陶瓷"制动轨涂层。这些范围从被热固 化的上漆应用到等离子喷涂涂层。所有这些涂层均提供强硬的摩擦表面，但是易碎、较重且 通常需要高温应用过程，该过程可能会损害成型的轮辋。这些涂层也存在几何应用问题，由 于是后施加的，因此制动表面因缺乏几何控制而在本质上是不完美的且是不平行的。
【发明内容】
[0007] 因此，需要提供一种具有耐久且经济的制动轨的自行车的轮辋，该制动轨具有出 色的制动特性。本发明满足了这一该需求。
[0008] 在一个实施例中，本发明包括具有制动轨的纤维增强复合材料（FRP)轮辋，该制 动轨包括多个特定结构的槽。
[0009]自行车的轮辋包括径向外部轮胎接合部、径向内部辐条接合部、第一侧壁和与该 第一侧壁间隔开的第二侧壁。制动轨位于第一侧壁和第二侧壁上，制动轨包括形成于其中 的多个槽。多个槽中的每个槽都具有径向最内侧点和径向最外侧点，其中，径向最外侧点关 于轮辋的向前的周向行进方向在周向上位于径向最内侧点的后方。
[0010] 在另一个实施例中，轮轴该轮辋可以包括纤维增强复合材料（FRP)。多个槽可以 是非交叠的。多个槽中的每个槽都可以是笔直的或者弓形的。多个槽可以是非交叠的。制 动轨可以具有径向外边界和径向内边界。多个槽中的每一个槽的径向最外侧点可以邻近制 动轨的径向外边界靠外的边界。多个槽中的每一个槽的径向最外侧点可以位于制动轨的径 向外边界靠外的边界处。多个槽中的每一个的径向最内侧点可以邻近制动轨的内边界靠内 的边界。多个槽中的每一个槽均可以具有从径向最外侧点至径向最内侧点的延伸部。多个 槽中的每一个槽的延伸部均可以不具有拐点。多个槽中的每一个槽的延伸部均可以为槽的 其余部分的长度的至少两倍。多个槽中的每一个槽的延伸部均可以为槽的其余部分的长度 的大约五倍。多个槽中的每一个槽的延伸部通常可以相对于关于径向方向倾斜大约30至 60度或者倾斜大约45度。与径向最内侧点相比，多个槽中的每一个槽邻近径向最外侧点更 宽。多个槽中的一些槽或所有槽可以是连续的。多个槽中的一些槽或所有槽可以是不连续 的。多个槽可以以在圆周上每英寸3至10个槽的密度间隔排列在制动轨中。多个槽中的 每一个槽的深度可以为大约〇. 01英寸至大约〇. 05英寸。多个槽可以为重复的图案。
【附图说明】
[0011] 以下结合附图的关于本发明一个或多个实施例的描述，本发明的这些和其它特征 及优点将被完全理解。
[0012] 在附图中：
[0013] 图1是自行车轮辋的局部立体图；
[0014]图2是具有制动轨的钳入式轮辋的剖视图；
[0015] 图3是具有制动轨的管式轮辋的剖视图；
[0016]图4是具有非自由制动轨特征部的第一实施例的自行车轮辋和制动轨的侧视图；
[0017] 图5A是图4所示的轮辋的制动特征部的局部放大图；
[0018] 图5B是具有不连续槽的5A中的轮辋的变型；
[0019]图6是具有制动轨特征部的第二实施例的自行车轮辋和制动轨的侧视图；
[0020] 图7是具有制动轨特征部的第三实施例的自行车轮辋和制动轨的侧视图；
[0021] 图8是具有制动轨特征部的第四实施例的自行车轮辋和制动轨的侧视图；
[0022] 图9是具有制动轨特征部的第五实施例的自行车轮辋和制动轨的侧视图；
[0023] 图10是图6的轮辋的放大图；
[0024] 图11是图8的轮辋的放大图；和
[0025] 图12是图9的轮辋的放大图。
【具体实施方式】
[0026] 本文将参考附图来说明本发明的优选实施例。应当理解的是，本文所涉及的附图 和说明仅为了说明而提供，并且不限制如由所附的权利要求以及它们任意和全部等同物所 限定的本发明。
[0027] 图1示出了车轮轮辋20,该车轮轮辋具有通常用32表示的制动轨。该轮辋20 - 般包括径向外部轮胎接合部24、径向内部辐条接合部26以及第一侧壁28和与该第一侧壁 间隔开的第二侧壁30。第一侧壁28和第二侧壁30通常可以在轮胎接合部24和辐条接合 部26之间径向延伸以形成轮辋20的形状或该轮辋形状的一部分。应当理解的是，包括能 用作制动轨32的部分的任何轮辋形状都是本发明所预期的。
[0028] 制动轨32可以位于第一侧壁28和第二侧壁30的常规位置上。虽然在图2中示 出了钳入式轮胎31的钳入式轮辋20,但是本发明关注的是非钳入式轮辋，如管状轮胎33的 管式或缝合式（sew-upstyle)轮辋（图3)。轮胎接合部24和福条接合部26以及第一侧 壁28和第二侧壁30可以呈环面形式，但是任何合适的轮辋形状都是被预期的。
[0029] 轮辋20可以由FRP制成，S卩，可以由纤维增强复合材料制成，在一个实施例中由碳 纤维形成主体部分，但是可以理解的是，可以使用复合材料的广泛的变型以及复合材料的 组合来形成纤维增强轮辋。轮辋20可以由其它材料制成，如，类似钢或铝。
[0030] 在附图中，用"R"表示径向方向，用"C"表示周向方向。在附图中，用箭头"F"表 示当轮辋20被安装到车轮中并且设置到自行车（未示出）上时行驶的前进方向。行驶的 前进方向是当车轮被安装到沿向前的方向移动的自行车上时车轮转动的周向方向。例如， 从自行车的右侧（也就是通常包括曲柄臂和链轮的那侧）观察，车轮顺时针转动，因此轮辋 也顺时针转动。附图（除图2和3外）示出了从左侧观察的轮辋，当自行车车轮向前行驶 时所述轮辋逆时针转动。
[0031] 制动轨32是侧壁28、30的一个区域，该区域如已知的那样，邻近或者能够接触自 行车的刹车片（未示出）。例如在图1至图3中可以看到制动轨32,这样的制动轨32位于 第一侧壁28和第二侧壁30中的每一者上。制动轨32可以是形成车轮轮辋本身结构的材 料的表面，或者在替代实施方式中，可以是粘合至或附接至车轮轮辋结构的不同材料的一 个表面或作为替代的一个层或多个层。每个制动轨32均包括径向内边界32A和径向外边 界 32B〇
[0032] 参考图4至图12,制动轨32包括表面特征部40。制动轨32的表面特征部40由 多个槽42限定或者包括多个槽42。这些槽可以形成或成型到轮辋20的制动轨32的表面 上。在一个实施例中，槽42的深度大约为0.01英寸至大约0.04英寸。而深度超过0.05 英寸可能会引起比所希望的更多的刹车片磨损，并且可能会难以制造，所以本发明关注于 这样的深度。槽42可以是非交叠的，且优选地呈现重复的图案。
[0033] 在各实施例（图4至图12)中，表面特征部40的共同的方面是每个槽42均具有 径向最内侧点42B和径向最外侧点42A，其中径向最外侧点关于轮辋的向前的周向行进方 向在周向上位于径向最内侧点的后方。
[0034] 也就是说，每个槽42的大部分是倾斜的或者向后倾斜或者与向前行进方向F反向 倾斜，其中接触轮辋20的刹车片将倾向于从轮辋的内侧至外侧擦拭碎片等。槽42可以从 径向方向R倾斜离开大约30至60度。槽42可以从径向方向R倾斜离开大约45度。
[0035] 制动轨32可以具有大约9至11毫米的径向延伸部，并且可以与外部轮胎接合部 24的最靠外的延伸部间隔大约1至3毫米进行定位。图2和3中的制动轨32的厚度不是 按比例的。在制动轨32处从第一侧壁28到第二侧壁30的轮辋20的宽度可以为大约19 至24毫米。
[0036] 图4示出了形成于轮辋20的制动轨32中的多个一般为弓形的、平行的槽42。槽 42的密度或间隔可以是在周向方向B上测量的每英