自行车碳纤维轮圈的制法及其产品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种涉及于交通车辆中的自行车技术领域，尤指以碳纤维的复合材料，制成自行车轮圈的方法及产品。
【背景技术】
[0002]按由自行车受到轻量化的趋势使然，高级自行车车体包含轮圈都已利用碳纤维复合材料来制作。运用碳纤材料刚性高、重量轻的特点，制造自行车轮圈的方法也不断演变。比如证书号第1327533号「以碳纤维编织材制作之自行车轮圈结构及其方法」发明专利〈下称:引证前案〉，其方法包括:(a)由数个碳纤维丝束经编织(Braid)制成碳纤维编织材，且各该碳纤维丝束的二端形成管状或带状碳纤维编织材的长轴端部；(b)将碳纤维编织材含浸于树脂中，使其浸附有树脂；(c)于一预设成所需轮圈形状的成型模具中，置入至少一层浸附有树脂的碳纤维编织材；(d)借助热压成型将该成型模具内的碳纤维编织材固化形成自行车轮圈；据此，引证前案可达成简化制作程序、降低制造成本，并制得一体成形结构的轮圈。
[0003]该引证前案确实具备了快速制作的优点，只是仍存在需要改变的问题:引证前案在成型模具内，供浸附树脂的碳纤维编织材来叠置、贴靠，由于成型模具仍需上、下模具的配合，所以碳纤维编织材仅叠置于下模，上模接合于下模时，碳纤维编织材未必能完全填满上模相对位置及其角落，其不能保证该浸附树脂的碳纤维编织材，可以与成型模具的模穴精准叠层，所以该种方法在模具成型后取出碳纤维成型的轮圈，成型后的外观形状，精准度不足。
【发明内容】
[0004]本发明人鉴于前述的问题，进而用心研究开发，因此本发明主要目的是提供一种自行车碳纤维轮圈的制法及其产品，其主要是以未固化的碳纤维预浸材，以角度对称于轮圈轴心的型态来连续包覆，并且以不同的对称角度来包覆多层以构成预型碳纤外壳，该预型碳纤外壳包覆于内骨架外侧，再加压加热即可完成外观形状精准的碳纤复合材轮圈。
[0005]为了可达到前述的目的，本发明所运用的技术手段是提供一种自行车碳纤维轮圈的制法，其流程包括:
备预型模具:置备一预型模具以及一预型辅助模，该预型模具呈封闭环形，包含一位于环内侧的第一面，相对该第一面的另一侧是呈平面的第二面，以及该预型辅助模呈扁环形体，其供叠靠于该第二面上，该预型辅助模沿全圆周，等分横穿数个可拆卸的销件，供数根碳纤预浸线材相对轴心法线的一设定角度，以断面呈U形的轨迹，缠绕于该预型模具的该第一面和该预型辅助模两侧，该碳纤预浸线材每在设定角度即吊挂于此位置的该销件，各该销件均供各该碳纤预浸线材吊挂来定向缠绕；
脱离预型模具:抽离各该销件于该预型辅助模、卸离该预型辅助模，以使该碳纤预浸线材，至少于该销件至该第二面的总长区域定义为一折收缘，两侧的该折收缘往内朝该第二面叠贴，再剥离于该预型模具，制成一预型碳纤外壳，该预型碳纤外壳内部形成一凹槽状的内室;
结合内骨架:设置一如轮圈形式的内骨架，该预型碳纤外壳的该内室及该折收缘贴靠于该内骨架外侧；
成型固化:该内骨架结合该预型碳纤外壳经由加压加热即固化成型为碳纤复合材的轮圈。
[0006]为了可达到前述的目的，本发明所运用的技术手段是提供一种自行车碳纤维轮圈的产品，其包括:
一内骨架，其为拟轮圈形状的环形体；
一预型碳纤外壳，其至少包覆于该内骨架外周侧一部份，该预型碳纤外壳，由数碳纤预浸线材相对轴心法线的一设定角度来连续缠绕，数根该碳纤预浸线材包覆层数至少二层，各层缠绕角度呈交错。
[0007]因此依据本发明的技术手段，本发明可以获得的功效简要说明如下所列:
1.本发明是在一内骨架包覆一未固化的预型碳纤外壳，而制造预型碳纤外壳是先备用一预型模具和一预型辅助模，而于预型模具和预型辅助模外侧，以断面呈U形的轨迹，以吊挂销件之处为缠绕角度的变化点，连续缠绕碳纤预浸线材。值得一提地是，本发明在预型模具叠设一预型辅助模，该预型辅助模可依照制作轮圈规格形式不同，来更换不同厚度的多个预型辅助模，使预型辅助模的销件与预型模具第一面高度差，来控制预型碳纤外壳两侧折收缘的长度，因应包覆内骨架的不同面积，所以本发明此项制法，将可突破性地提供一准确、有效、快速简便的方法，制造出包含无内胎、有内胎等不同规格形式的轮圈。
[0008]2.本发明是在一内骨架包覆一未固化的预型碳纤外壳，而制造预型碳纤外壳是先备用一预型模具和一预型辅助模，而于预型模具和预型辅助模外侧，以断面呈U形的轨迹，以吊挂销件之处为缠绕角度的变化点，连续缠绕碳纤预浸线材，由于各碳纤预浸线材在每一层缠绕角度，均是对称于相对轮圈轴心，并且各层数片碳纤浸材单元的角度呈交错，故碳纤复合材分布具有纤维连续的条件，配合碳纤维各层不同纤维方向的交错配置，以及碳纤多层包覆方式，可以有效补足不同方向性的机械强度，让轮圈在径向的环形面以及截断面都能有良好强度。
[0009]3.本发明在预型碳纤外壳包覆于内骨架外侧，可以让碳纤维材料与金属或碳纤复合材的内骨架，彼此结合、互相补强，比如增加韧性强度或是提升轻量化。
[0010]4.本发明制法简单、成本低，而且使轮圈外观形状更精准，由于预型碳纤外壳是包覆在内骨架外侧，并非依附叠贴在模具，所以形状的成型掌控性高，精准性佳。
[0011]5.本发明在预型辅助模等距地插穿数销件，提供碳纤预浸线材以销件为支点来作定向性的缠绕，故而缠绕角度可以准确又快速，极具效率。
【附图说明】
[0012]图1是本发明较佳实施例的流程方块图。
[0013]图2是本发明较佳实施例的备预型模具流程的立体分解图。
[0014]图3是本发明较佳实施例的一条碳纤预浸线材完成缠绕预型模具的立体图。
[0015]图4是本发明较佳实施例的一条碳纤预浸线材完成缠绕预型模具的放大平面图。
[0016]图5是本发明较佳实施例的一条碳纤预浸线材完成缠绕预型模具的放大立体图。
[0017]图6是本发明较佳实施例的第二条碳纤预浸线材完成缠绕预型模具的立体图。
[0018]图7是本发明较佳实施例的第二条碳纤预浸线材完成缠绕预型模具的放大平面图。
[0019]图8是本发明较佳实施例的碳纤预浸线材完成缠绕预型模具的断面图。
[0020]图9是本发明较佳实施例的预型碳纤外壳欲脱离预型模具的断面动作图(一)。
[0021]图10是本发明较佳实施例的预型碳纤外壳欲脱离预型模具的断面动作图(二)。
[0022]图11是本发明较佳实施例的预型碳纤外壳欲脱离预型模具的断面动作图(三)。
[0023]图12是本发明较佳实施例的预型碳纤外壳完全脱离预型模具的断面动作图(四)。
[0024]图13是本发明较佳实施例的预型碳纤外壳结合内骨架成型为轮圈的断面图。
[0025]图14是本发明另一较佳实施例的预型碳纤外壳结合内骨架成型为另一种轮圈的断面图。
[0026]图15是本发明再一较佳实施例的预型碳纤外壳结合内骨架成型为再一种轮圈的断面图。
[0027]【主要元件符号说明】
(10)预型模具(11)第一面
(12)第二面(13)外侧
(20)预型辅助模(21)第一侧
(211)第二侧(22)第三侧
(221)第四侧(23)插孔
(25)(251) (252)销件
(30)(301)碳纤预浸线材
(40)(401)预型碳纤外壳
(400)内室(41) (42) (43)折收缘
(50)(60)内骨架(51) (61)圈体
(52)内钩缘(62)凸起。
【具体实施方式】
[0028]本发明是一种自行车碳纤维轮圈的制法及其产品，如图1、图2所示，本发明制法流程如下所述:
a、备预型模具:如图1、图2所示，设置一预型模具10以及一预型辅助模20，其中该预型模具10是实心、拟轮圈型态，如果是准备制作管胎型态的轮圈，则预型模具10就制作如管胎型态的中空轮圈状，预型模具10包含一位于环内侧并且呈弧形的第一面11，相对第一面11的另一侧是呈平面的第二面12，连伸第一、二面11、12是外侧13，而该预型辅助模20是扁环形体，预型辅助模20厚度可以依照所要制作轮圈规格来变换，预型辅助模20包含两相互对称的第一、二侧21、211，第一、二侧21、211径向宽度与预型模具10的第二面12径向宽度相对应，第一、二侧21、211的外侧，意指预型辅助模20形成厚度的两侧是第三侧22、第四侧221，第三、四侧22、221沿着预型辅助模20的全圆周，等分横向地穿设数插孔23，各插孔23可拆卸地穿装一销件25。
[0029]b、包覆预型碳纤外壳:备用预浸环氧树脂的碳纤维材