本發(fā)明是關于一種碳纖維輪圈的制造方法及其結(jié)構，尤其是指一種在銑削有多個透孔的輪圈骨架胚體表面披覆碳纖維布材，以借此得到一結(jié)構強度佳但重量輕盈的輪圈。
背景技術：
：自行車的使用除了作為基本的代步交通工具之外，更兼具有休閑、運動等復合功能。加上研發(fā)能力的提升與科技的進步，自行車的外觀、騎乘舒適感、車身強度、重量、速度等皆成為開發(fā)重點；尤其對于專業(yè)級競技比賽用的自行車而言，騎乘舒適感、車身強度、重量、速度絕對是車手追求的目標。為了讓自行車朝向輕量化結(jié)構的方向發(fā)展，近年來已發(fā)展出以碳纖維所制成的輪圈來取代傳統(tǒng)的金屬輪圈，以有效減輕自行車整體重量。傳統(tǒng)的碳纖維輪圈的成型技術，是先設置一環(huán)狀囊袋，并對囊袋內(nèi)部充氣使囊袋鼓起，再于囊袋外表面依序貼覆多層的碳纖維布材，其中碳纖維布材貼覆的層數(shù)是依據(jù)輪圈所需要的結(jié)構強度而改變，通常供輻條組設的面需要較高的結(jié)構強度，因此貼覆的碳纖維布材的層數(shù)約為7層，而輪圈其他部位的結(jié)構強度需求略低，故貼覆的碳纖維布材的層數(shù)約為5層；然而，由于該傳統(tǒng)的碳纖維輪圈必須通過多層的碳纖維布材層層依序貼覆，因此在制作施工上相當費時、費工；此外貼覆時必須注意相鄰的上、下層碳纖維布材間是否有殘留空氣，若殘留空氣將使相鄰的上、下層碳纖維布材之間無法完全平整貼覆，產(chǎn)生局部突出的瑕疵品，所以傳統(tǒng)的制作方式使碳纖維輪圈的不合格率無法有效降低；而且碳纖維布材本身的售價高昂，貼覆多層的所需的材料成本也相對增加；而上述這些原因都是造成碳纖維輪圈售價不親民的重要因素。另，如中國臺灣專利TWI308527B“自行車輪圈的制造方法”，該制造方法是先將多層碳纖維預浸材進行疊置以成型出一輪圈初胚。將該輪圈初胚放置入一模具中，并依三階段程序?qū)υ撦喨Τ跖哌M行充氣，迫使該輪圈初胚外表面完全緊密貼合該模具 內(nèi)模面，同時配合加熱程序，以成型出一輪圈成胚；最后，使該輪圈成胚依序進行熱烘定型與表面加工，以制得一碳纖維自行車輪圈成品。此一制造方法，同樣仍然存在著傳統(tǒng)碳纖維輪圈制作時的缺失，即需要5～7層的碳纖維預浸材制作費時、費工、材料成本高、貼覆時須注意相鄰兩層之間是否產(chǎn)生氣泡、無法降低不合格率。再者，單純以碳纖維所制成的輪圈雖在重量上達到輕量化的優(yōu)良效果，但是卻沒有辦法確實滿足結(jié)構強度的需求，而容易變形。因此，后來便有自行車相關業(yè)者進一步開發(fā)自行車輪圈結(jié)構，如中國臺灣專利TW200950990A號“自行車輪圈的制造方法及其結(jié)構”，該自行車輪圈的制造方法包括：A、成型，將金屬材料成型為一管體；B、接合，將成型后的管體的兩端接合；C、整圓，將接合后的管體予以整型成一輪圈；D、鉆孔，于該輪圈鉆設多個輻條結(jié)合孔；E、鉆設減重孔，于該輪圈鉆設多個減重孔；F、表面處理，進行該輪圈的毛邊修整及拋光處理；G、披覆碳纖維，于所述減重孔與該輪圈的表面披覆碳纖維，以將所述減重孔的開口密封，借此，即成一輪圈結(jié)構。然而，就該TW200950990A號專利的輪圈僅是在對應減重孔處對應填覆遮蔽減重孔的碳纖維，且碳纖維僅以周緣與減重孔周緣銜接，因此，提升該輪圈的整體強度的效果上并不明顯。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的，是提供一種碳纖維輪圈的制造方法及其結(jié)構，主要是在輪圈輕量化的前提下，能同時兼具有良好的結(jié)構強度，并且具有制造省時、省工、降低成本的碳纖維輪圈的制造方法及其結(jié)構。上述本發(fā)明的主要目的與功效，是由以下具體技術手段所達成：一種碳纖維輪圈的制造方法，其步驟包括：A、成型金屬材質(zhì)長條體，是將金屬基材加熱到可塑溫度再經(jīng)擠壓成型以得到所需形狀的長條體，該長條體包括兩側(cè)壁、一連接于兩所述側(cè)壁相對端面間的連接壁， 及一連接于兩所述側(cè)壁徑向內(nèi)側(cè)邊緣間的內(nèi)環(huán)壁，使兩側(cè)壁、連接壁、以及內(nèi)環(huán)壁之間框圍出一空間；B、接合長條體的兩端，將成型后的長條體兩端接合成圓圈形狀以形成輪圈骨架胚體；C、銑削透孔與輻條結(jié)合孔，于輪圈骨架胚體上銑削多個透孔與多個輻條結(jié)合孔以形成輪圈骨架；所述輻條結(jié)合孔銑削成型于所述內(nèi)環(huán)壁上，每一所述輻條結(jié)合孔不與任一所述透孔對應設置，且是位于兩兩所述透孔之間的所述內(nèi)環(huán)壁上，每一所述輻條結(jié)合孔中設有輻條結(jié)合件；D、表面粗糙處理，對完成銑削所述透孔與所述輻條結(jié)合孔的所述輪圈骨架進行表面粗糙處理，以增加所述輪圈骨架的表面粗糙度；E、披覆碳纖維布材，將所述碳纖維布材裁切為預設形狀后，再披覆于所述輪圈骨架表面，且披覆同時一并覆蓋所述透孔；H、加熱定型，將表面已披覆所述碳纖維布材的所述輪圈骨架置于一模具內(nèi)，并予以加熱定型以在所述輪圈骨架表面形成一碳纖維層，并據(jù)此成為碳纖維輪圈半成品；F、表面處理，對完成表面披覆所述碳纖維布材的所述碳纖維輪圈半成品進行表面處理，以制得一自行車碳纖維輪圈成品。如上所述的碳纖維輪圈的制造方法，其中，所述金屬基材采用鋁合金或鎂合金制成。如上所述的碳纖維輪圈的制造方法，其中，所述表面處理包括對所述碳纖維輪圈半成品進行表面拋光工序與噴涂保護層工序。如上所述的碳纖維輪圈的制造方法，其中，披覆于所述輪圈骨架的所述碳纖維布材的層數(shù)為1～2層。如上所述的碳纖維輪圈的制造方法，其中，位于相鄰的兩所述輻條結(jié)合孔之間的所述內(nèi)環(huán)壁呈往所述連接壁方向弧形凹設，或是位于相鄰的兩所述輻條結(jié)合孔之間的所述內(nèi)環(huán)壁呈往遠離所述連接壁方向弧形凸設。如上所述的碳纖維輪圈的制造方法，其中，所述輪圈骨架上另外銑削多個貫穿槽，所述貫穿槽位于所述連接壁上方的所述側(cè)壁上，并且與每一所述透孔位置對應。如上所述的碳纖維輪圈的制造方法，其中，所述透孔沿著所述輪圈骨架胚體的兩 側(cè)壁以預設間隔銑削設置，或是所述透孔沿著所述輪圈骨架的兩側(cè)壁及所述內(nèi)環(huán)壁以預設間隔銑設，使每一個所述透孔范圍包括兩所述側(cè)壁及所述內(nèi)環(huán)壁。一種碳纖維輪圈的結(jié)構，由上述方法所制得，所述碳纖維輪圈包括：一輪圈骨架與一披覆于所述輪圈骨架表面的碳纖維層；所述輪圈骨架包括兩側(cè)壁、一連接于兩所述側(cè)壁相對端面間的連接壁、一連接于兩所述側(cè)壁徑向內(nèi)側(cè)邊緣間的內(nèi)環(huán)壁、以及多個透孔與多個輻條結(jié)合孔，使兩側(cè)壁、連接壁、以及內(nèi)環(huán)壁之間框圍出一空間；所述輻條結(jié)合孔銑削成型于所述內(nèi)環(huán)壁上，每一所述輻條結(jié)合孔不與任一所述透孔對應設置，且是位于兩兩所述透孔之間的所述內(nèi)環(huán)壁上，每一所述輻條結(jié)合孔中設有輻條結(jié)合件；所述碳纖維層披覆于所述輪圈骨架表面之外也同時一并覆蓋所述透孔，并穿過所述輻條結(jié)合件固定所述碳纖維層披覆位置。本發(fā)明的優(yōu)點為：1、銑削的透孔沿著輪圈骨架的兩側(cè)壁或包括兩側(cè)壁與連接壁以預設間隔設置，故能通過該些透孔于將輻條結(jié)合件安裝于輻條結(jié)合孔時更為容易、便利。2、該輻條結(jié)合件是在輪圈骨架表面披覆成型碳纖維層之前即已安置完成，因此在披覆成型碳纖維層時，可先在碳纖維布材上鉆設孔洞，以供對應套設凸出輪圈骨架的輻條結(jié)合件，方便碳纖維布材的披覆定位。3、本發(fā)明的金屬材質(zhì)輪圈骨架通過該些透孔的銑削，能將輪圈骨架的重量減至最輕，另外通過在輪圈骨架的表面披覆成型碳纖維層，能提升成型后的輪圈成品的結(jié)構強度，使該碳纖維輪圈兼具重量輕、結(jié)構強度佳的優(yōu)點。4、本發(fā)明的碳纖維輪圈先以金屬材為輪圈骨架，再于輪圈骨架表面貼覆碳纖維布材，因此，可大幅減少貼設碳纖維布材的層數(shù)，縮減碳纖維布材的使用量，而達到降低制造成本的效果。5、本發(fā)明的碳纖維輪圈因能大幅減少貼設碳纖維布材的層數(shù)，因此在制作所需花費的工時及工序也能縮短，使制作流程加快，提高產(chǎn)能。6、又因為本發(fā)明的碳纖維輪圈大幅減少貼設碳纖維布材的層數(shù)，因此因減少在貼覆碳纖維布材時氣泡的產(chǎn)生幾率，進而相對提高產(chǎn)品合格率。附圖說明以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：圖1揭示本發(fā)明的碳纖維輪圈的制作流程示意圖；圖2揭示本發(fā)明的輪圈骨架胚體的徑向剖面示意圖；圖3揭示本發(fā)明的輪圈骨架其中一段的立體示意圖；圖4揭示本發(fā)明的輪圈骨架其中一段并于輻條結(jié)合孔中設輻條結(jié)合件的立體示意圖；圖5揭示本發(fā)明的輪圈骨架其中一段與碳纖維布材的立體分解示意圖；圖6揭示本發(fā)明的碳纖維輪圈成品其中一段的立體示意圖；圖7是圖6的A-A處剖視圖；圖8圖6的B-B處剖視圖；圖9揭示本發(fā)明的輪圈骨架第二實施例的其中一段的立體示意圖；圖10揭示本發(fā)明的輪圈骨架第三實施例的其中一段的立體示意圖。主要元件標號說明：1側(cè)壁2連接壁3內(nèi)環(huán)壁4透孔5輻條結(jié)合孔6輻條結(jié)合件7貫穿槽10輪圈骨架20碳纖維布材30碳纖維層具體實施方式為使本發(fā)明所運用的技術內(nèi)容、發(fā)明目的及其達成的功效有更完整且清楚的揭露，現(xiàn)于下詳細說明之，并請一并參閱所揭的附圖及圖號：請參看圖1，其是本發(fā)明的碳纖維輪圈的制造方法的較佳實施例的制造流程示意圖。本發(fā)明的碳纖維輪圈的制造方法，其步驟包括：A、成型金屬材質(zhì)長條體，將金屬基材加熱到可塑溫度再經(jīng)擠壓成型以得到所需形狀的長條體(以下請一并參看圖2)，該長條體包括兩側(cè)壁1、一連接于兩所述側(cè)壁1相對端面間的連接壁2，及一連接于兩所述側(cè)壁1徑向內(nèi)側(cè)邊緣間的內(nèi)環(huán)壁3，使兩側(cè)壁1、連接壁2、以及內(nèi)環(huán)壁3之間框圍出一空間；B、接合長條體的兩端，將成型后的長條體兩端接合成圓圈形狀以形成輪圈骨架胚體；C、銑削透孔4與輻條結(jié)合孔5(請參看圖3)，于輪圈骨架胚體上銑削多個透孔4與多個輻條結(jié)合孔5以形成輪圈骨架10，該些透孔4可以如圖3～圖5所示沿著輪圈骨架胚體的兩側(cè)壁1及內(nèi)環(huán)壁3以預設間隔銑削成型，使每一個透孔4范圍包括兩側(cè)壁1及內(nèi)環(huán)壁3，或者說透孔4與銑削后的內(nèi)環(huán)壁3交錯設置；該些輻條結(jié)合孔5銑削成型于內(nèi)環(huán)壁3上，且輻條結(jié)合孔5與透孔4交錯設置，使每一輻條結(jié)合孔5的兩旁皆與透孔4相鄰，每一輻條結(jié)合孔5中設有輻條結(jié)合件6(如圖4所示)；D、表面粗糙處理，對完成銑削透孔4與輻條結(jié)合孔5的輪圈骨架10進行表面粗糙處理，以增加輪圈骨架10的表面粗糙度；E、披覆碳纖維布材(參看圖5)，將碳纖維布材20裁切為預設形狀后，再披覆于輪圈骨架10表面，且披覆同時一并覆蓋透孔4，并穿過輻條結(jié)合件6以固定碳纖維布材20的披覆位置，例如披覆于輪圈骨架10的碳纖維布材20的層數(shù)為1～2層，碳纖維布材20的形狀為能包覆輪圈骨架10的任何形狀，對其具體形狀本發(fā)明不加以限制；F、加熱定型，將表面已披覆碳纖維布材20的輪圈骨架10置于一模具內(nèi)，并予以加熱定型以在輪圈骨架10表面形成一碳纖維層30，并據(jù)此成為碳纖維輪圈半成品；G、表面處理，將完成表面披覆碳纖維布材20的碳纖維輪圈半成品進行如噴涂保護層及拋光等工序的表面處理，即能制得一碳纖維輪圈成品(參看圖6～圖8)。另外，本發(fā)明的碳纖維輪圈的制造方法的第二較佳實施例進一步在步驟C增加銑削多個貫穿槽7，該些貫穿槽7位于連接壁2上方的側(cè)壁1上，并且與每一透孔4位置對應(請參看圖9)。又，本發(fā)明的碳纖維輪圈的制造方法的第三較佳實施例是改變在步驟C銑削透孔4的位置，即本實施例沿著輪圈骨架胚體的兩側(cè)壁1以預設間隔銑削成型透孔4(請參看圖10)，或者說透孔4貫穿兩側(cè)壁1，內(nèi)環(huán)壁3和連接壁2分別位于透孔4的相對兩側(cè)；該些輻條結(jié)合孔5銑削成型于內(nèi)環(huán)壁3上，每一輻條結(jié)合孔5不與任一透孔4對應設置，且是位于兩兩(或相鄰兩)透孔4之間的內(nèi)環(huán)壁3上，同時位于每一(或相鄰的兩)輻條結(jié)合孔5之間的內(nèi)環(huán)壁3呈往連接壁2方向弧形凹設；當然，位于每一(或相鄰的兩)輻條結(jié)合孔5之間的內(nèi)環(huán)壁3也可以被設計為呈往遠離連接壁2方向弧形凸設。如本發(fā)明的碳纖維輪圈的制造方法的第一、第二及第三較佳實施例中，所述金屬 基材是采用鋁合金或鎂合金制成。其中，鎂合金為活潑性高的金屬，容易氧化，因此無法長期暴露在大氣中，于其表面披覆碳纖維布材使之形成碳纖維層，可防止鎂合金氧化，更增加產(chǎn)品的耐用性。而由上述本發(fā)明的碳纖維輪圈的制造方法所制成的碳纖維輪圈的結(jié)構，其包括：一輪圈骨架10與一披覆于輪圈骨架10表面的碳纖維層30；輪圈骨架10包括兩側(cè)壁1、一連接于兩所述側(cè)壁1相向端面間的連接壁2、以及一連接于兩所述側(cè)壁1徑向內(nèi)側(cè)邊緣間的內(nèi)環(huán)壁3，使兩側(cè)壁1、連接壁2、以及內(nèi)環(huán)壁3之間框圍出一空間，以及多個透孔4與多個輻條結(jié)合孔5，該些透孔4沿著輪圈骨架10的兩側(cè)壁1以預設間隔銑削設置；該些輻條結(jié)合孔5銑削成型于內(nèi)環(huán)壁3上，每一輻條結(jié)合孔5不與任一透孔4對應設置，且是位于兩兩(或相鄰兩)透孔4之間的內(nèi)環(huán)壁3上；碳纖維層30披覆于輪圈骨架10表面之外也同時一并覆蓋透孔4。再者，位于每一輻條結(jié)合孔5之間的內(nèi)環(huán)壁3呈往連接壁2方向弧形凹設；當然，位于每一輻條結(jié)合孔5之間的內(nèi)環(huán)壁3也可以被設計為呈往遠離連接壁2方向弧形凸設。而由上述本發(fā)明的碳纖維輪圈的制造方法所制成的另一碳纖維輪圈的結(jié)構，其與上述碳纖維輪圈的結(jié)構的差異在于：該些透孔4是沿著兩側(cè)壁1及內(nèi)環(huán)壁3以預設間隔銑設，使每一個透孔4范圍包括兩側(cè)壁1及內(nèi)環(huán)壁3；該些輻條結(jié)合孔5銑削成型于內(nèi)環(huán)壁3上，且輻條結(jié)合孔5與透孔4交錯設置，使每一輻條結(jié)合孔5的兩旁皆與透孔4相鄰。又，在輪圈骨架10上另外銑削多個貫穿槽7，該些貫穿槽7位于連接壁2上方的側(cè)壁1上，并且與每一透孔4位置對應(請參看圖9)。而且，本發(fā)明的輪圈骨架10采用鋁合金或鎂合金制成。<實施例>取一鋁合金基材加熱到可塑溫度再經(jīng)擠壓成型得到寬25mm、高29mm的長條體，該長條體包括兩側(cè)壁1、一連接于兩所述側(cè)壁1相對端面間的連接壁2，及一連接于兩所述側(cè)壁1徑向內(nèi)側(cè)邊緣間的內(nèi)環(huán)壁3，使兩側(cè)壁1、連接壁2、以及內(nèi)環(huán)壁3之間框圍出一空間；上述所稱的“寬”是指兩側(cè)壁1之間的距離，所稱的“高”是指側(cè)壁1的底端至頂端的距離。接著將長條體兩端接合成圓圈形狀以形成輪圈骨架胚體，于輪圈骨架胚體上銑削多個包括兩側(cè)壁1及內(nèi)環(huán)壁3的透孔4與多個銑削成型于內(nèi)環(huán)壁3上的輻條結(jié)合孔5，且輻條結(jié)合孔5與透孔4交錯設置，借此形成輪圈骨架10， 每一輻條結(jié)合孔5中設有輻條結(jié)合件6；接著對輪圈骨架10進行表面粗糙處理，并將裁切為預設形狀的碳纖維布材20以一并覆蓋透孔4的方式披覆于輪圈骨架10表面，碳纖維布材20披覆的層數(shù)為1層，最后將之置于一模具內(nèi)并加熱定型成為碳纖維輪圈半成品，待經(jīng)表面處理后即得碳纖維輪圈成品。將上述實施例所完成的碳纖維輪圈與傳統(tǒng)貼附有7層碳纖維布材所形成的碳纖維輪圈經(jīng)制作工時、重量、EN路跑測試、EN耐用度測試等項目進行測試，結(jié)果如表1所示：表1本發(fā)明傳統(tǒng)制作工時20分70分重量360g380gEN路跑測試約8100公里約6000公里由表1可知，以本發(fā)明的方法所制作完成的內(nèi)具有輪圈骨架的碳纖維輪圈與傳統(tǒng)由碳纖維布材逐層披覆貼設的碳纖維輪圈相比，本發(fā)明在制作工時上縮短很多，而且整體重量又輕于傳統(tǒng)碳纖維輪圈，在EN路跑測試中，本發(fā)明的碳纖維輪圈比傳統(tǒng)碳纖維輪圈多出2100公里，整體上本發(fā)明的碳纖維輪圈在EN耐用度測試上比傳統(tǒng)碳纖維輪圈增加30％。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的構思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應屬于本發(fā)明保護的范圍。而且需要說明的是，本發(fā)明的各組成部分并不僅限于上述整體應用，本發(fā)明的說明書中描述的各技術特征可以根據(jù)實際需要選擇一項單獨采用或選擇多項組合起來使用，因此，本發(fā)明理所當然地涵蓋了與本案發(fā)明點有關的其它組合及具體應用。當前第1頁1 2 3