本發(fā)明涉及一種自行車或者類似車輛的輪部件,該輪部件具有構(gòu)造成與制動本體協(xié)作的至少一個(gè)制動區(qū),所述制動區(qū)大致由復(fù)合材料制成。本發(fā)明還涉及一種用于制造這樣的輪部件的工藝。
背景技術(shù):
在自行車中,以各種方式對輪進(jìn)行減速或制動,這些方式包括:通過將攜帶墊的爪夾緊在輪輞的附近特別是在輪輞的兩個(gè)相反的側(cè)壁上或者更一般地在輪的周部的附近(輪輞制動器);或者通過將墊壓靠被固定連接至輪的轂的盤(盤制動器)。
在本說明書以及權(quán)利要求中,依照“制動本體”,意指墊。
在本說明書以及權(quán)利要求中,依照“輪部件”,意指輻條輪的輪輞、盤輪或星形輪的輪輞或周部或者盤制動器的盤。
更具體地并且眾所周知,輻條輪的輪輞包括環(huán)形本體,環(huán)形本體用來在徑向外側(cè)上與自行車輪的輪胎聯(lián)接并且在徑向內(nèi)側(cè)上與自行車輪的多個(gè)輻條聯(lián)接,這些輻條轉(zhuǎn)而與輪的轂聯(lián)接。典型地,輪輞的環(huán)形本體包括相反的側(cè)壁。在所述側(cè)壁上具有制動軌或者制動區(qū),自行車的制動器的墊作用于制動軌或者制動區(qū)上。
在本公開以及權(quán)利要求中,依照“復(fù)合材料”,意指包括在聚合材料中結(jié)合的結(jié)構(gòu)纖維的材料,有時(shí)被稱為“基質(zhì)”或者“樹脂”。
聚合材料能夠是熱塑性材料或者熱固性材料。
結(jié)構(gòu)纖維通常包括碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、陶瓷纖維、硼纖維和/或其組合。增強(qiáng)纖維的幾何結(jié)構(gòu)極其不同,范圍從隨機(jī)布置成基質(zhì)的極短纖維到以或多或少有序的方式例如以平行束布置的、以機(jī)織或非機(jī)織的雙向方式和/或其組合布置的或多或少更長的纖維。由復(fù)合材料制成的部件通常在熱固性聚合材料的情況下是通過壓縮模制來制造,并且在熱塑性聚合材料的情況下是通過注入模制來制造。起始材料也能夠采取各種構(gòu)造,例如,它能夠包括干纖維或者用聚合材料預(yù)浸過的纖維;經(jīng)預(yù)浸的纖維能夠呈松散密集體的“氈”乃至密集體的“氈”的形式,其中,依照“密集體”,大致意指纖維片斷的二維的小片或者三維的小塊,在該密集體內(nèi)通常相互平行地乃至根據(jù)機(jī)織結(jié)構(gòu)布置所述纖維片斷;依照“氈”,是指相對于寬度和長度尺寸具有可忽略不計(jì)的厚度的起始材料。
由復(fù)合材料制成的自行車輪部件提供使高剛度和機(jī)械強(qiáng)度與低重量相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)ep2684707a1,碳表面-諸如,當(dāng)脫模材料以及環(huán)氧樹脂的外層磨除時(shí),短周期的制動器使用之后所暴露的碳纖維輪輞的那些碳表面-在抗磨損以及增強(qiáng)摩擦性能方面相對較差,由此碳纖維表面通常不適于作為用于纖維增強(qiáng)塑料(frp)輪輞的制動軌。ep2684707a1因此公開一種用于自行車的輪輞,該輪輞包括徑向外部的輪胎接合部、徑向內(nèi)部的輻條接合部、第一側(cè)壁、與第一側(cè)壁間隔開的第二側(cè)壁以及設(shè)置在第一和第二側(cè)壁上的制動軌,第一和第二側(cè)壁從徑向外部的輪胎接合部向內(nèi)延伸,制動軌包括非纖維微粒層,諸如高硬度、高導(dǎo)熱性以及高耐熱性的碳化硅、氮化硅、碳化硼、陶瓷、金屬粒等的微球。將微粒嵌入環(huán)氧樹脂基質(zhì)中,優(yōu)選部分嵌入環(huán)氧樹脂基質(zhì)中并且部分暴露。微粒對環(huán)氧樹脂的范圍優(yōu)選約按重量5-60%的磨料微粒。制造的方法涉及應(yīng)用碳化硅或諸如此類的非纖維微粒的軌道的frp輪輞,這些微粒完全或部分地懸浮于高溫的高韌性環(huán)氧樹脂層中;然后再從制動軌中去除一定量的環(huán)氧樹脂,以微調(diào)制動軌的摩擦系數(shù)以及表面形貌。以這種方式,frp能夠被優(yōu)化用于潮濕天氣制動。更具體地,根據(jù)此文件,在固化輪輞之后,將多余的樹脂去除并且輪輞已準(zhǔn)備就緒將制動軌的環(huán)氧樹脂的最外部分去除以暴露微粒。根據(jù)此文件,該步驟可以并非必需,但新的碳纖維輪輞在潮濕天氣的制動性能通常較差并且表面可能需要數(shù)周來“磨合”,原因是制動墊緩慢磨除環(huán)氧樹脂才暴露嵌入其中的微粒。因此,在磨料噴磨操作中易于磨除覆蓋微粒的環(huán)氧樹脂。能夠使用諸如石榴石的介質(zhì)對這種噴磨進(jìn)行微調(diào),所述介質(zhì)比環(huán)氧樹脂更硬,但硬度小于模制于制動器表面中的磨料微粒。
本申請人注意到:微粒的添加會導(dǎo)致不期望的處理成本和時(shí)間,此外還是不太可重復(fù)的處理。
文件ep1625028b2公開了一種用于自行車等的輪輞,該輪輞包括在輪輞的至少一個(gè)側(cè)面上的至少一個(gè)制動區(qū),用于放置制動構(gòu)件,所述制動區(qū)基本上由呈分層的增強(qiáng)纖維片半成品形式的纖維增強(qiáng)塑料組成,其中,制動區(qū)的表面展現(xiàn)出多于10%并且至多90%的暴露的增強(qiáng)纖維的比例,通過去除制動區(qū)的材料暴露增強(qiáng)纖維。
根據(jù)這一文件,由于壓縮模制的結(jié)果,已被推到制動區(qū)表面的多余聚合材料會在相對于鋼或鋁質(zhì)輪輞的磨損方面具有缺陷。為在不應(yīng)用鋁層或零件、不借助于電鍍并且不應(yīng)用額外的硬質(zhì)材料的情況下避免這種缺陷,此文件教導(dǎo)執(zhí)行排屑加工,即采用切削刀具,或者執(zhí)行通過沿整個(gè)制動軌的腐蝕的加工,在此加工期間,去除表面聚合材料并且暴露纖維的部分。根據(jù)此文件,輪輞獲得主要由纖維的物理性質(zhì)來確定的固定性質(zhì),諸如良好的制動特性、低磨損(表面的磨損極低并且主要受限于橡膠制動襯片)以及良好的導(dǎo)熱性(良好地除去由于制動作用的熱)。此外,還能提供溝槽來改善親濕特性。此文件設(shè)想使用不同于分層材料的復(fù)合材料。
文件ep2765009a1認(rèn)識到,采用這樣的方案的切削刀具進(jìn)行加工會對增強(qiáng)纖維造成損壞,并且隨之使輪輞弱化,并且認(rèn)識到,這樣的方案實(shí)際上必須使用更富于纖維的材料,隨后在表面將材料去除,由此浪費(fèi)材料并且增加輪輞的重量。為了通過提供一種具有大致由輕質(zhì)、堅(jiān)實(shí)并且易于制造的復(fù)合材料制成的至少一個(gè)制動區(qū)的輪輞來克服所述的缺陷,文件ep2765009a1教導(dǎo)到,加工-特別是通過采用數(shù)控機(jī)器cnc進(jìn)行激光切削,并且更特別是通過fir激光,但更一般是通過銑削、車削、銼削或者刮削-制動區(qū)的至少一個(gè)部分,以形成宏觀表面結(jié)構(gòu),以便提高制動性能,特別是在潮濕中的制動性能。
宏觀結(jié)構(gòu)特別是意在打斷或者疏散制動區(qū)中的水膜,并且特別是包括至少部分地按照徑向方向延伸和/或朝向輪輞的外部開口的窄空腔。這些空腔優(yōu)選僅在樹脂中制成,這樣就不會劣化纖維的機(jī)械性能,但是相反,它們也能夠僅在纖維中或者在復(fù)合材料的兩個(gè)組分中制成??涨荒軌蚓哂芯匦?、三角形或者圓形截面等;替選地,宏觀結(jié)構(gòu)能夠包括大致矩形的區(qū)域、區(qū)段或者完整的環(huán)形制動區(qū)。此文件還教導(dǎo)到,使用不規(guī)則的宏觀結(jié)構(gòu),例如輪輞的兩個(gè)側(cè)面上的非周期性和/或不同的宏觀結(jié)構(gòu),以避免共振現(xiàn)象。它提出,輪輞在一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面上具有一個(gè)或多個(gè)制動區(qū),并且僅在一個(gè)制動區(qū)上或者在制動區(qū)的一部分上制作宏觀結(jié)構(gòu)。另外,能夠在盤輪的盤上或者在制動器的盤上制作制動區(qū)。
在這一文件中,激光加工被指為有益的原因在于,激光加工尤其允許選擇性去除復(fù)合材料的材料,特別是樹脂受到控制,以便獲得更佳的摩擦系數(shù),特別是針對在雨中進(jìn)行制動;另外,它還允許空腔被制成具有更大的表面,而不會削弱輪的結(jié)構(gòu)。通過用激光僅去除表面的樹脂,碳纖維織物的外觀仍然可見,并且根據(jù)此文件,表面既不如其最初般光滑,也不像通過用切削刀具加工般粗糙,而是它如同織物可能那樣柔和;樹脂的去除產(chǎn)生微凹區(qū)以及微凸區(qū),因此可憑人眼和觸摸來辨別結(jié)構(gòu)。此文件教導(dǎo)到,選擇不會透射樹脂的激光,優(yōu)選遠(yuǎn)紅外的co2激光,例如具有約10.6微米的發(fā)射波長,并且教導(dǎo)到,樹脂的燃燒溫度(400℃至600℃之間)與碳纖維的燃燒溫度(1500℃以上)之間存在的差異允許激光受到調(diào)整,以使碳纖維不受激光的影響。另外,此文件認(rèn)識到,實(shí)際上,不可能精確地確定樹脂的表面厚度,由此教導(dǎo)到,調(diào)節(jié)激光以便去除樹脂的至少80%,并且損壞或者切削碳纖維的至多20%。
本申請人注意到,這一文件的加工當(dāng)在充分大的區(qū)域中執(zhí)行時(shí)促使表面在制動期間能夠產(chǎn)生噪音;反之,當(dāng)通過分立的空腔來執(zhí)行時(shí),似乎沒有達(dá)到良好的干燥天氣制動性能結(jié)果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在本發(fā)明基礎(chǔ)上的技術(shù)問題在于,提供一種自行車輪部件以及一種用于制造該自行車輪部件的工藝,它們保留起始復(fù)合材料的強(qiáng)度,并且提供良好的制動性能,如良好的干燥天氣以及潮濕天氣制動性能,特別是在制動次數(shù)、低噪度或零噪度以及使工藝的成本和/或復(fù)雜性保持盡可能低的方面。
在一個(gè)方面中,本發(fā)明涉及制造自行車輪部件的工藝,所述工藝包括以下步驟:
a)提供自行車輪部件,所述自行車輪部件具有被構(gòu)造成與制動本體協(xié)作的至少一個(gè)制動區(qū),通過對復(fù)合材料的模制制成所述制動區(qū),所述復(fù)合材料包括在聚合材料中結(jié)合的結(jié)構(gòu)纖維;以及
b)對所述至少一個(gè)制動區(qū)的至少一個(gè)區(qū)域執(zhí)行模制后加工,包括以下步驟:
b1)從整個(gè)區(qū)域僅去除聚合材料而不去除所述結(jié)構(gòu)纖維,使得所述結(jié)構(gòu)纖維至少部分地從所述聚合材料露出;以及
b2)根據(jù)所述區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)溝槽,去除所述結(jié)構(gòu)纖維并且可能去除所述聚合材料。
優(yōu)選地,提供的步驟a)包括以復(fù)合材料模制整個(gè)自行車部件。
在步驟b2)期間,有意地切除結(jié)構(gòu)纖維。
優(yōu)選地,步驟b2)根據(jù)溝槽或螺旋溝槽的樣式進(jìn)行。
優(yōu)選地,步驟b2)隨步驟b1)之后。
優(yōu)選地,由熱解執(zhí)行步驟b1)和/或步驟b2)。
更優(yōu)選地,由通過激光束甚至更優(yōu)選地通過近紅外激光熱解執(zhí)行步驟b1)和/或步驟b2)。
甚至更優(yōu)選地,由通過由相同的激光源發(fā)射的激光束熱解執(zhí)行步驟b1)和步驟b2),其中改變以下至少一個(gè):發(fā)射功率;脈沖源的情況下的脈沖的發(fā)射頻率;所述區(qū)域的掃描次數(shù);掃描線之間的間隔。
優(yōu)選地,在步驟b1)中,去除聚合材料的至少60%,使得在所述至少一個(gè)制動區(qū)的至少一個(gè)區(qū)域中的聚合材料的殘留量相對于相鄰區(qū)帶中存在的聚合材料量達(dá)不超過40%。
優(yōu)選地,執(zhí)行步驟b2),使得被切除的所述結(jié)構(gòu)纖維相當(dāng)于不超過所述制動區(qū)的表面的9%優(yōu)選約5%。
優(yōu)選地,在步驟b2)中,根據(jù)包括大量狹窄溝槽的溝槽的樣式,去除結(jié)構(gòu)纖維并且可能去除聚合材料。
在另一個(gè)方面中,本發(fā)明涉及一種自行車輪部件,所述自行車輪部件具有被構(gòu)造成與制動本體協(xié)作的至少一個(gè)制動區(qū),所述制動區(qū)大致由復(fù)合材料制成,所述復(fù)合材料包括在聚合材料中結(jié)合的結(jié)構(gòu)纖維,
其特征在于
-在所述至少一個(gè)制動區(qū)的至少一個(gè)區(qū)域中,所述結(jié)構(gòu)纖維至少部分地從所述聚合材料露出,并且
-所述至少一個(gè)制動區(qū)的所述至少一個(gè)區(qū)域包括穿過所述復(fù)合材料的所述結(jié)構(gòu)纖維并且可能穿過所述復(fù)合材料的所述聚合材料的至少一個(gè)溝槽。
以這種方式,所述至少一個(gè)制動區(qū)的所述至少一個(gè)區(qū)域在表面層中包括與所述至少一個(gè)制動區(qū)的所述至少一個(gè)區(qū)域的相鄰區(qū)帶相比較小的聚合材料量以及大致相等的結(jié)構(gòu)纖維量。
這些量是指每單位面積。
優(yōu)選地,所述至少一個(gè)制動區(qū)的所述至少一個(gè)區(qū)域在表面層中包括相對于相鄰區(qū)帶中存在的聚合材料量而言少于40%的聚合材料量。
輪部件當(dāng)它是新的時(shí)即在出廠時(shí)并且尚未被制動本體磨損時(shí)具有這樣的特性。
在所述至少一個(gè)溝槽處,切除結(jié)構(gòu)纖維。
優(yōu)選地,被切除的結(jié)構(gòu)纖維相當(dāng)于不超過所述制動區(qū)的表面的9%優(yōu)選約5%。
優(yōu)選地,所述至少一個(gè)溝槽包括溝槽或螺旋溝槽的樣式。
在實(shí)施例中,輪部件是輻條輪的輪輞或者盤輪或星形輪的輪輞或周部,并且制動區(qū)是環(huán)狀延伸以與輪輞制動器的墊協(xié)作的制動軌。
替選地,輪部件是制動器的盤,并且制動區(qū)是環(huán)狀延伸以與盤制動器的墊協(xié)作的制動軌。
優(yōu)選地,至少在所述至少一個(gè)制動區(qū)處,復(fù)合材料具有比非表面層中纖維含量低的表面層中纖維含量(纖維面積重量-faw)。
優(yōu)選地,至少在所述至少一個(gè)制動區(qū)處,復(fù)合材料具有等于100g/m2或更少的表面層中纖維含量。
優(yōu)選地,用以上工藝來獲得所述輪部件。
在一個(gè)方面中,本發(fā)明涉及包括如上所述的輪部件的自行車輪。
附圖說明
參照附圖,本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從其一些優(yōu)選實(shí)施例的下述詳細(xì)描述中變得更加清楚。視需要,能夠?qū)⒄崭鹘Y(jié)構(gòu)所示和所述的不同特征相互組合。在以下描述中,為說明附圖,將使用完全相同或類似的附圖標(biāo)記來指示具有相同功能或類似功能的結(jié)構(gòu)性或功能性元件。在圖中:
圖1是輻條型的自行車輪的透視圖;
圖2是圖1的輪的一些部件的放大透視圖;
圖3是設(shè)置有盤制動器的自行車輪的局部透視圖;
圖4是模制后的復(fù)合材料的表面的放大圖;
圖5是其整體示意性表示;
圖6是根據(jù)本發(fā)明在第一示例條件下進(jìn)行第一次加工后的復(fù)合材料的表面的放大圖;
圖7是其整體示意性表示;
圖8是根據(jù)本發(fā)明在第二示例條件下進(jìn)行第一次加工后的復(fù)合材料的表面的放大圖;
圖9是其整體示意性表示;
圖10是根據(jù)本發(fā)明在第三示例條件下進(jìn)行第一次加工后的復(fù)合材料的表面的放大圖;
圖11是其整體示意性表示;
圖12是根據(jù)本發(fā)明用第二次加工制成的溝槽的示例樣式的示意性表示;
圖13是根據(jù)本發(fā)明用第二次加工制成的溝槽的另一示例樣式的示意性表示;
圖14是輪輞上具有根據(jù)圖12的溝槽的第一樣式的制動區(qū)的放大圖;
圖15是輪輞上具有根據(jù)圖12的溝槽的第二樣式的制動區(qū)的放大圖。
具體實(shí)施方式
圖1通過示例方式圖示輻條型自行車輪10,并且圖2圖示其一些部件的放大透視圖。
輪10基本上包括輪胎12、輪輞14、轂16以及多個(gè)輻條18,這些輻條在輪輞14與轂16之間延伸,并且在輻條的相應(yīng)的端部20、22處連接至所述輪輞和轂。
所示的輻條安裝-即輻條的數(shù)目、它們延伸的方向、附接至轂以及輪輞的類型-純粹是指示性的。
輪輞14包括環(huán)形本體,該環(huán)形本體被設(shè)計(jì)用來:在環(huán)形本體的徑向外部24處與輪胎12聯(lián)接,并且在環(huán)形本體的徑向內(nèi)部26處與多個(gè)輻條18聯(lián)接。為此,在環(huán)形本體的徑向內(nèi)部26上形成多個(gè)孔28,用于附接用來調(diào)節(jié)輻條18的張力的接頭30。
所示的輪輞14包括:底壁或下橋32,在該底壁或下橋32上制作所述孔28;一對側(cè)壁34、36;以及在徑向外部24與徑向內(nèi)部26之間的分隔壁38,或沿側(cè)壁34、36以一定高度大致平行于底壁32延伸的上橋38。所示的輪輞14整體具有大致a形的截面。
所示的輪輞14是鉗入型,并且它的側(cè)壁34、36形成翼40,用于保持輪胎12的胎緣12a。上橋38、翼40以及側(cè)壁34、36的徑向外側(cè)區(qū)域界定所述用于與輪胎12聯(lián)接的徑向外部24。
所示的輪輞14僅作示例,并且根據(jù)本發(fā)明的輪輞能夠具有任何構(gòu)造。僅舉例而言:所示的輪輞是鉗入型并且被構(gòu)造為使用無內(nèi)胎輪胎,但輪胎能夠是具有氣室或者固態(tài)的類型,或者輪輞能夠被構(gòu)造用于粘合管式輪胎;所示的輪輞具有對稱的輪廓,但它可能具有非對稱的輪廓;它具有高輪廓,但它可能具有中、低或極低的輪廓(在徑向方向上較短的側(cè)壁)或者極高的輪廓(在徑向方向上甚至更長的側(cè)壁);所示的輪輞具有a形截面,但它可能具有u形截面、帶有多個(gè)空腔室的截面、實(shí)心截面;等等。
在側(cè)壁34、36中的每一個(gè)上,形成制動區(qū)或制動軌42、44,制動區(qū)或制動軌42、44被構(gòu)造成與自行車的輪輞制動器100的制動本體或墊102協(xié)作。每一個(gè)制動軌42、44在側(cè)壁34、36上環(huán)狀延伸。
在優(yōu)選但不必須的方式中,制動軌42、44被形成于側(cè)壁34、36的扁平且相互平行的區(qū)域上。在此情形下,每一個(gè)制動軌42、44是呈環(huán)形的與輪同心的扁平環(huán)狀區(qū)域。
原則上,僅能夠在兩個(gè)側(cè)壁34、36中的一個(gè)上形成唯一的制動軌42、44。
所示的制動器100是鉗入型,但本發(fā)明能夠與任何其它類型的輪輞制動器同用,例如懸臂式制動器、u形制動器、v形制動器。通過公知的方式,制動器100的爪104、106通過手動控制來致動,例如通過鎧裝纜索,并且將墊102夾靠輪輞14。在輪10運(yùn)動時(shí),每一個(gè)墊102沿著各自的制動軌42、44滑動,促使輪10減速并且最終制動。
替代輻條輪的輪輞,根據(jù)本發(fā)明支承至少一個(gè)制動區(qū)的輪元件可以是具有一對覆蓋或替換輻條的盤形元件的透鏡狀輪(也被稱作盤輪),或者星形輪,其中替代輻條,少數(shù)幾個(gè)(如4至5個(gè))剛性元件將輪輞連接至轂。
圖3圖示具有盤制動器110的輪10a。盤50以旋轉(zhuǎn)方式與輪10a的轂16a成一體,即將它以與轂共同旋轉(zhuǎn)這樣一種方式安裝于轂16a上。制動器112的卡鉗被安裝于自行車的前叉114上-在后輪的情況下安裝于車架上-并且覆蓋充當(dāng)制動本體的墊116(不直接可見)。在制動期間,機(jī)構(gòu)將墊116壓靠盤50,使輪10a減速并且最終制動。
盤50包括大致扁平的圓形本體,并且,盡管名稱如此,但具有比盤形更接近環(huán)形的形狀。盤50能夠包括多個(gè)開口,用于消散制動期間所產(chǎn)生的熱。
在盤50的每一個(gè)面上,形成制動軌或制動區(qū),其中一個(gè)可見并且用附圖標(biāo)記54來指示,它被構(gòu)造成與制動本體或墊16協(xié)作。每一個(gè)制動軌54在盤面50的面上環(huán)狀延伸。每一個(gè)制動軌54是與環(huán)狀輪同心的扁平環(huán)狀區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明,輪輞14、盤50或更一般地輪元件至少在所述或每一個(gè)制動區(qū)域42、44、54是由如上定義的復(fù)合材料制成,復(fù)合材料包括在聚合材料中結(jié)合的結(jié)構(gòu)纖維。
僅舉例而言,下文中將參照一種聚合材料,該聚合材料包括在熱固性樹脂中結(jié)合碳纖維。
僅舉例而言,將進(jìn)一步參照這樣的聚合材料,其中碳纖維根據(jù)平紋組織而被雙向機(jī)織,然而,其中每一個(gè)緯“線”以及每一個(gè)經(jīng)“線”包括若干平行纖維的大致扁平的束。這樣的材料也被稱為平紋織物。
輪部件的其余部分還能夠由不同的材料例如金屬材料制成。就輪輞14而言,例如,它的設(shè)置有制動軌42、44的徑向外部24能夠由復(fù)合材料制成,而它的徑向內(nèi)部26能夠由金屬制成。
眾所周知,通過模制獲得由包括在聚合材料中結(jié)合的結(jié)構(gòu)纖維的復(fù)合材料制成的輪元件14、50,其中,復(fù)合材料經(jīng)受適于促使熱固性聚合材料交聯(lián)或者熱塑性聚合材料硬化的溫度分布以及可能的壓力分布。典型地,熱固性聚合材料被壓縮模制,而熱塑性聚合材料被注入模制。有關(guān)復(fù)合材料的模制的進(jìn)一步細(xì)節(jié)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)并且本身是公知的,因此認(rèn)為沒有必要再提供這些細(xì)節(jié),故未提供。
如在引言部分中所討論,作為模制的結(jié)果,多余的聚合材料相對于向下較深的組分傾向于形成于表面上。表面由此很光滑。
圖4是包括在熱固性樹脂中結(jié)合的碳纖維的復(fù)合材料在壓縮模制之后的表面的放大圖。圖5是其整體示意性表示。
多數(shù)在表面上的材料的最外層由只有樹脂200的膜組成,該膜完全覆蓋纖維202、204。該表面大致光滑,觸摸下也如此。通過樹脂200僅能夠在視覺上辨識出-即使用肉眼-較深色的逾越緯纖維的部分經(jīng)纖維202(在紡織領(lǐng)域中也稱作“提綜”的部分)以及較淺色的讓經(jīng)纖維在下方通過的部分緯纖維204(在紡織領(lǐng)域中也稱作“空筘”的部分)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解到,緯纖維204的部分顯得比經(jīng)纖維202的部分更淺,這是由于不垂直于表面的光照的反射效果,并且還因?yàn)榫暲w維相對于經(jīng)纖維略微更松,并且平均來說,達(dá)到樹脂的表面下的深度略淺。
在該特定情形下,其為出自3k碳纖維的平紋組織,具有等于200g/m2的纖維含量(纖維面積重量-faw)。在兩個(gè)方向上的組織節(jié)距都約為2mm,并且緯纖維與經(jīng)纖維之間的位差約為40微米。
由于大致光滑的表面,僅通過模制來獲得的由復(fù)合材料制成的輪部件的制動性能,尤其是在潮濕的天氣中,并不令人滿意。
根據(jù)本發(fā)明,如下所述,至少一個(gè)制動區(qū)42、44、54的至少一個(gè)區(qū)域經(jīng)受模制后的表面加工,這提高它的制動性能,特別是潮濕天氣制動性能。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是,在具有兩個(gè)制動軌或制動區(qū)42、44、54、甚至僅有二者之一的情形下,也可以具有一個(gè)或多個(gè)處理區(qū)域。
另外,在制動區(qū)42、44、54中的兩個(gè)都被處理的情形下,所述加工不一定必須是相同的。實(shí)際上,在下文中將顯而易見,從一些觀點(diǎn)來看,不同的加工能夠是有益的。
模制后加工提供第一次加工以及第二次加工。
在第一次模制后加工中,僅去除聚合材料或樹脂200,而不去除結(jié)構(gòu)纖維202、204。在第一次加工期間,并不有意地去除、磨除或者切除結(jié)構(gòu)纖維202、204-盡管在實(shí)踐中可能發(fā)生一些纖維片不再充分結(jié)合于聚合材料中,從表面分離。
第一次加工擴(kuò)展至打算被處理的整個(gè)區(qū)域中,即在所述至少一個(gè)制動區(qū)42、44、54的所述至少一個(gè)區(qū)域的整個(gè)表面上。例如,第一次加工能夠擴(kuò)展至輪輞14的整個(gè)環(huán)形制動軌42上,或者其一個(gè)或多個(gè)區(qū)段上。
隨著去除的程度增加超過只有樹脂200的表面膜,這樣的去除樹脂如同冰川消融那樣作用,“侵蝕”樹脂并且逐步使纖維的愈加接近表面的部分暴露。
得益于第一次模制后加工,結(jié)構(gòu)纖維至少部分地從聚合材料露出。
因此,經(jīng)處理的區(qū)域在表面層中包括少于未經(jīng)處理的區(qū)域的聚合材料的量以及等于未經(jīng)處理的區(qū)域的結(jié)構(gòu)纖維的量,所述未經(jīng)處理的區(qū)域諸如與經(jīng)處理的區(qū)域相鄰的區(qū)域。這些量是指每單位面積。
第一次加工產(chǎn)生微凹區(qū)以及微凸區(qū)。
圖6是圖4的材料已經(jīng)受中等程度的去除樹脂的表面的放大圖,即在表面上具有平均殘余樹脂量,并且圖7是其整體示意性表示。
顯然,樹脂已被去除成大致降至形成經(jīng)線202的纖維的水平(“提綜”),這形成小的“隆起”,在圖6中可見呈深色。形成緯線的纖維204已在它們處于經(jīng)纖維之上的部分(“空筘”)的中央部位暴露,在此所述緯線具有朝向表面的凸形物并且形成更加顯著的“隆起”,易于辨別并且是圖6中的淺色。
在纖維202、204被暴露之處,沒有殘留樹脂薄膜200。
在緯纖維204到經(jīng)纖維202下方之處(接近緯纖維204改變曲率并且朝表面變凹的拐點(diǎn)),殘余樹脂200的厚度仍足夠大以覆蓋并且隱藏緯纖維204本身。在圖6中,實(shí)際上,可辨識出樹脂200的帶狀區(qū)206,從左下向右上傾斜延伸。
此外,對于觸摸,表面不再光滑,而是能夠感覺到緯纖維204和經(jīng)纖維202的“隆起”以及在樹脂200的帶狀區(qū)206處的“溝槽”。
圖8是圖4的材料已經(jīng)受低程度的去除樹脂的表面的放大圖,即在表面上具有高殘余樹脂量,并且圖9是其整體示意性表示。樹脂200僅在經(jīng)纖維202逾越緯纖維的部分(“提綜”)以及緯纖維204逾越經(jīng)纖維的部分(“空筘”)的中央?yún)^(qū)域被去除,在所述部分中結(jié)構(gòu)纖維突出。
緯纖維204的“隆起”(淺)相對于圖6、7的條件較不明顯,并且從左下向右上傾斜延伸的樹脂200的帶狀區(qū)206更寬。
經(jīng)纖維202(深)也只是在它們越過緯纖維的部分(“提綜”)的中央?yún)^(qū)域中突出,形成小的“隆起”。
在經(jīng)纖維202到緯纖維204下方之處(接近經(jīng)纖維202改變曲率并且朝表面變凹的拐點(diǎn)),樹脂200的厚度仍足夠高以便覆蓋并且隱藏經(jīng)纖維202本身。因此,第二系列的樹脂200的帶狀區(qū)208形成,從左上向右下傾斜延伸。
此外,對于觸摸,能夠感覺到緯纖維204和經(jīng)纖維202的“隆起”以及在樹脂200的帶狀區(qū)206、208處的“溝槽”。如同就在模制之后的初始條件下,表面不光滑,但比圖6、7中的表面更光滑。
圖10是圖4的材料已經(jīng)受極高程度的去除樹脂的表面的放大圖,即在表面上具有極少殘余樹脂量,并且圖11是其整體示意性表示。樹脂已被大致全部去除,并且纖維織物完全可見。特別地,無論經(jīng)纖維200還是緯纖維204的部分中的全部都相應(yīng)在任何一個(gè)每次處于最上方時(shí)可見。此外對于觸摸,表面粗糙。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解到,在標(biāo)稱完全相同的起始材料以及標(biāo)稱完全相同的模制工藝的情形下,兩個(gè)輪部件在模制之后也可能在結(jié)構(gòu)纖維的外觀以及在表面處的樹脂量這兩個(gè)方面具有甚至實(shí)質(zhì)性的差異。此外,在第一次模制后加工期間,即便使用標(biāo)稱完全相同的工藝,也可能跟著發(fā)生在結(jié)構(gòu)纖維的外觀以及殘余樹脂的量這兩個(gè)方面的甚至實(shí)質(zhì)性的差異。因此,上述附圖應(yīng)被認(rèn)為僅作例證。
應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是,經(jīng)受第一次模制后處理的區(qū)域仍具有一定的表面均勻性,不同于被諸如制動器的墊的制動本體磨損的表面,一般而言,該表面的特征在于不均勻的溝槽,這歸因于制動本體的表面和/或由制動本體帶到制動區(qū)上的沙土、石礫等。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解的是,在不同組織的情形下或者在非機(jī)織物的情形下,外觀和觸感也會顯著不同于參照圖4至11所暴露的部分,但在任何情形下,隨著樹脂的去除程度的增加,所暴露的纖維的比例增大并且表面的粗糙度增加。
另外,通過改變基復(fù)合材料,特別是通過改變每纖維束的單絲數(shù),也能夠減小(或增加)表面粗糙度。
僅作為進(jìn)一步的示例,有可能使用包括用輕型的1k纖維制成的碳纖維的復(fù)合材料,例如具有等于100g/m2的纖維含量,對此,組織節(jié)距以及經(jīng)纖維與緯纖維之間的位差小于用3k纖維制成的織物(分別約達(dá)1.3mm以及20微米)。另外,有可能使用包括玻璃纖維的復(fù)合材料,例如具有等于50g/m2的纖維含量,對此,組織節(jié)距以及經(jīng)纖維與緯纖維之間的位差甚至更小(分別約達(dá)0.4mm以及10微米)。
通過有益的方式,在從“氈”狀復(fù)合材料開始模制自行車部件的情形下,有可能提供將相對較輕的復(fù)合材料使用于輪部件的表面層,根據(jù)本發(fā)明至少在制動區(qū)42、44、54和/或它的經(jīng)受模制后加工的至少一個(gè)區(qū)域處,并且將相對較重的復(fù)合材料使用于非表面層。以這種方式,有可能獲得所需的表面粗糙度,而不會降低輪部件的強(qiáng)度。
因此,在輪部件中,復(fù)合材料能夠至少在制動區(qū)處具有低于非表面層纖維含量的表面層纖維含量(纖維面積重量-faw)。
優(yōu)選地,在輪部件中,復(fù)合材料至少在制動區(qū)處具有等于100g/m2或更少的表面層纖維含量。
本申請人已測試在各種樹脂去除程度的示例條件下經(jīng)受第一次模制后加工的輪輞在干燥天氣以及潮濕天氣的制動性能,并且已發(fā)現(xiàn)以下情況。進(jìn)行兩個(gè)周期,每一個(gè)周期幾十次制動動作,測量平均制動時(shí)間;在一個(gè)周期與下一個(gè)之間,模擬大約一千公里的使用狀況。
隨著樹脂的去除程度增加,制動墊的磨損略微增大。鑒于表面粗糙度以及由此摩擦增加,這符合預(yù)期。然而,應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是,制動本體的一定磨損是有益的,因?yàn)樵撃p使得制動本體的表面“更新”,由此使得摩擦或者夾持穩(wěn)定。
就制動時(shí)間而言,干燥天氣制動性能隨著樹脂的去除程度增加而大致保持不變,即使稍有劣化,鑒于表面粗糙度增加并且由此與制動本體的實(shí)際接觸表面和粘附摩擦減小,這也符合預(yù)期。
另一方面,就制動時(shí)間而言,潮濕天氣制動性能隨著樹脂的去除程度增加而大幅提高:以高程度去除樹脂的輪輞的制動時(shí)間降至以低程度去除樹脂的大約三分之一。不希望受任何理論束縛,本申請人考慮到,這是由于傾向于在制動本體于制動區(qū)之間形成的水膜因表面的粗糙性而被破碎。
本申請人還認(rèn)為,潮濕天氣性能的改善無論如何都在全部去除聚合材料之前達(dá)到最大,當(dāng)制動本體憑借其本身的硬度只與突出超過樹脂表面的纖維接觸但不再觸及樹脂時(shí):去除更深的樹脂,也不增大摩擦。
另一方面,隨著樹脂的去除程度增加,制動變得伴有增加的一定量的噪度。不希望受任何理論束縛,本申請人認(rèn)為,這是由于表面粗糙度的增加。為了保持低噪度,由此優(yōu)選使用帶有每束具有具有少數(shù)單絲的纖維的復(fù)合材料。
此外,本申請人注意到,聚合材料的樹脂對將結(jié)構(gòu)纖維保持在一起至關(guān)重要,由此對給予復(fù)合材料穩(wěn)定性至關(guān)重要。
另外,本申請人認(rèn)為,聚合材料的樹脂也對隔離濕氣以及隔絕大氣老化至關(guān)重要。
另外,本申請人注意到,通過從經(jīng)處理的區(qū)域的整個(gè)表面去除聚合材料的加工,尤其是當(dāng)其采用下文所指的技術(shù)來進(jìn)行時(shí),需要不可忽略的加工時(shí)間,并且這樣的加工時(shí)間隨著樹脂的去除程度增加而增加。
總之,本申請人由此認(rèn)為,樹脂的去除程度過高是不利的。
本申請人已發(fā)現(xiàn),根據(jù)本發(fā)明,當(dāng)?shù)谝淮文V坪蠹庸ぐ殡S有第二次模制后加工時(shí),采用中等程度的樹脂的去除便足夠,如下所述。
第一次模制后加工應(yīng)如此進(jìn)行,即去除聚合材料的至少60%。
因此,在表面層中,處理層中的殘余聚合材料量相對于加工前的區(qū)域中并由此相對于相鄰區(qū)帶中存在的聚合材料量不超過40%。
在制動區(qū)42、44、54都被處理的情形下,去除聚合材料的程度能夠在一個(gè)區(qū)與另一個(gè)區(qū)之間有所不同,例如,用來減小整體噪度。
在第二次模制后加工中,進(jìn)行去除結(jié)構(gòu)纖維202、204-其至少部分在第一次模制后加工中被暴露-并且可能進(jìn)行去除聚合材料或樹脂200。在第二次加工期間,有意地切除結(jié)構(gòu)纖維202、204。
就此而言,本申請人注意到,結(jié)構(gòu)纖維的平均厚度非常小,以至當(dāng)單個(gè)纖維因表面加工而開有切口時(shí),它可能只有完全從樹脂中清除或者斷裂,而不可能只使其一部分被去除,理論上有可能因在纖維的彎曲部分處切分纖維而產(chǎn)生橢圓形截面。
有別于第一次加工,第二次模制后加工并不延及經(jīng)處理區(qū)域的整個(gè)表面。反之,第二次加工按照至少一個(gè)溝槽來提供復(fù)合材料的去除。
在本說明書以及權(quán)利要求中,依照“溝槽”,意指深度和寬度有限并且在長度上具有一定延伸度的凹進(jìn)。
優(yōu)選地,根據(jù)溝槽的樣式,即經(jīng)處理區(qū)域的表面內(nèi)的多個(gè)分立溝槽,進(jìn)行復(fù)合材料的去除。
依照“分立溝槽”,意指兩個(gè)毗鄰溝槽之間的最小距離為大于單個(gè)溝槽的寬度的至少一個(gè)數(shù)量級。
優(yōu)選地,當(dāng)制動區(qū)42、44、54呈環(huán)形或者包括環(huán)區(qū)段時(shí),多個(gè)分立溝槽包括相對于制動區(qū)42、44、54在徑向方向上延伸的直線溝槽。
作為對于在徑向方向上延伸的溝槽的替選,能夠提供不同樣式的溝槽,特別是研究促進(jìn)在減速和制動期間通過離心力從制動區(qū)42、44、54中排水。
例如,溝槽的樣式能夠包括在非徑向方向上延伸的直線溝槽和/或曲線溝槽和/或同心溝槽和/或波浪溝槽。
多個(gè)分立溝槽可以或者可以不具有一定的旋轉(zhuǎn)對稱。依照“旋轉(zhuǎn)對稱”,意指存在至少一個(gè)使溝槽的總體布局保持不變的繞軸旋轉(zhuǎn)。在環(huán)形制動區(qū)42、44、54的情形下,能夠使溝槽沿周向方向均勻分布、周期性分布或者非周期性分布。
替選地,在第二次加工中,有利地,類似于在本申請第一次提交時(shí)尚未公開的專利申請ep15164190.9(以及同族的us14/692,268)中的金屬輪輞的上下文中所述的一個(gè)溝槽,有可能形成螺旋形溝槽。
在本說明書的其余部分以及隨后的權(quán)利要求書中,表達(dá)“螺旋形溝槽”被使用于籠統(tǒng)指示沿螺旋形路徑無間斷地延伸的雕刻(在此情形下,將使用表達(dá)“單個(gè)連續(xù)溝槽”)以及沿被無溝槽的表面部分中斷的螺旋形路徑彼此相繼的多個(gè)溝槽(或者溝槽段)。
圖12是采用第二次模制后加工制成的溝槽的示例樣式的示意性表示。
溝槽的樣式包括在制動區(qū)42、44、45中在徑向方向上延伸的多個(gè)溝槽210,制動區(qū)42、44、45具有環(huán)形形狀或者包括圓環(huán)的區(qū)段-在任何情形下僅示出一部分;曲率出于說明目的而被夸大,附圖并非按比例繪制。
每一個(gè)溝槽210具有寬度l1、長度l2以及深度p。
相繼的溝槽210間隔平均距離d。忽略溝槽的寬度,相繼的溝槽之間的角距離用a來指示。
制動區(qū)42、44、54在徑向方向上的高度用h來指示。
溝槽210的寬度l1比長度l2小至少一個(gè)數(shù)量級。
深度p優(yōu)選小于寬度l1,更優(yōu)選小至少一個(gè)數(shù)量級。
長度l2優(yōu)選可與制動區(qū)42、44、54的徑向高度h相當(dāng),如圖所示,優(yōu)選等于制動區(qū)42、44、54的徑向高度h。
溝槽210之間的距離d以及角節(jié)距a無疑是溝槽210的數(shù)目的反函數(shù)。
溝槽的總數(shù)用n來指示。
忽略溝槽210的寬度,關(guān)系a=360°/n成立。
優(yōu)選如此選擇上述量值,使得所切除的結(jié)構(gòu)纖維相當(dāng)于不超過制動區(qū)42、44、54的表面的9%,優(yōu)選約5%。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是,溝槽210并非磨損指示器。實(shí)際上,已知將溝槽或凹進(jìn)用作磨損指示器,但其通常限于沿環(huán)形制動區(qū)的單個(gè)角位置。另外,通常在這種情形下,使用這樣的材料以便在溝槽或者磨損指示器凹進(jìn)的底部與周圍制動區(qū)的表面之間產(chǎn)生色調(diào)對比,而在溝槽210的情形下卻并非如此。
溝槽210的正交剖面能夠是如圖所示的矩形、圓形、三角形或者其它形狀。
在制動區(qū)42、44、54都被處理的情形下,溝槽的樣式能夠彼此不同,例如,用來限制噪度。
圖13是采用第二次模制后加工制成的溝槽的另一示例樣式的示意性表示。
溝槽的樣式包括多個(gè)彎曲溝槽212,彎曲溝槽212具有周向分量以及徑向分量。這兩個(gè)周向和徑向分量相當(dāng),以便溝槽相對于徑向方向成約45°延伸。此外,在此情形下,制動區(qū)42、44、54的曲率出于說明目的而被夸大,并且附圖并非按比例繪制。
圖14是由包括在熱固性樹脂的基質(zhì)中的碳纖維的復(fù)合材料制成的自行車輪輞14的一部分的放大圖,其中制動區(qū)42、44以及相鄰的區(qū)帶56可見。制動區(qū)42、44在表面處具有中等量的殘余樹脂-即其已在第一次模制后加工中經(jīng)受中等程度的去除樹脂-并且具有根據(jù)圖12的溝槽的樣式,具有距離d、角節(jié)距a以及寬度l1的預(yù)選值。
圖15是類似于圖14的視圖,其中溝槽的樣式是根據(jù)圖12,但具有較小的距離d和角節(jié)距a以及較小的寬度l1。
換言之,在圖14中,相較之下,存在很少的寬溝槽210,而在圖15中,相較之下,存在許多窄溝槽210。
本申請人測試過還經(jīng)受如上概述的第二次加工的輪輞在干燥天氣以及潮濕天氣的制動性能并且發(fā)現(xiàn)以下情況。此外,在此情形下,也進(jìn)行兩個(gè)周期,每一個(gè)周期幾十次制動動作,測量平均制動時(shí)間;在一個(gè)周期與下一個(gè)之間,模擬大約一千公里的使用狀況。
在去除樹脂的程度相同的情況下,相對于僅經(jīng)受第一次加工的輪輞,制動墊的磨損沒有因存在溝槽而顯著變化。鑒于溝槽沒有顯著改變平均表面粗糙度,這符合預(yù)期。
在去除樹脂的程度相同的情況下,相對于僅經(jīng)受第一次加工的輪輞,干燥天氣制動性能也大致保持不變,盡管存在可忽略的平均劣化。鑒于平均表面粗糙度大致不變,這種特性也符合預(yù)期。
有益地,據(jù)發(fā)現(xiàn),在第一次模制后加工期間已經(jīng)采用中等或更低程度的去除聚合材料的情況下,第二次模制后加工允許獲得完全可以接受的潮濕天氣制動時(shí)間。
據(jù)發(fā)現(xiàn),設(shè)定所切除的纖維的總百分比,在溝槽210的樣式包括許多較窄溝槽時(shí)(例如像圖15一樣)比它包括很少較寬溝槽(例如像圖14一樣)時(shí)獲得更佳的整體性能。
另外有益地,即使溝槽210并未完全消除制動噪度,也大幅降低了制動噪度。
就噪度而言,按照周向向量大于或相當(dāng)于徑向向量的方向延伸的溝槽-例如圖13的溝槽212-可以證實(shí)相對于按照徑向分量大于周向分量的方向延伸的溝槽更加優(yōu)選。
總之,在保持第一次加工的低程度的去除樹脂的情況下,提供第二次加工以及溝槽210、212允許獲得相當(dāng)?shù)男阅堋R虼?,得益于在表面上存在較大量的殘余樹脂,能夠獲得有效的制動區(qū)、更穩(wěn)定和更良好的隔絕。
為了比較,測試了采用相同的復(fù)合材料制成且在模制之后經(jīng)受“金剛石研磨”加工,(即用相當(dāng)于金剛石的硬度的刀具去除表面層)的輪輞在干燥天氣與潮濕天氣的制動性能。采用這樣的加工,不同于根據(jù)本發(fā)明的加工,同時(shí)在整個(gè)加工區(qū)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)纖維以及聚合材料的去除,使得加工面大致保持扁平和光滑。并未如同其中結(jié)構(gòu)纖維露出的本發(fā)明的情形下的另一方面那樣產(chǎn)生三維表面。
根據(jù)比較,有利地發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的加工改善了潮濕天氣制動性能。
另外,根據(jù)本發(fā)明制成的輪輞在潮濕天氣的制動性能相對于金剛石研削的輪輞經(jīng)歷實(shí)質(zhì)上少的劣化。在這一點(diǎn)上,本申請人已發(fā)現(xiàn),金剛石研削的輪輞在潮濕天氣的制動時(shí)間在模擬使用僅約1000km之后甚至可能加倍。
在干燥天氣下,根據(jù)本發(fā)明制成的輪輞與金剛石研削的輪輞的性能相當(dāng)。
值得強(qiáng)調(diào)的是,有可能顛倒進(jìn)行這兩次加工的順序。一方面,假如因溝槽處存在兩次通過而導(dǎo)致總體加工時(shí)間的延長以及所用功率的增加,另一方面,假如可能導(dǎo)致第二次加工中所制的溝槽的邊緣較不齊整,制動本體的磨損因此減輕。也可能同時(shí)進(jìn)行這兩次加工操作。
優(yōu)選地,在模制后加工之后,存在對制動區(qū)的清潔步驟,清潔消融期間所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)纖維以及聚合材料的殘留物。這樣的清洗步驟能夠簡單地采用浸漬丙酮的布的多次通過來執(zhí)行。
優(yōu)選地,在第一次模制后加工中選擇性去除聚合材料和/或在第二次模制后加工中形成溝槽通過熱解來進(jìn)行,即通過用熱手段的分解。
原則上,也有可能使用化學(xué)方式來在第一次模制后加工中選擇性去除聚合材料。
優(yōu)選地,通過高能束進(jìn)行熱解。
優(yōu)選地,通過用脈沖發(fā)射的高能束進(jìn)行熱解。
優(yōu)選地,通過激光束進(jìn)行熱解。
更優(yōu)選地,通過近紅外(nir)例如具有1064納米的波長的激光束進(jìn)行熱解。然而,例如也可能使用綠光、紫外或者非近紅外的激光束。使用紫外激光具有不會造成任何聚合材料泛黃的優(yōu)點(diǎn),但一般來說,它涉及機(jī)械成本以及加工時(shí)間的增加,甚至可能是相對于nir激光的雙倍時(shí)間。
由于聚合材料相對于結(jié)構(gòu)纖維具有較低的耐熱解性,因此通過如下方式來調(diào)節(jié)高能束的熱輸入足矣,即在第一次模制后加工中,熱輸入相對較低,以便只有聚合材料發(fā)生消融或分解,而在第二次模制后加工中,熱輸入相對較高,以便結(jié)構(gòu)纖維也發(fā)生消融或分解。
為了熱輸入的調(diào)節(jié),在用來調(diào)節(jié)去除聚合材料的程度的第一次加工期間,以及在第一次與第二次加工之間通過時(shí),可行的是調(diào)節(jié)功率和/或焦距和/或脈沖的發(fā)射頻率和/或高能束的掃描速度。
對于兩次加工使用相同的源在設(shè)備的成本、設(shè)立單個(gè)工作站以及必要工作人員的方面提供了實(shí)質(zhì)性的優(yōu)勢。實(shí)際上,無需將輪部件從一個(gè)加工工作站移動至另一個(gè),在第一次與第二次加工之間改變源的操作參數(shù)便足矣。
適于執(zhí)行第一次模制后加工的激光束的示例構(gòu)造如下:
·波長:1064nm
·標(biāo)稱功率:20w
·實(shí)際功率:100%
·焦距:254mm
·脈沖的發(fā)射頻率:25khz
·掃描速度:1500-4000mm/s
·一個(gè)掃描線與下一個(gè)掃描線之間的間隔:0.05-0.075mm
該構(gòu)造尤其允許樹脂朝黃色/棕色的色調(diào)變化保持可接受的水平。
如上所述,為了提高去除樹脂的程度,有可能增加功率和/或增加掃描次數(shù)和/或減小掃描線之間的間隔。
為了執(zhí)行第二次模制后加工,例如有可能使用相同的構(gòu)造,但采用低至少一個(gè)數(shù)量級的掃描速度,以便每單位面積供應(yīng)的功率增加至也能夠削減結(jié)構(gòu)纖維的這樣的水平;例如:
·掃描速度:400mm/s
優(yōu)選地,對于這兩次加工,激光束在待處理的區(qū)域上的掃描方向是使激光束的行程最短的方向。這使得加工時(shí)間最少化并且使得制動區(qū)與源之間的相對運(yùn)動更易控制。因此,在第二次加工中(制作溝槽),優(yōu)選的掃描方向是溝槽的寬度l1的方向。
例如,在環(huán)形制動區(qū)以及在徑向方向上延伸的溝槽的優(yōu)選構(gòu)造的情形下,在第一次加工中(加工整個(gè)制動軌或者它的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域,例如圓環(huán)的區(qū)段),在徑向方向上進(jìn)行激光束的掃描,并且在第二次加工中(制作溝槽),在軸向方向上進(jìn)行激光束的掃描。
通過高能束,有可能同時(shí)執(zhí)行這兩次模制后加工,例如,通過改變掃描時(shí)間,以便射束在它必須去除結(jié)構(gòu)纖維的位置駐留更長時(shí)間。
作為對激光束的替換,針對第一次模制后加工,有可能使用大氣等離子流。在此情形下,加工非常勻質(zhì)并且掃描線不可見,而掃描線在另一方面的激光情形下可見。另一方面,對于第二次加工,即使全然如此也成本較高并且源適配較差。
有益地,高能束的源是計(jì)算機(jī)數(shù)控(cnc)機(jī)器。
在一實(shí)施例中,使用具有電動夾盤的機(jī)器來驅(qū)動輪部件旋轉(zhuǎn)。
上文是創(chuàng)造性方面的各種實(shí)施例的描述,在不背離本發(fā)明的范圍的情況下,能夠作出進(jìn)一步改變。能夠改變各種部件的形狀和/或大小和/或位置和/或取向。能夠由兩個(gè)或以上部件執(zhí)行一個(gè)部件的功能,反之亦然。示為相互直接連接或接觸的部件能夠具有布置于在它們之間的中間結(jié)構(gòu)。在圖中所示和/或參照附圖或?qū)嵤├龅募?xì)節(jié)能夠應(yīng)用于其它附圖或?qū)嵤├?。并非在圖中所示或在同一上下文中所述的全部細(xì)節(jié)均必定存在于同一實(shí)施例中。應(yīng)當(dāng)將證實(shí)相對于現(xiàn)有技術(shù)有創(chuàng)新的特征或方面單獨(dú)或結(jié)合其它特征視為本身所述,與明確描述為創(chuàng)新的內(nèi)容無關(guān)。