具有制動(dòng)軌的自行車(chē)的輪輞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有制動(dòng)軌的自行車(chē)的輪輞。更具體地，該自行車(chē)的輪輞包括呈 定向槽形式的非自由的表面特征部。
【背景技術(shù)】
[0002] 自行車(chē)輪和輪輞的使用已經(jīng)超過(guò)了一個(gè)世紀(jì)。在歷史上，自行車(chē)輪輞由木材、鋼或 鋁制成。然而，一些自行車(chē)的輪輞制造商已經(jīng)開(kāi)始用其它材料來(lái)制造自行車(chē)的輪輞，諸如輕 質(zhì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRPs)，包括碳纖維、玻璃纖維和/或尼龍纖維，例如，被混合在諸如 環(huán)氧基樹(shù)脂、酚醛基樹(shù)脂和/或酯基樹(shù)脂的固化樹(shù)脂中。對(duì)于這些復(fù)合輪輞，其中一些已經(jīng) 完全由FRP復(fù)合材料制成（"全復(fù)合車(chē)輪"），而另一些則包含除FRP復(fù)合材料外的不同的 材料的整合組件（"多組分輪輞"）。
[0003] 碳纖維輪輞制動(dòng)表面很難進(jìn)行設(shè)計(jì)。早期的碳纖維輪輞用輪輞結(jié)構(gòu)本身的成型表 面作為制動(dòng)軌或制動(dòng)表面，這通常是非常麻煩的，這是因?yàn)槌尚洼嗇y通常具有嵌入該表面 中的薄的脫模層，它的存在不適于制動(dòng)，因?yàn)槊撃２牧蠈?dǎo)致低的摩擦系數(shù)。脫模劑有助于在 制造期間將輪輞從模具上移除。在短期的制動(dòng)使用后，脫模劑和輪輞上的環(huán)氧樹(shù)脂的外層 被磨損掉，露出下方易受損的碳纖維。很容易理解為什么輪輞的結(jié)構(gòu)碳纖維磨損和/或斷 裂是不利的，因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，輪輞會(huì)逐漸削弱。碳表面在耐磨方面相對(duì)較弱，并且可 以提供較差的摩擦特性，特別是潮濕時(shí)。因此，碳纖維表面通常不適于作為FRP輪輞的制動(dòng) 軌。
[0004] 后來(lái)輪輞在輪輞制動(dòng)軌中使用了玻璃纖維、石英纖維或者凱芙拉（Kevlar)纖維， 或者用定位于結(jié)構(gòu)輪輞材料頂部的附加結(jié)構(gòu)來(lái)形成制動(dòng)軌。這些材料被認(rèn)為具有比碳更好 的耐磨特性，提供不同程度改善的制動(dòng)性能。
[0005] -種設(shè)置制動(dòng)軌的方式涉及單獨(dú)添加碳化硅纖維和/或微珠或微粒的面紗或者 與制動(dòng)軌中的玻璃混合。碳化硅纖維比玻璃更硬，能夠明顯改善耐磨特性及制動(dòng)"感覺(jué)"，但 是因纖維剛度高而非常昂貴且難以加工。添加碳化硅纖維可能大大增加輪輞的制造成本。 雖然目前現(xiàn)代航空器和賽車(chē)的剎車(chē)片均是由碳化硅制成，但是這些材料目前非常昂貴，難 于處理而且很難形成半徑較小的結(jié)構(gòu)，如自行車(chē)輪輞，特別是在制造設(shè)定中。柔韌性的缺乏 限制了它們?cè)谳嗇y設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并且可能會(huì)阻止其用于某些復(fù)雜的輪輞形狀。另一方面， 碳化硅微珠近來(lái)已經(jīng)成功地被用于制動(dòng)軌。
[0006] 一些輪輞制造商已經(jīng)嘗試使用后施加的"陶瓷"制動(dòng)軌涂層。這些范圍從被熱固 化的上漆應(yīng)用到等離子噴涂涂層。所有這些涂層均提供強(qiáng)硬的摩擦表面，但是易碎、較重且 通常需要高溫應(yīng)用過(guò)程，該過(guò)程可能會(huì)損害成型的輪輞。這些涂層也存在幾何應(yīng)用問(wèn)題，由 于是后施加的，因此制動(dòng)表面因缺乏幾何控制而在本質(zhì)上是不完美的且是不平行的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 因此，需要提供一種具有耐久且經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)軌的自行車(chē)的輪輞，該制動(dòng)軌具有出 色的制動(dòng)特性。本發(fā)明滿(mǎn)足了這一該需求。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括具有制動(dòng)軌的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP)輪輞，該制 動(dòng)軌包括多個(gè)特定結(jié)構(gòu)的槽。
[0009]自行車(chē)的輪輞包括徑向外部輪胎接合部、徑向內(nèi)部輻條接合部、第一側(cè)壁和與該 第一側(cè)壁間隔開(kāi)的第二側(cè)壁。制動(dòng)軌位于第一側(cè)壁和第二側(cè)壁上，制動(dòng)軌包括形成于其中 的多個(gè)槽。多個(gè)槽中的每個(gè)槽都具有徑向最內(nèi)側(cè)點(diǎn)和徑向最外側(cè)點(diǎn)，其中，徑向最外側(cè)點(diǎn)關(guān) 于輪輞的向前的周向行進(jìn)方向在周向上位于徑向最內(nèi)側(cè)點(diǎn)的后方。
[0010] 在另一個(gè)實(shí)施例中，輪軸該輪輞可以包括纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP)。多個(gè)槽可以 是非交疊的。多個(gè)槽中的每個(gè)槽都可以是筆直的或者弓形的。多個(gè)槽可以是非交疊的。制 動(dòng)軌可以具有徑向外邊界和徑向內(nèi)邊界。多個(gè)槽中的每一個(gè)槽的徑向最外側(cè)點(diǎn)可以鄰近制 動(dòng)軌的徑向外邊界靠外的邊界。多個(gè)槽中的每一個(gè)槽的徑向最外側(cè)點(diǎn)可以位于制動(dòng)軌的徑 向外邊界靠外的邊界處。多個(gè)槽中的每一個(gè)的徑向最內(nèi)側(cè)點(diǎn)可以鄰近制動(dòng)軌的內(nèi)邊界靠?jī)?nèi) 的邊界。多個(gè)槽中的每一個(gè)槽均可以具有從徑向最外側(cè)點(diǎn)至徑向最內(nèi)側(cè)點(diǎn)的延伸部。多個(gè) 槽中的每一個(gè)槽的延伸部均可以不具有拐點(diǎn)。多個(gè)槽中的每一個(gè)槽的延伸部均可以為槽的 其余部分的長(zhǎng)度的至少兩倍。多個(gè)槽中的每一個(gè)槽的延伸部均可以為槽的其余部分的長(zhǎng)度 的大約五倍。多個(gè)槽中的每一個(gè)槽的延伸部通常可以相對(duì)于關(guān)于徑向方向傾斜大約30至 60度或者傾斜大約45度。與徑向最內(nèi)側(cè)點(diǎn)相比，多個(gè)槽中的每一個(gè)槽鄰近徑向最外側(cè)點(diǎn)更 寬。多個(gè)槽中的一些槽或所有槽可以是連續(xù)的。多個(gè)槽中的一些槽或所有槽可以是不連續(xù) 的。多個(gè)槽可以以在圓周上每英寸3至10個(gè)槽的密度間隔排列在制動(dòng)軌中。多個(gè)槽中的 每一個(gè)槽的深度可以為大約〇. 01英寸至大約〇. 05英寸。多個(gè)槽可以為重復(fù)的圖案。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 以下結(jié)合附圖的關(guān)于本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些和其它特征 及優(yōu)點(diǎn)將被完全理解。
[0012] 在附圖中：
[0013] 圖1是自行車(chē)輪輞的局部立體圖；
[0014]圖2是具有制動(dòng)軌的鉗入式輪輞的剖視圖；
[0015] 圖3是具有制動(dòng)軌的管式輪輞的剖視圖；
[0016]圖4是具有非自由制動(dòng)軌特征部的第一實(shí)施例的自行車(chē)輪輞和制動(dòng)軌的側(cè)視圖；
[0017] 圖5A是圖4所示的輪輞的制動(dòng)特征部的局部放大圖；
[0018] 圖5B是具有不連續(xù)槽的5A中的輪輞的變型；
[0019]圖6是具有制動(dòng)軌特征部的第二實(shí)施例的自行車(chē)輪輞和制動(dòng)軌的側(cè)視圖；
[0020] 圖7是具有制動(dòng)軌特征部的第三實(shí)施例的自行車(chē)輪輞和制動(dòng)軌的側(cè)視圖；
[0021] 圖8是具有制動(dòng)軌特征部的第四實(shí)施例的自行車(chē)輪輞和制動(dòng)軌的側(cè)視圖；
[0022] 圖9是具有制動(dòng)軌特征部的第五實(shí)施例的自行車(chē)輪輞和制動(dòng)軌的側(cè)視圖；
[0023] 圖10是圖6的輪輞的放大圖；
[0024] 圖11是圖8的輪輞的放大圖；和
[0025] 圖12是圖9的輪輞的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 本文將參考附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所涉及的附圖 和說(shuō)明僅為了說(shuō)明而提供，并且不限制如由所附的權(quán)利要求以及它們?nèi)我夂腿康韧锼?限定的本發(fā)明。
[0027] 圖1示出了車(chē)輪輪輞20,該車(chē)輪輪輞具有通常用32表示的制動(dòng)軌。該輪輞20 - 般包括徑向外部輪胎接合部24、徑向內(nèi)部輻條接合部26以及第一側(cè)壁28和與該第一側(cè)壁 間隔開(kāi)的第二側(cè)壁30。第一側(cè)壁28和第二側(cè)壁30通?？梢栽谳喬ソ雍喜?4和輻條接合 部26之間徑向延伸以形成輪輞20的形狀或該輪輞形狀的一部分。應(yīng)當(dāng)理解的是，包括能 用作制動(dòng)軌32的部分的任何輪輞形狀都是本發(fā)明所預(yù)期的。
[0028] 制動(dòng)軌32可以位于第一側(cè)壁28和第二側(cè)壁30的常規(guī)位置上。雖然在圖2中示 出了鉗入式輪胎31的鉗入式輪輞20,但是本發(fā)明關(guān)注的是非鉗入式輪輞，如管狀輪胎33的 管式或縫合式（sew-upstyle)輪輞（圖3)。輪胎接合部24和福條接合部26以及第一側(cè) 壁28和第二側(cè)壁30可以呈環(huán)面形式，但是任何合適的輪輞形狀都是被預(yù)期的。
[0029] 輪輞20可以由FRP制成，S卩，可以由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制成，在一個(gè)實(shí)施例中由碳 纖維形成主體部分，但是可以理解的是，可以使用復(fù)合材料的廣泛的變型以及復(fù)合材料的 組合來(lái)形成纖維增強(qiáng)輪輞。輪輞20可以由其它材料制成，如，類(lèi)似鋼或鋁。
[0030] 在附圖中，用"R"表示徑向方向，用"C"表示周向方向。在附圖中，用箭頭"F"表 示當(dāng)輪輞20被安裝到車(chē)輪中并且設(shè)置到自行車(chē)（未示出）上時(shí)行駛的前進(jìn)方向。行駛的 前進(jìn)方向是當(dāng)車(chē)輪被安裝到沿向前的方向移動(dòng)的自行車(chē)上時(shí)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的周向方向。例如， 從自行車(chē)的右側(cè)（也就是通常包括曲柄臂和鏈輪的那側(cè)）觀察，車(chē)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，因此輪輞 也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。附圖（除圖2和3外）示出了從左側(cè)觀察的輪輞，當(dāng)自行車(chē)車(chē)輪向前行駛 時(shí)所述輪輞逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031] 制動(dòng)軌32是側(cè)壁28、30的一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域如已知的那樣，鄰近或者能夠接觸自 行車(chē)的剎車(chē)片（未示出）。例如在圖1至圖3中可以看到制動(dòng)軌32,這樣的制動(dòng)軌32位于 第一側(cè)壁28和第二側(cè)壁30中的每一者上。制動(dòng)軌32可以是形成車(chē)輪輪輞本身結(jié)構(gòu)的材 料的表面，或者在替代實(shí)施方式中，可以是粘合至或附接至車(chē)輪輪輞結(jié)構(gòu)的不同材料的一 個(gè)表面或作為替代的一個(gè)層或多個(gè)層。每個(gè)制動(dòng)軌32均包括徑向內(nèi)邊界32A和徑向外邊 界 32B〇
[0032] 參考圖4至圖12,制動(dòng)軌32包括表面特征部40。制動(dòng)軌32的表面特征部40由 多個(gè)槽42限定或者包括多個(gè)槽42。這些槽可以形成或成型到輪輞20的制動(dòng)軌32的表面 上。在一個(gè)實(shí)施例中，槽42的深度大約為0.01英寸至大約0.04英寸。而深度超過(guò)0.05 英寸可能會(huì)引起比所希望的更多的剎車(chē)片磨損，并且可能會(huì)難以制造，所以本發(fā)明關(guān)注于 這樣的深度。槽42可以是非交疊的，且優(yōu)選地呈現(xiàn)重復(fù)的圖案。
[0033] 在各實(shí)施例（圖4至圖12)中，表面特征部40的共同的方面是每個(gè)槽42均具有 徑向最內(nèi)側(cè)點(diǎn)42B和徑向最外側(cè)點(diǎn)42A，其中徑向最外側(cè)點(diǎn)關(guān)于輪輞的向前的周向行進(jìn)方 向在周向上位于徑向最內(nèi)側(cè)點(diǎn)的后方。
[0034] 也就是說(shuō)，每個(gè)槽42的大部分是傾斜的或者向后傾斜或者與向前行進(jìn)方向F反向 傾斜，其中接觸輪輞20的剎車(chē)片將傾向于從輪輞的內(nèi)側(cè)至外側(cè)擦拭碎片等。槽42可以從 徑向方向R傾斜離開(kāi)大約30至60度。槽42可以從徑向方向R傾斜離開(kāi)大約45度。
[0035] 制動(dòng)軌32可以具有大約9至11毫米的徑向延伸部，并且可以與外部輪胎接合部 24的最靠外的延伸部間隔大約1至3毫米進(jìn)行定位。圖2和3中的制動(dòng)軌32的厚度不是 按比例的。在制動(dòng)軌32處從第一側(cè)壁28到第二側(cè)壁30的輪輞20的寬度可以為大約19 至24毫米。
[0036] 圖4示出了形成于輪輞20的制動(dòng)軌32中的多個(gè)一般為弓形的、平行的槽42。槽 42的密度或間隔可以是在周向方向B上測(cè)量的每英