[发明专利]制造自行车轮毂的方法和所用的装置以及所得到的轮毂

说明书

发明领域

本发明涉及一种制造自行车轮毂的方法、执行该方法所用的装置及利用所述方法得到的自行车轮毂。

背景技术

本申请人已进行了不同的研究和试验来制造自行车部件特别是自行车轮毂，特别是辐条轮竞赛自行车所用的轮毂，例如，利用结构性纤维基质材料特别是碳纤维材料来生产轮毂。这种类型的材料的优势在于：相对于过去所用的金属材料来说，其重量较轻且具有同样的结构特征。但是，由于上述类型自行车轮毂的特殊的构造而使利用碳纤维基质材料的单个部件制造轮毂变得很困难，至少利用当时的技术是很困难的。现代自行车轮中应用的轮毂具有复杂的圆筒形状，且具有直径恒定中间部分和具有较大直径的两个钟形端部或其他更复杂的形状。此外，人们希望轮毂的厚度从中间部分朝着轮毂端部逐步增大，从而在轮毂的所有区域中特别是在端部上确保所必须的阻力特征，在所述端部上固定轮辐条的同时保证其具有最小的重量。

由于需要制造具有上述复杂形状的管状体，因此就不可能利用结构性纤维材料如碳纤维材料单个部件来制造轮毂。

发明内容

本发明的目的即为克服上述技术问题。

为达到该目的，本发明提供了一种用于构造自行车轮毂的方法，其特征在于，它包括如下步骤：

布置一个可膨胀的芯；

在芯的周围施加多个结合在塑性材料基质中的结构性纤维织物层以形成具有预定形状和厚度的层置管状体；

将具有层置管状体的芯布置在一个模的腔中；

将模的温度增大至一个足可使塑性材料基质网格化的温度值；

使芯膨胀以对模中的管状体施加力的作用；

从模和芯中取出管状体，这样就可得到由单片的结构性纤维材料形成的自行车轮毂。

在第一个实施例中，可膨胀芯利用合成材料制成，合成材料的热膨胀系数超过5×10^-15mm/℃且其最大连续耐热温度至少为80℃，在增大模的温度时，通过形成芯的材料的膨胀来实现芯的膨胀。

优选的情况为：在该实施例中，形成芯的材料的热膨胀系数超过9×10^-5mm/℃且其最大连续耐热温度至少为100℃。

更优选的情况为：形成芯的材料为PTFE(聚四氟乙烯)或FEP(氟化乙丙烯)或PCTFE(聚氯三氟乙烯)或PVDF(聚偏二氟乙烯)或PE-HD(高密度聚乙烯)。

目前广泛优选应用PTFE(聚四氟乙烯)，这是由于这种材料的抗黏性有益于使芯与结构性纤维模制体相分离，还因为这种材料具有较高连续耐热温度(260℃)、其良好的热传导性(0.25W/m℃)及其良好的热容量(比热)等于1.045kJ/kg℃。

已在上面列出了其主要步骤的方法通常可被用于制造与上述形状不同的各种形状的轮毂。该方法的一个非常优选的特征在于由高热膨胀性合成材料优选FTFE制造的上述芯的布置。这种材料在较低的温度下可承受较高的热膨胀，在温度较低的情况下，其中配合有结构性纤维织物的塑性材料可被网格化。

在本发明的方法的第二个实施例中，可膨胀的芯具有一个金属材料体，该金属材料体覆盖有一层由弹性材料制成的可变形套壳，在增大模的温度时，通过形成套壳的材料的膨胀来实现芯的延展。

优选的情况为：在该实施例中，形成所述套壳的弹性材料的热膨胀系数超过15×10^-5mm/℃且其最大连续耐热温度至少为100℃。更优选的情况为：该材料是由Airtech International Inc.，Huntington Beach，California，USA生产的、商标为AIRCAST 3700的合成橡胶。

根据第二个实施例的另一个优选特征，与芯的构造相一致的套壳是预先形成的且其尺寸是确定的以通过稍微的拉伸就将其施加到芯上，这样，套壳就在其弹性作用下粘连到芯上。

在本发明的方法的第三个实施例中，可膨胀的芯具有一个无任何可变形套壳的金属材料体。在该实施例中，金属芯被分为多个部分，所述的多个部分可通过机械装置的作用或通过弹性结合或通过将气体注入金属芯中而膨胀。

配合在塑性材料基质中的结构性纤维织物是公知的且应用了一段时间。它们是利用从结构性纤维如碳纤维得到的丝制造的。然后，这些纤维经压制处理而成为塑性材料基质特别是热固性塑料材料。

在本发明的方法中，结构性纤维材料可从碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维或上述纤维的组合中选择。