[发明专利]自行车轮框

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种自行车，特别涉及一种自行车轮框，其不需要利用焊接接合摩擦框体的合金框对接面且为一碳纤维-铝合金-碳纤维的三明治复合式一体结构的复合材料自行车轮框的结构。

背景技术

传统自行车的轮框由长杆状的合金材料，例如：铝合金材质，经专用机具滚压弯曲成型而令整体外观呈圆环状，由于受到合金材质物理性质的限制，使得合金材质弯曲成型时无法制作具有较高轮高(profile height)的轮框(一般而言，30mm的成型即相当困难)。传统轮框的重量受到其材料较重的影响，整体重量也跟着提高，且在最后加工程序时，更需焊接或锁接合金材料两端部的合金框对接面使其形成环状体，并于两侧面研磨焊接凸点而形成平整的刹车面，而造成制作程序的繁琐且不便的问题，无形的中大幅提高其制作成本。再者该合金材料轮框的合金框对接面易形成应力集中处，容易由此断裂，而缩短使用寿命。同时合金材料制成的轮框常因合金材料具有一定的延展性，因此在受力碰撞时，容易产生弯曲变形的现象，影响行车的安全性。

而现有合金材料轮框截面，其结构体的刚性(stiffness)满足下列关系式：

刚性=E值(合金材料的弹性模数，Modulus)×I值(造型的转动惯量，Inertia)

因此已有业者开发利用复合材料所制成的轮框，以适应路况及车手的骑乘性与轻量化需求。请参照美国专利号第6,991,298号「Composite bicycle rim with seamless braking surface」专利案，其为一种纤维树脂塑料制成的轮框，其包括一合金轮箍(metal tire receiving ring)及一位于合金轮箍内缘的纤维树脂塑料环体(FRP body)，纤维树脂塑料环体顶端形成两侧向外放射状扩张的帽冠部(crown portion)，以供合金轮箍形成对应接合部(extending leg portion)嵌合，且纤维树脂塑料环体的内缘设有多个用于连接、支撑纤维树脂塑料环体与轮轴花毂的轮条(spoke)，并利用合金轮箍两侧的表面(brake surface)作为刹车面。

又如美国专利号第5,975,645号「Carbon bodied bicycle rim」专利案，其为一种碳纤维复合材料的轮框，其包括一碳纤维本体部(carbon body portion)与一个铝合金轮箍部(aluminum tire engaging rim portion)，该碳纤维本体部具有一个环状卡合部(circumferential rim engaging portion)与该铝合金轮箍部的内表面(radially inner surface)互相卡合。

上述专利案均揭露了一种由铝合金-碳纤维复合式自行车轮框，请参照图7，其为一般中空结构体的截面图。中空结构体的转动惯量I满足下列关系式：

I=b1h13-b2h2312]]>

由于碳纤维本体部采用吹气成型，不受先前合金材质物理性质难以弯曲呈圆环状的限制，使得铝合金-碳纤维复合式自行车轮框能够制作具有较高轮高(profile height)的轮框，通过改变外高度h1、内高度h2、外宽度b1与内宽度b2来改变

I值(造型的转动惯量,Inertia)。而其结构体的E值满足下列关系式：

E值＝E-₁(合金材料的弹性模数)＋E-₂(碳纤维材料的弹性模数)

由上述可得知铝合金-碳纤维复合式自行车轮框能够改变其结构体的E值与I值来增加结构体的刚性(stiffness)。

然而此种铝合金-碳纤维复合式的自行车轮框结构虽然具有高强度与高刚性的优点，但仍然具有许多缺失：