[实用新型]夹心式自行车轮圈

说明书

技术领域

    本实用新型涉及自行车配件应用领域，尤其是一种夹心式自行车轮圈。 

背景技术

自行车运动是一项对人身体非常有益处的有氧户外运动，在欧美等发达国家得到广泛的开展。据统计，在美国，大约有1/3之一的户外运动是自行车运动。由此可见此运动开展的普遍性。自行车也从我们印象中传统的交通工具变成健身器材。各个厂商无不努力改进产品设计，制造工艺，使用更好的材料，以求得更好的自行车。 

制造自行车的材料，已经从钢材，逐步变成铝合金，以追求轻量化。近年来，更是大规模使用昂贵的碳纤维材料来制作自行车车身。 

相对于车身，自行车的轮圈更是心脏。它的作用，就相当于汽车的发动机。由此可见其重要性。各个厂家无不下大力气研制更好的自行车轮圈，纷纷采用新材料新工艺, 以研制更轻更省力的产品。对于轮圈来说, 要使之更轻更省力, 主要有两个因素。 一是轮圈的重量, 一是轮圈的风阻。 轻的轮圈发力快, 爬坡轻快, 这很好理解。 而对于风阻来说, 当高速骑行时，风阻就变得非常的关键。一般认为，风阻跟速度的平方成正比。所以，低风阻的设计越来越流行。为了获得低的风阻, 纷纷将截面设计成流线型。截面的加高，势必增加重量，所以，必须在重量与低风阻有所取舍。 

对于重量而言，相比于钢，铝合金材料，碳纤维复合材料具有无可比拟的优越性。碳纤维复合材料（GFRP），其强度比钢强，但密度只有1.6g/cm3, 只有钢的1/5，跟铝合金相比，其模量是铝的10倍，抗拉强度是铝的２倍，但重量只有铝合金的40％。所以，碳纤材料广泛用来制作自行车轮圈。 

现有的自行车轮圈一般采用环氧树脂预浸料，经叠层，加热加压成型制得。其成型温一般在150度，成型时间45-60分钟。习用的环氧树脂的玻璃转化点(也称为TG)在100-130度。用这种材料及成型工艺制得的轮圈轻量，强度高。但这种轮圈的缺点是，在使用过程中, 遇到长下坡时, 因为需要长时间刹车, 刹车边的温度会达到180度左右, 由于刹车边使用的环氧树脂的TG点只有100-130度, 在胎压的作用下,安置内胎的槽孔软化并张开, 导致突然间爆胎,造成摔车事故， 从而产生对骑乘者的安全伤害。 这种现象俗称烧框。 

由于有这种使用的安全隐患，虽然用碳纤维复合材料CFRP制得轮圈重量轻，硬度高，倍受消费者喜爱，但还是没法普遍使用，仅在一些比赛上供有经验的车手使用。以目前市场占有率及使用安全角度看，金属材料的轮圈的在市场上还是占有大部分的比率（比如铝合金）。 

有业者为解决这个问题, 将轮圈安置内胎的槽孔部分用铝合金, 其他部分用碳纤维制做。这种结构虽然能解决刹车高温产生的爆胎问题. 但由于槽孔部分与碳纤维的结合面仅为树脂结合，导致在刹车高温时碳纤维与铝合金部分容易分离，产品容易损坏。也限制了产品的推广。 

一现有的碳纤维轮圈结构，如专利号为CN201120080425.X，专利名称为“碳纤维轮圈结构”的实用新型，公布了一种碳纤维轮圈结构，其包含有：一个轮圈本体，以碳纤维材料一体成型，其截面系呈框型，由至少一个桥板及平行的两侧壁连接构成，于该桥板两端区隔出独立的一个内腔体与一个外腔体；一个加强件，与该外腔体形状相匹配，且设于该外腔体内壁。该金属加强件与碳纤维材料的内壁相互嵌卡固定。刹车面通过金属加强件进行加强，可避免烧框。但由于碳纤维与金属合金的热膨胀系数不同，长时间使用，因两者结合力不够，会导致出现分层。 

发明内容

本实用新型为了解决上述存在的问题，提供一种夹心式自行车轮圈，克服了现有技术的不足，在碳纤维制得的胎位孔槽的内表面和刹车面各有一层碳纤维层，将密度在2.8g/cm3以下的金属合金层包裹在其中，在刹车边形成CFRP-合金材料-CFRP这样的夹心结构，具有很好的刹车散热和稳固支撑的效果，有效降低了轮圈的烧框风险；同时，碳纤维层将金属合金层完全包裹在内，可避免碳纤维材料与金属合金层因热膨胀系数不同产生分层的现象。 

还提供一种夹心式自行车轮圈的制备方法，产品的结构一次性整体成型，提高了产品的强度，实用性高。