加强复合轮圈制造技术

本发明专利技术涉及一种加强复合轮圈。提供了一种包括加强组件的复合轮圈。该复合轮圈包括第一侧壁部分、第二侧壁部分、径向外部和加强组件。所述径向外部包括径向向外的轮胎接合表面。所述加强组件布置在所述轮胎接合表面附近，并包括加强件和用于约束该加强件的约束件。该加强件的轴线围绕所述复合轮圈周向延伸，所述加强组件构造成沿大致垂直于所述加强件轴线的方向加强所述复合轮圈。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合轮圈，更具体地涉及一种用于在诸如自行车和 轮椅的人力车上使用的加强复合轮圈。
技术介绍
碳纤维轮圈(这里泛指纤维树脂塑料轮圈和复合轮圈)坚固且轻质， 因此广泛用于人力车车轮。碳纤维复合轮圈由类似于织物片材的材料片 材制成。这些片材包括在环氧底材中固化的碳纤维。环氧底材内的纤维 可以沿期望方向定向。例如，碳纤维可沿南北方向定向，或者沿东西方 向定向。虽然碳纤维在它们的定向方向上非常坚固，但它们在定向的垂 直方向上不够坚固。碳纤维轮圈的一个缺点是它们通常不适于吸收径向冲击，该径向冲 击是一种在自行车轮撞到路面凹坑时产生的冲击。在与路面凹坑剧烈碰 撞时，车轮的径向向外的轮胎接合表面可能撞击路面凹坑的边缘，从而 可能导致传统轮圈脱层或产生裂缝。参照图i，示出了现有技术轮圈170。现有技术轮圈no包括第一侧壁部分172和第二侧壁部分174。侧壁部分172、 174在轮圈的径向内部 176与径向外部177之间延伸，径向外部177包括径向向外的轮胎接合表 面178。轮胎接合表面178为圆周形，大致形成轮圈的径向最外部分。多 个辐条189在轮圈170的径向内部176与布置在轮轴处的轮毂(未示出)之间径向延伸。自行车车轮的径向向外的表面的构造根据车轮是包括"缝合式"轮 圈还是"钳入式"轮圈而改变。在"缝合式"轮圈中，轮胎胶合到轮胎接合表面178上。图1中的轮圈具有"缝合式"构造。另一方面，"钳入式"轮圈包括一对大致直立的部件，它们包括轴向向内延伸的巻边(bead),巻边构造成与其内容纳有内胎的轮胎的胎边配 合。图4中的轮圈具有"钳入式"构造。轮圈170是缝合式轮圈。轮胎接合表面178包括第一冠状部分180 和第二冠状部分182。在冠状部分或"牵引件(tow)" 180、 182之间是 谷部186。当轮胎和轮圈与路面凹坑碰撞时，冠状部分180、 182的顶点是轮圈 170最有可能撞击路面凹坑边缘并受到径向冲击力的完全冲击的部分。为 此，轮圈的两个冠状部分180、 182是最容易受损的区域。为了加强冠状部分180、 182，碳纤维加强件或纤维束184、 188围 绕轮圈周向延伸。这些纤维加强束184、 188可包括多根碳纤维，通常包 括约48,000根很细的纤维。加强束184、 188夹在"织物"片材的碳纤维层之间。通常，碳纤维 轮圈170的包括轮胎接合部分178的外部177除了包括加强束184、 188 之外，还可包括少至四片或五片、多至20片的碳纤维材料；使用的碳纤 维片越多，轮圈的强度就越大，然而重量和成本也越高。虽然加强束184、 188可提高冠状部分180、 182的强度，但束和复 合片材却会相对彼此横向移位。该"移位"也可描述为"裂口"、"分裂" 或"分层"。虽然碳纤维加强束184、 188有助于减少分层，但包括这些 加强束1S4、 188的轮圈仍然受分层影响。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有加强组件的复合轮圈。该复合轮圈包括第一 侧壁部分、第二侧壁部分、径向外部和加强组件。所述径向外部包括径 向向外的轮胎接合表面。所述加强组件布置在所述轮胎接合表面附近。所述加强组件包括加强件和用于约束该加强件的约束件。该加强件具有 轴线，该加强件及其轴线围绕所述复合轮圈周向延伸。所述加强组件构 造成沿大致垂直于所述加强件轴线的方向加强所述复合轮圈。在本专利技术的一个实施方式中，所述加强件包括一纤维束，并且所述 约束件约束该纤维束。该约束件可包括围绕所述纤维束编织的线。所述 复合轮圈还包括多个纤维加强片材，所述线穿过所述纤维加强片材缝合 以将所述纤维加强片材和所述纤维束机械结合。所述复合轮圈还可包括多个成形为形成用于接收所述纤维束的凹穴(pocket)的纤维加强覆盖片材。所述覆盖片材被缝合成包绕所述凹穴内的纤维束。所述纤维加强覆 盖片材可缝合到所述纤维加强片材。在本专利技术的另一实施方式中，所述 线被编织成大致垂直于所述加强件的轴线延伸。所述约束件提供横向于所述复合片材平面的加强和强度，该平面内 的强度通常由于片材内纤维的面内定向而不足。大多数诸如轮圈的纤维 加强装置包括由多个片材层叠起来而形成的层，正如层叠木材而形成层 压木板那样。本专利技术的约束件或线在大致垂直于所述纤维加强片材平面的方向上 放置了坚固部件以将相邻的纤维加强片材机械结合。通过所述线形成的 该机械结合补充了由胶或环氧树脂形成的片材之间的化学结合。机械和 化学结合的组合有助于进一步阻止分层。所述线包括沿大致垂直或脱离 纤维加强片材平面的方向延伸的编织材料。附图说明从以下结合附图对本专利技术的一个以上的实施方式的描述中将更充分 地理解这些和其它特征。图1是现有技术人力车的复合轮圈和辐条的示意性剖面图2是根据本专利技术一个实施方式的复合轮圈的示意性立体图3是本专利技术另一实施方式的轮圈的示意性立体图，示出了层间缝合;图4是本专利技术另一实施方式的轮圈的示意性立体图5是表示在轮圈内使用约束件的放大示意立体图； 图6是表示将纤维加强材料的相邻片材缝合在一起的约束件的放大 示意图；并且图6A是表示将纤维加强材料的相邻片材和加强束缝合在一起的约 束件的放大图。具体实施例方式图2表示根据本专利技术一个实施方式的复合轮圈100。复合轮圈100 包括第一侧壁部分102和相对的第二侧壁部分104。侧壁部分102、 104 在径向内部106与径向外部108之间延伸，径向外部108包括构造成接 收轮胎的径向向外的轮胎接合表面109。在环箍式车轮上，辐条(见图l 的辐条189)在轮圈100的径向内部106和轮毂(未示出)之间径向向内 延伸。相比之下，在盘式车轮(未示出)上，轮圈侧壁部分延伸到大约 车轮的中心，终止于直径约1到2英寸的轮毂接收中心孔。图2所示的轮圈100是构造成接收"缝合式"轮胎的"缝合式"，与 设计用于接收具有巻边的轮胎的"钳入式"轮圈不同。"钳入式"轮圈300 的实施例在图4中示出。虽然图中没有示出盘式车轮，但盘式轮圈的轮 胎接合表面类似于其非盘式对应物。这样，本文讨论的专利技术无需显著的 改变即可用于盘式车轮和非盘式车轮。缝合式轮胎缺少径向向内布置的轮圈接合巻边。为了将缝合式轮胎 和内胎附接到轮圈上，将轮胎和内胎胶合到轮圈100的径向向外的轮胎 接合表面109。通常，盘式轮圈是缝合式而不是钳入式。径向外部108包括第一冠状部分120和第二冠状部分122。第一冠 状部分120靠近第一侧壁部分102布置，第二冠状部分122靠近第二侧 壁部分104布置。在第一冠状部分120和第二冠状部分122之间布置凹 入的谷部126。第一加强件130和第二加强件132分别沿着第一冠状部分120和第 二冠状部分122周向延伸。加强件130、 132布置在纤维加强片材142与 纤维加强覆盖片材144之间以形成夹层。加强件130、 132包括周向延伸的碳纤维束136。该碳纤维束136可包括结合在一起的约48,000根独立 碳纤维，每束的直径约0.0050英寸，每跟碳纤维的直径约小于0.00001 英寸。纤维加强片材可由碳、玻璃、Kevkr⑧或类似纤维材料制成。由于加强件130、 132围绕轮圈100在轮胎接合表面109附近周向延 伸，所以加强件130、 132也均具有围绕轮圈周向延伸的弧形轴线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合轮圈，该复合轮圈包括：　第一侧壁部分；　第二侧壁部分；　径向外部，该径向外部包括径向向外的轮胎接合表面；以及　加强组件，该加强组件布置在所述径向向外的轮胎接合表面附近，所述加强组件包括：　加强件，其轴线围绕所述复合轮圈周向延伸，和　用于约束该加强件的约束件，　所述加强组件构造成沿大致垂直于所述加强件轴线的方向加强所述复合轮圈。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约书亚珀尔特纳，迈克尔霍尔，
申请(专利权)人：合成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]