具有制動軌的自行車的輪輞的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有制動軌的自行車的輪輞。更具體地，該自行車的輪輞包括呈 定向槽形式的非自由的表面特征部。
【背景技術】
[0002] 自行車輪和輪輞的使用已經超過了一個世紀。在歷史上，自行車輪輞由木材、鋼或 鋁制成。然而，一些自行車的輪輞制造商已經開始用其它材料來制造自行車的輪輞，諸如輕 質纖維增強復合材料（FRPs)，包括碳纖維、玻璃纖維和/或尼龍纖維，例如，被混合在諸如 環氧基樹脂、酚醛基樹脂和/或酯基樹脂的固化樹脂中。對于這些復合輪輞，其中一些已經 完全由FRP復合材料制成（"全復合車輪"），而另一些則包含除FRP復合材料外的不同的 材料的整合組件（"多組分輪輞"）。
[0003] 碳纖維輪輞制動表面很難進行設計。早期的碳纖維輪輞用輪輞結構本身的成型表 面作為制動軌或制動表面，這通常是非常麻煩的，這是因為成型輪輞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，因為脫模材料導致低的摩擦系數。脫模劑有助于在 制造期間將輪輞從模具上移除。在短期的制動使用后，脫模劑和輪輞上的環氧樹脂的外層 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構碳纖維磨損和/或斷 裂是不利的，因為隨著時間的推移，輪輞會逐漸削弱。碳表面在耐磨方面相對較弱，并且可 以提供較差的摩擦特性，特別是潮濕時。因此，碳纖維表面通常不適于作為FRP輪輞的制動 軌。
[0004] 后來輪輞在輪輞制動軌中使用了玻璃纖維、石英纖維或者凱芙拉（Kevlar)纖維， 或者用定位于結構輪輞材料頂部的附加結構來形成制動軌。這些材料被認為具有比碳更好 的耐磨特性，提供不同程度改善的制動性能。
[0005] -種設置制動軌的方式涉及單獨添加碳化硅纖維和/或微珠或微粒的面紗或者 與制動軌中的玻璃混合。碳化硅纖維比玻璃更硬，能夠明顯改善耐磨特性及制動"感覺"，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。 雖然目前現代航空器和賽車的剎車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構，如自行車輪輞，特別是在制造設定中。柔韌性的缺乏 限制了它們在輪輞設計中的應用，并且可能會阻止其用于某些復雜的輪輞形狀。另一方面， 碳化硅微珠近來已經成功地被用于制動軌。
[0006] 一些輪輞制造商已經嘗試使用后施加的"陶瓷"制動軌涂層。這些范圍從被熱固 化的上漆應用到等離子噴涂涂層。所有這些涂層均提供強硬的摩擦表面，但是易碎、較重且 通常需要高溫應用過程，該過程可能會損害成型的輪輞。這些涂層也存在幾何應用問題，由 于是后施加的，因此制動表面因缺乏幾何控制而在本質上是不完美的且是不平行的。

【發明內容】

[0007] 因此，需要提供一種具有耐久且經濟的制動軌的自行車的輪輞，該制動軌具有出 色的制動特性。本發明滿足了這一該需求。
[0008] 在一個實施例中，本發明包括具有制動軌的纖維增強復合材料（FRP)輪輞，該制 動軌包括多個特定結構的槽。
[0009]自行車的輪輞包括徑向外部輪胎接合部、徑向內部輻條接合部、第一側壁和與該 第一側壁間隔開的第二側壁。制動軌位于第一側壁和第二側壁上，制動軌包括形成于其中 的多個槽。多個槽中的每個槽都具有徑向最內側點和徑向最外側點，其中，徑向最外側點關 于輪輞的向前的周向行進方向在周向上位于徑向最內側點的后方。
[0010] 在另一個實施例中，輪軸該輪輞可以包括纖維增強復合材料（FRP)。多個槽可以 是非交疊的。多個槽中的每個槽都可以是筆直的或者弓形的。多個槽可以是非交疊的。制 動軌可以具有徑向外邊界和徑向內邊界。多個槽中的每一個槽的徑向最外側點可以鄰近制 動軌的徑向外邊界靠外的邊界。多個槽中的每一個槽的徑向最外側點可以位于制動軌的徑 向外邊界靠外的邊界處。多個槽中的每一個的徑向最內側點可以鄰近制動軌的內邊界靠內 的邊界。多個槽中的每一個槽均可以具有從徑向最外側點至徑向最內側點的延伸部。多個 槽中的每一個槽的延伸部均可以不具有拐點。多個槽中的每一個槽的延伸部均可以為槽的 其余部分的長度的至少兩倍。多個槽中的每一個槽的延伸部均可以為槽的其余部分的長度 的大約五倍。多個槽中的每一個槽的延伸部通常可以相對于關于徑向方向傾斜大約30至 60度或者傾斜大約45度。與徑向最內側點相比，多個槽中的每一個槽鄰近徑向最外側點更 寬。多個槽中的一些槽或所有槽可以是連續的。多個槽中的一些槽或所有槽可以是不連續 的。多個槽可以以在圓周上每英寸3至10個槽的密度間隔排列在制動軌中。多個槽中的 每一個槽的深度可以為大約〇. 01英寸至大約〇. 05英寸。多個槽可以為重復的圖案。
【附圖說明】
[0011] 以下結合附圖的關于本發明一個或多個實施例的描述，本發明的這些和其它特征 及優點將被完全理解。
[0012] 在附圖中：
[0013] 圖1是自行車輪輞的局部立體圖；
[0014]圖2是具有制動軌的鉗入式輪輞的剖視圖；
[0015] 圖3是具有制動軌的管式輪輞的剖視圖；
[0016]圖4是具有非自由制動軌特征部的第一實施例的自行車輪輞和制動軌的側視圖；
[0017] 圖5A是圖4所示的輪輞的制動特征部的局部放大圖；
[0018] 圖5B是具有不連續槽的5A中的輪輞的變型；
[0019]圖6是具有制動軌特征部的第二實施例的自行車輪輞和制動軌的側視圖；
[0020] 圖7是具有制動軌特征部的第三實施例的自行車輪輞和制動軌的側視圖；
[0021] 圖8是具有制動軌特征部的第四實施例的自行車輪輞和制動軌的側視圖；
[0022] 圖9是具有制動軌特征部的第五實施例的自行車輪輞和制動軌的側視圖；
[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。
【具體實施方式】
[0026] 本文將參考附圖來說明本發明的優選實施例。應當理解的是，本文所涉及的附圖 和說明僅為了說明而提供，并且不限制如由所附的權利要求以及它們任意和全部等同物所 限定的本發明。
[0027] 圖1示出了車輪輪輞20,該車輪輪輞具有通常用32表示的制動軌。該輪輞20 - 般包括徑向外部輪胎接合部24、徑向內部輻條接合部26以及第一側壁28和與該第一側壁 間隔開的第二側壁30。第一側壁28和第二側壁30通常可以在輪胎接合部24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。應當理解的是，包括能 用作制動軌32的部分的任何輪輞形狀都是本發明所預期的。
[0028] 制動軌32可以位于第一側壁28和第二側壁30的常規位置上。雖然在圖2中示 出了鉗入式輪胎31的鉗入式輪輞20,但是本發明關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 壁28和第二側壁30可以呈環面形式，但是任何合適的輪輞形狀都是被預期的。
[0029] 輪輞20可以由FRP制成，S卩，可以由纖維增強復合材料制成，在一個實施例中由碳 纖維形成主體部分，但是可以理解的是，可以使用復合材料的廣泛的變型以及復合材料的 組合來形成纖維增強輪輞。輪輞20可以由其它材料制成，如，類似鋼或鋁。
[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 示當輪輞20被安裝到車輪中并且設置到自行車（未示出）上時行駛的前進方向。行駛的 前進方向是當車輪被安裝到沿向前的方向移動的自行車上時車輪轉動的周向方向。例如， 從自行車的右側（也就是通常包括曲柄臂和鏈輪的那側）觀察，車輪順時針轉動，因此輪輞 也順時針轉動。附圖（除圖2和3外）示出了從左側觀察的輪輞，當自行車車輪向前行駛 時所述輪輞逆時針轉動。
[0031] 制動軌32是側壁28、30的一個區域，該區域如已知的那樣，鄰近或者能夠接觸自 行車的剎車片（未示出）。例如在圖1至圖3中可以看到制動軌32,這樣的制動軌32位于 第一側壁28和第二側壁30中的每一者上。制動軌32可以是形成車輪輪輞本身結構的材 料的表面，或者在替代實施方式中，可以是粘合至或附接至車輪輪輞結構的不同材料的一 個表面或作為替代的一個層或多個層。每個制動軌32均包括徑向內邊界32A和徑向外邊 界 32B〇
[0032] 參考圖4至圖12,制動軌32包括表面特征部40。制動軌32的表面特征部40由 多個槽42限定或者包括多個槽42。這些槽可以形成或成型到輪輞20的制動軌32的表面 上。在一個實施例中，槽42的深度大約為0.01英寸至大約0.04英寸。而深度超過0.05 英寸可能會引起比所希望的更多的剎車片磨損，并且可能會難以制造，所以本發明關注于 這樣的深度。槽42可以是非交疊的，且優選地呈現重復的圖案。
[0033] 在各實施例（圖4至圖12)中，表面特征部40的共同的方面是每個槽42均具有 徑向最內側點42B和徑向最外側點42A，其中徑向最外側點關于輪輞的向前的周向行進方 向在周向上位于徑向最內側點的后方。
[0034] 也就是說，每個槽42的大部分是傾斜的或者向后傾斜或者與向前行進方向F反向 傾斜，其中接觸輪輞20的剎車片將傾向于從輪輞的內側至外側擦拭碎片等。槽42可以從 徑向方向R傾斜離開大約30至60度。槽42可以從徑向方向R傾斜離開大約45度。
[0035] 制動軌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毫米進行定位。圖2和3中的制動軌32的厚度不是 按比例的。在制動軌32處從第一側壁28到第二側壁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的制動軌32中的多個一般為弓形的、平行的槽42。槽 42的密度或間隔可以是在周向方向B上測量的每英