TWI730872B

TWI730872B - 輻條

Info

Publication number: TWI730872B
Application number: TW109128025A
Authority: TW
Inventors: 蕭清松; 唐文賢; 王順造; 鄭燁隆
Original assignee: 滙歐科技開發股份有限公司
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2021-06-11
Also published as: TW202208190A

Abstract

一種輻條，係用以連接於自行車的輪圈以及花轂，其包含一中心本體、一第一接頭以及一第二接頭，該中心本體具有一第一端部以及一第二端部，該第一接頭包含有一第一連接部連接於該輪圈以及一第一固定部連接於該中心本體的第一端部；該第二接頭則包含有一第二連接部連接於該花轂，以及一第二固定部連接於該中心本體的第二端部。輻條更具有一碳纖複材捲繞於中心本體、第一接頭的第一固定部及第二接頭的第二固定部，其捲繞方式具有良好包覆中心本體的效果且不易自第一固定部及/或第二固定部鬆脫。

Description

輻條

本發明係與自行車的輻條有關；特別是指一種碳纖複材的輻條。

自行車輪組利用多數支輻條連結花轂與輪圈，該輻條通常具有於相反端的二接頭以及一中心本體，該中心本體的兩末端各別連接一接頭，該輻條不僅作為傳遞能量得以帶動車輪滾動的目的，另可以作為支撐件，承受自行車架組件以及騎乘者的重量，協助能量傳遞。傳統常見的輻條材質有鈦合金、鋁合金以及鋼材，這些金屬材料的吸震效果都很好，缺點則是金屬材質的輻條重量大，導致整體自行車無法輕量化，然而現代自行車多追求輕盈，且為競賽需求極力研究如何降低輪框組件的重量，並透過空氣力學的科學方法，追求一種具有抗風阻能力的輻條。

已知市面上確實存在符合上述需求之複合材質輻條，然而其結構設計不佳造成力量傳遞不連續，進而導致輻條的使用壽命降低。針對上述問題，自行車業者實有解決之必要。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種輻條，包含有碳纖複材層，且具有提升碳纖複材層與輻條兩端接頭之結合穩定度的特性。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種輻條，係用以連接於自行車的輪圈以及花轂，其包含一中心本體、一第一接頭、一第二接頭以及一碳纖複材。該中心本體包含一第一端部以及一第二端部；該第一接頭包含於相對二端的一第一連接部及一第一固定部，該第一連接部連接於該輪圈，該第一固定部連接於該中心本體的該第一端部；該第二連接部則包含於相對二端的一第二連接部及一第二固定部，該第二連接部連接於該花轂，該第二固定部連接於該中心本體的該第二端部。碳纖複材捲繞於該中心本體、該第一接頭的第一固定部及該第二接頭的第二固定部。

本發明之效果在於碳纖複材不僅捲繞於該中心本體，也捲繞第一接頭的第一固定部以及第二接頭的第二固定部，該碳纖複材的捲繞方式使得中心本體的第一端部與第一接頭的第一固定部之結合處更穩定，中心本體的第二端部與第二接頭的第二固定部之接合處亦更穩定，不會有自接合處鬆脫的可能性。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1至圖4所示為本發明一較佳實施例之輻條100，輻條100係用以連接於自行車車輪500的輪圈510以及花轂520，提供自行車車輪500支撐的效果。輻條100包含一中心本體10、一第一接頭20以及一第二接頭30，其中該中心本體10為實心的圓柱體且定義有一中心軸X，中心本體10於相反二端分別具有一第一端部12以及一第二端部14。該中心本體10可以採用碳纖複合材料、玻纖複合材料、陶瓷材料、金屬材料或其組合，本實施例中的中心本體10係以金屬材料為例說明。

參閱圖2及圖3所示，該輻條100的第一接頭20包含一第一連接部22及一第一固定部24，該第一連接部22設置有一螺紋段22a。該第一連接部22的螺紋段22a旋固於輪圈510的一固定件530內，藉此，該第一連接部22方能連接於自行車車輪500的輪圈510。該第一固定部24則連接該中心本體10的該第一端部12，且該第一固定部24於與第一連接部22的交界處形成一第一肩部241，該第一肩部241係一斜向形成的曲面，然而該第一肩部241亦可為平面，此不為限。

該輻條100的第二接頭30包含一第二連接部32及一第二固定部34。其中第二連接部32固設於自行車車輪500的花轂520上，且其固設方式包含旋設或是鉤設，但不以此為限。該第二固定部34則連接該中心本體10的該第二端部14；該第二固定部34於與第二連接部32的交界處形成一第二肩部341，該第二肩部341係一斜向形成的曲面，然而該第二肩部341亦可為一平面，不僅此為限。於本實施例中之該中心本體10、該第一接頭20以及該第二接頭30材質為相同的金屬材料，且為一體成型的芯材。由於輻條100中的芯材為一體成型，因此輻條100中的芯材具有最佳的機械強度。

該輻條100具有一碳纖複材40，請配合圖3及圖4所示，該碳纖複材40為一種碳纖預浸布且捲繞包覆於該第一固定部24、該第二固定部34以及該中心本體10。更具體地說，該碳纖複材40會包覆於該第一固定部24的第一肩部241以及該第二固定部34的第二肩部341。該碳纖複材40的捲繞方式係固定地以一傾斜角θ做繞設，且該傾斜角θ是相對於該中心本體10的中心軸X的傾斜角度，其中該傾斜角θ係可設計介於10度至80度之間，例如設計為介於30度至60度之間，進一步地，又以傾斜角θ介於40度至50度之間為較佳之設計，於本實施例中為45度。該碳纖複材40具有一寬度W，當該碳纖複材40以該傾斜角θ(例如45度)捲繞時，該碳纖複材40每完成旋繞該中心本體10一圈皆會適度地與上一圈重疊，此重疊的部分為1/2倍的該碳纖複材40的寬度W，此傾斜角θ設計不會使得該碳纖複材40重疊的部分過多而導致材料浪費，或是該碳纖複材40重疊的部分過少造成包裹該中心本體10的效果不彰而脫散，確保該碳纖複材40的捲繞包覆效果。

進一步說明的是，其中該第一連接部22的外徑∅1小於該第一固定部24的外徑∅2，相同地，該第二連接部32的外徑小於該第二固定部34的外徑(圖未示)，目的在於形成該第一肩部241以及該第二肩部341。由於碳纖輻條40包覆該第一肩部241以及第二肩部341的緣故，當輻條100受一拉伸力時，在拉伸力傳遞的過程中，碳纖複材40不易脫離該第一固定部24以及該第二固定部34。

此外，該碳纖複材40反覆旋繞多次後會於該中心本體10外具有一厚度D1，該厚度D1為均勻的且介於0.4毫米至0.6毫米之間，該厚度D1又與該中心本體10的外徑D2比值介於0.8至1.2之間，而該厚度D1與該輻條100的外徑D3比值介於0.27至0.6，於本實施例中該碳纖複材40的厚度D1為0.5毫米且該中心本體10的外徑D2為0.5毫米，故形成的輻條100外徑D3為1.5毫米，厚度D1與中心本體10的外徑D2比值為1，而厚度D1與幅條1的外徑D3比值0.33。本實施例與習知的輻條相比，習知的輻條多為金屬材質且外徑D3介於1毫米與1.8毫米之間，於本實施例中的中心本體10依舊採用金屬材質的0.5毫米圓柱體，然而該中心本體10只佔據輻條1外徑D3的1/3，其餘採用碳纖複材40不僅可以維持輻條的支撐強度且相較於金屬輻條更加輕盈，抗風阻能力亦較金屬輻條佳。

總結本實施例提供的輻條100藉由改變第一固定部24以及第二固定部34的結構設計達到碳纖複材40的包裹效果提升，不易鬆脫，進而增進應力傳遞的效果。又，碳纖複材40的傾斜角θ以及包覆厚度的設計，使每一圈碳纖複材40皆適度地重疊，可以節省材料成本，亦具有良好的包覆效果。加上碳纖複材40的材料性質相較於金屬輕盈，且本發明的輻條100的體積相較於習知的輻條較細，輻條100得以具有較佳的抗風阻能力。

另外，本發明提供另一較佳實施例之輻條600，如圖5所示為輻條600的局部剖視圖。輻條600與前述的輻條100具有相似的結構特徵，其不同之處在於，輻條100的芯材為一體成型，而輻條600的中心本體10、第一接頭20及第二接頭30則為各自獨立的構件。

詳言之，就輻條100中的一體成型的芯材而言，其加工過程相當繁雜，且會產生諸多邊角廢料，徒增輻條100的芯材的生產成本。然而，相較於輻條100，輻條600只需要對製造第一接頭20及第二接頭30的金屬工件進行成型加工，而後，成型的第一接頭20及第二接頭30再各別接合於長桿狀的中心本體10的兩端，即形成輻條600中心的芯材，藉以簡化輻條600中心芯材的加工過程及降低輻條600中心芯材的加工成本。值得一提的是，無論是一體成型的輻條100的芯材或是經由接合的輻條600的芯材，由於主要影響輻條拉伸強度的元件為碳纖複材，輻條的芯材僅是提供支撐效果，因此整體而言，輻條600與輻條100具有相似的機械強度。

以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

［本發明］ 100,600:輻條 10:中心本體 12:第一端部 14:第二端部 20:第一接頭 22:第一連接部 22a:螺紋段 24:第一固定部 241:第一肩部 30:第二接頭 32:第二連接部 34:第二固定部 341:第二肩部 40:碳纖複材 500:自行車車輪 510:輪圈 520:花轂 530:固定件 ∅1:外徑 ∅2:外徑 X:中心軸 θ:傾斜角 W:寬度 D1:厚度 D2:外徑 D3:外徑

圖1為本發明一較佳實施例之輻條的使用示意圖。圖2為上述較佳實施例之輻條的立體圖。圖3為圖2之3-3剖面的局部剖視圖。圖4為圖1之局部正視圖。圖5為本發明另一較佳實施例之輻條的局部剖視圖。

100:輻條

22:第一連接部

32:第二連接部

500:自行車車輪

510:輪圈

520:花轂

530:固定件

Claims

一種輻條，係用以連接於自行車的輪圈以及花轂，其包含：一中心本體，其包含一第一端部以及一第二端部；一第一接頭，其包含於相對二端的一第一連接部及一第一固定部，該第一連接部連接於該輪圈，該第一固定部連接於該中心本體的該第一端部；一第二接頭，其包含於相對二端的一第二連接部及一第二固定部，該第二連接部連接於該花轂，該第二固定部連接於該中心本體的該第二端部；以及一碳纖複材，該碳纖複材捲繞包覆於該中心本體、該第一接頭的第一固定部及該第二接頭的第二固定部；其中該第一固定部具有一第一肩部，該第二固定部具有一第二肩部，該碳纖複材旋繞包覆該第一肩部及該第二肩部。
如請求項1所述之輻條，其中該中心本體包括碳纖複合材料、玻纖複合材料、陶瓷材料、金屬材料或其組合。
如請求項1所述之輻條，其中該中心本體定義有一中心軸，該碳纖複材係相對於該中心軸以一傾斜角捲繞而成。
如請求項3所述之輻條，其中該傾斜角介於10度至80度之間。
如請求項3所述之輻條，其中該傾斜角介於30度至60度之間。
如請求項3所述之輻條，其中該傾斜角介於40度至50度之間。
如請求項1所述之輻條，其中該碳纖複材黏接於該中心本體，且該碳纖複材具有一厚度介於0.4毫米至0.6毫米。
如請求項7所述之輻條，其中該碳纖複材的該厚度與該中心本體的外徑比值介於0.8至1.2之間。
如請求項7所述之輻條，其中該碳纖複材的該厚度與該幅條的外徑比值介於0.27至0.6之間。