[发明专利]碳纤维轮圈及其制造方法

说明书

本发明提供一种碳纤维轮圈及其制造方法，所述碳纤维轮圈包含轮圈本体和补强层。补强层设置于轮圈本体的表面，所述补强层是由具有等向性的纤维纸制成。利用补强层可增加碳纤维轮圈的耐磨耗性能且能达成轻量化。

技术领域

本发明是有关于一种轮圈及其制造的方法，特别是指一种碳纤维轮圈及其制造方法。

背景技术

由于碳纤维复合材料具有高强度低比重的材料特性，为了追求轻量化，近年碳纤维复合材料已逐渐成为多种结构件所采用的材料，其中也包含应用于相关车辆的传动元件，例如自行车的轮圈结构正适合使用碳纤维复合材料，也逐渐成为高性能自行车市场上的主流。

但由于碳纤维复合材料主要是以纤维材料与高分子材料组合而成，当碳纤维复合材料受外力摩擦而产生持续高温的状态时，高温就会破坏其高分子材料结构而造成整体结构强度下降，如此将导致使用高分子材料的元件结构无法承受其荷重及冲击，而产生意外破坏的情况。

此外，高温状态下的碳纤维复合材料也较不耐磨耗，当轮圈结构使用碳纤维复合材料受到煞车元件长时间摩擦时，两者之间产生高温会让轮圈结构较不耐磨耗，进而降低轮圈结构的使用寿命。

现今市面上出现一种自行车碳纤维轮圈结构，在轮圈剎车面上披覆或镶埋金属或陶瓷等耐温耐磨粒子，以提升碳纤维轮圈的耐磨性，但耐温耐磨粒子常易发生剥离失效，且披覆或镶埋耐温耐磨粒子会增加碳纤维轮圈的整体重量，以及成形工序复杂，显著提高此种碳纤维轮圈的制造成本。另外，市面上又出现另一种散热性能好的碳纤维自行车轮圈，其在轮圈煞车边上覆盖一层金属镀层的编织布，以提升导热性，主要通过金属镀层编织布提升碳纤维轮圈的散热效果，但编织布会明显使碳纤维轮圈的重量增加，且编织布具因有方向性，会造成不均向导热特性，并且在制造碳纤维轮圈时需顾及纹路方向，因而造成作业成本提高过多。

所以本发明是为解决碳纤维复合材料元件的结构强度无法承受高温的问题，并提升碳纤维复合材料元件的耐磨耗性能与导热性，确实能突破碳纤维复合材料长久以来存在的问题。

发明内容

因此，本发明提供一种可以增加于高温耐磨耗性能、导热性及增加良品率的碳纤维轮圈及其制造方法，利用补强层设置于碳纤维轮圈最外层，以提升碳纤维轮圈的耐磨耗性能和导热性。

本发明结构态样提供一种碳纤维轮圈，其相对应设置在二煞车元件之间。碳纤维轮圈包含有一轮圈本体和一补强层。轮圈本体是由碳纤维复合材料制成。补强层设置于轮圈本体的表面上，前述补强层是由具有等向性的纤维纸制成，前述等向性是指由纤维纸中方向随机散布的纤维所造成材料的性质或强度在各方向均为一致，且纤维纸的厚度为0.05mm至2mm。

依据前述的碳纤维轮圈，轮圈本体具有间隔设置的二煞车部，且所述补强层设置于二煞车部相对应二煞车元件的表面上。

依据前述的碳纤维轮圈，所述纤维纸由复数不同方向纤维所构成，纤维纸的纤维长度可为1mm至25mm，而纤维纸可由多数纯碳纤维所组成、多数镀金属碳纤维所组成、多数纯碳纤维混合多数镀金属碳纤维所组成，或多数纯碳纤维混合金属纤维、陶瓷纤维(例如碳化硅SiC纤维)、无机纤维(例如玻璃纤维)和矿物纤维(例如玄武岩纤维)或热塑性纤维(例如尼龙纤维)所组成，并可进一步含有耐磨耗颗粒如金属、陶瓷或矿物类颗粒(例如碳化硅SiC、氧化铝Al₂O₃或二氧化硅SiO₂)，当所述纤维纸由多数纯碳纤维混合多数镀金属碳纤维所组成时，其中纯碳纤维的含量大于0％且小于100％，镀金属碳纤维的含量大于0％且小于100％。值得一提的是，镀金属碳纤维可为镀镍碳纤维，而镀镍碳纤维表面镀镍含量可为10重量百分比至65重量百分比。