一种碳纤维碟轮的制作方法

1.本实用新型涉及车轮领域，尤其是一种碳纤维碟轮。


背景技术：

2.在自行车竞赛中，自行车装备是决定运动员成绩的关键因素之一。自行车的重要性能包括重量、刚性、强度、几何形状等，其重量越轻，速度越快；刚性越好，能量转化越有效；几何形状会影响重量及刚性，也会影响空气阻力，低风阻的设计是取得胜率的关键。
3.为了降低竞赛自行车的风阻，目前很多竞赛自行车采用碟轮设计，碟轮又叫封闭轮，在高速骑行的情况下，碟轮从各个风向角度的空气动力学性能都比高框轮组更优异、风阻更小，有利于速度的提升。目前常见的碟轮有两种：一种实心结构和一种空心结构。实心结构是在碟轮内腔填充泡沫材料，其重量达到1.4kg以上，且填充材料用量较多，导致造价成本高，碟轮整体刚性也有待提升；空心结构的碟轮，其侧壁由碳纤维复合材料板构成，在打气时侧壁易发软，不平整；在骑行时由于风阻侧压力量会有“嘭嘭”等异响。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决上述问题，提供一种碳纤维碟轮。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种碳纤维碟轮，所述碟轮内部设有空腔，碟轮包括轮胎、轮圈主体、加强主板和花鼓安装座，所述轮胎安装在轮圈主体上，所述加强主板固连在轮圈主体两侧，所述加强主板包括碳纤维外壳和填充在碳纤维外壳内腔的填充物，所述花鼓安装座设于加强主板中心处。
6.所述填充物为轻质、高强、耐高温泡沫材料，例如pmi(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫)。
7.再进一步，所述加强主板包括第一碳纤维层、第二碳纤维层和中间的夹心层，所述第一碳纤维层形成碟轮的外表面，所述第二碳纤维层形成碟轮的内壁。
8.再进一步，所述加强主板的厚度自加强主板中心沿径向逐渐缩小，所述夹心层的厚度为2-8mm。
9.再进一步，所述加强主板包括第一加强主板和第二加强主板，所述第一加强主板的第一碳纤维层中心处向碟轮内腔延伸形成中空的第一圆柱体，所述第二加强主板的第一碳纤维层中心处向碟轮内腔延伸形成中空的第二圆柱体，所述第一圆柱体和第二圆柱体的宽度大于第一加强主板和第二加强主板的厚度，第一圆柱体和第二圆柱体同轴且第一圆柱体内径大于第二圆柱体外径，第一圆柱体和第二圆柱体配合形成花鼓装配孔，所述花鼓安装座安装在花鼓装配孔内。
10.进一步改进，所述轮圈主体包括轮胎安装座及连接在轮胎安装座一侧的u形侧壁。
11.进一步改进，所述加强主板的外缘通过胶合的方式固连在轮圈主体两侧。
12.进一步改进，所述加强主板连接在轮圈主体两侧时施加预应力，预应力的大小类似组轮辐条张力。该碟轮制作时，先将轮圈主体和加强主板分别成型，再将二者进行胶合。胶合前先将轮胎安装到轮圈主体上并对轮胎进行打胎压，轮胎充气膨胀对轮圈主体挤压使
轮圈主体发生轻微形变而缩小，再将加强主板粘合在轮圈主体的两侧；粘合完后释放轮胎的胎压，轮圈主体恢复形变(即扩大)从而将两侧的加强主板沿360度方向绷紧，显著增强整个碟轮的刚性。在骑行过程中侧边两加强主板不易变形，极大降低了空气阻力。
13.通过本实用新型提供的技术方案，具有如下有益效果：
14.相对于现有的内腔填充满填充物的碟轮，本技术方案中将填充材料填充在碟轮轮圈主体两侧的加强主板内，碟轮内部仍保持空腔，这种方式具有以下优点：
15.1、减轻了碟轮整体的重量，减低了生产成本；
16.2、在等同重量的条件下提高了加强主板的刚性，打气时不会发软，骑行时也不会产生异响，同时显著增强了碟轮的整体刚性，使碟轮更适于竞赛用自行车；
17.3、加强主板与轮圈连接时，在无预应力下，打气后加强主板刚性下降，导致轮子侧向刚性下降，而在有预应力情况下，打气后会抵消胎压产生的压力，从而使加强主板保持刚性，使侧向刚性保持较好，从而提升侧向刚性。
附图说明
18.图1是本实用新型实施例立体图；
19.图2是本实用新型实施例另一视角立体图；
20.图3是本实用新型实施例碟轮剖视图及局部放大图；
21.图4是本实用新型实施例第一加强主板沿径向的局部剖视图；
22.图5是本实用新型实施例碟轮中心处剖视图。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“侧”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.图1至图4所示，一种碳纤维碟轮，所述碟轮内部设有空腔，碟轮包括轮胎(未示出)、轮圈主体1、第一加强主板2、第二加强主板3和花鼓安装座(未示出)，所述轮胎安装在轮圈主体1上，所述第一加强主板2和第二加强主板3分别固连在轮圈主体1两侧，第一加强主板2和第二加强主板3均包括碳纤维外壳和填充在碳纤维外壳内腔的填充物，所述花鼓安装座设于加强主板中心处。
26.所述填充物为轻质、高强、耐高温材料，在保证碟轮整体刚性和强度的基础上减轻碟轮整体重量。本实施例中采用pmi作为填充物。
27.所述轮圈主体1包括轮胎安装座11及连接在轮胎安装座11一侧的u形侧壁12。
28.具体的，图4所示，第一加强主板2包括第一碳纤维层21、第二碳纤维层22和中间的夹心层23，所述第一碳纤维层21形成碟轮的外表面，所述第二碳纤维层22形成碟轮的内壁。
29.第一加强主板2的厚度自加强主板中心沿径向逐渐缩小，所述夹心层23的厚度为
2-8mm。第二加强主板3的结构与第一加强主板2相同，故不赘述。
30.图5所示，为使碟轮能够与花鼓配合以安装在自行车上，所述第一加强主板2的第一碳纤维层21中心处向碟轮内腔延伸形成中空的第一圆柱体24，所述第二加强主板3的第一碳纤维层31中心处向碟轮内腔延伸形成中空的第二圆柱体32，所述第一圆柱体24和第二圆柱体32的宽度大于第一加强主板2和第二加强主板3的厚度，第一圆柱体24和第二圆柱体32同轴且第一圆柱体24内径大于第二圆柱体32外径，第一圆柱体24和第二圆柱体32配合形成花鼓装配孔10，所述花鼓安装座安装在花鼓装配孔10内。
31.所述第一加强主板2的外缘和第二加强主板3的外缘通过胶合的方式固连在轮圈主体1两侧。
32.第一加强主板2和第二加强主板3连接在轮圈主体两侧时施加预应力，预应力的大小类似组轮辐条张力。
33.尽管结合优选实施例具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种碳纤维碟轮，其特征在于：所述碟轮内部设有空腔，碟轮包括轮胎、轮圈主体、加强主板和花鼓安装座，所述轮胎安装在轮圈主体上，所述加强主板固连在轮圈主体两侧，所述加强主板包括碳纤维外壳和填充在碳纤维外壳内腔的填充物，所述花鼓安装座设于加强主板中心处。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维碟轮，其特征在于：所述加强主板包括第一碳纤维层、第二碳纤维层和中间的夹心层，所述第一碳纤维层形成碟轮的外表面，所述第二碳纤维层形成碟轮的内壁。3.根据权利要求2所述的一种碳纤维碟轮，其特征在于：所述加强主板的厚度自加强主板中心沿径向逐渐缩小，所述夹心层的厚度为2-8mm。4.根据权利要求2所述的一种碳纤维碟轮，其特征在于：所述加强主板包括第一加强主板和第二加强主板，所述第一加强主板的第一碳纤维层中心处向碟轮内腔延伸形成中空的第一圆柱体，所述第二加强主板的第一碳纤维层中心处向碟轮内腔延伸形成中空的第二圆柱体，所述第一圆柱体和第二圆柱体的宽度大于第一加强主板和第二加强主板的厚度，第一圆柱体和第二圆柱体同轴且第一圆柱体内径大于第二圆柱体外径，第一圆柱体和第二圆柱体配合形成花鼓装配孔，所述花鼓安装座安装在花鼓装配孔内。5.根据权利要求1所述的一种碳纤维碟轮，其特征在于：所述轮圈主体包括轮胎安装座及连接在轮胎安装座一侧的u形侧壁。6.根据权利要求1所述的一种碳纤维碟轮，其特征在于：所述加强主板的外缘通过胶合的方式固连在轮圈主体两侧。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种碳纤维碟轮，其特征在于：所述加强主板连接在轮圈主体两侧时施加预应力，预应力的大小类似组轮辐条张力。

技术总结
本实用新型公开一种碳纤维碟轮，所述碟轮内部设有空腔，碟轮包括轮胎、轮圈主体、加强主板和花鼓安装座，所述轮胎安装在轮圈主体上，所述加强主板固连在轮圈主体两侧，所述加强主板包括碳纤维外壳和填充在碳纤维外壳内腔的填充物，所述花鼓安装座设于加强主板中心处；本实用新型显著提升了碟轮整体的刚性和重量，减少骑行过程中的风阻，有利于提高自行车性能。能。能。


技术研发人员：刘五瑞
受保护的技术使用者：厦门碳帝复合材料科技有限公司
技术研发日：2022.10.21
技术公布日：2023/2/13