專利名稱：強(qiáng)化自行車、機(jī)車輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種強(qiáng)化輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的技術(shù)。尤其是涉及一種能強(qiáng)化輻條整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的加工方法，其主要是提高輻條頸部、折彎部的剪力強(qiáng)度及截面積，進(jìn)而克服輻條在此部位剪力荷重不足的現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
至目前為止，本技術(shù)領(lǐng)域的人員對(duì)于自行車或機(jī)車車輪的輪轂與輻條在結(jié)合構(gòu)造的設(shè)計(jì)上，已提供相當(dāng)多的種類與型態(tài)，如中國臺(tái)灣專利公告第261953號(hào)、第317821號(hào)、第385284號(hào)、第398423號(hào)、第4485851號(hào)、第516517號(hào)、第511588號(hào)等，上述這些專利雖然能令該輻條在組裝或拆卸上提供更便利的使用效益，但并未考慮輻條可能因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的不足而導(dǎo)致斷裂。
絕大多數(shù)的輻條是采用金屬線材為原料，如碳鋼、不銹鋼、鈦合金等，所選用的線材多半具有良好的彈性及拉力強(qiáng)度，但因金屬的剪力強(qiáng)度大約只有拉力強(qiáng)度的一半，這就是輻條會(huì)最先在頸部斷裂的主要原因。在仿真輻條受力的拉力試驗(yàn)中，也得到相同的結(jié)果輻條頸部剪斷(如圖1所示，其中B點(diǎn)為承受剪力最大處)。
對(duì)一個(gè)輪子而言，只要一根輻條斷裂，其余輻條因受力不均，亦會(huì)陸續(xù)斷裂，而危害騎乘者的安全。
為改善此一缺點(diǎn)，過去業(yè)界亦曾有針對(duì)輻條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做相當(dāng)多的嘗試(如附表1)，主要是加大線徑(或局部線徑)為主。直接加大線徑雖然可行，但過于浪費(fèi)材料，又違反自行車輕量化的潮流，以致于采用者不多。至于采用局部線徑加大者(如D.B.兩段式、SWAGE縮徑式)，亦是使用較大線徑，再經(jīng)研磨或鍛造縮小部分線徑，加工成本高昂，且輕量化成果有限，只有少數(shù)高單價(jià)車種選用。換言之，低成本、輕量化及高強(qiáng)度三者，似乎是無法兼顧。本發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種強(qiáng)化自行車、機(jī)車輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法，其是利用金屬加工硬化的原理，采用多次沖壓成型的方式，局部提高金屬晶粒的密度及強(qiáng)度，以此提升材料的剪應(yīng)力，并同時(shí)使線徑因擠壓作用而增加。
剪力荷重(Kgf)＝剪應(yīng)力(Kgf/mm2)↑·截面積(mm2)↑當(dāng)輻條的剪力荷重≥線材的拉力強(qiáng)度時(shí)，輻條的強(qiáng)度會(huì)達(dá)到最大值(等于線材的拉力強(qiáng)度)。
即輻條主體垂直拉斷(normal stress)，而非頸部剪斷。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的強(qiáng)化自行車、機(jī)車輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法，主要述采用機(jī)械加工方式來提升該輻條折彎部之結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其是利用多次沖壓成型的技術(shù)方式令輻條的頸部及折彎部因金屬加工硬化作用而提高強(qiáng)度，并因而增加頸部及折彎部的截面積，且經(jīng)此加工后在實(shí)際用于同原料拉力測(cè)試中，能獲致所使用金屬材料最少強(qiáng)度最高的功效的輻條結(jié)構(gòu)，如此以達(dá)到強(qiáng)化輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的目的與功效。較好的是，其中所使用的輻條材質(zhì)系指碳鋼、不銹鋼及鈦合金鋼。較好的是其中運(yùn)用于輻條折彎部的沖壓成型次數(shù)是取決于實(shí)際所需的抗剪力與抗拉力為依據(jù)。
本發(fā)明依據(jù)上述目的所運(yùn)用制造方法及其制成物品功能上的優(yōu)點(diǎn)，將依據(jù)以下附圖所示的較佳實(shí)施例予以詳細(xì)說明，使之對(duì)其有更加清楚地了解。


圖1是表示習(xí)用輻條的斷裂示意圖；圖2是表示藉本發(fā)明方法制成的輻條結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明方法實(shí)施的剪力與沖壓次數(shù)變化的曲線圖；圖4是表示本發(fā)明方法令輻條結(jié)構(gòu)逐漸成型示意圖。
組件符號(hào)簡單說明輻條(1)折彎部(2)頸部(3)頭部(4)實(shí)施方式本發(fā)明是提供一種強(qiáng)化自行車、機(jī)車輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法，該方法系采用機(jī)械加工方式來提升該輻條1本體的頸部3及折彎部2的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；以下分別說明一般輻條及經(jīng)本發(fā)明方法加工后的輻條作比較說明以材質(zhì)為不銹鋼SS 304利用習(xí)知技術(shù)所制成之輻條本體1為例，其剪應(yīng)力約60kgf/mm2，拉力約110kgf/mm2，因此，若輻條的線徑為2.0mm，則1.輻條可承受的最大拉力為110kgf/mm2·[(2.0/2)2·π]mm2＝345kgf2.輻條可承受之最大剪力為(實(shí)際輻條非垂直剪斷，斷面約等于4.5~5.0)60kgf/mm2·[4.5~5.0]mm2＝270~300kgf由上述計(jì)算結(jié)果可知，該輻條的拉力雖可達(dá)340kg以上，但事實(shí)上，該輻條會(huì)在280kg時(shí)產(chǎn)生斷裂。
將上述輻條本體1經(jīng)三次沖壓鍛造后成型，會(huì)令該輻條本體1的頸部3線徑自然加大而于折彎部2處形成增厚部，如第圖2中所示，該輻條本體1的原線徑φB(φ2.0)將變成φA(φ2.3)的大小，其比例約增加1.15；且經(jīng)此加工后會(huì)同時(shí)提升該部位的拉力與剪力值；如此一來，便能在幾乎不增加材料的原則下提升輻條的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
又為進(jìn)一步證實(shí)本發(fā)明的方法堪用且具利用價(jià)值，特將經(jīng)此加工后的輻條進(jìn)行測(cè)試(可參閱附表二，系臺(tái)灣科技股份有限公司的檢驗(yàn)報(bào)告)。
由附表二的結(jié)果得知，原輻條在經(jīng)三次沖壓過程中，其輻條的線徑變化如圖3所示，其結(jié)果則如圖4所示；故該輻條最后的成果如下實(shí)際剪力荷重提升(267-190)/190＝40.5％實(shí)際截面積提升π[(2.26)2-(1.98)2]/4π(1.98)2/4=30.3%]]>實(shí)際剪應(yīng)力提升(66.6-61.3)/61.3＝8.65％最終成品做拉力測(cè)試，破斷處在輻條主體，拉力強(qiáng)度為345kgf。(彎頭處完好)歸納以上可知，以習(xí)用方法制造出的輻條在經(jīng)本發(fā)明方法后能獲致所使用金屬材料最少強(qiáng)度最高的功效的輻條結(jié)構(gòu)，并能有效達(dá)到強(qiáng)化輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的目的與功效。
由于本發(fā)明所采用是機(jī)械加工方式中的多次沖壓成型的作法，故可令輻條1的特定部位如折彎部2、頸部3等在不變更其使用材料的用量下自然增大其線徑厚度，且在增大線徑的同時(shí)，又能令該折彎部2、頸部3所能承受的拉力與剪力提高，不僅有別于習(xí)用單純?cè)黾硬牧嫌昧?即選用線徑較厚之鋼材)，更為發(fā)明人巧思運(yùn)用之一舉兩得的完美設(shè)計(jì)。
綜上所述，本發(fā)明所提供的強(qiáng)化自行車、機(jī)車輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法，誠為一應(yīng)用于提升輻條強(qiáng)度的新穎、實(shí)用方法，且確能大幅度提升。
以上所述，僅為本發(fā)明一較佳可行的實(shí)施例而已，故舉凡應(yīng)用本發(fā)明說明書及申請(qǐng)專利范圍所為的等效變化，理應(yīng)包含在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)化自行車、機(jī)車輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法，其主要是采用機(jī)械加工方式來提升該輻條折彎部的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其特征在于利用多次沖壓成型之技術(shù)方式令輻條的頸部及折彎部因金屬加工硬化作用而提高強(qiáng)度，并因而增加頸部及折彎部的截面積，且經(jīng)此加工后在實(shí)際用于同原料拉力測(cè)試中，能獲致所使用金屬材料最少強(qiáng)度最高的功效的輻條結(jié)構(gòu)，如此以達(dá)到強(qiáng)化輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的目的與功效。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化自行車、機(jī)車輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法，其中所使用的輻條材質(zhì)系指碳鋼、不銹鋼及鈦合金鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化自行車、機(jī)車輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的方法，其中運(yùn)用于輻條折彎部的沖壓成型次數(shù)是取決于實(shí)際所需的抗剪力與抗拉力為依據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種強(qiáng)化自行車、機(jī)車輻條結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之方法，其主要是采用機(jī)械加工方式來提升該輻條在彎頭部的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，特別是利用金屬加工硬化的原理，采用多次沖壓成型的方式，令輻條在彎頭處的金屬強(qiáng)度加大(剪應(yīng)力提升)，同時(shí)又能使線徑因擠壓作用而增加(截面積提升)；剪力荷重(Shear Load)＝剪應(yīng)力(Shear Strength)·截面積(Shear area)，經(jīng)此加工后，在實(shí)際的測(cè)試中，都能獲得輻條的拉力強(qiáng)度達(dá)到金屬原料拉力強(qiáng)度的結(jié)論是使用材料最少，加工成本較低而強(qiáng)度最高的設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)B21D53/86GK1569358SQ0314950
公開日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月14日
發(fā)明者陳文瑄 申請(qǐng)人:協(xié)達(dá)車料股份有限公司