强化自行车、机车辐条结构强度的方法

摘要

本发明是提供一种强化自行车、机车辐条结构强度之方法，其主要是采用机械加工方式来提升该辐条在弯头部的结构强度，特别是利用金属加工硬化的原理，采用多次冲压成型的方式，令辐条在弯头处的金属强度加大(剪应力提升)，同时又能使线径因挤压作用而增加(截面积提升)；剪力荷重(Shear Load)＝剪应力(Shear Strength)·截面积(Shear area)，经此加工后，在实际的测试中，都能获得辐条的拉力强度达到金属原料拉力强度的结论：是使用材料最少，加工成本较低而强度最高的设计。

说明书

技术领域

本发明是关于一种强化辐条结构强度的技术。尤其是涉及一种能强化辐条整体结构强度的加工方法，其主要是提高辐条颈部、折弯部的剪力强度及截面积，进而克服辐条在此部位剪力荷重不足的现象。

背景技术

至目前为止，本技术领域的人员对于自行车或机车车轮的轮毂与辐条在结合构造的设计上，已提供相当多的种类与型态，如中国台湾专利公告第261953号、第317821号、第385284号、第398423号、第4485851号、第516517号、第511588号等，上述这些专利虽然能令该辐条在组装或拆卸上提供更便利的使用效益，但并未考虑辐条可能因结构强度的不足而导致断裂。

绝大多数的辐条是采用金属线材为原料，如碳钢、不锈钢、钛合金等，所选用的线材多半具有良好的弹性及拉力强度，但因金属的剪力强度大约只有拉力强度的一半，这就是辐条会最先在颈部断裂的主要原因。在仿真辐条受力的拉力试验中，也得到相同的结果：辐条颈部剪断(如图1所示，其中B点为承受剪力最大处)。

对一个轮子而言，只要一根辐条断裂，其余辐条因受力不均，亦会陆续断裂，而危害骑乘者的安全。

为改善此一缺点，过去业界亦曾有针对辐条结构设计做相当多的尝试(如附表1)，主要是加大线径(或局部线径)为主。直接加大线径虽然可行，但过于浪费材料，又违反自行车轻量化的潮流，以致于采用者不多。至于采用局部线径加大者(如D.B.两段式、SWAGE缩径式)，亦是使用较大线径，再经研磨或锻造缩小部分线径，加工成本高昂，且轻量化成果有限，只有少数高单价车种选用。换言之，低成本、轻量化及高强度三者，似乎是无法兼顾。本发明内容

本发明的主要目的在于提供一种强化自行车、机车辐条结构强度的方法，其是利用金属加工硬化的原理，采用多次冲压成型的方式，局部提高金属晶粒的密度及强度，以此提升材料的剪应力，并同时使线径因挤压作用而增加。

剪力荷重(Kgf)＝剪应力(Kgf/mm²)↑·截面积(mm²)↑

当辐条的剪力荷重≥线材的拉力强度时，辐条的强度会达到最大值(等于线材的拉力强度)。

即辐条主体垂直拉断(normal stress)，而非颈部剪断。本发明的目的是通过下述技术方案来实现的，本发明的强化自行车、机车辐条结构强度的方法，主要述采用机械加工方式来提升该辐条折弯部之结构强度，其是利用多次冲压成型的技术方式令辐条的颈部及折弯部因金属加工硬化作用而提高强度，并因而增加颈部及折弯部的截面积，且经此加工后在实际用于同原料拉力测试中，能获致所使用金属材料最少强度最高的功效的辐条结构，如此以达到强化辐条结构强度的目的与功效。较好的是，其中所使用的辐条材质系指碳钢、不锈钢及钛合金钢。较好的是其中运用于辐条折弯部的冲压成型次数是取决于实际所需的抗剪力与抗拉力为依据。

本发明依据上述目的所运用制造方法及其制成物品功能上的优点，将依据以下附图所示的较佳实施例予以详细说明，使之对其有更加清楚地了解。

附图说明

图1是表示习用辐条的断裂示意图；

图2是表示藉本发明方法制成的辐条结构示意图；

图3是本发明方法实施的剪力与冲压次数变化的曲线图；

图4是表示本发明方法令辐条结构逐渐成型示意图。

组件符号简单说明

辐条(1)

折弯部(2)

颈部(3)

头部(4)

实施方式

本发明是提供一种强化自行车、机车辐条结构强度的方法，该方法系采用机械加工方式来提升该辐条1本体的颈部3及折弯部2的结构强度；以下分别说明一般辐条及经本发明方法加工后的辐条作比较说明：

以材质为不锈钢SS 304利用习知技术所制成之辐条本体1为例，其剪应力约60kgf/mm²，拉力约110kgf/mm²，因此，若辐条的线径为2.0mm，则：

1.辐条可承受的最大拉力为

110kgf/mm²·[(2.0/2)²·π]mm²＝345kgf

2.辐条可承受之最大剪力为(实际辐条非垂直剪断，断面约等于4.5~5.0)

60kgf/mm²·[4.5~5.0]mm²＝270~300kgf

由上述计算结果可知，该辐条的拉力虽可达340kg以上，但事实上，该辐条会在280kg时产生断裂。

将上述辐条本体1经三次冲压锻造后成型，会令该辐条本体1的颈部3线径自然加大而于折弯部2处形成增厚部，如第图2中所示，该辐条本体1的原线径φB(φ2.0)将变成φA(φ2.3)的大小，其比例约增加1.15；且经此加工后会同时提升该部位的拉力与剪力值；如此一来，便能在几乎不增加材料的原则下提升辐条的结构强度。

又为进一步证实本发明的方法堪用且具利用价值，特将经此加工后的辐条进行测试(可参阅附表二，系台湾科技股份有限公司的检验报告)。

由附表二的结果得知，原辐条在经三次冲压过程中，其辐条的线径变化如图3所示，其结果则如图4所示；故该辐条最后的成果如下：实际剪力荷重提升

(267-190)/190＝40.5％

实际截面积提升

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实际剪应力提升

(66.6-61.3)/61.3＝8.65％

最终成品做拉力测试，破断处在辐条主体，拉力强度为345kgf。(弯头处完好)

归纳以上可知，以习用方法制造出的辐条在经本发明方法后能获致所使用金属材料最少强度最高的功效的辐条结构，并能有效达到强化辐条结构强度的目的与功效。

由于本发明所采用是机械加工方式中的多次冲压成型的作法，故可令辐条1的特定部位如折弯部2、颈部3等在不变更其使用材料的用量下自然增大其线径厚度，且在增大线径的同时，又能令该折弯部2、颈部3所能承受的拉力与剪力提高，不仅有别于习用单纯增加材料用量(即选用线径较厚之钢材)，更为发明人巧思运用之一举两得的完美设计。

综上所述，本发明所提供的强化自行车、机车辐条结构强度的方法，诚为一应用于提升辐条强度的新颖、实用方法，且确能大幅度提升。

以上所述，仅为本发明一较佳可行的实施例而已，故举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效变化，理应包含在本发明的专利范围内。