專利名稱：一種自行車的復(fù)合材料車架管材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自行車領(lǐng)域，特別涉及一種自行車的復(fù)合材料車架管材。背景技術(shù)：
自行車主要是靠人力踩踏為動(dòng)力前進(jìn)的代步工具，與摩托車、汽車等交通工具相比，自行車雖然相對(duì)速度較慢，但安全性高，且兼具有鍛煉身體的功效，因此受到了廣泛歡迎。自行車結(jié)合運(yùn)用了人體工學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)的相關(guān)原理，零部件眾多，如車架、叉架、把手、輪圈、 鏈條等。為降低自行車重量，節(jié)省騎乘者的體力，自行車已經(jīng)由用金屬材料制作逐漸發(fā)展到用纖維復(fù)合材料尤其是碳纖維復(fù)合材料制作。碳纖維復(fù)合材料與金屬材料相比，其密度僅有1.6g/m3，僅為鋼的1/5，因此可以大大降低自行車自重。此外，碳纖維復(fù)合材料還具有耐腐蝕性能優(yōu)異、比強(qiáng)度、比模量高等優(yōu)點(diǎn)。首先用碳纖維復(fù)合材料制作的復(fù)合材料部件包括前后叉架、曲柄、座管、握把，隨著復(fù)合材料成型與設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料車架、車輪等。自行車車架為管狀結(jié)構(gòu)，雖然碳纖維復(fù)合材料有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，但其也有一大缺點(diǎn)，即由于復(fù)合材料的表面硬度較低，不耐劃傷，受到硬物撞擊作用時(shí)，容易留下很深的凹痕，影響車架整體力學(xué)性能，造成安全隱患，也影響外觀；因此需要設(shè)計(jì)一種新型的復(fù)合材料車架管材結(jié)構(gòu)，在保留原復(fù)合材料優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提高復(fù)合材料車架管材的表面硬度及耐劃傷性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用性能好的自行車的復(fù)合材料車架管材。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種自行車的復(fù)合材料車架管材，包括外層金屬層，其特征在于所述金屬層內(nèi)套設(shè)有復(fù)合材料空心基管，空心基管內(nèi)設(shè)置有低密度泡沫夾芯材料。本發(fā)明將空心基管和內(nèi)部泡沫夾芯材料之間設(shè)置成三明治夾芯結(jié)構(gòu)，在受到外部載荷作用時(shí)，兩者會(huì)發(fā)生剪切作用，進(jìn)一步提高車架的結(jié)構(gòu)剛度；基管外部設(shè)置金屬層，在保持原管材質(zhì)輕、高強(qiáng)等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提高表面的硬度以及車架的整體抗沖擊能力。本發(fā)明的更優(yōu)方案為
所述復(fù)合材料空心基管為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，包括增強(qiáng)纖維和基體樹脂。所述外層金屬層為鋁合金、鈦合金或鋼材料。所述低密度泡沫夾芯材料為聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚氨酯泡沫或酚醛泡沫。所述增強(qiáng)纖維為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維和玄武巖纖維中的一種或多種。所述基體樹脂為不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂和酚醛樹脂中的一種或多種。本發(fā)明可以通過先在模具中成型復(fù)合材料基管，然后通過熔融噴涂、電鍍、電鑄或其他工藝在基管表面形成金屬層的方法制作，也可以采用在模具表面先制作一層金屬層， 然后再在該層的基礎(chǔ)上成型復(fù)合材料基管的方法制作；內(nèi)部的泡沫夾芯材料可以在基管成型后通過直接在基管內(nèi)部發(fā)泡獲得，也可以通過將泡沫材料加工成所需的形狀，用膠黏劑將泡沫夾芯材料與基管繼續(xù)擰粘結(jié)的方式設(shè)置。本發(fā)明的管材外層為金屬層，與傳統(tǒng)的復(fù)合材料車架管材相比，其所能適用的連接方式更多，包括鉚接、焊接、螺栓連接等，有利于車架的組成。本發(fā)明的基管為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，因此具有密度低、質(zhì)量輕、強(qiáng)度好、韌性高等優(yōu)點(diǎn)，在基管外部的金屬層具有較高的硬度，可耐劃傷以及承受重物的撞擊，在基管的內(nèi)部填充低密度多孔泡沫夾芯，在自行車行駛過程中，泡沫材料的多孔結(jié)構(gòu)可以吸收車輛因受到?jīng)_擊、震動(dòng)作用而施加到車架上的載荷，減少車架震動(dòng)，保證車架的使用可靠性和舒適性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，設(shè)計(jì)合理，可以使自行車車架更加輕便、可靠，提高行駛的安全性和舒適性，適于廣泛推廣應(yīng)用。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I金屬層，2空心基層，3夾芯材料。具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例I :
通過拉擠、纏繞、熱壓等成型工藝制作復(fù)合材料基管，并通過熔融噴涂、電鍍、電鑄或其它工藝在基管表面形成一層金屬層。將適量的泡沫發(fā)泡所需原材料填充入基管中，并進(jìn)行發(fā)泡，使泡沫填滿基管空腔，從而獲得三明治夾芯結(jié)構(gòu)自行車車架管材。實(shí)施例2:
在成型模具表面噴涂一層金屬層，在該金屬層上鋪設(shè)纖維織物并涂刷樹脂膠液，或直接鋪設(shè)預(yù)浸料，鋪設(shè)完畢后，模具合模加壓，待樹脂固化后脫模。將適量的泡沫發(fā)泡所需原材料填充入基管中，并進(jìn)行發(fā)泡，使泡沫填滿基管空腔，從而獲得三明治夾芯結(jié)構(gòu)自行車車架管材。實(shí)施例3
通過拉擠、纏繞、熱壓等成型工藝制作復(fù)合材料基管，并通過熔融噴涂、電鍍、電鑄或其它工藝在基管表面形成一層金屬層。選擇合適的泡沫材料加工成棒狀，直徑略小于基管內(nèi)徑。在泡沫材料表面涂敷膠粘劑，插入基管內(nèi)部，使之與基管粘接。實(shí)施例4
在成型模具表面噴涂一層金屬層，在該金屬層上鋪設(shè)纖維織物并涂刷樹脂膠液，或直接鋪設(shè)預(yù)浸料，鋪設(shè)完畢后，模具合模加壓，待樹脂固化后脫模。選擇合適的泡沫材料加工成棒狀，直徑略小于基管內(nèi)徑。在泡沫材料表面涂敷膠粘劑，插入基管內(nèi)部，使之與基管粘接。本發(fā)明除用于自行車復(fù)合材料車架管材外，還可用于對(duì)重量要求比較嚴(yán)格的其它特殊箱體骨架，例如航空集裝箱、軍用方艙、移動(dòng)營房等。
權(quán)利要求
1.一種自行車的復(fù)合材料車架管材，包括外層金屬層(1)，其特征在于所述金屬層 (O內(nèi)套設(shè)有復(fù)合材料空心基管(2)，空心基管(2)內(nèi)設(shè)置有低密度泡沫夾芯材料(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自行車的復(fù)合材料車架管材，其特征在于所述復(fù)合材料空心基管(2)為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，包括增強(qiáng)纖維和基體樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自行車的復(fù)合材料車架管材，其特征在于所述外層金屬層 (I)為招合金、鈦合金或鋼材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自行車的復(fù)合材料車架管材，其特征在于所述低密度泡沫夾芯材料(3)為聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚氨酯泡沫或酚醛泡沫。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車的復(fù)合材料車架管材，其特征在于所述增強(qiáng)纖維為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維和玄武巖纖維中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車的復(fù)合材料車架管材，其特征在于所述基體樹脂為不飽和樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂和酚醛樹脂中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明屬于自行車領(lǐng)域，特別公開了一種自行車的復(fù)合材料車架管材。該自行車的復(fù)合材料車架管材，包括外層金屬層，其特征在于所述金屬層內(nèi)套設(shè)有復(fù)合材料空心基管，空心基管內(nèi)設(shè)置有低密度泡沫夾芯材料。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，設(shè)計(jì)合理，可以使自行車車架更加輕便、可靠，提高行駛的安全性和舒適性，適于廣泛推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B32B27/04GK102582751SQ2012100375
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者卞志勇, 楊小兵, 王春青, 龍國榮 申請(qǐng)人:山東泰山瑞豹復(fù)合材料有限公司, 泰山體育產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司