一種碳纖維自行車架及其制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的碳纖維自行車架，所述車架由碳纖維管材制成，所述碳纖維管材包括截面為橢圓形的主管和至少一條位于主管表面的副管，所述副管用作自行車剎車線的保護(hù)管。主管表面具有與副管對(duì)應(yīng)的凹槽，主管與副管通過碳纖維材料綁定在一起組成所述碳纖維管材，所述碳纖維管材外表面截面為橢圓形。有益效果在于：利用上述的成型方法制成的自行車組件具有穿設(shè)于其中的副管，因此自行車的剎車線與變速器控制線等可以穿設(shè)于該副管并延伸至自行車中的任何位置，不需要另行設(shè)置于車架表面。同時(shí)，由于在制作預(yù)浸布的時(shí)候，提前將碳纖維跟環(huán)氧樹脂混合，再進(jìn)行鋪設(shè)預(yù)制體后進(jìn)行固化成型，這樣環(huán)氧樹脂分布更為均勻，可有效提高樹脂間的層間結(jié)合性。
【專利說明】一種碳纖維自行車架及其制作工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自行車車架設(shè)計(jì)及碳纖維結(jié)構(gòu)工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種新型的碳纖維 自行車車架以及使用碳纖維材料制作這種車架的工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 自行車產(chǎn)業(yè)具有100多年的歷史，由于環(huán)保以及交通的問題，再度成為世界各國 居民喜愛的交通、健身工具，世界自行車行業(yè)的重心正從傳統(tǒng)的代步型交通工具向運(yùn)動(dòng)型、 山地型、休閑型轉(zhuǎn)變。在美、歐、日等發(fā)達(dá)國家，自行車是一種較普遍的運(yùn)動(dòng)、健身、休閑和娛 樂性產(chǎn)品。每年全世界自行車需求量巨大，日本CYCLEPRESS的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，全世界自行 車需求規(guī)模保持在1. 06億臺(tái)的水平，自行車年交易額約為50億美元。據(jù)調(diào)查，由于產(chǎn)業(yè)特 性和勞動(dòng)力成本因素，近15年來全球自行車制造產(chǎn)業(yè)向以中國為主的有工業(yè)制造優(yōu)勢(shì)的 國家和地區(qū)轉(zhuǎn)移。到2013年，中國仍為世界自行車最大的自行車生產(chǎn)基地，整車生產(chǎn)廠、零 配件生產(chǎn)廠分別達(dá)到500多家、700多家，世界前五大廠商主要基地均在中國。而隨著世界 各國人民收入水平的提高，全球自行車需求量會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，隨著自行車進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)升 級(jí)，將給行業(yè)的參與者帶來更大的利潤空間，中國自行車行業(yè)的發(fā)展前景也將更加廣闊。
[0003] 碳纖維材料是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它 是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微 晶石墨材料。碳纖維"外柔內(nèi)剛"，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高 模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又 兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。
[0004] 隨著高端自行車市場(chǎng)的形成，將碳纖維材料應(yīng)用于自行車車架等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被越來 越重視，考慮到車型的高端因素，車架結(jié)構(gòu)的美觀實(shí)用性成為了車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要關(guān)注 點(diǎn)之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種兼具美觀、功能實(shí)用性以及制作成本低的碳纖維車架結(jié) 構(gòu)，并同時(shí)提出這種車架結(jié)構(gòu)的制作工藝。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種碳纖維自行車架，所述車架由碳纖維管材制成，其特征 在于，所述碳纖維管材包括截面為橢圓形的主管和至少一條位于主管表面的副管，所述副 管用作自行車剎車線的保護(hù)管。
[0007] 進(jìn)一步的，所述主管表面具有與副管對(duì)應(yīng)的凹槽，主管與副管通過碳纖維材料綁 定在一起組成所述碳纖維管材，所述碳纖維管材外表面截面為橢圓形。
[0008] 上述碳纖維自行車架的制作工藝，其特征在于，包括以下步驟： 51、 制作主管軸心：利用發(fā)泡材料制作中空薄壁的主管軸心，所述主管軸心具有至少一 形成于表面的副管凹槽； 52、 綁定副管軸心：將至少一條副管軸心固定于所述副管凹槽內(nèi)； 53、 于主管軸心外層纏繞碳纖維預(yù)浸布：將一離型層設(shè)置于主管表面，再將碳纖維材料 纏繞于離型層表面； 54、 定位主管軸心：將一氣袋置于主管軸心內(nèi)，用以撐張定位主管軸心； 55、 初步成型：給氣袋充氣，同時(shí)對(duì)碳纖維材料和主管軸心進(jìn)行加溫加壓，使碳纖維材 料硬化成型； 56、 取出碳纖維中空組件：取出氣袋和軸心，此時(shí)硬化成型后的碳纖維材料即成為所述 自行車車架，該車架的管材包括截面為橢圓形的主管和至少一條位于主管表面的副管。
[0009] 進(jìn)一步的，上述預(yù)浸布具體用碳纖維和環(huán)氧樹脂制作。
[0010] 進(jìn)一步的，上述初步成型具體包括以下步驟： 531、 根據(jù)車架結(jié)構(gòu)裁剪預(yù)浸布，形成料片； 532、 將料片分層鋪設(shè)在軸心上，形成預(yù)制體。
[0011] 進(jìn)一步的，上述步驟S32中，所述料片中，每片料片上的碳纖維的排列方向不同。
[0012] 進(jìn)一步的，上述步驟S32中，鋪設(shè)時(shí)每層料片不在同一處?？梢苑稚?yīng)力，提升預(yù) 制體強(qiáng)度。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：利用上述的成型方法制成的自行車組件具有穿設(shè)于其中的副 管，因此自行車的剎車線與變速器控制線等可以穿設(shè)于該副管并延伸至自行車中的任何位 置，不需要另行設(shè)置于車架表面。不但增加了整車制造的便利性，更降低了使用的危險(xiǎn)性。 同時(shí)，由于在制作預(yù)浸布的時(shí)候，提前將碳纖維跟環(huán)氧樹脂混合，再進(jìn)行鋪設(shè)預(yù)制體后進(jìn)行 固化成型，這樣環(huán)氧樹脂分布更為均勻，可有效提高樹脂間的層間結(jié)合性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的流程圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的車架管材的立體分解圖。
[0016] 圖3為上述優(yōu)選實(shí)施例的一立體組合圖，說明成型后的自行車組件的結(jié)構(gòu)。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明的實(shí)施例是根據(jù)本發(fā)明的原理而設(shè)計(jì)，下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0018] 如圖1、2及圖3所示，本發(fā)明碳纖維自行車架由碳纖維管材制成，所述碳纖維管材 包括截面為橢圓形的主管和至少一條位于主管表面的副管，所述副管用作自行車剎車線的 保護(hù)管。所述主管表面具有與副管對(duì)應(yīng)的凹槽，主管與副管通過碳纖維材料綁定在一起組 成所述碳纖維管材1，所述碳纖維管材外表面截面為橢圓形。
[0019] 上述碳纖維自行車架的制作工藝，步驟如下： S1、制作主管軸心：利用發(fā)泡材料制作中空薄壁的主管軸心2,所述主管軸心具有至少 一形成于表面的副管凹槽21。在本實(shí)施例中該副管凹槽21的數(shù)量為一，但也可以根據(jù)需要 更改凹槽數(shù)量，并不以此為限。該發(fā)泡材料可為聚苯乙烯發(fā)泡材料、聚氨酯發(fā)泡材料，以及 環(huán)氧發(fā)泡材料，均可達(dá)成相同的功效。
[0020] S2、綁定副管軸心：將至少一條副管軸心固定于所述副管凹槽內(nèi)。現(xiàn)將碳纖維材料 繞設(shè)于一副管3表面，再將該副管置入凹槽21內(nèi)。其中副管的熔點(diǎn)大于150°C，在本實(shí)施例 中，副管的材質(zhì)為鐵氟龍，其熔點(diǎn)為200°C，但也可以是金屬材質(zhì)，并不以此為限。
[0021] S3、于主管軸心外層纏繞碳纖維預(yù)浸布：將一離型層設(shè)置于主管表面，再將碳纖維 材料纏繞于離型層表面。待加溫加壓成型后，該離型層是用以幫助碳纖維材料與軸心分離。
[0022] S4、定位主管軸心：將一氣袋置于主管軸心內(nèi)，用以撐張定位主管軸心。
[0023] S5、初步成型：給氣袋充氣，同時(shí)對(duì)碳纖維材料和主管軸心進(jìn)行加溫加壓，使碳纖 維材料硬化成型。其中，加熱的溫度介于130°C至150°C間，加壓的壓力介于8-15kg/ cm 2， 優(yōu)選的，其加熱溫度為148°C _153°C，加壓的壓力介于13-14 kg/cm2。
[0024] S6、取出碳纖維中空組件：取出氣袋和軸心，此時(shí)硬化成型后的碳纖維材料即成 為所述自行車車架，該車架的管材包括截面為橢圓形的主管和至少一條位于主管表面的副 管。
[0025] 優(yōu)選的，上述預(yù)浸布具體用碳纖維和環(huán)氧樹脂制作。上述初步成型具體包括以下 步驟：S31、根據(jù)車架結(jié)構(gòu)裁剪預(yù)浸布，形成料片；S32、將料片分層鋪設(shè)在軸心上，形成預(yù)制 體。上述步驟S32中，所述料片中，每片料片上的碳纖維的排列方向不同。上述步驟S32中， 鋪設(shè)時(shí)每層料片不在同一處。可以分散應(yīng)力，提升預(yù)制體強(qiáng)度。
[0026] 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā) 明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各 種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種碳纖維自行車架，所述車架由碳纖維管材制成，其特征在于，所述碳纖維管材包 括截面為橢圓形的主管和至少一條位于主管表面的副管，所述副管用作自行車剎車線的保 護(hù)管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車架，其特征在于，所述主管表面具有與副管對(duì)應(yīng)的凹 槽，主管與副管通過碳纖維材料綁定在一起組成所述碳纖維管材，所述碳纖維管材外表面 截面為橢圓形。
3. 碳纖維自行車架的制作工藝，其特征在于，包括以下步驟： 51、 制作主管軸心：利用發(fā)泡材料制作中空薄壁的主管軸心，所述主管軸心具有至少一 形成于表面的副管凹槽； 52、 綁定副管軸心：將至少一條副管軸心固定于所述副管凹槽內(nèi)； 53、 于主管軸心外層纏繞碳纖維預(yù)浸布：將一離型層設(shè)置于主管表面，再將碳纖維材料 纏繞于離型層表面； 54、 定位主管軸心：將一氣袋置于主管軸心內(nèi)，用以撐張定位主管軸心； 55、 初步成型：給氣袋充氣，同時(shí)對(duì)碳纖維材料和主管軸心進(jìn)行加溫加壓，使碳纖維材 料硬化成型； 56、 取出碳纖維中空組件：取出氣袋和軸心，此時(shí)硬化成型后的碳纖維材料即成為所述 自行車車架，該車架的管材包括截面為橢圓形的主管和至少一條位于主管表面的副管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，預(yù)浸布具體用碳纖維和環(huán)氧樹脂制 作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作工藝，其特征在于，初步成型具體包括以下步驟： 531、 根據(jù)車架結(jié)構(gòu)裁剪預(yù)浸布，形成料片； 532、 將料片分層鋪設(shè)在軸心上，形成預(yù)制體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作工藝，其特征在于，步驟S32中，所述料片中，每片料片上 的碳纖維的排列方向不同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制作工藝，其特征在于，步驟S32中，鋪設(shè)時(shí)每層料片不 在同一處，可以分散應(yīng)力，提升預(yù)制體強(qiáng)度。
【文檔編號(hào)】B62K11/02GK104085477SQ201410340938
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】羅偉寧 申請(qǐng)人:廈門坤騎復(fù)材科技有限公司