自行车及其车架、车架生产方法和复合材料管件连接结构与流程

本发明涉及一种自行车，具体的为一种自行车及其车架、车架生产方法和复合材料管件连接结构。

背景技术：

自行车作为一种兼具节能环保和运动健身效果的交通工具，已经成为人们出行生活不可或缺的交通工具之一。为了减轻自行车的重量，现有的自行车架采用复合材料作为车架材料。由于复合材料本身的材料特性，且无法像金属材料一样浇铸成型，因此其成型工艺复杂，导致采用现有的复合材料自行车成本居高不下，使复合材料自行车无法得到全面推广。

公开号为cn103935443a的中国专利申请一种碳纤维复合材料自行车整体车架制作方法，其采用聚苯乙烯泡沫材料骨架作为芯模；将芯模装入气袋中，封闭气袋且抽真空，将气袋多余部分铺展平顺且通过tpu套紧；在气袋外采用片状预浸料沿芯模外形进行层叠包覆，需保证头管、上管、座管、五通、下管各部件交接处的连续性，进而形成一体的、无断面的车架坯，将所述车架坯放入模具中进行高温、高压模压固化处理，在模压工序中温度至70℃-80℃时，芯模受材料特性影响而收缩，待车架完全固化、冷却后从模具中取出，通过敲击车架将管腔内收缩变小的芯模清除干净即完成碳纤维复合材料自行车整体车架的制作。该自行车整体车架制作方法虽然能够实现自行车车架整体成型，但层叠包覆需要保证头管、上管、座管、五通、下管各部件交接处的连续性，导致整个生产过程的效率大大降低，成本居高不下。

公开号为cn105291421a的中国专利申请公开了一种碳纤维复合材料自行车架制造工艺，包括如下步骤：步骤一、使用碳纤维复合材料成型自行车架的各管件；步骤二、将成型管件装配至管件定位治具中，各所述成型管件对接处形成胶合区域，在所述胶合区域填涂胶黏剂；步骤三、贴合树脂类片状胶于各成型管件胶合区域，形成过渡架体；步骤四、将所述过渡架体自所述管件定位治具中取出；步骤五、加压、加热烘烤过渡架体，完成自行车架制程。该碳纤维复合材料自行车架制造工艺先制作管件再通过胶黏剂直接胶合的方式，虽然能够实现自行车车架的制造，但各个管件之间仅仅采用胶黏剂相连，其连接强度无法得到有效保证。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自行车及其车架、车架生产方法和复合材料管件连接结构，能够简化复合材料自行车车架的生产工序，降低成本，并能够有效保证结构强度和耐用性能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提出了一种复合材料管件连接结构，包括用于连接复合材料管件的金属连接件，所述金属连接件上与所述复合材料管件一一对应设有连接插头，所述连接插头插接在对应的所述复合材料管件内并与该所述复合材料管件之间采用黏胶剂胶合在一起。

进一步，所述连接插头与所述复合材料管件之间设有用于防止连接插头从对应的所述复合材料管件内被拉出的防拉出结构。

进一步，所述防拉出结构包括设置在所述连接插头外周壁上的止退槽，所述黏胶剂充满所述止退槽并分别将连接插头和所述复合材料管件胶合固定。

进一步，所述止退槽环绕所述连接件插头一周并形成止退环。

本发明还提出了一种自行车车架，包括头管、上管、座管、下管、两根后上叉管和两根后下叉管，所述上管的两端分别与所述头管和所述座管的上端相连；

还包括第一金属连接件、第二金属连接件和两个第三金属连接件；

所述上管、座管、下管、后上叉管和后下叉管均为采用复合材料制成的复合材料管件；

所述头管采用金属材料制成；所述头管上设有分别插接在所述上管和下管内的上管第一连接插头和下管第一连接插头；

所述第一金属连接件上设有插接在所述上管内的上管第二连接插头、插接在所述座管上端的座管第一连接插头和分别插接在两根所述后上叉管内的两个后上叉管第一连接插头；所述第一金属连接件上设有与所述座管相连通并用于安装坐垫的第一通孔；

所述第二金属连接件上设有插接在所述下管内的下管第二连接插头、插接在所述座管下端的座管第二连接插头和分别插接在两根所述后下叉管内的两个后下叉管第一连接插头；所述第二金属连接件上设有用于安装链轮转轴的第二通孔；

所述第三金属连接件上设有分别插接在位于同一侧的一根所述后上叉管内和一根所述后下叉管内的后上叉管第二连接插头和后下叉管第二连接插头；所述第三金属连接件上设有用于安装自行车后轮轮毂的安装槽；

所有的所述复合材料管件与对应的所述连接插头之间均采用如上所述的复合材料管件连接结构连接固定。

本发明还提出了一种如上所述的自行车车架的生产方法，使用复合材料分别成型所述上管、座管、下管、后上叉管和后下叉管；使用金属材料分别成型所述头管、第一金属连接件、第二金属连接件和第三金属连接件；

将所述上管的两端分别插接在所述上管第一连接插头和上管第二连接插头上；

将所述下管的两端分别插接在所述下管第一连接插头和下管第二连接插头上；

将所述座管的两端分别插接在所述座管第一连接插头和座管第二连接插头上；

将两根所述后上叉管的一端分别插接在两个所述后上叉管第一连接插头上、另一端分别插接在两个所述后上叉管第二连接插头上；

将两根所述后下叉管的一端分别插接在两个所述后下叉管第一连接插头上、另一端分别插接在两个所述后下叉管第二连接插头上；

采用黏胶剂将对应的所述复合材料管件与对应的所述连接插头胶合固定；

完成自行车车架的生产。

本发明还提出了一种采用如上所述的自行车车架装配而成的自行车。

本发明还提出了一种自行车车架，包括头管、上管、座管、下管、两根后上叉管和两根后下叉管，所述上管的一端与所述头管相连、另一端与所述座管的中部相连，且所述上管包括与所述头管相连的直线段和与所述座管相连的曲线段；

还包括第四金属连接件；

所述上管的直线段、下管、后上叉管和后下叉管均为采用复合材料制成的复合材料管件；

所述头管采用金属材料制成；所述头管上设有分别插接在所述上管的直线段内和下管内的上管第三连接插头和下管第三连接插头；

所述座管采用金属材料制成，所述座管的上端设有分别插接在两根所述后上叉管内的两个后上叉管第三连接插头；所述座管的下端设有插接在所述下管内的下管第四连接插头和分别插接在两根所述后下叉管内的两个后下叉管第三连接插头；所述上管的曲线段与所述座管一体成型或焊接固定，且所述上管的曲线段上设有插接在其直线段内的上管第四连接插头；所述座管内设有用于安装坐垫的第三通孔，所述座管的下端设有用于安装链轮转轴的第四通孔；

所述第四金属连接件上设有分别插接在位于同一侧的一根所述后上叉管内和一根所述后下叉管内的后上叉管第四连接插头和后下叉管第四连接插头；所述第四金属连接件上设有用于安装自行车后轮轮毂的安装槽；

所有的所述复合材料管件与对应的所述连接插头之间均采用如权利要求1-4任一项所述的复合材料管件连接结构连接固定。

进一步，所述上管的曲线段与所述下管之间设有支撑连接块。

本发明还提出了一种如上所述的自行车车架的生产方法，使用复合材料分别成型所述上管的直线段、下管、后上叉管和后下叉管；使用金属材料分别成型所述头管、座管和第四金属连接件；所述上管的曲线段与座管一体成型或与座管焊接固定；

将所述上管的直线段的两端分别插接在所述上管第三连接插头和上管第四连接插头上；

将所述下管的两端分别插接在所述下管第三连接插头和下管第四连接插头上；

将两根所述后上叉管的一端分别插接在两个所述后上叉管第三连接插头上、另一端分别插接在两个所述后上叉管第四连接插头上；

将两根所述后下叉管的一端分别插接在两个所述后下叉管第三连接插头上、另一端分别插接在两个所述后下叉管第四连接插头上；

采用黏胶剂将对应的所述复合材料管件与对应的所述连接插头胶合固定；

完成自行车车架的生产。

本发明还提出了一种采用如上所述的自行车车架装配而成的自行车。

本发明的有益效果在于：

本发明的复合材料管件连接结构，通过在金属连接件上设置连接插头，连接插头插接在对应的复合材料管件内后，使用黏合剂将连接插头与复合材料管件胶合在一起，即可实现复合材料管件的连接固定，相较于现有技术直接将多跟复合材料管件胶合的方式，能够有效保证连接结构的强度。

同理，将本发明的复合材料管件连接结构用在自行车车架上后，使头管、上管、座管、下管、两根后上叉管和两根后下叉管之间均采用复合材料管件连接结构进行连接，既保证了连接强度和耐用性能，使自行车能够满足各种工况的使用要求，又能够简化自行车生产工艺，即生产时可批量生产形状结构较为简单的管件，能够有效提高生产效率，降低生产成本，而后利用对应的连接插头和对应的复合材料管件插接连接并胶合固定即可。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为实施例1中的复合材料管件连接结构的结构示意图；

图2为实施例2中的自行车车架的结构示意图；

图3为图2的a详图；

图4为图2的b详图；

图5为图2的c详图；

图6为图2的d详图；

图7为实施例3中的自行车车架的结构示意图；

图8为图7的e详图；

图9为图7的f详图；

图10为图7的g详图。

附图标记说明：

1-金属连接件；2-复合材料管件；3-连接插头；4-黏胶剂；5-止退环；

11-头管；12-上管；13-座管；14-下管；15-后上叉管；16-后下叉管；17-第一金属连接件；18-第二金属连接件；19-第三金属连接件；

111-上管第一连接插头；112-下管第一连接插头；

171-上管第二连接插头；172-座管第一连接插头；173-后上叉管第一连接插头；

181-下管第二连接插头；182-座管第二连接插头；183-后下叉管第一连接插头；184-第二通孔；

191-后上叉管第二连接插头；192-后下叉管第二连接插头；193-安装槽；

21-头管；22-上管；23-座管；24-下管；25-后上叉管；26-后下叉管；27-第四金属连接件；28-支撑连接块；

211-上管第三连接插头；212-下管第三连接插头；

221-直线段；222-曲线段；

231-后上叉管第三连接插头；232-下管第四连接插头；233-后下叉管第三连接插头；234-上管第四连接插头；235-第四通孔；

271-后上叉管第四连接插头；272-后下叉管第四连接插头；273-安装槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，为实施例1中的复合材料管件连接结构的结构示意图。本实施例的复合材料管件连接结构，包括用于连接复合材料管件的金属连接件1，金属连接件1上与复合材料管件2一一对应设有连接插头3，连接插头3插接在对应的复合材料管件2内并与该复合材料管件之间采用黏胶剂4胶合在一起。

进一步，连接插头3与复合材料管件2之间设有用于防止连接插头3从对应的复合材料管件2内被拉出的防拉出结构。具体的，防拉出结构包括设置在连接插头3外周壁上的止退槽，黏胶剂4充满止退槽并分别将连接插头3和复合材料管件2胶合固定。本实施例的止退槽环绕连接件插头一周并形成止退环5。当然，本领域技术人员应当知道，防拉出结构还可以采用现有的多种结构实现，不再一一累述。

本实施例的复合材料管件连接结构，通过在金属连接件上设置连接插头，连接插头插接在对应的复合材料管件内后，使用黏合剂将连接插头与复合材料管件胶合在一起，即可实现复合材料管件的连接固定，相较于现有技术直接将多跟复合材料管件胶合的方式，能够有效保证连接结构的强度。

实施例2

如图2所示，为实施例2中的自行车车架的结构示意图。本实施例的自行车车架，包括头管11、上管12、座管13、下管14、两根后上叉管15和两根后下叉管16，本实施例的上管12的两端分别与头管11和座管13的上端相连。

本实施例的自行车车架还包括第一金属连接件17、第二金属连接件18和两个第三金属连接件19。

本实施例的上管12、座管13、下管14、后上叉管15和后下叉管16均为采用复合材料制成的复合材料管件。头管11采用金属材料制成；头管11上设有分别插接在上管12和下管14内的上管第一连接插头111和下管第一连接插头112；

第一金属连接件17上设有插接在上管12内的上管第二连接插头171、插接在座管13上端的座管第一连接插头172和分别插接在两根后上叉管15上的两个后上叉管第一连接插头173；第一金属连接件17上设有与座管13相连通并用于安装坐垫的第一通孔。

第二金属连接件18上设有插接在下管14内的下管第二连接插头181、插接在座管13下端的座管第二连接插头182和分别插接在两根后下叉管16上的两个后下叉管第一连接插头183；第二金属连接件18上设有用于安装链轮转轴的第二通孔184。

第三金属连接件19上设有分别插接在位于同一侧的一根后上叉管15内和一根后下叉管16内的后上叉管第二连接插头191和后下叉管第二连接插头192；第三金属连接件19上设有用于安装自行车后轮轮毂的安装槽193。

所有的复合材料管件与对应的连接插头之间均采用如实施例1所述的复合材料管件连接结构连接固定。

本实施例还提出了一种如上的自行车车架的生产方法，使用复合材料分别成型上管12、座管13、下管14、后上叉管15和后下叉管16；使用金属材料分别成型头管11、第一金属连接件17、第二金属连接件18和第三金属连接件19。

将上管12的两端分别插接在上管第一连接插头111和上管第二连接插头171上；

将下管14的两端分别插接在下管第一连接插头112和下管第二连接插头181上；

将座管13的两端分别插接在座管第一连接插头172和座管第二连接插头182上；

将两根后上叉管15的一端分别插接在两个后上叉管第一连接插头173上、另一端分别插接在两个后上叉管第二连接插头191上；

将两根后下叉管16的一端分别插接在两个后下叉管第一连接插头183上、另一端分别插接在两个后下叉管第二连接插头192上；

采用黏胶剂4将对应的复合材料管件与对应的连接插头胶合固定；

完成自行车车架的生产。

当然，本实施例还提出了一种采用本实施例的自行车车架装配而成的自行车，不再累述。

实施例3

如图7所示，为实施例3中的自行车车架的结构示意图。本实施例的自行车车架，包括头管21、上管22、座管23、下管24、两根后上叉管25和两根后下叉管26，上管22的一端与头管21相连、另一端与座管23的中部相连，且上管22包括与头管21相连的直线段221和与座管23相连的曲线段222。本实施例的自行车车架还包括第四金属连接件27。

本实施例的上管的直线段221、下管24、后上叉管25和后下叉管26均为采用复合材料制成的复合材料管件。

头管21采用金属材料制成；头管21上设有分别插接在上管的直线段221内和下管24内的上管第三连接插头211和下管第三连接插头212。

座管23采用金属材料制成，座管23的上端设有分别插接在两根后上叉管25内的两个后上叉管第三连接插头231；座管23的下端设有插接在下管24内的下管第四连接插头232和分别插接在两根后下叉管26内的两个后下叉管第三连接插头233；上管的曲线段222与座管23一体成型或焊接固定，且上管的曲线段22上设有插接在其直线段221内的上管第四连接插头234；座管23内设有用于安装坐垫的第三通孔，座管23的下端设有用于安装链轮转轴的第四通孔235。本实施例的上管的曲线段222与座管23一体成型。

第四金属连接件27上设有分别插接在位于同一侧的一根后上叉管25内和一根后下叉管26内的后上叉管第四连接插头271和后下叉管第四连接插头272；第四金属连接件27上设有用于安装自行车后轮轮毂的安装槽273。

所有的复合材料管件与对应的连接插头之间均采用实施例1所述的复合材料管件连接结构连接固定。

进一步，上管的曲线段222与下管24之间设有支撑连接块28，能够有效提高上管22的受力性能，进而提高整个自行车车架的受力性能。本实施例的支撑连接块28设置在上管直线段221和曲线段222的交界处，同时对直线段221和曲线段222进行支撑。当然，也可以在直线段221和下管24之间以及在曲线段222与下管24之间分别设置支撑连接块28，不再累述。

本实施例还提出了一种如上的自行车车架的生产方法，使用复合材料分别成型上管的直线段、下管、后上叉管和后下叉管；使用金属材料分别成型头管、座管和第四金属连接件；上管的曲线段与座管一体成型或与座管焊接固定；

将上管的直线段的两端分别插接在上管第三连接插头和上管第四连接插头上；

将下管的两端分别插接在下管第三连接插头和下管第四连接插头上；

将两根后上叉管的一端分别插接在两个后上叉管第三连接插头上、另一端分别插接在两个后上叉管第四连接插头上；

将两根后下叉管的一端分别插接在两个后下叉管第三连接插头上、另一端分别插接在两个后下叉管第四连接插头上；

采用黏胶剂将对应的复合材料管件与对应的连接插头胶合固定；

完成自行车车架的生产。

本实施例还提出了一种采用如上的自行车车架装配而成的自行车。

注：本文所述的自行车车架可适用于人力自行车和电动助力自行车，不再累述。

为了满足国家相关标准要求以及进一步说明本申请自行车车架具有足够的结构强度和耐用性能，对实施例2和实施例3中的自行车车架进行了振动测试。机械振动是指物体在平衡位置附近的往复运动，在机械振动的过程中，振动物体的一些物理参数，如位移、速度等，将发生反复变化，由此对日常生活和工程项目带来一定的危害。例如，振动会加剧构件的疲劳和磨损，缩短机器使用寿命等。

振动试验的目的是模拟一连串振动现象，测试产品在寿命周期中，是否能承受运输或使用过程的振动环境的考验，也能确定产品设计和功能的要求标准。

因此我们按照国家标准，针对本申请的自行车车架进行了振动测试。最常见的振动方式有正弦振动以及随机振动，我们采用正弦振动对车架进行测试。

测试参数：根据实际条件下自行车受载荷情况进行加载：假定骑行者体重80kg，其将分配50kg重量至坐垫处，10kg重量至笼头——即头管和前叉处，各10kg至左右踏板处。由此我们在坐垫处加挂了50kg，左右踏板各10kg，前叉10kg的重量，用于模拟实际使用情况。

根据实际条件及国家标准自行车受振动情况施加振频：在前叉处施加垂向6.6hz的振频，在后叉处施加垂向2.6hz的振频。

实验结果：目前车架已经过35万次振动测试，超过国家规定的10万次标准，测试合格。自行车车架主要表现为上下振动形式，其振型为垂向摆动，最大受力点位于车架次梁处。

表1车架振动测试报告

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。