专利名称：合成材料自行车车架的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种合成材料的自行车车架的制造方法。
制造自行车所采用的材料在不断地发展自行车车架和车叉最初采用金属材料，如铝或钢，后来采用合金材料，特别是含钛合金。最近出现了碳纤维材料车架。碳纤维的优点是具有刚性和弹性，车架受力后可恢复原样，这与铝、钢或钛车架不同，它们受力超过其弹性极限后就会变形。此外，碳可以优化与之合成的材料因此有用碳纤维和钛合金制做的车架，有用碳纤维和以KEVLAR注册商标销售的Aramides纤维(其主要作用是振动过滤)合金制做的车架，或者还有用合成材料制做的车架。碳纤维的主要缺点是价格昂贵。
车架的结构也是多种多样的目前市场上销售的有管形车架和一体车架，一体车架相对管形车架的优点是避免了连接和焊接处的能量消耗，车架更轻，并有利于克服空气阻力，这是高强度竞赛考虑的指标。
传统的车架制造方法是在泡沫或木材上切割出车架模型，然后用上述材料的一种包覆由此获得的泡沫或木质车架。这种方法的缺点是做成的自行车太重。此外，出自这道工序的车架表面状态不理想，因此接下来必须考虑一道抛光工序，这明显增加车架成本。
另一种传统方法是做两个塑料半壳，然后包覆合成材料。两个半壳放入模型中，加热焊接，然后向由此形成的塑料管内注入空气制成车架。
这种方法可获得充气的空心碳车架，其缺点是有连接面，因此还要去毛刺并用添加材料做手工精细处理。要获得足够美观的质量，还必须涂覆油漆类涂层。
为了特别弥补上述不足，本发明的主要目的是提出一种出模后不再需要手工精细处理的自行车车架制造方法。
根据本发明的自行车车架制造方法的特点在于，制做一个型芯，将制成的型芯置于具有车架成形尺寸的模型中，对置于模型中的型芯加压，然后加热模型。
制做型芯的方法是用流体、可能是可以固化的流体鼓起或充填一个袋，该袋具有所需的车架形状，然后用防粘合材料涂覆该型芯，接着再包覆一层或几层合成材料。
该袋最好是一种囊袋或一种薄膜气囊。用于充填袋的流体宜采用溶于水的石膏，或在一切适当的溶剂中溶解的泡沫，或者采用一切可获得刚性或半刚性、并能承受压力的车架的方法。
根据本发明的另一实施方式，用于充填袋的流体是一种气体。在该情况下，根据本发明的变型，被气体鼓起的袋在模型加热后排气，然后回收。
接着用防粘合材料涂覆型芯，然后包覆合成材料。防粘合材料最好用以下TEFLON为注册商标销售的聚四氟乙烯或者用硅胶。
根据本发明的最佳实施方式，合成材料采用环氧树脂，然后包覆玻璃纤维织物，在受力最强的部位可以用碳纤维予以加强。
织物有利地含有70-80％的玻璃纤维和20-30％的碳纤维。该织物最好含75％的玻璃纤维和25％的碳纤维。
根据本发明的一种特殊实施方式，防粘合材料和/或合成材料的涂覆用手工完成。
然后将获得的型芯置于模型内加压。根据本发明的另一种特殊实施方式，用压缩空气向模型内加压。气压以低于10×105帕为宜，最好是7×105帕左右。
装有包覆后的型芯的模型然后被加热，加热温度至少等于合成材料中至少一种成份的聚合温度。
最后，根据最佳实施方式，本发明的方法连续实施。
本发明的一个优点是可使自行车的车架和车叉(插入件除外)的重量低于3千克。
本发明的另一个优点是用合成材料制造的自行车比用传统方法制造的自行车便宜得多，并且使用的工具简单便宜，制造成本低，而其性能可与高技术自行车相比。
下面的详细说明将对本发明作非限定性的介绍。
根据本发明的自行车车架制造方法因此包括四个关键工序制作型芯，将制作的型芯放入具有车架成形尺寸的模型中，加压以及最后加热。
制作型芯就是采用一个能承受压力的软袋，如一个囊袋或薄膜气囊。采用一个袋，即采用一个零件单元对于消除连接区特别重要。袋用流体鼓起，流体可以是任何一种气体，特别是空气，或者也可以是任何一种液体，包括一种可以固化的液体。
由流体鼓起的袋构成的型芯可以是硬性的或半硬性的。比如，要获得硬型芯，就用溶于水的石膏鼓起囊袋，水的配比使得石膏在方法实施过程中逐渐干燥，并在干燥时固化。
如果希望获得半硬的型芯，就用溶于一切适当溶剂的泡沫或者用空气作为充填囊袋的流体。
袋具有希望做成的车架的形状，但是该形状不一定很精确它可以与希望的车架确切形状稍有不同，比如在弯曲处。车架的准确形状在后面的造型阶段再加以确定。
袋鼓起后，涂上防粘合材料。该材料可以是任何一种适当的防粘合材料。这道工艺使得可在焙烧前鼓起车架，而不改变涂层各种成份的结构。实际上，人们发现，型芯对涂层的摩擦具有改变涂层成份结构的不良后果。根据本发明的方法可避免这一缺点。
防粘合材料的涂覆可手工完成。
接着袋由合成材料包覆。这道工艺是用环氧树脂涂覆型芯的整个外表面。环氧树脂然后被包覆上一层玻璃纤维织物，受力最大的部位可用碳纤维加强。受力最大的部位根据要获得的车架形状可位于不同部位。根据本发明方法的一种特殊实施方式，织物含有70-80％的玻璃纤维和20-30％的碳纤维，最好是75％的玻璃纤维和25％的碳纤维。合成材料的包覆可以手工完成。
根据本发明的特殊实施方式，可连续多次进行合成材料包覆工序。防粘合材料是以TEFLON为注册商标销售的聚四氟乙烯或者硅胶。然后，最好包覆六层合成材料，这样可使最终制成的车架具有良好的刚性。
根据本发明的另一种特殊实施方式，在合成材料中添加染色剂。
然后将获得的车架放入模型，模型具有要获得的车架的成形尺寸。该模型由几部份组成，便于制造结束后的拆卸。模型的表面质量可使获得的最终件的表面质量良好。
然后对模型内部加压，最好采用注入压缩空气的方法。该技术可使袋“处于压力状态”或“鼓起”，保证在焙烧前和焙烧过程中使玻璃纤维和碳纤维织物压紧模型壁。施加的压力应低于10×105帕，最好为7×105帕左右。
装有涂覆后的型芯的模型然后用一切合适的方式加热，并加热到至少等于合成材料其中至少一种成份的聚合温度。实际上，被聚合的是环氧树脂。型芯最好加热到80℃。
焙烧结束后，打开模型并取出车架。获得的车架表面质量良好。
根据本发明的特殊实施方式，被气体鼓起的袋在模型加热后排气，然后回收。
根据本发明的方法最好连续实施，这样可大大降低获得的车架的成本。
权利要求
1.自行车车架的制造方法，其特征在于-制作一个型芯，-将制成的型芯放入模型内，模型具有车架的成形尺寸，-对所述放入模型内的型芯施加压力或充气，-加热模型。
2.根据权利要求1的自行车车架制造方法，其特征在于，型芯的制作是用流体、可以是能固化的流体鼓起或充填一个袋，该袋具有所需的车架形状，然后在所述型芯上涂覆一层或几层防粘合材料，然后再包覆合成材料。
3.根据权利要求2的自行车车架制造方法，其特征在于，所述袋是一个囊袋。
4.根据权利要求2的自行车车架制造方法，其特征在于，所述袋是一个薄膜气囊。
5.根据权利要求2至4中任何一条的自行车车架制造方法，其特征在于，可固化的流体为溶于水的石膏，或溶于任何一种适当溶剂的泡沫，或任何一种能获得刚性或半刚性型芯的手段。
6.根据权利要求1至4中任何一条的自行车车架制造方法，其特征在于，所述流体是一种气体。
7.根据权利要求6的自行车车架制造方法，其特征在于，所述袋用气体充填，在模型加热后排气，然后回收。
8.根据权利要求1至7中任何一条的自行车车架制造方法，其特征在于，所述防粘合材料是以TEFLON为注册商标销售的聚四氟乙烯或是一种硅胶。
9.根据权利要求1至8中任何一条的自行车车架制造方法，其特征在于，所述合成材料是环氧树脂，包覆玻璃纤维织物，并可在受力最大的部位用碳纤维加强。
10.根据权利要求9的自行车车架制造方法，其特征在于，所述织物含70-80％的玻璃纤维和20-30％的碳纤维。
11.根据权利要求10的自行车车架制造方法，其特征在于，所述织物含75％的玻璃纤维和25％的碳纤维。
12.根据权利要求1至11中任何一条的自行车车架制造方法，其特征在于，防粘合材料和/或合成材料的包覆以手工完成。
13.根据权利要求1至12中任何一条的自行车车架制造方法，其特征在于，充气采用压缩空气完成。
14.根据权利要求13的自行车车架制造方法，其特征在于，模型内的气压可达到7×105帕。
15.根据权利要求1至14中任何一条的自行车车架制造方法，其特征在于，含有所述型芯的所述模型加热到温度至少等于合成材料中一种成份的聚合温度。
16.根据权利要求1至15中任何一条的自行车车架制造方法，其特征在于，在合成材料中添加染色剂。
17.根据权利要求1至16中任何一条的自行车车架制造方法，其特征在于，它是连续实施的。
全文摘要
自行车车架的制造方法,其特征在于: —制作一个型芯, —将制成的型芯放入模型内,模型具有车架成型尺寸, —对所述放入模型内的型芯施加压力或充气,—加热模型。
文档编号B29C70/44GK1185394SQ9710335
公开日1998年6月24日 申请日期1997年3月20日 优先权日1996年12月20日
发明者莫里斯·卡耶 申请人:Soditech公司