一種注塑式塑料自行車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種注塑式塑料自行車，車把、前叉、車架使用工程塑料為材料，各部件采用注塑成型；組成各部件的管狀構(gòu)件的橫截面為環(huán)形，環(huán)形截面在受力兩端區(qū)域增加壁厚或使用加強(qiáng)筋，解決使用塑料替代金屬后剛度和承載能力不足的問題，截面在受力方向的形心慣性矩沿管狀構(gòu)件長度方向線性變化，成等彎設(shè)計(jì)。本發(fā)明利用工程塑料制造自行車，整體重量輕，自行車的外形可由注塑模型決定，使很多概念式自行車外形得以實(shí)現(xiàn)且自行車不存在銹蝕的問題；一體注塑成型，制作過程簡單，精度控制容易，可大幅提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本；采用注塑方式制作自行車部件，方便設(shè)計(jì)凸起筋、凹槽及安裝附件的接口等，解決了目前自行車附件安裝后容易松動的問題。
【專利說明】一種注塑式塑料自行車
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及自行車領(lǐng)域，具體涉及一種注塑式塑料自行車。

【背景技術(shù)】
[0003] 使用自行車作為交通工具既環(huán)保又健康，目前市場上多見的為金屬制自行車，使 用金屬作為材料，加工工序較多，使用傳統(tǒng)的車銑刨磨工藝，還需要輔助一些焊接工藝，制 作過程較為復(fù)雜。另外受制于加工過程的影響，自行車外形設(shè)計(jì)受到很大制約。目前普遍 使用的鐵質(zhì)自行車在使用中還存在銹蝕的問題，一旦銹蝕即導(dǎo)致自行車安全性大大降低。
[0004] 在改變自行車材料方面，目前市場上出現(xiàn)碳纖維式熱固性材料制作的自行車，該 加工工藝使用碳纖維布纏繞，再熱固成型的方式。采用這種工藝制作的自行車，為滿足外形 上管徑的變化美觀要求，工藝上需要做調(diào)整。該型自行車除材料成本高外,制作成本也很 高，目前僅在一些高檔自行車上使用。
[0005] 另外，專利CN 1245127A保護(hù)了材料和注塑成型工藝，但使用的材料僅限于當(dāng)時(shí) 可知的材料，可選擇余地較小，并且沒有指出如何解決塑料替代后剛度和承載力不足的問 題，采用一般注塑工藝不利于結(jié)構(gòu)優(yōu)化和材料充分利用，實(shí)際操作性不強(qiáng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種注塑式塑料自行車，以解決現(xiàn)有自行車易銹蝕、加工 復(fù)雜、制作成本高、塑料制件剛度和承載力不足的問題。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案為： 本發(fā)明的注塑式塑料自行車，包括由連接管構(gòu)成的前叉、車把和車架，所述前叉、車把 和車架的連接管為工程塑料，所述的工程塑料為纖維增強(qiáng)塑料，所述纖維增強(qiáng)塑料中的塑 料選用聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、苯烯腈一丁二烯一苯乙 烯、聚對苯二甲酸酯和聚酰胺中的至少一種，纖維選用玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、芳綸 纖維、滌綸纖維和不銹鋼纖維中的至少一種；所述構(gòu)成前叉、車把和車架的連接管為環(huán)形截 面管。
[0008] 所述的環(huán)形截面管的中空部設(shè)置有填充物；所述的填充物為發(fā)泡材料、輕質(zhì)木材。 [0009] 所述的環(huán)形截面為橢圓環(huán)形。
[0010] 所述前叉的環(huán)形截面管壁厚不等，且位于長軸兩端的環(huán)形截面管壁厚比位于短軸 兩端的環(huán)形截面管壁厚大。
[0011] 所述車架的環(huán)形截面管壁厚相等，且位于長軸兩端的環(huán)形截面管內(nèi)壁設(shè)置有加強(qiáng) 筋。
[0012] 所述車把的環(huán)形截面管壁厚相等，且位于短軸兩端的環(huán)形截面管內(nèi)壁設(shè)有加強(qiáng) 筋。
[0013] 所述的環(huán)形截面形心慣性矩沿環(huán)形管長度方向線性變化，成等彎設(shè)計(jì)。
[0014] 所述的環(huán)形截面的中空部采用融芯法輔助注塑，成型后融去融芯。
[0015] 所述的前叉、車把和車架通過金屬嵌件相互連接，金屬嵌件上設(shè)有與自行車通用 部件相配套的接口，前叉、車把和車架與金屬嵌件一體注塑成型。
[0016] 在改變自行車材料方面，目前市場上出現(xiàn)碳纖維式熱固性材料制作的自行車，該 加工工藝使用碳纖維布纏繞，再熱固成型的方式。采用這種工藝制作的自行車，為滿足外 形上管徑的變化美觀要求，工藝上需要做調(diào)整。該型自行車除材料成本高外，制作成本也 很高，目前僅在一些高檔自行車上使用。因其凸起筋位很難通過纏繞實(shí)現(xiàn)，其附件往往依舊 采用緊箍的方式固定，長期使用仍然存在松動的問題。另外，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，LED燈等 照明設(shè)備、車速測量與顯示設(shè)備、附屬掛件等也將應(yīng)用于自行車，這些新的設(shè)備需要安裝位 置，在現(xiàn)有自行車中，很難解決附屬設(shè)備的固定問題。而本發(fā)明采用下述方案則可有效解決 此類問題： 在本發(fā)明的注塑式塑料自行車車把的閘把位置處設(shè)有用于連接閘把的固定閘把凸出 筋，凸出筋上設(shè)有連接螺孔。
[0017] 在所述車把中部區(qū)域的前方設(shè)有用于安裝LED燈等照明設(shè)備的凹槽或凸起。
[0018] 在所述車把中部區(qū)域的上方設(shè)有用于安裝電子顯示屏等顯示設(shè)備的凹槽或凸起。 [0019] 在所述車架的支架管上設(shè)有用于安裝水壺套件的車架管部凸起筋，凸起筋上設(shè)有 連接螺孔。
[0020] 本發(fā)明的有益效果： (1) 、本發(fā)明采用改變管狀截面的結(jié)構(gòu)，增加受力區(qū)域壁厚或使用加強(qiáng)筋的方式，解決 以塑代鋼帶來的剛度和承載力不足的問題，保證其剛度和承載力，保證了其使用壽命； (2) 、本發(fā)明的管狀構(gòu)件為中空結(jié)構(gòu)或內(nèi)部填充輕質(zhì)材料組成的結(jié)構(gòu)，并通過使整個截 面的慣性矩的線性變化，使各部件成等彎設(shè)計(jì)，在降低制作成本的同時(shí)，增強(qiáng)了美觀效果； (3) 、本發(fā)明工程塑料部件是由塑料或纖維增強(qiáng)塑料制成，整車重量輕，可一體注塑成 型，自行車的外形可由注塑模型決定，很多概念式自行車外形得以實(shí)現(xiàn)；整個制作過程簡 單，精度控制容易，可大幅提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本且自行車不存在銹蝕的問題。
[0021] (4)、本發(fā)明采用注塑方式制作自行車部件，部件的外形設(shè)計(jì)具有很大的靈活性， 方便直接設(shè)計(jì)凸起筋、凹槽等，以提供安裝附件的接口，解決了目前自行車附件安裝后容易 松動的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1折疊自行車的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2是圖1中的三大部件分散結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖3是圖2中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖4是圖2中B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖5是圖2中C-C剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例2普通自行車的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖7是圖6中D-D剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例3減振自行車的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖9是本發(fā)明實(shí)施例4折疊自行車的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖10是圖9中閘把局部圖。
[0032] 圖11是本發(fā)明實(shí)施例5減振自行車的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖12是圖11中固定水壺部件局部圖。
[0034] 圖中：1為車把,11為車把與立管結(jié)合處金屬嵌件,12為車把手持套件,13為車把 橫管截面，14為車把橫管中空部位，15為主要受力區(qū)域加強(qiáng)筋，16為儀表顯示板凹槽，17為 LED燈安裝凹槽，18為固定閘把凸出筋，181為金屬螺母嵌件，182為閘把部件； 2為前叉腿部，21為前叉腳部金屬嵌件，22為前叉肩臺部金屬嵌件，23為腿部主要受力 區(qū)域，24為前叉腿部中空部位，25為腿部與彈簧連接嵌件，26為彈簧部件； 3為車架，31為折疊部位金屬嵌件，32為齒輪部位金屬嵌件，33為車架后輪夾持部位 金屬嵌件，34為后座立管處金屬嵌件，35為車架前叉套管處金屬嵌件，36為車架上管處內(nèi) 部加強(qiáng)筋，37為管橫截面內(nèi)加強(qiáng)筋，38為車架與彈簧連接嵌件，39為彈簧部件，3a為前部車 架，3b為連接彈簧車架梁，3c為后部連接車架，3d為塑料車架折疊部位金屬嵌件，3e為車架 管部凸起筋，3f為水壺套件，310為金屬嵌件； 4為通用立管,5為通用后座立管,6為套管。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 本發(fā)明的注塑式塑料自行車，包括由連接管構(gòu)成的前叉、車把和車架三大部件，前 叉、車把和車架的連接管為工程塑料，所述的工程塑料為纖維增強(qiáng)塑料如可以為玻璃纖維 增強(qiáng)的聚乙烯、碳纖維增強(qiáng)的聚甲基丙烯酸甲酯、芳綸纖維增強(qiáng)的聚酰胺、不銹鋼纖維增強(qiáng) 的苯烯腈一丁二烯一苯乙烯、玄武巖纖維增強(qiáng)的聚碳酸酯、玻纖增強(qiáng)聚對苯二甲酸酯(如玻 纖增強(qiáng)PET、玻纖增強(qiáng)PBT等)或碳纖增強(qiáng)聚對苯二甲酸酯(如碳纖增強(qiáng)PET或碳纖增強(qiáng)PBT ) 等；比如45%增強(qiáng)聚酰胺PA，其強(qiáng)度可達(dá)206MPa，配合以合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完全能滿足自行 車的機(jī)械性能要求。所述構(gòu)成前叉、車把和車架的連接管為橢圓環(huán)形截面管；在橢圓環(huán)形截 面管的中空部設(shè)置有發(fā)泡材料、輕質(zhì)木材等的填充物；前叉的環(huán)形截面管壁厚不等，且位于 長軸兩端的環(huán)形截面管壁厚比位于短軸兩端的環(huán)形截面管壁厚大；車架的環(huán)形截面管壁厚 相等，且位于長軸兩端的環(huán)形截面管內(nèi)壁設(shè)置有加強(qiáng)筋；車把的環(huán)形截面管壁厚相等，且位 于短軸兩端的環(huán)形截面管內(nèi)壁設(shè)有加強(qiáng)筋；所述的環(huán)形截面沿環(huán)形管長度方向形心慣性矩 線性變化，成等彎設(shè)計(jì)；所述的環(huán)形截面的中空部采用融芯法輔助注塑，成型后融去融芯； 所述的前叉、車把和車架通過金屬嵌件相互連接，金屬嵌件上設(shè)有與自行車通用部件相配 套的接口，前叉、車把和車架與金屬嵌件一體注塑成型。
[0036] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0037] 實(shí)施例1 見圖1，一種注塑式塑料折疊自行車，其車把1、前叉腿部2、車架3均采用工程塑料。見 圖2,車把部件采用發(fā)泡材料制作的制件嵌于車把橫管內(nèi)部，填充車把橫管中空部位14,車 把與立管結(jié)合處金屬嵌件11 一體注塑成型，為了美觀，車把橫管截面13成橢圓狀，見圖3， 長軸方向?yàn)檎嚨那昂蠓较?，為了滿足受力要求，車把在上下短軸方向內(nèi)側(cè)設(shè)置主要受力 區(qū)域加強(qiáng)筋15,增加車把的承載能力，具體可根據(jù)受力要求來設(shè)計(jì)截面和加強(qiáng)筋的壁厚，橫 管截面形心慣性矩沿中間向兩端線性減小，成等彎設(shè)計(jì)。前叉內(nèi)部也采用發(fā)泡材料制作的 制件嵌于腿部中央，填充前叉腿部中空部位24,與前叉腳部金屬嵌件21、前叉肩臺部金屬 嵌件22-體注塑成型，前叉腿部設(shè)計(jì)為扁平狀，截面長軸沿車體前后方向，為增加腿部的 剛度和承載力，在腿部主要受力區(qū)域23增加壁厚，見圖4,腿部形心慣性矩沿肩臺部至腳部 方向線性降低，成等彎設(shè)計(jì)。車把和前叉使用了能與通用立管4、套管6等配合的金屬嵌件， 提高了塑料車把和前叉的通用性。折疊式車架3在車架中部使用金屬嵌件31來實(shí)現(xiàn)折疊功 能，以上部管為例，車架管中空區(qū)域采用融芯法輔助注塑，車架成型后融去融芯，其截面在 主要受力部位增加車架上管處內(nèi)部加強(qiáng)筋36,見圖5。折疊車分段注塑，前部車架含折疊部 位金屬嵌件31、塑料車架3、車架前叉套管處金屬嵌件35,三部分一體注塑成型；后部車架 含折疊處金屬嵌件31、塑料車架3、齒輪部位金屬嵌件32、車架后輪夾持部位金屬嵌件33、 后座立管處金屬嵌件34,五部分一體注塑成型。后座立管處金屬嵌件34與通用后座立管5 配套，整個車架具有通用性。工程塑料選用玻纖增強(qiáng)尼龍(聚酰胺PA)或碳纖增強(qiáng)PA制成， 例如：采用纖維含量10%_50%的玻纖增強(qiáng)PA6、PA66、PA610、PA612、PA1212或PA1012。比 如45%增強(qiáng)聚酰胺PA，其強(qiáng)度可達(dá)206MPa，配合以合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完全能滿足自行車的機(jī) 械性能要求。
[0038] 實(shí)施例2 見圖6, 一種注塑式普通自行車，含塑料車把1、前叉2、車架3。見圖7,其管狀部件外觀 采用圓柱狀，內(nèi)部采用加強(qiáng)筋增加其剛度和承載力。采用玻纖增強(qiáng)PA或碳纖增強(qiáng)PA制成， 例如：采用10%_40%碳纖增強(qiáng)？46、？466、？4610、？4612、？41212、？八1012，采用融芯輔助的中 空工藝制作。車把與立管結(jié)合處金屬嵌件11 一體注塑成型，與車把手持套件12配套。前 叉腿部2與腳部金屬嵌件21、肩臺部金屬嵌件22 -體注塑成型。車架3與齒輪部位金屬嵌 件32,后輪部位金屬嵌件33、后座立管處金屬嵌件34 -體注塑成型。各金屬嵌件與通用自 行車配件可配套使用，如鋼珠、齒輪、軸承。三個塑料部件也可作為通用件而用于其他類型 自行車。
[0039] 實(shí)施例3 見圖8, 一種注塑式減振自行車，其前叉部件增加腿部與彈簧連接嵌件25和彈簧部件 26,車架改為四種部件組成：為前部車架3a、連接彈簧車架梁3b和后部連接車架3c。前叉 腿部采用與彈簧連接嵌件25、腳部金屬嵌件21 -體注塑。前部車架采用車架前叉套管處金 屬嵌件35、齒輪部位金屬嵌件32、后座立管處金屬嵌件34和車架與彈簧連接嵌件38 -體 注塑成型。連接彈簧車架梁3b采用車架與彈簧連接嵌件38、后輪夾持部位金屬嵌件33 - 體注塑成型。后部連接車架3c采用與齒輪處金屬嵌件32、后輪夾持部位金屬嵌件33 -體 注塑成型。各管狀部件采用等壁厚截面，工程塑料選用玻纖增強(qiáng)PBT或碳纖增強(qiáng)PBT制成， 例如：采用纖維含量20%-50%玻纖增強(qiáng)PBT或采用纖維含量10%-40%的碳纖增強(qiáng)PBT。
[0040] 實(shí)施例4 見圖9、圖10, 一種注塑式塑料折疊自行車，其車把1、前叉腿部2、車架3均使用工程塑 料。其車把部件預(yù)留儀表顯示板凹槽16、LED燈安裝凹槽17、固定閘把凸出筋18,車把在設(shè) 計(jì)時(shí)即可預(yù)留這些附件安裝位置，而現(xiàn)在使用的金屬把手很難直接預(yù)留這些位置，凸出筋 之類的可通過焊接，但焊接一方面增加工藝步驟、一方面影響外觀。使用注塑式塑料車把， 這些結(jié)構(gòu)跟車把主體為一體注塑，即不增加后期加工，又能顯著提高固定效果。見圖10,通 用閘把部件182固定使用的圓箍在螺栓擰緊處直接連接設(shè)計(jì)的凸出筋18,限制了各個方向 的運(yùn)動，閘把位置即固定下來，解決了緊箍力下降后閘把松動的問題。所用工程塑料選用玻 纖增強(qiáng)尼龍(聚酰胺PA)或碳纖增強(qiáng)PA制成，例如：采用纖維含量10%-50%的玻纖增強(qiáng)PA6、 PA66、PA610、PA612、PA1212、PA1012。
[0041] 實(shí)施例5 見圖11，一種注塑式減振自行車，含塑料車把1、前叉、車架3。見圖4,其制作采用注塑 工藝。采用玻纖增強(qiáng)PA或碳纖增強(qiáng)PA制成，例如：采用纖維含量10%-40%的碳纖增強(qiáng)PA6、 PA66、PA610、PA612、PA1212、PA1012。見圖12,塑料車架預(yù)留車架管部凸起筋3e，凸起筋上 設(shè)計(jì)螺孔，與放置水壺套件3f配合。采用直接設(shè)計(jì)凸起固定位置的方式后，凸起筋與車架 一體注塑，完整性好，并且即使在極端情況下凸起發(fā)生破壞，也不影響車架的使用。各部件 使用塑料為材料，不存在銹蝕的問題。
【權(quán)利要求】
1. 一種注塑式塑料自行車，包括由連接管構(gòu)成的前叉、車把和車架，其特征在于：所述 前叉、車把和車架的連接管為工程塑料，所述的工程塑料為纖維增強(qiáng)塑料，所述纖維增強(qiáng)塑 料中的塑料選用聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、苯烯腈一丁二 烯一苯乙烯、聚對苯二甲酸酯和聚酰胺中的至少一種，纖維選用玻璃纖維、玄武巖纖維、碳 纖維、芳綸纖維、滌綸纖維和不銹鋼纖維中的至少一種；所述構(gòu)成前叉、車把和車架的連接 管為環(huán)形截面管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：所述的環(huán)形截面管的 中空部設(shè)置有填充物；所述的填充物為發(fā)泡材料和/或輕質(zhì)木材。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：所述的環(huán)形截面為橢 圓環(huán)形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：所述前叉的環(huán)形截面 管壁厚不等，且位于長軸兩端的環(huán)形截面管壁厚比位于短軸兩端的環(huán)形截面管壁厚大。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：所述車架的環(huán)形截面 管壁厚相等，且位于長軸兩端的環(huán)形截面管內(nèi)壁設(shè)置有加強(qiáng)筋。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：所述車把的環(huán)形截面 管壁厚相等，且位于短軸兩端的環(huán)形截面管內(nèi)壁設(shè)有加強(qiáng)筋。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：所述的環(huán)形截面形心 慣性矩沿環(huán)形管長度方向線性變化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：所述的環(huán)形截面的中 空部采用融芯法輔助注塑，成型后融去融芯。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：所述的前 叉、車把和車架通過金屬嵌件相互連接，金屬嵌件上設(shè)有與自行車通用部件相配套的接口， 前叉、車把和車架與金屬嵌件一體注塑成型。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：在所述車 把的閘把位置處設(shè)有用于連接閘把的固定閘把凸出筋，凸出筋上設(shè)有連接螺孔。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：在所述車 把中部區(qū)域的前方設(shè)有用于安裝LED燈等照明設(shè)備的凹槽或凸起。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：在所述車 把中部區(qū)域的上方設(shè)有用于安裝電子顯示屏等顯示設(shè)備的凹槽或凸起。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種注塑式塑料自行車，其特征在于：在所述車 架的支架管上設(shè)有用于安裝水壺套件的車架管部凸起筋，凸起筋上設(shè)有連接螺孔。
【文檔編號】B62K19/16GK104097727SQ201310120510
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月9日
【發(fā)明者】楊桂生, 王東, 黃金 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司