專利名稱：由標(biāo)準(zhǔn)組件組合的復(fù)合材料自行車架的制作方法
概括地說(shuō)，本發(fā)明涉及到自行車，而具體地說(shuō)，涉及一種具有由標(biāo)準(zhǔn)組件組合的復(fù)合材料車架的自行車，用這種車架能夠很容易地制造出適于不同體型和身高的騎車者的自行車。
業(yè)已證明，自行車是一種把人的能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能、從而產(chǎn)生自我推動(dòng)運(yùn)動(dòng)的非常有效的交通工具。大多數(shù)自行車都具有一個(gè)由一組焊接在一起的管子所組成的金屬車架。車輪、驅(qū)動(dòng)總成、轉(zhuǎn)向總成都安裝在車架上，從而構(gòu)成整車。最近，已經(jīng)有人在由復(fù)合材料制造的車架代替由金屬制造的車架方面做了有意義的償試。復(fù)合材料車架的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它呈現(xiàn)出和金屬車架一樣高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而其重量顯著降低。另外，和常規(guī)的車架不同，當(dāng)另件本身暴露于大氣中時(shí)，復(fù)合材料車架不生銹、不腐蝕。人們期望以這些優(yōu)點(diǎn)去幫助制造出非常大眾化的復(fù)合材料車架自行車，以便用作山地車和其它形式的自行車，這些自行車希望有一個(gè)具有高的機(jī)械強(qiáng)度以及能夠經(jīng)受住與水、泥濘、巖石及其它磨料嚴(yán)重接觸的車架。
復(fù)合材料自行車車架通常是由在模具內(nèi)成型的非金屬材料制造的。由于其費(fèi)用與制做模具的費(fèi)用有關(guān)，業(yè)已證明，提供為那些不同身高的大量的騎車者組裝自行車所需要的不同尺寸的復(fù)合材料車架是非常昂貴的。另外，為了滿足騎自行車的居民對(duì)不同尺寸的自行車的需求，零售商、批發(fā)商和/或生產(chǎn)廠家被迫在商品目錄中包含大量的已經(jīng)組裝好的車架。至少，這種情況需要大量的貯存空間，而最壞的情況是，處在自行車的生產(chǎn)和銷售過(guò)程中的那些車架可能需要在商品目錄中占用大量的資金，而對(duì)于這些車架，可能很少是被需要的。有些自行車生產(chǎn)廠家曾經(jīng)嘗試通過(guò)提供具有能夠可調(diào)地定位、以便滿足不同體型的騎車者的需要的金屬連接件和固定件的復(fù)合材料車架的辦法來(lái)解決這一問(wèn)題。然而，尚未證實(shí)這一解決方案是完全令人滿意的。這些金屬零件的加入增加了組裝好的自行車的重量，因而有損于復(fù)合材料車架的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明涉及一種具有一個(gè)復(fù)合材料車架的自行車，這種復(fù)合材料車架能夠容易地定出尺寸，以便特殊體型和尺寸的騎車者使用。本發(fā)明的自行車包括一個(gè)由若干個(gè)不同構(gòu)件或模件組成的復(fù)合材料車架，這些不同構(gòu)件或模件裝配在一起構(gòu)成整個(gè)車架。該自行車包括若干個(gè)部件，其中包括復(fù)合材料主體構(gòu)件和車頭構(gòu)件，這些部件依一定的尺寸制造，以便構(gòu)成適于特殊體型的騎車者的常規(guī)形狀的車架。
本發(fā)明的自行車包括三個(gè)復(fù)合材料構(gòu)件，即兩個(gè)相互之間對(duì)稱的主體構(gòu)件和一個(gè)能夠連接到主體構(gòu)件上的車頭構(gòu)件。在本發(fā)明的一個(gè)方案中，每一個(gè)主體構(gòu)件都被制成擁有一個(gè)氨基甲酸乙酯芯部和一個(gè)由硬質(zhì)材料比如固結(jié)的玻璃纖維或者硬化的石墨纖維織物制成的外層。每一個(gè)主體構(gòu)件都被制成具有自行車的鏈支撐之一。當(dāng)把主體構(gòu)件裝配在一起時(shí)，靠在一起的外層構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)在車架的中垂面內(nèi)縱向延伸的同心的豎直的加強(qiáng)筋。自行車的后輪安裝到一對(duì)鉤架(dropout)上，每一個(gè)鉤架可拆卸地固定在位于一個(gè)鏈支撐上的凹座內(nèi)。車頭構(gòu)件安裝在主體構(gòu)件的頂部。安裝在車頭構(gòu)件上的是車頭管(head tube)，自行車的前叉和車把總成安裝在車頭管內(nèi)。在車頭構(gòu)件的頂部鄰近車頭管的位置上安裝有減震車座支撐件。車座支撐件自車頭構(gòu)件向后延伸，并形成一根梁，在后輪的上方處自行車的車座安裝在這根梁上。
在把該自行車的主體構(gòu)件裝配在一起之后，可把一個(gè)所希望尺寸的車頭構(gòu)件連接到主體構(gòu)件上，從而提供具有選定高度的基本的自行車車架?？梢园烟囟ǔ叽绲你^架安裝到主體構(gòu)件的鏈支撐上，以適應(yīng)特定尺寸的車輪的配置。該自行車還設(shè)置有一個(gè)聯(lián)合的前自行車變速換檔器/后剎車總成，該總成應(yīng)當(dāng)為可能安裝在自行車上的不同尺寸的曲柄總成和不同尺寸的車輪所配置。車座支撐件允許車座的位置向前或向后進(jìn)行選擇。這些組件的可調(diào)性使得能夠用同類型的復(fù)合材料構(gòu)件或模件為騎車者組裝所期望的特殊形狀的自行車。因此，本發(fā)明的自行車不再需要保持大量的復(fù)合材料車架，也無(wú)需在這些車架上配置大量的金屬固定件和連接件。
本發(fā)明的自行車的另外一個(gè)特點(diǎn)是，因?yàn)樗葲](méi)有上部管件也沒(méi)有車座支撐管，因此，在空氣動(dòng)力學(xué)方面它要比其它的自行車更有效。同時(shí)，還因?yàn)樗怯杀容^實(shí)的復(fù)合材料制造的，所以，它在結(jié)構(gòu)方面即使不比其它自行車結(jié)實(shí)，至少也會(huì)與其它自行車一樣結(jié)實(shí)。當(dāng)把主體構(gòu)件裝配在一起時(shí)，構(gòu)件的內(nèi)側(cè)外層構(gòu)成了一個(gè)或多個(gè)沿著車架的縱向延伸的加強(qiáng)筋，這樣提高了這種自行車的機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明將在權(quán)利要求書(shū)中詳細(xì)予以闡明。通過(guò)參考下面結(jié)合附圖所進(jìn)行的詳細(xì)描述，可以更好的理解本發(fā)明的上述的和其它的特點(diǎn)，附圖中

圖1是具有本發(fā)明的車架的一輛自行車的側(cè)視圖;
圖2是本發(fā)明的車架的分解了的透視圖;
圖3是相當(dāng)于圖2中的車架，只是把零件組裝之后的透視圖;
圖4是沿著圖1中所指示的剖面4所取的局部剖視圖，圖中示出了安裝柱螺栓是怎樣固定到本發(fā)明的自行車的中心構(gòu)件上的;
圖5是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明作出的改型車架的側(cè)視圖;
圖6是沿著圖5的6-6線的局部垂直剖面圖;
圖7是與本發(fā)明的車架配用的前自行車變速換檔器和剎車總成的透視圖，其中，有些零件被剖開(kāi)，有些零件以虛像表示。
圖8是圖7的前自行車變速換檔器和后剎車總成座的側(cè)視圖;
圖9是圖7的前自行車變速換檔器和后剎車總成座的底視圖;
圖10是圖7的前自行車變速換檔器和后剎車總成座的頂視圖;
圖11是沿圖1右指示的剖面11的剖視圖;
圖12是沿圖1中指示的剖面12的剖視圖;
圖13是沿圖1中指示的剖面13的剖視圖;
圖14(在圖4的那張紙上)是沿圖1中指示的剖面14的垂直剖視圖，圖中示出了本發(fā)明的車架的車頭構(gòu)件和主體構(gòu)件之間的連接;
圖15是具有根據(jù)本發(fā)明的車架的自行車的組件的大致的輪廓側(cè)面圖，圖中示出了因使用不同標(biāo)準(zhǔn)尺寸的模件所導(dǎo)致的幾何結(jié)構(gòu)的改變。
圖1圖示了一個(gè)具有根據(jù)本發(fā)明的車架12的自行車10。自行車車架12由復(fù)合材料制成，前輪14和后輪16安裝在車架12上。另一方面，也可以用注射成型材料來(lái)制造車架12。前輪14通過(guò)前叉總成18安裝到車架上，前叉總成18由車架可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承，前叉總成18和前輪14的方向由車把總成20的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制。后輪16安裝到一對(duì)鏈支承22上，這一對(duì)鏈支承是車架12的一部分。后輪16由包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在車架12的底部的曲柄總成21、一個(gè)可隨后輪16一起轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪23以及一個(gè)將曲柄總成連接至飛輪的鏈條25的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。
一個(gè)減震車座支撐件26安裝到車架12的頂部鄰近車把總成20并在車把總成20后部的位置上。車座支撐件26從車架12的頂部起向后延伸并稍稍向上翹起。自行車車座28在后輪16的上方處固定到車座支撐件26上。一個(gè)聯(lián)合的前自行車變速換檔器和后剎車總成30在曲柄總成21的上方安裝到車架12上。一個(gè)后自行車變速換檔器32安裝到后輪16上。兩個(gè)換檔器的位置是由一組鄰近前叉總成18而安裝在車架12上的撥桿33確定的。
如圖2和圖3所示，本發(fā)明的自行車車架實(shí)際上是由三個(gè)種類不同的構(gòu)件-即車頭構(gòu)件34，左主體構(gòu)件36和右主體構(gòu)件38組成的。每一個(gè)車架構(gòu)件34～38都是由氨基甲酸乙酯發(fā)泡芯部和玻璃纖維、碳纖維、凱夫拉(聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維)或者其它剛性的耐腐蝕的非金屬材料的外層組成的。主體構(gòu)件36和38均制成具有一個(gè)通常斜著延伸的中間部分39。每一個(gè)主體構(gòu)件36和38被制成還具有一個(gè)下腿，該下腿從相聯(lián)接的中間部分起水平延伸且從另一個(gè)主體構(gòu)件的下腿向后、向外分離。這兩個(gè)下腿起自行車的鏈支撐22的作用，該鍵支撐支承后輪。車頭構(gòu)件34設(shè)置在主體構(gòu)件36和38的頂部，且通常具有一個(gè)矩形的形狀。正如下文將要描述的那樣，本發(fā)明的車架是通過(guò)先將主體構(gòu)件36和38裝配在一起，之后把車頭構(gòu)件34固定到主體構(gòu)件的頂部組裝而成的。
車頭構(gòu)件34設(shè)有一個(gè)車頭管42，前叉總成的上端-即空心軸被樞軸支承在該車頭管內(nèi)。車頭管42被加工或所需要的尺寸，以使其伸出車頭構(gòu)件34的上、下兩端。在本發(fā)明的一些較佳實(shí)施例中，車頭管42是在車頭構(gòu)件的發(fā)泡芯部成形時(shí)被模塑在適當(dāng)位置的。在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，是在發(fā)泡芯部成形之后，鉆出一個(gè)孔，并把車頭管42粘結(jié)固定就位。不管哪種方案，當(dāng)把外層包覆到芯部上時(shí)，外層都應(yīng)將伸出芯部的管子的部分圍繞和包覆。在PCT的申請(qǐng)申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US92/00781并于92年8月20日作為WIPO的文獻(xiàn)公布的WO92/13749號(hào)文獻(xiàn)中，描述了一種能夠用來(lái)控制前叉總成和前輪的方向的車把總成，特別是一種用于車把總成的減震夾緊裝置，這篇文獻(xiàn)本文引作參考。撥桿33通過(guò)一對(duì)套筒48固定到車頭構(gòu)件34的鄰近車頭管42但稍稍偏后的位置上。套筒48固定在一個(gè)縱向延伸穿過(guò)車頭構(gòu)件的外層和芯部的孔50內(nèi)。套筒48的相鄰端具有互補(bǔ)的螺紋或者其它固定裝置，以便能把它們固定在一起。由延伸穿過(guò)撥桿組件且與套筒48相配合的螺紋緊固件52把撥桿33固定到車頭構(gòu)件上。在車頭構(gòu)件的外層上鄰近孔50的位置處制有一個(gè)凹座56，套筒的法蘭盤狀外端以及一部分撥桿組件安置在這個(gè)凹座內(nèi)。
參見(jiàn)圖1，車座支撐件26呈從車架12的車頭構(gòu)件34的上部向后延伸的升高的梁的形狀。能夠用于本發(fā)明的自行車10的一種這樣的車座支撐件26披露于美國(guó)專利US-4，934，724中，這項(xiàng)專利為此發(fā)明的受讓人所擁有，本文引作參考。車座支撐件26用一個(gè)靠前面的安裝柱螺栓60和一個(gè)位于車頭構(gòu)件的后部的安裝架62安裝到車頭構(gòu)件34上。如圖4所示，安裝柱螺栓60被位于車頭構(gòu)件34的外層的下方的螺母64和襯板66固定就位。襯板66呈三個(gè)側(cè)板結(jié)構(gòu)，而且是用厚約25個(gè)密耳(千分之一英寸)的剛性金屬板制成的。襯板66的相對(duì)兩豎板被置于車頭構(gòu)件34的芯部44和外層45之間。螺母64安裝在襯板66的上腹板的下方。螺母64的頂端制有一個(gè)方形的法蘭盤65，法蘭盤按一定大小制造，以防止螺母作360°的轉(zhuǎn)動(dòng)。安裝柱螺栓60具有一個(gè)適合穿過(guò)位于襯板66的中間的一個(gè)孔70并擰進(jìn)螺母64的螺紋體69。一個(gè)肋片(fin)72自柱螺栓60的螺紋體69向上延伸。肋片72上制有一個(gè)通孔，該通孔接納一個(gè)固定銷(未示出)，用來(lái)將車座支撐梁的前部固定到車頭構(gòu)件的頂部。
如圖2和圖3所示，安裝架62是一個(gè)有三個(gè)側(cè)板的支架，其中間部分固定到車座支撐梁上。安裝架62的相對(duì)兩側(cè)板沿車頭構(gòu)件34的相對(duì)兩側(cè)面延伸。安裝架62的每一側(cè)板上制有一個(gè)弧形的長(zhǎng)槽74。用一個(gè)延伸穿過(guò)安裝架槽74和車頭構(gòu)件34的緊固件76將安裝架62固定就位，該位置確定了車座支撐梁的上、下角度和方向。特別是，緊固件76貫穿在車頭構(gòu)件34的芯和外層上制出的一個(gè)孔78。緊固件76安裝在一對(duì)置于孔78內(nèi)的套筒80之內(nèi)。在車頭構(gòu)件34的外層上鄰近孔78的位置處制有一個(gè)凹座82，與套筒80的外端為一整體的法蘭盤以及墊圈被安裝在該凹座82內(nèi)。
如圖2所示，主體構(gòu)件36和38除了作為自行車的部分結(jié)構(gòu)架之外，還為從車頭構(gòu)件延伸到自行車變速換檔器和后剎車總成的纜線確定了導(dǎo)線管。每一個(gè)主體構(gòu)件上都制有一個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)孔81(圖中顯示了一個(gè)主體構(gòu)件的)，該細(xì)長(zhǎng)孔81從主體構(gòu)件的頂部的下方延伸到主體構(gòu)件的底部的鄰近鏈支撐22被連接到上述中間部分上的那個(gè)位置?？?1起導(dǎo)線管的作用，其內(nèi)容納著把撥桿與自行車變速換檔器連起來(lái)的纜線。右主體構(gòu)件38還設(shè)置了另一個(gè)孔83，孔83從該主體構(gòu)件的頂部的下方延伸到前自行車變速換檔器和后剎車總成上方的一點(diǎn)。孔83起容納通向后剎車的纜線的導(dǎo)線管的作用。在本發(fā)明的一些方案中，孔81和83中的一個(gè)、兩個(gè)或者全部都可以從車頭構(gòu)件34延伸并進(jìn)入主體構(gòu)件36和38?？梢园延蓜傂圆牧现瞥傻奶淄?4裝進(jìn)每一個(gè)細(xì)長(zhǎng)孔81和83，起容納纜線的真正的導(dǎo)線管的作用(圖中示出了一個(gè)套筒)。
自行車的曲柄總成被連接到安裝在主體構(gòu)件36和38的中間部分39的底部的一個(gè)底托架總成86上。底托架總成86包括一個(gè)安裝在一個(gè)孔90內(nèi)的套筒88，所說(shuō)的孔90貫穿主體構(gòu)件36和38的芯和外層。套筒88被一對(duì)鎖定環(huán)92固定就位，這一對(duì)鎖定環(huán)92圍繞在套筒88的兩個(gè)露出端上。主體構(gòu)件36和38的外層制成具有一個(gè)圍繞孔90的端部的凹座96，所說(shuō)鎖定環(huán)92即安置在此凹座內(nèi)。曲柄總成的各個(gè)曲柄由通過(guò)底托總成86的一根常規(guī)的軸和軸承總成(未示出)連起來(lái)。
后輪和后自行車變速換檔器用一對(duì)安裝在鏈支撐22的端部的鉤架(drop out)104安裝到自行車車架上。每一個(gè)鉤架104包括一個(gè)基本構(gòu)件106，基本構(gòu)件106安裝在位于相關(guān)的鏈支撐22的內(nèi)側(cè)的外層上的一個(gè)凹座108內(nèi)。鉤架104按規(guī)定的尺寸制造，以便緊緊地安裝進(jìn)凹座108內(nèi)，因此，鏈支撐上的凹座的水平表面提供了把鉤架垂直方向固定就位所需要的支撐。貫穿鉤架104的基本構(gòu)件106和鏈支撐22的螺紋緊固件110把鉤架104固定在凹座108內(nèi)。一個(gè)桿部分112從每一個(gè)鉤架的基本構(gòu)件106向后延伸。每個(gè)鉤架還制有一個(gè)鉤體114，該鉤體在桿部分112的端部，后輪的輪軸總成就安裝在該鉤體上。右側(cè)的鉤架上可以制出另外一些開(kāi)口，乃至一個(gè)纜線導(dǎo)向件(零件未示出)，以幫助安裝后自行車變速換檔器和有助于相關(guān)的撥桿纜線的定位。
在圖5和圖6所示的改進(jìn)形式中，每一個(gè)改進(jìn)的鏈支撐22′上都制有一個(gè)一般水平延伸的細(xì)長(zhǎng)的通槽160，這個(gè)通槽160從緊鄰曲柄孔90的一個(gè)位置開(kāi)始一直延伸到鏈支撐22′的尾緣162。該槽160把鏈支撐22′分為大致等高的上、下兩部分。最好是把槽內(nèi)填上彈性材料，比如有彈性的氨基甲酸乙酯。如圖6所清楚地看到的那樣，每個(gè)鉤架104′也是改進(jìn)的，它的主體部分或稱基本部分從顯著低于槽160的一個(gè)位置延伸到顯著高于槽160的一個(gè)位置。在每個(gè)鏈支撐22′的外側(cè)，一個(gè)導(dǎo)板164從槽160下方的一個(gè)位置延伸到槽160上方相當(dāng)大距離的一個(gè)位置。導(dǎo)板164和相應(yīng)的鉤架104′例如用一對(duì)銷釘固定件166固定到鏈支撐22′的下部分叉上。鏈支撐22′的上部分叉并不連接到鉤架104′或者導(dǎo)板160上。因此，鏈支撐22′的上部分叉被側(cè)向支撐著-以便它與鏈支撐的下部分叉保持對(duì)齊，但上部分叉被有彈性地支承著，以便沖擊運(yùn)動(dòng)由鏈支撐的上部分叉吸收而減輕鏈支撐的下部分叉所受的沖擊。這樣當(dāng)騎車者的重量猛然施加到腳蹬上時(shí)，特別是當(dāng)自行車在不平的路面上騎行時(shí)，可在自行車曲柄區(qū)域?yàn)槠椒€(wěn)的騎行提供一些額外的彈性。
如圖7-10所顯示的，前自行車變速換檔器與后剎車總成30具有一個(gè)金屬的安裝座116，該金屬安裝座固定在主體構(gòu)件36和38之間。安裝座116是由單塊材料制成，且具有一個(gè)倚靠在并跨越主體構(gòu)件36和38之間的界面上的平的基礎(chǔ)部分118。一個(gè)從基礎(chǔ)部分118向下延伸的鎖定凸臺(tái)120把安裝座116固定就位并使其穩(wěn)定。鎖定凸臺(tái)120稍稍偏離基礎(chǔ)部分118的縱向中軸線，并座定在制作在右主體構(gòu)件38上的一個(gè)凹槽122內(nèi)。一個(gè)上凸片124從基礎(chǔ)部分118向上延伸。一個(gè)對(duì)準(zhǔn)自行車10的中心線的臂126從上凸片124向后延伸，且具有一個(gè)比凸片稍大的橫截面寬度。一個(gè)側(cè)拉式剎車128安裝在臂126上，以便起自行車的后剎車的作用。剎車128用貫穿所說(shuō)的臂126以及剎車128的各個(gè)臂的一個(gè)緊固件130安裝在臂126上。由于座116和臂126的定位，所以，剎車126處在一個(gè)水平面內(nèi)。
前自行車變速換檔器134用一個(gè)位置可調(diào)的支架136安裝在安裝座116上。支架136具有一個(gè)貼靠在安裝座116的上凸片124上的第一面板138，板138用第一和第二緊固件分別為140和142固定到安裝座116上。第一緊固件140貫穿制作在上凸片124的上部的一個(gè)圓孔144，第二緊固件142貫穿位于孔144下方的一個(gè)槽形的、弧形的長(zhǎng)孔146。支架136還包括一個(gè)離開(kāi)第一面板138垂直延伸的且稍稍高于第一面板的第二面板146。前自行車變速換檔器134安裝在支架136的第二面板146上。前自行車變速換檔器134包括一個(gè)事實(shí)上附著在第二面板146上的基礎(chǔ)構(gòu)件148以及一個(gè)樞轉(zhuǎn)地安裝在該基礎(chǔ)構(gòu)件上的車鏈導(dǎo)向件/轉(zhuǎn)換臂總成145。自行車變速換檔器基礎(chǔ)構(gòu)件148的一個(gè)凸臺(tái)143用一個(gè)貫穿于制成在面板146上的一個(gè)細(xì)長(zhǎng)槽149的緊固件(未示出)連接到豎直面板146上。
參見(jiàn)圖2，在車頭構(gòu)件34以及主體構(gòu)件36和38被制造好了之后，就可以從主體構(gòu)件的裝配開(kāi)始進(jìn)行自行車的裝配。右和左主體構(gòu)件36和38相互之間應(yīng)是絕對(duì)對(duì)稱的。如圖11和12所清楚地看到的那樣，兩個(gè)主體構(gòu)件最好都是具有密封在一個(gè)薄的外層45之內(nèi)的發(fā)泡芯部44的一般為C形的橫截面。在主體構(gòu)件的前緣部分和后緣部分的面對(duì)的表面46是平面的，以便沿著自行車車架的中垂面真正地接觸吻合，留下一個(gè)相當(dāng)大的中間空隙或空腔47。用環(huán)氧樹(shù)脂或者其它合適的粘合劑將上述表面部分46粘合起來(lái)，從而將兩主體構(gòu)件固定在一起。這樣連接表面部分沿著車架傾斜的中間部分的前、后緣形成了加強(qiáng)筋。
中間空腔47的大小是沿著車架的主體部分的長(zhǎng)度變化的。例如，如圖12所看到的，每一個(gè)主體構(gòu)件36和38的壁從主體構(gòu)件的上段到主體構(gòu)件的中間，其厚度是逐漸減小的，因此，在中間部位，壁明顯變薄，空腔47形成了較大塊的密封區(qū)。從主體構(gòu)件的中間段向下，直到安裝曲柄的那個(gè)區(qū)域，壁厚最好增加。如圖13所示，在這個(gè)區(qū)域，主體構(gòu)件呈背靠背的兩個(gè)“D”形橫截面，從它們的前緣一直到它們的后緣，整個(gè)面對(duì)著的表面46都是共面的和接觸接合。盡管具有挖空了的中段和上段的車架是比較理想的，但是，為了提高強(qiáng)度，整個(gè)車架都可以由在自行車的中垂面上接合的“D”形橫截面的主體構(gòu)件組成，如圖11和12的點(diǎn)劃線所示，但這樣做的代價(jià)是重量增加。
參見(jiàn)圖14，每一個(gè)主體構(gòu)件36和38的頂部制有一個(gè)面朝上的臺(tái)肩49。每一個(gè)主體構(gòu)件的上邊緣都具有一個(gè)由相當(dāng)于外層45的兩倍厚度構(gòu)成的周邊凸緣53，并形成一個(gè)向上敞口的插座。車架的車頭構(gòu)件34上制有一個(gè)向下伸出的插舌54，插舌54緊緊地插進(jìn)由周邊凸緣53構(gòu)成的插座，插舌的長(zhǎng)度足以抵靠在面朝上的臺(tái)肩49上。將環(huán)氧樹(shù)脂或者其它合適的粘結(jié)劑涂敷到車頭構(gòu)件34與主體構(gòu)件36和38的相鄰的外層處，將這些構(gòu)件固定在一起，形成一個(gè)復(fù)合材料自行車架。
一旦復(fù)合材料車架裝配完成之后，就在該車架上鉆出各種通孔，所需要的套筒就可以安置在這些孔內(nèi)。在把這些套筒安裝到車架12上之后，就可把剩余的零部件裝到車架上，從而完成自行車10的裝配。
自行車車架的尺寸和幾何形狀可通過(guò)使用尺寸不同但具有相同的插接件(即插舌和插座)的主體構(gòu)件或車頭構(gòu)件進(jìn)行改變。圖15圖示了使用相同的主體構(gòu)件(左構(gòu)件38是可見(jiàn)的)和不同的車頭構(gòu)件34和34′所產(chǎn)生的幾何形狀方面的象征性的變化。車頭構(gòu)件34和34′的插舌是相同的，因此，它們將同標(biāo)準(zhǔn)化的主體構(gòu)件牢固地配合。在一個(gè)代表性的實(shí)施例中，通過(guò)選擇一個(gè)合適尺寸的車頭構(gòu)件件，可使從后輪的中心到車頭構(gòu)件的頂部的高度H、H′在約41～52厘米之間變化。另外，模件可使車頭管42具有不同的角度，以便輪距W、W′產(chǎn)生變化，比如，約從95厘米到99厘米。再者，可以將不同尺寸的鉤架104固定到鏈支撐22上，以適應(yīng)不同尺寸的車輪。通過(guò)調(diào)換不同的模件另件組，幾何結(jié)構(gòu)方面的所有這些改變都是可能的，從而根據(jù)騎車者的身高確定自行車架的尺寸。
參見(jiàn)圖7，前自行車變速換檔器和后剎車總成30的這種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了把不同尺寸的另件安裝到自行車車架上的能力。支架136能夠固定到安裝座116上，因此，前自行車變速換檔器134具有一個(gè)相對(duì)于垂直方向的選定的角度取向。前自行車變速換檔器134能夠有選擇地固定到架136上，因此，該換檔器離曲柄總成有一個(gè)選定的垂直距離。這種可調(diào)性使得能夠僅把一個(gè)單一的前自行車變速換檔器和后閘總成30安裝到車架12上就可以調(diào)定不同尺寸的驅(qū)動(dòng)鏈系中的車鏈的位置。因此，由于前自行車變速換檔器和后閘總成30的可調(diào)性以及把不同尺寸的鉤架104安裝到鏈支撐22上的能力，所以，能夠建造本發(fā)明的，可應(yīng)用不同尺寸的自行車車輪的車架12。例如，可制造一個(gè)單一的自行車車架12就可應(yīng)用直徑為26吋、27吋或670毫米的車輪。
本發(fā)明的自行車10的另外的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)主體構(gòu)件36和38裝配在一起時(shí)，所形成的一條或多條中間加強(qiáng)筋顯著提高了自行車的結(jié)構(gòu)剛度，而它的整體重量沒(méi)有明顯增加。因此，本發(fā)明的自行車車架12的全部重量尚不到4磅，但結(jié)構(gòu)上卻同重得多的管狀車架一樣結(jié)實(shí)。此外，由于本自行車沒(méi)有常規(guī)自行車所具有的上部管件和車座支撐管，因此，相信比以前設(shè)計(jì)的自行車的風(fēng)阻要小。主體構(gòu)件36和38的中段39的比較長(zhǎng)的外形提供了能夠容易地放置廣告，同時(shí)又不破壞自行車的整體空氣動(dòng)氣學(xué)性能的表面。
應(yīng)當(dāng)明白，上面所描述的只是為了舉例說(shuō)明。還將很容易認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的自行車10可以由除上面例子所描述的那些零件和材料之外的其它可替換的零件和可替換的材料構(gòu)成。例如，在本發(fā)明的一些較佳方案中，代替具有兩個(gè)主體構(gòu)件的是，用一個(gè)單一的主體構(gòu)件，兩個(gè)鏈支撐都與其是一個(gè)整體且在其上安裝車頭構(gòu)件的方案也是可行的。在本發(fā)明的再一些方案中，把主體構(gòu)件插進(jìn)車頭構(gòu)件來(lái)組裝自行車也是可行的。另外，應(yīng)當(dāng)明白，還可以將其它零件和附件添加到自行車上或者從自行車上取掉。例如，添裝一個(gè)裝水瓶的盒或者添裝一個(gè)固定汽筒的托架都是可行的。另一方面，也可以說(shuō)是本發(fā)明的另外的方案，那就是可以取消用以安裝自行車變速換檔器纜線和剎車?yán)|線的那些孔，代之的是，把那些零件安裝到位于車架12外部的纜線護(hù)套上。同樣應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，還可以使用別的車座支撐件，以便在自行車車座28和車架12之間提供結(jié)構(gòu)聯(lián)系。因此，權(quán)利要求書(shū)的目的是覆蓋落在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和范圍內(nèi)的所有的這些改型和變化。
雖然已經(jīng)舉例說(shuō)明并描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在本文的基礎(chǔ)上可以做出種種改變，這些都不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例所要求的排他權(quán)利或特權(quán)限定于權(quán)利要求書(shū)中。
權(quán)利要求
1.一種自行車，包括一個(gè)車架，該車架包括一個(gè)車頭構(gòu)件和至少一個(gè)主體構(gòu)件，該主體構(gòu)件固定到車頭構(gòu)件上，該主體構(gòu)件具有一個(gè)連接到車頭構(gòu)件上的中間區(qū)段和兩個(gè)從所說(shuō)的中間區(qū)段向后延伸的、間隔開(kāi)的鏈支撐；一個(gè)車座總成，該車座總成包括一個(gè)安裝到所述車頭構(gòu)件上的、從該車頭構(gòu)件向后延伸的車座支撐梁和一個(gè)安裝到該支撐梁遠(yuǎn)離車頭構(gòu)件的一端上的車座；一個(gè)前輪總成，該前輪總成包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到所述車頭構(gòu)件上的前叉總成、一個(gè)在所述的車頭構(gòu)件下方安裝到前叉總成上的前輪以及一個(gè)在車頭構(gòu)件的上方安裝到前叉總成上的車把總成；一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到所述鏈支撐上的后輪；以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成包括一個(gè)固定到所述后輪上的飛輪、一個(gè)安裝在所述的至少有一個(gè)主體構(gòu)件的車架的中間區(qū)段上的曲柄總成、以及一條連接曲柄總成和飛輪的驅(qū)動(dòng)鏈條。
2.如權(quán)利要求1所述的自行車，其特征是，所述車架是由復(fù)合材料制成的。
3.如權(quán)利要求1所述的自行車，其特征是，所述車架是由注射成型材料制成的。
4.如權(quán)利要求1所述的自行車，其特征是，所述車架的主體構(gòu)件具有一個(gè)構(gòu)成一個(gè)向上敞口的插座的頂部，而車架的車頭構(gòu)件則具有一個(gè)插進(jìn)該插座的部分。
5.如權(quán)利要求1所述的自行車，其特征是，所述車架包括兩個(gè)成對(duì)稱形狀的主體構(gòu)件，每個(gè)主體構(gòu)件具有一個(gè)中間區(qū)段和一個(gè)鏈支撐，它是形成兩個(gè)分離的鏈支撐中的一個(gè)。
6.如權(quán)利要求5所述的自行車，其特征是，每個(gè)鏈支撐都是細(xì)長(zhǎng)的，且具有一條把該鏈支撐分為上、下兩部分的、一般水平延伸的縱向槽，還包括容納在每個(gè)縱向槽內(nèi)的彈性材料條。
7.如權(quán)利要求5所述的自行車，其特征是，所述主體構(gòu)件具有構(gòu)成一個(gè)向上敞口的插座的頂部，而所述車頭構(gòu)件插進(jìn)該插座。
8.如權(quán)利要求5所述的自行車，其特征是，所述車架的車頭構(gòu)件和主體構(gòu)件都是由一個(gè)發(fā)泡芯部和用剛性的非金屬材料制成的外層組成，把所述的主體構(gòu)件裝配在一起，以使主體構(gòu)件的外層相互連接在一起并構(gòu)成至少一條穿過(guò)所述車架的至少一部分的、縱向延伸的加強(qiáng)筋。
9.如權(quán)利要求5所述的自行車，其特征是，所述主體構(gòu)件和車頭構(gòu)件具有連接在一起的插接部分。
10.如權(quán)利要求9所述的自行車，其特征是，還包括一個(gè)縱向延伸穿過(guò)所述車頭構(gòu)件的車頭管，上述前叉總成安裝在該車頭管內(nèi)。
11.如權(quán)利要求9所述的自行車，其特征是，還包括一個(gè)底托架總成，該底托架總成包括一個(gè)縱向延伸穿過(guò)主體構(gòu)件的套筒，曲柄總成可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在該底托架總成內(nèi)。
12.如權(quán)利要求5所述的自行車，其特征是，還包括兩個(gè)用以將后輪安裝到所說(shuō)鏈支撐上的鉤架，該兩個(gè)鉤架可拆卸地固定到制在鏈支撐上的凹座內(nèi)。
13.如權(quán)利要求5所述的自行車，其特征是，還包括一個(gè)安裝在所述主體構(gòu)件上的鄰近曲柄總成位置處的前自行車變速換檔器和后剎車總成，該總成包括一個(gè)具有一圍繞驅(qū)動(dòng)鏈布置的鏈條導(dǎo)向件的前自行車變速換檔器以及圍繞后輪布置的一個(gè)剎車。
14.如權(quán)利要求13所述的自行車，其特征是，前自行車變速換檔器和后剎車總成包括一個(gè)固定到主體構(gòu)件上的安裝座，前換檔器連接到該安裝座上并可相對(duì)該安裝座樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
15.如權(quán)利要求5所述的自行車，其特征是，還包括至少一個(gè)安裝在車架上的，用以改變驅(qū)動(dòng)鏈的位置的變速換檔器，一個(gè)安裝在車頭構(gòu)件上的撥桿以及一根從該撥桿延伸到變速換檔器的，用以根據(jù)撥桿的移動(dòng)控制變速換檔器的位置的撥桿纜線，主體構(gòu)件中的一個(gè)上制有一個(gè)孔，變速換檔器纜線部分地置于該孔內(nèi)。
16.如權(quán)利要求5所述的自行車，其特征是，還包括至少一個(gè)用以將上述的車座支撐梁固定到車架的車頭構(gòu)件上的安裝架總成，該用于車座支撐梁的安裝架總成至少部分地布置在車頭構(gòu)件的外層之下。
17.一種由復(fù)合材料制成的自行車車架，包括一個(gè)車頭構(gòu)件和兩個(gè)主體構(gòu)件，主體構(gòu)件固定到車頭構(gòu)件上，兩個(gè)主體構(gòu)件各具有一個(gè)連結(jié)到車頭構(gòu)件上的中間部分，以及兩個(gè)從該中間部分向后延伸的隔開(kāi)的鏈支撐中的一個(gè)，其特征是，所述的車頭構(gòu)件和所述的主體構(gòu)件各包括一個(gè)芯部，該芯部至少被部分地包在一個(gè)剛性的、非金屬材料的外層內(nèi)，所述的主體構(gòu)件被裝配在一起，以使主體構(gòu)件的緊貼的外層構(gòu)成一條縱向延伸的、穿過(guò)至少一部分車架的加強(qiáng)筋。
18.如權(quán)利要求17所述的自行車車架，其特征是，所說(shuō)的主體構(gòu)件具有構(gòu)成一個(gè)第一連接件的頂部，而所說(shuō)的車頭構(gòu)件則具有構(gòu)成一個(gè)與所說(shuō)的第一連接件插接的第二連接件的底部。
19.如權(quán)利要求17所述的自行車車架，其特征是，還包括一個(gè)布置在車頭構(gòu)件內(nèi)的車頭管，該車頭管按規(guī)定尺寸制造，以便容納前叉總成。
20.如權(quán)利要求17所述的自行車車架，其特征是，還包括一個(gè)底托架總成，該底托架總成包括一個(gè)縱向貫通主體構(gòu)件的套筒，該套筒按規(guī)定尺寸制造，以便容納曲柄總成。
21.如權(quán)利要求17所述的自行車車架，其特征是，還包括兩個(gè)用以將后輪安裝到所述鏈支撐上的鉤架，該兩個(gè)鉤架可拆卸地固定到制在兩個(gè)鏈支撐上的凹座內(nèi)。
22.如權(quán)利要求17所述的自行車車架，其特征是，至少一個(gè)主體構(gòu)件的中間部分上制有一個(gè)孔，該孔按規(guī)定尺寸制造，以適應(yīng)放置或者撥桿纜線或者自行車變速換檔器纜線。
23.如權(quán)利要求17所述的自行車車架，其特征是，還包括至少一個(gè)用以將上述的車座支撐梁固定到車架的車頭構(gòu)件上的安裝架總成，該用于車座支撐梁的安裝架總成至少部分地布置在車頭構(gòu)件的外層之下。
24.一種用于自行車上的前變速換檔器/后剎車總成，包括一個(gè)適宜安裝到自行車上的安裝座，一個(gè)安裝在該安裝座上的、以一個(gè)橫向軸為中心可繞該安裝座轉(zhuǎn)動(dòng)的前變速換檔器以及一個(gè)安裝在該安裝座上的后剎車。
25.如權(quán)利要求24所述的前變速換檔器/后剎車總成，其特征是，所說(shuō)的安裝座包括一個(gè)與自行車的表面配合的基礎(chǔ)構(gòu)件，一個(gè)離開(kāi)該基礎(chǔ)構(gòu)件延伸的凸片，以及一個(gè)連接到該凸片上的臂，所述的前變速換檔器安裝在該凸片上，而所述的后剎車則安裝在該臂上。
26.一種生產(chǎn)由復(fù)合材料制作的自行車車架的方法，包括以下步驟制作多個(gè)車頭構(gòu)件和至少一個(gè)主體構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件都由一個(gè)芯部和一個(gè)剛性的非金屬的外層組成，所述的車頭構(gòu)件具有不同的尺寸，但每一個(gè)車頭構(gòu)件都適宜被連接到所述的主體構(gòu)件上;選擇車頭構(gòu)件中的一個(gè)，以選擇車架的尺寸;以及將選定的車頭構(gòu)件固定到所說(shuō)的至少一個(gè)主體構(gòu)件上。
27.如權(quán)利要求26所述的生產(chǎn)自行車車架的方法，進(jìn)一步包括以下步驟制作兩個(gè)完全對(duì)稱的主體構(gòu)件;把這兩個(gè)主體構(gòu)件裝配到一起，以使兩個(gè)主體構(gòu)件的外層相互貼緊并構(gòu)成一條縱向延伸的、穿過(guò)至少一部分車架的加強(qiáng)筋;以及將選定的車頭構(gòu)件固定到主體構(gòu)件上。
28.如權(quán)利要求27所述的生產(chǎn)自行車車架的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在主體構(gòu)件上制出一個(gè)插座;在每一種尺寸和形狀的車頭構(gòu)件上制出一個(gè)適合緊緊地安裝到該插座內(nèi)的插舌;以及將選定的車頭構(gòu)件的插舌固定于所說(shuō)插座內(nèi)。
29.一種自行車包括一個(gè)由復(fù)合材料制造的車架，該車架具有一對(duì)向后延伸的鏈支撐;一個(gè)車座總成，該總成包括一個(gè)固定到車架上的車座支撐梁，該車座支撐梁從車架向后延伸，以及一個(gè)固定到車座支撐梁的遠(yuǎn)離車架的一端上的車座;一個(gè)前輪總成，該前輪總成包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在車頭構(gòu)件上的前叉總成，一個(gè)在車頭構(gòu)件的下方安裝到前叉總成上的前輪以及一個(gè)在車頭構(gòu)件的上方安裝到前叉總成上的車把總成;一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到鏈支撐上的后輪;以及一個(gè)安裝在車架上的、與后輪相連以使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
30.如權(quán)利要求29所述的自行車，其特征是，每一個(gè)鏈支撐都是細(xì)長(zhǎng)的，且具有一個(gè)一般水平延伸的，把鏈支撐分為上、下兩部分的縱向槽，以及填裝在每個(gè)這樣的槽內(nèi)的彈性材料條。
全文摘要
一種具有復(fù)合材料車架的自行車。該車架包括一裝到兩主體構(gòu)件上的車頭構(gòu)件，二者由氨基甲酸乙酯芯部和硬化的玻璃纖維、碳纖維或類似的非金屬材料制成的外層組成，其上設(shè)有安放套筒或纜線的孔，適于安裝其它零件。主體構(gòu)件還設(shè)有一組構(gòu)成自行車鏈支撐的向后延伸件。鉤架固定于鏈支撐的凹座內(nèi)。自行車包括能有選擇地上下移動(dòng)和繞橫軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的前變速換擋器-后閘總成。選擇合適尺寸的車頭構(gòu)件制出車架再裝上特定零件，裝成適于特殊體型騎車者的自行車。
文檔編號(hào)B29C45/14GK1113471SQ93119030
公開(kāi)日1995年12月20日 申請(qǐng)日期1993年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月18日
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