[发明专利]一种碳纤维自行车架及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明属于自行车车架设计及碳纤维结构工艺技术领域，涉及一种新型的碳纤维自行车车架以及使用碳纤维材料制作这种车架的工艺。

背景技术

自行车产业具有100多年的历史，由于环保以及交通的问题，再度成为世界各国居民喜爱的交通、健身工具，世界自行车行业的重心正从传统的代步型交通工具向运动型、山地型、休闲型转变。在美、欧、日等发达国家，自行车是一种较普遍的运动、健身、休闲和娱乐性产品。每年全世界自行车需求量巨大，日本CYCLEPRESS的数据统计显示，全世界自行车需求规模保持在1.06亿台的水平，自行车年交易额约为50亿美元。据调查，由于产业特性和劳动力成本因素，近15年来全球自行车制造产业向以中国为主的有工业制造优势的国家和地区转移。到2013年，中国仍为世界自行车最大的自行车生产基地，整车生产厂、零配件生产厂分别达到500多家、700多家，世界前五大厂商主要基地均在中国。而随着世界各国人民收入水平的提高，全球自行车需求量会进一步扩大，随着自行车进一步的结构升级，将给行业的参与者带来更大的利润空间，中国自行车行业的发展前景也将更加广阔。

碳纤维材料是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

随着高端自行车市场的形成，将碳纤维材料应用于自行车车架等结构设计被越来越重视，考虑到车型的高端因素，车架结构的美观实用性成为了车架结构设计的重要关注点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼具美观、功能实用性以及制作成本低的碳纤维车架结构，并同时提出这种车架结构的制作工艺。

本发明的技术方案为：一种碳纤维自行车架，所述车架由碳纤维管材制成，其特征在于，所述碳纤维管材包括截面为椭圆形的主管和至少一条位于主管表面的副管，所述副管用作自行车刹车线的保护管。

进一步的，所述主管表面具有与副管对应的凹槽，主管与副管通过碳纤维材料绑定在一起组成所述碳纤维管材，所述碳纤维管材外表面截面为椭圆形。

上述碳纤维自行车架的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制作主管轴心：利用发泡材料制作中空薄壁的主管轴心，所述主管轴心具有至少一形成于表面的副管凹槽；

S2、绑定副管轴心：将至少一条副管轴心固定于所述副管凹槽内；

S3、于主管轴心外层缠绕碳纤维预浸布：将一离型层设置于主管表面，再将碳纤维材料缠绕于离型层表面；

S4、定位主管轴心：将一气袋置于主管轴心内，用以撑张定位主管轴心；

S5、初步成型：给气袋充气，同时对碳纤维材料和主管轴心进行加温加压，使碳纤维材料硬化成型；

S6、取出碳纤维中空组件：取出气袋和轴心，此时硬化成型后的碳纤维材料即成为所述自行车车架，该车架的管材包括截面为椭圆形的主管和至少一条位于主管表面的副管。

进一步的，上述预浸布具体用碳纤维和环氧树脂制作。

进一步的，上述初步成型具体包括以下步骤：

S31、根据车架结构裁剪预浸布，形成料片；

S32、将料片分层铺设在轴心上，形成预制体。

进一步的，上述步骤S32中，所述料片中，每片料片上的碳纤维的排列方向不同。

进一步的，上述步骤S32中，铺设时每层料片不在同一处。可以分散应力，提升预制体强度。

本发明的有益效果：利用上述的成型方法制成的自行车组件具有穿设于其中的副管，因此自行车的刹车线与变速器控制线等可以穿设于该副管并延伸至自行车中的任何位置，不需要另行设置于车架表面。不但增加了整车制造的便利性，更降低了使用的危险性。同时，由于在制作预浸布的时候，提前将碳纤维跟环氧树脂混合，再进行铺设预制体后进行固化成型，这样环氧树脂分布更为均匀，可有效提高树脂间的层间结合性。

附图说明

图1为本发明的优选实施例的流程图。

图2为本发明的优选实施例的车架管材的立体分解图。

图3为上述优选实施例的一立体组合图，说明成型后的自行车组件的结构。

具体实施方式

本发明的实施例是根据本发明的原理而设计，下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。