TWI890067B - 熱塑複合材料自行車車架製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明熱塑複合材料自行車車架製造方法主要包括殼件成型步驟、殼件對接步驟及模具熱壓成型步驟，於殼件成型步驟中，各殼件具有相互對應的直線段及彎折段，於殼件對接步驟中，殼件對接組合，以讓殼件的直線段對接緣交錯疊合，並讓殼件的彎折段對接緣相互抵接，藉此，車架的彎管處能有效排除應力集中問題，且利於後續補強，直線段對接緣交錯疊合，便於該兩殼件對接組合之定位。

Description

熱塑複合材料自行車車架製造方法

本發明涉及一種自行車車架構件的成型技術，尤指一種採用熱塑複合材料以熱壓接合方式成型的自行車熱塑複合材車架構件成型方法。

現有熱塑複合材料自行車車架的成型方法，通過熱壓成型方式，將複數殼件結合成為車架構件，藉以提高熱塑複合材料自行車車架的量產性。

然而，現有熱塑複合材料自行車車架的成型方法在車架的彎折處，為解決應力集中的問題，採用將車架分成多個車架單元製作，再加以結合成車架構件的方式完成車架的製造，步驟較為繁瑣，且不能直接製作較完整的車架構件。因此，現有熱塑複合材料自行車車架的成型方法有其缺點，確有需加以改進之處。

為解決現有熱塑複合材料自行車車架的成型方法的缺點，本發明提供一種自行車熱塑複合材車架構件成型方法，透過殼件搭接方式與熱壓成型，有效改進上述問題，進一步說明如下。

本發明的熱塑複合材料自行車車架製造方法，包括：殼件成型步驟：將熱塑複合板材以模具熱壓形成兩個以上能相對合的殼件，各該殼件包括有一由所述殼件包圍形成的殼槽、相互連接的至少一直線段以及至少一彎折段，所述殼件的直線段相對應，且所述殼件的彎折段相對應， 所述直線段具有直線段對接緣，且所述彎折段具有彎折段對接緣；殼件對接步驟：將所述殼件對接組合，讓相互對接組合的殼件的直線段對接緣交錯疊合，並讓相互對接組合的殼件的彎折段對接緣相互抵接而非交錯疊合；以及模具熱壓成型步驟：以模具熱壓成型方式，將所述殼件交錯疊合的直線段對接緣以及相互抵接的彎折段對接緣，以熱壓熔接方式形成連結成一體的熔接區，讓所述殼件接合形成一車架構件；其中，所述直線段位於對應該車架構件的主要呈直線狀之車架管；所述彎折段位於對應該車架構件的所述車架管相連接處。

上述熱塑複合材料自行車車架製造方法，所述殼件成型步驟中，所述熱塑複合板材為熱塑形碳纖維板材或熱塑形玻璃纖維板材。

進一步，上述熱塑複合材料自行車車架製造方法，包括一補強步驟：於對接組合的殼件的所述彎折段對接緣的內側與外側的至少一者上貼附補強材料，並於模具熱壓成型步驟使所述補強材料固化。

進一步，上述熱塑複合材料自行車車架製造方法，所述殼件成型步驟中，各該殼件於相鄰的所述直線段對接緣與所述彎折段對接緣之間形成一過渡段；所述殼件對接步驟中，該兩殼件的過渡段局部相互抵接，且局部呈錯位狀態。

再進一步，上述熱塑複合材料自行車車架製造方法，包括一補強步驟：於對接的兩殼件的所述彎折段對接緣的內側與外側的至少一者上貼附補強材料，且所述補強材料覆蓋所述過渡段，並於模具熱壓成型步驟使所述補強材料固化。

再進一步，上述熱塑複合材料自行車車架製造方法，所述殼件成型步驟中，所述過渡段的長度介於10至100公釐之間，包含端點值。

較佳的是，上述熱塑複合材料自行車車架製造方法，在所述模具熱壓成型步驟前，於以該兩殼件包圍形成的內部設置一能對各該殼件形成支撐的內支撐件，在所述模具熱壓成型步驟後，將位於該車架構件內部的所述內支撐件拆除，搭配裁邊修整手段，製成該車架構件的成品。

藉由上述的技術特徵，本發明的技術功效如下：

1.由於熱塑複合材料自行車車架的彎折處，在成型過程中容易應力集中，透過該兩殼件的彎折段對接緣相互抵接的方式，可以在車架彎折處有效排除應力，以較高良率控制車架構件的外型，並利於製作較完整的車架構件，減少多個車架單元結合的製程。

2.由於熱塑複合材料自行車車架的彎折處，為結構上需要特別加以補強的部位，所述殼件的彎折段以彎折段對接緣相互抵接，能有效避免夾紗與摺紗的情況發生，利於後續補強。

3.透過所述殼件的彎折段以彎折段對接緣相互抵接，且排除應力與補強需求較低的直線段以直線段對接緣交錯疊合，便於該兩殼件對接組合之定位，使直線段與彎折段能分別透過便於定位與排除應力及利於補強的功效，共同提升車架構件產品的品質。

4.所述過渡段的長度介於10至100公釐之間，能有效銜接所述直線段對接緣及所述彎折段對接緣，避免該兩殼件的直線段對接緣與彎折段對接緣相互干涉，使本發明熱塑複合材料自行車車架製造方法的可行性更高，並能避免所述過渡段過長使車架構件的定位難度提升或結構強度降低。

10:熱塑複合板材

20:車架構件

20A,20B:殼件

21A,21B:殼槽

22A,22B:直線段

221A,221B:直線段對接緣

23A,23B:彎折段

231A,231B:彎折段對接緣

24A,24B:過渡段

25’:上管部

26’:座管部

27’:下管部

28’:馬達支架部

29’:頭管部

30:內支撐件

40:補強材料

L,L’:過渡段的長度

圖1係本發明較佳實施例殼件成型步驟示意圖。

圖2係本發明較佳實施例的兩殼件的分解示意圖。

圖3係本發明較佳實施例殼件對接組合的立體外觀圖。

圖4係本發明較佳實施例殼件對接組合局部放大的側視圖。

圖5係沿圖4的A-A割面線的斷面圖。

圖6係沿圖5的B-B割面線的斷面圖。

圖7係圖4之局部放大部位的俯視圖。

圖8係補強步驟及模具熱壓成型步驟的示意圖。

圖9係沿圖7的C-C割面線的剖面圖。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並且能依照說明書的內容來實現，茲進一步以圖式所示的較佳實施例詳細說明如後：本發明提供一種熱塑複合材料自行車車架製造方法，主要包括：殼件成型步驟、殼件對接步驟以及模具熱壓成型步驟。本發明之車架製造方法可應於直接生產自行車整車車架，其較佳實施例如圖1至圖9所示，進一步詳述如下。

殼件成型步驟：請參閱如圖1及圖2所示，本發明將預備成型的一車架構件20以左右對分方式拆成兩個能夠相對合的殼件20A、20B，在殼件成型步驟中，選用以熱塑形碳纖維材料或熱塑形玻璃纖維材料製成的熱塑複合板材10，以模具熱壓成型的方式，搭配適當的裁邊修整手段，將所述的熱塑複合板材10熱壓形成所述殼件20A、20B。

如圖2所示，各該殼件20A、20B包括有一由所述殼件20A、20B包圍形成的殼槽21A、21B、相互連接的至少一直線段22A、22B以及至少一彎折段23A、23B，該兩殼件20A、20B的直線段22A、22B相對應，且該兩殼件20A、20B的彎折段23A、23B相對應。在本發明較佳實施例中，各該殼件20A、20B包括複數個所述直線段22A、22B及複數個所述彎折段23A、23B。舉 例而言，所述直線段22A、22B包含該車架構件20的上管及下管等主要呈直線狀之車架管部分，所述彎折段23A、23B包含頭管與上管相連接處、頭管與下管相連接處、上管與座管相連接處及座管與馬達支架相連接處等所述車架管相連接處形成之彎折部位。進一步，請參閱如圖4至圖7所示，所述直線段22A、22B具有用以結合該兩殼件20A、20B的直線段對接緣221A、221B，且所述彎折段23A、23B具有用以結合該兩殼件20A、20B的彎折段對接緣231A、231B。

殼件對接組合步驟：如圖2至圖4及圖7所示，將該兩殼件20A、20B對接組合，讓該兩殼件20A、20B的直線段對接緣221A、221B交錯疊合，並讓該兩殼件20A、20B的彎折段對接緣231A、231B相互抵接，即彎折段對接緣231A、231B的端緣完全重合。其中，請參閱如圖5所示，在本發明的較佳實施例中，該兩殼件20A、20B係以其中一殼件20B的直線段22B之直線段對接緣221B插入另一殼件20A的殼槽21A，藉以使該兩殼件20A、20B的直線段對接緣221A、221B交錯疊合(overlapping)；另一方面，請參閱如圖6所示，該兩殼件20A、20B的彎折段對接緣231A、231B相互抵接(butt joint)，使該兩殼件20A、20B的彎折段23A、23B的邊緣相互抵靠，而不伸入相對殼件20A、20B的殼槽21A、21B中。藉由上述操作步驟，該兩殼件20A、20B對接組合後，形成一車架的各個部位之預結構，包含但不限於一上管部25’、一座管部26’、一下管部27’、一馬達支架部28’以及一頭管部29’等，該等部位經後續的模具熱壓成型後，依序形成自行車車架的上管、座管、下管、馬達支架以及頭管等。

在如圖所示的實施例中，為了讓該兩殼件20A、20B的直線段對接緣221A、221B能夠相互交錯疊合，所述直線段對接緣221A、221B的側端緣會超出該車架構件20對分線大約2.5至6公釐左右的寬度，讓該兩殼件20A、20B相對合時，相對應的所述直線段對接緣221A、221B能夠具有寬度大約5公釐至12公釐的交疊區域。在其他的實施例中，本發明可以將預備製造成型的車架構 件拆分成三個或多個能夠相對接合的殼件，本發明對於拆分的殼件數量不作特定的限制，只需殼件的直線段與彎折段具備本發明所界定的技術特徵。在如圖所示的實施例中，相對應的所述直線段對接緣221A、221B的交疊區域的寬度大約為8公釐。

模具熱壓成型步驟：請參閱如圖8所示，以模具熱壓成型方式，將該兩殼件20A、20B交錯疊合的直線段對接緣221A、221B以及相互抵接的彎折段對接緣231A、231B，以熱壓熔接方式形成連結成一體的熔接區，讓該兩殼件20A、20B接合形成車架構件20。

由於熱塑複合材料自行車車架的彎折段23A、23B，在成型過程中容易應力集中，透過該兩殼件20A、20B的彎折段對接緣231A、231B相互抵接而非交錯疊合的結合方式，可以在車架彎折處有效排除應力，以較高良率控制車架構件的外型，並利於製作較完整的車架構件，減少多個車架單元結合的製程。此外，藉由上述技術特徵，搭配排除應力與補強需求較低的直線段22A、22B以直線段對接緣221A、221B交錯疊合，便於該兩殼件20A、20B對接組合之定位，使直線段22A、22B與彎折段23A、23B能分別透過便於定位與排除應力及利於補強的功效，共同提升車架構件產品的品質。

進一步，如圖8所示，在所述模具熱壓成型步驟前，於以該兩殼件20A、20B包圍形成的內部設置一能對各該殼件20A、20B形成支撐的內支撐件30，在所述模具熱壓成型步驟後，將位於該車架構件內部的所述內支撐件30拆除，搭配裁邊修整手段，製成該車架構件的成品。該內支撐件30可以為金屬芯模、發泡材芯模、蠟製芯模或氣袋等各種適當的支撐構件，本發明不作特定的限制。

再進一步，在本發明的較佳實施例中，該熱塑複合材料自行車車架製造方法進一步包括一補強步驟：於對接的兩殼件20A、20B的所述彎折段 對接緣231A、231B的內側與外側的至少一者上貼附補強材料40，較佳地，如圖8所示，於所述彎折段對接緣231A、231B的內側與外側均貼附補強材料40，並於模具熱壓成型步驟使所述補強材料40固化。所述補強材料40的材質為現有技術，故不在此加以詳述。

藉此，為了防止所述車架構件20從結構較脆弱的彎折段23A、23B損壞，可以透過所述補強材料40提升結構強度。若所述彎折段對接緣係以交錯疊合方式結合，在模具熱壓成型步驟時，所述彎折段對接緣會形成較厚的熔接區並形成段差，使所述補強材料40容易發生夾紗與摺紗的問題。夾紗，即所述補強材料40被模具夾住而形成向外凸出的贅料；摺紗，即所述補強材料40往內摺而向內形成的贅料。夾紗與摺紗皆會造成成品瑕疵，並需要經過再加工以修整瑕疵。而本發明透過所述殼件20A、20B的彎折段23A、23B以彎折段對接緣231A、231B相互抵接，而非交錯疊合，能有效避免夾紗與摺紗的情況發生，利於後續補強。

較佳的是，請參閱如圖4、圖7及圖9所示，所述殼件成型步驟中，各該殼件20A、20B於相鄰的所述直線段對接緣221A、221B與所述彎折段對接緣231A、231B之間形成一過渡段24A、24B；所述殼件對接步驟中，如圖9所示，該兩殼件20A、20B的過渡段24A、24B局部相互抵接，如圖9所示的過渡段24A、24B右端區域，呈現非端緣完全重合的局部相互抵接，且該兩殼件20A、20B的過渡段24A、24B尚有局部呈非交錯疊合且非相互抵接之錯位狀態，如圖9所示的過渡段24A、24B左端區域。進一步，所述過渡段24A、24B的長度L、L’介於10至100公釐之間，包含端點值，而能有效銜接所述直線段對接緣221A、221B及所述彎折段對接緣231A、231B，避免該兩殼件20A、20B的直線段對接緣221A、221B與彎折段對接緣231A、231B相互干涉，使本發明熱塑複合材料自行車車架製造方法的可行性更高，並能避免所述過渡段24A、24B過 長使車架構件20的定位難度提升或結構強度降低。較佳地，本發明較佳實施例中，所述過渡段24A、24B的長度L、L’介於30至50公釐之間，上述之有利效果更佳。於所述補強步驟中，所述補強材料40覆蓋所述過渡段24A、24B。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術方案的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，並且未脫離本發明的技術方案內容，均仍屬本發明的技術方案的範圍內。

20A,20B:殼件

22A,22B:直線段

23A,23B:彎折段

25’:上管部

26’:座管部

27’:下管部

28’:馬達支架部

29’:頭管部

Claims (7)

1. 一種熱塑複合材料自行車車架製造方法，包括： 殼件成型步驟：將熱塑複合板材以模具熱壓形成兩個以上能相對合的殼件，各該殼件包括有一由所述殼件包圍形成的殼槽、相互連接的至少一直線段以及至少一彎折段，所述殼件的直線段相對應，且所述殼件的彎折段相對應，所述直線段具有直線段對接緣，且所述彎折段具有彎折段對接緣； 殼件對接步驟：將所述殼件對接組合，讓相互對接組合的殼件的直線段對接緣交錯疊合，並讓相互對接組合的殼件的彎折段對接緣相互抵接而非交錯疊合；以及 模具熱壓成型步驟：以模具熱壓成型方式，將所述殼件交錯疊合的直線段對接緣以及相互抵接的彎折段對接緣，以熱壓熔接方式形成連結成一體的熔接區，讓所述殼件接合形成一車架構件；其中， 所述直線段位於對應該車架構件的主要呈直線狀之車架管； 所述彎折段位於對應該車架構件的所述車架管相連接處。
2. 如請求項1所述之熱塑複合材料自行車車架製造方法，所述殼件成型步驟中，所述熱塑複合板材為熱塑形碳纖維板材或熱塑形玻璃纖維板材。
3. 如請求項1所述之熱塑複合材料自行車車架製造方法，包括一補強步驟：於對接組合的殼件的所述彎折段對接緣的內側與外側的至少一者上貼附補強材料，並於模具熱壓成型步驟使所述補強材料固化。
4. 如請求項1所述之熱塑複合材料自行車車架製造方法，所述殼件成型步驟中，各該殼件於相鄰的所述直線段對接緣與所述彎折段對接緣之間形成一過渡段；所述殼件對接步驟中，該兩殼件的過渡段局部相互抵接，且局部呈錯位狀態。
5. 如請求項4所述之熱塑複合材料自行車車架製造方法，包括一補強步驟：於對接的兩殼件的所述彎折段對接緣的內側與外側的至少一者上貼附補強材料，且所述補強材料覆蓋所述過渡段，並於模具熱壓成型步驟使所述補強材料固化。
6. 如請求項4所述之熱塑複合材料自行車車架製造方法，所述殼件成型步驟中，所述過渡段的長度介於10至100公釐之間，包含端點值。
7. 如請求項1至6中任一項所述之熱塑複合材料自行車車架製造方法，在所述模具熱壓成型步驟前，於以該兩殼件包圍形成的內部設置一能對各該殼件形成支撐的內支撐件，在所述模具熱壓成型步驟後，將位於該車架構件內部的所述內支撐件拆除，搭配裁邊修整手段，製成該車架構件的成品。