TWM621614U - 熱塑纖維複合材車架 - Google Patents

Abstract

一種熱塑纖維複合材車架，包含一上管件、一下管件、一立管件、二後上叉管件、二後下叉管件、一頭管件、一連接件、一五通管件，及二後輪勾爪件。該上管件、該下管件、該立管件、該等後上叉管件與該等後下叉管件是由熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成。該頭管件連接於該上管件的前端與該下管件的前端。該連接件連接於該上管件的後端、該立管件的頂端與該等後上叉管件的前端。該五通管件連接於該下管件的後端、該立管件的底端與該等後上叉管件的後端。每一後輪勾爪件連接於所對應的其中一後上叉管件的後端與所對應的其中一後下叉管件的後端。

Description

熱塑纖維複合材車架

本新型是有關於一種車架，特別是指一種熱塑纖維複合材車架。

現今碳纖維材質的自行車車架，多是以熱固型碳纖維複合材料製成，然而，由於熱固型碳纖維複合材料在加熱固化後，即無法再加熱軟化，因此，此種材質所製成的車架並無法再回收利用，而會造成回收的環保問題。

為了改善上述的問題，便有業者開發出一種自行車熱塑複合材車架構件（台灣新型專利第M576098號），如圖1、2所示，其所製造出的一車架1包括一前三角車架構件2、一與該前三角車架構件2連接的後上叉車架構件3、一與該前三角車架構件2連接的後下叉車架構件4，及二連接該後上叉車架構件3與該後下叉車架構件4的後叉連接件5。該前三角車架構件2是以左、右對分的方式分拆成兩個能互相對合的殼件2Ⅰ、2Ⅱ，每一殼件2Ⅰ、2Ⅱ具有至少兩道用來對合的對接側緣201，該後上叉車架構件3是以上、下對分的方式分拆成兩個能互相對合的殼件3Ⅰ、3Ⅱ，每一殼件3Ⅰ、3Ⅱ具有至少兩道用來對合的對接側緣301，該後下叉車架構件4是以上、下對分的方式分拆成兩個能互相對合的殼件4Ⅰ、4Ⅱ，每一殼件4Ⅰ、4Ⅱ具有至少兩道用來對合的對接側緣401。

如圖2、3所示，此種車架1在成型的過程中是先以模具熱壓成型的方式，將一熱塑複合板材6熱壓成型為該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ，該熱塑複合板材6的材質是熱塑型碳纖維材料或熱塑型玻璃纖維材料，同理，此種車架1也是以模具熱壓成型的方式將該熱塑複合板材6熱壓成型為該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ；接著，如圖4所示，將該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ、該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ分別對接組合，使該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ、該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ互相對應的對接側緣201、對接側緣301與對接側緣401交錯疊合，在該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ、該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ對接組合時，在該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ、該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ的內部設置一內支撐件7；接著，如圖4、5所示，以模具熱壓成型的方式，搭配該內支撐件7的支撐或加壓作用，將該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ、該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ互相對合的對接側緣201、對接側緣301與對接側緣401的交疊區域熱壓熔接形成一體，使該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ、該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ分別接合成型為該前三角車架構件2（見圖1）、該後上叉車架構件3（見圖1）與該後下叉車架構件4（見圖1），在此過程中，該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ、該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ互相對合的對接側緣201、對接側緣301與對接側緣401會分別變成一呈增厚形態的熔接凸體202、302、402；然後，將位於該前三角車架構件2、該後上叉車架構件3與該後下叉車架構件4內部的該內支撐件7拆除。

雖然，該車架1利用上述的成型方法可成型出該前三角車架構件2、該後上叉車架構件3與該後下叉車架構件4，但是，在將該等該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ、該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ互相對合的對接側緣201、對接側緣301與對接側緣401熱壓熔接的過程中，只要互相對合的對接側緣201、對接側緣301與對接側緣401發生局部沒黏好的情形，將來在該前三角車架構件2、該後上叉車架構件3與該後下叉車架構件4受到外力作用時，常常就會在這種地方發生應力集中的情形，而造成結構上的破壞，而且，當該等該等殼件2Ⅰ、2Ⅱ、該等殼件3Ⅰ、3Ⅱ與該等殼件4Ⅰ、4Ⅱ需要互相對合的對接側緣201、對接側緣301與對接側緣4的對數越多時，就越容易發生上述應力集中的問題。

因此，本新型之目的，即在提供一種能夠克服先前技術的至少一個缺點的熱塑纖維複合材車架。

於是，本新型熱塑纖維複合材車架，包含一上管件、一下管件、一立管件、二後上叉管件、二後下叉管件、一頭管件、一連接件、一五通管件，及二後輪勾爪件。

該上管件是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成。

該下管件位於該上管件之下，該下管件是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成。

該立管件位於該上管件與該下管件之後，該立管件是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成。

該等後上叉管件位於該立管件之後，每一後上叉管件是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成。

該等後下叉管件位於該立管件之後，並位於該等後上叉管件之下，每一後下叉管件是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成。

該頭管件連接於該上管件的前端與該下管件的前端。

該連接件連接於該上管件的後端、該立管件的頂端與該等後上叉管件的前端。

該五通管件連接於該下管件的後端、該立管件的底端與該等後上叉管件的後端。

每一後輪勾爪件連接於所對應的其中一後上叉管件的後端與所對應的其中一後下叉管件的後端。

本新型之功效在於：本新型利用該上管件、該下管件、該立管件、該等後上叉管件與該等後下叉管件是由該等熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成的設計，可讓後一塊的該熱塑型纖維預浸片材的頭端與前一塊的該熱塑型纖維預浸片材的尾端在圓周方向上錯開，以有效避免成型後的該上管件、該下管件、該立管件、該等後上叉管件與該等後下叉管件，在特定之處因厚度增厚而形成應力集中點，如此，當該車架在使用者騎乘的過程中受到外力作用時，該上管件、該下管件、該立管件、該等後上叉管件與該等後下叉管件即不易因應力集中，而發生結構破壞的問題。

參閱圖6、7、8，為本新型熱塑纖維複合材車架100的一實施例，該車架100包含一上管件10、一下管件20、一立管件30、二後上叉管件40、二後下叉管件50、一頭管件60、一連接件70、一五通管件80，及二後輪勾爪件90。

如圖7、8、9所示，該上管件10是由數熱塑型纖維預浸片材200（見圖10、11）捲繞層疊再熱壓製成。

該下管件20位於該上管件10之下，該下管件20是由數熱塑型纖維預浸片材200（見圖10、11）捲繞層疊再熱壓製成。

該立管件30位於該上管件10與該下管件20之後，該立管件30是由數熱塑型纖維預浸片材200（見圖10、11）捲繞層疊再熱壓製成。

該等後上叉管件40位於該立管件30之後，每一後上叉管件40是由數熱塑型纖維預浸片材200（見圖10、11）捲繞層疊再熱壓製成。

該等後下叉管件50位於該立管件30之後，並位於該等後上叉管件40之下，每一後下叉管件50是由數熱塑型纖維預浸片材200（見圖10、11）捲繞層疊再熱壓製成。

該頭管件60連接於該上管件10的前端與該下管件20的前端。在本實施例中，該頭管件60具有一頭管部61、一與該頭管部61連接並朝後延伸的上管前連接部62，及一與該頭管部61連接並朝後延伸的下管前連接部63。

該連接件70連接於該上管件10的後端、該立管件30的頂端與該等後上叉管件40的前端。在本實施例中，該連接件70具有一個立管上連接部71、一與該立管上連接部71連接並朝前延伸的上管後連接部72，及一與該立管上連接部71連接並朝後延伸的後上叉前連接部73。

該五通管件80連接於該下管件20的後端、該立管件30的底端與該等後上叉管件40的後端。在本實施例中，該五通管件80具有一曲柄管部81、一與該曲柄管部81連接並朝前延伸的下管後連接部82、一與該曲柄管部81連接並朝上延伸的立管下連接部83，及一與該曲柄管部81連接並朝後延伸的後下叉前連接部84，該後下叉前連接部84具有二連接管段841。

每一後輪勾爪件90連接於所對應的其中一後上叉管件40的後端與所對應的其中一後下叉管件50的後端。在本實施例中，每一後輪勾爪件90具有一勾部91、一與該勾部91連接的後上叉後連接部92，及一與該勾部91連接的後下叉後連接部93。

在本實施例中，該頭管件60、該連接件70、該五通管件80與該等後輪勾爪件90可利用長纖維射出成型製成，或利用金屬加工製成。

該上管件10連接於該上管前連接部62與該上管後連接部72之間。該下管件20連接於該下管前連接部63與該下管後連接部82之間。該立管件30連接於該立管上連接部71與該立管下連接部83之間。該等後上叉管件40的前端與該後上叉前連接部73連接，該等後下叉管件50的前端與該後下叉前連接部84的連接管段841連接。每一後輪勾爪件90的後上叉後連接部92與所對應的其中一後上叉管件40的後端連接，每一後輪勾爪件90的後下叉後連接部93與所對應的其中一後下叉管件50的後端連接。

在本實施例中，利用膠劑94黏合該頭管件60與該上管件10及該下管件20，利用膠劑94黏合該連接件70與該上管件10、該立管件30及該等後上叉管件40，利用膠劑94黏合該五通管件80與該下管件20、該立管件30及該等後下叉管件50，利用膠劑94黏合每一後輪勾爪件90與所對應的其中一後上叉管件40及所對應的其中一後下叉管件50。

在本實施例中，該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50的熱塑型纖維預浸片材200（見圖10、11）的材質均為含浸熱塑型樹脂的單方向碳纖維絲，該單方向碳纖維絲的重量百分比介於40％～70％，該熱塑型樹脂的重量百分比介於30％～60％，但是不以此為限，該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50的熱塑型纖維預浸片材200的材質也可改為採用含浸熱塑型樹脂的碳纖維編織布，該碳纖維編織布的重量百分比介於40％～70％，該熱塑型樹脂的重量百分比介於30％～60％。

在本實施例中，如圖9、10、11所示，在該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50的成型過程中，可先利用一具加熱功能的工作台300隔著一離型紙400加熱每一熱塑型纖維預浸片材200；接著，利用一芯模500在該離型紙400上重複捲繞該等熱塑型纖維預浸片材200，以形成該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50的初胚，在該芯模500上並讓後一塊的該熱塑型纖維預浸片材200的頭端210與前一塊的該熱塑型纖維預浸片材200的尾端220在圓周方向上錯開；接著，將該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50的初胚連同該芯模500入模熱壓；接著，開模取出該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50；接著，將該芯模500從該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50拔出；接著，利用膠劑94將該頭管件60與該上管件10及該下管件20黏合，利用膠劑94將該連接件70與該上管件10、該立管件30及該等後上叉管件40黏合，利用膠劑94將該五通管件80與該下管件20、該立管件30及該等後下叉管件50黏合，利用膠劑94將每一後輪勾爪件90與所對應的其中一後上叉管件40及所對應的其中一後下叉管件50黏合，以形成該車架100；最後，將該車架100置入一烤箱（圖未示）加熱。

如此，如圖6所示，即可完成該車架100的製造。

經由以上的說明，可再將本新型的優點歸納如下：

一、相較於習知技術，本新型利用該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50是由該等熱塑型纖維預浸片材200捲繞層疊再熱壓製成的設計，可讓後一塊的該熱塑型纖維預浸片材200的頭端210與前一塊的該熱塑型纖維預浸片材200的尾端220在圓周方向上錯開，以有效避免成型後的該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50，在特定之處因厚度增厚而形成應力集中點，如此，當該車架100在使用者騎乘的過程中受到外力作用時，該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50即不易因應力集中，而發生結構破壞的問題。

二、相較於習知技術，本新型的該上管件10、該下管件20、該立管件30、該等後上叉管件40與該等後下叉管件50不需進行習知技術的殼件對接組合步驟，可簡化車架管件的成型步驟。

綜上所述，本新型的熱塑纖維複合材車架，不僅可避免車架管件因應力集中而發生結構破壞，且可簡化車架管件的成型步驟，所以確實能達成本新型的目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

100:車架 10:上管件 20:下管件 30:立管件 40:後上叉管件 50:後下叉管件 60:頭管件 61:頭管部 62:上管前連接部 63:下管前連接部 70:連接件 71:立管上連接部 72:上管後連接部 73:後上叉前連接部 80:五通管件 81:曲柄管部 82:下管後連接部 83:立管下連接部 84:後下叉前連接部 841:連接管段 90:後輪勾爪件 91:勾部 92:後上叉後連接部 93:後下叉後連接部 94:膠劑 200:熱塑型纖維預浸片材 210:頭端 220:尾端 300:工作台 400:離型紙 500:芯模 1:車架 2:前三角車架構件 2Ⅰ:殼件 2Ⅱ:殼件 201:對接側緣 202:熔接凸體 3:後上叉車架構件 3Ⅰ:殼件 3Ⅱ:殼件 301:對接側緣 302:熔接凸體 4:後上叉車架構件 4Ⅰ:殼件 4Ⅱ:殼件 401:對接側緣 402:熔接凸體 5:後叉連接件 6:熱塑複合板材 7:內支撐件

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是習知一種自行車熱塑複合材車架的一組合立體圖； 圖2是該自行車熱塑複合材車架的一分解立體圖； 圖3是一立體圖，說明該自行車熱塑複合材車架在成型的過程中，將一熱塑複合板材熱壓成型為一殼件； 圖4是一組合剖視圖，說明該自行車熱塑複合材車架在成型的過程中，將兩個殼件與一內支撐件對合組配； 圖5是一類似於圖4的視圖，說明該自行車熱塑複合材車架在成型的過程中，將兩個殼件熱壓接合為一車架構件； 圖6是本新型熱塑纖維複合材車架的一實施例的一組合立體圖； 圖7是該實施例的一分解立體圖； 圖8是一類似於圖7的視圖，但從不同角度觀看； 圖9是該實施例的一局部組合剖視圖； 圖10是一立體圖，說明該實施例在成型的過程中，所採用的一工作台、一離型紙，及一芯模，該實施例利用該工作台隔著該離型紙加熱一熱塑型纖維預浸片材；及 圖11是一不完整的剖視圖，說明該實施例利用該芯模在該離型紙上重複捲繞複數的該熱塑型纖維預浸片材，使複數的該熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊在該芯模上。

100:車架

10:上管件

20:下管件

30:立管件

40:後上叉管件

50:後下叉管件

60:頭管件

61:頭管部

62:上管前連接部

63:下管前連接部

70:連接件

71:立管上連接部

72:上管後連接部

73:後上叉前連接部

80:五通管件

81:曲柄管部

82:下管後連接部

83:立管下連接部

84:後下叉前連接部

841:連接管段

90:後輪勾爪件

91:勾部

92:後上叉後連接部

93:後下叉後連接部

94:膠劑

Claims (5)

1. 一種熱塑纖維複合材車架，包含： 一上管件，是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成； 一下管件，位於該上管件之下，該下管件是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成； 一立管件，位於該上管件與該下管件之後，該立管件是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成； 二後上叉管件，位於該立管件之後，每一後上叉管件是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成； 二後下叉管件，位於該立管件之後，並位於該等後上叉管件之下，每一後下叉管件是由數熱塑型纖維預浸片材捲繞層疊再熱壓製成； 一頭管件，連接於該上管件的前端與該下管件的前端； 一連接件，連接於該上管件的後端、該立管件的頂端與該等後上叉管件的前端； 一五通管件，連接於該下管件的後端、該立管件的底端與該等後上叉管件的後端；及 二後輪勾爪件，每一後輪勾爪件連接於所對應的其中一後上叉管件的後端與所對應的其中一後下叉管件的後端。
2. 如請求項1所述的熱塑纖維複合材車架，其中，該頭管件具有一頭管部、一與該頭管部連接並朝後延伸的上管前連接部，及一與該頭管部連接並朝後延伸的下管前連接部，該連接件具有一個立管上連接部、一與該立管上連接部連接並朝前延伸的上管後連接部，及一與該立管上連接部連接並朝後延伸的後上叉前連接部，該五通管件具有一曲柄管部、一與該曲柄管部連接並朝前延伸的下管後連接部、一與該曲柄管部連接並朝上延伸的立管下連接部，及一與該曲柄管部連接並朝後延伸的後下叉前連接部，該上管件連接於該上管前連接部與該上管後連接部之間，該下管件連接於該下管前連接部與該下管後連接部之間，該立管件連接於該立管上連接部與該立管下連接部之間，該等後上叉管件的前端與該後上叉前連接部連接，該等後下叉管件的前端與該後下叉前連接部連接，每一後輪勾爪件具有一勾部、一與該勾部連接的後上叉後連接部，及一與該勾部連接的後下叉後連接部，每一後輪勾爪件的後上叉後連接部與所對應的其中一後上叉管件的後端連接，每一後輪勾爪件的後下叉後連接部與所對應的其中一後下叉管件的後端連接。
3. 如請求項1所述的熱塑纖維複合材車架，其中，利用膠劑黏合該頭管件與該上管件及該下管件，利用膠劑黏合該連接件與該上管件、該立管件及該等後上叉管件，利用膠劑黏合該五通管件與該下管件、該立管件及該等後下叉管件，利用膠劑黏合每一後輪勾爪件與所對應的其中一後上叉管件及所對應的其中一後下叉管件。
4. 如請求項1所述的熱塑纖維複合材車架，其中，該上管件、該下管件、該立管件、該等後上叉管件與該等後下叉管件的熱塑型纖維預浸片材的材質均為含浸熱塑型樹脂的單方向碳纖維絲，該單方向碳纖維絲的重量百分比介於40％～70％，該熱塑型樹脂的重量百分比介於30％～60％。
5. 如請求項1所述的熱塑纖維複合材車架，其中，該上管件、該下管件、該立管件、該等後上叉管件與該等後下叉管件的熱塑型纖維預浸片材的材質均為含浸熱塑型樹脂的碳纖維編織布，該碳纖維編織布的重量百分比介於40％～70％，該熱塑型樹脂的重量百分比介於30％～60％。

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