[发明专利]一种自行车的复合材料车架管材

说明书

（一）        技术领域

    本发明属于自行车领域，特别涉及一种自行车的复合材料车架管材。

（二）        背景技术

自行车主要是靠人力踩踏为动力前进的代步工具，与摩托车、汽车等交通工具相比，自行车虽然相对速度较慢，但安全性高，且兼具有锻炼身体的功效，因此受到了广泛欢迎。自行车结合运用了人体工学、空气动力学的相关原理，零部件众多，如车架、叉架、把手、轮圈、链条等。为降低自行车重量，节省骑乘者的体力，自行车已经由用金属材料制作逐渐发展到用纤维复合材料尤其是碳纤维复合材料制作。碳纤维复合材料与金属材料相比，其密度仅有1.6g/m³，仅为钢的1/5，因此可以大大降低自行车自重。此外，碳纤维复合材料还具有耐腐蚀性能优异、比强度、比模量高等优点。首先用碳纤维复合材料制作的复合材料部件包括前后叉架、曲柄、座管、握把，随着复合材料成型与设计技术的发展，又出现了碳纤维复合材料车架、车轮等。

自行车车架为管状结构，虽然碳纤维复合材料有着众多的优点，但其也有一大缺点，即由于复合材料的表面硬度较低，不耐划伤，受到硬物撞击作用时，容易留下很深的凹痕，影响车架整体力学性能，造成安全隐患，也影响外观；因此需要设计一种新型的复合材料车架管材结构，在保留原复合材料优点的基础上，提高复合材料车架管材的表面硬度及耐划伤性能。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、使用性能好的自行车的复合材料车架管材。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种自行车的复合材料车架管材，包括外层金属层，其特征在于：所述金属层内套设有复合材料空心基管，空心基管内设置有低密度泡沫夹芯材料。

本发明将空心基管和内部泡沫夹芯材料之间设置成三明治夹芯结构，在受到外部载荷作用时，两者会发生剪切作用，进一步提高车架的结构刚度；基管外部设置金属层，在保持原管材质轻、高强等特点的基础上，提高表面的硬度以及车架的整体抗冲击能力。

本发明的更优方案为：

所述复合材料空心基管为纤维增强复合材料，包括增强纤维和基体树脂。

所述外层金属层为铝合金、钛合金或钢材料。

所述低密度泡沫夹芯材料为聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚氨酯泡沫或酚醛泡沫。

所述增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维中的一种或多种。

所述基体树脂为不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂和酚醛树脂中的一种或多种。

本发明可以通过先在模具中成型复合材料基管，然后通过熔融喷涂、电镀、电铸或其他工艺在基管表面形成金属层的方法制作，也可以采用在模具表面先制作一层金属层，然后再在该层的基础上成型复合材料基管的方法制作；内部的泡沫夹芯材料可以在基管成型后通过直接在基管内部发泡获得，也可以通过将泡沫材料加工成所需的形状，用胶黏剂将泡沫夹芯材料与基管继续拧粘结的方式设置。

本发明的管材外层为金属层，与传统的复合材料车架管材相比，其所能适用的连接方式更多，包括铆接、焊接、螺栓连接等，有利于车架的组成。

本发明的基管为纤维增强复合材料，因此具有密度低、质量轻、强度好、韧性高等优点，在基管外部的金属层具有较高的硬度，可耐划伤以及承受重物的撞击，在基管的内部填充低密度多孔泡沫夹芯，在自行车行驶过程中，泡沫材料的多孔结构可以吸收车辆因受到冲击、震动作用而施加到车架上的载荷，减少车架震动，保证车架的使用可靠性和舒适性。

本发明结构简单，使用方便，设计合理，可以使自行车车架更加轻便、可靠，提高行驶的安全性和舒适性，适于广泛推广应用。

（四）        附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图为本发明的结构示意图。

图中，1金属层，2空心基层，3夹芯材料。 

（五）        具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：

通过拉挤、缠绕、热压等成型工艺制作复合材料基管，并通过熔融喷涂、电镀、电铸或其它工艺在基管表面形成一层金属层。将适量的泡沫发泡所需原材料填充入基管中，并进行发泡，使泡沫填满基管空腔，从而获得三明治夹芯结构自行车车架管材。

实施例2：