[实用新型]一种高刚性轻量化碳纤维复合材料自行车

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自行车，具体指一种自行车铺层结构的改进。

背景技术

现如今，碳纤维复合材料因其低碳环保、比重小等优点已经被大量应用到自行车领域，“重量是碳纤维的生命”，尤其是在竞技自行车比赛中，自行车的重量直接决定着运动员的成绩。但是，现有的碳纤维复合材料性能单一，强度与弹性相互冲突，目前只能是增加强度高的材料用量弥补弹性模量，这样就会增加整体车架重量。利用复合材料可设计的优点，将高低模量碳纱混合使用，充分发挥各自性能优势，既减轻了车架重量，又保证了刚性，达到竞技比赛的要求。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种高刚性轻量化碳纤维复合材料自行车，在减轻自行车的重量的情况下保证或提高自行车的刚性，从而达到竞技比赛时自行车的刚性要求，提高比赛成绩。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种高刚性轻量化碳纤维复合材料自行车，包括车架，其特征在于：车架由三层高强度碳纤层及两层高模量碳纤维层复合构成；第一、五层为高强度碳纤层，采用±45°纱；第三层为高强度碳纤层，采用±30°纱；第二、四层为高模量碳纤维层，采用单层0°纱；其中位于第四层的高模量碳纤维层的上下两侧均设有高模量碳纤维加强层。

所述的第一、五层的高强度碳纤层，采用±45°纱、抗拉强度为4900Mpa、弹性模量为24ton/mm²的碳纤维，来保证车架扭转强度。

所述的第三层的高强度碳纤层，采用±30°纱，抗拉强度为4900Mpa、弹性模量为24ton/mm²的碳纤维，来增强车架整体抗拉强度。

所述的第二、四层的高模量碳纤维层采用单层0°纱、抗拉强度4400Mpa、弹性模量为40ton/mm²的碳纤维，来保证车架的刚性。

所述的高模量碳纤维加强层，采用拉伸强度为877Mpa、拉伸模量为338GPa的碳纤维，来增强车架的刚性。

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：其采用高低模量碳纤维材料混合使用，改变了原有的铺层结构，高模量的碳纤维仅仅用来补强，减少了料片用量，不仅降低了材料成本，而且大大提高了劳动效率。其比现有碳纤维复合材料自行车，质量轻、刚性高，既实现减重效果，又提高了刚性，达到高刚性、轻量化目的。

附图说明

图1为车架前三角整体铺层结构示意图。

图2为本实用新型层次结构示意图。

图中，1、3、5、高强度碳纤层，2、4、高模量碳纤维层，6、高模量碳纤维加强层。

具体实施方式

参看图1、2所示，车架主体的任何一处断面均具有五层结构；其中第一、五层分别为高强度碳纤层1与高强度碳纤层5，两者均采用±45°纱、抗拉强度为4900Mpa、弹性模量为24ton/mm²的碳纤维，来保证车架扭转强度；第三层为高强度碳纤层3，采用±30°纱，抗拉强度为4900Mpa、弹性模量为24ton/mm²的碳纤维，来增强车架整体抗拉强度；第二、四层分别为高模量碳纤维层2与高模量碳纤维层4，两者均采用单层0°纱、抗拉强度4400Mpa、弹性模量为40ton/mm²的碳纤维，来保证车架的刚性；其中位于第四层的高模量碳纤维层4的上下两侧均设有高模量碳纤维加强层6，高模量碳纤维加强层6采用拉伸强度为877Mpa、拉伸模量为338GPa的碳纤维，来增强车架的刚性。由于第一、三、五层采用角度纱，保证了车架整体扭转和抗拉性能，第二、四层采用单层零度纱，保证车架刚性和增强抗拉强度；整个铺层结构采用整体铺层，既减轻了重量，又保证了碳丝的连续性，增强了车架强度。