一种注塑式塑料自行车

1.一种注塑式塑料自行车，包括由连接管构成的前叉、车把和车架，其特征在于：所述前叉、车把和车架的连接管为工程塑料，所述的工程塑料为纤维增强塑料，所述纤维增强塑料中的塑料选用聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、苯烯腈－丁二烯－苯乙烯、聚对苯二甲酸酯和聚酰胺中的至少一种，纤维选用玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、涤纶纤维和不锈钢纤维中的至少一种；所述构成前叉、车把和车架的连接管为环形截面管；所述的环形截面为椭圆环形；所述的前叉、车把和车架通过金属嵌件相互连接，金属嵌件上设有与自行车通用部件相配套的接口，前叉、车把和车架与金属嵌件一体注塑成型。
2.根据权利要求1所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：所述的环形截面管的中空部设置有填充物；所述的填充物为发泡材料和/或轻质木材。
3.根据权利要求1所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：所述前叉的环形截面管壁厚不等，且位于长轴两端的环形截面管壁厚比位于短轴两端的环形截面管壁厚大。
4.根据权利要求1所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：所述车架的环形截面管壁厚相等，且位于长轴两端的环形截面管内壁设置有加强筋。
5.根据权利要求1所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：所述车把的环形截面管壁厚相等，且位于短轴两端的环形截面管内壁设有加强筋。
6.根据权利要求1所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：所述的环形截面形心惯性矩沿环形管长度方向线性变化。
7.根据权利要求1所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：所述的环形截面的中空部采用融芯法辅助注塑，成型后融去融芯。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：在所述车把的闸把位置处设有用于连接闸把的固定闸把凸出筋，凸出筋上设有连接螺孔。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：在所述车把中部区域的前方设有用于安装LED灯等照明设备的凹槽或凸起。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：在所述车把中部区域的上方设有用于安装电子显示屏等显示设备的凹槽或凸起。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的一种注塑式塑料自行车，其特征在于：在所述车架的支架管上设有用于安装水壶套件的车架管部凸起筋，凸起筋上设有连接螺孔。

一种注塑式塑料自行车\n技术领域\n[0001] 本发明涉及自行车领域，具体涉及一种注塑式塑料自行车。\n背景技术\n[0002] 使用自行车作为交通工具既环保又健康，目前市场上多见的为金属制自行车，使用金属作为材料，加工工序较多，使用传统的车铣刨磨工艺，还需要辅助一些焊接工艺，制作过程较为复杂。另外受制于加工过程的影响，自行车外形设计受到很大制约。目前普遍使用的铁质自行车在使用中还存在锈蚀的问题，一旦锈蚀即导致自行车安全性大大降低。\n[0003] 在改变自行车材料方面，目前市场上出现碳纤维式热固性材料制作的自行车，该加工工艺使用碳纤维布缠绕，再热固成型的方式。采用这种工艺制作的自行车，为满足外形上管径的变化美观要求，工艺上需要做调整。该型自行车除材料成本高外，制作成本也很高，目前仅在一些高档自行车上使用。\n[0004] 另外，专利CN 1245127A保护了材料和注塑成型工艺，但使用的材料仅限于当时可知的材料，可选择余地较小，并且没有指出如何解决塑料替代后刚度和承载力不足的问题，采用一般注塑工艺不利于结构优化和材料充分利用，实际操作性不强。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的在于提供一种注塑式塑料自行车，以解决现有自行车易锈蚀、加工复杂、制作成本高、塑料制件刚度和承载力不足的问题。\n[0006] 本发明的技术方案为：\n[0007] 本发明的注塑式塑料自行车，包括由连接管构成的前叉、车把和车架，所述前叉、车把和车架的连接管为工程塑料，所述的工程塑料为纤维增强塑料，所述纤维增强塑料中的塑料选用聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、苯烯腈－丁二烯－苯乙烯、聚对苯二甲酸酯和聚酰胺中的至少一种，纤维选用玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、涤纶纤维和不锈钢纤维中的至少一种；所述构成前叉、车把和车架的连接管为环形截面管。\n[0008] 所述的环形截面管的中空部设置有填充物；所述的填充物为发泡材料、轻质木材。\n[0009] 所述的环形截面为椭圆环形。\n[0010] 所述前叉的环形截面管壁厚不等，且位于长轴两端的环形截面管壁厚比位于短轴两端的环形截面管壁厚大。\n[0011] 所述车架的环形截面管壁厚相等，且位于长轴两端的环形截面管内壁设置有加强筋。\n[0012] 所述车把的环形截面管壁厚相等，且位于短轴两端的环形截面管内壁设有加强筋。\n[0013] 所述的环形截面形心惯性矩沿环形管长度方向线性变化，成等弯设计。\n[0014] 所述的环形截面的中空部采用融芯法辅助注塑，成型后融去融芯。\n[0015] 所述的前叉、车把和车架通过金属嵌件相互连接，金属嵌件上设有与自行车通用部件相配套的接口，前叉、车把和车架与金属嵌件一体注塑成型。\n[0016] 在改变自行车材料方面，目前市场上出现碳纤维式热固性材料制作的自行车，该加工工艺使用碳纤维布缠绕，再热固成型的方式。采用这种工艺制作的自行车，为满足外形上管径的变化美观要求，工艺上需要做调整。该型自行车除材料成本高外，制作成本也很高，目前仅在一些高档自行车上使用。因其凸起筋位很难通过缠绕实现，其附件往往依旧采用紧箍的方式固定，长期使用仍然存在松动的问题。另外，随着新技术的应用，LED灯等照明设备、车速测量与显示设备、附属挂件等也将应用于自行车，这些新的设备需要安装位置，在现有自行车中，很难解决附属设备的固定问题。而本发明采用下述方案则可有效解决此类问题：\n[0017] 在本发明的注塑式塑料自行车车把的闸把位置处设有用于连接闸把的固定闸把凸出筋，凸出筋上设有连接螺孔。\n[0018] 在所述车把中部区域的前方设有用于安装LED灯等照明设备的凹槽或凸起。\n[0019] 在所述车把中部区域的上方设有用于安装电子显示屏等显示设备的凹槽或凸起。\n[0020] 在所述车架的支架管上设有用于安装水壶套件的车架管部凸起筋，凸起筋上设有连接螺孔。\n[0021] 本发明的有益效果：\n[0022] （1）、本发明采用改变管状截面的结构，增加受力区域壁厚或使用加强筋的方式，解决以塑代钢带来的刚度和承载力不足的问题，保证其刚度和承载力，保证了其使用寿命；\n[0023] （2）、本发明的管状构件为中空结构或内部填充轻质材料组成的结构，并通过使整个截面的惯性矩的线性变化，使各部件成等弯设计，在降低制作成本的同时，增强了美观效果；\n[0024] （3）、本发明工程塑料部件是由塑料或纤维增强塑料制成，整车重量轻，可一体注塑成型，自行车的外形可由注塑模型决定，很多概念式自行车外形得以实现；整个制作过程简单，精度控制容易，可大幅提高生产率，降低生产成本且自行车不存在锈蚀的问题。\n[0025] （4）、本发明采用注塑方式制作自行车部件，部件的外形设计具有很大的灵活性，方便直接设计凸起筋、凹槽等，以提供安装附件的接口，解决了目前自行车附件安装后容易松动的问题。\n附图说明\n[0026] 图1是本发明实施例1折叠自行车的结构示意图。\n[0027] 图2是图1中的三大部件分散结构示意图。\n[0028] 图3是图2中A-A剖面结构示意图。\n[0029] 图4是图2中B-B剖面结构示意图。\n[0030] 图5是图2中C-C剖面结构示意图。\n[0031] 图6是本发明实施例2普通自行车的结构示意图。\n[0032] 图7是图6中D-D剖面结构示意图。\n[0033] 图8是本发明实施例3减振自行车的结构示意图。\n[0034] 图9是本发明实施例4折叠自行车的结构示意图。\n[0035] 图10是图9中闸把局部图。\n[0036] 图11是本发明实施例5减振自行车的结构示意图。\n[0037] 图12是图11中固定水壶部件局部图。\n[0038] 图中：1为车把，11为车把与立管结合处金属嵌件，12为车把手持套件，13为车把横管截面，14为车把横管中空部位，15为主要受力区域加强筋，16为仪表显示板凹槽，17为LED灯安装凹槽，18为固定闸把凸出筋，181为金属螺母嵌件，182为闸把部件；\n[0039] 2为前叉腿部，21为前叉脚部金属嵌件，22为前叉肩台部金属嵌件，23为腿部主要受力区域，24为前叉腿部中空部位，25为腿部与弹簧连接嵌件，26为弹簧部件；\n[0040] 3为车架，31为折叠部位金属嵌件，32为齿轮部位金属嵌件，33为车架后轮夹持部位金属嵌件，34为后座立管处金属嵌件，35为车架前叉套管处金属嵌件，36为车架上管处内部加强筋，37为管横截面内加强筋，38为车架与弹簧连接嵌件，39为弹簧部件，3a为前部车架，3b为连接弹簧车架梁，3c为后部连接车架，3d为塑料车架折叠部位金属嵌件，3e为车架管部凸起筋，3f为水壶套件，310为金属嵌件；\n[0041] 4为通用立管，5为通用后座立管，6为套管。\n具体实施方式\n[0042] 本发明的注塑式塑料自行车，包括由连接管构成的前叉、车把和车架三大部件，前叉、车把和车架的连接管为工程塑料，所述的工程塑料为纤维增强塑料如可以为玻璃纤维增强的聚乙烯、碳纤维增强的聚甲基丙烯酸甲酯、芳纶纤维增强的聚酰胺、不锈钢纤维增强的苯烯腈－丁二烯－苯乙烯、玄武岩纤维增强的聚碳酸酯、玻纤增强聚对苯二甲酸酯（如玻纤增强PET、玻纤增强PBT等）或碳纤增强聚对苯二甲酸酯（如碳纤增强PET或碳纤增强PBT）等；比如45%增强聚酰胺PA，其强度可达206MPa，配合以合适的结构设计，完全能满足自行车的机械性能要求。所述构成前叉、车把和车架的连接管为椭圆环形截面管；在椭圆环形截面管的中空部设置有发泡材料、轻质木材等的填充物；前叉的环形截面管壁厚不等，且位于长轴两端的环形截面管壁厚比位于短轴两端的环形截面管壁厚大；车架的环形截面管壁厚相等，且位于长轴两端的环形截面管内壁设置有加强筋；车把的环形截面管壁厚相等，且位于短轴两端的环形截面管内壁设有加强筋；所述的环形截面沿环形管长度方向形心惯性矩线性变化，成等弯设计；所述的环形截面的中空部采用融芯法辅助注塑，成型后融去融芯；所述的前叉、车把和车架通过金属嵌件相互连接，金属嵌件上设有与自行车通用部件相配套的接口，前叉、车把和车架与金属嵌件一体注塑成型。\n[0043] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。\n[0044] 实施例1\n[0045] 见图1，一种注塑式塑料折叠自行车，其车把1、前叉腿部2、车架3均采用工程塑料。\n见图2，车把部件采用发泡材料制作的制件嵌于车把横管内部，填充车把横管中空部位14，车把与立管结合处金属嵌件11一体注塑成型，为了美观，车把横管截面13成椭圆状，见图3，长轴方向为整车的前后方向，为了满足受力要求，车把在上下短轴方向内侧设置主要受力区域加强筋15，增加车把的承载能力，具体可根据受力要求来设计截面和加强筋的壁厚，横管截面形心惯性矩沿中间向两端线性减小，成等弯设计。前叉内部也采用发泡材料制作的制件嵌于腿部中央，填充前叉腿部中空部位24，与前叉脚部金属嵌件21、前叉肩台部金属嵌件22一体注塑成型，前叉腿部设计为扁平状，截面长轴沿车体前后方向，为增加腿部的刚度和承载力，在腿部主要受力区域23增加壁厚，见图4，腿部形心惯性矩沿肩台部至脚部方向线性降低，成等弯设计。车把和前叉使用了能与通用立管4、套管6等配合的金属嵌件，提高了塑料车把和前叉的通用性。折叠式车架3在车架中部使用金属嵌件31来实现折叠功能，以上部管为例，车架管中空区域采用融芯法辅助注塑，车架成型后融去融芯，其截面在主要受力部位增加车架上管处内部加强筋36，见图5。折叠车分段注塑，前部车架含折叠部位金属嵌件31、塑料车架3、车架前叉套管处金属嵌件35，三部分一体注塑成型；后部车架含折叠处金属嵌件31、塑料车架3、齿轮部位金属嵌件32、车架后轮夹持部位金属嵌件33、后座立管处金属嵌件34，五部分一体注塑成型。后座立管处金属嵌件34与通用后座立管5配套，整个车架具有通用性。工程塑料选用玻纤增强尼龙（聚酰胺PA）或碳纤增强PA制成，例如：采用纤维含量10%-50%的玻纤增强PA6、PA66、PA610、PA612、PA1212或PA1012。比如45%增强聚酰胺PA，其强度可达206MPa，配合以合适的结构设计，完全能满足自行车的机械性能要求。\n[0046] 实施例2\n[0047] 见图6，一种注塑式普通自行车，含塑料车把1、前叉2、车架3。见图7，其管状部件外观采用圆柱状，内部采用加强筋增加其刚度和承载力。采用玻纤增强PA或碳纤增强PA制成，例如：采用10%-40%碳纤增强PA6、PA66、PA610、PA612、PA1212、PA1012，采用融芯辅助的中空工艺制作。车把与立管结合处金属嵌件11一体注塑成型，与车把手持套件12配套。前叉腿部\n2与脚部金属嵌件21、肩台部金属嵌件22一体注塑成型。车架3与齿轮部位金属嵌件32，后轮部位金属嵌件33、后座立管处金属嵌件34一体注塑成型。各金属嵌件与通用自行车配件可配套使用，如钢珠、齿轮、轴承。三个塑料部件也可作为通用件而用于其他类型自行车。\n[0048] 实施例3\n[0049] 见图8，一种注塑式减振自行车，其前叉部件增加腿部与弹簧连接嵌件25和弹簧部件26，车架改为四种部件组成：为前部车架3a、连接弹簧车架梁3b和后部连接车架3c。前叉腿部采用与弹簧连接嵌件25、脚部金属嵌件21一体注塑。前部车架采用车架前叉套管处金属嵌件35、齿轮部位金属嵌件32、后座立管处金属嵌件34和车架与弹簧连接嵌件38一体注塑成型。连接弹簧车架梁3b采用车架与弹簧连接嵌件38、后轮夹持部位金属嵌件33一体注塑成型。后部连接车架3c采用与齿轮处金属嵌件32、后轮夹持部位金属嵌件33一体注塑成型。各管状部件采用等壁厚截面，工程塑料选用玻纤增强PBT或碳纤增强PBT制成，例如：采用纤维含量20%-50%玻纤增强PBT或采用纤维含量10%-40%的碳纤增强PBT。\n[0050] 实施例4\n[0051] 见图9、图10，一种注塑式塑料折叠自行车，其车把1、前叉腿部2、车架3均使用工程塑料。其车把部件预留仪表显示板凹槽16、LED灯安装凹槽17、固定闸把凸出筋18，车把在设计时即可预留这些附件安装位置，而现在使用的金属把手很难直接预留这些位置，凸出筋之类的可通过焊接，但焊接一方面增加工艺步骤、一方面影响外观。使用注塑式塑料车把，这些结构跟车把主体为一体注塑，即不增加后期加工，又能显著提高固定效果。见图10，通用闸把部件182固定使用的圆箍在螺栓拧紧处直接连接设计的凸出筋18，限制了各个方向的运动，闸把位置即固定下来，解决了紧箍力下降后闸把松动的问题。所用工程塑料选用玻纤增强尼龙（聚酰胺PA）或碳纤增强PA制成，例如：采用纤维含量10%-50%的玻纤增强PA6、PA66、PA610、PA612、PA1212、PA1012。\n[0052] 实施例5\n[0053] 见图11，一种注塑式减振自行车，含塑料车把1、前叉、车架3。见图4，其制作采用注塑工艺。采用玻纤增强PA或碳纤增强PA制成，例如：采用纤维含量10%-40%的碳纤增强PA6、PA66、PA610、PA612、PA1212、PA1012。见图12，塑料车架预留车架管部凸起筋3e，凸起筋上设计螺孔，与放置水壶套件3f配合。采用直接设计凸起固定位置的方式后，凸起筋与车架一体注塑，完整性好，并且即使在极端情况下凸起发生破坏，也不影响车架的使用。各部件使用塑料为材料，不存在锈蚀的问题。