CN103523129B - 无焊接接头的自行车整体车架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无焊接接头的自行车整体车架，该车架由前管、上管、立管、下管、五通、平叉左右腿和立叉左右腿中的几个车架管组成，各个车架管均为空心管，其内腔相互联通；前管与上管和下管在同一平面内相连，中管与上管、下管也在同一平面内相连，立管与平叉、立叉及五通相连，形成以立管为交线的两个相交三角形空间结构，用来安装自行车后轮；五通为水平方向的圆管，用来安装自行车中轴；立管上端为圆柱形自由端，用来安装自行车鞍座；所述整体车架是在高压下充满模腔并完成凝固成形过程的。该车架可以实现车身的美观性及避免由于焊接接头带来的安全隐患。

Description

无焊接接头的自行车整体车架

技术领域

本发明涉及自行车车架领域，具体是一种无焊接接头的自行车整体车架。

背景技术

随着人们生活水平的日益提升，自行车的应用领域已经由传统的代步工具向休闲运动特别是健身领域延伸。其制作材料也由传统的铸铁和钢材向更加轻便的金属材料所代替，铝合金、钛合金、镁合金、钛镁合金等几种材料自行车具有轻便、美观等特点，近年来越来越受到广大群众特别是运动爱好者的追捧，其市场需求急速猛增。现有技术中自行车车架均由多个车架管件焊接而成，采用此种加工工艺会在车身出现多个焊接接头，除会给车身整体美观度带来影响外，车身在焊接接头的熔合区或热影响区由于其结构特点经常会在质检和使用中发生断裂，严重威胁骑行人的人身安全。

针对上述技术问题，本领域的技术人员在日常的生产过程中提出了多种减少或免除焊接接头工艺制造免焊接自行车整体车架的工艺和方法，以提升车身美观度和提升车身安全性的方法，其中最为常见的几项方法如下：

由金轮集团发明了一种无焊缝自行车，该专利的发明实质上仅是对焊缝进行了细致的打磨、包裹、装饰，使焊接接头圆滑过渡，仅是看似无焊接接头并非是真正意义上的无焊接接头整体车架。

发明人林泳涛发明了无焊缝不等壁自行车接头（CN88212126.X），该技术是采用金属板材经冲压、拉延、反孔及减薄等工艺制成，由主管及支管组成的无焊缝不等壁自行车接头，主要特征在于该接头的主管及支管的管壁上均无焊缝，其支管的管壁由与主管相连接的管口处向另一管口处逐渐减薄，两管相交为一整体。这种无焊缝自行车接头将传统的焊接接头由各车架管交汇处转移到了接头以外，车架管与管接头之间采用插接的方法连接为一体。虽然将焊接接头转移到了应力集中位置之外，但接头与车架管之间还需要连接，并未做到整体车架。

江门市亿捷五金制品有限公司洪清志申请了一种无缝肘接件结构的自行车车架（ZL201020612959），该专利公开的自行车车架，主要是由无焊缝一体式锻制成型的肘接件和与肘接件连接的多根支架构成，但分析该专利的核心仍需要肘接件与支架相互焊接才能得到该车架。故其也不是无焊缝整体车架。

一种新型无焊接车架（专利号：201110311839）公开了一种新型无焊接车架，该车架有一个长板状的架体；所述架体的中间为一个“口”字形的方孔；所述方孔的上口横梁向后水平延伸，形成支撑车厢的上侧梁；所述方孔的下口横梁向前水平延伸，形成支撑脚踏板的下侧梁；所述下侧梁的前端向上延伸，与车辆前端固定连接并在外侧固定连接有装饰球；该车架对称安装在车辆的两侧，起到支撑整个车体的作用，该新型无焊接车架对板材的表面无任何要求，可直接连接，不损伤工件表面，无连接变形，单点抗拉强度和抗剪强度均有较大提高，有效节约了焊接材料和劳动力资源，降低了生产成本，产品外形美观大方，符合节能环保的工艺要求。这种车架虽然没有焊接接头，但必须进行装配连接才能成为一体，不是真正意义上的整体车架

广州市华勇金属制品有限公司宣称制造了一款无焊接铝合金两轮摩托车架、后轮摇架组件，车架采用带有减重孔的矩形实心截面梁，采用6063高纯度铝合金板材整体冲压而成，实现了无焊缝整体成形。但是，这种整体车架成形所需设备吨位极其庞大，难以推广应用。

苏州仁和汽车有限公司申请了一种自行车车架（201020101149.6），该车架分为前梁合件和后梁合件两部分组成，这两部分分别采用压铸技术整体成形，然后组装在一起。虽然没有焊接接头，但需要组装连接，不是整体车架。

上述多个发明内容均力求实现整体免焊接生产自行车架的工艺要求，以克服前述车身出现多个焊接接头，给车身整体美观度带来影响和车身在焊接接头的熔合区或热影响区由于其结构特点经常会在质检和使用中发生断裂，严重威胁骑行人的人身安全的技术问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种无焊接接头的自行车整体车架。

所述的整体车架由前管、上管、立管、下管、五通、平叉左右腿和立叉左右腿中的几个车架管组成整体车架，各个车架管均为空心管，其内腔相互联通；前管与上管和下管在同一平面内相连，中管与上管、下管也在同一平面内相连，立管与平叉、立叉及五通相连，形成以立管为交线的两个相交三角形空间结构，用来安装自行车后轮；五通为水平方向的圆管，用来安装自行车中轴；立管上端为圆柱形自由端，其尺寸符合国标或行标规定的尺寸系列，用来安装自行车鞍座；

所述的前管，是两端为开孔的空心圆管，壁厚1.0-2.0mm，其内径尺寸和长度尺寸符合自行车技术标准要求，能够与自行车前叉恰当装配和连接；

所述的平叉左右腿和立叉左右腿均为半圆空心管，圆弧面朝外，壁厚1.0-1.6mm；平叉左右腿和立叉左右腿的后端分别对应连接在一起，交汇处的过渡外圆角为2～5mm，连接后的左右腿端均带有扁平实心接片，接片厚度4～8mm，接片与左右腿之间圆滑过渡，接片上带有符合行标或国标要求的U形口，用来安装后车轮，平叉左右腿及立叉左右腿的下方分别设有1～5个工艺孔，工艺孔直径为车架管内径的1/3～1/6，用来排出整体成形时所用的芯料。优选的，平叉左右腿和立叉左右腿均为半圆空心管，圆弧面朝外，壁厚1.0-1.6mm；平叉左右腿和立叉左右腿的后端分别对应连接在一起，交汇处的过渡外圆角为3～5mm，连接后的左右腿端均带有扁平实心接片，接片厚度5～6mm，接片与左右腿之间圆滑过渡，接片上带有符合行标或国标要求的U形口，用来安装后车轮，平叉左右腿及斜叉左右腿的下方分别设有2～3个工艺孔，工艺孔直径为车架管内径的1/3～1/4，用来排出整体成形时所用的芯料。

所述的上管、下管和立管为空心的圆管、空心的椭圆管或空心的矩形管中的一种，壁厚1～2mm；椭圆管和矩形管的长边为垂向；在上管和下管的下方及立管的后方分别设有1～5个工艺通孔，孔直径为车架管内径的1/3～1/6，用来排出整体成形时所用的芯料。优选的，上管和下管上各设2～4个水平工艺孔，位于上管和下管的下方，工艺孔直径为管内径的1/4～1/5；

整体车架各相邻车架管端部的连接部位均为圆角光滑过渡，外部圆角半径1～10mm，内部过渡圆角半径为外部圆角半径与壁厚之和。优选的，前管与上管间的外部过渡圆角为3～5mm，前管与下管间的外部过渡圆角为1～3mm，上管与下管交叉部的过渡外圆角为2～5mm，上管及立叉与中管间的过渡外圆角为3～5mm，平叉及下管与中管间的过渡外圆角为3～5mm，平叉及中管及下管与五通间的过渡外圆角为3-5mm，立叉左右腿壁厚相等，左右腿之间圆角光滑过渡，过渡外圆角3-6mm，留有一个与立叉平行工艺通孔，孔直径3～6mm。平叉左右腿壁厚相等，左右腿之间圆角光滑过渡，过渡外圆角3～6mm，留有一个与平叉平行的工艺通孔，工艺孔直径为立管内径的1/3～1/5。

所述的整体车架通过一次浇注凝固成形为一体。为了防止冷隔缺陷，对金属液施加10-100MPa的压力，使其在高压下充满模腔并凝固成形，采用可溶性盐芯或低熔点金属芯来形成空腔，成形后将芯熔化，从工艺孔和各车架管的开孔处流出，为了防止卷气，金属液的充型速度控制在50-100mm/s。

本发明具有性能安全可靠、外型美观精细、适用范围广返和制作工艺简化等有益效果。

附图说明

图1圆形截面城市自行车整体车架示意图

图2椭圆截面山地自行车整体车架示意图

图3矩形截面赛车整体车架示意图

其中：

15-上管151-上管的工艺孔16-下管

161-下管的工艺孔17-前管18-立管

181-立管的工艺孔19-立叉192-立叉左腿

191-立叉右腿193-立叉的工艺孔20-平叉

201-平叉左腿202-平叉右腿203-平叉的工艺孔

21-五通22-扁平实心接片221-扁平实心接片右接片

222-扁平实心接片左接片

具体实施方式

所述的整体车架可以根据需要制成城市自行车车架、山地车车架和竞赛车车架，它们的区别仅在于车架管的形状、尺寸和横截面。所述区别均由前管17、上管15、立管18、下管16、五通21、平叉20、立叉19等车架管组成整体车架，各个车架管均为空心管，其内腔相互联通；前管17与上管15和下管16在同一平面内相连，立管18与上管15、下管16也在同一平面内相连，立管18与平叉20、立叉19及五通21相连，形成以立管18为交线的两个相交三角形空间结构，用来安装自行车后轮；五通21为水平方向的圆管，用来安装自行车中轴；立管18上端为圆柱形自由端，其尺寸符合国标或行标规定的尺寸系列，用来安装自行车鞍座；

所述的前管17，是两端为开孔的空心圆管，壁厚1.0-2.0mm，其内径尺寸和长度尺寸符合自行车技术标准要求，能够与自行车前叉恰当装配和连接；

所述的平叉左右腿201、202和立叉左右腿191、192均为半圆空心管，圆弧面朝外，壁厚1.0-1.6mm；平叉左右腿201、202和立叉左右腿191、192的后端分别对应连接在一起，交汇处的过渡外圆角为2～5mm，连接后的左右腿端均带有扁平实心接片221、222，接片厚度4～8mm，接片与左右腿之间圆滑过渡，接片上带有符合行标或国标要求的U形口，用来安装后车轮，平叉左右腿201、202及立叉左右腿191、192的下方分别设有1～5个工艺孔，工艺孔直径为车架管内径的1/3～1/6，用来排出整体成形时所用的芯料。

所述的上管15、下管16和立管18为空心的圆管、空心的椭圆管或空心的矩形管中的一种，壁厚1～2mm；椭圆管和矩形管的长边为垂向；在上管15和下管16的下方及立管18的后方分别设有1～5个工艺通孔，孔直径为车架管内径的1/3～1/6，用来排出整体成形时所用的芯料。

整体车架各相邻车架管端部的连接部位均为圆角光滑过渡，外部圆角半径1～10mm，内部过渡圆角半径为外部圆角半径与壁厚之和。优选的，前管17与上管15间的外部过渡圆角为3～5mm，前管17与下管16间的外部过渡圆角为1～3mm，上管15与下管16交叉部的过渡外圆角为2～5mm，上管15及立叉左右腿191、192与立管18间的过渡外圆角为3～5mm，平叉左右腿201、202及下管16与立管18间的过渡外圆角为3～5mm，平叉左右腿201、202及立管18、下管16与五通21间的过渡外圆角为3-5mm，立叉左右腿191、192壁厚相等，左右腿之间圆角光滑过渡，过渡外圆角3-6mm。平叉左右腿壁厚相等，平叉左右腿201、202之间圆角光滑过渡，过渡外圆角3～6mm。

所述的整体车架通过一次浇注凝固成形为一体。为了防止冷隔缺陷，对金属液施加10-100MPa的压力，使其在高压下充满模腔并凝固成形，采用可溶性盐芯或低熔点金属芯来形成空腔，成形后将芯熔化，从工艺孔和各车架管的开孔处流出，为了防止卷气，金属液的充型速度控制在50-100mm/s。

实施例一

一种无焊接接头城市女式自行车整体车架，由前管17、上管15、立管18、下管16、五通21、平叉左右腿201、202，立叉左右腿191、192中的几个车架管组成整体车架，各个车架管均为空心管，其内腔相互联通；前管17与上管15和下管16在同一平面内相连，立管18与上管15、下管16也在同一平面内相连，立管18与平叉左右腿201、202、立叉左右腿191、192及五通21相连，形成以立管18为交线的两个相交三角形空间结构，用来安装自行车后轮；五通21为水平方向的圆管，用来安装自行车中轴；立管15上端为圆柱形自由端，其尺寸符合国标或行标规定的尺寸系列，用来安装自行车鞍座；

所述的前管17，是两端为开孔的空心圆管，直径38mm，壁厚1.4mm，其内径尺寸和长度尺寸符合自行车技术标准要求，能够与自行车前叉恰当装配和连接；

所述的平叉左右腿201、202和立叉左右腿191、192均为半圆空心管，沿长度方向直径逐渐减小，大端直径28mm，小端直径13mm，圆弧面朝外，壁厚1.4mm；平叉左右腿201、202和立叉左右腿191、192的后端分别对应连接在一起，交汇处的过渡外圆角为R14mm，连接后的左右腿端均带有扁平实心接片22，接片厚度6mm，接片与左右腿之间圆滑过渡，接片上带有符合行标或国标要求的U形口，用来安装后车轮，平叉左右腿201、202及立叉左右腿191、192的下方分别设有3个工艺孔，工艺孔直径为车架管内径的1/4，用来排出整体成形时所用的芯料。

所述的上管15、下管16和立管18为空心的圆管，上管直径29mm，下管直径25mm，立管直径29mm，均为壁厚1.4mm；上管15和下管16的下方及立管的后方分别设有1～5个工艺通孔，孔直径为车架管内径的1/4，用来排出整体成形时所用的芯料。

整体车架各相邻车架管端部的连接部位均为圆角光滑过渡，外部圆角半径1～10mm，内部过渡圆角半径为外部圆角半径与壁厚之和。优选的，前管17与上管15间的外部过渡圆角为3mm，前管17与下管16间的外部过渡圆角为5mm，上管15与下管16交叉部的过渡外圆角为10mm，上管15及立叉左右腿191、192与立管4间的过渡外圆角为10mm，平叉左右腿201、202及下管16与立管18间的过渡外圆角为1.5mm，平叉左右腿201、202及立管18、下管16与五通21间的过渡外圆角为1.5mm，立叉左右腿191、192壁厚相等，左右腿之间圆角光滑过渡，过渡外圆角5mm，平叉左右腿壁厚相等，平叉左右腿201、202之间圆角光滑过渡，过渡外圆角3mm。

所述的整体车架通过一次浇注凝固成形为一体。为了防止冷隔缺陷，对金属液施加60MPa的压力，使其在高压下充满模腔并凝固成形，采用可溶性盐芯或低熔点金属芯来形成空腔，成形后将芯熔化，从工艺孔和各车架管的开孔处流出，为了防止卷气，金属液的充型速度控制在70mm/s。

实施例二

一种无焊接接头山地车自行车车架，其各部分通过一次浇注凝固铸造成形为一个整体车架，没有焊接接头，也没有机械装配连接的接头。由前管17、上管15、立管18、下管16、五通21、平叉左右腿201、202，立叉左右腿191、192中的几个车架管组成整体车架，各个车架管均为空心管，其内腔相互联通；前管17与上管15和下管16在同一平面内相连，立管18与上管15、下管16也在同一平面内相连，立管18与平叉左右腿201、202、立叉左右腿191、192及五通21相连，形成以立管18为交线的两个相交三角形空间结构，用来安装自行车后轮；五通21为水平方向的圆管，用来安装自行车中轴；立管15上端为圆柱形自由端，其尺寸符合国标或行标规定的尺寸系列，用来安装自行车鞍座；

所述的前管17，是两端为开孔的空心圆管，壁厚2.0mm，其内径尺寸和长度尺寸符合自行车技术标准要求，能够与自行车前叉恰当装配和连接；

所述的平叉左右腿201、202和立叉左右腿191、192均为半圆空心管，圆弧面朝外，壁厚1.6mm；平叉左右腿201、202和立叉左右腿191、192的后端分别对应连接在一起，交汇处的过渡外圆角为15mm，连接后的左右腿端均带有扁平实心接片22，接片厚度8mm，接片与左右腿之间圆滑过渡，接片上带有符合行标或国标要求的U形口，用来安装后车轮，平叉左右腿201、202及立叉左右腿191、192的下方分别设有5个工艺孔，工艺孔直径为车架管内径的1/6，用来排出整体成形时所用的芯料。

所述的上管15、下管16和立管18为空心的椭圆管，壁厚2mm；椭圆管和矩形管的长轴和短轴比为1.3，长轴为垂向；在上管15和下管16的下方及立管的后方分别设有5个工艺通孔，孔直径为车架管内径的1/6，用来排出整体成形时所用的芯料。

整体车架各相邻车架管端部的连接部位均为圆角光滑过渡，外部圆角半径1～10mm，内部过渡圆角半径为外部圆角半径与壁厚之和。优选的，前管17与上管15间的外部过渡圆角为3mm，前管17与下管16间的外部过渡圆角为5mm，上管15及立叉左右腿191、192与立管18间的过渡外圆角为10mm，平叉左右腿右腿201、202及下管16与立管18间的过渡外圆角为1.5mm，平叉左右腿201、202及立管18、下管16与五通21间的过渡外圆角为10mm，立叉左右腿191、192壁厚相等，左右腿之间圆角光滑过渡，过渡外圆角3mm，平叉左右腿201、202之间圆角光滑过渡，过渡外圆角3mm。

所述的整体车架通过一次浇注凝固成形为一体。为了防止冷隔缺陷，对金属液施加10MPa的压力，使其在高压下充满模腔并凝固成形，采用可溶性盐芯或低熔点金属芯来形成空腔，成形后将车架芯熔解，从工艺孔和各车架管的开孔处流出，为了防止卷气，金属液的充型速度控制在100mm/s。

实施例三

竞赛车整体车架由前管17、上管15、立管18、下管16、五通21、平叉左右腿201、202，立叉左右腿191、192中的几个车架管组成整体车架，各个车架管均为空心管，其内腔相互联通；前管2与上管15和下管16在同一平面内相连，立管18与上管15、下管16也在同一平面内相连，立管18与平叉20、立叉19及五通21相连，形成以立管18为交线的两个相交三角形空间结构，用来安装自行车后轮；五通21为水平方向的圆管，用来安装自行车中轴；立管18上端为圆柱形自由端，其尺寸符合国标或行标规定的尺寸系列，用来安装自行车鞍座；

所述的前管17，是两端为开孔的空心圆管，壁厚1.0mm，其内径尺寸和长度尺寸符合自行车技术标准要求，能够与自行车前叉恰当装配和连接；

所述的平叉左右腿201、202和立叉左右腿191、192均为半圆空心管，圆弧面朝外，壁厚1.0mm；平叉左右腿201、202和立叉左右腿191、192的后端分别对应连接在一起，交汇处的过渡外圆角为10mm，连接后的左右腿端均带有扁平实心接片22，接片厚度4mm，接片与左右腿之间圆滑过渡，接片上带有符合行标或国标要求的U形口，用来安装后车轮，平叉左右腿201、202及立叉左右腿191、192的下方分别设有3个工艺孔，工艺孔直径为车架管内径的1/3，用来排出整体成形时所用的芯料。

所述的上管15、下管16和立管18为空心的矩形管，壁厚1mm；矩形管的长边为垂向；在上管15和下管16的下方及立管的后方分别设有5个工艺孔，工艺孔直径为车架管内径的1/3，用来排出整体成形时所用的芯料。

整体车架各相邻车架管端部的连接部位均为圆角光滑过渡，外部圆角半径1～10mm，内部过渡圆角半径为外部圆角半径与壁厚之和。优选的，前管17与上管15间的外部过渡圆角为3mm，前管2与下管3间的外部过渡圆角为5mm，上管15及立叉左右腿191、192与立管18间的过渡外圆角为10mm，平叉左右腿201、202及下管16与立管18间的过渡外圆角为1.5mm，平叉左右腿201、202及立管18、下管16与五通21间的过渡外圆角为5mm，立叉左右腿191、192壁厚相等，左右腿之间圆角光滑过渡，过渡外圆角3mm。平叉左右腿壁厚相等，平叉左右腿201、202之间圆角光滑过渡，过渡外圆角3mm。

所述的整体车架通过一次浇注凝固成形为一体。为了防止冷隔缺陷，对金属液施加100MPa的压力，使其在高压下充满模腔并凝固成形，采用可溶性盐芯或低熔点金属芯来形成空腔，成形后将芯熔解，从工艺孔和各车架管的开孔处流出，为了防止卷气，金属液的充型速度控制在50mm/s。

Claims (1)

1.一种无焊接接头的自行车整体车架，由前管、上管、立管、下管、五通、平叉左右腿和立叉左右腿组成，前管、上管、立管、下管、五通、平叉左右腿和立叉左右腿管均为空心管，其内腔相互联通；前管与上管和下管在同一平面内相连，立管与上管、下管也在同一平面内相连，立管与平叉、立叉及五通相连，形成以立管为交线的两个相交三角形空间结构，用来安装自行车后轮；五通为水平方向的圆管，用来安装自行车中轴；立管上端为圆柱形自由端，用来安装自行车鞍座；其特征在于：所述整体车架是在高压下充满模腔并完成凝固成形过程的；

所述的前管，是两端为开孔的空心圆管，壁厚1.0-2.0mm；

所述平叉左右腿和立叉左右腿均为半圆空心管，圆弧面朝外，壁厚1.0-1.6mm；平叉左右腿的后端对应连接在一起，立叉左右腿的后端对应连接在一起，两交汇处的过渡外圆角半径均为3～5mm,平叉左右腿的前端与立叉左右腿的前端均带有扁平实心接片，接片厚度5～6mm，接片与左右腿之间圆滑过渡，接片上带有符合行标或国标要求的U形口，用来安装后轮，平叉左右腿的下侧及立叉左右腿的下侧分别设有2～3个工艺孔，平叉左右腿下侧的工艺孔及立叉左右腿下侧的工艺孔的直径分别对应为平叉左右腿及立叉左右腿内径的1/3～1/4，用来排出整体成形时所用的芯料；

所述的上管、下管和立管为空心的圆管，壁厚1～2mm；所述上管的下侧和下管的下侧及立管的后侧分别设有1～5个工艺通孔，上管的下侧和下管的下侧及立管的后侧的工艺通孔直径分别对应为上管、下管和立管内径的1/3～1/6，用来排出整体成形时所用的芯料；

所述前管与上管间的外部过渡圆角半径为3～5mm，前管与下管间的外部过渡圆角半径为1～3mm，上管与下管交叉部的过渡外圆角半径为2～5mm，上管及立叉与立管间的过渡外圆角半径为3～5mm，平叉及下管与立管间的过渡外圆角半径为3～5mm，平叉及立管及下管与五通间的过渡外圆角半径为3-5mm，所述立叉左右腿壁厚相等，立叉左右腿之间圆角光滑过渡，过渡外圆角半径3-6mm；所述平叉左右腿壁厚相等，平叉左右腿之间圆角光滑过渡，过渡外圆角半径3～6mm；

所述高压下充满模腔并凝固成形的过程是在金属液10-100MPa的压力下完成的，金属液的充型速度控制在50-100mm/s；

所述车架使用可溶性盐芯或低熔点金属芯来形成空腔，成形后将芯熔解，从前管、上管、立管、下管、五通、平叉左右腿和立叉左右腿的开孔处流出。