CN104369823A - 自行车用车架单元及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自行车用车架单元及其制造方法。该自行车用车架单元，包括：左车架本体，其包括一体形成在一起的头管的一部分、座管的一部分、车架的一部分、以及左叉；和右车架本体，其包括一体形成在一起的头管的一部分、座管的一部分、车架的一部分、以及右叉；其中左车架本体和右车架本体被一体地连接，以形成头管、座管和车架；并且通过步进压制处理形成为具有圆筒形状的车座管被插入座管中，然后被连接到座管。

Description

自行车用车架单元及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种自行车用车架单元及其制造方法，本发明更特别涉及一种包括头管、座管、车架以及左、右叉的自行车用车架单元及其制造方法。

背景技术

通常，自行车用车架单元是形成自行车整体结构的构成部件，并通过将诸如头管、座管、车架以及左、右叉等构成部件相互连接起来而制造。

近年来，为了实现各种各样的设计以及确保安全性的刚度，使用诸如铝、铬钼钢、碳以及钛等材料，来代替通常使用的高密度钢材料。

图1是根据现有技术的自行车用车架单元的结构图。

参见图1，现有技术的自行车用车架单元100包括头管101、座管103、上车架105、下车架107以及位于两侧的上、下叉109和111。

与转向把手连接的转向轴(未示出)安装在头管101上，与车座连接的座管(未示出)安装在座管103上。

上、下车架105和107连接并支撑头管101和座管103。

上、下叉109和111的后端彼此连接，从而形成后轮安装于其上的旋转本体叉113。

下叉111的前端连接于踏板组件115，踏板组件115被配置在座管103的下端。

同时，大多数自行车的车架单元100同时包括上车架105和下车架107，但是在某些情况下，只有一个车架，也就是，可能只有上车架105应用在头管101与座管103之间。

然而，根据现有技术中具有上述结构的自行车用车架单元100，在利用焊接工艺将头管101、座管103、上车架105、下车架107以及上下叉109和111彼此连接时，由焊接热产生的残余应力分布在连接部分上。特别是，在自行车骑行时直接施加冲击负载，由此导致与安全相关的严重问题，例如发生在连接部分附近的破裂或损坏。

特别地，因为在头管101连接到上、下车架105和107时，根据上、下车架105和107之间厚度的不同，在头管101通过单独的预热处理之后执行焊接工作，因此存在这样的不足，即，如果没有正确地执行预热处理，就会出现焊接缺陷。

此外，由于焊接连接部分的工艺是人工执行的，因此次品率比较高，这是因为焊接质量会因工人的技能和工作环境而有所差异，因此，存在这样的不足，即，需要大量的工作时间且生产率低下。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的多个方面提供一种自行车用车架单元及其制造方法，其具有改良的刚度和设计质量的优点。

本发明的多个方面的自行车用车架单元，可以包括：左车架本体，其包括一体形成的头管的一部分、座管的一部分、车架的一部分、以及左叉；和右车架本体，其包括一体形成的头管的一部分、座管的一部分、车架的一部分、以及右叉；其中左车架本体和右车架本体可被一体地连接，以形成头管、座管和车架；并且通过步进压制处理形成为具有圆筒形状的车座管可被插入座管中，然后被连接到座管。

该车座管可以包括：台阶部，在座管的上部的外周凸出，用于使车座夹持器安装到台阶部的外周；以及座合凸部，在车座管的中部凸出，以形成被焊接到座管的焊接面部。

车座管可以具有与座管的厚度相同或近似的厚度。

左车架本体和右车架本体可以通过焊接方法连接。

根据本发明多个方面的一种制造自行车用车架单元的方法，可以包括：对左车架本体压制成形，其中一体地形成安装转向轴的头管的一部分、安装车座管的座管的一部分、被配置成一体地连接头管和座管并形成自行车本体的车架的一部分、以及左叉；对右车架本体压制成形，其中一体地形成头管的一部分、座管的一部分、车架的一部分、以及右叉；沿着左、右车架本体的边缘，将左车架本体和右车架本体彼此连接起来；以及将通过步进压制处理形成为具有圆筒形状的车座管插入座管中，并将车座管连接到座管。

该车座管可以包括：台阶部，在座管的上部的外周凸出，用于使车座夹持器安装到台阶部的外周；以及座合凸部，在车座管的中部凸出，以形成被焊接到座管的焊接面部。

该车座管可以具有与座管的厚度相同或近似的厚度。

车座管可以通过如下步骤形成：将平板压制成形为具有台阶部和座合凸部；将平板压制成形为圆筒形状；在板件的端部压制成形出凸部和凹部；以及对凸部和凹部进行焊接。

根据本发明多个方面的自行车用车架单元，主车架是将头管、座管、车架、踏板组件以及左、右叉一体形成，没有连接部分，因而可以去除现有技术中由于连接部分的焊接热产生的残余应力，并且可以去除因残余应力产生的连接刚度劣化的因素。

因此，可以稳定地保持头管与车架之间关于路面的冲击负载和车架单元本身的疲劳负载的刚度和耐久度，因此防止诸如破裂等损坏，并确保安全性。

此外，在连接左、右车架本体时，沿着左、右车架的边缘执行焊接工作，以便可以自动地执行焊接处理，由于自动化，可以减少工作时间，并可以提高焊接质量和生产率。

由于车座管被形成为具有与座管的厚度相同或近似的厚度，车座管可直接地连接于座管，而不需要单独的预热步骤，因而改善焊接质量并减少工作步骤中所需的时间。

由于车座管通过压制成形而被形成为具有与座管的厚度相同或近似的厚度，因此该车座管可以与其它车座相适配，并且可提高生产率。

本发明的方法和装置具有其它的特征和优势，通过合并在此的附图和具体实施方式将是显而易见的，并做详细阐述，两者结合用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是根据现有技术的自行车用车架单元的结构图；

图2是应用了根据本发明的示例性的自行车用车架单元的自行车的侧视图；

图3是根据本发明的示例性的自行车用车架单元的立体图；

图4是根据本发明的示例性的自行车用车架单元的分解立体图；

图5是示出根据本发明车座管的示例性结构的侧剖视图；

图6是根据本发明的示例性车座管的立体图。

具体实施方式

下面详细参考本发明的各种实施方式，本发明的实施例在附图中被图解并且在下面被描述。尽管本发明将结合示范性实施例被描述，然而可以理解的是，本描述并不意在将本发明限制到那些示范性实施例上。相反地，本发明意在不仅仅覆盖示范性实施例，而且覆盖各种可选形式、变型、等价形式和其它实施例，其可被包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围中。

为了清楚地描述本发明，省略与描述无关的内容，在整篇说明书中，使用相同的附图标记表示相同或类似的构件。

出于易于理解和便于描述的目的，图中示出的每个组件的尺寸和厚度是随意示出的，然而，本发明并不限于此。放大了若干部分和区域的厚度，以便清晰地描述。

此外，在下述详细描述中，具有相同关系的组件的名称，被分成“第一”、“第二”等等，但是本发明并不限于后面描述中的顺序。

在整篇说明书和权利要求书中，除非被描述为相反含义，否则词语“包括”及其类似变形将被理解为暗示包含了所述构件，但是不排除任何其它构件。

此外，在说明书中描述的“单元”、“装置”、“部分”、“部件”等等，是指执行至少一个功能或操作的综合结构的单元。

图2是应用了根据本发明多个实施方式的自行车用车架单元的自行车的侧视图，图3是根据本发明多个实施方式的自行车用车架单元的立体图，以及图4是根据本发明多个实施方式的自行车用车架单元的分解立体图。

参见图2至4，根据本发明多个实施方式的自行车用车架单元1包括头管3、座管5、车架7、踏板组件9以及左、右叉11和11a。

安装把手13的转向轴15安装于头管3，前轮19通过被配置在转向轴15下方的前叉17而被安装。

车座23通过车座管21安装于座管5。

车架7可以包括上延伸车架25，其被配置成一体连接于头管3和座管5；以及下延伸车架27，其一体连接踏板组件9，并形成自行车29的本体。可以理解的是，这些一体部件都可以是统一形成的。

左、右叉11和11a分别包括上叉31以及下叉33，上叉31的后端和下叉33的后端彼此连接，从而形成旋转本体叉37，后轮35安装在其上。

此外，两个上叉31的前端连接于座管5，两个下叉33的前端连接于位于座管5下方的踏板组件9。

踏板组件9可被形成为在车架7与两个下叉33之间的下方向下凸出，通过链条39连接于后轮35的踏板9a安装在踏板组件9上。

在此，头管3、座管5、车架7、踏板组件9以及左、右叉11和11a通过一体形成的左车架本体41和右车架本体43而形成。可以理解的是，这些整体组件可以统一地形成。

此外，左、右车架本体41和43沿其边缘连接在一起，从而形成自行车用车架单元1的整体结构。

左、右车架本体41和43通过焊接方法彼此连接，在此情况下，焊接方法可以是弧焊方法等等。

图5是示出根据本发明多个实施方式的车座管的结构的侧剖视图，图6是根据本发明多个实施方式的车座管的立体图。

参见图5和图6，安装于座管5的车座管21通过步进压制工艺被形成为具有圆筒形状，并在其上部和中部形成有台阶部45和座合凸部(seating protrusion)47。

台阶部45在座管5的外表面凸出，并且车座夹持器51安装于台阶部45的外表面，用于夹持安装车座23处的车座柱(seat post)49。

座合凸部47在其中间部分凸出，以形成接触车座管5的焊接面部53。

车座管21可以具有与座管5相同或相近的厚度。

车座管21的内径被确定为与车座柱49的外周相对应。

在此情况下，在车座管21的内径与车座柱49的外周之间可形成有间隙。然而，车座夹持器51通过夹持车座柱49可防止车座柱49移动。、

因而，车座管21可适应具有不同尺寸的各种车座柱49。

根据本发明多个实施方式的具有上述结构的自行车用车架单元1，由于头管3、座管5、车架7、踏板组件9以及左、右叉11和11a一体形成，而没有连接部分，从而消除了现有技术中因连接部分的焊接热量产生的残余应力，并去除了因残余应力导致连接刚度劣化的因素。

此外，减少了因连接部分出现破裂和损坏而产生的安全事故，并稳定地保持了头管3与车架7之间受到路面传递的冲击负载以及车架单元本身的疲劳负载的刚度和耐久度。

此外，由于形成自行车用车架单元1的左、右车架本体41和43是一体形成的，因此使得自行车用车架单元1的整个外观具有美学吸引力。

另外，在左、右车架本体41和43连接时产生的焊道没有直接暴露在表面，因而对自行车用车架单元1的整体外观设计上的影响最小。

另外，在连接左、右车架本体41和43时，沿着左、右车架本体23和25的边缘进行焊接工作，使得焊接步骤可以自动化，由于自动化从而减少了工作时间，并提高了焊接质量和生产效率。

另外，由于车座管21被形成为具有与座管5的厚度相同或近似的厚度，因此可以直接将车座管21连接于座管5，而不需要单独的预热步骤，由此提高焊接质量并减少该工作步骤中所需的时间。

接下来，将参考图3至图6描述如上已经描述过的根据本发明多个实施方式的自行车用车架单元1的制造方法。

首先，一体地形成座管5、车架7、踏板组件9以及左、右叉11和11a，对彼此对称的左、右车架本体41和43压制成形，分别如图4所示。

接着，沿着左、右车架本体41和43的边缘将通过压制形成的左、右车架本体41和43进行焊接以便彼此连接，并制造成自行车用车架单元1，如图3所示。

将通过步进压制工艺形成为具有圆筒形状的车座管21插入到车座管5中，然后连接于座管5。

台阶部45在座管5的外周凸出，车座夹持器51安装于台阶部45的外周，用于夹持车座柱49。座合凸部47在其中部凸出，以形成被焊接到座管5的焊接面部53。

车座管21通过步进压制处理而形成。

也就是，将平板压制成形，以形成台阶部45和座合凸部47，然后通过一系列压制成形处理形成圆筒形状从而成为车座管21。

在板件(车座管21)的端部通过压制成形出凸部55和凹部57，然后将凸部55和凹部57连接起来。

车座管21可以具有与座管5的厚度相同或近似的厚度。

此外，由于车座管21被形成为具有与座管5的厚度相同或近似的厚度，因此车座管21可以直接连接于座管5，而不需要单独的预热处理，从而提高焊接质量并减少工作处理中所需的时间。

由于车座管21被形成为具有与座管5厚度相同或近似的厚度，因此车座管21可以与其它车座兼容适配。

由于车座管21通过压制成形工艺形成，因此车座管21的质量稳定，并且座管5的厚度可减小，从而可以减小车架单元1的总体重量。

为了便于阐述和精确限定所附的权利要求，使用术语“上”或“下”、“前”或“后”等，参考图中显示的特征的位置，来描述示例性实施方式的特征。

上面已出于示例和说明的目的，对本发明的特定示例性实施方式进行说明。这些说明并非意欲详尽地或将本发明限制在该公开的精确形式上，很显然，通过上述教导还可以进行各种变形和修改。为了说明本发明的某些原理及其实际应用，选择并描述了示例性实施方式，从而使本领域技术人员能够实现和利用本发明的各个示例性实施方式，及其各种替换和变型。本发明的保护范围意图由所附权利要求及其等价物来限定。

Claims (8)

1.一种自行车用车架单元，包括：

左车架本体，其包括一体形成在一起的头管的一部分、座管的一部分、车架的一部分、以及左叉；和

右车架本体，其包括一体形成在一起的所述头管的一部分、所述座管的一部分、所述车架的一部分、以及右叉；

其中所述左车架本体和所述右车架本体被一体地连接，以形成所述头管、所述座管和所述车架；并且

通过步进压制处理形成为具有圆筒形状的车座管被插入所述座管中，然后被连接到所述座管。

2.如权利要求1所述的车架单元，其中所述车座管包括：

台阶部，在所述座管的上部的外周凸出，用于使车座夹持器安装到所述台阶部的外周；以及

座合凸部，在所述车座管的中部凸出，以形成被焊接到所述座管的焊接面部。

3.如权利要求1所述的车架单元，其中所述车座管具有与所述座管的厚度大致相同的厚度。

4.如权利要求1所述的车架单元，其中所述左车架本体和所述右车架本体通过焊接方法连接。

5.一种制造自行车用车架单元的方法，包括：

对左车架本体压制成形，其中一体地形成安装转向轴的头管的一部分、安装车座管的座管的一部分、被配置成一体地连接所述头管和所述座管并形成自行车本体的车架的一部分、以及左叉；

对右车架本体压制成形，其中一体地形成所述头管的一部分、所述座管的一部分、所述车架的一部分、以及右叉；

沿着所述左、右车架本体的边缘，将所述左车架本体和所述右车架本体彼此连接起来；以及

将通过步进压制处理形成为具有圆筒形状的车座管插入所述座管中，并将所述车座管连接到所述座管。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述车座管包括：

台阶部，在所述座管的上部的外周凸出，用于使车座夹持器安装到所述台阶部的外周；以及

座合凸部，在所述车座管的中部凸出，以形成被焊接到所述座管的焊接面部。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述车座管具有与所述座管的厚度大致相同的厚度。

8.如权利要求5所述的方法，其中所述车座管通过如下步骤形成：

将平板压制成形为具有台阶部和座合凸部；

将所述平板压制成形为圆筒形状；

在所述板件的端部压制成形出凸部和凹部；以及

对所述凸部和所述凹部进行焊接。