CN105270544A - 自行车的车架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自行车的车架，即便使用碳材质将用于构成车架的上管、底管、座管、链管等之外径以经典型自行车中车架的粗细来制薄，也能确保充分的强度，可相对降低车架的重量。为此，本发明之自行车的车架包含上管、底管、座管，上管、底管、座管中的一个以上的管是从一侧末端至另一侧末端其外径相同的管状外管，由碳材质成型，在外管的全区间或特定区间的内部固定设置有由碳材质成型的内管，该内管是具有比外管的断面积小之断面积的管状。

Description

自行车的车架

技术领域

本发明涉及即便用碳材料将构成车架的上管、底管、座管的外径制造成在经典型自行车中构成车架之管的粗细，也能确保充分的强度，而且可相对降低车架重量的自行车的车架。

背景技术

陆地运送手段之一的自行车是基于骑车人的驱动力来驱动，因此从防止环境污染及能源节约等方面非常有益。不仅如此，自行车可增强骑车人的体力，也可用作休闲活动的工具，从该方面也深受欢迎。即，自行车不仅用于运送手段，而且还多用来体育或休闲的工具。由此，自行车根据其用途、结构、材料、驱动原理等可加以各种区分。

从使用者的用途观点，自行车可区分为一般用、竞赛用、山地用、休闲用等。尤其，对于一般用自行车而言，包括仅能乘坐骑车人的一人用、可乘坐两人以上的多乘坐用、在乘坐人的后方可搭载货物的货物用等。

从自行车的结构方面，根据其区分基准，还可分为多种形态，例如，根据能否折叠自行车的车体来可分为折叠式自行车和非折叠式自行车。

并且，也可根据构成自行车车架的主要材质是否为耐燃钢板、不锈钢、铬-钼钢、铝、钛、镁、碳纤维等来加以区分。尤其，如此根据车架材质的不同，带给自行车整体重量的影响很大。例如，假设铬-钼钢的比重为100时，与钛的比重为50、铝的比重为34相比，碳的比重为18，因此安装了由碳材质构成之车架的自行车比使用其他材质制造的自行车更轻。

如前述的区分之例，自行车根据其区分基准可分为多种，而为了说明本发明，有必要基于车架的外观来区分为经典型自行车和时尚型自行车。据此，本说明书从整体上，基于自行车车架外观的区分，对于构成自行车车架的头管(headtube)、上管(toptube)、底管(bottomtube)、座管(seattube)、后管(reartube)、链管(chaintube)等分别大致以金属材质的圆形管构成，并且各管的连接部分相互被焊接或由另外的连接手段来连接的结构加以区分成经典型自行车。相反，对于构成车架的各管的直径或粗细相比经典型自行车相对大或厚，并且各管并非由圆形管构成，而是被设计为各种形态者加以区分成时尚型自行车。该种区分反映了如下的现实，即，传统风格(classicalstyle)的自行车是主要以铁为主成分的金属之圆形管来制造其车架，相反，现代风格(modernstyle)的自行车是根据其主要用途可由碳等新材料来制造车架，从而施以更多的设计。

图1是示出了现有技术经典型自行车10之一例的图，其构成车架11的上管12、底管13、座管14等虽彼此的直径可能具有差异，但是各管大体由圆形管构成。该种经典型自行车10主要使用为一般用或竞赛用自行车而非山地用或休闲用自行车。尤其，车架11由将钢铁或铝等作为主成分的金属来制造的自行车类属于此。

图2是示出了现有技术时尚型自行车20之一例的图，其构成车架21的上管22、底管23、座管24等构成为互不相同的粗细，各管是并非连接圆形管来制造，而是其整体一体成型，或者分部成型后经由另外的组装工艺来完成组装的结构。尤其，车架21大体由碳材质构成的山地用或休闲用自行车类属于此。

以图1和图2为例进行区分的经典型自行车10和时尚型自行车20在构成车架11、21的各管之外径(或者粗细)上存在较大的特征差异。即，经典型自行车10的各管12、13、14相比与其对应之时尚型自行车20的各管22、23、24，外径(或者粗细)相对小。这是因为经典型自行车10的车架11是由金属圆形管构成，从而即使直径细其强度较大，与此相比，时尚型自行车20的车架21是通过主要利用了碳材质的成型来制造，因此为了确保充分的强度，只能施以其外径(或者粗细)相对较厚。

当然，时尚型自行车20中将构成车架21的各管22、23、24形成为相对较厚的原因并非只因其材质。为了向山地用或休闲用自行车的外观赋予活力、强悍、明快的印象，也会做成较粗。

另外，经典型自行车的车架是如下结构居多，即，如图1所示，大体以座管14为基准，在前方上管12和底管13构成三角形状，在后方后管15和链管16构成三角形状，由此整体上构成钻石形状。对于该种结构的车架11来讲，在骑车人踩脚踏板前行的过程中，于上管12的前方部分12a、底管13的前方部分13a、座管14的下端部分14a等，相对集中扭转应力。鉴于此，如图2所示，时尚型自行车的车架是将上管22的前方部分22a、底管23的前方部分23a、座管24的下端部分24a形成为相对较厚。

现有技术的经典型自行车是主要以将圆形金属管相连的方式来制造，因此构成车架的各管是其前后部分(或者上下部分)的外径大致相同。而对于主要利用碳材质来制造车架的时尚型自行车来讲，可容易将各管的前后部分(或者上下部分)的粗细成型为不同，因此可设计成各种外观。

但是，于以往，并未试图去实现在将构成自行车车架之各管的外观保持传统结构的同时，其材料是由碳材质来制造。并且，经典型自行车是由于车架主要由金属来制造，因此其重量相当沉，从而具有使用者操纵不便之处。

现有技术文献

专利文献

(专利文献1)大韩民国特许厅授权专利公报10-13375933333号

(专利文献2)大韩民国特许厅公开专利公报10-2012-0028549号

(专利文献3)大韩民国特许厅专利公报特1994-0008585号

(专利文献4)大韩民国特许厅授权实用新型公报20-0163166号

(专利文献5)大韩民国特许厅授权专利公报10-0938175号

(专利文献6)美国专利局授权专利公报US6,012,733号

(专利文献7)美国专利局授权专利公报US7,574,074号

(专利文献8)美国专利局授权专利公报US7,793,959号

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制造构成自行车车架之上管、底管、座管等的主要材料使用碳材质，且即使将各管的外径如经典型自行车车架的管一样做薄，也能确保充分强度的自行车的车架。

并且，本发明的目的在于提供一种在保持将金属材质作为主要材料来使用而制造的传统风格自行车之外观的同时，可大幅降低自行车整体重量的自行车的车架。

尤其，本发明的目的在于提供一种可加强在构成自行车车架的上管、底管、座管等中扭转应力集中之部分的自行车的车架。

为了达到如上所述的目的，本发明的构成可以如下。

本发明之自行车的车架包含上管、底管、座管，上管、底管、座管中的一个以上的管是从一侧末端至另一侧末端其外径相同的管状外管，由碳材质成型，在外管的全区间或特定区间的内部固定设置有由碳材质成型的内管，该内管是具有比外管的断面积小之断面积的管状。

在本发明之自行车的车架中，内管可以形成为其外表面接合在外管之内表面的圆形管状。

在本发明之自行车的车架中，内管可以形成为其断面形状呈多边形，对于外管的内表面，相隔间距而接合在多个位置。

在本发明之自行车的车架中，内管可以形成为具有比外管的内径小之外径的3个或4个管状，对于外管的内表面，相隔间距接合在多个位置。

在本发明之自行车的车架中，内管可以形成为具有比外管的内径小之边的多个三角形状或多个四边形状，在外管的内表面相隔间距而接合。

在本发明之自行车的车架中，外管的外径可以在15mm～35mm的范围内成型。

在本发明之自行车的车架中，外管可以形成为从一侧末端至另一侧末端其内径逐渐或阶段性变小的结构。

根据本发明之自行车的车架具有如下的显著效果，即，如现有技术经典型自行车的车架一样，构成车架的上管、底管、座管等分别形成为从其前端(或者上端)至后端(或者下端)具有相同外径的圆形管状，其外径与经典型自行车之构成车架的上管、底管、座管等相比，即使其各自的外径形成为大致相同，但各管是由碳材质来制造，因此与现有技术的经典型自行车相比，能提供相对轻的自行车。

并且，根据本发明之自行车的车架在保持现有技术经典型自行车的车架外观的同时，扭转应力集中的部分得以加强，从而具有能够确保整体结构之稳定性的优点。

尤其，根据本发明之自行车的车架可以改变一直以为经典型自行车的车架是主要由金属材质的圆形管来制造之观念(paradigm)。

附图说明

图1是用于说明现有技术一例之经典型自行车结构的图。

图2是用于说明现有技术一例之时尚型自行车结构的图。

图3是用于说明本发明一实施例之自行车车架结构的图。

图4是本发明一实施例之外管的剖视图。

图5是图4所示A-A线剖视图。

图6及图7是本发明另一实施例之内管的剖视图。

图8至图10是本发明又一实施例之内管的剖视图。

图11及图12是本发明又一实施例之外管的结构图。

附图标记的说明

100：车架110：上管

120：底管130：座管

200：外管300：内管

具体实施方式

以下，参照示有若干实施例的附图具体说明本发明之自行车的车架。附图中所示的附图标记100指代本发明实施例的车架。

如图3所示，本发明实施例的车架100是上管110、底管120及座管130大体排列成三角形状，同时各管110、120、130形成为从前端(或者上端)至后端(或者下端)其外径相同的圆形管状，从而可适用于经典型自行车。上管110、底管120、座管130是如图所示，与后管140及链管150一同排列而大约呈钻石形状，从而还可以形成经典型自行车的外观。并且，上管110的前端和底管120的前端与用于连接车把和前叉(fork)的头管(无附图标记)连接为一体。

为了适合于经典型自行车的外观，上管110是排列为几乎接近水平或者前端比后端高，底管120的前端(上端)是排列为与上管110的前端成锐角，座管130的后端(上端)是排列为与上管110的后端成锐角，底管120的后端(下端)是排列为与座管130的前端(下端)成锐角。即，构成车架100的各管是以座管130为基准上管110和底管120排列成三角形状，同时后管140和链管150排列成三角形状，由此整体上呈钻石形状而构成与现有技术之传统风格的自行车类似的结构。

尤其，本发明实施例之构成车架100的上管110、底管120、座管130是以碳材质为主成分成型制造，与现有技术之时尚型自行车的各管不同，各管110、120、130形成为从前端(上端)至后端(下端)具有相同外径的圆形管形状。并且，构成车架100的各管110、120、130的粗细是形成为如适用于现有技术之经典型自行车的管的粗细一样薄。

可适用于本发明各实施例之用于构成车架100的各管110、120、130是其外径的直径在15mm～35mm的范围内形成圆形管结构，以用于从整体上被认识为经典型自行车的车架外观。尤其，上管110、底管120、座管130构成为具有相同外径之结构时，能更加体现经典型自行车的外观。

用于构成本发明实施例之车架100的各管110、120、130是，在其所有或者至少一个的内部里还设有由碳材质制造的内管300，从而可以确保应对外部冲击或扭转应力等的强度。

内管300的设置区间可以是，如图所示，上管110为前端区间110a，底管120为前端区间120a，座管130为下端区间130a。即，如前所示，各管110、120、130的该些区间相对承受较多的扭转应力，因此在利用碳纤维和环氧树脂等将管的直径成型为较细时需要进行加强。例如，仅在上管110的特定区间安装内管300时，以将上管110分为4等份之情形为基准，内管300设在相当于从前端至后端之长度的前方1/4区间的前端区间110a上较好。对于底管120而言，在相当于从前端至后端之长度的前方1/4区间的前端区间120a设置内管300较好，对于座管130而言，在相当于从上端至下端之长度的下端1/4区间的下端区间130a设置内管300较好。

以下，为了方便说明，将设置内管300的管称为“外管”。

可适用为构成本发明实施例之自行车车架100的上管110、底管120、座管130的外管200是制作成其外径为一定的圆形管，从而相比适用于现有技术时尚型自行车之车架的各管，其外观较为单纯，能够容易制造。

在利用碳材质来制成管状的过程中包含如下工艺，即，向特定的框或模具里以所需的厚度层叠碳钢板材(carbonsheet)，并与环氧树脂一同在适当温度下加压，以此制成所希望的外观。利用碳钢板材制成断面为圆形、三角形或四边形之管状的成型方法是，可以采用在现有技术中利用碳材质来制造特定形状之管的方法。

另外，本发明实施例之外管200或内管300分别可以是从其一侧末端往另一侧末端壁厚为变厚的结构。即，在层叠碳钢板材而成型碳质管的过程中，通过调整碳钢板材之层数、碳钢板材之排列方向、碳钢板材之厚度、树脂之厚度等的方式来可以设定壁厚。

并且，设于外管200内部的内管300也形成为其断面形状为圆形或多边形(三角形、四边形等)之管状，因此相对容易制造，可大量生产。尤其，内管300的结构简单，因此需要与外管200进行组装的内管300的事先制造变得容易。

如前所示，本发明的内管300可以仅设置在相对承受较多扭转应力之各管110、120、130的特定区间，但也可以设置在各管110、120、130之从一侧末端至另一侧末端的整个区间。在此，用于设置内管300的优选位置是，如图所示，相对承受较多扭转应力之部分，对于上管110和底管120而言是前端部分，对于座管130而言是下端部分。并且，在上管110、底管120及座管130均可以设置内管300，但也可以在特定的一个管或两个管设置内管300。

另外，在外管200的成型过程中，可以采取将事先成型的内管300插入其内部的方式来制造。并且，在单独成型制造的外管200的内部组装内管300的状态下，通过另外的接合过程可使得彼此成为一体。

图4是可适用为构成本发明一实施例之自行车车架100的上管110、底管120或者座管130的外管200的剖视图。图5是图4所示A-A线剖视图。

图5示出了在外管200的内部还设置了具有与外管200的内径相对应之外径的内管300的状态。即，由碳材质制成断面为圆形且为管状的内管300在外管200的成型过程中进行内置，或者向单独制造的外管200的内部组装内管300，从而在外管200之内表面接触了内管300之外表面的状态。

图6和图7是位于外管内部的内管300的断面形成为多边形的情形，其中，图6是内管300的断面为三角形的情形，图7是内管300的断面为四边形的情形。如图6所示，内管300的断面为三角形时，对于外管200的内表面，对应于三角形之边的部分并非接触，而是对应于三角形之顶点的部分相接触。当内管300的断面为四边形时，对于外管200的内表面，对应于四边形之边的部分并非接触，而是对应于四边形之顶点的部分相接触。

图8至图10是示出了在外管200内部设置的内管300排列成多个的情形之例。

首先，图8示出了多个内管300的断面形状为圆形之例，有三个内管300相隔预定间距而排列，从而在内管200的内表面，相隔预定间距实现了线接触。

图9所示的多个内管300的断面形状是三角形，其相邻的内管300彼此间为面接触状态，对于外管200的内表面，在相间隔的三处位置，各内管300的两个顶点形成线接触。在图9中示出了内管300由三个三角管构成的状态，但也可以适用多个三角形管或者四边形管。

图10是设于外管200内部的多个内管300的断面为弧状之情形。内管300的断面为弧状时，如图所示，曲面区间在外管200的内表面面接触的同时，剩余两个边的面分别与相邻内管300的面相面接触。

在此，虽然未图示，但内管300显然还可以适用五边形断面之管、蜂窝状断面之管、星状断面之管等。

另外，如本发明另一实施例之图11及图12所示，外管200可以是从一侧末端往另一侧末端其内径逐渐或阶段性变小的结构。即，可以是外管200的壁厚从一侧末端往另一侧末端逐渐或阶段性变厚的结构。

如图11所示，外管200可以是从一侧末端至另一侧末端其外径相同但内径逐渐变小的形态。并且，如图12所示，外管200还可以是往某一侧其外径相同但内径逐渐变小的结构。如此，适用于本发明另一实施例之外管200的内管300可以形成为从一侧往另一侧其壁厚相同，或者还可以形成为逐渐或阶段性减小或增大的结构。

本发明实施例之内管300可以在用于构成车架100的上管110、底管120、座管130上均适用，或者可以仅适用在其中某一个管或两个管。

如前所述，车架100的各管110、120、130是主要采用碳材质来制造，且其前端与后端(或者上端与下端)的外径相同，如车架由金属材质的管制成的现有技术之经典型自行车一样，可以使其粗细设定为薄。尤其，构成车架100的各管形成得较薄，从而在相对承受较多扭转应力而强度可能成为问题的区间上设置内管300，由此可以实现加强。

以上，参照附图说明了本发明之自行车车架的若干实施例。这些实施例实则包含在记载于本发明权利要求中的技术思想里。并且，这些实施例仅属示例性之情形，在解释本发明权利要求之范围时，不可做限定性解释。

Claims (5)

1.一种自行车的车架，为了使头管、上管、底管、座管构成为一体，经由将多张碳钢板材以所需的厚度层叠，并与环氧树脂一同施以加热加压的工艺来制造，其特征在于，

所述上管、底管及座管形成为其外径从各管的一侧末端至另一侧末端具有15mm～35mm范围的相同直径，

在所述上管以从其前端至后端的方向为基准的1/4区间，在所述底管以从其前方至后方的方向为基准的前方1/4区间，以及在所述座管以从其下端至上端的方向为基准的下部1/4区间的内部，固定设置有由碳材质制造的内管。

2.如权利要求1所述的自行车的车架，其特征在于，

所述上管、底管、座管各自的内径是，从一侧末端往所述各内管所置侧的末端逐渐或阶段性变小。

3.如权利要求1或2所述的自行车的车架，其特征在于，

所述内管形成为外径与所述上管、底管、座管的内径相对应之大小的圆形管状。

4.如权利要求1或2所述的自行车的车架，其特征在于，

所述内管由外径比所述上管、底管、座管的内径小的多个圆形管构成。

5.如权利要求1或2所述的自行车的车架，其特征在于，

所述内管形成为顶点部分与所述上管、底管、座管的内表面相接触的多边形管状。