CN116279950A - 内增压式金属圆管胶接结构及应用其的自行车车架 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种内增压式金属圆管胶接结构及应用其的自行车车架，内、外管在套接段管体之间夹设有粘接胶，套接段管体上分别开设有供对拧螺栓穿经的销孔；对拧螺栓在内管管内螺纹对接，旋拧头分别压抵内管销孔旁的内管管体且容纳于外管销孔，并与孔壁能够相抵限位；旋拧缩短对拧螺栓，通过对拧螺丝的旋拧头对内管施加压力，内管在垂直于对拧螺栓杆体轴心线的方向朝外管内管壁凸起变形，从内部对外管进行局部加压，从而增大粘合强度。本发明的外管无需变形，通过对拧螺栓改变内管外形，使内外管之间形成内胀结构，从内部对外管进行局部加压，从而增大粘合强度；即便胶水失效，对拧螺栓也可防止插接结构的失效，从而形成有效的保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及管件连接结构，尤其是涉及一种内增压式金属圆管胶接结构及应用该结构的自行车车架。
背景技术
在实际的生产和生活中，常会遇到需要将两个内外径大小不同的金属圆管进行连接的情况。而金属圆管的胶接结构是达到互相连接有效技术途径之一。
金属圆管胶接是利用胶粘剂在两个金属圆管连接面上产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力而使两个金属管联接起来的工艺方法。
如图1所示，影响金属管间粘接强度的主要因素有金属圆管粘接表面粗糙度、粘接层厚度、固化压力的大小、内管插入深度，具体分析如下：
金属圆管粘接表面粗糙度：增大金属圆管的粘接面的表面粗糙度可以提高粘接强度。同时金属圆管在加工、运输、储存过程中，表面会存在氧化、油污、灰尘及其它杂质等，这些杂质的存在会影响粘接剂的粘合力，所有在胶接前必须清除干净。
粘接层厚度：粘接层厚度太薄，则粘接剂不能填满基材外观凹凸不平的间隙，留下空缺，粘接强度就低；粘接层太厚则更容易导致粘接胶内部存在气泡、粘接表面润湿不足等缺陷，从而降低粘接件的连接。因此，合适的粘接层厚度才能保证金属圆管件的粘接强度。不同类型的胶粘剂，要求胶层厚度不同，大多数合成胶粘剂以0.05～0.15mm为宜，无机胶粘剂以0.1～0.2mm为宜。
固化压力的大小：粘接剂合拢后，对金属圆管表面进行加压有利于粘接剂对金属圆管表面的充分浸润、排出粘接层内的溶剂或低分子挥发物、控制粘接层厚度、防止因收缩引起的金属圆管之间的接触不良、保证胶层中无气孔、提高粘接剂的流动性。
内管插入深度，内管插入深度不是越长越好，一般不超过插入管外径的1.5-2.0倍。
对于内管外径与外管内径相差不大的情况下，通常使用套接的方式进行连接，传统的金属圆管套接结构主要有：
一般套接式连接，是指在内管粘接处涂胶，直接插入到外管胶接处，等待胶水凝固，直形成胶接结构。其主要缺点为：外部无加压，其胶接强度不高；圆管在受到外载荷作用时变形不协调，在薄弱区域首先出现破坏，进而引起界面分离，发生脱粘，造成整个连接结构的失效。涂胶层厚度不一、胶量不均匀、容易出现贫胶、气泡等现象。
螺纹连接，也称丝扣连接，是将内管端部加工成外螺纹，与外管的内螺纹紧密连接的一种方法，加工时在螺接处涂上专用胶用于加固管连接结构。其主要缺点为：需要对外管及内管分别进行螺纹加工，加工成本高；需要对圆管进行旋拧。
卡压/环压式连接，是通过管件与管材之间的挤压，同时经过胶水密封的一种连接技术，常见的卡压式为外管变形式：如图2所示，使用外物直接对外管胶合处进行加压处理，让胶合处发生变形，使外管与内管胶合处能够紧密贴合。其主要缺点为：会导致外管外观发生变形，无法满足对外管有外观要求的情况。
锥形连接，是指在进行粘接前会对内、外管进行加工，使胶合处带有1°-5°的锥度，可使结构胶均匀铺开，方便接头与管的定位的一种胶接方式，具体如图3所示。其主要缺点为：需要对圆管进行加工，成本造价较高，加工工艺复杂；外部无加压，其胶接强度不高，圆管在受到外载荷作用时变形不协调，在薄弱区域首先出现破坏，进而引起界面分离，发生脱粘，造成整个连接结构的失效。
承插式连接是圆管两端分别成形承头和插头，一根钢管的插头插入另一根钢管的承头，通过胶水实现密封连接，具体如图4所示。其主要缺点为：成本造价较高，加工工艺复杂；外部无加压，其胶接强度不高；圆管在受到外载荷作用时变形不协调，在薄弱区域首先出现破坏，进而引起界面分离，发生脱粘，造成整个连接结构的失效。
综上所述，传统的金属管胶接结构存在的主要问题为：有的方式需要对金属圆管进行加工，前期投入较大，专用工具较多，加工成本高；有的方式有不对金属管进行加压的情况，其胶接强度不高。另外如果对外部进行加压增大粘合强度时外管会发生变形。对于外观有要求的方式则不能实现；有的方式需要将金属管进行旋拧，对旋拧有要求的方式则不能实现。
而目前市场上的焊接自行车车架主要分为两大类：传统焊接自行车车架、基于插接结构的钎焊工艺自行车车架。
传统车架的上管、下管、立管、立叉、平叉、前管等均为单独零件，制作时需要锯切不同尺寸的型材，并对不同尺寸型材进行不同尺寸及角度的铰孔、铣弧、焊接等工艺。所需设备多，设备专业化程度要求高。
传统焊接自行车车架属于多部件焊接，焊接接头多，各管件的受力情况复杂。对焊接人员的专业程度要求高。
钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊工艺自行车车架加工工序多、加工工艺复杂、生产成本高；钎焊工艺复杂，对钎料等要求高，容易造成钎缝开裂、填隙不良，部分间隙未被填满、钎料流失等一系列不良现象；钎焊自行车架属于多部件焊接，焊接接头多，各管件的受力情况复杂，对焊接人员的专业程度要求高。
发明内容
针对传统金属管胶接结构中的加压时外管表面发生变形、加工成本高的问题，本发明提出了一种外管不变形、不需要旋拧管体、生产成本低、安全性高的内增压式金属圆管胶接结构。具体为：
内增压式金属圆管胶接结构，包括圆管状的相套接的内管和外管，其特征在于，内管与外管在相套接的套接段管体之间夹设有粘接胶，在内管、外管用于相套接的套接段管体上分别开设有供对拧螺栓穿经的销孔，外管销孔的孔径大于内管销孔的孔径，内管套接于外管内，同侧对应的内管销孔与外管销孔正对，内管销孔与外管销孔的孔中心线共线且与内管、外管的管轴心线垂直相交；
还包括对拧螺栓，其子螺栓和母螺栓的杆体分别穿经内、外管的销孔后在内管管内螺纹对接，旋拧头分别压抵内管销孔旁的内管管体，且旋拧头容纳于对应的外管销孔孔内，并与外管销孔孔壁能够相抵限位；
旋拧缩短对接的对拧螺栓的长度，通过对拧螺丝的旋拧头对内管施加压力，内管在垂直于对拧螺栓杆体轴心线的方向朝外管内管壁凸起变形，从内部对外管进行局部加压。
进一步，在外管的套接段管体内壁上开设若干条用于存储胶水的储胶槽。
进一步，在外管套接段内壁末端形成有环形挡肩，环形挡肩能与内管端面相抵接。
自行车车架，采用如上所述的内增压式金属圆管胶接结构。
本发明的外管无需变形，通过对拧螺栓改变内管外形，使内外管之间形成内胀结构，从内部对外管进行局部加压，从而增大粘合强度。另外胶水失效后，对拧螺栓起到销钉的作用，防止插接结构的失效，从而形成有效的保护作用，生产成本低、安全性高。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为影响金属管间粘接强度的主要因素分析示意图；
图2为卡压/环压连接方式的示意图；
图3为锥形连接方式的示意图；
图4为承插式连接方式的示意图；
图5为内增压式金属圆管胶接结构的侧视图；
图6为图5中AA向截面的变化示意图；
图7为外管内壁开设储胶槽的剖视示意图；
图8为采用内增压式金属圆管胶接结构的自行车架的一种实施例的示意图；
图9为图8所示实施例的爆炸图；
图10为图8所示实施例中各个预制件的立体示意图；
图11为在外管套接段内壁末端形成有环形挡肩的剖视示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图5至图7所示，本发明的内增压式金属圆管胶接结构，采用圆管状的内管2和外管1，内管与外管在相套接的套接段管体之间夹设有粘接胶，在内管2、外管1用于相套接的套接段管体上分别开设有供对拧螺栓穿经的销孔，定义外管1的套接段管体上开设的销孔为外管销孔11，内管2的套接段管体上开设的销孔为内管销孔21，外管销孔11的孔径大于内管销孔21的孔径，内管2套接于外管1内，并将同侧对应的内管销孔与外管销孔正对，即内管销孔21与外管销孔11的孔中心线共线且与内管、外管的管轴心线垂直相交。
对拧螺栓由子螺栓3和母螺栓4组成，属于现有技术；子螺栓3和母螺栓4的杆体分别穿经内、外管的销孔后在内管2管内螺纹对接，子螺栓3、母螺栓4的旋拧头(31、41)分别压抵内管销孔21旁的内管管体，且子螺栓3、母螺栓4的旋拧头(31、41)容纳于对应的外管销孔11孔内，并且旋拧头与外管销孔11孔壁能够相抵限位，如图6(a)中所示。
旋拧缩短对接的对拧螺栓的长度，通过对拧螺丝的旋拧头对内管施加压力，内管在垂直于对拧螺栓杆体轴心线的方向朝外管内管壁凸起变形，如图6(b)中的f所示的区域，使内外管之间形成内胀结构，从内部对外管进行局部加压，从而增大粘合强度。另外胶水失效后，对拧螺栓的旋拧头与外管销孔11相抵配合起到限位的作用，阻止了内管相对外管的沿管轴心方向的窜动，防止插接结构的失效，从而形成有效的保护作用。
进一步，如图7所示，还可在外管1的套接段管体内壁上开设若干条储胶槽12，用于存储胶水，使胶合效果更加紧固。
优选的，还可如图11所示，在外管套接段内壁末端形成有环形挡肩13，既可以控制内管插入深度，也可以通过环形挡肩13与内管端面的接触增加粘贴面积，使胶合效果更加紧固。
本发明还提出了基于上述内增压式金属圆管胶接结构的自行车车架结构，图8为采用内增压式金属圆管胶接结构的自行车架的一种实施例的示意图，图9为图8所示实施例的爆炸图，图10为图8所示实施例中各个预制件的立体示意图，预制连接件A、B、C由一个主体管与两或四个外管一体制成，预制件D则是两个外管一体制成，预制连接件充当车架的节点，内管通过与预制连接件上的相应外管使用内增压式金属管胶接结构进行组装形成最终的车架，改变了传统自行车车架的焊接方式，实现了自行车车架结构减少焊接接头及简便的插接胶合定型，改善了各管件之间的受力情况，达到了生产制造技术简化、胶合结构稳定、使用安全的车架结构组装的技术效果；该方案所形成的的接头通用性和互换性较强，根据不同尺寸车架的要求，可搭配出不同尺寸的车架规格，为车架的多样性提供了条件，克服了现有车架尺寸单一不通用的缺点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.内增压式金属圆管胶接结构，包括圆管状的相套接的内管和外管，其特征在于，内管与外管在相套接的套接段管体之间夹设有粘接胶，在内管、外管用于相套接的套接段管体上分别开设有供对拧螺栓穿经的销孔，外管销孔的孔径大于内管销孔的孔径，内管套接于外管内，同侧对应的内管销孔与外管销孔正对，内管销孔与外管销孔的孔中心线共线且与内管、外管的管轴心线垂直相交；
还包括对拧螺栓，其子螺栓和母螺栓的杆体分别穿经内、外管的销孔后在内管管内螺纹对接，旋拧头分别压抵内管销孔旁的内管管体，且旋拧头容纳于对应的外管销孔孔内，并与外管销孔孔壁能够相抵限位；
旋拧缩短对接的对拧螺栓的长度，通过对拧螺丝的旋拧头对内管施加压力，内管在垂直于对拧螺栓杆体轴心线的方向朝外管内管壁凸起变形，从内部对外管进行局部加压。
2.根据权利要求1所述的内增压式金属圆管胶接结构，其特征在于，在外管的套接段管体内壁上开设若干条用于存储胶水的储胶槽。
3.根据权利要求1所述的内增压式金属圆管胶接结构，其特征在于，在外管套接段内壁末端形成有环形挡肩，环形挡肩能与内管端面相抵接。
4.自行车车架，其特征在于，采用如权利要求1所述的内增压式金属圆管胶接结构。
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