CN1404978A - 自行车曲杆的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造自行车曲杆的方法，包括以下步骤：提供包括两个半模(22、24)的模制设备(20)，这两个半模在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，其中设备(20)在关闭位置确定一个模制空腔(26)，该空腔具有对应于将被制造的曲杆形状的形状；在打开位置向模制设备(20)置入至少一个型芯和预定量的处于塑性状态的纤维强化的可模制的热固化材料(48)；关闭模制设备(20)并且通过所述模制空腔(26)的表面(30、32)向所述热固化材料(48)施加一定压力，从而导致处于塑性状态的材料(48)流入所述模制空腔(26)内，从而该材料填充模制空腔(26)并且至少部分地覆盖所述型芯(44、46)；以及加热所述热固化材料(48)达到热固化温度。

Description

自行车曲杆的制造方法
本发明涉及一种自行车曲杆的制造方法。
最近，提出一种设置有两个金属材料(铝合金等)制成的型芯的曲杆，该型芯设置在曲杆体的端部并且封闭在由高强度纤维(典型地是碳素纤维)织物构成的复合材料的外套中，其中高强度纤维织物由热固性塑料材料的基质封闭。目前适合于制造上述类型的曲杆的方法使用了一种包含两个型芯和一个中心填充芯的预成型结构。在所述预成型结构上具有由嵌入了塑料材料基质的碳素纤维织物制成的缠绕层。最后，如此得到的组件在一个模具里经受热固化步骤。
这种公知的方法费力并且难于使以上缠绕型芯和用纤维强化的塑料材料层填充芯层的所有步骤自动化。
本发明的目的是提供一种上述类型的自行车曲杆的制造方法，该方法比较简单并且更加易于自动化。
根据本发明，通过一种具有构成所附权利要求的主题的特征的方法而实现上述目的。
现在将参照附图详细说明本发明，附图仅以非限制性的示例方式提出，其中：
图1和2是本发明的方法的第一实施例的两个操作步骤的示意图；
图3示出在图1和2所示的方法结束时所得到的曲杆的透视图；
图4和5是本发明的方法的第二实施例的示意图；
图6到9是模制设备的示意截面图，示出执行模制纤维强化的热固材料的步骤的各种模式；
图7A是图6和7所示的设备的示意纵向截面图；
图10、11和12是利用本发明的方法能够制造的不同类型的曲杆的示意轴向截面图；
图13和14是用于制造具有用以安装链环的托架的曲杆的设备的示意图；以及
图15和16是能够利用本发明的方法得到的两个具有用以安装链环的托架的曲杆的平面图。
参照图1和2，标号20表示包含两个半模22、24的模制设备，该两个半模在如图1所示的打开位置和如图2所示的关闭位置之间相对可动。半模22有一个空腔26，设计用以容纳第二半模24的一个压模部分28。空腔26和压模部分28具有各自的模制表面30、32。这两个半模22、24由金属材料制成并且设置有总体上以34表示的加热装置，该加热装置优选地由电阻加热元件构成。这两个半模22、24可以设置有各自的相互协作的止动表面36、38，它们确定了半模22、24的行程终止位置，该位置对应于如2图所示的关闭位置。第一半模22设置有一对脱模元件40、42，它们沿其自身的轴线移动以在模制工艺结束时取下完工的曲杆。
本发明的自行车曲杆的制造方法在第一半模22的空腔26内的一个预定位置设置有一对金属型芯44、46。优选地，型芯44、46安装在脱模元件40、42的端部上。预定量的纤维强化的可模制材料放置在空腔26内。材料48处于塑性状态从而它能够在模压作用下滑动以完全填充在两个半模22、24关闭结构内的模制表面30、32之间确定的模制腔。材料48优选地包含嵌入在热固塑料基质内的碳素纤维，但是它可以是选自碳素纤维、玻璃纤维、芳族聚酸胺纤维、硼纤维、陶瓷纤维或它们的任何组合的材料。
当关闭半模22、24时，模制表面30、32在处于塑性状态的材料48上施加压力，导致塑料材料滑动进入模制区内。如图2所示，材料48完全填充在模制表面30、32之间确定的模制区。在图2中还可以看到，半模22、24的关闭位置中的材料48几乎完全覆盖了型芯44、46，除了后者接触空腔26的底壁的部分。在模制过程中，半模22、24由加热元件34加热到等于或高于材料48的热固化温度的温度。模制设备20在关闭位置保持足以向材料48传递使材料本身达到热固化温度所必须的热量的时间。然后，打开半模22、24，取出具有如图3所示形状的完工的曲杆。型芯44、46被嵌入在由封闭在硬化的塑料基质内的纤维构成的高强度刚体内。
图4和5表示本发明的方法的一种变型。与上述部件对应的部件由同样的标号表示。该模制方法几乎和上述的方法一样。区别仅在于在空腔26设置有一个管件50，所述管件50在模制操作中至少部分地涂有纤维强化的塑料材料48。这样，因为曲杆中心部分是空心的，从而可以进一步降低完工的曲杆的重量。管件50可以由轻型合金制成，或者由纤维强化的塑料基质制成。
图6到9是可以用于本发明的方法的多个模制设备的变型的示意图。在图6、7和7A中，半模22、24在关闭位置确定了一个具有底切横截面的模制区26。一个滑块52用于在材料48上施加模制压力。在图6中，材料48由一个团块构成，其中强化纤维随机地设置在热固材料中。在图7中，相反地，强化纤维以有序的方式布置。例如，材料48可以包含一个纤维条，其中纤维沿纵向延伸，并且所述纤维条在放置在模制设备内之前缠绕在其自身上，其方式为强化纤维根据总体盘绕结构设置。在图8和9所示的变型中，第一半模22在其横向截面图中有一个U形模制区，第二半模的压模部分28可滑动地安装在该模制区中。以和如上所述类似的方式，在图8所示的变型中，强化纤维随机地设置在塑料材料团块中，而在图9所示的变型中，纤维以有序的方式布置，例如根据总体盘绕结构设置。
图10、11和12是可以利用本发明的方法制造的三种不同的曲杆的示意纵向截面图。在图10的情况中，曲杆体完全由纤维强化的塑料材料制成，嵌入在该塑料材料中的是两个由轻型合金制成的型芯44、46，这两个型芯设计为分别固定于曲柄销和一个脚踏板。在图11所示的变型中，曲杆体内部嵌入一个空心件54，该空心件的端部离开型芯44、46一定距离，而在图12所示的变型中，示出一个曲杆，嵌入在该曲杆中的是一个管件50，该管件的端部构造有一个匹配型芯44、46的形状。所述曲杆利用如4和5图所示的方法获得。
图13和14是用于制造具有用以安装链环的集成托架的右侧曲杆的模制设备的示意图。从总体设计的观点看，该设备20和前述设备一样。不同之处仅在于模制区26的形状不同，该模制区具有设计用以形成托架的空腔，托架从包含型芯44的区域径向伸展，其中型芯44设计为固定于曲柄销。纤维强化的材料可以设置在两个型芯44、46之间的间隙内，也可以设置在将形成托架的每个空腔内。设置在对应于将形成托架的空腔的位置内的材料48可以连接或离开将形成曲杆体的材料。
图15和16是能够利用本发明的方法得到的两个右侧曲杆的平面图。在图15所示的变型中，曲杆有四个托架56，在这四个托架的各自端部设置有安装链环的部分。安装链环的第五安装点由嵌入在曲杆体内的第三金属型芯60形成。在图16所示的变型中，曲杆设置有五个托架56，而没有型芯60。
当然，在不损害发明原理的情况下，相对于仅以示例方式在此说明和示出的内容可以宽泛地改变构造细节和实施例，而不脱离如所附权利要求所确定的本发明的范围。
例如，在一种变型中，可以不要金属型芯44和46，从而不论是实心还是空心横截面方案，曲杆体都完全由纤维强化的可模制热固化材料制成。很明显，在该变型中，用以得到曲杆的空心横截面的管件由没有给曲杆的机械强度提供实质贡献的材料制成，该材料在制造完成后可以去除。

Claims (14)

1.一种制造自行车曲杆的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一个模制设备(20)，该设备包括两个半模(22、24)，其中至少一个可以移动，并且具有一个打开位置和一个关闭位置，设备(20)在关闭位置确定一个模制空腔(26)，该空腔具有和将被制造的曲杆形状对应的形状；
在打开位置向模制设备(20)注入预定量的处于塑性状态的纤维强化的可模制的热固化材料(48)；
关闭模制设备(20)，并且通过所述模制空腔(26)的表面(30、32)向所述热固化材料(48)施加一定压力，从而导致处于塑性状态的材料(48)流入所述模制空腔(26)内并填充模制空腔(26)；以及
加热所述热固化材料(48)达到热固化温度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括在所述模制空腔(26)内提供至少一个型芯(44、46)并且在关闭模制设备(20)的步骤中至少部分地用所述塑料材料(48)覆盖所述至少一个型芯(44、46)的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括在所述模制空腔(26)内提供一个管件(50、54)并且在关闭模制设备(20)的步骤中至少部分地用所述塑料材料(48)覆盖所述管件的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维在所述材料(48)内以随机的方式布置。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强化纤维在所述材料(48)内以有序的方式布置。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述强化纤维根据总体盘绕结构布置。
7.如权利要求2和3所述的方法，其特征在于，所述管件(50、54)构造有一个匹配所述至少一个型芯(44、46)的形状。
8.如权利要求2和3所述的方法，其特征在于，所述管件(54)其端部离开所述至少一个型芯(44、46)一定距离。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括在所述模制空腔(26)的部分提供纤维强化的可模制的热固化材料(48)，其中所述部分相对于曲杆的端部之一沿径向延伸从而形成用以安装变速器链环的托架(56)。
10.如权利要求2和9所述的方法，其特征在于，它包括在模制空腔内引入另一个型芯(60)，该型芯设计用于形成所述变速器链环的另一个安装点。
11.自行车的曲杆，其特征在于，其主体完全由纤维强化的可模制的热固化材料制成。
12.如权利要求11所述的曲杆，其特征在于，其主体具有空心横截面。
13.如权利要求11所述的曲杆，其特征在于，其主体具有实心横截面。
14.如权利要求11所述的曲杆，其特征在于，所述纤维强化的可模制的热固化材料选自碳素纤维、玻璃纤维、芳族聚酸胺纤维、硼纤维、陶瓷纤维或它们的任何组合。
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