TW201429782A - 纖維複合材料車架 - Google Patents

Abstract

一種纖維複合材料車架，包含有至少一車架單元，該車架單元包含有二構件，以及至少一由該二構件連接而成之桿體，各該構件具有一由發泡材料製成的發泡體，以及一包覆於該發泡體外且由纖維複合材料製成之纖維複合材料外層，且該纖維複合材料外層具有一接合面，該二構件係以其纖維複合材料外層之接合面相互固接，且該二構件之形狀係實質上以該二構件之接合處為中心而相互對稱；藉此，該纖維複合材料車架重量輕且不易斷裂，並較容易製造，且其纖維複合材料較容易被密實地設置。

Description

纖維複合材料車架

本發明係與自行車之車架有關，特別是關於一種纖維複合材料車架。

傳統之自行車車架的材質大多為鋁合金，其結構堅固但重量大。現今自行車之設計日趨輕量化，因此許多自行車之車架都改以堅硬且比重較鋁合金小之碳纖維複合材料製成。

前述之碳纖維複合材料車架之製造方法係將碳纖維複合材料包覆於一充氣件之外表面，待車架成型後，再將該充氣件內的氣體消除，然後再將消氣後的充氣件自該車架內抽出，如此之製造程序相當繁瑣，尤其，車架係以複數管體連接而成，而若欲以前述之製造方法一體成型地製造出複數相互連接之管體，製造上又更加困難。而且，前述之充氣件即使充滿氣體仍稍有軟度，因此碳纖維複合材料實際上難以相當密實地包覆於充氣件。再者，由於碳纖維複合材料車架係呈中空狀，若厚度過小則相當容易斷裂，而若將厚度增大則又無法兼顧輕量化之目的。

有鑑於上述缺失，本發明之主要目的在於提供一種纖維複合材料車架，其重量輕且不易斷裂，並較容易製造，且其纖維複合材料較容易被密實地設置。

為達成上述目的，本發明所提供之纖維複合材料車架包含有至少一車架單元，該車架單元包含有二構件，以及至少一由該二構件連接而成之桿體，各該構件具有一由發泡材料製成的發泡體，以及一包覆於該發泡體外且由纖維複合材料製成之纖維複合材料外層，且該纖維複合材料外層具有一接合面，該二構件係以其纖維複合材料外層之接合面相互固接，且該二構件之形狀係實質上以該二構件之接合處為中心而相互對稱。

藉此，單一車架單元即可製成車架之形狀，或者亦可由複數車架單元連接成車架。不論是前述何種形式，該纖維複合材料車架之製造過程中無習用者之將充氣件消氣及取出等程序，因此較容易製造，而且各該發泡體係較習用之充氣件堅硬，因此纖維複合材料較容易被密實地包覆於各該發泡體。此外，該纖維複合材料車架即使具有相當薄的纖維複合材料外層，亦可藉由該等發泡體之緩衝作用，以及該二構件之纖維複合材料外層相接時形成的工形樑結構，而具有不易斷裂之特性，且更有重量相當輕之優點。

有關本發明所提供之纖維複合材料車架的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

10‧‧‧纖維複合材料車架

11‧‧‧車架單元

12‧‧‧桿體

20‧‧‧構件

30‧‧‧發泡體

40‧‧‧纖維複合材料外層

42‧‧‧接合面

50‧‧‧纖維複合材料車架

60‧‧‧構件

70‧‧‧發泡體

71‧‧‧縱向溝槽

72‧‧‧環形溝槽

80‧‧‧纖維複合材料外層

82‧‧‧補強肋

第1圖為具有本發明一第一較佳實施例所提供之纖維複合材料車架的自行車之示意圖；第2圖為一立體分解圖，係顯示局部之本發明該第一較佳實施例所提供之纖維複合材料車架；第3圖為第1圖沿剖線3-3之剖視圖；第4圖為一立體分解圖，係顯示局部之本發明一第二較佳實施例所提供之纖維複合材料車架；第5圖為第4圖之立體組合圖，且其中該纖維複合材料車架之纖維複合材料外層一部分係被移除以便說明；第6圖為第5圖沿剖線6-6之剖視圖；第7圖為第6圖沿剖線7-7之剖視圖；第8圖為第5圖沿剖線8-8之剖視圖；以及第9圖為第5圖沿剖線9-9之剖視圖。

申請人首先在此說明，在以下將要介紹之實施例以及圖式中，相同之參考號碼，表示相同或類似之元件或其結構特徵。

請先參閱第1圖，本發明一第一較佳實施例所提供之纖維複合材料車架10包含有一車架單元11，該車架單元11包含有四桿體12，該等桿體12係如同習用之自行車車架的前管、上管、下管及座管，該等桿體12概連接成封閉之四邊形。

請參閱第1圖至第3圖，該車架單元11包含有二構件20，各該桿體12皆由該二構件20連接而成，換言之，各該構件20之形狀皆如同該車架單元11而呈封閉之四邊形，惟第2圖僅顯示該二構件20位於其中一該桿體12的區段，以便說明。在本實施例中，各該桿體12係呈圓柱狀，因而各該構件20係由四個半圓柱體連接而成之形狀，但實際上並不以此為限。

各該構件20具有一發泡體30，以及一包覆於該發泡體30外之纖維複合材料外層40，且該纖維複合材料外層40具有一接合面42。該發泡體30係由發泡材料製成，例如聚脲酯(Polyurethane；簡稱PU)或聚碳酸酯(Polycarbonate；簡稱PC)等等，具有高韌性及耐衝撞等特性。該纖維複合材料外層40係由碳纖維、玻璃纖維或其他聚酯纖維等複合材料製成，具有堅硬、比重小、耐高溫及耐腐蝕等特性，在本實施例中以碳纖維作為說明例。該二構件20係以其纖維複合材料外層40之接合面42藉由熱壓之方式而相互固接，且該二構件20之形狀係實質上以該二構件20之接合處為中心而相互對稱。

藉此，該車架10不但重量相當輕，且藉由發泡體30的設置，使得該車架10整體成為一實心的結構，即使纖維複合材料外層40相當薄，亦可藉由發泡體30之緩衝作用，以及該二構件20之纖維複合材料外層40接合處所形成之工形樑結構，而使得該車架10具有不易斷裂之特性。此外，該纖維複合材料車架10之製造過程中無習用者之將充氣件消氣及取出等程序，因此該纖維複合材料車架10較容易製造。而且，各該發泡體30係較習用之充氣件堅硬，因此纖維複合材料較容易被密實地包覆於各該發泡體30。

前述實施例係將單一車架單元11製成車架之形狀，然而，本發明所提供之纖維複合材料車架亦可包含有複數車架單元，例如包含有 四個分別形成該等桿體12之車架單元，亦即，本發明亦可將車架區分為複數車架單元，各該車架單元先由發泡體及纖維複合材料外層所製成的二構件連接而成，然後，各該車架單元再藉由熱壓之方式而以其纖維複合材料外層連接於另一該車架單元之纖維複合材料外層，進而連接成車架。

值得一提的是，本發明將單一車架單元分成二相對稱之構件，如此之設計不但可產生如前述之工形樑結構，使得纖維複合材料車架更為堅固，而且更可使在發泡體外包覆纖維複合材料之程序更容易進行且省時。

請參閱第4圖至第9圖，本發明一第二較佳實施例更提供另一種纖維複合材料車架50，其與前述之纖維複合材料車架10的差異在於，該車架50之各構件60的發泡體70具有多數相交成網格狀之溝槽71、72，其中包含有複數實質上沿該桿體12之縱向延伸的縱向溝槽71，以及複數與縱向溝槽71相交且環繞該發泡體70的環形溝槽72。在本實施例中，各該環形溝槽72係實質上垂直於該桿體12之縱向(亦即垂直於縱向溝槽71)，但實際上不以此為限；而且，該發泡體70亦可僅有縱向溝槽71或僅有環形溝槽72。各該構件60之纖維複合材料外層80包覆於發泡體70時，該纖維複合材料外層80的一部分係填充於該發泡體70之溝槽71、72內，進而形成補強肋82，如此不但使該車架50之結構強度更佳，更讓纖維複合材料外層80與發泡體70之結合效果更好。各該構件60之溝槽71、72及補強肋82的數量及型態並不以本實施例所提供者為限，只要發泡體70設有可供纖維複合材料外層80填入之溝槽即可達成如前述之功效。

最後，必須再次說明，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧纖維複合材料車架

20‧‧‧構件

30‧‧‧發泡體

40‧‧‧纖維複合材料外層

42‧‧‧接合面

Claims (9)

1. 一種纖維複合材料車架，包含有：至少一車架單元，該車架單元包含有二構件，以及至少一由該二構件連接而成之桿體，各該構件具有一由發泡材料製成的發泡體，以及一包覆於該發泡體外且由纖維複合材料製成之纖維複合材料外層，且該纖維複合材料外層具有一接合面，該二構件係以其纖維複合材料外層之接合面相互固接，且該二構件之形狀係實質上以該二構件之接合處為中心而相互對稱。
2. 如申請專利範圍第1項所述之纖維複合材料車架，其中該車架單元包含有複數連接成封閉形狀之該桿體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之纖維複合材料車架，包含有複數該車架單元，各該車架單元係以其纖維複合材料外層連接於另一該車架單元之纖維複合材料外層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之纖維複合材料車架，其中各該構件之發泡體具有至少一溝槽，各該構件之纖維複合材料外層的一部分係填充於發泡體之溝槽內，以形成至少一補強肋。
5. 如申請專利範圍第4項所述之纖維複合材料車架，其中各該構件之發泡體的溝槽中包含有一實質上沿該桿體之縱向延伸的縱向溝槽。
6. 如申請專利範圍第5項所述之纖維複合材料車架，其中各該構件之發泡體的溝槽中更包含有一與該縱向溝槽相交且環繞該發泡體的環形溝槽。
7. 如申請專利範圍第4項所述之纖維複合材料車架，其中各該構件之發泡體的溝槽中包含有一環繞該發泡體的環形溝槽。
8. 如申請專利範圍第4項所述之纖維複合材料車架，其中各該構件之發泡體具有多數相交成網格狀之該溝槽。
9. 如申請專利範圍第1項所述之纖維複合材料車架，其中該纖維複合材料為碳纖維複合材料。