TW201604062A - 自行車的車架（二） - Google Patents

Abstract

本發明涉及自行車的車架，即便使用碳材質將用於構成車架的上管、底管、座管、鏈管等之外徑以經典型自行車中車架的粗細來製薄，也能確保充分的強度，可相對降低車架的重量。為此，本發明之自行車的車架包含上管、底管、座管，上管、底管、座管中的一個以上的管是從一側末端至另一側末端其外徑相同的管狀外管，由碳材質成型，在外管的全區間或特定區間的內部固定設置有由碳材質成型的內管，該內管是具有比外管的斷面積小之斷面積的管狀。

Description

自行車的車架(二) 技術領域

本發明涉及即便用碳材料將構成車架的上管、底管、座管的外徑製造成在經典型自行車中構成車架之管的粗細，也能確保充分的強度，而且可相對降低車架重量的自行車的車架。

背景技術

陸地運送手段之一的自行車是基於騎車人的驅動力來驅動，因此從防止環境污染及能源節約等方面非常有益。不僅如此，自行車可增強騎車人的體力，也可用作休閒活動的工具，從該方面也深受歡迎。即，自行車不僅用於運送手段，而且還多用來體育或休閒的工具。由此，自行車根據其用途、結構、材料、驅動原理等可加以各種區分。

從使用者的用途觀點，自行車可區分為一般用、競賽用、山地用、休閒用等。尤其，對於一般用自行車而言，包括僅能乘坐騎車人的一人用、可乘坐兩人以上的多乘坐用、在乘坐人的後方可搭載貨物的貨物用等。

從自行車的結構方面，根據其區分基準，還可分為多 種形態，例如，根據能否折疊自行車的車體來可分為折疊式自行車和非折疊式自行車。

並且，也可根據構成自行車車架的主要材質是否為耐燃鋼板、不銹鋼、鉻-鉬鋼、鋁、鈦、鎂、碳纖維等來加以區分。尤其，如此根據車架材質的不同，帶給自行車整體重量的影響很大。例如，假設鉻-鉬鋼的比重為100時，與鈦的比重為50、鋁的比重為34相比，碳的比重為18，因此安裝了由碳材質構成之車架的自行車比使用其他材質製造的自行車更輕。

如前述的區分之例，自行車根據其區分基準可分為多種，而為了說明本發明，有必要基於車架的外觀來區分為經典型自行車和時尚型自行車。據此，本說明書從整體上，基於自行車車架外觀的區分，對於構成自行車車架的頭管(head tube)、上管(top tube)、底管(bottom tube)、座管(seat tube)、後管(rear tube)、鏈管(chain tube)等分別大致以金屬材質的圓形管構成，並且各管的連接部分相互被焊接或由另外的連接手段來連接的結構加以區分成經典型自行車。相反，對於構成車架的各管的直徑或粗細相比經典型自行車相對大或厚，並且各管並非由圓形管構成，而是被設計為各種形態者加以區分成時尚型自行車。該種區分反映了如下的現實，即，傳統風格(classical style)的自行車是主要以鐵為主成分的金屬之圓形管來製造其車架，相反，現代風格(modern style)的自行車是根據其主要用途可由碳等新材料來製造車架，從而施以更多的設計。

圖1是示出了現有技術經典型自行車10之一例的圖，其構成車架11的上管12、底管13、座管14等雖彼此的直徑可能具有差異，但是各管大體由圓形管構成。該種經典型自行車10主要使用為一般用或競賽用自行車而非山地用或休閒用自行車。尤其，車架11由將鋼鐵或鋁等作為主成分的金屬來製造的自行車類屬於此。

圖2是示出了現有技術時尚型自行車20之一例的圖，其構成車架21的上管22、底管23、座管24等構成為互不相同的粗細，各管是並非連接圓形管來製造，而是其整體一體成型，或者分部成型後經由另外的組裝工藝來完成組裝的結構。尤其，車架21大體由碳材質構成的山地用或休閒用自行車類屬於此。

以圖1和圖2為例進行區分的經典型自行車10和時尚型自行車20在構成車架11、21的各管之外徑(或者粗細)上存在較大的特徵差異。即，經典型自行車10的各管12、13、14相比與其對應之時尚型自行車20的各管22、23、24，外徑(或者粗細)相對小。這是因為經典型自行車10的車架11是由金屬圓形管構成，從而即使直徑細其強度較大，與此相比，時尚型自行車20的車架21是通過主要利用了碳材質的成型來製造，因此為了確保充分的強度，只能施以其外徑(或者粗細)相對較厚。

當然，時尚型自行車20中將構成車架21的各管22、23、24形成為相對較厚的原因並非只因其材質。為了向山地用或休閒用自行車的外觀賦予活力、強悍、明快的印象，也 會做成較粗。

另外，經典型自行車的車架是如下結構居多，即，如圖1所示，大體以座管14為基準，在前方上管12和底管13構成三角形狀，在後方後管15和鏈管16構成三角形狀，由此整體上構成鑽石形狀。對於該種結構的車架11來講，在騎車人踩腳踏板前行的過程中，於上管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，相對集中扭轉應力。鑒於此，如圖2所示，時尚型自行車的車架是將上管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形成為相對較厚。

現有技術的經典型自行車是主要以將圓形金屬管相連的方式來製造，因此構成車架的各管是其前後部分(或者上下部分)的外徑大致相同。而對於主要利用碳材質來製造車架的時尚型自行車來講，可容易將各管的前後部分(或者上下部分)的粗細成型為不同，因此可設計成各種外觀。

但是，於以往，並未試圖去實現在將構成自行車車架之各管的外觀保持傳統結構的同時，其材料是由碳材質來製造。並且，經典型自行車是由於車架主要由金屬來製造，因此其重量相當沉，從而具有使用者操縱不便之處。

現有技術文獻 專利文獻

(專利文獻1)大韓民國特許廳授權專利公報10-13375933333號

(專利文獻2)大韓民國特許廳公開專利公報10-2012- 0028549號

(專利文獻3)大韓民國特許廳專利公報特1994-0008585號

(專利文獻4)大韓民國特許廳授權實用新型公報20-0163166號

(專利文獻5)大韓民國特許廳授權專利公報10-0938175號

(專利文獻6)美國專利局授權專利公報US 6,012,733號

(專利文獻7)美國專利局授權專利公報US 7,574,074號

(專利文獻8)美國專利局授權專利公報US 7,793,959號

發明概要

本發明的目的在於提供一種用於製造構成自行車車架之上管、底管、座管等的主要材料使用碳材質，且即使將各管的外徑如經典型自行車車架的管一樣做薄，也能確保充分強度的自行車的車架。

並且，本發明的目的在於提供一種在保持將金屬材質作為主要材料來使用而製造的傳統風格自行車之外觀的同時，可大幅降低自行車整體重量的自行車的車架。

尤其，本發明的目的在於提供一種可加強在構成自行車車架的上管、底管、座管等中扭轉應力集中之部分的自行車的車架。

為了達到如上所述的目的，本發明的構成可以如下。

本發明之自行車的車架包含上管、底管、座管，上管、底管、座管中的一個以上的管是從一側末端至另一側末端其外徑相同的管狀外管，由碳材質成型，在外管的全區間 或特定區間的內部固定設置有由碳材質成型的內管，該內管是具有比外管的斷面積小之斷面積的管狀。

在本發明之自行車的車架中，內管可以形成為其外表面接合在外管之內表面的圓形管狀。

在本發明之自行車的車架中，內管可以形成為其斷面形狀呈多邊形，對於外管的內表面，相隔間距而接合在多個位置。

在本發明之自行車的車架中，內管可以形成為具有比外管的內徑小之外徑的3個或4個管狀，對於外管的內表面，相隔間距接合在多個位置。

在本發明之自行車的車架中，內管可以形成為具有比外管的內徑小之邊的多個三角形狀或多個四邊形狀，在外管的內表面相隔間距而接合。

在本發明之自行車的車架中，外管的外徑可以在15mm~35mm的範圍內成型。

在本發明之自行車的車架中，外管可以形成為從一側末端至另一側末端其內徑逐漸或階段性變小的結構。

根據本發明之自行車的車架具有如下的顯著效果，即，如現有技術經典型自行車的車架一樣，構成車架的上管、底管、座管等分別形成為從其前端(或者上端)至後端(或者下端)具有相同外徑的圓形管狀，其外徑與經典型自行車之構成車架的上管、底管、座管等相比，即使其各自的外徑形成為大致相同，但各管是由碳材質來製造，因此與現有技術的經典型自行車相比，能提供相對輕的自行車。

並且，根據本發明之自行車的車架在保持現有技術經典型自行車的車架外觀的同時，扭轉應力集中的部分得以加強，從而具有能夠確保整體結構之穩定性的優點。

尤其，根據本發明之自行車的車架可以改變一直以為經典型自行車的車架是主要由金屬材質的圓形管來製造之觀念(paradigm)。

10、20‧‧‧自行車

11、21、100‧‧‧車架

12、22、110‧‧‧上管

13、23、120‧‧‧底管

14、24、130‧‧‧座管

15、140‧‧‧後管

16、150‧‧‧鏈管

12a‧‧‧上管12的前方部分

13a‧‧‧底管13的前方部分

14a‧‧‧座管14的下端部分

22a‧‧‧上管22的前方部分

23a‧‧‧底管23的前方部分

24a‧‧‧座管24的下端部分

110a‧‧‧上管110為前端區間

120a‧‧‧底管120為前端區間

130a‧‧‧座管130為下端區間

200‧‧‧外管

300‧‧‧內管

圖1是用於說明現有技術一例之經典型自行車結構的圖。

圖2是用於說明現有技術一例之時尚型自行車結構的圖。

圖3是用於說明本發明一實施例之自行車車架結構的圖。

圖4是本發明一實施例之外管的剖視圖。

圖5是圖4所示A-A線剖視圖。

圖6及圖7是本發明另一實施例之內管的剖視圖。

圖8至圖10是本發明又一實施例之內管的剖視圖。

圖11及圖12是本發明又一實施例之外管的結構圖。

具體實施方式

以下，參照示有若干實施例的附圖具體說明本發明之自行車的車架。附圖中所示的附圖標記100指代本發明實施例的車架。

如圖3所示，本發明實施例的車架100是上管110、底管120及座管130大體排列成三角形狀，同時各管110、120、130形成為從前端(或者上端)至後端(或者下端)其外徑相同的圓形管狀，從而可適用於經典型自行車。上管110、底管 120、座管130是如圖所示，與後管140及鏈管150一同排列而大約呈鑽石形狀，從而還可以形成經典型自行車的外觀。並且，上管110的前端和底管120的前端與用於連接車把和前叉(fork)的頭管(無附圖標記)連接為一體。

為了適合於經典型自行車的外觀，上管110是排列為幾乎接近水平或者前端比後端高，底管120的前端(上端)是排列為與上管110的前端成銳角，座管130的後端(上端)是排列為與上管110的後端成銳角，底管120的後端(下端)是排列為與座管130的前端(下端)成銳角。即，構成車架100的各管是以座管130為基準上管110和底管120排列成三角形狀，同時後管140和鏈管150排列成三角形狀，由此整體上呈鑽石形狀而構成與現有技術之傳統風格的自行車類似的結構。

尤其，本發明實施例之構成車架100的上管110、底管120、座管130是以碳材質為主成分成型製造，與現有技術之時尚型自行車的各管不同，各管110、120、130形成為從前端(上端)至後端(下端)具有相同外徑的圓形管形狀。並且，構成車架100的各管110、120、130的粗細是形成為如適用於現有技術之經典型自行車的管的粗細一樣薄。

可適用於本發明各實施例之用於構成車架100的各管110、120、130是其外徑的直徑在15mm~35mm的範圍內形成圓形管結構，以用於從整體上被認識為經典型自行車的車架外觀。尤其，上管110、底管120、座管130構成為具有相同外徑之結構時，能更加體現經典型自行車的外觀。

用於構成本發明實施例之車架100的各管110、120、130 是，在其所有或者至少一個的內部裡還設有由碳材質製造的內管300，從而可以確保應對外部衝擊或扭轉應力等的強度。

內管300的設置區間可以是，如圖所示，上管110為前端區間110a，底管120為前端區間120a，座管130為下端區間130a。即，如前所示，各管110、120、130的該些區間相對承受較多的扭轉應力，因此在利用碳纖維和環氧樹脂等將管的直徑成型為較細時需要進行加強。例如，僅在上管110的特定區間安裝內管300時，以將上管110分為4等份之情形為基準，內管300設在相當於從前端至後端之長度的前方1/4區間的前端區間110a上較好。對於底管120而言，在相當於從前端至後端之長度的前方1/4區間的前端區間120a設置內管300較好，對於座管130而言，在相當於從上端至下端之長度的下端1/4區間的下端區間130a設置內管300較好。

以下，為了方便說明，將設置內管300的管稱為“外管”。

可適用為構成本發明實施例之自行車車架100的上管110、底管120、座管130的外管200是製作成其外徑為一定的圓形管，從而相比適用於現有技術時尚型自行車之車架的各管，其外觀較為單純，能夠容易製造。

在利用碳材質來製成管狀的過程中包含如下工藝，即，向特定的框或模具裡以所需的厚度層疊碳鋼板材(carbon sheet)，並與環氧樹脂一同在適當溫度下加壓，以此製成所希望的外觀。利用碳鋼板材製成斷面為圓形、三角形或四邊形之管狀的成型方法是，可以採用在現有技術 中利用碳材質來製造特定形狀之管的方法。

另外，本發明實施例之外管200或內管300分別可以是從其一側末端往另一側末端壁厚為變厚的結構。即，在層疊碳鋼板材而成型碳質管的過程中，通過調整碳鋼板材之層數、碳鋼板材之排列方向、碳鋼板材之厚度、樹脂之厚度等的方式來可以設定壁厚。

並且，設於外管200內部的內管300也形成為其斷面形狀為圓形或多邊形(三角形、四邊形等)之管狀，因此相對容易製造，可大量生產。尤其，內管300的結構簡單，因此需要與外管200進行組裝的內管300的事先製造變得容易。

如前所示，本發明的內管300可以僅設置在相對承受較多扭轉應力之各管110、120、130的特定區間，但也可以設置在各管110、120、130之從一側末端至另一側末端的整個區間。在此，用於設置內管300的優選位置是，如圖所示，相對承受較多扭轉應力之部分，對於上管110和底管120而言是前端部分，對於座管130而言是下端部分。並且，在上管110、底管120及座管130均可以設置內管300，但也可以在特定的一個管或兩個管設置內管300。

另外，在外管200的成型過程中，可以採取將事先成型的內管300插入其內部的方式來製造。並且，在單獨成型製造的外管200的內部組裝內管300的狀態下，通過另外的接合過程可使得彼此成為一體。

圖4是可適用為構成本發明一實施例之自行車車架100的上管110、底管120或者座管130的外管200的剖視圖。圖5 是圖4所示A-A線剖視圖。

圖5示出了在外管200的內部還設置了具有與外管200的內徑相對應之外徑的內管300的狀態。即，由碳材質製成斷面為圓形且為管狀的內管300在外管200的成型過程中進行內置，或者向單獨製造的外管200的內部組裝內管300，從而在外管200之內表面接觸了內管300之外表面的狀態。

圖6和圖7是位於外管內部的內管300的斷面形成為多邊形的情形，其中，圖6是內管300的斷面為三角形的情形，圖7是內管300的斷面為四邊形的情形。如圖6所示，內管300的斷面為三角形時，對於外管200的內表面，對應於三角形之邊的部分並非接觸，而是對應於三角形之頂點的部分相接觸。當內管300的斷面為四邊形時，對於外管200的內表面，對應於四邊形之邊的部分並非接觸，而是對應於四邊形之頂點的部分相接觸。

圖8至圖10是示出了在外管200內部設置的內管300排列成多個的情形之例。

首先，圖8示出了多個內管300的斷面形狀為圓形之例，有三個內管300相隔預定間距而排列，從而在內管200的內表面，相隔預定間距實現了線接觸。

圖9所示的多個內管300的斷面形狀是三角形，其相鄰的內管300彼此間為面接觸狀態，對於外管200的內表面，在相間隔的三處位置，各內管300的兩個頂點形成線接觸。在圖9中示出了內管300由三個三角管構成的狀態，但也可以適用多個三角形管或者四邊形管。

圖10是設於外管200內部的多個內管300的斷面為弧狀之情形。內管300的斷面為弧狀時，如圖所示，曲面區間在外管200的內表面面接觸的同時，剩餘兩個邊的面分別與相鄰內管300的面相面接觸。

在此，雖然未圖示，但內管300顯然還可以適用五邊形斷面之管、蜂窩狀斷面之管、星狀斷面之管等。

另外，如本發明另一實施例之圖11及圖12所示，外管200可以是從一側末端往另一側末端其內徑逐漸或階段性變小的結構。即，可以是外管200的壁厚從一側末端往另一側末端逐漸或階段性變厚的結構。

如圖11所示，外管200可以是從一側末端至另一側末端其外徑相同但內徑逐漸變小的形態。並且，如圖12所示，外管200還可以是往某一側其外徑相同但內徑逐漸變小的結構。如此，適用於本發明另一實施例之外管200的內管300可以形成為從一側往另一側其壁厚相同，或者還可以形成為逐漸或階段性減小或增大的結構。

本發明實施例之內管300可以在用於構成車架100的上管110、底管120、座管130上均適用，或者可以僅適用在其中某一個管或兩個管。

如前所述，車架100的各管110、120、130是主要採用碳材質來製造，且其前端與後端(或者上端與下端)的外徑相同，如車架由金屬材質的管制成的現有技術之經典型自行車一樣，可以使其粗細設定為薄。尤其，構成車架100的各管形成得較薄，從而在相對承受較多扭轉應力而強度可能 成為問題的區間上設置內管300，由此可以實現加強。

以上，參照附圖說明了本發明之自行車車架的若干實施例。這些實施例實則包含在記載於本發明申請專利範圍中的技術思想裡。並且，這些實施例僅屬示例性之情形，在解釋本發明申請專利範圍之範圍時，不可做限定性解釋。

100‧‧‧車架

110‧‧‧上管

110a‧‧‧上管110為前端區間

120‧‧‧底管

120a‧‧‧底管120為前端區間

130‧‧‧座管

130a‧‧‧座管130為下端區間

140‧‧‧後管

150‧‧‧鏈管

300‧‧‧內管

Claims (5)

1. 一種自行車的車架，為了使頭管、上管、底管、座管構成為一體，經由將多張碳鋼板材以所需的厚度層疊，並與環氧樹脂一同施以加熱加壓的工藝來製造，其特徵在於，所述上管、底管及座管形成為其外徑從各管的一側末端至另一側末端具有15mm~35mm範圍的相同直徑，在所述上管以從其前端至後端的方向為基準的1/4區間，在所述底管以從其前方至後方的方向為基準的前方1/4區間，以及在所述座管以從其下端至上端的方向為基準的下部1/4區間的內部，固定設置有由碳材質製造的內管。
2. 如請求項1所述的自行車的車架，其特徵在於，所述上管、底管、座管各自的內徑是，從一側末端往所述各內管所置側的末端逐漸或階段性變小。
3. 如請求項1或2所述的自行車的車架，其特徵在於，所述內管形成為外徑與所述上管、底管、座管的內徑相對應之大小的圓形管狀。
4. 如請求項1或2所述的自行車的車架，其特徵在於，所述內管由外徑比所述上管、底管、座管的內徑小的多個圓形管構成。
5. 如請求項1或2所述的自行車的車架，其特徵在於，所述內管形成為頂點部分與所述上管、底管、座管的內表面相接觸的多邊形管狀。