碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)，該自行車部件的成型結(jié)構(gòu)包括至少一為中空殼層結(jié)構(gòu)且成形有至少二端口心模殼，以及一由含浸碳纖維布積層設(shè)于該心模殼外面構(gòu)成的碳纖維層，令該碳纖維層的一接合面藉該含浸碳纖維布的含浸膠與該心模殼外面黏結(jié)，藉以達到免除普通碳纖維自行車部件制程中耗時費工的脫模步驟，有效縮短碳纖維自行車部件的制造時間。
【專利說明】碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及碳纖維自行車部件的成型結(jié)構(gòu)，特別是指一種無需脫模的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維制品具有質(zhì)輕但兼具機械強度的特性，目前已廣泛應(yīng)用于自行車的車架、管件及其他部件等制品。請配合參閱圖1所示，顯示目前碳纖維自行車部件的成型方法，該方法步驟包括人工將含浸碳纖維布在心模表面卷繞成層的心模積層步驟S11，接著將心模及其表面碳纖維布一同置入成型模具中進行加壓成型步驟S12以及加熱固化步驟S13，待含浸碳纖維布硬化成形為碳纖維殼層后，再進行脫模步驟S14將碳纖維殼層內(nèi)部的心模取出，最后在成品完成步驟S15中將碳纖維殼層略為加工修飾即得一碳纖維自行車部件成品O
[0003]其中，普通心模主要是由選自聚苯乙烯發(fā)泡材、聚氨脂發(fā)泡材或環(huán)氧發(fā)泡材等材料制成而表面不平整，導(dǎo)致心模表面與碳纖維布之間產(chǎn)生黏結(jié)而有脫模困難的問題。此外，上述普通碳纖維自行車部件成型方法中，脫模步驟S14亦需由人工執(zhí)行，而心模的脫模困難度增加，將造成碳纖維自行車部件整體制程的時間拉長且增加成本，故目前已有諸多技術(shù)，藉心模結(jié)構(gòu)及其制備方法改善普通心模脫膜困難的問題。例如，有業(yè)者提出在心模表面包覆保鮮膜后，再進行碳纖維布積層，以利用保鮮膜的滑順特性降低心模取出的難度；然而，保鮮膜仍需由人工逐一包覆于各心模上，反而增加心模制程時間及人力成本支出。故， 申請人:先前提出一種結(jié)合塑料射出成型及加熱發(fā)泡成型技術(shù)制成的心模結(jié)構(gòu)，如圖2所示，在心模10本體11的不平整表面111形成一光滑層12，并使光滑層12內(nèi)面122與本體11表面111形成連結(jié)，使心模10藉光滑層12外面121形成光滑表面以利脫模并得以快速量產(chǎn)。
[0004]前述心模為實心結(jié)構(gòu)，另有如中國專利申請?zhí)?00910006028.5的強化碳纖維自行車組件的成型方法，其主要是利用發(fā)泡材制作一中空薄壁形態(tài)且表面設(shè)有離形層的心模，將碳纖維材料繞設(shè)于該離形層表面并置入一氣袋于該中空心模內(nèi)部，用以充氣后撐張定位該心模，接著對該碳纖維材料與該心模進行加溫與加壓，使該碳纖維材料硬化成型，取出該氣袋，該中空薄壁心模則藉加熱時收縮而與碳纖維殼層分離，或者，利用丁酮將心模溶解后移除，此時硬化成型后的碳纖維材料即成為該自行車組件。
[0005]應(yīng)注意的是，由于自行車部件構(gòu)形限制，碳纖維殼層成形后，心模必須被破壞才能取出，因此該些心模僅供單次使用，無法重復(fù)利用，且必須在進行心模積層步驟Sll前，預(yù)先制備對應(yīng)部件構(gòu)形且數(shù)量充足的心模備用，是以，為了解決心模脫模困難的問題，另于心模表面設(shè)置保鮮膜、光滑層或離形層等輔助脫膜的層結(jié)構(gòu)，不論以人工或以機械為之，都勢必增加心模制備的時間及整體制程的成本支出；加上心模積層步驟Sll亦必須經(jīng)人工將碳纖維布卷繞于心模表面，普通制法中將碳纖維布全數(shù)以積層方式成型自行車部件，更突顯出普通碳纖維自行車部件成型方法在制備時間及制程成本支出等，是有需要進一步改善的。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)，其主要是依照自行車部件的構(gòu)形制備中空薄殼形態(tài)的心模殼，供將含浸碳纖維布卷繞積層于該心模殼表面形成一碳纖維層，且藉其含浸膠料與該心模殼表面膠合黏結(jié)成一體結(jié)構(gòu)，藉以免除普通碳纖維自行車部件制程中耗時費工的脫模步驟，有效縮短碳纖維自行車部件的制造時間。
[0007]本實用新型所要解決的另一技術(shù)問題在于，碳纖維自行車部件透過上述成型結(jié)構(gòu)，由于該心模殼無需脫模取出，且心模殼表面以和碳纖維層產(chǎn)生黏結(jié)為較佳，不僅可免除加工形成光滑表面的工序，更可利用如鋁材、碳纖維材料、工程塑料等塑形材料經(jīng)鍛壓成型、模內(nèi)成型或射出成型等制法達到快速量產(chǎn)，明顯簡化供含浸碳纖維布積層的心模制備流程及時間、成本支出。其中，當該心模殼是取材自碳纖維材料時，可以長纖碳纖維、短纖碳纖維、回收碳纖維或其混合組成的碳纖維材料進行制備，具有大幅減少心模殼制備材料成本支出的優(yōu)勢。
[0008]本實用新型所要解決的另一技術(shù)問題在于，碳纖維自行車部件透過上述成型結(jié)構(gòu)，使依照自行車部件構(gòu) 形預(yù)先硬化成形的心模殼形成部件的一部分，而得以做為該碳纖維層的支撐結(jié)構(gòu)，不僅具有增加碳纖維自行車部件成品的結(jié)構(gòu)強度及剛性的功效，同時具有節(jié)省碳纖維層卷繞積層時間的功效；又，該心模殼無需被破壞取出，更得以最大效率地發(fā)揮其支撐功效。
[0009]本實用新型所要解決的另一技術(shù)問題在于，碳纖維自行車部件透過上述成型結(jié)構(gòu)，該碳纖維自行車部件可因應(yīng)同一自行車部件的不同形態(tài)結(jié)構(gòu)，例如直管結(jié)構(gòu)、三叉結(jié)構(gòu)，而以一個心模殼構(gòu)成完整自行車部件，或者由多個心模殼組成完整自行車部件，各該心模殼可進一步由二殼件對合組成，以增加心模殼制備的便利性并縮短制造時間。
[0010]為解決上述問題，依據(jù)本實用新型所提供的一種碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)，包括:至少一心模殼，是中空殼層結(jié)構(gòu)且成形有至少二端口，該二端口之間具有相對的一外面及一內(nèi)面連接；一碳纖維層，是含浸碳纖維布積層設(shè)于該心模殼外面構(gòu)成，且該碳纖維層的一接合面藉該含浸碳纖維布的含浸膠與心模殼外面黏結(jié)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是普通碳纖維自行車部件的制法流程示意圖。
[0012]圖2是普通含浸碳纖維積層于實心心模的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是本實用新型碳纖維自行車部件的制法流程示意圖。
[0014]圖4是本實用新型制法中用于制造三叉結(jié)構(gòu)的心模殼立體分解示意圖。
[0015]圖5是本實用新型制法中用于制造三叉結(jié)構(gòu)的心模殼立體組合示意圖。
[0016]圖6是本實用新型制法制得的碳纖維自行車部件的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
[0017]附圖標記說明
[0018]10是心模211是接合殼緣
[0019]111是表面12是光滑層[0020]201是外面202是內(nèi)面
[0021]Sll是心模積層步驟
[0022]S12是加壓成型步驟
[0023]S13是加熱固化步驟
[0024]S14是脫模步驟
[0025]S15是成品完成步驟
[0026]20是心模殼201是殼件
[0027]202是殼件203是端口
[0028]21是外面22是內(nèi)面
[0029]23是組接殼緣24是對接殼緣
[0030]30是碳纖維層31是接合面
[0031]20A是三叉部心模殼20B是上管部心模殼
[0032]20C是下管部心模殼
[0033]S21是心模殼成型步驟
[0034]S22是心模殼表面積層步驟
[0035]S23是加壓成型步驟
[0036]S24是加熱固化步驟
[0037]S25是成品完成步驟
【具體實施方式】
[0038]請以圖3的步驟流程圖配合圖4至6觀之，說明本實用新型碳纖維自行車部件的心模殼積層結(jié)構(gòu)成型方法及其成型結(jié)構(gòu)。
[0039]如圖4、5、6所示，本實用新型碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)包括至少一心模10及一碳纖維層30,該至少一心模殼20是中空薄殼層結(jié)構(gòu)且成形有至少二端口203，該二端口 203之間具有相對的一外面21及一內(nèi)面22連接；該碳纖維層30是含浸碳纖維布積層設(shè)于該心模殼20外面21構(gòu)成,且該碳纖維層30的一接合面31藉該含浸碳纖維布的含浸膠與該心模殼20外面201黏結(jié)。
[0040]于本實施例中，該心模殼20可視所需構(gòu)形而一體成型或由二殼件201、202對合組成，如圖4、5所示的前叉三叉部，為利于快速量產(chǎn)，該心模殼20主要由二殼件201、202對合組成，各該殼件201/202具有至少二組接殼緣23與至少二對接殼緣24間隔成形地連接該外面21及該內(nèi)面22，令該二殼件201、202對合且外面21積層該含浸碳纖維布，該二殼件201,202的該組接殼緣23對合構(gòu)成該心模殼20的該至少二端口 203并連接該外面21及該內(nèi)面22，且該二殼件201、202的對接殼緣24之間為該含浸碳纖維布的含浸膠料滲入而膠結(jié)。又，組成同一自行車部件的相鄰二該心模殼20之間是以其組接殼緣23組接，且該二組接殼緣23之間為含浸碳纖維布的含浸膠料滲入而膠結(jié)。
[0041]此外，該心模殼20的該二殼件201、202的對接殼緣24成形有凹凸結(jié)構(gòu)(圖未示)或卡楣結(jié)構(gòu)(圖未示)，供對合定位該二殼件201、202，且該心模殼20的組接殼緣23亦得以預(yù)成形有凹凸結(jié)構(gòu)(圖未示)或卡楣結(jié)構(gòu)(圖未示)，令組成同一自行車部件的相鄰二該心模殼20的組接殼緣23藉該凹凸結(jié)構(gòu)或該卡楣結(jié)構(gòu)配合定位，以利于碳纖維布積層的進行。
[0042]以上所述即為本實用新型心模殼20與碳纖維層30的組態(tài)說明，至于本實用新型較佳實施例的成型方式及其功效，做以下說明。如圖3所示，本實用新型碳纖維自行車部件的成型方法步驟主要包括:心模殼成型步驟S21、心模殼表面積層步驟S22、加壓成型步驟S23、加熱固化步驟S24及成品完成步驟S25。其中:
[0043]所述心模殼成型步驟S21是利用塑形材料成型一個或多個中空薄層心模殼20，各該心模殼20具有至少二端口 203以及相對的一外面21及一內(nèi)面22連接該至少二端口 203，令一自行車部件的構(gòu)形由該一個心模殼20或該多個心模殼20構(gòu)成。
[0044]于本步驟中，該塑形材料是指成型體表面易于和含浸碳纖維布膠合黏結(jié)且成型體具相當硬度的可塑形材料，例如選自鋁材、碳纖維材料或工程塑料，其中，該鋁材是經(jīng)鍛壓成型制成該心模殼20，該碳纖維材料是經(jīng)模內(nèi)成型制成該心模殼20，且是選自長纖碳纖維、短纖碳纖維、回收碳纖維及/或其組合的碳纖維材料，該工程塑料則是經(jīng)射出成型制成該心模殼20。
[0045]所述心模殼表面積層步驟S22是將含浸碳纖維布卷繞積層在該一個或該多個心模殼20外面21，藉以形成該碳纖維層30。于本步驟中，該由二殼件201、202對合組成的心模殼20或該多個心模殼20之間，是可經(jīng)由在心模殼成型步驟S21中預(yù)成形凹凸結(jié)構(gòu)或卡楣結(jié)構(gòu)達到定位配合，亦得以在進行碳纖維積層之前，先將該二殼件201、202或該多個心模殼20之間經(jīng)膠合定位，以利碳纖維布的卷繞。
[0046]所述加壓成型步驟S23是將該心模殼20及其外面21的含浸碳纖維布加壓成型為一定型體，且該自行車部件構(gòu)形由該多個心模殼20共同組成時，該多個心模殼20端口 203處的組接殼緣23之間為該含浸碳纖維布的含浸膠料滲入而膠合黏結(jié)。
[0047]所述加熱固化步驟S24是將該定型體加熱以固化含浸碳纖維布形成一碳纖維層30,且該碳纖維層30的一接合面31與該心模殼20外面21之間藉該碳纖維布的含浸膠料膠合黏結(jié)。
[0048]所述成品完成步驟S25是待該定型體之含浸膠料固化后，制得一具心模殼積層結(jié)構(gòu)的自行車部件成品。
[0049]請復(fù)參閱圖6所示，以該自行車部件前叉為例，進一步說明本實用新型心碳纖維自行車部件的心模殼積層結(jié)構(gòu)成型方法及其成型結(jié)構(gòu)。如圖，該前叉主要具有四該心模殼20組成，定義該四心模殼20為一三叉部心模殼20A，一上管部心模殼20B以及二下管部心模殼20C，其中:
[0050]所述三叉部心模殼20A是成形有三該端口 203之中空殼層結(jié)構(gòu)，該三叉部心模殼20A具有二殼件201、202對合組成，各該殼件201/202具有三組接殼緣23與三對接殼緣24間隔成形地連接該外面21及該內(nèi)面22，令該二殼件201、202以其對接殼緣24對合形成該三叉部心模殼20A ;該上管部心模殼20B是成形有二該端口 203的中空殼層結(jié)構(gòu)，該上管部心模殼20B的各該端口 203具有一組接殼緣23，令該上管部心模殼20B以其組接殼緣23與該三叉部心模殼20A的組接殼緣23組接。
[0051]所述下管部心模殼20C是成形有二該端口 203的中空殼層結(jié)構(gòu)，該下管部心模殼20C的各該端口 203具有一組接殼緣23，令該下管部心模殼20C以其組接殼緣23與該三叉部心模殼20A的組接殼緣23組接；藉此，該碳纖維層30經(jīng)該含浸碳纖維布卷繞積層于該三叉部心模殼20A、該上管部心模殼20B及該二下管部心模殼20C外面21，且該含浸碳纖維布經(jīng)加壓定型及加熱固化后于該四心模殼20外面21形成具前叉構(gòu)形的碳纖維層30結(jié)構(gòu)。
[0052]綜上所述，本實用新型透過上述碳纖維自行車部件成型方法及其成型結(jié)構(gòu)，心模殼20與碳纖維層30結(jié)合成形一體結(jié)構(gòu)具免除脫模導(dǎo)致的問題并節(jié)省碳纖維層30積層時間，有明顯縮短碳纖維自行車制造時間的功效。又，免脫模的心模殼20可利用塑形材料甚至是回收碳纖維材料快速大量制備，且充份發(fā)揮其支撐功能，具有增加自行車部件結(jié)構(gòu)強度及剛性的功效。藉此，本實用新型碳纖維自行車部件的心模殼積層結(jié)構(gòu)成型方法及其成型結(jié)構(gòu)不僅改善普通制法的缺失，且具有提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益的效果。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括: 至少一心模殼，是中空殼層結(jié)構(gòu)且成形有至少二端口，該二端口之間具有相對的一外面及一內(nèi)面連接； 一碳纖維層，是含浸碳纖維布積層設(shè)于該心模殼外面構(gòu)成，且該碳纖維層的一接合面藉該含浸碳纖維布的含浸膠與該心模殼外面黏結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述心模殼具有兩殼件對合組成，各殼件具有至少二組接殼緣與至少二對接殼緣間隔成形地連接所述外面及內(nèi)面，令兩殼件對合且外面積層含浸碳纖維布，兩殼件的組接殼緣對合構(gòu)成該心模殼的至少二端口，且所述兩殼件的對接殼緣之間為含浸碳纖維布的含浸膠料滲入而膠結(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述心模殼的二殼件的對接殼緣成形有凹凸結(jié)構(gòu)，供對合定位所述二殼件。
4.如權(quán)利要求1所述的碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)，其特征在于:各殼件具有至少二組接殼緣與至少二對接殼緣間隔成形地連接所述外面及內(nèi)面，令兩殼件對合且外面積層含浸碳纖維布，兩殼件的組接殼緣對合構(gòu)成該心模殼的至少二端口，令組成同一自行車部件的相鄰二該心模殼之間以其組接殼緣組接，且該二組接殼緣之間為該含浸碳纖維布的含浸膠料滲入而膠結(jié)。
5.如權(quán)利要求4所述的碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述心模殼的組接殼緣是成形有凹凸結(jié)構(gòu)，令組成同一自行車部件的相鄰二該心模殼的組接殼緣藉該凹凸結(jié)構(gòu)配合定位。
6.如權(quán)利要求1所述的碳纖維自行車部件的心模殼積層成型結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述自行車部件為一前叉且由四心模殼組成，定義該四心模殼為一三叉部心模殼，一上管部心模殼以及二下管部心模殼； 所述三叉部心模殼，是成形有三該端口的中空殼層結(jié)構(gòu)，該三叉部心模殼具有二殼件對合組成，各該殼件具有三組接殼緣與三對接殼緣間隔成形地連接該外面及該內(nèi)面，令該二殼件以其對接殼緣對合形成該三叉部心模殼； 所述上管部心模殼，是成形有二該端口的中空殼層結(jié)構(gòu)，該上管部心模殼的各該端口具有一組接殼緣，令該上管部心模殼以其組接殼緣與該三叉部心模殼的組接殼緣組接； 所述下管部心模殼，是成形有二該端口的中空殼層結(jié)構(gòu)，該下管部心模殼的各該端口具有一組接殼緣，令該下管部心模殼以其組接殼緣與該三叉部心模殼的組接殼緣組接； 所述碳纖維層，是經(jīng)該含浸碳纖維布卷繞積層于該三叉部心模殼該上管部心模殼及該二下管部心模殼外面，且該含浸碳纖維布經(jīng)加壓定型及加熱固化后于該四心模殼外面形成具前叉構(gòu)形的碳纖維層結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】B62K21/02GK203726836SQ201320677667
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】范揚凱 申請人:捷安特（昆山）有限公司