自行车架

本发明涉及自行车架，更具体地说，涉及在车架中部件由非焊接或烧铜的方法联接在一起的自行车架。

大多数轻型旅游或比赛自行车的车架包括一个前管，该前管包括一个放置车把柄和前叉柄的套管;一个车座托架，该托架包括一个放置自行车座座管的开口;一个中轴托架，该托架包括一个放置脚蹬曲杆组件的套筒。这三个部件由单独的圆柱形管用焊接或烧铜联接在一起。

自行车的前轮由前叉固定在这个车架上，该前叉包括一个绕轴转动地固定在前管上的叉杆。后轮由立叉固定在这个车架上，该立叉从车座托架延伸到后轮，并且固定在从中轴托架延伸到后轮的一对链叉上。这两对叉杆通常由焊接固定在其各自的托架中。

在大多数这种形式的自行车中，管子，托架和叉杆由钢制成，这种材料牢固，便宜并且相对容易焊接或烧铜。但是，其他材料，如：铝合金，同样具有足够的强度和刚性，并且比钢还更轻。因此，为了减轻车架的重量，就需要制造一种自行车架，在这种车架中，铝合金管替换了某些或全部的部件。由于它们的尺寸，用铝替换钢在管联接托架时尤其是需要的。因为用焊接或烧铜把钢部件和铝部件联接的工艺对于大规模生产是不实际的，因此，就要使用构成这种车架的替代方法。

例如，在克莱恩伯纳样品（Kloiuebenne    Gebrauchsmuster）№.G    81    17    517    5中公开了一种自行车架，其中，管状部件粘合固定在前管上，中轴托架和车座托架上。前管和每一个托架包括轴孔，在轴孔中是压入的、锡焊的或焊接的具 有锥端的管状“附属件”，管子的端部互补地呈锥状，尺寸为能在附属件上滑动。管子由一个厌氧粘合剂固定在附属件上。这种粘合剂硬化并固化，防止部件相对运动不能精确地粘住，由此形成机械互锁。在最佳实施例中，两端部和附属件包括圆周槽;这些槽一起形成保持粘合剂以及保持在附属件和管子之间的间隙或凹坑中的粘合剂的环形通路。

在这种装置可供选择的一个实施例中，管状附属件在形状上为圆筒并且包括粗糙的外表面，产生粘合剂的小凹坑。附属件的尺寸沿其整个长度提供了一个微度压配合。根据这个实施例，车架部件最初由微度的压配合保持在一起，然后靠填入管端和固定在前管和托架的附属件之间的间隙的粘合剂硬化永久地保持在一起。

这种类型的车架结构允许使用不相同的金属并且因此使构成的车架重量上比相应形状完全用钢制成的车架轻，这是其优点。例如，在圆锥形附属件上的环形通道在环形中保持粘合剂，使粘合剂固化为环形。当这种形式抵抗作用在联接处拉力时，并不能有效地抵抗扭力。

此外，在这些车架中，插入件包括粗糙的表面，与联接管压配合结合，这就很难保证粘合剂均匀地分布在附属件的圆周周围。并且常常是由于在管中插入附属件的作用以圆周部分刮掉粘合剂，产生空白。还有，把一个管端与附属件联接，使该端与轴孔壁结合形成连续的联接通常是很困难的。在这方面的困难导致在组件上和部件尺寸上的正常变化。不能提供适当的联接导致管和轴孔之间的间隙的存在，这些间隙有损于车架的美学外观，还会导致锐棱的存在，这些锐棱可能会伤害骑自行车的人。

因此，需要自行车架能由不同的金属如钢和铅制成的部件制作， 而不必进行昂贵的和费时的烧铜工作。同样还需要自行车架中的部件能迅速地并且便宜的组装并在管和附属件之间具有均匀强度的联接。这样的车架应当同样能够组装，使车架部件之间没有不致密的间隙并且锐棱存在于成品车架上的可能性很少。

本发明是一个自行车架，其中前管、车座托架和中轴托架各包括一对向下延伸的短管插入件并且由靠压配合和粘接结合固定在前管和托架的插入件上的管联接在一起。由于前管、车座托架和中轴托架的结构基本上与其和车架管联接处相同。每个车架管包括至少两个管插件形式的接管。这些部件通常称作“接管部件”。

根据本发明的一个方面，每个接管部件的短管插件包括一个具有第一外径的内部分和具有小于第一外径的第二外径的导向部分。连接管的尺寸使它们与导向部分形成滑动配合，与短管插件内部分形成压配合。管端的内部直径大于导向部分的外径，但小于短管插件内部分的外径。

金属粘接剂用在导向部分并在导向部分和管端叠加部分之间形成粘接。这样，每个接管部件由粘接剂以及压配合固定在其联接管上。

在本发明最佳实施例中，短管插件的导向部分包括许多纵向延伸槽，这些槽均匀地围绕导向部分圆周隔开，每个导向部分同样还包括一个环形槽，该槽围绕从导向部分到短管插件通渡的部分的圆周，环形的和纵向的槽形成具有小于导向部分的第二外径的外径截面，并为金属粘合剂提供凹槽，由此减少粘合剂由于在导向部分滑动配合管端的作用而从导向部分刮掉的可能性并且保证粘合剂给每个导向部分长度和圆周均匀分布。在插件导向部分有槽的另外优点是粘合剂的厚度可以用适当的槽深尺寸保持在最佳值。

除了保证粘合剂围绕导向部分均匀分布以外，纵向槽产生的粘合截面与管轴平行延伸，抵抗产生在管和插件之间联接处的扭转应力。另一个粘合优点是它在短管插件和管之间产生一个垫，有助于缓冲产生在自行车架上的振动。

本发明的车架结构超过先有技术车架的优点是插件的形状有利于车架的组装。车架部件可以由把接管部件的导向部分以滑动配合结合插入管端而松松地联接在一起，然后在这种状态下的车架放在夹紧装置或固定装置上，实现插件内部分与管端的压配合结合。

为了保证牢固而均匀的压配合，必须定好管壁厚度尺寸，使管端的膨胀形成压配合，而不是压缩短管插件。当铝合金管压在钢插件上时，管壁厚度可以相当于插件厚度，因为铝合金管比钢插件更容易变形。但是本发明的车架结构可以用钢管或其他金属管，以及接管材料不是钢，只要管子以插件更容易变形，不考虑所用的材料，同样需要确定部件的尺寸，使管子的膨胀不能超过其弹性极限，因为超过其弹性极限将降低压配合的强度。

同样，在本发明最佳实施例中，管端被做成直角，并且每个短管插件的基部包括一个直角的台阶，当其压配合在短管插件内部分时，使管端靠在台阶上。为了在这种部件常常产生的尺寸变化和非准直性上进行补偿，采用微调环并将其置于方形台阶和接管部件和管子各自之间，微调环用比接管部件或管子的材料软的材料制成，使它们变形或压缩，填充可能在联接部件之间产生的任何间隙。因此，微调环使车架部件能够迅速组装，还提供了美学上令人满意的，在联接的部件之间不存在任何锐棱的成品。

因此，本发明的目的就是要提供一种自行车架，该车架可由接管 部件和由非锡焊或烧铜方法联接的管子制成;一种自行车架，其中部件由均匀分布在部件联接表面并且不受车架组装影响的粘合剂固定在一起;一种自行车架，其中部件由除了粘合剂以外的压配合联接使车架在粘合剂硬化后能够移开固定装置并贮存的联接方法联接在一起，一种自行车架，其中部件被压在一起并且联接处没有不致密的间隙和锐棱。

本发明其它的目的和优点通过下面的说明并参照附图及附属的权利要求将变得更清楚。

为了使本发明更容易理解，现在先说明一下参照的附图。其中：

图1是本发明自行车架最佳实施例的侧视图;

图2是图1车架前管的详细透视图，其中上管从其联接的短管插件分解剖开;

图3是沿图1中3-3线取的细节图，其中短管插件和上管在截面上;

图4是沿图3中4-4线取的表示图3细节的侧视图，其中，上管在截面上;

图5是图4的细节图，其中上管与短管插件导向部分结合;

图6是沿图4中6-6线取的图4的细节顶视平面图;

图7是本发明另一实施例车架的细节图，其中，上管从前管的短管插件分解剖开;

图8是图7实施例的侧视图，其中上管在截面上。

如图1所示，本发明的车架，总体地指定为10，包括三个由前管12，中轴托架14和车座托架16组成的接管部件。前管12的形式适于可绕轴转动地在其上端放置车把柄（图中未示），在其下端 放置叉柄（图中未示），中轴托架14的形式适于可转动地放置曲杆组件（图中未示）。车座托架16的形式适于放置车座管。

前管12和车座托架16由上管18联接，前管和中轴托架由下管20联接;车座托架和中轴托架由立管22联接。管18、20、22均为中空并且基本上为圆筒形，它们可以有相同的内部直径，但这一点并不是本发明的基本点。

车架10同样还包括一对从中轴托架向后延伸的链叉24和一对从车座托架16向下并向后延伸的立叉。链叉24和立叉26由烧铜固定在其各自的托架14、16上，在这一方面，车架10在结构上类似于许多高质量赛车和旅游自行车架。但是，链叉24和立叉26可以以在管18、20、22和接管部件10、12、14之间联接方式相同的方式固定在各自的托架14、16上而不脱离本发明的范围，这将在下面说明。

每一个接管部件包括一对短管插件28，在图1中用虚线表示，该短管插件套进并固定在管18、20、22的端部。接管部件10、12、14的短管插件28结构是一致的，管18、20、22和接管部件之间联接结构也是一致的。因此，下面的车架10结构的说明将仅参照上管18和前管12，应当理解到，这种说明同样地可以用在车架的其他部件和联接。

如图2和图3所示，短管插件28整体地与前管12形成。但是它在本发明范围内提供了一个有适当轴孔的前管，在轴孔中作为分离的管状件的短管插件28能够插入并由压配合、焊接、烧铜或粘接等固定。短管插件28形状基本上为圆筒形并包括一个具有第一外径的内部分30，一个外部的具有第二外径的导向部分32，第二外径少 于第一外径。导向部分32以一个坡口端约束并包括四个纵向延伸槽34和一个环形槽36。环形槽36位于导向部分和内部分30之间倒角的过渡部分37处。槽34、36形成减小直径段，其直径小于导向部分32的第二外径。

短管插件28的基部包括一个直角的环形台阶38，其厚度最好大约为上管18的壁厚。上管18包括一个直角端40，该端为开口型并具有一个内径，形成与导向部分32之间滑配合和与内部分30之间的压配合。在组装时，如图3和图6所示，管的直角端靠在前管12的直角台阶38上。但是，由于很小而不可避免的直角端40和直角台阶38形状上和尺寸上的变化，就可能使上管18和前管12之间的联接形成间隙或露出锐棱，这在美学上或安全性上是不允许的。

因此，使用一个微调环42，该环的尺寸定位在直角台阶38并靠在直角端40上。微调环最好由比上管或前管12的材料软的材料制成，使其可以在直角端40和直角台阶38之间间隙相对较小的位置变形。微调环42不需要管18、20、22和它们相对直角台阶38之间精确联接，也不需要封闭间隙的填充材料，因此，合乎质量的车架10所要求的公差得到降低，由此，降低了生产部件的成本以及将部件组装为成品车架所需的时间。

如图3所示，金属粘合剂44用在导向部分的纵向槽34和环形槽36上，并形成导向部分和上管18内壁之间的粘接。应当注意到，均匀地绕着导向部分32隔开的槽34和槽36保证了粘合剂围绕导向部分32的周边均匀分布，导致短管插件28和上管18之间的更牢固粘接。此外，粘合剂44固定在槽34和侧面以及槽的底部，由 此，增加的对产生在联接处扭转应力的阻力。

槽34、36的另一个优点是由于槽深接近导向部分32和上管18之间粘合剂44的厚度，因此，粘合剂的厚度可以由改变槽深控制，使在每个接管部件和车架管之间联接处保持最佳粘接剂厚度。由于管18在导向部分32上的滑动配合并不引起管和槽34、36之间的接触，因此，这一粘合剂厚度不会由于组装车架管和接管部件的作用而受到破坏。

为了组装车架10，把微调环42靠着每个短管插件28的直角台阶38安装，使前管12、中轴托架14和车座托架做好组装准备。然后，在短管插件28的每个导向部分的槽34、36上涂上未固化状态的粘合剂44，再将每个短管插件28的导向部分32插入相应管18、20、22，使车架松动地结合在一起，如图5所示前管12和上管18，形成滑动配合。此时，直角端40位于每个短管插件28的倒角过渡部分37。

然后，将直角端40压在每个接管部件12、14、16的短管插件28内部分30上直到直角端靠着直角台阶38夹住微调环42，如图4和图6所示上管18和前管12，管18-22压在其联接的内部分30上可以由最终或反复地压缩两个接管部件完成，逐渐地把管端40压配合在其各自的内部分30上，或由把车架安装在一个为此目的设计的夹紧或固定装置上。

一旦这一压紧过程结束，接管部件12-16和其各自管18-22之间的联接足够的牢固，车架10可以运输和贮存使粘合剂硬化，或放在固化炉中，而不必在夹紧或固定装置上夹紧部件，以保持其特特位置关系。在一个实际构成的实施例中，短管由C1010钢制成， 其壁厚为1.2mm（0.047吋）其内部分30具有一个29.5mm（1.160吋）的（第一）外径。导向部分32具有一个29.05mm（1.144吋）的（第二）外径。管18-22由标准的2024 T3铝制成并具有31.75mm（1.25吋）的外径及29.26mm（1.152吋）的内径，导致0.20mm和0.23mm（0.008吋和0.009吋）之间的压配合。对于上述永久粘接的粘合剂最佳的槽深为（0.033吋）。对于大约25.4mm（1吋）的轴向长度来说，这样的压配合给予车架足够的韧性和刚度，使车架能够在粘化剂固化之前不需要夹紧或固定装置即可加工。管的铝合金为实现压配合而变形，但变形量不超过其弹性极限。

同样地，一旦粘合剂44固化，管和接管之间的每一处联接由于粘合剂粘接以及管和短管插件28内部分30的过盈配合即十分有效。对于这种车架，微调环42可以由相对较软的材料，如零回火铝或尼龙制成。

图7和图8表示了一个可供选择的实施例，在此实施例中，由前管12表示的一个代表性的形式的每个接管部件包括一个短管插件28，该插件具有一个基本上平滑和其外表面呈圆筒形的导向部分32，尽管由粘合剂44形成的粘接可能不如图1到图6的导向部分32均匀，但只要使用更多的粘合剂粘接是足够牢固的。这一实施例中导向部分的优点是比开槽的导向部分的制作要便宜。

在这种形式组件中，在管18和短管插件28结合之前，粘合剂均匀分布，管端40和内部分30之间的滑动接触从管18的直角端40刮去粘合剂44，使其收集在管内壁和导向部分32之间的区域。 一旦完成压配合操作，车架10即可贮在或放置在一个固化区，实现粘合剂44的固化。同样地，导向部分32的尺寸使在导向部分和管18之间形成的间隙约为粘合剂44的最佳厚度，以保证牢固的粘合剂粘接。

尽管这里叙述的装置的形式构成本发明的最佳实施例，但是应当理解到，本发明并不限于这些装置的实际形式上，其中可以做出变换而不脱离本发明在附属的权利要求中限定的范围。