管状连接装置制造方法及图纸

一种由复合材料如碳纤维增强环氧树脂制成的管状构件的连接部分，其包括一个部件，该部件设有沿管状部件外表面的细长的凹进或扁平区域，以防止该部件在叠套配合并夹持在外管部件内时产生裂纹。内管部件的凹进或扁平的夹扣侧区域防止外管部件细长开口的相对边之间接触，而该相对边在夹紧过程中将靠拢，这样，可防止外管部件的边与复合管外表面接触，从而防止在该外表面上凿槽，而这会使内管产生裂纹和最终结构损坏。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高性能自行车部件的制造，尤其是涉及能够避免由于夹扣在管状部件内所引起的应力而使管状部件裂开或能使该裂开减至最小的方案。高性能自行车需要具有强度、刚性且重量轻的车架和其它部件。众所周知，管状自行车架和车架部件、自行车的把手、座位杆和其它结构件、以及其它构件可以由金属或金属合金制成，例如钢、铝、钛；他们也可以由高强度复合材料制成，例如碳或玻璃纤维增强的固化树脂。在某些情况下，金属管上可以连接有一复合材料外层。由复合材料制成的管状构件尤其容易受到夹扣的损害，这是因为，内管如自行车座位杆、把手杆或把手等的末端将夹持在外管内，而该外管通过C形夹扣而压紧，在将内管夹持在外管内时，通过凿槽、磨损和集中负载，该复合材料的结构整体性将很快被损坏。解决该问题的一种方法是采用双铰接的夹扣，例如用于自行车把手的双铰链销夹扣。本专利技术的主要目的是提供一种强度高、重量轻的管状复合结构件的管状连接，其中，由于叠套夹持部分的夹紧应力而引起开裂的可能性可显著减小。因此，本专利技术提供了一种管状连接部分，包括；a)一由复合材料制成的内管，所述内管有一凸形外表面；b)一外管，该外管有一个可叠套地与所述内管的所述外表面配合的凹形内表面，所述外管有一开口，该开口有相对的边，该相对边在夹紧过程中相向运动；以及c)一外管夹扣，所述复合内管有一夹扣侧区域，该夹扣侧区域从所述凸形外表面处凹进，并位于与所述开口的所述相对边和所述外管夹扣之间的间隙径向对齐的位置处，从而使得所述相对边在所述夹扣的夹紧过程中并不与所述内管的所述夹扣侧区域贴合。附图的简要说明附图说明图1是自行车架的局部侧视图，该自行车架中夹持有座位杆轴。图2是基本呈C形的夹扣、车架以及座位杆轴的俯视图。图3是与图2类似的视图，其以放大的比例表示现有技术的座位杆轴的凿槽情况。图4是根据本专利技术而构成的座位杆轴的端视图。图5是图4的座位杆轴的侧视图。尽管本专利技术能够广泛用于通过基本为C形的外夹扣而夹持在一起的各种可叠套配合的管的连接，但是，为了方便，将专门参考自行车座位杆或轴与自行车架的叠套互连来对本专利技术进行说明，该轴装在自行车架内。如图1所示，包括部分自行车架的外管10叠套地安装有呈自行车座位杆形式的内管20，该外管的内径近似于座位杆的外径，以形成紧密的滑动配合。车架管10可以由金属或复合材料或者它们的组合物制成，在该车架管10中有一纵向延伸的开口12，以使得外管10中所述开口的间隔开的边缘可以由C形夹扣夹拢。呈自行车座位杆形式的内管20包括在其上端的座位安装头30，该座位安装头30可以以任意合适的方式固定连接在内管20上。该内管20可以整个由复合材料制成，例如碳纤维增强环氧树脂，或者该内管20可以包括分层管，其具有由复合材料制成的外表面层21、23(图5)所覆盖的金属内层。如图2所示，C形夹扣40有一对间隔开的耳状物42、44，该耳状物42、44在夹紧过程中由已知的螺纹紧固件46来夹拢。根据本专利技术，所述的一对将要夹持在一起的管件的内管20至少包括一个细长的扁平部分22、24，其设置在管20的径向相对侧。如图2所示，安装时扁平部分22位于外管10的开口12附近，因此，外车架管10的开口12的相对侧上的间隔开的边缘不会与座位杆或内管10的外表面接触。这样，该扁平部分22提供了一个夹扣侧区域，其用于与位于车架管10开口12的相对边之间的间隙沿径向对齐，因此，车架管10开口的相对边不会与座位杆内管20的夹扣侧区域22接触或者贴合。将该扁平部分22、24的长度选择为与要安装在座位头30上的自行车座(未示出)高度的可调节长度相近。尽管在该优选实施例中，该夹扣侧区域22、24是扁平表面，而内外管10、20是圆管，但应当知道，该夹扣侧区域22、24并不必是扁平的，管10、20也不必是圆的。该夹扣侧区域22、24优选是在复合座位杆管20的模制过程中形成。如本领域技术人员所知，复合的自行车座位杆包括多个复合层以形成管形，且该复合层内通常有相对于座位杆管20的纵向轴而以不同角度布置的增强线。优选是，复合的座位杆管的至少一些层21、23由碳增强环氧树脂制成。参考图3，图中表示现有技术的自行车座位杆200，其没有本专利技术的夹持区域22，可以看出，当夹扣40夹紧时，车架外管10开口12的间隔开的边缘凿入现有技术的座位杆内管200的外表面。对现有技术的座位杆的显微镜检查显示，在该特定区域产生了开裂，裂纹通常在夹紧区域沿座位杆的纵向延伸，然后，当该裂纹长度延伸并离开该夹扣40区域后，以随机的方向延伸。这一发现导致了本专利技术的产生，在本专利技术中，设有一扁平的夹扣侧区域22，以便在夹扣紧固件46的夹紧过程中保证开口12的边不会凿入复合座位杆管20的外表面且不会在该外表面凿出槽。尽管座位杆可以由稍微不同的直径构成，但是发现，在穿过该夹扣侧区域22而延伸的弦的中心点与座位杆的正常外径之间的径向距离大约是0.50mm时就已足够能防止产生裂纹或至少使裂纹减至最少，从而明显提高管20在上述区域的强度。优选是，在座位杆的模制过程中形成两个径向间隔开的且通常扁平的区域22、24，以便有对称性，该对称性对自行车座位杆的制造和将其它部件组装到座位杆上来说是很有用的，例如座位安装头30，该安装头30也可以以与将座位杆夹入车架管10内的方式相似的方式夹在座位杆20上。对夹持在由钢、钛和其它材料制成的车架外管10中的各种复合座位杆所进行的应力试验涉及到将夹扣40的螺纹紧固件46拧紧到足够使座位杆管产生裂纹。当拧紧该紧固件46的力矩低到130英寸磅时，不具有本专利技术夹扣侧区域22的座位杆管就出现了明显的裂纹或其它损坏。所有进行试验的现有技术座位杆都在不超过200英寸磅的夹紧力矩下就出现了裂纹。相比之下，当施加在夹扣紧固件46上的力矩达到250英寸磅时，根据本专利技术生产的座位杆没有出现裂纹。因此，可以发现，扁平的或其它合适形状的所示结构的夹扣侧区域22能够防止装有座位杆的车架管10上的开口12的边与夹持在该车架管10内的座位杆管20外表面之间接触，具有该夹扣侧区域22能够显著减少由于在夹扣紧固件46上施加极大的力矩而产生裂纹从而引起的该座位杆管20的失效。所述的用于夹持在外管内的复合管形部件可以通过在模具中用一膨胀心轴压迫所述部件的复合层并使其与模具内表面贴合而制成。本领域技术人员应当知道，由上述优选实施例可以进行本专利技术的各种变化，本专利技术的保护范围由下面的权利要求限定。权利要求1.一种管状连接部分，包括a)一由复合材料制成的内管，所述内管有一凸形外表面；b)一外管，该外管有一个可叠套地与所述内管的所述外表面配合的凹形内表面，所述外管有一开口，该开口有相对的边，该相对边在夹紧过程中相向运动；以及c)一外管夹扣，所述复合内管有一夹扣侧区域，该夹扣侧区域从所述凸形外表面凹进，并位于与所述开口的所述相对边和所述外管夹扣之间的间隙径向对齐的位置处，从而使得所述相对边在所述夹扣的夹紧过程中并不与所述内管的所述夹扣侧区域贴合。2.根据权利要求1所述的连接部分，其特征在于，所述夹扣侧区域基本是扁平的。3.根据权利要求2所述的连接部分，其特征在于，所述内管包括一自行车座位杆轴，而所述外管包括自行车架的一部分，所述夹扣侧区域的中心沿径向与所述轴的外径间隔开大约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管状连接部分，包括： ａ）一由复合材料制成的内管，所述内管有一凸形外表面； ｂ）一外管，该外管有一个可叠套地与所述内管的所述外表面配合的凹形内表面，所述外管有一开口，该开口有相对的边，该相对边在夹紧过程中相向运动；以及 ｃ）一外管夹扣， 所述复合内管有一夹扣侧区域，该夹扣侧区域从所述凸形外表面凹进，并位于与所述开口的所述相对边和所述外管夹扣之间的间隙径向对齐的位置处，从而使得所述相对边在所述夹扣的夹紧过程中并不与所述内管的所述夹扣侧区域贴合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特贡茨，
申请(专利权)人：贾斯D伊斯顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]