TWI499534B - 碳纖維自行車車架以及自行車 - Google Patents

Description

碳纖維自行車車架以及自行車

本發明是有關一種自行車車架以及自行車，特別是一種碳纖維自行車車架以及自行車。

碳纖維複合材料所製成之自行車車架具有重量輕以及高強度等優點，因此，已廣泛為業界所採用。近年來，自行車不僅是一種交通工具，更可作為健身以及休閒的工具。許多小型化電子產品，例如智慧型手持式裝置、功率/踏頻/轉速感測器、軌跡記錄器或多媒體播放裝置等，亦因應這股騎乘安全、運動休閒、資訊娛樂的風潮被開發出來。無線式之電子產品雖然可以避免纜線的限制，但是其較為昂貴且較為耗電，而且只能傳送無線訊號，無法傳送電力，例如照明電子器材所需之電力。有線式之電子產品則需考量纜線的配置。外露於自行車車架之纜線不僅影響美觀，更可能造成安全上的顧慮。綜上所述，如何整合碳纖維車架以及相關電子產品及簡化其操作便是目前極需努力的目標。

本發明提供一種碳纖維自行車車架以及自行車，其是在碳纖維車架的管件製造過程中即將導線甚至是電子裝置整合於碳纖維自行車車架內，不同於業界目前只能在自行車組裝廠組裝時，才裝入導線的做法，也可以減少在安裝電子裝置時破壞車架結構的情況。

本發明一實施例之碳纖維自行車車架包含一主體以及一導線。主體是由多個碳纖維管體接合而成。導線則設置於至少其中之一碳纖維管體之一管壁中，且導線之一端穿出碳纖維管體，其中該導線層積壓合於該碳纖維管體之該管壁中，且該導線與該碳纖維管體電性獨立。

本發明另一實施例之自行車包含一碳纖維自行車車架、一前輪、一後輪、一轉向元件以及一傳動元件。碳纖維自行車車架包含一主體以及一導線。主體是由多個碳纖維管體接合而成。導線則設置於至少其中之一碳纖維管體之一管壁中，且導線之一端穿出碳纖維管體。前輪以及後輪分別設置於碳纖維自行車車架之前側以及後側。轉向元件與前輪連接，用以控制前輪之行進方向。傳動元件與後輪連接，用以轉換一使用者之踩踏力量以驅動後輪，其中該導線層積壓合於該碳纖維管體之該管壁中，且該導線與該碳纖維管體電性獨立。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

請參照圖1以及圖2，本發明之一實施例之碳纖維自行車車架包含一主體10以及一導線12。主體10是由多個碳纖維管體11a~11e所接合而成。需注意者，除了圖1所示之車架結構外，在特定情況下，車架一詞亦包含把手、前叉以及座管等元件。導線12則設置於至少其中之一碳纖維管體11a~11e之一管壁中，且導線12之一端穿出碳纖維管體11a~11e。舉例而言，碳纖維管體11a~11e至少其中之一具有一管道(conduit)111。於圖1以及圖2所示之實施例中，管道111是設置於碳纖維管體11a之管壁中，且管道111之一端連通至碳纖維管體11a之外部，並在碳纖維管體11a之外表面形成一第一開口112a。但不限於此，管道111亦可依需求設置於碳纖維管體11b、11c、11d或11e。導線12設置於管道111中，且導線12之一端經由第一開口112a穿出碳纖維管體11a即可將導線12設置於碳纖維管體11a~11e之管壁中。

於一實施例中，管道111之另一端亦可連通至碳纖維管體11a之外部，並在碳纖維管體11a之外表面形成一第二開口112b。而導線12之另一端可經由第二開口112b穿出碳纖維管體11a。導線12可用以傳送電源及/或訊號。舉例而言，管道111可在製造碳纖維自行車車架時， 設置一芯材於管道111之預定位置，待車架或碳纖維管體加熱成型後再移除芯材即可形成管道111。但不限於此，導線12亦可在製造過程中直接層積壓合於碳纖維管體的管壁中，且導線12與碳纖維管體彼此電性獨立。舉例而言，在製造碳纖維管體時，可將以絕緣膠體包覆的導線12置於層層貼附的碳纖維材料之間，待後續加熱壓合時，導線12即包覆在碳纖維管體的管壁中。

於一實施例中，第一開口112a之位置可靠近自行車之把手端，而第二開口112b可靠近自行車之座椅端。依據此結構，設置於把手端之電子裝置(例如多媒體播放、導航、行車記錄、通訊裝置、觸控面板等)即可經由管道111中之導線12與設置於座椅端之車架上之電子裝置(例如電池模組)電性連接。

於一實施例中，本發明之碳纖維自行車車架更包含一天線(未圖示)，其設置於其中之一碳纖維管體11a~11e內，例如碳纖維管體11a~11e之內表面或管壁中。天線並與碳纖維管體電性連接。天線可經由導線12與一外部電子裝置電性連接。舉例而言，碳纖維管體內之天線可靠近自行車之把手端設置，並經由穿出碳纖維管體之管壁的導線12與智慧型手持式裝置電性連接。依據此結構，碳纖維管體可作為智慧型手持式裝置之天線的延伸，以加強通話品質、社群網路連結或衛星定位訊號之接收等。

於一實施例中，本發明之碳纖維自行車車架更包含一連接埠(未圖示)，其與導線12電性連接，並設置於第一開口112a側或第二開口112b側。連接埠具有至少一導電接點，以使外部電子裝置易於與導線12電性連接。

請參照圖3，於一實施例中，本發明之碳纖維自行車車架更包含一無線射頻辨識標籤(Radio Frequency Identification tag,RFID tag)13a。RFID tag 13a能夠以一玻璃纖維材料11f覆蓋並將RFID tag 13a貼附於碳纖維管體11a~11e其中之一之外表面，以避免碳纖維材質之碳纖維管體11a~11e影響RFID tag 13a之通訊品質。RFID tag 13a可儲存自行車 之擁有者、製造/販賣之履歷或簡單之維修記錄。或者，RFID tag 13a可儲存特定地點之戳記，以證明該自行車曾經到過此特定地點。藉由讀取器讀取RFID tag 13a所儲存之資訊即可得知自行車之擁有者以及相關履歷，因此，以非正常管道取得之自行車較不易販售給第三人，以達到嚇阻竊賊銷贓的效果。此外，由於RFID tag 13a是利用玻璃纖維材料11f包覆並貼附於碳纖維管體11a~11e上，一旦破壞RFID tag 13a外層之玻璃纖維材料11f，亦會造成車架受損或結構強度降低，因而可阻止竊賊取出RFID tag 13a。

於一實施例中，本發明之碳纖維自行車車架可包含一電子裝置13b，其設置於碳纖維管體11a~11e至少其中之一之內側，並與導線12之另一端電性連接。如此，設置於碳纖維管體11a內之電子裝置13b可經由導線12與外部電性連接。舉例而言，電子裝置13b可與一外部電子裝置電性連接以交換資訊。或者電子裝置13b可與一外部電源電性連接，以取得外部電源進行充電或作為運作時所需之電力。

請參照圖4，舉例而言，電子裝置13b可為一軌跡記錄器，其包含一儲存單元131、全球定位系統(Global Positioning System,GPS)模組132以及一處理單元133。GPS模組132用以產生一位置座標。處理單元133與GPS模組132以及儲存單元131電性連接。處理單元133用以將GPS模組132所產生之位置座標以及一相對應之時間戳記(time stamp)儲存於儲存單元131，以記錄自行車曾經行經之路徑。

較佳者，電子裝置13b更包含一通訊模組134以及一加速度感測器137，其分別與處理單元133電性連接。通訊模組134可將GPS模組132所產生之位置座標傳送至一遠端電子裝置。舉例而言，通訊模組134可為一無線區域網路模組或為一行動通訊模組(例如GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、WiMAX、LTE等)。依據上述架構，當自行車被竊賊碰觸時，加速度感測器137可偵測到異常的震動或移動，此時，處理單元133可透過通訊模組134立即發出簡訊或撥號給指定電話號碼，以通知使用者。另外，使用者可在自行車失竊時取得自行車目前的位 置，亦即GPS模組132所產生之位置座標，藉此協助自行車的擁有者尋回自行車。可以理解的是，電子裝置13b可以內建天線，亦可以前述設置於碳纖維管體之管壁內之天線作為天線。

於一實施例中，電子裝置13b可經由導線12取得外部電源(例如行動電源)，以作為運作時所需之電力，因此，電子裝置13b可不額外設置一電池模組。但不限於此，電子裝置13b亦可包含一電池模組135，其用以提供電子裝置13b運作時所需之電力。較佳者，電子裝置13b更包含一充電電路136，其與電池模組135電性連接。如前所述，充電電路136可經由導線12與一外部電源電性連接。因此，當電子裝置13b經由導線12與外部電源電性連接時，充電電路136即可對電池模組135進行充電。依據此架構，即使電子裝置13b未與外部電源電性連接，電子裝置13b仍能在電池模組135之電力耗盡前提供自行車之相關位置或行經之路徑。

請參照圖5，本發明之一實施例之自行車包含一碳纖維自行車車架10、一前輪20、一後輪30、一轉向元件40以及一傳動元件50。碳纖維自行車車架10之詳細結構已如前所述，在此不再贅述。前輪20以及後輪30分別設置於碳纖維自行車車架10之前側以及後側。轉向元件40與前輪20連接，用以控制前輪20之行進方向。舉例而言，轉向元件40包含一把手以及前叉等習知之自行車元件。傳動元件50與後輪30連接，用以轉換一使用者之踩踏力量以驅動後輪30。舉例而言，傳動元件50包含曲柄、左右踏板、齒輪以及鏈條等習知之自行車元件，藉由使用者的踩踏可帶動後輪30轉動，進而驅動自行車前進。

於一實施例中，本發明之自行車可包含一感測器，用以感測一使用者之心電圖及/或心率訊號。舉例而言，感測器包含二個感測接點13c，其分別設置於轉向元件40之把手兩端的手握處。依據此結構，使用者手握把手騎乘自行車時，利用手掌或手指與設置於把手上之感測接點13c接觸即可測得使用者之運動心電圖與心率訊號。或者，感測接點可分別設置於自行車的座墊。依據此結構，使用者騎乘自行車時，其左 右臀部分別接觸座墊上之左右感測接點，也可測得使用者之運動心電圖與心率訊號。當發現運動心電圖波形或心率指數有任何異常時，自行車上或遠端之監控系統可發出警示訊號以提醒使用者放慢騎車速度或暫時休息。另外，心電圖/心率感測系統也可以感測使用者的精神指數，用以監控使用者的精神狀況。舉例而言，心電圖/心率感測系統感測到使用者精神疲憊時，可發出警示訊號以提醒使用者暫時休息或不適宜再繼續騎車。如前所述，感測接點13c亦可經由配置於碳纖維管體內之導線12與感測器電性連接。

於一實施例中，本發明之自行車可包含一行動電池模組13d，其設置於碳纖維管體之外側，例如懸掛於碳纖維自行車車架10之外側。行動電池模組13c與導線12電性連接，如此，行動電池模組13c即可經由導線12提供電力至一外部電子裝置，例如多媒體播放器、手持式裝置、感測器、軌跡記錄器、預建於手把表面之觸控面板或按鍵等。手把表面之觸控面板或按鍵可作為各項電子功能之快速操作介面。

綜合上述，本發明之碳纖維自行車車架以及自行車在製造過程中即將導線整合於碳纖維自行車車架內，如此可避免在安裝電子裝置時需鑽孔而破壞車架結構。此外，碳纖維自行車車架可先用套件封閉管道之開口，待需要配置導線時再打開管道，如此可避免車架之管道內積垢而難以安裝纜線。另外，可藉由整合RFID tag或GPS模組等電子裝置於碳纖維自行車車架內以達到嚇阻竊賊的效果，進而降低自行車之失竊率。或者，藉由設置各類感測器(如心電圖及/或心率感測器、踏頻/轉速/功率感測器、溫濕度/空氣品質/紫外線/沙塵量/臭氧量/降雨機率感測器等)，可即時監控自行車騎乘者的生理、騎乘、週遭環境之狀況。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

10‧‧‧主體

11a~11e‧‧‧碳纖維管體

11f‧‧‧玻璃纖維材料

111‧‧‧管道

112a‧‧‧第一開口

112b‧‧‧第二開口

12‧‧‧導線

13a‧‧‧無線射頻辨識標籤

13b‧‧‧電子裝置

13c‧‧‧感測接點

131‧‧‧儲存單元

132‧‧‧全球定位系統模組

133‧‧‧處理單元

134‧‧‧通訊模組

135‧‧‧電池模組

136‧‧‧充電電路

137‧‧‧加速度感測器

20‧‧‧前輪

30‧‧‧後輪

40‧‧‧轉向元件

50‧‧‧傳動元件

圖1為一剖面圖，顯示本發明一實施例之碳纖維自行車車架之剖面結構。

圖2為一剖面圖，顯示本發明一實施例之具有管道之碳纖維管體之剖面結構。

圖3為一剖面圖，顯示本發明另一實施例之碳纖維自行車車架之剖面結構。

圖4為一方塊圖，顯示整合於本發明一實施例之碳纖維自行車車架之一電子裝置。

圖5為一示意圖，顯示本發明一實施例之自行車。

10．．．主體

11a~11e．．．碳纖維管體

111．．．管道

112a．．．第一開口

112b．．．第二開口

12．．．導線

Claims (25)

1. 一種碳纖維自行車車架，包含：一主體，其是由多個碳纖維管體接合而成；以及一導線，其設置於至少其中之一該碳纖維管體之一管壁中，且該導線之一端穿出該碳纖維管體；其中該導線層積壓合於該碳纖維管體之該管壁中，且該導線與該碳纖維管體電性獨立。
2. 如請求項1所述之碳纖維自行車車架，更包含：一天線，其設置於其中之一該碳纖維管體內，並與該碳纖維管體電性連接，且該天線經由該導線與一外部電子裝置電性連接。
3. 如請求項1所述之碳纖維自行車車架，更包含：一連接埠，其與該導線電性連接，並設置於該導線之外露端，該連接埠具有至少一導電接點。
4. 如請求項1所述之碳纖維自行車車架，更包含：一無線射頻辨識標籤(Radio Frequency Identification tag,RFID tag)，其以一玻璃纖維材料覆蓋並貼附於其中之一該碳纖維管體之外表面。
5. 如請求項1所述之碳纖維自行車車架，更包含：一轉向元件，其與該主體連接，用以控制該碳纖維自行車之行進方向，該轉向元件包含一把手；以及一感測器，其包含二個感測接點，該二個感測接點分別設置於該把手兩端之手握處，該感測器用以感測一使用者之心電圖及/或心率訊號。
6. 如請求項1所述之碳纖維自行車車架，更包含：一座墊，其與該主體連接；以及一感測器，其包含二個感測接點，該二個感測接點分別設置於與一使用者之兩側臀部接觸之該座墊之表面，該感測器用以感測該使用者之心電圖及/或心率訊號。
7. 如請求項1所述之碳纖維自行車車架，更包含： 一電子裝置，其設置於其中之一該碳纖維管體內，並與該導線之另一端電性連接，以使該電子裝置經由該導線與一外部電子裝置或一外部電源電性連接。
8. 如請求項7所述之碳纖維自行車車架，其中該電子裝置包含一軌跡記錄器，該軌跡記錄器包含：一儲存單元；一全球定位系統(Global Positioning System,GPS)模組，其用以產生一位置座標；以及一處理單元，其與該全球定位系統模組以及該儲存單元電性連接，用以將該位置座標以及一相對應之時間戳記(time stamp)儲存於該儲存單元。
9. 如請求項8所述之碳纖維自行車車架，其中該軌跡記錄器更包含：一通訊模組，其與該處理單元電性連接，用以將該位置座標傳送至一遠端電子裝置。
10. 如請求項9所述之碳纖維自行車車架，其中該軌跡記錄器更包含：一加速度感測器，其與該處理單元電性連接，用以偵測該碳纖維自行車車架之異常震動或移動。
11. 如請求項8所述之碳纖維自行車車架，其中該軌跡記錄器更包含：一電池模組，其用以提供該軌跡記錄器運作時所需之電力。
12. 如請求項11所述之碳纖維自行車車架，其中該軌跡記錄器更包含：一充電電路，其與該電池模組電性連接，該充電電路經由該導線與該外部電源電性連接，以對該電池模組進行充電。
13. 如請求項1所述之碳纖維自行車車架，更包含：一行動電池模組，其設置於該碳纖維管體之外側，並與該導線電性連接，以使該行動電池模組經由該導線提供電力至一外部電子裝置。
14. 一種自行車，包含：一碳纖維自行車車架，其包含： 一主體，其是由多個碳纖維管體接合而成；以及一導線，其設置於至少其中之一該碳纖維管體之一管壁中，且該導線之一端穿出該碳纖維管體；一前輪，其設置於該碳纖維自行車車架之前側；一後輪，其設置於該碳纖維自行車車架之後側；一轉向元件，其與該前輪連接，用以控制該前輪之行進方向；以及一傳動元件，其與該後輪連接，用以轉換一使用者之踩踏力量以驅動該後輪；其中該導線層積壓合於該碳纖維管體之該管壁中，且該導線與該碳纖維管體電性獨立。
15. 如請求項14所述之自行車，其中該碳纖維自行車車架更包含：一天線，其設置於其中之一該碳纖維管體內，並與該碳纖維管體電性連接，且該天線經由該導線與一外部電子裝置電性連接。
16. 如請求項14所述之自行車，其中該碳纖維自行車車架更包含：一連接埠，其與該導線電性連接，並設置於該導線之外露端，該連接埠具有至少一導電接點。
17. 如請求項14所述之自行車，其中該碳纖維自行車車架更包含一無線射頻辨識標籤(Radio Frequency Identification tag,RFID tag)，其以一玻璃纖維材料覆蓋並貼附於其中之一該碳纖維管體之外表面。
18. 如請求項14所述之自行車，更包含：一感測器，其包含二個感測接點，該二個感測接點分別設置於該轉向元件之一把手兩端之手握處或與一使用者之兩側臀部接觸之一座墊之表面，該感測器用以感測該使用者之心電圖及/或心率訊號。
19. 如請求項14所述之自行車，其中該碳纖維自行車車架更包含一電子裝置，其設置於其中之一該碳纖維管體內，並與該導線之另一端電性連接，以使該電子裝置經由該導線與一外部電子裝置或一外部電源電性連接。
20. 如請求項19所述之自行車，其中該電子裝置包含一軌跡記錄器，該軌跡記錄器包含：一儲存單元；一全球定位系統(Global Positioning System,GPS)模組，其用以產生一位置座標；以及一處理單元，其與該全球定位系統模組以及該儲存單元電性連接，用以將該位置座標以及一相對應之時間戳記(time stamp)儲存於該儲存單元。
21. 如請求項20所述之自行車，其中該軌跡記錄器更包含：一通訊模組，其與該處理單元電性連接，用以將該位置座標傳送至一遠端電子裝置。
22. 如請求項21所述之自行車，其中該軌跡記錄器更包含：一加速度感測器，其與該處理單元電性連接，用以偵測該碳纖維自行車車架之異常震動或移動。
23. 如請求項20所述之自行車，其中該軌跡記錄器更包含：一電池模組，其用以提供該軌跡記錄器運作時所需之電力。
24. 如請求項23所述之自行車，其中該軌跡記錄器更包含：一充電電路，其與該電池模組電性連接，該充電電路經由該導線與該外部電源電性連接，以對該電池模組進行充電。
25. 如請求項14所述之自行車，更包含：一行動電池模組，其設置於該碳纖維管體之外側，並與該導線電性連接，以使該行動電池模組經由該導線提供電力至一外部電子裝置。