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碳纤维电动自行车,未来轻量化新趋势

更新于:2017-03-16   来源:荣格   点击:152次

关键词: 自行车  

   慧聪塑料网讯:随着电动自行车普及程度的不断提高,许多设计师感到,他们需要推动轻量碳纤维在电动自行车上的应用,以使它们成为一种实用的交通工具。本文研究了这一不断增长的市场上有哪些前沿的增强塑料技术。

    M2SBikes公司位于美国北卡罗莱纳州Arden市,成立于2015年。该公司的目标是制造价格合理且高质量的电动自行车。M2S公司称,对于那些正在寻找新型的出行工具或者不想流汗的骑行者来说,电动自行车是天赐之物——当前进变得困难时,骑行者可以让电机来承担这些压力。

    2016年,M2S推出了两款新型号的电动自行车,一个是碳纤维电动自行车,一个是胖版电动自行车fatbike(因为轮胎比较厚)。这两款自行车最初都是由推介碳纤维自行车的众筹活动All-Go资助的——该活动是由Kickstarter活动促成的,总共得到了20位支持者的支持,募集到了50335美元(约34.5万元人民币)。那些意向支付2000美元或更高金额的用户收到了自行车,包括电池和充电器。

    All-Go自行车功能多样且重量轻,采用了坚固的碳纤维车架,因此包括电池在内仅重33磅(约15公斤)。

    M2S表示,目前市场上的一些电动自行车可能非常重,难以把它们装在自行车架上或用脚蹬回家。然而,All-Go自行车功能多样且重量轻,采用了坚固的碳纤维车架,因此包括电池在内仅重33磅(约15公斤)。采用峰值功率为600瓦的中速电机,它可以达到30英里/小时(约48公里/小时)的速度。该车有一个27速的ShimanoAlivio传动系统,充电一次可行驶35英里(约56公里)。All-GO的可拆卸式电池可以在四小时内充电完毕,装在自行车的碳纤维车架上。

    “使用碳纤维车架我们实现了轻量化设计,再结合中驱动电机,可以将动力传递给踏板,因此自行车的平衡度非常好,因此它的骑行充满乐趣,并且性能超过了大多数电动自行车。”M2S公司的创始人RobertCrews说,“虽然有些自行车配有更大的电机,但我们所实现的功率重量比使这辆自行车非常适合通勤、休闲骑行和比较轻松的越野地形。

    类似于M2SAll-Go电动自行车的碳纤维车架的制造

    M2S公司的All-Go自行车的碳纤维车架都是在亚洲生产的,而个别部件是在该公司位于北卡罗来纳州Asheville的工厂内安装和测试的。

    除了提供标准型号的碳纤维车叉和集成数字显示器,该公司还可以提供100毫米的升级款避震车叉。

    来自加拿大的解决方案

    另一款碳纤维电单车是EC1,由加拿大公司Daymak开发。该公司成立于2001年,以“为公众提供环保的交通解决方案”为目标。据创始人和首席技术官AldoBaiocchi介绍,Daymak是加拿大最大的电动自行车经销商。

    EC1的开发者介绍说,对于骑行者来说,它是世界上第一个价格适中的二合一碳纤维电动自行车,在Indiegogo和Kickstarter上都进行了众筹,售价分别为79513美元(约54.4万元人民币)和74220美元(约50.8万元人民币)。

    EC1碳纤维电动自行车重34磅(约15.4公斤),其中碳纤维车架重2.53磅(约1.15公斤)。

    Daymak公司说,电动自行车的平均重量为60磅(约27公斤),蹬踏起来非常累——只有用电机才能实现自主前进。然而,使用碳纤维可以改变这一切。EC1碳纤维电动自行车重34磅(约15.4公斤),其中碳纤维车架重2.53磅(约1.15公斤),据说骑行速度可以达到20英里/小时(约32公里/小时)。如果去除后轮和电机,换上备用的轮辋,自行车的重量可以变得更轻,这也就将轻量级碳纤维电动自行车变成了轻量的山地自行车。如果继续把钢辋、车把或更多部件升级为碳纤维材料,自行车的总重量可以进一步降至32磅/14.5公斤左右。这款自行车569毫米的车架采用700单向碳纤维制成,该公司说这是最坚固的碳纤维织物,比常规的12K或3K纤维束都要坚固。“这一做法使得我们得以显著降低车的重量,但自行车的结构完整性没有受到丝毫影响。”Daymak公司表示。

    纤细的车架也减小了空气阻力,骑行者可以达到更高的速度。

    未来的旅行

    名字深奥的Cyclotron是最近新开发的一款电动自行车,也曾在Kickstarter和Indiegogo上进行过众筹。在Kickstarter上,132名支持者意向支付了169105欧元(约124.6万元人民币),以帮助该项目成为现实,而在Indiegogo上,总共筹集到了69360美元(约47.5万元人民币),是最初目标的426%。

    “在这个星球上,你不会看到其他制造商制造出任何类似的自行车。”它的创造者们在Kickstarter页面上说,而且他们说得没错。这款完全集成的自行车外观非常具有未来感:无辐条车轮、蓝色LED轮辋和光滑的碳纤维车架。

    据该公司介绍,它是“世界上第一个无轮毂的自行车,采用了电子变速箱和超轻的航天级碳纤维复合材料车架。”据说Cyclotron是世界上第一款商业化的采用了无辐条车轮技术的自行车。

    Cyclotron自行车的所有车灯使用自动的光传感器开关,传感器根据当时的光线状态开启/关闭这些灯。自充电的锂离子电池包可以为Cyclotron的灯提供超过八个小时的动力,而不需要启动内部的发电机。

    这款自行车最初是由SinaDeuker设想出来的,她以前是三项全能运动员,其灵感来自于设计博客时遇到的许多概念自行车。“我们生活的方方面面都在快速发展和演变,新发明几乎每天都会涌现,淘汰过时的产品。”Deuker说。“但是,就自行车而言,在过去的几十年里,它们的速度几乎没有变化。我想创造出完美的‘两轮车’,克服这些缺点,将世界上最先进的技术与无与伦比的质量和艺术结合起来。”

德国Haibike 自行车设计的自行车xDuro FullSeven Carbon Ultimate

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    为了减小空气的阻力和扰动,Cyclotron自行车采用气动翼形管型材,它们可以像一把刀一样割穿空气。“Cyclotron车架的管形部件是隐形战机的边缘线和超轻型滑翔机的组合。”该公司表示。

    “我们研究了许多其他类型车辆的最新高科技材料和生产方法,在坚持采用‘普通’自行车平台时,我们很快发现,改善的可能性是相当有限的。”该公司在其Kickstarter页面上表示。对这家公司来说,所使用的材料和生产方法是非常重要的。Cyclotron自行车是由航天级碳纤维复合材料制成的,所制成的自行车又坚固又轻。设计人员发现,在制造轻型车辆时,碳纤维是一个共同的主题。“无论何时,速度和性能都是相关的,我们总是能发现,碳纤维在这些结构中被广泛使用。”该公司表示。

    “在优化Cyclotron单体车架的生产工艺时,我们测试了许多材料的性能,并确定了采用碳纤维夹层结构,我们可以制成最坚固、最轻、最耐用的结构。”该公司说。“为了得到真正的航天级复合结构,我们将两层碳纤维与超轻芯结构组合起来。这样我们就可以使用更少层数的碳纤维和更少的树脂,且不影响结构稳定性。”

    蜂窝结构

    Cyclotron车架采用夹层结构和环氧树脂真空灌注而成,夹层结构由三维芯材和六边形蜂巢结构组成。这款自行车的车架由类似于船体结构的两个壳体连接而成。“我们不需要使用任何‘秘密’的生产方法来制造碳纤维车架,因为目前的工艺已经非常成熟。”Cyclotron自行车公司的公关与市场部总监ChrisWilliams表示。

    车轮没有辐条,可以在车轮空间插入物体。该公司的一个建议是插入一个由纤维复合材料制成的多边形篮筐,既轻便又耐用。一个多边形篮筐足够存放两大袋杂物或两组六瓶装水。该公司为Cyclotron配备了一个序列式变速箱,这意味着没有暴露在外的机械部件,也就很少需要维护。该公司在Indiegogo页面上评论显示,最终的自行车还集成有碳纤维撑脚架。

    Williams对碳纤维在电动自行车上的应用持乐观态度。他对《增强塑料》(ReinforcedPlastics)杂志说:“我们相信复合材料不仅将在自行车车架行业占据主导地位,在任何交通应用领域都将成为主导材料。”


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