CN101104433B - 自行车悬挂系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自行车悬挂系统。该悬挂系统设置在自行车叉中，并包括内管和外管、第一和第二衬套、操纵机构以及减震机构。所述第一和第二衬套设置在所述内管和所述外管之间以利于所述内管在所述外管内滑动。所述操纵机构防止所述内管和所述外管之间的相对转动并设置在所述第一衬套和所述第二衬套之间。通过该构造，衬套长度与内管直径之比大于4，从而使悬挂叉可应付大多数横向负载而不会被束缚。

Description

自行车悬挂系统
技术领域
本发明涉及自行车悬挂系统，更具体地涉及设置在自行车叉中的悬挂系统。
背景技术
通常在诸如自行车和摩托车之类的把手操纵车辆上使用的悬挂系统设计成：当自行车越过骑乘表面上的崎岖不平时吸收骑乘者受到的冲击和振动。悬挂系统可以定位在前叉、座管、头管以及自行车的其它框架位置中或附近。在头管或操纵管中的悬挂系统例如可以包括外管、可在外管中滑动的内管、减震机构、操纵控制机构以及两个衬套，所述衬套在内管和外管之间以利于内管和外管之间的滑动运动。这种类型的悬挂的一个缺点在于，当两个衬套之间的距离或衬套长度太小时，叉不能应付某些前/后加载。这会导致对叉的束缚(binding)。在头管或操纵管中的悬挂系统的另一个缺点在于可能需要增大管的长度以容纳所述悬挂系统。然而，理想的是具有较短的操纵管。因此，需要一种在头管或操纵管内的悬挂系统，其可提供封装在相对较短的管长度内的适合的衬套长度。
发明内容
本发明提供了一种自行车悬挂系统。所述悬挂系统大体上包括内管和外管、第一和第二衬套、操纵控制机构以及减震机构。所述第一和第二衬套设置在所述内管和所述外管之间，以利于所述内管响应于悬挂加载而在所述外管内轴向滑动。所述第一和第二衬套不在所述内管和所述外管之间传递任何明显的转矩。所述操纵控制机构防止所述内管和所述外管之间相对转动。所述减震机构吸收施加至所述悬挂系统的负载。
在本发明的一个实施方式中，所述操纵控制机构设置在所述第一衬套和所述第二衬套之间。所述操纵控制机构包括所述内管的非环形外表面，该外表面与所述外管的互补形状的非环形内表面配合。优选的是，所述内管的一部分具有与所述外管的互补形状的内表面配合的双D形外表面。更优选的是，所述内管的所述外表面可包括两个平坦部分和两个弯曲部分。可以在所述内管和所述外管之间且在所述弯曲部分处设置间隙，以允许所述内管和所述外管横交于外管轴线相对运动。通过这样进行构造，所述第一和第二衬套之间沿管长度的距离相对于所述内管的直径来说会较大。所述第一和第二衬套之间的距离称为衬套长度，从第一或上衬套的顶部至第二或下衬套的底部测得该衬套长度。在本发明中，所述衬套长度与所述内管的直径之比大于4或优选地大致为5.8。这使所述叉能应付前/后或横向加载而不会被束缚。而且，所述构造使操纵管的长度最小化。
在本发明的一个实施方式中，所述减震机构包括偏压所述内管和所述外管使它们彼此远离的正弹簧、和抵抗所述正弹簧的负弹簧，该负弹簧偏压所述内管和所述外管使它们彼此靠近。所述悬挂系统还可包括与所述外管相连并延伸至所述内管中的杆。所述杆可以包括具有第一和第二表面的头部。所述正弹簧设置在所述杆的头部的第一表面和所述内管的第一保持元件之间。所述负弹簧设置在所述杆的头部的第二表面和所述内管的第二保持元件之间。优选的是，两个弹簧可以完全设置在所述内管中以使操纵管长度最小化。
此外，所述弹簧的布置使叉肩(crown)至轴的长度最小化。通常，悬挂叉的叉肩至轴的长度大于刚性叉的叉肩至轴的长度。理想的是，悬挂叉的叉肩至轴的长度仅应当增大悬挂行程的量。通常，当仅提供25毫米行程时，悬挂叉的叉肩至轴的长度增加50毫米。本发明提供40毫米的行程而叉肩至轴的尺寸仅增大40毫米。
附图说明
通过以下结合附图对本发明多种实施方式的说明将会更充分地理解本发明的这些和其它特征及优点。
在图中：
图1是根据本发明一个实施方式的、具有在操纵管中的悬挂系统的自行车悬挂叉的正视图；
图2是图1的悬挂系统的剖视图；
图3是沿图2的悬挂系统的线3-3剖取的剖视图；
图4是沿图2的悬挂系统的线4-4剖取的剖视图；
图5是沿图2的悬挂系统的线5-5剖取的剖视图；以及
图6和图7是根据本发明另一实施方式的具有预载调节器的悬挂系统的剖视图，示出了位于不同位置的预载调节器。
具体实施方式
图1至图5示出了根据本发明一个实施方式的自行车前叉10，其具有与自行车框架的头管(未示出)关联的悬挂系统12。所述悬挂系统12大体上包括内管14、外管16、减震机构18、第一衬套20、第二衬套22以及操纵控制机构24。参见图1，所述叉10包括第一腿部26、第二腿部28、波纹管30和可安装至头管的外管16，该波纹管设置在外管16和腿部26、28之间以密封并保护悬挂系统12免受异物影响。外管16的端部36连接至与叉10的腿部26、28相连的波纹管30(见图2)。第一腿部26和第二腿部28在它们的远端32通过钩爪(dropout)34连接至轮轴(未示出)。第一腿部26和第二腿部28以及内管14响应于悬挂系统12的加载而相对于外管16轴向或滑动运动。
参见图2，减震机构18包括正弹簧38和负弹簧40。正弹簧38偏压内管14和外管16使它们彼此远离，而负弹簧40通过偏压内管14和外管16使它们彼此靠近而抵消正弹簧38的力并抵抗拉伸到顶的冲击(top-out impact)。正弹簧38和负弹簧40设置在内管14中。悬挂系统12还包括杆42。所述杆42延伸通过内管14的端部44，并且通过将该杆42的端部46旋入焊接至外管16的管塞48而固定至外管16。所述杆42的另一端部50包括头部52，该头部具有第一表面54和第二表面56。正弹簧38的一端部58位于杆42的头部52的第二表面56附近，而正弹簧38的另一端部60被第一保持元件(在本实施方式中为保持环62)支撑。负弹簧40位于第二保持元件(在本实施方式中为内管14的端部44)与杆42的头部52的第一表面54之间。当叉10被加载时，叉的腿部26、28和内管14朝向外管16的端部64滑动，从而压缩杆42和保持环62之间的正弹簧38。当叉10回弹时，负弹簧40在内管14返回其起始位置时缓冲拉伸到顶的冲击。优选的是，正弹簧38和负弹簧40完全设置在内管14中，从而使操纵管的长度SL最小化。从外管的一端部至外管的另一端部测得操作管的长度SL(参见图2)。
内管14的端部66可通过焊接、压配合、粘合剂结合等连接至叉的腿部26、28。内管14的一部分具有环形外表面68(参见图5)，内管14的另一部分优选具有非环形外表面70，在本实施方式中为双D形外表面(参见图3和图4)。更优选的是，内管14的外表面70具有两个平坦部分和两个弯曲部分。第一衬套20和第二衬套22设置在内管14和外管16之间以利于内管14响应于悬挂加载而轴向滑动运动。第一衬套20和第二衬套22是环形的并被压在外管16上。
操纵控制机构24位于第一衬套20和第二衬套22之间。所述操纵控制机构24包括内管14的非环形外表面70，该外表面与外管16的互补形状的非环形内表面72配合。内管14的非环形表面70和外管16的非环形表面72的配合在允许内管14轴向滑动运动的同时，防止了内管14和外管16之间相对转动。操纵控制机构24还可以在内管14和外管16之间且在外表面70的弯曲部分处包括间隙74，以允许内管和外管沿横交于外管轴线75的方向横向运动。
通常，悬挂叉通过弹簧来吸收轴向负载，而衬套响应于前后负载而支撑该叉。悬挂叉可能会受到较大的前/后负载。在其它装置中，衬套之间的间距不足以应付这些横向负载，从而导致叉被束缚。将衬套之间的距离称为衬套长度BL，从第二或下衬套22的底部至第一或上衬套20的顶部测得该衬套长度BL。衬套分开越远，横向负载越小，从而叉的操作越平稳。因此，理想的是使衬套之间的距离最大化。在本发明中，通过将操纵控制机构24定位在第一衬套20和第二衬套22之间，相对于内管14的内径来说使衬套长度BL最大。通常，在其它装置中，衬套长度BL与内管的直径之比大约为1.6。相比之下，本发明的衬套长度BL与内管的直径之比大于4或优选大致为5.8。该比值使叉能应付大多数横向负载。
参见图6和图7，图6和图7示出了本发明的另一实施方式，其类似于图1至图5的实施方式，只不过其包括预载调节器76，并且用包括管80以及第一插入件82和第二插入件84的管组件78代替杆42。所述预载调节器76对正弹簧38的预载进行调节。所述第一插入件82和第二插入件84通过轧制卷边处理分别附接至管80的第一端部86和第二端部88。所述第一插入件82通过螺母90固定至管塞48。所述预载调节器76包括调节元件92(在本实施方式中为螺栓)、以及预载元件94(在本实施方式中为预载板)。所述螺栓92位于管80内部并旋入管组件78的第二插入件84中。所述预载板94位于正弹簧38的端部58处，从而当螺栓92朝向内管14的端部66转动时，预载板94推靠正弹簧38并压缩该正弹簧38。第一插入件82可以具有用于接收碗组(headset)预载螺栓(未示出)的内螺纹96。这样可以不需要大多数碗组通常所需的星形螺母。
虽然关于特定实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解的是在所描述的发明思想的精神和范围内可以进行多种变化。因此，不旨在将本发明限制于所公开的实施方式，而旨在使其具有所附权利要求的用语许可的全部范围。

Claims (43)

1.一种设置在自行车叉中的悬挂系统，该悬挂系统包括：
外管；
可在所述外管内滑动的内管；
设置在所述内管和所述外管之间的第一和第二环形衬套；
操纵控制机构，该操纵控制机构防止所述内管和所述外管之间的相对转动，该操纵控制机构设置在所述第一和第二环形衬套之间，该操纵控制机构包括所述内管的非环形外表面，该外表面与所述外管的互补形状的非环形内表面配合；以及
减震机构。
2.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，所述操纵控制机构构造成允许所述内管和所述外管沿横交于外管轴线的方向相对运动。
3.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，所述第一和第二环形衬套在所述内管和所述外管之间不传递转矩。
4.如权利要求1所述的悬挂系统，该悬挂系统还包括与所述外管相连并延伸至所述内管中的杆。
5.如权利要求4所述的悬挂系统，其中，所述减震机构包括设置在所述内管中的弹簧，该弹簧偏压所述内管和所述外管使它们彼此远离，该弹簧设置在所述杆的端部和所述内管的保持元件之间。
6.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，所述减震机构包括用于偏压所述内管和所述外管使它们彼此远离的正弹簧、和用于偏压所述内管和所述外管使它们彼此靠近的负弹簧。
7.如权利要求6所述的悬挂系统，其中，所述正弹簧和所述负弹簧设置在所述内管中。
8.如权利要求7所述的悬挂系统，其中，所述正弹簧和所述负弹簧完全设置在所述内管中。
9.如权利要求7所述的悬挂系统，该悬挂系统还包括与所述外管相连并延伸至所述内管中的杆，该杆包括具有第一和第二表面的头部，所述正弹簧设置在该杆的头部的第一表面和所述内管的第一保持元件之间，而所述负弹簧设置在该杆的头部的第二表面和所述内管的第二保持元件之间。
10.如权利要求1所述的悬挂系统，其中，所述第一和第二环形衬套定位在该悬挂系统内，使得衬套长度与所述内管的直径之比大于4。
11.如权利要求10所述的悬挂系统，其中，所述衬套长度与所述内管的直径之比为5.8。
12.如权利要求1所述的悬挂系统，该悬挂系统还包括预载调节器，该预载调节器用于对所述减震机构的预载进行调节。
13.一种设置在自行车叉中的悬挂系统，该悬挂系统包括：
外管；
可在所述外管内滑动的内管；
设置在所述内管和所述外管之间的第一和第二环形衬套；
操纵控制机构，该操纵控制机构防止所述内管和所述外管之间的相对转动，并且设置在所述第一和第二环形衬套之间；
杆，该杆与所述外管相连并延伸至所述内管中；以及
设置在所述内管中的减震机构，该减震机构设置在所述杆的端部和所述内管的保持元件之间。
14.如权利要求13所述的悬挂系统，其中，所述操纵控制机构包括所述内管的非环形外表面，该外表面与所述外管的互补形状的非环形内表面配合地接合。
15.如权利要求13所述的悬挂系统，其中，所述操纵控制机构构造成允许所述内管和所述外管沿横交于外管轴线的方向相对运动。
16.如权利要求13所述的悬挂系统，其中，所述第一和第二环形衬套不传递转矩。
17.如权利要求13所述的悬挂系统，其中，所述减震机构包括用于偏压所述内管和所述外管使它们彼此远离的正弹簧、和用于偏压所述内管和所述外管使它们彼此靠近的负弹簧。
18.如权利要求17所述的悬挂系统，其中，所述正弹簧和所述负弹簧设置在所述内管中。
19.如权利要求18所述的悬挂系统，其中，所述正弹簧和所述负弹簧完全设置在所述内管中。
20.如权利要求13所述的悬挂系统，其中，所述第一和第二环形衬套定位在该悬挂系统内，使得衬套长度与所述内管的直径之比大于4。
21.如权利要求20所述的悬挂系统，其中，所述衬套长度与所述内管的直径之比为5.8。
22.如权利要求13所述的悬挂系统，该悬挂系统还包括预载调节器，该预载调节器用于对所述减震机构的预载进行调节。
23.一种设置在自行车叉的操纵管中的悬挂系统，该悬挂系统包括：
外管；
可在所述外管内滑动的内管；
设置在所述内管和所述外管之间的环形衬套，该环形衬套定位在该悬挂系统内，使得衬套长度与所述内管的直径之比大于4；
操纵控制机构，该操纵控制机构防止所述内管和所述外管之间的相对转动，并包括所述内管的非环形外表面，该外表面与所述外管的互补形状的非环形内表面配合；以及
减震机构。
24.如权利要求23所述的悬挂系统，其中，所述减震机构是设置在所述内管中的弹簧，该弹簧偏压所述内管和所述外管使它们彼此远离。
25.如权利要求24所述的悬挂系统，该悬挂系统还包括与所述外管相连并延伸至所述内管中的杆，所述弹簧设置在该杆的端部和所述内管的保持元件之间。
26.如权利要求25所述的悬挂系统，其中，所述操纵控制机构构造成允许所述内管和所述外管沿横交于外管轴线的方向相对运动。
27.如权利要求26所述的悬挂系统，其中，所述环形衬套在所述内管和所述外管之间不传递转矩。
28.如权利要求23所述的悬挂系统，其中，所述减震机构包括用于偏压所述内管和所述外管使它们彼此远离的正弹簧、和用于偏压所述内管和所述外管使它们彼此靠近的负弹簧。
29.如权利要求28所述的悬挂系统，其中，所述正弹簧和所述负弹簧设置在所述内管中。
30.如权利要求29所述的悬挂系统，其中，所述正弹簧和所述负弹簧完全设置在所述内管中。
31.如权利要求29所述的悬挂系统，该悬挂系统还包括与所述外管相连并延伸至所述内管中的杆，该杆包括具有第一和第二表面的头部，所述正弹簧设置在该杆的头部的第一表面和所述内管的第一保持元件之间，而所述负弹簧设置在该杆的头部的第二表面和所述内管的第二保持元件之间。
32.如权利要求23所述的悬挂系统，其中，所述衬套长度与所述内管的直径之比为5.8。
33.如权利要求23所述的悬挂系统，该悬挂系统还包括预载调节器，该预载调节器用于对所述减震机构的预载进行调节。
34.一种设置在自行车叉中的悬挂系统，该悬挂系统包括：
外管；
可在所述外管内滑动的内管；
杆，该杆与所述外管相连并延伸至所述内管中；
设置在所述内管和所述外管之间的环形衬套，该环形衬套定位在该悬挂系统内，使得衬套长度与所述内管的直径之比大于4；
操纵控制机构，该操纵控制机构防止所述内管和所述外管之间的相对转动，并包括所述内管的非环形外表面，该外表面与所述外管的互补形状的非环形内表面配合；以及
减震机构。
35.如权利要求34所述的悬挂系统，其中，所述操纵控制机构构造成允许所述内管和所述外管沿横交于外管轴线的方向相对运动。
36.如权利要求34所述的悬挂系统，其中，所述环形衬套在所述内管和所述外管之间不传递转矩。
37.如权利要求34所述的悬挂系统，其中，所述减震机构包括设置在所述内管中的弹簧，该弹簧偏压所述内管和所述外管使它们彼此远离，该弹簧设置在所述杆的端部和所述内管的保持元件之间。
38.如权利要求34所述的悬挂系统，其中，所述减震机构包括用于偏压所述内管和所述外管使它们彼此远离的正弹簧、和用于偏压所述内管和所述外管使它们彼此靠近的负弹簧。
39.如权利要求38所述的悬挂系统，其中，所述正弹簧和所述负弹簧设置在所述内管中。
40.如权利要求39所述的悬挂系统，其中，所述正弹簧和所述负弹簧完全设置在所述内管中。
41.如权利要求38所述的悬挂系统，其中，所述杆包括具有第一和第二表面的头部，所述正弹簧设置在该杆的头部的第一表面和所述内管的第一保持元件之间，而所述负弹簧设置在该杆的头部的第二表面和所述内管的第二保持元件之间。
42.如权利要求34所述的悬挂系统，其中，所述衬套长度与所述内管的直径之比为5.8。
43.如权利要求34所述的悬挂系统，该悬挂系统还包括预载调节器，该预载调节器用于对所述减震机构的预载进行调节。
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