CN101511668B - 减震器 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种用于自行车的减震柱，其包括：活塞(12)、筒(13)和位于所述筒内的弹性元件(20)。所述活塞从所述筒的一端延伸，所述筒的另一端通过由两个半壳构成的壳体封闭。安装衬套分别在半壳中和活塞端上一体形成，用于将减震器固定到自行车架。所述活塞(12)在不需使用工具的情况下可通过简单的拉伸从所述筒(13)缩回。

Description

减震器

背景技术

目前，自行车在前、后轮上装配有悬架系统以提高骑车人的舒适度。对于后轮自行车悬架系统，减震器被装配在未装弹簧的后轮组件与装弹簧的主自行车架之间，从而使骑车人不受路面振动影响。自行车减震器通常包括柱形金属活塞，其在柱形金属外主体内轴向滑动。在活塞与外主体之间的是通常由橡胶、弹性体材料制成的弹簧、或传统金属盘簧、甚至是气腔型的弹簧。自行车减震器还可具有与其装配的制动机构，例如油和阀类型的制动机构。

为了安全有效工作且耐用，低摩擦轴承被装配在活塞与外主体之间。这些轴承允许活塞平稳地滑动而不会磨损活塞表面，并且该轴承还使活塞在外主体内保持正确对准。类似的低摩擦轴承被装配到活塞的端部并装配到外主体的端部，其中活塞和外主体被分别固定到自行车架和后轮臂。在正常操作过程中，这些端轴承，或如其通常所称的衬套，允许活塞和外主体在单一平面中相对于自行车架部分摆动，而对活塞和外主体没有过度磨损。

传统减震器设计的问题在于需要既轻质又耐久的许多部件具有相对较高的制造成本。用于传统减震器的制造工艺通常包括金属旋压、车削、珩磨和研磨。此外，需要对活塞和外主体进行昂贵的表面处理以提高耐磨性。传统减震器设计的另一局限在于活塞和外主体在没有专用工具的情况下不能被分离。这在减震器装配到可折叠框架设计时是一个缺点，这是因为，为了折叠框架，减震器的一端通常必须与框架或摆臂分开。从而需要复杂和昂贵的能拆卸的铰接结构，而且拆卸减震器需要大量时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质和低制造成本的自行车减震器，从而减少各部件的数量和制造成本。

进一步的目的在于提供一种具有简单坚固设计的伸缩式减震器，其中所述减震器的活塞和筒能够在不使用工具的情况下分离。

进一步的目的在于提供一种用于自行车的伸缩式减震器系统，其中所述减震器的弹性特性可被调节以适应骑车人。

另一目的在于提供一种自行车架，其包括主框架部分和枢转地安装到该主框架部分的后摆臂，其中所述后臂相对于所述主框架部分的摆动运动由所述减震器控制。

另一目的在于提供一种自行车，其包括：主框架部分，能转向的前轮被安装到该主框架部分；和后摆臂，其被枢转地安装到所述主框架，且后轮安装到该后摆臂，其中所述后臂相对于所述主框架部分的摆动运动由所述减震器控制。

根据本发明的第一方面，提供一种减震器组件，其包括：管状筒；围绕所述筒的至少一端的外壳；能移除地接纳在所述筒的另一端中的活塞，用于相对于所述筒进行轴向滑动运动；和弹性元件，其位于所述筒内，适于在所述筒内与所述活塞的轴向端接合，并适于将轴向力从所述活塞传递到所述外壳。

本发明的第二方面提供一种减震器系统，其包括：所述减震器组件和能够选择性地安装在所述减震器组件的所述筒中的多个弹性元件。

本发明的第三方面提供一种自行车架，其中主框架部分和后摆臂被枢转地连接到一起，并且，如上所述的减震器被安装到所述主框架和安装到所述摆臂，以控制所述主框架与所述摆臂之间的相对运动。

本发明的第四方面提供一种自行车架系统，其包括：自行车架，其中主框架部分和后摆臂被枢转地连接到一起；如上所述的减震器，其被安装到所述主框架和安装到所述摆臂，以控制所述主框架与所述摆臂之间的相对运动；和能够选择性地安装在所述减震器组件的所述筒中的多个弹性元件。

本发明的第五方面提供一种自行车，其具有：主框架部分，能转向的前轮被安装到该主框架部分；和后摆臂，其被枢转地安装到所述主框架，且后轮安装到所述后摆臂；以及如上所述的减震器，其被安装到所述主框架和安装到所述摆臂，以控制所述主框架与所述摆臂之间的相对运动。

本发明的第六方面提供一种自行车系统，其包括：自行车，其具有：主框架部分，能转向的前轮被安装到该主框架部分；和后摆臂，其被枢转地安装到所述主框架，且后轮安装到所述后摆臂；如上所述的减震器，其被安装到所述主框架和安装到所述摆臂，以控制所述主框架与所述摆臂之间的相对运动；和能够选择性地安装在所述减震器组件的所述筒中的多个弹性元件。

通过将低摩擦轴承、端衬套轴承和滑动活塞组合为一个部件，所述减震器的制造成本将显著降低。在一个实施例中，连接板几何形状用在所述活塞的设计中，以保持很大程度上的柱形活塞轮廓，而且低成本注射成型可用于制造。在此实施例中，所述活塞由直径连接板和沿该活塞纵向延伸的多个平行分开的法兰形成，所述法兰的宽度不同而使得所述活塞在端视图中具有圆形轮廓。

能分离的所述活塞和外主体可设置有能对准的防盗孔，自行车锁通过该防盗孔可被插入和紧固，用于防止所述减震器的所述两个部件分离，并用于提供使自行车锁可紧固到自行车上的位置。

在优选实施例中，组合轴承活塞不需要在所述活塞与所述筒之间装配分离的低摩擦滑动轴承，也不需要将低摩擦轴承装配到所述活塞的端部或装配到外主体的端部以旋转安装到所述自行车架。

这种组合轴承活塞优选地被制造为呈现高强度和低摩擦性能的非金属材料的单一部件。所述组合轴承活塞的设计和几何形状可具有很大程度上的柱形设计，这种设计通过适于低成本注射成型的连接板结构而实现。

所述减震器的外主体优选地为具有左右半壳的蛤壳设计，所述左右半壳通过多个诸如螺栓或铆钉之类的紧固件或者通过粘接或焊接技术被固定到一起并包围所述筒。所述蛤壳外主体允许在视觉上更有吸引力的形状应用于减震器，而同时仍提供低制造成本，并将载荷力从所述活塞通过包含在金属管中的弹性元件而有效传递到被固定到所述自行车架的外主体。

所述组合轴承活塞和外主体可被分开。这在减震器装配到能折叠或能拆卸的自行车架设计时是有利的。所述组合轴承活塞和外蛤壳主体的另外特征是，通过将诸如在标准自行车锁中所用的销插入通过所述活塞和外蛤壳主体中的能对准的孔，有助于实现将能分开的部分锁定到一起。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的实施例，其中：

图1是安装到自行车的减震器的透视图；

图2是所述减震器的示意性透视分解图；

图3是显示装配有自行车锁的减震器的示意性透视分解图；

图4是活塞在图2的平面IV-IV中的示意性横截面；和

图5是减震器在组装用于正常操作时的示意性纵截面。

具体实施方式

现在参见附图，图1显示包含本发明减震器组件的自行车1。该自行车包括主框架1，承载前轮3的前叉形组件2安装到主框架1。前叉形组件2通过转向杆5连接到车把4。后摆臂6被枢转地安装到主框架1并承载后轮7。减震器组件8在主框架1上的上安装部位9与摆臂6上的下安装部位(图5中的34)之间延伸。车座10通过座杆11被安装到主框架1。

减震器8被更详细地显示在图2中。该减震器包括能轴向接纳在管状筒13中的组合轴承活塞12，用于相对于筒13滑动移动。筒13被保持在两个半壳14之间，这两个半壳14一起形成具有封闭端和开放端的套筒。优选地，半壳14被制成为相同以降低制造成本。筒13的一端紧靠套筒封闭端处的接合表面15。中心定位肋16被设置在每个半壳14的内表面上，以在筒13的长度中间与筒13接合，从而使筒13在套筒内保持对准。筒13位于外套筒内，且半壳14通过螺栓17和螺母18被固定到一起。半壳14可替代地通过诸如螺丝件之类的紧固件或者通过粘接或焊接或搭扣接合形式被紧固到一起。每个半壳14具有衬套孔19。当半壳14装配在一起时，衬套孔19横向于筒13的轴线而共轴对准，并适于接合被装配到自行车架的安装杆(图5中的35)。

弹性元件20被容纳在筒13内，弹性元件20的一端与套筒的每个半壳14封闭端处的邻接表面15a接合。弹性元件20由同时呈现出弹性和阻尼特性的材料制成，并可为弹性体材料、聚氨酯或者天然或合成橡胶。在可替代实施例中，弹性元件20可以是金属盘簧。在又一可替代实施例中，弹性元件20可由许多分离的弹性体部件形成，所述弹性体部件例如为由天然或合成橡胶形成的多个球、塞或盘。弹性元件的弹性体材料可被选择为具有弹性和阻尼特性，以适应框架几何形状和采用所述减震器的自行车的骑车人的体重。对于较重的骑车人，需要较硬结构的弹性元件，而对于较轻的骑车人，则需要不太硬的弹性元件20(即由具有较低硬度的弹性体材料制成)。在弹性元件20由装配在筒13内的多个分离的弹性体部件构成的实施例中，各部件可具有不同硬度，并可被选择为提供不同硬度部件的组合以适应骑车人体重。

组合轴承活塞12在一端形成有适于与连接到自行车架的安装杆34接合的活塞衬套孔21。活塞12的尺寸使其在筒13内为容易的滑动配合，活塞12的远离衬套孔21的端部被形成为用于与弹性元件20接合的邻接表面22。活塞12优选地由例如玻璃纤维填充尼龙之类的同时呈现高强度和低摩擦特性的材料制成，可选地进一步包括诸如PTFE之类的降摩擦添加剂。活塞12可替代地由诸如高强度铝之类的金属合金形成。活塞12优选地通过注射成型或压铸而形成。

为了组装减震器，弹性元件20首先被置于筒13内，筒13然后被放入半壳14其中之一中，其中筒13的端部与半壳封闭端处的邻接表面15接合。然后，第二个半壳被放在所述筒上，两个半壳通过螺母和螺栓紧固件17、18被连接。然后，活塞12的端表面22通过由两个半壳14形成的套筒的开放端被引入筒13的所述端部。减震器的两端处的衬套孔19和21然后可分别安装到自行车的框架和后摆臂，以形成悬架柱。通过衬套孔21施加于活塞12的轴向力通过活塞被传递到端表面22，并施加于弹性元件20。压缩力通过弹性元件22被传递到由两个半壳14形成的套筒的封闭端以内的邻接表面15a，然后被传递到衬套孔19，并传递到自行车架，从而提供弹性悬架柱功能。活塞12与筒13之间的容易的滑动配合使活塞12能够通过简单的拉伸而从筒13缩回，从而允许在不使用工具的情况下将减震器分离成活塞和套筒部分。

图1中例示的自行车具有枢转地安装到主框架1的摆臂6，并可通过逆时针旋转摆臂6(如图1中所示)以将后轮7大致与前轮3并排而被折叠便于运输。在此操作过程中，减震器8的活塞12从筒13被移除，弹性元件20通过摩擦接合被保持在筒13内。夹或其他固定件可设置在摆臂6上，从而当活塞从筒13缩回时相对于摆臂6保持活塞12。同样地，夹或其他固定件可设置在主框架上，以相对于主框架1紧固减震器8的套筒。这些夹或固定件其中一个或二者是能锁定的，使得当自行车处于折叠状态时，减震器的所述部件其中一个或两个可被紧固到其对应的框架部分，而且不可以重新组装自行车以骑乘，除非两个减震器部件均从其锁中松开。

图中所示的弹性元件20是设置有一系列周向槽的大致柱形弹性体构件。弹性元件20的直径使其即使在没有被压缩时也与筒13的内表面摩擦接合，特别是在所述槽之间的区域。所述槽提供径向缝隙，以使弹性体构件容纳在筒13内的同时能够反抗其自身弹性被轴向压缩。在可替代实施例中，弹性元件可包括两个较短的柱部，并且这两个柱部的硬度可不同，从而为自行车提供不同的弹簧特性。弹性元件20的截面为多边形或十字形，以在多个纵向延伸的接触线处与所述筒的内部接合，或者可为具有沿外表面延伸的螺旋槽的柱形，以提供用于弹性元件的弹性体材料压缩的径向缝隙。弹性元件与所述筒之间的接触在活塞12向弹性元件施加轴向压缩的同时使弹性元件与所述筒保持共轴。

可以预见的是，所述产品可作为一种减震器系统进入市场，其中包括：所述套筒、所述筒、所述活塞和多个弹性元件，根据减震器最终预期应用中自行车的几何形状和骑车人体重，所述多个弹性元件被选择性地组装到所述筒中。对于预定的自行车几何形状，为了提供所希望的悬架特性，可从不同长度和不同硬度的多个弹性元件中选择一个或更多弹性元件20。所述多个弹性元件可进行与弹性元件中所用材料的硬度相关的色标(colour-code)，以使用户能够简单地选择正确的弹性元件组合。

最初提供给用户的自行车可以没有安装在减震器中的弹性元件20，不过自行车然后将附有不同长度和弹性特性的多个减震器弹性元件、以及说明根据骑车人体重而使用的弹性元件的表格或其他说明书。例如，表格可提供有适于骑车人的多个不同体重范围，并且对于每一体重范围，弹性元件的组合可确定用于插入减震器的筒13。一旦骑车人体重被确定，则适合的一个或多个弹性元件被选择并通过套筒的开放端插入筒13。活塞12然后被引入所述筒中，并且自行车的摆臂6被停到骑乘位置，使得所述弹性元件被压缩在活塞的自由端22与半壳14的邻接表面15a之间。

图3是类似于图2的透视图，其中显示装配有自行车锁缆线26的自行车锁销25被如何装配到减震器。在此实施例中，对准的锁孔27形成在套筒的相应半壳14中，并且筒13形成有对准的横向孔28。活塞12还设置有横向槽29，横向槽29在活塞处于其组装位置时与孔27和孔28对准。为了将缆线26紧固到减震器，锁销25穿过对准的锁孔27、孔28和槽29，并且，优选连接到缆线26另一端的锁定元件30然后被可松脱地锁定到销25的自由端上。槽29具有沿活塞的轴向区域，使得在骑乘自行车的过程中活塞在筒13内轴向的正常运动不受阻碍，因而在使用自行车时可将锁保持在适当位置。当骑车人希望紧固自行车时，骑车人将锁定元件30从销25的端部松开，并使其穿过栏杆或围绕例如灯杆的固定物体，并之后将锁定元件32重新连接到销25。

图3的锁定结构也可用于防止自行车被骑乘，如果锁定销25从减震器移除，则活塞12从筒13缩回，锁定销25然后被放回原处并锁定在适当位置，其中销延伸穿过半壳14和筒13。应认识到的是，仅活塞12的尖端可插入筒13，并且减震器在极度延伸位置将无法被紧固，这将由于自行车转向几何形状的变化以及减震器毁坏的风险而使自行车不能骑乘。可选地，塞子可通过锁定销25在筒13中紧固就位，以完全防止活塞12被重新引入到所述筒中。

图4显示通过组合轴承活塞12的截面。组合轴承活塞12具有大致柱形的形状，并如图4所示包括基本竖直的中心连接板31，不同宽度的五个水平法兰32从连接板31延伸，法兰32的端表面33限定活塞12的柱形轮廓。这种结构使组合轴承活塞12适于通过注射成型或压铸而制造。

图5显示出被组装用于正常操作的减震器的纵截面。组合轴承活塞12具有连接到摆臂6上的自行车框架34的轴承衬21。路面的振动力由作用于活塞衬套孔21的自行车框架34被传递到组合轴承活塞12。组合轴承活塞12将路面的振动力传递到被径向限制在筒13内的弹性元件20，这样，路面的振动力通过弹性元件20被直接传递到半壳14的邻接表面15a，并因而传递到相应的衬套孔19。装配到自行车架1的上安装部35与衬套孔19接合，从而将力传递到自行车架。

半壳14通过螺栓和螺母17、18被保持在一起，并刚性支撑筒13。活塞12的低摩擦性能允许活塞3在筒13内轴向往复运动，而不会导致所述筒的过度表面磨损。筒13的优选材料结构是具有硬化表面的金属合金，优选地，所述筒由铝合金制成并具有受过阳极化处理以抗磨损的表面。活塞12与筒13之间的配合条件通过活塞12相对于筒13的最小摩擦和最小侧向运动而允许自由轴向运动。

虽然本实施例的减震器已经显示为装配到具有单一后摆臂的自行车，但应理解的是，所述减震器可装配到具有后悬架并需要伸缩式减震器悬架柱的任何自行车。

Claims (21)

1.一种减震器组件，包括：

管状筒；

围绕所述筒的至少一端的外壳；

活塞，其能移除地接纳在所述筒的另一端中，用于相对于所述筒进行轴向滑动运动；和

弹性元件，其位于所述筒内，适于与所述活塞的在所述筒内的轴向端接合，并适于将轴向力从所述活塞传递到所述外壳。

2.根据权利要求1所述的减震器组件，其中所述筒在其两个轴向端均是开放的，并且所述弹性元件通过邻接所述外壳的内表面将轴向力从所述活塞传递到所述外壳。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的减震器组件，其中所述弹性元件为形成有一系列周向槽的基本柱形的弹性体构件。

4.根据权利要求3所述的减震器组件，其中所述弹性元件在未被压缩时在所述槽之间的区域与所述筒的内表面摩擦接合。

5.根据权利要求3所述的减震器组件，其中所述弹性元件包括两个或更多分离的弹性体部件。

6.根据权利要求5所述的减震器组件，其中所述两个弹性体部件的硬度不同。

7.根据权利要求3所述的减震器组件，其中所述弹性元件的截面为多边形或十字形。

8.根据权利要求3所述的减震器组件，其中所述弹性元件为具有沿外表面延伸的螺旋槽的柱形。

9.根据权利要求3所述的减震器组件，其中所述弹性元件由弹性体材料制成。

10.根据权利要求3所述的减震器组件，其中所述弹性元件由聚氨酯制成。

11.根据权利要求3所述的减震器组件，其中所述弹性元件由天然或合成橡胶制成。

12.根据权利要求1或权利要求2所述的减震器组件，其中所述弹性元件包括金属盘簧。

13.根据权利要求1或权利要求2所述的减震器组件，其中所述减震器组件的外壳包括围绕所述筒被固定到一起的两个半壳。

14.根据权利要求13所述的减震器组件，其中所述半壳通过多个紧固件或者通过粘接或焊接技术被固定到一起。

15.根据权利要求14所述的减震器组件，其中所述半壳通过多个螺栓或铆钉被固定到一起。

16.根据权利要求1或权利要求2所述的减震器组件，其中，所述活塞和外壳设置有能对准的孔，锁定销能够通过所述孔被插入和紧固。

17.一种减震器系统，包括：

根据前述任一项权利要求所述的减震器组件；和

能够选择性地安装在所述减震器组件的所述筒中的多个弹性元件。

18.一种自行车架，其中主框架部分和后摆臂被枢转地连接到一起，并且，根据权利要求1至16中任一项权利要求所述的减震器组件被安装到所述主框架和安装到所述摆臂，以控制所述主框架与所述摆臂之间的相对运动。

19.一种自行车架系统，包括：

自行车架，其中主框架部分和后摆臂被枢转地连接到一起；

根据权利要求1至16中任一项权利要求所述的减震器组件，其被安装到所述主框架和安装到所述摆臂，以控制所述主框架与所述摆臂之间的相对运动；和

能够选择性地安装在所述减震器组件的所述筒中的多个弹性元件。

20.一种自行车，其具有：主框架部分，能转向的前轮被安装到该主框架部分；和后摆臂，其被枢转地安装到所述主框架，且后轮安装到所述后摆臂；以及根据权利要求1至16中任一项权利要求所述的减震器组件，其被安装到所述主框架和安装到所述摆臂，以控制所述主框架与所述摆臂之间的相对运动。

21.一种自行车系统，包括：

自行车，其具有：主框架部分，能转向的前轮被安装到该主框架部分；和后摆臂，其被枢转地安装到所述主框架，且后轮安装到所述后摆臂；

根据权利要求1至16中任一项权利要求所述的减震器组件，其被安装到所述主框架和安装到所述摆臂，以控制所述主框架与所述摆臂之间的相对运动；和

能够选择性地安装在所述减震器组件的所述筒中的多个弹性元件。

Images