CN1038664C - 自行车悬挂装置 - Google Patents

Abstract

一种悬挂装置，用在山地自行车的后轮和车架之间。一个摆动臂是用枢销固定在车架上，它的一端载着后轮，另一端载着悬挂装置。摆动臂的后轮部长度约为其悬挂装置部长度的4倍。悬挂装置包括一个空心的长条形的弹性体弹簧，它装着一个铝制的伸缩部。伸缩部支承着弹性体，允许沿主轴线的往复运动，但不允许绕主轴线的任何旋转运动。

Description

自行车悬挂装置

本发明涉及山地型自行车，特别是这些自行车上使用的后悬挂装置。

山地自行车是一种较新型的自行车。它是欧洲赛车和通用自行车相结合的产物。它是在1981年由一个名叫Michael Sinyard的人在加利福尼亚州首先开发的。这个建议被提出后，山地自行车和其销售额已将美国自行车工业改造成为一个拥有35亿美元销量的家庭运动工业。目前九千三百万以上的美国人骑自行车。这些人当中的约二千五百万人每星期至少骑一次。而且在1990年，美国人购买了一千零八十万辆自行车与九百三十万辆汽车。可以相信山地自行车销售上的增长畅销，部分地是由于人口老化。在这种型式的高技术运动魔术中，自行车被推荐，对于一些负担过重的成年人自行车是较宽容的，同时是一种通常由年轻力壮的人所控制的活动的一张入场券。

每天在市场上出售的山地自行车采用高级的金属合金、碳纤维管、钛托架和来自航天工业的其它材料。其结果是一种高强度的重量轻的结构。例如，山地自行车的平均重量约为28磅，而更脆弱的旅行自行车只是20磅。厚的车胎、直立的鞍座和平直的手把也是一些特色，对于粗鲁乘骑走荒野的骑车人和普通的周末骑车人都具有实际的吸引力。它是通过在材料、式样和创造技能上的这种有生气的改变，推动美国自行车设计者们到长期由意大利制造厂商们占支配地位的一种全球商业的最前头。

本发明的目的在于为自行车提供一种具有优良的减震性能的悬挂装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于自行车车架和后轮之间的悬挂装置，其特征在于包括：

一个具有第一个和第二个端部、一条主轴线和一个沿着上述主轴线延伸的孔的弹性体弹簧；

一个装在上述孔内的伸缩部，包括一个带法兰的吊环端、一个弹性体超行程止挡、一根内杆、一个弹性体回弹缓冲垫、一根外管、一个承载垫圈、一个承载螺母和一个带螺纹的吊环端；

上述带法兰的吊环端包括一对确定一个部分定心孔的曲面指状叉股、一个法兰和一个螺纹孔；

上述的外管包括开槽部、一个水平延伸孔部和一个螺纹部；开槽部和上述的曲面指状叉股配合，由此绕上述主轴线的旋转运动被阻止；水平延伸孔部有一个限制部；

上述的超行程止挡是安置在上述的部分中心孔内部，邻接上述的螺纹孔；上述的回弹缓冲垫是安置在上述的水平延伸孔部内，邻接上述的限制部；

上述的内杆是部分地装在上述的水平延伸孔部内，支承上述的超行程止挡和上述的回弹缓冲垫；

上述的带螺纹的吊环端具有第一内螺纹部和第二外螺纹部；上述的第一内螺纹部与上述的外管的螺纹部啮合；

上述的承载垫圈套在上述的第二外螺纹部上，上述承载螺母拧在上述的第二外螺纹部上，由此上述弹性体弹簧的上述第一个端部靠紧上述的法兰，第二个端部靠紧上述承载垫圈，因此由于上述承载螺母在上述第二外螺纹部上的旋转，上述弹性体弹簧将受到一个可变的预载。

而根据本发明的另一个方面所提供的一种在自行车的后轮和车架之间的用于减震的悬挂装置包括：

一根摆动臂包括第一臂部和第二臂部，上述的第一臂部载着上述的后轮，第二臂部载着上述的悬挂装置，一个摆动臂枢点将摆动臂固定在自行车的车架上，

特征在于上述的悬挂装置还包括：

一个弹性体弹簧，它有一根主轴线和一个沿着上述主轴线延伸的孔；

一个伸缩部部分地装在上述孔内，它有一个带法兰吊环端、一根内杆、一根外管和一个带螺纹吊环端，上述带法兰吊环端是连接到上述的第二臂部上，上述带螺纹吊环端是连接到上述车架上；

上述的带法兰吊环端包括一对曲面指状叉股；

上述外管包括开槽部，它们与上述的曲面指状叉股配合，由此绕上述主轴线的旋转运动被阻止，而允许至少1英寸的沿着主轴线的往复运动；以及

上述第一臂部的长度约为第二臂部长度的4倍。

具有以上结构的悬挂装置，使自行车具有良好的震动能量吸收性能，从而为自行车特别是山地车提供了优秀的平衡性和承载能力。

本发明的其他特征和优良性能可通过下述的优选实施例而一目了然。

图1是一辆加上本发明的悬挂装置的山地自行车的局部图；

图2是图1的减震器沿平行于图面的平面切割的一个剖面图；

图3表示沿图2的线3-3所取的剖面图；

图4表示图2所示减震器的一个不完整的侧视图，示出了叉股和开槽的关系；

图5表示吊环端法兰的一个侧视图；

图6表示图5所示吊环端法兰的顶视图；

图7是图2所示外管的一个侧视图；和

图8是图7所示外管的顶视图。

现在参照附图，特别是图1，大致地示出了一辆山地自行车10。如前所述，这种特别的自行车是由威斯康星州Waterloo的Trek公司制造的，被称为9000运动车。

很简要地说，山地自行车包括一个车架12，一个后轮14，一个前轮16，一个曲柄18，一个链条20，一个链轮22，一个后轴24，一个摆动臂26，一个摆动臂枢点28和一个分节整体的悬挂装置30。摆动臂枢点28大体上将摆动臂26分成摆动臂第一部分32和摆动臂第二部分34。这两个部分就它们的长度而论的关系约是4∶1。这样，很明显销子36中心的1英寸行程将相当于轴24中心的约4英寸行程。从图1考虑很明显，销子36将悬挂装置30连接到摆动臂26的第二臂部34上。销子38将悬挂装置30连接到山地自行车10的车架12上。

现在参照图2至8，其中详细地示出了悬挂装置30，它是本发明下面考虑的主题。首先参照图2，示出了悬挂装置30的各种零件和部件。大体上悬挂装置30包括一个分节整体的弹性体垫块叠层40，该叠层有第一端部102和第二端部104；沿着中心的主轴线108；贯穿上述叠层长度的孔42。装在孔42内的是伸缩部44，该伸缩部包括一个带法兰的吊环端46；一个弹性体超行程止挡48；一根内杆50；轴承52a和52b；弹性体回弹缓冲垫54；一个外管56；一个承载垫圈58；一个承载螺母60和一个带螺纹的吊环端62。必须理解所有这些构件具有和上述的垫块叠层40同样的主轴线，它是主轴线108。当操作时，分节的弹性体整体由于承载螺母的旋紧承受一个预载。因此，上述弹性体垫块叠层40的第一个端部102靠紧法兰64的台肩，同时第二个端部104靠紧承载垫圈58。这样，弹性体垫块叠层40也起一种有效密封的作用，防止尘埃等沾染伸缩部44的运动部件，并且一种可变的预载是可能的。

在推荐的实施例中，弹性体垫块叠层40、弹性体超行程止挡48和弹性体回弹缓冲垫54均是一种具有这样的抗拉特性的弹性材料成形的，其塑性应变与弹性应变之比大于1.5∶1。这样的一种弹性体是一种共聚多脂聚合物弹性体，它是由E.I.de Pont deNemoirs公司以商标“HYTREL^R”制造和出售的。它具有合理的和很大的不活泼性，它是很耐久的。此外，这种弹性体不易受撕裂或裂纹增大，即使在以相当薄的模断面来制造时。这三种弹性体部件的进一步处理是按照Anderson的美国专利号4,198,037和4,566,678进行的。由于这种处理，这三种弹性体部件被转变成由Miner Enterprises公司以商标“TECSP AK^R”制造和出售的一种产品。上述的Anderson的两个专利在这种是作为参考而结合的，因此，将不作任何的进一步讨论。

参照图1就很明了的吊环端法兰46，是通过销子36连接到摆动臂的第二部分34上。而带螺纹的吊环端62是通过销子38连接到自行车10的车架12上。操作者通过使用工具，然后有选择地以一种方式或另一方式旋转承载螺母来调整预载到他满意的程度。参照图4，假想线位置A表明承载螺母60拧紧到最大程度，这将被推荐给约220kg的骑车人或载荷。位置B将被推荐给约100kg的载荷。但是在两个方式上调整至少1英寸的行程是可能的。为了正确评价本发明下面的考虑，理解达到这种预载-行程关系的方式是至关重要的。最初要了解弹性体垫块叠层40具有一条预先确定的力-行程曲线和在改变预载的时候正在简单地运动到那曲线上的不同的开始点。施加在悬挂装置30上的一个预载导致一个压缩载荷施加在弹性体回弹缓冲垫54上。那就是说，当预载增加时，在图2和4中内杆50被推动往左边，同时外管56被推动往右边。很明显，一旦回弹缓冲垫54变硬，任何进一步的伸展是不可能。然而，悬挂装置30的行程是由外管56的靠近端128能够向着带法兰吊环端46的内壁46移动的距离来确定的。那个位移和/或距离被确定在超行程止挡48变硬的那点。

这样，很明显悬挂装置30上的预载变动不影响其整个行程。吊环端法兰46包括一对曲面的指状叉股66和68，它们确定了定心孔110，并且它们和外管56上的开槽或沟槽70和72合作。在考虑图3时应当注意到，在叉股边缘69、71和开槽侧壁76之间只留有一个小的间隙，如74。因此有伸缩运动的自由度，但是绕该装置的主轴线的旋转基本上被禁止。外管也包括一个水平延伸的开孔部112，它有一个限制部114和一个靠近端128，它们在上述的螺纹部96的相反端。考虑图4，其中承载螺母60已经开始了同螺纹部80的初始啮合，使得叉股66和68总是装在开槽70和72显得很明显。那就是说，不可能将承载螺母退开到这样一种程度，由此该装置能够完全起作用和不使叉股66和68啮合在开槽70和72内。

这种构件布置使得预载的调整可适应重量范围从125磅到250磅的骑车人，并且还仍然提供至少1英寸的行程。这就是说，不管多高的预载，由于自行车上的载荷，通过减震器30至少1英寸的行程是可能的。

为了确保防止该装置由于某些未预见的冲击而引起的破坏，设置了超行程止挡48，超行程止挡48是安置在部分中心孔110内部、邻接螺纹孔94和靠住内壁126。回弹缓冲垫54是安置在水平延伸孔112内，邻接限制部114和靠住内壁90。实际上，内杆50包括一个水平延伸体部120、一个带螺纹端部122、一个台肩130和一个扩大端124，它支承着弹性体超行程止挡48和弹性体回弹缓冲垫54。例如倘若一个大的载荷突然施加到悬挂装置30上，外管56的靠近端128将接触超行程止挡48和压缩它靠紧吊环端法兰46的内壁126。在另一种极端情况下，倘若悬挂装置30被迫伸展，回弹缓冲垫54被压缩在内杆50上的台肩130和外管56的内壁90之间。

组装程序是相当简单明了的，并且将在以后一步一步的讨论。最初，使回弹缓冲垫54在内杆50上滑动直至它接触内杆的台肩130。然后，这个组件通过在外管56内滑动，穿过孔91。其次，将超行程止挡48装在内杆50上，内杆的螺纹部92然后拧进吊环端法兰46的螺纹孔90内。下一步包括将带螺纹的端吊环62的第一螺纹部116拧紧在外管56的螺纹部96上。然后分节的弹性体垫块叠层在伸缩外壳上滑动。将承载垫圈58安置在垫块叠层的上部，一个外力施加到承载垫圈上以压缩弹性体垫块叠层。承载螺母60然后拧在第二个外螺纹部118上，直至所有螺纹端恰好齐平，如图4中的位置B所示。在推荐的实施实例中，最终一步包括第一个和第二个衬套91和93的压入。

本发明的各种实施实例已经在上面通过例子陈述。对于那些在本技术上有经验的人来说，将领会到在不脱离随后的权利要求中所规定的本发明的精神和范围的情况下，对本发明的方法和装置可以作一些修改。

Claims (8)

1.用于自行车车架和后轮之间的悬挂装置，其特征在于包括：

一个具有第一个和第二个端部、一条主轴线和一个沿着上述主轴线延伸的孔的弹性体弹簧；

一个装在上述孔内的伸缩部，包括一个带法兰的吊环端、一个弹性体超行程止挡、一根内杆、一个弹性体回弹缓冲垫、一根外管、一个承载垫圈、一个承载螺母和一个带螺纹的吊环端；

上述带法兰的吊环端包括一对确定一个部分定心孔的曲面指状叉股、一个法兰和一个螺纹孔；

上述的外管包括开槽部、一个水平延伸孔部和一个螺纹部；开槽部和上述的曲面指状叉股配合，由此绕上述主轴线的旋转运动被阻止；水平延伸孔部有一个限制部；

上述的超行程止挡是安置在上述的部分中心孔内部，邻接上述的螺纹孔；上述的回弹缓冲垫是安置在上述的水平延伸孔部内，邻接上述的限制部；

上述的内杆是部分地装在上述的水平延伸孔部内，支承上述的超行程止挡和上述的回弹缓冲垫；

上述的带螺纹的吊环端具有第一内螺纹部和第二外螺纹部；上述的第一内螺纹部与上述的外管的螺纹部啮合；

上述的承载垫圈套在上述的第二外螺纹部上，上述承载螺母拧在上述的第二外螺纹部上，由此上述弹性体弹簧的上述第一个端部靠紧上述的法兰，第二个端部靠紧上述承载垫圈，因此由于上述承载螺母在上述第二外螺纹部上的旋转，上述弹性体弹簧将受到一个可变的预载。

2.按权利要求1的悬挂装置，其中上述的内杆有一个水平延伸体部、一个螺纹端部和一个扩张端部，上述的螺纹端部拧进上述的带法兰的吊环端的上述螺孔内。

3.按照权利要求2的悬挂装置，其中上述的伸缩部具有至少1英寸的行程。

4.权利要求3的悬挂装置，其中上述的带法兰的吊环端的部分中心孔有一个内壁，上述的外管有一个对着螺纹部的靠近端，由此在超行程时，超行程止挡被压缩在上述的内壁和上述的靠近端之间。

5.按照权利要求4的悬挂装置，其中上述外管的上述限制部有一个内壁，上述内杆的上述扩张端包括一个台肩，由此在回弹时，上述弹性体回弹缓冲垫被压缩在上述内壁面和上述台肩之间。

6.按照权利要求5的悬挂装置，其中上述自行车的上述摆动臂包括第一臂部和第二臂部，上述第一臂部与第二臂部的长度关系约为4∶1，上述的带法兰吊环端是固定到上述第二臂部上。

7.按照权利要求5的悬挂装置，其中上述的第一臂部和第二臂部是由一个枢点分开，上述的枢点是固定在上述自行车的上述车架上；上述第一臂部有一个端部，上述端部是固定在上述后轮上；上述第二臂部有一个端部，上述端部是固定在上述的带法兰吊环端上。

8.在自行车的后轮和车架之间的用于减震的悬挂装置包括：

一根摆动臂包括第一臂部和第二臂部，上述的第一臂部载着上述的后轮，第二臂部载着上述的悬挂装置，一个摆动臂枢点将摆动臂固定在自行车的车架上，

特征在于上述的悬挂装置还包括：

一个弹性体弹簧，它有一根主轴线和一个沿着上述主轴线延伸的孔；

一个伸缩部部分地装在上述孔内，它有一个带法兰吊环端、一根内杆、一根外管和一个带螺纹吊环端，上述带法兰吊环端是连接到上述的第二臂部上，上述带螺纹吊环端是连接到上述车架上；

上述的带法兰吊环端包括一对曲面指状叉股；

上述外管包括开槽部，它们与上述的曲面指状叉股配合，由此绕上述主轴线的旋转运动被阻止，而允许至少1英寸的沿着主轴线的往复运动；以及

上述第一臂部的长度约为第二臂部长度的4倍。

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