CN107472442A - 一种自行车减震前叉及应用该前叉的自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行车减震前叉，属于自行车领域，包括连接于自行车龙头的第一连接杆，第一连接杆上设有活动柱，活动柱的末端固联有活塞；与第一连接杆配合连接的第二连接杆，第二连接杆设有活塞轴向移动的活塞槽，活塞槽和底部设有轴向连通表面并且活塞无法进入的滑动通道，第二连接杆和第一连接杆设有压缩弹簧，当活塞位于活塞槽的底部时，弹簧位于压缩状态，活动柱深入到滑动通道内；前叉本体，前叉本体和第二连接杆固联；所述的活动柱包括第一活动柱和第二活动柱，第二活动柱设有一个凸部，第二活动柱设有一个和凸部配合并且和凸部无法深入到底的凹部，凸部和凹部之间设有伸张弹簧。

Description

一种自行车减震前叉及应用该前叉的自行车

技术领域

本发明涉及自行车领域，具体来说是一种自行车减震前叉及应用该前叉的自行车。

背景技术

自行车是一个重要的交通工具，在使用中节能环保、方便并能够锻炼身体。自行车通常分为普通自行车和山地自行车，而在山地自行车上一般装有减震装置，减震装置通常设置在前轮部分，通过前叉进行减震，而前叉通常设有弹簧进行减震，在一些较高端的车上会使用气叉，即通过气体进行减震。气体和弹簧的减震原理基本相同。现有的弹簧减震或者气体减震通常带有锁死装置，也就是在锁死的时候，前叉是一种刚性的状态，这个在平面路上骑车会比较稳定省力。当锁死装置打开的时候，前叉会出现弹簧状态，在路面凹凸不平的时候，减少对人体的震动。有的时候，平的路面上会出现短距离凹凸不平，这个时候不可能立即调节。所以，现有的需要一种在平面路面上前叉可以保持刚性状态，但是在遇到凹凸不平可以自动变为弹性状态的前叉。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供一种自行车减震前叉，包括：

连接于自行车龙头的第一连接杆，第一连接杆上设有活动柱，活动柱的末端固联有活塞；

与第一连接杆配合连接的第二连接杆，第二连接杆设有活塞轴向移动的活塞槽，活塞槽和底部设有轴向连通表面并且活塞无法进入的滑动通道，第二连接杆和第一连接杆设有压缩弹簧，当活塞位于活塞槽的底部时，弹簧位于压缩状态，活动柱深入到滑动通道内；

前叉本体，前叉本体和第二连接杆固联；

所述的活动柱包括第一活动柱和第二活动柱，第二活动柱设有一个凸部，第二活动柱设有一个和凸部配合并且和凸部无法深入到底的凹部，凸部和凹部之间设有伸张弹簧。

在本发明中，人的重力为G（不考虑车自身重力的影响），活动柱对第一连接杆的压力为F1，弹簧的弹力为F2，不考虑摩擦等其他力的影响，正常情况下，G+F1=F2，当在不平路面行走的时候，人对身的压力就会不等于G，可能会大于也可能会小于重力，在大于重力的情况下，人对车的压力 越大，F1就会越小，人对车的压力小于F2的时候，F1大于O，这个时候，弹簧会保持不变，这个前叉不会出现伸缩，前叉保持刚性状态。当人对车的压力大于F2的时候，这个时候F1就等于O，弹簧就会出现进一步收缩，第一连接杆和第二连接杆就会出现一定的收缩运动，这个弹簧就处于一个弹性的状态。这个前叉就遇到一个的智能功能，能够根据人对车的压力（和路面的凹凸不平有关系），自动调整刚性和弹性。

而活动柱的特殊设计，可以使得第二活动柱也具有弹性和刚性，当活动柱的拉伸力小于一定值时，活动柱长度不变，保持刚性状态，当拉伸力大于一定值时（初始状态弹簧的预载力），活动柱会出现一定的伸张，保持一定的弹性状态，所以当人对车的压力小于一定程度时（比如路过一个凸面的时候），活动柱会伸张，整个前叉会伸张，保证了人体特别是人和手把接触的稳定性。

所以，本发明的设计能够在路面上，根据路况自动调节刚弹性，省力、稳定性好，并且不颠簸。

作为改进，所述的前叉本体包括和第二连接杆固联的连接片以及与连接片连接的连接柱，连接片和第二连接杆为螺母连接。

作为改进，所述的活塞螺纹连接到活动柱上，可以沿着活动柱的轴向移动。

作为改进，活塞上表面设有一个用于工具转动活塞的转动孔。

作为改进，所述的第一连接杆设有一个能够全部或者部分包埋第二连接杆的外壁，在一种情况下，可以认为第一连接杆设有一个凹部，凹部内设有活动柱和压缩弹簧，这种设计可以保持前叉径向的稳定性。

本发明还公开了一种自行车，包括前轮、后轮、座杆以及本发明的前叉，其中除了前叉外本发明可以采用现有技术。

本发明的前叉本体总采用刚性结构，也就是说没有现有技术中的弹簧叉或者气叉结构, 本发明的前叉在 一些情况下可以采用前叉的两个叉把上设有弹簧或者气叉，并且和本发明的第一连接杆和第一连接杆配合使用，相对于就有了两个弹性装置，在实际的使用中，叉把上的弹性装置可以锁住，也就是在使用的时候，会出现，叉把弹簧和本发明公开的共同使用，也可以锁住叉把，仅仅使用本发明的装置。在共同使用的时候，两个弹簧的弹性参数有一定的差异，这样两者可以相互补充。

在本发明中的弹簧在使用中弹性会变化，但一般寿命为3-5年，可以满足正常的自行车的寿命，或者期间更换一两次。

在本发明中，对第一连接杆和第二连接杆性能力学性能具有较高的要求，需要强度、硬度比较大的材料，现有的高性能钢通常是可以满足要求的，但是为了延长使用寿命，防止磨损，本发明还公开了一种可以使用的复合金属材料。具体是一种无机纳米粒子增强铁合金复合材料，铁合金材料包括70-90份的铁合金以及10-30份的无机纳米材料，在将无机纳米材料添加到熔融的铁合金材料，并且熔融温度为1650℃-2000℃。

在向铁合金加入无机纳米材料的时候，向加入熔融的铁合金材料，能够显著克服现有技术当中无机材料纳米凝结倾向性问题，提高铁复合材料的强度和可塑性。在微观层面上，由于熔融态的金属铁，粒子在处于高速运动状态，能够利用粒子的这一高速运动状态减少无机纳米粒子的相互吸引，进一步降低无机纳米材料的相互凝结性。在现有的存在一些向熔融的合金材料加入无机纳米材料，但是这种工艺具有高度的的独立性，无法应用到其他合金，特别是铁合金材料，而无机纳米材料的选择和合金材料具有一定相关性，因为不同的金属以及合金材料力学性能不同，在微观上也要选择性能和粒度不同的无机纳米材料。在针对铁进行改性，一般的无机材料材料均可以达到一定的效果，如碳化硼、碳化钨、碳化硅、碳化钛、氮化硅、氮化钛、氮化铝、氮化硼等，并且可以选择其中几种进行混合使用。但是相对来说硬度大、微观可塑性强以及微观层面上凝结性差的材料具有很好的效果。如碳化硅、氮化硅。

针对氮化硅、氮化硅等无机纳米粒子，粒径的选择至关重要，如果粒子过大，往往降低其复合过程中的可塑性，降低材料的加工性以及强度。而纳米粒子之间的吸引力大小和粒子是成反比的，如果粒子过小，纳米粒子之间的吸引力会比较大。在实验中发现，粒径在20nm以下的纳米粒子随着粒径的降低，凝结性显著提高，而在20nm以上，纳米粒子之间的凝结性变化不大，所以在优选的实施方式中，无机纳米粒子为20-100nm。

而在实验中，在使用熔融态的铁铝合金，能够充分利用粒子的动能进行无机纳米粒子的分散，而铁铝合金中铝的含量也至关重要，铝过大，将影响铁铝基质的强度，而铝元素过少，将使得铁铝微观的动能分散效应降低，不利于无机纳米粒子的均匀分散，在一些优选的实施方式中，铁铝合金中铝的重量比为10%-15%。

其中无机纳米粒子的含量会影响到复合金属材料的力学性能，如果无机纳米材料含量过大，将导致复合材料的可塑性变差，如果无机纳米粒子的含量过低，将导致复合材料的强度不足，所以无机纳米粒子占比的选择至关重要，在本发明中，作为优选，所述复合材料中无机纳米粒子的重量份为15-20份。

在本发明中还公开了一种所述的复合材料的制备方法如下：

步骤一、取铁铝合金，其中铁铝合金中铝的份数为10%-15%，加热融化，升温到1900℃以上，其中对温度的控制至关重要，温度过大不仅消耗大量的热能，并且也在一定程度上影响到无机纳米粒子的分散性，如果温度过低，动能不足，也会影响到无机纳米粒子微观层面的分散，作为优选，本发明在实验的基础上选用1900℃-2000℃这一合适的温度范围，并且进行了时间的控制；

步骤二、利用超声波分散技术将无机纳米粒子步骤一的铁水混合，这一混合称为预混合，先增大宏观层面上无机纳米粒子和铁合金材料的均匀混合性；

步骤三、降温到1700℃-1800℃之间，保持10-100分钟,这一个分散称为正混合，其主要目的在于通过微观层面上使得无机纳米粒子和铁合金材料的均匀混合，作为温度的优选选用1700℃-1750℃下进行保温

步骤四、冷却制备金属复合材料，这一步的冷却可以采用常规方式进行冷却；

步骤五、进行高压扭转压缩，其目的在于进一步提高复合材料的力学性能。本发明的有益效果在于； 本发明公开的单车座椅，可以进行自动手动调节，特别是在共享单车，乘坐人员不确定的情况下具有很大的应用前景。本发明公开的材料针对铁进行了改性，特别是适用在结构材料，选择了熔融态的铁铝合金，并选用了相应的无机纳米材料，能够显著提供铁合金材料的强度以及降低其密度，材料的塑性得到了提高，可以用在单车、汽车、飞机等领域的结构材料上。

附图说明

图1是本发明自行车的结构示意图；

图2是前叉的示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是前叉部件分开图；

图5是另一侧观察的分开图；

图6是活动柱的示意图；

图7是活动柱的剖视图；

图中标记：1-前叉，101-第一连接杆，1011-压缩弹簧，1012-活动柱，10121-第一活动柱，10122-第二活动柱，10123-伸张弹簧，1013-活塞，102-第二连接杆，1021-活塞槽，1022-滑动通道，103-前叉本体，1031-连接片，1032-连接柱，2-座杆，3-前轮，4-后轮。

具体实施方式

具体实施例1：一种自行车减震前叉，包括：

连接于自行车龙头的第一连接杆，第一连接杆上设有活动柱1012，活动柱的末端固联有活塞1013；

与第一连接杆配合连接的第二连接杆102，第二连接杆设有活塞1013轴向移动的活塞槽1021，活塞槽1021和底部设有轴向连通表面并且活塞无法进入的滑动通道1022，第二连接杆和第一连接杆设有压缩弹簧1011，当活塞位于活塞槽的底部时，弹簧位于压缩状态，活动柱1012深入到滑动通道内；

前叉本体103，前叉本体和第二连接杆102固联。

如图7所示，所述的活动柱包括第一活动柱10121和第二活动柱10122，第二活动柱设有一个凸部，第二活动柱设有一个和凸部配合并且和凸部无法深入到底的凹部，凸部和凹部之间设有伸张弹簧10123。

如图4所示，前叉本体103包括和第二连接杆固联的连接片1031以及与连接片连接的连接柱1032，连接片和第二连接杆为螺母连接。

活塞螺纹连接到活动柱1012上，可以沿着活动柱的轴向移动，活塞上表面设有一个用于工具转动活塞的转动孔，如通过六角工具旋转活塞，所述的活塞可以为圆形或者其他形状。

所述的第一连接杆设有一个能够全部或者部分包埋第二连接杆的外壁。

本实施例公开了一种自行车，包括前轮3、后轮4、座杆2以及本实施例所述的前叉1。

具体实施例2：取常规的铁铝合金，其中铁铝合金中铝的份数为10%，加热融化，升温到2100℃；利用超声波分散技术将是铁铝合金15%的氮化硅，和铁水混合；降温到1750℃，保持10分钟；冷却制备金属复合材料，之后进行高压扭转压缩对材料的力学性能进行进一步的增强。

具体实施例3：取常规的铁铝合金，其中铁铝合金中铝的份数为10%-15%，加热融化，升温到1900℃；利用超声波分散技术将是铁铝合金30%的氮化硅和铁水混合；降温到1700℃，保持20分钟；冷却制备金属复合材料，之后进行高压扭转压缩对材料的力学性能进行进一步的增强。

具体实施例4：取常规的铁铝合金，其中铁铝合金中铝的份数为12%，加热融化，升温到1850℃；利用超声波分散技术将是铁铝合金20%的氮化硅和铁水混合；降温到1720℃，保持15分钟；冷却制备金属复合材料，之后进行高压扭转压缩对材料的力学性能进行进一步的增强。

具体实施例5：取常规的铁铝合金，其中铁铝合金中铝的份数为15%，加热融化，升温到1900℃；利用超声波分散技术将是铁铝合金30%的氮化硅和铁水混合；降温到1750℃，保持10分钟；冷却制备金属复合材料，之后进行高压扭转压缩对材料的力学性能进行进一步的增强。

具体实施例6：取常规的铁铝合金，其中铁铝合金中铝的份数为12%，加热融化，升温到1900℃；利用超声波分散技术将是铁铝合金15%的氮化硅和铁水混合；降温到1750℃，保持12分钟；冷却制备金属复合材料，之后进行高压扭转压缩对材料的力学性能进行进一步的增强。

具体实施例7：取常规的铁铝合金，其中铁铝合金中铝的份数为10%，加热融化，升温到1900℃；利用超声波分散技术将是铁铝合金20%的碳化硅和铁水混合；降温到1800℃，保持12分钟；冷却制备金属复合材料，之后进行高压扭转压缩对材料的力学性能进行进一步的增强。

对实施例2-7制备的复合材料的力学性能测定如下：

Claims (6)

1.一种自行车减震前叉，其特征在于,包括：

连接于自行车龙头的第一连接杆，第一连接杆上设有活动柱（1012），活动柱的末端固联有活塞（1013）；

与第一连接杆配合连接的第二连接杆（102），第二连接杆设有活塞（1013）轴向移动的活塞槽（1021），活塞槽（1021）和底部设有轴向连通表面并且活塞无法进入的滑动通道（1022），第二连接杆和第一连接杆设有压缩弹簧（1011），当活塞位于活塞槽的底部时，弹簧位于压缩状态，活动柱（1012）深入到滑动通道内；

前叉本体（103），前叉本体和第二连接杆（102）固联；

所述的活动柱包括第一活动柱（10121）和第二活动柱（10122），第二活动柱设有一个凸部，第二活动柱设有一个和凸部配合并且和凸部无法深入到底的凹部，凸部和凹部之间设有伸张弹簧（10123）。

2.根据权利要求1所述的自行车减震前叉，其特征在于,所述的前叉本体（103）包括和第二连接杆固联的连接片（1031）以及与连接片连接的连接柱（1032）。

3.根据权利要求1-2任一项所述的自行车减震前叉，其特征在于,所述的活塞螺纹连接到活动柱（1012）上，可以沿着活动柱的轴向移动。

4.根据权利要求1-3任一项所述的自行车减震前叉，其特征在于，活塞上表面设有一个用于工具转动活塞的转动孔。

5.根据权利要求1-4任一项所述的自行车减震前叉，其特征在于，所述的第一连接杆设有一个能够全部或者部分包埋第二连接杆的外壁。

6.一种自行车，其特征包括前轮（3）、后轮（4）、座杆（2）以及权1-5任一项所述的前叉（1）。