CN1082917C - 自行车用缓冲装置 - Google Patents

Abstract

悬挂装置组合体安装在自行车主车架构件与后车架构件之间，具备外侧构件、内侧构件和第1弹性构件。外侧构件可固定在主车架构件上，内部具有开口，内周面上具有向内方突出的第1突出部，内侧构件可固定在后车架构件上，配置在外侧构件的开口内，在外周面上具有向外方突出的第2突出部。第1弹性构件安装在由两突出部所划分而形成的空间内，由两突出部所保持并在同内周面与外周面之间留有间隙，由两构件的相对回转而伸缩。

Description

自行车用缓冲装置

本发明涉及一种缓冲装置，特别是涉及安装在自行车的第1车架构件与第2车架构件之间的自行车用缓冲装置。

自行车不仅是作为交通工具，而且作为娱乐活动的一种形式更加受人欢迎。再者，自行车运动对于职业运动员与业余运动员来说是受人喜爱的竞技运动。

近年，已知在山地自行车与城市自行车中装设前悬挂装置与后悬挂装置，以吸收在卸载与加载时传递给骑车人的冲击的方法。此等悬挂装置(缓冲装置)，从简单结构到复杂结构已有许多。

作为结构简单且价格便宜的自行车用悬挂装置有日本特开平9-290790号公报所公开的例子。该悬挂装置具备筒状的外侧构件(第1构件的一例)、安装在外侧构件内的内侧构件(第2构件的一例)以及安装在外侧构件与内侧构件之间由于两构件的相对回转而压缩变形的弹性构件。例如，外侧构件与自行车的前车架构件一体地连结，内侧构件与后车架构件一体地连结。在该悬挂装置中，在外侧构件为圆筒形状的情况下，设置向内侧构件突出的止动部；在内侧构件为圆筒形状的情况下，设置向外侧构件突出的止动部。在两构件为圆筒形状的情况下，在相对向的位置形成两个止动部。在内侧构件的两端部上一体地装设侧板。后车架构件固定在该侧板上。弹性构件夹装在内侧构件与外侧构件之间，由于两构件的相对回转受到压缩而发生阻力。

对于前述以往的自行车用悬挂装置来说，弹性构件仅仅是夹装在内侧构件与外侧构件之间的空间内，因而当弹性构件处于不大受压缩的状态时，弹性构件有时偏移以致在两构件之间的形态发生变化。当弹性构件的形态发生变化时，则压缩时的状态发生变化，缓冲性能发生变动而不稳定。

因此，为了防止形态变化，虽然可考虑将弹性构件无间隙地配置在两构件之间的空间内，但当无间隙地配置弹性构件时，则压缩时弹性构件的膨胀受到限制，两构件的每单位回转角的阻力急剧增大，不能充分地吸收冲击。

本发明的目的在于在简单结构的自行车用缓冲装置中，能获得稳定而且可充分吸收冲击的缓冲性能。

发明1的自行车用缓冲装置是安装在自行车的第1车架构件与第2车架构件之间的装置，具备第1构件、第2构件与第1弹性构件。第1构件可固定于第1车架构件上，具有形成于内部的收容空间与从收容空间的内周面向内方突出的至少一个的第1突出部。第2构件可固定于第2车架构件上，相对回转自如地配置在第1构件的收容空间内，具有从外周面向外方突出的第2突出部。第1弹性构件在第1构件与第2构件之间安装于两突出部所划分而形成的2种空间之中的一方内，由第1突出部与第2突出部所保持，并且同内周面与外周面之中的至少一方之间留有间隙地进行配置，由于两构件的相对回转而伸缩。

对于该缓冲装置来说，来自路面的冲击作用于第1车架构件或第2车架构件时，第1构件与第2构件相对回转，安装于两突出部所划分的空间中一方内的第1弹性构件由两突出部所夹持而压缩变形，因而发生弹性回复力以吸收冲击。这时，由于弹性构件由两突出部所保持，因而不易发生偏移，缓冲性能稳定。而且，由于同内外周面之中的至少一方之间有间隙，因此当第1弹性构件由两突出部所夹持而压缩时，能向与压缩方向交叉的方向膨胀，两构件的转动量增大，能充分地吸收冲击。

发明2的自行车用缓冲装置是基于发明1所述的装置，在与第1弹性构件之间形成间隙的第1构件的内周面与第2构件的外周面是圆周面。在这种情况下，即使第1构件与第2构件相对回转，第1弹性构件的间隙侧的周面也始终处于一定的位置，因此当第1弹性构件向间隙侧膨胀时，能使间隙减小的比例大致一定，可使缓冲性能更加稳定。

发明了的自行车用缓冲装置是基于发明1或2所述的自行车用缓冲装置，第1弹性构件，其一端由内周面与第1突出部的根端部的交界部分接触地保持；其另一端由外周面与第2突出部的根端部的交界部分接触地保持。在这种情况下，第1弹性构件是由配置于对角线方向的各自的边界部分来保持，因此在第1弹性构件压缩变形时，除了由于压缩向厚度方向(与压缩方向交叉的方向)进行膨胀以外，第1弹性构件移动变难。因此，能使缓冲性能更加稳定。

发明4的自行车用缓冲装置是基于发明1～3中任一发明所述的装置，将第1弹性构件配置成：使间隙从同前述内周面和外周面之中的至少一方的接触部分起逐渐扩大。在这种情况下，当第1弹性构件向间隙侧膨胀时，第1弹性构件逐渐与周面贴紧，因此，由于贴紧，在发生摩擦的部分的偏移量减少，第1弹性构件磨损变难，能抑制由于磨损造成的缓冲性能的变化。

发明5的自行车用缓冲装置是基于发明1～4中任一发明所述的装置，还具备连结机构，用于将第1构件与第2构件同心地配置，同时将两构件相对回转自如且不能轴向移动地进行连结。在这种情况下，由于利用连结机构将两构件同心地配置，同时相对回转自如且不能轴向移动地连结起来，当两构件相对回转时径向偏移变难。因此能防止冲击作用时两构件的接触，即使有冲击作用时，两构件也不易受损。另外，由于两构件难以偏移，间隙也能保持一定，使缓冲性能更加稳定化。

发明6的自行车用缓冲装置是基于发明1～5中任一发明所述的装置，其特征在于：第1弹性构件是与前述两突出部接触地配置的弹性体。在这种情况下，能通过将弹性体配置成与两构件接触这样简单的结构来吸收冲击。

发明7的自行车用缓冲装置是基于发明1～6中任一发明所述的装置，还具备配置在另一方空间内的第2弹性构件。在这种情况下，由于在另一方空间内配置第2弹性构件，能利用该第2弹性构件对第1弹性构件施加预压，能抑制骑车人骑上自行车时缓冲装置的沉入。

发明8的自行车用缓冲装置是基于发明7所述的装置，另一方的空间如下地形成：在装有第2弹性构件的状态下，两突出部实际上是平行地配置。在这种情况下，即使第2弹性构件在径向发生偏移，第1突出部与第2突出部之间的间隙也不会变化，对于第1弹性构件的预压不易变动。

发明9的自行车用缓冲装置是基于发明1～8中任一发明所述的装置，其特征在于：第2构件具有回转支持部，该回转支持部同心并回转自如地支持自行车的曲柄轴。在这种情况下，由于在第2构件上设置回转支持部，缓冲装置围绕曲柄轴相对回转。因此，即使两构件转动，例如在链条驱动的情况下，曲柄齿轮与小齿轮的中心距离也不会变动，链条张紧不变化。

图1是采用本发明一实施例的自行车的侧视图。

图2是其驱动部的放大侧视图。

图3是驱动部的放大俯视图。

图4是悬挂装置组合体与后车架构件的分解立体图。

图5是悬挂装置组合体的纵剖视图。

图6是图5的IV-IV剖视图。

图7是与悬挂装置组合体处于行程终端位置时的图6相当的图。

图8是表示悬挂装置组合体的冲击吸收特性的曲线图。

图9是其它实施例的与图5相当的局部剖视图。

实施例

在图1与图2中，采用本发明的一个实施例的自行车10是BMX型自行车，具备车架12与悬挂装置组合体14。车架12具有主车架构件(第1车架构件的一例)16以及通过悬挂装置组合体14与主车架构件16弹性连结的后车架构件(第2车架构件的一侧)18。

自行车10还具备围绕着后轮毂19a回转自如地安装在车架12后部的后轮19、围绕着前轮毂20a回转自如地连结在车架12前部的前轮20与用于推进自行车的驱动部22。驱动部22如图3所示，与以往的结构相同，具有：带曲柄轴23a的中轴23(图4)，不能回转地安装在曲柄轴23a右端的、带前链轮25的右曲柄臂24，不能回转地安装在曲柄轴23a左端的左曲柄臂26，安装在后轮毂19a上的后链轮29与架设在两链轮25、29上的驱动链28。在各曲柄臂24、26的末端装有脚蹬27。

主车架构件6具有刚性，由焊接起来的数根管件构件。即主车架构件16具有鞍管30，头管32，连结两管30、32的上管33与下管34。主车架构件16最好使用高强度钢、铬钼钢、铝合金、钛合金等金属坯料与碳复合材料等纤维增强树脂坯料等具有刚性的坯料制造。

前端装有鞍座37的鞍柱38上下位置可调地固定在鞍管30上。

前叉40回转自如地安装在头管32上，前轮20回转自如地安装在前叉40的下端，转向用车把组合体42上下位置可调地安装在其上端。

用于安悬挂冲装置组合体14的1对托架50焊接固定在下管34与鞍管30的连结部分上。托架50如图2与图3所示，具有焊接固定在下管34上的第1固定部50a，位于第1固定部50a的斜下方。焊接固定在鞍管30上的第2固定部50b与将两固定部50a、50b弯曲连结成1/4圆弧状的连结部50c。这样的托架50在安装悬挂装置组合体14的同时，由于将下管34与鞍管30连结起来，能加强主车架构件16。另外，在不设置连结部50c而将悬挂装置组合体14个别地安装在管34、30上的情况下，通过用悬挂装置组合体14将2个管34、30连结起来，能加强主车架构件16。

悬挂装置组合体14安装在1对托架50之间，由螺栓56固定。在各托架50上形成用于螺栓56穿过的2个螺栓孔(未予图示)。象这样利用螺栓56将悬挂装置组合体14装卸自如地安装在主车架构件16上，悬挂装置组合体14与后车架构件18的装卸变得容易。

后车架构件18如图4所示，具有实际上是相同的1对臂构件60。各臂构件60，在根端具有圆形的悬挂装置安装部62，在尖端具有轮毂安装部64。悬挂装置安装部62固定在悬挂装置组合体14的内侧构件(后述)上。后轮毂19a安装在1对轮毂安装部64之间，轮毂轴19b固定在轮毂安装部64上。

悬挂装置安装部62具有中轴23可以贯穿的中心孔70。在中心孔70的周围形成5个螺栓孔72，用于安装螺栓74。螺栓74用于将悬挂装置安装部62固定在缓冲悬挂组合体14的内侧构件上。在轮毂安装部64上形成沿着臂构件60的纵长方向延伸的长槽76，后轮毂19a的轮毂轴19b是利用众所周知的方法固定在该长槽76上。

悬挂装置组合体14如图4～图6所示，具备：固定在主车架构件16上的外侧构件(第1构件)80，配置在外侧构件80的内周侧，并且固定在后车架构件18上的内侧构件(第2构件)82，由于外侧构件80与内侧构件82的相对回转而伸缩的第1与第2弹性构件83、84，为了将外侧构件80与内侧构件82配置成同心，同时将两构件80、82相对回转自如且不能轴向移动地连结起来所用的连结机构86。

外侧构件80大体上是圆筒状的金属构件，在内部有沿自行车10的左右延伸的中轴的轴线为中心的圆形开口90。用于此件的金属最好是铝合金、钛合金、铬钼钢、高强度钢、不锈钢合金等。内部构件82可同中轴23与2个弹性构件83、84一起收容在开口90内。开口90，其轴线与中轴23的轴线(曲柄轴23a的轴线)一致地形成。在开口90内形成向径向内方延伸的5个第1突出部92。如图6所示，在第1突出部92的根端部的周方向的一侧面与外侧构件80的内周面的交界部分上形成倒角成圆弧状的第1保持部92a。第1弹性构件83外周侧的角部83a由保持在与该第1保持部92a相接触状态。

外侧构件80在外周侧具有向径向外方突出的2个安装部94。在各安装部94的末端分别形成有自两端有一规定深度的螺孔96。该螺孔96形成于与托架50的螺栓孔相对向的位置上，通过将穿过托架50的螺栓孔的螺栓56旋入该螺孔96内，将悬挂装置组合体14安装在主车架构件16上。在各安装部94的根端部形成自两端切出的缺口部97，在外侧构件80的两端外周面上形成圆周面98。

内侧构件82大体上是圆筒状的金属制构件，在内部形成利用众所周知的螺纹安装法安装中轴23所用的通孔104。用于该件的金属最好是铝合金、钛合金、铬钼钢、高强度钢、不锈钢合金等。在内侧构件82的外周部形成向径向外方突出的5个第2突出部102。第2突出部102与第1突出部92交替地配置。结果，在第1突出部92与第2突出部102之间。通过外侧构件80与内侧构件82的相对回转而形成体积变化的大体矩形的2种空间。其中，在大的空间安装第1弹性构件83，在小的空间内安装第2弹性构件84。在第2突出部102的根端部的周方向的一侧面与内侧构件82的外周面的交界部分形成倒角成圆弧状的第2保持部102a。第1弹性构件83的内周侧的角部83b保持在与该第2保持部102a相接触状态。

另外，第1突出部92的周方向的另一面92b与第2突出部102的周方向的另一面102b在装有两弹性构件83、84的状态下，大致平行地互相对置。在第2突出部102的顶端侧形成供螺栓74旋入的螺孔10b。将螺栓74穿过臂构件60的螺栓孔72旋入该螺孔106内，后车架构件18即固定在悬挂装置组合体14上，与主车架构件16实现弹性连结。

第1弹性构件83是剖面为变形矩形状的棒状弹性体制成的构件。该弹性体，最好是聚酯橡胶，腈基丁二烯橡胶和聚乙烯等弹性体。第1弹性构件83与第1突出部92接触的外周侧的角部83a以及与第2突出部102接触的内周侧的角部83b成锐角状地带有圆角。第1弹性构件83是在受到预压的状态下安装在第1突出部92与第2突出部102所形成的空间的一方内，两端与第2套环部112接触。并且，在与第1突出部92的接触部中，角部83a是由外周侧的第1保持部92a所保持；在与第2突出部102的接触部中，角部83b是由与第1保持部92a对角配置的内周侧的第2保持部102a所保持。这样，由于第1弹性构件83由配置于对角线方向的各自的保持部92a、102a来保持，所以第1弹性构件83在压缩变形时，除了由于压缩向厚度方向(与压缩方向交叉的方向)进行膨胀之外，第1弹性构件83不易偏移。因此，能使缓冲性能稳定。

另外，第1弹性构件83是在受到保持的状态下，在与外侧构件80的内周面之间留有间隙108a地安装在空间的一方内，该间隙108a是由与第2突出部102的接触部分起沿顺时针方向逐渐变小。另外，在与内侧构件82的外周面之间也留有间隙108b，该间隙108b是由与第1突出部92的接触部分起沿反时针方向逐渐变小。

由于如此留出逐渐变小的间隙108a、108b地配置第1弹性构件83，第1弹性构件83在由两突出部92a、102a所夹持而压缩时，能向与压缩方向交叉的方向膨胀，可使两构件80、82的转动量增多，充分地吸收冲击。

并且，在内侧构件82相对回转，第1弹性构件83压缩而向间隙108a、108b侧膨胀时，第1弹性构件83同外侧构件80的内周面和内侧构件82的外圆面逐渐贴紧，因此，由于紧贴，在发生摩擦部分的偏移量减少，第1弹性构件83不易磨损，能抑制由于磨损所造成的缓冲性能的变动。

第2弹性构件84是大致板状的弹性体制件，是为了对第1弹性构件施加预压，并同时抑制由于2个突出部92、102的接触而发生碰撞声所装设的。该弹性体，最好是聚氨酯橡胶、腈基丁二烯橡胶和聚乙烯等弹性体。在第2弹性构件84是在对第1弹性构件83施加预压的状态下，第1突出部92的周方向的另一面92b与第2突出部102的周方向的另一面102b大致平行地相对器。因此，即使第2弹性构件84沿径向偏移，第1突出部92的周方向的另一面92b与第2突出部102的周方向的另一面102b的间隙也不变化，对于第1弹性构件83的预压不易变动。在此，由于对第1弹性构件83施加预压，当骑车人骑在自行车上时，悬挂装置组合体14能抑制由于骑车人的体重引起的动作。

连结机构86具有固定在外侧构件80上的合成树脂制造的第1套环部110和配置在第1套环部110的外周侧，并且固定在内侧构件82上的金属制造的第2套环部112。用于第1套环部110上的合成树脂最好是聚缩醛树脂、尼龙与特氟隆(商标)等合成树脂。用于第2套环部112上的金属最好是铁类金属、铜与黄铜类合金等金属。第1套环部110是带凸边的环状构件，具有与外侧构件80的圆周面98接触的第1筒部114以及由第1筒部114弯曲而与外侧构件80的端面接触的第1环状部116。第1套环部110嵌入固定在外侧构件80的圆周面98上。

第2套环部112是带凸边的环状构件，具有与第1套环部110的第1筒部114接触的第2筒部118以及由第2筒部118弯曲而与第1套环部110的第1环状部116接触的第2环状部120。在第2环状部120上，在与5个螺栓孔72相对向的位置上形成5个螺栓孔122。第2套环部112是通过螺栓74连同后车架构件18一起固定在内侧构件82上。

下面对悬挂装置组合体14的冲击吸收动作加以说明。

当冲击与负荷作用于后轮19上时，后车架构件18与内侧构件82一起围绕着图1的曲柄轴23a沿顺时针方向回转。由于象这样围绕着曲轴23a回转，在其他部分不会产生回转时所产生的驱动链28的张紧与松弛等对驱动链28的不良影响。因此，能抑制蹬踏损失等。在冲击与负荷作用于自行车上的期间，第1弹性构件83在两突出部92、102之间压缩变形以吸收其冲击与负荷。这时，第1弹性构件83与外侧构件80和内侧构件82的间隙108a、108b逐渐变小，如图7所示，当压缩到间隙消除时，第1弹性构件83受到全部接触面所约束，因此到达行程终端。

在冲击与负荷去除时，第1弹性构件83由于弹性回复力而膨胀，内侧构件82返回到初始位置。这时的内侧构件82的行程与负荷的关系如图8所示。在此，由于在第1弹性构件83与外侧构件80和内侧构件82之间设置间隙108a、108b，如图8中以粗线所示那样，相对负荷来说，可获得较大的行程，冲击吸收范围加大。在未形成该间隙108a、108b的情况下，如图8中细线所示，对于负荷来说，行程减小。

另外，在压缩第1弹性构件83时，由于是以压入的对角方向的2处进行保持，在压缩时第1弹性构件83难以径向移动。因此，图8所示的冲击吸收特性始终一定地变化，可获得稳定的冲击性能。

另外，由于外侧构件80与内侧构件82是利用连结机构86轴向不能移动且相对回转自如地连结起来，所以，两构件80、82难以径向偏移。因此，能防止冲击作用时两构件80、82的接触，即使有冲击作用，两构件80、82也不易受损。

其他实施例

(a)在前述实施例中，是将外侧构件与内侧构件作成圆筒形成，但两构件的形状并不限定于圆筒，也可以是方筒状或其他形状。

(b)在前述实施例中，是由剖面形状为变形矩形的棒状构件构成第1弹性构件，但第1弹性构件的形状并不仅限于前述形状。例如，如图9所示，将第1弹性构件83d的纵长方向的剖面作成梯形，在与第1弹性构件83d的两端83e之间形成随着向径向外方延伸而扩大的间隙，并逐渐与第1弹性构件83d贴紧。在这种情况下，第1弹性构件83d的膨胀空间更加扩大，冲击吸收能力提高，同时由于摩擦引起的偏移更加减小，能进一步抑制由于磨损引起的缓冲性能的变动。

(c)在前述实施例中，臂构件的结构为：对后轮的轮毂轴以链条驱动并且在两端进行支持。但也可利用锥齿轮轴驱动后轮，再者，还可以单臂支持后轮的轮毂轴。

(d)在前述实施例中，是将主车架构件固定在外侧构件上，将后车架构件固定在内侧构件上，但内侧构件与外侧构件向车架上的固定形式并不仅限于此，也可将后车架构件固定在外侧构件上，将主车架构件固定在内侧构件上。

(e)在前述实施例中，是安装第2弹性构件84，对第1弹性构件83进行预压，但也可不安装第2弹性构件84。另外，在安装第2弹性构件84的情况下，也可安装对第1弹性构件83不施加预压程度的软弹性体制成的构件。这样的第2弹性构件84，虽然不能施加预压，但能防止由于两突出部92、102的碰撞而发生的噪声，并且能吸收复原时的冲击。

根据本发明，当第1弹性构件由两突出部所夹持而压缩变形以吸收冲击时，由于弹性构件是由两突出部所保持，所以不易发生偏移，缓冲性能稳定。而且，在与内外周面中的至少一方之间有间隙，因此当第1弹性构件由两突出部所夹持而压缩时，能向与压缩方向交叉的方向膨胀，可使两构件的转动量增多，充分吸收冲击。

Claims (9)

1.一种自行车用缓冲装置，是安装在自行车的第1车架构件与第2车架构件之间的自行车用缓冲装置，其特征在于：具备第1构件、第2构件和第1弹性构件；第1构件可固定于前述第1车架构件上，具有形成于内部的收容空间和从前述收容空间的内周面向内方突出的至少一个的第1突出部；第2构件可固定于第2车架构件上，相对回转自如地配置在前述第1构件的前述收容空间内，具有从外周面向外方突出的第2突出部；第1弹性构件安装于由前述2突出部在前述第1构件与第2构件之间所划分而形成的2种空间中的一方内，由前述第1突出部和第2突出部所保持并且同前述内周面与前述外周面之中的至少一方之间留有间隙地进行配置，由前述两构件的相对回转而伸缩。

2.按权利要求1所述的自行车用缓冲装置，其特征在于：在与前述第1弹性构件之间形成间隙的前述第1构件的内周面和前述第2构件的外周面是圆周面。

3.按权利要求1或2所述的自行车用缓冲装置，其特征在于；前述第1弹性构件，其一端接触地保持在由前述内周面和第1突出部的根端部的交界部分，其另一端接触地保持在由前述外周面和第2突出部的根端部的交界部分。

4.按权利要求1～3中任一项所述的自行车用缓冲装置，其特征在于：前述第1弹性构件配置成：前述间隙自同前述内周面与外周面之中的至少一方的接触部分起逐渐扩大。

5.按权利要求1～4中任一项所述的自行车用缓冲装置，其特征在于：还具备连结机构，用于将前述第1构件与第2构件同心地配置，同时将前述两构件相对回转自如且轴向不能移动地进行连结。

6.按权利要求1～5中任一项所述的自行车用缓冲装置，其特征在于：前述第1弹性构件是与前述两突出部接触地配置的弹性体。

7.按权利要求1～6中任一项所述的自行车用缓冲装置，其特征在于：还具备配置于前述另一方空间内的第2弹性构件。

8.按权利要求7所述的自行车用缓冲装置，其特征在于：另一方的空间如下地形成：在装有前述第2弹性构件的状态下，前述两突出部实际上是配置成平行。

9.按权利要求1～8中任一项所述的自行车用缓冲装置，其特征在于：前述第2构件具有回转支持部，该回转支持部同心并且回转自如地支持自行车的曲柄轴。

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