CN1424219A - 车座升降装置及采用该装置的自行车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在能简便调整车座高度的同时，防止车座转动的车座升降装置。车座升降装置10采用气垫弹簧12提升车座14而调整车座14高度。另外，车座升降装置10配有一个防止转动机构71。防止转动机构71由在外筒70的内周面上形成的第1转动限制凹槽70a、在主管68外周面上形成的第2转动限制凹槽68a和位于外筒70与主管68之间的环状结合部件76构成。环状结合部件76包括与第1转动限制凹槽70a卡合的第1卡合突部76a和与第2转动限制凹槽68a卡合的第2卡合突部76b，通过将外筒70a与主管68结合成一体，限制主管68及车座14的转动。

Description

车座升降装置及采用该装置的自行车

技术领域

本发明涉及一种构成可调整车座高度地支持的车座升降装置以及一辆采用该升降装置的自行车。

背景技术

现有的作为调整自行车车座(座子)高度位置的一种机构，一般的构造是拧动紧固螺栓从外侧紧固车座立柱。通过反方向转动紧固螺栓缓解紧固力可升降车座。采用这种高度调整机构时，松动紧固螺栓需要很大力气，有时调整车座高度位置很困难。

为了解决这一问题，开发了一种将气垫弹簧装置用作升降装置，可非常简便地调整车座高度的方法。

气垫弹簧装置由于形成使圆管彼此可在轴向上滑动地嵌合，若用于可调整车座高度地支撑的结构，当骑车人脚蹬脚踏板在车座上作用扭力时，车座会在圆周方向旋转。

这样，作为防止车座转动的装置，有如特开2000-72067公开的一种结构。该公报提供的结构为采用吸收冲击的悬架支撑车座，悬架的管状内筒与外筒可轴向滑动地嵌合，通过在内筒外周面上形成的4个方向的平面与外筒内周面上形成的4个方向的平面接触限制内简与外筒的相对转动，防止车座的转动。

但由于上述公开的公报提供的结构，是通过四个方向的平面彼此接触来限制内筒与外筒的相对转动，故如果平面表面加工精度参差不齐，内筒与外筒的平面之间不能紧密接触，车座会出现摇晃。

为此，在上述公开公报中须对4个方向的平面进行精加工，存在加工成本增加同时在自行车使用时产生的平面边缘磨损或变形时增大车座的晃动量的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决上述问题的车座升降装置及采用该装置的自行车。

为解决上述问题，本发明采用了以下措施。

本发明第1方面的车座升降装置，包括：支持在车架上的外筒；一端固定在车座上，另一端装入外筒内的弹簧组件；外筒内周面上形成的第1转动限制凹槽；在弹簧组件外周形成的第2转动限制凹槽；设在外筒与弹簧组件之间，装有卡合在第1转动限制凹槽并向外周侧突出的第1卡合突部和卡合在第2转动限制凹槽并向内周侧突出的第2卡合突部的环状结合部件。借助于带有第1和第2卡合突部的环状结合部件，可限制外筒与弹簧组件之间的转动，防止车座转动。由于不容易受到加工精度分散的影响，且第1及第2卡合突部在与第1及第2转动限制凹槽卡合的状态下很难出现磨损及变形，因此可提高耐久性。

本发明第2方面的车座升降装置，设有多个第2卡合突部及多个第2转动限制凹槽，它们在上述环状结合部件的内壁上接触，限制转动。相对转动方向的力可确保具有充分的强度及耐久性。

本发明第3方面的车座升降装置，其弹簧组件是一个联锁气垫弹簧。该组件带有内部充气的汽缸、将该汽缸内筒分成上下两室的活塞和将上下两室连通或遮断的联锁机构。这样可以平稳顺畅地提升车座。

本发明第4方面的车座升降装置，在汽缸的下室中设有限制活塞向下移动的制动部件。可限制活塞向下方移动超过行程的规定量。

本发明第5方面是采用车座升降装置，可调整车座高度的自行车，相对车座的转向力，在确保具有充分的强度及耐久性的同时，可平稳顺畅地提升车座。

附图说明

图1是构成本发明车座升降装置一实施例的纵剖面图；

图2是车座14安装结构的背面图；

图3是装有车座升降装置10的自行车正面图；

图4是气垫弹簧12的纵剖面图；

图5是气垫弹簧12顶部展开示意纵剖面图；

图6是气垫弹簧12底部展开示意纵剖面图；

图7是沿图5中A-A线防止转动机构71的横剖面图；

图8是主管68的横剖面图；

图9是环状结合部件76的横剖面图；

图10是表示气垫弹簧12的变形例的纵剖面图；

图11是表示气垫弹簧12变形例2的图，(A)为纵剖面图，(B)为正视图，(C)为沿C-C线的横剖面图。

具体实施方式

下面对附图和本发明的实施例进行说明。

图1为本发明车座升降装置的一个实施例的纵剖面图。图2为表示车座14安装构造的背面图。

如图1所示，车座升降装置10的构造为采用内部封入压缩气体的气垫弹簧(弹簧组件)12可升降车座14并能调整车座14高度位置。另外，车座升降装置10的上端嵌合固定在车座14的安装件16上，其下端插入自行车18的车架20的车座支梁22内。

在车座支梁22的上端开口处设有固定车座升降装置10的紧固件24。逆时针转动该紧固件24的手柄24a，可缓解紧固力，将车座升降装置10从车座支梁22上卸下来。

如图2所示，在气垫弹簧12的上端，有形成嵌合固定在车座14的安装件16上升降的活动侧的嵌合部25，以及一个最外周与车座支梁22嵌合，靠紧固件24的紧固固定形成固定侧的外筒70。

安装件16为コ字状，嵌合在位于气垫弹簧12上端的嵌合部25的外周上，通过螺栓41及螺母43紧固コ字状件的两端来固定嵌合件25。另外，在安装件16的两侧，用螺栓41及螺母43固定支撑车座14的骨架14a的支架45。车座14的骨架14a用圆杆状的金属材料构成，在车座14的后部，有可转动地支撑操作手柄42的轴14b。

从而，操作手柄42借助上述轴14b可上下方向转动地支持着，向车座14的后部侧使操作端部42a突出安装，延伸至另一端的按压端部42b与在气垫弹簧12的上端的突出的压阀盖44接触。由于压阀盖44设在车座14的下面，设置在很难被雨打湿的位置。

使用者调整车座14的高度时，通过上提手柄42的操作端部42a，按压端部42b将气垫弹簧12的压阀盖44下压，使气垫弹簧12伸张。由此，车座14靠气垫弹簧12的气压上升。

使用者坐在车座14上，通过使体重与气垫弹簧12的气压平衡，可以调整车座14的高度。车座14的高度调到所需位置后，就可以停止手柄42的上提作业，将气垫弹簧12返回停止状态。到此，车座高度位置调整作业完成。这样一来，使用者只需进行上提操作手柄42的操作，即可简单地调整车座14的高度位置。

图3为使用车座升降装置10的自行车主视图。

自行车18的结构为前轮26和后轮28支持在车架20上，脚蹬30的转动通过链轮32、34及链条36传递给后轮28。另外，可依据骑车人的身材调整自行车18车座14的高度位置。

即车座14采用上述车座升降装置10可升降地支持着，如下文所述，通过上提操作手柄42的作业，利用气垫弹簧12的气压，可把车座14的高度切换到可能升降的状态。

在此，就车座升降装置10的结构进行说明。

图4为气垫弹簧12的纵剖面图。图5为将气垫弹簧12上部放大表示的纵剖面图。图6为将气垫弹簧12下部放大表示的纵剖面图。

如图4-图6所示，气垫弹簧12具有：由沿轴向延伸的中空管构成的芯杆46、在轴向贯通芯杆46内部的芯轴48、设在轴48底端的阀部件52、连接在芯杆46底端的活塞54、活塞54可滑动插入的汽缸56、嵌合在汽缸56的上端沿轴向引导芯杆46的芯杆导向装置58。

另外，气垫弹簧12具有：嵌合在汽缸56顶端密封汽缸56内壁与芯杆46外周的密封部件60、卡止在由汽缸56的上端的突出的芯杆46外周上的垫圈62、接在垫圈62上罩住芯杆46上端的圆筒形顶盖64、贯通顶盖64的中心孔64a并扣在芯轴48上端的压阀盖44、盖在汽缸56外周面呈圆筒状的主管68、罩在主管68外周面上呈筒状的外筒70。

外筒70的下端嵌合在汽缸56下端部的螺栓56a上，通过拧入螺栓56a的螺母56b锁紧进行连接。从而使外筒70与汽缸56组成一体。

外筒70下部设有外径逐渐变小的锥形段70f及细径段70g。设计锥形段70f及细径段70g的目的在于限制气垫弹簧12的突出量，当其露出车座支架22时表示插入位置过高。

将气垫弹簧12向车座支架22插入时，要将锥形段70f及细径段70g插到超过紧固件24的下方位置。如果在紧固件24的高度位置上，按顺时针方向无论怎样转动手柄24a，均会使锥形段70f和细径段70g摇摇晃晃拧不紧，不能使车座14稳定。为此，组装时要在锥形段70f及细径段70g充分插入车座支架部22内的状态下用紧固件24固定才安全。

另外，锥形段70f还有与车座支架22内部的锥形部(图中未示出)接触，限制插入位置，使气垫弹簧12不过多插入的作用。

主管68插入外筒70的内周面与汽缸56的外周面之间形成的间隙69内，并在该间隙69内可滑动地安装。另外，在主管68下端嵌合固定着为使其在间隙69内不晃动、平稳地滑动的环状部件67。

在外筒70的上端的内周面与主管68的外周面之间设有限制支撑车座14的主管68转动的防止转动机构71。

汽缸56有活塞54滑动的汽缸室72和由游动活塞分成的压力室75。在压力室75中封入压缩气体(如氮气等)，该气体压力形成按压活塞54的力。汽缸室72内填充具有规定粘度的油液，且由活塞54将其分成上室72a和下室72b。另外，活塞54有穿通芯轴48的中心孔54a和对中心孔54a从斜向连通的连通孔54b。

游动活塞74由于用压力室75的气压向上驱动，故填入下室72b内的油液通过游动活塞74加压。活塞54停在上室72a与下室72b的压力平衡的位置。另外，游动活塞74设有在轴向中间位置与O型环74b嵌合的槽74c。构成上下半对称形状。因此，游动活塞74可以减少在压力室内滑动时的倾斜，防止划缸。另外，即使车座14受到激烈的振动，也可以平稳地滑动。

在自行车18的前轮26或后轮28受到通过路面上的凸起及台阶的上下方向的加速度作用的情况下，由于游动活塞74会在压缩压力室75的气体的方向上动作，气垫弹簧12发挥悬架功能，吸收作用在车座14上的冲击。

阀门部件52通过关闭贯通活塞54内部的中心孔54a，可将上室72a与下室72b间的流通油液断流，阀门部件52通过打开活塞54的中心孔54a，容许上室72a与下室72b间的油液流通。阀门部件52一般靠下室72b的油液压力向上驱动，关闭中心孔54a，并锁定活塞54，使其不能滑动。

芯轴48借助压阀盖44向下按压，与芯轴48下端相连的阀部件52打开活塞54的中心孔54a，使上室72a与下室72b之间连通。因此，活塞54利用上室72a与下室72b受压面积的差上升。另外，上室72a内充填的油液通过活塞54的中心孔54a流向下室72b。随之，活塞54的上升速度加快。压阀盖44为树脂制，罩在芯杆46及芯轴48的上端安装，因此即便自行车18受到雨淋，雨水也不会进入气垫弹簧12内(从芯轴48与芯杆46之间的间隙处)。从而提高了气垫弹簧12的防水性。

压阀盖44采用树脂以外的其它材料形成时，可通过在芯轴48与芯杆46之间设置密封部件来确保气垫弹簧12的防水性。

下面对车座升降装置10的防止转动机构71进行说明。

图7为沿图5中A-A线的防止转动机构71的横剖面图。

如图7所示，防止转动机构71包括：在外筒70内周面上形成的第1转动限制凹槽70a、装在主管68外周面上的第2转动限制凹槽68a和通过外筒70与主管68之间的环状结合部件76。环状结合部件76包括：卡合在第1转动限制凹槽70a上向外周侧突出的第1卡合突部76a和卡合在第2转动限制凹槽68a上向内周侧突出的第2卡合突部76b。通过将外筒70与主管68组成一体，限制主管68转动。

外筒70上有通过从外周侧按压的挤缝加工向内侧面突出的凸部70b，环状结合部件76由该凸部70b固定为不产生晃动的状态。另外，为使凸部70b向内侧突出，在对着环状结合部件76厚壁的位置加工，使其不损伤环状结合部件76。

转动限制凹槽70a在外筒70的上端，沿半径方向呈矩形状突出。另外，转动限制凹槽70a的轴向延伸长度与环状结合部件76的高度尺寸基本相同。在本实施例中，作为一例举出了转动限制凹槽70a只设在外筒70上端开口的一处的结构。但并不只限于此，也可以作成设置多个转动限制凹槽70a的结构。如，也可按120度或90度间距，在外筒70的上端开口的圆周方向上设置转动限制凹槽70a。

从上方看外筒70上端开口，转动限制凹槽70a的长方形弯曲成圆弧状，设置面对圆周方向的侧面70c。通过面对圆周方向的侧面70c能可靠地阻止第1卡合突部76a的圆周向转动。另外，由于转动限制凹槽70a沿外筒70外周面向半径方向突出，因此，将气垫弹簧12插入车座支架部22时，与车座支架部22的上端缘部接触，防止气垫弹簧12落入车座支架部22内。

设定将转动限制凹槽70a有余量地嵌入图2所示的车座支架部22的C字形缺口处的尺寸，只要使转动限制凹槽70a嵌入C字形缺口，紧固手柄24a，即便很松地紧固手柄24a，也可限制转动限制凹槽70a相对车座支架部22的转动，可防止车座14转动。

图8为主管68的横剖面图。

如图8所示，主管68通过挤压成型加工，在外周按标准间隔交互构成。转动限制凹槽68a与突部68b在该转动限制凹槽68a及突部68b是通过使圆柱状坯料通过金属模挤压成型加工(实际上反复三次)，在主管68的外周上沿轴向(上下方向)延伸形成的。

转动限制凹槽68a及突部68b的延伸长度取决于主管68沿轴方向的滑动行程(车座14可升降行程)。但在本实施例中，在除嵌合车座14的安装件16的嵌合部25的范围内形成。为此，可以在车座14可升降行程的全程限制车座14的转动。

从轴向看，使转动限制凹槽68a的长方形形成弯曲成圆弧状的矩形，设置面对圆周方向的侧面68c。利用该面对圆周方向的侧面68c，能可靠地阻止环状结合部件76圆周方向的转动。

在环状结合部件76的外周，按60度间隔在六处设有转动限制凹槽68a，其中三处与第2卡合突部76b卡合(参见图7)。

图9为环状结合部件76的横剖面图。

如图9所示，环状结合部件76包括：夹在外筒70与主管68之间的环部76c、从环部76c外周向径向突出的第1卡合突部76a和从环部76c内周向径向突出的第2卡合突部76b。

环状结合部件76由硬树脂(如聚缩醛树脂等)整体成形，可依据上述在外筒70上形成的转动限制凹槽70a和在主管68上形成的转动限制凹槽68a的形状以及对应配置部位形成任意的形状。另外，因为用于环状结合部件76的树脂材料有润滑作用，故调整车座14的高度时，可以减少对环状结合部件76的摩擦，使主管68平稳上升。

环状结合部件76的第1卡合突部76a及第2卡合突部76b，形成与上述转动限制凹槽70a及68a相对应的矩形，设置面对圆周方向的侧面76d，76e。通过该侧面76d，76e与转动限制凹槽70a的侧面70c、转动限制凹槽68a的侧面68c接触，能可靠地阻止主管68向圆周方向的转动。

因此，支持在主管68上端的车座14，利用如上所述结构的防止转动机构71防止其向圆周向的转动。另外，在防止转动机构71，由于环状结合部件76的侧面76d、76e与转动限制凹槽70a的侧面70c，转动限制凹槽68a的侧面68c接触，因此很难受加工精度参差不齐的影响，而且由于在几乎没有接触部分的晃动的状态下嵌合，故可以防止接触部分的磨损及变形，从而提高耐久性。

在本实施例中，举出了一个在环状结合部件76的内周面上按120度的间隔第2卡合突部76b在三处突出的结构的范例。但并不局限于此，也可设置在三处以上，构成一个与主管68的转动限制凹槽68a卡合的结构。

图10为表示气垫弹簧12变形例1的纵剖面图。

如图10所示，变形例1的充气弹簧12要从汽缸56外周进行铆接加工，使在压力室75内壁上的卡止部80突出而固定制动器部件82。在该制动器部件82的上端，固定具有规定弹性系数的弹性体(制动器部件)84。

制动器部件82及弹性体84形成分别带有中空部82a、84a的圆筒状，根据游动活塞74的动作，充入压力室75内的气体可以在中空部82a，84a流动。

当自行车18的前轮26或后轮28跨过路面上的突起及台阶时的过大的加速度作用在车座14上时，一旦游动活塞74在压缩压力室75气体的方向上动作变大，就会接触弹性体84而停止。此时，游动活塞74不直接接触制动器部件82，而是通过弹性体84的弹性变形吸收冲击，同时，由制动器部件82限制游动活塞74向下移动，结果可以限制活塞54向下超过规定量的行程，消除从底部顶上的感觉。

因此，当游动活塞74接触到弹性体84停止时，其冲击力不会直接传递到车座14，由于通过弹性体84的弹性只传出缓解后的很小的冲击力，故可以减少骑车人的不适感。

作为另一变形例，也可在活塞54与游动活塞74之间，设置一个限制油液流通的节流阀(小孔)。此时，节流阀固定安装在汽缸56的内壁上，但节流阀的安装位置不能限制活塞54及游动活塞74的作动范围。采用该节流阀的结果可缓解传递到车座14的振动。例如，当通过路面的凹凸时，气垫弹簧12可随着上下振动伸缩，使车座14的上下运动成为舒缓的动作，提高骑车舒适性。

通过将上述节流阀换成可调节流阀，可以根据骑车人的喜好，调整车座14的上下运动量。

图11为气垫弹簧12的变形例2的示意图，(A)为纵剖面图，(B)为主视图，(C)为沿C-C线的横剖面图。

如图11(A)-图11(C)所示，在变形例2的气垫弹簧12，防止转动机构71的结构与上述实施例不同。变形例2的防止转动机构71，由在外筒70上端周边部上形成的三处缺口(第1转动限制凹槽)70a’、在主管68外周上形成的第2转动限制凹槽68a、位于外筒70与主管68之间的环状结合部件76’组成。环状结合部件76’上有为与开口70a’卡合向外周突出的第1卡合突部76a’和为与第2转动限制凹槽68a卡合向内侧突出的第2卡合突部76b’，通过将外筒70与主管68结合成一体限制主管68的转动。

外筒70按120度间隔设置的缺口70a’，在分别与环状结合部件76’的第1卡合突部76a’嵌合的状态下，与形成筒状的固定罩90嵌合，以卡合状态紧固外筒70及环状结合部件76’。

在固定罩90的内周侧入口设有将外筒70及环状结合部件76’引向嵌合位置的锥形部90a，在内周面里，把与外筒70及环状结合部件76’的端部相连的制动器部90b加工成向内侧弯曲。

外筒70及环状结合部件76’的外径与固定罩90的内径基本相等，因此，由固定罩90的压入可保持向内侧挤压并使缺口70a’与第1卡合突部76a’的卡合状态。

另外，在本实施例中说明的是在气垫弹簧12的汽缸56内装有游动活塞74，由该游动活塞74将汽缸隔成，一边是使汽缸56内封入气体的压力室75，另一边在汽缸56内，即在上室72a和下室72b内封入油液，在上室72a与下室72b之间为油液流通型气垫弹簧。但并不仅限于此，也可以去除游动活塞，在上室和下室中封入气体，采用气体在上室与下室之间流动的气垫弹簧。

如上所述，上述第1方面的发明包括：支持在车架上的外筒；一端固定在车座上，另一端收在外筒内的弹簧组件；在外筒内周面上的第1转动限制凹槽；在弹簧组件的外周形成的第2转动限制凹槽；位于弹簧组件之间，具有卡合在第1转动限制凹槽向并外侧突出的第1卡合突部和卡合在第2转动限制凹槽并向内凹进的第2卡合突部的环状结合部件。因此，可通过带有第1、第2卡合突部的环状结合部件限制外筒与弹簧组件间的转动可靠地防止车座的转动，很难受加工精度参差不齐的影响。而且通过第1、第2卡合突部与第1、第2转动限制凹槽在无晃动状态下卡合，第1、第2卡合突部及第1、第2的转动限制凹槽很难出现磨损及变形，可以提高耐久性。

根据本发明第2方面，由于设有多个第2卡合突部及第2转动限制凹槽，在上述环状结合部件的内壁上相互接触限制转动，因此，相对转动方向的力可以确保充分的强度和耐久性。

根据本发明第3方面，弹簧组件是一个带联锁的气垫弹簧，包括内部充满气体的汽缸、将该汽缸内空间划分成上下两室的活塞和连通或遮断该上下两室的联锁机构。因此，可平稳顺畅地提升车座。

根据本发明第4方面，在汽缸的下室设有限制活塞向下方移动的制动器部件，因此，可以限制活塞向下方的行程超过规定的量，并能消除从底部顶上的感觉。

本发明第5方面是一辆采用车座升降装置可调整车座高度的自行车。该车可相对车座转动方向的力，在确保充分强度及耐久性的同时平稳顺畅地提升车座。

Claims (5)

1、一种车座升降装置，其特征在于，包括：支持在车架上的外筒；一端固定在车座上，另一端收入上述外筒的内周面内的弹簧组件；在上述外筒内周面上形成的第1转动限制凹槽；在上述弹簧组件的外周面上形成的第2转动限制凹槽；设在上述外筒与上述弹簧组件之间，装有卡合在上述第1转动限制凹槽并向外周侧突出的第1卡合突部和卡合在上述第2转动限制凹槽并向内周侧突出的第2卡合突部的环状结合部件。

2、如权利要求1所述的车座升降装置，其特征在于：设有多个上述第2卡合突部及第2转动限制凹槽，其在上述环状结合部件的内壁上分别接触，限制转动。

3、如权利要求1或2所述的车座升降装置，其特征在于：上述弹簧组件是带联锁的气垫弹簧。该弹簧组件具有内部填充气体的汽缸、将该汽缸内分成上下两室的活塞和将上下两室连通或遮断的联锁机构。

4、如权利要求3所述的车座升降装置，其特征在于：在上述下室中设有限制活塞向下移动的制动部件。

5、一种自行车，其特征在于：采用如权利要求1～权利要求4中所述的车座升降装置，形成可调整车座高度的结构。

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