TWI330160B - Damping system for a bicycle - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬技術領域;3 發明領域 本發明係關於一種具有一避震系統的腳踏車。 C先前技術3 發明背景 為了讓使用者比較容易地駛過難通行的地形，現有技 術中已知是在腳踏車上配合前輪和後輪設置避震機構。 .如此’根據現有技術，腳踏車所具有的車架已知是分 成兩個部分車架車架，其中該等部分車架係配置成可相對 於彼此轉動。在這個情況下支承後輪的後車架部分和支承 則輪的前車架部分之一樞轉點係設在鏈條上方，鏈條張力 即藉而提供起動扭矩補償。其中的關連可以在一個節距的 情况下加以瞭解，在開動時，一開始會在腳踏能量轉變成 行進能量之前產生一個避震裝置的負載，而且，如同產生 避震盗的負載一般，腳踏能量會以此方式至少亦造成車架 部分相對於彼此的運動。 決定性數值為樞轉點到鏈條的距離。根據現有技 術，在某些系統中會出現的問題是，換擋時樞轉點與鏈條 之間的距離會改變，因此起動扭矩補償的特徵數也會改變。 特徵數之—此種變化會出現在彈簧避震器被壓緊時， 因為在這個情形下樞轉點到鏈條的距離也發生變化。此 外+，當彈簧避震器被壓緊時，後輪和腳踏曲柄軸承之間的 距離會出現—個變化，導致發生—所謂的腳踏反衝現象。 此腳踏反衝現象係因後結構段發生偏轉時，前面與後面的 小齒輪間之距離會延長。因此曲柄會逆轉。所發生的情況 有多強烈除了和構造有關外，也會受所選定的齒輪速比影 響。在這個情況下尤其會出現一種干擾作用，亦即環繞一 齒輪片的鏈條經常會掉到下面（尤其在下坡行程中），且可能 因而卡住。 根據現有技術的另一個車架構造為避震配置，其具有 —四桿連結以便將鏈條的施力與因為行車的規律性所引發 的力量分開來。此時，後輪的運動軌跡係垂直於鏈條，特 別在避震裝置的壓縮期間是近乎垂直地朝著騎士運轉，而 與鏈條的角度則是會改變其方向。 在該構造型式中，傳動力是垂直地作用，亦即作用在 矛彈簧避震器的作動方向相同的方向上。這造成該構造型 式相對於重力相當地敏感。為了避免這樣的問題，使用者 典型地要配合其腳踏模式以避免太快速地加速的情形。而 14也是不希望發生的情形。 ^在該構造塑式中，換擋時鏈條的角度會如所述地改 反之’後輪則因為透過連結關係而被固^，所 齒::二:。因此’起動扭矩補償的特徵數係視擇定的 轉點）。切狀巾係H知有所謂的vpp•配置（==虛擬拖 響從避震元件分_來料娜麟帶來的影 構造报近似q樣的配置方是和僅有—购轉點的 万式會出現一個問題，就是當減 震作用超過一個車輪在運動軌跡上對鏈條的角度處於垂直 狀態的點時，鏈條張力會將後輪向下拉。反之，當避震器 把伸超過該點時，後輪會被向上拉到該點之上。因為後輪 的向上-和向下拉現象，造成後輪發生一種只有透過避震器 的極度減震才能夠避免的不欲的運轉。此外，該系統的運 作取決於鏈條長度的變化，以致於也可能發生一腳踏反衝 現象。 C 明内 3 發明概要 因此，本發明之目的在於提供具有實質恆定的特徵數 之起動扭矩補償。本發明之另一目的係為避免或至少減低 現行技術中所出現的腳踏反衝現象。 上述目的係依據本發明利用申請專利範圍第〗項之腳 踏車來達成。較佳的實施祕及進—步的結構為各依附項 之請求標的。 佩明之腳踏車具有 上 件的車架。其中該前車h件至少有1面的腳 組及至少一腳踏曲柄軸承，該後車架元件至少有—色 腳踏車連桿組1前車架元件及該後轉元件細 個可轉動的連接裝置結合在—起，而依據本發明至少= 第一連接I置係與—避震裝置並透過至少-聯動裝置與+ 至少一第二連接裝置相結合。 、 一車架兀件意指車架的—部分，與至少另—個車架； 件共同組成整個腳踏車。 ’' 結合2接裝置意指—構件’其至少與另外兩個裝置互相 接梦/、中錢接裝置本身可以是1體。—可轉動的連 非^置係指該連接裝置可以面對一參考點—特別是如，但 此外的――個要結合在—起的裝置之—參考點而轉動。 二=轉動的連接裝置亦可配置成可面對兩個或多個 g之形成連結的裝置而轉動。 ，可轉動的連接裝置以能夠造成藉之而連結在—起的 裝置相對於彼此而轉動為佳。 但非僅是碰撞 避震裝置係指—種將運動-特別是如， —減緩的裝置。 I動裝置仙-制至少另㈣個轉彼此連結或聯 4被聯結的讀之運動至少部分相關的裝置。該聯 動裝置以破保透過該聯動裝置而與該聯動裝置在各自的連 接點被連接的兩個裝置間之距離維持值定為佳；以 即可將第一個被連接的裝置之運動至少部分地傳遞到第 個被連接的裝置上。透過聯動裝置的應用，可以將避 置之因腳踏動作而發生的那個壓縮作# 力會在該第-連接裝置上產生一 为s為销縮 梦署而值#_欲 個㈣力，再經由該聯動 裝置而傳遞到该弟二連接裝置。以此方式即可實現 扭矩補㈣第-連接 條的距離實Μ崎持值定。 ^㈣於鏈 在另一較佳實施態樣中，該第—連接裝置係透過 一姉點與前車架元件之—基本上為垂直的切捍，^ 者為座捍，形成連結，並透過一第二抱轉點與=佳 且透過 結 第三樞轉點與後車架元件之後輪支樓桿形成連 特別^賴連結料就可以麵車架元件㈣於彼此以 特別有利的形式減少震動。 四施’，該第二連接裝置係透過-第 五樞轉點與後車架的鏈條輪盤支樓二^透過-第 第五樞t相。其巾該第四和 轉4此之間有—預定的距離。__ 結在其上的幾何位置，㈣㈣-轉裝置= 運動，尤其是轉動的位置。 較”施態樣巾，該至少—個義裝置係可轉 :車至少-鱗料置相賴。難㈣義裝置係與 兩動地相連結。更佳為該聯動裝_ 圍由士、4二樞轉點上或者在該第三㈣點的範 中相連結。以此方式不僅該後車架㈣，連同該第二連 接襄置及該騎裝置都會配置可轉動的狀態。由於聯動裝 置相對於兩個連接裝置都是可轉動軌置，故可以遠 «置雖然是會改變其等之相對於彼此的幾何位置，特別 是其角度調整’卻會在各連接點上與該義裝置維持距離 的實質恆定。 在另-較佳實施態樣中，該等連接裝置之極轉點中的 至少-㈣做成可轉動。更佳為兩個連接裝置的更多個’ 特佳為所有的_點都是做成可轉動的。以此方式，對於 作用在腳踏車上的_的情胸可藉著，特料聯動裝置 的應用’而減於較佳的參考點，例如座桿，獲致後輪之 1330160 一明確界定的運轉。 在另一較佳實施態樣中，避震裝置、後輪支撐桿和聯 動裝置的枢轉點係互隔一預定距離地配置在該第一連接裝 置上。利用這個距離尤其可以，但非僅能，調整避震途徑 5 並從而調整避震作用。 在另一較佳實施態樣中，避震裝置位於一基本上為垂 直的對準方向，且以設置在下管、座管和上管之間為佳。 這代表避震裝置基本上會在作用於腳踏車上的重力方向上 受到壓迫。 10 在另一較佳實施態樣中，避震裝置係與車架和連接裝 置可轉動地連結。藉此可轉動的配置，即使避震裝置並未 精確地設置在重力方向時，亦可確保達到避震效果；更確 切地說，相對於前車架元件，確保一沿著後輪的整個運動 執跡之避震效果會維持穩定。 15 在又一較佳實施態樣中，第二連接裝置的支點在前車 架元件之基本上為垂直的支撐桿上，以在一三角形的範圍 内為佳，該三角形係由避震裝置、聯動裝置和後車架的樞 轉點延伸而成。透過這種在三角形範圍内的配置，可以在 ----—^ 避震作用中獲得一特別有利的力量分佈。 20 在另一較佳實施例中，避震裝置係由一包括彈簧避震 器、氣壓式避震器、液壓式避震器、橡膠避震器、拉伸一 及/或壓縮階段式避震器、其等之組合及等效裝置等的避震 器群組中所選出。 此外，本發明之目標集中在一種適合於腳踏車之避震 10 1330160 裝置的應用，其至少具備一聯動裝置和至少一第一和第二 連接裝置，其中兩個連接裝置都是可轉動地與至少一腳踏 車車架及/或腳踏車車架元件及至少一聯動裝置連結。這表 示依據本發明的避震裝置在應用聯結裝置的情形下亦可在 5 腳踏車改裝時再加上去，因此也可以當做套組供使用。 此外，本發明亦有關一種減少經由一腳踏車騎士的腳 踏力而產生之減震壓縮的方法。在這個方法中，藉助於一 避震傳動機構而在驅動裝置與從動裝置之間產生有效的鏈 條長度，該避震傳動裝置至少具有一聯動裝置和至少一第 10 一和第二連接裝置，其等主要是可轉動地與至少一車架元 件和該至少一聯動裝置相連結，保持穩定。 避震傳動機構意指任何一種適合於傳遞力及/或運動 的結構，其中至少有部分也會出現力量或運動的一個衰 減。較佳者係該避震傳動機構也至少部分地造成力量或運 15 動的偏向。 本發明之其他優點及實施態樣將由所附圖式獲得說 明。 圖式簡單說明 第1圖係依據本發明之車架裝置的側視圖； 20 第2圖係依據本發明之車架裝置的透視圖；及 第3圖係用以說明第2圖在考慮作用力之下的表現之圖 式。 C實施方式】 較佳實施例之詳細說明 11 1330160 第1圖中參考編號2指的是一前車架元件，參考編號3 指的是—後转元件。該前車架元件2具有-心容置一在 諸如座f 6上的手把（未圖示出）用之容置管$。 額車架元件由該座管6一上橫桿7、下斜桿8以及該 5容置管5組裝成。該等桿體與該座管互相固定地结合在一 起。而’錢個實絲樣巾，歸6與上橫桿7之_選定 的一個角度是在90。的範圍。踏板曲柄軸承9配置在座管6 與斜桿8之間的連結區域内。前車架元件2和第二連接裝置 16之間的第四桎轉點28同樣是設置在這個區域内，更準確 10 地說，以設在相同的位置上為佳。 參考編號19為第二連接裝置16與後輪桿33之間的第五 柩轉點。在這個實施態樣中聯動裝置24也是設在第五柩轉 點19上。以此方式將可以節省一個可轉動的連接。惟亦可 將聯動裝置24s亥第二連接裝置16的另一個點上，或者設在 15 後輪桿33上的點。 參考編號15為第一連接裝置。在這個實施態樣中具有 一第一樞轉點14,藉以將該第一連接裝置可轉動地面對座 管ό而設置。該第一連接裝置15並經由一第二樞轉點29與一 避震裝置12，更確切地說，與該避震裝置12的上段18相連 2〇結。該避震裝置12的下段20經由一連接裝置11而與下斜桿8 形成連結。這個位在下方的連接裝置11也使得避震裝置12 與下斜桿8之間形成一可轉動的連接。這個位在下方的連接 裝置11亦町選擇性地設在座管6上。 參考編號22標示第三樞轉點，後斜桿34藉之而與第一 12 1330160 ^接裝置15相連結。參考編號⑽聯動裝置24的上連接點 第1圖中僅部分可見），聯動裝置藉之而與第-連接裝置 15相連結。 5

10 如第1圖所不’第一連接裝置15具有兩個基本上是三角 形的板體’也就是部分單元祝和说。該等部分單元祝， 35b從連接抱轉點22和18的最長邊看是相同的。不過，第】 圖所示之後㈣35b具有—㈣㈣㈣仏延伸得較低的 第二個頂點，聯動裝置24即設置在該點上。 也可以將連接褒置的兩個板體35a，35都做成實質相 同，而較佳者亦可採用兩個聯動裝置。 後輪桿33與後斜桿34在後輪桿之一後側連接點上相連 結。此時較㈣同樣是—可轉動的連接。在另—施態樣中， 後輪軸25用之聯繫裝置具有兩個鉸鍵連接點（未示出），其等 亦與後輪桿33和後斜桿M相連結，以便藉此方式完成後輪 15桿33與後斜桿34間之可旋轉的連結。

然而在另-較佳實施例中，後輪桿33與後斜料間亦 可做成剛性連結。 如第1圖所示，本發明之配置為一種在後輪桿33、後斜 桿34、座管6、聯動裝置24、避震裝置12及第一連接裝置15 20之間的六桿-連結構造。這種構造使得後輪的運轉能夠以 -種可以避免如前面所介紹之腳踏反衝現象的方式加以控 制。 在現行技術中到目前為止所選用的是四桿—構造，其 中並不具有聯動裝置24。依據本發明的六桿—連結構造使 13 1330160 得後輪的運動執跡基本上是垂直於鍵條的。而腳踏曲 承之上會形成-弧形以避免鏈長發生變化並以此方式阻卿 踏反衝。 相對於一四桿一連結並不具有用以抵抗重量轉移力的 5裝置，本發明之設備卻可以藉助於聯動裝置μ將發生在第 二連接裝置16内的扭矩(通過後輪在車架方向的加速而產 生)傳遞到第一連接裝置15上。該扭矩會在該第-連接裝置 上起抵抗重量轉移力的作用。因為造成-重量傳遞的加迷 也會產生抗担矩補償，所以該力會始終維持同等且相抗。 Π)因為傳動產生的力量被消除，所以避震作用可以容易^ 擋碰撞，而不會因為腳踏起動造成避震裳置的負擔。_ 當上路時’這㈣統也可以不受車輪位置影響地運 作，不受擋數選擇影響，也不受碰撞速度的影響。結果即 是可以始終平順有雜地行進，而且即使經過不平整 】5 面也不用減速刹車。

在一較佳實施態樣中，當使用-9.5Χ3.0"的彈箬避震哭 時’後輪的彈簧行程可以達到⑽麵。 H 20 晰—刚車架元件以具有—用液壓成型的管體接合而成之紹 貝-角形結構為佳，其形成—極佳的剛性/重量-關係，而 且有-個可以充分地調整高度的座塾位置。 由自t外/在另—較佳實施態樣中座㈣。鏈條支樓結構係 :自承型的彈性碳纖維做成並另外以克拉纖維 =補強，⑽在例域野《料_上承受特別高的 14 1330160 此外，較佳者係在至少一樞轉點上採用襯墊密封的套 筒軸承。此外也可以採用鍛造的連接裝置和鉸接螺栓。 當腳踏車有17.5〃的車架時’其重量介於2.2至4.0 kg之 間’以介於2_5至3.3 kg之間為佳，以2.8 kg的範圍為特佳。 5 車架的尺寸做成13.5〃、17.5"和19.5"。 另一貫施態樣確保後輪具有一120 mm的彈簧行程，其 中所使用的是7.5X2"-彈簧。而-接合成三角形的前車架^ 件提供了輕量、最大限度的剛性，和充分地調整座塾高度 的可能性，-流外觀何以放置水壺之t規構躺可能^ 1〇 在該實施態樣中，一自承式的鏈條-及/或座墊支撐裝 置係由具有橫向剛性的彈性碳纖維製成，其同時具有撓性 以利用一六桿一連接避震作用確保避震效果。此處在戶^ 的鉸接點也是採用襯墊密封的套筒軸承以及鍛造的連接裝 置和鉸接螺栓。 、

在這個實施態樣中，當有17.5〃的車架時，其重量介於 1.8至4叫的範圍，以介於2.2至2叫的範圍為佳以= 的範圍為特佳《在這個實施態樣中，車架的尺寸可r UJ"、17.5"、19.5"和 21.5"。 第2圖所示為依據本發明之車架裝置的部分圖式透視 20圖。可以到這個實施態樣的第一連接裝置15具有一美本上 是三角形的輪廓。此外，該連接裝置具有—凹槽15a^S 在於進一步地減輕重量。 連接裝置15設在聯動裝置24的上連接點^上。在這個 實施例中上連接點3i基本上是與該三角形的第一連接=置 15 5 15 也可以^切地說’純體现位在T方的頂肖重合。不過， 上，聯動裝置的上連接點設在連接裝置的另一個位置 第2圖較佳那^點不會與第—插轉點重疊即可。如下所述， 點W的右^將聯動裝置之上連接點設在相對於第—插轉 和第二她4者—般說來’相對於第—㈣點14是設在 側。轉點29，即避震裝置12所設置的位置相比的對面 轉點19^置的下連接點3G在這個實施態樣中係與第五柜 10 合。其優點”二連接裝置16與後輪桿33之間的抱轉點重 不過也可以：了以即省另一個聯桿’或者-個鏈節連接。 如在後輪产聯動裝置的下連接點3〇設在不同的位置，例 干3的範圍内或在下斜桿8的範圍内。 亦即後輪㈣震作㈣範_ 15 ^可錢著它移動祕離，係經由㈣助，w〇i4 的各個轉，或者料經㈣三樞轉⑽對第—樞轉㈣ 的距喊關係相對於第二樞轉簡與第—姆點^間的距 離關係來加以控制。 第3圖係來自第2圖的圖式，在使各 定谷個作用力的範圍得 以明瞭下來說明本發明。 20 聯 在傳統不具有聯動裝置24的腳踏車車架中去腳妒車 突然加速時首先會有一個力量在腳踏曲柄軸承上;下 地產生作用。這會造成後輪(未示出）面對著前車架件向 運動’並以此方式沿著後斜桿在座管的方6 L, 丨0】上（沿著箭頭P1) 產生一施力。這個壓縮力在第一連接裝置 ^ 上W成一個逆 16 1330160 時鐘方向的旋轉力。該旋轉力作用在避震裝置12上，因此 後輪上增加的負載最终會造成避震裝置的壓縮。這個效應 導致上述的起動杻矩，或者說，造成加速，騎士的重量乃 藉之而經由後輪傳遞到避震裝置上並因而被壓縮。 5 在依據本發明的車架裝置中，腳踏力造成聯動裝置24 被牽引向下，而鏈條長度基本上會維持不受影響。聯動裝 置24沿著在聯動裝置24的上連接點上之箭頭p3將第一連接 裝置15向下拉’因而造成第一連接裝置邮箭頭p4的方向 產生紋轉，並藉而使得與第二樞轉點29相連結的避震裝 1〇 置12伸張開來。 ，聯動裝置24的這個拉力會將上述之正常的起動扭矩力 抵消。以此方式即可為腳踏動作取得一穩固的基礎，而不 會因為避震作用以致在靈活度上有所損失。 在車輪的加速期間，確實會因為腳踏動作使得車輪受 15到騎士的重心之負載而造成重量的傳遞。 上迷發明可叫樣地，或者說同樣有效率地

20 •。邮π从卞，dm姐避震 订程心用車輪上，及以長避震彳于程應用在車輪上。此外， 並不需要在設備上做昂貴的調整。如前所述，本發明提供 一種腳踏車’既可有效地藉腳踏動作而加速，且可有效地 減輕因例如，道_不平整而造成之拖延效岸。 ^卜’本發明提供-種避震系統，其基本上並未改變 鏈仏長度独財如止腳贿衝縣 據習知技術所產生的效庫，一稃…：门抵机根 诘㈣笼 的縣避震作用依此而 '-一柔料曲性。料’域本發㈣車架可以適 17 1330160 用在所需求的應用上，例如在相當平坦的道路行經較長的 行程，或行駛在很難通行的地形上。 I：圖式簡單說明3 第1圖係依據本發明之車架裝置的側視圖； 第2圖係依據本發明之車架裝置的透視圖；及 第3圖係用以說明第2圖在考慮作用力之下的表現之圖 式。 【主要元件符號說明】

2···前車架元件 19…第五柩轉點 3…後車架元件 20…避震裝置的下段 5…容置管 22…第三枢轉點 6…座管 24…聯動裝置 7…上橫桿 25…後輪軸 8…下斜桿 28…第四枢轉點 11…連接裝置 29…第二柩轉點 12…避震裝置 30…聯動裝置的下連接點 14…第一框轉點 31…聯動裝置的上連接點 15…第一連接裝置 33…後輪桿 15a"·凹槽 34…後斜桿 16…第二連接裝置 35a…板體 18…避震裝置的上段 35b…板體 18

Claims (1)

1330160 第94133067號申請案申請專利範圍修正本十、申請專利範圍： 99.04.26. 彳中<5 FUfi更;》正替換頁 1. 一種腳踏車，具有一至少有一前和一 後岸帟元-件之τ^~ 架，其中，該前車架元件至少具有一前面的腳踏車連桿 組和至少一腳踏曲柄轴承，而該後車架元件至少具有一 後面的腳踏車連桿組，且該前和該後車架元件與至少一 第一可轉動的連接裝置和一第二可轉動的連接裝置相 連結， 10 其中，該至少一第一連接裝置是經由一第一樞轉點 而與該前車架元件連接，經由一第二樞轉點與一避震裝 置連結，且經由一第三樞轉點與該後面的腳踏車車架之 後斜桿連結，且 其中該至少一第一連接裝置經由至少一聯動裝置 與該至少一第二連接裝置相連結， 15 其特徵在於，該避震裝置的第二柩轉點，該後斜桿 的第三柩轉點以及該聯動裝置之一樞轉點係相互隔一 預定的距離設置在該至少一第一連接裝置。 2. 如申請專利範圍第1項之腳踏車，特徵在於該第一連接 裝置係經由該第一樞轉點而與該前車架元件之一基本 上為垂直的桿體，主要是該座桿連結。 20 3. 如申請專利範圍第2項之腳踏車，特徵在於該第二連接 裝置係經由一第四柩轉點而與前車架元件的腳踏曲柄 軸承連結，並經由一第五樞轉點而與後車架元件之鏈條 輪桿連結。 4. 如申請專利範圍第1至第3項中之任一項的腳踏車，特徵 在於該至少一聯動裝置與至少一連接裝置係可轉動地 連結。 19 25 5. 如申請專利範圍第2項或第3項之腳踏車，特徵在於該等 連接裝置之至少一個樞轉點係製作成可轉動的。 6. 如申請專利範圍第1至第3項中之任一項的腳踏車，特徵 在於該避震裝置處於一實質垂直的基本配列，且特別是 配置在該前車架元件之一下斜桿、座管及一上橫桿之間 的區域。 7. 如申請專利範圍第1至第3項中之任一項的腳踏車，特徵 在於該避震裝置係可轉動地與該前車架元件及該第一 連接裝置相連結。 8. 如申請專利範圍第2項之腳踏車，特徵在於該第二連接 裝置的槓桿支點在該前車架元件之該基本上為垂直的 桿體上，特別是在由該避震裝置、該聯動元件和該後車 架的枢轉點延伸而成之三角形内。 9. 如申請專利範圍第1至第3項中之任一項的腳踏車，特徵 在於該避震裝置係從以下一組避震器中選出，包括彈簧 避震器、氣壓式避震器、液壓式避震器、橡膠避震器、 拉伸一及/或壓縮階段式避震器、其等之組合及等效裝 置。 10. —種避震裝置之應用，係與一腳踏車之至少一聯動裝置 和至少一第一與一第二連接裝置相連結，其中該二連接 裝置主要皆是可轉動地與至少一車架元件及該至少一 聯動裝置相連結。 11. 一種減低因一依據申請專利範圍第1至第9項的腳踏車 之騎士的腳踏力而產生之減震壓縮的方法，特徵在於， 藉助一避震傳動機構而在驅動裝置與從動裝置之間產 生有效的鏈條長度，該避震傳動裝置至少具有一聯動裝 1330160 置和至少一第一和第J 卩杯牛片修(炎)止朁撗_ 1 二連接裝置，其等主要是可轉動地 與至少一車架元件和該至少一聯動裝置相連結，而實質 地保持穩定。 21