TWI599509B - 自行車架 - Google Patents

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TWI599509B
TWI599509B TW101103415A TW101103415A TWI599509B TW I599509 B TWI599509 B TW I599509B TW 101103415 A TW101103415 A TW 101103415A TW 101103415 A TW101103415 A TW 101103415A TW I599509 B TWI599509 B TW I599509B
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克理斯多福Ｐ 狄奧露西歐
尚 路克 卡拉漢
馬可 寇特
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史比塞自行車組件公司
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Description

自行車架
本發明係關於自行車，且更特定言之係關於自行車架。
自行車架通常包括用以支撐前輪、座部管、頂端管及下部管之叉總成。頂端管及下部管藉由頭部管與叉總成相互連接，且與通常在自行車之中間部分附近之座部管相互連接。支撐曲柄組之底部托架通常位於下部管與座部管的交點附近。騎車人使用該曲柄組來驅動後輪。在許多自行車中，座部桿收納於頂端管上方之座部管中。該座部桿係固定至支撐自行車上的騎車人之座部。典型自行車架亦包括用於收納後輪的後勾爪。該後勾爪一般經由諸如座部支架及鏈條支架之支架連接至車架的剩餘部分。
可藉由改變車架零件之材料、形狀及尺寸而變更自行車架之動力學。舉例而言，可能希望具有基於車架組件上之氣流方向而具有特定形狀特性之車架。
本發明提供一種自行車架，其支撐一前輪及一界定一中心平面之後輪。該自行車架包括一頭部管；一底部托架，其經組態以支撐一曲柄總成；及一自行車架部分。該自行車架部分包括一前緣及一後緣，該前緣及該後緣經定向使得該前緣與該後緣之間的一弦線相對該中心平面界定一大於零度之入射角。
在另一建構中，本發明提供一種自行車架，其支撐一前 輪及一界定一中心平面之後輪。該自行車架包括一頭部管；一底部托架，其經組態以支撐一曲柄總成；及一自行車架部分。該自行車架部分具有一前緣、一後緣、一內表面及一外表面，該內表面在該前緣與該後緣之間相鄰於該中心平面延伸，該外表面在該前緣與該後緣之間相對於該內表面延伸。該內表面具有一第一弧形剖面且該外表面具有一與該第一弧形剖面不同之第二弧形剖面。
在另一建構中，本發明提供一種自行車架，其支撐一前輪及一界定一中心平面之後輪。該自行車架包含一頭部管；一底部托架，其經組態以支撐一曲柄總成；及一自行車架部分。該自行車架部分藉由一不對稱翼面橫截面形狀界定且包括一前緣及一後緣。該不對稱翼面形狀界定各自在該前緣與該後緣之間延伸之一弦線及一中弧線。該中弧線在該前緣與該後緣之間的一交點處與該弦線相交。
本發明之其他態樣將藉由考慮[實施方式]及隨附圖式而變得顯而易見。
在詳細解釋本發明之任何實施例之前，應瞭解，本發明之應用不限於在以下描述中所陳述或在以下圖式中所說明之組件之建構及佈置的詳情。本發明可具有其他實施例，且可以各種方式實踐或執行本發明。又，應瞭解，本文中所使用之措辭及術語係出於描述之目的且不應視為限制性的。本文中「包括」、「包含」或「具有」及其變體之使用意謂涵蓋下文中所列舉之項目及其等效物及其他項目。
圖1及圖2展示一自行車10，其包括前輪15、後輪20及車架25。前輪15及後輪20在行車路面30上方支撐車架25。參看圖1、圖4、圖5及圖7，後輪20界定該自行車10之中心平面35，其大體上延伸穿過車架25之中心，將車架25分成左側部分及右側部分。車架25可由諸如包括碳纖維複合物之複合物、鋁、鋼及其類似物的任何適合材料形成。
自行車10進一步包括：座部總成40，其具有座部45及座部桿50用於支撐騎車人；轉向總成55；及曲柄總成或曲柄組60。轉向總成55可由騎車人轉動以轉動前輪15，且包括前叉65及把手70，把手70係耦接至前叉65，使得把手70可由騎車人轉動以轉動前叉65及前輪15。騎車人使用曲柄組60經由踏板75驅動後輪20以沿行車路面30移動自行車10。
參看圖1及圖2，前叉65經成形以包括朝向自行車10之前面而定向之前緣80及在前緣80之後面的後緣85。前叉65亦包括在前緣80與後緣85之間相鄰於中心平面35延伸之內表面，及在前緣80與後緣85之間相對於該內表面90延伸之外表面95。如圖所示，前叉65之內表面90及外表面95之每一者在前緣80及後緣85之間具有弧形或曲度。
車架25包括：頭部管100，其收納前叉65之一部分；及底部托架105，其支撐曲柄組60。把手70係在頭部管100上方耦接至前叉65。如應由熟習此項技術者所瞭解，頭部管100通常固持軸承(未圖示)以促進前叉65相對於頭部管100之轉動。
車架25進一步包括下部管110、頂端管115、座部管 120、鏈條支架125及座部支架130。下部管110大體上自頭部管100向下且向後延伸至底部托架105。頂端管115位於下部管110上方且自頭部管110向後延伸至座部管120。座部管120大體上自底部托架105向上延伸以將頂端管115與下部管110相互連接。如圖所示，座部管120係直接耦接(例如，焊接)至頂端管115且支撐座部45。
參看圖1至圖4，鏈條支架125大體上自底部托架105向後延伸至座部支架130。鏈條支架125與座部支架130配合以可轉動地支撐後輪20及飛輪135。如圖3中所示，各鏈條支架125包括前緣或上緣140及大體上與該上緣140相對之後緣或下緣145。各鏈條支架125亦包括在上緣140與下緣145之間相鄰於中心平面35延伸之內表面150，及在上緣140與下緣145之間相對於該內表面150延伸之外表面155。如圖所示，鏈條支架125之內表面150及外表面155在上緣140與下緣145之間具有弧形或彎曲。
圖1至圖4展示所圖示座部支架130係相鄰於頂端管115與座部管120之間的連接部而直接耦接至座部管120以支撐座部45。座部支架130包括相鄰於後端之勾爪160以將後輪20附接至車架25且支撐飛輪135。刹車橋165相鄰於離座部管120最近之端而跨接於座部支架130之間，用於支撐後刹車總成(未圖示)。
前叉65、鏈條支架125及座部支架130界定車架25之自行車架部分。該等自行車架部分可包括在特定側偏角或橫風角下提供減小的總阻力之橫截面形狀(例如，對稱或不對 稱)。舉例而言，圖5至圖7展示各座部支架130係藉由不對稱翼面橫截面形狀界定，該不對稱翼面形狀具有連接不對稱座部支架之前緣170及後緣175之弦線190。弦線190為在前緣170與後緣175之間延伸之線性線或直線。弦線190沿不對稱座部支架130之特性縱向尺寸具有一第一長度L1。 換言之，平行於弦線190來量測該弦線190之第一長度L1。
藉由在前緣170與後緣175之間相鄰於中心平面35延伸之內表面及在前緣170與後緣175之間相對於該內表面180延伸之外表面185來界定各座部支架130。圖6及圖7展示該內表面180係藉由一第一弧形剖面而界定，且該外表面185係藉由一不同於該第一弧形剖面之第二弧形剖面而界定。該第一弧形剖面與該第二弧形剖面配合以界定座部支架130之不對稱翼面形狀。
繼續參看圖7，一中弧線195將前緣170連接至後緣175。 該中弧線195為前緣170與後緣175之間的曲線，其與內表面180及外表面185之距離相等。中弧線195與不對稱座部支架130之其他特性配合以界定該座部支架130之氣動特性。如圖所示，中弧線195在前緣170與後緣175之間的一交點200處與弦線190相交。垂直於中心平面35之劃分線205相對於自行車10之前向將座部支架130劃分為前部及後部。換言之，如平行於中心平面35所量測，該劃分線205與前緣170及後緣175之距離相等。所圖示交點200在劃分線205之後面。
中弧線195具有垂直於弦線190而量測的一最大弧形距離 C1，在該距離處中弧線195與弦線190間隔最遠。如圖所示，該最大弧形距離C1與前緣170之距離較與後緣175之距離近，且沿弦線190在一點處與前緣170間隔，該點相對於前緣170界定一第二長度L2。如圖所示，該第二長度L2為第一長度L1之約25%。換言之，第二長度L2與第一長度L1之第一比例為約0.25。在一些建構中，該第一比例可在約0.15與約0.40之間。在其他建構中，該第一比例可在約0.10與約0.50之間。
參看圖7，內表面180之相鄰於前緣之部分(亦即，劃分線205之前面)與弦線190間隔一第一距離D1。如圖所示該第一距離D1係在內表面180之前部與弦線190相距最遠處而量測。內表面180之相鄰於後緣之部分(亦即，劃分線205之後面)與弦線190間隔一第二距離D2。該第二距離D2係在內表面180之後部與弦線190相距最遠處而量測。第一弧形剖面經成形使得距離D1大於距離D2。亦即，內表面180之相鄰於前緣170之前部與內表面180之相鄰於後緣175之後部相比離弦線190較遠。第一距離D1比第二距離D2界定一第二比例。在所圖示建構中，該第二比例為約1.10。 在其他建構中，該第二比例可大於1.00。
外表面185之相鄰於前緣之部分(亦即，劃分線205之前面)與弦線190間隔一第三距離D3。如圖所示，該第三距離D3係在外表面185之前部與弦線190相距最遠處而量測。外表面185之相鄰於後緣之部分(亦即，劃分線205之後面)與弦線190間隔一第四距離D4。該第四距離D4係在外表面 185之後部與弦線190相距最遠處而量測。第二弧形剖面經成形使得距離D4大於距離D3。即，外表面185之相鄰於前緣175之前部與外表面185之相鄰於後緣170之後部相比離弦線190較近。第四距離D4比第三距離D3界定一第三比例。在所圖示建構中，該第三比例為約1.05。在其他建構中，該第三比例可大於1.00。
如圖7中所示，弦線190相對於中心平面35界定一入射角210a。在所圖示建構中，該入射角210a為約10度。在一些建構中，該入射角210a可在約3度與約25度之間。在其他建構中，該入射角210a可在約5度與約15度之間。在其他建構中，該入射角210a可在約6度與約12度之間。在又其他建構中，該入射角210a相對於中心平面35可大於0度。
在一些建構中，座部支架130之離飛輪135最近之部分(亦即，各座部支架130之後部或下部)的入射角與座部支架130之離座部桿50最近之部分(亦即，各座部支架130之前部或上部)的入射角不同。舉例而言，圖7展示座部支架130之離座部桿50最近之部分界定入射角210a(亦即，第一入射角210a)，且圖8展示座部支架130之離飛輪135最近之部分界定第二入射角210b，其小於第一入射角210a(例如，第一入射角210a可為約10度且第二入射角可為小於10度)。在一些建構中，第二入射角210b相對於中心平面35(例如，實質上平行於中心平面35)小於約5度。
自行車10遭遇之頂風直接流向自行車10之前面，使得風大體上平行於中心平面35(亦即，風相對於中心平面35界 定一零度側偏角)而流向且流過自行車10。自行車10遭遇之橫風(圖4中箭頭215所示)相對於中心平面35以非零角度(亦即，相對於中心平面35之非零度側偏角)流向且流過自行車10。大體上，由於騎車人之遮蔽，相對於中心平面35之高達約8度之橫風對座部支架130無過多直接影響。如圖4中所示，橫風215相對於中心平面35以約15度接近自行車10，儘管在其他角度下的橫風亦可影響自行車10。
將首先經橫風影響之座部支架130定義為上風或上游座 部支架130，且將另一座部支架130定義為下風或下游座部支架130。當自行車10遭遇橫風時，由於後輪20、座部管120、刹車橋165及騎車人對下風座部支架130的部分遮蔽，上風座部支架130比下風座部支架130遭遇更多氣流。 在橫風中，上風座部支架130之不對稱形狀使得該座部支架130更具空氣動力性(亦即，不對稱座部支架130增加空氣動力效能或增加自行車10之空氣動力優勢)。下風座部支架130輕微降低自行車10之空氣動力效能(亦即，導致空氣動力劣勢)。然而，由於自行車10之一或多個組件及/或騎車人對下風座部支架130的部分遮蔽，上風座部支架130對空氣動力效能之增加大於下風座部支架130導致的對效能之任何負面影響。因此，在自行車10遭受橫風時，座部支架130提供淨空氣動力優勢或增加自行車10之空氣動力效能。
在橫風中，座部支架130之不對稱形狀相對於具有對稱形狀(具有平行於中心平面35之弦線)之座部支架提供相鄰 於後緣175之更高氣流附著。該更高氣流附著減小相鄰於後緣175之尾流區的大小，其使得自行車10更具空氣動力性(例如，減小阻力)。
當自行車10遭遇頂風時，由於其他自行車組件及/或騎車人對座部支架130之遮蔽，不對稱座部支架130相對於中心平面35之入射角210a及210b導致的任何空氣動力劣勢極小或不存在。又，因為受頂風影響之座部支架130之迎風面積(亦即，垂直於中心平面35及平行於劃分線205而量測之座部支架130的最大厚度)相似於習知座部支架的迎風面積，所以在頂風中不對稱座部支架130之流動分離基本上不受影響。在座部支架130在座部支架130之上部與下部之間具有不同入射角之自行車10的建構中，入射角210a使得座部支架130之上部在橫風中更具空氣動力性，而入射角210b使得座部支架130之下部在頂風中更具空氣動力性。
在隨附申請專利範圍中陳述了本發明之各種特徵及優 勢。
10‧‧‧自行車
15‧‧‧前輪
20‧‧‧後輪
25‧‧‧車架
30‧‧‧行車路面
35‧‧‧中心平面
40‧‧‧座部總成
45‧‧‧座部
50‧‧‧座部桿
55‧‧‧轉向總成
60‧‧‧曲柄總成或曲柄組
65‧‧‧前叉
70‧‧‧把手
75‧‧‧踏板
80‧‧‧前緣
85‧‧‧後緣
90‧‧‧內表面
95‧‧‧外表面
100‧‧‧頭部管
105‧‧‧底部托架
110‧‧‧下部管
115‧‧‧頂端管
120‧‧‧座部管
125‧‧‧鏈條支架
130‧‧‧座部支架
135‧‧‧飛輪
140‧‧‧前緣或上緣
145‧‧‧後緣或下緣
150‧‧‧內表面
155‧‧‧外表面
160‧‧‧勾爪
165‧‧‧刹車橋
170‧‧‧前緣
175‧‧‧後緣
180‧‧‧內表面
185‧‧‧外表面
190‧‧‧弦線
195‧‧‧中弧線
200‧‧‧交點
205‧‧‧劃分線
210a‧‧‧入射角
210b‧‧‧入射角
215‧‧‧箭頭
C1‧‧‧最大弧形距離
D1‧‧‧第一距離
D2‧‧‧第二距離
D3‧‧‧第三距離
D4‧‧‧第四距離
L1‧‧‧第一長度
L2‧‧‧第二長度
圖1為體現本發明之包括車架之自行車的側視圖。
圖2為圖1之自行車架的透視圖。
圖3為圖2之自行車架的後視圖。
圖4為圖2之自行車架的頂視圖。
圖5為沿線5-5而截取之圖1之自行車架的橫截面圖。
圖6為沿線6-6而截取之圖1之自行車的橫截面圖。
圖7為圖6中所示之自行車之部分的圖解視圖。
圖8為圖1之自行車之另一部分的圖解視圖。
25‧‧‧車架
50‧‧‧座部桿
65‧‧‧前叉
80‧‧‧前緣
85‧‧‧後緣
90‧‧‧內表面
95‧‧‧外表面
100‧‧‧頭部管
105‧‧‧底部托架
110‧‧‧下部管
115‧‧‧頂端管
120‧‧‧座部管
125‧‧‧鏈條支架
130‧‧‧座部支架
140‧‧‧前緣或上緣
145‧‧‧後緣或下緣
150‧‧‧內表面
155‧‧‧外表面
160‧‧‧勾爪
165‧‧‧刹車橋

Claims (15)

  1. 一種自行車架，其用於支撐一前輪及一界定一中心平面之後輪，該自行車架包含：一頭部管；一底部托架，其經組態以支撐一曲柄總成；及一座部支架，其包括一前緣及一後緣，該前緣及該後緣經定向使得該前緣與該後緣之間的一弦線相對該中心平面界定一大於零度之入射角；其中在水平截面中，該前緣位於相較於該後緣之全部離該中心平面較遠。
  2. 如請求項1之自行車架，其中該座部支架包括一在該前緣與該後緣之間相鄰於該中心平面延伸之內表面，及一在該前緣與該後緣之間相對於該內表面延伸之外表面，且其中該內表面具有一藉由一第一剖面界定之第一弧形且該外表面具有一藉由一與該第一剖面不同之第二剖面界定之第二弧形。
  3. 如請求項2之自行車架，其中該內表面之相鄰於該前緣之一前部與該內表面之相鄰於該後緣之一後部相比與該弦線間隔較遠，且其中該外表面之相鄰於該前緣之一前部與該外表面之相鄰於該後緣之一後部相比與該弦線間隔較近。
  4. 如請求項1之自行車架，其中該入射角在3度與25度之間。
  5. 如請求項1之自行車架，其中該入射角在5度與15度之 間。
  6. 如請求項1之自行車架，其中該入射角在6度與12度之間。
  7. 如請求項1之自行車架，其中該入射角為10度。
  8. 如請求項1之自行車架，其中該座部支架係藉由一不對稱翼面橫截面形狀界定。
  9. 一種自行車架，其用於支撐一前輪及一界定一中心平面之後輪，其包含：一頭部管；一底部托架，其經組態以支撐一曲柄總成；及一自行車架部分，其包括一前緣、一後緣、一內表面及一外表面，該內表面在該前緣與該後緣之間相鄰於該中心平面延伸，該外表面在該前緣與該後緣之間相對於該內表面延伸，該內表面具有一第一弧形剖面且該外表面具有一與該第一弧形剖面不同之第二弧形剖面；其中該自行車架部分係藉由一不對稱翼面橫截面形狀界定，且其中該不對稱翼面形狀界定一在該前緣與該後緣之間延伸之弦線；其中該內表面之相鄰於該前緣之一前部與該內表面之相鄰於該後緣之一後部相比與該弦線間隔較遠，且其中該外表面之相鄰於該前緣之一前部與該外表面之相鄰於該後緣之一後部相比與該弦線間隔較近。
  10. 如請求項9之自行車架，其中該弦線相對該中心平面界定一大於零度之入射角。
  11. 如請求項10之自行車架，其中該入射角為10度。
  12. 如請求項9之自行車架，其中該自行車架部分為一座部支架、一鏈條支架及一叉之至少一者。
  13. 一種用以支撐一前輪及一界定一中心平面之後輪之自行車架，包含：一頭部管；一底部托架，其經組態以支撐一曲柄總成；及一自行車架部分，其藉由一不對稱翼面橫截面形狀界定且包括一前緣及一後緣，該不對稱翼面形狀界定各自在該前緣與該後緣之間延伸之一弦線及一中弧線，該中弧線在該前緣與該後緣之間的一交點處與該弦線相交；其中該自行車架部分包括一在該前緣與該後緣之間相鄰於該中心平面延伸之內表面，及一在該前緣與該後緣之間相對於該內表面延伸之外表面，且其中該內表面具有一藉由一第一剖面界定之第一弧形且該外表面具有一藉由一與該第一剖面不同之第二剖面界定之第二弧形；其中該內表面之相鄰於該前緣之一前部與該內表面之相鄰於該後緣之一後部相比與該弦線間隔較遠，且其中該外表面之相鄰於該前緣之一前部與該外表面之相鄰於該後緣之一後部相比與該弦線間隔較近。
  14. 如請求項13之自行車架，其中該弦線相對該中心平面界定一大於零度之入射角。
  15. 如請求項13之自行車架，其中該自行車架部分為一座部支架、一鏈條支架及一叉之至少一者。
TW101103415A 2011-02-07 2012-02-02 自行車架 TWI599509B (zh)

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US13/022,477 US8641071B2 (en) 2011-02-07 2011-02-07 Bicycle frame

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