TWI731416B - 用於兩輪及三輪車輛車把之止動件及該止動件之製造方法 - Google Patents

用於兩輪及三輪車輛車把之止動件及該止動件之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明涉及一種用於兩輪車輛之車把之止動件，該止動件集成在車輛之轉向頭軸承中。其由安裝在轉向頭軸承中之一第一部件形成，該第一部件具有一與轉向頭軸承之旋轉軸線同軸配置之圓弧形凹槽及一伸入該凹槽中之止動元件(18)。該止動元件(18)配置在可相對於該第一部件移動之第二部件上。
根據本發明之止動件配置在頭管(1)內之下部轉向頭軸承上，該下部轉向頭軸承由一與車輛前叉旋轉固定連接之底座(4)、下部滾動軸承(5)及一下部軸承殼(6)組成。該下部軸承殼(6)同軸圍繞該底座(4)及該下部滾動軸承(5)。該圓弧形凹槽(15)配置在該底座(4)中，其開口朝向該下部軸承殼(6)。該下部軸承殼(6)具有一開放式凹槽(17)，該凹槽在其高度上延伸且其開口朝向該下部滾動軸承(5)，並用於接收止動元件(18)。該止動元件(18)具有一徑向突出部(19)，該徑向突出部突出至該底座(4)之該圓弧形凹槽中。

Description

用於兩輪及三輪車輛車把之止動件及該止動件之製造方法
本發明涉及一種根據申請專利範圍第1項前言之類型之用於兩輪及三輪車輛車把之止動件，該止動件集成在車輛轉向頭軸承中，以及一種根據申請專利範圍第6項前言之用於製造該等止動件之方法。
兩輪及三輪車輛車把之止動件係用於在無意間過度將前輪及與其旋轉連接之車把轉向之情況下，防止損壞車輛框架及配置於車把上之控制裝置，例如控制桿、煞車桿及離合器桿。此類型之止動件僅適用在與非安全相關規定之範圍內，因此對車輛之功能轉向並無影響。
目前已知係一種用於自行車之轉向止動件，其中轉向頭軸承之功能及車把止動件之功能係配置在上部轉向頭軸承之內側。已知技術之轉向頭軸承包括一可同軸容納滾動軸承之軸承殼、一將滾動軸承及軸承殼共同覆蓋且具有密封件及一夾具之轉向頂蓋，該夾具可通過摩擦力連接到前叉之軸管。該轉向頭軸承之軸承殼具有一內部半圓形之凹槽，在安裝狀態下，該凹槽與一配置在滾動軸承上之彈簧形狀鎖合，該彈簧面向轉向頭軸承頂蓋之下端面。該凹槽之兩端為一類似橡膠之圓柱體，可減緩車把之止動。該轉向頭軸承之頂蓋在其上端敞開表面設有一凹槽，其在安裝狀態下與夾具形狀鎖合，從而使該轉向頂蓋參與車把之樞轉運動，其中彈簧在半圓形之凹槽內運動。其運動之形式及車把之樞轉運動受限於凹槽打開之角度(DE 20 2008 004 U1)。
已知另一種用於將轉向裝置之轉向角限制在自行車之第一端部位置及第二端部位置間之裝置，該裝置包括一車輪引導裝置及一車架裝置。該車輪引導裝置圍繞轉向軸線以可旋轉方式安裝在車架裝置之頭管中。在車輪引導裝置配置一轉向止動裝置，其具有一第一轉向止動表面及一第二轉向止動表面。在車架裝置上配置一止動對置裝置，其具有一第一止動對置表面及一第二止動對置表面。在該第一端部位置中，該第一轉向止動表面接觸該第一止動對置表面，且在該第二端部位置中，該第二轉向止動表面接觸該第二止動對置表面。該第一轉向止動表面及該第二轉向止動表面至少部分徑向及軸向配置在該頭管內(EP 2 848 508 A1)。
由於在上部轉向頭軸承區域內之開關線及電源線之功能集成性越來越高，而可供安裝轉向頭止動件之空間則因此越來越小。此外，上述轉向止動件需與一可容納滾動軸承之車架頭管之軸承殼固定。大約80%之車輛均採用此類設計。而其餘20%之車輛，滾動軸承被直接壓入車架之轉向頭管中。在此類車輛中，無法使用上述轉向止動件。
本發明之目的係開發一種用於兩輪及三輪車輛車把之止動件，其適用於所有車把，且與滾動軸承之構造無關，並且不影響上部轉向頭軸承區域內之開關線及電源線之功能集成性。此外，本發明之目的亦包括開發一種簡化之方法，該方法用於製造用於兩輪及三輪車輛車把之止動件。
發明內容及優點
本發明之目的將根據申請專利範圍第1項之特徵而實現。
根據本發明之用於兩輪及三輪車輛車把之止動件具有明顯之優點，即其完全集成在車輛框架之頭管中。該止動件位於連接到頭管之軸承殼內部，因此完全位於車輛框架內部，並包括用於將規定之60Nm扭矩從車把豎桿傳遞到車輛前叉之裝置。
此方式係通過將轉向止動件配置在頭管內之下部轉向頭軸承上而實現。為此，下部轉向頭軸承由一旋轉固定在車輛前叉上之底座、一滾動軸承及一與車輛框架之頭管旋轉固定連接之軸承殼組成，而其中可插入底座及滾動軸承。在底座中配置一圓弧形凹槽，而其開口朝向底座外周面。此開口之最小打開角度取決於法規對兩輪車輛之車把轉向角度之規定。對於常規自行車及長途旅行自行車，左右角度各為60度，即總計為120度。對於競賽自行車及青年自行車，角度為±30°，即總計為60°。
該軸承殼具有在其高度之上延伸之凹槽，該凹槽用於容納止動元件。止動元件在其高度上具有兩個不同之徑向厚度，其中，下部滾動軸承區域之厚度不可大於下部軸承殼之開放式凹槽之徑向深度。而選擇底座區域之厚度時，須確保使止動元件可突入底部之圓弧形凹槽中。
通常，亦可將止動件之功能元件相互替換，即將止動元件導入下部轉向頭軸承之底座。然而，在此情況下，則需在軸承殼中配置圓弧形凹槽。底座本身亦可為車輛前叉之固定組成部件。在此情況下，將在其中配置圓弧形凹槽或在其中固定止動元件，或必須另外將單一部件導入下部轉向頭軸承中，該單一部件可執行止動件中各功能元件之功能。
同樣，該軸承殼亦可為車輛框架之頭管之固定組成部件。在此情況下，對於止動件中功能元件配置而言，上述內容應適用於固定在車輛前叉上之底座。
根據本發明之實施例，止動元件在軸向相鄰之下部滾動軸承區域中，面向轉向頭軸承旋轉軸線之表面係凹形，使得其對應於軸承殼之內圓周表面，從而使軸承殼之內圓周表面連續。任何情況下，均無法超出軸承殼之內圓周表面，以避免滾動軸承承受過大之徑向壓力。此處之優點係在軸承殼凹槽中之止動元件可輕易沿圓周方向進行運動。
根據本發明之一有利實施例，在底座中配置至少一用於容納 一插銷之縱向凹槽，用於將底座與車輛前叉之軸管旋轉固定連接。插銷之部分外殼略微超出底座之內壁，伸入底座所包圍之內部空間，因此，該前叉插入之底座與該前叉旋轉固定連接。由此可實現一前叉與底座之間之安全力鎖合及形狀鎖合之連接。其較佳為，將三縱向凹槽以彼此相同之角度距離配置在底座之內圓周上。
本發明之另一有利實施例中，軸承殼中在圓周方向上之凹槽比止動元件稍寬。止動元件上部區域之兩側具有一凹槽，其在安裝狀態下分別容納一彈性部件，該彈性部件至少在圓周方向上填充由止動元件及軸承殼之間形成之空隙。當車把完全偏轉時，兩彈性部件可緩沖底座對止動元件之衝擊，因而無法產生金屬撞擊聲並增加車把止動件之使用壽命。
根據本發明之另一有利實施例，該止動元件之上端面設有一徑向向內之擋止片，該擋止片在安裝狀態下放置在下部滾動軸承之外環部之上邊緣。因此可避免止動元件從下部轉向頭軸承脫落。
根據本發明申請專利範圍第6項之特徵，其用於兩輪及三輪車輛車把之止動件之製造方法之優點在於，所述止動元件可被製造為單一部件且與滾動軸承經由一步驟相連接。根據本發明之止動件之製造方法如下：
在下部轉向頭軸承之底部設置一圓弧形凹槽，該凹槽開口朝向外周面。在軸承殼中，在軸承殼高度之上引入延伸凹槽。所製造之單一止動元件沿徑向進入軸承殼凹槽上方之位置，並與滾動軸承一起壓入軸承殼，其內表面面向轉向頭軸承之旋轉軸線並與軸承殼之內殼齊平或略微向後。
本發明之其他優點及有利之實施例，如下述說明書、申請專利範圍及附圖描述。
1‧‧‧頭管
2‧‧‧上部滾動軸承
3‧‧‧夾環
4‧‧‧底座
5‧‧‧下部滾動軸承
6‧‧‧下部軸承殼
7‧‧‧外環部
8‧‧‧內環部
9‧‧‧夾持爪
10‧‧‧間隔件
11‧‧‧夾蓋
12‧‧‧調節螺絲
13‧‧‧縱向凹槽
14‧‧‧插銷
15‧‧‧凹槽
16‧‧‧端緣部
17‧‧‧開放式凹槽
18‧‧‧止動元件
19‧‧‧突出部
20‧‧‧擋止片
21‧‧‧容隙
22‧‧‧彈性元件
附圖所示為根據本發明之優選實施例，並將在下列敘述中詳細說明：
第1圖 一具有根據本發明止動件之轉向頭軸承之立體分解圖；
第2圖 第1圖之轉向頭軸承之分解截面圖；
第3圖 第1圖之處於安裝狀態之轉向頭軸承截面圖；
第4圖 根據本發明止動件組件之底座之視圖；
第5圖 根據本發明止動件組件之軸承殼與止動元件之視圖；
第6圖 根據本發明止動件組件在無軸承殼情況下之等角視圖，及
第7圖 一由下側顯示根據本發明止動件之完整組件之視圖。
第1圖及第2圖所示為一具有根據本發明止動件之轉向頭軸承分解圖，而第3圖所示為安裝狀態下之示圖。該轉向頭軸承安裝在此處未顯示之一車輛框架之頭管1中，並且根據已知之方式係由一配置在頭管1之車輛車把豎桿下部之上部轉向頭軸承，以及一在此處亦未顯示之具有車輛轉向器之前叉上部之下部轉向頭軸承所組成。上部轉向頭軸承具有一上部滾動軸承2，其通過一夾環3安裝在頭管1中(第3圖)。下部轉向頭軸承係由在此處未顯示之傾斜在轉向器上之一底座4、一在底座4上之下部滾動軸承5及一下部軸承殼6所組成，而滾動軸承5與其外環部7被壓入該下部軸承殼中。下部軸承殼6被壓入頭管1之下部開口中(第3圖)。該轉向器穿過滾動軸承5之內環部8及上部滾動軸承2之內環部，並在內部伸入上部夾環3。在轉向器之上部開口中，夾有一夾持爪9，其將駕駛者施加到車輛車把上之轉向扭矩通過在此未顯示之車把豎桿傳遞到前叉上。根據法律規定，最小扭矩為60Nm。
第1圖至第3圖中所示為完整之連接車把豎桿與前叉及頭管1之部件：頭管1被一間隔件10覆蓋。該車把豎桿通過一夾蓋11及一調節螺絲12固定在轉向器上，並與頭管1以無縫可旋轉之方式連接。
根據本發明之止動件對於車輛車把之應用基本係在轉向頭 軸承之下部。由第1圖及第4圖所示可知在該示例中，在底座4之內殼上具有共六個軸向延伸之縱向凹槽13，而由安裝位置觀察，成對配置在底座4下方作為盲孔。該盲孔壁對前叉之旋轉軸線敞開，使其在該盲孔中插入插銷14，並略微突出於底座4之內壁，在該示例中為約0.15mm(第1圖、第4圖、第6圖及第7圖所示)。當底座4撞擊轉向器時，插銷14會在外殼上形成一溝槽，除用於摩擦接合外，該溝槽亦可確保底座4與前叉間之旋轉鎖定以形狀鎖合。所述之旋轉鎖定之實施例在將轉向運動傳遞至前叉之過程中可達到120Nm之扭矩。
特別可由第4圖顯示，底座4之外圓周在三分之一處設有一向外圓周開口之凹槽15。凹槽15之側邊包圍角度為120度。在此第7圖所示為此厚度減弱區域中並無配置縱向凹槽13及插銷14。
第5圖所示為與安裝位置相反之下部軸承殼6。下部軸承殼6之高度至少對應於底座4及下部滾動軸承5高度之總和。其上端緣部16在安裝狀態下，放置在頭管1之下端面上(如第3圖所示)。一開放式凹槽17在下部軸承殼6之內殼中，平行於一轉向頭軸承之旋轉軸線並且朝向下部滾動軸承5延伸，用於容納一止動元件18。由第6圖中亦可看出，止動元件18由一長方體組成，其有效高度對應於下部軸承殼6之高度，且其寬度對應於開放式凹槽17之寬度。其厚度在安裝狀態下，即在底座4及下部滾動軸承5相互接觸之平面上產生起伏變化，其中其厚度在徑向上與下部滾動軸承5相鄰區域係如此之大，以至於其內殼無法超出下部軸承殼6內殼之外。其優點在於，如第5圖所示，止動元件18之內殼形成為凹形，使其主要在下部軸承殼6之內殼中延伸，而同時，如第6圖所示，抵靠在下部滾動軸承5之外殼上。止動元件18在其與底座4相對之區域中具有徑向向內突出之突出部19，該突出部在安裝狀態下伸入底座4之凹槽15中。為將根據本發明之止動件組裝在下部轉向頭軸承中，即代表將止動元件18與下部滾動軸承5 共同接合在下部軸承殼6中時，止動元件18須一直位於凹槽15之角度範圍內。為防止止動元件18從開放式凹槽17中掉落，其上端面設有一擋止片20，該擋止片在組裝狀態下放置在下部軸承殼6之上端緣上。
第4圖及第5圖中所示為根據本發明之止動件之有利實施例。為減緩止動元件18在凹槽15側面上之撞擊，止動元件18在其上端面之外邊緣區域中呈凹入狀。在安裝狀態下，兩生成之容隙21受到來自下部軸承殼6之開放式凹槽17之側面限制，且分別填充有一彈性元件22。若車輛車把在轉動時，底座4之凹槽15之一側面撞擊到止動元件18，該止動元件在同時壓縮彈性元件22之狀況下避免強行止動。因此可減輕止動件之衝擊，並減少兩金屬部件原本因相互碰撞產生之可聽見之音量，此外，可降低金屬部件接觸而導致之磨損。
1‧‧‧頭管
2‧‧‧上部滾動軸承
3‧‧‧夾環
4‧‧‧底座
5‧‧‧下部滾動軸承
6‧‧‧下部軸承殼
7‧‧‧外環部
8‧‧‧內環部
9‧‧‧夾持爪
10‧‧‧間隔件
11‧‧‧夾蓋
12‧‧‧調節螺絲
13‧‧‧縱向凹槽
14‧‧‧插銷
15‧‧‧凹槽
16‧‧‧端緣部
18‧‧‧止動元件
22‧‧‧彈性元件

Claims (6)

  1. 一種用於兩輪及三輪車輛車把之止動件，該車輛具有一裝有一頭管(1)及一前叉之框架，其軸管旋轉固定容納該車輛車把之一車輛豎桿，其中，在該頭管(1)中配置一上部轉向頭軸承及一下部轉向頭軸承，其分別具有一滾動軸承(2、5)，而該止動件集成在頭管(1)中，其中該止動件係由一安裝在轉向頭軸承內之第一部件所形成，該第一部件具有一與轉向頭軸承之旋轉軸線同軸配置之圓弧形凹槽及一伸入該凹槽之止動元件(18)，該止動元件配置在同一轉向頭軸承之一第二部件上，該第二部件相較於該第一部件可進行相對移動，且當車把豎桿沿筆直方向放置時，該止動元件位於該第一部件之圓弧形凹槽之中央，其特徵為，該止動件配置在頭管(1)內之該下部轉向頭軸承上，該下部轉向頭軸承由一與車輛前叉旋轉固定連接之底座(4)、該下部滾動軸承(5)及一與車輛框架之頭管(1)旋轉固定連接之下部軸承殼(6)組成，其中，- 該下部軸承殼(6)可同軸容納該底座(4)及配置在其上方安裝位置之該下部滾動軸承(5)，- 該圓弧形凹槽配置在該下部轉向頭軸承之該底座(4)中，並形成一朝向該下部軸承殼(6)之內殼敞開之圓弧形凹槽(15)， - 該下部軸承殼(6)具有一開放式凹槽(17)，該凹槽在其高度上延伸至下部滾動軸承(5)用於容納該止動元件(18)及- 該止動元件(18)在其高度上具有至少兩個不同之徑向厚度，其中，該下部滾動軸承(5)區域之厚度不大於該下部軸承殼(6)中該開放式凹槽(17)之徑向深度，且確保該底座(4)區域之厚度可使該止動元件(18)突出到該底座(4)之圓弧形凹槽中。
  2. 根據申請專利範圍第1項之止動件，其特徵為，該止動元件(18)在軸向相鄰之下部滾動軸承(5)區域中，面向轉向頭軸承之旋轉軸線之表面係凹形，使其與該下部軸承殼(6)之內圓周表面相對應，因此亦與該下部滾動軸承(5)之外圓周表面相對應。
  3. 根據申請專利範圍第1項或第2項之止動件，其特徵為，至少配置一用於容納一插銷(14)之縱向凹槽(13)，用於將該底座(4)旋轉固定連接到該底座(4)中前叉之軸管，其中，該插銷(14)之部分外殼略微突出於該底座(4)之內壁，伸入由該底座(4)包圍之內部空間中。
  4. 根據申請專利範圍第1項、第2項或第3項之止動件，其特徵為，在該下部軸承殼(6)中沿圓周方向之該開放式凹槽(17)比該止動元件(18)稍寬，而該止動元件(18)上部區域之兩側各具有一容隙(21)，其在安裝狀態下分別容納一彈性元件(22)，該彈性元件至少在圓周方向上填充由止動元件(18)及下部軸承殼(6)之間之開放式凹槽(17)形成之空間。
  5. 根據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之止動件，其特徵為，該止動元件(18)之上端面設有一徑向向內之擋止片(20)，其在安裝狀態下放置在該下部滾動軸承(5)之外環部(8)之上邊緣。
  6. 一種用於製造兩輪及三輪車輛車把之止動件之方法，該車輛具有一裝有頭管(1)及一前叉之框架，其軸管旋轉固定容納該車輛車把之一車把豎桿，其中，在該頭管(1)中配置一上部轉向頭軸承及一下部轉向頭軸承，其分別具有一滾動軸承(2、5)，而該止動件集成在該頭管(1)中，其中該止動件係由一安裝在轉向頭軸承內之第一部件所形成，該第一部件具有一與轉向頭軸承之旋轉軸線同軸配置之圓弧形凹槽及一伸入該凹槽之止動元件(18)，該止動元件配置在同一轉向頭軸承之一第二部件上，該第二部件相較於該第一部件可進行相對移動，且當車把豎桿沿筆直方向放置時，該止動元件位於該第一部件之圓弧形凹槽之中央，其特徵為，- 該圓弧形之凹槽被設置到該下部轉向頭軸承之一底座(4)中，並形成朝向一下部軸承殼(6)之內殼敞開之一圓弧形凹槽(15)，- 在該下部軸承殼(6)中配置一在該下部軸承殼(6)高度上延伸之凹槽(17)，- 該止動元件(18)在其高度上具有至少兩個不同之徑向厚度，其中，該下部滾動軸承(5)區域之厚度不大於該下部軸承殼(6)之該開放式凹槽(17)之徑向深度，且確保該底座(4)區域之厚 度，可使該止動元件(18)突出到該底座(4)之圓弧形凹槽中，以及，- 該止動元件(18)徑向導入該下部軸承殼(6)之該開放式凹槽(17)上方位置，並與該下部滾動軸承(5)一起壓入該下部軸承殼(6)中。
TW108133651A 2018-09-21 2019-09-18 用於兩輪及三輪車輛車把之止動件及該止動件之製造方法 TWI731416B (zh)

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