TWI768908B - 自行車的車頭碗組 - Google Patents

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Abstract

一種自行車的車頭碗組，該自行車的頭管穿設一前叉的轉向管，該轉向管連接一叉部，該車頭碗組以其固定件固定不動地結合在頭管上，該固定件具有一導引部，該導引部包括第一、第二導引段，以及連接兩者之間且位於高點的交會段，於該轉向管固定一轉動件，於該轉動件設有沿該轉向管的軸向移動的可動件，設有一彈性件施力於可動件，使可動件的被導引部持續接觸該固定件的導引部，如此能避免結合於轉向管的龍頭過度轉向，還能在自行車的龍頭帶動轉向管旋轉後，以車頭碗的結構輔助龍頭回正。

Description

自行車的車頭碗組
本發明涉及一種自行車的裝置，尤其涉及一種輔助自行車龍頭復位的自行車的車頭碗組。
現有的自行車龍頭回正機構，一般是在自行車的前叉與車架之間設置有彈簧的構造，當自行車的龍頭轉動時會帶動前叉拉伸該彈簧，因此能以彈簧提供龍頭轉動後回正的回復力。
上述的龍頭回正機構雖然能夠提供龍頭轉向後回正的回復力，但由於彈簧的構造是暴露在外面，因此構造容易受碰撞而損壞，暴露在外的彈簧也容易藏污納垢，產生故障的問題。
由於現有自行車龍頭回正機構是暴露在外的構造，容易受碰撞損壞也容易故障。為此，本發明於自行車設計能在前叉的轉向管轉向後產生復位作用力的裝置，達到構造內藏不外露且能輔助自行車的龍頭轉向後回正的效果。
為了達成上述發明目的，本發明提供一種自行車的車頭碗組，該自行車包括一車架以及一前叉，該車架具有一頭管，該前叉具有一叉部以及與該叉部連接之一轉向管，該轉向管可轉動地穿過該頭管並定義有一轉動軸，該車頭碗組包括： 一固定件，設置於該頭管的頂端；一轉動件，固定於該轉向管且隨著該轉向管一同轉動；一可動件，結合於該轉動件且能夠以不相對該轉動件轉動的方式沿平行該轉動軸的方向移動；其中，定義一參考平面垂直於該轉動軸且通過該頭管頂端；該固定件與該可動件其中之一者具有一導引部，另一者具有一被導引部，該導引部位於該轉向管的外側且環繞該轉向管的至少一部份周壁，該導引部具有一第一導引段以及一第二導引段，該第一導引段與該第二導引段連接處構成一交會段；當該固定件具有該導引部時，該交會段至該參考平面的最短距離大於該第一導引段及該第二導引段上的任意位置至該參考平面的最短距離，或者當該可動件具有該導引部時，該交會段至該參考平面的最短距離小於該第一導引段及該第二導引段上的任意位置至該參考平面的最短距離；一彈性件，用以沿該轉動軸的軸向頂推該可動件，以使該導引部維持接觸該被導引部。
本發明的車頭碗組是結合在頭管上，這時自行車的轉向管會與龍頭的豎管結合，由於回正的機構與彈簧都設置在車頭碗組，因此不會暴露在外界容易遭受碰撞或受污垢阻塞而損壞或故障。
該固定件結合於該頭管上不動，該可動件會隨著龍頭、轉向管與轉動件一同轉動。當該可動件隨著龍頭與轉向管轉動後，由於該交會段相對於該叉部連接該轉向管的部位是該導引部的最高點或最低點，當被導引部沿著該導引部的第一導引段或第二導引段移動時，會逐漸朝向離開該導引部的方向移動，使該可動件在該轉動件上沿著軸向逐漸壓縮該彈性件，使該彈性件產生逐漸增加的回復力，抵抗可動件、轉 向管與龍頭的轉向動作，可避免龍頭過度轉向，或用於在龍頭與轉向管回正時的輔助回正力量，這時自行車騎乘者的龍頭若有載物的負荷，會感覺到龍頭回正的操作比較輕鬆。
〔本發明〕
100:自行車的車頭碗組
10:自行車
12:車架
121:頭管
14:前叉
141:叉部
142:轉向管
20:車頭碗組
30:固定件
32:上蓋
321:導引部
322:第一導引段
323:第二導引段
324:交會段
325:勾扣
34:底座
341:車頭管嵌合部
342:軸承座
343:軸承
344:扣槽
40:轉動件
42:滑軌件
421:第二定位部
422:第二滑軌
423:凸緣
44:上束環
441:第一定位部
442:固定件穿置座
443:固定件穿孔
50:可動件
52:被導引部
54:第一滑軌
60:彈性件
H:最短距離
h:最短距離
P:參考平面
R:轉動軸
圖1是本發明較佳實施例安裝於自行車的立體圖。
圖2A是本發明較佳實施例的分解圖。
圖2B是本發明較佳實施例固定件的分解圖。
圖2C是本發明較佳實施例轉動件的分解圖。
圖2D是本發明較佳實施例上蓋與可動件及滑軌件的分解圖。
圖3是本發明較佳實施例的前視圖。
圖4是本發明較佳實施例的剖面圖。
圖5A至圖5B是本發明較佳實施例可動件相對滑軌件的連續動作圖。
圖6A至圖6C是本發明較佳實施例的轉向回正的連續示意圖。
為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1至圖4所示，為本發明一較佳實施例的自行車的車頭碗組100，是將車頭碗組20安裝於一自行車10上。
請參看圖1所示，自行車10包括一車架12以及一前叉14，車架12具有一頭管121，前叉14具有一叉部141以及一與叉部141連接的轉向管142，叉部141位於頭管121的下方，轉向管142穿設於頭管121， 轉向管142穿出頭管121的頂端，會再穿過車頭碗組20後用於結合自行車10的龍頭。
車頭碗組20結合於頭管121的頂端，上述的轉向管142以可沿一轉動軸R轉動的方式穿設於車頭碗組20。請參看圖1以及圖2A至圖2D所示，車頭碗組20包括一固定件30、一轉動件40、一可動件50以及一彈性件60。
固定件30以不相對該頭管轉動之方式設置於頭管121的頂部，固定件30具有一導引部321，導引部321位於轉向管142的外側且環繞轉向管142的至少一部分周壁，導引部321於對應轉向管142的順、逆時針旋轉的方向具有一第一導引段322以及一第二導引段323，在第一導引段322以及第二導引段323的連接處構成一交會段324。
請配合參看圖3所示，定義一參考平面P垂直於轉動軸R且通過頭管121頂端，導引部321中間的交會段324位置最高而左、右兩側的高度位置逐漸降低。使得交會段324與參考平面P的最短距離H，大於第一導引段322或第二導引段323上的任意位置至參考平面P的最短距離h。
轉動件40固定於轉向管142而可隨轉向管142朝向順、逆時針的方向一同轉動。
可動件50設於轉動件40，可動件50被限制不能相對於可動件50旋轉，但可相對轉動件40沿平行轉動軸R的方向進行軸向移動。可動件50具有一被導引部52，在本較佳實施例中，被導引部52是配合導引部321的外型，但在其他較佳實施例中，被導引部52也可以是任何能沿著導引部321表面滑動的形狀。
彈性件60沿著轉動軸R的軸向施力於可動件50，藉由彈性件60頂推可動件50的方式，維持可動件50的被導引部52持續接觸固定件30的導引部321。
請配合參看圖3以及圖6A至圖6C所示，本發明的車頭碗組20藉由上述的裝置，在自行車10的龍頭轉動轉向管142的過程中，也就是轉動件40隨著轉向管142朝向順、逆時針方向旋轉的過程中，使可動件50會以被導引部52沿著導引部321的第一導引段322或第二導引段323軸向移動與轉動，如本較佳實施例中可動件50是沿著第二導引段323朝向逆時針方向轉動，並且同時相對轉動件40往下移動，逐漸增加可動件50壓縮彈性件60的程度，使彈性件60產生逐漸增加的回復力施加於可動件50，過程中此回復力也能用於抵抗轉向管142與龍頭的旋轉動作。
在轉動龍頭與轉向管142旋轉的外力改變方向要回正時，藉由彈性件60的回復力頂推可動件50，使可動件50產生沿著導引部321的表面旋轉回復原位的傾向，產生輔助的力量帶動與可動件50結合的轉動件40轉回原位，輔助轉向管142以及龍頭轉回原位。上述本發明的設計特別有利於載貨用的自行車於龍頭載貨時，或龍頭有其他負載時，避免龍頭過度轉向或者輔助龍頭轉向後回正，使自行車騎乘者能更流暢地操控自行車的龍頭。
以下說明上述較佳實施例的詳細構造。請參看圖2A至圖2D以及圖4所示，固定件30包括一上蓋32以及一底座34，上蓋32的底部與底座34可拆卸地結合，底座34用於結合固定在頭管121的頂端。上蓋32是頂部較窄而底部較寬的圓管體，轉向管142穿設於上蓋32的中心位置，上蓋32的底部環套於底座34的頂部周圍，上蓋32底部的內周面具有數個環繞 且等間隔排列的勾扣325；導引部321形成於上蓋32整環內周面的半周，第一導引段322以及第二導引段323是面朝下且以交會段324為中心的左、右對稱形狀，第一導引段322以及第二導引段323所佔旋轉的幅度各為90度角，交會段324是第一導引段322以及第二導引段323表面最高處的交會點。
在本較佳實施例中，第一導引段322與第二導引段323的表面是斜面，第一導引段322與轉動軸R延伸方向(Y軸)的夾角，以及第二導引段323與轉動軸R延伸方向(Y軸)的夾角分別是45度角至75度角的範圍，其中較佳的夾角分別是65.7度角；當在其他較佳實施例中，將第一導引段322與第二導引段323的表面設為凹弧面的形狀時，較佳的，第一導引段322最高點的切線與轉動軸R延伸方向的夾角，以及第二導引段323最高點的切線與轉動軸R延伸方向的夾角分別是45度角至75度角的範圍。
此外，在上蓋32內周面設有導引部321處的另一半周也可以形成有另一導引部321，兩導引部321的形狀相同，都是在對應轉向管142的順、逆時針旋轉的方向具有一第一導引段322以及一第二導引段323，並在第一導引段322以及第二導引段323之間連接一交會段324。兩第一導引段322位於上蓋32內周面的相反兩側，兩第二導引段323亦位於上蓋32內周面的相反兩側，透過相反位置的兩第一導引段322或兩第二導引段323可分別導引可動件50朝向順時針方向轉動或朝向逆時針方向轉動，由於是以對稱的構造與可動件50接觸，因此可使被導引的可動件50的動作較流暢滑順；但若僅以一導引部321配合導引可動件50的一被導引部52，也能達到同樣的技術效果。
底座34是圓環體，底座34外周面的底部具有一車頭管嵌合部341，車頭管嵌合部341是圓環形的階級形狀並且嵌設固定於頭管121的頂端，底座34內部的底側具有一軸承座342，於軸承座342嵌設一軸承343，底座34外周面的頂部具有數個環繞排列的扣槽344，數個扣槽344與上蓋32的數個勾扣325的數量相等，各扣槽344是凹口向下的槽體，上蓋32的底部環套在數個扣槽344的周圍，上蓋32的數個勾扣325分別朝上勾扣在各數個扣槽344定位。
轉動件40包括一滑軌件42以及一結合固定於滑軌件42頂端的上束環44，滑軌件42是圓筒體並且可轉動地穿置在上蓋32內，滑軌件42環套於轉向管142的周圍，滑軌件42的頂緣具有一凹凸的第二定位部421，第二定位部421向上伸出上蓋32的頂端，滑軌件42的外周面具有一沿轉向管142軸向延伸的第二滑軌422，滑軌件42的底緣具有一環向外凸伸的凸緣423，滑軌件42以凸緣423抵靠在底座34內的軸承343而可相對上蓋32轉動。
上束環44是C形環體，上束環44束套於轉向管142的周圍固定，並且與上蓋32的頂面上下間隔，上束環44的底部具有一凹凸的第一定位部441，第一定位部441與滑軌件42頂端的第二定位部421凹凸嵌合固定，上束環44的兩自由端具有兩固定件穿置座442，兩固定件穿置座442各具有一固定件穿孔443，兩固定件穿孔443受固定件穿過而將上束環44束緊固定在轉向管142的周圍固定，藉此亦將滑軌件42固定於轉向管142的周圍，使轉向管142旋轉時滑軌件42能與轉向管142一同轉動。
可動件50是圓環體並且環套於滑軌件42的周圍，可動件50設於上蓋32內並且位於兩導引部321的正下方，被導引部52形成於可 動件50的頂部，並且位於可動件50周圍兩半的其中一半，被導引部52的形狀是配合其中一導引部321的外型，配合另一導引部321的位置，於可動件50周圍另一半的頂部形成另一被導引部52，此另一被導引部52的形狀配合另一導引部321的外型，前述兩被導引部52的形狀相同並且環繞地位於可動件50的相反兩側，可動件50的內周面具有一第一滑軌54，第一滑軌54與滑軌件42的第二滑軌422滑動地配合。請參看圖5A與圖5B所示，使可動件50不能相對轉動件40的滑軌件42轉動，僅能沿轉向管142軸向延伸的方向移動。
彈性件60環套於滑軌件42的周圍，並且兩端受壓縮地抵靠於滑軌件42底端的凸緣423以及可動件50的底部之間，使彈性件60施力於可動件50，維持可動件50的兩被導引部52皆持續接觸固定件30的兩導引部321。
彈性件60頂推可動件50，使可動件50持續地往上蓋32的兩導引部321的方向頂靠，除了使兩被導引部52維持接觸兩導引部321的狀態以外，也使上蓋32持續地承受向上的力量，使上蓋32底部的數個勾扣325能保持扣在底座34的數個扣槽344內的狀態；當需要由底座34拆卸上蓋32時，先拆卸阻擋上蓋32的上束環44，接著施力壓下上蓋32，使數個勾扣325脫離數個扣槽344後，將上蓋32旋轉為數個勾扣325與數個扣槽344錯位的狀態，即可將上蓋32由底座34處分離。
本發明的車頭碗組20除上述較佳實施例，是在上蓋32形成所述的導引部321，再於可動件50形成所述的被導引部52以外，在另一較佳實施例中，亦可將被導引部52以上下顛倒的型態改形成於可動件50的頂部，這時原本形成於可動件50的被導引部52亦上下顛倒地改形成在上蓋32原本形成導引部321的位置，並且這時改設於可動件50的導引部 321，其交會段324與參考平面P的最短距離，會小於第一導引段322或第二導引段323上的任意位置至參考平面P的最短距離，除此以外，另一較佳實施例的其餘構造、導引部321與被導引部52的數量變化，以及車頭碗組20因轉向管142朝向正、逆時針旋轉方向後產生復位動作與功效，皆與上述較佳實施例中的記載相同，同樣能達到避免龍頭過度轉向以及能輔助龍頭回正的功效。
以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
100:自行車的車頭碗組
10:自行車
12:車架
121:頭管
14:前叉
141:叉部
142:轉向管
20:車頭碗組
30:固定件
32:上蓋
34:底座
44:上束環
R:轉動軸

Claims (8)

  1. 一種自行車的車頭碗組，該自行車包括一車架以及一前叉，該車架具有一頭管，該前叉具有一叉部以及與該叉部連接之一轉向管，該轉向管可轉動地穿過該頭管並定義有一轉動軸，該車頭碗組包括：一固定件，以不相對該頭管轉動之方式設置於該頭管的頂部；一轉動件，固定於該轉向管且隨著該轉向管一同轉動；一可動件，結合於該轉動件且能夠以不相對該轉動件轉動的方式沿平行該轉動軸的方向移動；其中，定義一參考平面垂直於該轉動軸且通過該頭管頂端；該固定件與該可動件其中之一者具有一導引部，另一者具有一被導引部，該導引部位於該轉向管的外側且環繞該轉向管的至少一部份周壁，該導引部具有一第一導引段以及一第二導引段，該第一導引段與該第二導引段連接處構成一交會段；當該固定件具有該導引部時，該交會段至該參考平面的最短距離大於該第一導引段及該第二導引段上的任意位置至該參考平面的最短距離，或者當該可動件具有該導引部時，該交會段至該參考平面的最短距離小於該第一導引段及該第二導引段上的任意位置至該參考平面的最短距離；一彈性件，用以沿該轉動軸的軸向頂推該可動件，以使該導引部維持接觸該被導引部。
  2. 如請求項1所述之自行車的車頭碗組，其中該固定件包括一上蓋以及一底座，該底座設置於該頭管的頂端，該上蓋的底部可拆卸地結合於該底座，該轉向管穿設於該上蓋，該轉動件可轉動地穿置於該固定件內，該可動件可移動地設置於該轉動件；該導引部形成於該上蓋，該被導引部形成於該可動件。
  3. 如請求項2所述之自行車的車頭碗組，其中該導引部形成於該上蓋的內周面，並且延伸的幅度佔整環內周面的半周，於該上蓋整環內周面的另一半周形成另一導引部，兩導引部的形狀相同；該可動件具有另一被導引部，兩被導引部的形狀相同並且環繞地形成於該可動件的相反兩側，該彈性件亦使另一導引部持續接觸另一被導引部。
  4. 如請求項3所述之自行車的車頭碗組，其中於該底座內的底部嵌設一軸承；該轉動件包括一滑軌件以及一上束環，該滑軌件環套於該轉向管的周圍並且頂端伸出該上蓋的頂端，該滑軌件的外周面具有一沿該轉向管軸向延伸的第二滑軌，該滑軌件的底緣設置有一凸緣，該凸緣抵靠在該軸承；該上束環與該上蓋的頂面上下間隔並且束套於該轉向管的周圍固定，該上束環的底部與該滑軌件的頂端結合；該可動件可軸向滑動地套設於該第二滑軌，該彈性件環套於該滑軌件的周圍，並且兩端受壓縮地抵靠於該凸緣以及該可動件。
  5. 如請求項4所述之自行車的車頭碗組，其中該上蓋的底部的內周面具有數個環繞且等間隔排列的勾扣，該底座的外周面的頂部具有數個環繞且等間隔排列的扣槽，各該扣槽是凹口向下的槽體各該勾扣分別朝上勾扣在各數個扣槽定位。
  6. 如請求項1所述之自行車的車頭碗組，其中該第一導引段與該第二導引段的表面是斜面，該第一導引段的表面與該轉動軸延伸方向的夾角相等於該第二導引段的表面與該轉動軸延伸方向的夾角，且各該角度介於45度角到75度角之間。
  7. 如請求項6所述之自行車的車頭碗組，其中該第一導引段的表面與該轉動軸延伸方向的夾角，以及該第二導引段的表面與該轉動軸延伸方向的夾角分別是65.7度角。
  8. 如請求項1所述之自行車的車頭碗組，其中該第一導引段與該第二導引段的表面是凹弧面，該第一導引段表面最高點的切線與該轉動軸延伸方向的夾角，以及該第二導引段表面最高點的切線與該轉動軸延伸方向的夾角分別是45度角至75度角的範圍。
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Citations (3)

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