TWI787810B - 兩輪及三輪車之轉向裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種用於兩輪及三輪車之轉向裝置，其確保兩輪或三輪車之手把與手把立管間以及/或者手把立管與前叉間的抗扭連接，以及一種具有止擋的用於兩輪及三輪車之轉向裝置。該轉向裝置具有包含轉向管（1）的車架、包含軸管（3）的前叉（2）及包含手把（7）的手把立管（4）。此外亦可設有用於該手把（7）的止擋，該止擋由與該兩輪或三輪車之前叉（2）抗扭連接之帶凹槽（14）的底部（12）及固定佈置在該軸承套（11）中之徑向伸入該凹槽（14）的止擋元件（15）構成。 根據本發明，該抗扭連接的一個組成部分在該抗扭連接的軸向長度上具有平滑的圓柱形表面，而與前述組成部分共軸佈置的另一組成部分之在安裝狀態下與該平滑的圓柱形表面存在壓緊配合之作用性連接的表面係構建為n多邊形。

Description

兩輪及三輪車之轉向裝置

本發明基於一種如請求項1之前言所述類型的用於兩輪及三輪車之轉向裝置，其確保兩輪或三輪車之手把與手把立管間以及/或者手把立管與前叉間的抗扭連接，以及一種如請求項7之前言所述類型的具有止擋的用於兩輪及三輪車之轉向裝置。

用於兩輪及三輪車之轉向裝置係為吾人所知。抗扭連接係透過立管與轉向裝置之手把間的接合區域以及兩輪或三輪車之立管與前叉的軸管間的接合區域來構建。在立管與軸管間以及立管與手把間的習知接合區域中，立管與軸管以及立管與手把的接觸線形成一個帶任意數目之角的摺線。該抗扭連接係透過接合區域之參與者間的形狀配合之連接來實施（DE 200 03 227 U1）。

此種形狀配合之連接的缺點在於，接合區域之參與者的不同於圓形橫截面形狀的多邊形橫截面必須以非常緊密的配合來建立，方能防止在手把與立管間以及立管與軸管間出現間隙。此點會提高抗扭連接之參與者的接合區域的製造難度。

此外，用於兩輪及三輪車之手把的止擋亦為吾人所知。此等止擋用於在前輪以及與前輪抗扭連接之手把意外地轉動過大的情況下，防止車架以及佈置在手把上的操作元件（如換擋桿、刹車桿及離合器桿）受損。此類止擋唯有在並非安全相關的區域內方會起作用，故不會影響車輛的功能相關轉向。

為此而揭露過一種用於兩輪車之手把的止擋，其佈置在轉向管（Steuerrohr）內之下轉向頭軸承中。為此，下轉向頭軸承由與車輛前叉抗扭連接之底部、滾動軸承及與車架轉向管抗扭連接之軸承套構成，底部及滾動軸承可插入該軸承套。在該底部中佈置有圓弧形凹口，其朝其外周曝露。其最小張角視針對兩輪車手把之轉動角的法規而定。軸承套具有在其高度上延伸的凹槽，該凹槽容置止擋元件。止擋元件在其高度上具有兩個不同的徑向厚度，其中下滾動軸承之區域內的厚度不大於下軸承套之曝露凹口的徑向深度。底部區域內的厚度係如此地選定，使得止擋元件卡入該底部的圓弧形凹口。為了將底部與前叉的軸管抗扭地連接在一起，在底部中佈置有三個以相等的角距分佈在底部的內周上之用於分別容置一個銷件的縱向凹口。此等銷件以其護套的部分略微突出於底部之內壁地伸入被底部包圍的內腔，使得加載在前叉的軸管上的底部與前叉抗扭連接。如此便能在前叉與底部之間實現可靠的壓緊且形狀配合之連接（DE 10 2018 123 310 A1）。

此種手把止擋的缺點在於在前叉的軸管與底部之間建立抗扭連接的方式，以便確保將轉矩自手把立管傳遞至車輛前叉所需的60 Nm法定轉矩。一個重要的抗扭連接係介於底部與前叉的軸管之間。當底部加載在前叉的軸管上時，此種連接所用三個銷釘會造成凹痕，即軸管上的塑性變形，此種情況對前叉製造商而言是不被允許的。用於將轉矩自手把立管傳遞至車輛前叉的另一重要抗扭連接係介於下軸承套與轉向管之間。此種連接按習知方式係透過打入下軸承套（即透過壓配合）來實現。

最後，亦有揭露過一種用於腳踏車之手把立管的固定裝置，其中透過以下方式來增大腳踏車之手把立管與前叉的軸管間之抗扭連接的連接力：往前叉之軸管之外護套的被手把立管的圓柱包圍的上區域施加齒部。此種齒部可在橫截面中呈鋸齒形或者矩形或梯形（US 5 553 511 A）。在此種抗扭連接中，亦會出現前述之手把立管的圓柱形內表面發生塑性變形的缺點。

有鑒於此，本發明之目的在於以較小的製造及/或安裝難度在手把與手把立管之間以及/或者在手把立管與前叉的軸管之間建立可靠的抗扭連接。本發明之另一目的在於，以較小的製造及/或安裝難度在上或下轉向頭軸承之與前叉的軸管及/或兩輪或三輪車之車架的轉向管連接的構件之間建立可靠的抗扭連接，該轉向頭軸承中整合有用於手把的止擋。

在手把與手把立管之間以及/或者在手把立管與軸管之間建立抗扭連接方面，本發明用以達成上述目的之解決方案為請求項1之區別特徵，在該等轉向頭軸承之與前叉的軸管及/或車架的轉向管抗扭連接的構件之間建立抗扭連接方面，本發明用以達成上述目的之解決方案為請求項7之區別特徵。

在手把與手把立管之間以及/或者在手把立管與軸管之間以及/或者在形成轉向裝置之止擋的構件與軸管及/或車架之轉向管之間的本發明之抗扭連接係遵循以下共同原理：抗扭連接的一個組成部分在該抗扭連接的軸向長度上具有平滑的圓柱形表面，而與前述組成部分共軸佈置的另一組成部分之在安裝狀態下與該平滑的圓柱形表面存在壓緊配合之作用性連接的表面係構建為n多邊形。本發明亦可應用於雙輪滑車及電動摩托車。

在本發明的一種有利技術方案中，在具有多邊形內表面的構件中，與該多邊形的邊相切的圓的直徑等於或小於共軸地穿過此構件之構件的外徑。以手把立管與軸管間的連接為例，此點表明，該圓的直徑不大於軸管的外徑。

相應地，在具有多邊形外表面的構件中，包圍該多邊形的角的圓的直徑等於或大於共軸地環繞此構件之構件的內徑。以與轉向管抗扭連接之軸承套的連接為例，此點表明，該圓的直徑不小於轉向管的內徑。

出於實踐中可理解的理由，通常在以下情況下可降低製造構件的難度：參與抗扭連接之較大的構件在已知情況下在抗扭連接之區域內配設有平滑的側面。亦即，例如車架之轉向管的內表面以及前叉之軸管的外表面始終保持其圓柱形結構，而例如轉向頭軸承之軸承套的外表面及/或止擋之底部的內表面具有多邊形表面。

兩輪及三輪車之轉向裝置上的本發明之抗扭連接僅以壓緊配合的方式起作用。該抗扭連接的該一組成部分的多邊形表面以輕微的壓配合抵靠在該抗扭連接的該另一組成部分之與此等多邊形表面相對佈置之圓柱形側面上。透過該等多個多邊形表面來最佳化徑向力流，從而傳遞遠大於前述60 Nm最小轉矩的轉矩。該等抗扭連接的另一優點在於，相應另一連接對象的材料在其屈服極限Rp 0.2並未因過盈而被超過的情況下不會塑性變形。在僅發生彈性變形的區域內，多邊形表面不會在圓柱形連接對象的側面上產生任何機械損傷（如溝槽或壓痕），故不會影響該構件的強度及功能。

透過以下方式來實現此點：該等多個多邊形表面在安裝狀態下不會在連接對象之間產生任何連續式接觸線，並且該等多邊形表面將引起壓配合的過盈柔和地引入接觸區域。多邊形表面的數目愈多，在相應圓柱形直徑方面的過盈必然愈小。

將手把與手把立管或者將手把立管與軸管連接在一起時，手把及軸管一般情況下在與相應構件之接合區域內具有平滑的圓柱面，而手把立管在其與軸管及/或手把的接合區域內構建為n多邊形。

為了以接合技術可行的方式保持該等構件的表面壓力，該等多邊形表面的數目較佳不小於10個。在製造難度以及在構件之間可靠地傳遞轉矩方面的最佳數目為25個表面。

根據本發明的另一有利技術方案，在該多邊形之表面之間設有若干並非平坦的，如彎曲的表面。該多邊形之表面亦可不均勻地分佈在構件之外周或內周上，如分佈在周邊的一部分上。

根據本發明的另一有利技術方案，在該多邊形之表面之間設有若干沿軸向延伸的凹口。該等凹口形成供該材料例如因彈性變形或小幅流動而發生伸展的間隙。

在配設有止擋的轉向裝置中，該轉向裝置的主要組成部分（即軸管及轉向管）通常具有平滑的圓柱面，而與相應主要組成部分存在作用性連接的構件（即底部的內護套及軸承套的外護套）在其與軸管及/或轉向管的接合區域內構建為n多邊形。

在具有止擋之轉向裝置的有利技術方案中，圓柱形構件與構建為n多邊形之構件間的直徑比與此前針對手把立管與前叉之軸管及/或手把的連接所描述的情形相同。

圖1示出具有車架之腳踏車的轉向裝置，其中僅示出轉向管1以及兩個以該轉向管為出發點的車架管，及具有軸管3的前叉2，該軸管穿過該轉向管1、藉由未予繪示之上及下轉向頭軸承支承在轉向管中並且在其自由上端上與手把立管4抗扭連接。手把立管4由豎向夾緊套管5與固定在該夾緊套管上之水平夾緊套管6構成，其中該二夾緊套管5、6的中心軸成直角。前叉2之軸管3的上端被豎向夾緊套管5抗扭容置，而轉向裝置之手把7穿過水平夾緊套管6並與該水平夾緊套管6抗扭連接。該二夾緊套管5、6按習知方式皆構建為縱向開槽之管件，其外護套半部具有隆起，其具有兩個與夾緊套管5、6之相應旋轉軸成直角之用於容置未予繪示之夾緊件的鑽孔。

圖2為手把立管4的放大圖，圖中透過軸管3以及手把7之簡要視圖亦可看出豎向夾緊套管5及水平夾緊套管6的內護套。豎向夾緊套管5之包括軸管3之上端的內護套由多個多邊形表面8構成，水平夾緊套管6之包括手把7的內護套由多個多邊形表面9構成，而軸管3及手把7在此區域內具有其初始的圓柱形或圓形橫截面。在實際實施方案中，可以採用20至30個多邊形表面來傳遞所需之60 Nm最小轉矩。

在兩輪或三輪車之轉向裝置上實施本發明的另一方案在於某些轉向裝置，其配設有用於手把的止擋，其中例如按DE 10 2018 123 310 A1所描述的那樣，該止擋佈置在上或下轉向頭軸承中。為此，圖3為下轉向頭軸承10的俯視圖，其中為了展示傳遞轉矩之構件的本發明之構建方案，僅示出前叉2之軸管3的單側剖面圖。圖4為具有圖3中之止擋的下轉向頭軸承10的局部放大圖。下轉向頭軸承10具有與車架的轉向管1抗扭連接之下軸承套11，及與軸管3抗扭連接之底部12。在底部12上放置有在此未予詳細示出之下滾動軸承，其以其外圈壓入下軸承套11。下軸承套11的高度相當於底部12與下滾動軸承之高度之和。在安裝狀態下，下軸承套以其上緣抵靠在轉向管1的下端面上。軸管3穿過底部12、下滾動軸承的內圈及上轉向頭軸承之同樣未予繪示之上滾動軸承的內圈，並且卡入手把立管4的豎向夾緊套管6，如前所述，透過其多邊形內表面被該豎向夾緊套管抗扭地容置住。

如圖4所示，底部12的內護套具有多個多邊形表面13，而軸管3按習知方式為外部平滑的管件。在實際實施方案中，可以採用20至30個多邊形表面來傳遞所需之60 Nm最小轉矩。底部12的外護套的三分之一配設有共軸延伸之朝外周曝露的凹槽14，因而凹槽14之邊沿所圍成的角度為120°。

平行於轉向頭軸承之旋轉軸並且朝下滾動軸承曝露之用於容置止擋元件15的凹口被置入下軸承套11的內護套。自圖4亦可看出，止擋元件15由立方體構成，其有效高度相當於下軸承套11的高度，其寬度相當於曝露之凹口的寬度。在安裝狀態下底部12與其上方之下滾動軸承相接觸的平面內，止擋元件的厚度發生急劇變化，其中該止擋元件在徑向抵靠在下滾動軸承之區域內的厚度具有某種大小，使其內護套並未突出於下軸承套11的內護套。有利地，止擋元件15的內護套呈凹面狀，使其大體上在下軸承套11之內護套的延長部中延伸且同時抵靠在下滾動軸承的外護套上。止擋元件15在其相對底部12的區域內具有徑向朝內凸起的凸出部，其在安裝狀態下卡入底部12的凹槽14。亦即，就將止擋安裝在下轉向頭軸承中而言，在將止擋元件15連同下滾動軸承一起接合至下軸承套11中時，止擋元件15必然總是定位在凹槽14的角度範圍內。因而在操縱手把7時，轉向角受到凹槽14之抵靠在止擋元件15上的邊沿的限制。因而顯而易見的是，下軸承套11能夠承受住源於手把7的轉矩，亦即，同樣必然抗扭地佈置在車架的轉向管1中。

自圖4亦可看出底部12之多邊形表面13的特殊結構。在此等多邊形表面13之間設有沿軸向延伸之凹口16，其形成用於吸收在將底部12接合在前叉2之軸管3上時可能在多邊形表面13上出現的變形的空隙。此類空隙亦可設置在所有多邊形表面8、9、17上。

圖5及6示出轉向管1與下軸承套11間之抗扭連接的實施方案。該實施方案同樣遵循該二共軸連接對象之在安裝狀態下相接觸之表面的構建方案的本發明之原理，其中在本實例中較佳地，下軸承套11的外護套由多個多邊形表面17構成，而轉向管1的內護套構建為平滑的圓柱面。在此需要指出，所有四個抗扭連接皆可採用相反的構建方案，亦即，連接對象之具有圓柱形結構的側面亦可呈多邊形。

在本發明範圍內，本文所示特徵既可單獨應用，又可任意組合應用。

1:轉向管 2:前叉 3:軸管 4:手把立管 5:豎向夾緊套管 6:水平夾緊套管 7:手把 8:水平夾緊套管的多邊形表面 9:豎向夾緊套管的多邊形表面 10:下轉向頭軸承 11:下軸承套 12:底部 13:底部的多邊形表面 14:凹槽 15:止擋元件 16:凹口 17:下軸承套的多邊形表面

本發明之其他優點及有利技術方案可從以下描述、申請專利範圍及附圖中獲得。下面結合附圖對本發明之主題的優選實施例進行詳細說明。其中： [圖1]為車輛之轉向裝置的等距分解圖， [圖2]為圖1中之轉向裝置的放大分解圖， [圖3]為圖1中之轉向裝置之下轉向頭軸承與止擋的下方俯視分解圖， [圖4]為圖3中之轉向裝置之下轉向頭軸承的放大分解圖， [圖5]為下轉向頭軸承之外軸承套與轉向管的抗扭連接， [圖6]為圖5中之轉向裝置之下轉向頭軸承的放大分解圖，

1:轉向管

3:軸管

4:手把立管

5:豎向夾緊套管

6:水平夾緊套管

7:手把

8:水平夾緊套管的多邊形表面

9:豎向夾緊套管的多邊形表面

Claims (12)

1. 一種用於兩輪及三輪車之轉向裝置，該等兩輪及三輪車具有包含轉向管(1)的車架、包含軸管(3)的前叉(2)及包含手把(7)的手把立管(4)，其中該軸管(3)穿過該轉向管(1)並且透過上及下轉向頭軸承(10)支承在該轉向管中並且在其自該車架之轉向管(1)伸出的自由上端上與該手把立管(4)抗扭連接，並且該手把立管(4)具有容置部，該手把(7)穿過該容置部並且抗扭地被固定住，其特徵在於，該手把立管(4)之與該軸管(3)連接之區域的內護套或者該軸管(2)之與該手把立管(4)連接之區域的外護套係構建為n多邊形，並且抗扭連接之相應另一組成部分的與多邊形側面存在作用性連接的側面為圓柱形側面，以及/或者該手把立管(4)之針對該手把(7)的容置部的內護套或者該手把(7)之與該手把立管(4)連接之區域的外護套係構建為n多邊形，並且抗扭連接之與多邊形側面存在作用性連接的相應另一組成部分的外護套為圓柱形側面。
2. 如請求項1之轉向裝置，其特徵在於，與內多邊形的邊相切的圓的直徑等於或小於抗扭連接之與多邊形內側面存在作用性連接的相應另一組成部分的外徑。
3. 如請求項1之轉向裝置，其特徵在於，包圍外多邊形的角的圓的直徑等於或大於抗扭連接之與多邊形外側面存在作用性連接的相應另一組成部分的內徑。
4. 如請求項1至3中任一項之轉向裝置，其特徵在於， 該等多邊形表面的數目不小於10個。
5. 如請求項1至3中任一項之轉向裝置，其特徵在於，在多邊形之表面之間設有若干並非平坦的表面。
6. 如請求項1至3中任一項之轉向裝置，其特徵在於，在多邊形之表面之間設有若干沿軸向延伸的凹口(16)。
7. 一種用於兩輪及三輪車之轉向裝置，該等兩輪及三輪車具有包含轉向管(1)的車架、包含軸管(3)的前叉(2)、包含手把(7)的手把立管(4)以及用於該手把(7)的止擋，其中該軸管(3)穿過該車架之轉向管(1)，透過分別具有一滾動軸承之上及下轉向頭軸承支承在該轉向管中並且在其自該車架之轉向管(1)伸出的自由上端上與該手把立管(4)抗扭連接，並且該止擋佈置在該二轉向頭軸承中的一個中，其中該止擋由底部(12)與止擋元件(15)構成，該底部與該兩輪或三輪車之前叉(2)抗扭連接，在該底部之外護套上設有朝該滾動軸承之軸承套(11)之內護套曝露的圓弧形凹槽(14)，該止擋元件(15)固定佈置在該軸承套(11)中之徑向伸入該凹槽(14)，該下軸承套(11)共軸地容置該底部(12)及該滾動軸承並且與該轉向管(1)抗扭連接，其特徵在於，為了實現該底部(12)與該前叉(2)之軸管(3)的抗扭連接，該底部(12)的內護套或者該軸管(3)之與該底部(12)連接之區域的外護套係構建為n多邊形，並且抗扭連接之相應另一組成部分的與多邊形側面存在作用性連接的側面為圓柱形側面，以及/或者為了實現該軸承套(11)與該車架之轉向管(1)的抗扭連接，該下軸承套(11)的外護套或者該轉向管之與該軸承套(11)連接之區域的內護套係構建為 n多邊形，並且抗扭連接之相應另一組成部分的與多邊形側面存在作用性連接的側面為圓柱形側面。
8. 如請求項7之轉向裝置，其特徵在於，與內多邊形的邊相切的圓的直徑等於或小於抗扭連接之與多邊形內側面存在作用性連接的相應另一組成部分的外徑。
9. 如請求項7之轉向裝置，其特徵在於，包圍外多邊形的角的圓的直徑等於或大於抗扭連接之與多邊形外側面存在作用性連接的相應另一組成部分的內徑。
10. 如請求項7至9中任一項之轉向裝置，其特徵在於，該等多邊形表面的數目不小於10個。
11. 如請求項7至9中任一項之轉向裝置，其特徵在於，在多邊形之表面之間設有若干並非平坦的表面。
12. 如請求項7至9中任一項之轉向裝置，其特徵在於，在多邊形之表面之間設有若干沿軸向延伸的凹口(16)。

Images