專利名稱：懸浮式減震自行車架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及懸浮式減震自行車架，屬于自行車技術(shù)領(lǐng)域，它適用于普通自行車、輕便自行車、越野自行車、競賽自行車、電動(dòng)自行車等。
傳統(tǒng)的自行車架都是剛性結(jié)構(gòu)件，前后輪直接安裝在車架上，腳蹬和鞍座(暫不考慮鞍座彈簧)也直接裝在車架上。這樣，前后輪的任何跳動(dòng)均會(huì)直接傳給騎車人，尤其是前輪的彈跳，會(huì)給騎車人帶來胸腔的前后交變震蕩，這在醫(yī)學(xué)保健上是最忌諱的。跳動(dòng)不僅會(huì)給人體帶來危害，還要白白消耗掉大量體力。為此，人們發(fā)明并制造出各種各樣的減震自行車。
有一類減震車是這樣的，它利用各種辦法來吸收后輪的彈跳，象專利號(hào)93204679.7及93246047.X均是如此?？墒沁@些車的鞍座仍然是剛性固定在車架上，因此，前輪引起的跳動(dòng)也仍然會(huì)通過鞍座帶動(dòng)人體一起作來回?cái)[動(dòng)。
還有一類減震車，它們是仿照摩托車制成的，后輪靠一個(gè)懸臂的平叉支撐，車架甲部有一只強(qiáng)力彈簧壓住平叉以吸收后輪的跳動(dòng)。前輪跳動(dòng)則靠另一套減震裝置——兩只減震筒解決。這就是所謂的完全減震車。它盡管機(jī)構(gòu)上繁雜一點(diǎn)，但理輪上講還是完全能達(dá)到減震目的的。可是在實(shí)際制造中有兩個(gè)問題難以解決一是由于結(jié)構(gòu)限制，壓簧的力臂必定小于后輪的力臂。后輪的支撐力約需50公斤，經(jīng)過杠桿的放大，作用到壓簧上的力已超過200公斤，造成車架受力情況惡化。雖然現(xiàn)在有鈦合金、碳素纖維等高強(qiáng)度宇航材料可以解決，但會(huì)帶來造價(jià)昂貴的后果。第二是壓簧承載要200公斤以上，同樣受結(jié)構(gòu)限制，它的剛度無法做小。由于自行車的質(zhì)量不很大(遠(yuǎn)小于摩托車)，當(dāng)騎行速度不太高時(shí)，彈跳的加速度(上下方向)也不會(huì)很大，所以慣性力較小，在低速騎時(shí)減震效果要相對(duì)差一些。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種能用普通材料廉價(jià)制造，在速度不很高時(shí)仍有良好減震效果，結(jié)構(gòu)簡單、可靠，乘騎舒適、輕便，并有可能成倍提高車速的新穎自行車架。
懸浮式減震自行車架由兩大部分組成(見


圖1)其一部分包含前管1和斜樑6。前管1內(nèi)可按通常辦法安置前叉11和車把2，也可以通過一般的減震裝置安置前叉11和車把2。前叉11上安裝前輪10。斜樑6的前端6-1固接在前管1上，后端6-2安裝后輪7。車架的這一部分將跟隨前輪10和后輪7的跳動(dòng)而作順逆時(shí)針的擺動(dòng)。車架的另一部分由立管4、特殊接頭3、中軸裝置9和平叉8組成。立管4通過特殊接頭3與斜樑6可移動(dòng)地連接。立管4的上端4-1安裝鞍座5，下端4-2與中軸裝置9鉸接。平叉8的前端8-1與中軸裝置9固接，后端8-2與斜樑6的后端6-2鉸接。騎行時(shí)，車架的這一部分依靠特殊接頭3的緩沖作用將帶著騎車人實(shí)現(xiàn)懸浮。
斜樑6可以是一根“工”字型的桿件，后端分叉，也可以由兩根并列的管子13R和13L以及它們的前后連接件12、14構(gòu)成(見圖2)。連接件12、14的兩端分別固接在管子13R和13L上，管子13R和13L的前端13R-1和13L-1與前管1固接，后端13R-2和13L-2安裝后輪7，一立管4通過一特殊接頭3與斜樑13R和13L可移動(dòng)地連接，立管4的上端4-1安置鞍座5，下端4-2與中軸裝置9鉸接，平叉8的前端8-1與中軸裝置9固接，其后端8-2與斜樑13R和13L的后端13R-2和13L-2鉸接。
特殊接頭3由滑板16、立管彈簧18、凸緣17和拉力彈簧15、19組成(見圖3)?；?6的中間部位開設(shè)圓孔16-1安插立管4。立管4上套以立管彈簧18，該立管彈簧18的下端18-2與滑板16接觸，上端18-1與立管4上的凸緣17接觸?；?6的前端16-2由拉力彈簧15掛住至斜樑13的前連接件12，滑板16的后端16-3由拉力彈簧19掛住至斜樑13的后連接件14。這樣，立管4不僅能在立管彈簧18的作用下作上下平動(dòng)的緩沖，而且能夠在拉力彈簧15、19的作用下，繞其下端4-2與中軸裝置9的鉸接點(diǎn)作擺動(dòng)緩沖。
自行車騎行時(shí)，兩個(gè)輪子同時(shí)同步向上(或向下)跳動(dòng)的機(jī)會(huì)是極少的。但只有在這極少的時(shí)候自行車架才作上下的平動(dòng)。鞍座彈簧僅適合于緩沖上下的平動(dòng)。自行車騎行時(shí)極大多數(shù)情況是一個(gè)輪子不動(dòng)(指上下)，另一個(gè)輪子向上(或向下)跳動(dòng)，或者是一個(gè)輪子向上，另一個(gè)輪子向下運(yùn)動(dòng)。無論是哪種情況，對(duì)車架來說都是繞一定點(diǎn)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)(該定點(diǎn)必定在前后輪軸的連線上)。這種轉(zhuǎn)動(dòng)連續(xù)來看，就是車架順逆時(shí)針的來回?cái)[動(dòng)。這就是自行車騎行時(shí)車架震動(dòng)的主要形式——是擺動(dòng)而不是平動(dòng)。這種擺動(dòng)靠普通自行車上的鞍座彈簧是無法吸收和消除的。
懸浮式減震自行車架能圓滿地解決這一問題。它將整車質(zhì)量的絕大部分——騎車人(騎車人的質(zhì)量約占整車的四分之三)安排在立管4上，因?yàn)榱⒐?對(duì)車架的斜樑6能作擺動(dòng)的緩沖，而且這擺動(dòng)的定點(diǎn)又恰好落在前后輪軸的連線上，所以采用懸浮式減震自行車架的自行車行進(jìn)中，無論前輪10、后輪7怎樣跳動(dòng)，盡管它們可以帶動(dòng)斜樑6作順逆時(shí)針的擺動(dòng)，但經(jīng)特殊接頭3對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、平動(dòng)的雙重有效減震后，真正傳到立管4上的震動(dòng)就非常之弱了。立管4是載人的，四分之三質(zhì)量得到穩(wěn)定，整車騎行就會(huì)顯得平穩(wěn)，可以有效地減少用于帶著人一起震動(dòng)的這一部分能量的消耗。假如前輪10再裝以通常的減震裝置(例如專利號(hào)93211885.2)，整車的減震效果將會(huì)更加突出。
懸浮式減震自行車架上的載荷(騎車人)主要靠立管彈簧18承受后，通過滑板16分散在斜樑6，再分配到前輪10和后輪7上。不存在前述減震車那種“載荷放大”問題。這里的拉簧15及19基本上不承受載荷，因此它們的剛度可以制造得足夠小。這樣做，對(duì)于緩慢騎行時(shí)產(chǎn)生的微小震動(dòng)，也能收到很好的減震效果，真正實(shí)現(xiàn)“懸浮”。
普通自行車前輪的跳動(dòng)會(huì)造成整個(gè)車架繞后輪軸作擺動(dòng)，傳給騎車人便成為胸腔的前后抖動(dòng)。這種抖動(dòng)不僅極大地限制了車速的提高，而且簡直叫騎車人無法忍受。因此，通常自行車的前輪胎充氣只能達(dá)七分飽。這樣，行進(jìn)中前輪的變形就大，會(huì)增加騎車阻力。采用懸浮式減震自行車架的自行車，前輪10充氣可十分足，因而可以減少克服輪胎變形的這部分能量的消耗。
普通自行車緩沖上下震動(dòng)主要是靠鞍座彈簧。它工作時(shí)使人坐的鞍座和腳蹬的相對(duì)位置在不斷變化，這種行程大了將不利于蹬力的發(fā)揮。而懸浮式減震自行車架特殊接頭3緩沖上下震動(dòng)時(shí)始終保持鞍座和腳蹬的相對(duì)位置不變。這樣就有可能減小彈簧的剛度，加大緩沖行程，增強(qiáng)減震效果。
一般帶減震裝置的自行車都是前輪跳動(dòng)靠前輪減震裝置緩沖，后輪跳動(dòng)靠后輪減震裝置緩沖。在這里，兩套減震裝置是“并聯(lián)”的，經(jīng)減震后留給車架的擺動(dòng)仍得不到緩沖。懸浮式減震自行車架里，假如前輪10裝了減震裝置，則由于特殊接頭3能緩沖擺動(dòng)，后輪7上不必再添減震裝置，后輪7的跳動(dòng)可借用前輪10的減震裝置得以緩沖。這里，前輪10的減震裝置和車架中間的減震裝置是“串聯(lián)”的，前后輪的跳動(dòng)首先經(jīng)過前輪減震裝置的減震，然后再由特殊接頭3減震，實(shí)際上是兩道減震。
懸浮式減震自行車架能很好地同時(shí)緩沖擺動(dòng)和平動(dòng)形式的震動(dòng)。用它裝成的自行車過載小，可以縮小軸承和其它結(jié)構(gòu)件的沖擊力，延長機(jī)件的使用壽命。
本實(shí)用新型懸浮式減震自行車架是對(duì)實(shí)用新型專利減震自行車架(專利號(hào)92240753.3)的一種補(bǔ)充、完善和發(fā)展。試驗(yàn)樣車證實(shí)，該類自行車在前后輪胎均充足氣的情況下，騎在高低不平達(dá)±50mm的劣質(zhì)路面上，任意高速快騎，胸口都感覺不到震抖。騎著它能不減速橫過200mm的溝和φ100mm的坎，沖過瞬間只是一個(gè)顛簸而無震蕩感覺。中程試車是在城市質(zhì)量較好的馬路上進(jìn)行的，與普通自行車在同等條件下相比較，它的速度提高了二分之一左右，若是劣質(zhì)路面，減震優(yōu)越性得到充分發(fā)揮，車速比普通自行車提高一倍，應(yīng)該是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
權(quán)利要求一種懸浮式減震自行車架，包括前管(1)，其內(nèi)安置前叉(11)和車把(2)，一斜樑(6)的前端(6-1)與前管(1)固接，后端(6-2)安裝后輪(7)，一立管(4)通過一特殊接頭(3)與斜樑(6)可移動(dòng)地連接，立管(4)上端(4-1)安置鞍座(5)，其特征在于，立管(4)的下端(4-2)與中軸裝置(9)鉸接，平叉(8)的前端(8-1)與中軸裝置(9)固接，后端(8-2)與斜樑(6)的后端(6-2)鉸接。
專利摘要懸浮式減震自行車架是將包含鞍座5和中軸裝置9(帶腳蹬)的立管4從剛性車架中分離出來,依靠可相對(duì)活動(dòng)的特殊接頭3和中軸裝置平叉聯(lián)合體9、8兩端的鉸鏈同車架6連接,實(shí)現(xiàn)人體懸浮,從而避開前后輪10、7的各式震動(dòng)。它的載荷力是分散后分配給前后輪的,所以不必象一般減震車那樣,因載荷力被成數(shù)倍“放大”而不得不采用昂貴的高強(qiáng)度材料制造車架。實(shí)踐證明,用它裝成的車,前后輪胎可充足氣,踏上去輕,跑起來快,騎在上面絲毫感覺不到震抖,非常舒適。
文檔編號(hào)B62K25/20GK2278640SQ9621067
公開日1998年4月15日 申請(qǐng)日期1996年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月28日
發(fā)明者俞興初 申請(qǐng)人:俞興初