專利名稱：一種自行車懸吊避震系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自行車，尤其是具有懸吊避震系統(tǒng)的自行車。
背景技術：
對于山地和非公路型自行車來說，由于在騎行的時候會遇到來自路面 的顛簸，所以為了使騎行者在使用此類自行車有更好的舒適性，通常在自 行車的前后設置有自行車的懸吊避震系統(tǒng)。但是騎行者在騎行有避震器的 自行車時，經(jīng)常由于站立踩踏板時，會使人的重心變低，這樣會使得懸吊 避震系統(tǒng)中的避震器壓縮，既人在騎行自行車時會使一部分騎行的能量因 以上因素轉(zhuǎn)移到避震器的壓縮上，從而造成騎行時不必要的能量損失，同 時也經(jīng)常會由于自行車懸吊系統(tǒng)本身設計不佳而造成踏板回踢現(xiàn)象(既
kickback:避震作動時，鏈條長度變化造成曲柄及踏板向后拉申的力量，造 成騎乘者不舒服的感覺)。為了解決能量損失及踏板回踢問題，從目前的技 術和市場上推廣的產(chǎn)品來看，主要還是從車架懸吊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計及避震 器的本身來解決以上問題。目前車架懸吊系統(tǒng)通常采用四連桿式的后車架， 使四連桿桿機構(gòu)的瞬時轉(zhuǎn)動中心或者是主轉(zhuǎn)點越接近人踩踏板時合力作用 線，則影響避震器的作用力越小，如中國公開的發(fā)明專利CN1861466A號， 雖然四連桿機構(gòu)的能夠減少能量的損耗，但不能做到無能量損耗，所以這 類采用四連桿機構(gòu)的避震自行車如果長時間使用還是會感覺比較耗力。另 外還有一種通過避震器里面的液體在不同的5^況采用不同的流速來達到減 少不必要的能量損耗，如美國專利第US726119化Z號，其避震器較為復雜， 成本較高，不容易保養(yǎng)，此類避震器只有在路面上遇到突然較大的顛簸時，
避震器才會起作用，因此遇到較小的顛簸時，此類避震器反映不夠靈敏，
同樣也會給騎行者帶來不舒適的地方。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是給出一種無能量損耗、低踏板回踢、制造簡單 且成本較低的自行車懸吊避震系統(tǒng)。
本發(fā)明所述的自行車懸吊系統(tǒng)包括車架前面部分、車架的后面部分以 及設置與車架前后部分之間的 一 個懸吊避震系統(tǒng)，懸吊避震系統(tǒng)的 一 部分 為車架的前后部分相鉸接的一避震器，車架的前后部分在受到相應的向上 方向的力時會相對的移動，同時車架的前后部分還至少設置一個頂壓機構(gòu)，
頂壓機構(gòu)相對于自行車的轉(zhuǎn)點至少形成一個弧端；自行車的中軸部分連接 于頂壓機構(gòu)且未于車架相固定并保持可移動的狀態(tài)，當頂壓機構(gòu)受到向下 的作用力時，車架兩部分被限制于不可移動的狀態(tài)。
本發(fā)明所述的自行車懸吊系統(tǒng)，由于在自行車前后車架部分設置了一 個頂壓機構(gòu)，頂壓機構(gòu)處于兩個車架之間且與車架保持可移動的接觸，同時 頂壓機構(gòu)的運動趨勢被限制于平行于車架所處的平面；自行車的中軸部分 連接于頂壓機構(gòu)且相對于車架保持可移動的狀態(tài)；這樣當騎行者踩腳踏時， 頂壓機構(gòu)受到向下力，同時向下的力會分解成向車架兩邊的力或非向車架 兩部分內(nèi)部的力(即非避震器壓縮方向的力)，這樣限制了車架兩部分之間 的避震器壓縮。從而騎行者在騎行時，中軸處產(chǎn)生向下的作用力限制了避 震器的壓縮，這樣車架可以保持剛性狀態(tài)，使得騎行者騎行時產(chǎn)生無能量 的損耗。由于頂壓機構(gòu)相對于自行車的轉(zhuǎn)點形成了圓的一段弧，因此當自 行車受到向上方向的力時，自行車車架的擺動的路徑剛好是頂壓機構(gòu)的弧
端，因此頂壓機構(gòu)在車架受到擺動時不受影響并相對地面保持靜止，這樣 對騎行者產(chǎn)生的影響最小。同時由于主轉(zhuǎn)點設置在鏈條或齒盤附近，因此 可以減少踏板回踢現(xiàn)象。
頂壓機構(gòu)可以是頂塊，也可以是頂塊和頂桿組成在一起，同時頂壓機 構(gòu)也可以是相對自行車轉(zhuǎn)點有一個弧端的支架構(gòu)成。


附圖1所述自行車懸吊避震系統(tǒng)的第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意附圖2所述自行車懸吊避震系統(tǒng)的一種立體的結(jié)構(gòu)示意附圖3所述自行車懸吊避震系統(tǒng)的第 一 種實施例受到?jīng)_力時的結(jié)構(gòu)示意附圖4所述本發(fā)明第一種實施例的頂壓機構(gòu)中的頂塊力學分析附圖5所述本發(fā)明第一種實施例的頂壓機構(gòu)中的頂架力學分析附圖6所述自行車懸吊避震系統(tǒng)的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意附圖7所述自行車懸吊避震系統(tǒng)的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
實施例一，如圖1 — 5
本發(fā)明的懸吊避震系統(tǒng)為設置與前后車架之間的 一個頂架14和一個頂 塊1以及一個避震器2，頂架為后車架4的一部分，頂塊設置與頂架和前車 架3之間，坐管6連接于前車架3上。其中頂塊與頂架相頂?shù)拿鏋閳A的一 段弧，且頂架與頂塊弧相接觸的點到自行車上的相應轉(zhuǎn)點0的距離L等于 頂塊圓弧端所在圓的半徑R;其中轉(zhuǎn)點0屬于前車架3的一部分(即沒有與 頂架14相固定的車架部分始終相對于頂塊1弧端的圓心0所對應的轉(zhuǎn)點保 持靜止)。同時頂塊與頂架、以及頂塊與車架之間設置有減少摩擦的滾動機
構(gòu)，此滾動機構(gòu)可以是滾動桿13等，其中滾動桿的邊緣可以設有容納車架 管以及頂塊弧端的凹槽13a,這樣使得頂塊不容易脫離車架，既頂塊總是與 車架處于同一個平面。車架的中軸部分5與車架相分離，并通過兩個連接 桿16與懸吊避震系統(tǒng)的頂塊1相連接，這樣人在騎行時來自腳踏的力可以 全部由中軸傳給頂塊；同時由于中軸管5的移動被中軸處車架部分的限位 孔15a限制非向下方向的移動，所以同中軸管固定的頂塊被限制于非向下 方向的移動。
通過對懸吊避震系統(tǒng)中的頂塊力學分析，當人騎車時，中軸方向受到 向下的力mg和加速度ma,由于ma較小，所以本發(fā)明分析影響避震器的力 主要是來自垂直方向的力mg。如果要考慮ma,可以先找出由mg和ma的合 力，并進一步通過車架的設計使得瞬時轉(zhuǎn)動中心或者是主轉(zhuǎn)點接近人踩踏 板時合力作用線。由于人在騎行時，人對頂塊的作用力主要來自于重力， 因此通過對頂塊的受力分析，可以^i殳頂塊的重力mg、頂架的支持力N和 來自車架的支持力Ns三個力達到平衡狀態(tài)，此時在平衡狀態(tài)給一個來自人 對踏板力mg'時，通過力的分解，可以得出來自水平方向的力的合力為零， 但是頂架14的支撐力N在垂直方向的分力N*sina不足以^氐消mg',同時由 于頂架所接觸頂塊的弧端是轉(zhuǎn)點中心0為圓心所形成的圓的一段弧，且圓 的半徑剛好是頂架14與頂塊1相接觸的點到轉(zhuǎn)點中心0的距離L，因此頂 塊1的向下移動被限制。
為了使頂塊豎直方向的力達到平衡，只有通過Nsina中的a角變大才 能抵消mg' ， a 6 (0-90° )。因此由a到a',相應的N變大成N' , N'垂 直方向的分力N' *sina' 才肯M氐消mg'。也#尤是丁貞塊1在受到向下方向的力時，頂架14有向著頂塊弧端最高點滑動的趨勢，這樣才能使a角變大來 抵消mg'。通過對頂架的受力分析可以得出，頂架與頂塊的接觸點在弧面 任意點的切線方向的力f= (mg+mg' ) *cosa*cos (90。 一a)/sina，即f為 (mg+mg' ) *cosa， a 6 (0-90° )。當自行車受到向上方向力F時，a角變 小，f則變大，沖力方向是頂架與頂塊相接觸的點在頂塊弧端的切線，可以 得出mg'對頂架在頂塊弧端切線方向的分力與沖力方向相反，因此mg'的 分力可以"l氐消一部分來自沖擊力F在頂塊弧面切線方向的分力。
通過對頂架和頂塊的受力分析，可以得出在頂塊受到向下方向的力的 時候，頂架14會有朝向頂塊1弧端最高端方向移動的趨勢；同時因為減震 器2在被壓縮時有很大的回復力，所以在自行車受到向上方向的沖力的時 候，很容易回復到減震器未壓縮狀態(tài)(既頂架與頂塊相接觸的點處于頂塊 弧端的最高點)。在自行車受到向上方向的力F和頂架切線方向的回復力f 以及彈簧的回復力時(即由于自行車受到一次向上方向的沖力F時，頂架 在頂塊弧端完成一次擺動)，同時由于頂塊弧端是由頂架形成半徑所在的圓 的弧，所以頂塊的運動受到限制，因此頂塊在懸吊避震系統(tǒng)作用時，總是 保持相對于地面靜止，同時地面向上的沖擊力F會使頂架沿頂塊弧端產(chǎn)生 一個沿弧端切線方向的摩擦力r ,由于摩擦力r與坐管方向的夾角不斷 變小且方向與坐墊7方向相反，綜上所述，來自地面的沖擊力會被在一定 程度上吸收而對騎行者的影響最小。
在騎行者未騎車時，就使頂架14與頂塊1相接觸點處于頂塊弧端的最 高點，這樣騎行者在加速或站立踩踏板時，中軸部分5所連接的頂塊有向 下方向的力，由于頂架已經(jīng)處于頂塊弧端的最高點，所以騎行者在加速或
站立踩踏板時，減震器不被作用，使得車架保持剛性的狀態(tài)，因此不會產(chǎn) 生能量的損耗。
為了使頂架處于頂塊弧端的最高點，其一方法是中軸管5和座管6同 時固定與頂塊1上，并且保持與車架本體未接觸狀態(tài)，這樣人的重力會始 終使得頂架14處于頂塊弧端的最高點；其二方法是坐管6固定與前車架3 上，中軸管5連接于頂塊1上并與車架保持分離，這時使騎行者坐在自行 車上壓縮減震器2，此時頂架處于頂塊弧端的一個點，頂塊上固定有一帶螺 孔15的固定座16， 一個帶螺栓部的頂壓桿17可以活動固定與固定座16上，
并進而通過螺栓部的固定并設定這一點為頂塊弧端的最高點，以此達到本 發(fā)明的目的。另外可以在知道騎行者體重的情況下，對避震器施以一預壓， 該預壓近似于騎行者體重施予避震器之壓力，使騎行者坐在自行車上時避 震器不會壓縮，從而設定頂塊弧端的最高點。
實施例二，如圖6
坐管6固定于頂塊上，頂塊1的弧端最高點有一止位凸起19，使得頂 架14與頂塊1相接觸的點在頂塊未受到向下的力時已經(jīng)處于頂塊弧端的最 高點，中軸管5通過連接桿15固定于頂塊上且連接桿在適當?shù)奈恢迷O立有 避震器2可以穿過的孔22;同時，坐管6和中軸管5與車架保持分離狀態(tài)。 其他與實施例一相同。 實施例三，如圖7
車架的前部分14a和后部分14本身就是頂架，在車架未受到向下力時， 前車架與水平線的夾角a'和后車架與水平線的夾角a都小于90。，兩個
車架同時4史接于一個連接塊8的兩個端部，這樣，車架的前后部分兩個4史 接點形成了兩個轉(zhuǎn)點；前車架和后車架之間有一頂塊la限制了前后車架的 轉(zhuǎn)動，頂塊上la有兩個弧端，前后車架與頂塊弧段相接觸的點設置有滾動 機構(gòu)14b,頂塊的兩個弧端分別是兩個轉(zhuǎn)點所形成圓的所對應的一段弧。頂 塊的兩個弧段最高點有止位凸起19a，使得頂架與頂塊相接觸的點在頂塊未 受到向下的力時處于頂塊弧端的最高點。
坐管6固定于頂塊la上，中軸管5通過連接桿15固定于頂塊la上且 連接桿在適當?shù)奈恢迷O立有避震器2可以穿過的孔15a,同時坐6和中軸管 5與車架保持分離狀態(tài)。在車架未受到向下的力時，前后車架與頂塊相接觸 的點已經(jīng)處于頂塊弧端的最高點；連接塊8有一容納連接桿15的孔8a，中 軸管5被連接塊上的孔8a只能限制于向下運動，由于中軸管5與坐管6都 固定于頂塊la上，這樣頂塊和坐管同時由于中軸管的移動限制^皮很好的固 定。前后車輪在受到各自向上的沖力時，都會使前后車架之間的減震器2 壓縮，因此這樣的設置避免了使用避震前叉來對前4侖進行避震，從而減輕 了自行車的重量也降低了自行車的成本。同時，由于中軸管連接于頂塊， 因此，自行車前后車輪在沒有受到向上的力時，減震器不壓縮。小輪徑車 對地面的狀況更敏感，如大多數(shù)折疊自行車，而設置避震前叉不但會影響 折疊后的體積，而且會使折疊車重量變重。因此這種前后車架之間有兩個 弧端的頂塊、并在車架部分有兩個相對應轉(zhuǎn)點的這種懸吊避震系統(tǒng)更適合 小輪徑車。
權(quán)利要求
1、一種自行車的懸吊系統(tǒng)，包括車架前面部分、車架的后面部分以及設置與車架前后部分之間的一個避震器，車架的前后部分在受到相應的向上方向的震動時會相對的移動，其特征在于前后車架之間設置至少為一個可以相對于車架移動的頂壓機構(gòu)，同時頂壓機構(gòu)相對于車架的轉(zhuǎn)點至少形成一個弧端，車架的中軸部分與頂壓機構(gòu)相連接并可以相對車架保持可移動狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊避震系統(tǒng)，其特征在于頂壓機構(gòu)與車架相頂?shù)狞c為圓的一段弧，且車架與弧相接觸的點到自行車車架兩部分的一個轉(zhuǎn)點的距離等于圓弧的所在圓的半徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊避震系統(tǒng)，其特征在于頂壓機構(gòu)與車架之間設置有減少摩擦的滾動機構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊避震系統(tǒng)，其特征在于車架所連接的車輪未受到向上的力時，車架與的頂壓機構(gòu)弧面相接觸的點保持于頂壓機構(gòu) 弧面最高的端點。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊避震系統(tǒng)，其特征在于車架的本身可以是繞轉(zhuǎn)點活動的頂架，其中車架的一個端點與頂壓機構(gòu)的弧端相接觸；也可以在車架上固定一個三角頂架來構(gòu)成頂架，其中頂架的一端與頂壓機構(gòu)的弧端相接觸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的懸吊避震系統(tǒng)，其特征在于車架兩部分別形成有兩個頂架，兩個頂架分別與一個頂壓才幾構(gòu)的兩個弧面相接觸，兩個弧面是車架上兩個單獨的轉(zhuǎn)點所對應圓的 一段弧，中軸管和坐管同時固 定于頂壓機構(gòu)且兩者不與車架相固定。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊避震系統(tǒng)，其特征在于中軸部分連接于頂壓機構(gòu)可以是坐管固定于車架的前部分，中軸管連接與頂壓機構(gòu)且不與車架相固定。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊避震系統(tǒng)，其特征在于中軸部分連接于頂壓機構(gòu)可以是中軸管和坐管同時固定于頂壓機構(gòu)上且不與車架相固定。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊避震系統(tǒng)，其特征在于頂壓機構(gòu)可以是 頂塊，也可以是頂塊和頂桿組成在一起，同時頂壓機構(gòu)也可以是相對自行 車轉(zhuǎn)點有一個弧端的支架構(gòu)成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1、 4、 5或9所述的懸吊避震系統(tǒng)，其特征在于頂壓 機構(gòu)是一個頂塊，其中，頂塊的一側(cè)設置有帶有螺孔的固定座，有一個帶 有螺栓部的頂壓桿設于頂塊一側(cè)的螺孔，通過轉(zhuǎn)動頂壓桿，使得頂壓桿的 一側(cè)在頂塊弧端最高點位置頂住頂架與頂塊相接觸的點，從而使頂架與頂 塊弧面相接觸的點保持與頂塊弧面最高的端點。
全文摘要
本自行車懸吊系統(tǒng)是自行車車架前后部分設置的一個避震器，同時車架的前后部分還有一個可以相對車架平面移動的頂壓機構(gòu)，頂壓機構(gòu)相對于自行車車架的一個轉(zhuǎn)點至少形成一個弧端，中軸管連接于頂壓機構(gòu)且相對于車架分離。人在騎行時，中軸處使得頂壓機構(gòu)有向下方向的力；這樣，頂壓機構(gòu)在向下的力的作用下使得車架的前后部分呈不可移動狀態(tài)，保持了車架的剛性。
文檔編號B62K25/04GK101204982SQ20071012468
公開日2008年6月25日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者汪東君 申請人:汪東君