专利名称：自行车的自动悬挂闭锁系统的制作方法
技术领域：
本发明适用于自行车，特别是使用与汽车或者摩托车所使用的车轮悬挂装置相似的车轮悬挂装置的自行车，以及为了优化自行车的操作性能而使用具用自动闭锁功能的悬挂装置的自行车。
背景技术：
与汽车和摩托车使用的车轮悬挂装置类似，车轮悬挂装置在越野系列自行车中被广泛采用，如人们熟知的山地自行车。山地自行车通过使用一定形式的连接装置调控弹簧以及减震器，将车轮系统与自行车和骑手隔离开来。这些连接系统往往模仿以前的摩托车，前面使用压缩式前叉，后面使用连接着弹簧和减震器的摆臂。
悬挂式自行车的最重要的缺点是它们存在通过弹簧和减震器浪费可用踏板力。当骑手通过脚踏板施力时，垂直方向上的分力将通过悬挂装置使自行车产生上下振动。这种不需要的悬挂装置运动浪费相当部分的踏板能量，并且使自行车的整体运动效率相应降低。
许多自行车利用复杂的后悬挂连接装置、优化曲轴和连接支点的位置来降低踏板力对悬挂装置的影响。但是，不可能完全消除悬挂装置对踏板能量的浪费。
对此问题的一个广泛采用的解决方案就是我们即将介绍的悬挂装置闭锁系统，并且骑手可自主地操作它。闭锁该术语的含义可以指下列要素中的一个，也可以是下列要素中的多个组合而成机械地限制悬挂装置的行程；增加减震器的阻尼反应--在压缩时最重要；增加悬挂装置的弹性系数；增加悬挂装置的弹簧预加载。通常骑手在爬坡或加速等需要大力蹬踏板的情况下会使用闭锁系统，在滑行或在崎岖地形上下坡的情况下不会使用闭锁系统。最普通的自行车悬挂装置闭锁系统由一个限制通过减震器的主活塞的油的流程的阀门组成。通常减震器在两个腔室之间通过传递经由主阀们的流体来对悬挂装置的运动进行响应。这些流体被不定的节流，以此获得适当的阻尼响应。通过减少或阻塞节流区域，阻尼响应显著增加，悬挂装置运动就显著减慢。这些系统中的大部分都利用直接传动机械装置经由一根缆线从便于骑手操作的位置连到前减震器或后减震器，或者两者都连。一些系统利用电子传动装置。
手动悬挂装置闭锁的局限性在于需要骑手在忙于操作许多其他牵引和控制功能的同时保持持续的注意力。另外，多数普通的机械式传动系统需要花大力气来操作。
所以，在爬坡和快速骑行时，当这些骑手感到蹬踏板困难时，自动闭锁悬挂系统就具备了一定的优势。
Gally获得的美国第5,354,085号专利描述了一个闭锁装置，它是由驱动力传感器自动触发的悬挂系统，允许当踏板上的压力增加时自动闭锁。但是，这种装置没有判断自行车的倾斜角度的能力。
发明概述因此，根据自行车的倾斜角度来判断和调节产生闭锁的踏板力的临界值是非常有利的。这样，上坡骑行时，闭锁更容易完成；下坡骑行时，闭锁更难完成。
上述发明的目的是提供一种自行车的前轮悬挂使用的、后轮悬挂使用的或前、后轮悬挂同时使用的的自动闭锁系统，使骑手在使用超过预先设定的踏板力临界值时，悬挂仍操作在不超过对应于踏板力临界值的范围内。下文中将涉及一个曲柄组件，此部件由踏板、曲柄臂、曲轴、链轮和轴承装配而成。
根据本发明的一个主要方面，一种用于自行车的自动悬挂闭锁部件，包括一个柔顺地安装在一个框架上的曲柄组件，当自行车爬坡时，踏板力与自行车的倾斜组合产生一个小的运动来适度的控制自行车悬挂中的减震器的液压阀，使其产生悬挂闭锁。
在本发明的更进一步的方面中，一种用于自行车的自动悬挂闭锁部件，包括一个安装在底部支架上的曲柄组件，其可通过一个旋转轴支撑在一个车架上旋转，一个把力从链轮传递到后轮组件的链条，一个在底部支架和车架之间产生预定刚度以限制底部支架旋转活动的弹性部件，由此，踩踏板时产生的链条力所引起的底部支架和车架之间的相对运动通过一个连动装置传递到悬挂减震器的液压阀上。
在本发明的更进一步的方面中(a)弹性部件，包括具有一定弹性系数的一卷弹簧，在最大踏力下，可限制底部车架的旋转运动小于25度；(b)一个并联于弹簧的调节阻尼器，用于减慢阀门运动和减少由踏板冲击产生的不同力引起的振动；(c)一个并联于弹簧的机械调节机构，用于根据弹簧的预受力相应的设定引起底部框架相对于车架的旋转运动所需的踏板力的临界值；(d)一个机械调节机构，包含一个直接向弹簧施加预设力的螺栓；(e)一个连接装置，包含一个直接连接到底部框架和连接到减震器上的摇杆的杆，与此杆相连的减震器上的摇杆直接作用于减震器的阀门以推动减震器中的连杆；
(f)一个连接装置，包含一根直接连接到底部框架和连接到减震器上的推动减震器中连杆阀门的线缆。
在本发明的更进一步的方面中，该用于自行车的自动悬挂闭锁部件包括，一个安装在底部框架内的离心位置的曲柄组件，此曲柄组件与车架为刚性连接；一个连接链轮和后轮组件的用于传力的链条；一个为限制上述部件的离心运动而连接曲柄组件和底部框架的弹性物；由此，由踏板产生的链条作用力造成的曲柄组件相对于底部框架和车架的相对运动通过连接装置传递到悬挂的减震器的液压阀门上，来闭锁悬挂运动。
在本发明的更进一步的方面中(a)该弹性物为合成橡胶，此橡胶有一定的弹性系数，适合用来限制底部框架的旋转运动在踏板处于最大踏力时小于25度；(b)该弹性物为一热塑性弹性物，其具有一定的弹性系数，适合用来限制底部框架的旋转运动在踏板处于最大踏力时小于25度；(c)一个并联于弹性物的机械调节装置，此装置用于给予弹性物一个预加力，从而设定一个促使底部框架相对车架产生运动的踏板力临界值；(d)该机械调节装置包含一个连接曲柄装置和底部框架的螺栓；(e)该连接部件包含一个直接连接到底部框架和连接到减震器上的摇杆的杆，与此杆相连的减震器上的摇杆直接作用于减震器的阀门以推动减震器内的连杆；(f)该连接部件包含一根直接连接到底部框架和连接到减震器上的、用以推动减震器内的连杆阀门的线缆。
通过以下说明，本发明的其他方面将会变得更加清楚。
附图简要说明
图1所示为现有技术中典型的自行车悬挂系统的侧面正视图的简图。
图2所示为显示本发明中的自行车的自动悬挂闭锁系统的侧面正视图的简图。
图3所示为自行车的局部示图，说明与本发明中自动悬挂闭锁系统的相关联部件。
图4A和4B所示为本发明的自动悬挂闭锁系统的相关部件的组合、局部视图。
图5所示为包括本发明的自动悬挂闭锁系统的自行车的侧示简图，描述了在上坡过程中蹬踏板的情况下的受力状态。
图6所示为包括本发明的自动悬挂闭锁系统的自行车的侧示简图，描述了在下坡过程中的受力状态。
图7所示为一简化侧面视图，描述了与本发明相关联的可替换部件的实施例。
图8所示为一简化侧面局部视图，描述了与本发明相关联的另一个可替换部件实施例。
发明详细说明参见图2和图3，自行车的踏板1通过一个曲轴和轴承3连在前链轮2上，此曲轴和轴承3同时还把主车架4和底部框架5装配在一起。在现有结构中，如图1所示，该曲轴除了可以做为了把踏板力通过链条8传递到后轮组件6而得到所希望的旋转运动外，在底部框架上的自由角度运动一般受到了限制。如图2、3、4A所示，底部框架5通过连接轴7连到主车架上，并可做相对于连接轴7的旋转运动。该连接轴7直接位于曲轴3的上方，这样，由踏板力Fp引起的链条上的拉力Fc会产生一个使底部框架5相对于连接轴7旋转的旋转力Rm，图4A很好的表示了这一点。一个装在底部框架和主车架之间的控制弹簧9使链条的拉力以一定的比例促成了底部框架相对于连接轴的转动。通过选择有一定弹性系数的控制弹簧来调节所需最大踏板力临界值，使在正常踏板力Fp作用下底部框架在小于25度的范围内转动。骑手在蹬踏板时很难识别该运动。一个连杆10把底部框架的运动传到悬挂的减震器11。在减震器内，一个连接件12操作阀门13来约束液体的流动。对流体的限制产生一个液压闭锁，即减慢或停止所有的悬挂运动，也可以看成是流体减慢或停止时产生闭锁。
并联于控制弹簧9的附加控制阀14用来增加底部框架5转动的持续运动时间以使阀13的运动不会太快或摆动。
在如图8所示的一个可替换结构中，曲轴和轴承3偏心地连接在底部框架5处。底部框架象传统自行车一样与主车架刚性连接。弹性物，比如人造橡胶，被用来将曲轴和轴承3连接到底部框架5。此弹性物允许曲轴和轴承在底部框架上做离心转动来响应由踏板力Fp引起的链条力Fc。通过选择弹性物的弹性系数来限制曲轴和轴承3的离心运动在通常踏板力下小于25度。此外，根据此弹性物的内在特性，其能被系统选择和设计来提供合适的阻尼。连杆10可传递曲轴和轴承3的离心运动到悬挂的减震器11。减震器11里的连接件12操作阀门13来约束流体。调节流体产生的液压闭锁限制或停止所有的悬挂运动。
在如图7所示的更进一步的可替换结构中，曲轴和轴承3连接在底部框架5的里面，曲轴和轴承通过一个线性轴承可相对于主车架做平行于链条的紧密滑动，作为对链条力Fc的响应。控制弹簧9连接在底部框架5和主框架4之间。通过选择控制弹簧的弹性系数提供在线性轴承中的运动范围内最大踏板力的临界值，以使骑手觉察不到。连接杆10或线缆17传递曲轴和轴承3的线性运动到悬挂的减震器11。
如图4A、4B所示，一个预加载结构能调节控制弹簧9或弹性物15的预加载，以便合适地调节引起阀门13产生对悬挂的液压闭锁的踏板力Fp临界值。通过适当选择控制弹簧和弹性物的弹性系数以及可调节的预加载，在任何希望的踏板力临界值下都能完成阀门运动。
如图3所示的是一个利用线缆17替换连杆10来传递踏板力引起的转动的方案。此方案特别适合促使前悬挂的阀门(13)运动，因为转向时，前叉和主车架之间有相对运动。
权利要求
1.自行车的自动悬挂闭锁装置，包含一个柔顺地安装在一个车架上的曲柄组件，当自行车爬坡时，踏板力与自行车的倾斜组合产生一个小的运动来适度的控制自行车悬挂中减震器的液压阀的运动，引起悬挂闭锁。
2.如权利要求1所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，包括a)安装在底部框架上的曲柄组件，同时，通过一个装配轴连在车架上，并可绕装配轴转动；b)一用来传力的链条，其将链轮连接到后轮组件；c)一个在底部框架和车架间产生预制力的弹性部件，从而使底部框架的转动得到限制；由此，当蹬踏板时引起的链条力所产生的底部框架和车架间的相对运动通过连接装置传递到悬挂的减震器的液压阀门上。
3.如权利要求2所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该弹性部件包含一个螺旋弹簧，此螺旋弹簧有一定的弹力系数，能当踏板在最大踏力时约束底部框架的转动小于25度。
4.如权利要求3所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，一个控制缓冲器并联于螺旋弹簧，其用于在蹬踏板而使链条力不均衡时，减慢由此引起的阀门运动和减少摆动。
5.如权利要求3所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，一个调节机构并联于螺旋弹簧，用于给弹簧施加预加载，从而设定一个使底部框架相对于车架转动的踏板力临界值。
6.如权利要求4所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，一个调节机构并联于螺旋弹簧，用于给弹簧施加预加载，从而设定一个使底部框架相对于车架转动的踏板力临界值。
7.如权利要求5所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该调节机构包含一个直接对螺旋弹簧施加预加载的螺杆。
8.如权利要求6所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该调节机构包含一个直接对螺旋弹簧施加预加载的螺杆。
9.如权利要求2所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的连杆，该连杆同时连在减震器的摇杆上，此摇杆直接作用于减震器里的阀门推杆。
10.如权利要求3所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的连杆，该连杆同时连在减震器的摇杆上，此摇杆直接作用于减震器里的阀门推杆。
11.如权利要求4所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的连杆，该连杆同时连在减震器的摇杆上，此摇杆直接作用于减震器里的阀门推杆。
12.如权利要求5所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的连杆，该连杆同时连在减震器的摇杆上，此摇杆直接作用于减震器里的阀门推杆。
13.如权利要求6所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的连杆，该连杆同时连在减震器的摇杆上，此摇杆直接作用于减震器里的阀门推杆。
14.如权利要求7所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的连杆，该连杆同时连在减震器的摇杆上，此摇杆直接作用于减震器里的阀门推杆。
15.如权利要求8所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的连杆，该连杆同时连在减震器的摇杆上，此摇杆直接作用于减震器里的阀门推杆。
16.如权利要求2所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的线缆，该线缆同时连着减震器里的阀门推杆。
17.如权利要求3所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的线缆，该线缆同时连着减震器里的阀门推杆。
18.如权利要求4所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的线缆，该线缆同时连着减震器里的阀门推杆。
19.如权利要求5所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的线缆，该线缆同时连着减震器里的阀门推杆。
20.如权利要求6所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的线缆，该线缆同时连着减震器里的阀门推杆。
21.如权利要求7所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的线缆，该线缆同时连着减震器里的阀门推杆。
22.如权利要求8所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在底部框架的线缆，该线缆同时连着减震器里的阀门推杆。
23.如权利要求1所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其包含a)一个偏心地安装在底部框架上的曲柄组件，并且刚性连接在车架上；b)一根连接链轮和后轮组件的用于传力的链条；c)一个连接曲柄组件和底部框架的弹性物，用于约束曲柄组件的离心转动；这样，由蹬踏板引起的链条力使得底部框架和车架产生相对于的踏板、链轮、曲轴和轴承部件的运动，此运动经由连接件传到悬挂减震器的液压阀门上使悬挂闭锁。
24.如权利要求23所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该弹性物包含具有合适的弹性系数的橡胶，能限制当踏板处于最大踏力时，底部框架在小于25度的范围内转动。
25.如权利要求23所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该弹性物包含具有合适的弹性系数的热塑性人造橡胶，能限制当踏板处于最大踏力时，底部框架在小于25度的范围内转动。
26.如权利要求1所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其包含a)一个安装在底部框架上的曲柄组件，并且通过一个线性轴承刚性连接在车架上；b)一根连接链轮和后轮组件的用于传力的链条；c)一个在底部框架和车架之间的控制弹簧或弹性物，用来约束上述踏板、链轮、曲轴和轴承部件的线性运动；这样，由蹬踏板引起的链条力产生相对于底部框架和车架的曲柄组件的运动，此运动经由连接件传到悬挂减震器的液压阀门上使悬挂闭锁。
27.如权利要求23所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，一个调节机构并联于弹性物，用于给弹性物施加预加载，从而设定一个使曲柄组件相对于车架转动的踏板力临界值。
28.如权利要求24所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，一个调节机构并联于弹性物，用于给弹性物施加预加载，从而设定一个使曲柄组件相对于车架转动的踏板力临界值。
29.如权利要求25所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，一个调节机构并联于弹性物，用于给弹性物施加预加载，从而设定一个使曲柄组件相对于车架转动的踏板力临界值。
30.如权利要求25所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，一个调节机构并联于弹性物，用于给弹性物施加预加载，从而设定一个使曲柄组件相对于车架转动的踏板力临界值。
31.如权利要求27所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该调节机构包含一个桥接在曲柄组件和底部框架之间的螺杆。
32.如权利要求28所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该调节机构包含一个桥接在曲柄组件和底部框架之间的螺杆。
33.如权利要求29所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该调节机构包含一个桥接在曲柄组件和底部框架之间的螺杆。
34.如权利要求30所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该调节机构包含一个桥接在曲柄组件和底部框架之间的螺杆。
35.如权利要求23-34所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连在曲柄组件的连杆，该连杆同时连在减震器的摇杆上，此摇杆直接作用于减震器里的阀门推杆。
36.如权利要求23-34所述的自行车的自动悬挂闭锁装置，其特征在于，该连接件包含一根直接连接曲柄组件的线缆，该线缆同时直接连着减震器里的阀门推杆。
全文摘要
一种自行车的自动悬挂闭锁系统，其包含踏板、曲柄臂、链轮、曲轴和柔顺地安装在车架上的轴承组件，当自行车爬坡时，踏板力与自行车的倾斜组合产生一个小的运动来适度的控制自行车悬挂的减震器中的液压阀的运动，引起悬挂闭锁。
文档编号F16F9/50GK1392081SQ0210563
公开日2003年1月22日 申请日期2002年2月27日 优先权日2001年2月27日
发明者劳伦斯·雅梅斯·奥尔特, P·J·亨顿 申请人:马尔提马蒂克公司