专利名称：自行车车架悬架枢轴的制作方法
技术领域：
该申请总体上涉及自行车，更具体地涉及用于自行车车架悬架中的枢轴接头。
背景技术：
正在力求不断改进自行车，以试图使骑车者的表现和舒适性最大化、提高部件的耐用性、减轻重量等等。自行车重量尤其可影响骑车者的表现，且因而期望限制自行车部件的重量。为此，不断地重新设计诸如悬架的自行车部件，以便包含更轻的同时又耐用的部 件。许多现有登山车的设计在关键枢轴或转动点处(例如，诸如在枢转的悬架联接件之间)使用滚珠轴承。这些设计可包括可替换的筒式滚珠轴承。这种滚珠轴承筒虽然耐用，但是较重。虽然已尝试使用具有聚合物轴套的轴承以试图用更轻的枢转轴承材料来代替滚珠轴承盒，但是已发现这种已知的聚合物轴套枢轴难以保持紧固，因为这些枢轴不能够在不使聚合物轴套变形的情况下紧固地夹持，并从而潜在地负面影响枢轴轴套的性能。因此，力求改进自行车车架悬架的枢轴接头。
发明内容
根据该公开的一个方面，提供了一种用于提供自行车的车架部件之间的相对转动的枢轴接头，该枢轴接头包括同心地设置在外轴承座套内的内轴承座套，内轴承座套具有外轴承表面，外轴承表面与外轴承座套的内轴承表面可转动地滑动接触，从而使得内轴承座套和外轴承座套围绕中心枢转轴线可相对于彼此转动，以便允许通过枢轴接头接合的车架部件相对转动，并且内轴承表面和外轴承表面中的每一个均具有基本上轴向地延伸的区域和至少一个角度轴承区域，至少一个角度轴承区域上限定相对于中心枢转轴线以一角度设置的角度滚道表面，角度滚道表面以彼此轴承接合的方式汇合以便限定以角度设置的一滑移面。根据该公开的另一个方面，还提供了一种自行车车架，自行车车架包括后轮悬架，后轮悬架具有由枢轴接头枢转地连接的第一车架部件和第二车架部件以便允许第一车架部件和第二车架部件相对转动，枢轴接头为不具有滚动元件的滑动轴承，该滑动轴承包括两个同心的轴承壳，轴承壳包括内轴承座套和外轴承座套，内轴承座套和外轴承座套中的一个在另一个内能够围绕中心枢转轴线转动，并且内轴承座套和外轴承座套包括彼此滑动接触的相应轴承表面，外轴承座套与第一车架部件固定邻接，并且内轴承座套与第二车架部件固定邻接，内轴承座套具有其上限定有角度外轴承表面的第一和第二角度接触轴承部分，并且外轴承座套具有其上限定有角度内轴承表面的第二和第三角度轴承部分，角度外轴承表面和角度内轴承表面以轴承接合的方式彼此邻接并且相对于中心枢转轴线以共同的角度设置，以便在角度外轴承表面与角度内轴承表面之间限定一角度滑移面。根据该公开的另一个方面，还提供了一种自行车，自行车包括前轮、车架、以及通过后悬架组件安装于车架的后轮，后悬架组件包括由枢轴接头可枢转地互连的至少第一第二车架部件和第二车架部件，枢轴接头提供第一车架部件与第二车架部件之间的相对转动，枢轴接头具有内轴承座套，内轴承座套同心地设置在外轴承座套内并且能够围绕中心枢转轴线相对于外轴承座套转动，以便允许通过枢轴接头接合的第一车架部件和第二车架部件相对转动，外轴承座套与第一车架部件固定邻接，并且内轴承座套与第二车架部件固定邻接，内轴承座套具有与外轴承座套的内轴承表面滑动接触的外轴承表面，外轴承表面和内轴承表面中的每一个均具有基本上轴向延伸的区域和至少一个角度轴承区域，该至少一个角度轴承区域上限定相对于中心枢转轴线以一角度设置的角度滚道表面，角度滚道以彼此轴承接合的方式汇合。
现在参看附图，附图中图I为自行车车架的悬架部件的部分立体图，悬架部件之间具有枢轴接头；图2为根据本公开实施例的悬架枢轴接头的轴向横截面图；图3为图2的悬架枢轴接头的部分横截面分解立体图；图4为图2的枢轴接头的角度外角轴承部分的平面图；图5为图2的枢轴接头的角度接触轴承部分的平面图；以及图6为根据本公开的替换实施例的枢轴接头的轴向横截面示意图。
具体实施例方式图I示出了在自行车车架12的悬架内的两个联接件之间的枢接接合处用于自行车车架12的本枢轴接头10的实施例。在所述的实施例中，枢轴接头10设置在自行车车架12的后悬架部分的后上叉(seatstay) 11与后下叉(chainstay) 13之间,后上叉和后下叉期望相对于彼此枢转或转动。然而，要理解的是，在自行车车架的任何枢轴点处、以及在其他双轮车(比如摩托车)的两个相对枢转的部件之间，可使用现在所描述的枢轴10。如图2和图3所示，枢轴10分别包括同心的内轴承座套14和外轴承座套15，其中，一个轴承座套位于另一个轴承座套内，并且这两个轴承座套允许围绕横向延伸穿过枢轴10的中心枢转轴线34在该两个轴承座套之间进行相对转动运动。枢轴10为两件式滑动轴承(即，没有滚动部件)，其中其同心的外壳为内轴承座套14、外轴承座套15，由于每个轴承座套各自的轴承表面彼此可转动地滑动，因而一个轴承座套在另一个轴承座套内可转动。因此内轴承座套14和外轴承座套15用作由枢轴10所形成的非滚动部件轴承的内外滚道，而无需例如滚珠轴承中通常所使用的附加滚动部件。从图2中可见，内轴承座套14和外轴承座套15 二者均为环形，并且均具有大致通道形状的横截面轮廓，该轮廓由一中心部分(该中心部分基本上平行于中心轴线34)和多个相对的且横向隔开的角度部分构成。正如将从下面的进一步详述中可见，在图2-5所示的实施例中，内轴承座套14和外轴承座套15中的每一个实际上由两个半部构成，这两个半部以端对端的方式横向邻接在一起。比如，内轴承座套14包括第一角度接触轴承部分18和为该第一角度接触轴承部分18的镜像的相反的第二角度接触轴承部分20。同样，外轴承座套15包括第一角度轴承部分22和为该第一角度轴承部分22的镜像的相反的第二角度轴承部分24。在图2的实施例中，角度接触轴承部分18和20以及角度轴承部分22和24均在共同的接触平面36中汇合，该接触平面与中心轴线34基本上垂直并且该接触平面设置在通过枢轴接头10的横向中心中点处。然而，如下面参照图6所进一步详述的，在替换的实施例中，内轴承座套114实际上由在内轴承座套114的整个横向宽度上轴向延伸的管状部件130以及一对相对的角度轴承部分132构成，所述管状部件130在内轴承座套114的整个横向宽度上轴向延伸，所述一对相对的角度轴承部分上限定角度轴承表面131，该角度轴承表面在外轴承座套的相应轴承表面上滑动。因此，在一个特定的实施例中，外轴承座套15 (由邻接的角度轴承部分22和24构成)由弹性材料构成(例如,诸如聚合物材料)，并且因此外轴承座套可至少部分地具有弹性，同时内轴承座套14(由邻接的角度轴承部分18和20构成)由金属合金材料构成。在 这个特定的实施例中，因此，内轴承座套14的硬度和/或刚度比外轴承座套15的硬度和/或刚度大。然而，在替换的实施例中，外轴承座套15 (以及外轴承座套的角度轴承部分22和24)也由金属合金材料构成。因此，本枢轴10不需要包括弹性(例如聚合物)部分。因此，内轴承座套14、外轴承座套15 二者可由相同或不同的材料构成。在另一替换的实施例中，内轴承座套14和外轴承座套15中的一个和/或两者均可由弹性材料构成，诸如聚合物、塑料、镀层金属、陶瓷、金属合金、或它们的任何组合。然而，无论选择什么材料，内轴承座套14、外轴承座套15均可相对彼此并在彼此之内转动，以便提供摩擦力降低的枢轴承元件，该元件允许由枢轴10(诸如后上叉11和后下叉13)接合在一起的部件以减小的摩擦力相对于彼此枢转和/或转动，而不损害该接头的稳定性或耐用性，并且不造成这些枢转部件之间偏心或其他未对准。如图2所示地进行组装时，内轴承座套14和外轴承座套15由横向延伸的且匹配的螺栓16和17—起保持在枢轴接头内，所述螺栓能够螺纹接合以便将内轴承座套14、外轴承座套15在自行车车架的两个枢转元件之间横向夹持就位。然而，枢轴10的结构形成，无论施加到这些螺栓16、17(以使自行车车架12的两个转动部件11、13之间的枢轴接头10紧固)的扭矩的大小如何，即使当外轴承座套15由可变形的、弹性的和/或柔性的材料(例如，诸如聚合物)制成，也不会不当地压缩内轴承座套14和外轴承座套15。这至少部分地因为这样的事实，即，两个轴承座套中的一个能够支承载荷(即提供穿过其中的大部分的横向载荷路径)，同时两个轴承座套中的另一个基本上未被横向加载。在本实施例中，例如，由合金或其他基本上刚性的材料构成的内轴承座套14在横向方向上(即，与中心轴线34平行)的宽度比略窄的外滚道15大。这在图2中可见，其中内轴承座套14的整个横向宽度Wi比外轴承座套15的整个横向宽度Wo更大。此夕卜，如在图2和4-5中最佳地看出的，内轴承座套14的角度轴承部分18和20具有径向突出的外边缘35，该径向突出的外边缘围绕环形角度轴承部分18、20的整个周边进行周向地延伸。该径向突出的外边缘35径向地延伸超过外轴承座套15的角度轴承部分22和24的外圆周周边37，从而使得外轴承座套不与车架部件开口 19的壁接触。因此，枢轴10的这种构造形成为，向下扭转螺栓16、17将简单地迫使内轴承座套14的两个半部18和20在接触表面36处以更紧固的端对端邻接的方式彼此接触，而不压坏较窄的外轴承座套15。在本实施例中，其中外轴承座套至少部分地包括聚合物材料，从而枢轴10在自行车车架的两个转动部件之间能够充分地吸收任何角度偏差或者任何由振动引起的偏心，同时通过螺栓16、17依然在两个转动车架部件之间牢固地并且紧固地夹持就位。如在图2中所见,形成内轴承座套14的第一角度接触轴承部分18和第二角度接触轴承部分20位于开口 19的内部，该开口形成在车架12的转动车架部件中的一个部件13 (在这种情况下为后下叉)中。螺栓16穿过这两个角度接触轴承部分18、20中的中心孔21并且与其紧固或压合式接合，从而使得内轴承座套14与螺栓16之间不可能进行相对转动。类似地，外轴承座套15的第一和第二角度轴承部分22、24在车架12的两个转动车架部件中的第二个部件11 (在这种情况下为后上叉)中的孔23内紧固或压合式接合。从而，内轴承座套14的第一角度接触轴承部分18与外轴承座套的角度轴承部分22处于轴承接合，以便允许彼此进行相对运动。类似地，内轴承座套14的相对角度接触轴承部分20 (该相对角度接触轴承部分20与角度接触轴承部分18相对，所述相对角度接触轴承部分20沿 着角度交叉点36与角度接触轴承部分18邻接)与外座套15的角度轴承部分24处于轴承接合。如在图4中最佳地看出，外轴承座套15的角度轴承部分22包括轴承表面，该轴承表面包括平坦的座套区域26和角度区域28，所述平坦的座套区域为管状并且基本上平行于中心轴线轴向地延伸，所述角度区域包括环形角度轴承滚道表面29，该表面从平坦的座套区域26相对于该平坦的座套区域成一角度地延伸，该角度可为相对于座套区域26的轴向和径向平面成45度，但是可替换地可使用其他角度。如在图5中最佳地看出，内轴承座套14的角度接触轴承部分18包括内隔圈区域30和角度轴承滚道区域32，所述内隔圈区域为管状并且基本上平行于中心轴线轴向地延伸，所述角度轴承滚道区域上限定有角度滚道表面31，该表面以一角度从内隔圈区域30延伸，该角度对应于轴承部分22的角度区域28上的角度轴承滚道表面29的角度,在本实施例中，该角度为相对于内隔圈区域30的轴向和径向平面成45度。内轴承座套和外轴承座套的两个配合部分的角度轴承表面29和相应的角度轴承滚道表面31彼此邻接，并且相对于彼此可转动地滑动，以便形成枢轴10的转动内外滚道。因此，轴承表面29和滚道表面31沿着一成角度的且环形的(例如圆锥形)滑移面汇合。外轴承座套15的角度轴承部分22的平坦座套区域26压配合于自行车车架12中，从而防止角度轴承部分22随着枢轴10的转动而进行自由转动。这就防止了不平滑的轴承表面磨损，并因此允许轴承寿命更长。角度轴承部分22上仅有的滑移面位于其角度区域28和与其处于轴承接合的角度接触轴承部分18的相应角度滚道区域32之间。此外,角度轴承部分22的角度区域28防止角度接触轴承部分18的角度滚道区域32滑移或滑动得不与枢轴10的中心轴线34同心。构成内轴承座套14的两个角度接触轴承部分18的内隔圈区域30确定最大的内枢轴宽度，这允许自行车装配人员或使用者将合金螺栓16扭转到给定的高扭矩值，例如120in-lbs，而在这种高枢轴螺栓扭矩值时没有压坏外轴承座套15的风险。这在外轴承座套15由相对可压缩或可变形的材料(诸如聚合物)构成时尤其有用。
如上所述，角度接触轴承部分18在内轴承座套14的两个半部之间的相交平面处沿着角度接触区域36与相对的(和镜像的)角度接触轴承部分20邻接。这种结构允许控制施加到内轴承座套14的预载力，而且施加的所选预载力仅为所述两个轴承座套中的支承载荷的一个座套(在目前描述的实施例中为内轴承座套14)的尺寸和公差的函数。现在参照图6，根据替换实施例，内轴承座套114由管状部件130和一对相对的角度轴承部分132构成，所述管状部件在内轴承座套114的整个横向宽度上轴向延伸，所述一对相对的角度轴承部分上限定有角度轴承表面131，该角度轴承表面彼此相对并且与外轴承座套(未示出)的内轴承表面滑动接触，从而使得内轴承座套114可围绕中心轴线134转动。虽然图6中示出了角度轴承部分132的横截面形状基本上为三角形，但是要理解的是，这些环形角度轴承部分132也可根据需要具有其它构造，以便在其之间容纳自行车车架的其中一个枢转部件的一端。根据上述枢轴10，内轴承座套114的部件(即管状部件130和角度轴承部分132)可包括相同或不同的材料，这些材料可包括聚合物、金属合金、陶瓷、镀层金属等，只要内轴承座套的两个环形轴承部分132的轴承表面131与外轴承座套115的 相应轴承表面之间存在大致低摩擦力的转动接触即可。而且，本技术领域技术人员将意识到的是，此文中所描述的实施例只是该枢轴设计的多种应用中的一种，该设计可用于自行车和其他车辆上的各种其他相对枢转的部件中。例如，本枢轴设计也可用于各种其他双轮车辆中，诸如摩托车的悬架内。此外，虽然此处将内轴承座套14描述为两个轴承座套中的横向上较宽的一个座套，但是可理解的是，可颠倒内外轴承座套的构造，从而使得外轴承座套在横向上较宽，因此，紧固枢轴接头的螺栓时，外轴承座套承受所施加的大部分预载力和扭矩。上述描述表示仅为示例性的,并且本技术领域技术人员将意识到的是，在不背离所公开的本发明的范围的情况下，所描述的实施例可进行改变。
权利要求
1.一种用于提供自行车的车架部件之间的相对转动的枢轴接头，所述枢轴接头包括同心地设置在外轴承座套内的内轴承座套，所述内轴承座套具有外轴承表面，所述外轴承表面与所述外轴承座套的内轴承表面可转动地滑动接触，从而使得所述内轴承座套和所述外轴承座套围绕中心枢转轴线相对于彼此能够转动，以便允许通过所述枢轴接头接合的所述车架部件相对转动，并且所述内轴承表面和所述外轴承表面中的每一个均具有基本上轴向地延伸的区域和至少一个角度轴承区域，所述至少一个角度轴承区域上限定相对于所述中心枢转轴线以一角度设置的角度滚道表面，所述角度滚道表面以彼此轴承接合的方式汇合以便限定以所述角度设置的一滑移面。
2.根据权利要求I所述的枢轴接头，其中，所述内轴承表面和所述外轴承表面中的每一个均限定一对所述角度滚道表面，所述一对角度滚道表面面向彼此并且设置在所述枢轴接头的横向相对端上。
3.根据权利要求2所述的枢轴接头，其中，所述内轴承表面和所述外轴承表面中的每一个的所述一对角度滚道表面设置为彼此隔开90和180度之间。
4.根据权利要求I所述的枢轴接头，其中，所述内轴承座套和所述外轴承座套中的每一个均包括两个半部，所述两个半部以端对端的方式横向邻接并且在一接触平面处汇合，所述接触平面设置在所述枢轴接头的横向中点处，所述接触平面与所述中心枢转轴线基本上垂直。
5.根据权利要求I所述的枢轴接头，其中，至少所述内轴承座套包括在其整个横向宽度上轴向延伸的管状部件以及限定有所述角度滚道表面的一对相对的角度轴承部分。
6.根据权利要求I所述的枢轴接头，其中，所述内轴承座套的第一横向宽度比所述外轴承座套的第二横向宽度大，所述内轴承座套支承施加于所述枢轴接头的大部分横向载荷。
7.根据权利要求I所述的枢轴接头，其中，所述内轴承座套具有径向突出的边缘，所述径向突出的边缘围绕所述内轴承座套的横向端的周边周向地延伸。
8.根据权利要求7所述的枢轴接头，其中，所述内轴承座套的所述径向突出的边缘径向地延伸超过所述外轴承座套的外圆周周边。
9.根据权利要求I所述的枢轴接头，其中，所述角度滚道表面与所述中心枢转轴线之间的角度为0和90度之间。
10.根据权利要求9所述的枢轴接头，其中，所述角度为大约45度。
11.根据权利要求I所述的枢轴接头，其中，通过所述内轴承座套中限定的孔容纳至少一个螺栓，并且所述至少一个螺栓完全横向地延伸穿过所述孔。
12.
13.根据权利要求I所述的枢轴接头，其中，所述内轴承座套的硬度和/或刚度比所述外轴承座套的硬度和/或刚度大。
14.根据权利要求13所述的枢轴接头，其中，所述外轴承座套是弹性的。
15.根据权利要求I所述的枢轴接头，其中，所述内轴承座套和所述外轴承座套均限定大致通道形状的横截面轮廓。
16.一种自行车车架，所述自行车车架包括后轮悬架，所述后轮悬架具有由枢轴接头枢转地连接的第一车架部件和第二车架部件以便允许所述第一车架部件和所述第二车架部件相对转动，所述枢轴接头为不具有滚动元件的滑动轴承，所述滑动轴承包括两个同心的轴承壳，所述轴承壳包括内轴承座套和外轴承座套，所述内轴承座套和所述外轴承座套中的一个在另一个内围绕中心枢转轴线能够转动，并且所述内轴承座套和所述外轴承座套包括彼此滑动接触的相应轴承表面，所述外轴承座套与所述第一车架部件固定邻接，并且所述内轴承座套与所述第二车架部件固定邻接，所述内轴承座套具有其上限定有角度外轴承表面的第一和第二角度接触轴承部分，并且所述外轴承座套具有其上限定有角度内轴承表面的第二和第三角度轴承部分，所述角度外轴承表面和所述角度内轴承表面以轴承接合的方式彼此邻接并且相对于所述中心枢转轴线以共同的角度设置，以便在所述角度外轴承表面与所述角度内轴承表面之间限定一角度滑移面。
17.根据权利要求16所述的自行车车架，其中，所述内轴承表面和所述外轴承表面中的每一个均限定一对所述角度滚道，所述一对角度滚道面向彼此并且设置在所述枢轴接头的横向相对端上。
18.根据权利要求16所述的自行车车架，其中，所述内轴承座套和所述外轴承座套中的每一个均包括两个半部，所述两个半部以端对端的方式横向邻接并且在一接触平面处汇合，所述接触平面设置在所述枢轴接头的横向中点处，所述接触平面与所述中心枢转轴线 基本上垂直。
19.根据权利要求16所述的自行车车架，其中，所述内轴承座套的第一横向宽度比所述外轴承座套的第二横向宽度大，所述内轴承座套支承施加于所述枢轴接头的大部分横向载荷。
20.根据权利要求16所述的自行车车架，其中，所述内轴承座套具有径向突出的边缘，所述径向突出的边缘围绕所述内轴承座套的横向端的周边周向地延伸。
21.根据权利要求20所述的自行车车架，其中，所述内轴承座套的所述径向突出的边缘径向地延伸超过所述外轴承座套的外圆周周边，从而使得所述外轴承座套和与所述内轴承座套固定邻接的所述第二车架部件横向间隔开。
22.根据权利要求16所述的自行车车架，其中，所述内轴承座套的硬度和/或刚度比所述外轴承座套的硬度和/或刚度大。
23.根据权利要求16所述的自行车车架，其中，所述内轴承座套和所述外轴承座套均限定大致通道形状的横截面轮廓。
24.一种自行车，所述自行车包括前轮、车架、以及通过后悬架组件安装于所述车架的后轮，所述后悬架组件包括由枢轴接头可枢转地互连的至少第一车架部件和第二车架部件，所述枢轴接头提供所述第一车架部件与所述第二车架部件之间的相对转动，所述枢轴接头具有内轴承座套，所述内轴承座套同心地设置在外轴承座套内并且围绕中心枢转轴线相对于所述外轴承座套能够转动，以便允许通过所述枢轴接头接合的所述第一车架部件和所述第二车架部件相对转动，所述外轴承座套与所述第一车架部件固定邻接，并且所述内轴承座套与所述第二车架部件固定邻接，所述内轴承座套具有与所述外轴承座套的内轴承表面滑动接触的外轴承表面，所述外轴承表面和所述内轴承表面中的每一个均具有基本上轴向延伸的区域和至少一个角度轴承区域，所述至少一个角度轴承区域上限定有相对于所述中心枢转轴线以一角度设置的角度滚道，所述角度滚道以彼此轴承接合的方式汇合。
25.根据权利要求24所述的自行车，其中，所述内轴承表面和所述外轴承表面中的每一个均限定一对所述角度滚道，所述一对角度滚道面向彼此并且设置在所述枢轴接头的横向相对端上。
26.根据权利要求24所述的自行车，其中，所述内轴承座套和所述外轴承座套中的每一个均包括两个半部，所述两个半部以端对端的方式横向邻接并且在一接触平面处汇合，所述接触平面设置在所述枢轴接头的横向中点处，所述接触平面与所述中心枢转轴线基本上垂直。
27.根据权利要求24所述的自行车，其中，所述内轴承座套的第一横向宽度比所述外轴承座套的第二横向宽度大，所述内轴承座套支承施加于所述枢轴接头的大部分横向载荷。
28.根据权利要求24所述的自行车，其中，所述内轴承座套具有径向突出的边缘，所述径向突出的边缘围绕所述内轴承座套的横向端的周边周向地延伸。
29.根据权利要求28所述的自行车，其中，所述内轴承座套的径向突出的边缘径向地延伸超过所述外轴承座套的外圆周周边，从而使得所述外轴承座套和与所述内轴承座套固定邻接的所述第二车架部件横向间隔开。
30.根据权利要求24所述的自行车，其中，所述内轴承座套的硬度和/或刚度比所述外轴承座套的硬度和/或刚度大。
31.根据权利要求24所述的自行车，其中，所述内轴承座套和所述外轴承座套均限定大致通道形状的横截面轮廓。
全文摘要
描述了一种用于自行车车架的枢轴接头，其包括同心地设置在外轴承座套内的内轴承座套。内轴承座套具有外轴承表面，该外轴承表面与外轴承座套的内轴承表面可转动地滑动接触，从而使得内轴承座套和外轴承座套围绕中心枢转轴线可相对于彼此转动，以便允许通过枢轴接头连接的车架部件相对转动。内轴承表面和外轴承表面中的每一个均包括基本上轴向延伸的区域和至少一个角度轴承区域，所述至少一个角度轴承区域上限定有角度滚道表面。角度滚道表面相对于中心枢转轴线以一角度，并且以彼此轴承接合的方式汇合以便限定以相同角度设置的滑移面。
文档编号B62K19/00GK102753425SQ201080036662
公开日2012年10月24日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年8月19日
发明者德阿西·奥康纳 申请人:雷德工业股份有限公司