用于自行车的车架单元及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于自行车的车架单元，包括：左车架体，一体地形成有头管的一部分、座管的一部分、车架的一部分、和左后叉；和右车架体，一体地形成有所述头管的一部分、所述座管的一部分、所述车架的一部分、和右后叉；其中所述左车架体与所述右车架体经结合一体地形成所述头管、所述座管和所述车架；并且在所述头管上安装有支承环。
【专利说明】用于自行车的车架单元及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于自行车的车架单元和用于制造该车架单元的方法，并且更具体地涉及包括头管、座管、车架以及左后叉和右后叉的自行车的车架单元和制造该车架单元的方法。
【背景技术】
[0002]一般而言，用于自行车的车架单元是形成自行车总体结构的组成部件，其通过将诸如头管、座管、车架以及左后叉和右后叉之类的组成部件相互接合而制造。
[0003]关于用于自行车的车架单元，灵活地提供各种设计并且确保安全的刚性是核心因素，为此，各制造商积极进行对技术开发、加工方法、材料等的研究。
[0004]最近，为了实现各种设计并确保安全的刚性，使用诸如铝、铬钥钢(chromium-molybdenum steel )、碳和钛等材料来代替一般使用的高强度钢。
[0005]图1是现有技术的用于自行车的车架单元的结构图。
[0006]参考图1，现有技术的用于自行车的车架单元100包括头管101、座管103、上车架105、下车架107以及在两侧配置的上后叉(upper stay) 109和下后叉(lower stay) 111。
[0007]转向把手连接到的转向轴(未示出)安装在头管101上，并且连接到车座的座椅管(seat pipe)(未示出)安装在座管103上。
[0008]上车架105和下车架107连接并支承头管101和座管103。
[0009]上后叉109和下后叉111两者的后端相互连接从而形成后轮被安装到的旋转体叉(rotating body fork) 113。
[0010]下后叉111的前端连接到在座管103下端处配置的踏板组件(pedal assembly)115。
[0011]同时，用于自行车的车架单元100大多包括上车架105和下车架107，但是在一些情况下，只有单个车架，也就是说，只有上车架105可应用到头管101与座管103之间。
[0012]然而，根据具有上述结构的现有技术的用于自行车的车架单元100，当头管101、座管103、上车架105、下车架107以及上后叉109和下后叉111通过焊接加工彼此接合时，由于焊接热量导致的残余应力分布到接合部。特别是，在自行车行驶时，冲击载荷被直接施力口，从而导致关于安全的严重问题，诸如在接合部的周围发生断裂或损伤。
[0013]特别是，因为当头管101接合到上车架105和下车架107时，根据上车架105与下车架107之间的厚度差，头管101经过单独的预热过程之后，执行焊接作业，所以存在的缺点是，如果没有适当地执行预热过程，则会发生焊接缺陷。
[0014]此外，由于手动执行焊接接合部的过程，因此劣质率高，因为根据工人的技能和作业环境，焊接质量上存在差异，并因此存在需要过多的作业时间和生产率下降的缺点。
[0015]在此【背景技术】部分公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，而不应该视为承认或以任何形式暗示这些信息构成本领域技术人员已知的现有技术。
【发明内容】
[0016]本发明的各个方面提供一种用于自行车的车架单元，包括:左车架体，一体地形成有头管的一部分、座管(seat tube)的一部分、车架的一部分、和左后叉(left stay);和右车架体，一体地形成有上述头管的一部分、上述座管的一部分、上述车架的一部分、和右后叉(right stay);其中上述左车架体与上述右车架体经结合一体地形成上述头管、上述座管和上述车架；并且支承环安装在上述头管上。
[0017]上述支承环的一端可以形成为向外弯曲，从而形成装入上述头管的端部的结合槽。
[0018]上述支承环的另一端可以形成为向外倾斜，从而形成引导端(guide end)。
[0019]上述支承环可以通过将金属板冲压成形(press-forming)和轧制(rolling),加工成环状。
[0020]上述支承环可以在其一端形成有突起，在其另一端形成有插入上述突起的槽，上述支承环可以通过将上述突起与上述槽结合，加工成环状。
[0021]上述支承环可以分别结合到上述头管的上端和下端。
[0022]上述支承环可以具有与上述头管相同的厚度。
[0023]上述左车架体和上述右车架体可以通过焊接方法结合。
[0024]本发明的各方面提供一种制造用于自行车的车架单元的方法，该车架单元包括:转向轴被安装到的头管；座椅管(seat pipe)被安装到的座管；车架，配置为将上述头管和上述座管连接为一体并且形成自行车的车体；和在上述车架的后方处形成的左后叉和右后叉，上述方法包括:将左车架体冲压成形，使得上述头管的一部分、上述座管的一部分、上述车架的一部分、和上述左后叉形成为一体；将右车架体冲压成形，使得上述头管的一部分、上述座管的一部分、上述车架的一部分、上述右后叉形成为一体；将上述左车架体和上述右车架体结合；和将支承环装入并组装到上述头管中。
[0025]上述支承环的一端可以形成为向外弯曲，从而形成装入上述头管的端部的结合槽。
[0026]上述支承环的另一端可以形成为向外倾斜，从而形成引导端(guide end)。
[0027]上述支承环可以通过将金属板冲压成形和轧制，加工成环状。
[0028]上述支承环可以在其一端形成有突起，在其另一端形成有插入上述突起的槽，上述支承环可以通过将上述突起与上述槽结合，加工成环状。
[0029]上述支承环可以分别结合到上述头管的上端和下端。
[0030]上述支承环可以具有与上述头管相同的厚度。
[0031 ] 上述左车架体和上述右车架体可以通过焊接方法结合。
[0032]分别形成头管、座管、车架以及左后叉和右后叉的左车架体和右车架体可冲压成形并且结合为一体，从而使得制造过程容易执行。
[0033]因此，对从道路表面传递而来的冲击载荷和车架单元本身的疲劳载荷的头管与车架之间的刚性和耐久性被牢固地保持，从而防止诸如断裂之类的损伤，并且确保安全。
[0034]此外，当接合左车架体和右车架体时，沿着左车架体和右车架体的边缘执行焊接作业，使得焊接过程可以自动化，由于自动化，作业时间可以减少，而且焊接质量和生产率得以提闻。
[0035]此外，由于安装有具有与头管相同的厚度并且装入转向轴的支承环，所以当支承环安装到头管时，支承环可立即接合到头管而不需要单独的预热过程，从而提高了焊接质量并且减少了作业过程期间所需的时间。
[0036]此外，转向轴被装入到的支承环通过冲压成形方法生产，从而提高了生产率。
[0037]本发明的方法和装置具有其它特征和优点，根据附图及后面【具体实施方式】这些特征和优点将变得明朗，附图合并与此，与【具体实施方式】一起用于解释本发明的特定原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1是现有技术的用于自行车的车架单元的结构图。
[0039]图2是应用本发明的用于自行车的示例性车架单元的自行车的侧视图。
[0040]图3是本发明的用于自行车的示例性车架单元的透视图。
[0041]图4是本发明的用于自行车的示例性车架单元的分解透视图。
[0042]图5是示出本发明的头管的示例性结构的侧截面图。
[0043]图6是本发明的示例性支承环的透视图。
【具体实施方式】
[0044]现在将具体参考本发明的各个实施例，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其它实施例。
[0045]与描述无关的部分将被省略，以便清楚地描述本发明，而且在整个说明书中相同或相似的元件将用相同的附图标记来表示。
[0046]附图中示出的每个部件的尺寸和厚度是为了理解和便于描述而任意示出的，但是本发明不限于此。为了清楚表达，放大了一些部分和区域的厚度。
[0047]此外，在下面的详细说明中，处于相同关系的结构名称分成“第一”、“第二”等，但是本发明不限于在下面说明中的顺序。
[0048]在整个说明书和权利要求中，除非明确作相反描述，术语“包括”和诸如“包含”或“含有”之类的变形应理解为意指包括所述元件但不排除任何其它元件。
[0049]此外，本说明书中描述的“单元”、“装置”、“部”、“部件”等是指执行至少一个功能或操作的综合性结构的单元。
[0050]图2是应用本发明的各种实施例的用于自行车的车架单元的自行车的侧视图，图3是本发明的各种实施例的用于自行车的车架单元的透视图，图4是本发明的各种实施例的用于自行车的车架单元的分解透视图。
[0051]参考图2至图4，本发明各种实施例的用于自行车的车架单元I包括头管3、座管5、车架7、踏板组件(pedal assembly) 9,以及左后叉(left stay) 11和右后叉(rightstay) Ila0
[0052]把手13被安装到的转向轴15安装到头管3，前轮19通过配置在转向轴15的下侧处的前叉(fork) 17安装。
[0053]座椅23通过座椅管21安装到座管5。
[0054]车架7可以包括配置为将头管3和座管5连接为一体的上延伸架25、和一体地连接到踏板组件9的下延伸架27，并且形成自行车29的车体。将会理解，可一体地形成这种集成式部件(integral components)。
[0055]左后叉11和右后叉Ila分别包括上后叉(upper stay)31和下后叉(lower stay)33，两个上后叉31的后端和两个下后叉33的后端彼此连接，从而形成后轮35被安装到的旋转体叉(rotating body fork) 37。
[0056]此外，两个上后叉31的前端连接到座管5，两个下后叉33的前端连接到配置在座管5的下侧处的踏板组件9。
[0057]踏板组件9可以形成为在车架7与两个下后叉33之间的下侧处向下突出，通过车链39连接到后轮35的踏板9a安装在踏板组件9上。
[0058]在此，头管3、座管5、车架7、踏板组件9以及左后叉11和右后叉Ila由一体成形的左车架体41和右车架体43形成。将会理解可一体地形成这种集成式部件。
[0059]此外，左车架体41和右车架体43沿着其边缘接合，从而形成用于自行车的车架单元I的总体结构。
[0060]左车架体41和右车架体43通过焊接方法彼此接合，在该情况下，焊接方法可以是电弧焊接方法等。
[0061]图5是示出本发明的各种实施例的头管结构的侧截面图，图6是本发明的各种实施例的支承环的透视图。
[0062]参考图5和图6，如图所示，支承环45安装到头管3，并且可分别安装到头管3的上侧和下侧。
[0063]支承环45安装在转向轴15与头管3之间，轴承或轴承外圈(bearing cup)(未示出)装配在支承环45上。
[0064]在下文中，将详细描述支承环45的结构。
[0065]支承环45的一端形成为向外弯曲从而形成头管3的端部被装入的结合槽47，而其另一端形成为向外倾斜从而形成引导端49。
[0066]此外，支承环45的结合槽47和头管3通过焊接方法接合，轴承或轴承外圈可以装配到结合槽47的内侧，即支承环45的内侧。
[0067]在此，在进行轴承或轴承外圈的锤击作业(ha_ering work)时，即在进行轴承或轴承外圈的维护(maintenance)时，引导端49用来引导用于移除轴承或轴承外圈的工具的进入。
[0068]支承环45具有与头管3的厚度相同或相近的厚度，并且可以通过分步冲压成形加X(step-by-step press-forming process)制造呈环状。
[0069]根据具有上述结构的本发明的各种实施例的用于自行车的车架单元1，头管3、座管5、车架7、踏板组件9以及左后叉11和右后叉Ila形成为一体，而不需要接合部，从而可以最小化由于现有技术中的接合部处的焊接热量所致的残余应力，并且可以消除由于残余应力而导致接合刚性(joint rigidity)变差的因素。
[0070]此外，由于在接合部处发生的断裂和损伤导致的安全事故的发生率减少，特别是，对从道路表面传递而来的冲击载荷和车架单元本身的疲劳载荷的头管3与车架7之间的刚性和耐久性被牢固保持。
[0071]此外，形成用于自行车的车架单元I的左车架体41和右车架体43形成为一体，因此使用于自行车的车架单元I的整个外观在美观上具有吸引力。
[0072]此外，在接合左车架体41和右车架体43时产生的焊珠(bead)不直接暴露于表面，因此对用于自行车的车架单元I的整个外观设计的影响得以最小化。
[0073]此外，当接合左车架体41和右车架体43时沿着左车架体41和右车架体43的边缘执行焊接作业，因此焊接过程可以自动化，由于自动化，作业时间可以减少，并且焊接质量和生广率可以提闻。
[0074]此外，由于转向轴15被安装到的支承环45形成为具有与头管3的厚度相同或相近的厚度，所以当支承环45安装到头管3时，支承环45可立即接合到头管3而不需要单独的预热过程，从而改善了焊接质量并且减少了作业过程期间所需的时间。
[0075]在下文中，将参考图3至图6描述上述的本发明的各种实施例的用于自行车的车架单元I的制造方法。
[0076]首先，一体地修整(trim)并形成头管3、座管5、车架7、踏板组件9以及左后叉11和右后叉11a，然后，如图4所示，分别冲压成形出彼此对称的左车架体41和右车架体43。
[0077]此后，将通过压力机(press)成形的左车架体41和右车架体43通过焊接方法沿着左车架体41和右车架体43的边缘彼此接合，从而如图3所示，制造出用于自行车的车架单元I。
[0078]而且，如图5所示，将通过分步冲压加工形成为环状的支承环45装入头管3中，然后，通过焊接方法将支承环45和头管3接合。
[0079]在这种情况下，支承环45的一端的外周(circumference)形成结合槽47,该结合槽47形成为向外弯曲，而支承环45的另一端形成引导端49，该引导端49形成为弯曲同时向外倾斜并且敞开，支承环45通过结合槽47装入头管3的上端和下端部分中的每个部分，然后，支承环45和头管3通过焊接方法接合。
[0080]支承环45可通过分步冲压加工来制造。
[0081]也就是说，通过一系列的冲压成形加工，平板形成为环状，并且通过在一系列的冲压成形过程之间执行的形状成形(shape forming)加工,形成结合槽47和引导端49。
[0082]在最后步骤中，如图6所示，通过使用突起51和槽53将相对的两个侧面结合，完成支承环45的制造过程。突起51和槽53通过对平板(flat sheet)的两个侧面进行加工而形成，并且在经过一系列的冲压成形加工之后在最后步骤中彼此结合。
[0083]在这种情况下,作为冲压成形的上述板(sheet),使用具有与座管5的厚度相同或相近的厚度的板。
[0084]为了方便解释和在所附权利要求中的准确限定，参考如附图所示的示例性实施例的特征的位置，术语“上”或“下”、“前”或“后”等用于描述这种示例性实施例的特征。
[0085]前述对本发明的具体示例性实施例的描述是为了例证和说明的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以作出很多改变或变化。对示例性实施例进行选择和说明的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员实现并利用本发明的各种不同的示例性实施例以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求及其等同形式所限定。
【权利要求】
1.一种用于自行车的车架单元，其特征在于，包括: 左车架体，包括一体地形成的头管的一部分、座管的一部分、车架的一部分、和左后叉；和 右车架体，包括一体地形成的所述头管的一部分、所述座管的一部分、所述车架的一部分、和右后叉； 其中所述左车架体与所述右车架体经结合一体地形成所述头管、所述座管和所述车架；并且 支承环安装在所述头管上。
2.根据权利要求1所述的车架单元，其特征在于: 所述支承环的一端形成为向外弯曲，从而形成装入所述头管的端部的结合槽。
3.根据权利要求2所述的车架单元，其特征在于: 所述支承环的另一端形成为向外倾斜，从而形成引导端。
4.根据权利要求1所述的车架单元，其特征在于: 所述支承环通过将金属板冲压成形和轧制，加工成环状。
5.根据权利要求4所述的车架单元，其特征在于: 所述支承环在其一端形成有突起，在其另一端形成有插入所述突起的槽，所述支承环通过将所述突起与所述槽结合，加工成环状。
6.根据权利要求1所述的车架单元，其特征在于: 所述支承环分别结合到所述头管的上端和下端。
7.根据权利要求1所述的车架单元，其特征在于: 所述支承环具有与所述头管相同的厚度。
8.根据权利要求1所述的车架单元，其特征在于: 所述左车架体和所述右车架体经焊接结合。
9.一种制造用于自行车的车架单元的方法，该车架单元包括: 头管，配置为用于支承转向轴； 座管，配置为用于装配座椅管； 车架，配置为将所述头管和所述座管连接为一体并且形成自行车的车体；和 在所述车架的后方处形成的左后叉和右后叉，所述方法的特征在于，包括: 冲压成形出左车架体，所述左车架体包括一体地形成在一起的所述头管的一部分、所述座管的一部分、所述车架的一部分、和所述左后叉； 冲压成形出右车架体，所述右车架体包括一体地形成在一起的所述头管的一部分、所述座管的一部分、所述车架的一部分、和所述右后叉； 将所述左车架体和所述右车架体结合；和 将支承环装入并组装到所述头管中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于: 所述支承环的一端形成为向外弯曲，从而形成装入所述头管的端部的结合槽。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于: 所述支承环的另一端形成为向外倾斜，从而形成引导端。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于: 所述支承环通过将金属板冲压成形和轧制，加工成环状。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于: 所述支承环在其一端形成有突起，在其另一端形成有插入所述突起的槽，所述支承环通过将所述突起与所述槽结合，加工成环状。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于: 所述支承环分别结合到所述头管的上端和下端。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于: 所述支承环具有与所述头管相同的厚度。
16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于: 所述左车架体和所述右车架体经焊接结合。
【文档编号】B62K3/02GK104369816SQ201310741820
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】崔晶南, 徐明辰 申请人:现代自动车株式会社