专利名称：自行车用缓冲装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种缓冲装置，特别是涉及安装在自行车的第1车架构件与第2车架构件之间的自行车用缓冲装置。
自行车不仅是作为交通工具，而且作为娱乐活动的一种形式更加受人欢迎。再者，自行车运动对于职业运动员与业余运动员来说是受人喜爱的竞技运动。
近年，已知在山地自行车与城市自行车中装设前悬挂装置与后悬挂装置，以吸收在卸载与加载时传递给骑车人的冲击的方法。此等悬挂装置，从简单结构到复杂结构已有许多。
作为结构简单且价格便宜的自行车用悬挂装置有日本特开平9-290790号公报所公开的例子。该悬挂装置具备筒状的外侧构件(第1构件的一侧)、安装在外侧构件内的内侧构件(第2构件的一侧)以及安装在外侧构件与内侧构件之间并且由于两构件的相对回转而压缩变形的弹性构件。例如，外侧构件与自行车的前车架构件一体地连结，内侧构件与后车架构件一体地连结。在该悬挂装置中，在外侧构件为圆筒形状的情况下，设置向内侧构件突出的止动部；在内侧构件为圆筒形状的情况下，设置向外侧构件突出的止动部。在两构件为圆筒形状的情况下，在相对向的位置形成两个止动部。在内侧构件的两端部上一体地装设侧板。后车架构件固定在该侧板上。
对于前述以往的构成来说，可利用安装在内侧构件上的侧板来防止内侧构件的轴向移动。但是，在骑车人乘车或冲击作用于车架上时，内侧构件与外侧构件有时发生径向偏移。在两构件径向偏移时，两构件有可能相接触以致两构件受损。
本发明的目的在于，防止在简单结构的自行车用缓冲装置中，配置于内外的两个构件相接触。
发明1的自行车用缓冲装置是安装在自行车的第1车架构件与第2车架构件之间的装置，具备第1构件、第2构件、连结机构和第1弹性构件。第1构件可固定在第1车架构件上，内部具有收容空间。第2构件可固定于第2车架构件上，并配置于第1构件的收容空间内。连结机构是用于将第1构件与第2构件同心地配置，同时将两构件相对回转自如并且轴向不能移动地连结起来。第1弹性构件安装于第1构件与第2构件之间，由于两构件的相对回转而伸缩。
对于该缓冲装置来说，当冲击作用于第1车架构件或第2车架构件上时，第1构件与第2构件相对回转，借助由于其回转而收缩的第1弹性构件来吸收冲击。由于第1构件与第2构件通过连结机构同心地配置，同时相对回转自如并且轴向不能移动地连结起来，所以在两构件相对回转时，两构件不易沿径向偏移。因此能防止冲击作用时两构件相接触，即使有冲击作用两构件也不易受损。
发明2的自行车用缓冲装置是基于发明1所述的装置，在第1构件与第2构件之间由于两构件的相对回转而引起的体积变化而形成吸收冲击所用的缓冲突间，第1弹性构件是与两构件接触地配置在缓冲突间内的弹性体。在这种情况下，通过将弹性体与两构件接触地配置在缓冲空间内这样简单的结构就可吸收冲击。
发明3的自行车用缓冲装置是基于发明1或2所述的装置，第1构件在内周侧具有向第2构件延伸的至少一个的第1突出部，第2构件在外周侧具有向第1构件延伸、与第1突出部数量相同的第2突出部，由两突出部所划分的2种空间中之一方成为缓冲空间。在这种情况下，可在交互配置2个突出部所划分的2种空间中的一方内装设第1弹性构件，以吸收冲击。而且，通过在另一方的空间内设置另一弹性构件，能对第1弹性构件施加预压。
发明4的自行车用缓冲装置是基于发明1～3中任一发明所述的装置，还具备配置在另一方空间内的第2弹性构件。在这种情况下，由于将第2弹性构件配置在另一方的空间内，能由该第2弹性构件对第1弹性构件施加预压，能在骑车人乘上自行车时抑制缓冲装置的沉入。
发明5的自行车用缓冲装置是基于发明1～4中任一发明所述的装置，第1构件至少在两端上具有圆周面，连结机构包括固定在第1构件上的第1套环部与固定在第2构件上的第2套环部；前述第1套环部具有与第1构件的圆周面接触的第1筒部以及由第1筒部弯曲而与第1构件的端面接触的第1环状部；前述第2套环部具有与第1套环部的第1筒部接触的第2筒部以及由第2筒部弯曲而与第1套环部的第1环状部接触的第2环状部。在这种情况下，是将套环构件分别固定在两构件上，通过使两套环构件以端面与周面接触来将两构件连结起来，因此能以简单的结构可靠地将两构件同心地配置，同时轴向不能移动并且回转自如地连结起来。
发明6的自行车用缓冲装置是基于发明5所述的装置，第2套环部是配置于第1套环部的外周侧。在这种情况下，由于固定于内周侧的第2构件上的第2套环部是配置于第1套环部的外周侧，所以能将第1套环部的第1筒部配置于第1构件的外周侧，置于固定第1套环部与第1构件。
发明7的自行车用缓冲装置是基于发明5或发明6所述的装置，第2套环部与第2车架构件一起固定在第2构件上。在这种情况下，由于可用同一个固定件固定第2车架构件与第2套环部，因而固定件的构成简单。
发明8的自行车用缓冲装置是基于发明5～7中任一发明所述的装置，第1套环部与第2套环部中任一方是合成树脂制件，另一方是金属制件。在这种情况下，由于是不同的材质相接触，能防止由于两套环部的接触引起的熔接，并且两套环部平稳地滑动，同时由于两套环部滑动时，比金属柔软的合成树脂制的套环部始终在磨损，因此，如果老化磨损严重时可只更换合成树脂制套环即可。
发明9的自行车用缓冲装置是基于发明1～8中任一发明所述的装置，第2构件具有回转支持部，该回转支持部同心地回转自如地支持自行车的曲柄轴。在这种情况下，由于回转支持部设置在第2构件上，缓冲装置围绕着曲柄轴相对回转。因此，即使两构件转动，例如在链条驱动的情况下，曲柄齿轮与小齿轮的中心距不变，链条张力不变。
发明10的自行车用缓冲装置是基于发明1～9中任一发明所述的装置，第1构件在外周面上具有在周方向隔以间隔地配置并且向径向外方突出的2个车架固定部。在这种情况下，由于是将各车架固定部固定在第1车架构件的不同的构成要素上，能以第1构件加强构成要素。
图1是采用本发明一实施例的自行车的侧视图；图2是其驱动部的放大侧视图；图3是驱动部的放大俯视图4是悬挂装置组合体与后车架构件的分解立体图；图5是悬挂装置组合体的纵剖视图；图6是图5的Ⅳ-Ⅳ剖视图；图7是与悬挂装置组合体处于行程终端位置时的图6相当的图；图8是表示悬挂装置组合体的冲击吸收特性的曲线图。
实施例在图1与图2中，采用本发明的一个实施例的自行车10是BMX型自行车，具备车架12与悬挂装置组合体14。车架12主要具有主车架构件(第1车架构件的一例)16以及通过缓冲悬挂组合体14与主车架构件16弹性连结的后车架构件(第2车架构件的一例)18。
自行车10还具备围绕着后轮毂19a回转自如地安装在车架12后部的后轮19。围绕着前轮毂20a回转自如地连结在车架12前部的前轮20与用于推进自行车的驱动部22。驱动部22如图3所示，与以往的结构相同，具有带曲柄轴23a的中轴23(图4)，不能回转地安装在曲柄轴23a右端的、带前链轮25的右曲柄臂24，不能回转地安装在曲柄轴23a左端的左曲柄臂26，安装在后轮毂19a上的后链轮29与架设在两链轮25、29上的驱动链28。在各曲柄臂24、26的末端装有脚蹬27。
主车架构件16具有刚性，由焊接起来的数根管件构成。即主车架构件16具有鞍管30，头管32，连结两管30、32的上管33与下管34。主车架构件16最好使用高强度钢、铬钼钢、铝合金、钛合金等金属坯料与碳复合材料等纤维增强树脂坯料等具有刚性的坯料制造。
前端装有鞍座37的鞍柱38上下位置可调地固定在鞍管30上。
前叉40回转自如地安装在头管32上，前轮20回转自如地安装在前叉49的下端，转向用车把组合体42上下位置可调地安装在其上端。
用于安装悬挂装置组合体14的1对托架50焊接固定在下管34与鞍管30的连结部分上。托架50如图2与图3所示，具有焊接固定在下管34上的第1固定部50a，位于第1固定部50a的斜下方，焊接固定在鞍管30上的第2固定部50b与将两固定部50a、50b弯曲连结成1/4圆弧状的连结部50c。这样的托架50在安装悬挂装置组合体14的同时，由于将下管34与鞍管30连结起来，能加强主车架构件16。另外，在不设置连结部50c而将悬挂装置组合体14个别地安装在管34、30上的情况下，通过用悬挂装置组合体14将2个管34、30连结起来，能加强主车架构件16。
悬挂装置组合体14安装在1对托架50之间，由螺栓56固定。在各托架50上形成用于螺栓56穿过的2个螺栓孔(未予图示)。象这样利用螺栓56将悬挂装置组合体14装卸自如地安装在主车架构件16上，悬挂装置组合体14与后车架构件18的装卸变得容易。
后车架构件18如图4所示，具有实际上是相同的1对臂构件60。各臂构件60，在根端具有圆形的悬挂装置安装部62，在尖端具有轮毂安装部64。悬挂装置安装部62固定在悬挂装置组合体14的内侧构件(后述)上。后轮毂19a安装在1对轮毂安装部64之间，轮毂轴19b固定在轮毂安装部64上。
悬挂装置安装部62具有中轴23可以贯穿的中心孔70。在中心孔70的周围形成5个螺栓孔72，用于安装螺栓74。螺栓74用于将悬挂装置安装部62固定在悬挂装置组合体14的内侧构件上。在轮毂安装部64上形成沿着臂构件60的纵长方向延伸的长槽76，后轮毂19a的轮毂轴19b是利用众所周知的方法固定在该长槽76上。
悬挂装置组合体14如图4～图6所示，具备固定在主车架构件16上的外侧构件(第1构件)80，配置在外侧构件80的内周侧，并且固定在后车架构件18上的内侧构件(第2构件)82，由于外侧构件80与内侧构件82的相对回转而伸缩的第1与第2弹性构件83、84，为了将外侧构件80与内侧构件82配置成同心，同时将两构件80、82相对回转自如且不能轴向移动地连结起来所用的连结机构86。
外侧构件80大体上是圆筒状的金属构件，在内部有沿自行车10的左右延伸的中轴的轴线为中心的圆形开口90。用于此件的金属最好是铝合金、钛合金、铬钼钢、高强度钢、不锈钢合金等。内侧构件82可同中轴23和2个弹性构件83、84一起收容在开口90内。开口90，其轴线与中轴23的轴线(曲柄轴23a的轴线)一致地形成。在开口90内形成向径向内方延伸的5个第1突出部92。如图6所示，在第1突出部92的根端部的周方向的一侧面与外侧构件80的内周面的交界部分上形成倒角成圆弧状的第1保持部92a。第1弹性构件83外周侧的角部83a保持在与该第1保持部92a相接触状态。
外侧构件80在外周侧具有向径向外方突出的2个安装部94。在各安装部94的末端分别形成有自两端有一规定深度的螺孔96。该螺孔96形成于与托架50的螺栓孔相对向的位置上，通过将穿过托架50的螺栓孔的螺栓56旋入该螺孔96内，将悬挂装置组合体14安装在主车架构件16上。在各安装部94的根端部形成自两端切出的缺口部97，在外侧构件80的两端外周面上形成圆周面98。
内侧构件82大体上是圆筒状的金属制构件，在内部形成利用众所周知的螺纹安装法安装中轴24所用的通孔104。用于该件的金属最好是铝合金、钛合金、铬钼钢、高强度钢、不锈钢合金等。在内侧构件82的外周部形成向径向外方突出的5个第2突出部102。第2突出部102与第1突出部92交替地配置。结果，在第1突出部92与第2突出部102之间，通过外侧构件80与内侧构件82的相对回转而形成体积变化的大致矩形的2种空间。其中，在大的空间内安装第1弹性构件83，在小的空间内安装第2弹性构件84。在第2突出部102的根端部的周方向的一侧面与内侧构件82的外周面的交界部分形成倒角成圆弧状的第2保持部102a。第1弹性构件83的内周侧的角部83b保持在与该第2保持部102a相接触状态。
另外，第1突出部92的周方向的另一面92b与第2突出部102的周方向的另一面102b在装有两弹性构件83、84的状态下大致平行地相对置。在第2突出部102的顶端侧形成供螺栓74旋入的螺孔106。将螺栓74穿过臂构件60的螺栓孔72旋入螺孔106内，后车架构件18即固定在悬挂装置组合体14上，与主车架构件16实现弹性连结。
第1弹性构件83是剖面为变形矩形状的棒状弹性体制成的构件。该弹性体最好是聚氨酯橡胶、腈基丁二烯橡胶和聚乙烯等弹性体。第1弹性构件83与第1突出部92接触的外周侧的角部83a以及与第2突出部102接触的内周侧的角部83b成锐角状地带有圆角。第1弹性构件83是在受到预压的状态下安装在第1突出部92与第2突出部102所形成的空间的一方内，两端与第2套环部112接触。并且，在与第1突出部92的接触部中，角部83a是由外周侧的第1保持部92a所保持，在与第2突出部102的接触部中，角部83b是由与第1保持部92a对角配置的内周侧的第2保持部102a所保持。这样，由于第1弹性构件83由配置于对角线方向的各自的保持部92a、102a来保持，所以第1弹性构件83在压缩变形时，除了由于压缩向厚度方向(与压缩方向交叉的方向)进行膨胀之外，第1弹性构件83不易偏移。因此，能使缓冲性能稳定。
另外，第1弹性构件83是在受到保持的状态下，在与外侧构件80的内周面之间留有间隙108a地安装在空间的一方内，该间隙108a是由与第2突出部102的接触部分起沿顺时针方向逐渐变小。另外，在与内侧构件82的外周面之间也留有间隙108b，该间隙108b是由与第1突出部92的接触部分起沿反时针方向逐渐变小。
由于如此留出逐渐变小的间隙108a、108b地配置第1弹性构件83，第1弹性构件83在由两突出部92a、102a所夹持而压缩时，能向与压缩方向交叉的方向膨胀，可使两构件80、82的转动量增多，充分地吸收冲击。
并且，在内侧构件82相对回转，第1弹性构件83压缩而向间隙108a、108b侧膨胀时，第1弹性构件83同外侧构件80的内周面和内侧构件82的外周面逐渐贴紧，因此，由于贴紧，在发生摩擦部分的偏移量减少，第1弹性构件83不易磨损，能抑制由于磨损所造成的缓冲性能的变动。
第2弹性构件84是大致板状的弹性体制体，是为了对第1弹性构件施加预压，同时抑制由于2个突出部92、102的接触而发生碰撞声所装设的。该弹性体最好是聚氨酯橡胶、腈基丁二稀橡胶和聚乙烯等弹性体。在第2弹性构件84对第1弹性构件83施加预压的状态下，第1突出部92的周方向的另一面92b与第2突出部102的周方向的另一面102b大致平行地相对置。因此，即使第2弹性构件84沿径向偏移，第1突出部92的周方向的另一面92b与第2突出部102的周方向的另一面102b的间隙也不变化，对第1弹性构件83的预压不易变动。在此，由于对第1弹性构件83施加预压，当骑车人骑在自行车上时，悬挂装置组合体14能抑制由于骑车人的体重引起的动作。
连结机构86具有固定在外侧构件80上的合成树脂制造的第1套环部110和配置在第1套环部110的外周侧，并且固定在内侧构件82上的金属制造的第2套环部112。用于第1套环部110上的合成树脂最好是聚缩醛树脂、尼龙与特氟隆(商标)等合成树脂。用于第2套环部112上的金属最好是铁类金属、铜与黄铜类合金等金属。第1套环部110是带凸边的环状构件，具有与外侧构件80的圆周面98接触的第1筒部114以及由第1筒部114弯曲而与外侧构件80的端面接触的第1环状部116。第1套环部110嵌入固定在外侧构件80的圆周面98上。
第2套环部112是带凸边的环状构件，具有与第1套环部110的第1筒部114接触的第2筒部118以及由第2筒部118弯曲而与第1套环部110的第1环状部116接触的第2环状部120。在第2环状部120上，在与5个螺栓孔72相对向的位置上形成5个螺栓孔122。第2套环部112是通过螺栓74连同后车架构件18一起固定在内侧构件82上。
下面对悬挂装置组合体14的冲击吸收动作加以说明。
当冲击与负荷作用于后轮19上时，后车架构件18与内侧构件82一起围绕着图1的曲柄轴23a沿顺时针方向回转。由于象这样围绕着曲柄轴23a回转，在其他部分不会产生回转时所产生的驱动链28的张紧与松驰等对驱动链28的不良影响。因此，能抑制蹬踏损失等。在冲击与负荷作用于自行车上的期间，第1弹性构件83在两突出部92、102之间压缩变形以吸收其冲击与负荷。这时，第1弹性构件83与外侧构件80和内侧构件82的间隙108a、108b逐渐变小，如图7所示，当压缩到间隙消除时，第1弹性构件83受到全部接触面所约束，因此到达行程终端。
在冲击与负荷去除时，第1弹性构件83由于弹性回复力而膨胀，内侧构件82返回到初始位置。这时的内侧构件82的行程与负荷的关系如图8所示。在此，由于在第1弹性构件83与外侧构件80和内侧构件82之间位置间隙108a、108b，如图8中以粗线所示那样，相对负荷来说，可获得较大的行程，冲击吸收范围加大。在未形成此间隙108a、108b的情况下，如图8中细线所示，对于负荷来说，行程减小。
另外，在压缩第1弹性构件83时，由于是以压入的对角方向的2处进行保持，在压缩时第1弹性构件83难以径向移动。因此，图8所示的冲击吸收特性始终一定地变化，可获得稳定的冲击性能。
另外，由于外侧构件80与内侧构件82是利用连结机构86轴向不能移动且相对回转自如地连结起来，所以，两构件80、82难以径向偏移。因此，能防止冲击作用时两构件80、82的接触，即使有冲击作用，两构件80、82也不易受损。
其他实施例(a)在前述实施例中，是将外侧构件与内侧构件作成圆筒形状，但两构件的形状并不限定于圆筒，也可以是方筒状或其他形状。
(b)在前述实施例中，是以2个带凸边的环形构件构成连结机构，但连结机构的构成只要是将外侧构件与内侧构件相对回转自如且轴向不能移动地连结起来的构成，什么样的构成都可以。
(c)在前述实施例中，臂构件的结构为对后轮的轮毂轴以链条驱动并且在两端进行支持。但也可利用锥齿轮轴驱动后轮，再者，还可以单臂支持后轮的轮毂轴。
(d)在前述实施例中，是将主车架构件固定在外侧构件上，将后车架构件固定在内侧构件上，但内侧构件与外侧构件向车架上的固定形式并不仅限于此，也可将后车架构件固定在外侧构件上，将主车架构件固定在内侧构件上。
(e)在前述实施例中，是安装第2弹性构件84，对第1弹性构件83进行预压，但也可不装第2弹性构件84。另外，在安装第2弹性构件84的情况下，也可安装对第1弹性构件83不施加预压程度的软弹性体制成的构件。这样的第2弹性构件84，虽不能施加预压，但能防止由于两突出部92、102的碰撞而发生的噪声，并且能吸收复原时的冲击。
根据本发明，在第1构件与第2构件相对回转时，由于第1构件与第2构件是利用连结机构同心地配置，同时相对回转自如且轴向不能移动地连结起来，两构件难以径向偏移。因此，能防止冲击作用时两构件的接触，即使有冲击作用，构件也不易受损。
权利要求
1．一种自行车用缓冲装置，是安装在自行车的第1车架构件与第2车架构件之间的自行车用缓冲装置，其特征在于具备第1构件、第2构件、连结机构与第1弹性构件；第1构件可固定于前述第1车架构件上，在内部具有收容空间；第2构件可固定于前述第2车架构件上，配置于前述第1构件的前述收容空间内；连结机构是用于将前述第1构件与第2构件同心地配置，同时将前述两构件相对回转自如且轴向不能移动地连结起来；第1弹性构件安装于前述第1构件与第2构件之间，由两构件的相对回转而伸缩。
2．按权利要求1所述的自行车用缓冲装置，其特征在于在前述第1构件与第2构件之间形成由两构件的相对回转而引起体积变化，以吸收冲击所用的缓冲空间，前述第1弹性构件是与前述两构件接触地配置在前述缓冲空间内的弹性体。
3．按权利要求1或2所述的自行车用缓冲装置，其特征在于前述第1构件，在内周侧具有向前述第2构件延伸的至少一个的第1突出部；前述第2构件，在外周侧具有向前述第1构件延伸、与前述第1突出部数量相同的第2突出部；由前述两突出部所划分的2种空间中之一方构成前述缓冲空间。
4．按权利要求3所述的自行车用缓冲装置，其特征在于还具备配置于前述另一方空间内的第2弹性构件。
5．按权利要求1～4中任一项所述的自行车用缓冲装置，其特征在于前述第1构件至少在两端具有圆周面，前述连结机构包括固定在前述第1构件上的第1套环部与固定在前述第2构件上的第2套环部，第1套环部具有与前述第1构件的圆周面接触的第1筒部以及由前述第1筒部变曲而与前述第1构件的端面接触的第1环状部，第2套环部具有与前述第1套环部的第1筒部接触的第2筒部以及由前述第2筒部弯曲而与前述第1套环部的第1环状部接触的第2环状部。
6．按权利要求5所述的自行车用缓冲装置，其特征在于前述第2套环部配置于前述第1套环部的外周侧。
7．按权利要求5或6所述的自行车用缓冲装置，其特征在于前述第2套环部与前述第2车架构件一起固定于前述第2构件上。
8．按权利要求5～7中任一项所述的自行车用缓冲装置，其特征在于前述第1套环部与第2套环部中任一方是合成树脂制件，另一方是金属制件。
9．按权利要求1～8中任一项所述的自行车用缓冲装置，其特征在于前述第2构件具有同心地、回转自如地支持自行车的曲柄轴的回转支持部。
10．按权利要求1～9中任一项所述的自行车用缓冲装置，其特征在于前述第1构件在外周面上具有沿着周方向隔以间隔地配置，并且向径向外方突出的2个车架固定部。
全文摘要
悬挂装置组合体安装在自行车主车架构件与后车架构件之间,具备外侧构件、内侧构件、连结机构和第1弹性构件。外侧构件可固定在主车架构件上,内部具有开口。内侧构件可固定在后车架构件上,配置在外侧构件的开口内。连结机构是用于将外侧构件与内侧构件同心地配置,同时将两构件、相对回轴自如且轴向不能移动地连结起来。第1弹性构件安装于外侧构件与内侧构件之间,由两构件的相对回转而伸缩。
文档编号B62K25/28GK1230502SQ9910454
公开日1999年10月6日 申请日期1999年3月30日 优先权日1998年3月31日
发明者藤井和浩 申请人:株式会社岛野