TW201300275A - 用於車輛懸架元件之結構強化之方法及設備 - Google Patents

Abstract

一種用來組裝懸架的方法及裝置。在一個實施例中，本方法包含步驟：調節第一懸架組件的溫度，而接著在大致保持於受調節的該溫度下，將該第一懸架組件及第二懸架組件壓至接合在一起。

Description

用於車輛懸架元件之結構強化之方法及設備 交互參照

本案主張於西元2010年6月30日所提出申請的美國臨時申請案第61/360,331號的優先權，該案以參照方式併入本案。

本發明關於車輛懸架。特別地，本發明係關於組裝車輛懸架的方法及裝置。

車輛懸架系統通常包括獨立和獨特的結構構件，因為它們的形狀和構造的材料必須單獨製造，然後再組裝。於此，組件必須抵抗傾向扭曲及/或彎曲的力量。這通常意謂著組件結構必需經由組裝，以使得在特定組件之間的相對的軸向及/或旋轉運動能減到最小。在許多應用中，亦可將某些懸架組件包覆上低摩擦及/或抗腐蝕材料，以提高性能。故需要一種使懸架零件與其他懸架零件以剛性干涉的方式組裝，而不損害任何組裝的零件的製造方法及系統。

本發明一般係關於組裝車輛懸架的方法及裝置。在一個實施例中，方法包含步驟：調節第一懸架組件的溫度，而接著在大致保持於受調節的該溫度下，將該第一懸架組件及第二懸架組件壓至接合在一起。在一個實施例中，該車輛懸架為叉。

因此，上述的本發明特徵可從以下詳細描述、更特定實施方式、以上的簡要概述，或參照實施例來理解，一些實施例係圖示於所附圖式中。但應注意的是，所附圖式係顯示本發明的典型的實施例，而並非用來限定本發明的範圍，因本發明亦容許其他同等有效力的實施例。

在一個實施例中，懸架元件包含兩個壓接配合(press-fit)在一起的零件，在組裝步驟中，藉由將第一零件的外徑表面插入另一零件的內徑表面。在一個實施例中，該車輛係為兩輪車輛，如腳踏車或機車。圖1係叉5的透視圖。該叉5包含由轉向冠部10連接的一對上、前懸架叉分支9。叉管以下方端部與接收構件8相互作用，以安裝於叉5內的彈簧及阻尼器的作動而提供吸震特性。如圖1所示，該冠部10係位於該叉的上端，在此處該冠部連接於每一叉管9並用來將來自操縱桿(未圖示)的單一管14轉換成雙管叉5。

在組裝方法的一個實施例中，每一該叉分支9的相對接收構件8的上端，係相對於該冠部10而沿著的方向12被壓至該冠部10的各別的圓周的開口11。每個開口11在該冠部各別的一側(分別對應於該圖示的開口11)形成至內徑的通道。每個內徑的大小稍微小於對應的分支9的一端的外徑(分別對每一分支9而言)，進而允許該些分支經壓接配合而與冠部開口11接合。

在使用此包含該些分支9/冠部10組件的懸架產品期間，此壓接產生干涉配合，足夠以大致旋轉地及軸向地剛性的方式，保持或固定叉分支9於該冠部10內。

在一個實施例中，於組裝期間係當在壓接時透過熱膨脹去調整冠部開口11的內徑的尺寸，來避免對冠部10(如，開口11的內徑)或分支9(如，分支的外徑)的實質上/結構上的破壞。相似地，該些叉分支的外徑可利用一般如運用冷卻的方法來產生收縮以減小尺寸，例如藉由將叉分支的末端浸入低溫液體，如氮或較和緩地暴露於乾冰。在其他配置中，內徑與外徑的大小可經調整以達到及暫時保持內徑與外徑尺寸的變動。在一個非限制的實施例中，如烘箱的加熱裝置，例如工作台面式對流烘箱，係經預熱至華氏300度，使用任何數量的溫度監測裝置，如溫度計或紅外線感測器。冠部10(或其他被加熱的零件)接著被置入該烘箱，並允許在預定的溫度及時段，如10分鐘，而浸於熱中。用來組裝於加熱的冠部10的該些叉分支9係允許保持在約華氏70度的室溫下。該些冠部10與叉分支9的不同的溫度處理，導致該冠部的內徑(開口11的)相對於該些分支9的末端13的外徑而膨脹。該冠部10的熱膨脹係數及質量與尺寸(及材料，如鋁)，係在當該冠部保持在浸於如華氏300度之提高的溫度之下，該冠部10的內徑變成大於該些分支9的末端13的外徑。鋁具有正的熱係數為0.000023毫米每度攝氏。例如，一個1米的棒子若溫度增加了攝氏100度，長度會膨脹2.3毫米。相似地，管狀的內徑，如鋁質冠部的開口11因而會增加尺寸，使得在該冠部保持浸於熱中(在提高的溫度下)，該冠部更易於容納接合的公叉管。

在冠部10與分支9於前述熱的差別的狀態下，可藉由將該些分支9插入該冠部開口11而進行組裝。然而，此組裝必須相當快速且準確地進行，以免在相對冷的分支9與相對熱的冠部10之間的熱傳遞，傾向於平衡兩者間的溫度，從而使分支9與冠部10回到分支9的外徑與開口11的內徑間成相互干涉的狀態(從而阻止分支9完全軸向插入至冠部開口11中)。

為便於即時且可反覆的準確的組裝，而揭示一種壓合裝置及組裝程序。圖2圖示用於組裝懸架元件的壓機50的實施例的透視圖。該壓機顯示冠部10於壓機下端及一對叉分支9固定於壓機上端，並隨時可被壓接配合入冠部的開口11內。該壓機包含能軸向地上下移動於軌道20的滑架18，軌道20回應槓桿17的扳轉(如手動地)並藉由插銷31而驅使滑架18大致沿著方向30移動。軌道20係固定於底座，該底座包含冠部分支對準銷22以及冠部轉向安裝基準銷(datum pin)23。叉分支維持器21(每一個係供每一管之用)係固接在滑架18上。在一個實施例中，每一叉分支9適於穿過維持器21之其中一者的內徑，且在組裝前係與滑架18在室溫下因摩擦關係而保持固定。由於所示的維持器係以公/母關係來接合該些叉分支，該些維持器能輕易被製造藉以插入該些叉管的內徑(ID)。

圖2A圖示了圖2的配置的局部放大圖，並顯示出插銷22與冠部10的開口11之間關係。正好在組裝之前，浸於溫度中的冠部10係從熱源(未圖示)移開，並以「上下顛倒」的方式與轉向管開口24一起放置在轉向安裝基準銷23處(圖2)。如圖2A所示，每一開口11適於每一個對準銷22的較小孔徑部分22A，且以中央對齊於各別的對準銷22的更小孔徑部分22B。每一插銷22的上端的圓錐形22C，係當叉分支9在組裝期間始接觸該插銷22時，用來提供該些叉分支9的對齊。在所示實施例中，冠部10的開口11包含肩部24，肩部24係建置以當在膨脹期間移入該開口而填滿較小孔徑部分22A與開口11的內徑之間的溝槽25時，供分支9的末端13抵靠。

圖3圖示了圖2的壓機50，額外地顯示了叉分支9插入冠部10的已組裝的懸架。如所示，插銷22、23用來固定冠部10於定位並確保開口11適當地對準該些叉分支9。槓桿17被手動地移位以移動滑架18軸向向下，從而以各別的浸於熱中的開口11來接合每一懸吊的、室溫的分支9的末端13。對準銷22的上端、較小孔徑部分22A係被分支9的末端13的內徑接合，當該分支9隨著滑架18向下前進。在一個實施例中，操作員可手動地且平順地繼續拉下槓桿17，直到每一分支9抵靠開口11的肩部24(圖3A)。該些對準銷22經配置使每一分支9，以此分支9抵靠肩部24的方式適當地組裝於冠部10內。在另一實施例中，當分支9抵靠形成於插銷22的22A與22B之間的大孔徑加厚管頭(upset)時，即加裝該分支9。

圖3A顯示圖3的配置的局部放大圖，並顯示組裝後的各個零件之間的關係。如所圖示，叉分支9的下端13已被降低至通過圓錐形22C且被插入開口11的內徑及分支9的外徑之間。該分支的最下端係顯示為抵靠肩部24。在該壓接配合區域的仍存在溝槽25的剩餘部分是幾乎不可見的。小開口表示仍膨脹的開口11，該開口在整個組裝過程中會繼續浸於熱中。

在該些分支9抵靠於開口11的肩部之後，拉起槓桿17，且當滑架18被槓桿17舉起時，於此時固定至該冠部10的該些分支9會從維持器21的保持中滑出。此後，該分支9/冠部10從壓機50被移開，且可選擇地，被置於獨立的冷卻架內(未顯示)。該架的目的係在維持剛組裝的零件以及利於冷卻步驟，使得零件呈現在均勻的室溫下。在一個實施例中，空氣或其他適合的冷卻劑係透過連接氣刀的管線而供應，且冷卻劑氣體係從氣刀吹入並使冷卻劑氣體衝擊在剛才組裝的開口11與末端13的區域。該分支9/冠部10組件保持在冷卻劑流動下，直到該組件已充分冷卻(如，達平均溫度低於華氏100度)。

在冷卻之後，分支9/冠部10組件透過放置於測試壓機中，以選擇地測試組裝強度。在典型的測試壓機中，分支9/冠部10組件被冠部10支撐於平台上，且該些分支9係自由地懸吊著。壓機適配器係設於該些分支9的每一上端上(每一分支上一個)，使得該些壓機適配器軸向抵靠分支9的上端。液壓流體接著被供應至壓缸。在接合時，該測試壓機經加壓直到軸向向下產生預定測試力於該些分支9的上端。在一個實施例中，此力可為300磅的力量。通過測試的標準，係在測試力施加下該些分支未軸向移動(相對於該固定的冠部)。

圖4顯示出一般有關本案所述的組裝程序的步驟的流程圖。首先，一般透過溫度調節室的使用來調整零件的溫度，且在到達預定溫度前檢查該溫度。接著安裝該零件於該壓機內，且在預定時間內當零件被組裝至預定的相對位置而開始組裝操作。該組裝零件接著以各種不同方式之一來冷卻，而最後去測試由該程序所完成的連接。

前述已例示說明使用包含冠部10在對應的分支9的周圍處理下的熱膨脹的實施例，而其他替代方案可等同地適用。例如，當冠部10大致保持於周圍條件時，該些分支9可經低溫處理以縮小它們的孔徑。在另一替代方案中，該些分支9可經低溫處理當冠部10係以提高的溫度來處理。該組裝壓機50可與適合的空氣缸達自動化，並以預設的壓力「吹出」或超壓釋放，以及手動操控來提供壓力。烘箱可用來加熱組件，並配備自動調溫器，紅外熱感應器以決定零件浸入時間，以及自動關閉。在一個替代實施例中，溫度調節裝置係併入該壓機，藉此該冠部係受熱膨脹且/或該些分支在冷卻下縮小體積而在壓機中處於「準備好」的位置。一個替代方案包括一個感應裝置，藉由電磁感應加熱鋁質冠部。在預定的時間，當它們的大小已暫時藉由溫度處理而改變後，該些零件係組裝在一起，並允許返回到室溫或進行冷卻。這樣的安排係屬於本說明書的範圍。

在一個實施例中，該些分支9係包覆塗層，如經陽極極化的鋅或Kashima^TM或氮化物或其他表面處理過的，且係特別在壓至式組裝中易受刻劃或擦傷。重要的是該組裝的整體性，使該塗層不會在組裝期間被刻劃或被擦傷而分離。本案所述的方法及裝置十分適合此類需預先塗覆的零件部分。

在一個實施例中，該車輛懸架叉包含具有第一及第二叉管開口的冠部，該冠部具有保留在該第一叉管開口內的第一叉管，其中該保留產生壓縮的環應力於該第一叉管內，及拉伸的環應力於該第一開口內，但不會在該第一管或該第一開口處產生大致軸向應力。第二叉管係保留在第二叉管開口內，其中該保留產生壓縮的環應力於該第二叉管內，及拉伸的環應力於該第二開口內，但不會在該第二管或該第二開口處產生大致軸向應力。該叉由以下步驟製作：調節該懸架叉的第一部分至非室溫；在大致保持於受調節的該非室溫下，準確地設置相對於該懸架叉的至少一個第二部分的該第一部分；以及，將該些組裝的部分大致回復至室溫。

在另一實施例中，車輛懸架叉包含：冠部，具有第一及第二叉管開口；第一叉管保持在該第一叉管開口內，其中該保持係在該第一叉管內產生壓縮的環應力，以及在該第一開口內產生拉伸的環應力，但不會在該第一管或該第一開口內產生大致軸向應力；第二叉管保持在該第二叉管開口內，其中該保持係在該第二叉管內產生壓縮的環應力以及在該第二開口內產生拉伸的環應力，但不會在該第二管或該第二開口內產生大致軸向應力。在一個實施例中，該叉更包含表面處理係置於該些叉管及對應的開口之間，其中該表面處理係大致上完整的且受壓縮的。

前述係針對本發明之實施例，本發明其他的與進一步的實施例能在不偏離本案的基本範圍中而設計，且本案的權利範圍由後附之申請專利範圍定之。

5．．．叉

8．．．接收構件

9．．．叉分支

10．．．冠部

11．．．開口

12．．．方向

13．．．末端

14．．．管

17．．．槓桿

18．．．滑架

20．．．軌道

21．．．維持器

22、23．．．插銷

22A．．．較小孔徑部分

22B．．．更小孔徑部分

22C．．．圓錐形

24．．．肩部

25．．．溝槽

30．．．方向

31．．．插銷

50．．．壓機

圖1係車輛懸架亦稱前叉的透視圖。

圖2係用來組裝懸架元件的壓機的透視圖，顯示位於下端的叉冠部及固定於上端的一對叉分支。

圖2A係圖2的壓機的下部的局部放大圖。

圖3係圖2的壓機的示意圖，顯示出在叉分支被插入冠部之後的該組裝的懸架。

圖3A係圖3的壓機的下部的局部放大圖。

圖4係圖示依據此案的實施例的有關懸架元件的組裝的典型步驟的流程圖。

Claims (23)

1. 一種組裝一懸架的方法，包含下列步驟：改變一第一懸架組件的一溫度；以及當該溫度保持大致地變化時，將該第一懸架組件及一第二懸架組件壓至預定的接合。
2. 如請求項1所述之方法，其中該些組件係以一可伸縮關係接合，係關於該第一組件的一凹形部分與該第二組件的一凸形部分之間的一壓接配合。
3. 如請求項2所述之方法，其中該第一組件係一冠部且該第二組件係為至少一個叉管。
4. 如請求項3所述之方法，其中該冠部的該溫度係受熱而改變。
5. 如請求項4所述之方法，其中該冠部係位在一夾具內，該夾具固定該冠部於相對於該至少一個叉的一位置，藉此當固定時，該叉的該凸形部分的一中線係對齊於該冠部的該凹形部分的一中線。
6. 如請求項4所述之方法，其中該冠部係加熱至一預定溫度，且在當該冠部大致處於該溫度時，完成在該些零件之間的該壓接配合。
7. 一種供一懸架的組裝系統，包含：一懸架組件溫度調整裝置；一組裝裝置，係使一第一與第二組件相配合，該組裝裝置在施加一已知力之下保持該第一組件與該第二組件處於該些組件可相互移動的一狀態。
8. 如請求項7所述之系統，其中該調整裝置加熱該些組件之其中一者。
9. 如請求項7所述之系統，其中該調整裝置冷卻該些組件之其中一者。
10. 一種組裝一懸架的方法，包含下列步驟：改變至少一個懸架組件的溫度；將該至少一個組件與另一組件壓接配合；回復該配合的組件及該另一組件至一大致上的周圍溫度；以及測試在該配合的組件及該另一組件之間的連接。
11. 如請求項10所述之方法，其中該溫度被檢測並與一預定溫度作比較。
12. 如請求項10所述之方法，其中在該些組件經壓接配合前，該些組件係安裝於一組裝壓機內。
13. 如請求項10所述之方法，其中該壓接配合係完成於該組件的該溫度大致保持於改變時。
14. 如請求項10所述之方法，其中該些組件係透過使用定向的空氣而回到室溫。
15. 如請求項14所述之方法，其中該溫度係利用熱來改變，且該定向的空氣係用來冷卻。
16. 如請求項10所述之方法，其中該測試步驟係與一測試壓機的使用一起進行。
17. 一種壓接配合二個管狀懸架組件的方法，包含下列步驟：提供一管狀組件，該管狀組件具有一外徑；提供一第二管狀組件，該第二管狀組件具有一內徑略微大於該外徑；用熱擴大該外徑；當該外徑被擴大時，接合該二個組件；以及允許該二個管狀組件之間的一連接區域冷卻。
18. 如請求項17所述之方法，更包含以冷卻減小該內徑。
19. 如請求項17所述之方法，其中該些管狀組件的至少一者係在進行壓接配合之前包覆一防腐蝕材料。
20. 一種組裝複數個懸架組件的方法，包含下列步驟：調節一第一懸架組件的一第一部分至一非室溫；在大致保持於受調節的該溫度下，準確設置相對於該第一懸架組件的一第二部分的該第一懸架組件的該第一部分；移動該組裝的第一懸架組件至一下一個程序步驟；調節一第二懸架組件的一第一部分大致至該非室溫；以及在大致保持於受調節的該溫度下，準確設置相對於該第二懸架組件的一第二部分的該第二懸架組件的該第一部分。
21. 一種車輛懸架叉，包含：一冠部，具有一第一及一第二叉管開口；一第一叉管，保留在該第一叉管開口內，其中該保留產生一壓縮的環應力於該第一叉管內，及一拉伸的環應力於該第一開口內，但不會在該第一管或該第一開口處產生大致軸向應力；一第二叉管，保留在該第二叉管開口內，其中該保留產生一壓縮的環應力於該第二叉管內，及一拉伸的環應力於該第二開口內，但不會在該第二管或該第二開口處產生大致軸向應力；其中該叉由以下步驟製作：調節該懸架叉的一第一部分至一非室溫；在大致保持於受調節的該非室溫下，準確地設置相對於該懸架叉的至少一個第二部分的該第一部分；將該些組裝的部分大致回復至室溫。
22. 一種車輛懸架叉，包含：一冠部，具有一第一及一第二叉管開口；一第一叉管，保持在該第一叉管開口內，其中該保持係在該第一叉管內產生一壓縮的環應力，以及在該第一開口內產生一拉伸的環應力，但不會在該第一管或該第一開口內產生大致軸向應力；一第二叉管，保持在該第二叉管開口內，其中該保持係在該第二叉管內產生一壓縮的環應力以及在該第二開口內產生一拉伸的環應力，但不會在該第二管或該第二開口內產生大致軸向應力。
23. 如請求項22所述之車輛懸架叉，更包含一表面處理係介入於該些叉管及對應的開口之間，其中該表面處理係大致上完整的且受壓縮的。