TWI410346B - 自行車座管 - Google Patents

Description

自行車座管

本發明大致上係關於自行車。更特定言之，本發明係關於一種座管，該座管經組態以減小傳輸至該自行車之一騎士之震動。

此申請案根據35 U.S.C. § 119(e)主張2010年4月7號申請之題為自行車座管(BICYCLE SEAT TUBE)之美國臨時申請案第61/321,796號之優先權，該申請案之整體內容係藉由引用的方式併入並作為此說明書之一部分。

通常會在不夠理想的地勢條件下進行自行車騎乘及比賽。例如，自行車旅行及比賽可能常常會發生在鄉村道路上，該等道路可能並未鋪過路面或該等路面可能係崎嶇或不平整的(即使是新路)。在人口更為稠密的區域，所鋪道路之一明顯部分可能會損壞並需要修復。當藉由自行車穿越時，此等不平整表面會將震動傳輸至該自行車。此外，即使在相對新的路面之表面(雖然對於機車係可接收的)也可能相當崎嶇而足以將明顯的震動傳輸至一自行車。相應地，大多數自行車騎士都會將其騎車時間中的至少一明顯部分花在穿過崎嶇或不平整表面上。由此等地勢引起之震動(若無充分減震)可能會傳輸至該自行車之騎士。當此等震動傳輸至該騎士時，通常會造成不舒適感及疲勞感。

若干種方法已被使用以減緩地勢引起之震動。例如，該自行車可裝備有前懸掛總成及/或後懸掛總成，這容許經懸掛車輪抵抗與該自行車框架相關的一偏壓力移動。雖然在一些實施例(諸如主要意欲越野使用的自行車)中此等懸掛總成係極度有利的，但此等懸掛總成通常無法成功地與主要用於經鋪面上使用的自行車(即，道路自行車)連接，其中重量輕及空氣動力被認為是極度重要的。此外，此等懸掛總成意欲吸收大顛簸且由於該總成內固有的摩擦(其可能防止該懸掛總成回應於較小力而移動)，而無法有效地隔離震動。

在道路自行車之應用中，利用相比於金屬具有改良的減震性能的材料以形成車輪與騎士之間之自行車之一部分或全部近來已變得很流行。例如，通常將一樹脂基材內之一碳纖維織物(「碳纖維」)的複合材料用於試圖將道路引起的震動與該自行車之騎士相隔離。在一些實例中，該自行車之整個框架可由一碳纖維材料組成。

相比於由金屬整體組成之自行車框架及組件，此一配置在隔離由地勢引起的震動以防止到達該自行車之騎士方面顯得更為成功。然而，雖然碳纖維相比於金屬係輕質的且展示出改良的減震特性，但是大量的震動仍然可能會通過由碳纖維製成之組件而轉移。

相應地，需要一種減小從自行車之車輪傳輸至該自行車之騎士之震動的具成本效益的方法。一座管總成之一些實施例包含在該座管總成之諸壁與該座桿之間之一空腔。該座桿總成亦可包含一震動阻尼構件。該震動阻尼構件較佳係由一彈性材料構成。該座管總成可由一碳纖維材料及/或一金屬材料(諸如鋼、鋁及鈦)構成。

在一些實施例中，一自行車可具有一主框架，該主框架具有一上管、一前管、一下管及一座管。該自行車亦可包含一座桿，該座桿具有第一端及第二端，該第一端經組態以連接至一車座及該第二端經組態用於插入該座管中。一夾具可將該座桿固定至該座管。該座管可包含一開放空腔，其中該開放空腔界定該座桿之一外壁與該座管之一內壁之間之一空間。該外壁可大體上平行於該內壁。該座管可經組態以容許該座桿圍繞該夾具旋轉以由此減小傳輸至該自行車之一騎士之震動。

在另外之實施例中，該自行車可在該開放空腔內包含一種阻尼材料。該阻尼材料可為一彈性材料實心件並佔據該開放空腔之部分或大體上整體容積。在一些實施例中，該座管可進一步包含一第一管及一第二管，其中該第二管經組態以配合於該第一管內及介於該第一管與該座桿之間。

一些實施例可包含一自行車框架組或一自行車模組，其可包含：一上管；一下管；一前管，其連接至該上管及該下管；及一座管，其連接至該上管及該下管。其等可進一步包含一車叉總成，該車叉總成經組態用於插入該前管中；及一座桿，其經組態於一第一端處連接至一車座及一第二端經組態用於插入該座管中。一夾具可將該座桿固定於該座管內。該座管可經組態以大體上將該座桿僅固定於該夾具處使得該座桿能圍繞該夾箝位置旋轉於該座桿與該座管之間之一空間內及該座管內。在一些實施例中，在該座管內及介於該座管與該座桿之間可能存在一阻尼構件。

根據一些實施例之一自行車框架可包含一前管；一座管，其經組態以接收連接至一車座之一座桿；一連接管，該連接管用以連接該前管及該座管；及一夾具，其經組態以將該座桿固定於該座管內。當組裝並夾箝該座管及座桿時，該座管及座桿可經組態使得該座管之一內表面與該座桿之一外表面之間存在一間隙使得容許該座桿圍繞該夾具並於該座管內旋轉。

本發明之此等及其他特徵、態樣及優點係參考一較佳實施例之圖式而描述，該等較佳實施例意欲說明而非限制本發明。

圖1繪示一種自行車，該自行車係大致上由參考數字10指代。自行車10包含一框架12，其可旋轉地支撐一車輪支架或前車叉總成14，該前車叉總成接近框架12之一前端，用於圍繞一轉向軸旋轉。車叉總成14之一下端支撐自行車10之一前輪16。一把手總成18連接至車叉14之一上端，用於圍繞自行車10之轉向軸旋轉車叉總成14及前輪16。此外，把手總成18可包含一個或多個騎士控制器，諸如變速或煞車控制器。

自行車10之一後輪20係支撐於框架12之一後端附近。一踏板曲柄總成22可旋轉地支撐於框架12之一下部。一驅動鏈24延伸於該踏板曲柄總成與該後輪之間以在該踏板曲柄總成與該後輪之間轉移動力，如習知此項技術者所熟知。

一前煞車卡鉗26可由前車叉總成14支撐並經組態以選擇性地將一擠壓力施加至前輪16之一輪緣。類似地，一後煞車卡鉗28可由框架12支撐並經組態以選擇性地將一擠壓力施加至後輪20之一輪緣部。或者，亦可使用其他類型的煞車系統。

一座桿30於一向上方向自框架12延伸並且支撐一車座32於其上端上。可相對於框架12在高度上調整座桿30以調整自行車10之一車座高度。

框架12較佳包含一主框架部34及一車輪支架或後框架部36。後框架部36期望地包含一對下支腿或鏈條下叉構件38(圖中僅僅顯示一者)，其等自主框架34之一下部延伸於後輪20之各側邊上。此外，後框架部36包含一對上支腿或座上叉構件40，其等自主框架34之一上部延伸於後輪20之各側邊上並連接至後輪20之一輪轂軸附近之鏈條下叉38之一後端。

至少主框架34可由熔接於一起的複數個管狀金屬件構成。例如，主框架34可由鋁、鋼或鈦管構成。或者，該框架可包括一複合材料並可構成為結合或模製於一起的一單一件或多重件。該框架可經建構為在一環氧樹脂脂基材中之複數層碳纖維材料之複合物。此外，亦可使用其他適合材料及/或構造方法，如熟習此項技術者將瞭解。

如圖中可看到，主框架34可為一三角形主框架。根據一些實施例之一主框架34包括一座管42、一上管44、一前管46及一下管48。上管44可連接座管42及前管46。具有一附接車座32之一座桿30可安裝於座管42中。連接把手18及車叉總成14之一轉向桿或柱可安裝於前管46中。下管48可連接一底部托架及前管46。一踏板曲柄總成22可安裝於該底部托架中。一座管42可連接座桿30及該底部托架。根據一些實施例之一座管42可連接上管44之一端與下管48之一端(如圖1中所示)。

如上文中所述，座管42較佳經建構成以減小自車輪16、20傳至自行車10之車座32並由此傳至自行車10之騎士之震動量。

現參考圖2，在沿著一垂直縱向平面取得之截面圖中顯示了一座管42及座桿30。如文中所使用，該垂直縱向平面沿著自行車10之長度延伸並大體上與由框架12及車輪16、20界定之一平面對齊。一垂直橫向平面係大體上與該縱向平面正交及一水平面係大體上與該縱向平面及橫向平面兩者正交。圖2中並未顯示上管44及座上叉40但可連接至座管42之任何點處，諸如圖1中標示。

如繪示，需求座管42為一薄壁中空結構以減輕重量。該座管或座管總成42可經組態以改善騎士之舒適性及該自行車框架之垂直柔順性，其可包含該車座之垂直及/或前後移動。例如，如圖2中所示，座管42可包含一開放空腔52。該開放空腔52可環繞著座管42內部及該夾箝區域下方之座桿30。為環繞一夾具或快拆件50之區域之該夾箝區域(如此項技術中已知)將座桿30固定於座管42內。該夾箝區域亦可為環繞該夾具之一區域，該夾具在座桿30與座管42之間產生一足夠接觸的長度以沿著該座管軸將座桿固定於一期望位置處(由此容許固定座桿30以建立一期望的車座高度)。當一向下的垂直負載係施加至車座32時，可最小限度地限制座桿30在座管空腔52內部之移動以容許座桿30作為一彈簧。在一些實施例中，座管42可包括一凸起區域或擴大區域並包含開放空腔52。

在該夾箝區域中期望座桿30與座管42之間之一最小表面接觸面積以防止座桿30滑落，然而，當前自行車座桿及夾箝系統支撐該座桿達到整個插入長度(該座管內壁接觸該座桿外壁)。此等當前座管/座桿介面作為轉移震動及衝撞通過該座管及座桿作用於該騎士的勁度彈簧。正常的座桿藉由前後彎曲的確可提供一些「懸掛」或減震。但是，該座桿係自該座管伸出懸臂作為插入部分及座管產生一勁度雙壁強化結構，其限制了所暴露之座管部之彎曲。該座桿之插入部分與該座管之間之較大接觸面積亦將震動傳輸至該自行車之騎士。

如圖2中所示，開放空腔52有效地產生了用於減弱震動及衝撞的一更軟彈簧系統，從而改善騎士之舒適性、性能及控制。座桿30之長度可圍繞該夾箝區域彎曲或旋轉以吸收一些震動及衝撞。該夾箝區域產生一虛擬樞轉點「P」使得該座桿可較佳地前後彎曲及移動或圍繞一橫向軸彎曲及移動。樞轉點「P」繪示由該系統產生之一可能的虛擬樞轉點。亦可根據其他因數中之該空腔之形狀及所經歷之衝撞而產生其他樞轉點或其他樞轉方向。

座桿30之末端54之至少部分並不與座管42恆定地接觸，相反，其容許隨著該座桿之長度旋轉及彎曲而移動並由此將更少的道路噪聲自車輪傳輸至騎士。由於該座管及座桿之至少部分並不能產生一大雙壁強化結構，所以其能消除或減少傳輸至騎士之震動。

如圖中所示，開放空腔52可完全環繞座管42並可由此經組態以不與座桿30之末端54接觸(圖2A)。在一些實施例中，一側邊上之開放空腔52係大於另一側邊上之開放空腔52，例如，如圖中所示該前部中之開口係更大。在一些實施例中，開放空腔52可處於一個或以上的側邊上(諸如，兩個或三個側邊上)。

圖2A至圖2E顯示一座桿及座管總成之一截面之各種實施例。在一些實施例中，可容許該座桿之前部51及後部53移動。在一些實施例中，該座桿之一個或以上的部分可以一初始狀態或以一旋轉狀態與該座管接觸，例如，側邊55或該等側邊之部分(圖2B或圖2E)或後部53(圖2C)。該座管截面可為許多不同形狀中之一者，例如圓形、卵形、橢圓形、矩形、三角形之一者或以上及/或一機翼型。

該座管截面可為許多不同形狀之一者並可根據截面取得之處而具有一變化的截面。例如，該座管可能在夾具50附近具有一圓形截面及在空腔52區域處具有一卵形截面(圖2B)。

在一些實施例中，開放空腔52可能係相當小使得裸眼無法注意到其或幾乎無法注意到其。在一些實施例中，該開放空腔可增加座管42之一區段之一半徑或其他尺寸約1毫米至10毫米或更佳地增加約2毫米至4毫米。

圖2中並未顯示上管44及座上叉40，但可連接至諸如圖1中所示之座管42之任何點處。例如，上管44可連接至包含空腔52之該座管之區段處或上方或下方。座上叉40亦可連接至包含空腔52之座管之區段處或上方或下方。此外，該上管及/或座上叉可以一方式附接以跨越此等區段之一者或以上。例如，該上管之一端可向外逐漸展開或包含增加該等管之間之附接表面積的一凸緣。

在此等方法或其他方法中，該上管、座管及座上叉可依由於空腔52係無法注意到、不被注意到而使該座管上之凸起或不同形狀被遮罩及/或隱藏之此一方法定位及/或定形。

座管42可為許多形狀之一者。例如，其可具有靠近後輪胎20之一切口區段。上管44及座上叉40可連接至該空腔區域上方及該座管可在該空腔區域下方具有一切口；以此組態可隱藏或對於裸眼幾乎無法注意到該空腔區域處之一凸起。

該框架亦可包含一個或以上的連接構件或管。此一管可連接至該上管及該座管，從而形成一三角形。例如，該上管可為向下傾斜至該座管之一下區段的一傾斜上管。接著一連接管可自該上管向上突出至該座管。此組態亦可經反轉使得該連接管自上管向下突出至該座管。該多重連接點可在空腔區域處造成大小上難以察覺之改變。

現參考圖3，可看到該座管或座管總成42可在該開放空腔52內包含一種阻尼材料56。該阻尼材料56可為一嵌入物、一塗層或一成一體件並可附接、連接及/或非連接至座管42。阻尼材料56可填充開放空腔52之全部或僅僅部分。有利的是，阻尼材料56可對於座桿30提供一些支撐同時亦容許該座桿旋轉，如先前論述。震動阻尼材料56可包括一彈性材料。該彈性材料較佳包括一熱塑彈性體及更佳一黏彈性材料。

在一些實施例中，座管總成42可經組態而調整以控制在各種狀態下可由座桿30經歷之接觸量及旋轉量。如先前所提及，座桿30與座管總成42接觸愈多，則其等形成的彈簧愈具勁度。類似地，阻尼材料56之撓性亦可決定該彈簧之勁度。在一些實施例中，可在開放空腔52之非所有側邊上或僅僅在開放空腔52上之一薄層上使用阻尼材料56。例如，可使用阻尼材料56以降低來自僅在座管總成42之背面處介於座管總成42與座桿30之相互作用之可能的噪音或卡嗒聲。

圖4顯示具有一外管58及一內管60之一座管總成42'。該內管58及外管60可由類似材料或不同材料製成並可為相同或不同厚度。一開放空腔52'可形成於該內管58與外管60之間。在一些實施例中，座管總成42'亦可包含一種阻尼材料56'，如先前已描述(圖5)。

在一些實施例中，內管60可為可移除的。因此，該內管與該外管之間之空腔52'之大小、內管60之厚度及/或內管60之材料係可調整的。以此方式，一使用者可調整由座管總成42'及座桿30產生之彈簧之勁度。

如文中所述，座管總成42及座桿30可為一阻尼系統之部分以影響傳輸至騎士之震動。所示之實施例加強了減震，同時保持座管總成42之強度及勁度。此一配置為該阻尼系統有利地提供一致且均勻的減震性能。雖然圖中未顯示，但其他組態係可能的，例如，該座管與該座桿之關聯可經反轉使得該座桿在外側並環繞該座管之一向上延伸部。一開放空間可由該座桿形成於該座桿與該座管之間。

當然，前述之說明係本發明之某些特徵、態樣及優點，不需脫離本發明之精神及範圍可對本發明之該等特徵、態樣及優點進行各種改變及修改。此外，一阻尼系統可能不具上述之所有目的及優點的特徵以便使用本發明之某些特徵、態樣及優點。例如，因此熟習此項技術者將認識到本發明可以一種方式體現或實現，該種方式獲得或優化了如文中所教示之一優點或一組優點而無需獲得如文中可能教示或表明之其他目的或優點。因此，本發明應僅由隨附申請專利範圍界定。

10．．．自行車

12．．．框架

14．．．車叉總成

16．．．前輪

18．．．把手總成

20．．．後輪

22．．．踏板曲柄總成

24．．．驅動鏈

26．．．前煞車卡鉗

28．．．後煞車卡鉗

30．．．座桿

32．．．車座

34．．．主框架

36．．．後框架

38．．．鏈條下叉

40．．．座上叉

42．．．座管總成

42'．．．座管總成

44．．．上管

46．．．前管

48．．．下管

50．．．夾具

51．．．座桿前部

52．．．開放空腔

52'．．．開放空腔

53．．．座桿後部

54．．．座桿末端

55．．．側邊

56．．．阻尼材料

56'．．．阻尼材料

58．．．外管

60．．．內管

圖1係一自行車之一側視圖；

圖2係一座管總成及座桿之一垂直截面圖；

圖2A顯示沿著線2A-2A取得之圖2之座管總成及座桿之一水平截面；

圖2B至圖2E顯示一座管總成及座桿之額外實施例之諸水平截面；

圖3係一座管總成及座桿之另一實施例之一垂直截面圖；

圖4係一座管總成及座桿之另一實施例之一垂直截面圖；及

圖5係一座管總成及座桿之另一實施例之一垂直截面圖。

30．．．座桿

42．．．座管

50．．．夾具

51．．．座桿之前部

52．．．空腔

53．．．座桿之後部

54．．．座桿之末端

55．．．側邊

Claims (17)

1. 一種自行車總成，其包括：一主框架，其具有一上管、一前管、一下管及一座管；一座桿，其包括第一端及第二端，該第一端經組態以連接至一車座及該第二端經組態用於插入該座管中；及一夾具，其用於將該座桿固定至該座管；其中該座管包括一開放空腔，該開放空腔界定該座桿之一外壁與該座管之一內壁之間的一空間，該外壁大體上平行於該內壁，且其中該座管經組態以容許該座桿圍繞該夾具旋轉以由此減小傳輸至該自行車之一騎士之震動。
2. 如請求項1之自行車總成，其進一步包括位於該開放空腔內的一阻尼材料。
3. 如請求項2之自行車總成，其中該阻尼材料為一彈性材料之實心件。
4. 如請求項3之自行車總成，其中該阻尼材料大體上佔據該開放空腔之整個容積。
5. 如請求項1之自行車總成，其中該座管進一步包括一第一管及一第二管，該第二管經組態以配合於該第一管內及介於該第一管與該座桿之間。
6. 如請求項1之自行車總成，其進一步包括該車座。
7. 如請求項1之自行車總成，其中該夾具包括一快拆件。
8. 如請求項1之自行車總成，其進一步包括一前車叉、一 前輪及一後輪。
9. 如請求項1之自行車總成，其中該自行車總成包括一自行車框架組。
10. 一種自行車總成，其包括：一上管；一下管；一前管，其連接至該上管及該下管；一座管，其連接至該上管及該下管；一車叉總成，其經組態用於插入該前管中；一座桿，其經組態以於一第一端處連接至一車座且一第二端經組態用於插入該座管中；及一夾具，其經組態以將該座桿固定於該座管內；其中該座管經組態以將該座桿大體上僅固定於該夾具處，該座桿可圍繞該夾具位置旋轉於介於該座桿與該座管之間並位於該座管內之一空間內。
11. 如請求項10之自行車總成，其進一步包括位於該座管內並介於該座管與該座桿之間的一阻尼材料。
12. 如請求項10之自行車總成，其進一步包括一內管，該內管經組態以配合於該座桿與該座管之間。
13. 如請求項12之自行車總成，其中該內管包括一彈性體。
14. 如請求項10之自行車總成，其中該夾具包括一快拆件。
15. 一種自行車總成，其包括：一前管；一座管，其經組態以接收連接至一車座之一座桿； 一上管，其連接該前管及該座管；及一夾具，其經組態以將該座桿固定於該座管中；其中當組裝並夾箝該座管及座桿時，該座管經組態使得該座管之一內表面與該座桿之一外表面之間存在一間隙使得容許該座桿圍繞該夾具並於該座管內旋轉。
16. 如請求項15之自行車總成，其中該夾具包括一快拆件。
17. 如請求項15之自行車總成，其進一步包括該座桿。