專利名稱：減振前叉的阻尼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自行車前叉，尤指一種具主彈簧及恢復(fù)彈簧的減振前叉的阻尼裝置。
現(xiàn)有減振前叉內(nèi)部所使用的減振元件，常見的如一般的氣、油壓件搭配彈簧，優(yōu)力膠搭配彈簧或直接采用雙彈簧等方式；其中以氣、油壓件搭配彈簧的方式所產(chǎn)生的減振緩沖效果最佳，而優(yōu)力膠次之，皆因其材料及組裝成本昂貴，故不甚符合經(jīng)濟(jì)效益；而一般單純彈簧元件則因受壓后儲存的能量容易快速釋放，故對騎乘者而言易產(chǎn)生不舒適感，整體減振緩沖效果較差。
參見圖5、6，習(xí)知的減振前叉30結(jié)構(gòu)是在前叉管部31內(nèi)設(shè)主彈簧311及恢復(fù)彈簧312，其中主彈簧311長度大多設(shè)在180-200mm左右，但習(xí)知恢復(fù)彈簧312的自由長度僅約設(shè)在30-40mm左右，故當(dāng)主彈簧311受壓變形時(shí)，恢復(fù)彈簧312底端會脫離內(nèi)管313底端緣形成一懸空狀態(tài)，致使主彈簧311壓縮后需伸長至恢復(fù)彈簧312時(shí)，才能與內(nèi)管313底端緣相抵壓，方可產(chǎn)生恢復(fù)緩沖效能。故其原本可吸收及消除振動能量的效果即受到減損；同時(shí)一般主彈簧311的彈性系數(shù)約在1.6-2.4kg/mm，恢復(fù)彈簧312的彈性系數(shù)約在1.8-2.2kg/mm間，故兩者之彈性系數(shù)相當(dāng)，理論上其所能產(chǎn)生的阻尼效果應(yīng)較差，但其對減振前叉30所能提供的減振效果具有極為深遠(yuǎn)的影響；故若能針對現(xiàn)有采用彈簧元件作為減振元件的減振前叉30進(jìn)行改造，使其達(dá)到一般氣、油壓元件搭配彈簧的緩沖效果，同時(shí)又能兼具彈簧元件材料及組裝成本低的特色，則必對相關(guān)產(chǎn)業(yè)有極大貢獻(xiàn)。
本實(shí)用新型的主要目的是要提供一種減振前叉的阻尼裝置，是利用減振前叉管部內(nèi)主彈簧與恢復(fù)彈簧的彈性系數(shù)、自由長度及相對比值設(shè)為最佳范圍值，使減振前叉獲得最佳的減振阻尼效果。
本實(shí)用新型的次要目的是要提供一種減振前叉的阻尼裝置，其利用彈簧作為阻尼元件，由予壓調(diào)整鈕調(diào)整彈簧的彈性系數(shù)、自由長度及相對比值，以達(dá)到較佳減振阻尼效果。故可保留彈簧元件低成本、易組裝的特性，同時(shí)具有與高檔減振前叉相同的減振緩沖效果。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種減振前叉的阻尼裝置，該減振前叉由前叉肩部兩側(cè)各插接的前叉管部所組成兩前叉管部設(shè)有相互套插的內(nèi)、外管，內(nèi)管頂端與前叉肩部插接，頂端插設(shè)予壓調(diào)整栓，內(nèi)、外管間套設(shè)有滑套，外管底端設(shè)有突伸至內(nèi)管底端內(nèi)的抵桿，主彈簧底端固定于抵桿頂端上部，頂端固定抵壓于予壓調(diào)整拴底端，恢復(fù)彈簧套裝在抵桿外，其頂端固定于抵桿頂端下部，底端抵壓于內(nèi)管底端；其特征在于減振前叉的前叉管部內(nèi)的主彈簧與恢復(fù)彈簧彈性系數(shù)、自由長度及相對比值的最佳設(shè)定值為主彈簧彈性系數(shù)(K值)位于1.4-2.4kg/mm之間，自由長度位于180-200mm之間；恢復(fù)彈簧的彈性系數(shù)(K值)位于0.1-0.5kg/mm，自由長度位于80-150mm之間。其中所述兩前叉管部內(nèi)的主彈簧和恢復(fù)彈簧為阻尼元件，其中，主彈簧可為相同長度，而恢復(fù)彈簧為不同長度，但是其中至少有一組主彈簧與恢復(fù)彈簧彈性系數(shù)比值設(shè)定為2.8-24。
所述設(shè)在前叉管部上的予壓調(diào)整栓為可調(diào)整阻尼元件不同彈簧壓縮變比及長度的構(gòu)件，且予壓調(diào)整栓的位移量至少等于一組主彈簧與恢復(fù)彈簧預(yù)壓縮長度之和。
所述予壓調(diào)整栓在其調(diào)整鈕上設(shè)有計(jì)算后的變比、長度比及重量比的刻度，予壓調(diào)整栓桿上設(shè)有位移刻度。
本實(shí)用新型的有益效果在于1、具有極佳減振緩沖功效，本實(shí)用新型利用主彈簧與恢復(fù)彈簧的獨(dú)特彈性系數(shù)、自由長度及相對比值的最佳范圍設(shè)定值設(shè)計(jì)，故可在較短時(shí)間內(nèi)，吸收振動能量，使減振前叉恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)，故本實(shí)用新型確可達(dá)到極佳減振緩沖效果。
2、成本低廉由于本實(shí)用新型仍使用一般彈簧元件作為減振元件，故價(jià)格便宜，成本低廉。
3、具有所謂變比及長度比率的予壓調(diào)整栓由于本實(shí)用新型具有獨(dú)特彈性系數(shù)、自由長度及相對比值的最佳范圍設(shè)定值設(shè)計(jì)，故而予壓調(diào)整栓上設(shè)有多重計(jì)算后的刻度，顯示其調(diào)整變比、長度比或重量比，以適應(yīng)不同使用者或不同環(huán)境均能輕松調(diào)整主彈簧及恢復(fù)彈簧，獲得合適的彈簧阻尼。
綜上所述，減振前叉的阻尼裝置，利用其主彈簧與恢復(fù)彈簧獨(dú)特的彈性系數(shù)及調(diào)整自由長度及相對比值的最佳范圍值的設(shè)定，可使減振前叉受外加負(fù)載力時(shí)，能有效控制恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，同時(shí)產(chǎn)生最佳的減振阻尼效果。


圖1、為本實(shí)用新型減振前叉壓縮時(shí)的組合剖視圖。
圖2、為本實(shí)用新型減振前叉恢復(fù)時(shí)的組合剖視圖。
圖3、為本實(shí)用新型減振前叉的負(fù)載曲線圖。
圖4、為本實(shí)用新型減振前叉的震幅曲線圖。
圖5、為習(xí)知減振前叉壓縮時(shí)的組合剖視圖。
圖6、為習(xí)知減振前叉恢復(fù)時(shí)的組合剖視圖。
減振前叉的阻尼裝置的減振前叉A由前叉肩部10兩側(cè)各插接的前叉管部20所組成兩前叉管部20設(shè)有相互套插的內(nèi)、外管21、22，內(nèi)管21頂端與前叉肩部10插接，頂端插設(shè)予壓調(diào)整栓23，內(nèi)、外管21、22間套設(shè)有滑套24，外管22底端設(shè)有突伸至內(nèi)管21底端內(nèi)的抵桿25，主彈簧26底端固定于抵桿25頂端上部，主彈簧26的頂端固定抵壓于予壓調(diào)整拴23底端，主彈簧26可作為減振前叉A的減振緩沖件，恢復(fù)彈簧27套裝在抵桿25外，其頂端固定于抵桿25頂端下部，其底端抵壓于內(nèi)管21底端，作為主彈簧26恢復(fù)時(shí)的抵頂緩沖，達(dá)到平衡緩沖力量的效果。
本實(shí)用新型的主要改進(jìn)在于減振前叉A兩前叉管部20內(nèi)的主彈簧26，其彈性系數(shù)(K值)位于1.4-2.4kg/mm之間，自由長度位于180-200mm之間；恢復(fù)彈簧27的彈性系數(shù)(K值)位于0.1-0.5kg/mm，自由長度位于80-150mm之間；上述數(shù)據(jù)為減振前叉A兩前叉管部20內(nèi)主彈簧26與恢復(fù)彈簧27彈性系數(shù)、自由長度及相對比值的最佳設(shè)定值，可使減振前叉A獲得最佳的減振緩沖效果。其予壓調(diào)整栓23的位移，可調(diào)整兩前叉管部20內(nèi)彈簧的予壓縮長度，當(dāng)予壓調(diào)整栓23對主彈簧26作調(diào)整時(shí)，同時(shí)也改變恢復(fù)彈簧27的長度，且予壓調(diào)整栓23的位移量至少等于一組主彈簧26與恢復(fù)彈簧27預(yù)壓縮長度之和。特別當(dāng)兩彈簧彈性系數(shù)較習(xí)知結(jié)構(gòu)呈大幅改變時(shí)，可有效調(diào)整組合彈簧的壓縮比及恢復(fù)力，使其壓縮行程得到真正有效控制，該壓縮行程可達(dá)變比倍數(shù)之改變，徹底改善習(xí)知予壓調(diào)整栓僅能調(diào)整壓縮初始值，而不能有效調(diào)整兩彈簧真正壓縮變比值。
另外，予壓調(diào)整栓23可在其調(diào)整鈕上設(shè)有計(jì)算后的變比、長度比及重量比的刻度，予壓調(diào)整栓桿上設(shè)有位移刻度，即可有效控制不同重量使用者及不同環(huán)境應(yīng)用比率及彈簧長度。其中兩前叉管部20內(nèi)的主彈簧26可設(shè)為相同長度，而恢復(fù)彈簧27設(shè)為不同長度，但是，其中至少有一組主彈簧26與恢復(fù)彈簧27彈性系數(shù)比值設(shè)為2.8-24。
本實(shí)用新型由于采用預(yù)先設(shè)定的彈性系數(shù)及長度，可達(dá)到極佳的阻尼效果；理由分析如下由虎克定律得知，F(xiàn)＝K·S，即當(dāng)彈簧承受F力作用時(shí)，其產(chǎn)生的變形量S隨彈性系數(shù)K值的大小變化，當(dāng)作用力F值固定時(shí)，彈性系數(shù)K值越大，則彈簧的變形量S越小，說明彈簧越硬，雖可承受較大作用力F，但過分剛硬亦容易使人感覺不舒服；反之，彈性系數(shù)K值越小，則彈簧的變形量S越大，說明彈簧越軟，雖可避免剛硬的感覺，但快速度的變形量同樣會今人感覺不適，甚至產(chǎn)生眩暈；同理，一般減振前叉A內(nèi)安裝的主彈簧26(假設(shè)其彈性系數(shù)為K1，變形量為S1)與恢復(fù)彈簧27(假設(shè)其彈性系數(shù)為K2，變形量為S2)所構(gòu)成的一般串聯(lián)組合彈簧，主彈簧K1值與恢復(fù)彈簧K2值會影響彈簧變形量S1與S2，而變形量的多寡與速度值同樣會影響騎乘者的騎乘感受；由此得知，K1與K2值的差異影響S1與S2的變化；值得說明的是由一般簡易阻尼公式得知f＝C·V
f表示阻尼力，C表示阻尼系數(shù)，V表示速度差，公式表示阻尼力除與阻尼系數(shù)相關(guān)外，亦與速度差成正比；其中速度差V若應(yīng)用在彈簧阻力時(shí)，恰可從單位時(shí)間內(nèi)的彈簧變形量差值找出對應(yīng)關(guān)系，證明如下|X1-X2|＝ΔXΔX/ΔT＝ΔV由以上推論得知，阻尼力與兩串聯(lián)彈簧件運(yùn)動時(shí)的速度差成正比，即阻尼力是由其速度差衍生的，并可由此提供消除振動能量的緩沖力，同時(shí)速度差亦直接與兩彈簧件的彈性系數(shù)比值有密不可分的關(guān)聯(lián)；故本實(shí)用新型基于此一理論基礎(chǔ)，配合精確的實(shí)驗(yàn)，求得比一般減振前叉主彈簧與恢復(fù)彈簧較佳的彈性系數(shù)、長度及其相對的比值，并依此條件與一般減振前叉的主彈簧、恢復(fù)彈簧作對比實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪成圖3、4，可清楚地看出本實(shí)用新型所采用的組合彈簧確可獲最佳的阻尼效果；對圖3、4的詳細(xì)說明如下圖3所示為減振前叉20在承受外加負(fù)載(LOAD)時(shí)，在時(shí)間變動下形成的負(fù)載曲線圖；其中代號523(SDS)代表本實(shí)用新型的減振前叉A的實(shí)驗(yàn)曲線，523B則代表一般減振前叉的實(shí)驗(yàn)曲線；由圖中可清楚看出，本實(shí)用新型的減振前叉經(jīng)過一段時(shí)間后，外部對彈簧所施加的負(fù)載力即已消失，使減振前叉整體趨于平穩(wěn)狀態(tài)，而習(xí)知減振前叉則仍處于外力負(fù)載狀態(tài)，表明彈簧尚未將負(fù)載力緩沖消除；同樣，由圖4所示減振前叉產(chǎn)生的振幅曲線圖，亦能清楚看出，本實(shí)用新型較習(xí)知減振前叉，可在較短的時(shí)間內(nèi)，迅速將振幅(DISTANCE)降至趨近于零的平穩(wěn)狀態(tài)；故本實(shí)用新型確可達(dá)到較佳的阻尼減振效果。
以上所述乃是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，若依本實(shí)用新型的構(gòu)想所作的改進(jìn)，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種減振前叉的阻尼裝置，該減振前叉由前叉肩部兩側(cè)各插接的前叉管部所組成兩前叉管部設(shè)有相互套插的內(nèi)、外管，內(nèi)管頂端與前叉肩部插接，頂端插設(shè)予壓調(diào)整栓，內(nèi)、外管間套設(shè)有滑套，外管底端設(shè)有突伸至內(nèi)管底端內(nèi)的抵桿，主彈簧底端固定于抵桿頂端上部，頂端固定抵壓于予壓調(diào)整拴底端，恢復(fù)彈簧套裝在抵桿外，其頂端固定于抵桿頂端下部，底端抵壓于內(nèi)管底端；其特征在于減振前叉的前叉管部內(nèi)的主彈簧與恢復(fù)彈簧彈性系數(shù)、自由長度及相對比值的最佳設(shè)定值為主彈簧彈性系數(shù)(K值)位于1.4-2.4kg/mm之間，自由長度位于180-200mm之間；恢復(fù)彈簧的彈性系數(shù)(K值)位于0.1-0.5kg/mm，自由長度位于80-150mm之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述減振前叉的阻尼裝置，其特征在于所述兩前叉管部內(nèi)的主彈簧和恢復(fù)彈簧即為阻尼元件，其中，主彈簧可為相同長度，而恢復(fù)彈簧為不同長度，但是其中至少有一組主彈簧與恢復(fù)彈簧彈性系數(shù)比值設(shè)定為2.8-24。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述減振前叉的阻尼裝置，其特征在于所述設(shè)在前叉管部上的予壓調(diào)整栓為可調(diào)整阻尼元件不同彈簧壓縮變比及長度的構(gòu)件，且予壓調(diào)整栓的位移量至少等于一組主彈簧與恢復(fù)彈簧預(yù)壓縮長度之和。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減振前叉的阻尼裝置，其特征在于所述予壓調(diào)整栓在其調(diào)整鈕上設(shè)有計(jì)算后的變比、長度比及重量比的刻度，予壓調(diào)整栓桿上設(shè)有位移刻度。
專利摘要一種減振前叉的阻尼裝置，由前叉肩部兩側(cè)各插接的前叉管部組成兩前叉管部設(shè)有相互套插的內(nèi)、外管，內(nèi)管頂端設(shè)預(yù)壓調(diào)整栓，內(nèi)、外管間套設(shè)滑套，外管底端設(shè)有突伸至內(nèi)管的抵桿，主彈簧固定于其頂端，恢復(fù)彈簧套裝在抵桿外；前叉管部內(nèi)的主彈簧與恢復(fù)彈簧彈性系數(shù)、自由長度及相對比值的最佳設(shè)定值主彈簧彈性系數(shù)(K值)位于1.4－2.4kg/mm之間，自由長度則位于180－200mm之間；恢復(fù)彈簧的彈性系數(shù)(K值)位于0.1—0.5kg/mm，自由長度位于80－150mm之間。
文檔編號B62K25/06GK2522335SQ0127495
公開日2002年11月27日 申請日期2001年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月27日
發(fā)明者陳輝雄 申請人:臺灣司普工業(yè)股份有限公司