专利名称：用于将车轮安装在车辆上的轴组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将轮毂安装在把手转向车辆上的轴组件，更具体地涉及一种将轮毂牢固地安装在悬架上以提供扭转更刚性的前悬架组件的轴组件。
背景技术：
通常，在如自行车和摩托车的把手转向车辆中，采用轴组件将轮毂安装在车叉上。所述车叉包括平行的腿部，这些腿部从轴的每一侧向上延伸并在车轮顶部处连接在形成部分自行车或摩托车框架的中央转向管处。车叉腿部的底端通常为U形或环状挂钩(dropout)，用于接收轴组件。可使用快速安装装置将轴安装在所述挂钩上。这些装置方便了车轮的拆卸以便进行修理、运输、存放等。
在通常的乘骑期间，乘骑者会遇到不平整地形，这种不平整通过车轮和车叉传递到车把。骑乘者可通过转向来应付这些不平整地形。为了有效地进行转向，必须尽可能直接将转向传递给车轮。为此，必须将车轮牢固且刚性地安装在车叉组件上。
地形不平整会在前轮/轴/车叉交界处产生高负载，该负载在越野自行车中会更高，从而在车轮/车叉/轴交界处需要有更高的扭转刚性。为了满足这种更高需求，自行车轴设计已经逐渐向摩托车轴设计转移。然而，自行车轴在继续采用无工具快速拆卸设计的同时，还需要避免摩托车轴固有的重量大、成本高的缺点。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种轴组件，它在车叉和轴之间提供了非常刚性的交界面，从而为越野骑乘提供了足够的扭转刚度。
本发明的另一目的在于提供一种轴组件，它允许不用工具而安装在车叉上或从车叉上拆卸下来。
本发明的又一目的在于提供一种轴组件，它包括更少的元件，以降低重量和成本。
本发明提供了一种用于将轮毂组件安装在车架上的轴组件。所述轴组件包括管状体、操纵杆促动器、以及随动组件。所述管状体具有可安装在车架上的第一端部和第二端部，该管状体的至少一个端部构造成可利用端部开口的狭缝来径向变形，从而卡在车架上。所述随动组件设置在管状体的第一端部和第二端部中的一个附近，并可响应于操纵杆促动器的枢转而相对管状体轴向移动。所述随动组件构造成响应于由操纵杆促动器引起的该随动组件的移动而使管状体的第一端部和第二端部中的一个径向变形。
在本发明的一个实施方案中，所述随动组件可包括布置在管状体的第一端部和第二端部中的一个附近的膨胀器元件，该膨胀器形成为响应于由操纵杆促动器引起的所述随动组件的轴向移动而使管状体的第一端部和第二端部中的一个径向变形。
在本发明的又一实施方案中，所述随动组件还可包括一连接元件，该连接元件将操纵杆促动器可操作地连接在膨胀器元件上。
在本发明的另一实施方案中，所述随动组件可包括设置在管状体的第一端部和第二端部中的另一个附近的第二膨胀器元件，该第二膨胀器元件可相对第一膨胀器元件反向移动，并形成为响应于由操纵杆促动器引起的所述随动组件的轴向移动而使管状体的第一和第二端部中的所述另一个径向变形。
在本发明的再一个实施方案中，所述随动组件还可包括被操纵杆促动器可转动地容纳的套筒，该套筒偏心地设置在操纵杆促动器内以便响应于操纵杆促动器的枢转而使随动组件轴向移动。
在本发明的另一个实施方案中，所述操纵杆促动器可包括一凸轮，该凸轮构造成响应于该操纵杆促动器的枢转而使随动组件轴向移动。
从下面关于本发明的各个实施方案的描述并结合附图将更加全面地理解本发明的这些和其它特征及优点。
在这些附图中图1是根据本发明一个实施方案的轴组件的分解立体图，包括轮毂和前叉；图2是图1的车轮组件的剖视图；图3是组装在图1的轴组件的管状体上的夹紧操纵杆的立体图；图4是图1的夹紧操纵杆的侧视图；图5是图1的轴组件的立体图，具体表示出安装在前叉上的轮毂；图6是图1的轴组件的立体图，具体表示出包括安装在前叉上的车轮的轮毂，且夹紧操纵杆处于闭合位置；图7是本发明另一个实施方案的剖视图，具体表示出包括单个膨胀器元件和连接元件的随动组件；以及图8是本发明再一个实施方案的剖视图，具体表示出包括单个膨胀器元件的随动组件。
具体实施例方式
参见图1至图6，根据本发明的轴组件的第一实施方案整体由附图标记10表示。轴组件10将自行车的前轮毂14连接在前悬架16上。或者，可利用轴组件10将后轮连接在自行车车架上或者将摩托车车轮连接在摩托车车架上。轴组件10穿过轮毂14同轴延伸，从而安装在悬架16的挂钩18、20上。所述轴组件通常包括具有第一端部17和第二端部19的管状体12。轮毂14可转动地安装在管状体12上，并且管状体12的第一端部17和第二端部19分别安装在车叉16的挂钩20、18上。
在图1至图6的实施方案中，管状体12的第一端部17拧进车叉16的挂钩20中，而管状体12的第二端部19与夹紧操纵杆24相连，夹紧操纵杆24构造成可枢转地将轴组件10夹紧在车叉挂钩18、20上，从而在轴组件10和悬架16之间形成刚性连接。
管状体12具有端部开口的狭缝25，该狭缝位于所示实施方案的两个端部17、19处。在其它实施方案中，所述狭缝可仅位于管状体的一个端部处。此外，可只使用单个狭缝。当然，所述狭缝可呈允许管状体12的端部17、19径向变形的任何形状。管状体12包围着杆或扦状物(skewer)26，扦状物26具有连接到夹紧操纵杆24上的第一端部28以及连接到防松螺母32上(在本实施方案中是拧到防松螺母32上)的第二端部30。推力垫圈40和第一膨胀垫圈42为楔形，直径较大部定位成靠近夹紧操纵杆24。在第一膨胀垫圈42和管状体12之间设有第一复位弹簧44，该第一复位弹簧还同轴地安装在扦状物26上，用于偏压垫圈42使其离开管状体12。第二膨胀垫圈48位于扦状物26的另一个端部30处，其形状与第一膨胀垫圈42类似，第二膨胀垫圈48的直径较小部对置地定位成朝向第一膨胀垫圈42的直径较小部。膨胀垫圈42、48形成为当膨胀垫圈42、48在管状体12内轴向移动时使管状体12径向变形。因此，它们可呈许多可选形状。设置在管状体12和第二膨胀垫圈48之间的第二复位弹簧46偏压第二膨胀垫圈48使其离开管状体12。第一复位弹簧44和第二复位弹簧46被管状体12中的台肩27轴向约束。防松螺母32拧到扦状物26的端部30上，且靠近第二膨胀垫圈48。
夹紧操纵杆24包括用来容纳枢轴套筒36的孔34。枢轴套筒36在夹紧操纵杆24的孔34内自由转动，并具有用于连接到扦状物26上的螺纹孔38。扦状物26延伸穿过夹紧操纵杆24中的狭缝39，并拧进枢轴套筒36的螺纹孔38中。优选的是，扦状物26上的螺纹长度设计成这样，从而扦状物26当与枢轴套筒36完全接合时接触到底夹紧操纵杆24还包括绕孔34偏心设置的整体凸轮66。当夹紧操纵杆24绕套筒36枢转时，凸轮66抵靠推力垫圈40，从而朝着管状体轴向推动推力垫圈40和第一膨胀垫圈42，同时，套筒36拉动扦状物26，由此同样也朝着管状体12反向拉动第二膨胀垫圈48。当第一膨胀垫圈42和第二膨胀垫圈48被相对推动并被拉向管状体12的中心而与管状体12的第一端部17和第二端部19接合时，膨胀狭缝25径向向外变形以增大管状体12在车叉挂钩18、20处的直径，从而使得管状体12牢固地卡在挂钩上。
可以通过使防松螺母32沿扦状物26的螺纹向上或向下运动来调节由夹紧操纵杆24提供的夹紧力和轴组件10的长度。例如，顺时针转动防松螺母32可增大管状体12和车叉16之间的夹紧力，而逆时针转动防松螺母32则可减小管状体12和车叉16之间的夹紧力。防松螺母32的初始位置可由制造商设定，以便一被安装在自行车上就提供足够的夹紧力。不过，该结构也给了骑自行车者选择调节防松螺母32的自由。
可在管状体12的端部19处设置双向驱动元件56以允许轴组件10顺时针或逆时针转动。双向元件56优选为与管状体成一体的凸出部或凸起60。夹紧操纵杆24可定位成分别与双向驱动元件56的第一侧62或第二侧64接触，从而使轴组件10顺时针(图3b)或逆时针(图3a)转动。
为了将轴组件10安装在自行车上，使夹紧操纵杆24枢转离开车叉16而将该夹紧操纵杆定位在打开位置(如图5所示)。当夹紧操纵杆24打开时，膨胀垫圈42、48在复位弹簧44、46的作用下分别被朝着管状体12的相对端部17、19轴向偏压，这使轴组件10能够自由滑入到车叉挂钩18、20中。轴组件10轴向插入穿过第一车叉挂钩18、轮毂14、然后进入第二车叉挂钩20。接着，转动夹紧操纵杆24直到管状体12完全拧入到第二车叉挂钩20中。在将管状体12拧入到车叉挂钩20中时，管状体12的台肩70与轮毂14的端部72接触，同时轮毂14的另一端部74与车叉挂钩20的侧面76接触，由此使管状体12和轮毂14牢固地轴向固定在车叉挂钩20上。一旦将管状体12牢固地轴向拧到车叉挂钩20上，就使夹紧操纵杆24朝着车叉16枢转到闭合位置(图6)，这使第一膨胀垫圈42和第二膨胀垫圈48朝着彼此被相对驱动，由此使管状体12的端部17、19径向变形以将管状体12牢固地夹在车叉挂钩18、20上。此刻，轴组件10在轴向和径向两个方向都与车叉挂钩18、20刚性连接。如图3a所示，夹紧操纵杆24沿着方向X和方向Y转动从而将管状体12拧到挂钩20上和从挂钩20上拧下来，而夹紧操纵杆24沿着方向P和方向Q枢转则将轴组件10夹在车叉挂钩18、20上和使之与车叉挂钩18、20松开。
在图1至图6的实施方案中，用一对可相对移动的膨胀垫圈42、48来使管状体20的两个端部17、19径向变形。因为通过夹紧操纵杆24的凸轮66使第一膨胀垫圈42轴向移动，并通过也通过操纵杆促动器24移动的扦状物26使第二膨胀垫圈48移动，所以膨胀垫圈42、48以及扦状物26形成了响应于操纵杆促动器24枢转运动的随动组件。
在图7所示的本发明的可选实施方案中，由被管状体112的台肩轴向约束的推力垫圈140来代替图1至图6的实施方案的滑动推力垫圈40和滑动第一膨胀垫圈42。当操纵杆促动器24朝其闭合位置(图6)枢转时，凸轮66此刻抵靠轴向固定的推力垫圈140以轴向拉动扦状物26，从而将第二膨胀垫圈48向内拉以使管状体112在其第一端部117处径向变形。因此，在图7的实施方案中，第二膨胀垫圈48和扦状物26形成了响应于操纵杆促动器24枢转运动的随动组件。
在图8所示本发明的又一实施方案中，由相对于管状体212的第一端部217被轴向约束的防松螺母242来代替图1至图6的实施方案的第二膨胀垫圈48。当操纵杆促动器24朝其闭合位置(图6)枢转时，凸轮66抵靠滑动推力垫圈40以使该推力垫圈和第一膨胀垫圈42向内移动，从而使管状体212在其第二端部219处径向变形。因此，在图8的实施方案中，第一膨胀垫圈42形成了响应于操纵杆促动器24枢转运动的随动组件。
虽然已经参照所示的实施方案对本发明进行了描述，但是应当理解的是可在所述发明构思的精神和范围内作出许多变化。因此，本发明并不局限于所公开的实施方案，而是包括所附权利要求的措词许可的全部范围。
权利要求
1.一种用于将轮毂安装在车架上的轴组件，它包括管状体，其具有可安装在车架上的第一端部和第二端部，该第一端部和第二端部中的一个构造成可径向变形以卡在车架上，该管状体包括端部开口的狭缝，该狭缝设置在管状体的第一端部和第二端部中的一个处；操纵杆促动器；以及随动组件，它设置在所述管状体的第一端部和第二端部中的一个附近并可响应于所述操纵杆促动器的枢转而相对所述管状体轴向移动，该随动组件构造成响应于由操纵杆促动器引起的该随动组件的移动而使所述管状体的第一端部和第二端部中的一个径向变形。
2.如权利要求1所述的轴组件，其特征在于，所述管状体包括设置在该管状体的第一端部和第二端部中的一个处的多个端部开口的狭缝。
3.如权利要求1所述的轴组件，其特征在于，所述操纵杆促动器包括一凸轮，该凸轮构造成响应于该操纵杆促动器的枢转而使随动组件轴向移动；以及所述随动组件包括设置在所述管状体的第一端部和第二端部中的一个附近的第一膨胀元件，该第一膨胀元件形成为响应于由所述凸轮引起的所述随动组件的轴向移动而使所述管状体的第一端部和第二端部中的一个径向变形。
4.如权利要求3所述的轴组件，其特征在于，所述管状体包括设置在该管状体的第一端部和第二端部中的一个处的多个端部开口的狭缝。
5.如权利要求4所述的轴组件，其特征在于，所述第一膨胀元件为楔形。
6.如权利要求3所述的轴组件，其特征在于，所述随动组件还包括被操纵杆促动器可转动地容纳的套筒，该套筒偏心地设置在所述操纵杆促动器内以便响应于该操纵杆促动器的枢转而使所述随动组件轴向移动。
7.如权利要求6所述的轴组件，其特征在于，还包括设置在所述管状体和第一膨胀元件之间的第一弹簧，该弹簧构造成偏压所述第一膨胀元件使其离开所述管状体。
8.如权利要求7所述的轴组件，其特征在于，所述管状体包括设置在该管状体的第一端部和第二端部中的一个处的多个端部开口的狭缝。
9.如权利要求3所述的轴组件，其特征在于，所述随动组件还包括将凸轮可操作地连接在第一膨胀元件上的连接元件。
10.如权利要求9所述的轴组件，其特征在于，所述随动组件还包括被操纵杆促动器可转动地容纳的套筒，该套筒偏心地设置在所述操纵杆促动器内以便响应于该操纵杆促动器的枢转而使所述随动组件轴向移动。
11.如权利要求10所述的轴组件，其特征在于，还包括设置在所述管状体和第一膨胀元件之间的第一弹簧，该弹簧构造成偏压所述第一膨胀元件使其离开所述管状体。
12.如权利要求11所述的轴组件，其特征在于，所述管状体包括设置在该管状体的第一端部和第二端部中的一个处的多个端部开口的狭缝。
13.如权利要求9所述的轴组件，其特征在于，所述管状体的第一端部和第二端部中的另一个构造成可径向变形以卡在车架上；以及所述随动组件还包括设置在所述管状体的第一端部和第二端部中的另一个附近的第二膨胀元件，该第二膨胀元件可相对第一膨胀元件反向移动，并形成为响应于由凸轮引起的随动组件的轴向移动而使管状体的第一端部和第二端部中的所述另一个径向变形。
14.如权利要求13所述的轴组件，其特征在于，所述随动组件还包括被操纵杆促动器可转动地容纳的套筒，该套筒偏心地设置在所述操纵杆促动器内以便响应于所述操纵杆促动器的枢转而使所述随动组件轴向移动。
15.如权利要求14所述的轴组件，其特征在于，还包括设置在所述管状体和第二膨胀元件之间的第二弹簧，该第二弹簧构造成偏压所述第二膨胀元件使其离开管状体。
16.如权利要求15所述的轴组件，其特征在于，所述管状体包括设置在该管状体的第一端部和第二端部中的所述另一个处的多个端部开口的狭缝。
17.如权利要求16所述的轴组件，其特征在于，所述管状体还包括从所述管状体的第一端部和第二端部中的一个伸出的延伸凸起，该延伸凸起设置在所述操纵杆促动器附近以便可接合，由此使所述管状体沿第一方向和第二方向中的一个转动。
18.如权利要求8所述的轴组件，其特征在于，所述管状体还包括从该管状体的第一端部和第二端部中的一个伸出的延伸凸起，该延伸凸起设置在所述操纵杆促动器附近以便可接合，由此使所述管状体沿第一方向和第二方向中的一个转动。
19.如权利要求12所述的轴组件，其特征在于，所述管状体还包括从该管状体的第一端部和第二端部中的一个伸出的延伸凸起，该延伸凸起设置在所述操纵杆促动器附近以便可接合，由此使管状体沿第一方向和第二方向中的一个转动。
全文摘要
一种将车轮组件连接在车架上的轴组件。所述轴组件包括管状体(12)，该管状体具有可连接在车架(18，20)上的第一端部(17)和第二端部(19)以及设置在该管状体(12)的第一端部(17)和第二端部(19)中的至少一个附近的端部开口的狭缝(25)。随动组件(42)构造成可使第一端部(17)和第二端部(19)中的一个径向变形，从而响应于由操纵杆促动器(24)引起的该随动组件的移动而使该端部卡在车架(18，20)上。该结构在轴组件和车架之间在线性方向和径向方向上都提供了刚性连接。
文档编号B62K25/02GK1784336SQ200480011838
公开日2006年6月7日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年11月24日
发明者拉塞尔·罗斯, 爱德华·赫林顿, 约翰·里德, 詹姆士·奥斯本 申请人:什拉姆公司