一种传力弹簧及安装有此弹簧的自行车架制造技术

本实用新型专利技术提供了一种传力弹簧，所述传力弹簧为螺旋形，两端并紧磨平，制造材料为60Si2Mn或55Si2Mn，弹簧丝直径为8mm-12.5mm，弹簧中径为46mm，弹簧自由高度为100--180mm。本实用新型专利技术还提供了一种自行车架，包括：头管；前管；立管；连接段；后叉，其具有主体部分、前叉口和后叉口；弹簧连接件；如上所述的传力弹簧；所述头管固定连接在所述前管的一端，所述前管的另一端与所述立管的一端固定连接在所述连接段上，所述传力弹簧通过所述弹簧连接件铰接在所述立管与所述后叉的主体部分之间。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种弹簧，特别涉及一种用于助力自行车的传力弹簧及安装有此弹簧的自行车架。
技术介绍
目前，自行车已经成为应用最广泛的交通工具，并且已经发展成为休闲、竞赛工具，技术人员也在不断对其进行改进。现有改进方案中，一个重要方向就是将骑行过程中由于骑行人的姿势变化或者道路的颠簸产生的重力变化，通过弹簧传递给自行车增力装置，将重力势能转化为动能，为自行车提供助力。当弹簧压缩时，一方面向下传力，将向下的力转换为扭转力，同时蓄能；当弹簧向上回弹时，释放弹性势能，同时提供向上的拉力，同样为增力装置提供扭转力。但是，如果选择的弹簧刚度系数过低，或者说弹簧过软，则起不到传力效果；如果选择的弹簧刚度系数过高，或者说弹簧过硬，则起不到良好的蓄能效果。同样，弹簧的长度过短或者过长，都会影响骑行人舒适度和传力效果。因此，弹簧的各项参数如何选择，成为助力自行车设计中的一个难题。另一方面，现有减震自行车的车架，一般都是安装头管的前管、安装车座的立管和安装后轮的后叉(也叫平叉)均连接在五通上，后叉的摆动角度很小，目的是配合所安装的弹簧，用于减震，用于传力时效果并不好。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有良好传力和蓄能效果的弹簧，同时提供一种能够将弹簧的压力、拉力充分转化为扭转力的车架，以更好地为自行车提供助力。为实现上述目的，本技术的实施例提供了一下技术方案一种传力弹簧，所述传力弹簧为螺旋形，两端并紧磨平，制造材料为60Si2Mn或55Si2Mn,弹簧丝直径为8mm_12. 5mm,弹簧中径为46mm,弹簧自由高度为100—180mm。可选择地，所述传力弹簧的有效圈数为3-6圈。可选择地，所述传力弹簧表面经过磷化处理。一种自行车架，包括头管；前管；立管；连接段；后叉，其具有主体部分、前叉口和后叉口 ；弹簧连接件；如上所述的传力弹簧；所述头管固定连接在所述前管的一端，所述前管的另一端与所述立管的一端固定连接在所述连接段上，所述传力弹簧通过所述弹簧连接件铰接在所述立管与所述后叉的主体部分之间。可选择地，所述连接段由所述前管或所述立管弯曲形成。可选择地，所述连接段为单独的板型构件。可选择地，所述弹簧连接件为活塞套筒组件。可选择地，所述立管和所述后叉的主体部分具有带通孔的凸耳。螺旋形弹簧，两端并紧磨平为常见弹簧构造，选择60Si2Mn或55Si2Mn作为制造材料，更具经济性。当弹簧各项参数为弹簧丝直径为8mm-12. 5mm、弹簧中径为46mm、弹簧自由高度为100—180mm时，特别适合作为助力自行车用传力弹簧。进一步地，选择3-6圈的有效圈数，既能满足设计要求，又能节省材料。 进一步地，经过磷化处理后的弹簧，防锈、防腐性能更好。由于后叉不与前管、立管固定连接，只是与立管之间存在铰接关系，因此其形成了一个杠杆，通过弹簧施力，后叉能够更好地将弹簧传递的重力变化转化为扭转力，传递给自行车增力装置。由于采用符合以上参数的弹簧，传力效果更好。进一步地，连接段由单独的板型构件构成，更有利于自行车增力装置的安装。附图说明接下来将结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明，其中图I是本技术的实施例的弹簧示意图；图2是现有技术下一般减震自行车架示意图；图3是本技术的实施例的自行车架示意图；图4是本技术的实施例中所采用的弹簧连接件的剖面图；图5是本技术的实施例的自行车架的工作示意图。上图中，相似或者相同的构件采用相同的标记，其中H-弹簧自由高度、d弹簧丝直径、D弹簧中径、I-头管、2-前管、3-立管、31-凸耳、4-弹簧、5-活塞套筒组件、51-套筒、511-大螺母、52-活塞杆、521-止挡盘、6-后叉、61-前叉口、62-后叉口、63-主体部分、64-凸耳、7-五通、8-连接段、9-后轮、10-增力装置。具体实施方式图I示出了弹簧4的构造和几个主要参数。H为弹簧自由高度，d为弹簧丝直径，D为弹簧中径。图中示出的弹簧4为典型的螺旋形状，两端并紧磨平，支撑圈数采用一般的I.5圈、2圈、2. 5圈均可。一般,成年骑行人的体重应当在50kg至IOOkg之间,重力变化造成的传力弹簧的工作行程应当在5-15mm之间。工作行程过大，说明弹簧过软，工作行程过小，说明弹簧过硬，所产生的不利效果前文已经进行了描述。因此，本技术在进行传力弹簧设计时，是以上述体重、工作行程两个参数为基础的，综合考虑颠簸时的加速度、安全系数等因素，要求弹簧的实际最大刚度范围为42— 398N/mm。弹簧的制造材料一般为弹簧钢，优选采用60Si2Mn或55Si2Mn，经过热处理后能够达到许用切应力628Mpa左右、弯曲应力785Mpa左右、切变模量78. 5Mpa左右、弹性模量196Gpa左右的要求。虽然也能够采用其它合金弹簧钢，通过其它处理方式达到设计要求，但显然采用60Si2Mn或55Si2Mn更具经济优势。而选择弹簧丝直径d为8mm-12. 5mm、弹簧中径D为46mm、弹簧自由高度H为IOO-ISOmm时，能很好地满足设计要求。优选弹簧有效圈数为3_6圈。弹簧4经表面磷化处理后，防锈、防腐的性能更好。图2示出了一种常见的自行车架。头管I用于安装自行车前叉，前叉穿过头管1，下面安装前轮，上面安装车把等部件。头管I固定连接在前管2的一端，前管2的另一端与五通7固定连接。立管3的上端用于安装自行车座等部件，下端固定连接至五通7上。后叉6的后叉口用于安装自行车后轮，前端与五通7铰接。五通7用于安装自行车中轴组件。弹簧4通过活塞套筒组件5铰接在立管3与后叉6之间。图2中示出的自行车架常见于一般的减震自行车，其所采用的弹簧的弹簧丝直径一般在6mm以下，自由高度也小于100mm，刚度系数较小，只起到吸震作用。而且，后叉6铰接到五通7上，也只是为了起到减震作用，实际上，在弹簧4和活塞套筒组件5的作用下后叉6的摆动角度很小。图3是本技术的实施例的自行车架示意图。在此实施例中，不存在五通7，前管2和立管3固定连接到了连接段8上，一般是采取焊接的方式。本领域普通技术人员能够很容易地想象，该连接段8能够是由前管2或者立管3弯曲形成，此时前管2和立管3直接·固定连接，或者，连接段8也能够是单独的构件，例如单独的板型构件或者管形构件，前管2或者立管3分别焊接到连接段8上，但采用板型构件作为连接段，更有利于图5中示出的自行车增力装置10的安装，因此更具优势。虽然图3中示出的连接段8为扇形，但本领域普通技术人员能够想象，其能够是长方形或者其它合适的形状。应当注意到，在图3中，后叉6与连接段8之间并无连接关系，这使得后叉6的前端拥有更高的自由度。后叉6的前端为前叉口 61，中间为主体部分63，后端为后叉口 62。前叉口 61用于与图5中示出的增力装置10配合，传递扭矩。后叉口 62用于安装自行车后轮。在主体部分63上，具有一个凸耳64，凸耳64上开有通孔，用于活塞套筒组件5的铰接，相应地，立管3上也具有类似的凸耳31。当然，本领域普通技术人员能够想象，在立管3或者后叉6上直接开通孔，同样能够铰接活塞套筒组件5。在活塞套筒组件5上，安装有本技术的弹簧4。图4示出了本技术的实施例中所采用的弹簧连接件，即图3中的活塞套筒组件5，其上已经安装了弹簧4。套筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传力弹簧，所述传力弹簧为螺旋形，两端并紧磨平，制造材料为60Si2Mn或55Si2Mn，弹簧丝直径为8mm?12.5mm，弹簧中径为46mm，弹簧自由高度为100??180mm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：栗运岭，赵胜乐，
申请(专利权)人：栗运岭，
类型：实用新型
国别省市：