技术领域
[0001] 本
发明总体涉及自行车领域，更具体地，涉及一种自行车车架，其座椅支杆是空
气动力学的，同时形成减震装置。
背景技术
[0002] 自行车的车架是将自行车的主要元件连接在一起的元件。如在图1中的示例中可以看到的，常规的自行车1通常由能够接收
座杆(未示出)的布置在车架的
座管10的任一侧上的两个部分构成，即：
[0003] -后部，通常称为后三
角，包括相对于车架的对称面对称布置的两个链条支杆11a、11b和两个座椅支杆12a、12b，以在每个链条支杆和与其相关的座椅支杆之间的连接区域中容纳后轮的
轮毂(未示出)；
[0004] -前部，通常称为前三角，通常包括顶管13、用于接收自行车的
前叉(未示出)的
头管(图1中未示出)、
下管14和底部
支架15。
[0005] 座管10、顶管13和头管在自行车车架的对称面中延伸。两个链条支杆11a、11b和两个座椅支杆12a、12b相对于自行车车架的对称面对称布置。
[0006] 根据自行车的具体用途，存在不同的车架形状。例如，在被认为是传统的几何形状中，车架被设计成使得在设置有这种车架(即，具有与地面
接触并且沿车架的对称面竖向取向的前轮和后轮)的自行车的正常
位置处，顶管通常大致平行于地面延伸。图1示出了车架的另一种更紧凑的几何形状，特别适用于公路自行车，其中顶管13从头管向下倾斜到座管10，并且座椅支杆12a、12b在与顶管的大约相同高度处连接到座管10。这种倾斜管构造称作术语“倾斜管”。这种几何形状特别使小身材的
骑车者在需要将脚放在地上时不会受到此顶管的困扰。
[0007] 另外，在所示的示例中，每个座椅支杆12a、12b具有在平行于对称面的方向上细长的垂直横截面轮廓。换言之，从车架的后部观察的座椅支杆的宽度小于从侧面观察的座椅支杆的宽度，这使得设置有这种车架的自行车具有良好的
空气动力学性能。然而，由于车架的高竖向
刚度，这种类型的自行车通常不舒服。该刚度一直较大，因为车架通常包括部件12c，部件12c形成机械连接两个座椅支杆12a、12b的桥接件，该部件12c通常用作安装后
轮辋制动器(未示出)的
支撑件。
[0008] 特别地，通过过滤振动和小的冲击实现了自行车的舒适性。自行车车架后部的设计极大地影响了骑车者在座椅上的舒适性。因此，已经存在许多自行车后部的减震解决方案。在这些解决方案中，US 9 010 790公开了一种自行车车架，其两个座椅支杆延伸超过座管并且直接连接到顶管而不是刚性地连接到座管。当这种车架承受竖向
载荷时(例如，坐在设置有这种车架的自行车座椅上的骑车者的重量)，座管相对于其中立位置(没有竖向载荷)向后和向下倾斜，并且相关的链条支杆和座椅支杆相对于其中立位置从底部支架向上枢转。换言之，竖向载荷使座椅支杆产生平行于其竖向方向的对称面的竖向弯曲。虽然这种能够使座椅支杆竖向弯曲的解决方案为骑车者提供了改善的舒适性，但为了使座椅支杆的竖向弯曲足够，座椅支杆必须具有在垂直于对称面的方向上细长的垂直横截面轮廓。换言之，从车架的侧面观察的座椅支杆必须具有比从车架的后部观察的座椅支杆宽度小的宽度。这些轮廓设置了更大的迎
风面积(face area)并增加了阻力，从而降低了
空气动力学性能。
[0009] 结果，
现有技术的解决方案都不能提供改善的舒适性和改善的空气动力学性能二者。
发明内容
[0010] 本发明的目的在于克服现有技术的局限性，并且为此目的，本发明涉及一种自行车车架，其包括：座管，其构造成容纳座杆；前部，其包括将座管连接到头管的顶管，所述座管、所述顶管和所述头管在自行车车架的对称面中延伸；以及后部，其包括相对于自行车车架的对称面对称布置的两个链条支杆和两个座椅支杆，其特征在于，每个座椅支杆具有在平行于所述对称面的方向上细长的垂直横截面轮廓；所述两个座椅支杆彼此独立，并且所述两个座椅支杆具有预制件，该预制件沿穿过所述两个座椅支杆的平面中的至少一个弧形而弯曲，以便能够使所述两个座椅支杆在竖向载荷的作用下彼此远离或彼此靠近移动。
[0011] 根据其他可能的特征，根据本发明的自行车车架还可以包括以下单独地或组合地采用的特征：
[0012] -预制件可以朝向自行车车架的外侧弯曲；
[0013] -作为变型，预制件可以朝向自行车车架的内侧弯曲；
[0014] -作为变型，预制件包括朝向自行车车架的内侧然后朝向自行车车架的外侧交替弯曲的一系列弧形；
[0015] -两个座椅支杆分别优选地连接到座管的前半侧；
[0016] -两个座椅支杆可以分别连接到座管的顶端；
[0017] -车架还可包括轮辋制动器紧固凸
耳，其在车架的对称面中从座管朝向后部延伸；
[0018] -作为变型，车架还可以包括紧固元件，紧固元件刚性地连接到自行车车架的底部支架，以在两个链条支杆下方支撑轮辋制动器；
[0019] -作为变型，车架还可以包括支撑元件，支撑元件设置在每个座椅支杆的与链条支杆接头的端部处，以支撑后
盘式制动器。
附图说明
[0020] 通过参考附图阅读
实施例的以下描述，将更好地理解本发明及其提供的优点，其中：
[0021] -如上所述的图1示出了现有技术的空气动力学自行车车架的后部的局部后四分之三透视图；
[0022] -图2示出了根据本发明的一个可行的实施例的由座杆和自行车车架构成的组件的侧视图；
[0023] -图3显示了图2中组件的后四分之三视图；
[0024] -图4是图2中车架的顶部的剖视图，示出了座管的顶部的部分和座椅支杆；
[0025] -图5是图2中区域R的放大图，示出了座椅支杆沿其长度的轮廓变化的示例；
[0026] -图6示出了仅图2中的组件的车架而没有座杆的后视图；
[0027] -图7a和7b示出了根据现有技术的车架和根据本发明的车架的
变形测试比较；
[0028] -图8示出了仅图2中的组件的车架顶部而没有座杆的后四分之三视图；
[0029] -图9示出了局部底视图，其示出了座椅支杆紧固区域。
具体实施方式
[0030] 在下文中，除非另有说明，否则不同附图中所有共同的元件具有相同的附图标记。
[0031] 此外，相对于具有与
水平地面接触的前轮和后轮并且处于竖向取向的自行车的位置，使用与以上位置相对的有关方向或位置(诸如前或后)的术语。
[0032] 图2和图3示出了由根据本发明的一个可行的实施例的自行车车架和和座杆2构成的组件的侧视图和后四分之三视图。与图1所示的现有技术的车架类似，该自行车车架1通常包括：座管10，其构造成容纳座杆2；后部，其包括两个链条支杆11a、11b和两个座椅支杆12a、12b；以及前部，其通常包括顶管13、下管14、底部支架15和头管16。
[0033] 顶管13在第一端处连接到头管16，并且在第二端处连接到座管10。下管14在第一端处连接到头管16，并且在第二端处连接到底部支架15。座管10在其底端处与底部支架15相连接。
[0034] 座管10、顶管13、头管16和下管14的纵向轴线都位于同一平面内，称为车架的对称面。链条支杆11a、11b和座椅支杆12a、12b相对于车架的对称面对称布置。更具体地，链条支杆11a在第一端处连接到底部支架15，并且在第二端处连接到座椅支杆12a，而链条支杆11b在第一端处连接到底部支架15，并且在第二端到座椅支杆12b。链条支杆11a与座椅支杆12a以及链条支杆11b与座椅支杆12b之间的连接区域包括紧固凸耳19a、19b，紧固凸耳19a、19b能够接收自行车的后轮(未示出)的轮毂以将后轮可转动地结合到车架上。
[0035] 车架1的不同元件优选地由
碳纤维基
复合材料或另一种复合材料制成，并且
铸造为单个单元或者铸造为几个单独的单元然后连接在一起。复合材料的优点是它们可以形成各种用于自行车车架的形状和结构。尽管如此，仍可以设想其他材料，例如
铝用于车架的所有或一些元件。
[0036] 本发明所基于的原理是提出一种座椅支杆的设计，该座椅支杆能够在相对于车架的对称面的横向方向上变形，特别是在通常竖向载荷的作用下导致的弯曲状态下工作。
[0037] 通过组合现在将描述的几个特征，可以实现这种横向变形：
[0038] 根据本发明的第一特征，每个座椅支杆12a、12b具有在平行于车架的对称面的方向上细长的垂直横截面轮廓。“垂直横截面轮廓”是指在垂直于座椅支杆的纵向轴线的平面中的轮廓。该特征尤其可以在图4中看到，其中座椅支杆12b的轮廓S具有大致椭圆形的形状，其垂直于车架的对称面的尺寸“e”小于平行于车架的对称面(或者此处为，设置有车架的自行车的行进方向，在图中用箭头D示出)的尺寸“L”。
[0039] 垂直横截面轮廓在座椅支杆12a、12b的整个长度上可以是恒定的。作为变型，该轮廓可以是可变的。因此，图5示出了座椅支杆12a的轮廓SA、SB、SC和SD的可能的变型，这些轮廓分别对应于沿着线A-A、B-B、C-C和D-D的横截面。此处，轮廓从座椅支杆12a的底端向其顶端增大。结果，座椅支杆12a的轮廓SA、SB、SC和SD的最大宽度方向尺寸仍然是平行于车架的对称面延伸的尺寸。因此，当自行车行进时，座椅支杆12a、12b提供非常小的风阻，这赋予自行车良好的空气动力学性能。
[0040] 根据本发明的第二特征，两个座椅支杆12a、12b彼此独立。“独立”是指除了座椅支杆的顶端所连接的部分之外，没有将两个座椅支杆机械连接在一起的部件。特别地，根据本发明的车架不包括用于支撑轮辋制动器的桥接件12c。
[0041] 根据本发明的第三特征，当车架1静止时，两个座椅支杆12a、12b具有预制件，该预制件沿穿过这两个座椅支杆的平面中的至少一个弧形而弯曲。例如，在图6中示出了自行车车架1的后视图，两个座椅支杆12a、12b具有朝向自行车车架外侧弯曲的预制件，不同于图1中的将遵循图6中的两条笔直虚线的直座椅支杆。在这种构造中，当车架受到竖向载荷时，例如图6中箭头F所示的载荷，座椅支杆将能够横向变形，如图6中的两个箭头Da和Db所示的彼此远离地移动。
[0042] 在未示出的另一个实施例中，座椅支杆的预制件朝向自行车车架的内侧弯曲。在这种情况下，当车架受到竖向载荷时，座椅支杆仍然能够横向变形，这时则是通过移动彼此靠近。
[0043] 从后面观察的座椅支杆的预制件可以具有恒定的
曲率半径。作为变型，从后面观察的座椅支杆的预成型件在其长度上可以具有可变的
曲率半径。
[0044] 还可以规定，座椅支杆的预制件包括朝向外侧弯曲的部分，接着是朝向车架内侧弯曲的部分，或者更一般地，包括朝向自行车车架的内侧然后朝向自行车车架的外侧交替弯曲的一系列弧形部分。
[0045] 在任何情况下，座椅支杆都可以在竖向载荷的作用下横向变形，并且移动得彼此更近和/或彼此远离。
[0046] 在图7a和图7b中示出了根据图2等所示的本发明的车架所得的座椅支杆的变形与图1所示的现有技术的车架所得的座椅支杆的变形的比较。对于两个车架，测试包括在顶管和底部支架处固定车架的后部，以及在链条支杆与座椅支杆之间的接头处横向固定车架的后部，以便模拟后轮的存在。然后在链条支杆与座椅支杆之间的接头处向上施加力F。图7a的(a)部分示出了利用图1的车架所得的变形，其中座椅支杆在静止位置是直的并且通过制动器支撑桥接件连接座椅支杆，而图7a的(b)部分示出了利用根据本发明的车架所得的变形。使用等于1,000
牛顿的力F，然后使用等于2,000牛顿的力F进行测试。测量在每种情况下后轮轴线的竖向位移dv值，结果如图7b所示。在该图7b中，(a)部分对应于图1中车架所得的结果，而(b)部分对应于根据本发明的车架所得的结果，分别为2,000牛顿的力(阴影线矩形)和1,000牛顿的力(格子花纹矩形)。根据本发明的座椅支杆的横向变形大于相同的条件下图1中的直座椅支杆所得的横向变形。这导致根据本发明的车架的位移dv大约增加了20％，这转化为骑车者的改善的舒适性。
[0047] 进一步的测试首先突出了座椅支杆的轮廓对所得的
横向位移方面的结果的影响，其次是座椅支杆的横向变形对于任何竖向变形的优势。对具有实心管的铝车架进行模拟测试。
[0048] 在下面的表1中，可以特别地看出，在相同的100牛顿竖向载荷下，根据本发明的车架的座椅支杆12a、12b的空气动力学轮廓使得可以获得的横向位移是圆柱形轮廓的座椅支杆上所得的横向位移的三倍：
[0049]
[0050] 表1
[0051] 在下面的表2中可以看出，在测试期间经受2,000牛顿竖向载荷的根据本发明的座椅支杆12a、12b主要在横向方向上变形：
[0052]
[0053] 表2
[0054] 容易理解的是，根据本发明的预成型座椅支杆的横向变形方面所得的结果还取决于这些座椅支杆的长度。测试表明，具有弯曲预制件的座椅支杆的横向变形与该座椅支杆的长度成比例。因此，座椅支杆越长，在竖向载荷的作用下获得的横向变形越好。
[0055] 通过正确地选择座椅支杆12a、12b的顶端将被连接的区域，可以优化座椅支杆的长度。当然，决定还取决于车架的类型、车架的几何形状是传统的还是紧凑的。
[0056] 在图2等所示的实施例中，作为非限制性示例，座管10的顶端与座管10和顶管13之间的连接区域处于大致相同的水平高度。如在图8和图9中可以更具体地看到，在这种情况下，有利的决定是将每个座椅支杆12a、12b的顶端连接到座管10的在座管10上的尽可能向前远的区域，此处例如连接到座管10的超过座管10的纵向轴线XX'的前半侧(front lateral half)。
[0057] 在未示出的另一个可行的实施例中，每个座椅支杆的顶端可以直接结合到车架的顶管，在这种情况下座椅支杆延伸超过座管。
[0058] 在顶管连接到座管的中间部分的其他车架构造中，优选将座椅支杆的顶端紧固在座管的座管上尽可能向上高并且尽可能向前远的顶端上。
[0059] 如上所述，根据本发明的车架不能包括连接两个座椅支杆的后制动器支撑桥接件，因为这样的桥接件将阻止座椅支杆在竖向载荷的作用下彼此靠近或彼此远离地移动。当设想车架的使用与后轮辋制动器组合时，本发明的车架可以包括用于轮辋制动器的紧固凸耳3，该紧固凸耳3在车架的对称面中从座管10朝向后部延伸(参见图3、图4、图6、图7和图
8)，而不与座椅支杆接触。该紧固凸耳3可以与座管10一起铸造成型或者例如通过胶合固定到座管10。因此，该紧固凸耳决不会妨碍座椅支杆的横向位移。此外，紧固凸耳保持隐藏在座管后面，这进一步有助于空气动力学性能。作为变型，后轮辋制动器也可以通过与自行车车架1的底部支架15刚性连接的紧固元件支撑在两个链条支杆11a、11b下方。对于后盘式制动器，可以在每个座椅支杆的与链条支杆接头的端部处设置支撑元件。
