阅读说明：本技术 采用具有转向导向功能的独立减震器的轻型前叉 (Light front fork with independent shock absorber having steering guiding function ) 是由 李鑫 崔月明 周大伟 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：采用具有转向导向功能的独立减震器的轻型前叉,本发明采用铝合金或镁合金等轻合金材料制作单臂或双臂型的前叉臂和一体化的叉肩,为了提高避震效果、将一个倒置式钢制减震器置于叉肩的中心部位；为防止钢活塞筒与钢制的限位零件之间发生粘着磨损,倒置减震器的活塞筒的滑动摩擦面采用了微观储油槽的特殊润滑体系设计；为达到低速振动激励下仍然具有较好的阻尼吸能效果及避震效果,在活塞筒的顶端处采用三明治型微多孔金属纤维编织网作为主要的阻尼元件,相比较传统的钢制前叉,本发明的采用具有转向导向功能的独立减震器的轻型前叉具有重量小、造型美观、阻尼吸能效果优越、使用寿命长的优点。(The invention adopts a light front fork with an independent shock absorber with steering and guiding functions, adopts light alloy materials such as aluminum alloy or magnesium alloy and the like to manufacture a single-arm or double-arm front fork arm and an integrated fork shoulder, and arranges an inverted steel shock absorber at the central part of the fork shoulder in order to improve the shock absorbing effect; in order to prevent the occurrence of adhesive abrasion between the steel piston cylinder and the steel limiting part, the sliding friction surface of the piston cylinder of the inverted shock absorber adopts the special lubricating system design of a microcosmic oil storage tank; compared with the traditional steel front fork, the light front fork of the invention adopting the independent shock absorber with the steering and guiding functions has the advantages of small weight, attractive appearance, excellent damping and energy absorption effects and long service life.)

采用具有转向导向功能的独立减震器的轻型前叉

技术领域

本发明属于两轮车辆、三轮车辆领域，尤其是有关自行车、电动自行车、电动轻便摩托车、电动摩托车的前叉减震领域。

背景技术

前叉部件在两轮车或三轮车辆的结构中处于车辆的前方部位，它的上端的方向柱(前叉管)与车把相连，中部的叉肩和方向柱与车架的前导管及平面轴承配合，下部的前叉臂与前轮的轮轴部件连接配合，目前常用的前叉部件，其下部的前叉臂通常采用左/右一对减震器，减震器的上部活塞杆固定在叉肩上，叉肩的上方连接方向柱；前叉部件作为两轮车辆或三轮车辆的转向和导向系统、还兼起避震功能，这种前叉部件基本上全部采用钢材为主制成，具有重量较大、成本较高的缺点。

传统的前叉部件的两个减震器的活塞杆位于车轮附近，光滑的活塞杆处易于受到轮胎带起的异物的高速冲击而磕伤、动密封处容易漏油而失效。

随着人们生活水平的提高，人们对自行车、电动自行车、电动摩托车、电动三轮车的舒适性的要求也在逐步提高，但目前此类车型的舒适性还没有得到足够重视。研究表明，在骑行过程中，因不平路面激励而引起车身的振动，通过避震前叉、车把传递给骑行者；超过人体生理界限的振动会对骑行者的心理和生理造成不良的影响，严重时甚至可能受伤；另外没有合适阻尼吸收能力的减震器会影响有效刹车距离，车轮受激励后微观上不停地跳动也会影响到驾驶体验和车辆地安全性。传统的前叉部件采用的减震器通常在活塞零件上开有2-5个小的阻尼孔，这种设计只有在高的背压下或高的振动速度下才会体现出阻尼能力、减震器的压缩阻力和复原阻力基本上与内部的弹簧的压缩量有关，阻尼力与振动速度的相关性不大，尤其是车辆处于低速下的振动阻尼吸能效果不明显，影响驾驶体验和有效刹车距离和车辆安全性。

目前广泛使用的避震前叉如说明书附图中的图6所示，主要部件包括：钢制方向柱(立管)1、铸钢叉肩2、减震器的活塞杆3、减震器的外筒4，减震器对称安装在叉肩的安装孔上，减震器安装方式较为单一，从而使前叉的结构形式难以改变，除了前述的各种缺点以外，现有的前叉部件的结构也限制了避震前叉的外观设计的美化和优化。

电动自行车新型国家标准GB 17761-2018“电动自行车安全技术规范”对于装配完整的电动自行车的整车重量要求小于等于55公斤，为了降低车身地重量，把车架车身部分重量降低、适当提高电池的容量和重量、可以提高骑行距离，可以考虑减轻车身、车架的重量，包括降低传统钢制前叉部件的重量。

为改善现有前叉部件的上述种种缺点，特提出本发明。

基于现有前叉在技术及产品方面的上述种种不足，本发明提出了一种采用具有转向导向功能的独立减震器的轻型前叉。

针对传统前叉部件重量较大的缺点，本发明采用铝合金或镁合金等轻合金材料制作单臂或双臂型的前叉臂和一体化的叉肩，替代传统前叉部件中所使用的两个较重的钢制减震器和铸钢叉肩；采用铸造轻合金容易得到不同于圆筒形的前叉造型，以利于车辆的整体美观设计。

为了提高避震效果、本发明将单独一个倒置式钢制减震器放置于轻合金制成的叉肩的基本中心部位；为了达到低速振动激励下仍然具有较好的阻尼吸能效果及避震效果，本发明的倒置式钢制减震器在活塞筒的顶端处采用微多孔金属纤维编织网作为主要的阻尼元件，利用金属纤维编织网具有较大的表面积，可以提高液压油在通过金属纤维编织网界面时的有效剪切面积，这样即使在低速、小振幅的振动激励条件下，也能将振动能量转化为界面处液压油的内摩擦热、从而形成阻尼。

为了保证在倒置式钢制减震器的钢活塞筒上下运动的同时、保证前叉部件与车把的转向同步，本发明在钢活塞筒的下部加工有和中心轴线平行的限位小平台，在钢制减震器的外筒焊接固定内部带有相配对的限位槽型的钢制导向卡座；为了防止钢活塞筒和钢制导向卡座二者之间上下滑动及转动时发生粘连摩擦磨损、即干摩擦导致的局部焊接粘连的发生而失效，本发明对钢活塞筒的下部的运动部分外表面采用激光雕刻或电解腐蚀或电火花加工出微观储油槽的群槽，运动表面采用黄油或润滑脂涂抹均匀、微观储油槽可以保证局部储存润滑介质的能力，防止钢活塞筒与钢制导向卡座之间的滑动界面发生干摩擦粘连现象。

基于上述技术设计思路，本发明的采用具有转向导向功能的独立减震器的轻型前叉主要包括，处于前叉部件的下部、和前轮的轮轴相连接的单臂或双臂型的铝合金或镁合金制成的前叉臂和一体化的叉肩，可以替代传统的两个钢制减震器和钢制叉肩，从而减轻前叉部件的总重量近2.5公斤；为了不影响减震功能、在轻型前叉部件的上部中心部位、和前叉臂的叉肩处相连接、采用了一套具有转向导向功能的独立倒置式钢制减震器；在倒置式钢制减震器的下部的钢活塞筒作上下运动的同时，为了保证车把的转向功能，需要有效地将车把的转动扭矩同步转递至前车轮的轮轴，本发明特别地将倒置式钢制减震器的钢活塞筒的下部加工有2-4个和钢活塞筒的中心轴线相平行的限位平台、限位平台起到转向导向和传递转动扭矩的功能；为了有效传递转动扭矩，在倒置式钢制减震器的外筒的下部焊接固定内部带有相配对的限位槽型的钢制导向卡座；叉肩处的下安装座的内孔处采用异型防转孔、对应的钢活塞筒的下部焊接固定有防止转动滑动的配对异型钢环；钢活塞筒的最底部通过内螺纹、采用紧固螺母和塑料垫片将叉肩和钢活塞筒的异型钢环之间在竖向固定好；钢制导向卡座和前叉臂的叉肩处的下安装座之间设置有橡胶防尘罩，防止外部粉尘从钢制上导向卡座的内部导向孔和钢制活塞筒的转向导向部分的外壁之间的间隙进入而导致动密封处出现磨粒磨损漏油现象从而缩短减震器的使用寿命；钢活塞筒的下部的转向导向部分的外壁采用激光雕刻或电解腐蚀或电火花加工工艺预先加工出微观储油槽的群槽，外壁及微观储油槽处涂有黄油或其他润滑脂，微观储油槽的槽线的宽度介于0.03-0.30毫米、槽线的深度介于0.03-0.30毫米，单个储油槽的长度或宽度或形状、储油槽之间的间距可以作适当的变通；倒置式钢制减震器的钢活塞筒的上部采用圆形截面、上下运动的钢活塞筒位于钢制减震器外筒的内部、钢活塞筒的上部的外圆配置安装有动密封零件、在钢活塞筒的上部、顶部配置固定有微多孔金属编织网及多孔保护压板组成的三明治型阻尼元件、即多孔保护压板处于微多孔金属编织网的两面、起到防止微多孔金属编织网受力后发生局部大的变形、防止金属编织网疲劳断裂，钢活塞筒的内筒部位的中下部配置有浮动活塞、浮动活塞和钢活塞筒的内筒壁之间采用动密封、浮动活塞的下部继续配置复位弹簧，浮动活塞可以调节阻尼元件上下部分体积的变化和压力变化；在钢活塞筒的顶部三明治型阻尼元件的上部配置有压缩及复位弹簧、弹簧的上部采用带有注油孔和封堵油孔的限位挡板，在限位挡板的上部、钢制减震器的外筒壁预先制作有和车把之间固定连接用的安装锁孔。

附图及其说明

说明书附图1为本发明的采用独立倒置减震器的轻型前叉部件的典型结构原理图，其中1为倒置减震器上部与车把之间固定用的安装锁孔，2为倒置减震器的筒体，3为平面轴承，4为内部带有相配对的限位槽型的钢制导向卡座，5为橡胶防尘罩，6为固定在钢活塞筒下面的异型钢环，7为叉肩处的下安装座，8为轻合金前叉臂和一体化的叉肩，9为紧固螺母。

说明书附图2为本发明的具有转向导向功能、采用三明治型微多孔金属纤维编织网作为阻尼元件、阻尼吸能效果优异的倒置式减震器的结构原理图，其中1为倒置式减震器上部与车把之间固定用的锁孔，2为带有注油孔和封堵螺母的限位挡板，4为压缩和复位弹簧，5为倒置式减震器的外筒体，6为液压油(阻尼介质)，7为三明治型阻尼元件，即两面是相对孔径略大的多孔保护板，中间是层叠的微多孔纤维编织网，8为钢活塞筒外圆配置的动密封元件，可以为U型聚氨酯元件或O型圈，9为导向环，材料可以为铝青铜或锡青铜，10为内部带有相配对的限位槽型的钢制导向卡座，与倒置式减震器的外筒体焊接固定在一起，11为钢活塞筒内部的浮动活塞，用于补偿活塞筒位移导致的阻尼元件上/下部空间压力和体积的变化，12为钢活塞筒，表面加工有防转限位平台，滑动面加工有微观储油槽的群槽，13为钢活塞筒内部的压缩和复位弹簧，14为倒置式减震器下部紧固用的安装螺栓。

说明书附图3为活塞筒滑动表面加工的微观储油槽的群槽原理示意图，活塞筒的下部加工有两个平行于中心轴线的平台，在平台及圆弧面加工微观储油槽，其中1为激光雕刻的微观储油槽，槽线的宽度W介于0.05-0.25mm，槽的深度d介于0.05-0.25mm，考虑到储油和保油效果，更优选槽宽、槽深均介于0.08-0.16毫米，微细的储油槽线型可以构成毛细作用，对黄油或其他润滑脂起到保持作用，储油槽可以做成一个个小的口字型，也可以布局成回字型。

说明书附图4为倒置式减震器和轻合金叉肩的连接示意图，图中1为倒置减震器的钢活塞筒的下部，带有转动限位平台，2为防止转动滑动的配对异型钢环和钢活塞筒的下部焊接焊缝，3为防止转动滑动的配对异型钢环，4为叉肩处与异型钢环相配合的防转凸台，5为橡胶垫片，6为下部的塑料垫片，7为紧固螺母。

说明书附图5为倒置式减震器的三明治阻尼元件的结构原理示意图，其中1和3为多孔保护板，厚度介于0.8-2毫米，2为微多孔金属纤维编织网的层叠物。

说明书附图6为传统的前叉部件结构原理示意图，其中1为方向柱(前叉管)，2为铸钢制成的叉肩，3为正置式的钢制减震器，4为减震器的安装套管，常采用钢或铝合金制备。

说明书附图7为传统的钢制减震器的示功曲线。

说明书附图8为本发明的采用新型三明治微多孔金属纤维编织网作为阻尼元件的倒置式减震器的示功曲线，可见在不同的振动速度激励下，减震器具有不同的阻尼力响应，即使在低速激励下，本发明的减震器也有较好的吸能效果。

本发明的具有转向导向功能的独立减震器的轻型前叉，相比较传统的钢制前叉部件，具有重量减小、造型美观、阻尼吸能效果优越、使用寿命长的优点，本发明的倒置的减震器的活塞筒处的滑动摩擦面采用了优越的特殊润滑体系设计，使用寿命长，防止钢活塞筒与钢制的限位零件之间发生粘着磨损；本发明的减震器结构密封性能好，经疲劳实验验证，120万次疲劳试验未出现泄漏。

具体实施方式

一种本发明原理的具有转向导向功能的独立减震器的轻型前叉，主要包含以下零部件：钢活塞筒的外径28mm、自由长度372mm、具有防转功能的倒置式减震器，长300mm、壁厚5-10毫米的铸造铝合金前叉臂及一体化叉肩，钢活塞筒的外壁用激光打标机加工出微观储油沟槽，槽的宽度和深度介于0.10-0.16mm，在沟槽中涂抹黄油，以达到润滑，减小磨损的目的；三明治阻尼元件中的微多孔不锈钢纤维采用80目/120目/80目/120目/80目五层组合，两侧分别采用0.8毫米厚的冲孔钢板进行夹紧防护，孔径0.8毫米、孔中心距2毫米。