TWI555665B - The preparation method of the front fork and the method of making the fork - Google Patents

Description

前叉臂的製法及前叉的製法

本發明是有關於一種自行車零件的製造方法，特別是指一種前叉臂的製法及前叉的製法。

參閱圖1與圖2，一種現有的前叉10大致上包含一豎管1，及二前叉臂2。該等前叉臂2分別設置於該豎管1的兩相反側，且分別為組接在一起的一叉骨21及一勾爪件22的組合。各叉骨21呈中空管狀且包括一與該豎管1銲接在一起的第一端部211，及一相反於該第一端部211的第二端部212。各勾爪件22分別包括一塞設於各叉骨21的第二端部212的柱塞部221，及一形成有一可供一輪軸(圖未示)的一端部卡固的嵌孔222的卡板部223，且各勾爪件22再透過銲接方式固定於各叉骨21的第二端部212。

然而，上述前叉臂2的叉骨21及勾爪件22是利用銲接方式組接在一起，因此該等前叉臂2的叉骨21及勾爪件22銲接組裝後的銲接公差，及該等前叉臂2經由熱處理後的結構變形公差，都會累積造成組接於該豎管1的該等前叉臂2的嵌孔222的平行度、同心圓度等精準度公差變大而無法與該輪軸組裝的問題，且焊接技術良莠不齊，再加上勾爪件22是透過其柱塞部221塞設於叉骨21的第二端部212的方式而套插於叉骨21上，使得前叉10使用於自行車且在騎乘時，容易使勾爪件22與叉骨21的結合處承受相當大的力量，使得勾爪件22與叉骨21間所形成的銲接處因焊接不良容易斷裂，甚至致使勾爪件22與叉骨21的結合處產生間隙，從而影響騎乘時的操控性及安全性。

再者，上述勾爪件22的塞設部221的外型須配合叉骨21的第二端部212的形狀，才能達到緊密迫合的塞設效果，因此對於具有不同形狀變化的叉骨21則需要不同的模具來成型製造相對應的勾爪件22，從而增加模具製作成本，且上述前叉10的豎管1、叉骨21及勾爪件22為分別製造後才進行組接再一起，使得上述前叉10的生產工序繁複。

因此，本發明之目的，即在提供一種可減少對位、組裝、銲接等工序的前叉臂的製法，用以製得一體成型且具有高結構強度的前叉臂。

於是，本發明前叉臂的製法包含以下步驟：

(A)將一金屬管材抽管加工成一具有預定長度及管壁厚度變化的預成型管件，該預成型管件具有相反設置的一第一端部及一第二端部；

(B)將該預成型管件進行冷鍛加工，從而將該第一端部壓合封閉而形成一沿一直線延伸的直管段及一由該直管段遠離該第二端部的一端沿該直線向外延伸的實心柱體；及

(C)將該預成型管件進行塑型加工，從而將該直管段塑型成一為中空的直臂段，以及將該實心柱體壓制成型成一前叉卡板。

本發明之功效在於：本發明前叉臂的製法是直接將一金屬管材經由抽管、冷鍛及塑型步驟從而製得一體成型且高結構強度的前叉臂，相較於習知兩件組合式的前叉臂的製法，省去叉骨及勾爪件個別製造工序及將兩者對位組裝及銲接等工序，且無須對於具有不同形狀變化的叉骨使用不同的模具來成型製造相對應的勾爪件，從而省去相對的模具製作成本。

因此。本發明之另一目的，即在提供一種減少組接零件數量以避免組接公差累積造成精度不良問題的前叉的製法，用以製得一具有一體成型及高結構強度的前叉臂的前叉。

於是，本發明前叉的製法包含以下步驟：

(A)將二金屬管材抽管加工成二具有預定長度及管壁厚度變化的預成型管件，各預成型管件具有相反設置的一第一端部及一第二端部；

(B)將各預成型管件進行冷鍛加工，從而將各預成型管件的第一端部壓合封閉而形成一沿一直線延伸的直管段，及一由該直管段遠離該第二端部的一端沿該直線向外延伸的實心柱體；

(C)將各預成型管件進行塑型加工，從而將各預成型管件的該直管段塑型成一為中空的直臂段，以及將各預成型管件的該實心柱體壓制成型成一前叉卡板，即製得二前叉臂；及

(D)將該等前叉臂銲接於一材質為金屬的豎管，該等前叉臂位於該豎管的兩相反側，且各前叉臂相反於該前叉卡板的端部與該豎管相連接。

本發明之功效在於：本發明前叉的製法是將金屬管材經由抽管、冷鍛及塑型步驟所製得的一體成型且高結構強度的前叉臂，與豎管組裝銲接，且經由熱處理步驟後，才成型前叉臂的穿設部，使得本發明所製得的該等前叉臂的穿設部的平行度、同心圓度等與一輪軸的組裝精準度，是不受該等前叉臂與該豎管間的銲接公差及經由熱處理後的結構變形公差影響。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3及圖4，本發明前叉臂的製法的一實施例，包含以下步驟：

一步驟71：利用管件加工機(圖未示)將一金屬管材3進行抽管及擴管，從而加工成一具有預定長度及管壁厚度變化的預成型管件4，該預成型管件4沿一直線L延伸且呈圓管狀，並具有相反設置的一第一端部41及一第二端部42，其中，該第一端部41的管壁厚度為T1，該第二端部42的管壁厚度為T2，連接於該第一端部41及該第二端部42間的部分的管壁厚度為T3，且該預成型管件4滿足以下管壁厚度變化：T1≧1.5*T2，T2＞T3，在本實施例中，該金屬管材3的材質為鋁合金；

一步驟72：接續於該步驟71後，將該預成型管件4進行冷鍛加工，從而將該第一端部41壓合封閉而形成一沿該直線L延伸且概呈錐狀的直管段411，及一由該直管段411遠離該第二端部42的一端沿該直線L向外延伸的實心柱體412，也就是說，該直管段411與該實心柱體412為冷鍛一體化製成；

一步驟73：接續於該步驟72後，將該預成型管件4進行塑型加工，從而將該實心柱體412壓制塑型成一前叉卡板414；及

一步驟74：接續於該步驟73後，將該直管段411壓制塑型成一為中空的直臂段413，以及將該預成形管件4位於該第二端部42至該直管段413的部分彎曲且壓制塑型成一彎臂段415，即完成一為一體成型的前叉臂4’的製作，其中，該直臂段413與該前叉卡板414是由該金屬管件3經由冷鍛一體化再壓制塑型而成。

值得一提的是，該步驟73及該步驟74也可僅將該預成型管件4進行塑型加工成上述為一體成型的直臂段413及前叉卡板414，然而上述的彎臂段415部分是另外鑄造後，再跟該直臂段413進行銲接在一起，從而完成一前叉臂4’的製作。

較佳地，本發明前叉臂的製法的該實施例還包含一步驟75：接續於該步驟74後，配合參閱圖5，以CNC加工方式於該前叉臂4’的該前叉卡板414進行最後外型加工，從而形成一可供一輪軸(圖未示)的一端部穿設卡固的穿設部416，該穿設部416為一貫穿設置的貫孔，即完成一為筒軸式的前叉臂4’的製作。值得一提的是，也可以沖孔方式對於該前叉臂4’的該前叉卡板414進行最後外型加工而形成該穿設部416，且該穿設部416也不以上述貫孔為限，也可為一由相反該前臂段413的端緣向內凹陷的缺口(見圖6)，而所製作完成的前叉臂4’則為開口式。

在此補充說明的是，在上述步驟71中所製得的預成型管件4的第一端部41及第二端部42的管壁厚度T1、T2需滿足T1≧1.5*T2的原因在於：是為了在步驟72對於該預成型管件4的第一端部41冷鍛成具有足夠體積的該實心柱體412，從而在步驟73中才能將該實心柱體412壓制成型出具有足夠厚度及板面積的前叉卡板414，使得該前叉卡板414能達到良好的結構強度。

綜上所述，本發明前叉臂的製法是直接將一金屬管材3經由抽管、冷鍛及塑型步驟從而製得一體成型且高結構強度的前叉臂4’，相較於習知兩件組合式的前叉臂的製法，省去叉骨及勾爪件個別製造工序及將兩者對位組裝及銲接等工序，且無須對於具有不同形狀變化的叉骨使用不同的模具來成型製造相對應的勾爪件，從而省去相對的模具製作成本，再者本發明所製得的前叉臂4’由於是一體成型的無接縫結構從而達到高結構強度的功效，能在使用於自行車且在騎乘時，足以承受相當大的力量衝擊而保持結構的完好度，以維持騎乘時良好的操控性及安全性，故確實能達成本發明之目的。

參閱圖7及圖8，本發明前叉的製法的一第一實施例，包含以下步驟：

一步驟81：提供一為金屬材質的豎管5，及二經由上述前叉臂的製法的步驟71至步驟74(見圖3及圖4)所製得為一體成型的前叉臂4’，且將該等前叉臂4’銲接於該豎管5，並將形成於該豎管5與該等前叉臂4’間的銲道6打磨平整化，其中，該等前叉臂4’位於該豎管5的兩相反側，且各前叉臂4’相反於該前叉卡板414的端部與該豎管5相連接，在本實施例中，該豎管5及該等前叉臂4’的材質皆為鋁合金，在此補充說明的是，經由上述前叉臂的製法的步驟71至步驟74所製得為一體成型的前叉臂4’也可僅具有該前臂段413及該前叉卡板414，而該彎臂段415是另外鑄造後再銲接於該豎管5與該前臂段413間，亦或是該豎管5是一體成型有二如同上述彎臂段415，而該等前叉臂4’的前臂段413是分別銲接該等豎管5的彎臂段；

一步驟82：接續於該步驟81後，將銲接在一起的該豎管5及該等前叉臂4’進行熱處理，使得該豎管5及該等前叉臂4’達到預定金屬物理特性，在本實施例中，熱處理步驟主要用以增加該豎管5及該等前叉臂4’的金屬強度；及

一步驟83：接續於該步驟82後，配合參閱圖5，以CNC加工方式對於各前叉臂4’的前叉卡板414進行最後外型加工，從而形成一可供一輪軸(圖未示)的一端部穿設卡固的穿設部416，該穿設部416為一貫穿設置的貫孔，即完成一具有筒軸式的前叉臂4’的前叉的製作。值得一提的是，也該穿設部416也不以上述貫孔為限，也可為一由相反該前臂段413的端緣向內凹陷的缺口(見圖6)，而所製作完成的前叉的前叉臂4’則為開口式。

綜上所述，本發明前叉的製法是將金屬管材3經由抽管、冷鍛及塑型步驟所製得的一體成型且高結構強度的前叉臂4’與該豎管5組裝銲接在一起，且經由熱處理步驟後，才成型該等前叉臂4’的穿設部416，使得本發明所製得的該等前叉臂4’的穿設部416的平行度、同心圓度等與一輪軸的組裝精準度，是不受該等前叉臂4’與該豎管5間的銲接公差及經由熱處理後的結構變形公差影響，且本發明相較於習知前叉的製法，省去叉骨及勾爪件個別製造工序及將兩者對位組裝及銲接等工序，且無須對於具有不同形狀變化的叉骨使用不同的模具來成型製造相對應的勾爪件，從而省去相對的模具製作成本，再者本發明所製得的前叉臂4’由於是一體成型的無接縫結構，從而達到高結構強度的功效，能在使用於自行車且在騎乘時，足以承受相當大的力量衝擊而保持結構的完好度，維持騎乘時良好的操控性及安全性，故確實能達成本發明之目的。

參閱圖9及圖10，本發明前叉的製法的一第二實施例，包含以下步驟：

一步驟91：提供一為金屬材質的豎管5，及二經由前述前叉臂的製法的步驟71至步驟74(見圖3及圖4)所製得為一體成型的前叉臂4’，且將該等前叉臂4’銲接於該豎管5，並將形成於該豎管5與該等前叉臂4’間的銲道6打磨平整化，其中，該等前叉臂4’位於該豎管5的兩相反側，且各前叉臂4’相反於該前叉卡板414的端部與該豎管5相連接，在本實施例中，該豎管5及該等前叉臂4’的材質皆為鋁合金，在此補充說明的是，經由上述前叉臂的製法的步驟71至步驟74所製得為一體成型的前叉臂4’也可僅具有該前臂段413及該前叉卡板414，而該彎臂段415是另外鑄造後再銲接於該豎管5與該前臂段413間，亦或是該豎管5是一體成型有二如同上述彎臂段415，而該等前叉臂4’的前臂段413是分別銲接該等豎管5的彎臂段；及

一步驟92：接續於該步驟91後，配合參閱圖5，以沖孔加工方式對於各前叉臂4’的前叉卡板414進行最後外型加工，從而形成一可供一輪軸(圖未示)的一端部穿設卡固的穿設部416，該穿設部416為一貫穿設置的貫孔，即完成一具有筒軸式的前叉臂4’的前叉的製作。值得一提的是，也該穿設部416也不以上述貫孔為限，也可為一由相反該前臂段413的端緣向內凹陷的缺口(見圖6)，而所製作完成的前叉的前叉臂4’則為開口式。

較佳地，本發明前叉的製法的該第二實施例還包含一步驟93：接續於該步驟92後，將銲接在一起的該豎管5及該等前叉臂4’進行熱處理，使得該豎管5及該等前叉臂4’達到預定金屬物理特性，在本實施例中，熱處理步驟主要用以增加該豎管5及該等前叉臂4’的金屬強度。

在此說明的是，由於沖孔加工方式在對於硬度或金屬強度較高的金屬元件進行加工時，容易造成沖孔模具的損壞，或是無法一次沖孔成型出孔洞，而造成孔洞外型加工精度不佳，因此，本發明前叉的製法的該第二實施例是在該等前叉臂4’未經過熱處理而金屬強度未增加前，就進行沖孔加工以成型出具有良好外型加工精度的該等穿設部416。雖然該等前叉臂4’的穿設部416的平行度、同心圓度等與一輪軸的組裝精準度，經由熱處理過後會受到該前叉臂4’的結構變形公差影響，但不足以造成無法與該輪軸進行組裝，且相較於習知前叉的結構組成上，還是能完全避免其兩件式組裝的前叉臂，在銲接組裝上對於平行度、同心圓度等與一輪軸的組裝精準度影響甚鉅的銲接公差，因此本發明前叉的製法的第二實施例除了具有上述熱處理對於該等穿設部的組裝精準度造成些微影響外，還是具有與本發明前叉的製法的該第一實施例相同的優點及功效。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧金屬管材
4‧‧‧預成型管件
41‧‧‧第一端部
411‧‧‧直管段
412‧‧‧實心柱體
413‧‧‧直臂段
414‧‧‧前叉卡板
415‧‧‧彎臂段
416‧‧‧穿設部
42‧‧‧第二端部
4’‧‧‧前叉臂
5‧‧‧豎管
6‧‧‧銲道
T1‧‧‧管壁厚度
T2‧‧‧管壁厚度
T3‧‧‧管壁厚度
L‧‧‧直線
71‧‧‧步驟
72‧‧‧步驟
73‧‧‧步驟
74‧‧‧步驟
75‧‧‧步驟
81‧‧‧步驟
82‧‧‧步驟
83‧‧‧步驟
91‧‧‧步驟
92‧‧‧步驟
93‧‧‧步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是現有的前叉的一立體圖； 圖2是現有的前叉的一局部放大剖面圖，說明該前叉的二前叉臂分別是一勾爪件插設於一叉骨的一端部的組合設計； 圖3是本發明前叉臂的製法的一實施例的流程圖； 圖4是該實施例的一製造流程平面示意圖，說明將一金屬管材經由各步驟後製成一為一體成型的前叉臂； 圖5是一由該實施例所製得為一筒軸式前叉臂的側視圖； 圖6是一由該實施例所製得為一開口式前叉臂的側視圖； 圖7是本發明前叉的製法的一第一實施例的流程圖； 圖8是該第一實施例的一製造流程平面示意圖，說明將一金屬豎管及二為一體成型的前叉臂經由各步驟後製成一前叉； 圖9是本發明前叉的製法的一第二實施例的流程圖；及 圖10是該第二實施例的一製造流程平面示意圖，說明將一金屬豎管及二為一體成型的前叉臂經由各步驟後製成一前叉。

71‧‧‧步驟

72‧‧‧步驟

73‧‧‧步驟

74‧‧‧步驟

75‧‧‧步驟

Claims (8)

1. 一種前叉臂的製法，包含以下步驟：(A)將一金屬管材抽管加工成一具有預定長度及管壁厚度變化的預成型管件，該預成型管件具有相反設置的一第一端部及一第二端部；(B)將該預成型管件進行冷鍛加工，從而將該第一端部壓合封閉而形成一直管段及一由該直管段遠離該第二端部的一端向外延伸的實心柱體；及(C)將該預成型管件進行塑型加工，從而將該直管段塑型成一為中空的直臂段，以及將該實心柱體壓制成型成一前叉卡板。
2. 如請求項1所述的前叉臂的製法，其中，經由該步驟(B)所形成的該預成型管件的該直管段及該實心柱體兩者皆沿同一直線延伸。
3. 如請求項1所述的前叉臂的製法，還包含一步驟(D)：以CNC加工及沖孔加工其中一種方式於該前叉卡板形成一穿設部，該穿設部為一由相反該前臂段的端緣向內凹陷的缺口及一貫穿設置的貫孔其中一種。
4. 如請求項1所述的前叉臂的製法，其中，由該步驟(A)所得到的該預成型管件的第一端部的管壁厚度為T1，該第二端部的管壁厚度為T2，且滿足T1≧1.5*T2。
5. 一種前叉的製法，包含以下步驟： (A)將二金屬管材抽管加工成二具有預定長度及管壁厚度變化的預成型管件，各預成型管件具有相反設置的一第一端部及一第二端部；(B)將各預成型管件進行冷鍛加工，從而將各預成型管件的第一端部壓合封閉而形成一沿一直線延伸的直管段，及一由該直管段遠離該第二端部的一端沿該直線向外延伸的實心柱體；(C)將各預成型管件進行塑型加工，從而將各預成型管件的該直管段塑型成一為中空的直臂段，以及將各預成型管件的該實心柱體壓制成型成一前叉卡板，即製得二前叉臂；及(D)將該等前叉臂銲接於一材質為金屬的豎管，該等前叉臂位於該豎管的兩相反側，且各前叉臂相反於該前叉卡板的端部與該豎管相連接。
6. 如請求項5所述的前叉的製法，還包含一步驟(E1)及一步驟(E2)，該步驟(E1)：以沖孔加工方式於各前叉臂的前叉卡板形成一穿設部，各穿設部為一由相反各前臂段的端緣向內凹陷的缺口及一貫穿設置的貫孔其中一種；該步驟(E2)：於步驟(E1)後，將銲接在一起的該豎管及該等前叉臂進行熱處理。
7. 如請求項5所述的前叉的製法，還包含一步驟(F1)及一步驟(F2)，該步驟(F1)：將銲接在一起的該豎管及該等前叉臂進行熱處理；該步驟(F2)：以CNC加工方式於各前叉臂 的前叉卡板形成一穿設部，各穿設部為一由相反各前臂段的端緣向內凹陷的缺口及一貫穿設置的貫孔其中一種。
8. 如請求項5所述的前叉的製法，其中，由該步驟(A)所得到的該預成型管件的第一端部的管壁厚度為T1，該第二端部的管壁厚度為T2，且滿足T1≧1.5*T2。