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山地车历史上最重要的专利技术(四):无牙碗组

Date:15.08.25

by chinabike

文字:CB-图帝
图片:来源于网络



USPTO专利号:5,095,770
产品名称:Dia-Compe Aheadset(1991年)
发明人:John Rader
受让人:Cane Creek
申请日期:1990年9月28日
核准日期:1991年3月17日

1990年,第一届山地车世锦赛在美国科罗拉多州杜兰戈举行,意味着山地车运动被UCI正式接纳,进入全面发展的时期。就在本届世锦赛,一位喜欢鼓捣小发明的车手——John Rader带着他新设计的碗组来到场下展示。

长久以来,自行车一直使用有牙碗组(Threaded Headset)。有牙碗组通过两个大螺母套拧在前叉上管的螺纹上来固定。下面的螺母(调整盖)用于调整碗组的松紧,上面的螺母与之双向锁紧,前叉上管长度和螺纹长度要和车架头管匹配。把立则是直接插入前叉上管,通过膨胀吊芯形成摩擦力锁紧。

John Rader的新设计,则使用碗组顶盖同前叉双向锁紧,进而对下方的把立、垫圈、轴承防尘盖和紧迫环施压,把立直接套接在前叉上管上。同时在Dia-Compe和RockShox两家公司任职的Peter Gilbert看了新碗组的拆装演示,他意识到,这种无牙碗组(Threadless Headset)不仅自身结构简单,还可以进一步简化前叉上管和把立等组件。Gilbert很快向东家——Dia-Compe报告了这一情况。

Dia-Compe是日本的老牌自行车零配件厂商,1974年,他们打入美国市场,在北卡罗来纳州设厂生产自行车刹把和夹器。1989年,RockShox的创始人Paul Turner通过广告公司找到他们,委托他们负责RS-1的组装、销售和售后。在同Rader商谈后,Dia-Compe获得了无牙碗组专利转让,并于1991推出了Aheadset碗组,委托Chris King和Hatta生产。

上市之前,Dia-Compe还对碗组的顶盖组件进行了改良。因为按照Rader的原有设计,碗组顶盖直接旋在上管顶端,前叉上管内部仍要有一定高度的螺纹。尝试多种设计之后,一位名叫Doug Beeler的员工在修理办公椅脚轮的时候,从椅脚的星形螺母(花芯)上获得了灵感,将这一组件移植到了碗组上,这才有了完善的无牙碗组结构设计。

无牙碗组的优势是极其明显的,算上前叉和把立,整个系统在重量、强度、刚性、防水性和安装调整的便捷性、生产制造的便利性等方面都比有牙碗组要胜出许多,而且降低了成本。

这一成功的产品也改变了Dia-compe的发展轨迹。1992年,Dia-compe USA公司成立,独立于日本总部运作。1996年,Dia-Compe USA在高端山地车零件上采用Cane Creek品牌,并开始生产气压后避震。1999年,公司正式更名为Cane Creek。

无牙碗组的专利于2010年到期。在这期间,专利被许可给众多同行使用,很多品牌的碗组上都按协议标有Cane Creek和US PAT. 5095770字样。20年的时间里,标准的无牙碗组还发展出内置式(Internal)和整合式(Integrated)等类型和吊芯、胀芯等锁固方式,还影响了前叉和把立等其他组件的设计,催生了不计其数的新科技。为了这一切,请记住John Rader的巨大贡献。



▲有牙碗组(左)和无牙碗组(右)结构对比



▲有牙碗组和配套把立


▲5,095,770号专利说明书的部分图例,在最早的设计中,碗组顶盖是用钩针扳手直接拧在前叉上管上



▲1991年杂志上的Aheadset碗组谍照,碗组顶盖仍然是John Rader的早期设计



▲办公椅上使用的星形螺母,被移植到了碗组上



▲1991年的Mountain Goat山地车,已装上量产型Aheadset



▲1992年款RockShox Mag 20,无牙头管



▲RockShox Mag 20与Aheadset无牙碗组



▲1993年MBUK杂志上的无牙碗组安装教程


▲VP获得许可的碗组,上面刻有Cane Creek标志和专利号,而一些不做欧美市场的亚洲小品牌往往不经许可直接制售


▲Cane Creek仍在生产高品质的碗组产品,最顶级的是110系列,提供110年质保


▲目前常见的标准无牙碗组(左)、内置式无牙碗组(中)和整合式无牙碗组(右)



▲相比标准碗组的外露碗杯,内置碗组(左)减小了体积,降低了重量,对应的车架头管也可以做的更粗、更短。整合式碗组则取消了碗杯,轴承直接放入头管,进一步降低了重量,实现了车头结构的再进化。

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