曲柄臂組件及相關曲柄臂和用於將扭矩從曲柄臂傳遞到自行車鏈條的元件的製作方法

2023-10-09 17:43:29 2

專利名稱：曲柄臂組件及相關曲柄臂和用於將扭矩從曲柄臂傳遞到自行車鏈條的元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於自行車的曲柄臂組件。本發明還涉及一種用 於該組件的曲柄臂、和用於將扭矩從上述曲柄臂傳遞到自行車鏈條的 元件。
背景技術：
貫穿本說明書和隨附的權利要求，術語"曲柄臂組件"用於表示 包括曲柄臂和適於與曲柄臂相連以允許將運動傳遞到自行車後輪的元 件的組件，該運動是由騎車者通過踏板施加在曲柄臂上並通過與自行 車齒盤的齒冠聯接的鏈條傳遞到後輪。已知的是，在右曲柄臂組件中，齒冠直接與右曲柄臂聯接。例如參見EP1 354 792禾Q EP 0 414 907。在該組件中，右曲柄臂製造成星形，並包括沿著相對於曲柄臂旋 轉軸線的對應的大體徑向方向延伸的多個聯接臂。每個聯接臂在其一 個側部上和其自由端處包括用於與齒冠聯接的表面。該齒冠順次包括 環形元件，該環形元件在其徑向外環形表面上具有裝齒，且在其徑向 內環形表面上具有用於與曲柄臂聯接的多個元件。特別地，用於與曲 柄臂聯接的每個元件沿著相對於齒冠旋轉軸線的大體徑向方向從所述 徑向內環形表面像懸臂地延伸，並且在其一個側部上和其徑向內自由 端處包括用於與曲柄臂的對應臂聯接的表面。曲柄臂和齒冠之間的聯 接通過多個螺絲來實現，該螺絲被插入在曲柄臂的臂和齒冠的聯接元 件的對應表面上所形成的對應孔中。上面說明的類型的組件需要使用由金屬材料製成的曲柄臂，因此 特別得沉重。的確，在這種組件中，從曲柄臂到齒冠的運動傳遞發生 在有限且局部的區域(具體地，在設有螺絲的區域處)，在這些區域產生 高的應力集中。另外，這種組件的曲柄臂特別地厚重和龐大，必須在 曲柄臂上設置用於與齒冠聯接的輻條。另外，金屬曲柄的使用不能滿 足自行車製造商尤其是競賽自行車製造商的最小化自行車部件重量的 持續增大的需求。已知的是，在右曲柄臂中，齒冠通過插入適配器盤與右曲柄臂聯接。例如參見EP 0 002 964禾卩EP 0 909 697 。在這種組件中，從曲柄臂到適配器的運動的傳遞是通過聯接裝置 來實現的，該聯接裝置在曲柄臂中徑向向外延伸且在適配器內徑向向 內延伸。申請人觀察到，在傳統的被設置使用適配器的曲柄臂組件中，在 曲柄臂上徑向向外延伸的聯接裝置的設置必要地需要這樣的聯接裝 置，該聯接裝置被製造在曲柄臂的具有減小直徑的環形部處。因此， 曲柄臂到適配器的總體聯接表面在尺寸方面相對較小。這致使在曲柄 臂和適配器之間的聯接處產生高應力集中，具有斷裂曲柄臂的繼發危 險，特別如果曲柄臂由輕質材料製成。發明內容在本發明基礎上的技術問題在於製造一種特別輕質且比當前已知 的右曲柄臂組件在結構上更強的右曲柄臂組件。因此，在本發明的第一方面中，本發明涉及一種用於自行車的曲 柄臂組件，包括曲柄臂和用於將扭矩從所述曲柄臂傳遞到自行車鏈條 的元件，其特徵在於，所述曲柄臂和用於傳遞扭矩的所述元件包括各自的第一和第二前聯接裝置，第一和第二前聯接裝置設有適於聯接在一起的各自的匹配輪廓，以將所述扭矩從所述曲柄臂傳遞至用於傳遞 扭矩的所述元件。在這裡說明的本發明的上下文中，用於傳遞扭矩的上述元件可以 包括自行車齒盤的齒冠，或適於可操作地布置在曲柄臂和齒冠之間的 適配器，用於將曲柄臂連接到齒冠，該適配器是與齒冠不同的元件， 或與齒冠製成為單個構件。有利地，在曲柄臂中和在用於將扭矩傳遞至自行車鏈條的元件中 使用前聯接裝置允許上述聯接裝置被製作在曲柄臂的環形部處，該環 形部具有比在傳統的曲柄中設置用於與適配器徑向聯接的可行的直徑 大的直徑。因此，能夠為曲柄臂的整個聯接表面提供具有比在傳統曲 柄臂中更大的延伸部的用於傳遞扭矩的元件，提供更均勻的載荷分布， 並因此減小應力集中。優選地，第一和第二前聯接裝置包括各自的裝齒，更優選為端面齒(Hirth)裝齒。有利地，在曲柄臂上和在用於將扭矩傳遞到自行車鏈條的元件上 使用匹配前裝齒，能夠執行同質且均勻分布的扭矩傳遞，因此在運動 的傳遞效率和組件的結構強度方面具有優勢。更優選地，端面齒裝齒 的使用特別允許在曲柄臂和用於傳遞扭矩的元件之間的聯接的高精度 對中，也允許高效率的運動傳遞。在本發明的曲柄臂組件的優選實施例中，曲柄臂包括細長本體， 該細長本體在其第一自由端部處具有用於與自行車踏板聯接的第一基 座，且在其第二自由端部處具有用於與底架組件的軸的第一自由端聯 接的第二基座，上述第一聯接裝置被限定在上述細長本體的繞所述第 二基座周向延伸的環形部上。優選地，上述第一裝齒由多個凹進限定，所述多個凹進在所述細 長本體中形成在不從所述細長本體懸伸出的表面上。有利地，前聯接裝置由此被製造在曲柄臂的本體上，不需要提供 從該本體懸伸出的杆或部分。本發明的曲柄臂組件的曲柄臂因此具有 非常低的軸向體積，從而能夠提供如下底架組件的實施例，在該底架 組件中，軸承被容納在設置在自行車框架中的該組件的軸的殼體箱的 外部。由於，軸承非常靠近相應的曲柄臂，通過踩踏板施加到軸的彎 曲扭矩具有減小的幅度，因此該實施例是特別有利且優選的。在本發明的曲柄臂組件的第一實施例中，第一前聯接裝置在曲柄 臂的細長本體的所述環形部上均勻地延伸。在本發明的曲柄臂組件的可替代實施例中，第一聯接裝置沿著角 度大小小於180。的至少兩個圓弧、優選沿著三個圓弧在曲柄臂的細長 本體的所述環形部上延伸。優選地，除了通過上述第一和第二聯接裝置之外，曲柄臂通過多 個螺絲與用於傳遞扭矩的上述元件聯接。在本發明的曲柄臂組件的優選實施例中，在這種情況下，曲柄臂 和用於傳遞扭矩的上述元件分別包括用於通過所述螺絲相互聯接的多 個第一孔和第二孔。優選地，所述第一孔是通孔，並且形成在曲柄臂的細長本體的所 述環形部上。在本發明的曲柄臂組件的第一實施例中，特別是在第一聯接裝置 沿著曲柄臂的細長本體的所述環形部延伸經過角度大小小於1S0。的圓 弧的實施例中，所述第一孔形成在兩個相繼的圓弧之間。在可替代的實施例中，特別是在曲柄臂的聯接裝置沿著曲柄臂的 細長本體的所述環形部均勻地延伸的實施例中，所述第一孔被一體形成到上述第一聯接裝置中。與本發明的組件的具體實施例無關地，在第一聯接裝置處設置用 於通過螺絲與用於傳遞扭矩的元件聯接的孔，允許在曲柄臂和用於傳 遞扭矩的元件之間進行特別穩定的聯接，即在曲柄臂(通過踩踏板對曲 柄臂施加驅動扭矩)和用於傳遞扭矩的元件(經受藉助齒冠由鏈條施加 的抵抗扭矩)之間沒有不希望的相對移位。另外，有利地，由於插入到 上述孔中的螺絲具有非常低的軸向體積，因此能夠製作如下底架組件 的實施例，其中，軸承被容納在設置於自行車框架中的殼體箱的外部。在本發明的曲柄臂組件的可替代實施例中，上述第一孔中的至少 一些孔形成在上述細長本體的位於形成有第一前聯接裝置的環形部的 徑向內側或外側的部分上。在本發明的曲柄臂組件的又一可替代實施 例中，曲柄臂組件包括環形螺母代替上述螺絲，該環形螺母適於在與 所述第二聯接裝置的相反側上抵靠到用於傳遞扭矩的元件上操作，該 環形螺母設有用於與底架組件的軸的螺紋端聯接的內螺紋。上述第二基座優選地包括內螺紋，但是可替代地，它可以包括帶 槽內輪廓或具有方形面的內輪廓。優選地，曲柄臂由輕金屬合金或複合材料優選碳纖維製成。在曲柄臂由複合材料製成的情況下，上述第一聯接裝置可以形成 在由金屬材料製成的嵌件上，該嵌件被結合到曲柄臂中。優選地，用於傳遞扭矩的上述元件包括第一徑向內環形元件、與 所述第一環形元件同心的第二徑向外環形元件、以及在所述第一環形元件和所述第二環形元件之間徑向延伸的多個臂，其中所述第二聯接 裝置被限定在所述第一環形元件上。如上面已經說明的，用於傳遞扭矩的元件可以包括自行車齒盤的 齒冠或適配器，該適配器意圖用於可操作地布置在曲柄臂和齒盤的齒 冠之間，用於將扭矩從曲柄臂傳遞到齒冠。適配器可以與齒冠製成為 單個構件，或與齒冠製成為不同構件。在使用適配器的情況下，前聯接裝置製作在適配器上。有利地，在曲柄臂和齒冠之間的聯接中使用適配器使得能夠使用 如下曲柄，這些曲柄比曲柄臂直接與齒冠聯接的傳統組件中所使用的 曲柄體積小且重量小。另外，不被布置為通過螺絲直接與齒冠聯接的曲柄臂可以由輕質材料製成。在對於相同的結構強度實現組件重量的 大幅度減小的情況下，適配器也可由輕質材料製成。在本發明的曲柄臂組件的第一實施例中，第二聯接裝置沿著第一 環形元件均勻地延伸。在本發明的曲柄臂組件的可替代實施例中，第二聯接裝置沿著角 度大小小於180。的至少兩個圓弧、優選沿著三個圓弧在第一環形元件 上延伸。優選地，上述第二孔是螺紋孔且形成在第一環形元件上，更優選 地形成在兩個相繼的圓弧之間。可替代地，上述第二孔可以一體形成到第二聯接裝置中。可替代地，上述孔中的至少一些孔形成在用於傳遞扭矩的元件的 位於第一環形元件的徑向內側或外側的部分上。優選地，在使用了適配器的情況下，所述適配器由輕金屬合金制 或複合材料優選碳纖維製造。更優選地，在使用由複合材料製成的適配器的情況下，上述聯接 裝置可以形成在結合在所述適配器中的金屬嵌件上。優選地，本發明的曲柄臂組件包括與用於傳遞扭矩的元件的臂中 的至少一個臂相連的至少一個變形傳感器、更優選是應變儀。有利地， 該傳感器檢測用於傳遞扭矩的元件在踩踏板期間經受的扭轉變形。的 確，在踩踏板期間，與曲柄臂聯接的徑向內環形元件經受由騎車者通 過踩踏板施加的驅動扭矩，而與鏈條聯接的徑向外環形元件經受由鏈 條施加的抵抗扭矩。用於傳遞扭矩的元件的扭轉變形能夠提供該元件 的結構強度的指示和由騎車者所施加的動力的指示，在自行車曲柄臂 組件的部件的設計階段和在分析這些部件在行駛期間的行為期間，該 信息都很有用。優選地，本發明的曲柄臂組件包括四個變形傳感器，該四個變形 傳感器中的每個變形傳感器與相應臂相連。通過這種方式，能夠對於 用於傳遞扭矩的元件所經受的變形執行更均一且可靠的檢測。優選地，所述傳感器被連接為惠斯登電橋。優選地，本發明的曲柄臂組件包括至少一個電子器件，所述至少 一個電子器件被容納在限定於兩個相鄰臂之間的至少一個區域中。本發明的曲柄臂組件還優選地包括一對蓋，所述一對蓋適於在上 述第二環形元件處在軸向相反側上與用於傳遞扭矩的上述元件聯接。優選地，所述蓋中的至少一個蓋是太陽電池板。在本發明的第二方面中，本發明涉及一種用於自行車的曲柄臂， 包括細長本體，該細長本體在其第一自由端部處具有用於與自行車踏 板聯接的第一基座，且在其第二自由端部處具有用於與底架組件的軸 的第一自由端聯接的第二基座，其特徵在於，該曲柄臂在所述細長本 體的繞所述第二基座周向延伸的環形部處包括前聯接裝置。有利地，該曲柄臂可以用於上述類型的組件中。優選地，該曲柄臂獨立地或結合地具有上面參考本發明的曲柄臂 組件的曲柄臂所討論的所有的結構和功能特徵，並且因此具有所有的 上述優點。特別地，前聯接裝置優選地包括裝齒，更優選端面齒裝齒。優選地，所述裝齒由多個凹進限定，所述多個凹進在所述細長本 體中形成在不從所述細長本體懸伸出的表面上。在本發明的曲柄臂的第一實施例中，前聯接裝置沿著曲柄臂的細 長本體的所述環形部均勻地延伸。在本發明的曲柄臂的可替代實施例中，聯接裝置沿著角度大小小 於180。的至少兩個圓弧優選沿著三個圓弧在曲柄臂的細長本體的所述 環形部上延伸。優選地，本發明的曲柄臂包括多個孔，所述多個孔形成在曲柄臂 的細長本體的所述環形部上。優選地，所述孔是通孔，並且更優選地形成在兩個相繼的圓弧之間。可替代地，上述孔被一體形成到上述第二聯接裝置中。可替代地，上述孔中的至少一些孔形成在所述細長本體的位於曲 柄臂的細長本體的所述環形部的徑向內側或外側的部分上。優選地，上述第二基座包括內螺紋，但是可替代地可以包括帶槽 內輪廓或具有方形面的內輪廓。優選地，細長本體由輕金屬合金或複合材料更優選由碳纖維製成。在曲柄臂的細長本體由複合材料製成的情況下，曲柄臂可以包括 由金屬材料製成的嵌件，上述前聯接裝置形成在所述嵌件中。在本發明的第三方面中，本發明涉及一種用於將扭矩從曲柄臂傳 遞到自行車鏈條的元件，其特徵在於，該元件包括第一徑向內環形 元件；與所述第一環形元件同心的第二徑向外環形元件；以及在所述 第一環形元件和所述第二環形元件之間徑向延伸的多個臂，帶有所述 曲柄臂的前聯接裝置被限定在所述第一環形元件上。有利地，該元件可以用於上述類型的組件中。優選地，該元件獨立地或結合地具有上面參考本發明的曲柄臂組件的用於傳遞扭矩的元件所討論的所有的結構和功能特徵，並且因此 具有所有的上述優點。特別地，上述元件可以包括用於自行車的齒盤的齒冠，或可替代 地包括適配器，該適配器與上述齒冠製作為不同構件，且適於可操作 地布置在曲柄臂和用於自行車的齒盤的齒冠之間，上述前聯接裝置在 這種情況下形成在所述適配器上。帶有曲柄臂的聯接裝置優選地包括裝齒，更優選地包括端面齒裝齒。在本發明的適配器的第一實施例中，帶有曲柄臂的聯接裝置沿著 第一環形元件均勻地延伸。在本發明的適配器的可替代實施例中，帶有曲柄臂的聯接裝置沿 著角度大小小於180。的至少兩個圓弧優選地沿著三個圓弧在第一環形 元件上延伸。優選地，本發明的用於傳遞扭矩的元件包括多個螺紋孔，用於與 曲柄臂聯接，所述多個螺紋孔形成在第一環形元件上。優選地，所述孔形成在兩個相繼的圓弧之間。可替代地，它們被一體形成到帶有曲柄臂的聯接裝置中。可替代地，所述孔中的至少一些孔形成在所述元件的位於所述第 一環形元件的徑向內側或外側的部分上。優選地，在使用適配器的情況下，該適配器由輕金屬合金或複合 材料優選碳纖維製成。更優選地，在使用由複合材料製成的適配器的情況下，上述聯接 裝置可以形成在結合到所述適配器中的金屬嵌件上。在本發明的優選實施例中，本發明的用於傳遞扭矩的元件包括與 它的臂中的至少一個臂相連的變形傳感器，優選應變儀。更優選地，存在四個傳感器，四個傳感器中的每個傳感器與相應 臂相連。所述傳感器優選如惠斯登電橋那樣連接。優選地，本發明的用於傳遞扭矩的元件包括至少一個電子器件， 所述至少一個電子器件被容納在限定於兩個相鄰臂之間的至少一個區 域中。本發明的用於傳遞扭矩的元件還優選包括一對蓋，所述一對蓋適 於在上述第二環形元件處在軸向相反側上與用於傳遞扭矩的上述元件 聯接。優選地，所述蓋中的至少一個蓋是太陽電池板。在本發明的第四方面中，本發明涉及一種用於自行車的底架組件， 包括上述類型的曲柄臂組件。優選地，該底架組件獨立地或結合地具有上面參考本發明的曲柄 臂組件所討論的所有的結構和功能特徵，並且因此具有所有的上述優 點。在本發明的第五方面中，本發明涉及一種包括上述類型的曲柄臂 組件的自行車。優選地，該自行車獨立地或結合地具有上面參考本發明的曲柄臂 組件所討論的所有的結構和功能特徵，並且因此具有所有的上述優點。


參考附圖，從下面本發明的一些優選實施例的詳細說明，本發明的其他特徵和優點將變得更清楚。圖中圖1是本發明的曲柄臂組件的第一實施例的分解透視圖，其中用 參考數字3表示的元件被倒置，以使得本發明的一些特徵可見；圖2是從第一觀察點看到的圖1的曲柄臂組件的曲柄臂的透視圖； 圖3是從與圖2中的觀察點相反的觀察點看到的圖1的曲柄臂組 件的曲柄臂部分的前視圖；圖4是從圖1的曲柄臂組件的曲柄臂的上方觀察的視圖； 圖5是包括圖1的曲柄臂組件的底架組件的縱向截面； 圖6是本發明的曲柄臂組件的第二實施例的縱向截面； 圖7是本發明的曲柄臂組件的第三實施例的分解透視圖，其中用 參考數字3表示的元件被倒置，以使得本發明的一些特徵可見；圖8是本發明的曲柄臂組件的曲柄臂的另一實施例的部分的前視圖。
具體實施方式
在隨附的附圖中，參考數字1表示根據本發明的曲柄臂組件。具 體而言，曲柄臂組件1是右曲柄臂組件，並且意圖用於自行車的底架 組件中，優選地是競賽自行車，從而通過自行車齒盤的齒冠將運動從 曲柄臂傳遞到自行車的鏈條。圖1示出了本發明的曲柄臂組件的第一實施例。該曲柄臂組件的曲柄臂在圖2-4中詳細示出，而圖5示出了使用了圖1的曲柄臂組件的 底架組件。參考上述附圖l-5，曲柄臂組件l包括曲柄臂2，適於用作右曲 柄臂；和適配器3a，適於與曲柄臂2和齒冠(圖5中用200指示)聯接， 從而允許將扭矩從曲柄臂2傳遞到自行車的後輪(未示出)。該運動通過 踩踏板施加到曲柄臂2，並通過與齒冠200聯接的鏈條(未示出)傳遞到 後輪。曲柄臂2包括細長本體20，該細長本體優選地由輕金屬合金或復 合材料製成，該輕金屬合金例如鋁合金或其他的輕合金。在這種情況下，複合材料可以包括結合在聚合體材料中的結構纖 維。典型地，結構纖維選自由碳纖維、玻璃纖維、芳香尼龍纖維、陶 瓷纖維、硼纖維、以及它們的組合所組成的組。碳纖維是特別優選的。在聚合體材料中所述結構纖維的布置可以是結構纖維塊或片的隨 機布置、纖維的大體無方向排列的布置、纖維的大體雙向排列的布置 或上面情況的組合。優選地，聚合體材料是熱硬化性的並且優選地包括環氧樹脂。然 而，這不排除使用熱塑性材料的可能性。細長本體20在其第一 自由端部20a具有用於與自行車踏板聯接的 基座21，以及在其第二自由端部20b具有用於與底架組件100的軸23 聯接的基座22(具體參見圖2和圖5)。在圖1-5中示出的示例中，基座22是內螺紋的並容納軸元件23a， 該軸元件在其自由端設有外螺紋，用於與曲柄臂2聯接。然而，提供 了可替代實施例，在該可替代實施例中曲柄臂2通過帶槽聯接(在這種 情況下，基座22和適於容納在基座22中的軸元件23a的自由端具有 對應的帶槽輪廓)或通過利用匹配表面實現的形狀聯接(例如通過具有 方形面的對應的輪廓)與半軸23a聯接。可替代地，軸元件23a可以與 曲柄臂2形成為一體構件。在本說明書和隨附的權利要求中，措辭"軸元件"用於表示可以 構成底架組件的軸的多個部分中的一個部分。在這種情況下，由此， 底架組件的軸23被製成為是與曲柄臂2不同的構件，並包括至少兩個 軸元件23(在圖6中示出的示例中是軸元件23a和23b)。可替代地，底架組件的軸23可以製成為一體構件。軸元件23a在其布置在曲柄臂2的相反側上的自由端具有前裝齒 24，優選地為端面齒裝齒，用於與和底架組件的另一曲柄臂4相連的 軸元件23b聯接，如屬於相同申請人的專利申請EP 05026302和 05026315中示出和公開的，該兩個專利的內容通過參考的方式合併在 此。曲柄臂2在其自由端部20b包括前裝齒25，該前裝齒優選地也是 端面齒型。特別地，這種裝齒25形成在曲柄臂2的繞基座22周向延 伸的環形部26上。裝齒25鑲在曲柄臂2的細長本體20內。因此，其上形成有裝齒 25的環形部26不是從曲柄臂2的細長本體20的剩餘部分懸伸出。具體而言，前裝齒25由多個彼此相同的齒27限定(圖1-4中僅標 記了其中的一些)，該齒27被限定在對應的窄口 28之間，該窄口也彼 此相同(圖1-4中僅標記了其中的一些)。齒27的數量優選地是2至40之間，更優選地是10至30之間。 在示出的示例中，齒27的數量等於11。齒27相對於平行於曲柄臂2的旋轉軸線X-X的對應方向不對稱。 具體而言，如圖4中所示，齒27具有側部27a，該側部與相反側27b 相比相對於上述平行於軸線X-X的方向更加傾斜。在圖1-5中示出的曲柄臂2的實施例中，前裝齒25的齒27沿著 角大小分別等於"'、a"、 a'"的圓弧A'、 A"、 A'"分布在曲柄臂2的環形 部26，沒有齒和窄口的區域B被限定在上述弧之間。優選地，角a'和a"'彼此相同，並且比角a"大。在示出的示例中， 在圓弧A'和A'"處，在五個窄口 28之間限定了四個齒27,然而在圓弧 A"處，在四個窄口 28之間限定了三個齒27。優選地，角a'、 a"和a"'在大約30°和大約120°之間。如圖1、 2和3中示出的，在每個由兩個相繼的圓弧A之間限定的 區域B中，形成有通孔29。該孔29用於接納螺絲29a(圖5中可以看 到其中的一個)，用於進一步將曲柄臂2聯接到適配器3a。在未被示出的曲柄臂2實施例中，齒27在360。範圍內均勻地分布 在曲柄臂2的環形部26上。因此，在該實施例中，曲柄臂2的整個環 形部26包括齒27和窄口 28，並且不存在沒有齒27和窄口 28的區域 B。在這種情況下，孔29—體形成在裝齒25中，意思是，它們直接地 形成在這種裝齒的齒27上或窄口 28上，或者使得孔29的一部分位於 齒上而孔29的另一部分位於窄口 28上。提供了曲柄臂2的可替代實施例，在該可替代實施例中，至少一 些孔29可以被製造在曲柄臂2的細長本體20的位於環形部26的徑向 內側或外側的部分上，在該環形部中限定了裝齒25。圖8中示出了曲柄臂的可替代實施例。在該圖中，與上面參考圖 1-5說明的元件相對應的元件用相同的參考數字來指示。圖8中示出的曲柄臂2與上面說明和圖1-5中圖示出的曲柄臂的 不同的唯一原因在於，齒27均勻地沿著整個環形部26(用虛線表示)分 布，並且孔29a和29b部分形成在齒27上且部分形成在窄口 28上， 然而孔29c形成在曲柄臂2的細長本體20的位於形成有裝齒25的環 形部26的徑向外側的部分26a中。適配器3a包括第一徑向內環形元件31、與第一環形元件31同心 的第二徑向外環形元件32、和多個臂33(在該圖1、 4中示出的特定示 例中的臂)，該臂在第一環形元件31和第二環形元件32之間徑向延伸。在第一環形元件31上，形成有裝齒34，優選是端面齒裝齒，該 裝齒與形成在曲柄臂2上的裝齒25匹配。裝齒34的確適於與曲柄臂2 的裝齒25聯接，如圖5中示出的，從而允許運動通過適配器3a從曲 柄臂2傳遞到齒冠200。裝齒34由此包括與曲柄臂2的裝齒25的齒27和窄口 28完全相 同的齒35(圖1中只標記了其中一個)和窄口 36(圖1中只標記了其中兩 個)。在環形元件31上的齒35和窄口 36的布置完全是在曲柄臂2的環 形部25上的齒27和窄口28的布置的鏡像。具體而言，齒35沿著角 度尺寸分別等於在曲柄臂2的環形部25中限定的圓弧A'、 A"、 A"'的 三個圓弧尺寸分布在環形元件31上。另外，對應於在曲柄臂2的環形 部25中限定的區域B的沒有齒和窄口的區域C被限定在適配器3a上 所限定的上述圓弧之間。如圖1中所示，在每個區域C中形成螺紋孔38。該孔38意在用 於接納穿過曲柄臂2的孔29(圖5)的螺絲29a，從而進一步將曲柄臂2 與適配器3a聯接。在未示出的曲柄臂2的實施例中，齒35均勻分布在環形元件31 上，如上面參考曲柄臂2的可替代實施例所說明的。因此，在該實施 例中，齒35和窄口 36分布在整個環形元件31上，並且不存在沒有齒 35和窄口 36的區域C。在這種情況下，孔38被一體形成到裝齒34中， 意思是，它們直接形成在該裝齒的齒35或窄口 36上。適配器3a優選地由金屬材料或複合材料製成，該金屬材料優選地 為輕金屬合金，該複合材料優選為碳纖維，如參考曲柄臂2所述的。優選地，變形傳感器，更優選的應變儀(圖1中用40示意指示)與形成在適配器3a上的至少一個臂33相連，從而能夠檢測在踩踏板期 間適配器3a所經受的扭轉變形。優選地，該應變儀是在專利申請EPO 386 005中所說明的類型，其內容通過參考的方式合併在此。在優選的實施例中，存在四個應變儀40，每個臂33均有一個， 並且它們根據惠斯登電橋模式被連接。用於處理由應變儀40檢測的信號的電子器件(未示出)被容納在兩 個相鄰臂33之間所限定的區域33a中。圖6示出了本發明的曲柄臂組 件1的可替代實施例。在該圖中，對應於參考圖l-5所述元件的元件用 相同的參考數字來表示。圖6的曲柄臂組件與圖1-5的曲柄臂組件1不同的唯一原因在於， 在曲柄臂2和適配器3a上沒有形成用於通過螺絲而相互聯接的孔。這 種相互聯接在通過裝齒25和34來實現的同時實際上也可通過適於在 裝齒34的相反側上抵靠適配器3a操作的環形螺母50來實現。為了該 目的，環形螺母50設有用於與軸元件23a的插入到曲柄臂2的基座22 中的螺紋端聯接的內螺紋。圖5和6還示出了具有比第一齒冠200的直徑小的直徑的第二齒 冠210，該第二齒冠也與適配器3a相連。圖7示出了本發明的曲柄臂組件1的可替代實施例。在該圖中， 對應於參考圖l-5所說明的元件的元件用相同的參考數字表示。圖7的曲柄臂組件與圖1-5的曲柄臂組件1不同的唯一原因在於， 適配器3a在這裡是與齒冠200形成為一體構件。換言之，適配器3a 被限定在齒冠200的徑向內部上。因此，在該實施例中，將扭矩從曲柄臂2傳遞到鏈條的元件3是由包括齒冠200和適配器3a的組件構成。在圖7中，示出了兩個蓋70和71，這兩個蓋70和71適於在齒 冠200的限定了適配器3a的徑向內部處在軸向相反側上與齒冠200聯 接。所述蓋70和71閉合了其中插入有上述電子器件的空間33a。兩個 蓋70、 71中的至少一個由用於為該電子器件和傳感器40供能的太陽 電池板構成。該蓋70還設有密封墊圈70a。提供了本發明的進一步實施例，在該實施例中，裝齒34被直接制 造在齒冠200上並且未使用適配器3a。因此，在該實施例中，將扭矩 從曲柄臂2傳遞到鏈條的元件3隻由齒冠200構成。在上述的所有實施例中，在曲柄臂2和適配器3由複合材料製成 的情況下，可以提供由金屬材料製成的嵌件，在該嵌件上形成裝齒25 和34。
權利要求
1.一種用於自行車的曲柄臂組件(1)，包括曲柄臂(2)和用於將扭矩從所述曲柄臂(2)傳遞到自行車鏈條的元件(3、3a)，其特徵在於，所述曲柄臂(2)和用於傳遞扭矩的所述元件(3、3a)包括各自的第一和第二前聯接裝置(25、34)，第一和第二前聯接裝置設有適於相互聯接的各自的匹配輪廓，以將所述扭矩從所述曲柄臂(2)傳遞至用於傳遞扭矩的所述元件(3、3a)。
2. 根據權利要求l所述的曲柄臂組件(l)，其中所述第一和第二前 聯接裝置分別包括第一裝齒(25)和第二裝齒(34)。
3. 根據權利要求2所述的曲柄臂組件(1)，其中所述裝齒(25、 34) 是端面齒型裝齒。
4. 根據前述權利要求中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其中所述 曲柄臂(2)包括細長本體(20)，該細長本體在其第一 自由端部(20a)處具 有用於與自行車踏板聯接的第一基座(21)，且在其第二自由端部(20b) 處具有用於與底架組件(100)的軸(23、 23a)的第一自由端聯接的第二基 座(22)，其中所述第一聯接裝置(25)被限定在所述細長本體(20)的繞所 述第二基座(22)周向延伸的環形部(26)上。
5. 根據權利要求4當從屬於權利要求2或3時所述的曲柄臂組件 (1)，其中所述第一裝齒(25)由多個凹進限定，所述多個凹進在所述細長 本體(20)中形成在不從所述細長本體(20)懸伸出的表面上。
6. 根據權利要求4或5所述的曲柄臂組件(1)，其中所述第一聯接 裝置(25)沿著所述細長本體(20)的所述環形部(26)均勻地延伸。
7. 根據權利要求4或5所述的曲柄臂組件(1)，其中所述第一聯接裝置(25)沿著角度大小(a)小於180。的至少兩個圓弧(A'、 A"、 A'")在所 述細長本體(20)的所述環形部(26)上延伸。
8. 根據權利要求7所述的曲柄臂組件(1)，其中所述第一聯接裝置 (25)沿著三個圓弧(A'、 A"、 A"')在所述細長本體(20)的所述環形部(26)上延伸。
9. 根據前述權利要求中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其中所述 曲柄臂(2)和用於傳遞扭矩的所述元件(3、 3a)分別包括用於通過螺絲相 互聯接的多個第一孔(29)和第二孔(37)。
10. 根據權利要求9當從屬於權利要求4時所述的曲柄臂組件(l)， 其中所述第一孔(29)形成在所述細長本體(20)的所述環形部(26)上。
11. 根據權利要求IO所述的曲柄臂組件(I)，其中所述第一孔(29) 是通孔。
12. 根據權利要求9至11中的任一項當從屬於權利要求7或8時 所述的曲柄臂組件(l),其中所述第一孔(29)形成在兩個相繼的圓弧(A'、 A"、 A"')之間。
13. 根據權利要求9至11中的任一項當從屬於權利要求6時所述 的曲柄臂組件(l)，其中所述第一孔(29)被一體形成到所述第一聯接裝置 (25)中。
14. 根據權利要求9至11中的任一項當從屬於權利要求4時所述 的曲柄臂組件(l)，其中所述第一孔(29)中的至少一些孔(29)形成在所述 細長本體(20)的位於所述環形部(26)的徑向內側或外側的部分(26a)上。
15. 根據權利要求1至8中的任一項所述的曲柄臂組件(1),包括適於在所述第二聯接裝置(34)的相反側上抵靠到所述適配器(3、3a)上操 作的環形螺母(50)，所述環形螺母(50)設有用於與底架組件(100)的軸 (23、 23a)的螺紋端聯接的內螺紋。
16. 根據權利要求4至15中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其中 所述第二基座(22)包括內螺紋。
17. 根據權利要求4至15中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其中 所述第二基座(22)包括帶槽內輪廓。
18. 根據權利要求4至15中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其中 所述第二基座(22)包括具有方形面的內輪廓。
19. 根據前述權利要求中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其中所 述曲柄臂(2)由輕金屬合金製成。
20. 根據權利要求1至15中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其中 所述曲柄臂(2)由複合材料製成。
21. 根據權利要求20所述的曲柄臂組件(1)，其中所述曲柄臂(2) 由碳纖維製成。
22. 根據權利要求20或21所述的曲柄臂組件(l)，其中所述曲柄 臂包括由金屬材料製成的嵌件，所述第一聯接裝置(25)形成在所述嵌件 中。
23. 根據前述權利要求中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其中用 於傳遞扭矩的所述元件(3)包括自行車齒盤的齒冠(200)。
24. 根據權利要求23所述的曲柄臂組件(1)，其中用於傳遞扭矩的所述元件(3)包括適配器(3a)，該適配器(3a)製成為與所述齒冠(200)不同 的構件，且可操作地布置在所述曲柄臂(2)和所述齒冠(200)之間，其中 所述第二前聯接裝置(34)形成在所述適配器(3a)上。
25. 根據權利要求23至25中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其 中用於傳遞扭矩的所述元件(3、 3a)包括第一徑向內環形元件(31)、與所 述第一環形元件(31)同心的第二徑向外環形元件(32)、以及在所述第一 環形元件(31)和所述第二環形元件(32)之間徑向延伸的多個臂(33)，其 中所述第二聯接裝置(34)被限定在所述第一環形元件(31)上。
26. 根據權利要求25所述的曲柄臂組件(1)，其中所述第二聯接裝 置(34)沿著所述第一環形元件(31)均勻地延伸。
27. 根據權利要求25所述的曲柄臂組件(1)，其中所述第二聯接裝 置(34)沿著角度大小小於180。的至少兩個圓弧在所述第一環形元件(31) 上延伸。
28. 根據權利要求27所述的曲柄臂組件(1)，其中所述第二聯接裝 置(34)沿著三個圓弧在所述第一環形元件(31)上延伸。
29. 根據權利要求25至28中的任一項當從屬於權利要求9時所 述的曲柄臂組件(l)，其中所述第二孔(37)帶螺紋且形成在所述第一環形 元件(31)上。
30. 根據權利要求29當從屬於權利要求27或28時所述的曲柄臂 組件(l)，其中所述第二孔(37)形成在兩個相繼的圓弧之間。
31. 根據權利要求29當從屬於權利要求26時所述的曲柄臂組件 (1)，其中所述第二孔(37)被一體形成到所述第二聯接裝置(34)中。
32. 根據權利要求25當從屬於權利要求9時所述的曲柄臂組件 (1)，其中所述第二孔(37)中的至少一些孔(37)形成在用於傳遞扭矩的所 述元件(3、 3a)的位於所述第一環形元件(31)的徑向內側或外側的部分 上。
33. 根據權利要求24至32中的任一項所述的曲柄臂組件(1)，其 中所述適配器(3a)由輕金屬合金製成。
34. 根據權利要求1至32中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，其中 所述適配器(3a)由複合材料製成。
35. 根據權利要求34所述的曲柄臂組件(1)，其中所述適配器(3a) 由碳纖維製成。
36. 根據權利要求33或34所述的曲柄臂組件(1)，其中所述適配 器(3a)包括由金屬材料製成的嵌件，所述第二聯接裝置(34)形成在所述 嵌件中。
37. 根據權利要求25至36中的任一項所述的曲柄臂組件(1)，包 括與所述臂(33)中的至少一個臂(33)相連的至少一個變形傳感器(40)。
38. 根據權利要求37所述的曲柄臂組件(1)，其中所述至少一個變 形傳感器(40)是應變儀。
39. 根據權利要求37或38所述的曲柄臂組件(1)，包括四個變形 傳感器(40)，所述四個變形傳感器中的每個變形傳感器與應臂(33)相連。
40. 根據權利要求39所述的曲柄臂組件(1)，其中所述傳感器(40) 被連接為惠斯登電橋。
41. 根據權利要求37至40中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，包 括至少一個電子器件，所述至少一個電子器件被容納在限定於兩個相鄰臂(33)之間的至少一個區域(33a)中。
42. 根據權利要求37至41中的任一項所述的曲柄臂組件(l)，包 括一對蓋(70、 71)，所述一對蓋適於在所述第二環形元件(32)處在軸向 相反側上與用於傳遞扭矩的所述元件(3、 3a)聯接。
43. 根據權利要求42所述的曲柄臂組件(1)，其中所述蓋(70、 71) 中的至少一個蓋是太陽電池板。
44. 一種用於自行車的曲柄臂(2)，包括細長本體(20)，該細長本體 在其第一 自由端部(20a)處具有用於與自行車踏板聯接的第一基座(21)， 且在其第二自由端部(20b)處具有用於與底架組件(100)的軸(23、 23a)的 第一自由端聯接的第二基座(22)，其特徵在於，該曲柄臂(2)在所述細長 本體(20)的繞所述第二基座(22)周向延伸的環形部(26)處包括前聯接裝 置(25)。
45. 根據權利要求44所述的曲柄臂(2)，其中所述前聯接裝置包括 裝齒(25)。
46. 根據權利要求45所述的曲柄臂(2)，其中所述裝齒(25)是端面 齒型裝齒。
47. 根據權利要求45或46所述的曲柄臂(2)，其中所述裝齒(25) 由多個凹進限定，所述多個凹進在所述細長本體(20)中形成在不從所述 細長本體(20)懸伸出的表面上。
48. 根據權利要求45至47中的任一項所述的曲柄臂(2)，其中所 述前聯接裝置(25)沿著所述細長本體(20)的所述環形部(26)均勻地延伸。
49. 根據權利要求45至47中的任一項所述的曲柄臂(2)，其中所 述聯接裝置(25)沿著角度大小小於180。的至少兩個圓弧在所述細長本 體(20)的所述環形部(26)上延伸。
50. 根據權利要求49所述的曲柄臂(2)，其中所述聯接裝置(25)沿 著三個圓弧在所述細長本體(20)的所述環形部(26)上延伸。
51. 根據權利要求45至50中的任一項所述的曲柄臂(2)，包括多 個孔(29)，所述多個孔形成在所述細長本體(20)的所述環形部(26)上。
52. 根據權利要求51所述的曲柄臂(2)，其中所述孔(29)是通孔。
53. 根據權利要求51或52當從屬於權利要求49或50時所述的 曲柄臂(2),其中所述孔(29)形成在兩個相繼的圓弧之間。
54. 根據權利要求51或52當從屬於權利要求48時所述的曲柄臂 (2)，其中所述孔(29)被一體形成到所述聯接裝置(25)中。
55. 根據權利要求51或52所述的曲柄臂(2)，其中所述孔(29)中的 至少一些孔(29)形成在所述細長本體(20)的位於所述環形部(26)的徑向 內側或外側的部分(26a)上。
56. 根據權利要求44至55中的任一項所述的曲柄臂(2)，其中所 述第二基座(22)包括內螺紋。
57. 根據權利要求44至55中的任一項所述的曲柄臂(2)，其中所 述第二基座(22)包括帶槽內輪廓。
58. 根據權利要求44至55中的任一項所述的曲柄臂(2)，其中所 述第二基座(22)包括具有方形面的內輪廓。
59. 根據權利要求44至58中的任一項所述的曲柄臂(2)，其中所 述細長本體(20)由輕金屬合金製成。
60. 根據權利要求44至58中的任一項所述的曲柄臂(2)，其中所 述細長本體(20)由複合材料製成。
61. 根據權利要求60所述的曲柄臂(2)，其中所述細長本體(20)由 碳纖維製成。
62. 根據權利要求60或61所述的曲柄臂(2)，其中所述細長本體 (20)包括由金屬材料製成的嵌件，所述第一聯接裝置(25)形成在所述嵌 件中。
63. —種用於將扭矩從曲柄臂(2)傳遞到自行車鏈條的元件(3)，其 特徵在於，該元件(3)包括第一徑向內環形元件(31);與所述第一環形 元件(31)同心的第二徑向外環形元件(32);以及在所述第一環形元件(31) 和所述第二環形元件(32)之間徑向延伸的多個臂(33)，帶有所述曲柄臂 (2)的前聯接裝置(34)被限定在所述第一環形元件(31)上。
64. 根據權利要求63所述的元件(3、 3a)，包括自行車齒盤的齒冠 (200)。
65. 根據權利要求64所述的元件(3、 3a)，包括適配器(3a)，該適 配器(3a)製成為與所述齒冠(200)不同的構件，且適於可操作地布置在所 述曲柄臂(2)和自行車齒盤的齒冠(200)之間，其中所述前聯接裝置(34) 形成在所述適配器(3a)上。
66. 根據權利要求63至65中任一項所述的元件(3、 3a)，其中所 述前聯接裝置包括裝齒(34)。
67. 根據權利要求66所述的元件(3、 3a)，其中所述裝齒(34)是端 面齒型裝齒。
68. 根據權利要求63至67中任一項所述的元件(3、 3a)，其中所 述前聯接裝置(34)沿著所述第一環形元件(31)均勻地延伸。
69. 根據權利要求63至67中任一項所述的元件(3、 3a)，其中所 述前聯接裝置(34)沿著角度大小小於180。的至少兩個圓弧在所述第一 環形元件(31)上延伸。
70. 根據權利要求69所述的元件(3、 3a)，其中所述前聯接裝置(34) 沿著三個圓弧在所述第一環形元件(31)上延伸。
71. 根據權利要求65至70中任一項所述的元件(3、 3a)，包括多 個螺紋孔(37)，用於與所述曲柄臂(2)聯接，所述孔(37)形成在所述第一 環形元件(31)上。
72. 根據權利要求71當從屬於權利要求69或70時所述的元件(3、 3a)，其中所述孔(37)形成在兩個相繼的圓弧之間。
73. 根據權利要求71當從屬於權利要求68時所述的元件(3、 3a)， 其中所述孔(37)被一體形成到所述前聯接裝置(34)中。
74. 根據權利要求71所述的元件(3、 3a)，其中所述孔(37)中的至 少一些孔(37)形成在所述元件(3、 3a)的位於所述第一環形元件(31)的徑 向內側或外側的部分上。
75. 根據權利要求65至74中任一項所述的元件(3、 3a)，其中所 述適配器(3a)由輕金屬合金製成。
76. 根據權利要求65至74中任一項所述的元件(3、 3a)，其中所 述適配器(3a)由複合材料製成。
77. 根據權利要求76所述的元件(3、 3a)，其中所述適配器(3a)由 碳纖維製成。
78. 根據權利要求76或77所述的元件(3、 3a)，其中所述適配器 (3a)包括由金屬材料製成的嵌件，所述聯接裝置(34)形成在所述嵌件中。
79. 根據權利要求63至78中任一項所述的元件(3、 3a)，包括與 所述臂(33)中的至少一個臂(33)相連的至少一個變形傳感器(40)。
80. 根據權利要求79所述的元件(3、 3a)，其中所述至少一個變形 傳感器(40)是應變儀。
81. 根據權利要求79或80所述的元件(3、 3a)，包括四個變形傳 感器(40)，所述四個變形傳感器中的每個變形傳感器與相應臂(33)相連。
82. 根據權利要求81所述的元件(3、 3a)，其中所述傳感器(40)被 連接為惠斯登電橋。
83. 根據權利要求63至82中任一項所述的元件(3、 3a)，包括至 少一個電子器件，所述至少一個電子器件被容納在限定於兩個相鄰臂 (33)之間的至少一個區域(33a)中。
84. 根據權利要求63至83中任一項所述的元件(3、 3a)，包括一 對蓋(70、 71)，所述一對蓋適於在所述第二環形元件(32)處在軸向相反側上與用於傳遞扭矩的所述元件(3、 3a)聯接。
85. 根據權利要求84所述的元件(3、 3a)，其中所述蓋(70、 71)中 的至少一個蓋是太陽電池板。
86. —種用於自行車的底架組件(IOO)，包括根據權利要求1至43 中的任一項所述的曲柄臂組件(l)。
87. —種自行車，包括根據權利要求1至43中的任一項所述的曲 柄臂組件(l)。
全文摘要
曲柄臂組件及相關曲柄臂和用於將扭矩從曲柄臂傳遞到自行車鏈條的元件。曲柄臂組件(1)包括曲柄臂(2)和用於將扭矩從所述曲柄臂(2)傳遞到自行車鏈條的元件(3、3a)。曲柄臂(2)和用於傳遞扭矩的元件(3、3a)分別包括第一前聯接裝置(25)和第二前聯接裝置(34)，第一和第二前聯接裝置設有適於聯接在一起的各自的匹配輪廓，以將扭矩從曲柄臂(2)傳遞到用於傳遞扭矩的元件(3、3a)。特別地，用於傳遞扭矩的第一和第二裝置包括各自的前裝齒，優選為端面齒裝齒。該曲柄臂組件特別輕質且比已知的曲柄臂組件在結構上更強。
文檔編號B62M9/00GK101327828SQ20081012517
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月19日 優先權日2007年6月19日
發明者馬裡奧·梅焦蘭 申請人:坎培諾洛有限公司