自行車用鏈輪的製作方法
2023-10-09 07:39:59
專利名稱：自行車用鏈輪的製作方法
技術領域：
本發明涉及鏈輪，特別是關於在安裝於自行車的轉動驅動部並在外周卷繞著自行車驅動用鏈的自行車用鏈輪。
背景技術：
在自行車上，一般設置具有前後鏈輪與卷繞它們上面的鏈的驅動部。前鏈輪設於自行車的鏈輪曲柄上，後鏈輪設於自行車的飛輪輪轂上。這種自行車用鏈輪，以JISH4000的A2014P等的鋁或JISG3141的SPCC等的鐵為原材料。為變速在鏈輪曲柄與飛輪輪轂上裝多個鏈輪的情況下，為求重量輕、用鋁作原材料。
另外，為進一步減輕重量，現在已知的(參照專利文獻1)一種自行車鏈輪具有鏈輪環部與固定部，所述鏈輪環部上形成鏈輪齒、為鋁材料制；固定部裝在鏈輪環部的內周、並被固定於鏈輪曲柄上，為碳纖維所制。這種鏈輪，由分別於鏈輪環部與固定部的半圓形孔部中安裝鉚接銷、將鏈輪環部與固定部固定。還有，由於使用了2個構件，為防止因氣候而變形，在鏈輪環與固定部間設置間隙。
專利文獻1德國實用新型案第20218755號公報。
在前述現有的自行車用鏈輪中，以鉚接銷固定了兩部分。如這樣以鉚接銷固定兩部，兩部間容易產生鬆動。另外，在現有的這種鏈輪中，為防止因氣候而變形、在兩部間設了間隙。因此，難以維持必須僅由鉚接銷確保鏈輪環部與固定部間的剛性為高剛性。而且，必須有以插入鉚接銷來鉚接固定2個部件的工序，也使製造工序變得複雜。
發明內容
本發明的目的在於，提供在由2種不同材質構成的自行車用鏈輪中，可望重量輕且可維持剛性並能防止鬆動，而且可簡化製造工序的鏈輪。
第一項發明的自行車用鏈輪，是安裝於自行車的轉動驅動部並在外周卷繞自行車驅動用鏈的鏈輪，具有鏈輪環部與固定部。鏈輪環部是金屬制部分，在其外周形成用於卷繞鏈的鏈輪齒。固定部是合成樹脂制部分，在鏈輪齒形成部分的內周側與鏈輪環部的兩側面一體成形、並固定於轉動驅動部。
在這種鏈輪中，形成嚙合於鏈的鏈輪齒的鏈輪環部是可維持強度的金屬制；固定於轉動驅動部的固定部是重量較輕的合成樹脂制。該固定部在鏈輪齒形成部分的內周側與鏈輪環部的兩側面一體形成。在這裡，由於使固定部與鏈輪環部的兩側面一體成形來固定鏈輪環部與固定部，可防止鬆動，同時可維持鏈輪環部與固定部間較高剛性。另外，由於不需要安裝鉚接銷進行鉚接固定的鉚接工序，可簡化製造工序。再者，由於固定部為合成樹脂制，可望減輕重量。
第二項發明的自行車用鏈輪，是在第一項發明的鏈輪中，鏈輪環部還具有用於不能轉動地連結固定部的固定器裝置。這種情況下，由於由固定器裝置不可轉動地將鏈輪環部與固定部連結起來，故可進一步提高剛性。
第三項發明的自行車用鏈輪，是在第二項發明的鏈輪中，固定器裝置是在鏈輪環部的周向隔開間隔形成的多個貫穿孔。在這種情況下，貫穿貫穿孔形成固定部。
第四項發明的自行車用鏈輪，是在第二項發明的鏈輪中，固定裝置是在鏈輪環部的內周部沿周向隔開間隔形成的多個凹凸部。在這種情況下，沿著在周向形成的凹凸部形成固定部。
第五項發明的自行車用鏈輪，是在第一～第四項中任一項所述的鏈輪中，轉動驅動部是具有不可轉動地連結自行車的曲柄軸的曲柄連接部和從該曲柄連結部成放射狀延伸、在前端形成第一固定孔的多個臂部的自行車鏈輪曲柄；固定部具有一體成形鏈輪環部的環部和從環部向徑向內方延伸，在可對著第一固定孔的位置形成多個第二固定孔的螺紋止動部。在這種情況下，可望減輕安裝於自行車用鏈輪曲柄的鏈輪的重量、並維持其剛性，亦可防止產生鬆動。
第六項發明的自行車用鏈輪，是在第一～第五項發明中任一項所述的鏈輪中，固定部是在聚醯胺系合成樹脂中浸入碳纖維填料的碳纖維混合樹脂制。在這種情況下，由於浸入碳纖維，可使固定部的強度比僅是合成樹脂情況下要高。
第七項發明的自行車鏈輪，是在第一～第六項發明中的任一項發明所述的鏈輪中，鏈輪環部是在表面形成防蝕鋁層的鋁合金制。在這種情況下，可保持鏈輪環部的強度並可減輕重量。
第八項發明的自行車用鏈輪，是在第一～第七項發明中任一項發明所述的鏈輪中，在鏈輪環的兩側面，形成由電沉積三嗪硫醇的微粉末處理擴散的環狀擴散層，並在擴散層上一體形成固定部，實現前述固定部在前述鏈輪環上的化學結合。在這種情況下，由於固定部與鏈輪環部的化學結合，兩部牢固固定且剛性更高。
第九項發明的自行車用鏈輪，是在第一～第八項發明中的任一項發明所述的鏈輪中，鏈輪環部是在外周形成鏈輪齒地將金屬板衝壓衝裁加工成環狀而成的。在這種情況下，可簡化鏈輪環製造工序。同時可在金屬板的鏈輪環部形成部分的內側形成小直徑的鏈輪。
第十項發明的自行車用鏈輪，是在第一～第八項發明中任一項發明所述的鏈輪中，鏈輪環部是在長度方向一側形成鏈輪齒將金屬板衝壓衝裁加工成扁鋼狀之後，向另一側彎曲加工成環狀形成的。在這種情況下，鏈輪環部的製造工序變得稍稍複雜，但金屬板的板材下料形狀變得單純，提高了由金屬板製造鏈輪環部時的成品率。
如依本發明，由於由和鏈輪環部的兩側面一體成形固定部來固定鏈輪環部與固定部，可防止鬆動，同時可維持鏈輪環部與固定部間的較高剛性。另外，由於不需要安裝鉚接銷進行鉚接固定的鉚接工序，可簡化製造工序。更由於以合成樹脂制固定部，可望減輕重量。
圖1是採用本發明的一實施例的自行車側視圖。
圖2是圖1自行車的鏈輪曲柄的正視圖。
圖3是圖2的III-III斷面圖。
圖4是鏈輪的正視圖。
圖5是圖4的V-V斷面放大圖。
圖6是鏈輪的正視放大部分圖。
圖7是表示鏈輪製造工序的模式圖。
圖8是其他實施例相當於圖6的圖。
圖9是表示其他實施例的鏈輪環部的製造工序的模式圖。
具體實施例方式
在圖1中，是採用了本發明一實施例的自行車，比如是具有下垂型車把部14的公路自行車(roadbike)10。該公路自行車10具有構成車身骨架的菱形的構架11。構架11具有構架件12與前叉13，所述前叉13可繞斜縱軸自由轉動地支承於構架體12的前部，其下部分成兩股。另外，公路自行車還具有連結於前叉13的車把部14，安裝於構架體12的下部、把腳踏力變成驅動力的驅動部15，可自由轉動地支承於前叉13下端的前輪16，可自由轉動地支承於構架體12後部的後輪17，以及前後制動裝置18、19。
構架體12具有三角形狀的前三角20和配置於該前三角20的後方的後三角21。前三角20，由橫向配置的上管25，向前仰起地配置於上管25的下方的下管26、接合上管25與下管26的前端的頭管27、接合上管25與下管26的後端並向斜上方延伸的立管28構成。在立管28上可調節上下位置地固定著車座柱33，在車座柱33上固定著鞍座32。在立管28與下管26的接合部形成筒狀吊架部29(圖3)。後三角21由前端接合於立管28且分成2股並向斜下方延伸的車座支撐30、和從立管28下端向後方分成兩股並延伸且接合於車座支撐30的後端的鏈支撐31構成。
在前叉13的上部可上下移動地固定著構成車把部14的車把柱35。在車把柱35的上端固定著向左右延伸的兩端彎曲的車把杆36。在車把杆36的兩端安裝著帶變速功能的制動杆38。
驅動部15具有設於吊架部29的曲柄部41，不可轉動地安裝於後輪17的飛輪輪轂上的小齒輪部43，架設於曲柄部41與小齒輪部43間的鏈44，變速用前減緩器(デイレ一ラ)45與後減緩器(デイレ一ラ)46。前減緩器45具有鏈44插通的鏈導向件45a。
曲柄部41，如圖1～圖3所示，具有可自由轉動地支承於構架11的吊架部29的曲柄軸50，鉚接固定於曲柄軸50的右端、其前端上安裝著踏板53(圖1)的鏈輪曲柄51，可自由拆裝地固定於曲柄軸50的左端的左曲柄52(見圖3)。
如圖3所示，曲柄軸50，由安裝於吊架部29的底託架54可自由轉動地安裝於吊架部29上。曲柄軸50，比如為鉻鉬鋼等的具有高剛性的合金制中空管狀構件。在曲柄軸50的左端內周面，形成有為固定左曲柄52而擰入固定螺釘59的陰螺紋部55b。
底託架54是有從吊架部29兩端擰入的左右軸承殼體60、61，同心連結於左右軸承殼體60、61的筒狀連結構件62，安裝於左右殼體60、61的左右滾珠軸承63、64，裝於左右滾珠軸承63、64的內輪與曲柄軸50間的左右蓋構件65、66。
滾珠軸承63、64是在內輪與外輪間裝入密封的密封軸承，預先封入潤滑油。由此，可節省為了潤滑的維護。這樣，由於吊架部29的軸向外方配置著軸承63、64，可將曲柄軸50的軸徑做大，將曲柄軸50做成中空形、以求減輕重量，並可維持曲柄軸50較高的強度與剛性。
如圖2與圖3所示，鏈輪曲柄51具有曲柄連結部75(該連結部75具有以圓形空間構成並不可轉動地安裝於曲柄軸50右端的結合凹部78)，可將從曲柄連結部成放射狀延伸的大小2個鏈輪71、72安裝於其前端的臂76，固定於曲柄軸50右端的右曲柄77。
在各臂部76的前端兩面，以比其他部分凹下的形式形成了用於與曲柄軸50同心安裝鏈輪71、72的安裝部76a。在安裝部76a上，如圖5所示，形成了用於由螺栓80與螺母81一起固定鏈輪71、72的第一固定孔76b。
如圖3所示，右曲柄77是中空構造，曲柄連結部75與臂部76一體形成，其前端從曲柄連結部75的外側面75a向軸向外方稍傾斜且向徑向外方延伸。在該延伸的前端上形成了擰入踏板53的踏板安裝孔77a。
如圖3所示，結合凹部78安裝於曲柄軸50的第二部分56；以比第二部分56的軸向長度還要長的深度形成為直到外側面75a的近前側。其結果，包含在曲柄77的曲柄連結部75的外側面75a，由沒有凹凸的平滑曲面構成。結合凹部78的深度比曲柄軸50的第二部分56的直徑要短。
作為本發明一實施例的鏈輪的鏈輪71，如圖4～圖6所示，它具有金屬制鏈輪環部90、和固定於與鏈輪環部90一體成形的鏈輪曲柄51(見圖2與圖3)的合成樹脂制的固定部91。
鏈輪環部90，在其外周形成許多用於卷繞鏈44(見圖1)的鏈輪齒90a，例如，為鋁製環狀構件。在鏈輪環部90的兩側面90b、90c上，如圖6所示，沿周向拉開間隔形成了作為用於不可轉動地連結固定部91的固定器裝置的許多貫穿孔90d。鏈輪環部90為將金屬板壓力衝裁加工成環狀形成，在其外周形成鏈輪齒90a，在其兩側面90b、90c上，形成貫穿孔90d。
固定部91，比如是含浸碳纖維的充填物的聚醯胺系合成樹脂製成。固定部91和鏈輪環部90的鏈輪齒90a形成部分內周側的兩側面90b、90c一體形成。固定部91具有一體成形鏈輪環部90的環部91a，和從環部91a向徑向內方延伸、並在可對著第一固定孔的位置形成多個第二固定孔的螺紋止動部91b。環部91a包覆著鏈輪環部90的兩側面90b、90c與內周面90e一體形成。螺紋止動部91b具有從環部91a的內周面成拱形形成的拱形部91c和從拱形部91c的中間部向徑向內方突出形成的5個臂固定部91d。臂固定部91d形成於與臂部76的前端安裝部76a相對的位置，在這裡，形成面對第一固定孔76b的帶臺階的第二固定孔91e。借從第二固定孔91e側安裝螺栓80、從第一固定孔76b側安裝的螺母81將2個鏈輪71、72固定於安裝部76a的兩面上。螺栓80是帶六角孔的中空螺釘，螺母81是帶凸緣的中空螺母。這些螺栓80與螺母81對鏈輪71、72定位安裝，這樣構成的鏈輪固定用技術已為公知。
這樣構成的鏈輪71按圖7所示的工序製造。而且，在圖7中為求簡化圖面，在固定部91中，僅圖示了環部91a而沒示出螺紋止動部91b。
首先，對鋁板進行壓力衝裁加工取得圖4所示形狀的鏈輪環部90。接下來，在所得到的鏈輪環部90的側面90b、90c與內周面90e上進行三嗪硫醇微粉末的電沉積處理、形成擴散的環狀擴散層93。其次，將形成了擴散層93的鏈輪環部90插入具有用於成形固定部91的上模95a與下模95b的金屬模95中。在金屬模95中，形成了用於形成固定部91的空間95c。安裝鏈輪環部90，對金屬模95合模，在內部空間95c中充填含浸了碳纖維充填物的聚醯胺系合成樹脂的熔化液，使合成樹脂與擴散層93起化學反應，實現固定部91與鏈輪環部90的化學結合。由這樣的插入成形，可製成具有與鏈輪環部90一體成形的固定部91的鏈輪71。
這裡，由於將固定部91與鏈輪環部90的兩側面90b、90c一體成形來固定鏈輪環部90與固定部91，可防止鬆動，同時可維持鏈輪環部90與固定部91間較高的剛性。另外，由於不需要安裝鉚接銷進行鉚接固定的鉚接工序，可簡化製造工序。再有，由於以合成樹脂制固定部91可望減輕重量。
鏈輪72由形成鏈輪齒72a的環部72b與從環部72b內周向徑向內方突出的固定部72c一體形成，比如為公知的鋁製鏈輪。該固定部72c與固定部91一起固定於臂部76上。
如圖3所示，左曲柄52具有前端形成擰入踏板53的踏板安裝孔85a的中空構造的左曲柄臂部85。而且，在左曲柄52的安裝曲柄軸50的部分形成了圖中未示出的縫，縫很窄狹，由擰緊曲柄軸50的配置於圖3下方的2個安裝螺釘57a、57b可牢固地固定於曲柄軸50上。該2個安裝螺釘57a、57b比如可以是帶六角孔的螺釘，可從不同的方向插入頭部。
在將這樣構成的曲柄部41安裝於底託架54上時，首先，將鏈輪71、72安裝於鏈輪曲柄51上。在將鏈輪71、72安裝於鏈輪曲柄51上時，使兩固定孔76b、91e相對地將鏈輪71、72置於安裝部76a的凹下部分。而後，從鏈輪71側安裝螺栓80，從鏈輪72側安裝螺母81，在以特殊工具對螺母81制轉狀態下以阿倫克(ア一レンキ一)轉動螺栓80來安裝鏈輪71、72。
在鏈輪71、72安裝結束後，將鏈輪曲柄51鉚接固定於曲柄軸50。這種鉚固時，在鏈輪曲柄51的結合凹部78插入曲柄軸50的右端。在該狀態下從曲柄軸50的左端安裝鉚接夾具。將安裝了鉚接夾具的曲柄軸50與鏈輪曲柄51、比如安裝於與鏈輪曲柄51的曲柄連結部75和右曲柄77的外側面的形狀相吻合的支承夾具，以壓力裝置推壓鉚接夾具。由此，可將鏈輪曲柄51鉚固於曲柄軸50上。
(其他實施例)(a)在前述實施例中，以在鏈輪環部90的側面90b上沿周向拉開間隔形成的多個貫穿孔90d構成了固定器裝置；但也可像圖8所示那樣，由在鏈輪環部90的內周面90e上沿周向拉開間隔形成的多個凹凸部90f來構成。
(b)在前述實施例中，以公路自行車的鏈輪為例進行了說明，而本發明可適用於所有自行車。
(c)在前述實施例中，以沿全長中空筒狀的曲柄軸50鉚接固定鏈輪曲柄51的曲柄部41上安裝鏈輪為例進行了說明，而本發明也可適用於將鏈輪安裝於由螺釘將鏈輪曲柄固定於曲柄軸的曲柄部上，或以螺釘將單獨的右曲柄連同鏈輪曲柄固定於曲柄軸的曲柄部上。同時，本發明也適用於安裝在小齒輪部43上的鏈輪上。另外，還可以鋁合金制的鏈輪環部與合成樹脂制的固定部構成鏈輪72。
(d)在前述實施例中，以鋁製造鏈輪環部，以聚醯胺系合成樹脂制固定部，而只要是輕金屬都可以制鏈輪環部，只要是輕的合成樹脂都可以制固定部。
(e)在前述實施例中，由壓力衝裁加工鋁板(金屬板)形成了鏈輪環部90，但如圖9所示，也可以沿長度方向一側形成鏈輪齒90a、將金屬板96壓力衝裁加工成扁鋼狀後，再向另一側彎曲加工成環狀形成。這種情況下，在鏈輪環部90上形成間隙90g，可以由焊接或鉚接等將該間隙90g接合，也可以不接合。在不接合的情況下，由於在和固定部91一體成形時、鏈輪環部90由固定部91固定，不易由間隙發生問題。
權利要求
1.一種自行車用鏈輪，是一種安裝於自行車的轉動驅動部並在外周卷繞自行車驅動用鏈的自行車用鏈輪，其特徵在於，具有外周形成有卷繞所述鏈的鏈輪齒的金屬制鏈輪環部；在所述鏈輪齒形成部分內周側與所述鏈輪環部的兩側面一體成形、並固定於所述轉動驅動部的合成樹脂制固定部。
2.按權利要求1所述的自行車用鏈輪，其特徵在於，所述鏈輪環部具有用於不可轉動地連結所述固定部的固定器裝置。
3.按權利要求2所述的自行車用鏈輪，其特徵在於，所述固定器裝置是沿鏈輪環部周向隔開間隔形成的多個貫穿孔。
4.按權利要求2所述的自行車用鏈輪，其特徵在於，所述固定器裝置是在所述鏈輪環部的內周部沿周向隔開間隔形成的多個凹凸部。
5.按權利要求1～4中任一項所述的自行車用鏈輪，其特徵在於，所述轉動驅動部是具有曲柄連結部與多個臂部的自行車鏈輪曲柄，所述曲柄連結部不可轉動地連結於自行車曲柄軸，所述多個臂部從所述曲柄連結部成放射狀延伸、並在前端形成第一固定孔；所述固定部具有環部與螺紋止動部，所述環部與所述鏈輪環部一體成形，所述螺紋止動部從所述環部向徑向內方延伸、在可對著所述第一固定孔的位置形成多個第二固定孔。
6.按權利要求1～5中任一項所述的自行車用鏈輪，其特徵在於，所述固定部是在聚醯胺合成樹脂中含浸碳纖維充填物的碳纖維混合樹脂。
7.按權利要求1～6中任一項所述的自行車用鏈輪，其特徵在於，所述鏈輪環部是表面形成防蝕鋁層的鋁合金製成的。
8.按權利要求1～7中任一項所述的自行車用鏈輪，其特徵在於，在所述鏈輪環部的兩側面形成經三嗪硫醇微粉末電沉積處理而擴散的環狀擴散層，在所述擴散層上一體成形固定部，由此，使所述固定部化學結合於所述鏈輪環部。
9.按權利要求1～8中任一項所述的自行車用鏈輪，其特徵在於，所述鏈輪環部，在外周形成所述鏈輪齒地將金屬板衝壓衝裁加工形成環狀。
10.按權利要求1～8中任一項所述的自行車用鏈輪，其特徵在於，所述鏈輪環部，在長度方向一側形成所述鏈輪齒地將金屬板衝壓衝裁加工成扁鋼狀後，向另一側彎曲加工形成環狀。
全文摘要
在以兩種不同材質構成的自行車用鏈輪中，為求重量輕且可維持剛性並防止鬆動，自行車用鏈輪(71)是安裝於自行車的鏈輪曲柄(51)上、外周卷繞著自行車驅動用鏈的鏈輪(71)，它具有鏈輪環部(90)與固定部(91)。鏈輪環部(90)是外周形成卷繞鏈的鏈輪齒(90a)的金屬制的部分。固定部(91)是在鏈輪齒(90a)形成部分內周側與鏈輪環部(90b、90c)一體成形，並固定於鏈輪曲柄(51)的合成樹脂制部分。
文檔編號B62M9/10GK1579874SQ20041003048
公開日2005年2月16日 申請日期2004年3月25日 優先權日2003年8月7日
發明者野野下哲, 西本裕輔 申請人:株式會社島野