自行車用曲柄的製作方法
2023-05-27 16:24:16
專利名稱：自行車用曲柄的製作方法
技術領域：
本發明是中國專利申請第96106419．6號的分案申請。
本發明涉及一種自行車用曲柄軸、曲柄、曲柄組合體，尤其是，涉及一種提高安裝精度及安裝強度而有助於輕量化的自行車用曲柄軸，曲柄及曲柄組合體。還涉及一種組合這些所用的螺栓及組合工具。
自行車的曲柄與曲柄軸之間的安裝構造，是在曲柄軸的兩端形成大約四角柱形，在曲柄設置四角柱形的孔，嵌合兩者並予以固定。
現有的曲柄與曲柄軸的嵌合構造，定心精度不高，另外，旋轉方向的結合強度也不大。尤其，為了輕量化，將曲柄軸製成鋁合金的中空管構造，或將曲柄採用鋁合金的中空構造時，有結合強度不足的缺點。
因此，本發明的目的是提供一種提高安裝精度及安裝強度，又有助於輕量化的自行車用曲柄軸，曲柄及曲柄組合體。本發明的另一目的是提供一種組合這些所用的螺栓及組合工具。
為達到上述目的，本發明採取以下技術方案一種自行車用曲柄軸，其特徵為具有位於上述曲柄軸5的端部，將曲柄1結合在旋轉方向的旋轉結合部51；及位於上述旋轉結合部51的後方，將上述曲柄1予以定心的定心部52。
所述的自行車用曲柄軸，其特徵為上述旋轉結合部51系鋸齒狀缺口51。
所述的自行車用曲柄軸，其特徵為上述曲柄軸5是中空的管狀。
所述的自行車用曲柄軸，其特徵為上述旋轉結合部51及上述定心部52是直徑在軸方向不變化的直通形狀。
所述的自行車用曲柄軸，其特徵為上述旋轉結合部51及上述定心部52，直徑是端部側變小的圓錐形狀。
一種自行車用曲柄，其特徵為具有將上述曲柄1安裝於曲柄軸5的曲柄軸安裝部21；將上述曲柄軸5與上述曲柄1予以定心的芯出部24；及將上述曲柄軸5及上述曲柄1結合於旋轉方向的旋轉結合部23。
所述的自行車用曲柄，其特徵為上述旋轉結合部23是鋸齒狀缺口23。
所述的自行車用曲柄，其特徵為上述旋轉結合部23及上述定心部24，是內徑在軸方向不變化的直通形狀。
所述的自行車用曲柄，其特徵為上述旋轉結合部23及上述定心部24，是內徑在內面側變大的圓錐形狀。
所述的自行車用曲柄，其特徵為上述鋸齒狀缺口51、23的齒數是8個。
一種自行車用曲柄組合體，其特徵為在所述的曲柄軸5的兩端部安裝所述的曲柄1。
一種自行車用曲柄安裝螺栓，其是在所述的曲柄軸5上安裝所述的曲柄1所用的螺栓54，其特徵為沿著上述螺栓54的軸方向從一端側依次地形成有頭部541，凸緣55，螺旋部542，且上述螺旋部542的直徑與上述頭部541的直徑相同程度以上，而上述凸緣55的直徑是形成比上述螺旋部542的直徑大；從上述頭部541的端面向軸方向形成有六角孔59，上述六角孔59的底部至少要達到上述螺旋部542的內面。
軸方向的一端外面形成作為通過扳手扳轉所用的扳手扳轉部71；在另一端的內面形成有內鋸齒狀缺口74，上述內鋸齒狀缺口74是與形成於曲柄軸5的安裝配合件101、102的外鋸齒狀缺口互相地卡合；在中心部設有軸線方向的貫穿孔75，貫穿孔75的直徑的大小可插入並穿過上述曲柄軸5的端部。
一種自行車用組合工具，其為在所述的曲柄1安裝齒輪板6所用的組合工具，其特徵為軸方向的一端外面形成作為通過扳手扳轉所用的扳手扳轉部71；在另一端的內面形成有內鋸齒狀缺口74，上述內鋸齒狀缺口74是與形成於齒輪板6固定所用的螺帽61的外鋸齒狀缺口互相地卡合；在中心部設有軸線方向的貫穿孔75，貫穿孔75的直徑是可插穿有上述曲柄軸5的端部的大小。
一種自行車用輔助組合工具，其為在如權利要求6所述的曲柄1上安裝齒輪板6所用的輔助組合工具，其特徵為具有設於軸方向的一端部，具有比上述曲柄軸5的端部的直徑大的直徑且在外面施以止滑的把手部81；及鄰接設於上述把手部81，直徑與上述曲柄軸5的端部的直徑大約相等的內面支持部82，及設於另一端的內螺旋部83等。
為了達成上述目的，本發明的自行車曲柄軸，具有位於曲柄軸的端部，將曲柄結合在旋轉方向的旋轉結合部；及位於至少上述旋轉結合部的後方，將上述曲柄予以定心的定心部。
另外，上述曲柄軸的上述旋轉結合部是鋸齒狀缺口較理想。
並且，上述曲柄軸可做成中空的管狀。
上述旋轉結合部及上述定心部的直徑，在軸方向不變化的直通形狀也可以，但直徑在端部側變小成圓錐形狀較理想。
本發明的自行車用曲柄是將曲柄安裝於曲柄軸的曲柄軸安裝部，具有將上述曲柄軸與上述曲柄予以定心的定心部，及將上述曲柄軸與上述曲柄結合於旋轉方向的旋轉結合部。
另外，上述曲柄的上述旋轉結合部可做成形成鋸齒狀缺口。
並且，上述旋轉結合部及上述定心部的內徑為在軸方向不變化的直通形狀也可以，但內徑為背面側變大的圓錐形狀較理想。
又，上述曲柄軸或上述曲柄的上述鋸齒狀缺口的齒數是8個較理想。
本發明的自行車用曲柄組合體在上述曲柄軸的兩端部安裝上述曲柄。
將本發明的曲柄安裝於曲柄軸所用的螺栓，是沿著上述螺栓的軸方向從一端側依次形成有頭部，凸緣，螺旋部，且上述螺旋部的直徑是與上述頭部的直徑相同程度以上，而上述凸緣的直徑是形成比上述螺旋部的直徑大；從上述頭部的端面向軸方向形成有六角孔，上述六角孔的底部至少要達到上述螺旋部的內面。
將本發明的曲柄軸安裝於自行車的車框所用的組合工具，是軸方向的一端外面形成作為通過扳手扳轉所用的扳手扳轉部；在另一端的內面形成有內鋸齒狀缺口，上述內鋸齒狀缺口是與形成於曲柄軸的安裝配合件的外鋸齒狀缺口互相地卡合著，在中心部設有軸線方向的貫穿孔，貫穿孔的直徑的大小可插入並穿過有上述曲柄軸5的端部的大小。
在本發明的曲柄安裝齒輪所用的組合工具，是軸方向的一端外面形成作為通過扳手扳轉所用的扳手扳轉部；在另一端的內面形成有內鋸狀缺口，上述內鋸齒狀缺口是與形成於齒輪板固定所用的螺帽的外鋸齒狀缺口互相地卡合著；在中心部設有軸線方向的貫穿孔75，貫穿孔75的直徑是可插穿有上述曲柄軸5的端部的大小。
本發明的曲柄安裝齒輪板所用的輔助組合工具，具有設於軸方向的一端部且具有比上述曲柄軸5的端部的直徑大的直徑且在外面施以止滑把手部，及鄰接設於上述把手部，直徑與上述曲柄軸的端部的直徑大約相等的內面支持部，及設於另一端的內螺旋部等。
本發明的效果由於本發明是如上所述地所構成，因此，具有如下的效果。
曲柄與曲柄軸的定心精度成為高精度，旋轉方向的結合強度也會增強。尤其是，為了輕量化而將曲柄軸做成鋁合金的中空管構造，或將曲柄採用鋁合金的中空構造時，有足夠的安裝精度及結合強度成為十分。
由於分離旋轉結合部與芯出部，因此，鋸齒狀缺口的嵌合部的長度變短，成本降低。
由於鋸齒狀缺口的齒是角形齒，因此，使用中較少產生搖晃。
由於將固定曲柄與曲柄軸的螺栓的螺旋部的直徑變大，並加長六角孔的長度，因此利用鋁合金等的輕合金可製造螺栓，因此自行車的輕量化成為可能。
通過共用的組合工具可進行曲柄軸裝配於車框及齒輪板安裝於曲柄。故可提高作業效率。
由於通過輔助組合工具，組合工具不會從螺帽脫離，因此，容易且有效率地進行齒輪板安裝於曲柄的安裝作業。
以下參照附圖，對本發明的實施例做詳細說明
圖1是表示本發明的第1實施形態的曲柄1的正面圖。
圖2是表示曲柄1的側面圖。
圖3是表示從側面觀看曲柄1的剖面圖。
圖4是表示從背面觀看曲柄1的視圖。
圖5是表示第1圖的沿A-A，B-B，C-C切割線的剖面圖。
圖6是表示曲柄軸5的外觀的視圖。
圖7是表示將曲柄1安裝於曲柄軸5的本發明的曲柄組合體的視圖。
圖8是表示結合曲柄線5與曲柄1的其它實施形態的剖面圖。
圖9是表示結合曲柄軸5與曲柄1所用的螺栓54的剖面圖。
圖10是表示結合曲線軸5與曲柄1所用的螺栓54的斜視圖。
圖11是表示將曲柄軸5安裝於自行車的車框10的狀態的視圖。
圖12是表示將齒輪板6安裝於曲柄1的狀態的視圖。
圖13是表示組合工具7的斜視圖。
圖14是表示從組合工具7的另一端側觀看的視圖。
圖15是表示輔助組合工具8的構造的視圖。
參照圖式說明本發明的實施形態，第1圖是表示本發明的曲柄1的正面圖。曲柄1是由鋁合金所製作，如第1圖所示，踏板安裝側曲柄端部4形成較細，而曲柄軸安裝側曲柄端部2形成較粗。如此形成的曲柄1的粗細，根據位置使之變化，因此施加於曲柄的應力在任何一點均可做成大約一定。
在曲柄1的表側表面通過雷射標記等，可刻印製造廠商的標記(Logo mark)或表示製造名稱的商標等。又，在曲柄1的表側兩角部形成有倒角部11，該倒角在曲柄軸安裝側曲柄端部2附近形成較大，而向踏板安裝側曲柄端部4就連續地變小。
在曲柄1的曲柄軸安裝側曲柄端部2，形成有將曲柄1安裝於曲柄軸5所用的曲柄軸安裝孔21。如第6圖所示，通過該曲柄軸安裝孔21，在曲柄軸5安裝有曲柄1。又，在曲柄1的踏板安裝側曲柄端部4，形成有踏板安裝孔41。在該踏板安裝孔41安裝有未予圖示的踏板。
第2圖是表示曲柄1的側面圖。第3圖是表示從側面觀看曲柄1的剖面圖。在曲柄中失部3的背面側，形成有向長度方向延伸的凹溝31。凹溝31的形狀在凹溝31的兩端部附近，溝深向兩端形成逐漸地變小，而在兩端部，溝深變成最小。即，凹溝31的中央部底面與曲柄中央部3的表側表面大約平行。
該凹溝31的開放面側形成有段部32，在該段部32嵌入蓋構件33，通過使用氬氣體的惰性氣體弧焊接固裝蓋構件33的周圍與曲柄1本體。曲柄1本體的背側表面與蓋部33上表面配置成相同面。由焊接造成的焊接部也通過切削加工等切除，成為相同面較理想。
在曲柄軸安裝側曲柄端部2設有曲柄軸安裝孔21。在曲柄軸安裝孔21。在曲柄軸安裝孔21的內面，向內側突出設有凸緣22，連接於該凸緣22的背面側，設有內鋸齒狀缺口23。比曲柄軸安裝孔21的鋸齒狀缺口23還要背面側的部分是定心部24。定心24是內徑沒有變化的直通形狀也可以，但一般是內徑向背面擴展的圓錐孔形狀，圓錐角度2～3°。
在曲柄軸安裝側端部2的背面突出部的外周基部，形成有齒輪板6止轉用的外鋸齒狀缺口25，而在背面突出部的外周部，形成有齒輪板6固定用的內螺旋26。
第4圖是表示從背面觀看右曲柄1的圖式，如第4圖所示的鋸齒狀缺口23，258齒者較合適。若齒數較少，則旋轉結合的結合強度會不足，而若齒數較多，則加工較難，導致成本上升，另外在裝配時旋轉方向的分配定位作業也容易出錯。
第5圖是表示在第1圖沿A-A，B-B，C-C切剖線的各剖面圖。第5A圖是沿A-A線的剖面圖，第5B圖是沿B-B線的剖面圖，第5C圖是沿C-C線的剖面圖。曲柄中央部3的剖面內部的大部分作為凹溝31而形成，力求輕量化。
第6圖是表示曲柄軸5的外觀的圖。在曲柄軸5的兩端部，形成有定心部52。定心部52是直徑沒有變化的直通形狀也可以，但一般是端部側變細的圓錐形狀，圓錐角度為2～3°。比定心部52還要端部側，設有外鋸齒狀缺口51。鋸齒狀缺口51是8齒構成，齒的外周圍是成為與定心部52的外周圍連接的表面。鋸齒狀缺口51的齒形狀是兩側面為大約平行平面的角形齒。因以與力量大約正交的平面承受旋轉方向的結合力，故不易晃動。
在曲柄軸5的端面，設有右曲柄1固定用的內螺旋53。曲柄軸5是中空管形狀，如第7圖所示，形成中央部比兩端部更薄的厚度。曲柄軸5的材質是鋁合金，與中空相輔相成對輕量化有貢獻。
第7圖是表示裝配曲柄軸5與曲柄1及齒輪板6的裝配體。在其中一方的曲柄1安裝有齒輪板6，通過鋸齒狀缺口25防止旋轉而通過螺帽61加以固定。由該齒輪板6固定的曲柄1安裝於曲柄軸的其中一方的端部，通過螺栓54加以固定。在曲柄軸5的另一端，安裝固定有無齒輪板的曲柄1。曲柄1的定心部24與曲柄軸5的定心部52是密接地嵌合，高精度地進行兩者的定心。又，曲柄1的內鋸齒狀缺口23與曲柄軸5的外鋸齒狀缺口51是互相地嚙合，進行旋轉方向的高強度的結合。
由於上述的曲柄軸5的定心部52與曲柄1的定心部24是被圓錐接合，故兩圓錐面是強力密合。因此從曲柄軸5拆下曲柄1時，須使用拆下工模。如圖8所示的其他的實施形態，其是使用固定曲柄軸5與曲柄1的螺栓54，使上述密合構造脫離。
在螺栓54的頭部一體地形成有凸緣55。將曲柄軸5與曲柄1一體地固定時，藉助墊圈56擰緊螺栓54。在曲柄軸安裝孔21的內周溝57插入並固定有E形環58。欲拆下曲柄軸5與曲柄1時，在螺栓54的六角形59插入六角的鎖緊工具向相反方向旋轉。螺栓54的凸緣55推壓E形環58的側面。
因此，凸緣55系可將曲柄1向軸線方向驅動而簡單地拆下曲柄軸5的定心部52與曲柄1的定心部24的圓錐結合產生的密合。採用該構造時無須抽出工具等特殊工具。
另外，在本實施形態，配置E形環58，但相當於E形環58而形成的與曲柄1一體的構件也可以，焊接形成的其他構件也可以。
圖9是表示其他形態的螺栓54的構造的剖面圖，圖10是螺栓54的斜視圖。圖8的螺栓54的螺旋部的直徑與頭部的直徑相同，但是圖9及圖10的螺栓54的螺旋部542的直徑形成比頭部541的直徑大，而凸緣55的直徑比螺旋部542的直徑大。因此，螺旋部542的直徑大，因此，即使以鋁合金等的輕合金製造螺栓54，也可充分地確保螺旋部的強度，螺栓54的擰緊力也可設定在充分的數值。
另外，六角孔59形成於在頭部541的端面中央向螺栓的軸方向，該六角孔59的底面部大約達到螺栓54前端側的端面附近。六角孔59的長度愈長，則擰緊工具與六角孔59的接觸面積就越大，即使使用輕合金制的螺栓也可進行充分的擰緊。六角孔59的長度是可隨著所需的擰緊力加以設定，但至少六角孔59的底面部須達到螺旋部542的內面的長度是必要的。因螺旋部542的直徑較粗，在內部可設六角孔59，即使在內部設置六角孔59也具有充分強度。通過鋁合金製造該螺栓54，成為輕量而且具有充分的強度。
在圖11表示將本發明的曲柄軸5安裝於自行車的車框10的狀態。但是，該實施形態的曲柄軸5，設有向中央部外面突出的擋止軸承的擋止部50地設於。欲將曲柄軸5安裝於車框10，則將左安裝配合件101與右安裝配合件102螺入在車框10與曲柄軸5之間，並使擋止部50擋止軸承於。在左安裝配合件101與右安裝配合件102的外側端部設有外鋸齒狀缺口，具有與該外鋸狀缺口卡合的內鋸齒狀缺口的組合工具7，來螺入各安裝配合件。
在圖13表示組合工具7的構造。在面前方的端部，設有大約正六角柱形的扳手扳轉部71。將扳手等的工具放在該扳手扳轉部71，並向軸線周圍旋轉整體組合工具7。鄰接於扳手扳轉部71設有中間部72。中間部72的外周是削取圓柱的對向的面而成為平面的形狀，該中間部72的平面也可放上不相同尺寸的扳手等的工具。在組合工具7的另一端部，設有大直徑部73。
圖14是從大直徑部73側的端面觀看組合工具7的圖式。大直徑部73的內側的端面是被開放的空孔，如圖14所示在內部設有鋸齒狀缺口齒而構成內鋸狀缺口74。該內鋸齒狀缺口74卡合於左安裝配合件101及右安裝配合件102的各外鋸齒狀缺口。在組合工具7的中心部設有軸線方向的貫穿孔75，貫穿孔75的直徑的大小可插入並穿過曲柄軸5的端部。在螺進左右安裝配合件時，則在該貫穿孔75插入並穿過曲柄軸5的端部，而曲柄軸5成為旋轉組合工具7所用的導件因而容易進行作業。
圖12是表示在曲柄1安裝齒輪板6的狀態圖。在曲柄1的曲柄軸安裝側曲柄端部2，如圖12所示安裝齒輪板6，並通過螺帽61施以固定。在螺帽61的外周，形成有與圖11的左安裝配合件101及右安裝配合件102的外鋸齒狀缺口相同節距的外鋸齒狀缺口。因此，通過與如圖11所示者相同的組合工具7可進行螺帽61的擰緊作業。在該擰緊作業，使用輔助組合工具8，使組合工具7在擰緊中不會脫落。在圖15表示輔助組合8的構造。在大約圓柱狀的輔助組合工具8的一端，在外周面設有施以止滑所用的壓花加工的把手部81。把手部81的直徑比組合工具7的貫穿孔75的直徑大，可擋止組合工具7。鄰接於把手部81設有內面支持部82。內面支持82的直徑是與曲柄軸5的端部的直徑大約相同，通過內面支持部82旋轉自如地支持組合工具7的貫穿孔75的內面。在輔助組合工具8的另一端側，設有從端面與螺栓54螺合的內螺旋部83。在將輔助組合工具8藉螺栓54固定於曲柄1時，設定輔助組合工具8的長度，使在把手部81與組合工具7之間產生微小間隙(0．5mm)。因此，組合工具7是可旋轉且不會從螺帽61脫落，通過輔助組合工具8施以支持。如此，通過輔助工具8一面支持組合工具7，一面將扳手等工具放在扳手扳轉部71，即可擰緊螺帽61並將齒輪板6固定在曲柄1。因組合工具7不會從螺帽61脫落，故容易且有效率地進行作業。
權利要求
1.一種自行車用曲柄，其特徵為具有將曲柄(1)安裝於曲柄軸(5)的曲柄軸安裝部(21)；將上述曲柄軸(5)與上述曲柄(1)予以定心的定心部(24)；及將上述曲柄軸(5)及上述曲柄(1)結合於旋轉方向的旋轉結合部(23)。
2.如權利要求1所述的自行車用曲柄，其特徵為上述旋轉結合部(23)是鋸齒狀缺口(23)。
3.如權利要求1所述的自行車用曲柄，其特徵為上述旋轉結合部(23)及上述定心部(24)，是內徑在軸方向不變化的直通形狀。
4.如權利要求1所述的自行車用曲柄，其特徵為上述旋轉結合部(23)及上述定心部(24)，是內徑在內面側變大的圓錐形狀。
5.如權利要求2所述的自行車用曲柄，其特徵為上述鋸齒狀缺口(51、23)的齒數是8個。
全文摘要
本發明公開一種提高曲柄與曲柄軸之間的定心精度,也增強旋轉方向的結合強度的自行車用曲柄軸、曲柄、曲柄組合體。曲柄軸的端部具有將曲柄予以定心的定心部,及將上述曲柄定位固定於旋轉方向的旋轉結合部。
文檔編號B62M1/36GK1282696SQ0012085
公開日2001年2月7日 申請日期2000年8月2日 優先權日1995年8月4日
發明者山中正廣 申請人:島野株式會社