專利名稱：自行車用曲柄及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種自行車用曲柄及其制造方法，尤其是關(guān)于一種有助于輕量化的自行車用曲柄及其制造方法。
自行車是期望盡量能輕量化，為此對于所有自行車零件也盡可能使之輕量化較理想。對于自行車用曲柄，眾知有例如日本專利公報特公平2-18652號，將管予以成形制造，并將曲柄內(nèi)部作為中空構(gòu)造成為輕量化。
因以往的中空曲柄是將管予以成形，因此強(qiáng)度較弱。又，因成形管的關(guān)系，故曲柄形狀的設(shè)計自由度較少。又，即使材料力學(xué)上不需要的部分也因無法成形等理由而形狀被限制。又，即使有設(shè)計上的要求，因成形加工的限制在外觀上無法顯示高級感等的缺點。
本發(fā)明是在如上述的技術(shù)性背景下所發(fā)明的，可達(dá)到以下的目的。
本發(fā)明的目的是在于提供一種輕量且強(qiáng)度大，又設(shè)計自由度高的自行車用曲柄及其制造方法。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種自行車用曲柄，其特征為上述曲柄(1)的長度方向兩端部(2，4)是作成中實構(gòu)造，長度方向中央部(3)是作成中空構(gòu)造；上述中空構(gòu)造是在上述曲柄的背面形成向長度方向延伸的凹溝(3)，而在該凹溝的開放面固裝蓋構(gòu)件(33)的構(gòu)造。
所述的自行車用曲柄，其特征為上述固裝是藉由焊接固裝上述凹溝(31)與上述蓋構(gòu)件(33)的周圍。
所述的自行車用曲柄，其特征為，上述曲柄(1)是曲柄軸(5)安裝側(cè)形成較粗，而踏板安裝側(cè)形成較細(xì)。
所述的自行車用曲柄，其特征為上述凹溝(31)的兩端部附近的溝深是向上述凹溝(31)的兩端部變小，且上述凹溝的底面形狀作成船底型。
所述的自行車用曲柄，其特征為上述曲柄(1)是以鋁合金所制成的。
所述的自行車用曲柄的制造方法，其特征為包括為使上述凹溝(31)與上述蓋構(gòu)件(133)的外周部構(gòu)成焊接的對接部，將蓋構(gòu)件(133)配置于上述凹溝(31)的蓋構(gòu)件載置過程；上述蓋構(gòu)件(133)的外周從外部一面作出背面焊道，一面予以焊接的蓋構(gòu)件焊接過程，及上述蓋構(gòu)件焊接過程之后，切除突起于由上述焊接所制作的上述外部的焊道的焊道除厚過程。
所述的自行車用曲柄的制造方法，其特征為，在上述凹溝(31)的周圍一部分，以上述蓋構(gòu)件載置過程形成載置上述蓋構(gòu)件(133)所用的段部。
所述的自行車用曲柄的制造方法，其特征為，上述蓋構(gòu)件(133)是一塊板，且在外周形成有焊縫。
所述的自行車用曲柄的制造方法，其特征為，上述凹溝(31)的長度方向的兩端部側(cè)的側(cè)面的與上述蓋構(gòu)件(133)的對接部，形成與上述蓋構(gòu)件(133)大約相等厚度。
本發(fā)明的自行車用曲柄，其特征為上述曲柄的長度方向兩端部是作成中實構(gòu)造，長度方向中央部是作成中空構(gòu)造，上述中空構(gòu)造是在上述曲柄的背面形成向長度方向延伸的凹溝，而在該凹溝的開放面固裝蓋構(gòu)件的構(gòu)造。
又，上述固裝是藉由焊接固裝上述凹溝與上述蓋構(gòu)件的周圍較理想。
又，上述曲柄是曲柄軸安裝側(cè)形成較粗，而踏板安裝側(cè)形成較細(xì)，可成為施加于曲柄的應(yīng)力形成一定的形狀。
又，上述凹溝的兩端部附近的溝深是向上述凹溝的兩端部變小，且上述凹溝的底面形狀作成船底型較理想。又，上述曲柄是以鋁合金所制成較理想。
上述自行車用曲柄是至少以如下的制造方法所制作。
在上述凹溝與上述蓋構(gòu)件的周圍的熔接對接部，未設(shè)置間隙地將上述蓋構(gòu)件配置于上述凹溝的蓋構(gòu)件載置過程，及上述蓋構(gòu)件的外周從外部一面制作背面焊道一面予以焊接的蓋構(gòu)件焊接過程，及上述蓋構(gòu)件焊接過程之后，切除突起于由上述焊接所制作的上述外部的焊道的焊道除厚過程等所構(gòu)成。
在上述凹溝的周圍一部分以上述蓋構(gòu)件載置過程形成載置上述蓋構(gòu)件所用的段部較理想。又上述蓋構(gòu)件由一塊板，且在外周形成有斜切者較理想。
又，上述凹溝的長度方向的兩端部側(cè)的側(cè)面的與上述蓋構(gòu)件的對頭部，形成與上述蓋構(gòu)件133大約相等厚度。較理想。
由于本發(fā)明是如上所述地構(gòu)成，故具有以下的效果。
因曲柄中央部作成中空構(gòu)造，因此曲柄成中空構(gòu)造，因此曲柄成為輕量。因中央構(gòu)造是在凹溝固裝蓋構(gòu)件的構(gòu)造，因此也可將曲柄的形狀設(shè)計成任何形狀，而增加設(shè)計的自由度。在外觀容易顯出高級感。
由于作成施加于曲柄的應(yīng)力為大約一定的剖面形狀，故可得到輕量化外還可得到充分的強(qiáng)度。
由于將凹溝的底面形狀作成船底型，曲柄本體的剖面積連續(xù)地變化，故應(yīng)力不會集中在特定場所而可增加作為曲柄整體的強(qiáng)度。
由于藉將曲柄施以焊接及焊接除去厚度加工所制造，因此可制造外觀上無接頭，輕量且具有充分強(qiáng)度的自行車用曲柄。
由于曲柄本體與蓋構(gòu)件的對接部的厚度形成大約相同，故可將焊接時的熔融接合部成為均勻且安定。
以下參照附圖，對本發(fā)明的實施例做詳細(xì)說明

圖1是表示本發(fā)明的右曲柄1的正面圖。
圖2是表示本發(fā)明的右曲柄1的側(cè)面圖。
圖3是表示從側(cè)面觀看右曲柄1的剖面圖。
圖4是表示從背面觀看右曲柄1的圖式。
圖5是表示圖1的A-A，B-B，C-C切剖線的剖面圖。
圖6是表示曲柄軸5的外觀的圖式。
圖7是表示將在曲柄1安裝于曲柄軸5的曲柄裝配體的圖式。
圖8是表示本發(fā)明的左曲柄100的正面圖。
圖9是表示左曲柄100的側(cè)面圖。
圖10是表示從側(cè)面觀看左曲柄100的剖面圖。
圖11是表示從背面觀看左曲柄100的圖式。
圖12A是表示圖8的A-A線的剖面圖。
圖12B是表示圖8的B-B箭視剖面圖。
圖12C是表示圖8的C-C箭視剖面圖。
圖13是表示蓋構(gòu)件，圖13A是平面圖，第13B是表示圖13A的BB線剖面圖。
圖14是表示在載置蓋構(gòu)件133時以表示于圖11的XIJ-XIV線切剖的剖面圖。
圖15是表示在載置蓋構(gòu)件133時以表示圖11的XV-XV線切剖的剖面圖。
圖16是表示在載置蓋構(gòu)件133時以表示圖XV-XV線切剖的剖面圖。
參照圖式說明本發(fā)明的實施例形態(tài)1，圖1是表示本發(fā)明的在曲柄1的正面圖。右曲柄1是由鋁合金所制作，如圖1所示，踏板安裝側(cè)曲柄端部4形成較細(xì)，而曲柄軸安裝側(cè)曲柄端部2側(cè)形成剖面較粗。將右曲柄1的粗細(xì)形成如此，藉由位置有所變化，根據(jù)改變剖面積的大小而施加于右曲柄的應(yīng)力在任何剖面均可成為大約一定。
在右曲柄1的表側(cè)表面藉由雷射標(biāo)記等，可刻印制造廠商的標(biāo)記(logotype)或表示制造名稱的商標(biāo)等。又，在右曲柄1的表側(cè)兩角隅部形成有倒角部11，該倒角的大小，是在曲柄軸安裝側(cè)曲柄端部2附近形成較大，而向踏板安裝側(cè)曲柄端部4連續(xù)地形成較小。
在右曲柄1的曲柄軸安裝側(cè)曲柄端部2，形成有將右曲柄1安裝于曲柄軸5所用的曲柄軸安裝孔21。如圖7所示，藉將由柄軸5插入于該曲柄安裝孔21，使右曲柄安裝于曲柄軸5。又，在右曲柄1的踏板安裝側(cè)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的踏板軸的一端。
圖2是表示右曲柄的側(cè)面圖。圖3是表示從側(cè)面觀看右曲柄1的剖面圖。在曲柄中央部3的背面?zhèn)?，形成有向長度方向延伸的凹溝31。凹溝31的形狀是在凹溝31的兩端部附近，溝深向兩端形成連續(xù)地變小，而在兩端部，溝深變成最小。亦即，凹溝31的底面形狀是所謂船底型。凹溝31的中央部底面是與曲柄中央部3的表側(cè)面大約平行。
該凹溝31的開放面?zhèn)刃纬捎卸尾?1，在該段部32嵌入蓋構(gòu)件33，藉由使用氮?dú)怏w的鈍氣弧焊接固裝蓋構(gòu)件33的周圍與右曲柄1本體。右曲柄1本體的背側(cè)表面與蓋部33的底表面配置成相同面。又藉由焊接的焊接部34是在焊接后藉由切削加工切除，成為相同面在美觀上較理想。
蓋構(gòu)件33與右曲柄1的本體之間的固裝方法，是除了焊接以外，也可藉由粘接劑施以粘接。作為粘接劑，可使用環(huán)氧樹脂，氰基丙烯酸酯樹脂等。又，也可將用依斂縫的固裝與粘接劑。此時，在斂縫的連接部的間隙填充粘接劑，因而可防止水等的侵入。
在曲柄軸安裝側(cè)曲柄端部2設(shè)有曲柄軸安裝孔21。在曲柄軸安裝孔21的內(nèi)面，向內(nèi)面?zhèn)韧怀鲈O(shè)有凸緣22，連接于該凸緣22的背面?zhèn)?，設(shè)有母鋸齒狀缺23。比曲柄軸安裝孔21的鋸齒狀缺口23更背面?zhèn)鹊牟糠质菢?gòu)成作為芯突出部24。芯突出部24是向背面?zhèn)葦U(kuò)廣的圓筒推撥孔形狀，在本例子，推撥角度為2-3°。
芯突出部24的推撥面是密接于曲柄軸5的芯突出部52的推撥面而將兩者的芯成為一致而且將兩者一體地連接。在曲柄軸安裝側(cè)端部2的背面突出部的外周基部，形成有齒輪板6止回用的公鋸齒狀缺口25，而在背面突出部的外周部，形成有齒輪板6固定用的母螺旋26。
圖4是表示從背面觀看右柄1的圖式，鋸齒狀缺口23，25是如圖4所示，以8齒者較適用。若齒數(shù)較少，則旋轉(zhuǎn)結(jié)合的結(jié)合強(qiáng)度會不足，而若齒數(shù)較多，則加工較難，導(dǎo)致成本上升，又，在裝配時旋轉(zhuǎn)方向的分配定位作業(yè)也容易出錯。
圖5是表示在圖1圖2A-A，B-B，C-C切剖線的各箭視剖面圖。圖5(A)圖是A-A箭視剖面圖，圖5(C)是圖5B-B箭視剖面圖，圖5是C-C箭視剖面圖。曲柄中央部3的剖面內(nèi)部是大部分如此地形成作為凹溝31，以便輕量化。
圖6是表示曲柄軸5的外觀的圖式。在曲柄軸5的兩端部，形成有芯突出部52。芯突出部52是端部側(cè)變細(xì)的推撥形狀，推撥角度為2-3°。鋸齒狀缺口51是8齒構(gòu)成，齒的外周面是成為與芯突出部52的外周面連續(xù)的表面。
在曲柄軸5的端面，設(shè)有右曲柄1固定用的母螺旋53。曲柄軸5是中空管形狀，如圖7所示，在中央部形成比兩端部更薄的厚度。曲柄軸5的材質(zhì)是鋁合金，與中空相輔相成對輕量化有貢獻(xiàn)。
圖7是表示裝配曲柄軸5與右曲柄1及齒輪板6的裝配體。在其中一方向的右曲柄1安裝有齒輪板6，藉由鋸齒狀缺口25防止旋轉(zhuǎn)而藉由螺帽61施以固定。該齒輪6被固定的右曲柄1安裝于曲柄軸5的其中一方的端部，藉由螺栓54施以固定。順曲柄軸5的另一端，安裝固定有無齒輪板的右曲柄1。右曲柄1的芯突出部24與曲柄軸5的芯突出部52是密接地嵌合，高精度地實行兩者的芯突出。又，右曲柄1的母鋸齒狀缺口23與曲柄軸5的公鋸齒狀缺口51是互相地嚙合，實行旋轉(zhuǎn)方向的高度強(qiáng)度的結(jié)合。
本發(fā)明的實施例形態(tài)2參照圖式說明本發(fā)明的實施形態(tài)2。在上述實施例形態(tài)1是例舉右曲柄加以說明，表示于以下的本發(fā)明的實施例形態(tài)2是以左曲柄作為例子，尤其是說明其制造方法。在圖8表示本發(fā)明的左曲軸100的正面圖。圖9是表示左曲柄100的側(cè)面圖。圖10是表示從側(cè)面觀看左曲柄100的剖面圖，圖11是表示從背面觀看左曲柄100的圖式。
圖12A是表示圖8的A-A箭視剖面圖，圖12B是表示圖8的B-B箭視剖面圖，圖12C是表示圖8的C-C箭視剖面圖。圖13是表示蓋構(gòu)件，圖13A是表示平面圖，圖13B是表示圖13A的B-B箭視剖面圖。本例的左曲柄100是與上述的實施例形態(tài)1的右曲柄1，構(gòu)造在基本上相同惟一部分不相同。以下僅說明下相同部分。
上述右曲柄，是在曲柄軸安裝側(cè)曲柄端部2的背面突出部的外周基端部形成有齒輪板6止回用的公鋸齒狀缺口25，在背面突出部的外周部形，成有齒輪板6固定用的母螺栓26(參照圖2，圖3)。
反觀，因左曲柄100是沒有齒輪板6，因此未構(gòu)成這些部分。對于與上述右曲柄1相同記錄是同樣，因其說明重復(fù)，故省略說明。在凹溝31的兩端形成有段部132，該段部132是從凹溝31的周壁稍突出(在例為10mm的寬度)。段部132是在焊接下述的蓋構(gòu)件133時為了暫時固定而載置。
左曲柄100的凹溝31的外側(cè)壁29是與內(nèi)部壁28形成有角度θ(在本例子為5°)。凹溝31的上端是被開放，而在其周圍形成有斜切，具備角度45°的斜切斜面130及斜切平坦面131。在圖13表示蓋構(gòu)件133。蓋構(gòu)件133是由一鋁合金板所制作，參照圖13B。在蓋構(gòu)件133的外周角隅部形成有角度45度的斜切斜面134。
左曲柄100的制造方法以下，詳述上述左曲柄100的制造方法。首先，左曲柄100的本體以冷鍛成形鋁合金素材。冷鍛后，藉機(jī)械加上切削毛邊經(jīng)切除后加工成如上的形狀。同樣地，蓋構(gòu)件133也由冷鍛加成上述的形狀。當(dāng)完成這些的零件加工時，則將蓋構(gòu)件133載置于凹溝31兩端的段部132并施以暫時固定。
將該載置狀態(tài)的斜切狀態(tài)表示于第14及圖15。圖14是表示以表示于第圖11的XIV-XIV線切剖載置蓋構(gòu)件133時的剖面圖，圖15是表示以XV-XV線切剖的剖面圖。又，圖14及圖15是模式地描繪焊接后的焊道的狀態(tài)者，與實際的金屬組織不相同。由圖14可了解，凹溝31的兩側(cè)是在蓋構(gòu)件133與左曲柄100的本體的間形成有若干間隙135。但是，該間隙135在設(shè)計上沒有而僅對接蓋構(gòu)件133也可以。因此，在本發(fā)明的所謂間隙135也包括接觸并予以接合的狀態(tài)。
在該狀態(tài)下焊接時，則形成有表面焊道136。同時地熔融的焊接金屬的鋁合金是經(jīng)間隙135而在凹溝31內(nèi)部垂下地形成有背面焊道137。又，即使沒有間隙135，在對接狀態(tài)也同樣地母材被熔融而可制造背面焊道137。
一方面，因蓋構(gòu)件133的兩端部是放在段部132而被載置，故可正確地定位而實行焊接前的暫時固定。不需要固定蓋構(gòu)件133所用的焊接工模。該部分被焊接，則與上述同樣地形成有表面焊道，136及背面焊道137。為什么呢？若段部132的寬度極狹窄地焊接時則熔融的焊接金屬或母材也會繞到背面。
當(dāng)完成熔接時，則表面焊道136的過剩之一部分136a是經(jīng)磨整加工等的機(jī)械加工除去厚度成母材的位準(zhǔn)。藉該除去厚度加工從外觀無法判別為焊接蓋構(gòu)件133。又，背面焊道137是不需被除去厚度，而在保持被焊接部分的接合強(qiáng)度上有效果。
左曲柄100的凹溝31的長度方向的兩端側(cè)的焊接部，是由圖15可知，蓋構(gòu)件133的厚度與左曲柄100的本體的厚度是極端地不相同。因此，蓋構(gòu)件133與左曲柄100本體的熱容量完全不相同，而在實行焊接時，則在蓋構(gòu)件133側(cè)與左曲柄100本體側(cè)，焊接接合部不會形成均勻，而對外觀強(qiáng)度等有不良影響。為了避免這種不方便，如圖16地成形熔接相接部。
圖16是表示以表示圖11的XV-XV線切剖的剖面圖。凹溝31的曲柄軸安裝側(cè)曲柄端部2側(cè)的側(cè)面也成為同樣的構(gòu)造。在左曲柄100的側(cè)面如圖16所示形成有側(cè)面凹部101，蓋構(gòu)件133的厚度與左曲柄100的對接部的厚度大約相等。欲形成側(cè)面凹部101，則對于凹溝31的側(cè)面藉磨整加工等實行除去厚度加工即可以。因形成這種構(gòu)造，對接部兩側(cè)的構(gòu)件的厚度大約相等，因熱容量也大約相等，故在焊接時的熱擴(kuò)散對于兩側(cè)構(gòu)件合均等地實行，可得到均勻又安全的熔融接合部。
又，因形成側(cè)面凹部101，雖在曲柄100的中心軸近旁的段132會被削掉。惟若留下從中心軸離開的部分的段部132，則對載置定位蓋構(gòu)件133上沒有妨礙?；蛘呷サ舳尾?32，使用暫時固定蓋構(gòu)件133所用的焊接工模也可以。
在如下的材質(zhì)，尺寸的條件下，成為輕量且強(qiáng)度上也充分的自行車用曲柄。
在曲柄1左曲柄100的本體的材質(zhì)；鋁合金A7779。
曲柄中央部3的表側(cè)表面與凹溝31的中央部底面之間的曲柄本體的厚度為15mm蓋構(gòu)件33的材質(zhì)鋁合金A7779蓋構(gòu)件33的厚度15mm蓋構(gòu)件133的厚度30mm
權(quán)利要求
1.一種自行車用曲柄，其特征為上述曲柄(1)的長度方向兩端部(2，4)是作成中實構(gòu)造，長度方向中央部(3)是作成中空構(gòu)造；上述中空構(gòu)造是在上述曲柄的背面形成向長度方向延伸的凹溝(3)，而在該凹溝的開放面固裝蓋構(gòu)件(33)的構(gòu)造。
2.如權(quán)利要求1所述的自行車用曲柄，其特征為上述固裝是藉由焊接固裝上述凹溝(31)與上述蓋構(gòu)件(33)的周圍。
3.如權(quán)利要求1所述的自行車用曲柄，其特征為，上述曲柄(1)是曲柄軸(5)安裝側(cè)形成較粗，而踏板安裝側(cè)形成較細(xì)。
4.如權(quán)利要求1至3項中任何一項所述的自行車用曲柄，其特征為上述凹溝(31)的兩端部附近的溝深是向上述凹溝(31)的兩端部變小，且上述凹溝的底面形狀作成船底型。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一項所述的自行車用曲柄，其特征為上述曲柄(1)是以鋁合金所制成的。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的自行車用曲柄的制造方法，其特征為包括為使上述凹溝(31)與上述蓋構(gòu)件(133)的外周部構(gòu)成焊接的對接部，將蓋構(gòu)件(133)配置于上述凹溝(31)的蓋構(gòu)件載置過程；上述蓋構(gòu)件(133)的外周從外部一面作出背面焊道，一面予以焊接的蓋構(gòu)件焊接過程，及上述蓋構(gòu)件焊接過程之后，切除突起于由上述焊接所制作的上述外部的焊道的焊道除厚過程。
7.如權(quán)利要求6所述的自行車用曲柄的制造方法，其特征為，在上述凹溝(31)的周圍一部分，以上述蓋構(gòu)件載置過程形成載置上述蓋構(gòu)件(133)所用的段部。
8.如權(quán)利要求6所述的自行車用曲柄的制造方法，其特征為，上述蓋構(gòu)件(133)是一塊板，且在外周形成有焊縫。
9.如權(quán)利要求7所述的自行車用曲柄的制造方法，其特征為，上述凹溝(31)的長度方向的兩端部側(cè)的側(cè)面的與上述蓋構(gòu)件(133)的對接部，形成與上述蓋構(gòu)件(133)大約相等厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能得到輕量且強(qiáng)度大，又設(shè)計自由度高的自行車用曲柄及其制造方法，其結(jié)構(gòu)為在軸柄的長度方向兩端部是作成中實構(gòu)造，長度方向中央部是作成中空構(gòu)造，上述中空構(gòu)造是在上述曲柄的背面形成向長度方向延伸的凹溝，而在該凹溝的開放面成為焊接蓋構(gòu)件的構(gòu)造。
文檔編號B62M3/00GK1151958SQ9610923
公開日1997年6月18日 申請日期1996年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月4日
發(fā)明者山中正廣 申請人:島野株式會社