CN100335347C - 自行车曲柄及生产所述曲柄的方法 - Google Patents

Abstract

自行车曲柄包括：一个具有第一和第二端部(12，14)的细长型芯(10)，设置在所述型芯(10)端部的第一和第二嵌入物(24，26)，结合在塑料材料母料中的高抗力纤维的包覆层形成一个外壳(40)使所述型芯(10)和所述嵌入物(24，26)接合在一起。该型芯(10)基本上不具有结构抗力或者具有有限的结构抗力。

Description

自行车曲柄及生产所述曲柄的方法

技术领域

本发明涉及一种自行车曲柄和一种生产所述曲柄的方法。

背景技术

更精确地说，本发明涉及一种自行车曲柄包括：

一种具有第一端和第二端的细长型芯，

第一和第二嵌入物，设置在所述型芯的端部，和

一种结合在一种塑料材料母料中高抗力纤维的包覆层。

美国专利号6,202,506描述了一种上面所指出的自行车曲柄，其中该嵌入物发泡形成一种刚性塑料材料以形成曲柄型芯。该文件公开的一种生产曲柄的方法包括如下步骤：一层浸渍在合成树脂中的织物注入到一个模中以提供一种局部开口的纤维加强塑料外壳；在局部开口的外壳中插入一对嵌入物；使该嵌入物发泡成具有高抗力泡沫的嵌入物；用至少一层浸渍在塑料材料中的纤维织物密封该纤维加强塑料材料外壳；使该纤维加强塑料材料和所述的泡沫硬化。

申请号为WO 98/57840的国际专利申请描述了一种曲柄臂，通过将两个合成材料的壳体沿着周向接合凸缘密封形成该曲柄臂。两个壳体将泡沫芯或者气胆封闭，并且粘合到两个嵌入件上，嵌入件分别连接到转轴和踏板。而且，该国际专利申请还描述了第二种曲柄臂，通过将合成材料的管状元件弯曲并固化成U形，制成该第二种曲柄。

发明内容

本发明的目的是提供一种曲柄和一种生产所述曲柄的方法，其中提供了在嵌入物和型芯之间的更简单的连接，该方法不需要在模中对该嵌入物发泡。

本发明提供了一种自行车曲柄，包括一个结合在塑料材料母料中的结构纤维的外壳和设置在所述外壳端部用于连接脚踏板和底座轴的第一和第二嵌入物，其特征在于，所述外壳在结构上是连续的并且包围所述嵌入物，从而形成一个单一结构元件。

本发明还提供了一种制造自行车曲柄的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)形成一个细长型芯，b)在所述细长型芯的对置端加入一对嵌入物，c)在细长型芯和嵌入物上施加结合在塑料材料母料中的结构上连续的结构纤维的包覆层，和d)使所述的塑料材料母料硬化以形成一个封闭所述细长型芯和所述嵌入物的高抗力刚性的外壳。

通过下面的详细说明并参照作为不限定实施例给出的附图，将更好的解释本发明，其中：

附图说明

图1是显示根据本发明的第一实施例的左曲柄的元件的透视图；

图2是图1中示出的元件的纵截面透视图；

图3是示出处于组装结构中的图1的元件的透视图；

图4是示出根据本发明的第一实施例的右曲柄的元件的分解透视图；

图5简示了使用多层炭纤维以生产根据本发明第一实施例的曲柄的层压成形阶段；

图6是在层压成形和炭纤维聚合作用阶段结束时根据本发明的第一实施例的曲柄的纵截面视图；

图7是完工曲柄的顶视图；

图8是示出根据本发明第二实施例的左曲柄的元件的分解透视图；

图9是与图9类似的透视图，示出了型芯的纵向横截面；

图10是分解透视图，示出了根据本发明的第二实施例右曲柄的元件；

图11简示了使用多层炭纤维以生产根据本发明第二实施例的曲柄的层压成形阶段；和

图12是在层压成形和炭纤维聚合作用阶段结束时根据本发明的第二实施例的曲柄的纵截面视图。

具体实施方式

参照图1-3，附图标记10指示出通过在模中发泡获得的预发泡的发泡塑料材料型芯，例如聚尿烷或者类似材料型芯。该型芯10具有细长形状并有分别与连接元件16，18相连的两端部12，14；所述连接元件设有容纳型芯10的端部12，14的凹槽20，22，然后该型芯与它们一起建立一种结合形状。

附图标记24和26指示出两种金属嵌入物，例如由铝合金或者纤维加强塑料材料制成，该嵌入物具有插入到连接元件16，18的相应的凹槽32，34中的端部28，30以便一起建立一种结合形状。该嵌入物24，26最好包括坚固的金属部件。该嵌入物具有分别用于安置脚踏轴和底座轴的孔(未示出)。

图3示出由处于安装状态的型芯10，连接元件16，18和金属嵌入物24，26形成的结构。该型芯10不具有结构性特征，即不能在嵌入物24，26之间传递力或转矩。该型芯10保持连接的嵌入物24，26在预限定位置并在图5简示的层压成形阶段期间形成一个支撑表面以在模制期间提供适合的对比度。术语“层压成形”这里指的是在由嵌入物24，26和型芯10形成的结构上把带36和薄片38叠放成层的操作。该操作用于以最合适的方式引导该加强纤维以赋予该曲柄所需要的结构特征。

图3示出的结构被包裹在由结合在塑料材料母料中结构性的高抗力纤维形成的带36和薄片38中。该带和薄片36，38最好由结合在热固树脂中的炭纤维的织物制成。该结构纤维可以在炭纤维、玻璃纤维、芳香族纤维、硼纤维、陶瓷纤维或任何它们的结合物中选择。在层压成形后，该曲柄被模制并同时在大于或等于热固树脂的聚合温度下受热。该模制操作在一个模中和压力下实施(未示出)。在模制期间，型芯和该嵌入物所施加的压力不同。该压力使塑料材料母料织物紧密。

模制后，该塑料材料母料硬化。从模中取出的曲柄如图6简示，具有封闭了型芯10和嵌入物24，26的均匀的炭纤维外壳40。该外壳40具有高抗力的结构性特征并能够从一个嵌入物到另一个嵌入物传递在使用期间曲柄所受的应力。

上述的关于左曲柄的方法类似地适用于生产图4所示的右曲柄。在这种情况中，该用于连接底座的嵌入物26装备有一套一体的金属轮辐42。在图4所示的实施例中，该嵌入物26具有四个轮辐42，该轮辐端部44形成用于紧固一对链轮(未示出)的端部。一个第五紧固端部由安置在型芯10的凹槽48中的第三金属嵌入物46获得。图4示出的该曲柄在模中类似于上述地受到层压成形和聚合作用。

在左曲柄和右曲柄两种情况中，该嵌入物在模中聚合作用后，它被机加工形成用于连接脚踏轴的螺纹孔50和用于连接底座轴的多边形孔52。

如已经说过的，该型芯10基本不具有任何结构性抗力，曲柄唯一的具有结构性特征的部分是外壳40，它具有高抗力并能够在曲柄使用期间在嵌入物24和26间传递力和转矩。

因此型芯10可以由任何提供给结构纤维形状和支撑的塑料材料制成，例如任何类型的泡沫塑料、蜡或树脂等。

根据本发明的优选实施例，该型芯10在结构纤维外壳40模制和硬化后取出。该型芯可以由粒状材料形成，例如与粘合剂树脂混合的沙子。该粒状材料可以在该外壳40硬化后通过结构纤维外壳40中的孔从曲柄中取出，因此形成一个单一结构元件，该元件仅由结构纤维的外壳40和金属嵌入物24和26形成。

本发明的第二实施例在图8-12中示出，其中用同样的附图标记指示与前述相同的元件。在该第二实施例中该嵌入物24，26设有连接部分60，62，它们被插入到型芯10相应的端部12，14中并建立与型芯10的结合形状。

该型芯10最好由具有有限的结构抗力的塑料、金属或纤维加强材料的管状元件形成。该嵌入物24，26可以由金属材料制成，例如铝合金，或者纤维加强塑料材料制成。该嵌入物有分别用于放置脚踏轴和底座轴(未示出)的孔。

正如图11所简示的，包括型芯10和嵌入物24，26的结构被包裹在由插入到塑料材料母料中的高抗力结构纤维形成的带36和薄片38中。该带和薄片36，38最好由插入到热固树脂中的炭纤维织物制成。该结构纤维可以在炭纤维、玻璃纤维、芳香族纤维、硼纤维，陶瓷纤维或者任何它们的结合物中选择。

该型芯10保持该连接的嵌入物24，26在预定位置并形成层压成形期间的支撑表面。术语“层压成形”与前面公开的本发明的第一实施例相同的含义。

上述的关于左曲柄的生产过程类似地用于生产右曲柄，如图10所示。在这个情况中，用于连接底座的嵌入物26装备有一套整体的金属轮辐42，如图4所公开的那样。嵌入物26具有一个与型芯10建立结合形状的连接部分62。

在左曲柄和右曲柄两种情况中，当在模中进行聚合作用后对该嵌入物进行机加工形成用于连接脚踏轴的螺纹孔50和用于连接底座轴的方孔52。

如已经说过的那样，细长型芯10的主要目的是为结构纤维提供一个形状和支撑表面。该型芯10因此基本不具有任何结构抗力，或者具有有限的结构抗力。

使用术语有限的结构抗力，是指该外壳40提供给该曲柄大部分的结构抗力，该外壳40具有高抗力并且能够在曲柄使用期间在嵌入物26和24之间传递大部分的力和转矩。

进一步说，在本发明第一实施例中曲柄由单一结构单元形成，该单元只包括一个结构纤维的外壳和至少一对设置在外壳端部的嵌入物。事实上这些是该曲柄唯一的结构元件，即该元件能够在曲柄正常使用中传递负荷。

自然，对于在此公开的本发明的实施例的形式和结构可以实施许多改变，如下面的权利要求所定义的那样，所有的改变包含在特征化本发明的概念的上下文中。

Claims (22)

1.自行车曲柄，包括一个结合在塑料材料母料中的结构纤维制成的外壳(40)和设置在所述外壳(40)端部用于将自行车曲柄连接至脚踏板和底座轴的第一和第二嵌入物(24，26)，其特征在于，所述外壳在结构上是连续的并且封闭所述嵌入物，从而形成一个单一结构元件。

2.根据权利要求1所述的自行车曲柄，其特征在于，它包括一个设置在所述曲柄的一个中间区域内的第三嵌入物(46)。

3.根据权利要求1所述的自行车曲柄，其特征在于，所述结构纤维选自碳纤维、玻璃纤维、芳香族纤维、硼纤维、陶瓷纤维或者任何它们的结合物。

4.根据权利要求1所述的自行车曲柄，其特征在于，所述嵌入物(24，26)为金属性的。

5.根据权利要求4所述的自行车曲柄，其特征在于，所述嵌入物(24，26)由铝合金制成。

6.根据权利要求4所述的自行车曲柄，其特征在于，所述嵌入物(24，26)由纤维加强塑料材料制成。

7.根据权利要求1所述的自行车曲柄，其特征在于，它包括一个细长型芯(10)和与所述外壳(40)仅结构连接或者仅基本上连接的第一和第二嵌入物(24，26)。

8.根据权利要求7所述的自行车曲柄，其特征在于，所述细长型芯(10)基本上不具有结构抗力。

9.根据权利要求8所述的自行车曲柄，其特征在于，所述细长型芯(10)由选自泡沫塑料、蜡和树脂的材料制成。

10.根据权利要求9所述的自行车曲柄，其特征在于，所述细长型芯(10)是一个发汇塑料材料的预成型主体。

11.根据权利要求1所述的自行车曲柄，其特征在于，它包括连接件(16，18)用于与所述嵌入物(24，26)建立结合形状。

12.根据权利要求8和11任一项所述的自行车曲柄，其特征在于，所述细长型芯(10)具有端部(12，14)并且所述连接件(16，18)具有凹槽(20，32，22，34)以便与所述嵌入物(24，26)和所述细长型芯(10)的端部(12，14)建立一个结合形状。

13.根据权利要求7所述的自行车曲柄，其特征在于，所述细长型芯(10)是刚性的。

14.根据权利要求7所述的自行车曲柄，其特征在于，所述细长型芯(10)具有有限的结构抗力。

15.根据权利要求13所述的自行车曲柄，其特征在于，所述细长型芯(10)由塑料制成。

16.根据权利要求13所述的自行车曲柄，其特征在于，所述细长型芯(10)由金属制成。

17.根据权利要求13所述的自行车曲柄，其特征在于，所述细长型芯(10)由纤维加强塑料材料制成。

18.一种制造自行车曲柄的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)形成一个细长型芯(10)，

b)在所述细长型芯(10)的对置端(12，14)加入一对嵌入物(24，26)，

c)在细长型芯(10)和嵌入物(24，26)上施加结合在塑料材料母料中的、结构上连续的结构纤维制成的包覆层，和

d)使所述的塑料材料母料硬化以形成一个封闭所述细长型芯(10)和所述嵌入物(24，26)的高抗力刚性的外壳(40)。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，它包括在所述塑料材料母料硬化后取出细长型芯(10)的步骤。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述的细长型芯(10)由粒状材料形成，该型芯(10)通过所述硬化的刚性外壳(40)中的孔取出。

21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，它包括在所述的细长型芯(10)的中间区域内加入一第三嵌入物(46)的步骤。

22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，它包括在所述细长型芯(10)的对置端(12，14)加入连接件(16，18)并在所述连接件(16，18)上加入嵌入物(24，26)的步骤。

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