CN100347034C - 自行车用曲柄组合体 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高曲柄与曲柄轴之间的定心精度，也增强旋转方向的结合强度的自行车用曲柄轴、曲柄、曲柄组合体。曲柄轴的端部具有将曲柄予以定心的定心部，及将上述曲柄定位固定于旋转方向的旋转结合部。

Description

自行车用曲柄组合体

本发明是中国专利申请第96106419.6号的分案申请。

发明涉及一种自行车用曲柄轴、曲柄、曲柄组合体，尤其是，涉及一种提高安装精度及安装强度而有助于轻量化的自行车用曲柄轴，曲柄及曲柄组合体。还涉及一种组合这些所用的螺栓及组合工具。

自行车的曲柄与曲柄轴之间的安装构造，是在曲柄轴的两端形成大约四角柱形，在曲柄设置四角柱形的孔，嵌合两者并予以固定。

现有的曲柄与曲柄轴的嵌合构造，定心精度不高，另外，旋转方向的结合强度也不大。尤其，为了轻量化，将曲柄轴制成铝合金的中空管构造，或将曲柄采用铝合金的中空构造时，有结合强度不足的缺点。

因此，本发明的目的是提供一种提高安装精度及安装强度，又有助于轻量化的自行车用曲柄轴，曲柄及曲柄组合体。本发明的另一目的是提供一种组合这些所用的螺栓及组合工具。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种自行车用曲柄轴，其特征为：具有：

位于上述曲柄轴5的端部，将曲柄1结合在旋转方向的旋转结合部51；及

位于上述旋转结合部51的后方，将上述曲柄1予以定心的定心部52。

所述的自行车用曲柄轴，其特征为：上述旋转结合部51系锯齿状缺口51。

所述的自行车用曲柄轴，其特征为：上述曲柄轴5是中空的管状。

所述的自行车用曲柄轴，其特征为：上述旋转结合部51及上述定心部52是直径在轴方向不变化的直通形状。

所述的自行车用曲柄轴，其特征为：上述旋转结合部51及上述定心部52，直径是端部侧变小的圆锥形状。

一种自行车用曲柄，其特征为：具有：

将上述曲柄1安装于曲柄轴5的曲柄轴安装部21；

将上述曲柄轴5与上述曲柄1予以定心的芯出部24；及

将上述曲柄轴5及上述曲柄1结合于旋转方向的旋转结合部23。

所述的自行车用曲柄，其特征为：上述旋转结合部23是锯齿状缺口23。

所述的自行车用曲柄，其特征为：上述旋转结合部23及上述定心部24，是内径在轴方向不变化的直通形状。

所述的自行车用曲柄，其特征为：上述旋转结合部23及上述定心部24，是内径在内面侧变大的圆锥形状。

所述的自行车用曲柄，其特征为：上述锯齿状缺口51、23的齿数是8个。

一种自行车用曲柄组合体，其特征为：在所述的曲柄轴5的两端部安装所述的曲柄1。

一种自行车用曲柄安装螺栓，其是在所述的曲柄轴5上安装所述的曲柄1所用的螺栓54，其特征为：

沿着上述螺栓54的轴方向从一端侧依次地形成有头部541，凸缘55，螺旋部542，且上述螺旋部542的直径与上述头部541的直径相同程度以上，而上述凸缘55的直径是形成比上述螺旋部542的直径大；

从上述头部541的端面向轴方向形成有六角孔59，上述六角孔59的底部至少要达到上述螺旋部542的内面。

一种自行车用组合工具，其是将所述的曲柄轴5安装于自行车的车框10所用的组合工具，其特征为：

轴方向的一端外面形成作为通过扳手扳转所用的扳手扳转部71；

在另一端的内面形成有内锯齿状缺口74，上述内锯齿状缺口74是与形成于曲柄轴5的安装配合件101、102的外锯齿状缺口互相地卡合；

在中心部设有轴线方向的贯穿孔75，贯穿孔75的直径的大小可插入并穿过上述曲柄轴5的端部。

一种自行车用组合工具，其为在所述的曲柄1安装齿轮板6所用的组合工具，其特征为：

轴方向的一端外面形成作为通过扳手扳转所用的扳手扳转部71；

在另一端的内面形成有内锯齿状缺口74，上述内锯齿状缺口74是与形成于齿轮板6固定所用的螺帽61的外锯齿状缺口互相地卡合；

在中心部设有轴线方向的贯穿孔75，贯穿孔75的直径是可插穿有上述曲柄轴5的端部的大小。

一种自行车用辅助组合工具，其为在如权利要求6所述的曲柄1上安装齿轮板6所用的辅助组合工具，其特征为具有：

设于轴方向的一端部，具有比上述曲柄轴5的端部的直径大的直径且在外面施以止滑的把手部81；及

邻接设于上述把手部81，直径与上述曲柄轴5的端部的直径大约相等的内面支持部82，及

设于另一端的内螺旋部83等。

为了达成上述目的，本发明的自行车曲柄轴，具有；位于曲柄轴的端部，将曲柄结合在旋转方向的旋转结合部；及位于至少上述旋转结合部的后方，将上述曲柄予以定心的定心部。

另外，上述曲柄轴的上述旋转结合部是锯齿状缺口较理想。

并且，上述曲柄轴可做成中空的管状。

上述旋转结合部及上述定心部的直径，在轴方向不变化的直通形状也可以，但直径在端部侧变小成圆锥形状较理想。

本发明的自行车用曲柄是将曲柄安装于曲柄轴的曲柄轴安装部，具有将上述曲柄轴与上述曲柄予以定心的定心部，及将上述曲柄轴与上述曲柄结合于旋转方向的旋转结合部。

另外，上述曲柄的上述旋转结合部可做成形成锯齿状缺口。

并且，上述旋转结合部及上述定心部的内径为在轴方向不变化的直通形状也可以，但内径为背面侧变大的圆锥形状较理想。

又，上述曲柄轴或上述曲柄的上述锯齿状缺口的齿数是8个较理想。

本发明的自行车用曲柄组合体在上述曲柄轴的两端部安装上述曲柄。

将本发明的曲柄安装于曲柄轴所用的螺栓，是沿着上述螺栓的轴方向从一端侧依次形成有头部，凸缘，螺旋部，且上述螺旋部的直径是与上述头部的直径相同程度以上，而上述凸缘的直径是形成比上述螺旋部的直径大；从上述头部的端面向轴方向形成有六角孔，上述六角孔的底部至少要达到上述螺旋部的内面。

将本发明的曲柄轴安装于自行车的车框所用的组合工具，是轴方向的一端外面形成作为通过扳手扳转所用的扳手扳转部；在另一端的内面形成有内锯齿状缺口，上述内锯齿状缺口是与形成于曲柄轴的安装配合件的外锯齿状缺口互相地卡合着，在中心部设有轴线方向的贯穿孔，贯穿孔的直径的大小可插入并穿过有上述曲柄轴5的端部的大小。

在本发明的曲柄安装齿轮所用的组合工具，是轴方向的一端外面形成作为通过扳手扳转所用的扳手扳转部；在另一端的内面形成有内锯状缺口，上述内锯齿状缺口是与形成于齿轮板固定所用的螺帽的外锯齿状缺口互相地卡合着；在中心部设有轴线方向的贯穿孔75，贯穿孔75的直径是可插穿有上述曲柄轴5的端部的大小。

本发明的曲柄安装齿轮板所用的辅助组合工具，具有设于轴方向的一端部且具有比上述曲柄轴5的端部的直径大的直径且在外面施以止滑把手部，及邻接设于上述把手部，直径与上述曲柄轴的端部的直径大约相等的内面支持部，及设于另一端的内螺旋部等。

本发明的效果：

由于本发明是如上所述地所构成，因此，具有如下的效果。

曲柄与曲柄轴的定心精度成为高精度，旋转方向的结合强度也会增强。尤其是，为了轻量化而将曲柄轴做成铝合金的中空管构造，或将曲柄采用铝合金的中空构造时，有足够的安装精度及结合强度成为十分。

由于分离旋转结合部与芯出部，因此，锯齿状缺口的嵌合部的长度变短，成本降低。

由于锯齿状缺口的齿是角形齿，因此，使用中较少产生摇晃。

由于将固定曲柄与曲柄轴的螺栓的螺旋部的直径变大，并加长六角孔的长度，因此利用铝合金等的轻合金可制造螺栓，因此自行车的轻量化成为可能。

通过共用的组合工具可进行曲柄轴装配于车框及齿轮板安装于曲柄。故可提高作业效率。

由于通过辅助组合工具，组合工具不会从螺帽脱离，因此，容易且有效率地进行齿轮板安装于曲柄的安装作业。

以下参照附图，对本发明的实施例做详细说明：

图1是表示本发明的第1实施形态的曲柄1的正面图。

图2是表示曲柄1的侧面图。

图3是表示从侧面观看曲柄1的剖面图。

图4是表示从背面观看曲柄1的视图。

图5是表示第1图的沿A-A，B-B，C-C切割线的剖面图。

图6是表示曲柄轴5的外观的视图。

图7是表示将曲柄1安装于曲柄轴5的本发明的曲柄组合体的视图。

图8是表示结合曲柄线5与曲柄1的其它实施形态的剖面图。

图9是表示结合曲柄轴5与曲柄1所用的螺栓54的剖面图。

图10是表示结合曲线轴5与曲柄1所用的螺栓54的斜视图。

图11是表示将曲柄轴5安装于自行车的车框10的状态的视图。

图12是表示将齿轮板6安装于曲柄1的状态的视图。

图13是表示组合工具7的斜视图。

图14是表示从组合工具7的另一端侧观看的视图。

图15是表示辅助组合工具8的构造的视图。

参照图式说明本发明的实施形态，第1图是表示本发明的曲柄1的正面图。曲柄1是由铝合金所制作，如第1图所示，踏板安装侧曲柄端部4形成较细，而曲柄轴安装侧曲柄端部2形成较粗。如此形成的曲柄1的粗细，根据位置使之变化，因此施加于曲柄的应力在任何一点均可做成大约一定。

在曲柄1的表侧表面通过激光标记等，可刻印制造厂商的标记(Logo mark)或表示制造名称的商标等。又，在曲柄1的表侧两角部形成有倒角部11，该倒角在曲柄轴安装侧曲柄端部2附近形成较大，而向踏板安装侧曲柄端部4就连续地变小。

在曲柄1的曲柄轴安装侧曲柄端部2，形成有将曲柄1安装于曲柄轴5所用的曲柄轴安装孔21。如第6图所示，通过该曲柄轴安装孔21，在曲柄轴5安装有曲柄1。又，在曲柄1的踏板安装侧曲柄端部4，形成有踏板安装孔41。在该踏板安装孔41安装有未予图示的踏板。

第2图是表示曲柄1的侧面图。第3图是表示从侧面观看曲柄1的剖面图。在曲柄中失部3的背面侧，形成有向长度方向延伸的凹沟31。凹沟31的形状在凹沟31的两端部附近，沟深向两端形成逐渐地变小，而在两端部，沟深变成最小。即，凹沟31的中央部底面与曲柄中央部3的表侧表面大约平行。

该凹沟31的开放面侧形成有段部32，在该段部32嵌入盖构件33，通过使用氩气体的惰性气体弧焊接固装盖构件33的周围与曲柄1本体。曲柄1本体的背侧表面与盖部33上表面配置成相同面。由焊接造成的焊接部也通过切削加工等切除，成为相同面较理想。

在曲柄轴安装侧曲柄端部2设有曲柄轴安装孔21。在曲柄轴安装孔21。在曲柄轴安装孔21的内面，向内侧突出设有凸缘22，连接于该凸缘22的背面侧，设有内锯齿状缺口23。比曲柄轴安装孔21的锯齿状缺口23还要背面侧的部分是定心部24。定心24是内径没有变化的直通形状也可以，但一般是内径向背面扩展的圆锥孔形状，圆锥角度2～3°。

在曲柄轴安装侧端部2的背面突出部的外周基部，形成有齿轮板6止转用的外锯齿状缺口25，而在背面突出部的外周部，形成有齿轮板6固定用的内螺旋26。

第4图是表示从背面观看右曲柄1的图式，如第4图所示的锯齿状缺口23，258齿者较合适。若齿数较少，则旋转结合的结合强度会不足，而若齿数较多，则加工较难，导致成本上升，另外在装配时旋转方向的分配定位作业也容易出错。

第5图是表示在第1图沿A-A，B-B，C-C切剖线的各剖面图。第5A图是沿A-A线的剖面图，第5B图是沿B-B线的剖面图，第5C图是沿C-C线的剖面图。曲柄中央部3的剖面内部的大部分作为凹沟31而形成，力求轻量化。

第6图是表示曲柄轴5的外观的图。在曲柄轴5的两端部，形成有定心部52。定心部52是直径没有变化的直通形状也可以，但一般是端部侧变细的圆锥形状，圆锥角度为2～3°。比定心部52还要端部侧，设有外锯齿状缺口51。锯齿状缺口51是8齿构成，齿的外周围是成为与定心部52的外周围连接的表面。锯齿状缺口51的齿形状是两侧面为大约平行平面的角形齿。因以与力量大约正交的平面承受旋转方向的结合力，故不易晃动。

在曲柄轴5的端面，设有右曲柄1固定用的内螺旋53。曲柄轴5是中空管形状，如第7图所示，形成中央部比两端部更薄的厚度。曲柄轴5的材质是铝合金，与中空相辅相成对轻量化有贡献。

第7图是表示装配曲柄轴5与曲柄1及齿轮板6的装配体。在其中一方的曲柄1安装有齿轮板6，通过锯齿状缺口25防止旋转而通过螺帽61加以固定。由该齿轮板6固定的曲柄1安装于曲柄轴的其中一方的端部，通过螺栓54加以固定。在曲柄轴5的另一端，安装固定有无齿轮板的曲柄1。曲柄1的定心部24与曲柄轴5的定心部52是密接地嵌合，高精度地进行两者的定心。又，曲柄1的内锯齿状缺口23与曲柄轴5的外锯齿状缺口51是互相地啮合，进行旋转方向的高强度的结合。

由于上述的曲柄轴5的定心部52与曲柄1的定心部24是被圆锥接合，故两圆锥面是强力密合。因此从曲柄轴5拆下曲柄1时，须使用拆下工模。如图8所示的其他的实施形态，其是使用固定曲柄轴5与曲柄1的螺栓54，使上述密合构造脱离。

在螺栓54的头部一体地形成有凸缘55。将曲柄轴5与曲柄1一体地固定时，借助垫圈56拧紧螺栓54。在曲柄轴安装孔21的内周沟57插入并固定有E形环58。欲拆下曲柄轴5与曲柄1时，在螺栓54的六角形59插入六角的锁紧工具向相反方向旋转。螺栓54的凸缘55推压E形环58的侧面。

因此，凸缘55系可将曲柄1向轴线方向驱动而简单地拆下曲柄轴5的定心部52与曲柄1的定心部24的圆锥结合产生的密合。采用该构造时无须抽出工具等特殊工具。

另外，在本实施形态，配置E形环58，但相当于E形环58而形成的与曲柄1一体的构件也可以，焊接形成的其他构件也可以。

图9是表示其他形态的螺栓54的构造的剖面图，图10是螺栓54的斜视图。图8的螺栓54的螺旋部的直径与头部的直径相同，但是图9及图10的螺栓54的螺旋部542的直径形成比头部541的直径大，而凸缘55的直径比螺旋部542的直径大。因此，螺旋部542的直径大，因此，即使以铝合金等的轻合金制造螺栓54，也可充分地确保螺旋部的强度，螺栓54的拧紧力也可设定在充分的数值。

另外，六角孔59形成于在头部541的端面中央向螺栓的轴方向，该六角孔59的底面部大约达到螺栓54前端侧的端面附近。六角孔59的长度愈长，则拧紧工具与六角孔59的接触面积就越大，即使使用轻合金制的螺栓也可进行充分的拧紧。六角孔59的长度是可随着所需的拧紧力加以设定，但至少六角孔59的底面部须达到螺旋部542的内面的长度是必要的。因螺旋部542的直径较粗，在内部可设六角孔59，即使在内部设置六角孔59也具有充分强度。通过铝合金制造该螺栓54，成为轻量而且具有充分的强度。

在图11表示将本发明的曲柄轴5安装于自行车的车框10的状态。但是，该实施形态的曲柄轴5，设有向中央部外面突出的挡止轴承的挡止部50地设于。欲将曲柄轴5安装于车框10，则将左安装配合件101与右安装配合件102螺入在车框10与曲柄轴5之间，并使挡止部50挡止轴承于。在左安装配合件101与右安装配合件102的外侧端部设有外锯齿状缺口，具有与该外锯状缺口卡合的内锯齿状缺口的组合工具7，来螺入各安装配合件。

在图13表示组合工具7的构造。在面前方的端部，设有大约正六角柱形的扳手扳转部71。将扳手等的工具放在该扳手扳转部71，并向轴线周围旋转整体组合工具7。邻接于扳手扳转部71设有中间部72。中间部72的外周是削取圆柱的对向的面而成为平面的形状，该中间部72的平面也可放上不相同尺寸的扳手等的工具。在组合工具7的另一端部，设有大直径部73。

图14是从大直径部73侧的端面观看组合工具7的图式。大直径部73的内侧的端面是被开放的空孔，如图14所示在内部设有锯齿状缺口齿而构成内锯状缺口74。该内锯齿状缺口74卡合于左安装配合件101及右安装配合件102的各外锯齿状缺口。在组合工具7的中心部设有轴线方向的贯穿孔75，贯穿孔75的直径的大小可插入并穿过曲柄轴5的端部。在螺进左右安装配合件时，则在该贯穿孔75插入并穿过曲柄轴5的端部，而曲柄轴5成为旋转组合工具7所用的导件因而容易进行作业。

图12是表示在曲柄1安装齿轮板6的状态图。在曲柄1的曲柄轴安装侧曲柄端部2，如图12所示安装齿轮板6，并通过螺帽61施以固定。在螺帽61的外周，形成有与图11的左安装配合件101及右安装配合件102的外锯齿状缺口相同节距的外锯齿状缺口。因此，通过与如图11所示者相同的组合工具7可进行螺帽61的拧紧作业。在该拧紧作业，使用辅助组合工具8，使组合工具7在拧紧中不会脱落。

在图15表示辅助组合8的构造。在大约圆柱状的辅助组合工具8的一端，在外周面设有施以止滑所用的压花加工的把手部81。把手部81的直径比组合工具7的贯穿孔75的直径大，可挡止组合工具7。邻接于把手部81设有内面支持部82。内面支持82的直径是与曲柄轴5的端部的直径大约相同，通过内面支持部82旋转自如地支持组合工具7的贯穿孔75的内面。在辅助组合工具8的另一端侧，设有从端面与螺栓54螺合的内螺旋部83。在将辅助组合工具8藉螺栓54固定于曲柄1时，设定辅助组合工具8的长度，使在把手部81与组合工具7之间产生微小间隙(0.5mm)。因此，组合工具7是可旋转且不会从螺帽61脱落，通过辅助组合工具8施以支持。如此，通过辅助工具8一面支持组合工具7，一面将扳手等工具放在扳手扳转部71，即可拧紧螺帽61并将齿轮板6固定在曲柄1。因组合工具7不会从螺帽61脱落，故容易且有效率地进行作业。

Claims (1)

1、一种自行车用曲柄组合体，其特征为：其中，自行车用曲柄轴具有：位于曲柄轴(5)的端部，将曲柄(1)结合在旋转方向的旋转结合部(51)；及位于上述旋转结合部(51)的后方，将上述曲柄(1)予以定心的定心部(52)，而自行车用曲柄具有：将所述曲柄(1)安装于所述曲柄轴(5)的曲柄轴安装部(21)；将所述曲柄轴(5)与所述曲柄(1)予以定心的定心部(24)；及将所述曲柄轴(5)与所述曲柄(1)结合于旋转方向的旋转结合部(23)，

在所述曲柄轴(5)的两端部安装所述曲柄(1)。

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