CN101054105B - 自行车五通组件 - Google Patents

Abstract

自行车五通组件包括：具有沿预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X的轴；具有内圈和外圈的第一轴承，内圈插入到所述轴上，外圈与第一接头联接，第一接头适合于与自行车车架内的五通组件的轴箱的第一端联合；以及具有内圈和外圈的第二轴承，内圈插入到所述轴上，外圈与第二接头联接，第二接头适合于与轴箱的第二端联合。组件还包括第一轴承和第二轴承的内圈的第一锁定装置，以防止所述内圈在预先确定的方向上的双向移动。在组件中，至少一个接头包括第一邻接表面和第二邻接表面，第一邻接表面适合于邻靠轴箱的前端表面运行，第二邻接表面适合于邻靠至少一个轴承的外圈运行，而另一个轴承的外圈相对于另一个接头在预先确定的方向上自由地双向移动。

Description

自行车五通组件

[技术领域]

本发明涉及自行车五通组件。

[背景技术]

如已知，自行车五通组件包括轴和两个与轴的相对端联合的曲柄臂。轴可以制成与曲柄臂相异的件，或可以与两个曲柄臂的一个制成单一的件。

自行车五通组件的部件包括曲柄臂和与之联接在一起的或制成单独的件的轴，五通组件典型地由下表述确定：曲柄臂组件。

通过将轴容纳在合适地提供在自行车车架内的轴箱内而将五通组件安装在自行车上。通过将一对滚动轴承插入到轴上实现五通组件相对于轴箱的旋转。每个轴承在邻近曲柄臂的各轴体部分处定位在轴上。当五通组件安装在自行车车架上时，每个轴承可运行地布置在轴和提供在车架内的轴箱组件之间。

典型地，研究了轴承在轴上的安装系统，使得轴承一旦安装在轴上则可以提供精确的基准，用于五通组件在设置在自行车车架内的轴箱内的精确定位，且可以允许修正这样的轴箱的可能的尺寸误差和/或轴的可能的膨胀，而不危及五通组件相对于自行车车车架的精确的定位。

US 6,116,114描述了包括两个曲柄臂组件的五通组件，每个曲柄臂组件包括与各半轴整体地形成的曲柄臂。如在图2中所示，两个半轴伸缩地相互联接且将轴承(右轴承)的内圈锁定在其间。另一方面，另一个轴承(左轴承)的内圈相对于轴自由地轴向平移。通过各接头防止两个轴承的外圈向轴箱内部的轴向平移，且两个轴承的外圈自由地向外轴向平移。在此五通组件中，带有被锁定的内圈的轴承(右轴承)提供了用于将五通组件安装在自行车车架的轴箱内的基准，而带有自由平移的内圈的轴承(左轴承)允许修正轴箱的可能的尺寸误差和轴的可能的膨胀。

申请人发现了在前述专利中描述的五通组件的一系列缺点。

第一个缺点与将五通组件安装在自行车车架上的困难有关。这样的安装确实需要(provide for)在这样的半轴插入到轴箱内之前将左轴承插入到这样的半轴上；在半轴已插入到轴箱后，左轴承然后平移到半轴上直至它邻靠在各接头上。然而，申请人发现轴承相对于半轴的移动根本不是简单的，因为必需施加相当大的力以修改在一般都由钢制成的轴承和半轴之间的压力联接，且因为假若在组件实际上几乎已完全组装的安装步骤中则左轴承的检查进入区域极其小。

第二个缺点与将两个半轴在自行车车架的轴箱内伸缩地联接的困难有关。两个曲柄臂组件之间的联接典型地确实是高精确的联接，且因此将两个半轴相互插入在轴箱内，即对于操作者没有视觉参考的可能性，仅能通过尝试实现，且是长时间的且费力的。

第三个缺点与五通组件一旦安装在自行车车架的轴箱内则其可靠性差有关。发明人的确发现在踏蹬期间略微高于通常预见的载荷的轴向载荷足以导致轴移动，且因此导致曲柄臂相对于自行车车架的中面移动，因此使得自行车不可使用。

第四个缺点与需要提供在轴承内圈和轴之间的强制联接以将这样的轴承锁定在轴上的轴线位置有关。除了运行中在轴本身上的不希望的压力之外，这样的类型的联接确实涉及在将轴承安装在轴上的操作上的复杂性。

申请人已确定了用于将轴承安装在轴上的新系统，它比在以上引述的现有技术的文献中描述的系统更简单、更实用且更可靠。

[发明内容]

本发明因此在其第一方面涉及自行五通组件，五通组件包括：

-具有沿预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X的轴，且轴包括第一端部部分和第二端部部分；

-具有第一圈和第二圈的第一轴承，第一圈在邻近所述的第一端部部分的位置插入到所述的轴上，且第二圈与第一接头联接，第一接头适合于与自行车车架内的五通组件的轴箱的第一端联合；

-具有第一圈和第二圈的第二轴承，第一圈在邻近所述的第二端部部分的位置插入到所述的轴上，且第二圈与第二接头联接，第二接头适合于与所述轴箱的第二端联合；

-所述的第一轴承和第二轴承的所述的第一圈的第一锁定装置，第一锁定装置作用在所述的第一圈上以防止所述的第一圈在所述的预先确定的方向上的双向移动；

其中所述的第一接头和第二接头的至少一个接头包括第一邻接表面和第二邻接表面，第一邻接表面适合于邻靠所述的轴箱的前端表面运行，第二邻接表面适合于邻靠至少一个轴承的在所述的第一轴承和第二轴承之间的第二圈运行，且其中另一个轴承的第二圈相对于另一个接头在所述的预先确定的方向上自由地双向移动。

有利地，在本发明的五通组件中轴承都相对于轴锁定到轴上以致不危及曲柄臂相对于自行车车架中面的正确定位，且至少一个轴承的第二圈的自由移动允许修正轴箱尺寸和/或轴膨胀的可能的误差，甚至修正相当大程度的误差。确实，自由的圈使得轴承相对于轴的位置不依赖于轴承相对于接头的位置。如果考虑到接头通常由例如铝合金的轻材料制成的事实，且考虑到通常接头的壁是薄的且因此壁是弹性的事实，则与以上所述的现有技术的解决方案所要求的相比，相对于接头自由的圈的平移更容易，且费力更少。

优选地，第一圈是轴承的内圈且第二圈是轴承的外圈。

优选地，本发明的五通组件进一步包括：

-与所述的轴的所述的第一端部部分联接的第一曲柄臂；

-与所述的轴的所述的第二端部部分联接的第二曲柄臂；

其中所述的第一曲柄臂和第二曲柄臂的至少一个可相对于所述的轴沿所述的预先确定的方向轴向移动，且可以在预先确定的轴向位置锁定在轴的各端部部分上，在预先确定的轴向位置所述的第一曲柄臂和所述的第二曲柄臂的所述的至少一个沿所述的预先确定的方向将轴向推力施加在所述的第一圈的所述的至少一个上，以将所述的第一轴承和所述第二轴承的至少一个锁定在相对于所述的轴的轴向位置处。

有利地，在本发明的五通组件中，至少一个轴承在轴上的希望的轴向位置的锁定通过简单地利用由曲柄臂施加在所述的至少一个轴承上的推力作用实现，曲柄臂可沿轴的各端部部分轴向移动且可在此锁定在预先确定的轴向位置。这样的轴承在轴上的安装因此是快速的和容易的，因为安装简单地要求将轴承联接在轴上和曲柄臂相对于轴的轴向移动，以将轴承在轴上锁定到位。与在以上引用的文件中的现有技术中描述的五通组件不同，本发明的五通组件因此不要求任何在轴承和轴之间的强迫联接。本发明的组件的轴因此有利地受到比在以上引用的文件中的现有技术中描述的组件更小的应力。

更有利地，五通组件在合适地提供在自行车车架内的轴箱内的安装也是快速的和容易的，原因是如下事实：因为在轴和曲柄臂之间的联接在提供在自行车车架内的轴箱外，故轴和曲柄臂之间的联接可以被操作者看到。

优选地，所述的第一曲柄臂与轴的所述的第一端部部分通过第一成形联接件联接，第一成形联接件允许在所述的第一曲柄臂和轴的所述的第一端部部分之间沿所述的预先确定的方向的相对移动。有利地，轴承和轴之间的成形联接件比现有技术的强迫联接在轴上引起更小的应力。

在本发明的五通组件的第一优选实施例中，所述的第一成形联接件是带沟槽的联接件，例如类似于在授予同一申请人的欧洲专利No.05425377中描述的联接件，在此通过参考关于其中描述了这样的联接件的类型的部分合并。优选地，带沟槽的联接件是带平行于轴的轴线直线母线且平行于曲柄臂的联接孔的类型，如在下文中描述。

在本发明的五通组件的第二优选实施例中，所述的第一成形联接件是带正方形面的联接件。

优选地，所述的第一锁定装置包括第一邻接元件，它相对于轴固定且作用在与所述的第一曲柄臂相对的侧上的所述的第一圈的至少一个上，以将所述的第一圈的所述的至少一个锁定在所述的轴上的轴向位置处。有利地，邻接元件提供了对由可沿轴的各端部部分移动的曲柄臂施加在轴承上的轴向推力的反作用，因此保证了将这样的轴承在轴上锁定到位。

在本发明的五通组件的特别地优选的实施例中，所述的第一邻接元件通过整体地形成在所述的轴上的轴肩限定。有利地，获得了对曲柄臂在轴承上的轴向推力的反作用而不需要使用例如弹性圈或类似的元件的附加的元件。

替代地，所述的第一邻接元件可以由所述的第二曲柄臂的前端表面限定。有利地，在此情况中，在轴上提供任何轴肩不是必需的，因此使得它的制造更简单。

优选地，所述的第一锁定装置进一步包括第一间隔件，第一间隔件插入在所述的轴上在所述的第一轴承和第二轴承之间且作用为邻接在所述的第一轴承和第二轴承的第一圈上，且其中所述的第一邻接元件限定在轴的所述的第二端部部分处且作用于在所述的第一间隔件相对侧上的所述的第二轴承的第一圈上，以将所述的第一轴承和第二轴承的第一圈锁定在所述的轴上的轴向位置处。有利地，两个轴承在轴上的锁定到位可以通过由可在轴的各端部部分上轴向移动的单独的曲柄臂施加在两个轴承上的轴向推力实现。此外，布置在两个轴承之间的间隔件向外地覆盖了轴的中间部分，因此轴的中间部分变得刚硬，以抵抗在踏蹬期间轴通常受到的弯曲应力。

在本发明的五通组件的前述优选实施例中，所述的第二曲柄臂可以与所述的轴整体地形成，或与所述的轴通过强迫干涉联接件联接，或甚至与所述的轴通过与第一联接件同样的第二成形联接件联接，第一联接件参考在第一曲柄臂和轴的各端部部分之间的联接件在以上描述，即参考了允许在所述的第二曲柄臂和轴的所述的第二端部部分之间沿所述的预先确定的方向相对移动的联接件在以上描述。

在其中第二曲柄臂与轴的第二端部部分通过成形联接件联接的特别的实施例中，所述的第一邻接元件限定在轴的所述的第一端部部分上，且作用于在与所述的第一曲柄臂相对侧上的所述的第一轴承的所述的第一圈上，以将所述的第一轴承锁定在所述的轴上的轴向位置处，且所述的第一锁定装置也包括在所述的轴第二端部部分处形成在所述的轴上的第二邻接元件，且第二邻接元件作用于在与所述的第二曲柄臂相对侧上的所述的第二轴承的第一圈上，以将所述的第二轴承锁定在所述的轴上的轴向位置处。在此情况中，每个轴承在轴上的锁定到位通过由各曲柄臂施加在这样的轴承上的轴向推力实现，其中曲柄臂可以在轴的各端部部分上轴向移动。

在本发明的五通组件的第一优选实施例中，所述的接头适合于容纳在所述的轴箱内。

优选地，在此情况中，本发明的五通组件包括所述的至少一个轴承的第二圈的第二锁定装置，第二锁定装置作用在所述的第二圈上以防止所述的第二圈在所述的预先确定的方向上的双向移动。有利地，为防止轴承的第二圈在预先确定的方向上的双向移动而对轴承的第二圈的锁定防止了比通常地预见的在蹬踏期间的应力更大的轴向应力能使轴相对于提供在自行车车架内的轴箱移动，且提供了用于将五通组件安装在前述轴箱内的精确基准。

更优选地，所述的第二锁定装置包括所述的第二邻接表面和第二间隔件，第二间隔件邻接在与所述的至少一个接头相对侧上的所述的第二圈上起作用，所述的第二间隔件被另一个接头推靠在所述的第二圈。有利地，被与另一个轴承联接的接头推动为邻靠轴承的外圈的第二间隔件的使用保证即使存在轴箱尺寸的可能误差也能实现锁定轴承外圈的可能性。当然，间隔件的位置不被这样的误差影响且间隔件的位置也不确定另一个轴承的位置，另一个轴承因轴的膨胀自由移动。

优选地，所述的至少一个接头包括凸缘，其上限定了所述的第一邻接表面。这样的凸缘与用于在轴上锁定到位的轴承的外圈的邻接表面协作，以明确地确定五通组件相对于合适地提供在自行车车架内的轴箱的位置。

在本发明的五通组件的第二优选实施例中，所述的接头适合于以悬臂形式安装在所述的轴箱上。

优选地，在此情况中本发明的五通组件包括所述的至少一个轴承的第二圈的第三锁定装置，第三锁定装置作用在所述的第二圈上以防止所述的第二圈沿所述的预先确定的方向向所述的轴箱内的移动。有利地，两个轴承的一个的第二圈在预先确定的方向上的双向锁定提供了用于将五通组件定位在合适地提供在自行车车架内的轴箱内的基准，而另一个轴承的第二圈在预先确定的方向上的双向自由移动允许修正轴箱的尺寸误差。

优选地，所述的第三锁定装置包括用于所述的第二圈的所述的邻接表面。

在本发明的五通组件的进一步的优选实施例中，所述的轴包括中心主体部分，它的直径大于第一和第二端部部分的直径。这样的轴有利地具有对蹬踏期间施加到其上的弯曲应力的高的抵抗。

本申请人也已研究了在其中曲柄臂联接件是成形联接件的情况中如何简化曲柄臂和轴的端部部分的联接外形的制造。

本申请人确实注意到在现有技术的五通组件中，这样的联接件类型典型地需要在轴的端部部分上且在提供在曲柄臂主体内的相应的联接孔内制成轴向地成锥度的联接外形。通过将曲柄臂配合在轴的端部上，且通过将曲柄臂轴向地相对于轴移动直至因为由轴和曲柄臂的成锥度的外形的干涉导致的机械联接而邻接，从而实现在轴和曲柄臂之间的联接。

典型地在现有技术的五通组件的轴和曲柄臂中使用的联接外形的例子是已知的ISIS标准联接件，例如在“ISIS Drive-The InternationalSpline Interface Standard”，ISIS Drive Standard Committee，2001中描述。这样的联接件需要制成各带沟槽的联接外形，联接外形具有用于轴上和曲柄臂上的凸脊和沟槽的限定的形状和精确的尺寸值。

特别地，根据ISIS标准，轴的端部和曲柄臂的孔具有在轴向意义上略微成锥度(相对于轴线倾斜1°)的带沟槽的外形，以通过圆锥表面的干涉形成联接。

然而，本申请人已发现制造前述的成锥度的外形，特别是在例如带沟槽的联接件的复杂的联接外形的情况中，是非常困难且昂贵的，因为需要提供非常窄的联接公差以实现曲柄臂在轴上的正确定位。这明显地影响了前述部件的制造成本。

本申请人因此研究了轴-曲柄臂联接外形，它比当前已知的联接外形更有成本效益且更简单。

在本发明的第二方面中，因此本发明涉及了自行车曲柄臂组件，包括：

-具有沿预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X且包括至少一个用于与曲柄臂联接的端部部分的轴；

-包括与轴的所述的端部部分联接的联接孔的至少一个曲柄臂，所述的孔具有沿所述的预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X；

其中轴的所述的端部部分和所述的联接孔包括各匹配形状的联接外形；

其特征在于所述的联接外形由各平行于所述的纵向轴线X-X延伸的联接元件限定。

有利地，轴和曲柄臂的相互联接外形因此是带有直线的和平行的母线的联接外形，该联接外形更容易制成且因此相对于当前已知的成锥度的联接外形更有成本效益。更有利的是带有直线的和平行的母线的外形的使用允许自由地选择曲柄臂相对于轴的轴向定位，例如使用间隔垫圈。

前述的曲柄臂组件的轴可以是五通组件的轴(五通组件的轴在此情况中将包括两个联接在一起的不同件)的一件，或是同样的五通组件的相同轴(五通组件的轴在此情况中包括单独件)。

优选地，所述的联接外形是带沟槽的外形，且所述的联接元件包括限定在轴的所述的端部部分上和在曲柄臂的所述的联接孔内的多个凸脊和多个沟槽。

更优选地，所述的凸脊和沟槽由结合的弯曲表面限定，对此在授予同一申请人的欧洲专利申请No.05425377.8中描述，在此通过参考合并。此类带沟槽的外形在其中它必需制成在具有单向结构纤维的部件上的情况中是特别地有利的，例如在其中曲柄臂由复合材料制成的情况中，因为无锋利边沿和深沟槽最小化了折断或损坏前述的单向结构纤维的可能性。

优选地，形成在轴上的沟槽包括成锥度的轴向内部分。这允许在轴上为轴承或为布置在轴承和邻接表面之间的可能的间隔件制成更大的邻接表面。

在本发明的第三方面中，本发明涉及自行车五通组件的轴，轴包括具有沿预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X的主体，所述的主体具有端部部分用于与曲柄臂联接的端部部分，其特征在于轴的所述的端部部分包括由平行于所述的纵向轴线X-X延伸的联接元件限定的联接外形。

在本发明的第四方面中，本发明涉及自行车曲柄臂，曲柄臂包括具有用于与自行车五通组件的轴联接的孔的主体，所述的联接孔具有沿预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X，其特征在于所述的联接孔包括由平行于所述的纵向轴线X-X延伸的联接元件限定的联接外形。

这样的轴和这样的曲柄臂可以有利地使用在以上描述的曲柄臂组件中和五通组件中。

此外，本申请人已研究了如何制造比直至目前常规地使用的五通组件的轴具有更高的强度且同时更轻的五通组件的轴。

在竞赛自行车领域确实存在增加的对发现在自行车的多种部件的结构强度和重量轻之间的折衷的需求。特别地参考五通组件的轴，结构强度总是对获得更轻的轴的极为限制性的因素，因为轴受到的应力是多种的且多种应力互相相加。

现有技术已建议了由钢制成的空心轴作为满足具有良好的结构强度且同时足够轻的最佳的轴。

然而，目前要求的竞赛级别要求克服到目前为止由现有技术所施加的结构限制，且要求制造比到目前为止常规地使用的轴具有更高强度且同时更轻的轴。

本发明人已设计了满足此需求的轴。

在本发明的第五方面中，本发明因此涉及自行车五通组件的轴，轴包括具有沿预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X的第一主体，所述的第一主体包括第一材料层，其特征在于第一主体包括至少一个位于第一材料层上方且与第一材料层相异的第二材料层。

有利地，本申请人已发现这样的轴比在现有技术中使用的常规的单层轴具有更高的强度且同时更轻。更高的结构强度是因为分层使得轴更有弹性且因此更耐疲劳的事实。另一方面，更轻是因为对于相同的强度双层轴可以制造为对每层提供的厚度使得两层的厚度总和小于在现有技术中使用的常规轴的单层的厚度的事实。

这样的轴可以有利地使用在以上描述的曲柄臂组件和在五通组件中。

有利地，轴的外层可以用作用于插入到轴上的轴承的间隔件。

优选地，所述的第一层和至少一个第二层由相同的材料制成。更优选地，所述的第一主体大体上是圆柱形的且所述的至少一个第二材料层限定了至少一个第二大体上圆柱形的主体，它与所述的第一主体同轴地布置在第一主体外侧。

本申请人也已研究了保护五通组件的轴承使其不受自行车车架的内部和外部媒介损坏的新方式。

确实，已知使用在五通组件内的轴承已合并了防例如灰尘和湿气的外部媒介的保护。然而，通常的惯例是假定轴承自己的保护不总是充分的而为五通组件添加进一步的保护。

辅助保护的应用的典型的例子在专利申请EP1449760中描述。

在此申请中描述了衬垫，衬垫与每个接头联合以将相应的轴承与外部环境隔离。

另一方面，提供了保护元件以保护轴承不受来自与五通组件连通的自行车车架内的湿气。车架可能确实生成凝结物，或更恶劣地可被雨水浸透。

保护性元件一般地包括与轴同轴地安装的圆柱形套筒，且圆柱形套筒的自由相对端具有接头，用于支承放置在接头顶上的轴承。在套筒和接头之间布置了橡胶O型圈以密封它们的联接区。

本申请人已注意到在引用的专利申请中建议的解决方案的安装实用性很小，原因是套筒与接头的联接在套筒已插入到轴箱内进行且无视觉参考的可能性的事实。

本申请人因此已确定了提供有用于保护轴承不受与自行车车架的内部和外部媒介损坏的系统的五通组件，五通组件与在以上讨论的现有技术的五通组件相比更容易安装。

因此本发明在其进一步的方面中涉及自行车五通组件，五通组件包括：

-具有沿预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X的轴；

-至少一个插入在所述的轴的端部部分上的轴承；

-与所述的至少一个轴承联接且适合于与提供在自行车车架内的五通组件的轴箱联合的接头；

-适合于保护所述的至少一个轴承使其不受外部环境损坏且运行地布置在所述的接头和所述的轴之间的第一衬垫；

其特征在于五通组件包括适合于保护所述的至少一个轴承使其不受轴箱的内部损坏且运行地布置在所述的接头和所述的轴之间的第二衬垫。

有利地，这样的组件可以至少部分地在提供在自行车车架内的轴箱外预组装。多种部件的定位因此是迅速的和容易的，且因此使得组件的组装和组件在提供在自行车车架内的轴箱内的安装更容易。

前述衬垫优选地使用在以上描述的本发明的五通组件内。

优选地，所述的第一衬垫和第二衬垫布置在相对于所述的至少一个轴承的相对侧处。这样的衬垫因此与接头和轴协作，以造成其内包括轴承的大体上水密的室。

优选地，所述的第一衬垫包括与由弹性材料制成的第一环形元件联接的第一刚性圈。刚性圈具有支承功能而弹性环形元件(优选地由橡胶制成)保证密封和隔离。

优选地，所述的第一环形元件包括径向外自由端部和径向内自由端部，径向外自由端部的直径略微小于接头的直径且径向内自由端部与所述的轴接触。

更优选地，所述的第一环形元件的径向内自由端部容纳在形成在轴上的环形座内。

在特定的实施例中，所述的第一环形元件进一步包括适合于邻接地与曲柄臂的前壁协作的环形突出。以此方式，也保护了轴和曲柄臂之间的联接区使其不受外部环境损坏，因此避免了在此区开始的腐蚀现象的可能性。

优选地，所述的第一环形元件在所述的径向外自由端部处包括鳍部且在所述的径向内自由端部包括缘部，鳍部放置在所述的第一刚性圈的顶上，所述的第一刚性圈由所述的缘部支承。

优选地，所述的第二衬垫包括与弹性材料的第二环形元件联接的第二刚性圈。

更优选地，所述的第二环形元件包括与所述的接头接触的径向外自由端部和其直径略微大于轴的直径的径向内自由端部。

再更优选地，所述的第二环形元件的径向外自由端部容纳在形成在接头上的环形座内。

优选地，所述的第二环形元件包括外套，外套在所述的第二环形元件的径向外自由端部处至少部分地覆盖所述的第二刚性圈。

[附图说明]

本发明的进一步的特征和优点将参考附图从如下的对本发明的一些优选实施例的详细描述中变得更清楚。在各附图中：

-图1是根据本发明的自行车五通组件的第一实施例的纵截面的示意性视图；

-图2是根据本发明的自行车五通组件的第二实施例的纵截面的示意性视图；

-图2a是图2的组件的部分的放大视图；

-图2b是图2的组件的细节的放大视图；

-图3是根据本发明的自行车五通组件的第三实施例的纵截面的示意性视图；

-图4是根据本发明的自行车五通组件的第四实施例的纵截面的示意性视图。

具体实施方式

参考图1，图1中指示了根据本发明的第一实施例的自行车五通组件(bottom bracket assembly)。

组件1包括轴2，轴2具有沿预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X。轴2在右侧和左侧分别包括相对的端部部分3和4，右曲柄臂30和左曲柄臂40分别与端部部分3和4联合。

轴2在合适地设置在自行车车架内的轴箱10内通过在轴2和轴箱10之间插入合适地插入到轴2上的右轴承31和左轴承41而被旋转地支承。轴箱10大体上是圆柱形的，且当轴2容纳在轴箱10内时沿意图于与该轴2的轴线X-X重合的纵向轴线延伸。

在图1中图示的特定的实施例中，轴承31和41是滚珠轴承，但可以使用适合于保证在轴2和轴箱10之间的相对旋转运动的其他类型的轴承，例如滚柱轴承。

轴承31和41分别插入到右接头32和左接头42内。接头32、42在轴箱10的相对的自由端部11和12处旋入轴箱10内。

在其已组装的构造中，轴承31具有内圈310和外圈311，内圈310与轴的邻近端部部分3的部分21联接，外圈311与右接头32的内环形表面联接。类似地，轴承41具有内圈410和外圈411，内圈410与轴的邻近端部部分4的部分22联接，外圈411与左接头42的内环形表面联接。

左曲柄臂40与轴2的左端4通过成形联接件联接，成形联接件允许曲柄臂40相对于平行于轴2的轴线X-X的轴2移动。在图1中图示的实施例中，这样的联接件是带沟槽的联接件，例如类似于在授予同一申请人的欧洲专利申请No.05425377中描述的联接件。优选地，如在图1中图示，带沟槽的联接件优选地通过在左曲柄臂40内形成带沟槽的孔43限定，孔43通过联接元件400(特别地，优选地通过结合的弯曲表面限定的凸脊和沟槽)限定，联接元件400具有平行于轴2的轴线X-X的直线母线，且在轴2的左端部部分4内，带沟槽的表面44与孔43的表面匹配。在孔43内，提供了通过轴肩45限定的邻接元件。

形成在轴上的沟槽包括轴向内部分401，它沿轴线X-X具有锥度。因此，在这样的部分中，沟槽的深度渐减直至变为零。

另一方面，右曲柄臂30与轴2的右端部部分3以永久方式联合，例如通过强迫联接件、共同模制或使其与轴自身整体地形成。在图1中图示的实施例例子中示出了与各沟槽外形干涉的强迫联接件。

然而，预见了替代实施例，其中右曲柄臂30与轴2通过联接件联接，联接件允许曲柄臂30和轴2的右端部部分3之间沿平行于轴的轴线X-X的方向的相对移动。这样的联接件例如可以是参考在左曲柄臂40和轴2的左端部部分4之间的联接件以上描述的类型的联接件。

左曲柄臂40在轴2的左端部部分4上的希望的轴向位置的锁定通过旋入螺纹孔61内的螺钉60实现，螺纹孔61在轴2的左端部部分4内制成。螺钉60插入到左曲柄臂40的孔43内且具有头部62，头部62意图于邻靠形成在左曲柄臂40的孔43内的轴肩45。在轴肩45和螺钉60的头部62之间布置了垫圈63以改进在螺钉60和轴2的左端部部分4之间的张力分布。

作为左曲柄臂40和轴2的左端部部分4之间的带沟槽的联接件的替代，可以提供带有正方形面的联接件或带螺纹的联接件，类似于在授予同一申请人的欧洲专利申请No.05026302中描述的联接件。在任何情况中，左曲柄臂40通过此联接件必须能平行于轴2的轴线X-X移动。

在轴2的右端端部3和左端端部4之间限定了具有恒定直径的中心部分5。另一方面，右端端部3限定在具有更大直径的轴主体部分上，以在轴2上在其右端部部分3处形成轴肩35，轴肩35适合于用作用于右轴承31的内圈310的邻接表面(可能通过插入合适的间隔件)，如将在下文中更好地描述。

在图1中图示的实施例中，在右轴承31的内圈310和左轴承41的内圈410之间布置了中心间隔件56。然后，右间隔件36布置在轴肩35和右轴承31的内圈310之间，且左间隔件46布置在左轴承41的内圈410和左曲柄臂40之间。

在安装步骤中，参考图1中图示的实施例，操作者将右接头32旋拧到轴箱10的右端上，且将右间隔件36、右轴承31、中心间隔件56、左轴承41、左间隔件46、左曲柄臂40按次序从轴2的左端插入到轴2上。在此点上，轴2插入到轴箱10内，且左接头72旋拧到轴箱10的左端12上。然后将螺钉60拧紧在轴2的螺纹孔61内。在拧紧螺钉60期间，曲柄臂40在轴2的左端部部分4上移动，从而将所有前述的部件推向形成在轴2上其右端端部3处的轴肩35。当左曲柄臂40与左间隔件46、左轴承41、中心间隔件56、右轴承31和右间隔件36一起挤靠轴肩35时夹紧结束。应注意的是为实现这点，必需的是间隔件36、46和56的尺寸设定为避免形成在左曲柄臂40内的轴肩45变得邻靠轴2的左前端面。本领域普通技术人员将理解的是间隔件的尺寸取决于轴2的长度且取决于左曲柄臂40的宽度，且，在其中组件1的尺寸设定为使得左曲柄臂40能直接邻靠左轴承41的内圈410且右轴承31能直接邻靠形成在轴2的右端端部3处的轴肩35的情况中，右间隔件36和左间隔件46的存在不是必需的。

在未图示的替代实施例中，轴2沿其整个纵向长度具有恒定的直径。因此不提供轴肩35且其功能直接由右曲柄臂30的前端表面执行，右间隔件36或直接地右轴承31邻接在前端表面上。

当完成安装时，右轴承31和左轴承41的内圈310和410在轴2上锁定到位；即防止这样的内圈沿平行于轴2的轴线X-X的方向的任何双向移动。

图1的组件1进一步包括大体上圆柱形形状的外间隔件76，外间隔件76插入在间隔件56外侧且具有使其能布置为邻接在左接头42和右轴承31的外圈311之间的纵向尺寸。这样的外圈311在所述的外间隔件76的相对侧上邻靠着形成在右接头32上的邻接表面77。右轴承31的外圈311通过由右接头32和外间隔件76之间的协作施加的钳住作用锁定到位，外间隔件76被左接头42推靠在外圈311上。因此，当完成安装时，防止了右轴承31的外圈311沿平行于轴2的X-X轴线的方向的任何双向移动。

如在图1中图示，右接头32具有端部凸缘37，端部凸缘37具有径向向外延伸的端部部分且在端部部分上限定了邻接表面78，邻接表面78适合于运行以邻靠轴箱10的右前端部表面13。这样的凸缘37与具有锁定在轴肩35和间隔件56之间的内圈311和锁定在右接头32和外间隔件76之间的外圈312的右轴承31一起唯一地确定了组件1相对于轴箱10的位置。此外，在轴向过载的情况中右轴承31的锁定也保证了组件1在轴箱10内的正确的定位。

另一方面，左接头42的尺寸设定为允许左轴承41的外圈411在平行与轴2的轴线X-X的方向上双向移动。左接头42旋入在轴箱10的左端部部分12上，直至它推外间隔件76以邻靠右轴承31的外圈311，外圈311又邻靠形成在右接头32内的邻接表面77。

图1的组件1进一步包括在轴承31、41的轴向外侧位置布置在接头32、42和间隔件36、46之间的环形衬垫36a、46a，以保护这样的右轴承31和左轴承41不受外部环境影响。

图2示出了本发明的五通组件1的替代实施例。在这样的图中，与在图1中图示且参考图1描述的元件相同的元件被标识以相同的附图标记，而将对应的元件以相同的附图标记加100标识。

图2的五通组件1与图1的五通组件的区别在于它包括在轴箱10的相对端部11、12上以悬臂形式安装的接头132、142。轴承31、41因此容纳在轴箱10外面。

在此情况中，与图1的实施例不同，在外圈311、411之间不再存在任何外间隔件且接头132、142设计且定尺寸为使得左轴承41的左侧外圈411仍在平行于轴2的轴线X-X的方向上自由地双向移动，而右轴承31的外圈311仅向轴箱10外自由移动。因此，在此实施例中右接头132也包括邻接表面177，用于防止右轴承31的外圈311向轴箱10的内侧移动。

右轴承31的外圈311在平行于轴2的轴线X-X的方向上的双向中的一个方向的锁定提供了用于将五通组件定位在轴箱10内的基准，而左轴承41的外圈411的平行于轴2的轴线X-X的方向上的双向自由移动允许修正轴箱10的尺寸误差，即使相对于图1的解决方案修正程度更小。

图2的组件与图1的组件的区别还在于它在左曲柄臂40和左轴承41的内圈410之间以及在右轴承的内圈310和轴肩35之间不使用任何间隔件；另一方面，仍使用在两个轴承内圈之间的中心间隔件56。在左曲柄臂40和左轴承41的内圈410之间布置了垫圈47以更好地分配由左曲柄臂40施加的推力作用且为衬垫提供了圆柱形滑动表面以保护轴承，如在本说明书的下文中更好地描述。此外，在此实施例中，右曲柄臂30与轴2的右端部部分3通过螺纹联接件联接，螺纹联接件类似于在授予同一申请人的欧洲专利No.05026302中描述的联接件。然而，预见了替代解决方案，其中左间隔件和右间隔件以完全类似于参考图1描述的间隔件的方式使用。也预见了替代解决方案，其中右曲柄臂30与轴2的右端部部分3通过类型不同于螺纹联接件的联接件，例如通过以上参考图1描述的带沟槽的联接件或带正方形面的联接件来联接。

图3示出了本发明的五通组件1的替代实施例。在这样的图中，与在图1和图2中图示且参考图1和图2描述的元件相同的元件被标识以相同的附图标记，而将对应的元件以相同的附图标记加100标识。

图3的五通组件1与图2的五通组件的区别在于在两个轴承31、41的内圈310、410之间的中心间隔件被一对整体地形成在轴2上各自由端部部分3和4处的轴肩135、136代替。此外，在图3的组件中，右曲柄臂30与轴2的相应的端部部分3以类似于左曲柄臂40的方式联接，即通过参考左曲柄臂40在以上描述的成形联接件类型联接。在图示的实施例中，在右曲柄臂30和右轴承31的内圈310之间使用了右间隔件370。然而，在其中右曲柄臂30的主体的尺寸设定为使其直接邻靠右轴承31的情况中，可以不提供间隔件370。

在图3的组件中，每个轴31、41从轴2的各端插入在轴2上且被各曲柄臂30、40推靠在各轴肩135、136上。

在此情况中也预见了替代的解决方案，其中右曲柄臂30与轴2的端部部分3通过类型不同于带沟槽联接件的成形联接件，例如螺纹联接件或带正方形面的联接件联接。

图4示出了本发明的五通组件1的替代实施例。

图4的五通组件1与图3中的五通组件的区别的唯一原因是轴2的中心部分5的直径大于端部部分3和4的直径。特别地，在中心部分5和端部部分3和4之间的直径差确定了用于锁定轴承31和41的轴肩135和136。

在图2、图3和图4中图示的实施例中，组件1在每个轴承31、41处包括外衬垫260和内衬垫270。外衬垫260将轴承与外部环境隔离，而内衬垫270将轴承与提供在自行车车架内的轴箱10的内部隔离。

衬垫在图2a中详细图示，而图2b示出了这样的衬垫的一个的截面，特别是内衬垫270的截面。衬垫260和270仅参考轴2的右端描述，但所陈述的对轴的左端也是有效的。

垫圈260和270相对于轴承31布置在轴向相对侧。外衬垫260包括优选地为金属的刚性支承圈262，它与由弹性材料制成的环形盘264联接。由弹性材料制成的盘264在其径向端部分别包括向外地与刚性圈262重叠的鳍部266，还包括围绕盘264的内径向表面的缘部268。鳍部266与接头132的内表面滑动接触，而缘部268插入到形成在轴2上的环形喉部265内。

在图2b中详细图示的内衬垫270也具有优选地为金属的刚性支承圈272，刚性支承圈272至少部分地被弹性外套274覆盖。内衬垫270插入到形成在接头132内的环形喉部276内，而内衬垫270的内径略微大于轴2的直径，优选地比轴2的直径大十分之一，以便不触及到轴2且在旋转期间不生成摩擦。

衬垫260和270与接头132且与轴2协作以形成大体上水密的室，该水密的室内包含轴承31。

然而，外衬垫260可以包括适合于与曲柄臂的前表面接触的环形突出。

轴2可有利地包括两个相同材料的圆柱形体，它们同轴地一个布置在另一个内。外圆柱形体可作为用于轴承内圈的间隔件。

优选地，本发明的五通组件的曲柄臂30、40与本发明的特定实施例无关地由金属材料制成，例如铝合金和其他轻合金。然而，不排除由复合材料制成曲柄臂的可能性。

在此情况中，复合材料可用包括合并在聚合物材料内的结构纤维。结构纤维典型地从包括如下纤维的组内选择：碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酸胺纤维、陶瓷纤维、硼纤维和它们的组合。碳纤维是特别地优选的。

所述的结构纤维在聚合物材料内的布置可以是结构纤维块或小片的随机布置、纤维的大体上单向顺序布置、纤维的大体上双向顺序布置或以上布置的组合。

优选地，曲柄臂主体的聚合物材料是热硬化性的聚合物材料，且优选地包括环氧树脂。然而，不排除使用热塑性材料的可能性。

Claims (38)

1.自行车五通组件(1)，包括：

一具有沿预先确定的方向延伸的纵向轴线X-X的轴(2)，该轴(2)包括第一端部部分(4)和第二端部部分(3)；

一具有第一圈(410)和第二圈(411)的第一轴承(41)，该第一圈(410)在邻近所述第一端部部分(4)的位置插入到所述轴(2)上，且该第二圈(411)与第一接头(42)联接，第一接头(42)适合于与自行车车架内的五通组件(1)的轴箱(10)的第一端(12)联合；

-具有第一圈(310)和第二圈(311)的第二轴承(31)，该第一圈(310)在邻近所述第二端部部分(3)的位置插入到所述轴(2)上，且该第二圈(311)与第二接头(32)联接，第二接头(32)适合于与所述轴箱(10)的第二端(11)联合；

-所述第一轴承(41)和第二轴承(31)的所述第一圈(410，310)的第一锁定装置(30，40，35，36，46，56，135，136)，第一锁定装置(30，40，35，36，46，56，135，136)作用在所述第一圈(410，310)上以防止所述第一圈(410，310)在所述预先确定的方向上的双向移动；

其中所述第一接头(42)和第二接头(32)的至少一个接头(32)包括第一邻接表面(78)和第二邻接表面(77)，第一邻接表面(78)适合于邻靠所述轴箱(10)的前端表面(13)运行，第二邻接表面(77)适合于在所述第一轴承(41)和第二轴承(31)之间邻靠至少一个轴承(31)的第二圈(311)运行，且其中另一个轴承(41)的第二圈(411)是自由的以便相对于另一个接头(42)在所述预先确定的方向上双向移动，

所述自行车五通组件(1)还包括：

-与所述轴(2)的所述第一端部部分(4)联接的第一曲柄臂(40)；

-与所述轴(2)的所述第二端部部分(3)联接的第二曲柄臂(30)；

其中所述第一曲柄臂(40)和第二曲柄臂(30)中的至少一个曲柄臂能够相对于所述轴(2)沿所述预先确定的方向轴向移动，且能够在预先确定的轴向位置锁定在轴的各端部部分(4，3)上，在该预先确定的轴向位置中所述第一曲柄臂(40)和所述第二曲柄臂(30)中的所述至少一个曲柄臂沿所述预先确定的方向将轴向推力施加在所述第一圈(410、310)中的至少一个第一圈上，以相对于所述轴(2)在轴向位置锁定所述第一轴承(41)和所述第二轴承(31)中的至少一个轴承，

其中所述第一曲柄臂(40)与轴的所述第一端部部分(4)通过第一成形联接件联接，所述第一成形联接件允许在所述第一曲柄臂(41)和轴的所述第一端部部分(4)之间沿所述预先确定的方向的相对移动，

其中所述第一锁定装置包括第一邻接元件(35，135，136)，所述第一邻接元件(35，135，136)相对于所述轴(2)固定且作用在所述第一曲柄臂(40)的相对侧上的所述第一圈(310，410)中的至少一个第一圈上，以将所述第一圈(310，410)中的所述至少一个第一圈锁定在所述轴(2)上的轴向位置处。

2.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述第一圈是轴承的内圈且所述第二圈是轴承的外圈。

3.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述第一成形联接件是带沟槽的联接件。

4.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述第一成形联接件是带正方形面的联接件。

5.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述第一邻接元件(35，135，136)由整体地形成在所述轴(2)上的轴肩限定。

6.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述第一邻接元件(35，135，136)由所述第二曲柄臂(30)的前端表面限定。

7.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述的第一锁定装置还包括第一间隔件(56)，第一间隔件(56)在所述的轴(2)上在所述的第一轴承(41)和第二轴承(31)之间插入，且邻接作用在所述的第一轴承(41)和第二轴承(31)的第一圈(410、310)上，且其中所述的第一邻接元件(35)限定在轴的所述的第二端部部分(3)处且作用于在所述的第一间隔件(56)相对侧上的所述的第二轴承(31)的第一圈(310)上，以将所述的第一轴承(41)和第二轴承(31)的第一圈(410，310)锁定在所述的轴(2)上的轴向位置处。

8.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述的第二曲柄臂(30)与所述的轴(2)整体地形成。

9.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述的第二曲柄臂(30)与所述的轴(2)通过带有干涉的强迫联接联合。

10.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述的第二曲柄臂(30)与轴的所述的第二端部部分(3)通过第二成形联接件联接，第二成形联接件允许在所述的第二曲柄臂(30)和轴的所述的第二端部部分(3)之间沿所述的预先确定的方向的相对移动。

11.根据权利要求10所述的五通组件(1)，其中所述的第一邻接元件(136)限定在轴的所述的第一端部部分(4)上，且作用于在所述的第一曲柄臂(40)的相对侧上的所述的第一轴承(41)的所述的第一圈(410)上，以将所述的第一轴承(41)锁定在所述的轴(2)上的轴向位置处，且所述的第一锁定装置还包括在轴的所述的第二端部部分(3)处形成在所述的轴(2)上的第二邻接元件(135)，且第二邻接元件(135)作用于在所述的第二曲柄臂(30)相对侧上的所述的第二轴承(31)的第一圈(310)上，以将所述的第二轴承(31)锁定在所述的轴(2)上的轴向位置处。

12.根据权利要求10所述的五通组件(1)，其中所述的第二成形联接件是带沟槽的联接件。

13.根据权利要求10所述的五通组件(1)，其中所述的第二成形联接件是带正方形面的联接件。

14.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述的接头(42，32)适合于容纳在所述的轴箱(10)内。

15.根据权利要求14所述的五通组件(1)，包括所述的至少一个轴承(31)的第二圈(311)的第二锁定装置(42，76，77)，第二锁定装置(42，76，77)作用在所述的第二圈(311)上以防止所述的第二圈(311)在所述的预先确定的方向上的双向移动。

16.根据权利要求15所述的五通组件(1)，其中所述的第二锁定装置包括形成在所述的至少一个接头(32)上的所述的第二邻接表面(77)和第二间隔件(76)，第二间隔件(76)邻接地在所述的至少一个接头(32)相对侧上的所述的第二圈(311)上起作用，所述的第二间隔件(76)被另一个接头(42)推靠在所述的第二圈(311)。

17.根据权利要求16所述的五通组件(1)，其中所述的至少一个接头(32)包括其上限定了所述的第一邻接表面(78)的凸缘(37)。

18.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述的接头(142，132)适合于以悬臂形式安装在所述的轴箱(10)上。

19.根据权利要求18所述的五通组件(1)，包括所述的至少一个轴承(31)的第二圈(311)的第三锁定装置，第三锁定装置作用在所述的第二圈(311)上以防止所述的第二圈(311)沿所述的预先确定的方向向所述的轴箱(10)内的移动。

20.根据权利要求19所述的五通组件(1)，其中所述的第三锁定装置包括用于所述的第二圈(311)的所述的邻接表面(177)。

21.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述的轴(2)包括其直径大于所述的第一端部部分(4)和第二端部部分(3)的直径的中心主体(5)。

22.根据权利要求10所述的五通组件(1)，其中所述第一成形联接件和第二成形联接件是带沟槽的联接件，并且其中所述的带沟槽的联接件包括平行于所述的纵向轴线X-X延伸的联接元件(400)。

23.根据权利要求22所述的五通组件(1)，其中所述的联接元件(400)包括由结合的弯曲表面限定的多个凸脊和多个沟槽。

24.根据权利要求23所述的五通组件(1)，其中形成在轴上的沟槽包括成锥度的轴向内部分(401)。

25.根据权利要求1所述的五通组件(1)，其中所述的轴(2)包括第一材料层和与所述的第一材料层相异的且位于所述的第一材料层上方的至少一个第二材料层。

26.根据权利要求25所述的五通组件(1)，其中所述的第一层和至少一个第二层由相同的材料制成。

27.根据权利要求1所述的五通组件(1)，进一步包括至少一个适合于保护各轴承(31、41)使其不受外部环境损坏且运行地布置在各接头(132，142)和所述的轴(2)之间的第一衬垫(260)，以及至少一个适合于保护所述的轴承(31)使其不受轴箱(10)的内部损坏且运行地布置在所述的接头(132)和所述的轴(2)之间的第二衬垫。

28.根据权利要求25所述的五通组件(1)，其中所述第一材料层限定了第一主体，所述第一主体大体上是圆柱形的且所述的至少一个第二材料层限定了至少一个第二大体上圆柱形的主体，它与所述的第一主体同轴地布置在第一主体外侧。

29.根据权利要求27所述的五通组件(1)，其中所述的第一衬垫(260)和第二衬垫(270)布置在关于所述的至少一个轴承(31，41)的相对侧上。

30.根据权利要求27所述的五通组件(1)，其中所述的第一衬垫(260)包括与由弹性材料制成的第一环形元件(264)联接的第一刚性圈(262)。

31.根据权利要求30所述的五通组件(1)，其中所述的第一环形元件(264)包括径向外自由端部和径向内自由端部，径向外自由端部的直径略微小于所述的接头(132)的直径且径向内自由端部与所述的轴(2)接触。

32.根据权利要求31所述的五通组件(1)，其中所述的第一环形元件(264)的所述径向内自由端部容纳在形成在轴(2)上的环形座(265)内。

33.根据权利要求30所述的五通组件(1)，其中所述的第一环形元件(264)包括适合于邻接地与曲柄臂的前壁协作的环形突出。

34.根据权利要求32所述的五通组件(1)，其中所述的第一环形元件(264)在所述的径向外自由端部处包括鳍部(266)且在所述的径向内自由端部包括缘部(268)，鳍部(266)放置在所述的第一刚性圈(262)的顶上，所述的第一刚性圈(262)由所述的缘部(268)支承。

35.根据权利要求27所述的五通组件(1)，其中所述的第二衬垫(260)包括与由弹性材料制成的第二环形元件(274)联接的第二刚性圈(272)。

36.根据权利要求35所述的五通组件(1)，其中所述的第二环形元件(274)包括与所述的接头(132)接触的径向外自由端部和其直径略微大于轴(2)的直径的径向内自由端部。

37.根据权利要求36所述的五通组件(1)，其中所述的第二环形元件(274)的径向外自由端部容纳在形成在所述的接头(132)上的环形座(276)内。

38.根据权利要求35所述的五通组件(1)，其中所述的第二环形元件(274)包括外套，外套在所述的第二环形元件(274)的径向外自由端部处至少部分地覆盖所述的第二刚性圈(272)。

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