CN101066699A - 自行车曲臂组件 - Google Patents

Abstract

一种自行车曲臂组件(20，40)，包括至少一个轴部(22，42)、在所述至少一个轴部(22，42)上安装的曲臂(21，41)，该曲臂(21，41)具有耦合底座(23)并且该轴部(22，42)具有耦合到该耦合底座(23)的耦合部分(24)，该耦合底座(23)和耦合部分(24)被成形为形成形状耦合以保证该曲臂(21，41)能够向轴部(22，42)传递转矩。在曲臂(21，41)和轴部(22，42)之间施加粘结材料(50)。形状耦合保证了曲臂(21，41)和轴部(22，42)一体旋转，而进行胶合则保证密封耦合区域以防止腐蚀现象。进行胶合还保证分解曲臂组件(21，41)所必需的预定的最小力极限。该曲臂组件同时具有小的总体重量、简单的组装过程和适当的抗分解性能。

Description

自行车曲臂组件

技术领域

本发明涉及一种自行车曲臂组件，即自行车传动装置的底托架组件的构件组件，它包括曲臂和至少一个中心轴部，曲臂被安装在该中心轴部上。本发明还涉及一种用于组装这种组件的方法。

背景技术

关于自行车传动装置的中心轴和曲臂，“耦合”指的是在轴和曲臂之间的相互机械作用，它们形成围绕底托架组件的轴线一体旋转的两个元件，以允许在曲臂和轴之间传递转矩即功率。在同样的环境中，在另一方面，“联结”指的是使得该两个元件沿着底托架组件的轴线一体平移的相互机械作用以防止曲臂滑出并且因此终止耦合。

在下面，将引用“轴部”，这指的是整个轴以及可能它的仅仅一部分，曲臂利用该部分被耦合和固定；然后这种部分应该利用不被本发明所涵盖的技术和模式而与另一轴部相关联，从而作为整体恢复轴的结构一体性。

在自行车的中心轴和曲臂的端部之间的耦合根据现有技术通常是形状耦合，这通常是通过在前述端部上以及在适当的容纳底座中形成的凹槽或多边形轮廓进行的，该容纳底座在构成自行车的两个曲臂的每一个的细长本体的端部处形成。紧固螺钉或者其它类似元件也保证了在轴和曲臂之间的联结，以避免使得曲臂能够从轴滑出。

根据其特征，形状耦合和通过螺钉的联结具有一定的不精确度从而允许在曲臂和轴之间的小的相对位移。

为了降低底托架组件的总体重量并且为了简化生产过程，已经提出消除螺钉并且通过压迫防止曲臂打滑。在WO 2005/058682中给出这种方法的一个实例，其中右曲臂通过凹槽耦合与轴耦合；轴的以及右曲臂的耦合轮廓具有一定公差从而形成压迫耦合以防止打滑(在第33和34页上的第33和34段)。

本发明的发明人已经发现，利用由WO 2005/058682提供的压迫耦合类型，使得曲臂从轴滑出所需的力不具有恒定的数值，而是能够在很广的范围内变化。在插入步骤中，曲臂被引导很短的部分并且能够沿着不平行于轴部的方向行进，从而引起使得耦合比预期情形不精确的变形。可变打滑力是这种现象的可视结果。

本发明的发明人已经意识到，在压迫耦合中并且特别是在利用联结螺钉的传统耦合中，在曲臂的和轴的材料之间的接触，与凹槽耦合的不精确度并且特别是在操作中由其引起的相对位移一起，产生适于发生腐蚀现象的条件。

构成本发明基础的一个问题是制造一种曲臂组件，其中防止在曲臂和轴之间的耦合区域被腐蚀，而与形成形状耦合的精度无关。

本发明的发明人还意识到，在压迫耦合的情形中，所获得的曲臂组件可解体，这是由于不能保证预定打滑力的事实。

构成本发明基础的第二个问题因此在于制造一种曲臂组件，它同时具有较低的总体重量、简单的组装过程和适当的抗解体性能。

发明内容

在其最广义的方面中，本发明因此在其第一方面中涉及一种根据权利要求1的自行车曲臂组件，并且在其第二方面中，涉及一种根据权利要求17的组装方法。在从属权利要求中给出优选特征。

更具体地，根据本发明第一方面，该自行车曲臂组件包括至少一个轴部、在所述至少一个轴部上安装的曲臂，该曲臂具有耦合底座并且该轴部具有耦合到该耦合底座的耦合部分，该耦合底座和耦合部分被成形为形成形状耦合以保证该曲臂能够向轴部传递转矩，并且特征在于在曲臂和轴部之间施加粘结材料。

该粘结材料优选地具有密封耦合区域并且防止在曲臂和轴部之间的相对位移的双重效果。这两种效果均有助于降低，如果不能消除的话，开始产生腐蚀现象的可能性，而与形状耦合的精度或者所采用的联结系统类型无关。

优选地，该耦合底座包括用于沿着轴向支撑轴部的肩台，并且有可能该肩台沿着轴向方向完全关闭耦合底座。这种肩台保证在轴向意义中轴部关于曲臂的正确定位。

优选地，粘结材料被提供在耦合底座和耦合部分之间，并且更优选地它将耦合部分完全密封到耦合底座。因此可以保证关于异物例如灰尘和水分对耦合装置形成完全保护，并且因此阻止在曲臂材料和轴部材料之间的接触区域中发生腐蚀现象。

优选地，该曲臂组件包括在耦合底座和耦合部分的至少一个中形成的胶合腔室，粘结材料被提供在该腔室中。在能够插入预定量的粘结材料的位置处存在的特殊胶合腔室能够允许某种屏障被布置在优选位置中，该屏障可阻止外部大气物质渗透到最内的耦合区域中。而且，在其中对于防止曲臂滑出而言重要的实施例中，它允许所获得的胶合状态并且特别是粘结力被最好地控制。

更加优选地，在胶合腔室中，并且在耦合底座和耦合部分之间的剩余空间的至少一部分中均存在粘结材料。以此方式能够防止污染物或者水分被保持停留在最内的耦合区域中。

胶合腔室可以采用不同的形状，正如它可以仅有一个或者可以有多个，集中在一个或多个区域中或者分布在曲臂和轴部之间。该胶合腔室可包括在耦合底座中形成的曲臂中的环形通道和/或在耦合部分中形成的轴部中的环形通道。该胶合腔室也可包括由耦合部分自身的锥形前部区域在耦合底座和耦合部分之间保持自由的自由空间。这种锥形前部区域优选地具有小于或者等于耦合部分轴向延伸长度的1/3的轴向延伸长度；优选地，该锥形前部区域具有等于2-5mm的轴向延伸长度。

优选地，该环形通道关于底托架组件中心在轴向意义中被局部化在远端位置中。在这个区域中的有效粘结实际上更高，在使用自行车期间该区域更加受力并且因此更加易于局部变形，如果不被阻止，这种变形可导致失去联结。

粘结材料可以具有不同类型。优选地，粘结材料是硬化树脂，更优选地的为热固树脂，例如环氧树脂或酚醛树脂。以此方式，能够更加容易地控制当其粘结性能尚未被激活时粘结材料的分布以及最终的粘结力。

在优选实施例中，该曲臂组件包括紧固装置以保证耦合装置保持接合曲臂和轴部，该紧固装置包括粘结材料。

以此方式，该形状耦合保证了曲臂和轴部一体旋转，而胶合则保证了用于分解曲臂组件所需的预定的最小力极限。该曲臂组件同时具有较低的总体重量、简单的组装过程和适当的抗解体性能。而且，轴部和曲臂无需特殊的加工并且组装过程简单和成本有效。

该紧固装置也优选地包括将轴部的耦合部分机械压迫在曲臂的耦合底座中。机械压迫和粘结材料的组合允许实现最好的联结状态，即它允许以最为确定的方式决定用于从轴部拆卸曲臂所需的力。

根据本发明第二方面，更具体地，一种用于将曲臂组装到自行车传动装置底托架组件的轴部的方法包括在曲臂和轴部之间的形状耦合，以保证曲臂能够将转矩传递到轴部，并且其特征在于在曲臂和轴部之间施加粘结材料。

优选地，在它们接合之前，粘结材料被施加到曲臂和轴部中的一个，在这之后在轴向的意义中压迫曲臂和轴部。以此方式，以简单的方式实现了粘结材料在它们之间的良好分布。

附图说明

参考附图，从下面对其一些优选实施例的详细描述，可以更加清楚本发明的其它特征和优点。在这些附图中：

图1是结合有根据本发明的曲臂组件的自行车传动装置底托架组件的轴向截面视图；

图2是图1的左曲臂组件的轴向截面视图；

图3和图4分别是用分离部件表示的图2组件的轴测视图和轴向截面视图；

图5是图2曲臂组件细节的放大的轴向截面视图；

图6、7和10是参考不同实施例的类似于图5的截面视图；

图8是沿着图1组件细节的线VIII-VIII的横向截面视图；

图9是参考不同实施例的类似于图8的截面视图。

具体实施方式

在图中，自行车传动装置的底托架组件整体用10表示；仅示意出支撑底托架组件10的自行车的框架箱11。

特别参考图1，底托架组件10包括两个曲臂组件20和40，左和右，其每一个均分别包括曲臂21和41以及轴部22和42。两个轴部22和42基本彼此相同并且通过与前齿13和锁紧螺母14的耦合而一体旋转，前齿13和锁紧螺母14仅被概略示出，因为它们本质上是传统的，从而在使用时形成整体用12表示的轴组件。应该指出，在其它实施例(未示出)中，可以提供两个不同的轴部，并且该两个部分中的一个甚至可以被省却，而另一个可以包括整个轴。

右曲臂组件40与左曲臂组件20不同之处在于，根据被广泛接受的实践，它也包括辐条47，辐条用于接合未被示意的隆起部。下面描述左曲臂组件20，应该理解所描述的内容也适用于右曲臂组件40。

轴12例如通过安装在从框架箱11固定成轴向突出的适配器支撑件16上的滚动轴承15围绕底托架组件10的主轴线X被可旋转地支撑在框架箱11中。

在左曲臂组件20中，曲臂21和轴部22通过用于允许将转矩从曲臂21传递到轴部22(如图3所示)的耦合装置以及用于防止耦合装置脱离的紧固装置相互接合。

该耦合装置包括在曲臂21中形成的耦合底座23和在轴部22上形成的耦合部分24；底座23和部分24例如根据凹槽轮廓被成形为形成形状耦合。这种凹槽轮廓，如在图8中详细所示，例如并且优选地具有在相同申请人的欧洲专利申请05425376中描述的类型，其中在底座23中的轮廓25和在轴部24上的匹配轮廓26遵循连续的匹配波纹的形状。在不同实施例中，如图9所示，提供了类似的凹槽轮廓，并且底座23中的凹槽轮廓25′和轴部24上的26′与轮廓25和26不同之处在于在底座23中的和在部分24中的波峰被整平，从而在两个轮廓25′和26′之间留下空间33′。

匹配轮廓25和26(或25′和26′)的公差使得在曲臂21和轴部22之间形成压迫耦合。

如图3以及图5到7所示，耦合底座23在曲臂21的本体中沿着轴线X轴向地延伸并且在端部处包括面向底托架组件10的中心K的相反反向的肩台28。肩台28可以简单地沿着径向朝向轴线X突出，或者(在未示意的不同实施例中)它可一直延伸到相同轴线X，因此完全关闭底座23。耦合部分24包括母线基本平行于轴线X的主要部分27和在凹槽轮廓的峰部中和通道中的锥形前部区域29。该前部区域29具有插入引导部分的功能，并且它从轴线X延伸长度L(在图4中表示)，从而在曲臂21中的耦合底座23和轴部22的耦合部分24之间留下自由空间30。长度L优选地小于或者等于整个耦合部分24的轴向延伸长度A的1/3，并且甚至更优选地在A的1/6和1/3之间，即按照绝对长度在2和5mm之间。

曲臂组件20也包括在邻近肩台28的位置中在耦合底座23中形成的环形通道31，如图5所示。分别在图6和7的实施例中，通道31’与通道31相对地在耦合部分24中形成，并且两个另外的通道31”从肩台28和从通道31轴向间隔地在耦合底座23中形成。

在组装曲臂组件20时，首先参考图3和4，起初曲臂20的环形通道31充有在图中一般用50表示的粘结材料。粘结材料50是硬化树脂，优选地为，例如从环氧树脂和酚醛树脂选择的热固树脂，其中前者是优选的。根据第一优选实施例，所施加的粘结材料50的量准确地相应于通道31的容量，从而在后者内部形成单独的密封带。

根据第二优选实施例，粘结材料50以超过其容量的数量被布置在通道31中。

然后将轴部22的前部引导区域29插入曲臂21的耦合底座23中，并且通过沿着轴向施加适当的插入作用力而迫使轴部22穿入曲臂21中。

使得轴部22的前部引导区域29在曲臂21的耦合底座23中行进直至它抵靠肩台28。在该步骤中，粘结材料50如果被过量提供则从环形通道31被挤出，并且由于机械压迫在凹槽轮廓25和凹槽轮廓26之间渗透。

此时，使得曲臂组件20处于一定条件中从而使得粘结剂50硬化。具体地，如果粘结剂50是热固的，则使得曲臂组件20处于粘结材料自身的固化温度下，并且被保持在这个温度下直至它完全固化。典型的温度数值在120°和180°之间，时间在10和60分钟之间。

以前述方式，通道31(以及可能的31’，31”)中的粘结剂50有助于构成将曲臂21紧固到轴部22的装置。

在曲臂21和轴部22之间，因此从环形通道31以及从自由空间30形成胶合腔室；在图6和7的实施例中，分别添加通道31’和31”。通过适当地校准环形通道31的和自由空间30(长度L)的尺寸，能够获得允许获得通常在30和40kN之间的理想的曲臂21抽出作用力数值的胶合区域。

应该指出，优选地，除了粘结材料50，曲臂20的和轴部22的紧固装置包括压迫耦合。

还应该指出，在一些曲臂组件20中，由于加工缺陷或者由于轴部22不准确插入的压纹，间隙51(特意在图5中被基本放大地示出)可以在轮廓25和轮廓26之间形成。在这些组件中，小尺寸的间隙和粘结材料在其已经固化之前的流动性促进了通过毛细作用渗透到间隙51中，使得能够甚至从一个极端到另一个地湿润整个耦合区域并且因此提高抗腐蚀性和曲臂的联结效果。

应该指出在图6示意的实施例中，通道31’形成保持被包围在一旦固化便存在于通道31和31’中的粘结材料50中的径向突出边缘32’；以此方式，除了粘结效果，存在曲臂21的机械保持效果。

另外的通道31’和31”优选地是环形的。

还应该指出在图7的实施例中，通道31”可被制成在耦合部分24上和耦合底座23上，以及在两个元件上。

该另外的通道31”可以是一个或者多于一个，如图7示意。图10的实施例示出在耦合底座23中的一个具体的另外的通道3，它比耦合底座23的凹槽轮廓25的凹槽更深。优选地，与距离面向自行车框架箱11的曲臂21的侧壁60相比，该另外的通道31更加靠近肩台28。距离T的优选范围在1到15mm之间。在图10中，通道31’是任选的。

在机械操作期间，另外的通道31有利地用作断屑器以获得耦合底座23的凹槽轮廓25。优选的机械操作包括通过从侧壁60一侧插入工具(未示出)并且通过移动工具直至它达到通道31而对耦合底座23拉削。因为耦合底座23被肩台28关闭，该工具具有有限行程，并且另外的通道31避免切屑在通道31中保持附着到曲臂。这在完全封闭式耦合底座的情形中也是有用的。

还应指出，曲臂21和41由金属材料例如铝或钛合金制成，并且轴部22由钢或轻金属合金制成。

Claims (30)

1.一种自行车曲臂组件(20，40)，包括至少一个轴部(22，42)、在所述至少一个轴部(22，42)上安装的曲臂(21，41)，该曲臂(21，41)具有耦合底座(23)并且该轴部(22，42)具有耦合到该耦合底座(23)的耦合部分(24)，该耦合底座(23)和耦合部分(24)被成形为形成形状耦合以保证该曲臂(21，41)能够向轴部(22，42)传递转矩，其特征在于在曲臂(21，41)和轴部(22，42)之间施加粘结材料(50)。

2.根据权利要求1的组件，其中该耦合底座(23)包括用于在轴向的意义中支撑轴部(22，42)的肩台(28)。

3.根据权利要求2的组件，其中该肩台(28)沿着轴向方向完全关闭耦合底座(23)。

4.根据权利要求1的组件，其中粘结材料(50)被提供在耦合底座(23)和耦合部分(24)之间。

5.根据权利要求1的组件，其中粘结材料(50)将耦合部分(24)完全密封到耦合底座(23)。

6.根据权利要求4的组件，包括在所述耦合底座(23)和所述耦合部分(24)的至少一个中形成的胶合腔室(30，31；31’；31”)，所述粘结材料(50)被提供在所述腔室(30，31；31’；31”)中。

7.根据权利要求6的组件，其中在所述胶合腔室(30，31；31’；31”)中，并且在耦合底座(23)和耦合部分(24)之间的剩余空间(51)的至少一部分中均存在所述粘结材料(50)。

8.根据权利要求6的组件，其中所述胶合腔室包括在耦合底座(23)中形成的曲臂(21，41)中的环形通道(31；31”)，和/或在耦合部分(24)中形成的轴部(22，42)中的环形通道(31’)。

9.根据权利要求8的组件，其中环形通道(31；31’)关于底托架组件(10)的中心(K)沿着轴向位于远端位置中。

10.根据权利要求6的组件，其中所述胶合腔室包括由耦合部分(24)自身的锥形前部区域(29)在耦合底座(23)和耦合部分(24)之间保持自由的自由空间(30)。

11.根据权利要求10的组件，其中所述锥形前部区域(29)的轴向延伸长度小于或者等于耦合部分(24)的轴向延伸长度的1/3。

12.根据权利要求10的组件，其中所述锥形前部区域(29)具有等于2-5mm的轴向延伸长度。

13.根据权利要求1的组件，其中粘结材料(50)是硬化树脂。

14.根据权利要求13的组件，其中硬化树脂(50)为热固树脂，例如环氧树脂或酚醛树脂。

15.根据权利要求1的组件，还包括紧固装置以保证耦合装置保持接合曲臂(21，41)和轴部(22，42)，该紧固装置包括粘结材料(50)。

16.根据权利要求15的组件，其中该紧固装置还包括以机械方式压迫轴部(22，42)的耦合部分(24)处于曲臂(21，41)的耦合底座(23)中。

17.根据权利要求1的组件，其中耦合底座(23)包括至少一个断屑器通道(31)。

18.根据权利要求17的组件，其中耦合底座包括凹槽轮廓(25)并且断屑器通道(31)比所述凹槽轮廓(25)的凹槽更深。

19.根据权利要求17的组件，其中耦合底座在曲臂(21)的外侧壁(60)和沿着轴向支撑轴部(22，42)的肩台(28)之间延伸，并且其中与距所述外侧壁(60)相比，断屑器通道(31)更加靠近所述肩台(28)。

20.根据权利要求19的组件，其中在断屑器通道(31)和肩台(28)之间的距离在1和15mm之间。

21.一种用于将曲臂(21，41)组装到自行车传动装置底托架组件(10)的轴部(22，42)的方法，包括在曲臂(21，41)和轴部(22，42)之间的形状耦合，以保证曲臂(21，41)能够将转矩传递到轴部(22，42)，其特征在于在曲臂(21，41)和轴部(22，42)之间施加粘结材料(50)。

22.根据权利要求21的方法，其中在曲臂(21，41)和轴部(22，42)接合之前，粘结材料(50)被施加到曲臂(21，41)和轴部(22，42)中的一个，在这之后在轴向的意义中压迫曲臂(21，41)和轴部(22，42)。

23.根据权利要求22的方法，其中粘结材料(50)被施加到在曲臂(21，41)和轴部(22，42)的至少一个中形成的胶合腔室(31；31’；31”)中。

24.根据权利要求21的方法，其中粘结材料(50)是硬化树脂。

25.根据权利要求24的方法，其中硬化树脂(50)为热固树脂，例如环氧树脂或酚醛树脂。

26.根据权利要求21的方法，其中在耦合底座(23)中实现至少一个断屑器通道(31)。

27.根据权利要求26的方法，其中在耦合底座(23)中通过机械操作实现凹槽轮廓。

28.根据权利要求27的方法，其中该机械操作是拉削操作。

29.一种自行车曲臂(21，41)，包括具有纵向轴线和成形轮廓以将转矩传递至轴部(22，42)的耦合底座(23)，其中该耦合底座包括沿着平行于所述轴线的方向至少部分地关闭耦合底座的肩台(28)，并且其中该耦合底座包括断屑器通道。

30.根据权利要求29的自行车曲臂，其中该成形轮廓是凹槽轮廓并且断屑器通道比凹槽轮廓的凹槽更深。

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