CN111936265A - 制造自行车零件、部件和链条的方法 - Google Patents

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CN111936265A CN201980010359.8A CN201980010359A CN111936265A CN 111936265 A CN111936265 A CN 111936265A CN 201980010359 A CN201980010359 A CN 201980010359A CN 111936265 A CN111936265 A CN 111936265A
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CN201980010359.8A
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埃米尔·托马斯·迪塞里奥
莱昂内尔·迪佩雷
P-L·茹达斯
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Saint Jean Industries SAS
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Saint Jean Industries SAS
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Abstract

本发明涉及一种用于制造自行车部件(10)的方法，其特征在于，所述方法包括以下连续的工序：制造零件(15)的步骤，所述零件(15)包括在一侧开口的内腔(52)；将平板(60)放置在所述零件(15)上以覆盖空腔(52)的步骤；将所述平板(60)固定到所述零件(15)上以获得自行车部件(10)的步骤。本发明还涉及一种自行车部件(10)和自行车链条。

Description

制造自行车零件、部件和链条的方法
技术领域
本发明涉及自行车空心零件的制造方法。本发明还涉及自行车部件和自行车链条。
现有技术
在自行车领域，尤其是竞技自行车领域，最苛刻的用户不断寻求减轻设备重量。同时，变速器的结构零件和部件必须承受机械应力并具有良好的刚性。这些矛盾的特性使得必须寻找创新的解决方案来满足用户的需求。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于制造自行车部件的改进方法。
为此，本发明的目的是提供一种生产自行车部件的方法，其特征在于，该方法包括以下连续步骤：
-生产零件，所述零件包括在一侧开口的内腔；
-将平板放置在所述零件上以覆盖空腔；和
-将平板固定到零件上，以获得自行车部件。
因此，本发明使得改善部件的刚度和重量之间的关系成为可能。与现有解决方案相比，所述方法可以提供具有相同机械强度且重量更轻的部件。
本发明的另一个目的是提供一种自行车部件，所述部件包括具有在一侧上开口的内部空腔的零件，其特征在于，所述部件包括固定至该零件的平板，所述平板覆盖所述空腔。
根据本发明的其他有利特征，单独或组合考虑：
-零件的制造包括铸造工序。
-零件的制造包括锻造工序。
-根据混合Cobapress工艺，零件的制造包括铸造工序和锻造工序。
-零件的制造包括挤出层压工序。
-零件的制造包括增材制造工序。
-无需额外的加工工序即可在零件中制造内腔。
-通过额外的加工工序在零件中制造内腔。
-在零件上加工内部空腔的工序，将平板放置在零件上和将平板固定到零件均在同一台机器上执行。
-平板是平的，具有恒定的厚度，并包括两个以直角形成的外围脊。
-在制造零件的步骤中，在内腔的上边缘形成用于容纳平板的台肩。
-在内腔的整个上边缘，所述台肩形成一个直角台阶，所述直角台阶有两个直角形成的外围凸脊。
-所述台肩的深度等于平板的厚度。
-所述台肩是在与内腔或内腔的精加工相同的加工工序中制造出来的。
-所述平板是通过激光切割制造出来的。
-在将所述平板放置在靠着所述台肩的零件上之后，所述平板的外表面和所述零件的外表面一起形成一个平面。
-所述零件包括用于接收链轮的分支。
-所述零件包括四个按X排列的分支。
-所述分支与所述零件一起形成一个单件。
-所述分支在所述零件上进行加工。
-所述分支模制在所述零件上。
-所述分支在零件上进行锻造。
-将所述分支应用于所述零件以形成部件。
-所述平板完全覆盖所述内腔。
-所述内腔是密封的。优选地，通过将所述平板固定在所述零件上来获得这种密封性。可选地，所述密封性可以通过封条或塞子来获得，特别是在所述部件包括电子元件的情况下。
-所述固定步骤通过焊接进行，优选为搅拌摩擦焊。
-所述固定步骤是通过粘接来实现的。
-所述方法包括最后的精加工步骤，以使所述部件具有所需的外观。
-所述精加工步骤包括对所述部件与所述平板之间产生的焊接进行去毛刺的工序。
-所述精加工步骤包括在所述部件与所述平板之间产生的焊缝处使部件进行重新表面处理的工序，例如通过铣削或砂磨。
-所述精加工步骤包括机加工所述部件外轮廓的工序。
-所述精加工步骤包括热处理工序。
-所述精加工步骤包括表面处理工序。
在制造所述零件的步骤与将所述平板放置在所述零件上的步骤之间，所述方法包括将至少一个电子元件插入内腔的步骤。所述电子部件可以是LED、传感器、GPS芯片等。
本发明的另一个目的是提供一种自行车链条，包括：
-由第一部件组成的第一曲柄，如上所述；
-由第二部件组成的第二曲柄，如上所述；
-安装在所述第一曲柄上的链轮；和
-连接所述第一曲柄和所述第二曲柄的轴。
在说明书的其余部分中，本发明所提供的部件是曲柄。在本发明的上下文中，可以想到自行车的其他部件，例如框架、杆或电动自行车的电池或电动机的支撑件。
附图说明
通过阅读结合参考附图进行的下面的描述，将更好地理解本发明，下面的描述仅作为非限制性示例给出，其中：
图1是本发明所提供的链条组件的透视图，所述链条组件包括链轮、轴和两个曲柄；
图2是从链轮侧看的链条组的另一透视图；
图3是与图1类似的视图，没有链轮；
图4是与图2类似的视图，没有链轮；
图5是图4中的链组的分解图；
图6是所述链组的另一分解图；
图7是图3中的箭头VII指向的链条组件的侧视图；
图8是图7中的箭头VIII指向的链条组件的俯视图；
图9是图8中的箭头IX指向的链条组件的主视图；
图10是沿图9中的线X-X的剖视图；
图11是沿着所述曲柄的线XI-XI的剖视图，所述曲柄包括用于接收链轮的分支；
图12是另一曲柄沿XII-XII线的剖视图；
图13是图12中的细节XII的放大比例图，示出了组装之前的平板和台肩；
图14是包括所述分支的诉讼曲柄沿XIV-XIV线的剖视图；
图15是所述曲柄之一的组成部分的透视图，在制造过程中，将内腔加工成一块材料之后；和
图16是图15的一部分的纵向截面图。
具体实施方式
图1至图10示出了本发明所提供的链条组件1，包括两个曲柄10、20，连接它们的轮轴40以及附接到曲柄10的链轮30。图11至图16仅示出了曲柄10和20，它们构成本发明所提供的组件。
根据本发明，每个曲柄10/20包括具有平坦的外表面51的基础零件15/25和在部件15/25一侧上的在表面51处敞开的内腔52。所述内腔52被平板60完全覆盖，以使所述内腔52密封。
所述平板60是平坦的，并且在其两个平面61和62之间具有固定的厚度。所述平板60包括垂直于所述表面61和62在其整个周边上延伸的侧表面63。所述平板60包括两个脊65和66，所述两个脊分别在所述表面61和63之间以及在所述表面62和63之间在其整个周边上延伸。每个脊65和66形成一个直角，如在垂直于所述平板60的平面的截面中可以看到的。
所述内腔52具有形成在其上边缘的台肩54，所述台肩的深度与所述平板60的厚度相同。所述台肩54形成直角台阶。所述台肩54包括平坦的表面82，所述表面82被设置为在平面轴承中接收所述平板60的所述内表面62，以及侧面83，所述侧面83在垂直于表面82的其整个外围上延伸。所述台肩54包括两个脊85和86，分别在所述表面51和所述表面83之间以及在所述表面82和83之间在其整个外围上延伸。每个凸脊85和86形成一个直角，如在垂直于所述台肩54的平面的截面中所见。
在将所述平板60定位在抵靠所述台肩54的所述部件15/25上之后，所述平板60的平坦的所述外表面61和所述部件15/25的平坦的所述外表面51一起形成平坦表面。
所述部件15/25和所述平板60通过连接装置90，例如焊接或粘合剂，固定。所述连接装置90使得一方面可以将所述部件15/25的所述表面51、表面83和脊85固定到一起，另一方面可以将所述平板60的所述表面61、表面63和脊65固定到一起。
每个曲柄10/20的元件52、54和60具有不同的尺寸，但是为简单起见用了相同的附图标记。
每个曲柄10/20的基本部件15/25还包括两个开口56和58。
所述开口56被设计用于固定所述轴40。所述开口56具有形成为突出的内部凸起，所述内部凸起与在所述轴40的所述端部41和42处形成的凸起互补。在附图的示例中，所述开口56的凸起具有六个圆形的凹陷，而所述端部41和42的凸起具有六个圆形的凸起区域。
所述开口58用于接收用于固定踏板(未示出)的支架78。
在不脱离本发明的范围的情况下，所述轴40的所述端部41和42以及所述部件15/25的开口56的互补的凸部可以具有不同的构造。例如，凸起可以具有平坦的小平面，从而能够对其进行压入配合。
如图10所示，所述轴40优选地具有管状的如中空的截面。可选地，所述轴40可以具有实心的截面。
所述曲柄10包括四个用于容纳所述链轮30的分支11、12、13和14。所述分支11-14在基本零件15上整体成型。所述分支11-14可以在所述部件15上机械加工、模制或锻造。有利地，所述分支11-14可以在CNC(computer numerical control，计算机数控)机床上加工。
可选地，所述分支11-14可以独立于所述曲柄10，也就是说可被施加到所述部件15上。
优选地，所述部件15/25和所述平板60由金属制成。进一步优选地，金属是铝合金。
可选地，所述部件15/25和/或所述平板60可以由塑料制成。可选地，所述部件15/25和/或所述平板60可以由复合材料制成，例如碳纤维增强塑料(CFRP)。
所述平板60可以通过激光切割来制造。这使得可以确保所述平板的尺寸以及所述侧面63与所述平面61和62之间的垂直度的高精度。
可以通过采用焊接技术，优选地采用搅拌摩擦焊接技术将所述平板60固定到所述部件15/25。其他技术也是可行的，例如CMT焊接((Cold Metal Transfer，冷金属转移)，TIG焊接(Tungsten Inert Gas，钨极惰性气体)等。
可选地，所述部件15/25和所述平板60可以通过粘结(例如：环氧型粘合剂)彼此固定。
优选地，所述部件15/25和所述平板60由相同的材料制成。可选地，所述部件15/25和所述平板60可以由不同的材料制成。
本发明所提供的用于制造自行车部件的方法包括下述连续步骤。
首先，该方法包括制造零件5的步骤，零件5包括在一侧开口的内腔52，如图15所示。
例如，所述零件5的制造可以包括：
-铸造工序；
-锻造工序；
-根据混合Cobapress工艺(特别是在专利EP0119365中描述)的铸造工序，随后是锻造工序；
-挤出层压工序；或者
-增材制造工序。
特别地，所述零件5可以由通过铸造、锻造、铸造+锻造、挤压、增材制造等获得的预成型件即原料块制成。
可以在所述零件5中制造内腔52，而无需另外的加工操作。所述预成型件可以具有通过铸造、锻造、铸造+锻造、增材制造而获得的凹部，并且具有所述内腔52的最终形式。
可选地，所述内腔52可以通过机械加工在所述零件5中部分地产生。该预成型件可具有凹部，需要额外的机械加工以获得所述内腔52的最终形式。
根据另一可选方案，所述内腔52可通过机加工工序完全在所述零件5中产生。在该机加工之前，预成型件可以没有凹槽。所述内腔52完全在预成型件中加工以形成所述零件5。
所述零件5还包括形成在所述内腔52的上边缘处的台肩54。优选地，所述台肩54在所述零件5中加工，以形成直角台阶，其具有用于接收所述平板60的平面。
在此阶段，所述方法可以包括将一个或多个电子组件插入所述内腔52中的步骤。所述电子组件可是LED、传感器、GPS芯片等。
随后，将所述平板60放置在所述零件5上以便覆盖所述内腔52。所述平板60固定至所述零件5，例如通过焊接或通过粘接。所述平板60优选地通过摩擦搅拌焊接固定至所述零件5，然后在精加工步骤中对焊缝进行机加工。
在将所述平板60定位在抵靠所述台肩54的所述零件5上之后，所述平板60的平坦的外表面61和所述零件5的平坦的外表面51一起形成平坦表面。
搅拌摩擦焊接技术使得无需添加材料即可进行焊接，从而节省了重量，这是循环领域的重要参数。该焊接进一步使得可以具有良好的机械性能。最后，从美学角度来看，这种焊缝在重新表面处理后实际上是不可见的，例如通过铣削或打磨。
优选地，所述台肩54在所述内腔52的整个上边缘上形成直角台阶，其中两个外围脊85和86成直角形成，所述平板60包括两个以直角形成的外围脊65和66，所述台肩54的深度等于所述平板60的厚度。
所述平板60和所述台肩54之间的直角接触使得可以确保高度精确的调节，这对于进行摩擦搅拌焊接特别有利。此外，直角的反向支承使得可以在搅拌摩擦焊接期间抵抗垂直于所述平板60施加的力，从而避免所述平板60变形。
最后，所述方法可以包括精加工步骤，以使部件具有期望的外观，特别是减轻部件的重量并从美学角度赋予其所需的形式。精加工步骤可包括对在所述零件5和所述平板60之间产生的焊接处进行去毛刺的操作。精加工步骤可包括对所述零件5的外轮廓进行机加工的操作。精加工步骤可包括热处理和/或表面处理步骤。
在该阶段，所述零件5分别形成曲柄10的零件15或曲柄20的零件25。
可选地，可以在固定所述平板60之后不对所述零件5进行精加工。在这种情况下，可以想到的是，直接在制造所述零件5的第一步中，使所述零件5具有所需的外观，特别是从美学角度赋予所述零件5所需的形状。
有利地，用于加工所述零件5的工序以及将所述平板60定位和固定到所述零件5的步骤可以在同一机器上，特别是在CNC机床上进行。机器数量的减少以及所述零件5在不同机器之间的移位数量的减少使得可以节省时间和金钱。
此外，在不脱离由权利要求书限定的本发明的范围的情况下，自行车零部件可以与图1至图16不同地构造。
特别地，所述部件可以是适合于预期应用的任何类型。可以通过本发明所提供的方法获得不同的自行车部件，例如框架、杆或用于电动自行车的电池或电动机的支架。
在未示出的变型中，所述平板60可以仅覆盖所述内腔52的一部分。
根据未示出的另一变型，对基础部件5进行机加工以获得两个内腔52，每个侧面上一个。因此，所述自行车部件包括彼此面对布置的两个平板60。
可选地，所述零件5可以没有台肩54。所述零件5的表面在所述内腔52的边缘处被机加工，然后将所述平板60固定到该表面。换句话说，在将所述平板60定位到所述部件5上的操作之后，所述平板60悬于所述部件5的表面上。
根据未示出的另一变型，至少一个电子部件布置在所述内腔52中。例如，所述电子部件可以是用于对本发明所提供的部件进行地理定位的GPS芯片。可选地，所述电子部件可以是与电子自行车的推进系统通信的力传感器。
根据特定实施例，自行车部件可以是曲柄，其设置有电连接至发光二极管(LED)的电池。二极管放置在所述曲柄的外侧，以确保夜间安全使用自行车。
根据另一特定实施例，所述电子部件可以是用于识别自行车部件的RFID芯片。
此外，上述各种实施例和变型的技术特征可以整体地或对于它们中的一些彼此组合。因此，可以在成本、功能和性能方面调整自行车部件。

Claims (26)

1.一种用于制造自行车部件(10；20)的方法，其特征在于，该方法包括以下连续步骤：
-制造零件(15；25)的步骤，所述零件包括在一侧开口的内腔(52)；
-将平板(60)放置在所述零件(15；25)上以覆盖所述内腔(52)的步骤；和
-将所述平板(60)固定到所述零件(15；25)上的步骤，以便获得自行车部件(10；20)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零件(15；25)的制造包括铸造操作。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零件(15；25)的制造包括锻造操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零件(15；25)的制造包括铸造操作，随后是锻造操作。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零件(15；25)的制造包括挤出层压操作。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零件(15；25)的制造包括增材制造操作。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述内腔(52)在所述零件(15；25)中产生，而无需额外的机加工工序。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述内腔(52)通过另外的加工工序在所述零件(15；25)中产生。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述零件(15；25)中加工所述内腔(52)的工序，将所述平板(60)放置在所述零件(15；25)上的步骤以及将所述平板(60)固定到所述零件(15；25)上的步骤是在同一台机器上进行的。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述平板(60)是平坦的，具有固定的厚度，并且包括以直角形成的两个外围脊(65、66)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，在制造所述零件(15；25)的步骤中，在所述内腔(52)的上边缘形成用于容纳所述平板(60)的台肩(54)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述台肩(54)在所述内腔(52)的整个上边缘上形成直角台阶。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的方法，其特征在于，所述台肩(54)的深度等于所述板(60)的厚度。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述平板(60)放置在抵靠所述台肩(54)的所述零件(15；25)上的步骤之后，所述平板(60)的平坦的外表面(61)和所述零件(15；25)的平面外表面(51)一起形成平面。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述平板(60)通过激光切割来制造。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述固定步骤是通过焊接进行的。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述固定步骤是通过摩擦搅拌焊接进行的。
18.根据权利要求16或17中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括精加工步骤，所述精加工步骤包括使焊缝重新表面化的操作。
19.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述固定步骤是通过粘合来进行的。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其特征在于，在制造所述零件(15；25)的步骤与将所述平板放置在所述零件(15；25)上的步骤之间，所述方法包括将电子部件插入到所述内腔(52)中的步骤。
21.一种自行车部件(10；20)，包括零件(15；25)，所述零件包括在一侧开口的内腔(52)，其特征在于，所述部件(10；20)包括固定在所述零件(15；25)上的平板(60)，所述平板覆盖所述内腔(52)。
22.根据权利要求21所述的部件(10；20)，其特征在于，所述平板(60)是平坦的，具有固定的厚度，并且包括以直角形成的两个外围脊。
23.根据权利要求21或22中任一项所述的部件(10；20)，其特征在于，所述零件(15；25)包括台肩(54)，所述台肩(54)用于接收形成在所述内腔(52)的上边缘处的所述平板(60)。
24.根据权利要求23所述的部件(10；20)，其特征在于，在所述内腔(52)的整个上边缘上，所述台肩(54)形成直角台阶。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的自行车部件(10)，其特征在于，所述部件(10)包括用于接收链轮(30)的分支(11、12、13、14)，所述分支(11、12、13、14)在所述零件(15)上整体成型。
26.一种自行车链条(1)，包括：
-由根据权利要求21至24中任一项所述的第一部件组成的第一曲柄(10)；
-由根据权利要求21至25中任一项所述的第二部件构成的第二曲柄(20)；
-安装在所述第一曲柄(10)上的链轮(30)；和
-连接所述第一曲柄(10)和所述第二曲柄(20)的轴(40)。
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