CN1519163A - 自行车曲柄臂组件 - Google Patents

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CN1519163A CNA2004100035219A CN200410003521A CN1519163A CN 1519163 A CN1519163 A CN 1519163A CN A2004100035219 A CNA2004100035219 A CN A2004100035219A CN 200410003521 A CN200410003521 A CN 200410003521A CN 1519163 A CN1519163 A CN 1519163A
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Abstract

一种自行车曲柄臂组件带有一自行车曲柄臂，该自行车曲柄臂带有一构制成联接在底托架的轴上的第一端和一带有用于容放自行车脚蹬轴的脚蹬连接孔的第二端。一管状构件压配合于自行车曲柄臂的孔中。管状构件具有一不可释放地压配合于自行车曲柄臂的脚蹬连接孔中的带锯齿状突起的外周表面，和一构制成联接在自行车脚蹬轴上的内部带螺纹的表面。优选地，曲柄臂具有一位于脚蹬连接孔的一个轴向端部的沉孔，其中放置一垫圈以便使得垫圈部分覆盖着管状构件。

Description

自行车曲柄臂组件
技术领域
本发明整体涉及一种自行车曲柄臂组件。更特别而言，本发明涉及一种具有一自行车曲柄臂以及一脚蹬连接孔的自行车曲柄臂组件，脚蹬连接孔具有一加强构件。
背景技术
骑自行车正在成为日益流行的一种娱乐形式及运输方式。而且，骑自行车已经成为一种在业余爱好者和职业运动员中都非常流行的竞技体育运动。不管自行车用于娱乐、运输或竞技，自行车工业都在不断改进自行车的各种部件以及自行车的车架。自行车曲柄臂就是一种经过大量重新设计的部件。
近几年，一些骑车人特别喜爱山地中的非常艰苦的骑行运动。当在山地中骑行时，各种部件可能常常会发生损坏。由于这种山地中的非常艰苦的骑行因而有时会发生损坏的一种特别部件就是自行车曲柄臂。由于自行车曲柄臂可转动地联接于脚蹬与底托架之间，因此当脚蹬碰到外部物体如岩石、树木和人造物体时，自行车曲柄臂通常受到很强的来自脚蹬的外力。而且，近年来，为减轻重量，自行车曲柄臂由轻型材料如铝制成。因此，这些外力常常会造成损坏，例如造成这种轻型自行车曲柄臂发生弯曲和破裂。
因此，自行车曲柄臂组件常常包括一在脚蹬的脚蹬轴联接于其上的部分处联接到自行车曲柄臂上的加强构件。加强构件通常由刚性材料例如钢制成，以便确保脚蹬与自行车曲柄臂的联接部分的刚性。这种加强构件的一个实例包括一衬套构件，其插于自行车曲柄臂的脚蹬连接孔中以便联接至脚蹬的脚蹬轴上。这种加强构件包括形成于衬套构件的外周表面和内周表面上的螺纹。衬套构件的外周表面上的螺纹与自行车曲柄臂的脚蹬连接孔的内表面上的螺纹相接合。衬套构件的内周表面上的螺纹与脚蹬轴的螺纹相接合。换而言之，加强构件拧入曲柄臂的脚蹬连接孔中，而脚蹬轴拧入加强构件中。然而，由于螺纹固有地存在游隙，因而这种常规型加强构件的结构设置就会增大自行车曲柄臂与脚蹬轴的联接的游隙。当外力通过脚蹬施加于曲柄臂上时，位于曲柄臂与脚蹬的连接部分处的这种游隙常常会造成自行车曲柄臂发生损坏，例如弯曲和破裂。
鉴于以上这些方面，对于本发明所属领域的普通技术人员来说，通过阅读本公开内容应当清楚，就需要一种改进型的自行车曲柄臂组件。本发明能够适应现有技术的这种要求及其它要求，本发明所属领域的普通技术人员通过阅读本公开内容应当对此有清楚的了解。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种重量轻但在非常艰苦的骑行条件中坚固耐用的自行车曲柄臂组件。
本发明的另一个目的是提供一种具有一用于防止自行车曲柄臂发生弯曲和/或破裂的加强构件的自行车曲柄臂组件。
前面的这些目的可以通过提供一种包括一自行车曲柄臂和一管状构件的自行车曲柄臂组件而基本上得以实现。自行车曲柄臂包括一构制成联接于底托架的轴上的第一端和一带有用于容放自行车脚蹬轴的孔的第二端。管状构件压配合于自行车曲柄臂的孔中。管状构件具有一管状部分，其具有一不可释放地压配合于自行车曲柄臂的孔中的外周表面和一构制成联接于自行车脚蹬轴上的内周表面。多个锯齿状突起沿管状部分的轴向形成于管状部分的外周表面上以便不可转动地将管状构件联接于自行车曲柄臂的孔内。
对本发明所属领域的普通技术人员来说，通过阅读结合附图公开了本发明的一个优选实施例的以下详细描述，可以清楚了解本发明的这些及其它目的、特征、方面和优点。
附图说明
现在请参阅附图，这些附图构成了本原始公开内容的一部分：
图1为一自行车的侧视图，其装备有具有一对根据本发明一个实施例的曲柄臂组件的自行车曲柄组；
图2示出了根据本发明在图1中所示的自行车曲柄组的右侧视图；
图3为根据本发明在图1和2中所示的自行车曲柄组的局部后端视图，其中只有一个链轮安装于其上并且右曲柄臂以剖面图示出；
图4为根据本发明在图1-3中所示的自行车曲柄组的右曲柄臂底部或外端的放大局部剖面图；
图5为根据本发明在图1-3中所示的自行车曲柄组的左曲柄臂的前端视图；
图6为根据本发明在图1-3中所示的自行车曲柄组的如图5中所示的左曲柄臂的外部视图；
图7为根据本发明在图1-3中所示的自行车曲柄组的如图5和6中所示的左曲柄臂的俯视图；
图8为根据本发明在图1-3中所示的自行车曲柄组的如图5-7中所示的左曲柄臂的内部视图。
图9为图5-8中所示的左曲柄臂沿图8中的剖面线9-9方向观察时的纵向剖面图；
图10为根据本发明在图1-3中所示的自行车曲柄组的加强构件的管状构件的侧视图；
图11为根据本发明在图1-3中所示的自行车曲柄组的如图10中所示的管状构件的外部端视图；
图12为根据本发明在图10和11中所示的管状构件沿图11中的剖面线12-12方向观察时的纵向剖面图；
图13为根据本发明在图10-12中所示的管状构件的放大局部剖面图；
图14为根据本发明在图10-13中所示的管状构件的锯齿状突起沿图13中的剖面线14-14方向观察时的局部放大横向剖面图；
图15为根据本发明在图1-3中所示的自行车曲柄组的加强构件的垫圈的端视图；
图16为根据本发明在图15中所示的垫圈沿图15中的剖面线16-16观察时的剖面图；以及
图17为与图1-3中所示的自行车曲柄组一起使用的右自行车脚蹬的俯视图。
具体实施方式
现在将参照附图对本发明的选定实施例进行说明。本发明所属领域的普通技术人员通过阅读本公开内容应当清楚地了解，对本发明的实施例进行的以下描述仅供示例说明，而不是为了对通过附加权利要求及其等价内容所限定的本发明做出限制。
首先请参看图1，所示的自行车10装备有一根据本发明的一个实施例的自行车曲柄组12。自行车10基本上具有一车架13，曲柄组12按照常规方式联接于其上。除了如下文中所述的曲柄组12的选定部分之外，自行车10的其它方面均为常规型。因此，除了涉及本发明的部件以外，在此将不对自行车10及其各种部件作详细讨论或说明。换而言之，在此将只对曲柄组12进行详细讨论和说明。
基本上，如图2和3中所示，曲柄组12包括一对曲柄臂14、一底托架16、一链环板18、一个或更多链环或链轮20(仅示出一个)。优选地，为了减轻自行车10的重量，曲柄臂14由坚硬但重量轻的金属例如铝制成。如下文所述，曲柄组12还具有一对联接于其上的脚蹬22。底托架16、链环板18、链轮20以及脚蹬22均为自行车领域中所熟知的比较常规的部件。因此，除了对本发明进行说明需要一定程度的描述之外，在此将不对这些部件作详细讨论或说明。
如图3中所示，右和左曲柄臂14联接于底托架16的轴16c的相对两端16a和16b上。当然，本发明所属领域的普通技术人员通过阅读本公开内容应当清楚地了解，右和左曲柄臂14在其连接于底托架16的轴16c处的连接结构上存在较小的差异。而且，本发明所述领域的普通技术人员通过阅读本公开内容应当清楚地了解，右和左曲柄臂14之间还存在的一较小差异在于右曲柄臂14适于联接于链环板18上以便支承链轮20。然而，这些差异对于本发明而言并不重要。因此，右和左曲柄臂将视作它们相同来进行讨论。
在任何情况下，每一个曲柄臂14均具有一内端部分30、一中心体部分31和一外端部分32。尽管所示的曲柄臂14为一单件整体式构件，但是本发明所属领域的普通技术人员通过阅读本公开内容应当清楚地了解曲柄臂14可以根据要求和/或需要由两个或更多的零件构成。实际上，中心体部分31由两件构成，如Yamanaka(转让给ShimanoInc.)的美国专利No.5988016中所公开。然而，为了示例说明，曲柄臂14将视作单件整体式构件进行示例说明。
曲柄臂14的内端部分30具有一轴连接孔34，用于容放底托架16的轴16c端部16a或16b之一。如图6和7中看得最为清楚，轴向连接孔34为一开口孔。换而言之，一槽36通过内端部分30沿轴向延伸以便于与轴向连接孔34纵向交叉。而且，曲柄臂14的内端部分30具有一对横向紧固件孔38a和38b以便于通过一对螺栓(未示出)将曲柄臂14牢牢固定于底托架16的轴16c上。特别是，如图8中看得最为清楚，每一个横向紧固件孔38a和38b具有一位于槽36一侧的阶形部分和一位于槽36另一侧的螺纹部分。横向紧固件孔38a和38b除了相对于槽36朝向相反方向之外，其它均完全相同。横向紧固件孔38a和38b延伸跨过槽36以便改变轴向连接孔34的有效直径，从而将曲柄臂14牢牢固定于底托架16的轴16c上。横向紧固件孔38a和38b基本上互相平行并且位于垂直于槽36的平面上。
如图3和4中所示，曲柄臂14的外端部分32具有一脚蹬连接孔40，一加强构件42位于其中。如下文所述，加强构件42包括一衬套或管状构件44和一垫圈46。如图9中看得最为清楚，脚蹬连接孔40具有一内部或第一沉孔48、一外部或第二沉孔50以及一在第一和第二沉孔48和50之间延伸的圆柱表面52。第一沉孔48位于脚蹬连接孔40的朝内的轴向端部处。第二沉孔位于脚蹬连接孔40的与第一沉孔相对的轴向端部处。沉孔48和50的纵向轴线与脚蹬连接孔40的圆柱表面52的纵向轴线同心。
第一沉孔48基本上包括一贴靠表面54和一外周表面56，如图8和9所示。贴靠表面54沿轴向朝向对着自行车10的方向。因此，贴靠表面54在圆柱表面52和外周表面56之间沿径向延伸。优选地，如图8中看得最为清楚，外周表面56为一与圆柱表面52同心的圆柱表面。
优选地，第二沉孔50大于第一沉孔48。第二沉孔50具有一贴靠表面64和一外周表面66。贴靠表面64沿轴向朝向远离自行车10的方向。因此，贴靠表面64在圆柱表面52和外周表面66之间沿径向延伸。优选地，如图8中看得最为清楚，外周表面66为一与圆柱表面52同心的圆柱表面。
现在参看图4，加强构件42基本上包括管状构件44和垫圈46。优选地，管状构件44和垫圈46由刚性材料例如钢制成。如图4中所示，管状构件44压配合于脚蹬连接孔40中，而垫圈46位于第二沉孔50中。垫圈46的尺寸可覆盖管状构件。然而，优选地，垫圈46至少在将脚蹬22装配于曲柄臂14上之前并不与管状构件44相接触，如下文中所述。
管状构件44基本上包括一管状部分44a和一安装凸缘44b。管状部分44a包括一第一轴向端部和一第二轴向端部，第一轴向端部置于邻近脚蹬连接孔40的第一沉孔48处，而第二轴向端部置于邻近脚蹬连接孔40的第二沉孔50处。安装凸缘44b从管状部分44a的第二轴向端部向外延伸。如图4中所示，管状部分44a位于脚蹬连接孔40中并且基本上沿脚蹬连接孔40的整个轴向长度延伸。然而，优选地，管状部分44a的第一轴向端部的边缘并不延伸至圆柱表面52的外边缘，即贴靠表面64的延伸表面，以便使得管状部分44a至少在将脚蹬22装配于曲柄臂14上之前并不与垫圈46相接触。另一方面，安装凸缘44b位于第一沉孔48中，并且安装凸缘44b与贴靠表面54相接触。
如图10-14中所示，管状部分44a具有一在管状部分44a的第一和第二轴向端部之间延伸的带内螺纹的内周表面44c。而且，管状部分44a具有一在管状部分44a的第一和第二轴向端部之间延伸的外周表面44d。外周表面44d具有一带有沿轴向延伸的锯齿状突起44e的中段。
如图13和14中看得最为清楚，锯齿状突起44e完全绕着外周表面44d的周边延伸。而且，优选地，锯齿状突起44e的轴向端部与安装凸缘44b和管状部分44a的另一端部间距相等。优选地，外周表面44d的直径略大于脚蹬连接孔40的圆柱表面52的内径，以便使得管状部分44a的全部长度压配合入脚蹬连接孔40的圆柱表面52中。锯齿状突起44e具有甚至比管状部分44a的外径更大的外径，以确保管状部分44a固定在脚蹬连接孔40的圆柱表面52内，从而防止它们之间发生旋转运动。更特别而言，如图14中所示，优选地，锯齿状突起44e包括多个凸起和多个与凸起邻近的凹槽。这些凸起从外周表面44d向外延伸指定长度。这些凹槽从外周表面44d向内延伸指定长度。指定长度的限定使得锯齿状突起44e区域的直径略大于圆柱表面52的直径或宽度。因此，管状构件44可压配合于脚蹬连接孔40中以便使得管状构件44不能转动或沿轴向移动。换而言之，一旦管状构件44压配合于脚蹬连接孔40中后，管状构件44就不能再移去，即管状构件44不可释放地联接于曲柄臂14上。因此，管状构件44刚性地保持于曲柄臂14的脚蹬连接孔40中。而且，由于管状构件44压配合于脚蹬连接孔40中，所以在管状构件44与脚蹬连接孔40之间不存在游隙。
现在参看图15和16，优选地，垫圈46具有最大外径或宽度D1及内径或宽度D2。优选地，外径D1略小于第二沉孔50的周边表面66的直径或宽度。优选地，垫圈46的内径D2略小于圆柱表面52的内径或宽度。换而言之，垫圈46优选地装配于第二沉孔50中并且基本上与贴靠表面64的整个表面相接触。而且，优选地，外径D1约为24毫米而内径D2约为15毫米，以便使得环的径向宽度为4.5毫米。优选地，垫圈46的厚度T1基本上等于第二沉孔50的周边表面66的轴向长度。
现在参看图17，示出了用于曲柄臂14的脚蹬22。本发明所属领域的普通技术人员通过阅读本公开内容应当清楚地了解，除了右和左脚蹬22彼此互为镜像之外，它们基本上彼此相同。因此，在此仅对一个脚蹬进行讨论或示例说明。基本上，脚蹬22具有一脚蹬体22a，一脚蹬轴22b从脚蹬体22a向外延伸。脚蹬轴22b以常规方式可旋转地安装于脚蹬体22a内。脚蹬轴22b的自由端具有螺纹22c，其与内周表面44c的螺纹相啮合。脚蹬轴22b的自由端还具有一与垫圈46相接触的贴靠凸缘22d。
当脚蹬22连接于曲柄臂14上时，垫圈46置于脚蹬轴22b的贴靠凸缘22d与第二沉孔50的贴靠表面64之间。当外力施加于脚蹬22上时，垫圈46适于分散由脚蹬22施加到曲柄臂14的外端部分32上的应力。更特别而言，当脚蹬22受到外力时，一部分外力通过脚蹬轴22b的贴靠凸缘22d加于垫圈46上。由于垫圈46设置成基本上与贴靠表面64的整个表面相接触，因此加于垫圈46上的部分外力通过垫圈46基本上分散至贴靠表面64的整个表面。在本发明中，贴靠表面64和垫圈46设置成具有比常规曲柄臂组件更大的接触表面面积。因此，由脚蹬加于垫圈46上的外力被比常规曲柄臂组件更有效地分散至曲柄臂14上，因而本发明的曲柄臂组件具有更大的抗外力的能力。因此，在非常艰苦的骑行运动中，能够防止曲柄臂14由脚蹬22所加的外力而造成破坏。
在本文中使用时，以下代表方向的这些词“向前、向后、上方、向下、垂直、水平、下方和横向”以及其它类似的代表方向的词指的是装备有本发明的自行车的这些方向。相应地，当用来描述本发明时，这些词应当被理解为相对于装备有本发明的自行车而言。
本文中所用的程度副词例如“基本上”、“大约”和“近似”等是指变动的项具有合理的偏差量以便保证最终结果不会发生显著改变。如果偏差不会否定其所改动的词的意思，这些副词应当被解释为变动的项包括至少±5％的偏差。
尽管只选择了选定的实施例对本发明进行了示例说明，但通过阅读本公开内容，对本发明所属领域的普通技术人员来说，很显然，在不超出如后附的权利要求所确定的本发明的范围的情况下，可以作出多种变动和改型。此外，上文对根据本发明的实施例的描述仅用于示例说明，而并非对如后附的权利要求及其等价内容所确定的本发明进行限制。

Claims (12)

1.一种自行车曲柄臂组件，包括：
一自行车曲柄臂，包括一构制成联接在底托架的轴上的第一端和一带有用于容放自行车脚蹬轴的孔的第二端；以及
一压配合于自行车曲柄臂的孔中的管状构件，该管状构件包括：
一管状部分，其具有一不可释放地压配合于自行车曲柄臂的孔中的外周表面和一构制成联接在自行车脚蹬轴上的内周表面，以及
多个锯齿状突起，其沿管状部分的轴向形成于管状部分的外周表面上以便不可转动地将管状构件联接于自行车曲柄臂的孔内。
2.根据权利要求1所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，
这多个锯齿状突起形成于管状部分的外周表面的中段，该中段与管状部分的第一和第二轴向端部沿轴向间隔开。
3.根据权利要求1所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，
内周表面包括构制成与自行车脚蹬轴相接合的螺纹。
4.根据权利要求1所述的自行车曲柄臂组件，还包括：
一置于邻近管状部分的一个轴向端部的位置的带有一开口的垫圈。
5.根据权利要求1所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，
管状构件包括一安装凸缘，安装凸缘沿基本垂直于管状部分的中心轴线的方向从管状部分的一个轴向端部向外延伸，并且与一邻近自行车曲柄臂的孔的第一轴向端部的外周区域相接触。
6.根据权利要求1所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，
自行车曲柄臂包括一位于孔的一轴向端部的沉孔，并且一垫圈置于沉孔中。
7.根据权利要求4所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，
垫圈的开口的最大宽度大于管状部分的内周表面的直径而小于管状部分的外周表面的直径。
8.根据权利要求7所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，
垫圈的最大宽度大于管状部分的外周表面的直径。
9.根据权利要求6所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，
垫圈的开口的最大宽度大于管状部分的内周表面的直径而小于管状部分的外周表面的直径。
10.根据权利要求9所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，垫圈的最大宽度大于管状部分的外周表面的直径。
11.根据权利要求10所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，沉孔的最大径向宽度比孔的最大宽度大5毫米至10毫米。
12.根据权利要求6所述的自行车曲柄臂组件，其特征在于，垫圈的厚度基本上等于自行车曲柄臂的孔的沉孔的轴向深度。
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