CN1781804A

CN1781804A - 自行车曲柄组

Info

Publication number: CN1781804A
Application number: CNA2005101186422A
Authority: CN
Inventors: 手塚俊雄
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2006-06-07
Also published as: TWI272210B; EP1652767A2; JP2006123895A; US20060094550A1; TW200616835A; BRPI0504781A

Abstract

一种自行车曲柄组具有曲柄臂部分，链环安装部分以及至少一个第一链环。曲柄臂部分包括脚蹬连接端和曲柄轴安装端，其中链环安装部分联接于曲柄轴安装端上。链环安装部分具有内部车架朝向侧和外部朝向侧，其中外部朝向侧的第一链环安装表面位于第一垂直平面中。第一链环具有安装于第一链环安装表面上的连接段和多个内部齿轮面位于第二垂直平面中的齿轮齿，其中所述第二垂直平面从第一垂直平面沿着朝向链环安装部分的内部车架朝向侧的方向轴向偏移开。

Description

自行车曲柄组

技术领域

本发明整体涉及一种自行车曲柄组。更特别而言，本发明涉及一种具有曲柄臂部分和至少一个附连于曲柄臂部分上的链环的自行车曲柄组。

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组件。

自行车曲柄臂就是一种经过大量重新设计的位于自行车中部区域的组件。在多数自行车设计中，自行车曲柄组通常具有三个根据骑车人的换档选择情况而与自行车链条啮合的链环。具体而言，骑车人操纵链条以便使得其与曲柄组中的三个链环之一啮合从而将旋转动力传输至自行车的后链轮和后轮。

自行车曲柄组由于各种原因而被持续进行重新设计，这些原因如降低生产成本、改进性能、减少重量等等。与自行车零件的重新设计相关联的一个问题就是新规格与公差常常需要重新加工，从而显著增加了制造成本。因此，有利地是在重新设计时尽量使用现有设计组件。

在目前的设计工作中，那些有预算限制的骑车人就需要一种成本较低的自行车曲柄组。一种降低自行车曲柄组制造成本的途径在于使用更少的链环齿轮。具体而言，通过从自行车曲柄组中省去三个链轮环之一，由于使用了更少的部件所以就能够降低制造成本。然而，为了确保优良的骑行性能，必须对曲柄组的齿数比进行仔细地估算。此外，必须重新考虑链轮环之间的间距，以便确保链条从一个链轮环向另一个链轮环平稳运动。最后，需要使用现有自行车曲柄组部件以便进一步减少生产成本。

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组。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带有链轮环设计的自行车曲柄组的曲柄臂部分，其中链轮环包括从曲柄臂部分的链条安装表面偏移开的齿轮齿。

本发明的另一个目的是提供一种带有两个链轮环的自行车曲柄组的曲柄臂部分，其中两个链轮环以适当的距离彼此隔开从而确保链条在其间平稳运动。

前述目的中至少第一个目的可以通过提供一种自行车曲柄组而基本上得以实现，这种自行车曲柄组使用包括脚蹬连接端和曲柄轴安装端的曲柄臂部分，其中链轮环安装部分联接于曲柄轴安装端上。链轮环安装部分包括内部车架朝向侧和外部朝向侧，其中外部朝向侧的第一链环安装表面位于第一垂直平面中。第一链环包括安装于第一链环安装表面上的连接段和多个内部齿轮面位于第二垂直平面中的齿轮齿，其中该第二垂直平面从第一垂直平面沿着朝向链环安装部分的内部车架朝向侧的方向轴向偏移开。

根据本发明的一个方面，本发明的自行车曲柄组还配置成使得链轮环安装部分包括置于链轮环安装部分的内部车架朝向侧上的第二链环安装表面，其中第二链环安装表面位于第三垂直平面中，该第三垂直平面从第二垂直平面沿着朝向链环安装部分的内部车架朝向侧的方向轴向偏移开。第二链环可松脱地安装于链环安装部分的第二链环安装表面上。

根据本发明的另一个方面，自行车链环带有连接段、偏移段和环形齿段。连接段包括面向内部径向的水平定向安装表面和位于第一轴向朝向平面中的垂直定向安装表面，其中水平、垂直定向安装表面配置成安装于垂直、水平朝向曲柄的外侧上。偏移段从连接段沿径向向外延伸并且沿轴向朝着曲柄的内部自行车车架侧偏移。环形齿段从偏移段沿径向向外延伸。环形齿段包括多个沿径向向外延伸的齿轮齿，其中内部齿轮面位于第二轴向朝向平面中，该第二轴向朝向平面平行于垂直定向安装表面的第一轴向朝向平面并且从该平面沿朝着垂直、水平曲柄的内部自行车车架侧的方向偏移。

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为使用根据本发明的自行车曲柄组的常规自行车的侧视图；

图2示出了根据本发明的自行车曲柄组的外侧透视图，其中为了更清楚起见而将一部分拆下；

图3为根据本发明的驱动轮系的前部的局部后侧视图，其中驱动轮系包括底托架、左曲柄以及图1和2中所示的自行车曲柄组，其中自行车曲柄以沿着图2中的剖面线III-III观察时的剖视图进行示出；

图4为根据本发明在图1-3中所示的自行车曲柄组的一部分的局部剖视图，其中为了更清楚起见而将自行车曲柄组的一部分拆下；

图5为类似于图4中的自行车曲柄组但以更大比例绘制的自行车曲柄组的局部放大剖视图，其示出了根据本发明的联接于第一链环上的链环安装臂部分；

图6为在图1-3中所示的外曲柄臂的外侧视图，但将其从根据本发明的自行车曲柄组上拆下进行示出；

图7为图6中所示的外曲柄臂的内部车架侧视图，其中再次其从根据的本发明自行车曲柄组上拆下进行示出；以及

图8为图2-5中所示的第一链环的内部车架侧视图，其中将其从根据本发明的自行车曲柄组上拆下进行示出。

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。通过阅读本公开内容，本发明所属领域的普通技术人员应当清楚，对本发明的实施例进行的以下描述仅供示例说明，而不是为了对由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基本包括车架11，其装备有根据本发明一个实施例的自行车曲柄组12。由于自行车及其各个组件在本领域内众所周知，所以除了涉及本发明的那些组件以外，本文中将不对自行车10及其各种组件作详细地讨论或说明。

另外在本文中使用时，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是指装备有本发明的自行车曲柄组12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。

如图2中所示，曲柄组12基本上包括曲柄臂部分13、链环安装部分14、第一链环15以及第二链环16。在所示的实施例中，曲柄臂部分13和链环安装部分14形成为单件整体式构件。当然，通过阅读本公开内容，本发明所属领域的普通技术人员应当清楚，曲柄臂部分13和链环安装部分14可以是以按照选择可松脱或可重新连接的方式而互相安装在一起的分开式元件。

如图3中所示，自行车曲柄组12安装于底托架17上，所述底托架17以常规方式安装于车架11的底托架管(未示出)中。尤其是，自行车曲柄组12固定于底托架17的曲柄轴18上，以便使得自行车曲柄组12相对于车架11可以绕着主旋转轴线A旋转。底托架17的曲柄轴18的另一端具有安装于其上的左曲柄臂19。曲柄臂部分13和左曲柄臂19的每个自由端都具有以常规方式附连于其上的踏板20。因此，自行车曲柄组12为通过链条22驱动着后轮21的自行车驱动轮系的一部分，该链条22操作联接于第一链环15、第二链环16与链轮组23之间。如图1中所示，驱动轮系还包括前拨链器24，其附连于自行车10的车架11上以便调节链条22的运动情况，链条22将来自自行车曲柄组12的旋转动力传输至附连于自行车10的后轮21上的链轮组23。

再参看图2，所述的自行车曲柄组12被从自行车10上拆下，其中还将脚蹬20从自行车臂部分13上拆下。优选地，曲柄臂部分13由钢合金材料制成，但是替代地，其可以由能够承受骑车人所施加的力与重量的复合材料或其它加强结构材料制成。如图2中所示，曲柄臂部分13基本具有两端，即脚蹬连接端30和曲柄轴安装端32。曲柄轴安装端32与链环安装部分14一体形成。

脚蹬连接端30配置成用于将脚蹬20之一固定于其上。尤其是，脚蹬连接端30具有用于将脚蹬20附连于其上的螺纹孔34。另一方面，曲柄轴安装端32具有配置成用于将底托架17的曲柄轴18固定于其上的曲柄容放孔42(参看图3和4)。

如图2、6和7中所示，链环安装部分14为包括五个紧固指状段36的星形构件。然而，通过阅读对本发明的这些附图与描述，应当理解紧固指状段36的数量可以变化并且在数量方面可以由三个、四个或四个以上来代替。

如图3、4和5中所示，链环安装部分14具有内部车架朝向侧44和外部朝向侧46。图6中更为清楚地示出了链环安装部分的外部朝向侧46。所形成的外部朝向侧46带有形成于每个紧固指状段36远端的多个垂直链环安装表面48和多个水平链环安装表面49。第一链环安装表面48大致垂直于水平安装表面49。这些垂直链环安装表面48均为位于单个平面P₁中的垂直定位安装表面，其中平面P₁通常设置成垂直于由曲柄轴18所限定的旋转轴线A。换句话说，垂直链环安装表面48的平面面对着自行车曲柄组12的轴向。此外，所形成的每个紧固指状段36均带有螺栓孔48a。

图7中更为清楚地示出了链环安装部分14的内部车架朝向侧44，所形成的内部车架朝向侧44带有多个安装构件或突起50，这些突起50包括用来与第二链环16接触的垂直链环安装表面51。这些垂直链环安装表面51均为位于单个平面P₂中的垂直定位安装表面，其中平面P₂通常设置成垂直于由曲柄轴18所限定的旋转轴线A。换句话说，垂直链环安装表面51的平面面对着自行车曲柄组12的轴向。这些突起50各自均包括螺纹孔52。在图3和4中看得更为清楚，这些突起从链环安装部分14的内部车架朝向侧44延伸。然而，通过阅读对本发明的这些附图与描述，应当理解，替代地，可以使用三个、四个或四个以上的紧固指状段和/或突起。

第一链环15通过链环安装部分14的紧固指状段36而可松脱地附连于曲柄臂部分13的链环安装部分14上，以下将对此进一步描述。同样地，第二链环16也可松脱地附连于链环安装部分14的突起50上，以下还将对此进一步描述。

现在参看图4，链环安装部分14以局部剖视图示出，其中只示出了紧固指状段36之一。应当理解，对图4中所示的紧固指状段36的以下描述适用于链环安装部分14的所有紧固指状段36。所形成的链环安装部分14的紧固指状段36的远端带有从中心轴线A沿径向向外延伸的第一链环安装表面48，当安装于自行车10上时，曲柄臂部分13绕着该轴线A转动。优选地，第一链环安装表面48垂直于中心轴线A，替代地，其也可以相对于中心轴线A成角度(未示出)。

如图4、5和8中所示，所形成的第一链环15带有连接段53、偏移段54以及齿段55。连接段53和偏移段54由五个径向延伸突起形成，这些突起从齿段55的内周边缘向内延伸。形成连接段53的每个突起包括面向内部径向的水平定向安装表面53a和位于第一轴向朝向平面中的垂直定位安装表面53b。第一链环15的垂直定位安装表面53b面向水平方向以便使得它们与链环安装部分14的第一链环安装表面48面对面地接触，如图3、4和5中所示。第一链环15通过多个螺栓57可松脱地固定于链环安装部分14上，以便使得第一链环15以可松脱且可重新连接的方式附连于链环安装部分14上。

水平安装表面53a形成于连接段53的径向内周上，而垂直定位安装表面53b从相应一个水平安装表面53a垂直延2伸。通常对第一链环安装表面48和水平安装表面49进行机加工以便使其按照面对面的关系而分别与第一链环15的垂直定位安装表面53b和水平安装表面53a对齐并啮合。更具体而言，将水平定向安装表面53a和垂直定位安装表面53b配置成安装于垂直、水平朝向曲柄的外侧，如由曲柄臂部分13和链环安装部分14所形成的曲柄。换句话说，链环安装部分14的垂直链环安装表面48与相应一个垂直定位安装表面53b接触并支承着该表面，而链环安装部分14的水平链环安装表面49与相应一个水平定向安装表面53a接触并支承着该表面。因此，当通过多个螺栓47而将垂直定位安装表面53b固定于垂直链环安装表面48上时，水平链环安装表面49与水平定向安装表面53a接触以支承第一链环15从而基本限制第一链环15的垂直摇摆运动。优选地，根据JIS标准(参看JISD9415)，水平定向安装表面53a和垂直定位安装表面53b相对于水平链环安装表面49和垂直链环安装表面48而配置以便当自行车曲柄组12装配并安装于自行车10上时来限制垂直摆动不大于1.0mm。

所形成的第一链环15的齿段55还带有多个可与链条22啮合的齿轮齿58。如图4所示，齿轮齿58的内部齿轮面61位于垂直平面P₃中。在图5的放大视图中看得更为清楚，链环安装部分14的链环安装表面48的垂直平面P₁构成第一垂直平面，齿轮齿58的内部齿轮面61的垂直平面P₃构成第二垂直平面，而链环安装表面49的垂直平面P₂构成第三垂直平面。

如图3、4和5中所示，第一链环15的偏移部分54配置成使得连接段53和齿段55相对于中心轴线A互相偏移开。更具体而言，偏移部分54容许第一链环安装表面48与内部齿轮面61之间以定距离隔开。换句话说，由第一链环安装表面48所限定的垂直平面P₁和由内部齿轮面61所限定的第二垂直平面64彼此以定距离隔开。

如图3和4中所示，所形成的第二链环16带有包括安装表面60的连接段41。第二链环16的安装表面60沿水平方向定位从而使其与链环安装部分14的的第二链环安装表面51面对面地接触。第二链环16通过多个螺栓59而被可松脱地固定。所形成的第二链环16还带有多个可与链条22啮合的齿轮齿62。齿轮齿62的外侧位于第三垂直平面中，如图4所示。第二链环16的外径小于第一链环15的外径。

优选地，第一链环15和第二链环16由硬质刚性材料如铝制成。当然，通过阅读本公开内容，本发明所属领域的普通技术人员将会清楚，第一链环15和第二链环16可以由碳纤维复合塑料等等制成，或者可以由硬化钢合金制成。在任何情况下，第一链环15和第二链环16均由硬质耐用材料制成，这种材料能够承受由骑车人通过自行车链条向自行车10的后轮21进行能量传输所形成的力。

如图5中所示，垂直平面P₂从垂直平面P₃沿轴向偏移距离D₁，并且还与垂直平面P₂以定距离隔开。在优选的实施例中，垂直平面P₃从垂直平面P₂沿轴向偏移轴向距离D₂。

通过阅读本发明的这些图与描述，应当理解第一链环15包括至少三十二(32)个齿轮齿58，但是其可以形成为带有五十(50)个之多的齿轮齿。此外，所形成的第二链环16包括至少二十二(22)个齿轮齿58，但是其可以形成为带有三十四(34)个之多的齿轮齿。

如上述及图2-5中所示，曲柄臂部分13和第一链环15通过螺栓57而互相固定。如图4和5中所示，螺栓57分别穿过形成于链环安装部分14和第一链环15上的相应孔48a和82而延伸。如图7和8中所示，节圆直径PCD由以轴线A作为其中心并穿过每个螺栓孔48a和82的中心的圆所确定。在本发明中，节圆直径PCD优选地为104mm左右。类似地，第二链环16的节圆直径为64mm左右。

在理解本发明的过程中，在本文中使用时，术语“包括”及其派生词为开放性术语，其对提出的所述的特征、元件、组件、群、整数和/或步骤进行具体说明，但是并不排除存在其它未述及的特征、元件、组件、群、整数和/或步骤。前述内容还适用于具有类似意义的词如术语“包含”“具有”及其派生词。另外，当以单数形式使用术语“构件”或“元件”时，则可能具有单个零件或多个零件的双重意义。最后，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，本发明所属领域的普通技术人员将会清楚，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

1.一种自行车曲柄组，包括：

包括脚蹬连接端和曲柄轴安装端的曲柄臂部分；

联接于曲柄轴安装端上的链环安装部分，链环安装部分包括内部车架朝向侧和外部朝向侧，其中外部朝向侧的第一链环安装表面位于第一垂直平面中；

第一链环，其包括安装于第一链环安装表面上的连接段和多个内部齿轮面位于第二垂直平面中的齿轮齿，其中所述第二垂直平面从第一垂直平面沿着朝向链环安装部分的内部车架朝向侧的方向轴向偏移开。

2.根据权利要求1所述的自行车曲柄组，其中

第一链环安装表面包括多个由此垂直延伸的螺纹紧固件孔。

3.根据权利要求1所述的自行车曲柄组，其中

第一链环安装表面由多个沿圆周方向隔开的啮合部分形成，其中每个啮合部分具有水平安装表面和垂直安装表面。

4.根据权利要求3所述的自行车曲柄组，其中

链环安装部分的水平安装表面与第一链环的水平安装表面面对面地接触，而链环安装部分的垂直安装表面面对着链轮安装部分的垂直面。

5.根据权利要求1所述的自行车曲柄组，其中

第一链环包括环形齿段、从环形齿段沿径向向内延伸的偏移段以及从偏移段向内延伸的连接段。

6.根据权利要求5所述的自行车曲柄组，其中

连接段由绕着环形齿段的内周沿圆周方向隔开的各个连接零件形成。

7.根据权利要求6所述的自行车曲柄组，其中

偏移段由绕着环形齿段的内周沿圆周方向隔开的各个零件形成。

8.根据权利要求5所述的自行车曲柄组，其中

连接段包括多个连接孔，而链环安装部分包括多个紧固件孔，其中多个紧固件以按照选择可松脱与可重新连接的方式将第一链环联接于链环安装部分上。

9.根据权利要求1所述的自行车曲柄组，其中

链环安装部分还包括置于链环安装部分的内部车架朝向侧上的第二链环安装表面，其中第二链环安装表面位于第三垂直平面中，所述第三垂直平面从第二垂直平面沿着朝向链环安装部分的内部车架朝向侧的方向轴向偏移开。

10.根据权利要求9所述的自行车曲柄组，还包括：

第二链环，其以按照选择可松脱与可重新连接的方式而可松脱地安装于链环安装部分的第二链环安装表面上。

11.一种自行车链环，包括：

连接段，其包括面向内部径向的水平定向安装表面和位于第一轴向朝向平面中的垂直定向安装表面，其中水平、垂直定向安装表面配置成安装于垂直、水平朝向曲柄的外侧上；

偏移段，其从连接段沿径向向外延伸并且沿轴向朝着曲柄的内部自行车车架侧偏移；以及

环形齿段，其从偏移段沿径向向外延伸，该环形齿段包括多个沿径向向外延伸的齿轮齿，其中内部齿轮面位于第二轴向朝向平面中，该第二轴向朝向平面平行于垂直定向安装表面的第一轴向朝向平面并且从该平面沿朝着垂直、水平曲柄的内部自行车车架侧的方向偏移。

12.根据权利要求11所述的自行车链环，其中

13.根据权利要求12所述的自行车链环，其中

14.根据权利要求13所述的自行车链环，其中

连接段包括多个连接孔。

15.根据权利要求11所述的自行车链环，其中

连接段包括多个连接孔。