CN1955063A

CN1955063A - 自行车底托架组件

Info

Publication number: CN1955063A
Application number: CNA2006101646558A
Authority: CN
Inventors: 山中正广; 田部耕嗣; 白石真悟
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2007-05-02
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: US7503700B2; EP1780111B2; CN1955063B; EP1780111A2; DE202006020915U1; DE202006020916U1; EP1780111B1; US20070095164A1; EP1780111A3; DE602006004941D1

Abstract

一种自行车底托架，其具有一对轴承支承部件和一对轴向轴承，以使得所述自行车底托架构造和配置成能安装入一自行车架的吊架部分。所述吊架部分具有相对的开口端。所述轴承支承部件被压配入所述吊架部分的相对的开口端。所述轴承保持在轴承支承部件中以使所述轴承布置在所述吊架部分的内部，每个轴承的外部座圈与一所述轴承支承部件配合。一曲柄轴通过所述轴承的内座圈可旋转地支承在所述吊架部分中，所述曲柄轴的一第一轴向端部位于所述吊架部分的一端上，而所述曲柄轴的一第二轴向端部位于所述吊架部分的另一端上。

Description

自行车底托架组件

技术领域

本发明通常涉及一种自行车底托架组件，更特别是，本发明涉及一种具有安装在一自行车架的圆筒形支架部分或底托架管内的轴承的自行车底托架组件。

背景技术

自行车正成为一种受欢迎的娱乐方式如其作为一种运输工具一样。此外，对业余爱好者和专业运动员来说，自行车已经成为一种非常受欢迎的竞技运动。不管将自行车用于娱乐、运输或竞技，自行车工业不断改进自行车的各部件。已经进行了大量重新设计的一个部件是自行车底托架，其也通常被称为底托架。

日本公开号为2004-249770的专利申请公开了一种传统的底托架，其安装在自行车的支架部分。该传统底托架配置有第一和第二轴承支承部件或壳体，其分别具有第一和第二轴承固定部分。第一和第二轴向支承壳体分离地拧入到支架部分的两个端部。传统的曲柄轴装置还包括第一和第二轴承，其贮藏在第一和第二轴向支承壳体中。该曲柄轴旋转式地支承在两个第一和第二轴承上，并且左右曲柄非旋转式地安装在曲柄轴的两个轴向端部。

在这种传统底托架中，右齿轮曲柄固定在曲柄轴的右轴向端部。第一和第二轴承的内环通过左右曲柄的内边缘部分压入并布置为使得左右曲柄可以施加压力给第一和第二轴承的内环。左曲柄通过一锯齿状突起非旋转地安装在曲柄轴上，该锯齿状突起形成于曲柄轴的左轴端部的一圆周表面上。此外，左曲柄通过一紧固螺钉固定到曲柄轴上，该紧固螺钉拧入曲柄轴的左边缘内圆周表面。当左曲柄通过紧固螺钉固定到曲柄轴上时，通过放置左右曲柄保持与第一和第二轴承内环的外表面轴向接触，在轴向方向，左右曲柄向内压住第一和第二轴承的内环。另外，在一左曲柄的曲柄轴安装部分上沿径向形成一窄缝。在利用紧固螺钉固定左曲柄后，通过利用两个安装螺钉缩小窄缝的宽度可以更紧地将左曲柄固定在曲柄轴上。在如上所述的传统自行车底托架中，利用固定左曲柄的紧固螺钉压住第一和第二轴承的内环，并通过将左曲柄固定到曲柄轴上通过左曲柄来调整轴承窜动。然后，通过利用安装螺钉缩小左曲柄的窄缝的宽度来将左曲柄更牢靠地固定到曲柄轴上。

然而，在这种传统的自行车底托架中，轴承是安装在自行车架的圆筒形吊架部分或底托架管的外部的。结果，需要将自行车架的底托架管的轴向长度做得足够小以容纳安装在自行车架的底托架管的外部的轴承。此外，由于第一和第二轴支承壳体是用金属材料制成的，且底托架管的端部攻了螺纹。这样，这种传统的自行车底托架结构可能很重且需要在底托架管的端部攻上螺纹。

基于上述观点，从这些公开中，存在改进自行车曲柄轴轴承装置或底托架的需要，这对于该领域的技术人员是很明显的。在该领域中用于这种需求的所述发明同其他需求一样，从这些公开中，其对该领域的技术人员来说是明显的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种自行车底托架组件，其在自行车架的吊架部分的端部中具有保持在非金属轴承支承部件或壳体中的轴承。

本发明的另一个目的是提供一种相对轻的自行车底托架组件。

本发明的另一个目的是提供一种自行车底托架组件，其不需要在自行车架的吊架部分的端部攻螺纹。

通过提供一包括第一和第二轴承支承部件(壳体)，和第一及第二轴承的自行车底托架组件可以基本上达到前述目的，这样构造和安装自行车底托架组件以将其安装到自行车架的吊架部分中。自行车架的吊架部分有一第一开口端和一第二开口端。第一和第二轴承分别压配入吊架部分的第一和第二开口端。第一和第二轴承分别保持在第一和第二轴承支承部件中，使得第一和第二轴承配置在吊架部分内，并且第一和第二轴承的轴承外环分别与第一和第二轴承支承部分接合。一曲柄轴通过第一和第二轴承的轴承内环可旋转地支承在吊架部分中，曲柄轴的一第一轴向端部布置在吊架部分的该第一开口端而曲柄轴的一第二轴向端部布置在吊架部分的第二开口端。

根据本发明的一个方面，该底托架组件特征在于其轴承壳体被压配入圆筒形吊架部分以使轴承轴向定位在圆筒形吊架部分的轴向端部里面或与其平齐。

根据本发明的另一个方面，该底托架组件特征在于其轴承支承部件(壳体)是由非金属材料制成的(如树脂)，并以压配方式连接到圆筒形吊架部分。这样，这种结构允许圆筒形吊架部分的轴向长度比上述讨论过的传统设计的长度要长，并增加了与这些领域相关的自行车部件的设计自由度。再者，因为本发明的底托架组件包括一个夹在轴承体和外壳部件间的轴承，使用者可以按压配方式很容易地将底托架组件作为一个单元装配到圆筒形吊架部分中。优选是，该轴承体可由树脂制成。用树脂制造轴承体可以减轻重量和降低踩踏板时的噪音。

通过下述详细说明，本发明的这些和其他目的、特征、方面和优点对本领域的技术人员来说是显而易见的，这些详细说明加上相关附图公开了本发明的一种具体实施方式。

附图说明

现在，参见构成原始公开的一部分相关附图：

图1是一具有根据本发明的第一实施方式的一自行车底托架组件的一自行车的整体右侧的正视图；

图2是一图1所示的自行车的自行车架的吊架部分的放大的局部透视图，其底托架安装到根据分发明的第一实施方式的吊架部分中；

图3是一根据本发明的第一实施方式的底托架组件的横向剖视图；

图4是一根据本发明的第一实施方式的底托架组件的左侧部分放大的局部剖视图；

图5是一根据本发明的第二实施方式的底托架组件的横向剖视图；及

图6是一根据本发明的第二实施方式的底托架组件的左侧部分放大的局部剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图对所选的本发明的具体实施方式进行说明。从这些公开的内容本领域的技术人员可以显而易见地了解到，本发明的具体实施方式的下述陈述仅仅是示例性的，并不是为了限制由权利要求和其等效内容所确定的本发明。

首先参见图1，图示了一装配有本发明的第一实施方式的自行车10。在本例中，该自行车10是一公路自行车，其具有一带有一成三角形形状的前三角架和一布置在前三角架后面的成三角形形状的后三角架的菱形车架12。车架12作为自行车体的框架。车架12具有一枢轴式地支承在车架12前部的前叉14上，以使前叉14能够关于一稍微倾斜于垂直方向的轴线旋转。前叉14的下部或底部被分成两个叉。自行车10还具有一连接到前叉14上的下排式把手单元16，和一位于车架12下部的驱动单元18。驱动单元18将踏板上的作用力转换为驱动力。一前轮20以自由旋转方式支承在前叉14底端上，而一后轮22以自由旋转方式支承在车架12的后部上。当然，作为需要和/或优选，自行车10可以包括其他部件。

车架12主要是由一上管24、一下管26、一前管28、一座管30、一对座撑32和一对链撑34构成。上管24通常是水平布置，而下管26布置在上管24的下方以使其向上倾斜地朝向前方。前管28将上管24的前端部和下管26连接在一起。座管30对角地向上延伸并将上管24的后端部和下管26连接在一起。

自行车10还具有一座柱36，其具有一固定在其上的车座38。座柱36固定在座管30中以使其位置能在垂直方向上下调整。一圆筒形或管形吊架部分40(如图2所示)构成了将座管30和下管26连接在一起的连接部分。

驱动单元18主要包括一前曲柄装置41、一后齿轮盒单元43、一链条44、一前减速器45和一后减速器46。前曲柄装置41安装在自行车10的底托架上。后齿轮盒单元43以非旋转方式安装到后轮22的自由轮毂上。链条44布置在前曲柄装置41和后齿轮盒单元43上以横跨在其间。前减速器45和后减速器46起到齿轮变换设备的功能。

如图2和图3所示，前曲柄装置41主要包括一曲柄轴装置或底托架组件50，一右曲柄臂51，一左曲柄臂52，和一对踏板53(图1)。底托架组件50优选具有一通过一对(左和右)轴承体(如，第一和第二轴承支承部件)55和56可旋转地支承在车架12的吊架部分40上的曲柄轴54、一管状连接部件57、一对(左和右)轴承58和59及一对(左和右)盖部件60和61。管状连接部件57共中心地连接轴承体55和56。左、右轴承58和59安装在左、右轴承体55和56上。左、右盖部件60和61安装在曲柄轴54与左、右轴承58和59之间。

右曲柄臂51优选通过如嵌缝、粘结或焊接等合适的固定方式固定装配到曲柄轴54的右端部上，以使右曲柄臂51整体装配到曲柄轴54上。左曲柄臂52可动地固定到曲柄轴54的左端部上。踏板53安装到左、右曲柄臂52和51的末端或自由端。

曲柄轴54优选一高刚度的合金空心管状部件，如铬钼钢。如图3和图4所示，曲柄轴54的左端部分包括一螺母(内螺纹)部分54a和多个外细齿54b。螺母(内螺纹)部分54a布置在曲柄轴54的左端部分的一内圆周表面上，以将一紧固螺钉62旋入到螺母部分54a来固定左曲柄臂52。细齿54b设置在曲柄轴54的左端部分的外圆周表面上使其非旋转地连接其上的左曲柄臂52。

轴承体55和56压入配合到吊架部分40的两端。轴承体55和56优选非金属材料制造，比如，一覆盖轴承58和59的外圆周表面的坚硬的树脂材料。然而，可以采用金属材料制造轴承体55和56，如铝，其具有允许轴承体55和56被压配入吊架部分40两端部的特性。因此，不管材料是否是金属，硬度小于吊架部分40的材料都可以用于轴承体55和56。轴承体55和56被分别压配入吊架部分40的左、右端。

左、右轴承体55和56是阶梯管状部件，其分别包括一对(左和右)轴承保持部分或零件55a和56a，一对(左和右)支撑部分或零件55b和56b，和一对(左和右)环形邻靠部分或零件55c和56c。轴承58和59分离地保持和贮藏在轴承保持部分55a和56a中。轴承保持部分55a和56a非旋转地安装在吊架部分40的轴向端部中。在图3和图4中可以看出，轴承保持部分55a和56a相对于支撑部分55b和56b轴向向外地布置并且具有比支撑部分55b和56b更大的直径。支撑部分55b和56b连接到连接部件57的末端。环形邻靠部分55c和56c各自形成一个外邻靠面以确定底托架相对于吊架部分40的轴向位置。

连接部件57是一管状部件，其具有一曲柄轴54可以穿过的内径。连接部件57在其轴向端部与左、右轴承体55和56的支撑部分55b和56b的内缘配合。优选分别将两个“O”形环68和69安装在连接部件57及轴承体55和56的连接部分，参见图3。连接部件57具有密封结构的功能，以防止外界物质如水、沙、泥或类似物从外部渗入轴承58和59中。

轴承58和59优选球轴承或滚子轴承，其包括内环或座圈58a和59a及外环或座圈58b和59b，在内环与外环之间布置有许多滚动部件(如球轴承)58c和59c。在本具体实施方式中，左轴承58构成第一轴承而右轴承59构成第二轴承。轴承58和59如此布置使得内环58a和59a在轴向方向(在图2中，轴承58在左边，轴承59在右边)向外的运动分别通过盖部件60和61受到左、右曲柄臂52和51的限制，且外环58b和59b在轴向方向(在图2中，轴承63在左边，轴承64在右边)向内的运动分别受到轴承体55和56的限制。轴承58和59优选密封的工业轴承，其中密封件分别安装在内环58a和59a及外环58b和59b间，且预先在轴承58和59中加入油脂。因此，可以省去对轴承58和59的润滑维护。因此，在上述底托架组件50的配置中，通过将轴承58和59置于吊架部分40的轴向方向的外部可以延长曲柄轴54的轴线直径。在保持曲柄轴54的强度和刚度维持高水平时，通过将曲柄轴54制成空心结构可以减轻底托架组件50的重量。

比如，盖部件60和61是覆盖在轴承体55和56的圆周表面的硬树脂部件。盖部件60和61的布置使盖部件60和61分别被左、右曲柄臂52和51及轴承58和59的内环58a和59a夹住。

参见图3，右曲柄臂51是一齿轮曲柄，其上以可动方式安装有一对链环或链齿71和72。右曲柄臂51固定装配到曲柄轴54的右端上。右曲柄臂51的内边缘表面配置为通过盖部件61压住轴承59。左曲柄臂52在中心部分非旋转式地连接到曲柄轴54上。特别是，左曲柄臂52通过形成在曲柄轴54上的细齿以一确定转动相位非旋转地配合到曲柄轴54上。轴承58由左曲柄臂52通过盖部件60在轴向方向被压住。左曲柄臂52通过紧固螺钉62固定装配到曲柄轴54上。底托架组件50构造和配置成使得由左、右曲柄52和51通过拧紧紧固螺钉62来轴向压住轴承58和59。因此，可以调整轴承58和59的轴承窜动。左曲柄臂52有一窄缝52a，其连接左曲柄臂52的连接孔52b以安装曲柄轴54。参见图3，通过拧紧位于曲柄轴54底部的两个安装螺钉67a和67b将左曲柄臂52坚固地固定在曲柄轴54上。这样，通过拧紧延伸过窄缝52a的安装螺钉67a和67b来缩小窄缝52a的缝隙宽度以将左曲柄臂52坚固地固定在曲柄轴54上。例如，这两个安装螺钉67a和67b是六角沉头螺钉，且优选其螺钉头从不同方向插入。

当将上述本发明的底托架组件50安装到吊架部分40上时，首先，将轴承58和59及盖部件60和61安装到左、右轴承体55和56上。另外，将连接部件57安装到轴承体55和56之一上。在这种情况下，轴承体55和56被分别压配入吊架部分40的相对端。

其次，将固定装配曲柄轴54的齿轮曲柄臂51从轴承体56侧面插入。左曲柄臂52安装到曲柄轴54从左轴承体55轴向向外突出的一端。左曲柄臂52按一旋转相位方位安装，其从右曲柄臂51偏移180度。

然后，将紧固螺钉62拧入曲柄轴54的螺母部分54a中，且将左曲柄臂52固定到曲柄轴54上。在图3中，通过拧紧紧固螺钉62，曲柄轴54向左运动，且右、左曲柄51和52的内边缘表面通过盖部件60和61在轴承58和59的内环58a和59a上施加向内的压力。

因此，本发明的第一实施方式的底托架组件特征在于将轴承体55和56压配入吊架部分40以使轴承58和59从吊架部分40轴向向内定位。再者，因为轴承体55和56是由树脂制成，且以压配方式与吊架部分40配合，这种结构允许吊架部分40在轴向的长度要比在日本公开号为2004-249770中公开的传统设计的长度要长。因此，具有本发明的结构可能增加设计安装到吊架部分40中的部件的自由度，如，链拉条(比如，自行车架的部分)应该连接到哪里。再者，因为本发明底托架组件50具有夹在树脂轴承体55和56及树脂盖部件60和61之间的轴承58和59，使用者可以以压配方式轻易地将底托架组件50作为一对单元装配到吊架部分40中。轴承体55和56由树脂制成也可以减轻重量和降低蹬踏时的噪音。

第二实施方式

现在参照图5和图6，将阐述一种根据第二实施方式的自行车底托架组件150。除了第一实施方式的轴承体55和56被根据第二实施方式的一对可调节轴承体155和156所取代外，第二实施方式的底托架组件150与第一实施方式的底托架组件50是一致的。考虑到第一和第二实施方式间的相同点，第二实施方式中与第一实施方式中同样的部分采用与第一实施方式中相同的附图标记。再者，为简便起见，省略了第二实施方式中与第一实施方式中同样的部分的描述。

这样，底托架组件150包括通过支承管状连接部件57的左、右轴承体155和156可旋转地支承在可调吊架部分140上的曲柄轴54，和具有连接其上的盖部件60和61的轴承58和59。由于使用了可调节轴承体155和156，优选使用可调吊架部分140，在其相对端有一环形凹槽部分140a和140b。在本第二实施方式中，从轴承体155和156上去掉了环形邻靠部分。更合适的是，轴承体155和156分别具有从轴承58和59轴向向内定位的其他外部邻靠部分，用于与可调吊架部分140的由环形凹槽部分140a和140b形成的内部邻靠部分接合，其是以限定底托架相对于可调吊架部分140的轴向位置。

如前述实施方式，在本实施方式中，也将轴承体155和156压配入可调吊架部分140的两端。轴承体155和156优选非金属材料制成，比如，一种覆盖轴承58和59外圆周表面的树脂材料。然而，轴承体155和156也可以由金属材料制成，如铝，其具有允许轴承体155和156被压配入可调吊架部分140两端部的特性。因此，不管材料是否是金属，硬度小于吊架部分140的材料都可以用于轴承体155和156。轴承58和59构造和配置为被分别压配入轴承体155和156。

对于此处为了说明本发明所使用的下述方向性术语“向前、向后、上面、向下、垂直、水平、下面和横向”以及任何其他类似的方向术语指的是配置本发明的自行车的那些方向。因此，为描述本发明而使用的术语应该被认为关于配置本发明的自行车的意思。在理解本发明的范围的过程中，在此所使用的术语“包括”及其缩写，确定为可开展的术语，其详细说明了存在的所说明的特征、元件、部件、组件、整体，和/或步骤，但也不排除存在的其他未说明的特征、元件、部件、组件、整体，和/或步骤。前述应用的词汇也具有同样的意思，如术语“包括”、“具有”和它们的缩写。术语“部件”或“元件”当其单独使用时也可能具有一个部分或多个部分的双重意义。最后，程度的术语，如在此所使用的“充分地”、“左右”和“大约”意味偏离所限定的术语的一个合理的量，以使最终结果没有明显地改变。如果这些偏离并未否定其所限定的术语的意思，那么这些程度的术语可以理解为包括一所限定的术语至少±5％偏离。

虽然仅选取所选用的实施方式来说明本发明，但从所公开的内容本领域的技术人员可以明显的得知，在此进行各种改变和改进都不会超出权利要求所确定的本发明的范围。再者，根据本发明实施方式的以前的陈述仅作为说明提出，而不是为了限定通过权利要求和其相同内容确定的本发明。

Claims

1.一种自行车底托架组件包括：

第一和第二轴承支承部件，每个第一和第二轴承部件均具有与非螺纹外部圆周表面相邻的外部邻靠部分，该表面构造和布置成压配入一自行车架的吊架部分的开口端；及

第一和第二轴承部件分别保持在第一和第二轴承支承部件中，以使所述第一和第二轴承在相应的第一和第二轴承支承部件的外部邻靠部分轴向向内布置，而所述第一和第二轴承的外部座圈分别与所述第一和第二轴承支承部件配合。

2.如权利要求1所述的自行车底托架组件，其特征在于，第一和第二轴承的内部座圈构造和配置成可旋转地支承在曲柄轴上，以使所述曲柄轴可以在轴向从所述第一和第二轴承取出而不需要从所述第一和第二轴承支承部件上取出该第一和第二轴承。

3.如权利要求1所述的自行车底托架组件，其特征在于，所述第一和第二轴承分别被压配入所述第一和第二轴承支承部件。

4.如权利要求1所述的自行车底托架组件，其特征在于，所述第一和第二轴承支承部件由非金属材料构成。

5.如权利要求1所述的自行车底托架组件，其特征在于，还包括：

分别从所述第一和第二轴承的内部座圈径向向内布置的第一和第二盖部件。

6.如权利要求5所述的自行车底托架组件，其特征在于，所述第一和第二盖部件构造和配置成使得一曲柄轴可以在轴向从所述第一和第二盖部件取出而不需要从所述第一和第二轴承的内部座圈取出所述第一和第二盖部件。

7.如权利要求5所述的自行车底托架组件，其特征在于，所述第一和第二轴承支承部件由非金属材料构成。

8.如权利要求5所述的自行车底托架组件，其特征在于，每个所述外部邻靠部分是环形凸缘。

9.如权利要求5所述的自行车底托架组件，其特征在于，还包括：

在第一和第二轴承支承部件间同心延伸的连接部件。

10.如权利要求1所述的自行车底托架组件，其特征在于，还包括：

在第一和第二轴承支承部件间同心延伸的连接部件。

11.一种构造和配置成安装到具有第一开口端和第二开口端的自行车架的吊架部分的自行车底托架组件，所述自行车底托架组件包括：

分别压配入所述吊架部分的第一开口端和第二开口端的第一和第二轴承支承部件；及

第一和第二轴承，每个包括外部座圈、内部座圈和多个布置在所述内部和外部座圈间的滚动元件，所述第一和第二轴承分别保持在所述第一和第二轴承支承部件中，以使所述第一和第二轴承布置在所述吊架部分中，所述第一和第二轴承的外部座圈分别与所述第一和第二轴承支承部件配合。

12.如权利要求11所述的自行车底托架组件，其特征在于

所述第一和第二轴承的内部座圈构造和配置成可以旋转地支承在曲柄轴上，以使所述曲柄轴可在轴向方向上从第一和第二轴承取出而不需要从吊架部分上取出所述第一和第二轴承。

13.如权利要求11所述的自行车底托架组件，其特征在于，所述第一和第二轴承被压配入所述第一和第二轴承支承部件。

14.如权利要求11所述的自行车底托架组件，其特征在于，所述第一和第二轴承支承部件由非金属材料构成。

15.如权利要求11所述的自行车底托架组件，其特征在于，还包括：

分别从所述第一和第二轴承的内部座圈向内径向布置的第一和第二盖部件。

16.如权利要求15所述的自行车底托架组件，其特征在于，所述第一和第二盖部件相对于曲柄轴构造和配置以使所述曲柄轴可以在轴向从所述第一和第二盖部件取出而不需要从所述吊架部分取出所述第一和第二盖部件。

17.如权利要求15所述的自行车底托架组件，其特征在于，所述第一和第二轴承支承部件由非金属材料构成。

18.如权利要求11所述的自行车底托架组件，其特征在于，每个所述第一和第二轴承支承部件分别具有外部邻靠部分，该外部邻靠部分构造和配置成与所述吊架部分的所述第一和第二开口端的轴向边缘接触，以限制所述第一和第二轴承支承部件向内的轴向运动。

19.如权利要求11所述的自行车底托架组件，其特征在于，每个所述第一和第二轴承支承部件分别具有外部邻靠部分，该外部邻靠部分构造和配置成与形成于所述吊架部分的所述内表面上的内部邻靠部分接触，以限制所述第一和第二轴承支承部件向内的轴向运动。

20.如权利要求11所述的自行车底托架组件，其特征在于，还包括：

在所述第一和第二轴承支承部件同心延伸的连接部件。