DE102014108900A1

DE102014108900A1 - Fahrradverbundbauteil, Fahrradverbundkurbelarm und Herstellungsverfahren für Fahrradverbundbauteil

Info

Publication number: DE102014108900A1
Application number: DE201410108900
Authority: DE
Inventors: Tetsu Nonoshita; Masahiro Yamanaka
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2014-12-31
Also published as: TWI583591B; CN104249799A; US9365261B2; TW201500253A; US20150000459A1

Abstract

Ein Fahrradverbundbauteil umfasst ein erstes Element, ein zweites Element, ein Verbindungselement und ein inneres Halteelement. Das erste Element ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Das zweite Element ist aus einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt. Das erste und das zweite Element sind ausgebildet, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum auszubilden. Das Verbindungselement ist ausgebildet, das erste und das zweite Element aneinander zu befestigen. Das innere Halteelement ist ausgebildet, innerhalb des Innenhohlraums angeordnet zu sein, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander abgeschlossen ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrradverbundbauteil, einen Fahrradverbundkurbelarm und ein Herstellungsverfahren für das Fahrradverbundbauteil.
BESPRECHUNG DES HINTERGRUNDES
Fahrradfahren ist dabei, eine immer populärere Form der Erholung wie auch einer Art des Transports zu werden. Ferner ist Fahrradfahren zu einem sehr populären Wettkampfsport sowohl für Amateure wie auch Profis geworden. Ob nun das Fahrrad für die Erholung, zum Transport oder für den Wettkampf verwendet wird, die Fahrradindustrie verbessert ständig die verschiedenen Bauteile des Fahrrads.
Die technischen Anforderungen von Fahrradbauteilen umfassen eine hohe Festigkeit, um Beschädigung oder Verformung zu verhindern, obwohl die Fahrradbauteile wiederholt Belastungen ausgesetzt werden, und eine hohe Steifigkeit, um Verformung oder unangenehme Situationen zu vermeiden, wenn die Belastungen auf die Fahrradbauteile ausgeübt werden.
Die technischen Anforderungen der Fahrradbauteile umfassen des Weiteren die Ersparnis von Gewicht, um das Gewicht des gesamten Fahrrads zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrradverbundbauteil ein erstes Element, ein zweites Element, ein Verbindungselement und ein inneres Halteelement. Das erste Element ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Das zweite Element ist aus einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt. Das erste und das zweite Element sind ausgebildet, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum auszubilden. Das Verbindungselement ist ausgebildet, das erste und das zweite Element aneinander zu befestigen. Das innere Halteelement ist ausgebildet, innerhalb des Innenhohlraums angeordnet zu sein, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander abgeschlossen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das Verbindungselement Harz umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das Verbindungselement Klebstoff umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das erste Element Aluminium umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das zweite Element nichtmetallischen Faserwerkstoff umfasst, und das Verbindungselement umfasst Harz und wird im zweiten Element verteilt, um faserverstärkten Kunststoff zu bilden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das erste Element Eisen umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das zweite Element nichtmetallischen Faserwerkstoff umfasst, und das Verbindungselement umfasst Harz und wird im zweiten Element verteilt, um faserverstärkten Kunststoff zu bilden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das zweite Element faserverstärkten Kunststoff umfasst, und das Verbindungselement umfasst Klebstoff, um das zweite Element an dem ersten Element zu befestigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das innere Halteelement ausgebildet ist, in Flüssigkeit löslich zu sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das innere Halteelement einen aufblasbaren Beutel umfasst.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrradverbundbauteil ein erstes Element, ein zweites Element und ein Verbindungselement. Das erste Element ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Das zweite Element ist aus einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt. Das erste und das zweite Element sind ausgebildet, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum auszubilden. Das Verbindungselement ist ausgebildet, das erste und das zweite Element aneinander zu befestigen. Das Fahrradverbundbauteil wird mit einem Verfahren hergestellt, dass umfasst: Bereitstellen des ersten und des zweiten Elements, Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements, dem zweiten Element nach dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements das Verbindungselement Bereitstellen, und Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander durch das Verbindungselement mittels eines Integral-Formprozesses.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fahrradverbundbauteil des Weiteren ein inneres Halteelement. Das Fahrradverbundbauteil wird mit dem Verfahren hergestellt, das des Weiteren umfasst: Bereitstellen des inneren Halteelements zwischen dem ersten und dem zweiten Element vor dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrradverbundbauteil so ausgebildet, dass das Verbindungselement dem zweiten Element durch einen vakuumunterstützten Resin Transfer Molding-Prozess (RTM: resin transfer molding; kann auch als Harztransferpress-, Harztransferspritz-, Harzinjektionsprozess bezeichnet werden) bereitgestellt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fahrradverbundbauteil des Weiteren ein inneres Halteelement. Das Fahrradverbundbauteil wird mit dem Verfahren hergestellt, das des Weiteren umfasst: Bereitstellen des inneren Halteelements zwischen dem ersten und dem zweiten Element vor dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Herstellungsverfahren für ein Fahrradverbundbauteil: Bereitstellen des ersten und des zweiten Elements, Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements, dem zweiten Element nach dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements das Verbindungselement Bereitstellen, und Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander durch das Verbindungselement mittels eines Integral-Formprozesses.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren: Bereitstellen eines inneren Halteelements zwischen dem ersten und dem zweiten Element vor dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren so ausgebildet, dass das Verbindungselement dem zweiten Element durch einen vakuumunterstützten Resin Transfer Molding-Prozess (RTM: resin transfer molding; kann auch als Harztransferpress-, Harztransferspritz-, Harzinjektionsprozess bezeichnet werden) bereitgestellt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren des Weiteren: Bereitstellen eines inneren Halteelements zwischen dem ersten und dem zweiten Element vor dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements.
Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrradverbundkurbelarm ein erstes Element, ein zweites Element und ein Verbindungselement. Das erste Element ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Das zweite Element ist aus einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt. Das Verbindungselement ist ausgebildet, das erste und das zweite Element aneinander zu befestigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fahrradverbundkurbelarm so ausgebildet, dass das erste und das zweite Element ausgebildet sind, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum auszubilden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Fahrradverbundkurbelarm des Weiteren ein inneres Halteelement, das ausgebildet ist, innerhalb des Innenhohlraums angeordnet zu sein, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander abgeschlossen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Fahrradverbundkurbelarm des Weiteren ein inneres Halteelement, das ausgebildet ist zu verhindern, dass das erste und das zweite Element voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander abgeschlossen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fahrradverbundkurbelarm so ausgebildet, dass das zweite Element faserverstärkten Kunststoff umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fahrradverbundkurbelarm so ausgebildet, dass das Verbindungselement Klebstoff umfasst, um das zweite Element an dem ersten Element zu befestigen.
Die nachfolgenden weiteren bevorzugten Ausführungsformen können den Fahhradverbundkurbelarm und/oder das Fahrradverbundbauteil betreffen.
Bei einer solchen bevorzugten Ausführungsform umfasst das erste Element Aluminium. Bei einer weiteren solchen bevorzugten Ausführungsform umfasst das zweite Element einen nichtmetallischen Faserwerkstoff, und das Verbindungselement umfasst Harz und wird im zweiten Element verteilt, um faserverstärkten Kunststoff zu bilden.
Bei einer weiteren solchen bevorzugten Ausführungsform ist das innere Halteelement ausgebildet, in Flüssigkeit löslich zu sein.
Bei einer weiteren solchen bevorzugten Ausführungsform umfasst das innere Halteelement einen aufblasbaren Beutel.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine vollständigere Einschätzung der Erfindung und vieler ihrer begleitenden Vorteile wird gewonnen werden, wenn selbige durch die Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verständlich wird, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
1 ist eine rechte Seitenansicht eines Fahrrads mit Fahrradkurbelarmen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradkubelachsenbaugruppe mit den Fahrradkurbelarmen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines in 2 gezeigten rechten Kurbelarms;
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines in 2 gezeigten linken Kurbelarms;
5A ist eine schematische Schnittansicht des linken Kurbelarms entlang der Linie VA-VA in 2;
5B ist eine schematische Schnittansicht der linken Kurbelarme entlang der Linie VB-VB in 2;
5C ist eine schematische Schnittansicht der linken Kurbelarme entlang der Linie VC-VC in 2;
6A und 6B sind Ablaufdiagramme eines Herstellungsverfahrens für den Fahrradkurbelarm gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7A bis 7C sind schematische Schnittansichten des linken Kurbelarms zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für den in 2 gezeigten linken Kurbelarm.
8A bis 8C sind schematische Schnittansichten des linken Kurbelarms zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für den in 2 gezeigten linken Kurbelarm.
9A bis 9C sind schematische Schnittansichten des linken Kurbelarms zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für den in 2 gezeigten linken Kurbelarm.
10 ist eine perspektivische Explosionsansicht des linken Kurbelarms zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für den in 2 gezeigten linken Kurbelarm;
11 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradkubelachsenbaugruppe mit Fahrradkurbelarmen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12A ist eine schematische Schnittansicht des linken Kurbelarms entlang der Linie XIIA-XIIA in 11;
12B ist eine schematische Schnittansicht des linken Kurbelarms entlang der Linie XIIB-XIIB in 11;
12C ist eine schematische Schnittansicht des linken Kurbelarms entlang der Linie XIIC-XIIC in 11;
13 ist ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens für den Fahrradkurbelarm gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14A bis 14C sind schematische Schnittansichten des linken Kurbelarms zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für den in 11 gezeigten linken Kurbelarm.
15 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradkubelachsenbaugruppe mit Fahrradkurbelarmen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16A ist eine schematische Schnittansicht des linken Kurbelarms entlang der Linie XVIA-XVIA in 15;
16B ist eine schematische Schnittansicht des linken Kurbelarms entlang der Linie XVIB-XVIB in 15; und
16C ist eine schematische Schnittansicht des linken Kurbelarms entlang der Linie XVIC-XVIC in 15;
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei ähnliche Bezugszeichen entsprechende oder identische Elemente über die verschiedenen Zeichnungen hinweg bezeichnen.
Erste Ausführungsform
Zu Anfang Bezug nehmend auf 1, wird ein Fahrrad 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in 1 zu sehen, ist das Fahrrad 10 ein "Straßenrennrad" (ein Straßenrad im Rennstil), das einen diamantförmigen Rahmen 11 aufweist, der als das Rahmenwerk des Fahrrads dient. Der Rahmen 11 weist einen Rahmenkörper 12 und eine daran angebrachte Vorderradgabel 13 auf. Das Fahrrad 10 weist auch eine Lenkereinheit 14 vom Renntyp auf, die an der Vorderradgabel 13 angebracht ist. Die Vorderradgabel 13 ist an einem vorderen Teil des Rahmenkörpers 12 derart gelagert, dass sie sich frei um eine Achse drehen kann, die leicht zur Vertikalen geneigt ist. Der untere Teil der Vorderradgabel 13 ist in zwei Arme aufgeteilt. Das Fahrrad 10 weist ebenfalls einen Antriebsstrang 15, ein Vorderrad 16, ein Hinterrad 17, eine vordere Bremsvorrichtung 18 und eine hintere Bremsvorrichtung 19 auf. Der Antriebsstrang 15 ist dazu eingerichtet, die Tretkraft des Fahrers in eine Antriebskraft umzuwandeln. Das Vorderrad 16 ist frei drehbar am unteren Ende der Vorderradgabel 13 gelagert. Das Hinterrad 17 ist frei drehbar an einem hinteren Teil des Rahmenkörpers 12 gelagert.
Der Rahmenkörper 12 weist ein dreiecksförmiges Haupt- oder vorderes Dreieck 20 und ein dreiecksförmiges hinteres Dreieck 21 auf, das vom vorderen Dreieck 20 aus nach hinten hin angeordnet ist. Das vordere Dreieck 20 wird durch ein Oberrohr, ein Unterrohr, ein Steuerrohr und ein Sitzrohr gebildet. Der Rahmenkörper 12 weist auch ein zylindrisches Aufhängungsrohr 29 (2) auf.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Lenkereinheit 14 einen Lenkerschaft 35 und einen Lenker 36. Der Lenkerschaft 35 der Lenkereinheit 14 ist an dem oberen Teil der Vorderradgabel 13 so befestigt, dass er vertikal auf und ab bewegt werden kann. Der Lenker 36 ist an einem sich horizontal erstreckenden mittleren Abschnitt an einer oberen Kante des Lenkerschafts 35 fixiert, wobei sich bei beiden freien Enden gekrümmte Abschnitte vom mittleren Abschnitt erstrecken. Bremshebel 38, die mit einer Gangschaltungsfunktion versehen sind, sind an beiden Enden des Lenkers 36 montiert.
Der Antriebsstrang 15 umfasst eine vordere Kurbeleinheit 41, eine hintere Zahnradkassetteneinheit 43, eine Kette 44, einen vorderen Umwerfer 45 und einen hinteren Umwerfer 46. Die vordere Kurbeleinheit 41 ist an dem zylindrischen Aufhängungsrohr 29 (2) des Fahrrads 10 vorgesehen. Die hintere Zahnradkassetteneinheit 43 ist drehfest an der freien Nabe des Hinterrades 17 montiert. Die Kette 44 ist an der vorderen Kurbeleinheit 41 und der hinteren Zahnradkassetteneinheit 43 so angeordnet, dass sie dazwischen gespannt ist. Der vordere Umwerfer 45 und der hintere Umwerfer 46 fungieren als Gangschaltungsvorrichtungen. Der vordere Umwerfer 45 weist eine Kettenführung 45a auf, in die die Kette 44 eingelegt ist. Die vordere Kurbeleinheit 41 weist einen rechten Kurbelarm 51, einen linken Kurbelarm 52 (2), ein Paar Pedale 53, eine Kurbelachse 54 (2) und ein Tretlager 55 (2) auf.
Bezug nehmend auf 2 ist das Tretlager 55 an dem Aufhängungsrohr 29 mit der Kurbelachse 54 gelagert. Die Kurbelachse 54 wird in dem zylindrischen Aufhängungsrohr 29 des Rahmenkörpers 12 durch das zweite Tretlager 55 drehbar gelagert.
Das Tretlager 55 umfasst ein linkes und rechtes Lagergehäuse 60 und 61, ein zylindrisches Verbindungsteil 62, ein linkes und rechtes Lager 63 und 64 und ein linkes und optional rechtes Abdeckelement 65 und 66. Das linke und rechte Lagergehäuse 60 und 61 sind in die Enden des Aufhängungsrohrs 29 eingeschraubt. Das zylindrische Verbindungsteil 62 verbindet das linke und das rechte Lagergehäuse 60 und 61 konzentrisch. Das linke und das rechte Lager 63 und 64 sind im linken und im rechten Lagergehäuse 60 und 61 montiert. Das linke und das rechte Abdeckelement 65 und 66 sind zwischen der Kurbelachse 54 und den inneren Ringen des linken und des rechten Lagers 63 und 64 montiert. Das Verbindungsteil 62 ist ein zylindrisches Element, das einen Innendurchmesser aufweist, der es der Kurbelachse 54 ermöglicht, dort hindurch zu treten.
Wie in 2 gezeigt, sind das linke und das rechte Lagergehäuse 60 und 61 mit Stufen versehene zylindrische Elemente. Außengewinde des linken und des rechten Lagergehäuses 60 und 61 sind in Innengewinde des Aufhängungsrohrs 29 an dem linken und dem rechten Ende eingeschraubt.
Die Lager 63 und 64 sind Kugellager oder andere Wälzlager. Die Lager 63 und 64 sind abgedichtete Lager, in denen Dichtungen zwischen den inneren Ringen und den äußeren Ringen platziert sind, und Schmiermittel im Vorhinein eingebracht wird.
Die Abdeckelemente 65 und 66 sind z.B. aus einem harten Kunstharz gefertigt, und sind vorgesehen, um die äußeren Endflächen der Lagergehäuse 60 und 61 abzudecken. Die Abdeckelemente 65 und 66 sind zwischen dem linken und rechten Kurbelarm 52 und 51 und den inneren Ringen der Lager 63 und 64 montiert. Das linke und das rechte Abdeckelement 65 und 66 können nach Bedarf weggelassen werden.
Die Kurbelachse 54 ist bevorzugt ein hohles rohrförmiges Element, das zum Beispiel aus Chrom-Molybdän-Stahl oder einer anderen derartig hochsteifen Legierung gefertigt ist. Der rechte Kurbelarm 51 ist integral an dem rechten Ende der Kurbelachse 54 fixiert. Das rechte Ende der Kurbelachse 54 ist an dem rechten Kurbelarm 51 durch Presspassung oder durch Klebstoff fixiert. Eines der Pedale 53 (1) ist am distalen Ende des rechten Kurbelarms 51 montiert, und das andere der Pedalen 53 (1) ist an dem distalen Ende des linken Kurbelarms 52 montiert. Der linke Kurbelarm 52 ist lösbar an dem linken Ende der Kurbelachse 54 fixiert. Das Innengewinde 54a ist in der inneren Umfangsfläche am linken Ende der Kurbelachse 54 ausgebildet, um einen Bolzen 59 per Gewinde zu befestigen, um den linken Kurbelarm 52 am linken Ende der Kurbelachse 54 zu halten.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der rechte Kurbelarm 51 ein erstes Element 73, ein nichtmetallisches Element 74 und kann des Weiteren ein erstes inneres Halteelement 75 und ein zweites inneres Halteelement 76 umfassen. Das erste Element 73 ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, wie etwa Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder Eisen. Das erste Element 73 enthält bevorzugt Aluminium und ist bevorzugt aus Aluminium gefertigt. Das nichtmetallische Element 74 ist aus faserverstärktem Kunststoff, bevorzugt kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, der Kohlenstofffasermaterial und eine Harzmatrix enthält, gefertigt. Es versteht sich, dass das nichtmetallische Element 74 aus anderen faserverstärkten Kunststoffen gefertigt sein kann. Wie oben besprochen, ist der rechte Kurbelarm 51 ein Fahrradverbundbauteil (ein Fahrradverbundkurbelarm), der metallischen und nichtmetallischen Werkstoff umfasst.
Das erste Element 73 und das nichtmetallische Element 74 sind ausgebildet, in einem Zustand, in dem das erste Element 73 und das nichtmetallische Element 74 aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum 77 auszubilden. Das erste innere Halteelement 75 ist in dem Innenhohlraum 77 angeordnet und ausgebildet, mit der Kurbelachse 54 verbunden zu werden. Das zweite innere Halteelement 76 ist in dem Innenhohlraum 77 angeordnet und ausgebildet, mit einem der Pedale 53 verbunden zu werden. Das nichtmetallische Element 74 weist bevorzugt ein Durchgangsloch 78a auf. Der Innenhohlraum 77 kann mit dem Äußeren des rechten Kurbelarms 51 über das Durchgangsloch 78a kommunizieren. Das Durchgangsloch 78a kann zum Beispiel durch spanende Bearbeitung gebildet werden.
Der linke Kurbelarm 52 umfasst ein erstes Element 80, ein nichtmetallisches Element 81 und kann des Weiteren ein erstes inneres Halteelement 82 und ein zweites inneres Halteelement 83 umfassen. Das erste Element 80 ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, wie etwa Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder Eisen. Das erste Element 80 enthält bevorzugt Aluminium und ist bevorzugt aus Aluminium gefertigt. Das nichtmetallische Element 81 ist aus faserverstärktem Kunststoff, bevorzugt kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, der Kohlenstofffasermaterial und eine Harzmatrix enthält, gefertigt. Es versteht sich, dass das nichtmetallische Element 81 aus anderen faserverstärkten Kunststoffen gefertigt sein kann. Wie oben besprochen, ist der linke Kurbelarm 52 ein Fahrradverbundbauteil (ein Fahrradverbundkurbelarm), der metallischen und nichtmetallischen Werkstoff umfasst.
Das erste Element 80 und das nichtmetallische Element 81 sind ausgebildet, in einem Zustand, in dem das erste Element 80 und das nicht-metallische Element 81 aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum 89 auszubilden. Das erste innere Halteelement 82 ist in dem Innenhohlraum 89 angeordnet und ausgebildet, mit der Kurbelachse 54 verbunden zu werden. Das zweite innere Halteelement 83 ist in dem Innenhohlraum 89 angeordnet und ausgebildet, mit dem anderen der Pedale 53 verbunden zu werden. Das nichtmetallische Element 81 weist bevorzugt ein Durchgangsloch 84a auf. Der Innenhohlraum 89 kann mit dem Äußeren des linken Kurbelarms 52 über das Durchgangsloch 84a kommunizieren. Das Durchgangsloch 84a kann zum Beispiel durch spanende Bearbeitung gebildet werden.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des rechten Kurbelarms 51. Bezug nehmend auf 3 ist das erste innere Haltelement 75 des rechten Kurbelarms 51 ein im Wesentlichen seesternförmiges Element, das aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist, wie etwa einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Titanlegierung oder einem anderen Leichtmetall. Das erste innere Halteelement 75 ist bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung gefertigt, deren Oberfläche mit einem Alumitfinish versehen ist. Das erste innere Halteelement 75 ist an dem proximalen Ende des rechten Kurbelarms 51 angeordnet. Das erste innere Halteelement 75 weist ein in der Mitte angeordnetes Achsbefestigungsteil 85, fünf Armteile 86, die sich radial in fünf Richtungen von dem Achsbefestigungsteil 85 erstrecken, und ein Erstreckungsteil 87 auf, das sich von dem Achsbefestigungsteil 85 zu dem zweiten inneren Halteelement 76 hin erstreckt.
Das erste Verbindungsloch 85a ist in der Mitte des Achsbefestigungsteils 85 zum Befestigen der Kurbelachse 54 durch Presspassung oder durch Klebstoff ausgebildet. Auszahnungen sind in der inneren Umfangsfläche des ersten Verbindungslochs 85a zum Befestigen der Kurbelwelle 54 ausgebildet.
Ritzelbefestigungsteile 86a sind an den distalen Enden der fünf Armteile 86 ausgebildet, um Ritzel 71 und 72 (2) zu befestigen. Die Ritzelbefestigungsteile 86a sind spanabhebend in Plattenformen gebracht worden. Perforationslöcher 86c sind ebenfalls von dem Achsbefestigungsteil 85 bis zu den Armteilen 86 zur Gewichtsersparnis ausgebildet.
Wie in 3 gezeigt, weist das Erstreckungsteil 87 eine erste Rippe 87a und eine zweite Rippe 87b auf, die zwischen den beiden Armteilen 86 so angeordnet sind, dass sie in Bezug auf die Drehrichtung des rechten Kurbelarms 51 nebeneinander liegen. Die erste Rippe 87a ist links (d.h. links aus der Perspektive von 3) eines gedachten Liniensegments L angeordnet, das als eine doppelt strichgepunktete Linie in 3 angedeutet ist. Die zwischen Rippe 87b befindet sich rechts des gedachten Liniensegments L. Das gedachte Liniensegment L verbindet die Mittelpunkte des ersten Verbindungslochs 85a und eines zweiten Verbindungslochs 76a des zweiten Halteelement 76.
Das zweite innere Haltelement 76 ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, wie etwa einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Titanlegierung oder einem anderen Leichtmetall. Das zweite innere Halteelement 76 ist bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung gefertigt, deren Oberfläche mit einem Alumitfinish versehen ist, wie auch das erste innere Haltelement 75. Das zweite innere Halteelement 76 weist eine Plattenform auf, die an einem Ende abgerundet ist. Das zweite innere Halteelement 76 ist an dem distalen Ende des rechten Kurbelarms 51 angeordnet. Das zweite innere Halteelement 76 weist das zweite Verbindungsloch 76a auf, in das die Pedalachswelle (nicht gezeigt) des Pedals 53 eingeschraubt ist. Ein ringförmiger Vorsprung 76b ist im Rand des zweiten Verbindungslochs 76a in der Außenseite des zweiten inneren Halteelements 76 ausgebildet. Der Vorsprung 76b liegt von einem Durchgangsloch 73d des ersten Elements 73 (2) nach außen hin frei.
Wie in 3 gezeigt, deckt das erste Element 73 das erste und das zweite innere Halteelement 75 und 76 ab. Das erste Element 73 weist ein erstes Abdeckteil 73a zum Abdecken des ersten inneren Halteelements 75, ein zweites Abdeckteil 73b zum Abdecken des zweiten inneren Halteelements 76 und ein Zwischenabdeckteil 73c auf, das zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Halteelement 75 und 76 angeordnet ist.
Das erste Abdeckteil 73a ist dreidimensional ausgebildet, um somit die nach außen weisende Oberfläche des ersten inneren Halteelements 75 mit Ausnahme der Ritzelbefestigungsteile 86a vollständig abzudecken. Das erste Abdeckteil 73a ist ferner dreidimensional ausgebildet, um somit den Rand des ersten inneren Halteelements 75 mit Ausnahme der Randseite des ersten inneren Haltelements 75, die dem zweiten inneren Halteelement 76 zugewandt ist, vollständig abzudecken.
Das zweite Abdeckteil 73b ist dreidimensional ausgebildet, um somit die nach außen weisende Oberfläche des zweiten inneren Halteelements 76 mit Ausnahme des Vorsprungs 76b vollständig abzudecken. Das zweite Abdeckteil 73b ist ferner dreidimensional ausgebildet, um somit den Rand des zweiten inneren Halteelements 76 mit Ausnahme der Randseite des zweiten inneren Haltelements 76, die dem ersten inneren Halteelement 75 zugewandt ist, vollständig abzudecken. Das Durchgangsloch 73d ist in dem zweiten Abdeckteil 73b ausgebildet, um den Vorsprung 76b freiliegen zu lassen. Das Zwischenabdeckteil 73c ist einstückig mit dem ersten und dem zweiten Abdeckteil 73a und 73b ausgebildet, um zu ermöglichen, dass das erste und das zweite Abdeckteil 73a und 73b gleichmäßig miteinander verbunden sind.
Das nichtmetallische Element 74 deckt zusammen mit dem ersten Element 73 das erste und das zweite innere Halteelement 75 und 76 ab. Das nichtmetallische Element 74 weist ein erstes Abdeckteil 74a zum Abdecken des ersten inneren Halteelements 75, ein zweites Abdeckteil 74b zum Abdecken des zweiten inneren Halteelements 76 und ein Zwischenabdeckteil 74c auf, das zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Halteelement 75 und 76 angeordnet ist.
Das erste Abdeckteil 74a ist dreidimensional ausgebildet, um somit die nach außen weisende Oberfläche des ersten inneren Halteelements 75 mit Ausnahme der Ritzelbefestigungsteile 86a vollständig abzudecken. Das erste Abdeckteil 74a ist ferner dreidimensional ausgebildet, um somit den Rand des ersten inneren Halteelements 75 mit Ausnahme der Randseite des ersten inneren Haltelements 75, die dem zweiten inneren Halteelement 76 zugewandt ist, vollständig abzudecken. Ein Durchgangsloch 74e ist in der Mitte des ersten Abdeckteils 74a ausgebildet, um zu ermöglichen, dass die Kurbelachse 54 eingesteckt wird.
Das zweite Abdeckteil 74b ist dreidimensional ausgebildet, um somit die nach außen weisende Oberfläche des zweiten inneren Halteelements 76 mit Ausnahme des Randes des zweiten Verbindungslochs 76a vollständig abzudecken. Das zweite Abdeckteil 74b ist ferner dreidimensional ausgebildet, um somit den Rand des zweiten inneren Halteelements 76 mit Ausnahme der Randseite des zweiten inneren Haltelements 76, die dem ersten inneren Halteelement 75 zugewandt ist, vollständig abzudecken. Beim zweiten Abdeckteil 74b ist ein Durchgangsloch 74d ausgebildet, um einen Innensechskantschlüssel oder ein weiteres derartiges Werkzeug beim Befestigen oder Entfernen des Pedals 53 einzustecken. Das Zwischenabdeckteil 74c ist einstückig mit dem ersten und dem zweiten Abdeckteil 74a und 74b ausgebildet, um zu ermöglichen, dass das erste und das zweite Abdeckteil 74a und 74b gleichmäßig miteinander verbunden sind. Das Zwischenteil des Zwischenabdeckteils 74c ist bevorzugt so ausgebildet, dass es nach innen hervorragt, wie in 2 gezeigt, um die Festigkeit zu verbessern.
Bezug nehmend auf 4 ist das erste innere Haltelement 82 des linken Kurbelarms 52 ein im Wesentlichen zylindrisches Element, das aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist, wie etwa einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Titanlegierung oder einem anderen Leichtmetall. Das erste innere Halteelement 82 ist bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung gefertigt, deren Oberfläche mit einem Alumitfinish versehen ist. Das erste innere Halteelement 82 weist ein Achslagerteil 82a, das in der Mitte angeordnet ist, und ein plattenförmiges Kurbelverstärkungsteil 82b auf, das sich von dem Achslagerteil 82a erstreckt. Ein erstes Verbindungsloch 90 ist in der Mitte des Achslagerteils 82a ausgebildet. Das erste Verbindungsloch 90 ist mit dem linken Ende der Kurbelachse 54 verbunden. Das Kurbelverstärkungsteil 82b weist eine Plattenform auf, die sich auf das zweite innere Halteelement 83 zu erstreckt und das die innere Oberfläche des nichtmetallischen Elements 81 verstärkt. Das erste innere Halteelement 82 umfasst des Weiteren einen ersten ringförmigen Vorsprung 82c und einen zweiten ringförmigen Vorsprung 82e. Der erste ringförmige Vorsprung 82c ragt von dem Achslagerteil 82a hervor und ist um das erste Verbindungsloch 90 herum angeordnet. Der zweite ringförmige Vorsprung 82e ragt von dem Achslagerteil 82a zu einer Seite hin vor, die dem ersten ringförmigen Vorsprung 82c bezüglich des Achslagerteils 82a gegenüberliegt, und ist um das erste Verbindungsloch 90 herum angeordnet.
Wie in 4 gezeigt, weist das zweite innere Halteelement 83 im Wesentlichen dieselbe Form wie das zweite innere Halteelement 76 des rechten Kurbelarms 51. Das zweite innere Haltelement 83 ist aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, wie etwa einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, einer Titanlegierung oder einem anderen Leichtmetall. Das zweite innere Halteelement 83 ist bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung gefertigt, deren Oberfläche mit einem Alumitfinish versehen ist, wie auch das erste innere Haltelement 82. Das zweite innere Halteelement 83 weist eine Plattenform auf, die an einem Ende abgerundet ist. Das zweite innere Halteelement 83 ist an dem distalen Ende des linken Kurbelarms 52 angeordnet. Das zweite innere Halteelement 83 weist das zweite Verbindungsloch 83a auf, in das die Pedalachswelle (nicht gezeigt) des Pedals 53 eingeschraubt ist. Ein ringförmiger Vorsprung 83b ist im Rand des zweiten Verbindungslochs 83a an der Außenseite des zweiten inneren Halteelements 83 ausgebildet. Der Vorsprung 83b liegt von einem Durchgangsloch 80d des ersten Elements 80 (2) nach außen hin frei.
Wie in 4 gezeigt, deckt das erste Element 80 das erste und das zweite Halteelement 82 und 83 ab. Das erste Element 80 weist ein erstes Abdeckteil 80a zum Abdecken des ersten inneren Halteelements 82, ein zweites Abdeckteil 80b zum Abdecken des zweiten inneren Halteelements 83 und ein Zwischenabdeckteil 80c auf, das zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Halteelement 82 und 83 angeordnet ist.
Das erste Abdeckteil 80a ist dreidimensional ausgebildet, um somit den Rand des ersten inneren Halteelements 82 mit Ausnahme der Randseite des ersten inneren Haltelements 82, die dem zweiten inneren Halteelement 83 zugewandt ist, vollständig abzudecken. Ein Durchgangsloch 80e ist in dem ersten Abdeckteil 80a ausgebildet, um den ersten ringförmigen Vorsprung 82c des ersten inneren Halteelements 82 freiliegen zu lassen.
Das zweite Abdeckteil 80b ist dreidimensional ausgebildet, um somit die nach außen weisende Oberfläche des zweiten inneren Halteelements 83 mit Ausnahme des Vorsprungs 83b vollständig abzudecken. Das zweite Abdeckteil 80b ist ferner dreidimensional ausgebildet, um somit den Rand des zweiten inneren Halteelements 83 mit Ausnahme der Randseite des zweiten inneren Haltelements 83, die dem ersten inneren Halteelement 82 zugewandt ist, vollständig abzudecken. Ein Durchgangsloch 80d ist in dem zweiten Abdeckteil 80b ausgebildet, um den Vorsprung 83b freiliegen zu lassen. Das Zwischenabdeckteil 80c ist einstückig mit dem ersten und dem zweiten Abdeckteil 80a und 80b ausgebildet, um zu ermöglichen, dass das erste und das zweite Abdeckteil 80a und 80b gleichmäßig miteinander verbunden sind.
Das nichtmetallische Element 81 deckt zusammen mit dem ersten Element 80 das erste und das zweite innere Halteelement 82 und 83 ab. Das nichtmetallische Element 81 weist ein erstes Abdeckteil 81a zum Abdecken des ersten inneren Halteelements 82, ein zweites Abdeckteil 81b zum Abdecken des zweiten inneren Halteelements 83 und ein Zwischenabdeckteil 81c auf, das zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Halteelement 82 und 83 angeordnet ist.
Das erste Abdeckteil 81a ist dreidimensional ausgebildet, um somit den Rand des ersten inneren Halteelements 82 mit Ausnahme der Randseite des ersten inneren Haltelements 82, die dem zweiten inneren Halteelement 83 zugewandt ist, vollständig abzudecken. Ein Durchgangsloch 81e ist in dem ersten Abdeckteil 81a ausgebildet, um das innere Halteelement 82 teilweise freiliegen zu lassen.
Das zweite Abdeckteil 81b ist dreidimensional ausgebildet, um somit die äußere Oberfläche des zweiten inneren Halteelements 83 mit Ausnahme des Randes des zweiten Verbindungslochs 83a vollständig abzudecken. Das zweite Abdeckteil 81b ist ferner dreidimensional ausgebildet, um somit den Rand des zweiten inneren Halteelements 83 mit Ausnahme der Randseite des zweiten inneren Haltelements 83, die dem ersten inneren Halteelement 82 zugewandt ist, vollständig abzudecken. Beim zweiten Abdeckteil 81b ist ein Durchgangsloch 81d ausgebildet, um einen Innensechskantschlüssel oder ein weiteres derartiges Werkzeug beim Befestigen oder Entfernen des Pedals 53 einzustecken. Das Zwischenabdeckteil 81c ist einstückig mit dem ersten und dem zweiten Abdeckteil 81a und 81b ausgebildet, um zu ermöglichen, dass das erste und das zweite Abdeckteil 81a und 81b gleichmäßig miteinander verbunden sind.
Bezug nehmend auf die 5A bis 5C weist das erste Element 80 in dieser Ausführungsform im Querschnitt im Wesentlichen eine U-Form auf. Das erste Element 80 ist aus Aluminium gefertigt und durch Pressbearbeitung ausgebildet. Das erste Element 80 umfasst einen Basisabschnitt 110, einen ersten Seitenwandabschnitt 112 und einen zweiten Seitenwandabschnitt 114. Der erste Seitenwandabschnitt 112 ragt von einem ersten Ende des Basisabschnitts 110 hervor und weist eine erste innere Oberfläche 112a auf, die direkt das nichtmetallische Element 81 kontaktiert. Der zweite Seitenwandabschnitt 114 ragt von einem zweiten Ende des Basisabschnitts 110 hervor und weist eine zweite innere Oberfläche 114a auf, die direkt das nichtmetallische Element 81 kontaktiert. Der erste Seitenwandabschnitt 112 ist von dem zweiten Seitenwandabschnitt 114 beabstandet.
Das nichtmetallische Element 81 weist, wie das erste Element 80, in dieser Ausführungsform im Querschnitt im Wesentlichen eine U-Form auf. Das nichtmetallische Element 81 umfasst einen Basisabschnitt 120, einen ersten Seitenwandabschnitt 122 und einen zweiten Seitenwandabschnitt 124. Der erste Seitenwandabschnitt 122 ragt von einem ersten Ende des Basisabschnitts 120 hervor und weist eine erste äußere Oberfläche 122a auf, die direkt am ersten Element 80 befestigt ist. Der zweite Seitenwandabschnitt 124 ragt von einem zweiten Ende des Basisabschnitts 120 hervor und weist eine zweite äußere Oberfläche 124a auf, die direkt am ersten Element 80 befestigt ist. Der erste Seitenwandabschnitt 122 ist von dem zweiten Seitenwandabschnitt 124 beabstandet.
Wie in 5A gezeigt, ist das zweite innere Halteelement 83 zwischen dem ersten und dem zweiten Wandabschnitt 122 und 124 des nichtmetallischen Elements 81 angeordnet. Der erste Seitenwandabschnitt 122 des nichtmetallischen Elements 81 ist zwischen dem ersten Seitenwandabschnitt 112 des ersten Elements 80 und dem zweiten inneren Halteelement 83 angeordnet. Der zweite Seitenwandabschnitt 124 des nichtmetallischen Elements 81 ist zwischen dem zweiten Seitenwandabschnitt 114 des ersten Elements 80 und dem zweiten inneren Halteelement 83 angeordnet. Das zweite innere Halteelement 83 kontaktiert direkt den Basisabschnitt 120, den ersten Seitenwandabschnitt 122 und den zweiten Seitenwandabschnitt 124 des nichtmetallischen Elements 81.
Wie in 5C gezeigt, ist das erste innere Halteelement 82 zwischen dem ersten und dem zweiten Wandabschnitt 122 und 124 des nichtmetallischen Elements 81 angeordnet. Der erste Seitenwandabschnitt 122 des nichtmetallischen Elements 81 ist zwischen dem ersten Seitenwandabschnitt 112 des ersten Elements 80 und dem ersten inneren Halteelement 82 angeordnet. Der zweite Seitenwandabschnitt 124 des nichtmetallischen Elements 81 ist zwischen dem zweiten Seitenwandabschnitt 114 des ersten Elements 80 und dem ersten inneren Halteelement 82 angeordnet. Das erste innere Halteelement 82 kontaktiert direkt den Basisabschnitt 120, den ersten Seitenwandabschnitt 122 und den zweiten Seitenwandabschnitt 124 des nichtmetallischen Elements 81.
Das nichtmetallische Element 81 wird durch Resin Transfer Molding (RTM: resin transfer molding; kann auch als Harztransferpress-, Harztransferspritz-, Harzinjektionsprozess bezeichnet werden) gebildet. In der ersten Ausführungsform wird das nichtmetallische Element 81 durch einen vakuumunterstützten Resin Transfer Molding-Prozess ausgebildet. Des Weiteren umfasst in der ersten Ausführungsform das nichtmetallische Element 81 ein zweites Element 126 und ein Verbindungselement 128, wie in den 5A bis 5C gezeigt. Das zweite Element 126 umfasst einen nichtmetallischen Werkstoff, bevorzugt ein Kohlenstofffasermaterial, und ist bevorzugt daraus gefertigt. Das Verbindungselement 128 umfasst ein Harz, wie etwa ein wärmehärtbares Harz, bevorzugt Epoxidharz, und ist bevorzugt daraus gefertigt. Das Verbindungselement 128 wird in dem zweiten Element 126 als eine Harzmatrix verteilt.
Wie in 5B gezeigt, sind das erste Element 80 und das zweite Element 126 ausgebildet, in einem Zustand, in dem das erste Element 80 und das zweite Element 126 aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum 89 auszubilden. In der ersten Ausführungsform werden das erste Element 80 und das zweite Element 126 einstückig miteinander verbunden, während das nichtmetallische Element 81 durch einen vakuumunterstützten Resin Transfer Molding-Prozess ausgebildet wird. Die erste äußere Oberfläche 122a des nichtmetallischen Elements 81 kontaktiert direkt die erste innere Oberfläche 112a des ersten Elements 80, und die erste innere Oberfläche 112a des ersten Elements 80 ist mittels des Verbindungselements 128, das als eine Harzmatrix des nichtmetallischen Elements 81 dient, mit der ersten äußeren Oberfläche 122a des nichtmetallischen Elements 81 verbunden. Auch kontaktiert die zweite äußere Oberfläche 124a des nichtmetallischen Elements 81 direkt die zweite innere Oberfläche 114a des ersten Elements 80, und die zweite innere Oberfläche 114a des ersten Elements 80 ist mittels des Verbindungselements 128, das als eine Harzmatrix des nichtmetallischen Elements 81 dient, mit der zweiten äußeren Oberfläche 124a des nichtmetallischen Elements 81 verbunden. Das Verbindungselement 128 ist nämlich ausgebildet, das erste und das zweite Element 80, 126 aneinander zu befestigen. In der ersten Ausführungsform kann jedes des ersten und des zweiten inneren Halteelements 82, 83 ausgebildet sein, innerhalb des Innenhohlraums zwischen dem ersten und zweiten Element 80, 126 angeordnet zu sein, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element 80, 126 voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80, 126 aneinander abgeschlossen ist.
Da der rechte Kurbelarm 51 einen Querschnitt aufweist, dem im Wesentlichen einem Querschnitt des linken Kurbelarms 52 ähnlich ist, wird die Querschnittsansicht des rechten Kurbelarms 51 und deren Erläuterungen weggelassen.
Bezug nehmend auf die 6A bis 9C wird das Herstellungsverfahren für den linken Kurbelarm 52 nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unten beschrieben. Da das Herstellungsverfahren für den rechten Kurbelarm 51 im Wesentlichen dasselbe ist wie das Herstellungsverfahren für den linken Kurbelarm 52, kann das unten beschriebene Verfahren auf das des rechten Kurbelarms 51 angewendet werden, und somit wird die detaillierte Beschreibung des Herstellungsverfahrens für den rechten Kurbelarm 51 weggelassen.
Die 7A bis 7C sind schematische Schnittansichten des linken Kurbelarms 52 zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für den linken Kurbelarm 52, und entsprechen 5A. Die 8A bis 8C sind schematische Schnittansichten des linken Kurbelarms 52 zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für den linken Kurbelarm 52, und entsprechen 5B. Die 9A bis 9C sind schematische Schnittansichten des linken Kurbelarms 52 zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens für den linken Kurbelarm 52, und entsprechen 5C.
Wie in 6A gezeigt wird, wird in Schritt S101 das erste Element 80 bereitgestellt. Genauer wird das Aluminiummaterial zu einer gewünschten Größe zugeschnitten. Das zugeschnittene Aluminiummaterial wird durch Kaltschmieden bearbeitet, um das erste Element 80 vor dem Schritt S101 zu bilden.
In Schritt S102 werden das erste und das zweite innere Halteelement 82 und 83 und ein drittes inneres Halteelement 190 (8A bis 8C und 10) bereitgestellt. Genauer werden das erste und das zweite innere Halteelement 82 und 83 aus dem Aluminiumlegierungsmaterial zum Beispiel durch Kaltschmieden oder durch spanabhebende Bearbeitung gebildet. Das dritte innere Halteelement 190, das in den 8A bis 8C gezeigt wird, ist ausgebildet, in Flüssigkeit löslich zu sein. Das dritte innere Halteelement 190 ist bevorzugt aus einem wasserlöslichen Werkstoff gefertigt, wie etwa wasserlöslicher Ton oder Polyvinylalkohol. Wie in 10 gezeigt, wird das dritte innere Haltelement 190 in eine Form gebracht, die einem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Halteelement 82 und 83 in dem Innenhohlraum 89 entspricht. Wie in den 8A bis 8C gezeigt, ist das dritte innere Halteelement 190 ausgebildet, innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet zu sein, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element 80 und 126 voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80, 126 aneinander abgeschlossen ist. Falls das dritte innere Halteelement 190 vorgesehen ist, um zu verhindern, dass das erste und das zweite Element 80, 126 voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80 und 126 aneinander abgeschlossen ist, können das erste und das zweite innere Halteelement 82, 83 so ausgelegt werde, nicht so zu arbeiten, dass sie verhindern, dass das erste und das zweite Element 80, 126 voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80 und 126 aneinander abgeschlossen ist.
Im Schritt S103 der 6A wird das zweite Element 126 als Faserwerkstoff aus einem faserverstärkten Kunststoff bereitgestellt. Genauer wird eine Kohlenstofffaserfolie in eine gewünschte Form zugeschnitten, die dem nichtmetallischen Element 81 entspricht. Die Kohlenstofffaserfolie, die in die gewünschte Form zugeschnitten wurde, wird dreidimensional in eine Form vorgeformt, die im Wesentlichen dem nichtmetallischen Element 81 ähnlich ist, um das zweite Element 126 des nichtmetallischen Elements 81 als eine Vorform für das Resin Transfer Molding vorzubereiten.
Im Schritt S104 werden das erste bis dritte innere Halteelement 82, 83 und 190 dem ersten Element 80 bereitgestellt (7A, 8A und 9A). In einem Zustand, in dem das erste bis dritte innere Halteelement 82, 83 und 190 dem ersten Element 80 bereitgestellt werden, ist das dritte Halteelement 190 zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Halteelement 82 und 83 angeordnet. In einem Zustand, in dem das erste bis dritte innere Halteelement 82, 83 und 190 dem ersten Element 80 bereitgestellt werden, sind ferner Lücken G11 und G12 zwischen dem ersten Element 80 und dem zweiten inneren Halteelement 83 definiert (7A), sind Lücken G21 und G22 zwischen dem ersten Element 80 und dem dritten inneren Halteelement 190 definiert (8A), und sind Lücken G31 und G32 zwischen dem ersten Element 80 und dem ersten inneren Halteelement 82 definiert (9A).
Im Schritt S105 wird das erste Element 80, dem das erste bis dritte Halteelement 82, 83 und 190 bereitgestellt worden sind, in eine erste Aussparung 212 eines ersten Formwerkzeugs 210 eingepasst (7A, 8A und 9A).
Im Schritt S106 wird das zweite Element 126 in einer zweiten Aussparung 222 eines zweiten Formwerkzeugs 220 platziert (7A, 8A und 9A). Wie in den 7A, 8A und 9A gezeigt, werden in den Schritten S104 bis S106 das erste bis dritte innere Halteelement 82, 83 und 190 zwischen dem ersten und dem zweiten Element 80 und 126 bereitgestellt, bevor das erste und das zweite Element 80 und 126 zusammengefügt werden.
Das zweite Formwerkzeug 220 umfasst einen ersten Vorsprung 224 und einen zweiten Vorsprung 226. Der erste und der zweite Vorsprung 224 und 226 sind in der zweiten Aussparung 222 vorhanden. Der erste Vorsprung 224 ist ausgebildet, beim Resin Transfer Molding in das zweite Verbindungsloch 83a des zweiten inneren Halteelements 83 eingesetzt zu werden (7A bis 7C). Der erste Vorsprung 224 wird in ein erstes Durchgangsloch 126d eingesetzt, das in dem zweiten Element 126 vorgesehen ist, wenn das zweite Element 126 in der zweiten Aussparung 222 platziert wird. Das Durchgangsloch 81d des nichtmetallischen Elements 81 wird von dem ersten Durchgangsloch 126d durch das Resin Transfer Molding ausgebildet (4).
Der zweite Vorsprung 226 ist ausgebildet, beim Resin Transfer Molding in das erste Verbindungsloch 90 des ersten inneren Halteelements 80 eingesetzt zu werden (9A bis 9C). Der zweite Vorsprung 226 wird in ein zweites Durchgangsloch 126e eingesetzt, das in dem zweiten Element 126 vorgesehen ist, wenn das zweite Element 126 in der zweiten Aussparung 222 platziert wird. Ferner wird der zweite ringförmige Vorsprung 82e in das zweite Durchgangsloch 126e eingesetzt, wenn das erste Formwerkzeug 210 mit dem zweiten Formwerkzeug 220 kombiniert wird (9C). Das Durchgangsloch 81e des nichtmetallischen Elements 81 wird von dem zweiten Durchgangsloch 126e durch das Resin Transfer Molding ausgebildet (4).
Wie in 6A gezeigt, wird im Schritt S107 das erste Formwerkzeug 210 mit dem zweiten Formwerkzeug 220 kombiniert, um die Form 230 zu schließen. Wenn das erste Formwerkzeug 210 mit dem zweiten Formwerkzeug 220 kombiniert wird, werden Teile des zweiten Elements 126 in die Lücken G11, G12, G21, G22, G31 und G32 eingesetzt, und das erste und das zweite Element 80, 126 werden zusammengefügt (7B, 8B und 9B). Wie in den 7B, 8B und 9B gezeigt, sind das erste und das zweite Element 80, 126 ausgebildet, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element 80 und 126 aneinander befestigt sind, dazwischen den Innenhohlraum 89 auszubilden.
Wie in den 7A, 7B, 8A 8B, 9A und 9B sind die Lücken G11, G12, G21, G22, G31 und G32 in einer Formhöhlung 232 zum Formen des nichtmetallischen Elements 81 enthalten. Wie in den 7B, 8B und 9B gezeigt, weist die Formhöhlung 232 im Wesentlichen dieselbe Form wie die Form des nichtmetallischen Elements 81 auf. Die Formhöhlung 232 wird durch das erste Element 80, das erste innere Halteelement 82, das zweite innere Halteelement 83, das dritte innere Halteelement 190 und das zweite Formwerkzeug 220 definiert. Das zweite Element 126 wird als Kohlenstofffasermaterial des nichtmetallischen Elements 81 in der Formhöhlung 232 bereitgestellt. Das zweite Element 126 wird durch das erste bis dritte innere Halteelement 82, 83 und 190 gestützt, um an einer gewünschten Position angeordnet zu werden.
Wie in 7B gezeigt, ist das zweite innere Halteelement 83 innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element 80, 126 voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80, 126 aneinander abgeschlossen ist. Genauer ist das zweite innere Halteelement 83 innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet, um somit zu verhindern, dass der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 126a und 126b des zweiten Elements 126 von dem ersten und dem zweiten Seitenwandabschnitt 112 und 114 des ersten Elements 80 getrennt werden.
Wie in 8B gezeigt, ist das dritte innere Halteelement 190 innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element 80, 126 voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80 und 126 aneinander abgeschlossen ist. Genauer ist das dritte innere Halteelement 190 innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet, um somit zu verhindern, dass der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 126a und 126b des zweiten Elements 126 von dem ersten und dem zweiten Seitenwandabschnitt 112 und 114 des ersten Elements 80 getrennt werden.
Wie in 9B gezeigt, ist das erste innere Halteelement 82 innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element 80 und 126 voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80 und 126 aneinander abgeschlossen ist. Genauer ist das erste innere Halteelement 82 innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet, um somit zu verhindern, dass der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 126a und 126b des zweiten Elements 126 von dem ersten und dem zweiten Seitenwandabschnitt 112 und 114 des ersten Elements 80 getrennt werden.
Nun Bezug nehmend auf 6B wird im Schritt S108 das Verbindungselement 128 dem zweiten Element 126 durch einen vakuumunterstützten Resin Transfer Molding-Prozess bereitgestellt, nachdem das erste und das zweite Element 80 und 126 zusammengefügt sind. Genauer wird das Verbindungselement 128, welches Epoxidharz in einem flüssigen Zustand ist, in die Formhöhlung 232 in einem Zustand eingespritzt, in der sich die Formhöhlung 232 in einem Vakuum befindet. Das Verbindungselement 128 fließt in die Formhöhlung 232, und die Formhöhlung 232 wird mit dem Verbindungselement 128 gefüllt. Das Verbindungselement 128 wird um und im zweiten Element 126 verteilt, und das zweite Element 126 wird mit dem Verbindungselement 128 durchtränkt (7C, 8C und 9C).
Im Schritt S109 wird die Form 230 erwärmt, um das Verbindungselement 128, das aus dem wärmehärtbaren Harz gefertigt ist, auszuhärten. Während das Verbindungselement 128 in der Formhöhlung 232 allmählich aushärtet, werden das erste Element 80 und das nichtmetallische Element 81 durch das Haftvermögen des in dem nichtmetallischen Element 81 enthaltenen Verbindungselements 128 allmählich miteinander verbunden. Genauer werden der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 122 und 124 des nichtmetallischen Elements 81 mit dem ersten und dem zweiten Seitenwandabschnitt 112 und 114 des ersten Elements 80 durch das Haftvermögen des in dem nichtmetallischen Element 81 enthaltenen Verbindungselements 128 allmählich miteinander verbunden, während das Harz in der Formhöhlung 232 allmählich aushärtet (7C, 8C und 9C). Im Ergebnis werden das erste Element 80 und das zweite Element 126 durch das Verbindungselement 128 mittels des Integral-Formprozesses aneinander befestigt. Bei einem solchen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann ein Fahrradverbundbauteil, wie etwa der oben erwähnte Kurbelarm, ohne die Verwendung von Klebstoff hergestellt werden. Dementsprechend ist es möglich, einen Schritt zum Aufbringen von Klebstoff an einem Fahrradbauteil wegzulassen, und dadurch ist es möglich, die Herstellungszeit zu reduzieren.
Im Schritt S110 wird das erste Formwerkzeug 210 von dem zweiten Formwerkzeug 220 getrennt, um die Form 230 nach dem Abschluss des Einspritzens des Verbindungselements 128 zu öffnen. Das geformte Bauteil (das erste Element 80 und das nichtmetallische Element 81) mit dem dritten inneren Halteelement 190 wird aus dem zweiten Formwerkzeug 220 herausgenommen. Das erste Element 80 und das nichtmetallische Element 81 sind aufgrund des Haftvermögens des in dem nichtmetallischen Element 81 enthaltenen Verbindungselements 128 einstückig miteinander verbunden.
Im Schritt S111 wird das Durchgangsloch 84a (4) zum Beispiel durch spanende Bearbeitung gebildet. Es versteht sich, dass das Durchgangsloch 84a an dem zweiten Element 126 vor dem Resin Transfer Molding ausgebildet werden kann, genau wie das erste und das zweite Durchgangsloch 126d und 126e, was es ermöglicht, dass der Schritt S111 weggelassen wird.
Im Schritt S112 wird das dritte innere Halteelement 190, das aus dem wasserlöslichen Werkstoff gefertigt ist, aus dem Innenhohlraum 89 des nichtmetallischen Elements 81 entfernt. Genauer wird Wasser über das Durchgangsloch 84a in den Innenhohlraum 89 gespritzt. Da in der ersten Ausführungsform das dritte innere Halteelement 190 aus dem wasserlöslichen Werkstoff gefertigt ist, ist das dritte innere Halteelement 190 in Wasser, das in den Innenhohlraum 89 eingespritzt wird, allmählich löslich. Das dritte innere Halteelement 190, das in Wasser löslich war, kann allmählich über das Durchgangsloch 84a aus dem Innenhohlraum 89 mit Wasser ausfließen, was es ermöglicht, dass das dritte innere Halteelement 190 aus dem Innenhohlraum 89 entfernt wird.
Im Schritt S113 werden das erste Elements 80 und das nichtmetallische Element 81 getrocknet, um die Herstellung des linken Kurbelarms 52 abzuschließen, nachdem das dritte innere Halteelement 190 aus dem Innenhohlraum 89 entfernt wurde.
Das oben besprochene Herstellungsverfahren für den Kurbelarm ist nur ein Beispiel für das Verfahren nach der ersten Ausführungsform. So wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass die Schritte S101 bis S113 in wechselnden Reihenfolgen durchgeführt werden könnten, um den Kurbelarm der Ausführungsform wie benötigt und/oder gewünscht zu erhalten. Ferner wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass Teile (d.h. Unterschritte) der Schritte S101 bis S113 in wechselnden oder verschachtelten Reihenfolgen durchgeführt werden könnten, um den Kurbelarm der Ausführungsform wie benötigt und/oder gewünscht zu erhalten, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Da das nichtmetallische Element 81 aus dem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff gefertigt ist, ist es möglich, beim linken Kurbelarm 52 Gewicht einzusparen, verglichen damit, dass beide Hüllenelemente eines Kurbelarms aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sind, während eine notwendige Steifigkeit des linken Kurbelarms 52 erreicht wird.
Zweite Ausführungsform
Der rechte und der linke Kurbelarm 251 und 252 nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die 11–14C beschrieben. Elemente, die im Wesentlichen dieselbe Funktion aufweisen, wie die in der ersten Ausführungsform, werden hier gleich nummeriert und nicht erneut detailliert beschrieben.
Nun Bezug nehmend auf 11 umfasst der rechte Kurbelarm 251 ein drittes inneres Halteelement 291, das in dem Innenhohlraum 77 vorgesehen ist, und der linke Kurbelarm 252 umfasst ein drittes inneres Halteelement 292, das in dem Innenhohlraum 89 vorgesehen ist. Das dritte innere Halteelement 291 ist zwischen dem ersten inneren Halteelement 75 und dem zweiten inneren Halteelement 76 in dem Innenhohlraum 77 vorgesehen. Das dritte innere Halteelement 292 ist zwischen dem ersten inneren Halteelement 82 und dem zweiten inneren Halteelement 83 in dem Innenhohlraum 89 vorgesehen. Die dritten inneren Halteelemente 291 und 292 sind hohle, deformierbare Elemente, wie etwa aufgeblasene, aus Harz gefertigte Beutel. Genauer umfassen die dritten inneren Halteelemente 291 und 292 bevorzugt aufblasbare Beutel, die aus Harz, wie etwa beispielsweise Polyethylen, gefertigt sind. Es versteht sich, dass die inneren Halteelemente 291 und 292 aus anderen leichten Werkstoffen gefertigt sein können, wie etwa Polystyrolschaumstoff.
Die dritten inneren Halteelemente 291 und 292 werden beispielsweise mit Luft aufgeblasen, und sind im Einklang mit der Form der Innenhohlräume 77 und 89 deformierbar. Die dritten inneren Halteelemente 291 und 292 werden verwendet, um das zweite Element 126 bei dem Herstellungsverfahren für den rechten und den linken Kurbelarm 251 und 252 abzustützen. Die dritten inneren Halteelemente 291 und 292 können nach der Herstellung des rechten und des linken Kurbelarms 251 und 252 auf natürliche Weise in den Innenhohlräumen 77 und 89 entleert werden. Das dritte innere Halteelement 291 kann mittels eines Klebstoffs an dem ersten Element 73 befestigt werden. Das dritte innere Halteelement 292 kann mittels eines Klebstoffs an dem ersten Element 80 befestigt werden.
Wie in 12B gezeigt, umfasst das dritte innere Halteelement 292 einen Innenraum 294, der beispielsweise mit Luft gefüllt ist. Es versteht sich, dass das dritte innere Halteelement 292 mit anderen Gasen als Luft gefüllt ist. Die Dicke T3 des dritten inneren Halteelements 292 ist im Wesentlichen konstant. Die Dicke T3 ist geringer als die Dicke T1 des ersten Elements 80 und die Dicke T2 des nichtmetallischen Elements 81. Das dritte innere Halteelement 292 ist ausgebildet, innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet zu werden, um somit zu verhindern, dass der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 122 und 124 des nichtmetallischen Elements 81 von dem ersten und dem zweiten Seitenwandabschnitt 112 und 114 des ersten Elements 80 getrennt werden.
Bezug nehmend auf 13 wird das Herstellungsverfahren für den linken Kurbelarm 252 nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unten beschrieben. Da das Herstellungsverfahren für den rechten Kurbelarm 251 im Wesentlichen dasselbe ist wie das Herstellungsverfahren für den linken Kurbelarm 252, kann das unten beschriebene Verfahren auf das des rechten Kurbelarms 251 angewendet werden, und somit wird die detaillierte Beschreibung des Herstellungsverfahrens für den rechten Kurbelarm 251 weggelassen.
Wie in 13 gezeigt wird, wird in Schritt S201 das erste Element 80 bereitgestellt. Genauer wird das Aluminiumblech auf eine gewünschte Größe zugeschnitten und durch Kaltschmieden bearbeitet, um das erste Element 80 zu bilden.
In Schritt S202 werden das erste und das zweite innere Halteelement 82 und 83 und das dritte innere Halteelement 292 bereitgestellt. Genauer werden das erste und das zweite innere Halteelement 82 und 83 aus dem Aluminiumlegierungsmaterial zum Beispiel durch Kaltschmieden oder durch spanabhebende Bearbeitung gebildet. Um das dritte innere Halteelement 292 bereitzustellen, welches der aus Polyethylen gefertigte Beutel ist, wird ein Beutel mit dünner Dicke mit Luft aufgeblasen und ein Einlass des Beutels wird verschlossen.
Wie in 12B gezeigt, wird das dritte innere Halteelement 292 mit Luft von einem Einlass (nicht gezeigt) davon aufgeblasen, und der Einlass wird in einem Zustand, in dem der Beutel aufgeblasen ist, verschlossen. Das dritte innere Halteelement 292 weist eine dünne Dicke (T3) auf, um deformierbar zu sein. Das dritte innere Halteelement 292 ist ausgebildet, innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet zu werden, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element 80 und 126 voneinander beim Resin Transfer Molding getrennt werden.
Im Schritt S203 wird das zweite Element 126 bereitgestellt. Genauer wird eine Kohlenstofffaserfolie in eine gewünschte Form zugeschnitten, die dem nichtmetallischen Element 81 entspricht. Die Kohlenstofffaserfolie, die in die gewünschte Form zugeschnitten wurde, wird dreidimensional in eine Form vorgeformt, die im Wesentlichen dem nichtmetallischen Element 81 ähnlich ist, um das zweite Element 126 des nichtmetallischen Elements 81 als eine Vorform für das Resin Transfer Molding vorzubereiten.
Im Schritt S204 werden das erste bis dritte innere Halteelement 82, 83 und 292 dem ersten Element 80 bereitgestellt (14A). In einem Zustand, in dem das erste bis dritte innere Halteelement 82, 83 und 292 dem ersten Element 80 bereitgestellt werden, ist das dritte Halteelement 292 zwischen dem ersten und dem zweiten inneren Halteelement 82 und 83 angeordnet (11). In einem Zustand, in dem das erste bis dritte innere Halteelement 82, 83 und 292 dem ersten Element 80 bereitgestellt werden, sind ferner Lücken G11 und G12 zwischen dem ersten Element 80 und dem zweiten inneren Halteelement 83 definiert, sind Lücken G21 und G22 zwischen dem ersten Element 80 und dem dritten inneren Halteelement 292 (14A) definiert, und sind Lücken G31 und G32 zwischen dem ersten Element 80 und dem ersten inneren Halteelement 82 definiert, wie auch in der ersten Ausführungsform.
Im Schritt S205 wird das erste Element 80, dem das erste bis dritte Halteelement 82, 83 und 292 bereitgestellt worden sind, in die erste Aussparung 212 des ersten Formwerkzeugs 210 eingepasst (14A).
Im Schritt S206 wird das zweite Element 126 in der zweiten Aussparung 222 des zweiten Formwerkzeugs 220 platziert (14A). Wie in 14A gezeigt, werden in den Schritten S204 bis S206 das erste bis dritte innere Halteelement 82, 83 und 292 zwischen dem ersten und dem zweiten Element 80 und 126 bereitgestellt, bevor das erste und das zweite Element 80 und 126 zusammengefügt werden, wie auch in der ersten Ausführungsform.
Im Schritt S207 wird das erste Formwerkzeug 210 mit dem zweiten Formwerkzeug 220 kombiniert, um die Form 230 zu schließen. Wenn das erste Formwerkzeug 210 mit dem zweiten Formwerkzeug 220 kombiniert wird, werden Teile des zweiten Elements 126 in die Lücken G11, G12, G21, G22, G31 und G32 eingesetzt, und das erste und das zweite Element 80, 126 werden zusammengefügt (14B).
Wie in 14B gezeigt, sind das erste und das zweite Element 80, 126 ausgebildet, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element 80 und 126 aneinander befestigt sind, dazwischen den Innenhohlraum 89 auszubilden. Das dritte innere Halteelement 292 ist innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element 80, 126 voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80, 126 aneinander abgeschlossen ist. Genauer ist das dritte innere Halteelement 292 innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet, um somit zu verhindern, dass der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 126a und 126b des zweiten Elements 126 von dem ersten und dem zweiten Seitenwandabschnitt 112 und 114 des ersten Elements 80 getrennt werden.
Wie in 13 gezeigt, wird im Schritt S208 das Verbindungselement 128 dem zweiten Element 126 in einem vakuumunterstützten Resin Transfer Molding-Prozess bereitgestellt, nachdem das erste und das zweite Element 80, 126 zusammengefügt sind. Genauer wird das Verbindungselement 128, welches sich in einem flüssigen Zustand befindet, in die Formhöhlung 232 in einem Zustand eingespritzt, in der sich die Formhöhlung 232 in einem Vakuum befindet. Das Verbindungselement 128 fließt in die Formhöhlung 232, und die Formhöhlung 232 wird mit dem Verbindungselement 128 gefüllt. Das Verbindungselement 128 wird um und im zweiten Element 126 verteilt, und das zweite Element 126 wird mit dem Verbindungselement 128 durchtränkt (14C).
Im Schritt S209 wird die Form 230 erwärmt, um das Verbindungselement 128, das aus dem wärmehärtbaren Harz gefertigt ist, auszuhärten. Wie auch in der ersten Ausführungsform ist das Verbindungselement 128 ausgebildet, das erste und das zweite Element 80, 126 aneinander zu befestigen. Während das Verbindungselement 128 in der Formhöhlung 232 allmählich aushärtet, werden das erste Element 80 und das nichtmetallische Element 81 durch das Haftvermögen des in dem nichtmetallischen Element 81 enthaltenen Verbindungselements 128 allmählich miteinander verbunden. Genauer werden der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 122 und 124 des nichtmetallischen Elements 81 mit dem ersten und dem zweiten Seitenwandabschnitt 112 und 114 des ersten Elements 80 durch das Haftvermögen des in dem nichtmetallischen Element 81 enthaltenen Verbindungselements 128 allmählich miteinander verbunden, während das Harz in der Formhöhlung 232 allmählich aushärtet (14C). Im Ergebnis werden das erste Element 80 und das zweite Element 126 durch das Verbindungselement 128 mittels des Integral-Formprozesses aneinander befestigt.
Ferner dehnt sich Luft in dem dritten inneren Halteelement 292 aufgrund der der Form 230 zugeführten Wärme aus, und das dritte innere Halteelement 292 bläst sich in einem Bereich auf, in dem das dritte innere Halteelement 292 deformierbar ist. Daher kann das dritte innere Halteelement 292 verhindern, dass der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 126a und 126a (der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 122 und 124) des zweiten Elements 126 während des Resin Transfer Molding von dem ersten und dem zweiten Seitenwandabschnitt 112 und 114 des ersten Elements 80 getrennt werden, was es ermöglicht, dass der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 122 und 124 des zweiten Elements 126 fest mit dem ersten und dem zweiten Seitenwandabschnitt 112 und 114 des ersten Elements 80 verbunden werden.
Im Schritt S210 wird das erste Formwerkzeug 210 von dem zweiten Formwerkzeug 220 entfernt, um die Form 230 zu öffnen, nachdem die vorbestimmte Zeitspanne nach dem Abschluss des Einspritzens des Harzes abgelaufen ist. Das erste Element 80 und das nichtmetallische Element 81 mit dem dritten inneren Halteelement 292 werden aus dem zweiten Formwerkzeug 220 herausgenommen. Das erste Element 80 und das nichtmetallische Element 81 sind aufgrund des Haftvermögens des in dem nichtmetallischen Element 81 enthaltenen Verbindungselements 128 einstückig aneinander befestigt.
Es versteht sich, dass bei dem obigen Verfahren nach der zweiten Ausführungsform die Schritte S111 bis S113 der ersten Ausführungsform weggelassen werden können. Zum Beispiel wird das dritte innere Halteelement 292 aufgrund seines geringen Gewichts nicht aus dem Innenhohlraum 89 des nichtmetallischen Elements 81 entfernt. Das Durchgangsloch 84a (4) ist in der zweiten Ausführungsform nicht notwendig; jedoch kann das Durchgangsloch 84a für andere Zwecke ausgebildet werden, wie auch in der ersten Ausführungsform.
Das oben besprochene Herstellungsverfahren für den Kurbelarm ist nur ein Beispiel für das Verfahren nach der zweiten Ausführungsform. So wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass die Schritte S201 bis S210 in wechselnden Reihenfolgen durchgeführt werden könnten, um den Kurbelarm der Ausführungsform wie benötigt und/oder gewünscht zu erhalten. Ferner wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass Teile (d.h. Unterschritte) der Schritte S201 bis S210 in wechselnden oder verschachtelten Reihenfolgen durchgeführt werden könnten, um den Kurbelarm der Ausführungsform wie benötigt und/oder gewünscht zu erhalten, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Da das nichtmetallische Element 81 aus dem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff gefertigt ist, ist es möglich, beim linken Kurbelarm 252 Gewicht einzusparen, verglichen damit, dass beide Hüllenelemente eines Kurbelarms aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sind, während eine notwendige Steifigkeit des linken Kurbelarms 252 erreicht wird.
Dritte Ausführungsform
Der rechte und der linke Kurbelarm 351 und 352 nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die 15 bis 16C beschrieben Elemente, die im Wesentlichen dieselbe Funktion aufweisen, wie die in der ersten und der zweiten Ausführungsform, werden hier gleich nummeriert und nicht erneut detailliert beschrieben.
Wie in 15 gezeigt, umfasst der rechte Kurbelarm 351 das erste Element 73, ein zweites Element 374, das erste innere Halteelement 75 und das zweite innere Halteelement 76. Das zweite Element 374 ist im Wesentlichen das gleiche wie das nichtmetallische Element 74 nach der ersten und der zweiten Ausführungsform, und ist aus faserverstärktem Kunststoff, bevorzugt kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, gefertigt. Der linke Kurbelarm 352 umfasst das erste Element 80, ein zweites Element 381, das erste innere Halteelement 82 und das zweite innere Halteelement 83. Das zweite Element 381 ist im Wesentlichen das gleiche wie das nichtmetallische Element 81 nach der ersten und der zweiten Ausführungsform, und ist aus faserverstärktem Kunststoff, bevorzugt kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, gefertigt. Im Gegensatz zu der ersten und dem zweiten Ausführungsform sind das erste und das zweite Element 73 und 374 miteinander durch ein aus einem Klebstoff bestehendes Verbindungselement verbunden, und das erste und das zweite Element 80 und 381 sind miteinander durch ein aus einem Klebstoff bestehendes Verbindungselement verbunden.
Wie in den 16A–16C gezeigt, ist das zweite Element 381 des linken Kurbelarms 352 bevorzugt aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, der nichtmetallischen Faserwerkstoff 326 und eine Harzmatrix 328 enthält, gefertigt. Der nichtmetallische Faserwerkstoff 326 ist bevorzugt beispielsweise Kohlenstofffasermaterial. Die Harzmatrix 328 ist ein wärmehärtbares Harz, bevorzugt Epoxidharz. Dementsprechend unterscheidet sich das zweite Element 381 nach der dritten Ausführungsform von dem zweiten Element 126 nach der ersten und der zweiten Ausführungsform dadurch, dass das zweite Element 381 der dritten Ausführungsform die Harzmatrix 328 umfasst, während das zweite Element 126 der ersten und der zweiten Ausführungsform eine solche Harzmatrix nicht umfasst. Das erste und das zweite Element 80 und 381 sind ausgebildet, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element 80 und 381 aneinander über ein Verbindungselement 330 befestigt sind, dazwischen den Innenhohlraum 89 auszubilden.
Das Verbindungselement 330 ist ausgebildet, das erste und das zweite Element 80 und 381 aneinander zu befestigen. Das Verbindungselement 330 umfasst bevorzugt einen Klebstoff, um das erste und das zweite Element 80 und 381 beispielsweise aneinander zu befestigen. Genauer umfasst das zweite Element 381 einen Basisabschnitt 320, einen ersten Seitenwandabschnitt 322 und einen zweiten Seitenwandabschnitt 324. Der erste Seitenwandabschnitt 322 ragt von einem ersten Ende des Basisabschnitts 320 hervor und umfasst eine erste äußere Oberfläche 322a auf. Der zweite Seitenwandabschnitt 324 ragt von einem zweiten Ende des Basisabschnitts 320 hervor und umfasst eine zweite äußere Oberfläche 324a. Der erste Seitenwandabschnitt 112 des ersten Elements 80 ist mit dem ersten Seitenwandabschnitt 322 des zweiten Elements 381 durch das Verbindungselement 330 verbunden. Der zweite Seitenwandabschnitt 114 des ersten Elements 80 ist mit dem zweiten Seitenwandabschnitt 324 des zweiten Elements 381 durch das Verbindungselement 330 verbunden. Genauer ist die erste innere Oberfläche 112a des ersten Seitenwandabschnitts 112 mit der ersten inneren Oberfläche 322a des ersten Seitenwandabschnitts 322 des zweiten Elements 381 durch das Verbindungselement 330 verbunden. Die zweite innere Oberfläche 114a des zweiten Seitenwandabschnitts 114 ist mit der zweiten äußeren Oberfläche 324a des zweiten Seitenwandabschnitts 324 des zweiten Elements 381 durch das Verbindungselement 330 verbunden.
Wie in den 16A und 16C gezeigt, sind das erste und das zweite innere Halteelement 82 und 83 innerhalb des Innenhohlraums 89 angeordnet, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element 80 und 381 voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80 und 381 aneinander über das Verbindungselement 330 abgeschlossen ist. Genauer verhindern das erste und das zweite innere Halteelement 82 und 83, dass der erste und der zweite Seitenwandabschnitt 322 und 324 von dem ersten und dem zweiten Wandabschnitt 112 und 114 getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements 80 und 381 aneinander über das Verbindungselement 330 abgeschlossen ist.
Da das zweite Element 381 aus dem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff gefertigt ist, ist es möglich, beim linken Kurbelarm 352 Gewicht einzusparen, verglichen damit, dass beide Hüllenelemente eines Kurbelarms aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sind, während eine notwendige Steifigkeit des linken Kurbelarms 352 erreicht wird.
Der Begriff "umfassend" und dessen Ableitungen, wie sie hier verwendet werden, sollen offene Begriffe sein, die die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Zahlen und/oder Schritte angeben, aber die Anwesenheit anderer, nicht angegebener Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Zahlen und/oder Schritte nicht ausschließen. Diese Definition gilt ebenfalls für Wörter mit ähnlicher Bedeutung, zum Beispiel die Begriff "aufweisen", "einschließen" und deren Ableitungen.
Der Begriff "befestigt" oder "befestigen", wie er hier verwendet wird, umfasst Konfigurationen, bei denen ein Element direkt an einem anderen Element befestigt ist, indem das Element direkt an dem anderen Element angebracht wird; Konfigurationen, bei denen das Element indirekt an dem anderen Element über (ein) Zwischenelement(e) befestigt ist; und Konfigurationen, bei denen ein Element mit einem anderen Element einstückig ist, d.h., ein Element ist im Prinzip Teil des anderen Elements. Diese Definition gilt ebenfalls für Wörter mit ähnlicher Bedeutung, zum Beispiel "zusammengefügt", "angeschlossen", "gekoppelt", "montiert", "verbunden", "fixiert" und deren Ableitungen.
Die Begriffe "Bauteil", "Teilstück", "Abschnitt", "Teil" oder "Element", wenn sie im Singular verwendet werden, können die doppelte Bedeutung eines einzelnen Teils oder einer Mehrzahl von Teilen haben.
Schließlich bedeuten Begriffe des Ausmaßes, wie etwa "im Wesentlichen", "ungefähr" und "annähernd", wie sie hier verwendet werden, ein angemessenes Maß an Abweichung des relativierten Begriffes, derart, dass das Endergebnis nicht bedeutend verändert wird.
Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren möglich. Es versteht sich daher, dass die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in anderer Weise ausgeführt werden kann, als hier spezifisch beschrieben. Zum Beispiel kann die Erfindung für andere Fahrradverbundbauteile außer einem Fahrradkurbelarm ausgeführt werden, z.B. ein vorderes Fahrradritzel, ein hinteres Fahrradritzel, eine Fahrradkurbelachse, eine Fahrradnabenachse, ein Fahrradbremshebel, ein Fahrradgangschaltungshebel, ein vorderer Fahrradumwerfer, ein hinterer Fahrradumwerfer, ein Fahrradrad, eine Fahrradnabenbaugruppe, eine interne Fahrradnabenbaugruppe oder dergleichen.

Claims

Fahrradverbundbauteil, umfassend: ein erstes Element, das aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist; ein zweites Element, das aus einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt ist, wobei das erste und das zweite Element ausgebildet sind, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum auszubilden; ein Verbindungselement, das ausgebildet ist, das erste und das zweite Element aneinander zu befestigen; und ein inneres Halteelement, das ausgebildet ist, innerhalb des Innenhohlraums angeordnet zu sein, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander abgeschlossen ist.
Fahrradverbundbauteil nach Anspruch 1, wobei das Verbindungselement Harz oder Klebstoff umfasst.
Fahrradverbundbauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Element Eisen umfasst.
Fahrradverbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Element nichtmetallischen Faserwerkstoff umfasst, und das Verbindungselement Harz umfasst und im zweiten Element verteilt wird, um faserverstärkten Kunststoff zu bilden.
Fahrradverbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite Element faserverstärkten Kunststoff umfasst, und das Verbindungselement Klebstoff umfasst, um das zweite Element an dem ersten Element zu befestigen.
Fahrradverbundbauteil, umfassend: ein erstes Element, das aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist; ein zweites Element, das aus einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt ist, wobei das erste und das zweite Element ausgebildet sind, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum auszubilden; und ein Verbindungselement, das ausgebildet ist, das erste und das zweite Element aneinander zu befestigen, wobei das Fahrradverbundbauteil mit einem Verfahren hergestellt wird, das umfasst: Bereitstellen des ersten Elements; Bereitstellen des zweiten Elements; Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements; dem zweiten Element nach dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements das Verbindungselement Bereitstellen; und Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander durch das Verbindungselement mittels eines Integral-Formprozesses.
Fahrradverbundbauteil nach Anspruch 6, wobei das Verbindungselement dem zweiten Element durch einen vakuumunterstützten Resin Transfer Molding-Prozess bereitgestellt wird.
Fahrradverbundbauteil nach Anspruch 6 oder 7, des Weiteren umfassend: ein inneres Halteelement, wobei das Fahrradverbundbauteil mit dem Verfahren hergestellt, das des Weiteren umfasst: Bereitstellen des inneren Halteelements zwischen dem ersten und dem zweiten Element vor dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements.
Herstellungsverfahren für ein Fahrradverbundbauteil, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines ersten Elements; Bereitstellen eines zweiten Elements; Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements; dem zweiten Element nach dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements ein Verbindungselement Bereitstellen; und Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander durch das Verbindungselement mittels eines Integral-Formprozesses.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verbindungselement dem zweiten Element durch einen vakuumunterstützten Resin Transfer Molding-Prozess bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, des Weiteren umfassend: Bereitstellen eines inneren Halteelements zwischen dem ersten und dem zweiten Element vor dem Zusammenfügen des ersten und des zweiten Elements.
Fahrradverbundkurbelarm, umfassend: ein erstes Element, das aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist; ein zweites Element, das aus einem nichtmetallischen Werkstoff gefertigt ist; und ein Verbindungselement, das ausgebildet ist, das erste und das zweite Element aneinander zu befestigen.
Fahrradverbundkurbelarm nach Anspruch 12, wobei das erste und das zweite Element ausgebildet sind, in einem Zustand, in dem das erste und das zweite Element aneinander befestigt sind, dazwischen einen Innenhohlraum auszubilden.
Fahrradverbundkurbelarm nach Anspruch 12 oder 13, des Weiteren umfassend: ein inneres Halteelement, das ausgebildet ist, innerhalb des Innenhohlraums angeordnet zu sein, um somit zu verhindern, dass das erste und das zweite Element voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander abgeschlossen ist.
Fahrradverbundkurbelarm nach einem der Ansprüche 12 bis 14, des Weiteren umfassend: ein inneres Halteelement, das ausgebildet ist zu verhindern, dass das erste und das zweite Element voneinander getrennt werden, bis das Befestigen des ersten und des zweiten Elements aneinander abgeschlossen ist.
Fahrradverbundkurbelarm nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das zweite Element faserverstärkten Kunststoff umfasst.
Fahrradverbundkurbelarm nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Verbindungselement Klebstoff umfasst, um das zweite Element an dem ersten Element zu befestigen.
Fahrradverbundkurbelarm nach einem der Ansprüche 12 bis 17 oder Fahrradverbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Element Aluminium umfasst.
Fahrradverbundkurbelarm nach einem der Ansprüche 12 bis 18 oder Fahrradverbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 18, wobei das zweite Element nichtmetallischen Faserwerkstoff umfasst, und das Verbindungselement Harz umfasst und im zweiten Element verteilt wird, um faserverstärkten Kunststoff zu bilden.
Fahrradverbundkurbelarm nach einem der Ansprüche 12 bis 19 oder Fahrradverbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 18, 19, wobei das innere Halteelement ausgebildet ist, in Flüssigkeit löslich zu sein.
Fahrradverbundkurbelarm nach einem der Ansprüche 12 bis 20 oder Fahrradverbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 18, 19, 20, wobei das innere Halteelement einen aufblasbaren Beutel umfasst.