DE69628049T2

DE69628049T2 - Kurbelarmanordnung für ein Fahhrad und Montagewerkzeug

Info

Publication number: DE69628049T2
Application number: DE69628049T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Sakai-shi Yamanaka
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1995-08-04
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2016-08-03
Also published as: EP0909698B1; DE69628049D1; CN1115234C; CN1142456A; EP0909698A2; US5819600A; CN1282696A; EP0756991A3; EP0916571A2; EP0909697A3; EP0909699A3; EP0756991B1; EP0909697A2; EP0909698A3; EP0909696A3; CN1333161A; DE69622437T2; CN100347035C; DE69621256D1; CN1108946C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Befestigen einer Kurbelachse an einem Fahrradrahmen.
GB-A-1,509,090 beschreibt ein Werkzeug zum Losschrauben von Freiläufen von einer Nabe eines Fahrradrahmens. Das Werkzeug weist einen Antriebsteil zum Losschrauben des Rads und einen zylindrischen Halteteil, der sich um den Antriebsteil erstreckt und verwendet wird, um das Werkzeug in einer Position festzuhalten, die für das Entfernen des Rads geeignet ist, auf. GB-A-1,509,090 beschreibt jedoch kein Werkzeug, das zum Befestigen einer Kurbelachse an einem Fahrradrahmen angepasst ist. Werkzeugmontierungs- und Betätigungsteile sind durch einen Gewindeabschnitt drehbar aneinander gekoppelt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Befestigen einer Kurbelachse an einem Fahrradrahmen gemäß Anspruch 1.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht eines Kurbelarms;
2 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Kurbelarms;
3 ist eine Längsquerschnittsansicht des in 1 gezeigten Kurbelarms;
4 ist eine Rückansicht des in 1 gezeigten Kurbelarms;
5A–5C sind jeweils Querschnittsansichten entlang der Linien A-A, B-B und C-C in 1;
6 ist eine Schrägansicht einer besonderen Ausführungsform einer Kurbelachse zur Verwendung mit dem in 1 gezeigten Kurbelarm;
7 ist eine Querschnittsansicht rechter und linker Kurbelarme, die an die in 6 gezeigte Kurbelachse angefügt sind;
8 ist eine Querschnittsansicht, die ein besonderes Beispiel einer Kurbelarmanordnung mit einem zur Befestigung der Kurbelarme an die Kurbelachse verwendeten Bolzen darstellt;
9 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels des in 8 gezeigten Bolzens;
10 ist eine Schrägansicht des in 9 gezeigten Bolzens;
11 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer an einem Fahrradrahmen montierten Kurbelachse;
12 ist eine Querschnittsansicht, die ein Hauptwerkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Hilfswerkzeug darstellt, die zur Befestigung von Kettenrädern an den in 3 gezeigten Kurbelarm verwendet werden;
13 ist eine Schrägansicht des in 12 gezeigten Hauptwerkzeugs;
14 ist eine Endansicht des in 13 gezeigten Werkzeugs; und
15 ist eine teilweise Querschnittsansicht des in 12 gezeigten Hilfswerkzeugs.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine Vorderansicht eines Kurbelarms 1, der aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Wie in 1 gezeigt, ist das Kurbelarmende auf der Pedalmontierseite 4 schmal, und das Kurbelarmende auf der Kurbelachsenmontierseite 2 ist breit. Indem die Breite des Kurbelarms 1 auf diese Weise, je nach Position variiert wird, wird sichergestellt, dass die auf dem Kurbelarm lastende Spannung an jedem Punkt im Wesentlichen konstant bleibt. Ein abgeschrägter Teil 11 ist an den Vorderseiten des Kurbelarms 1 gebildet. Die Größe der Abschrägung ist in der Nähe des Kurbelarmendes auf der Kurbelachsenmontierseite 2 größer und wird, je näher sie dem Kurbelarmende auf der Pedalmontierseite 4 kommt, kontinuierlich kleiner. Auf die Vorderfläche des Kurbelarms 1 kann mit einem Laser oder anderen Mitteln das Herstellerlogo, ein Markenzeichen, das auf den Produktnamen hinweist, oder dergleichen eingraviert werden.
Ein Kurbelachsenmontierloch 21 zum Montieren des Kurbelarms 1 auf die Kurbelachse 5 ist auf der Kurbelachsenmontierseite 2 des Kurbelarms 1 gebildet. Der Kurbelarm 1 wird auf die Kurbelachse 5 mittels dieses in 6 dargestellten Kurbelachsenmontierlochs 21 montiert. Ein Pedalmontageloch 41 ist am Kurbelarmende auf der Pedalmontierseite 4 des Kurbelarms 1 gebildet. Das Pedal (nicht gezeigt) wird in dieses Pedalmontageloch 41 montiert.
2 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Kurbelarms und
3 ist eine Längsquerschnittsansicht der in 1 gezeigten Kurbel. Wie in diesen Figuren gezeigt, ist eine Rille 31, die sich in länglicher Richtung erstreckt, auf der hinteren Fläche des zentralen Teilabschnitts 3 des Kurbelarms gebildet. Die Form der Rille 31 ist so, dass sich in der Nähe der zwei Enden der Rille 31 die Tiefe der Rille in Richtung jedes Endes progressiv verringert, wobei an jedem Ende die Rillentiefe ein Minimum erreicht. So kann die untere Fläche der Rille als „schiffrumpfförmig" bezeichnet werden. Die untere Fläche der Rille 31 verläuft in ihrem zentralen Teilabschnitt im Wesentlichen parallel zur vorderen Fläche des zentralen Teilabschnitts 3 des Kurbelarms.
Ein abgestufter Teilabschnitt 32 ist auf der offenen Seite der Rille 31 gebildet. Ein Abdeckungsteil 33 wird in diesen abgestuften Teilabschnitt 32 eingeführt und der Abdeckungsteil 33 ist an seinem Umfang am Körper des Kurbelarms 1 durch Inertgasschweißen mittels Argongas fixiert. Die vordere Fläche des Körpers des Kurbelarms 1 und die Fläche des Abdeckungsteils 33 sind eben. Das beim Schweißen produzierte Polster sollte durch maschinelle Bearbeitung oder andere Mittel entfernt werden, so dass die Fläche eben wird.
Ein Kurbelachsenmontierloch 21 ist auf der Kurbelachsenmontierseite 2 gebildet. Die innere Wand des Kurbelachsenmontierlochs 21 weist einen Flansch 22, der nach innen vorsteht, und Innenkeilrillen 23, die an die hintere Fläche dieses Flanschs 22 anstoßen, auf. Der Teilabschnitt des Kurbelachsenmontierlochs 21, der sich näher an der hinteren Fläche als die Keilrillen 23 befindet, macht den Zentrierteil 24 aus. Der Zentrierteil 24 kann gerade sein, mit einem Innenumfang, der sich in der axialen Richtung nicht verändert, hat aber häufiger eine sich verjüngende Form, deren Innenumfang sich nach hinten konisch erweitert. Der Verjüngungswinkel beträgt 2 bis 3°. Außenkeilrillen 25 zum Einrasten des Kettenkranzes 6 sind auf dem Außenumfang des Grundabschnitts des vorstehenden Teilabschnitts, der sich auf der hinteren Fläche des Kurbelarmendes der Kurbelachsenmontierseite 2 befindet, gebildet. Ein Gewinde 26 zum Fixieren des Kettenkranzes 6 ist auf dem Außenumfang des vorstehenden Teilabschnitts auf der hinteren Fläche gebildet.
4 zeigt den Kurbelarm 1 von hinten. Wie in 4 gezeigt, beinhalten die Keilrillen 23 und 25 jeweils acht Zähne. Zu wenig Zähne führen zu unzureichender Verbindungsstärke auf Seiten des Drehverbindungsteils. Das Bereitstellen von zu vielen Zähnen erfordert komplexe maschinelle Bearbeitung und bringt höhere Kosten mit sich und erhöht die Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Verteilung und Positionierung in Drehrichtung.
5A–5C sind jeweils Querschnittsansichten entlang den Linien A-A, B-B und C-C in 1. Wie in diesen Figuren gezeigt, macht die Rille 31 den größten Teil des inneren Querschnitts im zentralen Teilabschnitt 3 des Kurbelarms aus, um das Gewicht zu verringern.
6 zeigt das Äußere der Kurbelachse 5. Ein Zentrierteil 52 ist an jedem Ende der Kurbelachse 5 gebildet. Die Zentrierteile 52 können gerade sein, mit einem Umfang, der sich nicht verändert, haben aber normalerweise eine sich verjüngende Form, die an den Enden schmaler wird. Der Verjüngungswinkel beträgt 2 bis 3°. Die Außenkeilrillen 51 sind zur Nähe des Endes der Zentrierteile 52 hin bereitgestellt. Die Keilrillen 51 umfassen ein Acht-Zähne-Design. Die Umfangsflächen der Keilrillen bilden eine kontinuierliche Fläche mit den Umfangsflächen der Zentrierteile 52. Die Form jeder Keilrille 51 ist im Grunde quadratisch, wobei die Ebenen der Seiten im Wesentlichen parallel verlaufen. Die Verbindungskraft in Drehrichtung wird durch Ebenen getragen, die im Wesentlichen senkrecht zur Kraftrichtung liegen, so dass Rattern weitgehend eliminiert wird.
Die Endflächen der Kurbelachse 5 sind mit Innengewinden 53 versehen, die zur Fixierung der Kurbelarme 1 dienen: Die Kurbelachse 5 ist ein hohles Rohr, dessen Wand im zentralen Teilabschnitt dünner ist als an den zwei Enden, wie in 7 gezeigt. In dieser Ausführungsform wird als Material für die Kurbelachse 5 eine Aluminiumlegierung verwendet. Dies, zusammen mit der Tatsache, dass die Achse hohl ist, trägt zu verringertem Gewicht bei.
7 beschreibt die Kurbelachse 5, die Kurbelarme 1, 100 und den Kettenkranz 6 in zusammengesetzter Form . Der Kettenkranz 6 wird an einer Seite auf den Kurbelarm 1 montiert, mit den Keilrillen 25 eingerastet und mittels einer Mutter 61 befestigt. Der Kurbelarm 1, an dem der Kettenkranz 6 fixiert wurde, wird auf ein Ende der Kurbelachse 5 montiert und durch einen Bolzen 54 fixiert. Der Kurbelarm 100, an den kein Kettenkranz angefügt ist, wird am anderen Ende der Kurbelachse 5 fixiert. Die Zentrierteile 24 der Kurbelarme 1, 100 passen genau auf die Zentrierteile 52 der Kurbelachse 5, so dass die Komponenten mit hoher Präzision zentriert werden. Die Innenkeilrillen 23 der Kurbelarme 1, 100 greifen in die Außenkeilrillen 51 der Kurbelachse 5 ein, um eine Verbindung zu erreichen, die in Drehrichtung sehr stark ist.
Die Zentrierteile 52 der zuvor erwähnten Kurbelachse 5 und die Zentrierteile 24 der Kurbelarme 1, 100 haben sich verjüngende Kontaktflächen so dass die beiden sich verjüngenden Flächen eng zusammengepasst werden können. Es ist deshalb notwendig, ein Lösewerkzeug zu verwenden, um den Kurbelarm 1, 100 von der Kurbelachse 5 zu entfernen. Die in 8 beschriebene Vorrichtung ist jedoch so entworfen, dass ein Bolzen 54, der die Kurbelachse 5 und den Kurbelarm 1 (oder 100) festmacht, verwendet werden kann, um die Komponenten zu lösen.
Wie in 8 gezeigt, ist ein integrierter Flansch 55 auf dem Kopf des Bolzens 54 gebildet. Wenn die Kurbelachse 5 und der Kurbelarm 1 aneinander festgemacht werden, wird eine Unterlegscheibe 56 eingefügt und der Bolzen 54 angezogen. Ein Anschlagring 58 wird in eine Rille 57, die sich auf der Innenfläche des Kurbelachsenmontierlochs 21 befindet, eingefügt und von dieser festgehalten. Um den Kurbelarm 1 aus der Kurbelachse zu entfernen, wird ein sechseckiger Innensechskantschlüssel in das sechseckige Loch 59 im Kurbelarmbefestigungsbolzen 54 eingefügt und in die entgegengesetzte Richtung gedreht. Der Flansch 55 des Bolzens 54 schiebt dann die Seitenfläche des Anschlagrings 58. Auf diese Weise zwingt der Flansch 55 den Kurbelarm 1 in Axialrichtung, so dass die eng anliegenden, sich verjüngenden Kontaktflächen der Zentrierteile 52 der Kurbelachse 5 und die Zentrierteile 24 der Kurbelarme 1 leicht gelöst werden können. Somit erübrigt sich die Notwendigkeit eines speziellen Werkzeugs, wie eines Abziehers.
9 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines alternativen in 8 gezeigten Bolzens, und 10 ist eine Schrägansicht des in 9 gezeigten Bolzens. Bei dem in 8 beschriebenen Bolzen 54 sind der Durchmesser des Gewindeteilabschnitts und der Durchmesser des Kopfes ungefähr gleich groß, aber bei dem in 9 und 10 beschriebenen Bolzen 54 ist der Durchmesser des Gewindeteilabschnitts 542 größer als der Durchmesser des Kopfs 541 und der Durchmesser des Flanschs 55 ist größer als der Durchmesser des Gewindeteilabschnitts 542. Die Bereitstellung eines Gewindeteilabschnitts 542 mit einem großen Durchmesser sorgt für ausreichende Stärke auf Seiten des Gewindeteilabschnitts, auch dann, wenn die Komponente aus einer leichten Legierung wie einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, und ermöglicht eine angemessene Anziehkraft auf Seiten des Bolzens 54.
Ein sechseckiges Loch 59, das in der Mitte des Endes des Kopfs 541 gebildet ist, erstreckt sich in Richtung der Bolzenachse. Das sechseckige Loch 59 erstreckt sich fast bis zum distalen Ende des Bolzens 54, so dass sich seine untere Fläche in der Nähe der Endfläche befindet. Ein Längeres, sechseckiges Loch 59 bietet einen größeren Kontaktbereich zwischen dem Anziehwerkzeug (einem Innensechskantschlüssel) und dem sechseckigen Loch 59, so dass angemessenes Anziehen sogar mit einem Bolzen aus leichter Legierung erzielt werden kann. Die Länge des sechseckigen Lochs 59 kann gemäß der erforderlichen Anziehkraft gewählt werden, aber es muss mindestens so lang sein, dass sich die untere Fläche des sechseckigen Lochs 59 bis zur Innenfläche des Gewindeteilabschnitts 542 erstreckt. Der Durchmesser des Gewindeteilabschnitts 542 ist eher dick, damit sich das sechseckige Loch 59 bis in sein Inneres erstrecken kann; er ist angemessen stark, selbst wenn sich das sechseckige Loch 59 bis in sein Inneres erstreckt. Wenn der Bolzen 54 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt wird, ist er sowohl leicht als auch angemessen stark.
11 beschreibt die sich auf die vorliegende Erfindung beziehende in dem Fahrradrahmen 10 installierte Kurbelachse 5. Die sich auf diese Ausführungsform beziehende Kurbelachse 5 ist mit einem Halteteil 50 versehen, der von der Mitte ihrer Außenfläche vorsteht, um die Lager festzuhalten. Um die Kurbelachse 5 im Rahmen 10 zu installieren, sind ein linker Montieradapter 101 und ein rechter Montieradapter 102 zwischen dem Rahmen 10 und der Kurbelachse 5 eingeschraubt, so dass die Lager von den Halteteilen 50 festgehalten werden. Die Außenseiten der Enden des linken Montieradapters 101 und eines rechten Montieradapters 102 sind mit Außenkeilrillen versehen. Diese Außenkeilrillen greifen in die Innenkeilrillen des Aufbauwerkzeugs 7 ein, so dass jeder Adapter eingeschraubt werden kann.
Das Design eines Aufbauwerkzeugs 7 ist in 13 gezeigt. Das dem Betrachter zugewandte Ende ist mit einem im Wesentlichen regelmäßigen sechseckigen Schraubenschlüsselmontierteil 71 versehen. Ein Schraubenschlüssel oder ein anderes Werkzeug wird über den Schraubenschlüsselmontierteil 71 gepasst und das gesamte Aufbauwerkzeug 7 wird um seine Achse gedreht. Ein zentraler Teilabschnitt 72 ist angrenzend an den Schraubenschlüsselmontierteil 71 angeordnet. Die Umfangsfläche des zentralen Teilabschnitts 72 ist zylindrisch und ist an gegenüberliegenden Oberflächen abgeschnitten, um ebene Flächen zu erzeugen. Werkzeuge, wie zum Beispiel unterschiedlich große Schraubenschlüssel können über die flachen Teilabschnitte des mittleren Abschnitts 72 gepasst werden. Das andere Ende des Aufbauwerkzeugs 7 hat einen Teilabschnitt 73 mit großem Durchmesser.
14 zeigt das Aufbauwerkzeug 7 von der Seite des Teilabschnitts 73 mit großem Durchmesser gesehen. Das Innere des Teilabschnitts 73 mit großem Durchmesser nimmt die Form einer offenen Vertiefung an. Wie in 14 gezeigt, befinden sich Innenkeilrillen 74 im Inneren. Diese Innenkeilrillen 74 greifen in die Außenkeilrillen des linken Montieradapters 101 und des rechten Montieradapters 102 ein. Ein Durchgangsloch 75, das sich in Axialrichtung erstreckt, befindet sich in der Mitte des Aufbauwerkzeugs 7. Der Durchmesser des Durchgangslochs 75 ist derart, dass das Ende der Kurbelachse 5 hindurch geführt werden kann. Wenn die linken und rechten Montieradapter eingeschraubt sind, werden die Enden der Kurbelachse 5 durch die Durchgangslöcher 75 geführt, so dass die Kurbelachse 5 als Führung für die Drehung des Aufbauwerkzeugs 7 dient, was den Aufbauvorgang erleichtert.
12 zeigt den Kurbelarm 1 mit dem angefügten Kettenkranz 6. Wie in 12 dargestellt, wird der Kettenkranz 6 auf der Kurbelachsenmontierseite 2 des Kurbelarms 1 auf dem Kurbelarmende montiert und mit einer Mutter 61 befestigt. Die Umfangsfläche der Mutter 61 ist mit Außenkeilrillen versehen, die die gleiche Teilung wie die Außenkeilrillen des linken Montieradapters 101 und des rechten Montieradapters 102 aufweisen, wie in 11 gezeigt. So kann die Mutter 61 mit demselben wie in 11 gezeigten Aufbauwerkzeug 7 angezogen werden.
Während des Anziehvorgangs wird auch ein Hilfsaufbauwerkzeug 8 verwendet, um zu verhindern, dass sich das Aufbauwerkzeug 7 während des Anziehens löst. Das Design des Hilfsaufbauwerkzeugs 8 ist in 15 gezeigt. Ein Ende des ungefähr zylindrischen Hilfsaufbauwerkzeugs 8 ist mit einem Griffteilabschnitt 81 versehen, dessen Außenfläche gerändelt wurde, um ein Abrutschen zu verhindern. Der Durchmesser des Griffteilabschnitts 81 ist größer als der Durchmesser des Durchgangslochs 75 des Aufbauwerkzeugs 7 und ist so gestaltet, dass er das Aufbauwerkzeug 7 festhält. Ein Innenflächenstützteilabschnitt 82 ist neben dem Griffteilabschnitt 81 gebildet. Der Durchmesser des Innenflächenstützteilabschnitts 82 ist ungefähr gleich wie der Durchmesser des Endes der Kurbelachse 5. Daher kann die Innenfläche des Durchgangslochs 75 im Aufbauwerkzeug 7 drehbar durch den Innenflächenstützteilabschnitt 82 gestützt werden. Das andere Ende des Hilfsaufbauwerkzeugs 8 ist mit einem Gewindeteilabschnitt 83 versehen, in den der Bolzen 54 vom Ende her eingeschraubt werden kann. Die Länge des Hilfsaufbauwerkzeugs 8 ist so entworfen, dass, wenn das Hilfsaufbauwerkzeug 8 mit dem Bolzen 54 am Kurbelarm 1 befestigt worden ist, ein geringer Abstand (ungefähr 0,5 mm) zwischen dem Griffteilabschnitt 81 und dem Aufbauwerkzeug 7 besteht. Daher ist das Aufbauwerkzeug 7 drehbar so durch das Hilfsaufbauwerkzeug 8 gestützt, dass es sich nicht von der Mutter 61 löst. Daher kann ein Schraubenschlüssel oder anderes Werkzeug auf den Schraubenschlüsselmontierteil 71 gepasst werden und die Mutter 61 kann angezogen werden, um den Kettenkranz 6 am Kurbelarm 1 zu befestigen, während das Aufbauwerkzeug 7 von dem Hilfsaufbauwerkzeug 8 gestützt wird. Da verhindert wird, dass das Aufbauwerkzeug 7 sich von der Mutter 61 löst, kann der Vorgang leicht und effizient vollzogen werden.
Während Obengenanntes eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, können weitere Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Sinn und Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. In der in 8 gezeigten Ausführungsform wurde zum Beispiel ein Anschlagring 58 im Kurbelarm 1 bereitgestellt. Ein integrierter Teil, der in seiner Funktion dem Anschlagring 58 entspricht, kann jedoch auf dem Kurbelarm 1 anstelle des Anschlagrings 58 gebildet werden, oder es kann eine andere Komponente angeschweißt werden. Daher sollte der Bereich der Erfindung nicht durch die bestimmten offenbarten Strukturen begrenzt werden. Der wahre Bereich der Erfindung sollte vielmehr durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt werden. Obwohl in den Ansprüchen Kennzeichnungssymbole verwendet werden, um die Bezugnahme auf die Figuren zu erleichtern, liegt es selbstverständlich nicht in der Absicht, die vorliegende Erfindung auf die in den beiliegenden Figuren dargestellten Ausführungen durch ein solches Kennzeichnen zu begrenzen.

Claims

Ein Werkzeug (7), das zur Verwendung mit einem Hilfswerkzeug (8) und zum Befestigen einer Kurbelachse (5) an einem Fahrradrahmen (10) angepasst ist, wobei die Kurbelachse (5) derart ist, dass sie einen Achsenkörper mit einer an einem Ende davon angeordneten Vielzahl von Keilrillen (51) umfasst, wobei das Werkzeug aus Folgendem besteht: einem Werkzeugmontierungsteil (71), der so geformt ist, dass er von einem Werkzeug gehalten und gedreht werden kann, wobei der Werkzeugteil ein Durchgangsloch (75) definiert, das so angepasst ist, dass es das Ende des Achsenkörpers und das Hilfswerkzeug aufnimmt; und einem Betätigungsteil (73), der mit dem Werkzeugmontierungsteil (71) eine Einheit bildet und eine Vielzahl von Keilrillen (74), welche an einer Innenfläche davon gebildet sind, aufweist.