TW200800719A - Bicycle crank arm, intermediate product and method for manufacturing such a crank arm - Google Patents

Description

200800719 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種自行車曲柄臂^ 本發明還關於用於製造這插此上拉 芯 、種曲柄臂的中間産物和 部。本發明還關於用於製造前浓从 拉 义珣柄臂的方法。 【先前技術】 自行車和/或自行車構件特日灶舍 她9 I七々 A 〗疋脱赛自行車的製造 〜疋要求降低自行車的總體重息 插白—i 里，並且因此盡町能降低 種自仃車構件的重量，同時確 厂 狳槐灿 保、如果不能甚至改進， 種構件的結構強度特性。 爲了滿足該要求，研製出利，人 構件，牲 j用稷合材料製造的自行 者镇H十 匕括早向連續結構纖維， 合在vl 2的㈣形式的纖維’該纖維隨機地*置並且 隹承己材料中。結構纖維實際 構強度。 〜^ ^ ^ “上基本有助於曲柄臂的 法國專利FR2636386公開了 —插也上 聚氨酯製忐沾奸 種曲柄臂，它的由膨 成的心部佈置在兩個插件 結構纖維囹钱Υ .间，並且捲繞的單 冉嘴卓園繞插件和芯部纏繞成環。且古干 不同定向的i A a /、有與前述單向纖 π的其他織造結構纖維層圍繞曲叔辟 本申过Α、+ 乂 ’的整個本體 个节鲁人庄意到，在前述法國專、 中，抗青曲、丄絲i太，丨H 中描述的曲柄 弓曲、扭轉和牵引性被分配到纟 、隹具有不同剛度並且隨著在蹬踏期間曲^因此’各層 为臂經受的不同 200800719 力而具有彼此不同的變形。這種變形差異不可避免地導致 各個層的分離，因此降低了曲柄臂的使用壽命。 US5，94 1，135描述了一種中空*柄臂，這是如此獲 得的，即通過圍鐃空氣腔室纏繞充有樹脂的結構纖維織物 並且圍繞插件彎曲該·空氣腔室，從而在樹脂交聯處理和移 除空氣腔室之後獲得圍繞插件的空腔。

本申請人已經發現，在前述US專利中描述的曲柄臂 在其端部處具有非勻質點，該非勻質點構成張力集中點並 且因此曲柄臂的薄弱點。這種不連續點，特別是在其粘附 到插件的一側上在織物上局部存在並且由如此事實引起， 即織物在該側上起皺並且在相對側上伸長。 本申請人考慮提供這樣一種曲柄臂的問題，與已知曲 柄臂相比，該曲柄臂具有更高的抗斷裂性。 本申請人還考慮提供這樣一種曲柄臂的問題，它具有 不帶有張力集中點的中空端部區域。 【發明内容1 本發明因此在其第一方面關於一種自行車曲柄臂，該 曲柄臂包括沿著縱向軸線X-X延伸的細長本體並且具有: 包括用於連接自行車底部托架組件的第一底座的 第一端部; 包括用於連接踏板的第二底座的第二端部； 中間部分，該部分在所述第一端部和所述第二端 部之間延伸並且包括不具有結構強度的内部部分、第一加 6 200800719 強結構’和第二加強結構，診钕 . 部部分和所述第一 Λ μ第二加強結榛佈置在所述内 強結構之七筮 〜定向的至少一束間亚且包括至少部分具有弟 眾、、、'構纖維； 其特徵在於，所述中^ 軸線X-X的截面，意也渴部分具有垂直於所述縱向 丹中所述内- 疼伸部的第一區域和^ 部部分佔據由具有第一表面 彳由具有楚_ 成的空間，並且龙击 二表面延伸部的第二區域形 空間具有等於在所述第—π 了加強結構佔據一定空間，該 伸邹》 和第二區域之間的差異的表面延 有利地，本發明的， 具有良好的平衡。實際上f在輕的重量和結構強度之間 在择作中最受壓力的：域声4二加強結構佈置在曲相臂的 不息古钍播处士 3处，其他區域是中空的或者利用 具有結構此力的材料 4 利她〆處 材科Ik。而且，在這種曲柄臂中，有 j地，當應力通過它們的相 遞到第二加強結構時，第二Λ t ‘ 強結構傳 ϋ強結構在其面向曲柄臂内部 °为的表面處自由變形。眚 ^ 實牙、上，因爲曲柄臂的内部部分 具'有結構能力，在第-知说级 卢 1弟一加強結構和内部部分之間的介面 2不產生這樣的約束張力，該張力與第二加強結構的變形 二力作用相反’將使得第二加強結構從第一加強結構脫 身。有利地，在其中内部部分由空腔形成的的情形 束張力完全爲零。 I較佳地’第二加強結構在所述垂直截面中如此佈置， 部分與面向所述内部部分的所述第二加強結構的相應 200800719

面部分相對。 較佳地，所述第二加強結構的纖維是單向連續結構纖 維，該纖維在所述中間部分處基本平行於所述縱向軸線 ： . . . . . _ X-X延伸。這種纖維，有利地，賦予曲柄臂抗牽引應力的 結構特性。 較佳地，所述第一加強結構的纖維是單向連續結構纖 維，該纖維基本沿著至少一個方向延伸，該方向關於所述 縱向軸線X-X以預定的第一角度傾斜。更較佳地，所述預 定的第一角度等於大約 45 °。本申請人實際上發現該傾斜 度是最佳的以賦予曲柄臂抵抗牽引、彎曲和扭轉應力的特 牲。 然而第一加強結構的纖維可以是具有隨機佈置的纖維 薄片或小的織物薄板。 較隹地，前述結構纖維結合在複合材料中，較佳地爲 聚合物。 較佳地，該曲柄臂的第一和第二端部包括複合材料， 該材料包括隨機地佈置並且結合在聚合材料中的結構纖 維。有利地，例如以小的織物薄板或者纖維薄片的形式隨 機地佈置的結構纖維當在模具中受到壓力B夺能夠流動並且 因此能夠最優地填充模具空腔的端部區域從而形成曲柄臂 端部。在任何情形中利用包括結構纖維的材料製造的這種 端部，具有理想的結構強度特性。 較佳地，在複合材料中的結構纖維，無論是連續的或 . -- . 者是隨機地佈置的薄片，從下面的組選擇，該組包括：碳 8 200800719 纖維、玻續纖維、芳香族聚酿胺纖維、 及其組合，礙纖維是最較佳的。 ，纖維、陶篆纖維 較佳地’在複合材料中的聚合材科曰叙 佳地，該熱固材料包括環氧樹脂。然而疋熱固材料。更較 材料的可能性。^ ^ ^ ^ ^ ’不排除使用熱塑 較佳地，該曲柄臂的細長本體具有適於 架的第-表面和與所述第一表面相對"两對自行車框 臂的中間部分的^加強結構與所述第 表面並J曲相 近所述第二表面。 表面相比更加靠 在本發明曲柄臂的第一實施例中， 的愔开冬中，筮-上 符別是在左曲柄臂 伸：且在所；構也在所述端部的至少-個處-相比，更加靠近所述第一表面。自處’與所述第二表面 的在：發明曲柄臂的第二實施例中特別是在右曲柄臂 二情形中’這㈣柄臂也在所述端部的至少—個處包括至 V二固加強結# ’並且該加強結構在所述端部的所述至少 -個處’與所述第一表面相比，更罐^ 在上述的兩個實施例中，古 . 有利地，第二加強結構佈置 ^臂在避踏期間最受… Γ1中是在面向自行車框架的—側上在用於連接底部托架 ^件的區域處，’而在右曲柄臂中是曲柄臂的向外的表面。 r在左曲柄臂的情形中，曲柄臂端部的加強結構可以是 ^ ^ f t ^^ # ^ # ^ ^ ^ ^ ； 柄臂端部的加強結構不同於曲柄臂中間部分的加強結 200800719 構，這將在下面更加清楚地描述… 較佳地，所述細長太麟从丄β μ a 长本體的中間部分具有垂直於所 向軸線X-X的截面，复中裕、+、蚀上私 …中所述第二加強結構具有等於 内部部分高度的大約一丰 4 牛的阿度。以此方式，獲得了 的、並且因此輕質的曲柄臂，甘镇- 柄’其中第一加強結構佈置 曲柄臂的在操作中最受壓力的部分處操作。 較佳地，前述内部部分由第一由空腔形成。在可 的和没有那麼較佳的實施例中，該内部部分可由不具 構能力的材料例如膨脹聚氨醋製造。 、 、較佳地’第二加強結構沿著所述細長本體縱向地 =且圍繞所述第一和第二端部以及所述中間部分變 衣有利地’如此製成的加強灶播戚早从 強、、Ό構賦予曲柄臂高的抗 载荷特性 更較佳地’曲柄臂的細長本體在所述端部的至少 處，還包括所述第二加強处接从 如\ 4 1強結構的一部分的至少一個保 件。有利地，這種保持元件 卞隹曲柄渌杈制過程中便於 在曲柄臂端部處的第二加… ^ V ^ ^ ^ ^ ^ f ^ ^ ^ ^ ^ t ^ ^ ^ ^ ^ ^ 處 結構纖雄，在這之中特別是 ^ J疋用於連接自行車底部托架 的曲柄臂的端部。更加有利地，該 7 邊保持兀件可確保在 功間由於填充材料的流動，纖維曲知辟 纖、，隹在曲柄臂端部中不起

^ t ^ A t ^ ^ ^ It ^ # ^ ^ ^ ^ ^ ^ A 。可能的起皺m此在曲㈣的本體結構中產生薄弱 較佳地，該保持元件在它的面向所述細長本^ 述縱 所述 中空 在該 替代 有結 延伸 曲成 牽引 一個 持元 保持 〇因 存在 組件 模制 皺。 夠斷 li ° 所述 10 200800719 的外表面部分處具有小的厚度。

排除其他類型的連接。 中間部分的所述内部部分 有利地’這允許適於形成 更加靠近曲柄臂自身的#

量因此保持較低。 更較佳地，該保持元件從裝填有玻璃纖維的酚醛樹脂 衣仏所述玻璃纖維的含量較佳地等於4〇_5〇%。本申請人 已經發現如此製造的保持元件給出良好的性能結果，並且 同時具有特別低的成本' 較佳地，所述第一和第二端部的至少一個在所述底座 處包括相應連接孔。 更較佺地，該曲柄臂在所述連接孔處還包括所述端部 的成形元件的多個定中元件。 這種定中元件較佳地從與曲柄臂相同的材料製成，更 較佳地，在連接孔中從所述連接底座以懸臂梁方式延伸。 較佳地，該曲柄臂還包括圍繞所述連揍孔延伸的第一 空腔。園繞連接孔的該空腔有利地允許獲得被進一步、咸車一 的曲柄臂。^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ v / ^ ^ ^ ^ ^ ^ & • * . - · ... · ‘ - ..... · 較佳地，適於允許連接曲柄臂和自行車底部托架組件 11 200800719 或者踏板的插件被插入連接孔中。^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ . - _ — . - - · 較佳地，第二空腔是在曲柄臂中間部分處形成的第一 和在曲柄臂中間部分中形成的空腔可以是不同的和分離的 可能性。 較佳地，第二空腔具有至少在部分上小於第一空腔高 度的高度，從而曲柄臂在與底部托架組件和與踏板的連接 區域處具有厚度增加的區域女π ^ 予又日刀幻L砍忒區域適於確保所需的結構 強度。 ★然而，不排除可替代的實施例，其中第二空腔具有等 於第一空腔的高度，或者等於插件 1干的回度，該插件被插入 在曲柄臂端部中形成的相應連接底座中。 匕括圍繞相應連接底座延伸的相應的第二空腔。 .^ ^ ^ ^ ^ ^ # ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ f ^ ^ ^ 组^右曲柄臂的情形中，它在用於連接自行^ 胪K 輻條該輻條較佳地包括相應空 鬼一 躺邵T叹置的連接底座形成的 第一空腔分支出來。由此择 ▲ ^ ^ 、 此紋侍了特別輕的右曲柄臂。 繼3圍㈣ 翊從而確保曲柄臂在 獅 ± #在所述輻條處也具有結構強度。 形麵 l的间度。因此在曲柄臂中獲得圍繞 12 200800719 用於連接底部托架組件 ^ ^ ^ ^ t ^ ^ ^ % ^ ^ ^ ^ ^ ； ^ ^ ^ # " 結構強度特性。這種區域胜·别文力的區域中具有所需的 底部托架組件的區域。_ ，別是在向外的—側上用於連接 ^ ^ ί ί Γ ^ ΐ Γ ^ ^# & # ^ ^ ^# ^ ^ ^ ^ ^ ® 運接底座纏繞成螺旋形。ασ C 於連接底部托竿也/适疋爲了增強曲柄臂在用 在其第—汲件的剧述區域處的耐力特性。 ^ ^ ^ 1 ^ ^# ^ ^ ^ ^ ^# ^# 著縱向軸線χ·χ j k 間產物包括芯部，該芯部具有沿 強結構，該第二延伸的細長本體’第一加強結構和第二加 一加強結構包括至少部分呈一 A 少一束結構輪給. /、有第一疋向的至 線X-X的截& 匕括垂直於所述縱向軸 ’其中所述芯部佔攄由且古楚 的第一區域ϋ 有第一表面延伸部 _ 具有第二表面延伸部的第二區H 4、ΛΑ # 間，並且复士 ~^ Q域形成的空 、中所述第二加強結構佔據一 有等於在所述第4纷 象疋二間，該空間具 4乐-和第二區域之間的差1的 有利地，ν ^的表面延伸部。 上述中間産物可用於製造本發 並且因此允哞睿+ν明的曲柄臂， 外貫現關於這種曲柄臂的前述優點。 ϋ地，本發明的中間産物包括單獨的 所有的在上面關 V0和/或相結合的 關於曲柄臂描述的較佳結橼特性， 性與結合在禧人以^ ^ 、 並且該特 ^署^。材料可能爲填充材料中的單向結構輪維 …組成和佈置相關。 構纖維的 較佳地’第二加強結構如此佈置在所述垂直截 而面對第—知‘ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ I罝戴面中從 強結構的第二加強結構的各個表面部八 。刀與面 13 200800719 向怒部的第二加強結構的相應表面部分相對。 較佳地，第一加強結構的纖雄束的纖雄是基本平行於 所述縱向軸線X-X延伸的單向連續結構纖維並且第一加強 結構的纖維是單向連續結構纖維基本沿著關於所述縱向軸 線X-X較佳地以45。傾斜的至少一個方向延伸。

更較佳地，前述中間産物還包括能夠在壓力下流動並 且佈置在芯部和第二加強結構之間的至少一個第―填充材 料層。更較佳地，至少一個第二填充材料層在其外側與第 一加強結構相關聯。這種填充材料用於隨著如此佈置的中 間産物的壓力模制操作形成曲柄臂的端部。 較佳地’芯部的細長本體包括相對的縱向侧，該縱向 側設有所述纖維束的纖維的相應部分的相應容納底座。 較佳地，各個容納底座由芯部的細長本體的側表面以 及由從所述側表面橫向地突出的突出表面形成。有利地， 當中間産物被插入模具空腔中以製造曲柄臂時，這種突出 表面如此設置，從而被佈置在模具的壓力元件和由前述纖 維束形成的第二力σ強結構的一部分之間從而當致動壓力元 件時’該突出表面在第二加強結構的該部分上施加均勻歷 力從而保持所述結構的纖維張緊並且因此避免它們由於填 充材料的流動而起皺。 如果第二加強結構的纖維束也圍繞曲柄臂端部的雨個 成形元件，則這是特別有利的。由芯部的前述突出表面的 推力産生的張办實際上防止填充材料在前述成形元件的雨 個相對侧上的流動使得所述加強結構的纖維在所述成形70 14 200800719 件處起敵，這種起皺在成品曲柄臂中產生薄弱點乂 較佳地，該芯部利用具有低炫點的金屬材料製成，以 允許當曲柄臂已被製造時，通過熔化將其移除。具有低溶 點的材料特別是能夠在稍高於複合材料交聯溫度下熔化的 材料。以此方式，芯部允許非常高的壓力被施加，該壓力 最佳地壓縮複合材料和填充材料，從而引起劇烈的脫氣。 較佳地’在其中希望製造具有圍繞用於連接底部㈣ 組件和/或踏板的底座的空腔的曲柄臂的情形中，該芯部勺' 括中央本體部分和在所述中央本體部分的相對端部處^ :::::體成一體關聯的兩個環。這兩個環在曲柄 中=空腔部的中央本體部分在“臂則間本體 部分處形成空腔。 較佳地，所述的-對環中的一個環具有至少部分 於所述中央本體部分高度的高度。具有更小高度的這個= 適於在用於連接自行車底部托架組件的端部處形成空腔々 有利地’這個環具有小於芯部中央本體部分的高度的事每 使^能夠在模制曲柄臂期間不在由保持元件支樓的: 維束的部分上施加壓力，因此確保這種纖維的正確張緊纖 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ t ^ ^ 體 4二的大出表面高度的高度。該環還可具有至少一個本體 并刀该部分具有比其餘本體部分更高的高度。 、^迷一對環的另一環可具有基本等於所述突出表面言 度或等於其他環的高度的高度。^ 门 較佳地，前述的環包括朝向所述環的内部延伸的相應 15 200800719 定位元件。有利地’這種定位元件，由於在模制步驟中壓 靠曲柄臂端部的形成摘件，可防止芯部移動。 在其較佳的實施例中，該芯部在所述兩個環的一個處 包括中央孔和從所述中央孔徑向向外延伸的多個輻條。這 種怒部有利地用於製造右曲柄臂，其中曲柄臂的輻條用於 支撐自行車的鏈輪齒元件的齒輪。 較佳地，芯部的轄條在所述中央孔處具有比環的高度 更高的高度。有利地，使用這種芯部獲得的曲柄臂因此圍 繞用於連接自行車底部托架組件的底座包括加厚區域，該 區域確保在其中具有顯著應力集中的區域中具有高的結構 強度。 較佳地：連續結構纖維層螺旋地纏繞所述中央孔。更 較佳地，前述結構纖維束沿著所述輻條延伸，並且遵循其 輪廓。因此在所述輻條處增加了成品曲柄臂的結構強度。

較佳地，在其中希望製造右曲柄臂的的情形中，在芯 部的細長本體的侧面上形成的突出表面在具有小於芯部中 央本體部分長度的長度的部分上平.行於所述軸線X-X延 伸。這便於在中間部分和用於連接自行車底部托架組件的 端部之間即具有顯著應力集中的連接區域處加厚曲柄臂的 本體。 在其第三方面中，本發明關於一種用於製造中空自行 車曲柄臂的芯部，包栝沿著縱向軸線X-X延伸的細長本 體，其特徵在於，所述細長本體在其相對縱向側處包括側 表面和從所述側表面横向突出的突出表面。 16 200800719 有利地’上述怒部可用於製造本發明的曲柄臂， 因此允許獲得在上面關於這種曲柄臂描述的優點。 杈佳地’本發明的怒部包括單獨的和/或相結合的 的在上面關於用於製造本發明曲柄臂的中間産物的芯 述的較佳結構特性。 在其第四方面中，本發明關於一種用於製造自行 柄臂的方法，包括以下步驟： 提供適於形成曲柄臂的中間部分的内部空腔 部，所述芯部包括沿著縱向轴線χ:χ延伸的細長本體 提供所述曲板臂的相對端部的兩個成形元件 提供中間産物，該中間産物包括所述芯部、 加強結構和第二加強結構，第二加強結構佈置在所述 和所述第一加強結構之間並且包括至少部分具有第一 的至少一束結構纖維，所述中間産物具有垂直於所述 轴線Χ-Χ的截面，其中所述芯部佔據由具有第一表面 部的第一區域和由具有第二表面延伸部的第二區域形 空間，並且其中所述第二加強結構佔據一定空間，該 具有等於在所述第一和第二區域之間的差異的表面 部； 使所述成形元件與所述中間産物相關聯，所 形元件在所述芯部的相對自由端處佈置在所述芯部和 第二加強結構之間， 與至少一媿填充材料—起，將所述中間產物 述成形元件引入模具空腔中，該填充材科包括聚合材 並且 所有 部描 車曲 的芯 第一 芯部 定甸 縱向 延伸 成的 空間 延伸 述成 所述 與所 料炎 17 200800719 且能夠在座力下流動，所述模具配備有壓力元件並且所述 * · . 空腔具有所述曲柄臂的形狀’ 向所述壓力元件施加預定壓力以使得所述填充材 料流入所述空腔中；

力σ熱所述模具襄一定溫度，該溫度相應於所述I 合材料的交聯溫度； 打開所述模具旅立移除成形的曲柄臂。

通過該方法，能夠有利地製造本發明曲柄臂。 較佳地，第二加強結構容納於在所述芯部的相對縱向 側上形成的一對容納底座中❹ 更較佳地，各個容納底座由所述芯部的側表面和由伙 所述側表面橫向突出的突出表面形成並I所述中間産物插 入所述模具的所述空腔中從而所述壓力元件通過所述突出 表面作用在所述第二加強結構的第一部分上。 較佳地，本發明方法還包括如此步驟，即在所述成形 元件的至少一個上提供所述第二加強結構的第二部分的保 持元件從而所述保持元件在與所述芯部的所述突出表面相 對的一側上作用在所述第二力1強結構上。 較佳地，提供中間產物的步鱗包括以下步驟，即圍繞 所述兩個成形元件和所述怒部以環的形式纏繞至少一束單 向連讀結構纖維。 較隹地，該芯部由具有低烙點的金屬材料構成並且本 發明的方法在加熱所述模具的所述步驟之後還包括以下步 .- : ; - . ' . . . . . . . 驟： 18 200800719 在所述曲柄臂的表面上形成至少一個孔； 將曲柄臂加熱至具有低熔點的所述金屬材料的溶 點以允許它流出'

以此方式，有利地，在由芯部佔據的空間處獲得空腔， 因此獲得具有所需輕質特性的曲柄臂。 較佳地’該熔點以數值△ T高於所述聚合材料的交聯 溫度，談數值在大約1 C和大約25 C之間。該溶點以等 於大約5 ° C的數值^了高於所述聚合材料的交聯溫度。 較佳地，所述第一加強結構包括沿著優先延伸方向延 伸的單向連續結構纖維並且提供所述中間產物的步驟包括 以下步驟，即如此佈置所述至少一層結構纖雉從而所述優 先延伸方向關於所述縱向軸線χ_χ以較佳地等於大約45。 的預定角度傾斜。 幸父佳地’在將中間産物和填充材料塊插入模具空腔的 步驟之兩或者在前述插入步驟之後並且在應用預定壓力的 步骤之別，該方法還包括預加熱中間産物和所述至少一塊 填充材料的步驟以在預定的預加熱時間中使其處於預定的 預加熱溫度。該預加熱步驟用於使得第一加強結構的並且 可此以環的开)式纏繞怒部和前述成形元件的結構纖維層的 複合材料在模制期間更加易於延展並且填充材料在壓力下 更加易於流動。 預加熱步驟的參數如此還擇，以實現勻質加熱而聚合 物成刀不會過度時效。第一較佳的數值範圍由在大約60。 c矛大約100 C之間的溫度給出，它被保持在大約5和大 19 200800719 約70分鐘之間的時間。审a 土 ^ 更加較佳的數值範圍由在大約80 C和大約100/C之間的认 』*度給出，它被保持在大約5和大 約60分鐘之間的時間。蛀， ^ ^ ^ ^ ^ ^ 。 特別較佳的數值範圍由在大約85 C和大約9 0 ° C之間的^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ *度給出，它被保持在大約35和大 約5 5分鐘之間的時間、j W此方式能夠爲模具提供有限數目 的預加熱爐。 較佳地，與至少_ 搶 鬼填充材枓一起將中間產物插入模

具空腔中的步驟包括如下 如下步驟，即在芯部和，第一加強結構 之間提供至少一個第—填充材料層。 更$乂佳地在所述第一加強結構外側還插入至少一個 第二填充材料層。 以此方式，能夠獲得填充材料在模具空腔中的最優分 佈，並且因此在結構和外觀方面均獲得高質量的最終産品。 較佳地，前述填充材料是包括結構纖維的一些部分的 複合材料，較佳地爲隨機地佈置並且結合在聚合材料中的 纖維薄片或小的薄板。 較佳地，在曲柄臂模制期間由壓力元件施加的預定壓 力在大約5巴和400巴之間，更較佳地在40和300巴之間 並且更較佳地在2〇〇和300巴之間。 連續的或薄片詰構纖維以及複合材料的聚合材料如上 關於本發明曲柄臂描述的那樣進行選擇。 本發明在其進一步的方面還關於一種自行車曲柄臂， 該曲柄臂包括沿著縱向轴線X-X延伸的細長本體並且具 有·· 20 200800719 匕括用於連接自行車底部托架組件的第一底座的 第一端部八 ^ ^ ^ ^ ^ / 用於連接踏板的第―底座的第二端部; 在所述第一端部和所述第二端部之間延伸的中間 部分； ' ·.. ： .. 其中所述弟一和第二端部的至少一個在所述底座 處包括連接孔和圍繞所述連接孔延伸的空腔。 較佳地’所述第一和第二端部的至少一個至少部分利 用可交聯的複合材料製造，該材料在交聯之前能夠在壓力 下流動。 有利地，這種曲柄臂包括設有圍繞相應連接孔的相應 空腔的端部；這種部分使用可在壓力下圍繞插件流動的可 又聯的複合填充材料通過核制形成。該填充材料在模具空 腔中均勻地分佈而不形成非勻質點，該非勻質點能夠構成 張力集中點，並且因此構成結構的薄弱點。 較佳地，所述空腔連續地圍繞所述連接孔。 較佳地，這種曲柄臂包括上述的所有較佳結構特性。 在其另一方面，本發明關於一種用於製造中空自行車 曲柄臂的芯部，它包括沿著縱向轴線x-x延伸的細長本 體，其特徵在於所述細長本體包括中央本體部分和在所述 中央本體部分的相對端部處與所述細長本體成一體地相關 聯的兩個環。 這種芯部可用於製造上述曲柄臂並且較佳地具有上述 的所有結構特性。 21 200800719 【實施方式】 參考第1圖，根據本發明仏 今知明的自行車曲辟 柄臂的整體用1表示I ^ ^ ^ ^ 抦摩特別是左曲 — 硪不體沿著鄉A 且具有包括用於連接自〜 '、向軸線父一 底座38的第一媳细c - 、、件（未不出 延伸並 的第一底座38的第一端部5， ，“ 匕枯用於連接踏把r 土

的第二底座39的第二端部 楼踏板（未示d B ’以及在該端部5，1〇夕 延伸的中間部分1 5。在曲柄劈之 . 上，確定在裝a己到自扞 上時面向外的前表面91，以另— 订 入 在裝配到自行車上時朝向 行車框架的後表面93。 ^ 細長本體2由複合材料葡 卄表成早一件，該材料包括結^ 在聚合材料中的結構纖雉。诵眷 、 單F 通吊，該結榛纖維從下面的名 選擇，該組包括碳纖維、祜迹祕 圾螭纖維、芳香族聚醯胺纖維 陶变纖維、爛纖維及其組合，妒總祕θ π土认 Έ人 ° 坡纖維是最較佳的。聚合4 料通常爲熱固材料，較佳地包括環氧樹脂。然而，不排β 使用熱塑性材料的可能性。 該結構纖雉被適當地佈置在細長本體2的内部，從而 形成對於不同類型應力做出反應的不同結構。 特別是，中間部分15包括基本不具有結榛強度的内部 U卜部加強結構。在所示意的較佳的實施例中，該内 部部分丄丄 刀由空腔20構成。 根據本發明，外部加強結構包括管狀結構35，它圍繞 空腔9 η U佈置並且在不長於中間部分1 5 (在第1圖中大致 22 200800719 用兩條虛線限定）的縱向延伸部的部分上縱向地延伸，並 且較佳地等於這種延伸部。管狀結構35在任何情形中均不 達到連接底座38，39 〇 管狀結構35的功能基本在於提供足夠的抗彎曲和扭 轉應力特性。 管狀結構3 5由至少一個複合材料薄板3 6構成，該材 料多次纏繞縱向軸線χ_χ，在後面參考用於製造曲柄臂i 的方法可以更力σ清楚這一點。在运晨示意的較佳實施例 中，薄板36包括兩層33，34單向連續結構纖維，該纖維 具有關於縱向軸線χ-χ傾斜的相應的優先延伸方向（第3 圖）。已經觀察到，爲了確保最優的抗扭轉和彎曲應力特 性，較佳的是，一個層的結構纖維的優先延伸方向關於另 一層的結構纖維的優先延伸方向以大約9 0。傾斜並且這種 優先延伸方向均以大約45。關於縱向軸線Χ-Χ傾斜。 細長本體2較佳地也包栝中間加強結構。在這裏描述 的較佳實施例中，這種中間加強結構由單向連續結構纖維 束2 5構成，它在細長本體2中縱向地延伸，圍繞蠕部5， 1 〇和中間部分15彎曲成環。如此佈置的纖維束2 5基本具 有承受奪引載荷的功能。 在中間部分15處，識維束25通過空腔2〇兩次並且佈 置在它和管狀結構35之間〇 上面的描述可在第6圖所示中間部分15的截面中詳細 看出。從内向外，首先是空腔2〇和中間加強結構，該加強 結構在該截面中包括兩支纖維束25並且關於空腔2〇佈 23 200800719 置，成更加靠近曲柄臂1的前表面91。

纖維束25的該兩個分支具有基本矩形的截面，其高度 較佳地大約等於空腔20的高度的一半。特別是，空腔20 佔據空間由具有特殊表面延伸部的第一底部區域20a和由 具有更小表面延伸部的第二頂部區域20b (第4圖這種區 域由分離虛線分離）形成的空間並且纖維束25的該兩値分 支佔據具有等於區域20a，20b的差異的表面延伸部的空 間。 通常，纖維束25的兩個分支的截面可以是任意的；然 而，重要的是，各個分支的面向外部加強結構的表面 26 的各個部分，無論該結構如何被構造，與面向空腔20或者 實際上通常面向中間部分15的基本不具有結構強度的内 部部分的的相應表面部分27相對。 較佳地，中間部分1 5具有基本矩形的截面並且被纏繞 以形成管狀結構3 5的薄板3 6的起點和終點被佈置在該截 面一側的中央區域處，這與所示意的情形不同。本申請人 實際上已經發現，該截面的角部是張力集中點並且考慮到 將薄板 36的起點和終點定位成遠離這些角部以避免可能 的斷裂發生。 繼續向外，是填充材料層30和30’ ，它位於在空腔 2 0和管狀結構3 5之間的介面處。較佳地，填充材料層也 被設置在空腔20和中間加強結構25之間的介面處以及中 間加強結構和管狀結橼3 5之間的介面處，從而纖維束25 揍觸填充材料而不接觸管狀結構。進一步向外，最後是填 24 200800719 充材料層4〇 ’匕確保曲柄臂1的外表面具有均勻性。 引述填充材料較佳地是複合材料，該材料包括具有隨 ^ ^ ^ # ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Α ^ ^ ^ ^ ^板’它被結合在聚合材料中，如在通過引用結合在這裏 的、同一申請人的專利申請US2005/0012298中描述的。 填充材料在任何情形中均應該具有在壓力流動的特性，從 而在其通過模制製造期間能夠達到曲柄臂1的所有所需位 置處’其製造將在後面詳細描述。 同一填充材料還較佳地形成端部5，1〇。

作爲上述的可替代形式，纖維束2 5可被佈置在管狀結 構35外部，或者結合在其螺旋之H 在可替代的較佳實施例（未示意）中，空腔2〇也在一 個或兩個端部5，1〇處延伸，包圍連接底座38，39、空腔 2 Q /-山 仕嘴部5，10處的高度可以等於或者低於它在中間部分 15處的高度。該高度差也可僅僅包含端部5，丨〇的一部分。

3^ 甘- I /、T高度較小的情形中，在端部5，10處，空腔2 0被形 成爲更加靠近曲柄臂i的後表面93。 在可替代的實施例中，還能夠預見在一個或兩個端部 5 ’ Μ處不與空腔20連通的相應空腔。 第4、5圖示出中間産物60的較佳實施例，它可被用 於製造曲柄臂1。 中間產物6 0包括怒部4 5，圍繞芯部4 5縱向地延伸的 xta ) 早σ連續結構纖維束25’包括車由向地多次纏繞芯部45和 _ . —— 纖維束25的至少一個複合材料薄板30的管狀結構35，佈 25 200800719 置在芯部45和管狀結構35的各個表面之間的兩層填充材 料30，30’ （在第4圖中僅能看見一個）以及施加到管狀 結構35外側的其他兩層填充材料55和55’ （在第4圖中 僅能看見一個）。曲柄臂的相對端部的兩個成形元件5 0和 5 1被如此佈置在芯部45的縱向相對側上從而纖維束25圍 繞成形元件50、51和芯部45纏繞成環。

芯部45 (第2圖）包括細長本體47，該本體具有適於 在成品曲柄臂1中限定縱向轴線X-X的縱向軸線。細長本 體47，在兩個相對縱向側47a，47b處，包括適於接收纖 維束25的兩個分支的相應容納底座46。容納底座46由細 長本體47的側表面48a和從這種側表面48a橫向突出的突 出表面48b形成。該突出表面48b較佳地具有等於細長本 體47的高度的大約一半的高度。 第7和7a圖示意出芯部45的可替代實施例，它特別 適於製造曲柄臂1，其中空腔20也在端部5，10處延伸。 在這些實施例中，芯部45包括中央細長本體1 45和在其相 對縱向端部處連接於此的兩個環146和147。這種環適於 圍繞成形元件50、5 1並且因此圍繞成品曲柄臂中的連揍底 座38，39形成空腔。 細長本體145，如同上述實施例中的細長本體47，在 其兩個相對縱向側處包括橫向突出的相應突出表面148。 環 146，147較佳地至少部分具有小於中央本體 145 的高度的高度，從而在模制操作斯間不會擠壓纏徺成形元 件50、5l·的纖維束25。 26 200800719 環146, 147的高度可以與突出表面148的高度相同或 不同。在第7圖實施例中，特別是，適於形成圍繞用於連 接踏板的底座39的空腔的環146位於與突出表面148相同 的縱向平面上，而適於形成圍繞用於連接底部托架組件的 底座38的空腔的環147位於與突出表面148平行的、但是 . 以距離D偏置的平面上。

第7a圖，在另一方面，示出一個實施例，其中環147 具有厚度不同的部分，並且特別是關於環147的其餘部分 的厚度具有更大的厚度，。在環146中也可具有類似的構 造。 一個或兩個環146，147可包括定位元件，該元件在模 制步驟中壓靠成形元件50、51，以防止芯部45移動。在 這裏示意的實施例中，該定位元件包括朝向環 146，147 的内部徑向延伸的一對小的齒150。 與忍部4 5的實施例無關，爲了允許當曲柄臂已經形成 時，通過熔化曲柄臂1進行移除，芯部1利用金屬合金製 造，該合金具有低熔點（共溶的），較佳地爲錫、娣和錯。 該合金具有如此成分，從而具有比在用於製造曲柄臂1本 體的各種複合材料中的聚合材料的交聯溫度Tc稍高Tf的 熔點。特別是較佳滿足下面的關係：

Tf 二Tc + ΔΤ

其中Tf在大約65 ° C和大約185 ° C之間並且在任何情形中 不高於大約200 °C從而不破壞複合材料；Tc在大约60°C 和大約180 ° C之間；△ T較佳地在大約1 ° C和大約25 ° C 27 200800719 之間，較佳值是大約5°C。 成形元件5〇、Μ可以是輪廓形成插件，者带油虹辟 時，它被移除並且分別利用相應連接 7 以用於連接底部托以_ 7〆，只0 m致上 匕們可由連接插件 厂" 成。在後一情形中，連接插件78, 80 *曲 柄1〜同模制，如在通過引用結合在這裏的、相同申請人 的I洲奉利申請05425576.5中描述的。

一個或兩個成形元件50、51與保持元件63相關聯， ^ ^ ^ ^ ^ t ^ M , ^ P ^ . 45 ^ ^ Λ ^ φ 4^( ^ 148)在相對側上作用在纖維束25上。作爲保持元件 上的環形螺母或墊圈，但是不排除使用任何其他類型連接 的可能性。在第4圖實施例中，保持元件63具有厚度更小 的外表面部分64，它用於面對愁部45。這種構造的優點在 於’心部45能夠更加朝向插件50移動。 在左曲柄臂的情形中，如在第1圖中所示的情形，曲 板#的最大應力區域是在面向框架的一側上用於連接底部 托架組件的區域。因此，保持元件63將纖維束25保持在 該區域中’而在中間部分15中，纖維束25由於芯部的突 出表面48b (或148 )的推力而位於相對側上。在實際中， 在根據本發明製造的左曲柄臂中，纖維束25，從曲柄臂的 中間部分1 5到用於連接自行車底部托架組件的端部5，具 有基本S形的佈置。 因爲，較佳地，保持元件63保持停留在成品曲柄臂 28

200800719 中，期望它具有輕的重量，因此它較佳地利用複合 造，該材料具有選自關於製造曲柄臂其餘部分所描 些_变’或者利用金屬合金例如銘合金製造。已經 刺用充填有4 0 - 5 0 %的玻璃酿維的餘駿樹脂製造的 母飨出良好的性能，並且同時具有特別低的成本。 第8圖示意了芯部45的另一個實施例，它特別 造右曲柄臂，該曲柄臂在第10圖中用標號200表示 第，端部5處具有齒輪的支撐輻條270。 在該實施例中，芯部45包括細長本體245，該 有利用四個輻條270形成星形件260的端部，它適 &曲柄臂的支撐輻條中形成相應空腔。 細長本體245具有從其兩個相對縱向側橫向突 出表面2 4 8。然而，不同於關於適於製造左曲柄臂 部45實施例所描述的，該突出表面248並不延伸細 245的整偭長度，而是實際上它們在連接星形部分 前便被中斷。這有助於在這種連接區域處加厚成品 的利用複合材料製造的本體，在該處具有顯著的張； > . 輻條270圍繞孔266徑向地突出，該孔具有一 以允許成形元件50 (第9圖）通過。孔266的周邊 有t匕輕條2 7 0的和細長本體2 4 5的高度更短的高声 是，孔266的周邊265的前表面268位於一定平面 斗面關於細長本體245的和輻條270的分別的前表 和269 偏置’從而形成凹部265。凹部265具有在 曲柄臂200中的前表面291處製造加厚區域29〇的 材料製 述的那 發現， 環形螺 適於製 ，它在 本體具 於在成 出的突 1的怒 長本體 260之 曲柄臂 Θ集中。 定直徑 265具 。特別 上，該 •面 269 在成品 目的， 29 200800719 該加厚區缺_ 乂+ > 匕岑圍繞底座292，該底座用於插入與底部托芊组 M AA ^ ' 、件7 8。成品曲柄臂的輻條因此具有相應空腔， 空 » …、有比圍繞底座292的空腔更大的高度。 第8&圖示出第8圖的芯部45的較隹實施例。這種芯 〃 圖所示的那一個不同之處的唯一原因在於，它包 括四個定中元件271，該元件與中央孔266的周邊2“相 關並且朝向中夹孔266的内部徑向延伸。特別是，定中元 件271與中央孔266的周邊265在這種周邊的相應的加厚 區域272處相關聯，它朝向中央孔266的内部徑向地延伸。 這種定中元件271有利地利甩複合材料製造，該材料 的類型選自關於製造曲柄臂其餘部分所描述的那些。例 女 匕們可利用填充有4 0 - 5 0 %的玻璃纖維的紛趁樹脂，或 金屬合金，例如鋁合金製造。該定中元件271在它們應該 構成成品曲柄臂的一部分的意義上將被失去。它們的功能 在於在模制曲柄臂期間保持成形元件在中央孔266中處於 定中位置中，同時避免芯部能夠與這種成形元件形成抵靠 (利用右曲柄臂中的保持元件6 3'執行類似的功能）。典型 地實際上’曲柄臂端部的形成插件具有外螺紋以用於在 連接底座的孔中形成板應的内螺紋，該底座在適於連接自 行車底部托架組件的曲柄臂端部中製成。芯部關於這種螺 紋的可能的抵靠將實際上導致在形成於成品曲柄臂上的螺 紋中產生不連續區域。在另一方面，定中元件271利用與 曲柄臂相同的材料製成的事實確保在模制期間它們的作用 與將構成成品曲柄臂的其餘材料相同，這有助於在用於連 30 200800719 接自行車底部托架組 如在第8b圖中 組件的底座中産生連續和均勻的輪廓。 中更好示意地，各個定中元件27 1包括基 本柱$的本體部分2 7 3和基本截頭圓錐形的本體部分 274。定中元件271通過相應柱形本體部分273連揍到中央 孔266的周邊26s的相應加厚區域272，從而它的戴頭圓 錐形本體部分274在中央孔266内以懸臂梁方式延伸。有 利地，通過截頭圓錐本體部分274與周邊265的連接防止 定中元件271由於在這種連接區域處的徵觀破裂或微觀斷 裂而從相應底座27 2可能的打滑；這種打滑將導致存在固 體自由移動到曲柄臂中，結果在蹬踏期間産生嗓音。 在第8a圖示意的實施例中，使用四個定中元件271， 它們以相互間90 °的角度佈置、在可替代的實施例中，使 用相互間隔1 2 0 °佈置的三個定中元件，或者雨個定中元 件，該兩個元件佈置成關於縱向軸線χ_χ對稱旅立在最靠 近芯部45的細長本體245的半圓中定位。 第9圖特別示出適於在成品曲柄臂中形成中間加強結 構的單向連續結構纖維束如何較佳地與芯部45相關聯以 形成用於製造右曲柄臂2〇〇的中間産物。特別是，第一識 雄束225纏繞成形兀件5 1和纏繞芯部45從而被突出表面 248支撐並且從而遵循輻條27〇的輪廟;第二鐵雉束285 可替代地’該螺旋 容納在凹部265中，螺旋纏繞孔266 可由纖維束225的一部分形成。 在右曲柄臂的情形中，

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200800719 星形構形 '在模制期間，填充材料園隸 流動並且因此不産生纖維束225和285的起皺，然 制左曲柄臂1期間通常發生這種情形。 在右曲柄臂的端部處不存在保持元件可以確保 邛45的大出表面148，248在模制曲柄臂期間的推 維束25在面向外的一側上沿著曲柄臂的整個細長 置’正好在右曲柄臂卞最大應力區域，這實際上在 的一侧上位於甩於連接底部托架組件的區域處。有 在第ίο圖中示意的螺旋纏繞的識維束285也佈置 上0 特別參考第3、4和1 〇圖，現在將描述根據本 於製造曲柄臂的方法的較佳實施例。特別參考左曲 示思出該方法的步驟，但是所描述的步驟也能被不 著改變地用於製造右曲柄臂200。 在該方法的第一步驟中，提供怒部45，它具有 用於在成品曲柄臂中獲得的空腔20的形狀。 然後提供雨個成形元件50、51，它們適於在成 臂的端部5，10處形成連接底座38，39。 然後形成中間產物60 (第3和4圖）。 單向連續、结構纖雉束2 5在容納底座4 6中以環 芯部45，並且纏繞在芯部45的相對縱向端處佈置 元件50、51。填充材料層30，3 0’座靠在芯部45 其上纏繞薄板3 6從而單向連續結構纖維層3 3，3 4 延伸方向關於芯部45的縱向軸線χ-χ形成大約45。 徑向地 而在模 由於怒 動，纖 本體佈 面向外 利地， 在該側 發明用 柄臂1 進行顯 相應於 品曲柄 形纏繞 的成形 上，在 的優先 的角度 32 200800719 (第3圖）。然後在被纏繞的薄板36外側施加填充材料層 55 ， 55， 〇 本領域技術人員可注意到填克材料層30，3〇， ，55，

55’可具有任意饰置，其目的在於當受到壓力時朝向模具 70的在此處將形成曲柄臂i的端部5和1〇的區域流動。 在各種可能性中，也能夠以設置在前述區域中的塊的形式 而非層的形式提供必需的填充材料。 在該方法的隨後步驟中，如此獲得的中間産物60被預 加熱以在預定的預加熱中使其處於預定的預加熱的溫度， 這足以使得複合材料的聚合材料能夠在壓力下流動。較佳 地’中間産物6 0被保持在大約8 (Γ C和大約1 〇 〇。c之間的 預力σ熱溫度下足夠的時間以將其均勻加熱。更較佳地，它 在大約3 5和大约5 5分鐘之間的時間中被保持在大約8 C和大約90° C之間的數值處，從而在最外層複合材料過度 時效之前芯部具有時間以達到這種溫度。 當中間産物60足夠熱時，它被插入模具7〇的空腔中 (第11圖)，該空腔具有希望獲得的曲柄臂]的形狀並且 包括具有預定推動方向P的壓力元件72。特別是，中間産 物60被如此插入從而纖維束25比後表面93更加靠近成。 曲柄臂的前表面91，並且使得芯部45的突出表面48沿著 該推動方向P佈置在纖維束2 5和壓力元件7 2之間。保持 元件63，如果存在，被如此佈置從而抵消沿著方向p的推 力保持纖雉束25。兩個成形元件50、51較佳地通過螺釘 固定到模具70的底部’該螺釘通過孔75施加。 33 200800719 作爲前述情形的可替、 70中被直接預加熱。代形式，中間元件6〇可在模具 在該方法的隨後步騍中 和大約350巴之間的壓力’通過壓力元件72施加大約5 域中選择所施加的聲力以。較佳地，在前述範圍的上部區 較佳的壓力數值在大約5促進材料壓賁和脫氣。特別是， 在大約40和大約3〇〇 p 大力4〇0巴之間，更較佳地 di pa 和大約300巴之間。所I / ’並且更較佳地在大約200 其填充相應於曲柄臂i:力^壓力使得填充材料流動直至 流動期間，纖維束25被由^ A 5 ’ 10的區域。在填充材料 力保持張緊，該張力 財保持7G件63抵消從而 當模制步驟已經結ϋ ± 起皴 中南 束時，，使得模具70在充分的時間

Τ處於相應於在用於形成曲 U 風曲柄身1的稷合材料中存在的聚 5材料的交聯溫度Tc的溫度。 在該方法的隨後步驟中，成品曲柄臂1被從模具7〇 移除。 在隨後的冷卻步驟之後，一個或多個孔61在曲柄臂4 中形成，較佳地在用於面向自行車框架的後表面91上，並 且注意不通過纖維束2 5。孔6丨在第1圖中用虛線精確地 示出以強調它處於後表面93上而非前表面91上。然後曲 柄臂被加熱到芯部45的溶融ΤΓ，它因此炼化並且從孔6 1 流出，使得空腔20自由。 可選地，在預定溫度科用油對空腔20進行清洗以移除 您缝，該炫谨可能粘附到内壁，並且避免在使用曲柄臂期 34 200800719 間它們由於脫離而産生不理想的噪音。 然後較佳地通過施加酚齡樹脂蓋而封閉孔61。 【圖式簡單說明】 從下面對其一些較佳的實施例的描述可以更加清楚本 發明曲柄臂的其他特徵和優點，參考附圖以用於示意而非 — . . - - - 很制的目的給出該描述。在附圖中：

第1圖是根據本發明的左曲柄臂的局部截面透視圖； 第2圖是用於製造第1圖曲柄臂的芯部的透視圖； 第3圖是示意用於製造第1圖曲柄臂的中間産物的較 佳的實施例的製備步驟的透視圖； 第4圖是用於製造第1圖曲柄臂的中間産物較佳實施 例的透視圖； 第5圖是沿著第4圖中間産物的線V-V的截面視圖； 第6圖是沿著第1圖曲柄臂的線VI-VI的截面視圖； 第7和7a圖是第2圖芯部的可替代的實施例的透視 圖； 第8圖是用於製造根據本發明的右曲柄臂的芯部的透 視圖； 第8 a圖是第8圖站部的較佳的實施例的頂視圖; 第8b圖是第8a圖的芯部的細節的視圖; 第9圖是示意用於製造根據本發明的右曲柄臂的中間 産物的較隹的實施例的製備步驟的透視圖; 第10圖是利用第8圖芯部製造的右曲柄臂的縱向截面 35 200800719 視圖， 第11圖是用於製造第1圖曲柄臂的模具的截面視圖 該模具在其空腔中具有第4圖的中間産物。

【主要元件符號說明】 1 曲柄臂 2 細長本體 5 第一端部 10 第二端部 15 中間部分 20 空腔 20a 第一底部區域 20b 第二頂部區域 25 單向連續結構纖雉束 26 表面 2 7 表面部分 3 0 填充材料層 3(Γ 填充材料層 3 3 層 34 層 35 管狀結構 36 薄板 38 第一底座 3 9 第二底座 40 填充材料層 45 芯部 46 容納底座 4 7 細長本體 47a 縱向側 4 7b 縱向側 48 突出表面 48a 側表面 48b 突出表面 5 0 成形元件 51 成形元件 5 5 填充材料 55, 填充材料 60 中間產物 61 孔 63 保持元件 64 外表面部分 65 外螺紋 7 0 模具 36 200800719

72 壓力元件 75 孔 78 連接插件 8 0 連接插件 91 前表面 9 3 後表面 145 細長本體 146 環 147 環 148 突出表面 150 齒 200 曲柄臂 22 5 第一纖維束 245 細長本體 248 突出表面 260 星形件 26 5 凹部 26 6 孔 268 前表面 269 前表面 269, 前表面 270 輻條 271 定中元件 2 72 加厚區域 273 基本柱形的本體部分 274 基本截頭圓錐形的本體部分 28 5 第二纖維束 290 加厚區域 291 前表面 292 底座

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Claims (1)

1. 200800719 十、申請專利範圍: 1.一種自行車曲柄臂，包括細長本體，該細長本體沿著縱 向軸線X-X延伸並且具有： 一第一端部，其包栝用於連接自行車之一底部托架 組件的第一底座；

   一第二端部，其包括用於連接一踏板的第二底座； 一中間部分，其在所述第一端部和所述第二端部之 間延伸，並且包括一不具有結構強度的内部部分、一第一 加強結構、和一第二加強結構，該第二加強結構饰置在所 述内部部分和所述第一加強結構之間並且包括至少部分具 有第一定向的至少一束結構纖維； 其特徵在於，所述中間部分具有垂直於所述縱向軸 線X-X的截面，其中所述内部部分佔據由具有第一表面延 伸部的第一區域和由具有第二表面延伸部的第二區域界定 的空間，並且其中所述第二加強結構佔據具有等於在所述 第一和第二區域之間的差異的表面延伸部之空間P 2·如申請專利範圍第1項所述的曲柄臂，其中所述第二加 強結構在所述垂直截面中如此佈置，從而面向所述第一加 強結構的所述第二加強結構的各個表面部分與面向所述内 部部分的所述第二加強結構的相應表面部分相對。 3.如申請專利範圍第1或2項所述的曲柄臂，其中所述第 38

   200800719 二加強結構的纖雄是單向連續結構纖維，該單向連續 纖維在所述中間部分處基本平行於所述縱向軸線 X-伸0 4.如申請專利範圍第1項所述的曲柄臂，其Y中所述第 強結構的纖維是單向連讀結構纖維，該單向連續結構 基本沿著至少一個方向延伸，該方向關於所述縱向 X-X以預定的第一角度傾斜。 5. 如申請專利範圍第4項所述的曲柄臂，其中所述預 一角度等於大約45 ° 〇 6. 如申請專利範圍第1或2項所述的曲柄臂，其中所 一加強結構的纖維是具有隨機佈置的結構纖維。 7.如申請專利範圍第6項所述的曲柄臂，其中所述結 維包括纖維薄片或小的織物薄板。 8. 如申請專利範圍第1或2項所述的曲柄臂，其中所 構纖維嵌入複合材料中。 9. 如申請專利範圍第1或2項所述的曲柄臂，其中所 長本體具有適於面對一自行車框架的第一表面和與所 結構 X延 一加 纖維 軸線 定第 述第 構纖 述結 述細 述第 39 200800719 一表面相對的第 述第一表面相比 —表面，並且其中所述第二加強結構與所 更加靠近所述第二表面。 9項所述的曲柄臂 的至少一個處延伸 所述至少一個處， V其中所述第二加 ，並且所述第二加 與所述第二表面相 1 0 ·如申請專利範園第 強結構也在所述端_ 強結構在所述端部的 比，更加靠近所述第一表面。

   ，也在所述端部 且所述加強結構 〜表面相比’更 的 在 加 11 ·如申請專利範圍第 至少一個處包括至少 所述端部的所述至少 靠近所述第二表面。 9項所述的曲柄臂 一個加強結構，並 一個處，與所述第 12·如申請專利範圍第11.項所逑的也： 町曲柄臂，其中所述加強 結構是所述第二加強結構的延伸部。 其中所述加強 其中戶斤述細長本 線Χ-Χ的截面， 部分高度的大約 1 3 ·如申請專利範圍第11項所述的曲4 結構不同於所述第二加強結構。 I4.如申請專利範圍第1項所述的曲柄臂 體的所述中間部分具有垂直於所述縱向軸 其中所述第二加強結構具有等於所沭如 义π部 一半的高度。 40 200800719 15.如申請專利範圍第1項所述的曲柄臂，其中所述内部部 分由一第一空腔所界定。 1 6.如申請專利範圍前面任一項所述的曲柄臂，其中所述第 一和第二端部包括一複合材料，該複合材料包括隨機地佈 置並且結合在一聚合材料中的結構纖維。

   17.如申請專利範圍第1項所述的曲柄臂，其中所述結構纖 維從下面的組選擇，該組包括：碳纖維、玻璃纖維、芳香 族聚醯胺纖維、硼纖維、陶瓷纖維及其組合。 18.如申請專利範圍第8項所述的曲柄臂，其中所述複合材 料是熱固聚合材料。

   19.如申請專利範圍第1項所述的曲柄臂，其中所述第二加: 強結構沿著所述細長本體縱向地延伸，並且圍繞所述第一 和第二端部以及所述中間部分彎曲成環。 2 0.如申請專利範圍第19項所述的曲柄臂，其中所述細長 本體在所述端部的至少一個處還包括所述第二加強結構的 一部分的至少一個保挤元件。 41 200800719 21.如申請專利範圍第2〇項所述的曲柄臂， 個保持元件在其面向所述細長本體的所灸 述内部部分的外表面部分處具有小的厚度。 - - - . 22·如申請專利範圍第20或21項所述的曲 至夕一個保持元件包括—環形螺母。 23\如申請專利範圍第20或21項所述的曲 至^ —個保持元件由選自複合材料和金屬 製成。 2—4,如申請專利範圍第23項所述的曲柄臂 呆持元件由裝填有破璃纖維的酚醛樹月 25,如申請專利範圍第Μ項所述的曲拓臂 纖維在所述酚鳝樹腊中的含量等於40-50% 如申請專利範圍第1項所述的曲柄臂、 卓二端部的至少—個在所述底座處包括—南 27·如申請專利範圍第26項所述的曲柄臂 處還包括所述端部的一成形元件的多個定中 其中所述至少 :中間部分的所 丙臂，其中所述 丙臂，其中所述 .金的任一材料 其中所述至少 製造。 其中所述玻璃 中所述第一和 應連接孔。 在所述連接孔 元件。 42

   200800719 28.如申請專利範圍第27項所述的曲柄臂，其中所述定 元件利用與所述曲柄臂相同的材料製成。 - 2 9.如申請專利範圍第27或28項所述的曲柄臂，其中所 定中元件在所述連接孔中從所述連接底座以懸臂梁方式 伸。 30.如申請專利範圍第26-28項中任一項所述的曲柄臂， 包括圍繞所述連接孔延伸的一第二空腔。 3 1.如申請專利範圍第26-28項中任一項所述的曲柄臂， 包括插入所述連接孔中的一插件。 3 2.如申請專利範圍第1項所述的曲柄臂，其中所述曲柄 是右曲柄臂，並且在所述第一端部處包括多個輻條。 33.如申請專利範圍第32項所述的曲柄臂，當依賴於申 專利範圍第26-31項中任一項時，其中所述輻條具有相 空腔，該些相應空腔從圍繞所述插件形成的所述第二空 分支。 34.如申請專利範圍第33項所述的曲柄臂，其中所述結 纖維束圍繞相應空腔沿著所述輻條延伸。 中 述 延 還 還 臂 請 應 腔 構 43

   200800719 35.—種用於製造一自行車曲柄臂的中間産物，該中間 包括一芯部，該芯部具有沿著縱向軸線X-X延伸的細 體、第一加強結構和第二加強結構，該策二加強結構 至少部分具有第一定向的至少一束結構纖維，其特 於，其包括垂直於所述縱向軸線X-X的截面，其中所 部佔據由具有第——表面延伸部的第一區域和由具有第 面延伸部的第二區域界定的空間，並且其中所述第二 結構佔據具有等於在所述第一和第二區域之間的差異 面延伸部之空間。 3 6 .如申請專利範圍第3 5項所述的中間産物，其中所 二加強結構如此佈置在所述垂直截面中從而面對所述 加強結構的所述第二加強結構的各個表面部分與面向 芯部的所述第二加強結構的相應表面部分相對。 3 7.如申請專利範圍第36項所述的中間産物，其中所 二加強結構的纖維是基本平行於所述縱向軸線X-X延 單向連續結構纖維。 3 8.如申請專利範圍第3 6或3 7項所述的中間産物，其 述第一加強結構的纖維是單向連續結構纖維，該單向 結構纖維基本沿著關於所述縱向軸線X-X以第一預定 產物 長本 包括 徵在 述芯 二表 加強 的表 述第 第一 所述 述第 伸的 中所 連續 角度 44 200800719 傾斜的至少一個方向延伸。 3 9.如申請專利範圍第38項所述的中間産物，其中所述第 — ' . . . ' . .· 一預定角度等於大約45°。

   4 0.如申請專利範圍第36或37項所述的中間産物，其中所 述芯部的所述細長本體包括相對的縱向側，該縱向側設有 所述第二加強結構的相應部分的相應容納底座。 41.如申請專利範圍弟35-37項中任一項所述的中間産物， 其中所述芯部利用具有低熔點的金屬材料製成，以允許當 曲柄臂已被製造時，通過、熔化將其移除。 42.—種用於製造一中空自行車曲柄臂的芯部，該芯部包括 沿著縱向軸線X-X延伸的細長本體，其特徵在於，所述細 長本體在其相對縱向側處包括一側表面和一從所述側表面 橫向突出的突出表面。 43. 如申請專利範圍第42項所述的芯部，包括一中央本體 部分和兩個環，該兩個環在所述中央本體部分的相對端部 處與所述細長本體成一體地相關聯。 44. 如申請專利範圍第43項所述的芯部，其中所述的一對 45

   200800719 環中的一個環具有至少部分上小於所述中央本體部 的高度。 45.如申請專利範爵第44項所述的芯部，其中所述 少一部分具有小於所述突出表面高度的高度。 46.如申請專利範圍第45項所述的芯部，其中所述 的另一環具有基本等於所述突出表面高度的高度。 47.如申請專利範圍第43-46項中任一項所述的芯部 所述的一對環中的至少一個環具有至少一個環部， 具有比其餘環部更高的高度。 4 8 . —種用於製造一自行車曲柄臂的方法，包括以下 提供一芯部，該芯部適於界定一曲柄臂的中 的内部空腔，所述芯部包括一沿著縱向軸線X-X延 長本體； 提供所述曲柄臂的相對端部的兩個成形元件 提供一中間產物，讓中間産物包栝所述芯部 加強結構和第二加強結構，第二加強結構佈置在所 和所述第一加強結構之間並且包括至少部分具有第 的至少一束結構纖維，所述中間産物具有垂直於所 軸線X-X的截面，其中所述芯部估據由具有第一表 分高度 環的至 一對環 ，其中 該環部 步驟： 間部分 伸的細 、第一 述芯部 一定向 述縱向 面延伸 46 200800719 部的第一區域和由具有第二表面延伸部的第二區域界定的 空間，並且其中所述第二加強結構佔據具有等於在所述第 一和第二區域之間的差異的表面延伸部之空間； 使所述成形元件與所述中間産物相關聯，所述成形 元件在所述怒部的相對自由端處佈置在所述芯部和所述第 二加強結構之間; 與所述成形元件和至少一塊填充材料一起將所述中 間産物引入一模具之空腔中，該填充材料包括一聚合材料 並且能夠在壓力下流動，所述模具配備有一壓力元件並且 所述空腔具有所述曲柄臂的形狀； 向所述壓力元件施加一預定壓力，以使得所述填充 材料流入所述空腔中； 加熱所述模具至一溫度，該溫度相應於所述聚合材 料的交聯溫度， 打開所述模具並且移除成形的曲柄臂。 49.如申請專利範圍第48項所述的方法，其中所述第 > 加 強結構容納於一對容納底座中，該對容納底座形成在所述 芯部的相對縱向侧上。 • . ' . . . · ... ... ... . ·. ... · • - , . . .· - 5 0.如申請專利範圍第49項所述的方法，其中各個容納底 座由所述芯部的側表面和由從所述側表面橫向突出的突出 表面來界定，並且所述中間産物插入所述模具的所述交腔 47 200800719 中從而所述廢力元件通過所述突出表面作用在所述第 強結構的第〆部分上。 - - ' - · _ . . ' - -51·如申請專利範圍第5〇項所述的方法，還包括如 驟：在所述成形元件的至少一個上提供所述第二加強 的第二部分的一保持元件，從而所述保持元件在與所 部的所述突出表面相對的一侧上作用在所述第二加51 上.。' 52·如申請專利範圍第48-51項中任一項所述的方法， 提供中間I物的所述步驟包括以下步驟：圍繞所述滿 形元件和所述怒部以環的形式纏繞至少一束單向連薄 纖維。 二加 下步 詰構 述芯 結構 其中 個成 結構 其中 加熱 料的 其中 連續 48

   200800719 結構纖維，並且提供所述中間産物的所述步驟包括 驟·如此佈置所述至少一層結構纖維從而所述優先 向關於所述縱向軸線X-X以_預定角度傾斜。 5 5 .如申請專利範圍第54項所述的方法，其中所述 度專於大約4 5 ' 〇 56·如申請專利範圍第48-51項中任一項所述的方法 所述中間産物和所述至少一塊填充材料插入模具空 述步驟之前或者在將所述中間産物和所述至少一塊 料插入模具空腔的所述步驟之後並且在應用預定壓 述步驟之前，包括預加熱所述中間産物和所述至少 充材料的步驟，以在預定的預加熱時間中使其處於 預加熱溫度。 57·如申請專利範圍第48-51項中任一項所述的方法 將所述中間産物和所述至少一塊填充材料插入模具 所述步驟包括如下步驊··在所述:¾部和所述第一加 之間提供至少一個第一填充材料層。 58.如申請專利範圍第57項所述的方法，其中將所 産物和所述至少一塊填充材料插入模具空腔的所述 括如下步驟：在所述第一加強結構外侧提供至少一 以下步 延伸方 預定角 ’在將 腔的所 填充材 力的所 一塊填 預定的 …其中 空腔的 強結構 述中間 步驟包 ‘個第二 49 200800719 填充材料層 59·—種自行奉肩柄臂，其包括 著縱向軸線Χ·Χ延伸並且具有： 一第一端部，其 件的第一底座； 細長本體，該細長本 體沿 包括甩於連接一自行車底部托架組 第一端部，其包括用於連接一踏板的第二底座； 中間+分，其在所述第一端部和所述第二端部之 間延伸； 其中所述第一和第二端部的至少一個在所述底座處 包括一連接孔和一圍繞所述連接孔延伸的空腔。 60·如申請專利範圍第59項所述的曲柄臂，其中所述第一 和第二端部的所述矣少一個至少部分利用一可交聯的複合 材料製造，該複合讨料在交聯之前能夠在壓力下流動。 61. 如申讀專利範園第59或60項所述的曲柄臂，其中所述 I戚絡所述連接孔。 空腔連續地圍、九所 ..... . ' - * ... 62. 如申讀專利範園第59或6〇項所述的曲柄臂，其中所述 中間部分中延伸 空腔在所述 63.如申請專利範園^ 50 200800719 在所述第一和第二端部的所述矣y ，處具有 於在所述中間部分處所述空腔@ n度° 64·如申請專利範圍第5卜60項中任項所述的 中所述第一和第二端部均包括亂繞相應連接孔 應空腔° 6 5 ·如申請專利範圍第6 4項所述的曲柄臂，當 專利範園第62項時，其中所述空腔在所述第一 的一個處具有至少部分小於在所述中間部分處 度的高度，並且在所述第一和第二端部的另一 於在所述中間部分處所述空腔高度的而度。 ^ 也靖專利範圍第63項所述的曲柄臂，其 ό6·如甲戒 a紙述空腔被界定在所述第一端部處。 高度的所仏 • ' 也冰專利範園第59或6〇項所述的曲柄臂 67·如甲硝 辟幕右曲柄臂，並且在所述第〆端部處包才 曲柄臀A 也冰專利範圍第6 /7項所述的曲柄臂，其 0 8.如申艰5 i空腔，該些相應空腔從園繞所述插件 具有相應> \ . 空腔分支。 至少部分小 曲柄臂，其 延伸的一相 依賴於申請 和第二端部 所述空腔高 個處具有等 中具有較小 ’其中所述 &多個輕條。 中所述輻條 形成的所$ 51 200800719 69.如申請專利範園第68項所 條處所述空腔的高度高於園繞 度。 迷的曲柄臂，其中在戶斤述輕 所述連接孔的所述空腔的高 70.如申讀專利範園第59-60項中任一項所述的曲柄臂，包 括螺旋地纏繞所述連接孔的一連續結構纖維層。 7 1 ·如申請專利範園第7〇項所述的曲柄臂，其中所述結構 纖維束圍繞相應空腔沿著所述輻條延伸。 7 2 ·如申請專利範圍第5 9 - 6 0項中任一項所述的曲柄臂，包 括一插入所述連接孔中的插件。

   73·—種用於製造一中空自行車曲柄臂的芯部，該芯部包括 沿著縱向軸線X-X延伸的細長本體，其特徵在於所述細長 本體包括一中央本體部分和兩個環，該兩個環在所述中典 本體部分的相對端部處與所述細長本體成一體地相關聯^ 7 4.如申請專利範圍第73項所述的怒部，其中所述的〆· 環中的一假環具有至少部分上小於所述中央本體部分雨度 的高度。 75 ·如申請專利範圍第73或74 項戶斤述的芯部，其中所述的 52 200800719 一對環中的至少一個環具有至少一個環部，該環部具有比 其餘環部更高的高度。 76.如申請專利範圍第73-74項中任一項所述的芯部，其中 所述的環包括朝向所述環的内部徑向延伸的相應定位元 件。

   77.如申請專利範圍第73-74項中任一項所述的芯部，其中 所述兩個環的一個包括一中央孔和從所述中央孔徑向向外 延伸的多個輻條。 7 8.如申請專利範圍第77項所述的芯部，其中所述輻條具 有比所述環的南度更南的南度。 79.如申請專利範圍第73 -74項中任一項所述的芯部，其中 所述細長本體在其相對縱向侧處包括一侧表面和一從所述 侧表面橫向突出的突出表面，其中所述突出表面在具有小 於所述中央本體部分長度的長度的部分上平行於所述軸線 X _ X延伸。 53