TW548158B - Improved bicycle crank and its manufacturing method - Google Patents

Description

548158 A7 發明說明（/) (一） 發明領域： 本發明係有關-觀良型自行車曲柄及 種使用鍛造方法製得的自行車巾办 ，、泉凌尤扣一 早中二曲柄，且於齒盤端封口者。 !1·裝 i I (請知閱讀t面之注意事項再填寫本頁) (二） 習用技術的說明： 現代人自行車代步，既可避免塞車㈣題，又可以 健^，可說是一舉兩得。而為了使自行車重量減輕 起來更輕鬆’除了在材料選用上，使用更輕的材料外，又發 空曲柄’使所需使用材料減少成本降低，且曲 線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 習用，行車曲柄的製造方法，皆採用轉造方式製成，故 必須將金屬材料溶化後注入鑄模内。對於一般金屬材料而 ，造方式所製得之構件’ #表面粗_魏，且因缺 陷過夕使機械強度大幅降低。當製造自行車中空曲柄時，必 須先設計-鑄模’並於該鑄模内設置一砂芯，將金屬材料溶 化後注入該鑄模内’然後去除砂芯製得中空曲柄，例如：美 國專利Να6,〇58,8()3便為此例。很賴地，使用方法製造 的自打車曲柄’曲柄粗糙不美觀，且缺陷過多導致機械強度 不足；又其採用鑄造方式，必須先將金屬材料熔化後才可注 入鑄模内1不但製造步雜為餘，且加熱熔化金屬材料所 需成=較高’設備也較複雜’而金屬材料於高溫時的特性又 不易莩握，再者，使用鑄造方法會受限制，而影響曲柄的樣 式。又如钟專利公告號4314〇5以及公錢4314G7所揭露， 其為谷易製得空心曲柄本體，故必須留下一開口，再用一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297 ^爱)--------- 548158 A7 五、發明說明（>) ，片將補口封閉，才可產生中空曲柄。很明顯地 f所需步驟較為繁雜，題法—體成型製造之，而== Ϊ高，設備也較複雜；又於封吨合處_度及麵 1不成足本 =易導財空曲柄結構由接合處或内·始破壞 缺點，故本㈣_锻造方式-體财製造之。 (三）發明之簡要說明： 本發明之目的為提供一種自行車曲柄，其係心 構’並使職造方式製造，具雜高賴触度。— 本發明之再一目的為提供一種自行車 外觀，及較大的設計自由度。 有美_ 本發明之再-目的域供-種自行車曲柄之 不須將金屬材料溶化即可製得。 / 本發明之再-目的為提供—種自行車曲柄之 製程簡單且可一體成型製造之。 方法 曲柄本發明為達成上述目的，故採用以下步驟來製造自行車 步驟⑻：提供具有適當厚度之一長條狀金屬塊。 步驟⑼··將該金屬塊之一端鍛造成—齒盤端，妙 t厚度大於該金屬塊厚度’而該金屬塊之另—端係為;板 -開伽’ _蝴成為具 開之中空官狀結構’且該開口係位於該齒盤端。 步驟(d):填入一填充材於該中空管狀結構中。 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297 ^髮） --------------裝--- (請^閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 乂驟⑹·使用-環狀鍛壓方式，將該齒盤端之開口封口 遠下接合縫，且封口後該齒盤端厚度等於該金屬塊厚度。 步驟(f) ·使用锻造方式，將該齒盤端彎曲—適當角度， 該接合縫亦同時被彎曲_適#肢，較佳者， 100度間。 、 步驟(g):使用锻壓成型，使該金屬塊形成一中空曲柄結 構。 步驟(h):於該中空曲柄結構縣干個開孔，若干個 開孔連通於射空曲柄結構的中空部分，用以使該填充材流 出。 步驟⑴：於該踏板端形成一踏板圓孔，並於該齒盤端沖 出一齒盤方孔。 較佳者，該自行車中空曲柄係由具有一齒盤方孔的齒盤 端，和具有踏板圓孔的踏板端，以及延伸於該齒盤端與該踏 板知之間的曲柄本體所組成，且該曲柄本體為一中空結構； 其中該自行車曲柄使用鍛造方式一體成型製造之，且該齒盤 方孔與該中空結構間具有環狀鍛壓封口留下之一接合縫，又 该曲柄本體具有若干個開孔連通於該中空結構。 此外本發明另一較佳實施例，亦可包括下列步驟： 步驟(a’)至步驟(d’)與第一實施例的步驟⑻至步驟⑷相 同。 步驟(e’）：使用一環狀鍛壓方式，將該齒盤端之開口封 口，且封口後該齒盤端厚度大於該金屬塊厚度。 省略第一實施例的步驟(f)，而步驟(f)至步驟(g，)與第— 548158

實施例的步驟(g)至步驟⑴相同。 較佳者’該自行車中空曲柄係由具有_龍方孔的齒盤 端，和具有踏板圓孔的踏板端，以及延伸於該龍端與該踏 板端之間的曲柄本體所組成，且該曲柄本體為—中空結構； 其中該自行車曲柄使驗造方式—體成·造之， 孔與該中空結構間具有環狀鍛壓封口留下之一接合縫，且該 齒盤方孔與該錄端末端之触關亦具有環狀健封口留 下之一接合縫，該側表面上具有一接合點。 為進-步對本發明有更深入的說明，乃藉由以下圖示、 圖號說明及發明詳細說明，冀麟t審查委員於審查工作 時有所助益。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (四）圖式簡要說明： 圖一A至圖一Η為本發明第一較佳實施例製造程序示意 圖一Α至圖二G為本發明第二較佳實施例製造程序示意 圖。 圖二A為本發明較佳實施例之沖製法剖面示意圖。 圖二B為本發明較佳實施例之滾製法剖面示意圖。 圖號說明： 1〜金屬塊 10〜齒盤端 100〜側表面 尺度適用中國國家標準（CNS)A4 x 297 “ )-------- 訂·· •線· -n n n n 548158 A7

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(五)本發明之詳細描述： 本發明係提種自行車曲柄及其製 行車曲柄，係使_造方式製造的自行車中二二其中該自 :的=度、美觀的外觀及較輕的重量。：造= 低，具有較大的設計自由度。 、取+孕乂 ★請參閱圖一Α至圖一Η所示，其係為本發明自行車曲柄 第較佳實施例製造方法，包括有以下幾個步驟： 步驟(a) ··如圖一Α所示，提供具有適當厚度d之一長條狀 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐）

金屬塊1來進行自行車曲柄的製造，目前轉伽重量 度高的鋁合金塊。 、步驟(b):如圖一B所示，將該金屬塊1之一端使用例如： T擠、冷锻等鍛造方式，將其鍛造成一齒盤端1〇，使該齒盤 W0之厚度D大於該金屬塊1厚度d,且齒盤端1〇之厚度D必須 符合後績加工之需求，即環狀鍛壓封口後，該齒盤端1〇厚度 必須等於該金屬塊1厚度，而該金屬塊比另—端係為一踏板 端11 〇 步驟(c):如圖一C所示，使用由壓模2〇〇及壓桿2〇1所組 成的抽管模組，_盤端1()進行抽”程，使金屬塊丨成為具 -開口 12之巾空管狀結構，且開σ12餘於齒盤·，此時 金屬塊1已成具有踏板端Π及齒盤端1〇之中空管狀結構。 斤步驟(d) ··如圖一D所示，填入一填充材2於金屬塊丨的中 空官狀結構内，作為後續鍛造成型時平均分散壓力的填充 物，而填充材2係指一熱塑性材料，可隨溫度變化而具有可塑 性’通常選用注臘或樹脂之類。又金屬塊1之中空管狀結構壁 厚為A，位於開口 12上方的齒盤端1〇肉厚為Ci，位於開口 12 下方的齒盤端ίο肉厚為q，其必須符合(Cl—A)+(C2〜A^々 肉厚只略大於開口 12的直徑b，以使下一步驟進行時可剛好 封口。 步驟(e) ··如圖一E所示，使用環狀鍛壓方式將齒盤端1〇 之開口 12 (如圖一d所示）封口，且封口後該齒盤端1〇厚度 等於該金屬塊1厚度。其中齒盤端10具有環狀鍛壓封口留下之 一接合縫3，由齒盤端1〇末端之側表面2〇〇看去，可看到側 548158 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7) 面1⑻上具有鍛壓封口後留下之一接合點4。換言之，鍛壓封 口後，齒盤端10之開口 12 (如圖一D所示）便可密封，只留 下接合點4般的小圓點，便可確保齒盤端10的機械強度不會因 後績加工而降低，且使填充材2不會於後續加工時流出，作為 後續鍛造成型時平均分散壓力的填充物。 步驟(f):如圖一F所示，使用锻壓方式，將該齒盤端1〇 彎曲一適當角度，較佳者，係介於80度至100度間，故齒盤端 1〇之接合縫3亦被彎曲成此一適當角度，而接合點4亦位於圖 中向下的位置。 步驟(g) ··如圖一G所示，使用鍛壓成型將金屬塊丨完成 一曲柄結構，如此便可一體成型製造之，且不用像鑄造成型 必須將金屬材料炼化後才可注入砂模成型，而該曲柄結構係 為-中空曲柄結構’且齒盤端10與踏板係已具 樣式。 步驟(h):如圖一η所*，於金屬塊!形成的中空曲柄社 構開若干個開孔5，且該若干個開孔5連通於該中空曲柄結構 的中空部分，並加熱使填充材2融化流出。於踏板端！i加工形 成踏板圓孔11G ’並於健端1G沖岭盤方孔仙時，消除大 部分的接合縫3以及接合點4,只留下齒盤方似類該中㈣士 構間殘留的接合縫3，且該接合縫3係指—短線條，該接合^ -:連接於該中空結構’而另一端連接於齒盤方孔ι〇ι I確保成型後的機度。當驗中㈣柄烟在 ^^板圓孔⑽用以連接-腳踏板，#盤方孔 盤承軸連接自行車齒盤。 j猎由回 (請，先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝 訂： 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21() χ 297之爱了 548158 A7 ____________B7 η㈣制(7 ^ ~ ^凊參酬二八至圖二〇·所示，其係為本發明自行車曲柄 第二較佳實施例製造方法，包括有以下幾個步驟·· (請^閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 步驟(a，）··如圖二Α所示，提供具有適當厚度4之一長條 狀金屬塊1來進行自行車曲柄的製造，目前最常使用重量輕且 強度高的鋁合金塊。 二 步驟(b’）：如圖二B所示，將該金屬塊丨之一端使用例如： 冷擠、冷鍛等鍛造方式，將其鍛造成一齒盤端1〇，使該齒盤 端10之厚度D’大於該金屬塊1厚度d，且齒盤端1〇之厚度以必 須付合後續加工之需求，即環狀锻壓封口後，該齒盤端厚 度必須大於5亥金屬塊1厚度，而該金屬塊1之另一端係為一踏 板端11。 步驟(c，）：如圖二C所示，使用由壓模2〇〇及壓桿2〇1所組 成的抽管模組，由齒盤端10進行抽管製程，使金屬塊丨成為具 開口 12之中空管狀結構，且開口 12係位於齒盤端iq，此時 金屬塊1已成具有踏板端11及齒盤端10之中空管狀結構。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 步驟(d’）：如圖二D所示，填入一填充材2於金屬塊丨的中 空管狀結構内，作為後續鍛造成型時平均分散壓力的填充 物，而填充材2係指一熱塑性材料，可隨溫度變化而具有可塑 性，通常選用注臘或樹脂之類。而金屬塊1之中空管狀結構壁 厚為A’，位於開口 12上方的齒盤端1〇肉厚為Q，，位於開口 12 下方的齒盤端10肉厚為C2,，其與本發明第一較佳實施例不同 處’即為(Ci’一A’)+(C2’一A’)的肉厚必須遠大於開口 12的直 ，以使下一步驟封口後的齒盤端10的肉厚大於金屬塊1的 厚度。 本紙張尺度適國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 |楚） 548158 發明說明（） 步驟(e，）：如圖二E所*，使用環狀锻麼方式將齒盤端ι〇 之開口 12 (如圖二D所示）封口’且封口後該齒盤端轉度 大於該金屬塊1厚度。其中齒盤端1〇具有環狀鍛屋封口留下之 一接合縫3 ’由齒盤端10末端之側表面200看去，可看到側表 面1〇〇上具有锻壓封口後留下之一接合點4。換言之，锻墨封 口後’齒盤端10之開口 12 (如圖二〇所示）便可密封，只留 下接合點4般的小圓點’便可確録盤_的機械強度不會因 後1加工而降低，且使填充材2不會於後續加工時流出，^為 後續鍛造成型時平均分散壓力的填充物。 步驟(f):如所示，使用祕細將金屬塊!完成 一曲柄結構，如此便可—體成型製造之，且不用像鑄造成型 必須將金屬材料溶化後才可注入砂模成型，而該曲柄結構係 為-中空曲柄結構，賴盤端⑴與雜端U係已具備曲 樣式。 步驟(g )·如圖一G所示，於金屬塊1形成的中空曲柄於 構開若干個開孔5，且該若干個開孔5連通於該巾空曲柄結構 的中空部分，並加熱使填充材2融化流出。於踏板端u加工形 成踏板圓孔110，並於齒盤端1〇沖出齒盤方孔1〇1，可同時消 除部分接合縫3，而只留下齒盤方孔101與該中空結構間殘留 的接合縫3，及該齒盤方孔i〇i與該齒盤端10末端之側表面間 殘留的接合縫3，且由該齒盤端1〇末端之側表面上看去，可看 到殘留的接合縫3露出侧表面的接合點4。 如圖三A所示，將圖一D或圖二D中已填入填充材2之中 空管狀結構金屬塊1，置於下模具70的圓形開孔7〇丨之中，利 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297这楚） ~ --- I 閱 讀 背 面’ 之 注 項 再 填 貪 訂

經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 548158 A7 .、發明說明（丨Ο) 用上模具80對齒盤端10加壓，使齒盤端10順著下模具70的圓 形開孔701收縮封口12，而只留下如圖一Ε側視圖之密封的接 合點4，此種環狀鍛壓方式簡稱··沖製法。 -----------— I-裝 i I 一 ' C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 如圖二Β所示，將圖一D或圖二D中已填入填充材2之中 空管狀結構金屬塊1，利用左滾筒85及右滾筒90於兩側朝γ方 向滾壓，同時金屬塊丨本身再以&方向旋轉，三者聯合作用 下，使齒盤端10收縮封口 12，而只留下如圖或圖二Ε中側 視圖之密封的接合點4，此種環狀鍛壓方式簡稱··滾製法。 % 縱上說明可知，本發明之自行車曲柄可以使用各種不同 材質，例如：鋁合金，其係為中空結構，可使曲柄重量減輕。 其係使用鍛造方式製造，很明顯地，較習用鑄造方式製造的 自行車曲柄，外觀平滑美觀有質感，且具較大的設計自由度 與缺fe少機械強度咼之優點。且其由齒盤端封口之方式，可 於後續沖龍方孔時將接合縫齡，以雜賴端的機械強 度。又其亦不須習用铸造方式中將金屬材料溶化注入鑄模的 步驟，可省去加熱溶化金屬材料所需設備成本，且避免金屬 材料於高溫時的特性變化不易掌握。再者，本發明採用锻造 方式可將自行車曲柄-體成型製造之，使製造步驟簡化。 經濟部智慧財彥局員工消費合作社印製 本發明於習知技觸域上無糊之技_露，已具新賴 性；本發明之技術内容可確實解決該領域之問題，且方法原 理屬非根據習知技藝而易於完成者，其功效性業已經詳述’，、 實具進步性；又本發明採用之技術方法及所需設備本身 於本技術賴，亦具產業之可性。因此，基於鼓勵發明 目的，專利之惠准應根據專槪與專猶查基準之精神，相 rmm (CNS)A4 ^210 x 297 五 發明說明（丨ί) 信貴審查委員秉持多年之審查實務經驗，亦能認同本案符合 專利要件及專利神，此種技術並非—般人士所祕能思及 者此點尚祈貝審查委員公正考量明鐾之，實為感禱。 、本發明之圖賴描述如上触佳實侧制，僅用 =幫助了解本發明之實施，翻·定本發明之精神，而熟 發明之精神後’在不脫離本發明之 利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定、專

Claims (1)

1. ^種改良型自行車曲柄之製法，其係包括有驟. (a) 提供具有適當厚度之—長條狀金屬塊· 踏板 (b) ::金屬塊之一端锻造成-齒盤端，使該齒盤端厚度 大於該金屬塊厚度，而該金屬塊之另-端係為 (〇由該錢魏行歸製程，使該金屬塊成為具一開口 之中空管狀結構’且該開口係位於該齒盤端； (d)填入一填充材於該中空管狀結構中； ⑻使用-環狀锻壓方式，將該齒盤端之開口封口留下一 接合縫，且封口後該齒盤端厚度等於該金屬塊厚度； (f) 使用锻壓方式，將該齒盤端彎曲一適當角 a 縫亦同時被彎曲一適當角度； 人" (g) 使用鍛壓成型，使該金屬塊形成—中空曲柄結構。 2.如申請專利範圍第丨項所述之改良型自行車曲柄之製 法’其中於該(g)步驟後更包括有： (h)於该中空曲柄結構開若干個開孔，且該若干個開孔連 通於該中空曲柄結構的中空部分，用以使該填充材流 出； (i)於该踏板端形成一踏板圓孔，並於該齒盤端形成一齒 盤方孔。 3·如申請專利範圍第1項所述之改良型自行車曲柄之製 法，其中該環狀鍛壓方式可採用模具及加壓方法封口之 沖製法。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297$釐） 548158 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 g8S 夂、申請專利範圍 --— 該曲柄本體具有若干個開孔連通_中空結構。 種改良型自行車曲柄之製法，其係包括有下列步驟： ⑻提供具有齡厚度之—長敏金屬塊； ()將4金屬塊之—端锻造成—齒盤端，使該齒盤端厚 度大於該金屬塊厚度，而該金屬塊之另一端係為一 踏板端； ⑻由該齒盤端進行抽管製程，使該金屬塊成為具一開口 之中空官狀結構’且顧口係位於該齒盤端； (d)填入一填充材於該中空管狀結構中； ⑹使用-環狀锻壓方式，將該齒盤端之開口封口留下一 接合縫，且封口後該齒盤端厚度必須大於該金屬塊 厚度； (f) 使用鍛壓成型，使該金屬塊形成—中空曲柄結構。 13·如申請專利範圍第12項所述之改良型自行車曲柄之製 法’其中於該(f)步驟後更包括有·· (g) 於該中空曲柄結構開若干個開孔，且該若干個開孔 連通於該中空曲柄結構的中空部分，用以使該填充 材流出； (h) 於該踏板端形成一踏板圓孔，並於該齒盤端形成一 齒盤方孔。 14.如申請專利範圍第12項所述之改良型自行車曲柄之製 法，其中該環狀鍛壓方式可採用模具及加壓方法封口之 沖製法。 15·如申請專利範圍第12項所述之改良型自行車曲柄之製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297迖爱） (請尤閱讀背面之注意事項再填寫本頁} --------^ «il — ΙΙΙΙ — |邊 548158 申請專利範圍 16如申二狀锻塵方式可採用滾筒滾麼之滾製法。 .法自行一 17. ==r:=r:自行一 18. ΐ申==圍第12項所述之改良型自行車曲柄之製 法其中该填充材可為一注臘。 以圍第12項所述之改良型自行車曲柄之製 法，其中該填充材可為一樹脂。 2〇· —種改良型自行車曲柄，其係包括有·· -齒盤端’其係具有—齒盤方孔，用以連接—自行車齒 盤， -踏板端’其係具有一踏板圓孔，用以連接 一曲柄本體’其係延伸於該《端與該踏板端之間，且 為一中空結構； 其特徵在於：該自行車曲柄使驗造方式_體成型製造 之，其令該齒盤方孔無中空結構間具有環狀锻壓封 口留下之一接合縫，且該接合縫係指一短線條，該接 合縫-端連接於該中空結構，而另一端連接於該會盤 方孔，該齒盤方孔與該齒盤端末端之側表面間亦具有 環狀鍛壓封口留下之-接合縫，且該接合縫亦為_短 線條，該接合縫一端連接於該齒盤方孔，而另一端連 接於該齒盤端末端之側表面上，係為一接合點。 21.如申請專利範圍第20項所述之改良型自行車曲柄，其中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297%釐） 548158 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 該曲柄本體具有若干個開孔連通於該中空結構。 (請L閲讀背©"之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297各’釐）