TWI352044B

TWI352044B -

Info

Publication number: TWI352044B
Application number: TW094100797A
Authority: TW
Inventors: Tetsu Nonoshita
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2011-11-11
Also published as: EP1712462B8; JPWO2005068284A1; WO2005068284A1; EP1712462A4; EP1712462B1; US20080224440A1; TW200530075A; EP1712462A1; DE602005020902D1

Description

1352044 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明為關於自行車用之曲柄及其製造方法，特別是關於具有由纖維強化塑膠構成之外殼的自行車用曲柄及其製造方法。

【先前技術】如眾所周知，自行車用之曲柄為，連接踏板和支架軸 (bracket spindle)之零件，也是可傳達自踏板的踏力之動力傳達構件。對此曲柄的要求特性，被重視的是，即使反覆受到來自踏板的荷重也不會發生損傷或變形之耐疲勞性，或在蹄上踏板時具有良好的感受，而在曲柄變形時也不會接觸到車架或鏈條，具有如此之剛性。又，除了被要求車體全體的輕量化以外，由於曲柄本身作迴轉運動，因此，被要求可儘量輕量化。此一要求，對所謂的公路賽車 (r 〇 a d r a c e r )等比赛用自行車則特別嚴格。對此要求，以前的曲柄材料主要是使用鋁合金。具體而言，被使用如7075合金等高強度的合金，為了可更輕量化也有一種中空構造的曲柄上市。但是，紹合金之輕量化有其界限，對更要求輕量化則必須改換材料。由此一觀點，已被注視一種具有輕量、高強度、高剛性材料之纖維強化塑膠，而被檢討其在曲柄之適用性，而其也有一部份已在市售。但是.，即使使用纖維強化塑膠也難以完全滿足上述之要求特性，即使可能其曲柄的製造程序亦複雜，且成本高。亦即，在以前之纖維強化塑膠製的曲 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100797 5 ⑧ 訾

1352044 柄中，以低成本難以提供封疲勞性、高剛性、輕量化之曲柄。對於此一問題，被提案有一種以纖維強化塑膠作為曲外殼，而使内部構成輕量之核芯（core)或中空的構造。如在專利文獻1揭示有以纖維強化塑膠的外殼包覆藉嵌物和發泡材料所構成之核芯外側的自行車用之曲柄。在專利文獻1中，採用在一部份開放之纖維強化塑膠的外内注入發泡材料而形成核芯之方法。但是，此一方法會在模型内的作業增多而難以提高成型效率且使成本增高又，外殼之纖維強化塑膠材料雖然是藉發泡材料的壓力壓押外型所成形，但是此一壓力比通常的加壓成型或高釜成型等所加之壓力更低，因此，在外殼中容易發生空 (void)或纖維波動狀（undulation)的缺陷而減低曲柄之度或剛性。又，為了注入發泡材料之開口部也會變成有陷。又，由於可加壓之發泡材料大體上其比重較高，因曲柄的輕量化也有其界限。又，在專利文獻2中也揭示有以纖維強化塑膠之外殼覆嵌入物（insert)和核芯的周圍的自行車用之曲柄。在專利文獻2中，採用在核芯及嵌入物的周圍捲繞混合在膠材料母材之強化纖維的膠帶而成形之順序，但此方法有難以避免的纖維蛇行或發生空隙的缺陷。又，為了完中空的曲柄，必須有在成形後取出核芯之步驟，其對簡製造曲柄則有不利。如此，在以前的纖維強化塑膠製的曲柄中，以纖維強塑膠要作為纖維波動狀或空隙少的外殼，且使内部成為 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94丨00797 柄例入此殼使〇而壓隙強缺此包此塑也成便化中 6 1352044 空或非常輕量的發泡體，則難以廉價實現輕量且高強度、高剛性的曲柄。 (專利文獻1 )美國專利第6，2 0 2，5 0 6號公報 (專利文獻2 )日本專利特開2 0 0 3 - 7 2 6 6 6號公報【發明内容】 (發明所欲解決之問題）

本發明之課題是為了解決如上述之問題點，而提供一種有良好的製造效率且可安定完成所希望的品質且輕量的自行車用之曲柄及其製造方法。 (解決問題之手段）為了解決上述課題，本發明之自行車用的曲.柄為，在具有：由纖維強化塑膠所成之外殼；及，可導入自腳踏板的負荷之第1嵌入構件；及，被接續至支架軸而可傳達負荷至鏈輪之第2嵌入構件；如此的自行車用之曲柄中，前述外殼之至少2者的至少一部份為由事先所成.形的纖維強化塑膠所構成。自行車用之曲柄被接續至自行車的腳踏板和支架軸，其通常雖然是左右1對，但本發明之曲柄可為在左右的任一邊或在兩邊均可。本發明的自行車用之曲柄，具有由纖維強化塑膠所構成的外殼。其強化塑膠雖然可使用碳纖維、玻璃纖維、芳香族聚醯胺纖維（a r a m i d e )、硼纖維等，但從力學上特性優秀之點而言以使用碳纖維較佳。碳纖維有瀝青系、PAN系列等的碳纖維或黑鉛纖維，其中以具有強度或彈性率優秀之 312χρ/發明說明書(補件)/94-〇5/941 〇〇797 1352044 PAN 系列碳纖維較佳。由曲柄的剛性和強度之平衡性而言，碳纖维的拉伸彈性率在 200GPa〜700GPa之範圍内較佳，在200GPa〜500GPa的範圍内更佳，而250GPa〜350GPa

之範圍内則特佳。其形態則可使用連續纖維之一方向併線形態、織物形態、不連續纖維之分散形態等。基體樹脂雖然可適用環氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚脂樹脂等的熱硬化性樹脂或聚醯胺樹脂、聚碳酸酯樹脂等的熱可塑性樹脂，但其中使用力學特性優秀，及和碳纖維具有高接著性之環氧樹脂則較為合適。又，上述至少2種纖維強化塑膠構件所構成之強化纖維 (特別是碳纖維）的5 0 %以上，其彈性率以在2 9 0〜7 0 0 G P a 之範圍内，纖維體積含有率（Vf)在40〜70%的範圍内較佳。以如此高彈性率設計的自行車用之曲柄其為輕量且具有高剛性，為即使長時間使用也不會疲勞的曲柄。又，纖維強化塑膠構件構成的 5 0 %以上之強化纖維的形態為連續纖維而為一方向併線形態或織布時，則即使是中空也可提高耐貫通衝擊性，因此較佳。本發明的自行車用曲柄的外殼，實質上是形成曲柄的外表面之殼體（s h e 1 1 )狀的構件，由於是使用高彈性率的纖維因此負擔很大的負荷。因此曲柄的特性上要求強化纖維有較少波動狀或空隙（v 〇 i d )。要控制強化纖維波動狀時，具有藉壓力成形等而自外殼的内外兩面被模壓所成的平滑面較佳，亦即，即使外觀上未被要求平滑性之外殼内面也是以平滑者較佳。在本發明之外殼内面的至少一個部位之一 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94丨00797 ⑧ 1352044 方向中，依照J I S B 0 6 0 ] - 1 9 8 2所測定長度為7 . 5 mm，而切斷（cutoff)值2.5 mm所測定中心線平均粗度Ra為100//m 以下，在2 0 // m以下時則較佳。

又外殼的厚度在0. 1圓〜4. 0 mm之範圍内則較佳。外殼的厚度比此範圍更小時則成形困難，相對的如更大時則會增加重量而減少輕量化效果。在外殼的内面，為了增高其強度或剛性也可形成有肋部、突起、凹凸，或和金屬等其他材料的組合而得到所希望的特性之構造。上述外殼其全體並非被一體成形，而是藉接著結合或機械結合複數個（至少2個）纖維強化塑膠構件而一體化所成。因此，被成形的個別構件其形狀簡單，而可成為空隙或纖維波動狀較少的構件。構件數可為2個以上之任意數而依照曲柄的形狀而有所不同，但是以實質上各由為曲柄上面（離開自行車的車體之側）和下面（接近車體側）的 2個構件所形成為最佳。又，纖維強化塑膠構件彼此間以互相疊合者較佳（例如，後述圖5所示）。在藉互相疊合時則可增高其剛性，同時，可吸收所容許的構件之尺寸精確度。亦即，使纖維強化塑膠構件彼此間對合時，在對合部則會發生間隙，自該間隙水分會進入而使耐久性減低，或相反的因構件彼此間互相干涉而變成不能組合成一定的形狀，而發生必須有追加構件加工之步驟，但如構成使其互相疊合之構造時則可解決上述情形。進一步，兩構件在彼此間之互相疊合部份以接著或機械結合來結合則較佳。互相疊合部份的全部或 9 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100797

1352044 一部份以接著劑接合時，則可更加提高其剛性，而具有高信賴性且輕量的曲柄構造。以機械結合時，互相疊合部份，設置孔等再以螺栓、螺絲、扣件（f a s 等而固定即可。以機械結合時，由於構件可分解，容易修理。如併用機械接合和接著結合，對被要求耐久性、信賴性之構件的曲柄也是一種較佳的態樣又，藉構件彼此互相疊合部份所形成之接合線（此間的境界線，特別是露出在外部側的接合線），其的長度方向延伸則較佳。在曲柄的腳踏板部份，由者的體重，對曲柄之拉伸力雖然會有作用，但假如此間的疊合部份在曲柄之長度方向垂直時，則疊合面積必須很大，因而變成重量高。如上述，假如實別形成曲柄上面（從自行車的車體離開側）和下面車體側）的2個構件時，除了輕量外，由於在兩構合部份可得到大的接著面積，因此，可得到具有高之接合。而且，對在曲柄作用而拉伸曲柄之力’也面、下面的構件雙方直接傳達力量至支架軸，而可有高信賴性之曲柄。進一步，此構造，其接合部不外觀之意匠面（自側面觀看自行車時的面），因此外最佳。又，在本發明的自行車用之曲柄中，在外殼之外可更附加配設纖維強化塑膠層。藉此層的強化纖維周圍連續形成，則可包覆前述外殼的接合部，而可曲柄的耐久性。亦即，至少前述外殼的一部份為以變成更也可在 t e n e r ) 因此，具有高 ο 構件彼在曲柄於乘座構件彼部份的質上各 (接近件的疊信賴性可自上成為具會成為觀上亦側，也在曲柄更提高纖維強 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-05/9410〇797 10 ⑧ 1352044 化塑耀層所包覆，如此所成之構造。具體而言，例如，上述之至少2個纖維強化塑膠構件露出在外部側的其等接合線，在曲柄的長度方向延伸而互相被接合，而該接合線的至少一部份被以纖維強化塑膠層所包覆，如此所成之構造。在此狀況下，以纖維強化塑膠層包覆上述接合線全長的5 0〜1 0 0 %則較佳。

形成上述附加纖維強化塑膠層之具體的方法為，例如，在外殼之外側，繞捲由未硬化的樹脂和強化纖維所成的帶狀（紗束預浸物tow prepreg等）或板（sheet)狀（預浸物等）的基材，在烤爐、壓機、金屬模或高壓蒸煮器中使樹脂硬化之方法。雖然繞捲可在外殼全體或其一部份均無妨，但在強度上重要的部份增加繞捲量則較佳。如上述對接合線的全長之一半（5 0 % )以上包覆形成時則其耐久性可顯著提高。又如其未滿一半時，則附加纖維強化塑膠之補強效果則有可能不能充份產生。又，附加纖維強化塑膠層的厚度如比形成接合線之2個纖維強化塑膠構件之任一者為薄則較佳，且其包覆2個纖維強化塑膠構件之表面的5 0 %以上者較佳。附加纖維強化塑膠層之厚度，如比形成接合線的2個纖維強化塑膠構件更厚時，在層形成時，纖維強化塑膠構件則會變形，而不能加工成一定的形狀•尺寸，而最終會有曲柄的耐久性減低之可能。附加纖維強化塑膠層之厚度以0 . 1〜2咖程度較佳。進一步，附加纖維強化塑膠層如包覆有2個纖維強化塑膠構件之表面的一半（5 0 % )以上則較佳。 11 312XP/發明說明書(補件)/94-〇5/94100797 1352044

又，附加纖維強化塑膠層中之強化纖維的3 0 %以上為被配向成對露出在外部的接合線之45〜135度（其定義為露出在外部之接合線方向為0度方向，角度為以順時針旋轉來計測）較佳。藉此一構成，附加纖維強化塑膠層可更有效果地抑制接合部的開口，且可更有效率地提高曲柄之耐久性。而可最有效果抑制開口變位之配向為9 0度。又，除了可抑制開口變位以外，其也可具有提高扭曲剛性或彎曲剛性之效果。要提高扭曲剛性時，以45度方向，而要提高彎曲剛性時，則以0度方向增加調整接近配向之纖維量，如此較佳。附加纖維強化塑膠層，可以用高壓蒸煮器 (autoclave)、金屬模壓機、橡勝模等形成。由於附加纖維強化塑膠層成為曲柄之大致的最終外觀，因此，以不會發生皺紋或凹凸之張力之狀態下繞捲較佳。特別是為了減少凹凸，橡膠模以0 . 1〜0 · 5 Μ P a之壓力作用形成則較佳。又，由於纖維強化塑膠層為構成在最外層，為形成具意匠之面，因此為了具有良好之意匠性，則使構成此纖維強化塑膠層的強化纖維之形態以織布為佳。在彎曲部等複雜的形狀部份，從作業效率上而言以使用預浸物（P r e p r e g )較佳。纖維強化塑膠構件彼此間被接著結合時，為了擴大接著面積，被接著之 2構件以 5刪以上的寬度疊合為佳而以 1 5 m m以上更佳。又，為了構成強固地接著，藉對接著面的角度等下功夫，而在接著後的構件分裂之方向加予力量時而在接著面加予壓縮應力之構造時，則可使曲柄強度增 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100797 12 ⑧ 1352044 高，因此最倖。接著劑可使用加熱硬化或室溫硬化之任一者均可，雖然其可由環氧樹脂系、聚胺基甲酸酯樹脂系等各種的接著劑之中適當地選擇，但由作業性和接著耐久性等之觀點而言則使用室温硬化環氧系列接著劑最佳。

又，接著劑之巴可（Barcol)硬度比構成纖維強化塑膠構件的基體樹脂更小者為佳。在製造步驟中，要除去露出的接著劑或附著硬化在纖維強化塑膠構件的接著劑時，接著劑的硬度過高時，則會有削到纖維強化塑膠構件之可能。本發明的自行車用之曲柄，為藉對外殼被預備成形的構件予以接著，因此，其容易構成為中空構造。藉構成中空構造，則可容易使曲柄輕量化。本發明的自行車用之曲柄，在外殼内至少具有2個嵌入元件。第1嵌入元件為可和腳踏板結合之構造，例如具有螺紋之貫通孔等。另一方面第2嵌入元件則為可接續支架軸之構造，例如具備含有棘輪溝之貫通孔等。在第2飯入元件，為了另外可有效地傳達轉矩（torgne)至鏈輪的構造，例如可在延伸於4〜5根的腕狀部份的先端附設有可各別接續各個螺栓之貫通孔等則較佳。又，其貫通孔如和外殼形成用構件（後述1或2 )以一體構造形成亦可。此等兩個嵌入元件各被配設在曲柄之兩端較佳。兩者之間力量的傳達主要為以外殼傳達之構造時，則内部可為中空或非常輕量的發泡材料而可謀求輕量化β但是，自製造上之理由而言，例如著眼於嵌入元件相互定位等之目的，則兩者之間以線材等物來接續亦可。 13 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94-05/9410〇797 1352044 本發明的自行車用曲柄，自腳踏板的踏力的導入及對支

架軸或鏈輪的轉矩的傳達主要為藉由嵌入元件所實施。當使齒輪安裝貫通孔和外殼形成用構件一體形成時，則藉嵌入元件可傳達轉矩至貫通孔。另一方面，則嵌入元件間的力量之傳達主要為以外殼來承擔。因此，嵌入元件和外殼之間的力量之傳達對曲柄的強度或剛性上非常重要。為此，嵌入元件和外殼間的接著面積越大越好，嵌入元件的外表面積的5 0 %以上在外殼上接著則較佳。又，為了增加此接著的強度，在接著面上配裝薄膜狀的接著層則較佳。又，各個嵌入元件如直接和形成外殼之複數個纖維強化塑膠構件全部接著時，則可減輕纖維強化塑膠構件間相互的接著部之負擔，而可大大地提高曲柄耐久性或剛性因此極佳。又，藉在嵌入元件開設貫通孔、空洞部或開口部則可提高接著性或謀求輕量化。

作為嵌入元件之材料雖然可使用各種材料，但由各種金屬、樹脂、纖維強化塑膠中選擇或使用此等組合之物則較佳。其中特別是鋁合金、鋁合金和碳纖維強化塑膠冬複合體最佳。其中，以熱處理鋁合金之疲勞強度在lOkgf/關2以上者為佳，而1 5 k g f / mm 2以上者更佳。其原因為，在纖維強化塑膠和鋁之異種材料的混合（h y b r i d )構造，在境界部剛性會急遽變化，其在局部會有很大的應力起作用，而招致鋁有疲勞破壞之可能。纖維強化塑膠雖然具有高的疲勞強度，但是使嵌入元件具有均衡的高疲勞強度時，則可提高 14 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94】00797 1352044 曲柄的耐久性。進一步，如藉熱處理，則經時變化較小，而可提高在屋外使用之曲柄的耐久性。

又，在鋁合金，例如以陽極氧化處理等事先形成厚度3 〜3 0 μ m的氧化皮膜時則其耐久性較佳。其中，和碳纖維強化塑膠的組合因有電腐蝕之可能性，如藉事先形成 3〜 3 0 /z m的氧化皮膜時，則可抑制電腐蝕。氧化皮膜可藉硫酸陽極氧化鋁膜處理法（alumite)、磷酸陽極氧化鋁膜處理法而形成。其中，磷酸陽極氧化鋁膜處理法可形成強固之氧化皮膜，因此最佳。外殼之内部雖然以中空或輕量的發泡材料為佳，但是自使曲柄輕量化之觀點而言以中空特佳。本發明的自行車用之曲柄的製造方法為包含有：將纖維強化塑膠所成之複數個構件藉單面型或雙面型而預備成形之步驟；及，其次將其複數個構件一體化之步驟；如此為特徵的方法。特別是將藉前述預備成形步驟所成形之複數個纖維強化塑膠構件，自腳踏板轴導入負荷之第1嵌入元件；及，傳導負荷至被接續至支架軸的鏈輪之第2嵌入元件的外殼；使其一體化之方法。亦即，在製造本發明的自行車用之曲柄時，例如其詳細為在後述如圖3之概念圖所示，使由纖維強化塑膠構成之複數個構件事先以加壓成形或在高壓爸（autoclave)中藉單面模或雙面模成形，然後再將其等一體化而形成外殼。在此一體化之過程中使嵌入元件配置在外殼内再同時藉接著等使其一體化則較佳。 15 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100797 13^2044 又，在製造本發明的自行車用之曲柄時，如後述圖4所示，也可在成形外殼時設法考究其模形狀，藉冷卻一部份等的手段使其一部份不成形而殘存，而在組合時再成形並予接合。 (發明效果）根據本發明的自行車用曲柄及其製造方法，可完成製造效率良好且安定並具有所希望的品質之輕量的自行車用曲

柄。【實施方式】以下，一方面參照圖式一方面說明本發明之實施形態。圖1表示本發明之一實施形態的自行車用之曲柄的構成要件之分解狀態的斜視圖，圖2表示將各構成要件組裝成曲柄之本發明的一實施形態的自行車用曲柄的一部份剖面之斜視面。在圖1中，符號1、2表示構成外殼之纖維強化塑膠構 |件，其藉組裝可構成曲柄之形狀。符號3表示被結合在腳踏板軸之嵌入構件，符號4表示被結合在支架軸之嵌入構件，此等嵌入構件3、4被配置在外殼的内部。此等外殼形成用構件1、2及嵌入構件3、4之組裝為藉由接著或機械接合而所構成。此等嵌入構件 3、4為以金屬、樹脂、纖維強化塑膠或此等組合所構成較佳。嵌入構件如藉鋁合金和碳纖維強化 ' 塑膠之組合來形成則更佳。 • 其次參照圖3、圖4說明本發明的自行車用之曲柄的製 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100797 16 ③ 1352044 造方法之一實施形態。

圖3表示本發明的自行車用曲柄的製造方法之一例的概念圖，為自成形起至組裝時自剖面方向觀看之模式圖。圖 4為更對製造方法加以鑽研之概念圖。在圓 3中，符號 8 表示為了成形外殼形成用構件1之陰模的成形模，符號9 表示對應於成形模8，為成形外殼形成用構件1製出所必要的空腔（cavity)形狀之陽模的成形模，符號5表示為了成形外殼形成用構件 1之強化纖維或預浸物（p r e p r e g )的基材。使用成形模8、9而使基材5加壓加熱則可得到外殼形成用構件1。符號1 0表示為了成形外殼形成用構件2之成形模，符號1 1表示為了對外殼形成用構件2的内面加壓之成型用中間模，符號1 3表示為了使外殼2成形之陰模的成形模，符號12表示為了在外殼2的壁面加壓而成形之模構造。又，符號6表示為了使外殼形成用構件2成形之強化纖維或預浸物之基材。藉成形模構造1 0〜1 3而對基材6加壓加熱則可得到外殻形成用構件2。符號1 4是為了組裝外殼構件之組裝用模，符號1 5是對應組合用模1 4由製出對應於曲柄7的外形之空腔形狀的組裝用模。將塗佈有接著劑之外殼形成用構件1、2裝入並加壓及因應必要加熱使得外殼形成用構件彼此間結合，如此即可得到曲柄7。圖4表示在成形時使外殼形成用構件1、2的一部份不使其硬化之製造法。符號1 6表示冷卻成形模9的一部份之 17 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100797 1352044 構造。在外殼形成用構件1成形時，藉使外殼的接著部份相當之領域冷卻而使成形時的熱不予傳導，則可得到此部份未硬化之外殼形成用構件1。符號1 7也是成形模的一部份冷卻用之構造。藉此一構造 I 7在使外殼形成用構件 2 成形時，則可得到接著部份相當的領域未硬化之外殼形成用構件2。

將此一具有未硬化領域之外殼形成用構件1、2组裝時，由於在组裝用模14、15藉加壓加熱時可一方面接合未硬化部份而一方面使其硬化，因此，可使含在基材5、6的樹脂本身作為接著劑而接合。圖5表示本發明之另一實施形態之自行車用曲柄的構成要件，其相當於沿著圖1之X - X ’ 線部份的部份之橫剖面圖，其表示以纖維強化塑膠層包覆外殼的至少一部份（在本例中則為外殼的外面全周）之例子。圖6表示形成圖5 的構成要件之方法的概略步驟的流程圖。在圖5中，以纖維強化塑膠層2 0包覆藉外殼形成用構件1、2所構成的外殼之外面全周。此纖維強化塑膠層2 0，特別是在外殼形成用構件1、2的疊合部份1 8中，被設成包覆露出在外側之沿著曲柄的長度方向延伸之接合線 19 的至少一部份。又，此纖維強化塑膠層2 0被附加設在外殼之外側，而形成在最外面，因其被要求具有良好的意匠性，因此構成纖維強化塑膠層 2 0的強化纖維如使用織布則較佳。在本實施形態，上述附加的纖維強化塑膠層20，如圖6 18 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100*797 1352044 所示，藉繞捲形成纖維強化塑膠層20之基材21而所形成。亦即，對藉外殼形成用構件1、2所構成之外殼，以一定的繞捲長度，順序繞捲基材2 1，再包覆外殼，特別是接合線 1 9，而形成附加的纖維強化塑膠層2 0。然後，再實施附加層之硬化。

(實施例）使用由：彈性率2 3 0 G P a的碳纖維所成之布料（c 1 〇 t h )(東麗（股）製C 0 6 3 4 3 )其含浸有環氧樹脂之預浸物（p r e p r e g ) A (樹脂重量含有率3 0 % );及，由彈性率2 8 0 G P a的碳纖維所成之布料（東麗（股）製C 0 6 1 4 2 )其含浸有環氧樹脂之預浸物B (樹脂重量含有率3 0 % );及，在單方向使碳纖維併線之含浸有環氧樹脂之預浸物 C (東麗（股）製 P2 0 5 3 - 2 0 -纖維外觀2 0 0 g / m2 -樹脂重量含有率3 0 % )。測定為使用右曲柄之曲柄長度170刪之物。 (實施例1 ) 作為外殼構件，曲柄的表側形狀之構件被積層有1層預浸物A，6層預浸物C，而襄側形狀之構件則積層1層預浸物A，1 6層預浸物C，而各別放入金屬模内以1 3 0 °C 1小時加壓成形。此外殼之内面的表面粗度Ra為2.8//m。以切削加工製成腳踏板軸側和支架軸（b r a c k e t s p i n d 1 e ) 側的2部位形狀相配合的材料而製成嵌入元件。其中，支架軸側的嵌入元件為在鋁合金製的主構造，將碳纖維強化塑膠部份予以一體化而製成嵌入構件。使此等2個外殼構件及嵌入元件（2 0 24AL )的接著面以 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100797 19 ⑧ 1352044 砂研磨（s a n d i n g )粗面化後，塗佈室溫硬化高章刃性環氧接著劑（東麗（股）製T E 2 2 2 0 )而組裝成一體化後，在室溫放置 1 2小時使其硬化。然後，藉機械加工除去周邊部的毛頭，而得到如圖1所示之構造的自行車用曲柄。 (實施例2 )

外殼構件為使用，曲柄的表側形狀之構件積層有：1 0層預浸物C，背侧形狀之構件則為使用，積層8層預浸物C，而放入金屬模内在1 3 0 °C以1小時加壓成形。此一外殼之内面的表面粗度Ra為2.7//m。如實施例1相同方法製成嵌入元件。使此等外殼構件及嵌入元件的接著面以砂研磨粗面化後，在此處塗佈環氡接著劑（東麗（股）製TE 2 2 2 0 )而在室溫下放置1 2小時使其硬化。其後，藉機械加工除去周邊部的毛頭，自曲柄之表側如包入狀地繞捲3層預浸物B，再以尼龍薄膜包覆，使内部減壓後在1 3 0 °C之硬化爐内以2 小時封裝成形，而得到如圖2所示之構造的自行車用曲柄。實施例1及實施例2被藉日本工業規格J I S自行車用曲柄轉動裝置（gear crank)D9415所示之試驗，而和以前之商品相比較，而確認其具有充份的強度。 (產業上之可利用性）本發明雖然是關於自行車用之曲柄，但其並不限於曲柄，例如也可適用於自行車架、懸吊臂等複雜形狀而為中空構造之物。【圖式簡單說明】 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100797 20 ⑧ 1352044 圖1表示本發明之一實施形態的自行車用曲柄的構成要件之分解斜視圖。圖2表示本發明之一實施形態的自行車用曲柄的一部份剑面之斜視圖。圖3表示本發明之一實施形態的自行車用曲柄的製造方法之概略步驟流程圖。

圖4表示本發明之另一實施形態之自行車用曲柄的製造方法之概略步驟流程圖。圖5表示本發明之另一實施形態之自行車用曲柄的構成要件，為相當於沿著圖1之X-X’ 線部份之部份橫剖面圖。圖 6表示形成圖 5之構成要件的方法之概略步驟流程圖。【主要元件符號說明】 1、2、5、f 5 外殼形成用構件 3、4 嵌入元件 7 曲柄 8 、 9 、 10、 1 1 ' 1 2 ' 1 3 外殼成形用型 1 4 ' 1 5 組裝用模 1 6 ' 1 7 為了不成形外殼之一部份的裝置 18 外殼形成用構件疊合部份 19 露出在外側之接合線 20 纖維強化塑膠層 2 1 形成纖維強化塑膠層之基材 312XP/發明說明書(補件)/94-05/94100797

Claims

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十、申請專利範圍 FEB 2 3 2011 替換本 1. 一種自行車用曲柄，在具有：由纖維強化塑膠所成之外殼；及，可導入自腳踏板軸來的負荷之第1嵌入元件；及，被接續至支架軸（bracket spindle)而可傳達負荷至鏈輪之第2嵌入元件；如此的自行車用曲柄中，其特徵為，前述外殼之至少2個的至少一部份為由事先被成形之纖維強化塑膠構件所構成，前述外殼之至少一部份為以纖維強化塑膠層所包覆，

前述至少2個纖維強化塑膠構件露出在外部側的該等接合線延伸於曲柄的長度方向狀地而互相被接合，該接合線之至少一部份為以纖維強化塑膠層所包覆。 2. 如申請專利範圍第1項之自行車用曲柄，其中，前述外殼為藉接著前述至少2個纖維強化塑膠構件而所形成。 3. 如申請專利範圍第1項之自行車用曲柄，其中，前述外殼為藉機械接合前述至少2個纖維強化塑膠構件而所形成。 4. 如申請專利範圍第1項之自行車用曲柄，其中，構成前述至少 2個纖維強化塑膠構件之強化纖維的 5 0 %以上為，彈性率在290〜700GPa之範圍内，纖維體積含有率（Vf) 在40〜70%之範圍内。 5. 如申請專利範圍第1項之自行車用曲柄，其中，構成前述至少2個纖維強化塑膠構件的強化纖維之形態為連續纖維之一方向併線形態或織布。 6. 如申請專利範圍第1項之自行車用曲柄，其中，前述 22 94100797 1352044 接合線的全長之5 0〜1 0 0 %為以纖維強化塑膠層所包覆。 7. 如申請專利範圍第1項之自行車用曲柄，其中，前述接合線上之纖維強化塑膠層的厚度比前述至少2個纖維強化塑膠構件之任一者的厚度更小。 8. 如申請專利範圍第1項之自行車用曲柄，其中，前述接合線上之前述纖維強化塑膠層的強化纖維之 30%以上為對前述接合線配向成4 5〜1 3 5度。

9. 如申請專利範圍第1項之自行車用曲柄，其中，構成前述纖維強化塑膠層之強化纖維的形態為織布。 1 0.如申請專利範圍第1項之自行車用曲柄，其中，前述嵌入元件之至少1個元件為由金屬、樹脂、纖維強化塑膠或此等組合所成。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之自行車用曲柄，其中，前述嵌入元件之至少1個元件為由鋁合金和纖維強化塑膠的組合所成。 1 2.如申請專利範圍第1 0項之自行車用曲柄，其中，前述嵌入元件之至少1個元件為疲勞強度1 0 k g f / m m2以上的熱處理鋁合金所成。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項之自行車用曲柄，其中，前述嵌入元件之至少1個元件為由形成厚度3〜30ym的氧化皮膜之紹合金所成。 14.如申請專利範圍第 1項之自行車用曲柄，其中，前述嵌入元件之至少1個元件為和前述纖維強化塑膠構件的全部直接接著。 23 94100797

1352044 15. 如申請專利範圍第2項之自行車用曲柄，其中，述直接接著所使用之接著劑的巴可硬度為比構成前述纖強化塑膠構件之基體樹脂（matrix resin)更小。 16. —種自行車用曲柄的製造方法，其特徵為，其包有：使用單面模或雙面模而將由纖維強化塑膠所構成之數個構件予以預備成形之步驟；其次將該複數個構件予一體化以使露出在外部側的該等接合線延伸於曲柄的長方向之步驟；及以纖維強化塑膠層來包覆複數個纖維強塑膠構件以使該接合線之至少一部份由纖維強化塑膠層包覆之步驟。 17. 如申請專利範第16項之自行車用曲柄的製造方法其中，使藉前述預備成形步驟所成形之複數個纖維強化膠構件，和自腳踏板軸可導入負荷之第1嵌入元件，及被接續至支架軸而可傳達負荷至鏈輪之第2嵌入元件之殼予以一體化。前維含複以度化所 > 塑，外

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