TWI809568B - 混合組件和自行車曲柄臂組件 - Google Patents

Abstract

公開了一種插入件底切部。插入件是金屬的並且具有第一熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion，CTE)，該插入件包括第一保持特徵的外壁；以及底切形狀，該底切形狀形成在第一保持特徵的外壁的外部，使得在第一保持特徵的外壁與底切形狀之間存在凹槽。具有與第一熱膨脹係數不同的第二熱膨脹係數的複合材料部件，其中，包括凹槽的插入件在形成複合材料部件時至少部分地位於複合材料部件內，使得第一熱膨脹係數與第二熱膨脹係數的差異導致位於第一保持特徵的外壁與插入件的底切形狀之間的凹槽繞複合材料部件收縮，以對複合材料部件的在凹槽內的部分提供壓縮。

Description

混合組件和自行車曲柄臂組件

本申請要求Fraser Andrew於2020年11月20日提交的標題為“Undercut Inserts(底切插入件)”並且轉讓給本申請的受讓人的共同未決的美國臨時專利申請No.63/116,614的優先權和權益，該美國臨時專利申請的全部公開內容在此通過參引併入本文。

本發明的實施方式總體上涉及諸如曲柄臂的自行車部件以及用於製造自行車部件的方法。

通常，金屬筒形插入件共固化到具有將扭矩和其他載荷從一種材料傳遞至另一種材料的特徵的複合材料臂中。在碳製品中使用金屬插入件，以為帶螺紋或帶花鍵的部件提供更堅固的接合部。通常利用機械特徵將扭矩和其他載荷從一種材料傳遞至另一種材料。複合材料和金屬材料通常具有不同的熱膨脹係數(CTE)。通常，複合材料具有比金屬插入件低的CTE，因為複合材料需要在比室溫高的溫度下或者通常使用條件溫度被固化在金屬插入件周圍，金屬插入件在複合材料固化之前和期間膨脹。該零件然後在固化或模制之後被冷卻。複合材料臂/本體通常不改變尺寸，但是金屬插入件的所有尺寸都趨向於變小。量取決於金屬插入件對於特定材料的CTE。溫度的這種變化導致不同材料改變尺寸。通常，複合材料保持其原始形狀，而金屬插入件收縮到較小的尺寸。金屬插入件的所有尺寸都均勻地發生這種收縮。當插入件收縮時，這會使應力產生在複合材料與金屬之間的接合部處。根據接合部處的結合情況，插入件可能與複合材料本體完全分離。如果插入件沒有與複合材料分離，則在該接合部處將存在殘餘應力。這兩種情況都將使零件較弱並且在使用時不能承受較高的外部載荷(如踩踏載荷)。

100:曲柄臂

100a:右手驅動側曲柄臂

100b:左手曲柄臂

102:本體

104:主軸插入件

106:踏板插入件

108:軸線

11:底部支架軸

110:第一端部

112:第二端部

114,116:孔

114a:主軸保持形狀

116a,416:內部保持特徵

118,120:插入件軸線

12:樞轉點

13:曲柄組件

15:後軸

17:鏈條張緊裝置

18:後鏈輪

19:鏈條

202,202a,302:底切部

202b:凸起

202t:齒

222:底部支架

24:框架

26:擺臂

28:前輪

30:後輪

31:冠部

310,312:保持特徵切口

32:車座

33:座杆

34:前叉組件

36:車把組件

36a,36b:底部支架殼體

38:後減震組件

404,406:附加堅固特徵

414:系拉部

50:自行車

80:左手非驅動側曲柄組件

81:主軸

82:主軸接合件

85:軸

90:右手驅動側曲柄組件

91:鏈環

92:開口

在圖式中通過示例的方式而非通過限制的方式示出了本發明的各方面，在圖式中：圖1是根據實施方式的自行車的立體圖；圖2是根據實施方式的曲柄組件的分解圖。

圖3A是根據實施方式的具有插入件的曲柄臂的示例的立體圖。

圖3B是根據實施方式的具有插入件的曲柄臂的示例的橫截面圖。

圖4A是根據實施方式的用於曲柄臂的主軸插入件的示例的立體圖。

圖4B是根據實施方式的用於曲柄臂的主軸插入件的示例的橫截面圖。

圖4C是根據實施方式的在曲柄臂本體的一部分中的主軸插入件的橫截面圖。

圖5A是根據實施方式的用於曲柄臂的踏板插入件的示例的立體圖。

圖5B是根據實施方式的用於曲柄臂的踏板插入件的示例的橫截面圖。

圖5C是根據實施方式的在曲柄臂本體的一部分中的踏板插入件的橫截面圖。

圖6A是根據實施方式的在曲柄臂本體的一部分中的具有成角度的底切部的插入件的橫截面圖。

圖6B是根據實施方式的在曲柄臂本體的一部分中的其上具有一個或更多個凸起的插入件的橫截面圖。

圖6C是根據實施方式的在曲柄臂本體的一部分中的其上具有一個或更多個齒的插入件的橫截面圖。

圖7是根據實施方式的其上具有一個或更多個凸起的踏板插入件的橫截面圖。

圖8是根據實施方式的具有兩個底切部的插入件的橫截面圖。

圖9是根據實施方式的具有附加保持特徵切口的插入件的俯視圖。

圖10是根據實施方式的具有不同幾何形狀的附加保持特徵切口的插入件的俯視圖。

圖11是根據實施方式的具有附加堅固特徵的主軸插入件的俯視圖。

圖12是根據實施方式的具有附加堅固特徵的踏板插入件的俯視圖。

除非特別指出，否則本說明書中提到的圖式應理解為不是按比例繪製的。

下面結合圖式闡述的詳細描述意在作為對本發明的各種實施方式的描述而不意在表示本發明在其中實施的僅有的實施方式。本公開中描述的每個實施方式僅作為本發明的示例或說明而提供，而不應該被解釋為比其他實施方式更優選或有利。在一些情況下，對公知的方法、過程、物件和電路不進行詳細描述以免不必要地混淆本公開的各方面。

複合材料與金屬零件之間熱膨脹性能的差異通常稱為不同的熱膨脹。當複合材料在高溫下圍繞筒形金屬插入件模制時，為了固化樹脂，金屬插入件在熱條件下具有較大的形狀。然後，整個零件被冷卻，並且金屬零件收縮成較小的形狀，同時複合材料(其具有不同的熱膨脹係數)趨於保持較大的形狀或接近熱形狀(由於溫度，複合材料的形狀變化較小)。基於這些熱膨脹性能的差異，在冷卻期間，金屬部分將試圖收縮並與複合材料分離，這導致在複合材料與金屬部件之間的結合處的大的應力，從而導致結合失效。該失效甚至可能在施加設計/外部載荷之前發生。

本文中公開的實施方式在插入件內提供了許多形狀和保持特徵，從而使用兩種材料的不同熱膨脹係數提高了連結部的強度，而不是損害連結部的強度。

一個實施方式利用插入件上的鉤形或底切形狀特徵，該特徵將提供至少一個表面，該表面將在零件從固化冷卻之後試圖壓縮複合材料。該金屬插入件形狀的設計使得複合材料中的一些複合材料有效地坐置在金屬插入件的一部分內(或周圍)，所以當結構冷卻時複合材料被插入件壓縮。

在一個實施方式中，插入件是部分筒形的，但也具有沿著曲柄的本體向外延伸的部分，以反抗扭矩載荷和遇到的任何其他載荷。在一個實施方式中，該設計還將複合材料中的截面變化或銳角變化保持在最小，這允許最大化地利用複合材料的強度。

在下面的討論中，一個或更多個部件被模制在一起，以成為不可分離的本體。在一個實施方式中，代替兩個插入件，將不使用兩個插入件中的一個插入件，並且對於臂的該端部可以使用直接連接。

在一個實施方式中，主軸插入件是指金屬零件，通常是鍛造或機械 加工的鋁合金、鈦合金、鋼、其他金屬合金、金屬等。可以使用花鍵接納主軸或使用一體化主軸。一個實施方式還可以具有位於插入件上的用以傳遞載荷或定位鏈環的其他特徵、軸承預載入套環、自拔螺栓蓋。

在一個實施方式中，踏板插入件指的是金屬零件，通常是鍛造或機械加工的鋁合金、鈦合金、鋼、其他金屬合金、金屬等。通常，踏板插入件將具有標準螺紋，以將踏板配裝在踏板插入件中。

在一個實施方式中，主軸插入件部分地包封在複合材料臂的一個端部處。在一個實施方式中，踏板插入件部分地包封在複合材料臂的與主軸相反的端部處。

在下面的討論中，複合材料臂可以是熱塑性或熱固性基體，該熱塑性或熱固性基體具有各種纖維材料，還可以部分地或單獨地使用最典型的碳纖維、玻璃纖維或其他纖維。複合材料臂的目的是將載荷從踏板插入件傳遞至主軸插入件。

通常，曲柄臂用於將使用者的腿在踏板上產生的力傳遞至鏈環。力被從踏板傳遞至曲柄，然後傳遞至鏈環，以最終使後輪轉動。曲柄臂還可以將踏板關於自行車框架定位，即使在來自障礙物或下落的惡劣載荷下也是如此。

在一個實施方式中，曲柄臂通常具有(在插入件之間，例如在踏板軸中心線與主軸中心線之間的)155mm至175mm的長度。在一個實施方式中，踏板插入件將配裝在50mm×30mm×20mm的箱體積(L×W×H)內，並且主軸插入件將具有70mm×50mm×30mm的體積。雖然提供了多個長度、尺寸、測量值和體積，但這些都是作為一個實施方式的示例而提供的。應當理解的是，本技術可以利用一個或更多個不同的長度、尺寸、測量值和體積。

在下面的討論中，並且為了清楚起見，使用自行車作為示例車輛。然而，在另一實施方式中，底切插入件可以在各種車輛中的一種或更多種車輛上使用，車輛比如為但不限於自行車、電動自行車(電動車)、機動腳踏兩用車等。在一個實施方式中，本文中描述的底切插入件的形狀和特徵可以用在另一複合材料/金屬混合部件中，以提供由底切插入件的形狀產生的保持特徵。

現在參照圖1，示出了根據實施方式的自行車50的立體圖。在一個實施方式中，自行車50具有帶有懸掛系統的框架24，該框架24包括擺臂26， 該擺臂26在使用時能夠相對於框架24的其餘部分移動；該移動尤其由後減震組件38允許。前叉組件34還經由至少一個叉腿中的減震組件提供懸掛功能。

在一個實施方式中，自行車50是全懸掛自行車。在另一實施方式中，自行車50僅具有前懸架而沒有後懸架(例如，硬尾)。在不同的實施方式中，自行車50可以是公路自行車、山地自行車、礫石自行車、電動自行車(電動車)、混合動力自行車、摩托車等。

在一個實施方式中，擺臂26在位於底部支架軸11上方的樞轉點12處樞轉地附接至框架24。雖然樞轉點12被示出在特定位置，但是應當理解的是，樞轉點12可以根據後懸架構型在距底部支架軸11不同的距離處找到。本文中僅為了清楚起見而提供了特定樞轉點12的使用。底部支架軸11是踏板和曲柄組件13的中央。雖然樞轉點12被示出在特定位置，但是應當理解的是，樞轉點12可以根據後懸架構型在不同的位置處找到。本文中僅為了清楚起見而提供了樞轉點12的使用。

例如，在硬尾自行車實施方式中，將沒有樞轉點12。在硬尾自行車的一個實施方式中，框架24和擺臂26將形成為固定框架。

自行車50包括前輪28，前輪28經由軸85與前叉組件34聯接。在一個實施方式中，前叉組件34包括冠部31。在一個實施方式中，前叉組件34的一部分(例如，轉向管)穿過框架24並與車把組件36聯接。如此，前叉組件和車把與框架24旋轉地聯接，由此允許騎行者使自行車50轉向。

在一個實施方式中，自行車50包括後輪30，後輪30在後軸15處聯接至擺臂26。後減震組件38定位在擺臂26與框架24之間，以對擺臂26繞樞轉點12的樞轉運動提供阻力。因此，所示的自行車50包括位於擺臂26與框架24之間的懸掛構件，該懸掛構件操作成使傳輸至自行車50的騎行者的後輪30衝擊力顯著減小。

在一個實施方式中，自行車50由與曲柄組件13和後鏈輪18兩者聯接的鏈條19驅動。當騎行者踩踏踏板時，曲柄臂100的旋轉輸入使得曲柄組件13繞底部支架軸11旋轉。該旋轉對鏈條19施加力，鏈條19將騎行者產生的旋轉能量傳遞至後鏈輪18，從而導致後輪30旋轉。鏈條張緊裝置17在鏈條19上提供可變數的張力。鏈條19長度變化的需要可能是由於可以位於曲柄組件 13和/或後鏈輪18中的一者或兩者上的多個不同的齒輪和/或在底部支架軸11(在該底部框架軸11處，曲柄組件13附接至框架24)與後軸15之間的距離由於懸架鉸接而改變時後下叉的改變。

在一個實施方式中，車座32經由座杆33連接至框架24。在一個實施方式中，座杆33是下垂座杆。

在一個實施方式中，自行車50可以包括一個或更多個主動懸掛部件、感測器等，比如在其全部內容通過參引併入本文的美國專利10,036,443中所公開的。

現在參照圖2，示出了根據實施方式的曲柄組件13的分解圖。在圖2中，曲柄組件13被示出為與自行車框架24的一部分結合。在一個實施方式中，自行車框架24包括底部支架殼體36a和底部支架殼體36b。

在一個實施方式中，曲柄組件13包括左手非驅動側曲柄組件80，該左手非驅動側曲柄組件80包括左手曲柄臂100b和主軸81，在一個實施方式中，該主軸81包括主軸接合件82。

在一個實施方式中，曲柄組件13包括右手驅動側曲柄組件90，該右手驅動側曲柄組件90包括具有主軸接納接合件(比如主軸插入件104)的右手驅動側曲柄臂100a、具有開口92的鏈環91以及滾柱鏈條19。在一個實施方式中，曲柄組件13包括附加零件，比如踏板、踏板墊圈、防塵罩、主軸間隔件、軸承、六角螺母等。為清楚起見，未示出這些零件。

在一個實施方式中，例如，在左手非驅動側曲柄組件80的製造、組裝、維護、重建、部件更換等期間，主軸81與左手曲柄臂100b聯接。在一個實施方式中，主軸81在製造和/或組裝時與左手曲柄臂100b固定聯接。在一個實施方式中，主軸81和左手曲柄臂100b被製造為單個部件。在一個實施方式中，主軸81和左手曲柄臂100b是在組裝時可移除地聯接的兩個明顯不同的部件。

在一個實施方式中，例如，在右手驅動側曲柄組件90的製造和/或組裝期間，鏈環13與右手驅動側曲柄臂100a聯接。在一個實施方式中，鏈環13在製造和/或組裝時與右手驅動側曲柄臂100a固定聯接。在一個實施方式中，鏈環13和右手驅動側曲柄臂100a被製造為單個部件。在一個實施方式中，鏈 環13和右手驅動側曲柄臂100a是在組裝時可移除地聯接的兩個明顯不同的部件。

在一個實施方式中，為了將曲柄組件13安裝到自行車50的框架24中，主軸81插入穿過自行車框架24的一部分(包括底部支架殼體36a和底部支架殼體36b)和鏈環13的開口92。主軸接合件82與右手驅動側曲柄組件90上的踏板插入件106聯接。

在將曲柄組件13安裝到框架24中期間，一個或更多個軸承(或類似物)將在主軸81被插入到框架24中之前被安置在主軸81周圍並且被安置在底部支架222與底部支架殼體36a之間。一旦主軸81穿過框架24，一個或更多個軸承(或類似物)將被安置在主軸81周圍並且被安置在踏板插入件106與底部支架殼體36b之間。在一個實施方式中，一個或更多個軸承(或類似物)允許主軸81在框架24內旋轉移動，同時還保持主軸81在框架24內的固定和正確取向。

在一個實施方式中，曲柄組件13的部件中的一些部件包括諸如鋁合金、鈦合金、鋼、其他金屬合金、金屬、陶瓷等的材料。在一個實施方式中，曲柄組件13的部件中的一些部件包括複合材料，比如具有熱固性或熱塑性基體的複合材料、長或短纖維熱塑性或熱固性複合材料、注塑碳纖維、碳纖維增強尼龍、碳纖維增強環氧樹脂、玻璃填充尼龍、壓縮模制材料、複合層、短切碳纖維、塑膠、聚合物、長纖維增強塑膠、短纖維增強塑膠等。在一個實施方式中，曲柄組件13的部件中的一個、一些或全部部件可以由這些材料的組合形成，比如複合材料/金屬混合物。曲柄組件可以通過各種方法製造，比如壓縮模制、球囊模制、真空模制、樹脂傳遞模制(Resin Transfer Moulding，RTM)、絲線纏繞、自動鋪絲(Automated Fiber Placement，AFP)、自動鋪帶(Automated Tape Laying，ATL)等。

現在參照圖3A，曲柄臂100(該曲柄臂100是驅動側曲柄臂100a或非驅動側曲柄臂100b的除了本文中所標識的之外的示例)的一個示例包括本體102和第一插入件(例如，主軸插入件104或踏板插入件106)。在一個實施方式中，曲柄臂100也包括本體102、第一插入件和第二插入件(例如，主軸插入件104和踏板插入件106)。雖然當前示出了具有兩個插入件(例如，主軸插 入件104和踏板插入件106)，但是曲柄臂100可以構造成包括不同數量的插入件，包括例如僅一個插入件、或者三個或更多個插入件(比如縱梁插入件或另一附加結構插入件等)。

本體102總體上是長形的並且沿著本體軸線108在第一端部110與第二端部112之間延伸。在一個實施方式中，主軸插入件104與本體102固定聯接並且便於與主軸81聯接，同時踏板插入件106與本體102固定聯接並且便於與踏板或踏板組件聯接。

在一個實施方式中，本體102由本體材料形成，並且主軸插入件104和踏板插入件106由插入件材料形成，插入件材料可以不同於本體材料。在一個實施方式中，本體102由包括碳纖維的複合材料形成，並且主軸插入件104和/或踏板插入件106由鋁合金形成。替代性地，本體102可以由任何其他適合的材料形成，其他適合的材料包括例如包括玻璃纖維、凱夫拉(Kevlar)、硼纖維或鈹纖維的複合材料，或者包括金屬或塑膠或聚合物。主軸插入件104和/或踏板插入件106可以由具有期望強度以支承曲柄臂與其他自行車部件之間的可旋轉連接的任何適合的材料形成，適合的材料包括例如鋁、鋼、鈦、其他金屬和金屬合金、複合材料和/或聚合物或塑膠。

在一個實施方式中，主軸插入件104和踏板插入件106中的每一者包括構造成容納緊固件的中央孔或孔口(例如，相應的孔114和孔116)。孔114和孔116可以是帶螺紋的或以其他方式構造成與對應的緊固件配合。在一個實施方式中，主軸插入件104和踏板插入件106兩者沿著相應的插入件軸線118和插入件軸線120延伸。

在一個實施方式中，主軸插入件104和踏板插入件106的外部特徵(例如，插入件底切保持形狀)在形狀上相似。在一個實施方式中，主軸插入件104和踏板插入件106的外部特徵(例如，插入件底切保持形狀)彼此不同。

在一個實施方式中，主軸插入件104和踏板插入件106的內部特徵相似。在一個實施方式中，主軸插入件104和踏板插入件106的內部特徵彼此不同。例如，在一個實施方式中，提供內部以不同方式構造的插入件可以有助於便於曲柄臂100之間的不同類型的連接，所述插入件比如為用以接納/聯接主軸81的第一內部形狀的主軸插入件104，以及用以接納/聯接踏板組件的(與主 軸插入件104的內部形狀相比)不同的內部形狀的踏板插入件106。

現在參照圖3B，示出了根據實施方式的具有插入件的曲柄臂100的示例的橫截面圖。在圖3B中，曲柄臂100的橫截面包括主軸插入件104和踏板插入件106。圖3B的特徵類似於圖3A的特徵，並且因此，為了清楚起見，不再重複圖3A中所示的特徵的討論。

在一個實施方式中，曲柄臂100是長度比寬度或厚度大數倍的細長的“複合材料本體”。在一個實施方式中，曲柄臂100由熱固性或熱塑性基體材料和增強纖維材料製成。中央可以是中空的或實心的。在一個實施方式中，曲柄臂100具有間隔開一設定距離的具有平行軸線的兩個筒形插入件。

在一個實施方式中，踏板插入件106是在固化之前安置在用於形成曲柄臂100的複合材料中的金屬插入件，並且該複合材料在踏板插入件106周圍固化以形成單個結構。通常，踏板插入件106用於形成堅固的接合部以將踏板附接至踏板插入件。在一個實施方式中，踏板被擰入踏板插入件106中。在一個實施方式中，金屬踏板插入件106保持螺紋堅固，並且允許重複的移除和配裝。

在一個實施方式中，主軸插入件104是在固化之前安置在用於形成曲柄臂100的複合材料中的金屬插入件，並且該複合材料在主軸插入件104周圍固化以形成單個結構。通常，主軸插入件104用於形成堅固的接合部以附接主軸並且有時附接鏈環，這用於將載荷從複合材料本體傳輸至主軸或鏈環。在一個實施方式中，主軸插入件104通常由金屬或金屬合金製成，以允許重複安裝和移除主軸和鏈環，並且允許帶螺紋的緊固件/鎖環被配裝到主軸插入件104上。

現在參照圖4A，示出了根據實施方式的用於曲柄臂100的主軸插入件104的示例的立體圖。通常，主軸插入件104包括圍繞孔114的主軸保持形狀114a。為了有助於將主軸插入件104固定在本體102內，主軸插入件104可以包括構造成嵌入本體102中並由本體102包圍的一個或更多個底切部202。

通常，底切部202(其可以是鉤形形狀等)形成為包括本體102的複合材料的插入件的一部分。在一個實施方式中，當金屬主軸插入件104和/或踏板插入件106冷卻時，底切部202將會壓縮到複合材料本體102上，而不是 從複合材料本體102拉開。這將在複合材料本體102與主軸插入件104和/或踏板插入件106之間產生被壓縮在一起的接合表面並且將抵抗拉開；由此允許各部分之間的結合更堅固，並且在失效之前允許更高的外部載荷。

在一個實施方式中，底切部202可以被定向地構造成有助於阻止主軸插入件104相對於本體102繞插入件軸線118(如圖3A所示)旋轉和/或有助於阻止主軸插入件104相對於本體102沿著插入件軸線118平移。例如，主軸插入件104(以及類似的踏板插入件106)將具有沿曲柄100的長軸線108延伸的特徵，以提供扭轉阻力和對可能遇到的其他載荷的阻力。

圖4B是根據實施方式所示的用於曲柄臂100的主軸插入件104的示例的橫截面圖A-A。在一個實施方式中，主軸插入件104包括系拉部414(例如，外部花鍵)以定位鏈環91，該系拉部414包括諸如螺紋、花鍵等的保持特徵。在一個實施方式中，主軸插入件104包括用於鎖環的內部保持特徵416，比如螺紋等。在一個實施方式中，包括內部保持特徵416的主軸插入件104僅對於右手驅動側曲柄100a是必要的。在一個實施方式中，非驅動側曲柄100b上的主軸插入件104不需要內部保持特徵416。

圖4C是根據實施方式所示的曲柄臂本體102的一部分中的主軸插入件104的橫截面圖A-A。

圖5A是根據實施方式所示的用於曲柄臂100的踏板插入件106的示例的立體圖。通常，踏板插入件106包括圍繞孔116的大致筒形部分。為了有助於將踏板插入件106固定在本體102內，踏板插入件106可以包括構造成嵌入本體102中並由本體102包圍的一個或更多個底切部202。底切部202可以定向地構造成有助於阻止踏板插入件106相對於本體102繞插入件軸線120旋轉(如圖3A所示)並且/或者有助於阻止踏板插入件106相對於本體102沿著插入件軸線120平移。

圖5B是根據實施方式所示的用於曲柄臂100的踏板插入件106的示例的橫截面圖。在一個實施方式中，踏板插入件106包括內部保持特徵116a比如螺紋等，以用於將踏板與踏板插入件106和底切部202聯接。

圖5C是根據實施方式所示的曲柄臂本體102的一部分中的踏板插入件106的橫截面圖。在一個實施方式中，踏板插入件106包括內部保持特徵 116a比如螺紋等，以用於將踏板與踏板插入件106和底切部202聯接，從而保持踏板插入件106相對於本體102的位置。

圖6A是根據實施方式所示的在曲柄臂本體102的一部分中的具有成角度的底切部202a的主軸插入件104和/或踏板插入件106的橫截面圖。在一個實施方式中，成角度的底切部202a大於90度。

圖6B是根據實施方式所示的在曲柄臂本體102的一部分中的其上具有一個或更多個凸起202b的主軸插入件104和/或踏板插入件106的橫截面圖。圖6C是根據實施方式所示的在曲柄臂本體102的一部分中的其上具有一個或多個齒202t的主軸插入件104和/或踏板插入件106的橫截面圖。通常，主軸插入件104和/或踏板插入件106的一個或更多個表面上的諸如凸起、脊、齒等特徵增強了主軸插入件104和/或踏板插入件106與本體102的鎖定。在一個實施方式中，諸如凸起、脊、齒等特徵繞主軸插入件104和/或踏板插入件106周向地延伸。

圖7是根據實施方式所示的其上具有一個或更多個凸起202b的踏板插入件106(類似於圖5A至圖5C的踏板插入件106)的橫截面圖。在一個實施方式中，一個或更多個凸起202b(或諸如脊、齒等其他特徵)平行於踏板插入件106軸線延伸。通常，諸如凸起、脊、齒等特徵有助於在固化和冷卻後鎖定到複合材料上。

圖8是根據實施方式所示的具有兩個底切部202和302(例如，兩側底切部)的主軸插入件104和/或踏板插入件106的橫截面圖。在一個實施方式中，兩側底切部提供額外的鎖定並且是對稱設計。在一個實施方式中，底切部202和/或302中的一者或兩者可以包括位於其一個或更多個表面上的附加保持特徵比如凸起、脊、齒等，以包括底切部202和302中的一者或兩者。

圖9是根據實施方式所示的具有附加保持特徵切口310的主軸插入件104和/或踏板插入件106的俯視圖。在一個實施方式中，保持特徵切口310包括一個或多個槽(或其他幾何設計)以提供供鎖定在上面的額外的面。例如，複合材料本體102將形成或安置在這些保持特徵切口312中，並且複合材料將在模制期間通過保持特徵切口312結合在一起，以將主軸插入件104和/或踏板插入件106與本體102鎖定在一起。

圖10是根據實施方式所示的具有不同幾何形狀的附加保持特徵切口312的插入件的俯視圖。在一個實施方式中，保持特徵切口312包括一個或多個圓形部(或諸如星形、卵形、橢圓形等的其他幾何設計)以提供供鎖定在上面的額外的面。例如，複合材料本體102將形成或安置在這些保持特徵切口312中，並且複合材料將在模制期間通過保持特徵切口312接合在一起，以將主軸插入件104和/或踏板插入件106與本體102鎖定在一起。

圖11是根據實施方式所示的具有附加堅固特徵404的主軸插入件104的俯視圖。在一個實施方式中，主軸插入件104可以包括一個或更多個保持特徵切口310和/或312，並且/或者包括位於主軸插入件104的一個或更多個表面上的具有附加堅固特徵404的附加保持特徵比如凸起、脊、齒等。在一個實施方式中，附加堅固特徵404為主軸插入件104提供與本體102接觸的附加量的表面面積，以提供附加的強度特性。通常，附加強度對於諸如山地自行車、礫石自行車等將在曲柄臂100上遇到較大應力的車輛可能是重要的。在一個實施方式中，附加堅固特徵406的尺寸、形狀、表面面積、底切等能夠根據曲柄臂100和/或曲柄臂100要安裝到的車輛的結構要求來調節。

圖12是根據實施方式所示的具有附加堅固特徵406的踏板插入件106的俯視圖。在一個實施方式中，踏板插入件106可以包括一個或更多個保持特徵切口310和/或312，並且或者包括位於主軸插入件104的一個或更多個表面上的具有附加堅固特徵406的附加保持特徵比如凸起、脊、齒等。在一個實施方式中，附加堅固特徵406為踏板插入件106提供與本體102接觸的附加量的表面面積，以提供附加的強度特性。通常，附加強度對於諸如山地自行車、礫石自行車等將在曲柄臂100上遇到比諸如公路自行車等另一車輛更大的應力的車輛可能是重要的。在一個實施方式中，附加堅固特徵406的尺寸、形狀、表面面積、底切等能夠根據曲柄臂100和/或曲柄臂100要安裝到的車輛的結構要求來調整。

本文中闡述的示例是為了最好地解釋、描述特定的應用並由此使本領域技術人員能夠製造和使用所描述的示例的實施方式而呈現的。然而，本領域技術人員將認識到的是，前述描述和示例僅出於說明和示例的目的而呈現。所闡述的描述並非意在是詳盡的或者將實施方式限制為所公開的精確形式。而是， 上述具體特徵和動作作為實施申請專利範圍的示例形式而被公開。

在整個該檔中對“一個實施方式”、“某些實施方式”、“實施方式”、“各種實施方式”、“一些實施方式”、“多個實施方式”或類似術語的引用意味著結合該實施方式所描述的特定特徵、結構或特性被包括在至少一個實施方式中。因此，這些短語在整個本說明書的各個位置的出現不一定全部指的是同一實施方式。此外，任何實施方式的特定特徵、結構或特性可以以任何合適的方式與一個或更多個其他實施方式的一個或更多個其他特徵、結構或特性組合而不受限制。

100a:右手驅動側曲柄臂

100b:左手曲柄臂

104:主軸插入件

13:曲柄組件

19:鏈條

24:框架

36a,36b:底部支架殼體

80:左手非驅動側曲柄組件

81:主軸

82:主軸接合件

90:右手驅動側曲柄組件

91:鏈環

92:開口

Claims (20)

1. 一種混合組件，包括：

   金屬部件，所述金屬部件具有第一熱膨脹係數(CTE)，所述金屬部件包括：

   第一保持特徵的外壁；以及

   底切形狀，所述底切形狀形成在所述第一保持特徵的所述外壁的外部，使得在所述第一保持特徵的所述外壁與所述底切形狀之間存在凹槽；以及

   複合材料部件，所述複合材料部件具有第二熱膨脹係數，所述第二熱膨脹係數不同於所述第一熱膨脹係數，其中，當形成所述複合材料部件時，包括所述凹槽的所述金屬部件至少部分地位於所述複合材料部件內，使得所述第一熱膨脹係數和所述第二熱膨脹係數中的所述差異導致位於所述第一保持特徵的所述外壁與所述金屬部件的所述底切形狀之間的所述凹槽繞所述複合材料部件收縮，以對所述複合材料部件的在所述凹槽內的部分提供壓縮。
2. 如請求項1所述的混合組件，其中，所述複合材料部件是自行車曲柄臂的基部部分，所述基部部分沿著本體軸線延伸並且具有第一本體端部和第二本體端部，所述第二本體端部與所述第一本體端部軸向間隔開。
3. 如請求項2所述的混合組件，其中，所述金屬部件是在所述第一本體端部處安裝在所述自行車曲柄臂內的主軸插入件，所述主軸插入件沿著插入件軸線延伸，所述插入件軸線大致正交於所述自行車曲柄臂的所述本體軸線。
4. 如請求項2所述的混合組件，其中，所述金屬部件是在所述第二本體端部處安裝在所述自行車曲柄臂內的踏板插入件，所述踏板插入件沿著插入件軸線延伸，所述插入件軸線大致正交於所述自行車曲柄臂的所述本體軸線。
5. 如請求項2所述的混合組件，還包括：

   所述金屬部件是在所述第一本體端部處安裝在所述自行車曲柄臂內的主軸插入件，所述主軸插入件沿著插入件軸線延伸，所述插入件軸線大致正交於所述自行車曲柄臂的所述本體軸線；以及

   金屬踏板插入件，所述金屬踏板插入件包括：位於第二保持特徵的所述外壁與所述底切形狀之間的凹槽，所述金屬踏板插入件在所述第二本體端部處安裝在所述自行車曲柄臂內，所述金屬踏板插入件沿著插入件軸線延伸，所述金屬踏板插入件軸線大致正交於所述自行車曲柄臂的所述本體軸線，其中，當形成所述複合材料部件時，包括所述凹槽的所述金屬踏板插入件至少部分地位於所述複合材料部件內。
6. 如請求項1所述的混合組件，其中，所述金屬部件還包括：

   兩側底切形狀，所述兩側底切形狀形成在所述第一保持特徵的所述外壁的外部，使得在所述第一保持特徵的所述外壁與所述兩側底切形狀之間存在上凹槽和下凹槽。
7. 如請求項1所述的混合組件，其中，所述金屬部件還包括：

   至少一個開口，所述至少一個開口形成在所述金屬部件的位於所述第一保持特徵的所述外壁的外部的部分中，所述至少一個開口在所述複合材料部件繞所述金屬部件的所述部分形成時為所述複合材料提供鎖定到其中的額外的面。
8. 如請求項1所述的混合組件，其中，所述金屬部件還包括：

   至少一個保持特徵，所述至少一個保持特徵從所述第一保持特徵的所述外壁的一部分突出、從所述凹槽突出或從所述底切形狀突出，所述至少一個保持特徵在所述複合材料部件繞所述金屬部件的所述部分形成時為所述複合材料提供鎖定到其中的額外的面。
9. 一種自行車曲柄臂組件，包括：

   金屬部件，所述金屬部件具有第一熱膨脹係數(CTE)，所述金屬部件包括：

   第一保持特徵的外壁；以及

   底切形狀，所述底切形狀形成在所述第一保持特徵的所述外壁的外部，使得在所述第一保持特徵的所述外壁與所述底切形狀之間存在凹槽；以及

   複合材料曲柄臂，所述複合材料曲柄臂具有第二熱膨脹係數，所述第二熱膨脹係數不同於所述第一熱膨脹係數，其中，當形成所述複合材料曲柄臂時，包括所述凹槽的所述金屬部件至少部分地位於所述複合材料曲柄臂內，使得所 述第一熱膨脹係數與所述第二熱膨脹係數的所述差異導致位於所述第一保持特徵的所述外壁與所述金屬部件的所述底切形狀之間的所述凹槽繞所述複合材料曲柄臂收縮，以對所述複合材料曲柄臂的在所述凹槽內的部分提供壓縮。
10. 如請求項9所述的自行車曲柄臂組件，其中，所述複合材料曲柄臂包括：

    基部部分，所述基部部分沿著本體軸線延伸並且具有第一本體端部和第二本體端部，所述第二本體端部與所述第一本體端部軸向間隔開。
11. 如請求項10所述的自行車曲柄臂組件，其中，所述金屬部件是在所述第一本體端部處安裝在所述複合材料曲柄臂內的主軸插入件，所述主軸插入件沿著插入件軸線延伸，所述插入件軸線大致正交於所述複合材料曲柄臂的所述本體軸線。
12. 如請求項10所述的自行車曲柄臂組件，其中，所述金屬部件是在所述第二本體端部處安裝在所述複合材料曲柄臂內的踏板插入件，所述踏板插入件沿著插入件軸線延伸，所述插入件軸線大致正交於所述複合材料曲柄臂的所述本體軸線。
13. 如請求項10所述的自行車曲柄臂組件，還包括：

    所述金屬部件是在所述第一本體端部處安裝在所述複合材料曲柄臂內的主軸插入件，所述主軸插入件沿著插入件軸線延伸，所述插入件軸線大致正交於所述複合材料曲柄臂的所述本體軸線；以及

    金屬踏板插入件，所述金屬踏板插入件包括：位於第二保持特徵的所述外壁與所述底切形狀之間的凹槽，所述金屬踏板插入件在所述第二本體端部處安裝在所述複合材料曲柄臂內，所述金屬踏板插入件沿著插入件軸線延伸，所述金屬踏板插入件軸線大致正交於所述複合材料曲柄臂的所述本體軸線，其中，當形成所述複合材料曲柄臂時，包括所述凹槽的所述金屬踏板插入件至少部分地位於所述複合材料曲柄臂內。
14. 如請求項9所述的自行車曲柄臂組件，其中，所述金屬部件還包括：

    兩側底切形狀，所述兩側底切形狀形成在所述第一保持特徵的所述外壁的 外部，使得在所述第一保持特徵的所述外壁與所述兩側底切形狀之間存在上凹槽和下凹槽。
15. 如請求項9所述的自行車曲柄臂組件，其中，所述金屬部件還包括：

    至少一個開口，所述至少一個開口形成在所述金屬部件的位於所述第一保持特徵的所述外壁的外部的部分中，所述至少一個開口在所述複合材料曲柄臂繞所述金屬部件的所述部分形成時為所述複合材料曲柄臂提供鎖定到其中的額外的面。
16. 如請求項9所述的自行車曲柄臂組件，其中，所述金屬部件還包括：

    至少一個保持特徵，所述至少一個保持特徵從所述第一保持特徵的所述外壁的一部分突出、從所述凹槽突出或從所述底切形狀突出，所述至少一個保持特徵在所述複合材料曲柄臂繞所述金屬部件的所述部分形成時為所述複合材料曲柄臂提供鎖定到其中的額外的面。
17. 一種自行車曲柄臂組件，包括：

    多個金屬部件，所述多個金屬部件具有第一熱膨脹係數(CTE)，所述多個金屬部件中的每個金屬部件包括：

    保持特徵的外壁；以及

    底切形狀，所述底切形狀形成在所述保持特徵的所述外壁的外部，使 得在所述保持特徵的所述外壁與所述底切形狀之間存在凹槽；以及

    複合材料曲柄臂，所述複合材料曲柄臂具有第二熱膨脹係數，所述第二熱膨脹係數不同於所述第一熱膨脹係數，所述複合材料曲柄臂包括：

    基部部分，所述基部部分沿著本體軸線延伸並且具有第一本體端部和第二本體端部，所述第二本體端部與所述第一本體端部軸向間隔開，其中，當形成所述複合材料曲柄臂時，包括所述凹槽的所述多個所述金屬部件中的每個金屬部件至少部分地位於所述複合材料曲柄臂內，使得所述第一熱膨脹係數與所述第二熱膨脹係數的所述差異導致位於所述保持特徵的所述外壁與所述多個金屬部件的所述底切形狀之間的所述凹槽中的每個凹槽繞所述複合材料曲柄臂收 縮，以對所述複合材料曲柄臂的位於所述凹槽中的每個凹槽內的部分提供壓縮。
18. 如請求項17所述的自行車曲柄臂組件，還包括：

    所述多個金屬部件中的至少一個金屬部件是在所述第一本體端部處安裝在所述複合材料曲柄臂內的主軸插入件，所述主軸插入件沿著插入件軸線延伸，所述插入件軸線大致正交於所述複合材料曲柄臂的所述本體軸線；以及

    所述多個金屬部件中的至少一個金屬部件是在所述第二本體端部處安裝在所述複合材料曲柄臂內的踏板插入件，所述踏板插入件沿著插入件軸線延伸，所述插入件軸線大致正交於所述複合材料曲柄臂的所述本體軸線。
19. 如請求項17所述的自行車曲柄臂組件，其中，所述多個金屬部件中的至少一個金屬部件還包括：

    兩側底切形狀，所述兩側底切形狀形成在所述保持特徵的所述外壁的外部，使得在所述保持特徵的所述外壁與所述兩側底切形狀之間存在上凹槽和下凹槽。
20. 如請求項17所述的自行車曲柄臂組件，其中，所述多個所述金屬部件中的至少一個金屬部件還包括：

    至少一個開口，所述至少一個開口形成在所述多個所述金屬部件中的至少一個金屬部件的位於所述保持特徵的所述外壁的外部的部分中，所述至少一個開口在形成所述複合材料曲柄臂時為所述複合材料曲柄臂提供鎖定到其中的額外的面；以及

    至少一個保持特徵，所述至少一個保持特徵從所述保持特徵的所述外壁的一部分突出、從所述凹槽突出或從所述底切形狀突出，所述至少一個保持特徵在所述複合材料曲柄臂繞所述金屬部件的所述部分形成時為所述複合材料曲柄臂提供鎖定到其中的額外的面。

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