專利名稱：自行車軸部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及自行車軸部件。更具體地，本發(fā)明涉及具有管狀外 構(gòu)件和連接在管狀外構(gòu)件中的內(nèi)構(gòu)件的自行車軸，其中內(nèi)構(gòu)件由較輕質(zhì) 的材料制成。
背景技術(shù)：
自行車成為越來越流行的娛樂形式和交通工具。此外，騎自行車已 經(jīng)成為業(yè)余愛好者和職業(yè)運(yùn)動(dòng)員都非常流行的竟技運(yùn)動(dòng)。無論自行車是 用于娛樂、交通還是竟技，自行車工業(yè)都不斷地改進(jìn)自行車的各種部 件。已經(jīng)廣泛重新設(shè)計(jì)的一種部件是自行車軸部件。自行車在自行車車上的很多地方都使用軸部件。例如，軸部件在曲 柄組件中用作作曲柄軸，在輪敎組件中用作轂軸。過去，軸部件構(gòu)造為 實(shí)心金屬桿。這些軸部件比較重。因此，近來，軸部件構(gòu)造為由輕質(zhì)金 屬合金制成實(shí)心桿和/或構(gòu)造為管狀構(gòu)件以降低重量。當(dāng)軸部件具有較寬 的寬度時(shí)(即，使用實(shí)心軸會非常重的情況下)，更加廣泛地使用管狀 軸部件。無論在哪種情形中，這些現(xiàn)有軸部件仍不總是如某些騎車者所 需的那么堅(jiān)固和/或重量輕。此外，這些現(xiàn)有軸部件加工和/或組裝比較 復(fù)雜和/或成本高?？紤]到上述情況，本領(lǐng)域的技術(shù)人員從本公開將清楚存在對改進(jìn)的 自行車軸部件的需求。本發(fā)明解決本領(lǐng)域中的該需求及其他需求，這從本發(fā)明對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種比較堅(jiān)固并且質(zhì)量較輕的自行車軸 部件。本發(fā)明的另一目的是提供一種制造和/或組裝比較簡單和/或成本低 廉的自行車軸部件。上述目的主要通過提供一種包括外管構(gòu)件和內(nèi)構(gòu)件的自行車軸部 件來實(shí)現(xiàn)。所述外管構(gòu)件包括第一端部分和第二端部分，并具有在所述第一和第二端部分之間延伸的內(nèi)部縱向通道。所述內(nèi)部縱向通道具有從 其延伸通過的縱向中心軸線。所述內(nèi)構(gòu)件在所述內(nèi)部縱向通道內(nèi)不可動(dòng) 地連接到所述外管構(gòu)件上。所述外管構(gòu)件由具有第 一 比重的第 一材料構(gòu) 成，所述內(nèi)構(gòu)件由具有第二比重的第二材料構(gòu)成，其中所述第二材料的 第二比重低于所述第一材料的第一比重。結(jié)合附圖，根據(jù)下面公開了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述，本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員能夠清楚本發(fā)明的這些及其他目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。


現(xiàn)在參考形成此原始公開一部分的附圖。圖l為配備有根據(jù)本發(fā)明的曲柄組件和前后轂組件的自行車的側(cè)視圖；圖2為圖1中所示曲柄組件的放大局部截面圖； 圖3為圖2中所示曲柄組件的曲柄軸的分解縱向視圖； 圖4為圖2中所示曲柄組件的組裝好的曲柄軸的縱向視圖，其中為示 意性目的一部分以截面的形式示出；圖5為組裝好的曲柄軸中由圖4中圓圏S1標(biāo)識的部分的放大截面圖；圖6為圖2-4中所示曲柄軸的外管構(gòu)件的放大截面圖； 圖7為圖2-4中所示曲柄軸的內(nèi)管構(gòu)件的放大截面圖； 圖8為圖1中所示前輪轂組件的放大局部截面圖； 圖9為圖8中所示前輪轂組件的前轂軸的分解縱向圖； 圖10為圖8中所示前輪轂組件的前轂軸的縱向視圖，其中為示意性 目的一部分以截面的形式示出；圖ll為組裝好的前轂軸中由圖10中圓圏S2標(biāo)識的部分的放大截面圖；圖12為圖8-10中所示前轂軸的外管構(gòu)件的放大截面圖；圖13為圖8-10中所示前轂軸的內(nèi)管構(gòu)件的放大截面圖；和圖14為艮據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的改型曲柄組件的》丈大局部截面圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考附圖對本發(fā)明所選的實(shí)施例進(jìn)行描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員 從本發(fā)明應(yīng)當(dāng)理解，下面本發(fā)明實(shí)施例的描述僅僅是示意性質(zhì)的，而不 是限制由所附權(quán)利要求及其等同方案限定的本發(fā)明。首先參考圖1和2，所示自行車10配備有根據(jù)本發(fā)明的曲柄組件12、 前輪轂組件14F和后輪轂組件14R。自行車10主要具有菱形框架11,該框 架11具有可樞轉(zhuǎn)地安裝在其上的前叉13F和與其一體形成的后叉或后三 角13R。在框架的座管與下管的相交處形成有管狀吊架H。吊架H支撐曲 柄組件12。前后叉13F和13R分別支撐前后輪轂組件14F和14R。前后輪圏 16F和16R分別通過多根輻條以傳統(tǒng)的方式安裝到前后輪轂組件14F和 14R上。前后輪轂組件14F和14R分別包括根據(jù)本發(fā)明的前后轂軸18F和 18R。曲柄組件12包括根據(jù)本發(fā)明的曲柄軸20。除了曲柄組件12、前輪轂組件14F和后輪轂組件14R,自行車10為傳 統(tǒng)類型的自行車。因此，除了與曲柄組件12、前輪轂組件14F和后輪轂 組件14R相關(guān)的內(nèi)容，這里不再詳細(xì)描述和/或示出自行車IO。換句話 說，自行車領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，自行車10包括各種其他的傳統(tǒng)自 行車部件，例如前后制動(dòng)器、前后撥鏈器、前后變速裝置等。此外，自 行車領(lǐng)域的技術(shù)人員從本公開應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情形 下，可對自行車10及其部件作出各種修改。現(xiàn)在參考圖l-7，現(xiàn)在對曲柄組件12進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。曲柄組件 12主要包括曲柄軸20、右曲柄臂22、左曲柄臂24和中軸結(jié)構(gòu)26。曲柄臂 22和24不可旋轉(zhuǎn)地安裝到曲柄軸20的相對兩端。中軸結(jié)構(gòu)26安裝在車架 11的管狀吊架H內(nèi)。曲柄軸20在吊架H內(nèi)由中軸結(jié)構(gòu)26可旋轉(zhuǎn)地支撐。 踏板28安裝到曲柄臂22和24每個(gè)的自由端，所以騎車者可轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄臂22 和24以便以傳統(tǒng)的方式驅(qū)動(dòng)自行車IO。曲柄軸20主要包括外管構(gòu)件30和在外管構(gòu)件30內(nèi)使用粘合層34連 接到外管構(gòu)件30上以形成不可分離單元的內(nèi)構(gòu)件32。外管構(gòu)件30由中軸 結(jié)構(gòu)26可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且使左右曲柄臂24和22不可旋轉(zhuǎn)地安裝在其相 對的兩端。在曲柄組件12的其余部分都完全組裝好后，將軸螺栓36螺紋 安裝在曲柄軸20的一端內(nèi)，如圖2中所示。外管構(gòu)件30由具有第一比重的第一材料構(gòu)成，內(nèi)構(gòu)件32由具有低于 第一材料的第一比重的第二比重的第二材料構(gòu)成。外管構(gòu)件30的第一材 料優(yōu)選為金屬材料，而內(nèi)構(gòu)件32的第二材料優(yōu)選為非金屬材料。優(yōu)選地，外管構(gòu)件30和內(nèi)構(gòu)件32構(gòu)造為彼此分離但隨后又使用粘合層34連接 在一起的構(gòu)件，如下所述。外管構(gòu)件30具有第一總軸長L!。內(nèi)構(gòu)件32具有至少為第一總軸長" 的75。/。的第二總軸長L2。優(yōu)選地，第一和第二總軸長L!和L2相等。換句 話說，內(nèi)構(gòu)件32優(yōu)選在內(nèi)通道46內(nèi)至少沿著外管構(gòu)件30的大部分延伸。參考圖2-6，外管構(gòu)件30主要包括中心部分40、第一端部分42和第二 端部分44。中心部分40在第一和第二端部分42與44之間延伸。中心部分 40可旋轉(zhuǎn)地安裝在中軸結(jié)構(gòu)26中。右曲柄臂22不可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一端 部分42上。左曲柄臂24不可旋轉(zhuǎn)地安裝在第二端部分44上。內(nèi)部縱向通 道46在第一和第二端部分42與44之間延伸穿過外管構(gòu)件30。內(nèi)部縱向通 道46具有/人其延伸通過的縱向中心軸線X。中心軸線X對應(yīng)于曲柄組件 12的旋轉(zhuǎn)軸線。當(dāng)沿著縱向中心軸線X觀看時(shí)，外管構(gòu)件30具有圓形形 狀。如上所述，外管構(gòu)件30優(yōu)選由金屬的第一材料構(gòu)成。更具體地，外 管構(gòu)件30優(yōu)選由金屬合金構(gòu)成，例如鋁合金(例如，2014鋁合金)。換 句話說，第一材料優(yōu)選包括鋁。優(yōu)選地，中心部分40、第一端部分42和 第二端部分44使用傳統(tǒng)制造技術(shù)(如鑄造和/或機(jī)加工等)整體地形成為 一體式整體構(gòu)件。此外，優(yōu)選地，外管構(gòu)件30各處具有相同的材料成分 (即，均一的材料構(gòu)成)。外管構(gòu)件30具有在第一和第二端部分42和44的自由邊之間延伸的 外管狀表面30a和內(nèi)管狀表面30b。外表面30a包括沿著中心部分40延伸 的中心或主要外表面/段40a、沿著第一端部分42延伸的第一外花鍵面或 段42a和沿著第二端部分44延伸的第二外花鍵面或段44a。內(nèi)表面30b包 括沿著第一端部分42和部分中心部分40延伸的中心或主要內(nèi)表面/段 40b、沿著第二端部分44延伸的直徑減小的內(nèi)表面或段44b和在中心段 40b與直徑減小的段44b之間延伸的(第一)錐形段40c。內(nèi)表面30b限定 了外管構(gòu)件30的縱向通道46。主要參考圖5-6，優(yōu)選地，外管構(gòu)件30沿著其大部分的(最小)徑向 厚度TH、于內(nèi)構(gòu)件32的徑向厚度T2，其中在該實(shí)施例中內(nèi)構(gòu)件32優(yōu)選為 管狀構(gòu)件。內(nèi)構(gòu)件32沿著其整個(gè)軸向長度具有基本上相同的徑向厚度 T2。在該實(shí)施例中，內(nèi)構(gòu)件32的徑向厚度丁2為大約2.0毫米。因此，優(yōu)選 地，外管構(gòu)件30沿著其大部分軸向長度(即，沿著中心部分40的大部分)的(最小)徑向厚度TVJ、于2.0毫米。但是，優(yōu)選地，第一和第二端部分 42和44在徑向上較厚，以容納花鍵(例如，最大徑向厚度丁3約為最小徑 向厚度T!的兩倍或稍小于最小徑向厚度L的兩倍)。換句話說，外管構(gòu) 件30沿著其大部分都較薄。外管構(gòu)件30沿著第一和第二端部分42與44之間的軸向長度的大部 分(即，沿著中心段40a)具有均勻外徑D^優(yōu)選地，第一花鍵段42a具 有從均勻外徑Di徑向向外延伸的多個(gè)軸向延伸的外花鍵。在另一方面， 優(yōu)選地，第二花鍵段44a具有從均勻外徑D!徑向向內(nèi)延伸的多個(gè)軸向延 伸外花鍵。因此，第一花鍵段42a至少部分地布置在第二花鍵段44a的徑 向外側(cè)。第 一花鍵段42a具有第 一最大外徑D2和小于第 一最大外徑D2的第一 最小外徑D3。外徑D2和D3分別通過第一花鍵段(表面)42a的花鍵的峰 谷。第一端部分42在徑向向外方向上比中心部分40厚。第一最小外徑D3 大于均勻外徑Di。因此，在外表面30a的中心段40a與第一花鍵段42a之 間形成有環(huán)形支座或臺肩48。當(dāng)右曲柄臂22連接到曲柄軸20時(shí)，環(huán)形支 座48由右曲柄臂22接合，如下所述。第二花鍵段44a具有第二最大外徑D4和小于第二最大外徑D4的第二 最小外徑Ds。外徑D4和Ds分別通過第二花鍵段(表面)44a的花鍵的峰 和谷。第二端部分44在徑向向內(nèi)方向上比中心部分40厚。第二最大外徑 D4不大于均勻外徑D！(如這里所示為相等)，使得第二端部分44可插過 右曲柄臂22。第二最小外徑D5小于均勻外徑D!。因此，優(yōu)選地，第一花 鍵段42a布置在第二花鍵段44a的徑向外側(cè)，使得當(dāng)沿軸向觀看時(shí)，外表 面30a的花鍵段42a和44a彼此不重疊(即，第一最小外徑Ds大于第二最大外徑D4)。參考圖2-5和7,現(xiàn)在對內(nèi)構(gòu)件32進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。內(nèi)構(gòu)件32優(yōu) 選為具有與外管構(gòu)件30內(nèi)部形狀相對應(yīng)的外部形狀的管狀構(gòu)件。在外管接到外管構(gòu)件30。內(nèi)構(gòu)件32包括中心部分50、第一端部分52和第二端部 分54。中心部分50在第一和第二端部分52與54之間延伸。當(dāng)沿著縱向中 心軸線X觀看時(shí)，內(nèi)構(gòu)件32具有圓形形狀。如上所述，內(nèi)構(gòu)件32優(yōu)選由非金屬的第二材料構(gòu)成。更具體地，內(nèi) 構(gòu)件32優(yōu)選由纖維增強(qiáng)合成材料構(gòu)成，例如浸漬碳纖維的環(huán)氧樹脂。換句話說，第二材料優(yōu)選包括碳纖維。優(yōu)選地，中心部分50、第一端部分 52和第二端部分54使用傳統(tǒng)制造技術(shù)(如層疊、鑄造、模制和/或加熱等) 整體地形成為一體式整體構(gòu)件。此外，優(yōu)選地，內(nèi)構(gòu)件32各處具有基本 一致的材料成分(即，均一的結(jié)構(gòu)或構(gòu)成)。碳纖維可布置成隨機(jī)定向 的纖維和/或單向纖維。單向纖維層可相對于彼此布置為相同或不同的定 向。換句話說，除了碳纖維的不同定向/位置，內(nèi)構(gòu)件32優(yōu)選由碳纖維和 環(huán)氧樹脂的均勻混合物構(gòu)成。如果使用這種單向碳纖維板構(gòu)造內(nèi)構(gòu)件， 優(yōu)選將單向碳纖維板布置成使得碳纖維的方向與內(nèi)構(gòu)件的軸向方向交 叉。這種布置有效地提高了內(nèi)構(gòu)件的剛度。下面將對內(nèi)構(gòu)件32的構(gòu)造進(jìn) 行更加詳細(xì)的描述。內(nèi)構(gòu)件32具有在第一和第二端部分52和54的自由邊之間延伸的外 管狀表面32a和內(nèi)管狀表面32b。外表面32a包括沿著第一端部分52和部 分中心部分50延伸的中心或主要外表面/段50a、沿著第二端部分54延伸 的直徑減小的外表面或段54a和在中心段50a與直徑減小的段54a之間延 伸的(第二)錐形段或表面50c。在所示實(shí)施例中，內(nèi)表面32b優(yōu)選具有 對應(yīng)于外表面32a的形狀，但是其直徑較小，使得內(nèi)構(gòu)件32沿著其整個(gè) 軸向長度具有基本相同的徑向厚度，如上所述。但是，內(nèi)表面32b優(yōu)選 具有布置在第二端部分54處的螺紋內(nèi)表面或段54b，以在其中以螺紋方 式接納軸螺栓36。優(yōu)選地，內(nèi)構(gòu)件32的主要外段50a、直徑減小的外段54a和(第二) 錐形段50c在形狀和位置上分別對應(yīng)于外管構(gòu)件30的主要內(nèi)段40b、直徑 減小的內(nèi)段44b和(第一)錐形段40c。因此，外表面32a的各段與內(nèi)表 面30b相應(yīng)的段相匹配。(第一和第二)錐形段40c和50c優(yōu)選布置為在 軸向上鄰近第一和第二外花鍵表面42a和44a之一，如圖4中所清楚示出 的。更具體地，(第一和第二)錐形段40c和50c優(yōu)選布置在內(nèi)外構(gòu)件32 和30的第二端部分54和44處(與其在軸向上鄰近)。但是，內(nèi)構(gòu)件32的主要外段50a、直徑減小的外段54a和(第二)錐 形段50c優(yōu)選具有比外管構(gòu)件30的內(nèi)表面30b的相應(yīng)段稍小的直徑，以在 其間形成間隙G,如圖5中所清楚示出的。設(shè)置間隙G以便容納粘合層 34。間隙G優(yōu)選為0.1毫米士0.025毫米。間隙G在外管構(gòu)件30與內(nèi)構(gòu)件32 之間繞著曲柄軸20的整個(gè)外周并沿著曲柄軸20的整個(gè)軸向長度延伸?，F(xiàn)在對曲柄軸20的組裝進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。首先，內(nèi)外構(gòu)件32和30構(gòu)造為分離的構(gòu)件。具體地，外管構(gòu)件使用鑄造和/或機(jī)加工等以傳統(tǒng) 的方式構(gòu)造，如上所述。內(nèi)構(gòu)件32優(yōu)選通過在具有與內(nèi)構(gòu)件32的內(nèi)表面 32b所需最終內(nèi)部形狀相對應(yīng)的外部形狀的內(nèi)桿構(gòu)件(芯桿或內(nèi)模)上 應(yīng)用(纏繞或巻繞)多層碳纖維(例如，織物)板(片)來構(gòu)造。碳纖 維板通常在室溫下為柔性板，其包括由粘合劑(在該情形下為環(huán)氧樹 脂)保持在一起的許多碳纖維(例如，單向的、多向的和/或隨機(jī)定向的 纖維)。然后，將外模應(yīng)用/按壓在布置于芯桿構(gòu)件(內(nèi)模)上的板的外 表面上，加熱該結(jié)構(gòu)以形成內(nèi)構(gòu)件32的最終外部形狀。 一旦內(nèi)構(gòu)件32冷 卻/固化，就移除外模，移除內(nèi)桿，并且如果需要就在其軸端上修整內(nèi)構(gòu) 件32。內(nèi)螺紋表面/段54b可通過模制或機(jī)加工制成。例如，內(nèi)?？删哂型?螺紋，使得通過模制形成內(nèi)螺紋段54b。在這種情形下，在內(nèi)構(gòu)件32固 化后，將內(nèi)模檸轉(zhuǎn)地從內(nèi)構(gòu)件32移除。在另一方面，內(nèi)構(gòu)件32可如上所 述構(gòu)造為不具有內(nèi)螺紋表面/段54b,在其固化后切削出內(nèi)螺紋表面/段 54b。無論是哪種情形， 一旦內(nèi)構(gòu)件32固化，就形成內(nèi)螺鄉(xiāng)丈表面/段54b。 現(xiàn)在，內(nèi)構(gòu)件32已經(jīng)準(zhǔn)備好連接到外管構(gòu)件30上。外管構(gòu)件30的內(nèi)表面30b優(yōu)選進(jìn)行過表面處理，例如磷酸鹽防蝕鋁 處理(phosphate alumite treatment),以提高內(nèi)外構(gòu)件32與30之間粘合 層34的粘接度。然后，在內(nèi)構(gòu)件32的外表面32a和/或外管構(gòu)件30的內(nèi)表 面30b上應(yīng)用環(huán)氧樹脂粘合劑，再將內(nèi)構(gòu)件32滑入其在縱向通道46內(nèi)的 最終位置。現(xiàn)在，環(huán)氧樹脂粘合劑會在內(nèi)構(gòu)件30與外構(gòu)件32之間的間隙 G內(nèi)形成薄層。然后加熱該結(jié)構(gòu)，以使環(huán)氧樹脂粘合劑在內(nèi)構(gòu)件32的外表面32a與 外管構(gòu)件30的處理后內(nèi)表面30b之間形成基本上永久的粘合。然后，允 許該結(jié)構(gòu)冷卻/固化，使得獲得根據(jù)本發(fā)明的在外構(gòu)件30與內(nèi)構(gòu)件32之間 具有粘合層34的最終曲柄軸20 (圖2、 4和5中所示)。優(yōu)選地，在完成 的曲柄軸20中，粘合層34布置在外管構(gòu)件30限定內(nèi)部縱向通道46的內(nèi)表 面30b與內(nèi)構(gòu)件32的大部分管狀外表面32a之間。再參考圖1和2，現(xiàn)在對曲柄組件12的其余部分進(jìn)行更加詳細(xì)的描 述。右曲柄臂22主要包括臂部分60、多個(gè)鏈輪連接臂部分62、中心定位 的花鍵盲孔64和踏板連接孔66。外管構(gòu)件30的第一端部分42與花鍵盲孔 64配合，以將右曲柄臂22不可旋轉(zhuǎn)地連接到曲柄軸20上。第二最大外徑D4不大于均勻外徑Di (這里所示為相等)，使得第二端部分44可插過右 曲柄臂22的花鍵孔64而不會損花鍵孔64。在該實(shí)施例中，通過使環(huán)繞花 鍵盲孔64的材料變形，將右曲柄臂22巻邊緊固(crimp-fastened)到曲柄 軸22上，以形成圖2中所示的結(jié)構(gòu)。在巻邊緊固之后，右曲柄臂22不可 動(dòng)地保持在第二端部分42上。踏板28之一螺紋連接在踏板連接孔66中。 左曲柄臂24主要包括臂部分70,該臂部分70具有位于臂部分70—端 的花鍵開口 (帶槽)通孔74和位于臂部分70另一端的踏板連接孔76。外 管構(gòu)件30的第二端部分44與花鍵通孔74配合，以將左曲柄臂24不可旋轉(zhuǎn) 地連接到曲柄軸20上。 一對緊固件78 (如螺栓)延伸穿過花鍵開口通孔 74的開口，以便在緊固時(shí)縮小孔74的直徑，使得左曲柄臂24不可動(dòng)地保 持在曲柄軸20上。但是，如果需要和/或希望，那么當(dāng)松開緊固件78時(shí)， 可將左曲柄臂24從曲柄軸20移除。踏板28之一螺紋連接在踏板連接孔76中。中軸結(jié)構(gòu)26主要包括中心管狀部分或圓柱形連接構(gòu)件80 、第 一管狀 端部分或軸承殼82、第二管狀端部分或軸承殼84、第一軸承組件86和第 二軸承組件88。第一和第二軸承殼82和84在圓柱形連接構(gòu)件80布置在其 間的情況下擰入(螺紋連接)到吊架H的端部中。第一和第二軸承組件 86和88分別安裝在第一和第二軸承殼82和84內(nèi)。 一對L形(截面)環(huán)狀 蓋子構(gòu)件87和89分別安裝在曲柄軸20與第一和第二軸承組件86和88的 內(nèi)環(huán)或內(nèi)圈之間。第 一和第二軸承殼82和84與連接構(gòu)件80之間布置有0 形環(huán)83和85。現(xiàn)在對曲柄組件12的組裝進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在可以組裝曲柄組 件12之前，需要如上所述地構(gòu)造和組裝曲柄軸20。 一旦構(gòu)造好曲柄軸 20,那么就將第一端部分42滑入盲孔64，將右曲柄臂22巻邊緊固在曲柄 軸20上。通過在連接構(gòu)件80和O形環(huán)83布置在其間的情況下將第一和第 二軸承殼82和84擰入吊架，將中軸結(jié)構(gòu)26安裝在吊架H中。然后，將第 一和第二軸承組件86和88分別安裝在第一和第二軸承殼82和84中。將蓋 子構(gòu)件87和89安裝在第一和第二軸承組件86和88的軸端。 一旦安裝好蓋 子構(gòu)件87和89,那么就完全組裝好了中軸結(jié)構(gòu)26。然后，可將其上已經(jīng)巻邊緊固了右曲柄臂22的曲柄軸20從中軸結(jié)構(gòu) 26的右側(cè)插過組裝好的中軸結(jié)構(gòu)26。 一旦第二端部分44突出超過蓋子構(gòu) 件89,那么左曲柄臂24就可安裝在曲柄軸20上。具體地，第二端部分44滑入花鍵通孔74,并擰緊緊固件78以將左曲柄臂24不可動(dòng)地保持在左曲 柄軸20上，使得完全組裝好曲柄組件12。在固定了左曲柄臂24之后，將 軸螺栓36擰入到曲柄軸20上，使得即使緊固件略為變松左曲柄臂24也不 會從曲柄軸20脫落。 一旦完全組裝好曲柄組件，那么左右曲柄臂24和22 就不可動(dòng)地保持在曲柄軸20的相對兩端上，使得曲柄軸保持在吊架H內(nèi) 的中軸結(jié)構(gòu)26內(nèi)。曲柄軸20可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在中軸結(jié)構(gòu)26內(nèi)?，F(xiàn)在參考圖1和8-13,現(xiàn)在對前輪轂組件14F進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。 前輪轂組件14F主要包括前轂軸18F、轂殼90、 一對軸承組件92、速拆結(jié) 構(gòu)94、 一對防塵蓋96和一對鎖緊螺母98。除了前轂軸18F,前輪穀組件 14F為傳統(tǒng)式的。因此，除了與根據(jù)本發(fā)明的前輪轂18F相關(guān)的內(nèi)容之 外，這里不再詳細(xì)描述和/或示出前輪轂組件14F。當(dāng)然，自行車領(lǐng)域的 技術(shù)人員從本公開應(yīng)當(dāng)理解，前轂軸18F可根據(jù)需要和/或期望安裝在其 他形式的輪轂組件上。換句話說，輪轂組件14F僅僅是利用本發(fā)明前敎 軸18F的一個(gè)示例。前轂軸18F以與曲柄軸20相同的方式構(gòu)造。-f旦是，前轂軸18F包4舌作 為外管構(gòu)件30和內(nèi)構(gòu)件32的修改形式(例如，形狀、尺寸等等)的外管 構(gòu)件130和內(nèi)構(gòu)件132。外管構(gòu)件130和內(nèi)構(gòu)件132分別以與構(gòu)件30和32相 同的材料和相同的制造技術(shù)制成。此外，構(gòu)件130和132以與上述構(gòu)件30柄軸20與前穀軸18F之間的相似性，這里不再詳細(xì)描述和/或示出前轂軸 18F。但是，自行車領(lǐng)域的技術(shù)人員從本公開應(yīng)當(dāng)理解，除了這里所描 述和/或示出的，曲柄軸20的以上描述和圖示也都適用于前轂軸18F。換 句話說，對前轂軸18F的描述將集中于前轂軸18F與曲柄軸20的區(qū)別上。 外管構(gòu)件130包括中心部分140、第一端部分142和第二端部分144， 除了端部分142和144的外表面之外，這些部分沿著外管構(gòu)件130的整個(gè) 軸向長度具有相同的內(nèi)外直徑。具體地，外管構(gòu)件130包括外表面130a 和限定具有中心縱向軸Y的縱向內(nèi)部通道146的內(nèi)表面130b。中心軸線Y 對應(yīng)于前輪轂組件14F的旋轉(zhuǎn)軸線。外表面130a具有分別布置在第一和 第二端部分142和144上的第一和第二相對外螺紋表面(段)142a和 144a，其中第一和第二外螺紋表面142a和144a使得軸承組件92的內(nèi)圈和 鎖緊螺母98通過螺紋安裝到其上。第一和第二外螺紋表面142a和144a優(yōu) 選具有不大于中心部分140外徑的同樣的(第一和第二)最大外徑(這里示為全部相等)。優(yōu)選地，中心部分140的外徑恒定，以沿著在第一和第二端部分142 與144之間延伸的中心部分140的大部分形成均勻的外徑。在圖12中可容 易地看出這些尺寸。但是，因?yàn)檫@些尺寸優(yōu)選在這里所示的前穀軸18F 中相等，所以為簡便起見未給出附圖標(biāo)記。內(nèi)構(gòu)件132優(yōu)選為沿著內(nèi)構(gòu) 件132的整個(gè)軸向長度具有沿著內(nèi)外表面132b和132a的相等內(nèi)外圓形尺 寸的管狀構(gòu)件。在前穀軸18F中，外管構(gòu)件130優(yōu)選沿著其大部分具有稍 大于內(nèi)構(gòu)件132的徑向厚度。因此，在帶螺紋的第一和第二端部分142和 144處，外管構(gòu)件130優(yōu)選與內(nèi)構(gòu)件132在徑向上一樣厚。除了由于典型的后輪毅組件結(jié)構(gòu)更大(更長)，所以轂軸18R長于 轂軸18F之外，后輪轂組件14R包括與前轂軸18F相同的后穀軸18R。除了 后穀軸18R,后輪敎組件為傳統(tǒng)式的。因此，這里不再詳細(xì)描述和/或示 出后輪轂組件14R。此外，考慮到前后轂軸18F和18R之間的相似性，這 里不再詳細(xì)描述和/或示出后轂軸18R。但是，自行車領(lǐng)域的技術(shù)人員從 本^^開應(yīng)當(dāng)理解，除了后轂軸18R長于前轂軸18F之外，前敎軸18F的描 述和圖示也適用于后轂軸18R。^修改型曲柄組件現(xiàn)在參考圖14，現(xiàn)在描述使用根據(jù)本發(fā)明的修改型曲柄軸220和修 改型右曲柄臂222的修改型曲柄組件212。除了曲柄軸220設(shè)計(jì)為連接到 曲柄臂222之外，曲柄軸220與曲柄軸20相同。曲柄臂222為非巻邊緊固 的右曲柄臂222。考慮到曲柄組件12與曲柄組件212之間的相似性，這里 不再詳細(xì)描述和/或示出曲柄組件212。但是，自行車領(lǐng)域的技術(shù)人員從 本^^開應(yīng)當(dāng)理解，除了這里所描述和/或示出的之外，曲柄組件12的上述 描述和圖示也適用于修改型曲柄組件212。圖標(biāo)記。為簡潔起見，不再參考修改型曲柄組件212描述相同的部分。功能相同的部分將采用添加有"200"的相同的附圖標(biāo)記。除了可消除 巻邊緊固步驟之外，修改型曲柄組件212以與曲柄組件12相同的方式組裝。具體地，修改型曲柄軸220包括用于與非巻邊緊固的右曲柄臂222—起使用的修改型外管構(gòu)件230。修改型右曲柄臂222包括修改型花鍵通孔 264，而不是曲柄臂22的花鍵盲孔64。外管構(gòu)件230包括第一端部分242， 該第一端部分242具有從曲柄軸220的中心外表面/段40a徑向向外延伸的 環(huán)形支座243,使得環(huán)形支座243靠接曲柄臂222，以防止右曲柄臂222移 到第一端部分242的軸向外側(cè)。第二外花鍵表面/段44a的第二最大外徑D4 不大于中心外表面/段40a的均勻外徑D！(這里所示為相等)，使得曲柄 軸220可插過右曲柄臂222的修改型花鍵孔264,而不會損壞花鍵通孔 264。換句話說，在組裝曲柄組件212期間，曲柄軸220從右曲柄臂222的 右側(cè)滑過花鍵通孔264，使得環(huán)形支座243接觸右曲柄臂222。曲柄軸220具有花鍵外表面/段242a，該花鍵外表面/段242a的多個(gè)花 鍵從中心外表面/段40a徑向向外延伸?；ㄦI外表面242a以壓配合的方式 插入曲柄臂222的花鍵孔264。曲柄軸220相對端上的第二外花鍵表面/段 44a并不延伸到中心外表面/段240a的外側(cè)。然后將曲柄軸220插過中軸結(jié) 構(gòu)26,并以與曲柄組件12相同的方式連接到左曲柄臂24上。支座243并 不必繞著曲柄軸220的整個(gè)外周延伸。換句話說，本領(lǐng)域的技術(shù)人員從 本公開應(yīng)當(dāng)理解，該支座并非必須具有環(huán)形的結(jié)構(gòu)。除了外管構(gòu)件230之外，曲柄軸220與曲柄軸20相同。此外，除了第 二端部分242之外，外管構(gòu)件230與外管構(gòu)件30相同?；ㄦI外表面242a布 置在外管構(gòu)件30的花鍵外表面42a的徑向內(nèi)側(cè)，而不是中心外表面/段40a 的徑向內(nèi)側(cè)。具體地，因?yàn)橛仪?22是非巻邊緊固到曲柄軸220上， 所以可省略曲柄軸20的支座48。因此，花鍵外表面(段)242a優(yōu)選具有大于均勻外徑D!但小于第一最大直徑D2的最大外徑，以及不小于(優(yōu)選等于)均勻外徑D!的最小外徑，使得可消除支座48。由于該布置，花鍵 通孔264優(yōu)選具有稍小于右曲柄臂22的花鍵盲孔64的直徑?？蛇x擇地， 如果需要和/或希望，那么曲柄軸220的第一端部分242 (具有花鍵外表面 242a的部分)的徑向厚度可與曲柄軸20的第一端部分42相同，使得支座 48仍然存在。盡管本發(fā)明特別適合于曲柄和轂軸，但是自行車領(lǐng)域的技術(shù)人員從 本公開應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可根據(jù)需要和/或希望使用在任一種自行車軸部 件中。例如，自行車領(lǐng)域的技術(shù)人員從本公開應(yīng)當(dāng)理解，車把或座桿是 本發(fā)明可應(yīng)用于其上的其他自行車軸部件的示例。術(shù)語的一般說明在理解本發(fā)明的范圍時(shí)，這里使用的術(shù)語"包括"及其派生詞表示 的是開放式術(shù)語，其確定所陳述特征、構(gòu)件、部件、組群、整數(shù)和/或步 驟的存在性，但是并不排斥未陳述特征、構(gòu)件、部件、組群、整數(shù)和/ 或步驟的存在性。前述說明還可應(yīng)用于具有類似含義的詞，例如術(shù)語"包 含，，、"具有"及其派生詞。同樣，當(dāng)以單數(shù)形式使用術(shù)語"部件"、 "段，，、"部分"、"構(gòu)件，，或"構(gòu)件"時(shí)，其可以具有單個(gè)部件或多 個(gè)部件的雙重含義。如這里描述本發(fā)明所使用的，下列方向性術(shù)語"向 前、向后、上方、向下、垂直、水平、下方和橫向，，以及任何其他類似 的方向性術(shù)語指的是配備有本發(fā)明的自行車的那些方向。因此，用來描 述本發(fā)明的這些術(shù)語應(yīng)相對于在正常行駛位置時(shí)使用的配備有本發(fā)明 的自行車來解釋。最后，程度的術(shù)語，例如這里使用的"基本上"、"大 約，，和"大致，，是指使得最終結(jié)果并不顯著變化的修正項(xiàng)目的合理偏離 量。盡管只選擇了所選實(shí)施例來示出本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將 認(rèn)識到在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下可做出各 種變化和修改。另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上述描述僅僅是示意性的， 而不是出于限制由所附權(quán)利要求及其等同方案限定的本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1. 一種自行車軸部件，包括外管構(gòu)件，包括第一端部分和第二端部分，并具有在所述第一和第二端部分之間延伸的內(nèi)部縱向通道，所述內(nèi)部縱向通道具有從其延伸通過的縱向中心軸線；以及內(nèi)構(gòu)件，在所述內(nèi)部縱向通道內(nèi)不可動(dòng)地連接到所述外管構(gòu)件；所述外管構(gòu)件由具有第一比重的第一材料構(gòu)成，并且所述內(nèi)構(gòu)件由具有第二比重的第二材料構(gòu)成，其中所述第二材料的第二比重低于所述第一材料的第一比重。
2. 如權(quán)利要求l所述的自行車軸部件，其中 所述第一材料為金屬材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的自行車軸部件，其中 所述第一金屬材料包括鋁。
4. 如權(quán)利要求2所述的自行車軸部件，其中 所述第二材料為非金屬材料。
5. 如權(quán)利要求4所述的自行車軸部件，其中 所述第二非金屬材料包括碳纖維。
6. 如權(quán)利要求4所述的自行車軸部件，其中所述外管構(gòu)件具有第一軸向長度，并且所述內(nèi)構(gòu)件具有第二軸向長 度，其中所述第二軸向長度至少為所述第 一軸向長度的75%。
7. 如權(quán)利要求l所述的自行車軸部件，其中 所述第二材料為非金屬材料。
8. 如權(quán)利要求7所述的自行車軸部件，其中 所述第二非金屬材料包括碳纖維。
9. 如權(quán)利要求l所述的自行車軸部件，其中 所述內(nèi)、外構(gòu)件通過粘合劑不可動(dòng)地連接在一起。
10. 如權(quán)利要求9所述的自行車軸部件，其中 所述內(nèi)構(gòu)件具有管狀外表面，并且粘合劑設(shè)置為在所述外管構(gòu)件限之間的層。
11. 如權(quán)利要求10所述的自行車軸部件，其中 所述外管構(gòu)件具有第一軸向長度，并且所述內(nèi)構(gòu)件具有第二軸向長度，其中所述第二軸向長度至少為所述第一軸向長度的75%。
12. 如權(quán)利要求l所述的自行車軸部件，其中所述外管構(gòu)件沿著所述第 一和第二端部分之間的大部分軸向長度 具有均勻外徑。
13. 如權(quán)利要求12所述的自行車軸部件，其中 所述第一端部分具有延伸至所述均勻外徑徑向外側(cè)的第一外花鍵表面，并且所述第二端部分具有不延伸至所述均勾外徑徑向外側(cè)的第二 外花鍵表面。
14. 如權(quán)利要求13所述的自行車軸部件，其中 所述第一外花鍵表面具有大于所述均勻外徑的第一最大外徑，并且所述第二外花鍵表面具有等于所述均勻外徑的第二最大外徑。
15. 如權(quán)利要求14所述的自行車軸部件，其中 所述第一外花鍵表面具有大于所述均勻外徑的第一最小外徑。
16. 如權(quán)利要求13所述的自行車軸部件，其中 所述外管構(gòu)件限定所述內(nèi)部縱向通道的內(nèi)表面具有第一錐形段，并且所述內(nèi)構(gòu)件具有帶與所述第一錐形段配合的第二錐形段的管狀外表 面。
17. 如權(quán)利要求16所述的自行車軸部件，其中 所述第一和第二錐形段布置為在軸向上鄰近所述第一和第二外花鍵表面之一。
18. 如權(quán)利要求16所述的自行車軸部件，其沖 所述第一錐形段布置在所述外管構(gòu)件的所述第二端部分處。
19. 如權(quán)利要求13所述的自行車軸部件，其中 所述外管構(gòu)件具有第一軸向長度，并且所述內(nèi)構(gòu)件具有第二軸向長度，所述第二軸向長度至少為所述第一軸向長度的75%。
20. 如權(quán)利要求12所述的自行車軸部件，其中 所述第一端部分具有第一外螺紋表面，并且所述第二端部分具有第二外螺紋表面。
21. 如權(quán)利要求20所述的自行車軸部件，其中 所述第一外螺紋表面具有不大于所述均勻外徑的第一最大外徑，并且所述第二外螺紋表面具有不大于所述均勻外徑的第二最大外徑。
22. 如權(quán)利要求l所述的自行車軸部件，其中所述第一端部分具有第一外花鍵表面，并且所述第二端部分具有布 置在所述第一外花鍵表面徑向內(nèi)側(cè)的第二外花鍵表面。
23. 如權(quán)利要求l所述的自行車軸部件，其中 所述第一端部分具有第一外螺紋表面，并且所述第二端部分具有第二外螺紋表面。
24. 如權(quán)利要求l所述的自行車軸部件，其中 所述外管構(gòu)件限定所述內(nèi)部縱向通道的內(nèi)表面具有至少一個(gè)第一錐形段，并且所述內(nèi)構(gòu)件具有帶與所述第一錐形段配合的至少一個(gè)第二錐形段的管狀外表面。
25. 如權(quán)利要求24所述的自行車軸部件，其中 所述外管構(gòu)件具有第一軸向長度，并且所述內(nèi)構(gòu)件具有第二軸向長度，其中所述第二軸向長度至少為所述第一軸向長度的75%。
26. 如權(quán)利要求l所述的自行車軸部件，其中 所述外管構(gòu)件具有第一軸向長度，并且所述內(nèi)構(gòu)件具有第二軸向長度，所述第二軸向長度至少為所述第一軸向長度的75%。
27. 如權(quán)利要求l所述的自行車軸部件，其中 所述內(nèi)構(gòu)件為管狀構(gòu)件。
全文摘要
一種自行車軸部件包括外管構(gòu)件和不可動(dòng)地連接到所述外管構(gòu)件的內(nèi)構(gòu)件。所述外管構(gòu)件包括第一端部分和第二端部分，在所述第一和第二端部分之間延伸有內(nèi)部縱向通道。所述內(nèi)部縱向通道具有從其延伸通過的縱向中心軸線。所述內(nèi)構(gòu)件在所述內(nèi)部縱向通道內(nèi)不可動(dòng)地連接到所述外管構(gòu)件上。所述外管構(gòu)件由具有第一比重的第一材料構(gòu)成，所述內(nèi)構(gòu)件由具有第二比重的第二材料構(gòu)成，其中所述第二材料的第二比重低于所述第一材料的第一比重。
文檔編號F16C3/02GK101275602SQ200710140959
公開日2008年10月1日 申請日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者井上英矢, 山中正廣 申請人:株式會社島野