自行车曲柄臂组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自行车以及自行车曲柄臂。尤其是，本发明涉及复合自行车曲柄臂组 件。
【背景技术】
[0002] 曲柄臂是用于将踏板连接至自行车曲柄轴的部件，并用于将踏板力从踏板向链条 传递。曲柄臂应具有高强度，从而防止由于来自踏板的重复负载而产生失效。另一方面， 曲柄臂不应不必要地重，从而保持自行车尽可能轻。复合材料，通常已知为纤维强化塑料 "FRP"（例如，基于碳和其它纤维的复合材料）在这方面是有利的，为现代自行车曲柄的制 造提供了坚固且轻量的构造。然而，复合结构通常是昂贵的。
【发明内容】
[0003] -方面，本发明提供了一种混合曲柄臂，其利用全长度支撑件和复合封装来获得 足够的强度。该支撑件装在曲柄臂的端部之间，并且在凹部填充有较低密度的插入物。该 支撑件和插入物子组件随后被封装有复合材料并硬化（cured)以形成结构上结合的组件。
[0004] 本发明的一个方面是包括支撑件的自行车曲柄臂。该支撑件包括尺寸和形状被定 为接收踏板的第一端以及与该第一端相对的第二端。该第二端的尺寸和形状被定为接收主 轴，一中部在该第一端和第二端之间延伸，其中该中部包括至少一个凹槽。插入物布置在凹 槽中，一外壳覆盖所述支撑件和所述插入物，其中，该外壳由纤维强化复合材料制成，例如 纤维强化塑料。
[0005] 本发明的另一方面提供了一种自行车曲柄臂，其中该支撑件为单件结构。该中部 可包括第一凸缘和与该第一凸缘间隔的第二凸缘，以及在该第一凸缘和第二凸缘之间延伸 的连接部。该连接部可定位在所述曲柄臂的内侧和所述曲柄臂的外侧之间。该连接部可大 致均等地定位在所述曲柄臂的内侧和所述曲柄臂的外侧之间。该连接部可定位为比起所述 曲柄臂的内侧更接近所述曲柄臂的外侧。该外壳在所述曲柄臂的外侧可更薄。该外壳在第 一端和第二端可比在所述第一端和第二端之间更薄。该支撑件可以是金属的。该支撑件可 包括铝材料。该支撑件可包括非金属材料。该插入物可比所述支撑件密度低。该插入物可 具有大约与凹槽相等的容积。该插入物可具有大于凹槽的容积。该插入物可以是发泡聚合 物材料，例如聚氨酯泡沫。该插入物可以是蜡材料。该插入物可具有从大约〇.lg/cm 3至大 约0. 9g/cm3的密度。该插入物可具有大约0. 3g/cm3的密度。
[0006] 从下文结合附图对本发明的一个或多个实施方式的描述中，将更全面地理解本发 明的这些和其它特征和优点。
【附图说明】
[0007] 在附图中：
[0008] 图1是根据本发明的曲柄臂的外部视图；
[0009] 图2是根据本发明的曲柄臂的俯视图；
[0010] 图3是根据本发明的一个实施方式的图1的曲柄臂的一部分的分解立体图；
[0011] 图4是图1的曲柄臂沿着A-A线的纵截面图；
[0012] 图5A-5C是沿着B-B线经过图1所示的横截面的曲柄臂的多个实施方式；
[0013] 图6是图1的曲柄臂的横截面图，示出了沿着图1的B-B线的外壳的各层的定向；
[0014] 图7是图1的曲柄臂的末端的局部截面图；
[0015] 图8是沿着类似图1所示A-A的线的根据本发明的第二实施方式的曲柄臂的纵截 面图；
[0016] 图9是图8的曲柄臂沿着C-C线的横截面图；以及
[0017] 图10是具有插入物的其他实施方式的曲柄臂的实施方式。
【具体实施方式】
[0018] 在此将参考附图描述本发明的实施方式。此外，除非另有指示，在此使用的术语表 示传统地安装至自行车、具有自行车定向并以标准方式使用的自行车部件。
[0019] 图1-图4和图5A示出了根据本发明的一个实施方式的曲柄臂10。虽然示出的曲 柄臂10是非驱动侧曲柄臂，但相同的构造可例如通过提供额外且已知的结构来将链条载 体和/或链条安装于其上而用于自行车的驱动侧上。
[0020] 曲柄臂10包括位于远端的第一端12和位于近端的第二端14,踏板可固定至该第 一端，该第二端以传统方式将曲柄臂安装至主轴或类似物（未示出）。在本申请中，术语主 轴应被看作是其上安装曲柄臂的底部支架的任何类型的轴或类似轴的元件。
[0021] 图3示出了曲柄臂10的两个主要部件。曲柄臂10包括全长度支撑件16,其是刚 性的主要内部元件，具有形成于其中的凹部或凹槽18。插入物20(其可以是较低密度的元 件）布置在凹槽中。在该实施方式中，凹槽18形成在曲柄臂10的支撑件16的内侧22中， 即，其中内侧是当安装在主轴上时曲柄臂面向自行车车架的一侧。本发明也考虑了相反构 造，其中，凹槽18形成在外侧23上。
[0022] 图4、图5A-5C和图10示出了本发明的一个实施方式的曲柄臂10的截面（分别是 纵截面和横截面）。三个主要部件形成了曲柄臂10的结构。这些部件是支撑件16、插入物 20和外壳24。
[0023] 支撑件16具有三个主要部分。第一端12包括螺纹开口 28。螺纹开口 28的尺寸 和形状被定为接收踏板的螺纹（未示出）。与第一端12相对的第二端14的尺寸和形状被 定为接收主轴（未示出）。例如，第二端14可包括设有花键32或类似物的开口，用于将曲 柄臂10固定至主轴。花键32的精确构造取决于作为已知部件的主轴的构造。
[0024] 在第一端12和第二端14之间延伸的是中部34,其可以是肋或梁的形式。中部34 包括第一凸缘36、第二凸缘38和连接部40,该连接部40可以是在第一凸缘和第二凸缘之 间延伸的腹板的形式。
[0025] 中部34总体上可以是"C"形。当被安装至自行车的主轴上时，连接部40可被定 向至曲柄臂10的外侧23, 即，背向自行车车架。如果连接部40定向至曲柄臂10的外侧，则 凹槽18形成在中部34的内侧22且向其开口。
[0026] 替代地，连接部40可定向至曲柄臂的内侧22。如果连接部40定向至曲柄臂10的 内侧22,则凹槽18形成在中部34的外侧23且向其开口。
[0027] 在图8和9中所示的另一个实施方式中，连接部40可总体上在中部定位，即，在内 侧22和外侧23之间基本均等间隔，并且限定了内侧凹槽18A和外侧凹槽18B。内侧凹槽 18A和外侧凹槽18B均可包括布置在其中的相应插入物20A、20B。在该实施方式中，外壳24 在曲柄臂10的内侧22和外侧23上的厚度可以相同。
[0028] 多种材料可用于支撑件16。该支撑件16可由金属材料形成且使用例如锻造或铸 造的方法制造。铝及其合金由于低重量和高强度是特别好的选择。在例如由铝合金形成支 撑件16的实施方式中，第一端12、第二端14和中部34形成为单件，即单件构造。支撑件 16的其它合适的材料包括钢、钛、钪、铍、镁和其它类似的合适材料、合金及其组合。
[0029] 支撑件16的中部34可由短切纤维强化复合材料，通过任何适于所期望材料的工 艺制成，例如团状模塑料（BMC)或片状模塑料（SMC)。在该实施方式中，第一端12和第二 端14可以是独立金属插入物，其结合至和/或机械互锁于复合中部34或由纤维强化复合 材料或塑料材料制成，如本领域已知的。
[0030] 支撑件16可以被设计为使得通过其自身不能在结构上支持施加至典型曲柄臂的 负载，从而最小化支撑件的重量。比起更传统的复合曲柄构造，支撑件16允许较少的复合 材料用于外壳24中，这降低了制造本发明的曲柄臂10的整体成本。
[0031] 在第一端12和第二端14之间的支撑件16 (即中部34)在一个实施方式中可以形 成为"C"形，且其壁厚可小于大约三（3)毫米以最小化重量。图5A-5C中示出了 "C"形支 撑件16。
[0032] 中部34的连接部40的壁厚可以是大约1. 5-2毫米，并且上、下凸缘36、38例如可 大于大约1. 5毫米，至大约3毫米。应理解的是，不同部分的精确厚度将至少部分取决于用 于该部分的材料和制造工艺。在一个示例中，支撑件16可被锻造且进一步机加工为比当前 锻造工艺允许的更薄的壁厚。支撑件16和结合的复合外壳24的组合的尺寸和形状被定为 产生封闭部分，该封闭部分将承受使用中出现的负载。
[0033] 插入物20在以上图5A所示