专利名称：自行车用曲柄臂的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车用的曲柄臂，特别是涉及安装着前链轮的右侧的自行车用曲柄臂。
背景技术：
自行车的驱动部具有如下的结构在由车架的底部托架支持而转动的曲轴的两端装配有左右曲柄臂，在各个曲柄臂的前端分别安装有脚踏板。在右侧曲柄臂的基端轴套部装配有前链轮。
举例来说，如图6和图7所示，曲柄臂具有基端轴套部101、中间臂部102、和前端轴套部103。如图6和图7所示的曲柄臂B是右侧的曲柄臂，在基端轴套部101处装配有前链轮105。
如图8和图9所示，在基端轴套部101内，具有用于嵌入曲轴104前端的锥状方轴部141的锥状方孔111。在该基端轴套部101向外一侧的面内形成有锪孔部112，其内径比上述锥状方孔111的对角线长度大。另一方面，在该基端轴套部101向内一侧的面内形成有一个突出的圆筒部115，其外径比轴套部101的外径小，在其外圆周上有花键槽117。在基端轴套部101的内端和该圆筒部115之间形成台阶部116。圆筒部115嵌入前链轮105的中心孔中，如图8的虚画线所示，通过将该圆筒部115的内端向半径方向的外侧铆接，可使前链轮105装在上述台阶部116上，在规定曲轴方向的位置的同时，将前链轮105固定在基端轴套部101上。在前链轮105的中心孔中，形成有与上述花键槽117接合的凹凸部位。
如图6所示，通过在基端轴套部101的锥状方孔111内嵌入曲轴104的锥状方轴部141，利用标准紧固扭矩将具有直径比锥状方孔111的平均内径大的头部的螺钉107拧入在曲轴141的前端形成的螺纹孔142中，该曲柄臂B安装在曲轴104上。另外，也有在曲轴104的锥状方轴部141的前端，形成突出的螺纹轴，将螺母拧紧在该螺纹轴上的情况。不论那一种情况，曲轴104的锥状方轴部141都需要用强力装入上述基端轴套部101的锥状方孔111内，才能使二者相互锥状嵌合。如果锥状方轴部141和锥状方孔111相互紧密接触的面积越大，则这种由于锥状嵌合而产生的二者之间的固定力越大。
但是，如上所述，上述圆筒部115是为了铆接前链轮105而形成的，为了使铆接操作可以产生变形，其壁厚较薄。另外，该圆筒部115是先在形成有锥状方孔111的曲柄臂的半成品上，利用一定直径的钻头，从基端轴套部101的内侧形成的。以前，通常使用前端角为90～100°的钻头，因此，如图8所示，在该圆筒部内面最深处和上述锥状方孔111的开口之间形成的台阶部113，成为相对于基端轴套部101的轴线的垂直方向倾斜40～45°的(相对于基端轴套部101的轴线m倾斜45～50°)的锥形台阶部。
这样，因为上述台阶部113成为锥形，因此锥状方孔111的内表面从其内侧一端被侵蚀，特别是锥状方孔111的各个边的中央部分被侵蚀最严重。这样，锥状方轴部141和锥状方孔111的相互紧密接触面积减小，如此以来就意味着锥状方轴部141与锥状方孔111的相互固定力减小。当锥状方轴部141和锥状方孔111的相互固定力减小至规定值以下时，则由脚踏板产生的大的脚踏力、路面的振动或因与外来物体的冲突而造成的对曲柄臂B的冲击等会引起上述螺钉107松动，进而可发展至曲柄臂B脱落。
作为解决这个问题的一种方法，虽然考虑延长基端轴套部101的轴向方向的长度，并延长锥状方孔111的轴向方向的长度L′，但由于这种方法会使曲柄臂B材料成本和重量增加，因此不宜采用。
发明内容
本发明是考虑到上述问题而提出的，其目的是要利用简单的结构来防止因曲轴的锥状方轴部和曲柄臂的基端轴套部的锥状方孔之间的锥状嵌合所产生的相互紧密固定力减少而造成的曲柄臂的脱落。
为了解决上述问题，本发明采用了下列技术方法。
即本发明提供的自行车用曲柄臂，具有安装在自行车曲轴上的基端部、中间臂部和安装脚踏板的前端部；其特征在于上述基端部上形成具有轴向贯通孔的轴套部，上述轴向贯通孔具有向着其轴向向外端逐渐缩小的锥状方孔部；从上述轴套部外面形成、内径比上述锥状方孔部的外端对角线长度大的锪孔部；和通过台阶部与上述锥状方孔部的内端连接、内径比上述锥状方孔部内端的对角线长度大并延长的扩径孔部，在上述轴套部的轴向内端，形成以上述扩径孔部的轴向一部分或全部作为内圆周表面的链轮安装用圆筒部，而且上述台阶部形成相对于上述轴套部的轴线倾斜70～80°的锥形。
优选，上述台阶部相对于上述轴套部的轴线倾斜74～80°。
以前，由于上述台阶部相对于轴套部的轴线倾斜45～50°的角度，因此，锥状方孔的内表面从其内端被侵蚀很大，如果采用上述结构，由于上述台阶部相对于轴套部轴线倾斜70～80°，因此该台阶部对锥状方孔部的内表面侵蚀程度得到缓和。这样，曲轴的锥状方轴部和曲柄臂的锥状方孔部的相互紧密接触面积不会减小，上述锥状方轴部与上述锥状方孔部的相互固定力也不会比需要的力减小。
另外，由于上述台阶部不与轴套部的轴线垂直，利用钻头加工上述扩径孔部，可以较容易地制造该台阶部，加工成本不会提高。
在优选实施方式中，上述锥状方孔部为四角形孔，其内表面相对于上述轴套部轴线倾斜1.8～2.2°。将锥状方孔部的内表面形成这样的倾斜角度，容易进行该锥状方孔部与曲轴的锥状方轴部的相互嵌合操作，可以得到利用锥状嵌合而产生的适当的相互固定力。
在优选实施方式中，上述锥状方孔部的轴向长度为16～20mm。
这样，作为整个轴套部的轴向长度不会延长，可以得到适当的上述锥状方孔部与锥状方轴部的相互嵌合固定力。
在优选实施方式中，在上述前端部，形成有安装脚踏板轴用的螺纹孔，同时，在上述前端部的外面，包围上述螺纹孔地形成内径为19～21mm、深度为0.4～0.8mm的锪孔部。
采用这种结构，假如在拧入曲柄臂前端的螺纹孔中的脚踏板轴的连接安装部上残留有硬质毛刺，则即使该硬质毛刺切削上述锪孔部底部而产生切屑，但由于在拧紧脚踏板轴的状态下，在上述连接安装部和锪孔部的内壁之间没有小的间隙，因此可防止切屑无意中从该间隙突出至外面。
本发明的其他特征和优点，从以下参照附图进行的详细说明中将会更清楚。
图1是表示本发明的曲柄臂的概略的截面图；图2是图1的仰视图；图3是表示将图1中的基端轴套部放大的截面图；图4是表示将曲轴嵌合在图1中的基端轴套部的状态加以放大的图；图5是表示图1中的前端轴套部放大的截面图；图6是表示现有的曲柄臂的概略的截面图；图7是图6的仰视图；图8是表示将图6中的基端轴套部加以放大的截面图；图9是表示将曲轴嵌合在图6中的基端轴套部的状态加以放大的图。
具体实施例方式
以下，参照图1～图5来具体地说明本发明的优选实施方式。
图1和图2所示的自行车用曲柄臂A安装在自行车右侧的曲轴4上，可以支承前链轮5。该自行车用曲柄臂A具有基端轴套部1、从该基端轴套部1沿半径方向向外延伸的中间臂部2、和在中间臂部2的前端形成的前端轴套部3。中间臂部2具有稍稍扁平的断面，从基端轴套部1到前端轴套部3之间，稍稍向外侧偏移。这样的自行车用曲柄臂A为了容易利用热锻造成形，将例如S20C所谓碳素钢作为原材料而加以制作。
又如图3和图4所示，在基端轴套部1上形成轴向贯通孔10。该轴向贯通孔10具有向着轴向外侧逐渐缩小的锥状方孔部11；形成于上述基端轴套部1的向外一面、内径比上述锥状方孔部11的向外一端的对角线长度大的锪孔部12；通过台阶部13与上述锥状方孔部11向内一端连接、内径比上述锥状方孔部11的向内一端的对角线长度大并延长的扩径孔部14。在本实施方式中，锥状方孔部11近似呈四角形截面地形成，相对于其内面的轴套部轴线m的倾角α一般为2°，优选1.8～2.2°。这个锥状方孔部11为与在曲轴4的端部形成的锥状方轴部41进行锥状嵌合的部位，因此，在曲轴4的端部形成的锥状方轴部41，也具有与上述锥状方孔部11相同的锥度角。
在上述基端轴套部1的轴向内侧，形成以上述扩径孔部14作为内圆周面的链轮安装用的圆筒部15。该链轮安装用的圆筒部15的外径，一般比基端轴套部1的外径小；因此，在该链轮安装用的圆筒部15的根部和基端轴套部1的外圆周面之间，形成与轴套部的轴线m垂直的台阶部16。如图2所示，在该链轮安装用的圆筒部15的外圆周面上形成花键17。
如图3所示，在上述基端轴套部1上形成的轴向贯通孔10中的上述台阶部13，是相对于轴套部的轴线m倾斜70～80°、优选倾斜74～76°的锥形。在该实施方式中，该台阶部13的倾角β为75°。这点，与先前参照图8说明的该台阶部13对于轴套部的轴线m倾斜45～50°的结构，有很大的不同。首先，在基端轴套部1上形成制作上述锥状方孔部11的通孔，然后从轴套部轴向的内侧，利用前端角为140～160°、最好优选前端角为150°的钻头，在形成上述链轮安装用圆筒部15的内周面的同时，形成该台阶部13。另外，上述锥状方孔11的轴向长度L最好为16～20mm。
另一方面，如图1和图5所示，在前端轴套部3上形成用于拧入脚踏板轴6的螺纹孔31，该螺纹孔具有与上述基端轴套部1的锥状方孔部11平行的轴线。另外，在该前端轴套部3的外面形成包围上述螺纹孔31的锪孔部32。该锪孔部32的内径φ1优选为19～20mm，深度D优选为0.4～0.8mm。该锪孔部32，在用热锻造形成整个曲柄臂A以后，经冷锻造方法而形成。这样，锪孔部32的表面硬度高。
脚踏板具有可转动地支承脚踏板本体的脚踏板轴6。螺纹轴62通过连接安装部61，在脚踏板轴6的一端延伸出来。螺纹轴62的公称直径根据规格各个公司固定，因此，连接安装部61的外径φ2也大致一定。具体地说，连接安装部61的外径φ2在18～19.5mm范围内。考虑到这点，希望将上述锪孔部32的内径φ1设定得比连接安装部61的外径φ2大0.5～2.0mm。另外，为了保证强度，脚踏板轴6可用硼钢等高硬度金属制造。又如图1所示，在连接安装部61的端部，常常残留有硬质毛刺V。在连接安装部61上，形成有侧面互相平行的平坦部61a，为了能与扳手等工具接合，该部位的截面形成所谓的椭圆形。
上述曲柄臂A，在安装在曲轴4上之前，安装前链轮5。如图3所示，前链轮5外嵌在基端轴套部1的链轮安装用圆筒部15上，通过将上述圆筒部向外张开地铆接而将链轮安装上去。在前链轮5的中心孔上，由于形成与上述花键17对应并与它接合的凹凸，可以将从曲柄臂A传递来的强大的转动力，传递给前链轮5。由于前链轮5与在上述链轮安装用的圆筒部15和基端轴套部1的外圆周之间形成的台阶部16接触，因此可以正确地规定其相对于基端轴套部1的垂直方向的姿势。
如图1所示，上述曲柄臂A的安装通过如下进行将基端轴套部1的锥状方孔部11与曲轴4的锥状方轴部41锥状嵌合，然后将具有一定尺寸的头部的螺钉7，拧入在上述锥状方轴41的前端形成的螺纹孔42中，该螺钉7的头部的外径比上述锥状方孔部11的对角线长度大但比上述锪孔部12的内径小。这个螺钉7的紧固扭矩根据规格而规定其大小。该螺钉7是通过将曲轴4的锥状方轴部41用力地插入在曲柄臂A的基端轴套部1的锥状方孔部11中，利用强大的表面压力使锥状方孔部11的内表面与锥状方轴部41的外表面紧密结合。结果，可达到曲柄臂A和曲轴4牢固结合的状态。
另外，在该曲柄臂A上，基端轴套部1的轴向贯通孔10中的锥形台阶部13，对于轴套部轴线m的倾斜角β为70～80°。因此，如图3所示，这个台阶部13由于成锥形倾斜而对锥状方孔部11的内表面的侵蚀程度，相对于上述台阶部13倾斜45～50°的现有结构(图8)，大大减轻。这样，曲轴的锥状方轴部41与曲柄臂侧的锥状方孔部11的相互紧密接触面积不会比先前减小，因此上述锥状方轴部41和锥状方孔部11之间的相互固定力不会比必需的力减小。这样，可以防止曲柄臂A无意中从曲轴4上脱落，自行车的安全性更高。
脚踏板是在自行车商店中，当销售成立时安装在曲柄臂的前端轴套部上的。当先安装脚踏板时，自行车的整个宽度增大，自行车的输送成本提高，另外，也不可能在一定的陈列空间中高效率地陈列。
又如图1和图5所示，脚踏板通过将脚踏板轴6的一端的螺纹轴62拧入上述前端轴套部3的螺纹孔31中而安装在曲柄臂A上。如上所述，将扳手等工具卡住在脚踏板轴6的连接安装部61上形成的截面为椭圆形的部位上，则在转动脚踏板轴6的同时，可以将上述螺纹轴62拧入上述前端轴套部3的螺纹孔31中。当连接安装部61接近锪孔部32的底部32a时，上述硬质毛刺V会切削锪孔部32的底部32a，产生切屑，然而，如上所述，由于锪孔部32经由冷锻而被表面硬化，因此，产生切屑的程度小。当连接安装部61的端面与锪孔部32的底部32a接触时，螺纹轴62的拧紧操作结束。
如图5所示，在装配状态下，连接安装部61收存在锪孔部32内，而且连接安装部61的外圆周与锪孔部32的内表面之间的间隙60很小。因此，假设即使产生上述的切屑，也可以有效地避免该切屑从上述细小的间隙60向外部突出出来。
当然，脚踏板轴6的连接安装部61上没有上述的硬质毛刺V残留的情况下，在拧紧脚踏板轴时不会产生切屑。然而，在陈列着各个制造厂家的各种自行车供销售的商店中，由于将脚踏板保管在收款台处，因此，在销售出去的自行车上错误地安装其他公司的脚踏板的情况不可避免。这样，即使将连接安装部61上残留有硬质毛刺V的脚踏板，错误地安装在上述结构的曲柄臂A上，也会有效地避免因为硬质毛刺V切削曲柄臂A而产生的切屑露出在外部、因这些切屑操作者而受伤、伤及骑车人的靴子等问题。
本发明的范围不是仅限于上述的实施方式，在各个权利要求范围内的所有设计变更，都包括在本发明的范围内。例如，在本实施例中，曲柄臂A的基端轴套部1在曲轴4上的安装，是通过将螺钉7拧入在曲轴4的前端形成的螺纹孔42中来进行的，但在将螺母拧紧在曲轴4的前端突出设置的螺纹轴上的情况下，也具有同样的优点，可以安装本发明的曲柄臂。
权利要求
1.一种自行车用曲柄臂，它具有安装在自行车的曲轴上的基端部、中间臂部和安装脚踏板的前端部，其特征在于在所述基端部上形成具有轴向贯通孔的轴套部，所述轴向贯通孔具有向着其轴向外端逐渐缩小的锥状方孔部；从所述轴套部外面形成、内径比所述锥状方孔部的外端对角线长度大的锪孔部；和通过台阶部与所述锥状方孔部的内端连接、内径比所述锥状方孔部内端的对角线长度大并延长的扩径孔部，在所述轴套部的轴向内端，形成以所述扩径孔部的轴向的一部分或全部作为内圆周表面的链轮安装用圆筒部，而且所述台阶部形成相对于所述轴套部的轴线倾斜70～80°的锥形。
2.如权利要求1所述的自行车用曲柄臂，其特征在于所述台阶部形成相对于所述轴套部的轴线倾斜74～76°的锥形。
3.如权利要求1或2所述的自行车用曲柄臂；其特征在于所述锥状方孔部为四角形孔，其内表面相对于所述轴套部的轴线倾斜1.8～2.2°。
4.如权利要求3所述的自行车用曲柄臂，其特征在于所述锥状方孔部的轴向长度为16～20mm。
5.如权利要求4所述的自行车用曲柄臂，其特征在于在所述前端部，形成脚踏板轴安装用的螺纹孔，同时，在所述前端部的向外一面，包围所述螺纹孔地形成内径为19～21mm、深度为0.4～0.8mm的锪孔部。
全文摘要
一种自行车用曲柄臂(A)，具有安装在自行车曲轴(4)上的基端部、中间臂部(2)、和安装脚踏板的前端部(3)。在所述基端部形成具有轴向贯通孔(10)的轴套部(1)，所述轴向贯通孔(10)具有向着其轴向外端逐渐缩小的锥状方孔部(11)；从所述轴套部(1)外面形成、内径比所述锥状方孔部(11)外端对角线长度大的锪孔部(12)；通过台阶部(13)与所述锥状方孔部(11)内端连接、内径比所述锥状方孔部(11)内端对角线长度大并延长的扩径孔部(14)，在所述轴套部(1)的轴向内端，形成以所述扩径孔部(14)的轴向一部分或全部作为内圆周面的链轮安装用圆筒部(15)，且所述台阶部(13)形成相对所述轴套部(1)的轴线倾斜70～80°的锥形。
文档编号B62M3/00GK1517266SQ0310209
公开日2004年8月4日 申请日期2003年1月29日 优先权日2003年1月9日
发明者杉野耕造 申请人:杉野技术股份有限公司