专利名称：自行车用曲柄轴、曲柄、曲柄组合体、曲柄安装螺栓以及组合工具的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种自行车用曲柄轴、曲柄、曲柄组合体，尤其是，关于一种提高安装精度及安装强度而有助于轻量化的自行车用曲柄轴，曲柄及曲柄组合体。又，关于一种组合这些所用的螺栓及组合工具。
自行车的曲柄与曲柄轴的间的安装构造，是将曲柄轴的两端形成大约四角柱形，在曲柄设置四角柱形的孔，嵌合两者并予以固定。
在以往的曲柄与曲柄轴的嵌合构造，芯突出精度不充分，又，旋转方向的结合强也不充分。尤其是，为了轻量化，将曲柄轴作为铝合金的中空管构造，或将曲柄采用铝合金的中空构造时，有结合强度不足的缺点。
如此，本发明是提供一种提高安装精度及安装强度又有助于轻量化的自行车用曲柄轴，曲柄及曲柄组合体作为目的。又，提供一种组合这些所用的螺栓及组合工具作为目的。
为达到上述目的，本发明采取以下技术方案一种自行车用曲柄轴，其特征为具有位于上述曲柄轴5的端部，将曲柄1结合在旋转方向的旋转结合部51；及位于上述旋转结合部51的后方，将上述曲柄1予以芯突出的芯突出部52。
所述的自行车用曲柄轴，其特征为上述旋转结合部51系锯齿状缺口51。
所述的自行车用曲柄轴，其特征为上述曲柄轴5是中空的管状。
所述的自行车用曲柄轴，其特征为上述旋转结合部51及上述芯突出部52是直径在轴方向不变化的直线形状。
所述的自行车用曲柄轴，其特征为上述旋转结合部51及上述芯突出部52，是直径为端部侧变小的圆锥形状。
一种自行车用曲柄，其特征为具有将上述曲柄1安装于曲柄轴5的曲柄轴安装部21；将上述曲柄轴5与上述曲柄1予以芯突出的芯出部24；及将上述曲柄轴5及上述曲柄1结合于旋转方向的旋转结合部23所述的自行车用曲柄，其特征为上述旋转结合部23是锯齿状缺口23。
所述的自行车用曲柄，其特征为上述旋转结合部23及上述芯突出部24是内径为在轴方向不变化的直线形状。
所述的自行车用曲柄，其特征为上述旋转结合部23及上述芯突出部24是内径为背面侧变大的圆锥形状。
所述的自行车用曲柄，其特征为上述锯齿状缺口51、23的齿数是8个。
一种自行车用曲柄组合体，其特征为在所述权利要求1所述的曲柄轴5的两端部安装如权利要求6所述的曲柄1。
一种自行车用曲柄安装螺栓，其为在如权利要求1所述的曲柄轴5上安装如权利要求6所述的曲柄1所用的螺栓54，其特征为沿着上述螺栓54的轴方向从一端侧依次地形成有头部541，凸缘55，螺旋部542，且上述螺旋部542的直径是与上述头部541的直径相同程度以上，而上述凸缘55的直径是形成比上述螺旋部542的直径大；从上述头部541的端面向轴方向形成有六角孔59，上述六角孔59的底部是至少达到上述螺旋部542的内面为止。
一种自行车用组合工具，其为将权利要求1所述的曲柄轴5安装于自行车的车框10所用的组合工具，其特征为
轴方向的一端外面形成作为藉由扳手扳转所用的扳手扳转部71；在另一端的内面形成有母锯齿状缺口74，上述母锯齿状缺口74是与形成于曲柄轴5的安装配合件101、102的公锯齿状缺口互相地卡合；在中心部设有轴线方向的贯穿孔75，贯穿孔75的直径是可插穿有上述曲柄轴5的端部的大小。
一种自行车用组合工具，其为在如权利要求6所述的曲柄1安装齿轮板6所用的组合工具，其特征为轴方向的一端外面形成作为藉由扳手扳转所用的扳手扳转部71；在另一端的内面形成有母锯齿状缺口74，上述母锯齿状缺口74是与形成于齿轮板6固定所用的螺帽61的公锯齿状缺口互相地卡合；在中心部设有轴线方向的贯穿孔75，贯穿孔75的直径是可插穿有上述曲柄轴5的端部的大小。
一种自行车用补助组合工具，其为在如权利要求6所述的曲柄1上安装齿轮板6所用的补助组合工具，其特征为具有设于轴方向的一端部，具有比上述曲柄轴5的端部的直径大的直径且在外面施以止滑的把手部81；及邻接设于上述把手部81，直径与上述曲柄轴5的端部的直径大约相等的内面支持部82，及设于另一端的母螺旋部83等。
为了达成上述目的，本发明的自行车曲柄轴，是具有位于曲柄轴的端部，将曲柄结合在旋转方向的旋转结合部，及位于上述旋转结合部的至少后方，将上述曲柄予以芯突出的芯突出部。
又，上述曲柄轴的上述旋转结合部是锯齿状缺口较理想。
又，上述曲柄轴是可作为中空的管状。
又，上述旋转结合部及上述芯突出部，是直径在轴方向不变化的直线形状也可以，惟直径为端部侧变小圆锥形状也可以。
本发明的自行车用曲柄是将曲柄安装于曲柄轴的曲柄轴安装部，具有将上述曲柄轴与上述曲柄予以芯突出的芯突出部，及将上述曲柄轴与上述曲柄结合于旋转方向的旋转结合部。
又，上述曲柄的上述旋转结合部是可形成锯齿状缺口。
如此，上述旋转结合部及上述芯突出部，是内径为在轴方向不变化的直线形状也可以，惟内径为背面侧变大的圆锥形状较理想。
又，上述曲柄轴或上述曲柄的上述锯齿状缺口的齿数是8个较理想。
本发明的自行车用曲柄组合体在上述曲柄轴的两端部安装上述曲柄。
将本发明的曲柄安装于曲柄轴所用的螺栓，是沿着上述螺栓的轴方向从一端侧依次地形成有头部，凸缘，螺旋部，且上述螺旋部的直径是与上述头部的直径相同程度以上，而上述凸缘的直径是形成比上述螺旋部的直径大；从上述头部的端面向轴方向形成有六角孔，上述六角孔的底部是至少达到上述螺旋部的内面为止。
将本发明的曲柄轴安装于自行车的车框所用的组合工具，是轴方向的一端外面形成作为藉由扳手扳转所用的扳手扳转部；在另一端的内面形成有母锯齿状缺口，上述母锯齿状缺口是与形成于曲柄轴的安装配合件的公锯齿状缺口互相地卡合着，在中心部设有轴线方向的贯穿孔，贯穿孔的直径是可插穿有上述曲柄轴5的端部的大小。
在本发明的曲柄安装齿轮所用的组合工具，是轴方向的一端外面形成作为藉由扳手扳转所用的扳手扳转部；在另一端的内面形成有母锯状缺口，上述母锯齿状缺口是与形成于齿轮板固定所用的螺帽的公锯齿状缺口互相地卡合着；在中心部设有轴线方向的贯穿孔75，贯穿孔75的直径是可插穿有上述曲柄轴5的端部的大小。
在本发明的曲柄安装齿轮板所用的补助组合工具，是具有设于轴方向的一端部，具有比上述曲柄轴5的端部的直径大的直径且在外面施以止滑把手部，及邻接设于上述把手部，直径与上述曲柄轴的端部的直径大约相等的内面支持部，及设于另一端的母螺旋部等。本发明具有的效果由于本发明是如上所述地所构成，因此，具有如下的效果。
曲柄与曲柄轴的芯突出精度成为高精度，旋转方向的结合强度也会增强。尤其是，为了轻量化而将曲柄轴作为铝合金的中空管构造者，或将曲柄采用铝合金的中空构造者时，也可将安装精度及结合强度成为十分。
由于分离旋转结合部与芯出部，因此，锯齿状缺口的嵌合部的长度较短即可以，加上成本会降低。
由于锯齿状缺口的齿是角形齿，因此，使用中较少产生摇晃。
由于将固定曲柄与曲柄轴的螺栓的螺旋部的直径变大，并加长六角孔的长度，因此藉由铝合金等的轻合金可制造螺栓，因此自行车的轻量化成为可能。
藉由共用的组合工具可实行曲柄轴装配于车框及齿轮板安装于曲柄。故可提高作业能率。
由于藉由补助组合工具不会从螺帽脱离组合工具，因此，容易且有效率地实行齿轮板安装于曲柄的安装作业。
以下参照附图，以实施例对本发明做详细说明
图1是表示本发明的第1实施形态的曲柄1的正面图。
图2是表示曲柄1的侧面图。
图3是表示从侧面观看曲柄1的剖面图。
图4是表示从背面观看曲柄1的视图。
图5是表示第1图的A-A，B-B，C-C切割线的剖面图。
图6是表示曲柄轴5的外观的视图。
图7是表示将曲柄1安装于曲柄轴5的本发明的曲柄组合体的视图。
图8是表示结合曲柄线5与曲柄1的其他实施形态的剖面图。
图9是表示结合曲柄轴5与曲柄1所用的螺栓54的剖面图。
图10是表示结合曲线轴5与曲柄1所用的螺栓54的斜视图。
图11是表示将曲柄轴5安装于自行车的车框10的状态的视图。
图12是表示将齿轮板6安装于曲柄1的状态的视图。
图13是表示组合工具7的斜视图。
图14是表示从组合工具7的另一端侧观看的视图。
图15是表示补助组合工具8的构造的视图。
参照图式说明本发明的实施形态，第1图是表示本发明的曲柄1的正面图。曲柄1是由铝合金所制作，如第1图所示，踏板安装侧曲柄端4形成较细，而曲柄轴安装侧曲柄端部2侧形成剖面较粗。将曲柄1的粗细形成如此，藉由位置有所变化，因度更剖面积的大小而旋加于曲柄的应力在任何剖面均可成为大约一定。
在曲柄1的表侧表面藉由雷射标记等，可刻印制造厂商的联合活字型Logotype或表示制造名称的商标等。又，在曲柄1的表侧两角隅部形成有倒角部11，该倒角的大小，是在曲柄轴安装侧曲柄端部2附近形成较大，而向踏板安装侧曲柄端部4连续地形成较小。
在曲柄1的曲柄轴安装侧曲柄端部2，形成有将曲柄1安装于曲柄轴5所用的曲柄轴安装孔21。如第6图所示，藉由该曲柄轴安装孔21，在曲柄轴5安装有曲柄1。又，在曲柄1的踏板安装侧曲柄端部4，形成有踏板安装孔41。在该踏板安装孔41安装有未予图示的踏板。
第2图是表示曲柄1的侧面图。第3图是表示从侧面观看曲柄1的剖面图。在曲柄中失部3的背面侧，形成有向长度方向延伸的凹沟31。凹沟31的形状是在凹沟31的两端部附近，沟深向两端形成连绕地变小，而在两端部，沟深变成最小。亦即，凹沟31的中央部底面是与曲柄中央部3的表侧表面大约平行。
该凹沟31的开放面侧形成有段部32，在该段部32嵌入盖构件33，藉由使用氩气体的钝气弧焊接固装盖构件33的周围与曲柄1本体。曲柄1本体的背侧表面与盖部33上表面配置成相同面。又依焊接的焊接部也藉切削加工等切除，成为相同面较理想。
在曲柄轴安装侧曲柄端部2设有曲柄轴安装孔21。在曲柄轴安装孔21。在曲柄轴安装孔21的内面，向内侧突出设有凸缘22，连接于该凸缘22的背面侧，设有母锯齿状缺口23。比曲柄轴安装孔21的锯齿状缺口23更背面侧的部分是构成作为芯突出部24。芯突出闻24是内径没有变化的直线形状也可以，唯一一般是内径向背面扩广的圆锥孔形状，圆锥角度2～3°。
在曲柄轴安装侧端部2的背面突出部的外周基部，形成有齿轮板6止回用的公锯齿状缺口25，而在背面突出部的外周部，形成有齿轮板6固定用的母螺旋26。
第4图是表示从背面观看右曲柄1的图式，锯齿状缺口23，25是如第4图所示，以8齿者较适用。若齿数较少，则旋转结合的结合强度会不足，而若齿数较多，则加工较难，导致成本上升，又，在装配时旋转方向的分配定位作业也容易出错。
第5图是表示在第1图的A-A，B-B，C-C切剖线的各剖面图。第5A图是沿A-A剖面图，第5 B图是沿B-B剖面图，第5C图是沿C-C剖面图。曲柄中央部3的剖面内部是大部分如此地形成作为凹沟31，使得轻量化。
第6图是表示曲柄轴5的外观的图式。在曲柄轴5的两端部，形成有芯突出部52。芯突出部52是直径没有变化的直线形状也可以，惟一般是端部侧弯细的圆锥形状，圆锥角度为2～3°。在此芯突出部52的更接近的端部侧，设有公锯齿状缺口51。锯齿状缺口51是8齿构成，齿的外周围是成为与芯突出部52的外周围连接的表面。锯齿状缺口51的齿形状是两侧面大约平行平面的角形齿。因以与力量大约正交的平面承受旋转方向的结合力，故不易晃动。
在曲柄轴5的端面，设有右曲柄1固定用的母螺旋53。曲柄轴5是中空管形状，如第7图所示，在中央部形成比两端部更薄的厚度。曲柄轴5的材质是铝合金，与中空相辅相成对轻量化有贡献。
第7图是表示装配曲柄轴5与曲柄1及齿轮板6的装配体。在其中一方的曲柄1安装有齿轮板6，藉由锯齿状缺口25防止旋转而藉由螺帽61旋以固定。该齿轮板6被固定的曲柄1安装于曲柄轴的其中一方的端部，藉由螺栓54旋以固定。在曲柄轴5的另一端，安装固定有无齿轮板的曲柄1。曲柄1的芯突出部24与曲柄轴5的芯突出部52是密接地嵌合，高精度地实行两者的芯突出。又，曲柄1的母锯齿状缺口23与曲柄轴5的公锯齿状缺口51是互相地啮合，实行旋转方向的高强度的结合。
由于上述的曲柄轴5的芯突出部52与曲柄1的芯突出部24是被圆锥接合，故两圆锥面是强力地密接。因此从曲柄轴5拆下曲柄1时，须使用拆下工模。如第8图所示的其他的实施形态，是具有固定曲柄轴5与曲柄1的螺栓54而脱离上述密接的构造。
在螺栓54的头部一体地形成有凸缘55。拟将曲柄轴5与曲柄1一体地固定时，经由垫圈56锁紧螺栓54。在曲柄轴安装孔21的内周沟57插入固定有E形环58。欲拆下曲柄轴5与曲柄1时，在螺栓54的六角形59插入六角的锁紧工具向相反方向旋转。螺栓54的凸缘55是成为推压E形环58的侧面。
因此，凸缘55系可将曲柄1向轴线方向驱动而简单地拆下曲柄轴5的芯突出部52与曲柄1的芯突出部24的间的圆锥结合产生的密接。依照该构造时无须抽出工具等。
又，在本实施的形态，配置E形环58，惟不是E形环58而形成将曲柄1一体相当于E形环58者也可以，焊接其他构件形成也可以。
第9图是表示其他形态的螺栓54的构造的剖面图，第10图是螺栓54的斜视图。在第8图的螺栓54是螺旋部的直径与头部的直径为相同程度，惟第9图及第10的螺栓54是螺旋部542的直径形成比头部541的直径大，而凸缘55的直径形成比螺旋部542的直径大。如此，因将螺旋部542的直径较大，因此，即使以铝合金等的轻合金制造螺栓54，也可充分地确保螺旋部的强度，依螺栓54的锁紧力也可设定在充分的数值。
又，六角孔59形成在头部541的端面中央向螺栓的轴方向，该六角孔59的底面部是大约达到螺栓54前端侧的端面附近。六角孔59的底面部是大约达到螺栓54前端侧的端面附近。六角孔59的长度愈长，则锁紧工具与六角孔59的接触面积会增大，使用轻合金制的螺栓也可实行充分的锁紧。六角孔59的长度是可随着所需的锁紧力加以设定，惟至少六角孔59的底面部须达到螺旋部542的内面的程度的长度。因螺旋部542的直径较粗，在内部可设六角孔59，而在内部设置六角孔59也具有充分强度。藉由铝合金制造该螺栓54，成为轻量而且具有充分的强度。
在第11图表示将本发明的曲柄轴5安装于自行车的车框10的状态。但是，在该实施形态的曲柄轴5，挡止轴承的挡止部50突出地设于中央部外面。欲将曲柄轴5安装于车框10，则将左安装配合件101与右安装配合件102螺入在车框10与曲柄轴5的间，并将轴承挡止于挡止部50。在左安装配合件101与右安装配合件102的外侧端部设有公锯齿状缺口，藉具有与该公锯状缺口卡合的母锯齿状缺口的组合工具7，来螺入各安装配合件。
在第13图表示组合工具7的构造。在正前方侧的端部，设有大约正六角柱形的扳手扳转部71。将扳手等的工具放在该扳手扳转部71，并向轴线周围旋转整体组合工具7。邻接于扳手扳转部71设有中间部72。中间部72的外周是削取圆柱的对向的面成为作为平面的形状，在该中间部72的平面也可使用不相同尺寸的扳手等的工具。在组合工具7的另一端部，设有大径部73。
第14图是从大径部73侧的端面观看组合工具7的图式。大径部73的内侧是成为端面被开放的空调，如第14图所示在内部设有锯齿状缺口齿使构成母锯状缺口74。该母锯齿状缺口74卡合于左安装配合件101及右安装配合件102的各公锯齿状缺口。在组合工具7的中心部设有轴线方向的贯穿孔75，贯穿孔75的直径是成为曲柄轴5的端部可插穿的大小。在螺进左右的安装配合件时，则在该贯穿孔75插穿曲柄轴5的端部，而曲柄轴5成为旋转组合工具7所用的导件因而容易实行作业。
第12图是表示在曲柄1安装齿轮板6的状态的图式。在曲柄1的曲柄轴安装侧曲柄端部2，如第12图所示安装齿轮板6，并藉由螺帽61施以固定。在螺帽61的外周，形成有与第11图的左安装配合件101及右安装配合件102的公锯齿状缺口相同节距的公锯齿状缺口。因此，藉由与如第11图所示者相同的组合工具7可实行螺帽61的锁紧作业。在该锁紧作业，使用补助组合工具8，使组合工具7在锁紧中不会脱落。
在第15图表示补助组合8的构造。在大约圆柱状的补助组合工具8的一端，在外周面设有施以止滑所用的辊纹加工的把手部81。把手部81的直径是比组合工具7的贯穿孔75的直径较大，构成可挡止组合工具7。邻接于把手部81设有内面支持部82。内面支持82的直径是与曲柄轴5的端部的直径大约相同，藉由内面支持部82旋转自如地支持组合工具7的贯穿孔75的内面。在补助组合工具8的另一端侧，从端面设有与螺栓54螺合的母螺旋部83。在将补助组合工具8藉螺栓54固定于曲柄1时，设定补助组合工具8的长度，使些许间隙约0.5mm产生在把手部81与组合工具7的间。因此，组合工具7是可旋转且不会从螺帽61脱落，藉由补助组合工具8施以支持。如此，藉由补助工具8一面支持组合工具7，一面将扳手等工具放在扳手扳转部71，即可锁紧螺帽61并将齿轮板6固定在曲柄1。因组合工具7不会从螺帽61脱落，故容易且有效率地实行作业。
权利要求
1.一种自行车用曲柄轴，其特征为具有位于上述曲柄轴(5)的端部，将曲柄(1)结合在旋转方向的旋转结合部(51)；及位于上述旋转结合部(51)的后方，将上述曲柄(1)予以芯突出的芯突出部(52)。
2.如权利要求1所述的自行车用曲柄轴，其特征为上述旋转结合部(51)系锯齿状缺口(51)。
3.如权利要求1或2所述的自行车用曲柄轴，其特征为上述曲柄轴(5)是中空的管状。
4.如权利要求1所述的自行车用曲柄轴，其特征为上述旋转结合部(51)及上述芯突出部(52)是直径在轴方向不变化的直线形状。
5.如权利要求1所述的自行车用曲柄轴，其特征为上述旋转结合部(51)及上述芯突出部(52)，是直径为端部侧变小的圆锥形状。
6.一种自行车用曲柄，其特征为具有将上述曲柄(1)安装于曲柄轴(5)的曲柄轴安装部(21)；将上述曲柄轴(5)与上述曲柄(1)予以芯突出的芯出部(24)；及将上述曲柄轴(5)及上述曲柄(1)结合于旋转方向的旋转结合部(23)
7.如权利要求6所述的自行车用曲柄，其特征为上述旋转结合部(23)是锯齿状缺口(23)。
8.如权利要求6所述的自行车用曲柄，其特征为上述旋转结合部(23)及上述芯突出部(24)是内径为在轴方向不变化的直线形状。
9.如权利要求6所述的自行车用曲柄，其特征为上述旋转结合部(23)及上述芯突出部(24)是内径为背面侧变大的圆锥形状。
10.如权利要求2或7所述的自行车用曲柄，其特征为上述锯齿状缺口(51、23)的齿数是8个。
11.一种自行车用曲柄组合体，其特征为在所述权利要求1所述的曲柄轴(5)的两端部安装如权利要求6所述的曲柄(1)。
12.一种自行车用曲柄安装螺栓，其为在如权利要求1所述的曲柄轴(5)上安装如权利要求6所述的曲柄(1)所用的螺栓(54)，其特征为沿着上述螺栓(54)的轴方向从一端侧依次地形成有头部(541)，凸缘(55)，螺旋部(542)，且上述螺旋部(542)的直径是与上述头部(541)的直径相同程度以上，而上述凸缘(55)的直径是形成比上述螺旋部(542)的直径大；从上述头部(541)的端面向轴方向形成有六角孔(59)，上述六角孔(59)的底部是至少达到上述螺旋部(542)的内面为止。
13.一种自行车用组合工具，其为将权利要求1所述的曲柄轴(5)安装于自行车的车框(10)所用的组合工具，其特征为轴方向的一端外面形成作为藉由扳手扳转所用的扳手扳转部(71)；在另一端的内面形成有母锯齿状缺口(74)，上述母锯齿状缺口(74)是与形成于曲柄轴(5)的安装配合件(101)、(102)的公锯齿状缺口互相地卡合；在中心部设有轴线方向的贯穿孔(75)，贯穿孔(75)的直径是可插穿有上述曲柄轴(5)的端部的大小。
14.一种自行车用组合工具，其为在如权利要求6所述的曲柄(1)安装齿轮板(6)所用的组合工具，其特征为轴方向的一端外面形成作为藉由扳手扳转所用的扳手扳转部(71)；在另一端的内面形成有母锯齿状缺口(74)，上述母锯齿状缺口(74)是与形成于齿轮板(6)固定所用的螺帽(61)的公锯齿状缺口互相地卡合；在中心部设有轴线方向的贯穿孔(75)，贯穿孔(75)的直径是可插穿有上述曲柄轴(5)的端部的大小。
15.一种自行车用补助组合工具，其为在如权利要求6所述的曲柄(1)上安装齿轮板(6)所用的补助组合工具，其特征为具有设于轴方向的一端部，具有比上述曲柄轴(5)的端部的直径大的直径且在外面施以止滑的把手部(81)；及邻接设于上述把手部(81)，直径与上述曲柄轴(5)的端部的直径大约相等的内面支持部(82)，及设于另一端的母螺旋部(83)等。
全文摘要
本发明公开一种提高曲柄与曲柄轴的间的芯突出精度，也增强旋转方向的结合强度的自行车用曲柄轴、曲柄、曲柄组合体。其构成为在曲柄轴的端部具有将曲柄予以芯突出的芯突出部，及将上述曲柄定位固定于旋转方向的旋转结合部。
文档编号B62M1/36GK1142456SQ96106419
公开日1997年2月12日 申请日期1996年8月5日 优先权日1995年8月4日
发明者山中正广 申请人:岛野株式会社