专利名称：自行车用曲柄及其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种自行车用曲柄及其制造方法，尤其是关于一种有助于轻量化的自行车用曲柄及其制造方法。
自行车是期望尽量能轻量化，为此对于所有自行车零件也尽可能使之轻量化较理想。对于自行车用曲柄，众知有例如日本专利公报特公平2-18652号，将管予以成形制造，并将曲柄内部作为中空构造成为轻量化。
因以往的中空曲柄是将管予以成形，因此强度较弱。又，因成形管的关系，故曲柄形状的设计自由度较少。又，即使材料力学上不需要的部分也因无法成形等理由而形状被限制。又，即使有设计上的要求，因成形加工的限制在外观上无法显示高级感等的缺点。
本发明是在如上述的技术性背景下所发明的，可达到以下的目的。
本发明的目的是在于提供一种轻量且强度大，又设计自由度高的自行车用曲柄及其制造方法。
为了达成上述目的，本发明采取以下技术方案一种自行车用曲柄，其特征为上述曲柄(1)的长度方向两端部(2，4)是作成中实构造，长度方向中央部(3)是作成中空构造；上述中空构造是在上述曲柄的背面形成向长度方向延伸的凹沟(3)，而在该凹沟的开放面固装盖构件(33)的构造。
所述的自行车用曲柄，其特征为上述固装是藉由焊接固装上述凹沟(31)与上述盖构件(33)的周围。
所述的自行车用曲柄，其特征为，上述曲柄(1)是曲柄轴(5)安装侧形成较粗，而踏板安装侧形成较细。
所述的自行车用曲柄，其特征为上述凹沟(31)的两端部附近的沟深是向上述凹沟(31)的两端部变小，且上述凹沟的底面形状作成船底型。
所述的自行车用曲柄，其特征为上述曲柄(1)是以铝合金所制成的。
所述的自行车用曲柄的制造方法，其特征为包括为使上述凹沟(31)与上述盖构件(133)的外周部构成焊接的对接部，将盖构件(133)配置于上述凹沟(31)的盖构件载置过程；上述盖构件(133)的外周从外部一面作出背面焊道，一面予以焊接的盖构件焊接过程，及上述盖构件焊接过程之后，切除突起于由上述焊接所制作的上述外部的焊道的焊道除厚过程。
所述的自行车用曲柄的制造方法，其特征为，在上述凹沟(31)的周围一部分，以上述盖构件载置过程形成载置上述盖构件(133)所用的段部。
所述的自行车用曲柄的制造方法，其特征为，上述盖构件(133)是一块板，且在外周形成有焊缝。
所述的自行车用曲柄的制造方法，其特征为，上述凹沟(31)的长度方向的两端部侧的侧面的与上述盖构件(133)的对接部，形成与上述盖构件(133)大约相等厚度。
本发明的自行车用曲柄，其特征为上述曲柄的长度方向两端部是作成中实构造，长度方向中央部是作成中空构造，上述中空构造是在上述曲柄的背面形成向长度方向延伸的凹沟，而在该凹沟的开放面固装盖构件的构造。
又，上述固装是藉由焊接固装上述凹沟与上述盖构件的周围较理想。
又，上述曲柄是曲柄轴安装侧形成较粗，而踏板安装侧形成较细，可成为施加于曲柄的应力形成一定的形状。
又，上述凹沟的两端部附近的沟深是向上述凹沟的两端部变小，且上述凹沟的底面形状作成船底型较理想。又，上述曲柄是以铝合金所制成较理想。
上述自行车用曲柄是至少以如下的制造方法所制作。
在上述凹沟与上述盖构件的周围的熔接对接部，未设置间隙地将上述盖构件配置于上述凹沟的盖构件载置过程，及上述盖构件的外周从外部一面制作背面焊道一面予以焊接的盖构件焊接过程，及上述盖构件焊接过程之后，切除突起于由上述焊接所制作的上述外部的焊道的焊道除厚过程等所构成。
在上述凹沟的周围一部分以上述盖构件载置过程形成载置上述盖构件所用的段部较理想。又上述盖构件由一块板，且在外周形成有斜切者较理想。
又，上述凹沟的长度方向的两端部侧的侧面的与上述盖构件的对头部，形成与上述盖构件133大约相等厚度。较理想。
由于本发明是如上所述地构成，故具有以下的效果。
因曲柄中央部作成中空构造，因此曲柄成中空构造，因此曲柄成为轻量。因中央构造是在凹沟固装盖构件的构造，因此也可将曲柄的形状设计成任何形状，而增加设计的自由度。在外观容易显出高级感。
由于作成施加于曲柄的应力为大约一定的剖面形状，故可得到轻量化外还可得到充分的强度。
由于将凹沟的底面形状作成船底型，曲柄本体的剖面积连续地变化，故应力不会集中在特定场所而可增加作为曲柄整体的强度。
由于藉将曲柄施以焊接及焊接除去厚度加工所制造，因此可制造外观上无接头，轻量且具有充分强度的自行车用曲柄。
由于曲柄本体与盖构件的对接部的厚度形成大约相同，故可将焊接时的熔融接合部成为均匀且安定。
以下参照附图，对本发明的实施例做详细说明
图1是表示本发明的右曲柄1的正面图。
图2是表示本发明的右曲柄1的侧面图。
图3是表示从侧面观看右曲柄1的剖面图。
图4是表示从背面观看右曲柄1的图式。
图5是表示图1的A-A，B-B，C-C切剖线的剖面图。
图6是表示曲柄轴5的外观的图式。
图7是表示将在曲柄1安装于曲柄轴5的曲柄装配体的图式。
图8是表示本发明的左曲柄100的正面图。
图9是表示左曲柄100的侧面图。
图10是表示从侧面观看左曲柄100的剖面图。
图11是表示从背面观看左曲柄100的图式。
图12A是表示图8的A-A线的剖面图。
图12B是表示图8的B-B箭视剖面图。
图12C是表示图8的C-C箭视剖面图。
图13是表示盖构件，图13A是平面图，第13B是表示图13A的BB线剖面图。
图14是表示在载置盖构件133时以表示于图11的XIJ-XIV线切剖的剖面图。
图15是表示在载置盖构件133时以表示图11的XV-XV线切剖的剖面图。
图16是表示在载置盖构件133时以表示图XV-XV线切剖的剖面图。
参照图式说明本发明的实施例形态1，图1是表示本发明的在曲柄1的正面图。右曲柄1是由铝合金所制作，如图1所示，踏板安装侧曲柄端部4形成较细，而曲柄轴安装侧曲柄端部2侧形成剖面较粗。将右曲柄1的粗细形成如此，藉由位置有所变化，根据改变剖面积的大小而施加于右曲柄的应力在任何剖面均可成为大约一定。
在右曲柄1的表侧表面藉由雷射标记等，可刻印制造厂商的标记(logotype)或表示制造名称的商标等。又，在右曲柄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。
在右曲柄1的曲柄轴安装侧曲柄端部2，形成有将右曲柄1安装于曲柄轴5所用的曲柄轴安装孔21。如图7所示，藉将由柄轴5插入于该曲柄安装孔21，使右曲柄安装于曲柄轴5。又，在右曲柄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的踏板轴的一端。
图2是表示右曲柄的侧面图。图3是表示从侧面观看右曲柄1的剖面图。在曲柄中央部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，沟深向两端形成连续地变小，而在两端部，沟深变成最小。亦即，凹沟31的底面形状是所谓船底型。凹沟31的中央部底面是与曲柄中央部3的表侧面大约平行。
该凹沟31的开放面侧形成有段部31，在该段部32嵌入盖构件33，藉由使用氮气体的钝气弧焊接固装盖构件33的周围与右曲柄1本体。右曲柄1本体的背侧表面与盖部33的底表面配置成相同面。又藉由焊接的焊接部34是在焊接后藉由切削加工切除，成为相同面在美观上较理想。
盖构件33与右曲柄1的本体之间的固装方法，是除了焊接以外，也可藉由粘接剂施以粘接。作为粘接剂，可使用环氧树脂，氰基丙烯酸酯树脂等。又，也可将用依敛缝的固装与粘接剂。此时，在敛缝的连接部的间隙填充粘接剂，因而可防止水等的侵入。
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的内面，向内面侧突出设有凸缘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。芯突出部24是向背面侧扩广的圆筒推拨孔形状，在本例子，推拨角度为2-3°。
芯突出部24的推拨面是密接于曲柄轴5的芯突出部52的推拨面而将两者的芯成为一致而且将两者一体地连接。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。
图4是表示从背面观看右柄1的图式，锯齿状缺口23，25是如图4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。
图5是表示在图1图2A-A，B-B，C-C切剖线的各箭视剖面图。图5(A)图是A-A箭视剖面图，图5(C)是图5B-B箭视剖面图，图5是C-C箭视剖面图。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，以便轻量化。
图6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是端部侧变细的推拨形状，推拨角度为2-3°。锯齿状缺口51是8齿构成，齿的外周面是成为与芯突出部52的外周面连续的表面。
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，如图7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。
图7是表示装配曲柄轴5与右曲柄1及齿轮板6的装配体。在其中一方向的右曲柄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施以固定。该齿轮6被固定的右曲柄1安装于曲柄轴5的其中一方的端部，藉由螺栓54施以固定。顺曲柄轴5的另一端，安装固定有无齿轮板的右曲柄1。右曲柄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，右曲柄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，实行旋转方向的高度强度的结合。
本发明的实施例形态2参照图式说明本发明的实施形态2。在上述实施例形态1是例举右曲柄加以说明，表示于以下的本发明的实施例形态2是以左曲柄作为例子，尤其是说明其制造方法。在图8表示本发明的左曲轴100的正面图。图9是表示左曲柄100的侧面图。图10是表示从侧面观看左曲柄100的剖面图，图11是表示从背面观看左曲柄100的图式。
图12A是表示图8的A-A箭视剖面图，图12B是表示图8的B-B箭视剖面图，图12C是表示图8的C-C箭视剖面图。图13是表示盖构件，图13A是表示平面图，图13B是表示图13A的B-B箭视剖面图。本例的左曲柄100是与上述的实施例形态1的右曲柄1，构造在基本上相同惟一部分不相同。以下仅说明下相同部分。
上述右曲柄，是在曲柄轴安装侧曲柄端部2的背面突出部的外周基端部形成有齿轮板6止回用的公锯齿状缺口25，在背面突出部的外周部形，成有齿轮板6固定用的母螺栓26(参照图2，图3)。
反观，因左曲柄100是没有齿轮板6，因此未构成这些部分。对于与上述右曲柄1相同记录是同样，因其说明重复，故省略说明。在凹沟31的两端形成有段部132，该段部132是从凹沟31的周壁稍突出(在例为10mm的宽度)。段部132是在焊接下述的盖构件133时为了暂时固定而载置。
左曲柄100的凹沟31的外侧壁29是与内部壁28形成有角度θ(在本例子为5°)。凹沟31的上端是被开放，而在其周围形成有斜切，具备角度45°的斜切斜面130及斜切平坦面131。在图13表示盖构件133。盖构件133是由一铝合金板所制作，参照图13B。在盖构件133的外周角隅部形成有角度45度的斜切斜面134。
左曲柄100的制造方法以下，详述上述左曲柄100的制造方法。首先，左曲柄100的本体以冷锻成形铝合金素材。冷锻后，藉机械加上切削毛边经切除后加工成如上的形状。同样地，盖构件133也由冷锻加成上述的形状。当完成这些的零件加工时，则将盖构件133载置于凹沟31两端的段部132并施以暂时固定。
将该载置状态的斜切状态表示于第14及图15。图14是表示以表示于第图11的XIV-XIV线切剖载置盖构件133时的剖面图，图15是表示以XV-XV线切剖的剖面图。又，图14及图15是模式地描绘焊接后的焊道的状态者，与实际的金属组织不相同。由图14可了解，凹沟31的两侧是在盖构件133与左曲柄100的本体的间形成有若干间隙135。但是，该间隙135在设计上没有而仅对接盖构件133也可以。因此，在本发明的所谓间隙135也包括接触并予以接合的状态。
在该状态下焊接时，则形成有表面焊道136。同时地熔融的焊接金属的铝合金是经间隙135而在凹沟31内部垂下地形成有背面焊道137。又，即使没有间隙135，在对接状态也同样地母材被熔融而可制造背面焊道137。
一方面，因盖构件133的两端部是放在段部132而被载置，故可正确地定位而实行焊接前的暂时固定。不需要固定盖构件133所用的焊接工模。该部分被焊接，则与上述同样地形成有表面焊道，136及背面焊道137。为什么呢？若段部132的宽度极狭窄地焊接时则熔融的焊接金属或母材也会绕到背面。
当完成熔接时，则表面焊道136的过剩之一部分136a是经磨整加工等的机械加工除去厚度成母材的位准。藉该除去厚度加工从外观无法判别为焊接盖构件133。又，背面焊道137是不需被除去厚度，而在保持被焊接部分的接合强度上有效果。
左曲柄100的凹沟31的长度方向的两端侧的焊接部，是由图15可知，盖构件133的厚度与左曲柄100的本体的厚度是极端地不相同。因此，盖构件133与左曲柄100本体的热容量完全不相同，而在实行焊接时，则在盖构件133侧与左曲柄100本体侧，焊接接合部不会形成均匀，而对外观强度等有不良影响。为了避免这种不方便，如图16地成形熔接相接部。
图16是表示以表示图11的XV-XV线切剖的剖面图。凹沟31的曲柄轴安装侧曲柄端部2侧的侧面也成为同样的构造。在左曲柄100的侧面如图16所示形成有侧面凹部101，盖构件133的厚度与左曲柄100的对接部的厚度大约相等。欲形成侧面凹部101，则对于凹沟31的侧面藉磨整加工等实行除去厚度加工即可以。因形成这种构造，对接部两侧的构件的厚度大约相等，因热容量也大约相等，故在焊接时的热扩散对于两侧构件合均等地实行，可得到均匀又安全的熔融接合部。
又，因形成侧面凹部101，虽在曲柄100的中心轴近旁的段132会被削掉。惟若留下从中心轴离开的部分的段部132，则对载置定位盖构件133上没有妨碍。或者去掉段部132，使用暂时固定盖构件133所用的焊接工模也可以。
在如下的材质，尺寸的条件下，成为轻量且强度上也充分的自行车用曲柄。
在曲柄1左曲柄100的本体的材质；铝合金A7779。
曲柄中央部3的表侧表面与凹沟31的中央部底面之间的曲柄本体的厚度为15mm盖构件33的材质铝合金A7779盖构件33的厚度15mm盖构件133的厚度30mm
权利要求
1.一种自行车用曲柄，其特征为上述曲柄(1)的长度方向两端部(2，4)是作成中实构造，长度方向中央部(3)是作成中空构造；上述中空构造是在上述曲柄的背面形成向长度方向延伸的凹沟(3)，而在该凹沟的开放面固装盖构件(33)的构造。
2.如权利要求1所述的自行车用曲柄，其特征为上述固装是藉由焊接固装上述凹沟(31)与上述盖构件(33)的周围。
3.如权利要求1所述的自行车用曲柄，其特征为，上述曲柄(1)是曲柄轴(5)安装侧形成较粗，而踏板安装侧形成较细。
4.如权利要求1至3项中任何一项所述的自行车用曲柄，其特征为上述凹沟(31)的两端部附近的沟深是向上述凹沟(31)的两端部变小，且上述凹沟的底面形状作成船底型。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的自行车用曲柄，其特征为上述曲柄(1)是以铝合金所制成的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的自行车用曲柄的制造方法，其特征为包括为使上述凹沟(31)与上述盖构件(133)的外周部构成焊接的对接部，将盖构件(133)配置于上述凹沟(31)的盖构件载置过程；上述盖构件(133)的外周从外部一面作出背面焊道，一面予以焊接的盖构件焊接过程，及上述盖构件焊接过程之后，切除突起于由上述焊接所制作的上述外部的焊道的焊道除厚过程。
7.如权利要求6所述的自行车用曲柄的制造方法，其特征为，在上述凹沟(31)的周围一部分，以上述盖构件载置过程形成载置上述盖构件(133)所用的段部。
8.如权利要求6所述的自行车用曲柄的制造方法，其特征为，上述盖构件(133)是一块板，且在外周形成有焊缝。
9.如权利要求7所述的自行车用曲柄的制造方法，其特征为，上述凹沟(31)的长度方向的两端部侧的侧面的与上述盖构件(133)的对接部，形成与上述盖构件(133)大约相等厚度。
全文摘要
本发明公开了一种能得到轻量且强度大，又设计自由度高的自行车用曲柄及其制造方法，其结构为在轴柄的长度方向两端部是作成中实构造，长度方向中央部是作成中空构造，上述中空构造是在上述曲柄的背面形成向长度方向延伸的凹沟，而在该凹沟的开放面成为焊接盖构件的构造。
文档编号B62M3/00GK1151958SQ9610923
公开日1997年6月18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