用于自行车的空心曲柄臂及其制造方法技术

一种用于自行车的空心曲柄臂，其包括一个细长形状的主体，在其端部分别形成一个用于连接至底部托架心轴的区域（２８）以及一个用于踏板连接的区域（４０）。主体包括一个细长形状的空腔（２２）以及两个实心的端部（２８，４０），其中，在所述空腔（２２）的相对侧上形成用于底部托架心轴和踏板的所述连接区域。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。用于自行车的曲柄臂通常由一整铸体构成，该整铸体由金属材料(通常为铝或其合金)制成，并且在其端部具有用于踏板和底部托架心轴固定的孔。如今已提出了在曲柄臂体内侧形成一个空腔以减小其重量的各种方案。日本文献No.5116670披露了一种用于通过挤压在曲柄臂实心体内形成一个内部空腔的方法。根据上述文献给出的系统，空腔延伸直达曲柄臂的一端。因此，为了获得用以固定踏板的螺纹孔，必须提供一个固定在曲柄臂的端部区的插入件。从结构强度的观点考虑，这种方案所存在的问题在于其会产生在端部开口的基本为管状的结构，特别是由于在空心部分形成由连接至踏板的区域提供的载荷作用点的情况下，这种结构会存在抗扭转和抗弯曲应力性能不良的缺陷。美国专利No.6058803披露一种通过铸造制造空心曲柄臂的方法，在这种方法中，在模具中设有一个砂型芯，并且将熔融金属注入模具中并使其固化，以便形成具有一个细长空腔的曲柄臂体，所述细长空腔具有一个盲端和一个形成在用于固定踏板的孔的外侧上的端部。同样，考虑到空腔通入用于踏板的孔从而会减弱所述区域，因此这种方案存在强度的问题。本专利技术的目的在于提供一种能够克服现有技术中存在问题的用于自行车的曲柄臂及其制造方法。根据本专利技术，通过具有能形成以下权利要求主题的特征的用于自行车的曲柄臂及其制造方法能够实现本专利技术的这一目的。通过参照附图，仅以非限定性实施例提供的以下详细描述，将能清楚地理解本专利技术的特征和优点，其中—附图说明图1和2说明了一种由金属材料制成的坯段，其被设计成能够经受一系列塑性变形操作以形成本专利技术的曲柄臂；—图3说明了在第一压延步骤结束时图1和2的坯段；—图4，5和6分别为第二压延步骤结束时的踏板的预成型或中间锻造成型的前视图，剖面图和顶部平面图；—图7，8和9分别为第三压延步骤结束时的踏板的预成型或中间锻造成型的前视图，剖面图和顶部平面图；—图10和11分别为第四压延步骤结束时的踏板的预成型或中间锻造成型的正视图和剖面图；—图12，13和14分别为本专利技术第一实施例中成品曲柄臂的前视图，侧视图和剖面图；—图15为用于说明本专利技术第一种变型的剖面图；—图16和17为说明本专利技术另两种变型的剖面图。图1和2中20表示了一种由轻质金属材料(如铝，其合金或类似轻质合金)制成的坯段，其构成了用于获得本专利技术的自行车所用的空心曲柄臂的起始件。坯段20的形状最好为具有圆形剖面的实心圆柱体，其最好由圆柱形棒、通过沿与棒的纵向轴线正交的方向进行切割开始获得。坯段20接受热塑性变形的首次操作(最好为在压机中的锻造)，其中能够实现坯段的压延，同时形成由图3中22所示的具有盲端或底部的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔显现在坯段的一端24。图3说明了在第一压延步骤结束时的坯段20。对所述坯段进行第二压延步骤处理，在其结束时获得曲柄臂26的预成型或中间锻造成型，所述曲柄臂基本上具有图4，5和6所示的形状。曲柄臂预型件26具有一个带有盲底端的空腔22，该空腔具有一个形成在外侧的端部24。在空腔22的底部30和曲柄臂预型件26的第一端32之间设置一个实心部分28。一个凸起部分34相对于空腔22横向延伸并相对于空腔22延伸超出在相对侧上的空腔22的开口端24。曲柄臂预型件26接受第三热锻步骤，在其结束时能够获得基本上具有图7，8和9所示形状的半成品。同样，在第三锻造步骤结束时的半成品具有一个凸起部分34，该部分相对于空腔22横向延伸并且设置在所述空腔的相对侧。第三锻造步骤的目的基本在于使环绕空腔22的壁的厚度变得均匀。通过再一个热锻步骤，半成品26能够呈现出图10和11所示的形状。在该第四锻造步骤中，拉长并约束空腔22，同时使实心部分28的形状能够形成与底部托架心轴相连的区域。始终相对于空腔22横向设定凸起部分34，并且在该第四锻造步骤结束时，凸起部分34略微向外倾斜。应注意在所有的在前锻造步骤中，均以不会形成压延凸模(未示出)插入和抽出的障碍物的方式，相对于空腔22设置凸起部分34，其中所述压延凸模在每一锻造步骤期间均插入空腔22内侧。随后，半成品26接受热塑性变形的第五，即最后的制造步骤，在该步骤结束时，能够获得具有图12，13和14所示最终形状的曲柄臂体36。成品曲柄臂体36包括一个用于连接至底部托架心轴的实心区域28以及一个用于踏板连接的实心区域40，在这些区域中，通过机加工除去材料而形成相应的孔42，44。通常将用于踏板连接的孔44车出螺纹，而用于连接至底部托架心轴的孔42可具有在与底部托架心轴的互补部分相结合时能传递力矩的任意形状，如方形。所述曲柄臂体具有一个空心部分50和一个实心部分52，这些部分在上述用于连接至底部托架心轴和连接踏板的区域28和40之间延伸。实心部分52包括用于连接踏板的实心区域40。空心部分与用于连接至底部托架心轴的实心区域28相邻。在所述空心部分中，壁较薄且所述空腔具有相对于壁的厚度而言，起主导作用的尺寸。仍参见图12，13和14，曲柄臂体36具有一个较宽的内侧54，一个较宽的外侧56以及两个较窄的侧部58。空心部分50具有一个空腔22，该空腔在连接至底部托架心轴和连接踏板的上述区域28和40之间所包括的区域中、通过位于上述侧部中一个上的开孔24与外界连通。在附图所示的实施例中，开孔24位于较宽的内侧54上。在热塑性变形的最后步骤期间，使凸起部分34弯曲并且以在所述机加工结束时，以使空心部分50和实心部分52在曲柄臂体的纵向轴线60上基本对准的方式使凸起部分成型。作为可选择的技术方案，可使空心部分50略微向曲柄臂的内侧倾斜，如图16和17的变形例所示，以便能够以最佳方式利用将曲柄臂安装在自行车上时所适合的空间。以此方式，实际上，能够制造较短的底部托架心轴，其有助于更好地传递运动。空腔22具有细长形状，其具有大致与曲柄臂体的纵向轴线60一致的轴线。从曲柄臂结构强度的观点考虑，特别重要的是必须在不与空腔22连通的实心区域制造用于底部托架心轴和踏板连接的区域，以便获得连接区域的更大的结构强度。除了形成在外侧上的开孔24以外，空腔22基本上是封闭的，从而能够获得高刚性以及高抗扭转应力和抗弯曲应力的特性。可以利用一个基本上不会对曲柄臂的机械强度作出任何贡献的封闭件封闭开孔24，以便防止任何灰尘、水或污物侵入空腔22内。用于封闭开孔24的第一种方式包括将一个封闭件(未示出)施加于开孔24的边缘；所述封闭件例如可以是盖子或类似物，其能够以不同的方式固定至曲柄臂体上。例如，所述方式可采用焊接，粘接或卡扣配合。根据另一种方案，为了提高曲柄臂的结构强度而封闭开孔24。在图15中显示了一种封闭开孔24的方式，并且这种方式包括形成一个整体片状件62，该片状件是封闭的并且被固定在开孔24的开放边缘上。在由64所示的区域中，例如通过焊接或粘接进行固定。由于已知封闭结构具有更高的惯量并且能够更均匀地分布应力，因此，从结构强度的观点考虑，完全封闭空腔22的情况是有利的。可以利用与以前所述工艺不同的工艺制造本专利技术的曲柄臂。例如，图16说明了一种具有空腔22的曲柄臂，该空腔是完全封闭的，所述曲柄臂可利用将熔融金属(如铝或其合金或钛)浇注入一个模具内获得。为了形成封闭的空腔22，可设想采用一个芯体(未示出)，所述芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自行车的空心曲柄臂（３６），其包括一个用于连接至底部托架心轴的端部区域（２８），一个空腔（２２），以及一个用于踏板连接的端部区域（４０），其特征在于：所述空腔（２２）在用于连接至底部托架心轴的区域（２８）和用于踏板连接的区域（４０）之间的区域中具有一个形成在曲柄臂外侧上的开孔（２４）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：毛里齐奥瓦莱，保罗帕斯夸，
申请(专利权)人：坎培诺洛有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]