專利名稱：自行車構(gòu)件和制造該構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自行車構(gòu)件，特別適用于承受相當(dāng)大單位壓力的自行車部件的裝配中。本發(fā)明還涉及用于制造該構(gòu)件的方法。
在本專利說明書的上下文中，涉及的構(gòu)件是一個踏板曲柄，但被表示的構(gòu)件可以擴(kuò)展到與踏板曲柄不同、但具有與踏板曲柄相似特征的自行車構(gòu)件，例如座椅柱。
背景技術(shù)：
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，不同類型的踏板曲柄能用不同的形狀、材料和構(gòu)造技術(shù)來識別，它們旨在實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，即盡可能地減小踏板曲柄的重量，同時，即使不能提高，也要確保其強(qiáng)度和可靠性特性。
趨向于制造更輕的踏板曲柄的趨勢已經(jīng)導(dǎo)致具有低比重的復(fù)合材料的使用。
然而，當(dāng)發(fā)生于踏板曲柄使用中的單位壓力保持不變時，特別是由于騎車者在蹬踏過程中的推動作用導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)力保持不變時，必須在底托架樞軸或踏板樞軸與踏板曲柄主體之間插入充當(dāng)墊層的金屬件。
使用這種技術(shù)的第一實(shí)施方式在同一申請人的專利EP1281609中示出，其中踏板曲柄主體通過在一個模具中模制一種熱固性復(fù)合材料而獲得，在該模具中安排有金屬嵌入件。
在模制步驟的過程中，處于塑性狀態(tài)中的復(fù)合材料被安排覆蓋該嵌入件，復(fù)合材料覆蓋它們絕大部分的外表面，除了一個相應(yīng)于支撐件的短的部分之外，其中嵌入件被固定到該支撐件。該支撐件也有利地充當(dāng)脫模元件，從而布置在模具中的材料被加熱到其固化溫度，在這之后通過觸動該脫模元件，踏板曲柄能被從模具中取出，然后，踏板曲柄經(jīng)受冷卻降到室溫，在最后的結(jié)構(gòu)中，嵌入件基本上被結(jié)合到用來制造踏板曲柄主體的材料的內(nèi)部。
然而，在前述冷卻步驟中有一個缺點(diǎn)，即覆蓋嵌入件的復(fù)合材料趨向于脫離嵌入件本身的壁面，實(shí)際上，在冷卻過程中，構(gòu)成嵌入件的金屬材料和踏板曲柄的復(fù)合材料都收縮了。兩種材料的冷卻系數(shù)越不相同，脫離作用更加越是相關(guān)。這種脫離意味著在金屬嵌入件和復(fù)合材料之間的附著的降低，從而導(dǎo)致踏板曲柄的強(qiáng)度和支撐的性質(zhì)在總體上的下降。
在復(fù)合材料的踏板曲柄主體中使用金屬嵌入件的第二解決方案在專利US6202506中被示出，在該解決方案中，金屬嵌入件在外表面上具有一系列成形的圓盤，它們被隔開并且結(jié)合到制造踏板曲柄主體的復(fù)合材料中。這種產(chǎn)品雖然增加了在嵌入件和復(fù)合材料之間的接觸面積，但由于在踏板曲柄主體的材料和嵌入件之間的局部分離，所以它仍然具有缺點(diǎn)，該局部分離是在材料的固化步驟期間出現(xiàn)的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面是一種自行車構(gòu)件，它包括一個主體，該主體由被嵌入聚合材料基體內(nèi)的強(qiáng)化纖維構(gòu)成并用來與至少一個自行車元件機(jī)械地結(jié)合并傳遞力，所述構(gòu)件特征在于它包括至少一個支座和至少一個被容納在所述支座中的金屬嵌入件，支座具有一個通向其外表面的孔口、一個基部和確定了若干截面的壁面，該基部的尺寸不大于所述孔口的尺寸，所述截面的尺寸從孔口到基部不變大。
有利地，在支座已經(jīng)被形成之后，支座的形狀和尺寸允許嵌入件插入構(gòu)件的主體中，以這種方式避免由于材料在固化步驟中的不同的收縮所導(dǎo)致的不希望有的分離效果。
本發(fā)明的另一方面是一種用于制造一個自行車構(gòu)件的方法，該自行車構(gòu)件包括一個主體，主體由被嵌入聚合材料基體內(nèi)的強(qiáng)化纖維構(gòu)成并用來與至少一個自行車元件機(jī)械地結(jié)合并傳遞力，所述方法特征在于它包括下列步驟根據(jù)希望的形狀制造所述構(gòu)件的主體；在所述主體中，制造一個具有如此尺寸和形狀的支座，以使該支座能容納一個嵌入件；制造一個具有如此尺寸和形狀的金屬嵌入件，以使該金屬嵌入件能被容納在所述支座中；從所述主體的外部將所述金屬嵌入件插入所述支座中。
優(yōu)選地，支座和嵌入件具有相配的結(jié)合面，更優(yōu)選地，一種膠粘物質(zhì)被放在它們之間，膠粘物質(zhì)適合在兩個部件之間建立一個適當(dāng)?shù)膹?qiáng)連接面。
此外，為了將剪應(yīng)力減到最小，特別是當(dāng)構(gòu)件是一個踏板曲柄時，在嵌入件和支座之間制成槽，優(yōu)選為螺紋。
根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施方式，實(shí)際上，支座基本上由一個螺孔構(gòu)成，而嵌入件形成為一個螺桿狀，以使嵌入件容易通過旋入操作被插入。
如所述的，用于獲得構(gòu)件的方法預(yù)知了一個制造主體的第一步驟，在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，該主體通過在一個模具中成形而獲得。
在這種情況下，支座的制造預(yù)知了用一種強(qiáng)化分離的物質(zhì)覆蓋的主元件的使用，在材料被引入模具內(nèi)部之前，主元件被插入模具中。主體在模具內(nèi)部的成形被完成之后，同樣通過存在的強(qiáng)化分離材料的幫助，主元件被從主體本身取出。
為了使這最后的步驟成為可能，主元件由一個可取出的元件構(gòu)成，優(yōu)選地是一個螺桿狀元件，它使隨后具有螺紋外形的嵌入件的插入成為可能。
關(guān)于具有螺紋外形的優(yōu)選實(shí)施方式，優(yōu)選地，支座和嵌入件有若干具有不同外形的區(qū)域，這些區(qū)域確定了相應(yīng)的沒有間隙的結(jié)合區(qū)域和寬松的結(jié)合區(qū)域，在寬松的結(jié)合區(qū)域中，一個間隙被有利地限定以容納膠粘物質(zhì)。
在一個不同的實(shí)施方式中，支座可以有利地通過用機(jī)械加工除去材料來獲得。


從結(jié)合附圖進(jìn)行的對一些優(yōu)選實(shí)施方式的說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中圖1表示根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件的軸測圖；圖2表示圖1的分解圖；圖3表示圖1沿軸III-III的局部剖視圖；圖3A表示圖3的放大細(xì)節(jié)；圖3B表示圖3的另一個放大細(xì)節(jié)；圖3C表示圖3A的細(xì)節(jié)的一個變型實(shí)施方式；圖4表示本發(fā)明的構(gòu)件的一個變型的分解軸測圖；圖4A表示沿圖4的軸IV-IV的局部剖視圖；圖4B表示圖4A的一個放大細(xì)節(jié)；圖4C表示圖4A的另一個放大細(xì)節(jié)；圖5和6表示本發(fā)明的構(gòu)件的另一個變型的分解軸測圖；圖7表示本發(fā)明的構(gòu)件的另一個變型實(shí)施方式的軸測圖；圖8到11表示根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選實(shí)施方式制造圖1的構(gòu)件的不同步驟；圖12表示根據(jù)圖9的剖面線XII-XII的視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1至3中表示了本發(fā)明的構(gòu)件，其中該構(gòu)件總是用1來表示。這里被表示的構(gòu)件由一個用于自行車的踏板曲柄構(gòu)成，在下文中我們將用術(shù)語踏板曲柄來意指一個具有相似于踏板曲柄的特征的自行車構(gòu)件，例如座椅柱。通常能夠認(rèn)為這種構(gòu)件受到至少一個分力，例如牽引力、壓力和/或扭矩，并且能傳遞或耐受該力。
踏板曲柄1包括一個細(xì)長的主體2，該主體2在端部3具有一個第一支座4，一個第一金屬嵌入件5被容納在第一支座4中以將踏板曲柄1連接到自行車的底托架樞軸，其中底托架樞軸未在圖中示出。
在相對的端部6有一個第二支座7，一個第二金屬嵌入件8被容納在第二支座7中以連接踏板，其中踏板未在圖中示出。
兩個嵌入件5、8具有各自的用于分別連接到底托架樞軸和踏板樞軸的通孔9、10，在該特定情況下，用于連接到底托架樞軸的通孔9是正方形的，而用于連接到帶螺紋的踏板樞軸的通孔10是帶有螺紋的。很明顯，在不同的實(shí)施方式中，連接孔可以不是通孔，并且可以具有不同的幾何形狀，匹配底托架和踏板樞軸形狀。
主體2由被嵌入熱塑性或熱固性樹脂基體中的強(qiáng)化纖維構(gòu)成，而嵌入件5、8由金屬材料構(gòu)成，優(yōu)選地是一種鋁合金。強(qiáng)化纖維優(yōu)選地是以無規(guī)則的方式布置在基體內(nèi)的碳纖維，但這不是必需的。作為選擇，強(qiáng)化纖維可以被以有序的方式布置在模具內(nèi)，例如按照單向結(jié)構(gòu)，或以織物的形式被緯線編織，以沿著特定方向形成具有所希望的特性的若干層。最后，強(qiáng)化纖維能從包括玻璃纖維、芳香尼龍纖維、陶瓷纖維或它們的任何組合中選擇。
如在圖2、3、3A和3B中能具體看到的，每個支座4、7都具有一個通向踏板曲柄1的主體2的表面2a、2b的孔口4a、7b，一個基部4b、7a和壁面4c、7c。這些支座4、7的形狀基本上是圓柱形的，因此孔口4a、7b的尺寸基本上等于各自的基部4b、7a的尺寸，而壁面4c、7c從孔口4a、7b到基部4b、7a確定了同樣的圓形部分，每個嵌入件5、8還都具有一個與相應(yīng)的支座4、7的形狀相配的基本上成圓柱形的形狀。
支座4、7和嵌入件5、8實(shí)際上具有匹配的結(jié)合面，結(jié)合面上形成相應(yīng)的螺紋。實(shí)際上，支座4、7包括一個螺孔11、12，而嵌入件5、8具有其一個成形為螺桿狀的部分13、14。
如能在圖3A中關(guān)于用來連接到底托架樞軸的端部3的細(xì)節(jié)中看到的，嵌入件5的螺桿狀部分13具有一個與螺孔11沒有間隙的第一結(jié)合區(qū)域13a和一個第二結(jié)合區(qū)域13b，第二結(jié)合區(qū)域13b與螺孔11寬松結(jié)合，以用這種方式確定一個間隙區(qū)域15。該間隙15具有基本上均勻的厚度并且被用膠粘物質(zhì)填充，間隙厚度有利地在0.1至0.05毫米之間。尤其是，沒有間隙的第一結(jié)合區(qū)域13a包括三個具有平均直徑、外徑和底徑分別大于第二區(qū)域13b的螺紋的平均直徑、外徑和底徑的接觸螺紋。該具有增大直徑的螺紋的第一區(qū)域13a鄰接嵌入件5的端部5a，端部5a與嵌入件5本身的第一螺紋的端部5b相對。嵌入件5還具有一個加寬的頭部17，頭部17適合被布置成緊靠著形成于主體2中的環(huán)形接觸面19。最后，正方形的通孔9使之與底托架樞軸結(jié)合。
如同能在圖3B中看到的，結(jié)合連接到底托架樞軸的端部3所敘述的內(nèi)容也能適用于用來將踏板曲柄連接到踏板樞軸的端部6。嵌入件8的螺桿狀部分14具有一個與螺孔12沒有間隙的第一結(jié)合區(qū)域14a和一個第二結(jié)合區(qū)域14b，第二結(jié)合區(qū)域14b與螺孔12寬松結(jié)合，以用這種方式確定一個間隙區(qū)域16。該間隙16具有基本上均勻的厚度并且被用膠粘物質(zhì)填充，間隙厚度有利地在0.1至0.05毫米之間。尤其是，沒有間隙的第一結(jié)合區(qū)域14a包括三個具有平均直徑、外徑和底徑分別大于第二區(qū)域14b的螺紋的平均直徑、外徑和底徑的接觸螺紋。該具有增大直徑的螺紋的第一區(qū)域14a鄰接嵌入件8的端部8b，端部8b與嵌入件8本身的第一螺紋的端部8a相對。嵌入件8還具有一個加寬的頭部18，頭部18適合被布置成緊靠著形成于主體2中的環(huán)形接觸面20。最后，正方形的通孔10使之與踏板樞軸結(jié)合。
應(yīng)該注意，在踏板曲柄1的相對的表面2a、2b上，兩個嵌入件5、8用逆時針螺旋擰入踏板曲柄1的主體2中。在蹬踏過程中，這確定了有利的將嵌入件5、8扭轉(zhuǎn)到相應(yīng)的支座4、7中的擰緊動作。
在圖3C中表示了一個在嵌入件和支座之間的螺孔螺桿式結(jié)合的變型實(shí)施方式。該實(shí)施方式不同于前述的實(shí)施方式，其中螺孔61具有一個與嵌入件55的螺桿部分63沒有間隙的第一結(jié)合區(qū)域61a和一個第二結(jié)合區(qū)域61b，第二結(jié)合區(qū)域61b與螺桿63寬松結(jié)合以確定一個間隙65。第一區(qū)域61a包括三個具有平均直徑、外徑和底徑分別小于第二區(qū)域61b的螺紋的平均直徑、外徑和底徑的接觸螺紋。第一區(qū)域61a被布置為靠近支座54的基部54b。最后，嵌入件55具有一個加寬的頭部67，頭部67適合被布置成緊靠著形成于主體2中的環(huán)形接觸面69。
圖4、5和6表示剛才描述的踏板曲柄的不同變型，不同之處在于支座和嵌入件具有不同的外形，它們?nèi)匀黄ヅ洳⒃O(shè)有用于容納膠粘物質(zhì)的間隙。
在圖4中表示了一個踏板曲柄，其中與中心機(jī)件相聯(lián)的嵌入件88和相應(yīng)的支座84不同于與踏板相聯(lián)的嵌入件89和相應(yīng)的支座85。
如在圖4B中看到的，支座84具有一個第一圓柱部分84a和一個螺紋端部分84b，相聯(lián)的嵌入件88具有一個螺紋部分88b和一個圓柱部分88a，螺紋部分88b與支座84的螺紋部分84b結(jié)合，圓柱部分8a具有一個比支座84的圓柱部分84a稍小的直徑，這確定了一個間隙區(qū)域87，膠粘物質(zhì)被有利地容納在該間隙區(qū)域87中。
支座85和相聯(lián)的嵌入件89具有一個稍帶錐形的圓柱形狀，如在圖4C的細(xì)節(jié)中看到的，支座85的基部85a在尺寸上小于孔口85b，而壁面85e確定了從孔口85b到基部85a其尺寸減小的部分。
在圖5中表示了一個踏板曲柄，其中每個支座74、75和相聯(lián)的嵌入件78、79具有基本上成六角形的棱柱的形狀。
最后，在圖6中表示了一個踏板曲柄，其中每個支座94、95和相聯(lián)的嵌入件98、99都具有一個基本上圓柱形的形狀，它們具有若干被縱向開槽的接觸面以在嵌入件98、99的扭轉(zhuǎn)下改善關(guān)于支座94、95的固定性。
應(yīng)該注意，嵌入件和支座的不同幾何形狀在蹬踏過程中產(chǎn)生不同的受力分布，特別是扭力類型的分布。在設(shè)計(jì)步驟中，這確定了外形的尺寸，以便在踏板曲柄的主體和嵌入件之間適當(dāng)?shù)胤植紮C(jī)械應(yīng)力，盡可能地減小放在它們之間的膠粘物質(zhì)所受到的剪應(yīng)力。
圖7表示圖1的踏板曲柄的一個變型，包括一個具有若干輻條的踏板曲柄100，它通常稱為右踏板曲柄，一個或更多的輪周件(未示出)用它聯(lián)接以傳動鏈條。
在所示的解決方案中，踏板曲柄主體102在一端具有一個第一支座104和在相對端具有一個第二支座105，一個第一嵌入件108被容納在第一支座104中用來連接到中心機(jī)件，一個第二嵌入件109被容納在第二支座105中用來連接到踏板，第一和第二嵌入件108、109優(yōu)選地是在圖1中描述的類型，但這不是必需的。
踏板曲柄主體102還包括與前面的附圖中所述的那些同樣類型的一個第三支座115和一個第三嵌入件110，它們被布置在第一嵌入件108和第二嵌入件109之間的中間位置。第三支座115和第三嵌入件110用來固定與踏板曲柄100安裝成整體的輪周件。為了這個目的，一個螺紋盲孔111被形成于第三嵌入件110上，螺紋盲孔111能連接所述輪周件的螺桿連接裝置。
踏板曲柄100在一端還具有四個橫臂113或輻條，相應(yīng)的支座112被形成于橫臂113的末端，支座112允許用螺桿連接裝置在另外的四個點(diǎn)上鎖止輪周件。在這里所示的解決方案中，橫臂113和踏板曲柄主體102構(gòu)成一個由被嵌入聚合材料基體中的強(qiáng)化纖維制成的單一主體，聚合材料例如是熱固性或熱塑性樹脂。
在一個可能的變型實(shí)施方式中，支座112能具有如此的尺寸和形狀，以便容納前面所述類型的相應(yīng)的金屬嵌入件，在這種情況下確定四個用于將輪周件固定到具有金屬嵌入件的踏板曲柄主體102的固定點(diǎn)。
在其它既沒有描述也沒有表示的變型實(shí)施方式中，踏板曲柄能配備具有不同幾何形狀的支座，例如在圖4至6中所示的形狀的任何組合。
在其它情況下，嵌入件本身相對于容納它的支座可以是不同形狀的，例如可以是一個三棱柱形的嵌入件，它被容納在任何非圓柱形的支座中。
在另一個變型中，嵌入件-支座聯(lián)接可以被形成為不放入膠粘物質(zhì)，在這種情況下，僅僅通過兩個部件之間的機(jī)械干涉來確保固定性。此外，支座可以是一端封閉的，不是象上面所示的形狀那樣在主體的整個長度上與主體接合。
參考圖8至11，根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選實(shí)施方式，下文將說明用于獲得在圖1中所描述和表示的類型的踏板曲柄的步驟。
如能在圖8中看到的，預(yù)定數(shù)量的嵌入了強(qiáng)化纖維148的聚合材料被布置在模具120的第一半模122之內(nèi)，在該第一半模122中還放置了兩個主元件144、146，主元件144、146由一種強(qiáng)化分離的物質(zhì)涂覆并被兩個支撐元件140、142保持在適當(dāng)?shù)奈恢弥?，支撐元?40、142還有利地充當(dāng)脫模元件。主元件144、146由相應(yīng)的設(shè)有一個加寬頭部157、158的帶螺紋的嵌入件構(gòu)成，其外形與將會在踏板曲柄1中獲得的支座4、5的形狀匹配。
在隨后的步驟中，模具120的第二半模124閉合在第一半模122上，使材料148流入被模具120的兩個半模122、124確定的凹入部分內(nèi)。如在圖12中看到的一樣，除了加寬的頭部157、158之外，在塑性狀態(tài)中的材料148完全充滿空腔并完全包圍主元件144、146，因而頭部157、158沒有用任何材料覆蓋。
隨后通過適當(dāng)?shù)囊阎訜嵫b置134加熱模具120，這使聚合材料的固化并成網(wǎng)狀，并按照所希望的形狀形成踏板曲柄主體2的相關(guān)形狀。
然后，模具120被打開，踏板曲柄主體2通過觸動脫模元件140、142而被取出。主元件144、146如所述地具有沒有用材料覆蓋的加寬的頭部157、158。這使它們隨后能通過旋出操作從踏板曲柄主體2中取出。由于強(qiáng)化分離材料的存在和由于材料在冷卻步驟中的熱收縮導(dǎo)致的材料148的局部分離，該旋出操作更容易進(jìn)行，其中主元件144、146在模制之前用強(qiáng)化分離的材料涂覆。主元件144、146的取出產(chǎn)生了一個由踏板曲柄主體2構(gòu)成的半成品，它具有兩個帶螺紋的支座4、5，完全由被定型的材料制成，該被定形的材料由強(qiáng)化纖維構(gòu)成。
在圖11中所示的隨后的操作提供了相應(yīng)的帶螺紋的嵌入件5、8的插入，嵌入件5、8具有按照圖3A和圖3B中所示的幾何形狀，由一層膠粘物質(zhì)覆蓋，優(yōu)選地是一種雙組分環(huán)氧樹脂。在旋入的過程中，膠粘物質(zhì)被布置成充滿形成于支座4、7和嵌入件5、8之間的間隙15、16。最后，由于沒有間隙的結(jié)合，最終旋入步驟使嵌入件5、8被鎖止在支座4、7中，該沒有間隙的結(jié)合是通過使螺紋13a、14a與螺孔11、12接觸而產(chǎn)生的。
接著是膠粘物質(zhì)的干燥步驟，它能在室溫下進(jìn)行或可能通過加熱進(jìn)行，直到它聚合。
最后，按照已知的加工技術(shù)，用于連接到底托架樞軸和踏板的相配的孔9、10在嵌入件5、8上由機(jī)床制出。
有利地，由于嵌入件和踏板曲柄主體的特殊的幾何形狀，所述方法使它們之間的結(jié)合力提高。實(shí)際上，當(dāng)用已經(jīng)被形成網(wǎng)狀和被固化的聚合材料形成了踏板曲柄主體時，嵌入件才被插入支座中，使通過機(jī)械干涉進(jìn)行理想的結(jié)合得以實(shí)現(xiàn)。
更加有利地，通過盡可能地利用膠粘物質(zhì)的粘合性質(zhì)，所述方法使在嵌入件和踏板曲柄主體之間的結(jié)合力提高。實(shí)際上，當(dāng)踏板曲柄主體和嵌入件已經(jīng)被形成時，膠粘物質(zhì)才被應(yīng)用和被干燥處理，因而在膠粘物質(zhì)的聚合步驟期間，它們沒有受到任何收縮。
該方法的變型預(yù)知了不同形狀的主元件的使用，即，被成形以便允許根據(jù)所希望的幾何形狀來制造相應(yīng)的支座。例如，為了制造圖3B中所示的支座61，主元件可以由一個圓柱形元件構(gòu)成，圓柱形元件具有各種根據(jù)該圖中所示的輪廓形成的螺紋輪廓。
還能在所述方法的進(jìn)一步的步驟中預(yù)知，在嵌入件被插入相應(yīng)的支座中之后，相對于加寬的頭部的端部經(jīng)歷一個沖壓成形以產(chǎn)生一個底切區(qū)域，該底切區(qū)域防止嵌入件從支座本身中脫離。
在所述方法的另一個變型中，支座能通過用機(jī)床從一個整塊的踏板曲柄主體開始進(jìn)行加工而形成，該整塊的踏板曲柄主體例如通過用所述方法進(jìn)行模制而獲得，然而，在該方法中省略了主元件。
在又一個變型中，模制可以使用適合被布置在模具內(nèi)用來形成踏板曲柄的多層材料。這些層能由按照單向結(jié)構(gòu)布置在聚合材料基體內(nèi)或以織物的形式緯線編織的、在聚合材料基體內(nèi)的強(qiáng)化纖維構(gòu)成。這使踏板曲柄沿著預(yù)定的方向獲得特殊的物理機(jī)械特性。
應(yīng)該注意，主元件的形狀基本上與嵌入件的形狀匹配并在至少一個部分中稍大于嵌入件的形狀，使得當(dāng)插入完成時，形成用于容納膠粘物質(zhì)的間隙。
此外，當(dāng)踏板曲柄被安裝在自行車上時，能夠預(yù)見，可以應(yīng)用一個可取下的嵌入件覆蓋件以改善踏板曲柄的外觀。
最后，支座和金屬嵌入件的形狀可以是所示形狀的任何組合。例如，所有所示的形狀都能形成錐狀，或能有一個具有減小截面的第一部分(截頭圓錐體或截頭棱錐體)和一個具有不變截面的端部部分(圓柱形或棱柱形)。此外，在截頭圓錐、圓柱形中，在圓柱部分中或在其端部部分中可以有螺紋。最后，支座的內(nèi)表面和/或嵌入件的外表面可以由曲面區(qū)域和平面區(qū)域的任何組合組成。
權(quán)利要求
1.自行車構(gòu)件(1；100)，包括一個主體(2；102)，該主體由被嵌入聚合材料基體內(nèi)的強(qiáng)化纖維構(gòu)成并用來與至少一個自行車元件機(jī)械地結(jié)合并傳遞力，其特征在于，它包括至少一個支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)和至少一個被容納在所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)中的金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)，所述支座具有一個通向其外表面的孔口(4a，7b；54a；84a；85b)、一個基部(4b，7a；54b；84b，85a)和確定了若干截面的壁面(4c，7c；85c)，該基部的尺寸不大于所述孔口(4a，7b；54a；84a；85b)的尺寸，所述截面的尺寸從孔口(4a，7b；54a；84a；85b)到基部(4b，7a；54b；84b，85a)不增加。
2.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)和所述金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)具有相配的結(jié)合面，以便獲得機(jī)械結(jié)合。
3.如權(quán)利要求2所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述結(jié)合面是圓柱形。
4.如權(quán)利要求2所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述結(jié)合面是棱柱形。
5.如權(quán)利要求2所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述結(jié)合面是截頭圓錐形。
6.如權(quán)利要求2所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述結(jié)合面具有一個或更多的槽。
7.如權(quán)利要求6所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述槽從所述支座(94，95)的孔口到基部縱向地延伸。
8.如權(quán)利要求3所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述支座(4，7；54；84)的結(jié)合面在其至少一個部分中具有一個內(nèi)螺紋，該內(nèi)螺紋在該部分中確定了一個螺孔(11，12；61；84b)。
9.如權(quán)利要求3所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述金屬嵌入件(5，8；55；88)的結(jié)合面在其至少一個部分(13，14；63；88b)中具有一個外螺紋，該外螺紋在該部分上確定了一個螺桿。
10.如權(quán)利要求8和9所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述螺紋部分(84b，88b)被限定在所述支座(84)的基部上和所述嵌入件(87)的端部部分上。
11.如權(quán)利要求8和9所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于全部結(jié)合面都形成有螺紋。
12.如權(quán)利要求8和9所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述螺桿狀的金屬嵌入件(5，8)的部分(13)具有一個與所述螺孔(11，12)沒有間隙的第一結(jié)合區(qū)域(13a，14a)和一個第二結(jié)合區(qū)域(13b，14b)，該第二結(jié)合區(qū)域與所述螺孔(11，12)寬松結(jié)合以確定一個間隙(15，16)。
13.如權(quán)利要求12所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述第一區(qū)域(13a，14a)包括一個或更多的接觸螺紋，相對于所述第二區(qū)域(13b，14b)的螺紋，這些接觸螺紋具有更大的平均直徑、外徑和底徑。
14.如權(quán)利要求12所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述第一區(qū)域(13a，14a)位于靠近所述金屬嵌入件(5，8)的端部(5a，8b)的位置，所述端部(5a，8b)被布置在與所述金屬嵌入件(5，8)的第一螺紋的端部(5b，8a)相對的位置上。
15.如權(quán)利要求8和9所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述螺孔狀支座的部分(61)具有一個與所述螺桿部分(63)沒有間隙的第一結(jié)合區(qū)域(61a)和一個第二結(jié)合區(qū)域(61b)，該第二結(jié)合區(qū)域(61b)與所述螺桿(63)寬松結(jié)合以確定一個間隙(65)。
16.如權(quán)利要求15所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述第一區(qū)域(61a)包括一個或更多的接觸螺紋，它們具有比所述第二區(qū)域(61b)的螺紋小的平均直徑、外徑和底徑。
17.如權(quán)利要求15所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述第一區(qū)域(61a)位于靠近所述支座(54)的基部(54b)的位置。
18.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述支座(4，7；54)的基部(4b，8a；54b)通向所述構(gòu)件(1)的一個第二外表面(2b，2a)，確定了一個用于所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)的貫穿結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于所述支座的基部被限制在所述構(gòu)件的主體之內(nèi)，確定了一個用于所述支座的封閉結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)具有一個加寬的頭部(17，18；67)，該頭部適合被布置成緊靠所述主體(2)的外表面(2a，2b)。
21.如權(quán)利要求18和20所述的構(gòu)件，其特征在于所述金屬嵌入件具有一個第二加寬的頭部，該頭部適合被布置成緊靠所述第二外表面。
22.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于它包括一個可取下的覆蓋件，該覆蓋件能被應(yīng)用在所述金屬嵌入件上。
23.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于一種膠粘物質(zhì)被放在所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)和所述金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)之間。
24.如權(quán)利要求23所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)的壁面(4c，7c；85c)和所述金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)的外表面確定了一個間隙(15，16；65；87)，該間隙適合容納所述膠粘物質(zhì)。
25.如權(quán)利要求21所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述間隙(15，16；65；87)具有一個基本上均勻的厚度。
26.如權(quán)利要求22所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述厚度在0.1至0.05毫米之間。
27.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述強(qiáng)化纖維被無規(guī)則地布置在所述聚合材料基體內(nèi)。
28.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件，其特征在于所述強(qiáng)化纖維以一種有序的方式布置在所述聚合材料基體內(nèi)。
29.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述強(qiáng)化纖維能從一個集合中選擇，該集合包括碳纖維、玻璃纖維、芳香尼龍纖維、陶瓷纖維或它們的任何組合。
30.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)由一種輕合金構(gòu)成。
31.如權(quán)利要求30所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述輕合金為鋁。
32.如權(quán)利要求23所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述膠粘物質(zhì)由一種雙組分環(huán)氧樹脂構(gòu)成。
33.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于它是一個踏板曲柄(1)，該踏板曲柄(1)在一端(3)具有一個第一支座(4；54；74；84；94；104)并在相對端(6)具有一個第二支座(7；75；85；95；105)，一個第一金屬嵌入件(5；55；78；88；98；108)被容納在該第一支座中用來連接到自行車的底托架，一個第二金屬嵌入件(8；79；89；99；109)被容納在該第二支座中用來連接到自行車踏板。
34.如權(quán)利要求33所述的構(gòu)件(1；100)，其特征在于所述第一和第二嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)分別具有一個連接到底托架樞軸和踏板樞軸的連接孔(9，10)。
35.如權(quán)利要求33所述的構(gòu)件(100)，其特征在于所述踏板曲柄(1)包括一個第三支座(115)和一個第三嵌入件(110)，用來固定一個與所述踏板曲柄(1)相聯(lián)的輪周件。
36.如權(quán)利要求35所述的構(gòu)件(100)，其特征在于所述第三嵌入件(110)被布置在所述第一嵌入件(108)和所述第二嵌入件(109)之間的中間位置上。
37.如權(quán)利要求33所述的構(gòu)件(100)，其特征在于所述踏板曲柄(1)包括一個或更多相對于所述第一支座(104)徑向延伸的橫臂(113)，該橫臂(113)適合使一個與所述踏板曲柄(1)相聯(lián)的輪周件固定。
38.如權(quán)利要求37所述的構(gòu)件(100)，其特征在于所述橫臂(113)包括用于固定所述輪周件的支座(112)和嵌入件。
39.用于制造一個自行車構(gòu)件(1；100)的方法，該自行車構(gòu)件包括一個主體，該主體由被嵌入聚合材料基體內(nèi)的強(qiáng)化纖維構(gòu)成并用來與至少一個自行車元件機(jī)械地結(jié)合和傳遞力，所述方法特征在于，它包括下列步驟根據(jù)希望的形狀制造所述構(gòu)件(1；100)的主體(2；102)；在所述主體(2；102)中，制造一個支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)，其尺寸和形狀使該支座能容納一個嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)；制造一個金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)，其尺寸和形狀使該金屬嵌入件能被容納在所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)中；從所述主體(2；102)的外部將所述金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)插入所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)中。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于當(dāng)所述主體(2；102)在室溫下時，所述金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)被插入所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)中。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于它進(jìn)一步包括下列步驟將一種膠粘物質(zhì)應(yīng)用到所述支座的表面上和/或所述金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)的外表面上；在將所述金屬嵌入件(5，8；55；78，79；88，89；98，99；108，109)插入所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)中的步驟之后，讓所述膠粘物質(zhì)干燥。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于所述干燥步驟在室溫下進(jìn)行。
43.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述主體(2；102)通過在一個模具(120)中成形而獲得。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于所述支座(4，7；54；74，75；84，85；94，95；104，105)被用下列步驟獲得將一個由強(qiáng)化分離的物質(zhì)涂覆的主元件(144，146)插入所述模具(120)中；通過所述成形操作制造所述主體(2；102)；從所述主體(2；102)中取出所述主元件(144，146)。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于所述主元件(144，146)的插入步驟使用一個具有至少一個螺桿狀部分的主元件(144，146)。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于所述主元件(144，146)的取出步驟通過旋出操作來進(jìn)行。
47.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于所述支座的形成通過用機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工來進(jìn)行。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于所述機(jī)械加工在所述支座的至少一個部分中提供一個螺孔。
49.如權(quán)利要求45或48所述的方法，其特征在于所述嵌入件的插入步驟使用一個至少部分地形成螺紋的嵌入件(5，8；55；88)，該嵌入件被擰入所述支座中。
50.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于所述成形步驟包括將一種由嵌入聚合材料基體中的強(qiáng)化纖維構(gòu)成的材料(148)放入所述模具(120)中。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于所述強(qiáng)化纖維被無規(guī)則地布置在所述基體中。
52.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于所述強(qiáng)化纖維按照優(yōu)選的方向、以有序的方式被布置在所述基體中。
53.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于所述聚合材料選自一種熱塑性材料和一種熱固性塑性材料。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于所述成形步驟進(jìn)一步包括一個加熱所述模具的步驟，用來固化所述塑性材料。
55.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于它進(jìn)一步包括一個所述嵌入件的變形步驟，適合防止嵌入件從所述支座中脫離。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于所述變形通過沖壓成形進(jìn)行。
全文摘要
一個用于自行車的踏板曲柄(1)，由被嵌入聚合材料基體中的強(qiáng)化纖維構(gòu)成，它具有兩個支座(4，7)，兩個金屬嵌入件(5，8)被容納于該兩個支座中。支座(4，7)具有一個孔口(4a，7b)，所述孔口通向踏板曲柄的外表面(2a；2b)并具有一個以便使嵌入件(5，8)從踏板曲柄(1)的外部插入的幾何形狀。
文檔編號B62K19/16GK1572649SQ20041004928
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者朱塞佩·達(dá)爾普拉 申請人:坎培諾洛有限公司