專利名稱：自行車底托架組件的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種自行車底托架組件，更特別是，本發明涉及一種具有安裝在一自行車架的圓筒形支架部分或底托架管內的軸承的自行車底托架組件。
背景技術：
自行車正成為一種受歡迎的娛樂方式如其作為一種運輸工具一樣。此外，對業余愛好者和專業運動員來說，自行車已經成為一種非常受歡迎的競技運動。不管將自行車用于娛樂、運輸或競技，自行車工業不斷改進自行車的各部件。已經進行了大量重新設計的一個部件是自行車底托架，其也通常被稱為底托架。
日本公開號為2004-249770的專利申請公開了一種傳統的底托架，其安裝在自行車的支架部分。該傳統底托架配置有第一和第二軸承支承部件或殼體，其分別具有第一和第二軸承固定部分。第一和第二軸向支承殼體分離地擰入到支架部分的兩個端部。傳統的曲柄軸裝置還包括第一和第二軸承，其貯藏在第一和第二軸向支承殼體中。該曲柄軸旋轉式地支承在兩個第一和第二軸承上，并且左右曲柄非旋轉式地安裝在曲柄軸的兩個軸向端部。
在這種傳統底托架中，右齒輪曲柄固定在曲柄軸的右軸向端部。第一和第二軸承的內環通過左右曲柄的內邊緣部分壓入并布置為使得左右曲柄可以施加壓力給第一和第二軸承的內環。左曲柄通過一鋸齒狀突起非旋轉地安裝在曲柄軸上，該鋸齒狀突起形成于曲柄軸的左軸端部的一圓周表面上。此外，左曲柄通過一緊固螺釘固定到曲柄軸上，該緊固螺釘擰入曲柄軸的左邊緣內圓周表面。當左曲柄通過緊固螺釘固定到曲柄軸上時，通過放置左右曲柄保持與第一和第二軸承內環的外表面軸向接觸，在軸向方向，左右曲柄向內壓住第一和第二軸承的內環。另外，在一左曲柄的曲柄軸安裝部分上沿徑向形成一窄縫。在利用緊固螺釘固定左曲柄后，通過利用兩個安裝螺釘縮小窄縫的寬度可以更緊地將左曲柄固定在曲柄軸上。在如上所述的傳統自行車底托架中，利用固定左曲柄的緊固螺釘壓住第一和第二軸承的內環，并通過將左曲柄固定到曲柄軸上通過左曲柄來調整軸承竄動。然后，通過利用安裝螺釘縮小左曲柄的窄縫的寬度來將左曲柄更牢靠地固定到曲柄軸上。
然而，在這種傳統的自行車底托架中，軸承是安裝在自行車架的圓筒形吊架部分或底托架管的外部的。結果，需要將自行車架的底托架管的軸向長度做得足夠小以容納安裝在自行車架的底托架管的外部的軸承。此外，由于第一和第二軸支承殼體是用金屬材料制成的，且底托架管的端部攻了螺紋。這樣，這種傳統的自行車底托架結構可能很重且需要在底托架管的端部攻上螺紋。
基于上述觀點，從這些公開中，存在改進自行車曲柄軸軸承裝置或底托架的需要，這對于該領域的技術人員是很明顯的。在該領域中用于這種需求的所述發明同其他需求一樣，從這些公開中，其對該領域的技術人員來說是明顯的。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種自行車底托架組件，其在自行車架的吊架部分的端部中具有保持在非金屬軸承支承部件或殼體中的軸承。
本發明的另一個目的是提供一種相對輕的自行車底托架組件。
本發明的另一個目的是提供一種自行車底托架組件，其不需要在自行車架的吊架部分的端部攻螺紋。
通過提供一包括第一和第二軸承支承部件(殼體)，和第一及第二軸承的自行車底托架組件可以基本上達到前述目的，這樣構造和安裝自行車底托架組件以將其安裝到自行車架的吊架部分中。自行車架的吊架部分有一第一開口端和一第二開口端。第一和第二軸承分別壓配入吊架部分的第一和第二開口端。第一和第二軸承分別保持在第一和第二軸承支承部件中，使得第一和第二軸承配置在吊架部分內，并且第一和第二軸承的軸承外環分別與第一和第二軸承支承部分接合。一曲柄軸通過第一和第二軸承的軸承內環可旋轉地支承在吊架部分中，曲柄軸的一第一軸向端部布置在吊架部分的該第一開口端而曲柄軸的一第二軸向端部布置在吊架部分的第二開口端。
根據本發明的一個方面，該底托架組件特征在于其軸承殼體被壓配入圓筒形吊架部分以使軸承軸向定位在圓筒形吊架部分的軸向端部里面或與其平齊。
根據本發明的另一個方面，該底托架組件特征在于其軸承支承部件(殼體)是由非金屬材料制成的(如樹脂)，并以壓配方式連接到圓筒形吊架部分。這樣，這種結構允許圓筒形吊架部分的軸向長度比上述討論過的傳統設計的長度要長，并增加了與這些領域相關的自行車部件的設計自由度。再者，因為本發明的底托架組件包括一個夾在軸承體和外殼部件間的軸承，使用者可以按壓配方式很容易地將底托架組件作為一個單元裝配到圓筒形吊架部分中。優選是，該軸承體可由樹脂制成。用樹脂制造軸承體可以減輕重量和降低踩踏板時的噪音。
通過下述詳細說明，本發明的這些和其他目的、特征、方面和優點對本領域的技術人員來說是顯而易見的，這些詳細說明加上相關附圖公開了本發明的一種具體實施方式
。
現在，參見構成原始公開的一部分相關附圖圖1是一具有根據本發明的第一實施方式的一自行車底托架組件的一自行車的整體右側的正視圖；圖2是一圖1所示的自行車的自行車架的吊架部分的放大的局部透視圖，其底托架安裝到根據分發明的第一實施方式的吊架部分中；圖3是一根據本發明的第一實施方式的底托架組件的橫向剖視圖；圖4是一根據本發明的第一實施方式的底托架組件的左側部分放大的局部剖視圖；圖5是一根據本發明的第二實施方式的底托架組件的橫向剖視圖；及圖6是一根據本發明的第二實施方式的底托架組件的左側部分放大的局部剖視圖。
具體實施例方式
現在將參照附圖對所選的本發明的具體實施方式
進行說明。從這些公開的內容本領域的技術人員可以顯而易見地了解到，本發明的具體實施方式
的下述陳述僅僅是示例性的，并不是為了限制由權利要求和其等效內容所確定的本發明。
首先參見圖1，圖示了一裝配有本發明的第一實施方式的自行車10。在本例中，該自行車10是一公路自行車，其具有一帶有一成三角形形狀的前三角架和一布置在前三角架后面的成三角形形狀的后三角架的菱形車架12。車架12作為自行車體的框架。車架12具有一樞軸式地支承在車架12前部的前叉14上，以使前叉14能夠關于一稍微傾斜于垂直方向的軸線旋轉。前叉14的下部或底部被分成兩個叉。自行車10還具有一連接到前叉14上的下排式把手單元16，和一位于車架12下部的驅動單元18。驅動單元18將踏板上的作用力轉換為驅動力。一前輪20以自由旋轉方式支承在前叉14底端上，而一后輪22以自由旋轉方式支承在車架12的后部上。當然，作為需要和/或優選，自行車10可以包括其他部件。
車架12主要是由一上管24、一下管26、一前管28、一座管30、一對座撐32和一對鏈撐34構成。上管24通常是水平布置，而下管26布置在上管24的下方以使其向上傾斜地朝向前方。前管28將上管24的前端部和下管26連接在一起。座管30對角地向上延伸并將上管24的后端部和下管26連接在一起。
自行車10還具有一座柱36，其具有一固定在其上的車座38。座柱36固定在座管30中以使其位置能在垂直方向上下調整。一圓筒形或管形吊架部分40(如圖2所示)構成了將座管30和下管26連接在一起的連接部分。
驅動單元18主要包括一前曲柄裝置41、一后齒輪盒單元43、一鏈條44、一前減速器45和一后減速器46。前曲柄裝置41安裝在自行車10的底托架上。后齒輪盒單元43以非旋轉方式安裝到后輪22的自由輪轂上。鏈條44布置在前曲柄裝置41和后齒輪盒單元43上以橫跨在其間。前減速器45和后減速器46起到齒輪變換設備的功能。
如圖2和圖3所示，前曲柄裝置41主要包括一曲柄軸裝置或底托架組件50，一右曲柄臂51，一左曲柄臂52，和一對踏板53(圖1)。底托架組件50優選具有一通過一對(左和右)軸承體(如，第一和第二軸承支承部件)55和56可旋轉地支承在車架12的吊架部分40上的曲柄軸54、一管狀連接部件57、一對(左和右)軸承58和59及一對(左和右)蓋部件60和61。管狀連接部件57共中心地連接軸承體55和56。左、右軸承58和59安裝在左、右軸承體55和56上。左、右蓋部件60和61安裝在曲柄軸54與左、右軸承58和59之間。
右曲柄臂51優選通過如嵌縫、粘結或焊接等合適的固定方式固定裝配到曲柄軸54的右端部上，以使右曲柄臂51整體裝配到曲柄軸54上。左曲柄臂52可動地固定到曲柄軸54的左端部上。踏板53安裝到左、右曲柄臂52和51的末端或自由端。
曲柄軸54優選一高剛度的合金空心管狀部件，如鉻鉬鋼。如圖3和圖4所示，曲柄軸54的左端部分包括一螺母(內螺紋)部分54a和多個外細齒54b。螺母(內螺紋)部分54a布置在曲柄軸54的左端部分的一內圓周表面上，以將一緊固螺釘62旋入到螺母部分54a來固定左曲柄臂52。細齒54b設置在曲柄軸54的左端部分的外圓周表面上使其非旋轉地連接其上的左曲柄臂52。
軸承體55和56壓入配合到吊架部分40的兩端。軸承體55和56優選非金屬材料制造，比如，一覆蓋軸承58和59的外圓周表面的堅硬的樹脂材料。然而，可以采用金屬材料制造軸承體55和56，如鋁，其具有允許軸承體55和56被壓配入吊架部分40兩端部的特性。因此，不管材料是否是金屬，硬度小于吊架部分40的材料都可以用于軸承體55和56。軸承體55和56被分別壓配入吊架部分40的左、右端。
左、右軸承體55和56是階梯管狀部件，其分別包括一對(左和右)軸承保持部分或零件55a和56a，一對(左和右)支撐部分或零件55b和56b，和一對(左和右)環形鄰靠部分或零件55c和56c。軸承58和59分離地保持和貯藏在軸承保持部分55a和56a中。軸承保持部分55a和56a非旋轉地安裝在吊架部分40的軸向端部中。在圖3和圖4中可以看出，軸承保持部分55a和56a相對于支撐部分55b和56b軸向向外地布置并且具有比支撐部分55b和56b更大的直徑。支撐部分55b和56b連接到連接部件57的末端。環形鄰靠部分55c和56c各自形成一個外鄰靠面以確定底托架相對于吊架部分40的軸向位置。
連接部件57是一管狀部件，其具有一曲柄軸54可以穿過的內徑。連接部件57在其軸向端部與左、右軸承體55和56的支撐部分55b和56b的內緣配合。優選分別將兩個“O”形環68和69安裝在連接部件57及軸承體55和56的連接部分，參見圖3。連接部件57具有密封結構的功能，以防止外界物質如水、沙、泥或類似物從外部滲入軸承58和59中。
軸承58和59優選球軸承或滾子軸承，其包括內環或座圈58a和59a及外環或座圈58b和59b，在內環與外環之間布置有許多滾動部件(如球軸承)58c和59c。在本具體實施方式
中，左軸承58構成第一軸承而右軸承59構成第二軸承。軸承58和59如此布置使得內環58a和59a在軸向方向(在圖2中，軸承58在左邊，軸承59在右邊)向外的運動分別通過蓋部件60和61受到左、右曲柄臂52和51的限制，且外環58b和59b在軸向方向(在圖2中，軸承63在左邊，軸承64在右邊)向內的運動分別受到軸承體55和56的限制。軸承58和59優選密封的工業軸承，其中密封件分別安裝在內環58a和59a及外環58b和59b間，且預先在軸承58和59中加入油脂。因此，可以省去對軸承58和59的潤滑維護。因此，在上述底托架組件50的配置中，通過將軸承58和59置于吊架部分40的軸向方向的外部可以延長曲柄軸54的軸線直徑。在保持曲柄軸54的強度和剛度維持高水平時，通過將曲柄軸54制成空心結構可以減輕底托架組件50的重量。
比如，蓋部件60和61是覆蓋在軸承體55和56的圓周表面的硬樹脂部件。蓋部件60和61的布置使蓋部件60和61分別被左、右曲柄臂52和51及軸承58和59的內環58a和59a夾住。
參見圖3，右曲柄臂51是一齒輪曲柄，其上以可動方式安裝有一對鏈環或鏈齒71和72。右曲柄臂51固定裝配到曲柄軸54的右端上。右曲柄臂51的內邊緣表面配置為通過蓋部件61壓住軸承59。左曲柄臂52在中心部分非旋轉式地連接到曲柄軸54上。特別是，左曲柄臂52通過形成在曲柄軸54上的細齒以一確定轉動相位非旋轉地配合到曲柄軸54上。軸承58由左曲柄臂52通過蓋部件60在軸向方向被壓住。左曲柄臂52通過緊固螺釘62固定裝配到曲柄軸54上。底托架組件50構造和配置成使得由左、右曲柄52和51通過擰緊緊固螺釘62來軸向壓住軸承58和59。因此，可以調整軸承58和59的軸承竄動。左曲柄臂52有一窄縫52a，其連接左曲柄臂52的連接孔52b以安裝曲柄軸54。參見圖3，通過擰緊位于曲柄軸54底部的兩個安裝螺釘67a和67b將左曲柄臂52堅固地固定在曲柄軸54上。這樣，通過擰緊延伸過窄縫52a的安裝螺釘67a和67b來縮小窄縫52a的縫隙寬度以將左曲柄臂52堅固地固定在曲柄軸54上。例如，這兩個安裝螺釘67a和67b是六角沉頭螺釘，且優選其螺釘頭從不同方向插入。
當將上述本發明的底托架組件50安裝到吊架部分40上時，首先，將軸承58和59及蓋部件60和61安裝到左、右軸承體55和56上。另外，將連接部件57安裝到軸承體55和56之一上。在這種情況下，軸承體55和56被分別壓配入吊架部分40的相對端。
其次，將固定裝配曲柄軸54的齒輪曲柄臂51從軸承體56側面插入。左曲柄臂52安裝到曲柄軸54從左軸承體55軸向向外突出的一端。左曲柄臂52按一旋轉相位方位安裝，其從右曲柄臂51偏移180度。
然后，將緊固螺釘62擰入曲柄軸54的螺母部分54a中，且將左曲柄臂52固定到曲柄軸54上。在圖3中，通過擰緊緊固螺釘62，曲柄軸54向左運動，且右、左曲柄51和52的內邊緣表面通過蓋部件60和61在軸承58和59的內環58a和59a上施加向內的壓力。
因此，本發明的第一實施方式的底托架組件特征在于將軸承體55和56壓配入吊架部分40以使軸承58和59從吊架部分40軸向向內定位。再者，因為軸承體55和56是由樹脂制成，且以壓配方式與吊架部分40配合，這種結構允許吊架部分40在軸向的長度要比在日本公開號為2004-249770中公開的傳統設計的長度要長。因此，具有本發明的結構可能增加設計安裝到吊架部分40中的部件的自由度，如，鏈拉條(比如，自行車架的部分)應該連接到哪里。再者，因為本發明底托架組件50具有夾在樹脂軸承體55和56及樹脂蓋部件60和61之間的軸承58和59，使用者可以以壓配方式輕易地將底托架組件50作為一對單元裝配到吊架部分40中。軸承體55和56由樹脂制成也可以減輕重量和降低蹬踏時的噪音。
第二實施方式現在參照圖5和圖6，將闡述一種根據第二實施方式的自行車底托架組件150。除了第一實施方式的軸承體55和56被根據第二實施方式的一對可調節軸承體155和156所取代外，第二實施方式的底托架組件150與第一實施方式的底托架組件50是一致的。考慮到第一和第二實施方式間的相同點，第二實施方式中與第一實施方式中同樣的部分采用與第一實施方式中相同的附圖標記。再者，為簡便起見，省略了第二實施方式中與第一實施方式中同樣的部分的描述。
這樣，底托架組件150包括通過支承管狀連接部件57的左、右軸承體155和156可旋轉地支承在可調吊架部分140上的曲柄軸54，和具有連接其上的蓋部件60和61的軸承58和59。由于使用了可調節軸承體155和156，優選使用可調吊架部分140，在其相對端有一環形凹槽部分140a和140b。在本第二實施方式中，從軸承體155和156上去掉了環形鄰靠部分。更合適的是，軸承體155和156分別具有從軸承58和59軸向向內定位的其他外部鄰靠部分，用于與可調吊架部分140的由環形凹槽部分140a和140b形成的內部鄰靠部分接合，其是以限定底托架相對于可調吊架部分140的軸向位置。
如前述實施方式，在本實施方式中，也將軸承體155和156壓配入可調吊架部分140的兩端。軸承體155和156優選非金屬材料制成，比如，一種覆蓋軸承58和59外圓周表面的樹脂材料。然而，軸承體155和156也可以由金屬材料制成，如鋁，其具有允許軸承體155和156被壓配入可調吊架部分140兩端部的特性。因此，不管材料是否是金屬，硬度小于吊架部分140的材料都可以用于軸承體155和156。軸承58和59構造和配置為被分別壓配入軸承體155和156。
對于此處為了說明本發明所使用的下述方向性術語“向前、向后、上面、向下、垂直、水平、下面和橫向”以及任何其他類似的方向術語指的是配置本發明的自行車的那些方向。因此，為描述本發明而使用的術語應該被認為關于配置本發明的自行車的意思。在理解本發明的范圍的過程中，在此所使用的術語“包括”及其縮寫，確定為可開展的術語，其詳細說明了存在的所說明的特征、元件、部件、組件、整體，和/或步驟，但也不排除存在的其他未說明的特征、元件、部件、組件、整體，和/或步驟。前述應用的詞匯也具有同樣的意思，如術語“包括”、“具有”和它們的縮寫。術語“部件”或“元件”當其單獨使用時也可能具有一個部分或多個部分的雙重意義。最后，程度的術語，如在此所使用的“充分地”、“左右”和“大約”意味偏離所限定的術語的一個合理的量，以使最終結果沒有明顯地改變。如果這些偏離并未否定其所限定的術語的意思，那么這些程度的術語可以理解為包括一所限定的術語至少±5％偏離。
雖然僅選取所選用的實施方式來說明本發明，但從所公開的內容本領域的技術人員可以明顯的得知，在此進行各種改變和改進都不會超出權利要求所確定的本發明的范圍。再者，根據本發明實施方式的以前的陳述僅作為說明提出，而不是為了限定通過權利要求和其相同內容確定的本發明。
權利要求
1.一種自行車底托架組件包括第一和第二軸承支承部件，每個第一和第二軸承部件均具有與非螺紋外部圓周表面相鄰的外部鄰靠部分，該表面構造和布置成壓配入一自行車架的吊架部分的開口端；及第一和第二軸承部件分別保持在第一和第二軸承支承部件中，以使所述第一和第二軸承在相應的第一和第二軸承支承部件的外部鄰靠部分軸向向內布置，而所述第一和第二軸承的外部座圈分別與所述第一和第二軸承支承部件配合。
2.如權利要求1所述的自行車底托架組件，其特征在于，第一和第二軸承的內部座圈構造和配置成可旋轉地支承在曲柄軸上，以使所述曲柄軸可以在軸向從所述第一和第二軸承取出而不需要從所述第一和第二軸承支承部件上取出該第一和第二軸承。
3.如權利要求1所述的自行車底托架組件，其特征在于，所述第一和第二軸承分別被壓配入所述第一和第二軸承支承部件。
4.如權利要求1所述的自行車底托架組件，其特征在于，所述第一和第二軸承支承部件由非金屬材料構成。
5.如權利要求1所述的自行車底托架組件，其特征在于，還包括分別從所述第一和第二軸承的內部座圈徑向向內布置的第一和第二蓋部件。
6.如權利要求5所述的自行車底托架組件，其特征在于，所述第一和第二蓋部件構造和配置成使得一曲柄軸可以在軸向從所述第一和第二蓋部件取出而不需要從所述第一和第二軸承的內部座圈取出所述第一和第二蓋部件。
7.如權利要求5所述的自行車底托架組件，其特征在于，所述第一和第二軸承支承部件由非金屬材料構成。
8.如權利要求5所述的自行車底托架組件，其特征在于，每個所述外部鄰靠部分是環形凸緣。
9.如權利要求5所述的自行車底托架組件，其特征在于，還包括在第一和第二軸承支承部件間同心延伸的連接部件。
10.如權利要求1所述的自行車底托架組件，其特征在于，還包括在第一和第二軸承支承部件間同心延伸的連接部件。
11.一種構造和配置成安裝到具有第一開口端和第二開口端的自行車架的吊架部分的自行車底托架組件，所述自行車底托架組件包括分別壓配入所述吊架部分的第一開口端和第二開口端的第一和第二軸承支承部件；及第一和第二軸承，每個包括外部座圈、內部座圈和多個布置在所述內部和外部座圈間的滾動元件，所述第一和第二軸承分別保持在所述第一和第二軸承支承部件中，以使所述第一和第二軸承布置在所述吊架部分中，所述第一和第二軸承的外部座圈分別與所述第一和第二軸承支承部件配合。
12.如權利要求11所述的自行車底托架組件，其特征在于所述第一和第二軸承的內部座圈構造和配置成可以旋轉地支承在曲柄軸上，以使所述曲柄軸可在軸向方向上從第一和第二軸承取出而不需要從吊架部分上取出所述第一和第二軸承。
13.如權利要求11所述的自行車底托架組件，其特征在于，所述第一和第二軸承被壓配入所述第一和第二軸承支承部件。
14.如權利要求11所述的自行車底托架組件，其特征在于，所述第一和第二軸承支承部件由非金屬材料構成。
15.如權利要求11所述的自行車底托架組件，其特征在于，還包括分別從所述第一和第二軸承的內部座圈向內徑向布置的第一和第二蓋部件。
16.如權利要求15所述的自行車底托架組件，其特征在于，所述第一和第二蓋部件相對于曲柄軸構造和配置以使所述曲柄軸可以在軸向從所述第一和第二蓋部件取出而不需要從所述吊架部分取出所述第一和第二蓋部件。
17.如權利要求15所述的自行車底托架組件，其特征在于，所述第一和第二軸承支承部件由非金屬材料構成。
18.如權利要求11所述的自行車底托架組件，其特征在于，每個所述第一和第二軸承支承部件分別具有外部鄰靠部分，該外部鄰靠部分構造和配置成與所述吊架部分的所述第一和第二開口端的軸向邊緣接觸，以限制所述第一和第二軸承支承部件向內的軸向運動。
19.如權利要求11所述的自行車底托架組件，其特征在于，每個所述第一和第二軸承支承部件分別具有外部鄰靠部分，該外部鄰靠部分構造和配置成與形成于所述吊架部分的所述內表面上的內部鄰靠部分接觸，以限制所述第一和第二軸承支承部件向內的軸向運動。
20.如權利要求11所述的自行車底托架組件，其特征在于，還包括在所述第一和第二軸承支承部件同心延伸的連接部件。
全文摘要
一種自行車底托架，其具有一對軸承支承部件和一對軸向軸承，以使得所述自行車底托架構造和配置成能安裝入一自行車架的吊架部分。所述吊架部分具有相對的開口端。所述軸承支承部件被壓配入所述吊架部分的相對的開口端。所述軸承保持在軸承支承部件中以使所述軸承布置在所述吊架部分的內部，每個軸承的外部座圈與一所述軸承支承部件配合。一曲柄軸通過所述軸承的內座圈可旋轉地支承在所述吊架部分中，所述曲柄軸的一第一軸向端部位于所述吊架部分的一端上，而所述曲柄軸的一第二軸向端部位于所述吊架部分的另一端上。
文檔編號B62M1/36GK1955063SQ20061016465
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月30日 優先權日2005年10月28日
發明者山中正廣, 田部耕嗣, 白石真悟 申請人:株式會社島野