本发明总地涉及一种自行车曲柄臂。
背景技术：
在过去，大多数自行车部件主要由金属零件构成。例如，在过去，曲柄臂、曲柄轴和链环由单件金属制成，例如锻造的金属构件。因此，这些自行车部件相对较重。最近，自行车部件已经由重量较轻的金属合金构成，和/或已由多个部分构成以减轻重量。美国专利7,650,818b2、美国专利8,616,085b2和美国专利申请公开2008/0312016a1中公开了一些复合自行车部件的实例。
技术实现要素：
一般而言，本发明涉及自行车曲柄臂的各种特征。
鉴于已知技术的状态并且根据本公开的第一方面，基本上提供了一种自行车曲柄臂，其包括第一结构构件和附接到第一结构构件的第二结构构件。第一结构构件由包括非金属材料的第一材料制成。第二结构构件由与第一材料不同的第二材料制成。根据本发明的第一方面，自行车曲柄臂实现重量减轻，从而提供更轻的曲柄臂。
根据本发明的第二方面，根据第一方面的自行车曲柄臂构造成使得第一结构构件和第二结构构件中的至少一个包括曲柄轴接收部和踏板轴接收部中的至少一个。根据本发明的第二方面，自行车曲柄臂重量轻，并且能够可靠地支撑组装状态中的曲柄轴和踏板轴。
根据本发明的第三方面，根据第一方面和第二方面之一的自行车曲柄臂构造成使得第一结构构件和第二结构构件中的一个包括曲柄轴接收部和踏板轴接收部二者。根据本发明的第三方面，自行车曲柄臂重量轻，并且能够可靠地支撑组装状态中的曲柄轴和踏板轴。
根据本发明的第四方面，根据第二方面的自行车曲柄臂构造成使得第一结构构件和第二结构构件中的一个包括曲柄轴接收部和踏板轴接收部中的一个，并且第一结构构件和第二结构构件中的另一个包括曲柄轴接收部和踏板轴接收部中的另一个。根据本发明的第四方面，自行车曲柄臂重量轻，并且能够可靠地支撑在组装状态中曲柄轴和踏板轴。
根据本发明的第五方面，根据第二至第四方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成使得在第一结构构件和第二结构构件附接至彼此的状态中，第一结构构件和第二结构构件中的每一个至少在曲柄轴接收部和踏板轴接收部之间延伸。根据本发明的第五方面，自行车曲柄臂重量轻，并且能够可靠地支撑组装状态中的曲柄轴和踏板轴。
根据本发明的第六方面，根据第二至第五方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成使得曲柄轴接收部和踏板轴接收部由金属材料制成。根据本发明的第六方面，自行车曲柄臂重量轻，能够进一步可靠地支撑组装状态中的曲柄轴和踏板轴。
根据本发明的第七方面，根据第一至第六方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成使得第二材料是金属材料。根据本发明的第七方面，由于第二结构构件由金属材料制成，所以提供了具有足够刚度的自行车曲柄臂。
根据本发明的第八方面，根据第一至第六方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成使得第二材料包括非金属材料。根据本发明的第八方面，由于第二结构构件由非金属材料制成，所以提供了一种更轻的自行车曲柄臂。
根据本发明的第九方面，根据第八方面的自行车曲柄臂构造成使得非金属材料是碳增强材料。根据本发明的第九方面，由于第二结构构件由碳增强材料制成，所以提供了一种重量轻且具有足够刚度的自行车曲柄臂。
根据本发明的第十方面，根据第一至第九方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成包括加强构件，加强构件构造成加强第一结构构件和第二结构构件中的一个。根据本发明的第十方面，由于第一结构构件和第二结构构件中的一个被加强构件加强，所以提供了具有足够刚度的自行车曲柄臂。
根据本发明的第十一方面，根据第十方面的自行车曲柄臂构造成使得第一结构构件和第二结构构件中的一个具有纵向中心线，并且加强构件沿平行于纵向中心线的纵向方向延伸。根据本发明的第十一方面，由于加强构件在第一结构构件和第二结构构件中的一个的纵向方向上延伸，所以第一结构构件和第二结构构件中的一个被有效地加强。
根据本发明的第十二方面，根据第十或第十一方面的自行车曲柄臂构造成使得加强构件包括设置在第一结构构件和第二结构构件中的一个的第一纵向侧边缘附近的第一加强部以及设置在第一结构构件和第二结构构件中的一个的第二纵向侧边缘附近的第二加强部。根据本发明的第十二方面，第一结构构件和第二结构构件中的一个由于第一加强部和第二加强部被有效地加强。
根据本发明的第十三方面，根据第十至第十二方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成使得加强构件是与第一结构构件和第二结构构件中的一个分离的构件。根据本发明的第十三方面，提供了一种自行车曲柄臂，其中扩大了加强构件的材料选择的自由度。
根据本发明的第十四方面，根据第十至第十三方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成使得加强构件通过粘合剂附接到第一结构构件和第二结构构件中的一个。根据本发明的第十四方面，加强构件容易且充分地附接到第一结构构件和第二结构构件中的一个。
根据本发明的第十五方面，根据第十至第十三方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成使得加强构件一体地模制到第一结构构件和第二结构构件中的一个。根据本发明的第十五方面，提高了自行车曲柄臂的制造效率。
根据本发明的第十六方面，根据第十至第十三方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成使得加强构件由与第一材料不同的第三材料制成。根据本发明的第十六方面，优化了自行车曲柄臂的重量和刚度。
根据本发明的第十七方面，根据第十六方面的自行车曲柄臂构造成使得第三材料与第二材料不同。根据本发明的第十七方面，优化了自行车曲柄臂的重量和刚度。
根据本发明的第十八方面，根据第十六方面或第十七方面之一的自行车曲柄臂构造成使得第一材料的密度大于第三材料的密度。根据本发明的第十八方面，提供了一种轻质自行车曲柄臂。
根据本发明的第十九方面，根据第十至第十八方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成包括具有围绕曲柄轴接收部的外周缘的链轮齿安装部，并且加强构件设置成邻近链轮齿安装部的外周缘。根据本发明的第十九方面，有效地增强了链轮齿安装部的外周缘。
根据本发明的第二十方面，根据第十九方面的自行车曲柄臂构造成使得链轮齿安装部的外周缘具有环形形状，并且加强构件沿链轮齿安装部的外周缘延伸。根据本发明的第二十方面，有效地增强了链轮齿安装部的外周缘。
根据本发明的第二十一方面，根据第二十方面的自行车曲柄臂构造成使得加强构件沿着链轮齿安装部的外周缘连续地延伸。根据本发明的第二十一方面，有效地增强了链轮齿安装部的外周缘。
根据本发明的第二十二方面，根据第十至第二十一方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成包括链轮齿安装部，其具有围绕曲柄轴接收部的外周缘。第一结构构件具有设置在外周缘和曲柄轴接收部之间的至少一个开口。加强构件沿着至少一个开口的外周边延伸。根据本发明的第二十二方面，因为至少一个开口和沿该至少一个开口的外周边延伸的加强构件，提供了一种重量轻且具有足够刚度的自行车曲柄臂。
根据本发明的第二十三方面，根据第二十二方面的自行车曲柄臂构造成使得加强构件沿着至少一个开口的外周边连续地延伸。根据本发明的第二十三方面，因为至少一个开口和沿着该至少一个开口的外周边延伸的加强构件，提供了一种重量轻且具有足够刚度的自行车曲柄臂。
根据本发明的第二十四方面，根据第一至第二十三方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成包括链轮齿安装部，该链轮齿安装部具有围绕曲柄轴接收部的外周缘。链轮齿安装部是与第一结构构件和第二结构构件分离的构件。根据本发明的第二十四方面，因为具有围绕曲柄轴接收部的外周缘的链轮齿安装部，提供了一种重量轻且具有足够刚度的自行车曲柄臂。
根据本发明的第二十五方面，根据第二十四方面的自行车曲柄臂构造成使得链轮齿安装部由非金属材料制成。根据本发明的第二十五方面，由于第二结构构件由非金属材料制成，提供了一种更轻质的自行车曲柄臂。
根据本发明的第二十六方面，根据第二十四和第二十五方面之一的自行车曲柄臂构造成使得链轮齿安装部具有环形形状并且链轮齿安装部的周边与第一结构构件和第二结构构件之一的周边接合。根据本发明的第二十六方面，可以适当地定位链轮齿安装部。
根据本发明的第二十七方面，根据第一至第二十六方面中任一方面的自行车曲柄臂构造成使得第二结构构件通过粘合剂附接到第一结构构件。根据本发明的第二十七方面，提供了一种轻质自行车曲柄臂。
根据本发明的第二十八方面，提供了一种自行车曲柄臂，其基本上包括第一结构构件、附接到第一结构构件的第二结构构件、曲柄轴接收部和踏板轴接收部。曲柄轴接收部和踏板轴接收部中的一个设置在第一结构构件和第二结构构件中的一个上。曲柄轴接收部和踏板轴接收部中的另一个设置在第一结构构件和第二结构构件的另一个上。根据本发明的第二十八方面，提供了一种自行车曲柄臂，其中从自行车曲柄轴和自行车踏板轴到第一结构构件和第二结构构件中的每一个的载荷被分散。
根据本发明的第二十九方面，提供了一种自行车曲柄臂，其基本上包括由第一材料制成的第一结构构件、由第二材料制成的第二结构构件和构造成加强第一结构构件的加强构件。加强构件是与第一结构构件分离的构件，并且由与第一材料和第二材料中的至少一个不同的第三材料制成。根据本发明的第二十九方面，提供了一种重量轻且具有足够刚度的自行车曲柄臂。此外，扩大了加强构件的材料选择的自由度。
根据本发明的第三十方面，根据第二十九方面的自行车曲柄臂构造成使得第三材料与第二材料不同。根据本发明的第三十方面，提供了一种优化了重量和刚度的自行车曲柄臂。
从下面的详细描述中，所公开的自行车曲柄臂的其它目的、特征、方面和优点对于本领域技术人员也将变得显而易见，下面的详细描述结合附图公开了自行车曲柄臂的示例性实施例。
附图说明
现在参考构成本原始公开的一部分的附图：
图1是根据一个所示实施例的自行车曲柄臂的透视图；
图2是图1的自行车曲柄臂的基座构件的正视图；
图3是图1的自行车曲柄臂的基座构件的后视图；
图4是图1的自行车曲柄臂的截面的侧视图；
图5是沿图3所示的自行车曲柄臂的线5-5截取的截面的侧视图；
图6是图5所示的自行车曲柄臂的截面的局部放大视图；
图7是图1所示的自行车曲柄臂的分解透视图；
图8是图1所示的自行车曲柄臂的基座构件的分解透视图；
图9是图8所示的基座构件的选定部件的分解透视图；
图10是根据另一个所示实施例的自行车曲柄臂的分解透视图；
图11是根据再一个所示实施例的自行车曲柄臂的透视图；
图12是图11所示的自行车曲柄臂的基座构件的正视图；
图13是图11所示的自行车曲柄臂的基座构件的后视图；
图14是图11所示的自行车曲柄臂的侧视图；
图15是沿图13所示的自行车曲柄臂的线15-15截取的截面的侧视图；
图16是图15所示的自行车曲柄臂的截面的局部放大视图；
图17是图11所示的自行车曲柄臂的分解透视图；
图18是图11所示的自行车曲柄臂的选定部件的分解透视图；
图19是图18所示的自行车曲柄臂的基座构件和盖构件的分解透视图；和
图20是图18所示的自行车曲柄臂的链轮齿安装部和齿构件的分解透视图。
具体实施方式
现在将参照附图说明所选定的示例性实施例。根据本公开，对于自行车领域的技术人员将显而易见的是，提供示例性实施例的以下描述仅用于说明，而不是为了限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明的目的。
由于自行车的各个部分在自行车技术中是众所周知的，所以自行车的这些部分将不在本文中详细讨论或示出，除了根据本发明的示例性实施例进行修改之外。根据本公开，对于自行车领域的技术人员将显而易见的是，根据本发明的示例性实施例的自行车曲柄臂可以具有更多的链轮。
首先参考图1至图9，示出了根据本发明的第一示例性实施例的自行车曲柄臂11。图1至图9的自行车曲柄臂11用于公路自行车，但是本发明的曲柄臂不限于此。自行车曲柄臂11包括至少一个基座构件(即第一结构构件)13和盖构件(即，第二结构构件)15。自行车曲柄臂11还包括链轮齿安装部21和齿构件23。基座构件13接收骑手的踩踏力。盖构件15相对于基座构件13相对于自行车曲柄臂11的旋转轴线a轴向向外设置，以覆盖基座构件13的轴向外侧。基座构件13的强度优选地大于盖构件15的强度。
如图5至图9所示，基座构件13包括第一支撑构件17、第二支撑构件19和齿构件23。第一支撑构件17和第二支撑构件19优选地由碳预浸料材料(carbonprepregmaterial)制成，使得基座构件(即，第一结构构件)13由包括非金属材料的第一材料制成。
第一支撑构件17包括第一踏板轴接收开口39，踏板轴在第一支撑构件17的端部处穿过第一踏板轴接收开口39。如图7至9所示，第一支撑构件17是大致三角形的构件。大致v形的外壁29从第一支撑构件17的大致弧形的端部31的第一端27延伸到第二端25。如图7所示，外壁29沿轴向方向朝向盖构件15延伸。如图3和7所示，开口33设置在第一支撑构件17中。开口33的一部分由内壁35限定。空腔37限定在外壁29和内壁35之间。第一踏板轴接收开口39设置在空腔37中。
如图9所示，第二支撑构件19是大致环形的构件。第二支撑构件19包括曲柄轴接收开口41。曲柄轴接收开口41相对于旋转轴线a大致位于第二支撑构件19的中心上，以接收曲柄轴43。如图3和图7至图9所示，多个开口45设置在第二支撑构件19的曲柄轴接收开口41和外周缘49之间的第二支撑构件19的周面47中。第二支撑构件19的外周缘49具有多个径向向内延伸的凹部51。如图9所示，第一支撑构件17和第二支撑构件19可以形成为分离的构件。或者，第一支撑构件17和第二支撑构件19可以形成为单件式整体构件。
如图9所示，链轮齿安装部21是环形构件。在该实施例中，链轮齿安装部21支撑在基座构件13的第二支撑构件19上。然而，链轮齿安装部21可以被支撑在盖构件15上。此外，尽管链轮齿安装部21是与基座构件13和盖构件15分离的构件，但是它可以与基座构件13和盖构件15中的一个形成为单件式整体构件。链轮齿安装部21优选地由诸如树脂的非金属材料制成。然而，链轮齿安装部21可以由诸如钢、铝合金等的金属材料制成。链轮齿安装部21包括相对于旋转轴线a径向向内延伸的多个突起53。特别地，突起53从链轮齿安装部21的内周表面54延伸。链轮齿安装部21包括多个紧固件开口55，该紧固件开口55设置在外周缘57中并沿大致平行于旋转轴线a的方向延伸。
齿构件23是具有多个齿59和多个接合部分61的环形构件。齿构件23一体地形成为单件式整体构件，并且由金属材料制成。齿59相对于旋转轴线a径向向外延伸。接合部分61相对于旋转轴线a径向向内延伸。齿59被示出为基本相同，然而如果需要和/或期望，齿59可以具有多种构造。基座构件13可以包括第二链轮齿安装部，其构造成接收比齿构件23更小(即具有较少的链轮齿)的第二齿构件。在该实施例中，齿构件23经由与齿构件23的接合部分61接合的链轮齿安装部21附接到基座构件13。然而，齿构件23可以直接附接到基座构件13和盖构件15中的一个。
如图7和图8所示，齿构件23附接到链轮齿安装部21的外周缘57。齿构件23以诸如模制或焊接的任何合适的方式连接到链轮齿安装部21，使得形成单件式不可分离构件。齿构件23的接合部分61有助于在齿构件23和链轮齿安装部21之间形成牢固的连接。链轮齿安装部21和齿构件23形成复合自行车部件(即，包括固定在一起以形成不可分离单元的两个或更多个构件的部件)。复合部件包括一个或多个金属部分和一个或多个树脂部分，该金属部分和树脂部分固定在一起以与完全金属部件刚度相当，同时也提供了与完全金属部件相比的重量减轻。
如图9所示，链轮齿安装部21的周边与第一结构构件(基座构件13)和第二结构构件(盖构件15)中的一个的周边接合。在本实施方式中，链轮齿安装部21的内周表面与第二支撑构件19的外周表面接合。更具体地，设置在第二支撑构件19的外周表面上的多个凹部51与链轮齿安装部21的多个突起53接合，使得第二支撑构件19能够适当地位于链轮齿安装部21中。或者，第二支撑构件19可以包括多个突起且链轮齿安装部21可以包括与多个突起接合的多个凹部。如图8所示，第一支撑构件17以任何合适的方式，例如用粘合剂，连接到链轮齿安装部21的外周缘57。
如图5、图7和图8所示，踏板轴接收部63设置在第一支撑构件17中的空腔37中。第二踏板轴接收开口65设置在踏板轴接收部63中并对准在第一支撑构件17中的第一踏板轴接收开口39。第二踏板轴接收开口65优选是螺纹的以便于接收踏板(未示出)。踏板轴接收部63以任何合适的方式，例如用粘合剂，连接到第一支撑构件17。踏板轴接收部63优选地由金属材料制成，但是踏板轴接收部63可以由任何合适的材料制成。
如图5、7和8所示，曲柄轴接收部67设置在第二支撑构件19的周面47上。曲柄轴接收部67具有轴向延伸的孔71，其被构造成接收曲柄轴43。多个花键69径向向内延伸以接合曲柄轴43。肩部73设置在曲柄轴接收部67上，以与第二支撑构件19中的曲柄轴接收开口41接合，如图5所示。肩部73与第二支撑构件19的周面47接合，以防止曲柄轴接收部67完全穿过第二支撑构件19。曲柄轴接收部67在曲柄轴43插入穿过的第二支撑构件19的相反侧上安装到第二支撑构件19。因此，基座构件(即，第一结构构件)13和盖构件(即，第二结构构件)15中的一个包括具有围绕曲柄轴接收部67的外周缘的链轮齿安装部21。曲柄轴接收部67以任何合适的方式，例如用粘合剂，安装到第二支撑构件19的周面47。曲柄轴接收部67优选地由金属材料制成，但是曲柄轴接收部67可以由任何合适的材料制成。曲柄轴接收部67可以包括沿着第二支撑构件19的周面47延伸的至少一个径向延伸的臂，以加强曲柄轴接收部67和基座构件13之间的附接。
如图7所示，踏板轴接收部63和曲柄轴接收部67设置在基座构件13上。因此，基座构件(即，第一结构构件)13和盖构件(即，第二结构构件)15中的一个包括曲柄轴接收部67和踏板轴接收部63两者。或者，踏板轴接收部63和曲柄轴接收部67可以设置在盖构件15上。或者，踏板轴接收部63和曲柄轴接收部67中的一个可以设置在基座构件13上，踏板轴接收部63和曲柄轴接收部67中的另一个可以设置在盖构件15上。因此，基座构件(即，第一结构构件)13和盖构件(即，第二结构构件)15中的至少一个包括曲柄轴接收部67和踏板轴接收部63中的至少一个。
如图5至图8所示，加强构件75构造成加强基座构件13(即，第一结构构件)和盖构件15(即，第二结构构件)中的一个。在如图1-9所示的示例性实施例中，加强构件75附接到基座构件13，但是加强构件75可以类似地附接到盖构件15。加强构件75优选地由碳制成。加强构件75可以附接到盖构件15和基座构件13两者。
加强构件75包括环形加强部77，环形加强部77中设置有多个紧固件开口79。如图5和图6所示，紧固件开口79与链轮齿安装部21中的紧固件开口55对准，使得适当的紧固构件(例如铆钉、螺钉)可用于将链轮齿安装部21固定到加强构件75。如图6所示，加强构件75设置为与链轮齿安装部21的外周缘57相邻。如图8所示，链轮齿安装部21的外周缘57具有环形形状，使得加强构件75沿着链轮齿安装部21的外周缘57延伸。如图7和8所示，加强构件75沿着链轮齿安装部21的外周缘57(整个圆周)连续地延伸。
如图7和图8所示，加强构件75包括设置在环形加强部77和曲柄轴接收部67之间的三个加强部80至82。加强部80至82优选地为肋骨形以对应于第二支撑构件19中的多个开口45。在每个加强部80至82内部和在相邻的加强部之间形成空的空间。所示出的示例性实施例示出了三个加强部80至82，但是可以使用任何合适数量的加强部。加强部80至82中的每个的部分沿着链轮齿安装部21的外周缘57延伸。基座构件(即，第一结构构件)13具有至少一个开口45，该开口45设置在外周缘57和曲柄轴接收部67之间。加强构件75沿着至少一个开口45的外周边延伸，如图7和8所示。加强构件75沿着至少一个开口45的外周边连续地延伸。加强部80至82中的每个沿着单独的开口45的外周边连续地延伸，使得每个开口45具有单独的加强部。
加强构件75可以以任何合适的方式附接到基座构件13。优选地，加强构件75一体地模制到基座构件。加强构件75可以一体地模制到基座构件13，或者基座构件13可以一体地模制到加强构件75。优选地，加强构件75通过一体模制工艺固定地固定到基座构件13，使得加强构件75的树脂在形成加强构件75期间延伸到基座构件13中。如本文所用的术语“一体模制工艺”是指至少部分由树脂制成的加强构件75的模制，同时将加强构件75附接到基座构件13。在这种实施例中，加强构件75优选地由热塑性树脂材料制成。或者，加强构件75可以与基座构件13形成为单件式整体构件。
加强构件75由与制成基座构件13的第一材料不同的第三材料制成。第一材料的密度大于第三材料的密度。第三材料与制成盖构件的第二材料不同。因此，加强构件一体地模制到基底构件(即第一结构构件)13和盖构件(即，第二结构构件)15中的一个上。
或者，加强构件75是与基座构件13分离的构件，并通过粘合剂附接到基座构件13。在这种实施方式中，加强构件优选由热固性树脂材料制成。加强构件75由与制成基座构件的第一材料不同的第三材料制成。第一材料的密度大于第三材料的密度。第三材料与制成盖构件的第二材料不同。因此，加强构件75是与基座构件(即，第一结构构件)13和盖构件(即，第二结构构件)15中的一个分离的构件。加强构件75通过粘合剂附接到基座构件(即，第一结构构件)13和盖构件(即，第二结构构件)15中的一个。或者，基座构件13和加强构件75可以形成为单件式整体构件。
如图1和图4至图7所示，自行车曲柄臂11不可旋转地安装至曲柄轴43的第一端部83。曲柄轴43优选地是由铬钼钢或另一种这样高刚度的合金制成的中空管状构件。曲柄轴43的第一端部83以任何合适的方式，例如通过压合、型锻、卷曲和/或粘合剂，固定到自行车曲柄臂11。在所示实施例中，粘合剂可以是任何合适的粘合剂，例如环氧型粘合剂。曲柄轴43包括设置在曲柄轴43的第一端部83处的轴向延伸的多个第一花键85和设置在曲柄轴43的第二端部89处的轴向延伸的多个第二花键87。第一花键85构造和布置成从曲柄轴43的外周表面91径向向外延伸，并且第二花键87构造和布置成相对于曲柄轴43的外周表面91不径向向外突出，如图4和5所示。第一花键85与曲柄轴接收部67的花键69接合，使得曲柄轴43和自行车曲柄臂11作为一个单元旋转。如下所述，曲柄轴43附接到自行车曲柄臂11的曲柄轴接收部67。曲柄轴的第二端部89连接到另一个曲柄臂(未示出)。
如图1、图2和图7所示，盖构件15优选地一体形成为单件式整体构件。盖构件15附接到基座构件13以覆盖基座构件13。盖构件15具有当盖构件15附接到基座构件13时与第一支撑构件17中的第一踏板轴接收开口39和踏板轴接收部63中的踏板轴接收开口65对准的紧固件开口93。盖构件15具有当盖构件15附接到基座构件13时与第一支撑构件17中的开口33对准的下开口95。在第一支撑构件17和盖构件15之间形成大致中空部。盖构件15具有当盖构件15附接到基座构件13时与第二支撑构件19中的多个开口45对准的多个上开口97。
盖构件(即，第二结构构件)15由与制成基座构件13的第一材料不同的第二材料形成。盖构件15优选地由任何合适的材料制成，包括但不限于铝合金或例如碳增强材料的非金属材料。因此，第二材料可以是金属材料，即铝合金。或者，第二材料可以包括非金属材料，使得第二材料是碳增强材料。盖构件15(即，第二结构构件)以任何合适的方式，例如用粘合剂，附接到基座构件(即，第一结构构件)13。可以将粘合剂施加到加强构件75以进一步将盖构件15固定到加强构件75。如图5所示，例如，在基座构件(即，第一结构构件)13和盖构件(即，第二结构构件)15附接至彼此的状态中，基座构件(即，第一结构构件)13和盖构件(即，第二结构构件)15中的每一个至少在曲柄轴接收部67和踏板轴接收部63之间延伸。
如图10所示，根据本发明的第二示例性实施例的自行车曲柄臂111大致类似于第一示例性实施例的自行车曲柄臂11，除了下面描述的差异之外。类似的部分用相似的附图标记标识，除了增加100(即相应地，1xx)。
如图10所示，自行车曲柄臂111包括基座构件(即，第一结构构件)113和附接到基座构件113的盖构件(即，第二结构构件)115。自行车曲柄臂111还包括曲柄轴接收部167和踏板轴接收部163。
曲柄轴接收部167和踏板轴接收部163中的一个设置在基座构件(即第一结构构件)113和盖构件(即第二结构构件)115中的一个上。并且曲柄轴接收部167和踏板轴接收部163中的另一个设置在基座构件(即，第一结构构件)113和盖构件(即，第二结构构件)115中的另一个上。如图10所示，曲柄轴接收部167设置在基座构件113(即，第一结构构件)上，踏板轴接收部163设置在盖构件115(即，第二结构构件)上。或者，曲柄轴接收部167可以设置在盖构件115(即，第二结构构件)上，并且踏板轴接收部163可以设置在基座构件113(即，第一结构构件)上。因此，基座构件(即，第一结构构件)113和盖构件(即，第二结构构件)115中的一个包括曲柄轴接收部167和踏板轴接收部163中的一个，并且基座构件(即，第一结构构件)113和盖构件(即，第二结构构件)115中的另一个包括曲柄轴接收部167和踏板轴接收部163中的另一个。或者，曲柄轴接收部167和踏板轴接收部163可以均设置在盖构件115上。
首先参考图11至20，示出了根据本发明的第三示例性实施例的自行车曲柄臂211。图11至图20的自行车曲柄臂211用于山地自行车，但是本发明的自行车曲柄臂不限于此。自行车曲柄臂211包括至少基座构件(即第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215。基座构件213主要接收骑手的踩踏力。盖构件215相对于基座构件213相对于自行车曲柄臂211的旋转轴线a轴向向外设置以覆盖基座构件213的轴向外侧。基座构件213的强度优选地大于盖构件215的强度。
如图15所示，盖构件215附接到基座构件213。基座构件213由包括例如碳预浸料(carbonprepreg)的非金属材料的第一材料制成。盖构件215由与第一材料不同的第二材料制成，例如铝合金或碳增强材料。在所示的实施例中，基座构件213一体地形成为单件式整体构件，并且盖构件215一体地形成为单件式整体构件。基座构件213和盖构件215通过例如粘合剂固定地联接至彼此。在所示的实施例中，基座构件213和盖构件215联接在一起，使得在它们之间形成基本上中空的内部空间217。
如图18和图19所示，基座构件213具有沿连接到自行车曲柄臂211的曲柄轴221的径向方向延伸的第一主体部219。曲柄轴接收开口223设置在基座构件213的第一主体部219中。踏板轴接收开口225在第一主体部219的相对于曲柄轴接收开口223的相对端处设置在基座构件213的第一主体部219中。
如图15、18和19所示，加强构件227构造成加强基座构件(即，第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215中的一个。基座构件213和盖构件215分别具有在纵向方向上延伸并且基本上垂直于旋转轴线a的第一纵向中心线l1和第二纵向中心线l2，如图18和19所示。加强构件227沿着基本上平行于第一纵向中心线l1和第二纵向中心线l2中的至少一个的纵向方向延伸。尽管加强构件227被示出为在基本上平行于第一纵向中心线l1和第二纵向中心线l2的方向上延伸，但是基座构件213或盖构件215可以被不同地构造，使得加强构件227沿与基座构件213和盖构件215中仅一个的纵向中心线平行的方向延伸。因此，基座构件(即，第一结构构件)和盖构件(即，第二结构构件)中的一个具有纵向中心线，并且加强构件227在与纵向中心线平行的纵向方向上延伸。如图18和19所示，加强构件227包括设置在基座构件(即，第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215中的一个的第一纵向侧边缘219a附近的第一加强部227a，和设置在基座构件(即，第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215中的一个的第二纵向侧边缘219b附近的第二加强部227b。或者，如图15、18和图19所示，当加强构件227设置在盖构件215中时，加强构件227包括设置在基座构件(即第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215中的一个的第一纵向侧边缘247a附近的第一加强部227a和设置在基座构件(即，第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215中的一个的第二纵向侧边缘247b附近的第二加强部227b。
如图18所示，加强构件227由碳增强材料制成。加强构件227可以附接到基座构件213的第一主体部219。加强构件227基本上沿第一主体部219的外周(第一主体部219的整个圆周)连续地延伸。加强构件227可以以任何合适的方式，例如用粘合剂，附接到基座构件213。在这种实施例中，加强构件227是与基座构件213分离的构件，并且优选地由热固性树脂材料制成。因此，加强构件227是与基座构件(即，第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215中的一个分离的构件。加强构件227通过粘合剂附接到基座构件(即，第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215中的一个。
或者，加强构件227可以与基座构件213一体模制成整体单件式构件。优选地，加强构件227通过一体模制工艺固定地固定到基座构件213，使得加强构件227的树脂在形成加强构件227期间延伸到基座构件213中。如本文中所使用的术语“一体模制工艺”是指至少部分地由树脂制成的加强构件227的模制，同时将加强构件227附接到基座构件213。在这种实施例中，加强构件227优选地由热塑性树脂材料制成。或者，加强构件227可以与基座构件213形成为整体单件式构件。
如图18和19所示，曲柄轴接收部229设置在基座构件213的第一主体部219上。曲柄轴接收部229与曲柄轴221的第一端部231接合以支撑第一端部231。在示出的实施例中，曲柄轴接收部229形成为整体单件式构件。如图16和19所示，曲柄轴接收部229具有圆柱形部233、多个内花键235和多个凹部236。内花键235形成在圆柱形部233的内部圆周表面上。内花键235构造成与曲柄轴221的第一端部231的第一花键237接合，使得基座构件213和曲柄轴221作为一个单元旋转。多个凹部236沿着远离盖构件215的方向在内花键235的轴向前方形成。如图15和16所示，多个凹部236形成锯齿状部，锯齿状部构造成与链轮齿安装部251接合，使得链轮齿安装部251直接安装在曲柄轴接收部229上。曲柄轴221的第一端部231插入曲柄轴接收部229的圆柱形部233中，以将内花键235与第一花键237接合。曲柄轴接收部229的肩部239与基座构件213的第一主体部219中的曲柄轴接收开口223接合。肩部239沿与旋转轴线a平行的轴向方向设置在内花键235和凹部236之间。
曲柄轴接收部229以任何合适的方式，例如用粘合剂，附接到基座构件213。曲柄轴221通过以压合方式插入圆柱形部233中而固定到基座构件213，使得形成在第一端部231上的第一花键237与曲柄轴接收部229的内花键235接合。或者，曲柄轴接收部229也可以被构造成用粘合剂固定地联接到曲柄轴221。在这种情况下，曲柄轴221的第一花键237和曲柄轴接收部229的内花键235以其间有间隙的方式装配在一起，而不是以压合方式。此外，也可以使用轴螺栓或者通过型锻或通过卷曲将曲柄轴221固定到基座构件213。如图11、12、14和15所示，盖构件215的一部分面向曲柄轴接收部229以覆盖曲柄轴接收部229，使得曲柄轴接收部229不暴露为从外部可见。曲柄轴接收部229可以以类似的方式替代地布置在盖构件215上。或者，曲柄轴221可以与基座构件213整体地形成为单件式构件。在这种构造中，曲柄轴221和基座构件213可以由碳增强材料制成。
如图18和19所示，踏板轴接收部241安装在基座构件213的第一主体部219上。踏板轴接收部241设置在第一主体部219的与曲柄轴接收部229相对的纵向端部处。踏板轴接收部241具有踏板轴安装螺纹孔243，其与基座构件213的第一主体部219中的踏板轴接收开口225对齐。踏板轴接收部241以任何合适的方式，例如用粘合剂，附接到基座构件213。
盖构件215具有第二主体部245和从第二主体部245延伸的壁部247，如图18和19所示。壁部247在相对于旋转轴线a的轴向方向上延伸，并且连续地围绕第二主体部245的外周。第二主体部245布置成面对第一主体部219，使得第二主体部245覆盖基座构件213的第一主体部219，如图11至13所示。当盖构件215附接到基座构件213时，踏板轴接收开口249与基座构件213中的踏板轴接收开口225和踏板轴接收部241中的踏板轴安装螺纹孔243对准。如图15所示，当基座构件213和盖构件215附接至彼此时，内部空间217形成在基座构件213和盖构件215之间。壁部247用例如粘合剂附接到第一主体部219。如图11至14和17所示，当盖构件215附接到基座构件213时，加强构件227、曲柄轴接收部229和踏板轴接收部241从外部不可见。
虽然示出为附接到基座构件213，但是加强构件227可以以类似的方式替代地附接到盖构件215。在这样的实施例中，加强构件227沿着第二主体部245的外周基本上连续地延伸并且邻近壁部247。
如图20所示，链轮齿安装部251具有环形主体构件253。链轮齿安装部251优选地由例如树脂的非金属构件制成。然而，链轮齿安装部251可以由金属构件或包括非金属材料和金属材料两者的复合构件制成。曲柄轴接收开口255设置在环形主体构件253中。多个突起257相对于旋转轴线a径向向内延伸。
齿构件259是具有多个齿261的环形构件。齿构件259一体地形成为单件式整体构件且由金属材料制成。齿261相对于旋转轴线a径向向外延伸。齿261被示出为基本相同，然而齿261可以根据需要和/或期望具有各种构造。
如图15、16和18所示，齿构件259附接到链轮齿安装部251的外周边。齿构件259以任何合适的方式连接到链轮齿安装部251，例如通过模制、粘合或经由紧固件的机械连接，使得形成单件式不可分离构件。如图16所示，内周缘263在组装过程中被接收在环形主体构件253的相对的外表面之间，从而形成刚性结构。链轮齿安装部251和齿构件259形成复合自行车部件(即，包括固定在一起以形成不可分离单元的两个或更多个构件的部件)。复合部件包括一个或多个金属部分和一个或多个树脂部分，该金属部分和树脂部分固定在一起以与完全金属部件刚度相当，同时也提供了与完全金属部件相比的重量减轻。或者，链轮齿安装部251和齿构件259形成为单件式整体构件。在这种构造中，链轮齿安装部251和齿构件259可以由金属材料形成。
链轮齿安装部251设置在曲柄轴接收部229上，使得链轮齿安装部251的突起257与曲柄轴接收部229的凹部236接合，从而直接地将链轮齿安装部251与曲柄轴接收部229接合。因此，链轮齿安装部251与曲柄轴221作为单元旋转。
如图15和16所示，自行车曲柄臂211不可旋转地安装至曲柄轴221的第一端部231。曲柄轴221优选为由铬钼钢或另一种这样高刚度的合金制成的中空管状构件。曲柄轴221的第一端部231以任何合适的方式例如通过压合、型锻、卷曲和/或粘合剂，固定到自行车曲柄臂211。在所示实施例中，粘合剂可以是任何合适的粘合剂，例如环氧型粘合剂。曲柄轴221包括设置在曲柄轴221的第一端部231处的多个轴向延伸的第一花键237和设置在曲柄轴221的第二端部267处的多个轴向延伸的第二花键265。第一花键237构造和布置成从曲柄轴221的外周表面271径向向外延伸。如图15所示，第二花键265构造和布置成相对于曲柄轴221的外周表面271不径向向外突出。第一花键237与曲柄轴接收部229的内花键235接合，使得曲柄轴221和自行车曲柄臂211作为一个单元旋转。曲柄轴221的第二端部267连接到另一个曲柄臂(未示出)。
在所示实施例中，盖构件215以例如粘合剂附接到基座构件213。具体来说，盖构件215的壁部247具有连续地围绕基座构件213的第一主体部219的外周的形状。因此，基座构件213和盖构件215可以固定地联接至彼此。如图15所示，例如，在基座构件(即，第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215附接至彼此的状态中，基座构件(即，第一结构构件)213和盖构件(即，第二结构构件)215中的每一个至少在曲柄轴接收部229和踏板轴接收部241之间延伸。
本发明的示例性实施例提供了一种重量轻且刚度好的自行车曲柄臂。
在理解本发明的范围时，如本文所使用的术语“包括”及其衍生词旨在是开放式术语，其指定所述特征、元件、组件、组、整体和/或步骤的存在，但不排除其他未陈述的特征、元件、组件、组、整体和/或步骤的存在。上述内容也适用于具有相似含义的词语，例如术语“包含”、“具有”及其派生词。此外，除非另有说明，术语“部分”、“段”、“部”、“构件”或“元件”可以在以单数形式使用时具有单个部分或多个部分的双重含义。
如本文所使用的，下面的方向性术语“面向框架侧”、“非面向框架侧”、“向前”、“向后”、“前”、“后”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”、“侧”、“竖直”、“水平”、“垂直”和“横向”以及其他相似的方向性术语指的是处于直立的骑行位置并配备有自行车曲柄臂的自行车的那些方向。因此，用于描述自行车曲柄臂的这些方向性术语应当相对于在水平表面上的直立骑行位置并且配备有自行车曲柄臂的自行车来解释。术语“左”和“右”用于在从自行车的后方观察时从右侧参考时指示“右”，并且当从自行车的后方观察时从左侧参考时指示“左”。
还应当理解，尽管术语“第一”和“第二”在本文中可以用于描述各种部件，但是这些部件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开来。因此，例如，上述讨论的第一部件可以被称为第二部件，反之亦然，而不背离本发明的教导。如本文所使用的术语“附接”或“使附接”包括通过将元件直接附贴到另一元件而将元件直接固定到又一元件的构造；通过将元件附贴到中间构件转而将中间构件附贴到另一元件而将元件间接地固定到另一元件的构造；以及一个元件与另一元件成一体，即一个元件基本上是另一元件的一部分的构造。这个定义也适用于类似含义的词语，例如“结合”、“连接”、“联接”、“安装”、“粘结”、“固定”及其派生词。最后，如本文所使用的诸如“基本上”，“约”和“近似”的程度术语是指修饰术语的偏差量，使得最终结果不会显著改变。
尽管仅选择了选定的实施例来说明本发明，但是本领域技术人员根据本公开将显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和修改。例如，除非另有特别说明，否则可以根据需要和/或期望改变各种部件的尺寸，形状，位置或取向，只要这些变化基本上不影响其预期功能即可。除非另有说明，否则示出为彼此直接连接或接触的部件可以具有设置在它们之间的中间结构，只要这些变化基本上不影响其预期的功能即可。一个元件的功能可以由两个执行，反之亦然，除非另有特别说明。一个实施例的结构和功能可以应用到另一个实施例。所有优点并不是必须同时存在于特定实施例中。不同于现有技术的每个特征，单独或与其它特征组合，也应被认为是申请人对进一步发明的单独描述，包括由这些特征体现的结构性和/或功能性概念。因此，提供根据本发明的实施例的前述描述仅用于说明，而不是为了限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明的目的。