自行车用齿轮曲柄及其制造方法

专利名称：自行车用齿轮曲柄及其制造方法
技术领域：
本发明涉及自行车用齿轮曲柄，特别是涉及并排设置3个以上的齿轮的多级式自行车用齿轮曲柄。
背景技术：
自行车的驱动机构具有作为前齿轮的齿轮曲柄，和作为后齿轮的自由轮，在齿轮曲柄的齿轮和自由轮的齿轮之间绕挂着环形链条。在齿轮曲柄的曲柄臂上安装踏板。当脚踏踏板而使齿轮曲柄正方向转动时，该转动通过环形链条传递至自由轮，使它正方向转动，因此后轮正方向转动，自行车向前进。
最近的自行车，几乎都带有变速机构。在将该变速机构作为外装的变速机构的情况下，通常，将自由轮作成多级式，根据情况不同也可将齿轮曲柄作成多级式。为了将挂在该自由轮的齿轮上的链条，强制性地换挂在其他齿轮上，要设置与自由轮邻近的后延迟器；另一方面，为了将挂在多级齿轮曲柄的齿轮上的链条，强制性地换挂在其他齿轮上，还需设置与该多级齿轮曲柄邻近的前延迟器。这样，可得到将多级自由轮的齿轮数与多级齿轮曲柄的齿轮数相乘的级数的变速。
这种多级式齿轮曲柄，并排地设置以外齿轮作为最大直径的齿轮、内侧直径依次减小的多个齿轮(例如，参见特开平9-86471号公报)。于是，这些多个齿轮作成一体，支承在形成于曲柄臂的基础端上的凸部上。凸部套嵌固定在曲柄轴的一端，该曲柄轴则可转动地支承在自行车框架的吊杆上。
当驱动自行车时，相当大的力作用在上述多级式齿轮曲柄的各个部分上。这种力作用力除了齿轮圆周方向的驱动力以外，由于各个齿轮与曲柄轴的方向并排设置，因此在齿轮板厚方向也有由上述驱动力引起的作用。齿轮曲柄的各个齿轮，有必要对于该齿轮厚度方向的力具有设定以上的刚性，因此，在上述特开平9-86471号公报所述的齿轮曲柄中，为了提高齿轮的支承刚性，要附设连接从曲柄臂的凸部的外端至外齿轮的周边边缘的增强部件。
再者，为了提高齿轮曲柄的各个齿轮的支承刚性，在曲柄臂侧设置从凸部呈放射状伸长的多个撑条，形成通过这些撑条来支承各个齿轮的结构。但是，这存在着增加曲柄臂的重量的问题。
进而，通常是将应设置在这种多级式齿轮曲柄上的各个齿轮，作成大致为环圈形状，从不同的材料板上分别冲压，再进行加压加工制成的。若这样，则会浪费与环圈形状内侧相当的材料板，这也是问题。

发明内容
本发明是考虑到上述问题而提出的，其目的是要提供一种可以减少材料板的浪费，而且可以在多个齿轮形成一体的状态下，保持各个齿轮的刚性在规定以上的新的自行车用齿轮曲柄。
为了解决上述问题，本发明采用了下面的各种技术装置。
本发明的第一个方面所提供的自行车用齿轮曲柄，将从外侧直径依次减小的多个齿轮并排设置成一体而形成齿轮组，并将该齿轮组固定支承在曲柄臂的凸部上，其特征在于，在上述多个齿轮中，所选择的第一个齿轮，当其中心与比它直径小的所选择的第二个齿轮的中心重合时，具有可嵌入第二个齿轮的齿间部分的向内突出部分，同时，该向内突出部分，形成位于第一个齿轮的半径方向最内侧的部位，而且，上述第一个齿轮，在上述向内突出部分附近，与邻近小直径一侧的齿轮连接。
当第一个齿轮和第二个齿轮的中心彼此重合时，第一个齿轮的向内突出部分可以正好嵌入第二个齿轮的齿间部分。另外，向内突出部分位于第一个齿轮的半径方向最内侧，因此，如上所述，当两个齿轮的中心彼此重合时，两个部件在厚度方向不重合。这表示，上述第一个齿轮和第二个齿轮可由一块材料板切出。形成第二个齿轮的齿间部分的冲压部分，成为第一个齿轮的上述向内突出部分。
因此，由多个齿轮构成的多级式齿轮曲柄的至少二个齿轮，可以从一块材料板得到，这样可节约材料，降低成本。
另外，在第一个齿轮上形成的向内突出部分，当该向内突出部分附近与邻近第一个齿轮的内侧的齿轮的侧面连接时，可以将第一个齿轮从与其厚度方向相邻的齿轮拉开的力的一部分作为反力，被阻挡在上述邻近的齿轮侧面。这样，可提高对于使第一个齿轮在其厚度方向变位的力的刚性。结果可提高自行车用齿轮曲柄的齿轮组的刚性。
在优选实施例中，该自行车用齿轮曲柄，将外齿轮、直径比它小的中间齿轮、以及直径比中间齿轮更小的内齿轮的三个齿轮并排设置成一体而形成齿轮组，该齿轮组固定支承在曲柄臂的凸部上；当内齿轮和外齿轮中心重合时，外齿轮具有可嵌入内齿轮的齿间部分的向内突出部分，同时，该向内突出部分形成位于该外齿轮的半径方向最内侧的部位，而且，上述外齿轮，在上述向内突出部分附近，与上述中间齿轮的外侧侧面连接。
该实施例，将本发明应用在并排设置三个齿轮的自行车用齿轮曲柄中。其可具有与上述相同的优点，这点是可以容易理解的。
在优选实施例中，上述中间齿轮的中心孔，套嵌固定在上述曲柄臂的凸部上，同时，上述内齿轮与上述中间齿轮的内侧侧面连接。
这样，不需要设置另外的齿轮支承部件，通过中间齿轮，可以很好地将齿轮组支承在曲柄臂的凸部上。
进而，在优选实施例中，上述内齿轮的中心孔，与上述中间齿轮的中心孔一起，套嵌固定在上述曲柄臂的凸部上。
这样，由于内齿轮和中间齿轮成为双重支承在曲柄臂的凸部上，因此可提高齿轮组在曲柄臂上的支承刚性。
本发明的第二个方面所提供的自行车用齿轮曲柄的制造方法即为上述本发明的第一个方面的自行车用齿轮曲柄的制造方法，其特征在于，上述第一个齿轮和第二个齿轮由一块材料板切出。
在优选实施例中，上述外齿轮和上述内齿轮由一块材料板切出。
该第二个方面的意义，从上述本发明的第一个方面的上述意义来看容易理解。再者，第一个齿轮和第二个齿轮由一块材料板切出，或外齿轮和内齿轮由一块材料板切出，并不意味着使用从同一块材料板切出的齿轮组来构成齿轮曲柄。在实际的齿轮曲柄制造中，作为部件要准备多个各种尺寸的齿轮，并将它们组合。这样组合的齿轮，不是仅限于由相同的材料板切出。但是，多数第一个齿轮或外齿轮作成相同的形状，多数第二个齿轮或内齿轮作成相同的形状.
本发明的其他特征和优点，通过以下参照附图进行的详细说明，将更加清楚。


图1为本发明的一个实施例的自行车用齿轮曲柄的正视图；图2为图1所示的自行车用齿轮曲柄的侧视图；图3为图1所示的自行车用齿轮曲柄的后视图；图4为沿图1的IV-IV线的截面图；图5为在图1所示的自行车用齿轮曲柄制造中，切出规定的齿轮所用的材料的取料说明图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施例进行具体地说明。
图1为本发明的一个实施例的自行车用齿轮曲柄1的正视图；图2为其侧视图；图3为其后视图；图4为沿图1中的IV-IV线的截面图；图5为材料取料的说明图。
如图2、图3以及图4所示，该自行车用齿轮曲柄1的基本结构是，将作为本发明的第一个齿轮的外齿轮10，直径比它小的中间齿轮20，比中间齿轮20直径还小的、作为本发明的第二个齿轮的内齿轮30的三个齿轮，在其厚度方向并排设置而成齿轮组2，呈套嵌状固定在曲柄臂40的凸部41的外周边上。
外齿轮10由从设定板厚的材料板冲压和加压成型的加工制成，它具有在外周边上有多个齿11的圆环部分12，和从该圆环部分12的内圆周，以相等的间隔延伸出的4处的安装片13。如图4清楚地所示，各个安装片13，呈分级状偏向内侧，形成安装孔15，该安装孔15用于利用螺钉3，与内侧相邻的中间齿轮20连接。又如图1所示，在安装片13的内部，设定形状的向内突出部分14延伸出来。如后面所述，该向内突出部分14与内齿轮30的外周上的齿31的齿间部分33的形状对应。该向内突出部分14位于外齿轮10的最内面的圆周上。另外，在该实施例中，在该外齿轮10的外圆周圆环部分12上形成安装孔16，该安装孔用于利用螺钉4安装防止链条脱落的盖50。
中间齿轮20，通过由设定厚度的材料板冲压和加压成型的加工制成，在外周边上形成多个齿21，同时，还具有套嵌在曲柄臂40的凸部41的外周边上的中心孔22。在中间齿轮20上部压出4个装饰孔23，以减轻重量。这样，外圆周的圆环部分12和内圆周部分有着用4根撑条24连接起来的形状。如图所示，4根撑条24，从其中间靠近半径方向的内侧，成分级状偏向内侧；而且使设置在上述外齿轮10的安装片13上的安装孔15和半径方向的位置对应，形成利用螺钉3来连接固定该外齿轮10用的安装孔25，同时，在该安装孔25半径方向更内侧上，设置安装孔26，该安装孔26利用螺钉5，用于连接固定与中间齿轮20的内侧相邻的内齿轮30。
内齿轮30也是通过由设定厚度的材料板冲压和加压成型的加工制成，在其外圆周上形成多个齿31；同时如图4所示，使半径方向的内侧偏向外侧，具有套嵌在上述曲柄臂40的凸部41的外周边上的中心孔32。再者，该内齿轮30的齿间部分33的半径方向的位置，与在上述外齿轮10的安装片13上形成的向内突出部分14的半径方向位置对应。该内齿轮30上冲压出装饰孔34，以减轻重量。另外，还设置与中间齿轮20的安装孔26对应、通过螺钉5使该内齿轮30与上述中间齿轮20连接用的安装孔35。
如图4所示，通过用螺钉3将中间齿轮20和外齿轮10、用螺钉5将中间齿轮20和内齿轮30分别连接成为一体，可将外齿轮10、中间齿轮20以及内齿轮30作成齿轮组2。另外，在外齿轮10的外侧侧面上，利用螺钉4安装着防止链条脱落的盖50。再者，各个齿轮10、20、30之间的连接，不限于螺钉，也可利用铆接部件连接。
上述齿轮组2，在将中间齿轮20和内齿轮30的中心孔22、32，套嵌在上述凸部41的外周边上的状态下，可将凸部41的内侧端部铆接固定支承在曲柄臂40的凸部41上。
如上所述，外齿轮10的上述向内突出部分14具有与内齿轮30的齿间部分33对应的形状，另外，上述向内突出部分14的半径方向的位置，与内齿轮30的齿间部分33的半径方向的位置对应。这样，如图5所示，在使外齿轮10和内齿轮30的中心彼此重合的情况下，上述向内突出部分14和上述齿间部分33可以互相嵌入。于是，在外齿轮10中，因为上述向内突出部分14位于外齿轮10的半径方向的最内侧，因此，如图5所示，当使外齿轮10的向内突出部分14和内齿轮30的齿间部分33嵌合时，两个齿轮10、30不会重合。这样，从图5中可看出，可以由一块材料板冲压得到外齿轮10和内齿轮30。
因此，在本发明的自行车用齿轮曲柄1的并列设置的多个齿轮中，至少有二个可由一块材料板得到，其结果是，可以节约材料，降低成本。
于是，在外齿轮10的上述安装片13上，位于上述向内突出部分14的半径方向外侧的附近位置，与邻近内侧的齿轮连接。因此，假设当有将外齿轮10从中间齿轮20拉开的力作用时，则该力的一部分，可以螺钉3为支点，通过上述向内突出部分14，被有效地阻挡在从螺钉3向半径方向的内侧延伸的部位的中间齿轮20的侧面。这样，可以提高相对于外齿轮10的厚度方向的外力的安装刚性。
这样，本发明可以具有不但节约材料，而且可提高在安装状态下的齿轮支承刚性的极好的优点。
当然，本发明的范围不是仅限于上述实施例，在各个权利要求所述的范围内的所有变更，都包含在本发明的范围内。
本发明不是仅限于具有三个齿轮的方式，对并排设置4个以上的齿轮的情况也可适用。在4个以上的齿轮中，以选择的齿轮作为第一个齿轮，比它直径小的任何一个齿轮作为第二个齿轮，通过采用上述向内突出部分14和齿间部分33的结构，可以由一块材料板切出该第一个齿轮和第二个齿轮。
另外，在实施例中，虽将中间齿轮20和内齿轮30的双方的中心孔22、32，套嵌固定在曲柄臂40的凸部41上，但是，也可只将任何一个齿轮的中心孔，套嵌固定在曲柄臂40的凸部41上。
权利要求
1.一种自行车用齿轮曲柄，将从外侧直径依次减小的多个齿轮并排设置成一体而形成齿轮组，并将该齿轮组固定支承在曲柄臂的凸部上，其特征在于，在所述多个齿轮中，所选择的第一个齿轮，当其中心与比它直径小的所选择的第二个齿轮的中心重合时，具有可嵌入第二个齿轮的齿间部分的向内突出部分，同时，该向内突出部分，形成位于该第一个齿轮的半径方向最内侧的部位，而且，所述第一个齿轮，在所述向内突出部分的附近，与邻近小直径一侧的齿轮连接。
2.一种自行车用齿轮曲柄，将外齿轮、直径比它小的中间齿轮、和直径比中间齿轮更小的内齿轮的三个齿轮并排设置成一体而形成齿轮组，并将该齿轮组固定支承在曲柄臂的凸部上，其特征在于，当内齿轮和外齿轮的中心重合时，外齿轮具有可嵌入内齿轮的齿间部分的向内突出部分，同时，该向内突出部分形成位于该外齿轮的半径方向最内侧的部位，而且，所述外齿轮，在所述向内突出部分的附近，与所述中间齿轮的外侧侧面连接。
3.如权利要求2所述的自行车用齿轮曲柄，其特征在于，所述中间齿轮的中心孔，套嵌固定在所述曲柄臂的凸部上，同时，所述内齿轮与所述中间齿轮的内侧侧面连接。
4.如权利要求3所述的自行车用齿轮曲柄，其特征在于，所述内齿轮的中心孔，与所述中间齿轮的中心孔一起，套嵌固定在所述曲柄臂的凸部上。
5.一种自行车用齿轮曲柄的制造方法，该自行车用齿轮曲柄，将从外侧直径依次减小的多个齿轮并排设置成一体而形成齿轮组、并将该齿轮组固定支承在曲柄臂的凸部上，其特征在于，在所述多个齿轮中，所选择的第一个齿轮，当其中心与比它直径小的所选择的第二个齿轮的中心重合时，具有可嵌入第二个齿轮的齿间部分的向内突出部分，同时，该向内突出部分，形成位于第一个齿轮的半径方向最内侧的部位，而且，所述第一个齿轮，在所述向内突出部分附近，与邻近小直径一侧的齿轮连接，所述第一个齿轮和第二个齿轮，由一块材料板切出。
6.一种自行车用齿轮曲柄的制造方法，该自行车用齿轮曲柄，将外齿轮、直径比它小的中间齿轮、以及直径比中间齿轮更小的内齿轮的三个齿轮并排设置成一体而形成齿轮组，并将该齿轮组固定支承在曲柄臂的凸部上，其特征在于，当内齿轮和外齿轮的中心重合时，外齿轮具有可嵌入内齿轮的齿间部分的向内突出部分，同时，该向内突出部分形成位于该外齿轮的半径方向最内侧的部位，而且，所述外齿轮，在所述向内突出部分附近，与所述中间齿轮的外侧侧面连接，所述外齿轮和所述内齿轮由一块材料板切出。
全文摘要
一种自行车用齿轮曲柄(1)，将从外侧直径依次减小的多个齿轮并排设置成一体而形成齿轮组(2)，并将该齿轮组(2)固定支承在曲柄臂(40)的凸部(41)上，在上述多个齿轮中，所选择的第一个齿轮，当其中心与比它直径小的所选择的第二个齿轮的中心重合时，具有可嵌入第二个齿轮的齿间部分(33)的向内突出部分(14)，同时，该向内突出部分(14)，形成位于该第一个齿轮的半径方向最内侧的部位，而且，上述第一个齿轮，在上述向内突出部分(14)附近，与邻近小直径一侧的齿轮连接。
文档编号B62M9/10GK1486903SQ0315628
公开日2004年4月7日 申请日期2003年9月2日 优先权日2002年9月2日
发明者西村充生 申请人:杉野技术股份有限公司