[发明专利]自行车构件和用于制造该构件的方法

说明书

本申请是申请日是2004年6月11日、申请号为200410049367.9且发 明名称为“自行车构件和用于制造该构件的方法”的中国发明专利申 请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种自行车构件，该构件尤其适用于承受高单位压力 的自行车零件的装配中。本发明也涉及该构件的制造方法。

贯穿本发明描述，所提到的构件是一个踏板曲柄，但也能扩展到 不同的自行车构件，这些构件有和踏板曲柄类似的特征，比如说像座 椅管。

背景技术

依据现有技术，能够识别出不同样式的踏板曲柄，它们有不同的 形状、材料和构造技术，以用来达到在尽可能减小重量的同时保证(如 果不提高的话)踏板曲柄强度和可靠性的特性。

制造更轻的踏板曲柄的趋势导致了复合材料的使用，特别是由树 脂制造的塑料材料层合并了结构纤维组成的复合材料。该结构纤维确 实对踏板曲柄的结构强度起了相当大的作用。

一个已知的利用上述技术的解决方案在EP 1 281 609中对同一申 请人示出，其中踏板曲柄的主体通过一种热固性的复合材料在一个排 列有金属嵌入件的模具内成型而成。

这种情况下用到的复合材料更适宜于US 4 339 490中描述的样式， 它由一个树脂基体组成的层组成，在这个基体里包含有长方形或者其 他形状的尺寸在1到100mm之间的小片结构纤维，它们的方向在层内是 不规则的。利用这种复合材料来成型，在取得好的典型结构纤维的强 度特性和保持成型时足够流动性的需要这二者之间取得了一个好的折 衷。小片的尺寸的确使复合材料在模具内的均匀充分流动成为可能， 这样就能制造出具有良好均匀性的踏板曲柄主体。

然而，在小片结构纤维中的复合材料的使用带来了一些缺点。

第一个缺点在踏板曲柄的成型中发生，特别是在末端区域，在末 端区域排列有用以连接踏板曲柄到底托架和踏板的金属嵌入件。

旧的成型技术确实在模具的中央区域提供安排了预定量的复合材 料，并且在成型过程中，制造出了复合材料的流动，该流动一直到模 具的所有部分都被充满为止，甚至包括在排列有金属嵌入件的末端区 域。在成型过程中，复合材料围绕着金属嵌入件沿着两条明显的流动 而行，这两条流动在接近踏板曲柄的末端汇聚，从而完全围绕嵌入件。

不利的是，上述现象导致了两条流动汇聚点的不连续区域。此外， 由于树脂的流动性比结构纤维的要好，同时又因为流动路径长(从中 心到模具的末端)，所以在踏板曲柄的末端区域树脂所占的百分比要 比在踏板曲柄其他部分的要高，因此，踏板曲柄的末端强度也比踏板 曲柄其他部分的强度低。

因为踏板曲柄的末端区域在蹬踏时承受很大的应力，所以上述两 个缺点就会导致踏板曲柄在上述区域内意外的断裂。

由有小片结构纤维的复合材料成型而成的踏板曲柄的另外一个缺 点就是踏板曲柄在其中央区域的断裂。该缺点的发生是因为下列事实： 这种有小片的复合材料不能在踏板曲柄的这个区域内保证有足够的强 度。

发明内容

在第一个方面里，本发明涉及一种自行车构件，它包含一个由被 加入聚合材料基体内的结构纤维组成的细长主体，并且在其末端部分 有一个用来同自行车元件机械连接的支座。该构件的特征在于，在该 支座和该主体末端之间的区域内，至少有一个结构纤维连续层，它至 少部分的围绕该支座，以保证该区域的机械连续性。

这样的好处是，结构纤维连续层使踏板曲柄的末端区域具有高的 机械强度。事实上，它避免了末端区域结构纤维的不连续结构，并且 避免了在该区域内相对树脂的结构纤维百分比的减少。

在此构件的一个优选实施例中，结构纤维连续层由单向纤维组成， 并且延伸为该构件高度的一部分。

在一个特别的优选实施例中，此构件有两个位于其末端的支座， 依据典型自行车踏板曲轴的结构，在其末端内分别嵌有金属嵌入件。 结构纤维连续层围绕着这两个支座，从而基本上形成一个闭合环。

在另一个方面里，本发明涉及一种自行车零件，它包含一个由被 加入聚合材料基体内的结构纤维组成的细长主体，并且适用于与至少 一个自行车元件机械连接并传递力。该构件的特征在于，该细长主体 包含至少一个由被加入聚合材料基体内的连续结构纤维所形成的第一 层，以及至少一个由被加入聚合材料基体内的小片结构纤维的第二层， 这些小片在第二层内不规则排列。上述两层互相交迭。