專利名稱：自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸，其是一種運(yùn)用在自行車上的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)，藉該設(shè)計(jì)可在組裝時(shí)能夠讓轉(zhuǎn)軸與軸孔間自動(dòng)調(diào)整至最佳的相對(duì)位置，而能夠運(yùn)用在自行車花轂、天心軸及踏板等具有轉(zhuǎn)軸的位置處，藉以提升自行車的品級(jí)。
為便于說(shuō)明，于本說(shuō)明書中以自行車前后花轂的轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)為例作說(shuō)明，特別是指一般(傳統(tǒng))自行車花轂轉(zhuǎn)軸構(gòu)造(使用機(jī)械軸承者除外)；傳統(tǒng)構(gòu)造的花轂軸，其轉(zhuǎn)動(dòng)主要靠?jī)啥说闹橥?、鋼珠、及壓珠件三者形成，而整個(gè)花轂軸體的轉(zhuǎn)動(dòng)好壞與否，是依各零件及花轂頭、轉(zhuǎn)軸等的精度與組裝的技術(shù)有極大關(guān)系。請(qǐng)配合參看圖9及


圖10所示傳統(tǒng)型花轂與轉(zhuǎn)軸的構(gòu)造圖。
基本上傳統(tǒng)的花轂軸體包括花轂頭70、轉(zhuǎn)軸80與鋼珠90，在花轂頭70中設(shè)有一貫穿的軸孔(未予標(biāo)號(hào))，于該軸孔的兩端分別設(shè)置有一體成型或分別制造完成后相結(jié)合成一體的珠碗72，轉(zhuǎn)軸80兩端設(shè)置成螺紋端82，而可在轉(zhuǎn)軸80相對(duì)于花轂頭70珠碗72的位置配合固定螺帽84組裝設(shè)置有壓珠件86，并將適當(dāng)數(shù)量的鋼珠90夾設(shè)于珠碗72與壓珠件86之間，藉以提供轉(zhuǎn)軸80適切的支承，并可讓轉(zhuǎn)軸80與花轂頭70間作順暢的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。
一般傳統(tǒng)造型的花轂頭依制造商及等級(jí)的不同，概略可由其碗部形狀的不同而作區(qū)別，于
圖11、
圖12、
圖13、
圖14中分別顯示出四種不同的前、后花轂頭70的珠碗72部份形狀與結(jié)構(gòu)(其中a為后花轂頭、b為前花轂頭)，該等花轂頭70的珠碗72在形狀與結(jié)構(gòu)上雖有差異，但其所能夠提供的基本功能卻是完全相同的。
為了解前述傳統(tǒng)型花轂軸體的缺點(diǎn)，以下乃針對(duì)其結(jié)構(gòu)性的問(wèn)題作進(jìn)一步說(shuō)明
傳統(tǒng)型花轂軸體及各零件在其制造時(shí)與組裝時(shí)，在兩端的珠碗72、鋼珠90、壓珠件86等皆很難達(dá)到對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)軸80中心線99的理想精密度，故整個(gè)花轂軸體在轉(zhuǎn)動(dòng)上歸納有以下三點(diǎn)缺點(diǎn)一.轉(zhuǎn)動(dòng)不均勻及不順滑。
二.轉(zhuǎn)動(dòng)接觸面(珠碗內(nèi)面、壓珠面與鋼珠的轉(zhuǎn)動(dòng)軌圈)磨損不均。
三.組裝時(shí)緊度不易控制而達(dá)到均一標(biāo)準(zhǔn)(需靠經(jīng)驗(yàn)豐富的師傅組裝)。
將前述轉(zhuǎn)動(dòng)不良的缺點(diǎn)進(jìn)行分析歸納后可知，造成該等轉(zhuǎn)動(dòng)缺點(diǎn)的原因包括一.各零件加工精度低，及經(jīng)熱處理時(shí)產(chǎn)生的變形。
二.各零件組裝后的偏差(尤其多件式花轂頭70與珠碗72之間偏差特大)。
三.鋼珠滾動(dòng)處的零件，含珠碗72及壓珠件86無(wú)經(jīng)過(guò)精磨加工，很難達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)順滑的品級(jí)及壽命。
在前述第一、三項(xiàng)原因所造成的缺點(diǎn)，可在個(gè)別零件制程上要求作到某種精度的零件水準(zhǔn)，在不同成本下生產(chǎn)出不同高低的品級(jí)，但在第二項(xiàng)原因所造成偏差缺點(diǎn)時(shí)，基于整體架構(gòu)設(shè)計(jì)上的需求，各零件組裝后產(chǎn)生的偏位則難以避免。
由
圖15兩端珠碗72組裝后不同偏位的示意圖觀之，其中
圖15a中所示是花轂軸體兩端的珠碗72中心線99偏位，
圖15b中所示是花轂軸體兩端的珠碗72中心線99相交叉，
圖15c中所示是花轂軸體兩端的珠碗72中心線99偏位且相交叉(即
圖15a及
圖15b中所示的綜合狀況)，所有偏差情形都可歸類
圖15中所示的a、b、c三類的不同偏位情形。
以
圖15的a、b、c歸類的三種偏位的情形來(lái)看，則在花轂頭70與轉(zhuǎn)軸80等零件組裝成一整個(gè)花轂軸體(如圖9一體成型花轂頭或
圖10多件式花轂頭)時(shí)，因兩端的珠碗72偏位不在整個(gè)花轂軸體的同一中心線99上理想的位置條件，故必定組裝成轉(zhuǎn)動(dòng)不均不順滑，及組裝時(shí)緊度控制困難等問(wèn)題產(chǎn)生，此即是前述花轂軸體的轉(zhuǎn)動(dòng)不良缺點(diǎn)。
本創(chuàng)作人有鑒于現(xiàn)有的此類自行車轉(zhuǎn)軸在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上所面臨的問(wèn)題，乃針對(duì)其原因進(jìn)行深入的研究，并致力加以改進(jìn)，經(jīng)不斷的研究與嘗試后終于開發(fā)出了能夠解決傳統(tǒng)自行車轉(zhuǎn)軸在結(jié)構(gòu)上所造成的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸，其主要是于穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔兩端分別設(shè)置有半球面型珠碗，以該半球面型珠碗與轉(zhuǎn)軸兩端的壓珠件相配合來(lái)夾持壓制鋼珠，藉該半球面型珠碗的設(shè)置，可在轉(zhuǎn)軸組裝定位后由鋼珠本身的受力在半球面型珠碗中定位于最恰當(dāng)?shù)奈恢?，亦即藉該半球面型珠碗的設(shè)置，可以提供轉(zhuǎn)軸自動(dòng)調(diào)整中心線的功能，讓轉(zhuǎn)軸能夠自動(dòng)調(diào)整至最佳的支承位置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于提供一種自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸，其特征在于，在穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔兩端分別設(shè)置有半球面型珠碗，以該半球面型珠碗與轉(zhuǎn)軸兩端的壓珠件相配合來(lái)夾持組裝鋼珠，藉此，可在轉(zhuǎn)軸組裝定位后由鋼珠本身的受力在半球面型珠碗中定位于最恰當(dāng)?shù)奈恢?，而可藉以提供轉(zhuǎn)軸自動(dòng)調(diào)整中心線，并達(dá)最佳的支承位置。
在上述的自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸中，穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔可設(shè)置于花轂頭中，并于該軸孔兩端設(shè)置有半球面型珠碗，在花轂頭中穿設(shè)組裝有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的兩端分別設(shè)置成螺紋端，并分別配合固定螺帽組裝有一壓珠件，并于該壓珠件與珠碗間夾設(shè)組裝有鋼珠；穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔也可設(shè)置于自行車天心軸處，并于該軸孔兩端設(shè)置有半球面型珠碗，在天心軸處穿設(shè)組裝有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的兩端分別設(shè)置有一壓珠件，并于該壓珠件與珠碗間夾設(shè)組裝有鋼珠；而且，穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔還可設(shè)置于踏板中，并于該軸孔兩端設(shè)置有半球面型珠碗，在踏板中穿設(shè)組裝有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的兩端分別設(shè)置有一壓珠件，并于該壓珠件與珠碗間夾設(shè)組裝有鋼珠。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比優(yōu)點(diǎn)和積極效果非常明顯。由以上的技術(shù)方案可知，傳統(tǒng)的自行車轉(zhuǎn)軸均是以盤狀的珠碗與相對(duì)造型的壓珠件來(lái)夾持組裝鋼珠，亦即其組裝完成后鋼珠的排列平面完全取決于珠碗與壓珠件的相對(duì)角度，只要是珠碗與壓珠件間的相對(duì)角度或位置有任何偏位，其鋼珠即無(wú)法提供完美的軸承效果，以本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)則可由半球面型珠碗12提供一份自動(dòng)調(diào)芯的補(bǔ)償效果，而讓鋼珠排列的平面自動(dòng)調(diào)整至與轉(zhuǎn)軸20中心線40垂直的平面上，而能夠提供轉(zhuǎn)軸20最理想的支承效果。
以本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)配置，其不單能夠運(yùn)用到前述說(shuō)明中所述的花轂軸體實(shí)施例中，亦能夠以相同的技術(shù)手段及知識(shí)運(yùn)用至圖7的自行車天心軸及圖8的自行車踏板等具有轉(zhuǎn)軸的位置處，而能夠獲得轉(zhuǎn)動(dòng)均勻，順滑無(wú)聲的轉(zhuǎn)軸功能并提高商品品級(jí)。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)特征及目的。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型運(yùn)用在自行車一體成型花轂頭中的較佳實(shí)施例部份剖視示意圖。
圖2是本實(shí)用新型運(yùn)用在自行車多件式花轂頭中的較佳實(shí)施例部份剖視示意圖。
圖3是本實(shí)用新型以沖壓制成的半球面型珠碗與壓珠件相配合的分解示意圖。
圖4是本實(shí)用新型花轂頭兩端珠碗組裝無(wú)偏差時(shí)鋼珠正確位置圖與壓珠件的鋼珠位置圖。
圖5是本實(shí)用新型花轂頭一側(cè)的半球面型珠碗放大示意圖。
圖6是本實(shí)用新型半球面型珠碗組裝后自動(dòng)調(diào)芯的狀態(tài)示意圖。
圖7是本實(shí)用新型運(yùn)用在自行車天心軸處的較佳實(shí)施例剖視示意圖。
圖8是本實(shí)用新型運(yùn)用在自行車踏板處的較佳實(shí)施例剖視示意圖。
圖9是傳統(tǒng)一體成型花轂頭的組合剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是傳統(tǒng)多件式花轂頭的組合剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11～
圖14是各種不同型式的傳統(tǒng)式花轂軸體珠碗結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖15是傳統(tǒng)花轂軸體兩端珠碗產(chǎn)生不同型式偏位的狀態(tài)示意圖。
請(qǐng)配合參看本實(shí)用新型
圖1、圖2所示，其是將本實(shí)用新型的自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸搭配組裝在自行車花轂頭10中的較佳實(shí)施例示意圖，其中可以見(jiàn)到本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)配置與傳統(tǒng)的自行車花轂軸體雷同，其是于花轂頭10中設(shè)有一貫穿的軸孔(未予標(biāo)號(hào))，并于該軸孔兩端設(shè)置有珠碗12，在花轂頭10中穿設(shè)組裝有一轉(zhuǎn)軸20，該轉(zhuǎn)軸20的兩端分別設(shè)置成螺紋端22，并分別配合固定螺帽24組裝有一壓珠件26，并于該壓珠件26與珠碗12間夾設(shè)組裝有鋼珠30，惟由圖中可以見(jiàn)到本實(shí)用新型的珠碗是一半球面型的珠碗12，其不同于傳統(tǒng)的圓盤狀珠碗，此即是本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)重點(diǎn)所在。
配合圖3的本實(shí)用新型以沖壓制成的半球面型珠碗12與壓珠件26相配合的分解示意圖觀之，其中可以見(jiàn)到在該壓珠件26上所設(shè)置供鋼珠30的環(huán)狀壓珠面(未標(biāo)號(hào))與傳統(tǒng)的壓珠件相同，是呈一環(huán)狀面，但本實(shí)用新型的珠碗12則呈一半球面型，此即使得壓珠件26將鋼珠30夾設(shè)組裝定位時(shí)，其壓珠件26與珠碗12間的相對(duì)位置可依鋼珠30受力的方向及角度自行作調(diào)整，并可在呈半球面型的珠碗12中移動(dòng)至最理想的位置，在該位置可以讓鋼珠30排列的平面自動(dòng)對(duì)正至與轉(zhuǎn)軸20中心線40相垂直的平面上，而能夠提供轉(zhuǎn)軸20最佳的支承效果，并讓鋼珠30擁有最均勻最滑順的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。
以下乃就半球面型的珠碗12與鋼珠30接觸點(diǎn)的理論作說(shuō)明圖4的左圖表示花轂頭兩端半球面型珠碗12與鋼珠30接觸點(diǎn)的正常正確狀態(tài)，右圖表示壓珠件26與鋼珠30接觸點(diǎn)的位置，即以接觸點(diǎn)θ所形成的等邊三角形必呈現(xiàn)相同的尺寸大小。即Δoab＝Δo′a′b′＝Δo″a″b″(壓珠件)但假設(shè)各球面半徑γ相同，與接觸角θ亦相同。
γ＝γ′＝γ″θ＝θ′＝θ″茲先說(shuō)明鋼珠接觸角θ與花轂頭荷重受力關(guān)系。配合圖5的花轂頭一側(cè)的半球面型珠碗12放大示意圖觀之，假設(shè)一個(gè)花轂頭垂直荷重有2W時(shí)，加于單側(cè)鋼珠30的受力即為W，如示意圖所示，γ為球面半徑，θ即為鋼珠30與球面的接觸角。其接觸角θ值一般在20～30°內(nèi)較為適當(dāng)，如接觸角θ超過(guò)30°時(shí)鋼珠30的壓力及壓珠件26的受力將會(huì)增大甚多，而減短鋼珠30及壓珠件26的壽命，故較不適用。鋼珠30與壓珠件26的受壓力可由下列公式得知；Wγ＝W/CosθWs＝Wxtanθ此處Wr＝鋼珠的壓力＝壓珠件的受力
Ws＝花轂頭軸向的壓力以本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)配置，當(dāng)花轂頭與轉(zhuǎn)軸發(fā)生
圖15b所發(fā)生的偏差缺點(diǎn)時(shí)，半球面型珠碗12可自動(dòng)調(diào)整鋼珠30接觸點(diǎn)，而得出“新的軸中心線40”并可得到如前述圖4的正確位置狀態(tài)，即自動(dòng)調(diào)芯后變成轉(zhuǎn)動(dòng)均勻順滑的狀態(tài)。
本實(shí)用新型的自動(dòng)調(diào)整方式可配合圖6來(lái)說(shuō)明如在
圖15a、b、c中所顯示不同的偏差情形，以本實(shí)用新型的半球面型珠碗12作取代，即可得到圖6a、b、c的左側(cè)圖式所示的情形，因兩端有偏位情形之故，半球面型珠碗12的位置與方向，皆不在圖4中所示正常的正確位置。但此時(shí)可由兩端半球面型珠碗30)的球心點(diǎn)O-O′點(diǎn)自動(dòng)形成新中心線40，同時(shí)亦由珠碗12球心點(diǎn)對(duì)新形成的O-O′新中心線40自行調(diào)整鋼珠30的接觸點(diǎn)x-y或x′-y′點(diǎn)。由于珠碗12內(nèi)面呈半球面，當(dāng)然可維持下列關(guān)系Δoxy＝ΔoabΔo′x′y′＝Δo′a′b′此時(shí)仍假設(shè)球面半徑γ＝γ′鋼珠接觸角θ＝θ′故鋼珠接觸點(diǎn)x-y點(diǎn)或x′-y′點(diǎn)之處，無(wú)論其珠碗12有任何情形的偏差(接觸點(diǎn)θ設(shè)定在20～30°最佳范圍內(nèi)時(shí)，有新中心線40可自行調(diào)芯的角度α可達(dá)5～10°)，均能補(bǔ)救其誤差，而且可得到下列三點(diǎn)結(jié)論一.自動(dòng)形成o-o′新中心線40。
二.并維持其Δoxy及Δo′x′y′新形成的相同等且三角形位置。
三.x-y及x′-y′點(diǎn)處的鋼珠30接觸點(diǎn)為等距，并與新o-o′中心線40成垂直90°角位置。
由此三點(diǎn)結(jié)論而達(dá)到本實(shí)用新型具有自動(dòng)調(diào)芯的功能。
以上是鋼珠30與珠碗12半球面接觸點(diǎn)的理論說(shuō)明，此時(shí)仍假設(shè)以轉(zhuǎn)軸20與壓珠件26組裝鎖緊后成為一體，且與圖6a、b、c中的Δoxy及Δo′x′y′三角形等形，且符合理論的準(zhǔn)確度。但實(shí)際上轉(zhuǎn)軸20與壓珠件26是以螺合方式固定結(jié)合。當(dāng)組裝結(jié)合至定位后在壓珠件26與轉(zhuǎn)軸20的中心線，與壓珠件26自身的中心，一定有些細(xì)微偏差產(chǎn)生。實(shí)際上這些細(xì)微偏差與珠碗12已有的偏差，在半球面上形成與半球形中心點(diǎn)O或O′點(diǎn)相吻合，此即可自行調(diào)整出很順暢的適配轉(zhuǎn)動(dòng)(自動(dòng)調(diào)芯功能)，這就是本實(shí)用新型的改良優(yōu)點(diǎn)的理論與實(shí)際應(yīng)用。
由于本實(shí)用新型的珠碗12設(shè)計(jì)可以得到自動(dòng)調(diào)芯的作用，而克服傳統(tǒng)自行車轉(zhuǎn)軸偏位的缺點(diǎn)，并獲致轉(zhuǎn)動(dòng)均勻的轉(zhuǎn)軸，故而能夠在本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之下對(duì)轉(zhuǎn)軸兩端的珠碗12、壓珠件26及鋼珠30等零件的尺寸，精密度作到研磨面以上的加工精密表面，即可得到相同于軸承ABEC1級(jí)以上的轉(zhuǎn)動(dòng)順滑的軸承功能，同時(shí)可提升自行車整體的品級(jí)。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸，其特征在于，在穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔兩端分別設(shè)置有半球面型珠碗，以該半球面型珠碗與轉(zhuǎn)軸兩端的壓珠件相配合來(lái)夾持組裝鋼珠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸，其特征在于其中穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔是設(shè)置于花轂頭中，并于該軸孔兩端設(shè)置有半球面型珠碗，在花轂頭中穿設(shè)組裝有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的兩端分別設(shè)置成螺紋端，并分別配合固定螺帽組裝有一壓珠件，并于該壓珠件與珠碗間夾設(shè)組裝有鋼珠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸，其特征在于其中穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔是設(shè)置于自行車天心軸處，并于該軸孔兩端設(shè)置有半球面型珠碗，在天心軸處穿設(shè)組裝有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的兩端分別設(shè)置有一壓珠件，并于該壓珠件與珠碗間夾設(shè)組裝有鋼珠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸，其特征在于其中穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔是設(shè)置于踏板中，并于該軸孔兩端設(shè)置有半球面型珠碗，在踏板中穿設(shè)組裝有一轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的兩端分別設(shè)置有一壓珠件，并于該壓珠件與珠碗間夾設(shè)組裝有鋼珠。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)調(diào)芯型自行車轉(zhuǎn)軸,其主要是于穿設(shè)轉(zhuǎn)軸的軸孔兩端分別設(shè)置有半球面型珠碗,其可與轉(zhuǎn)軸兩端的壓珠件相配合來(lái)夾持壓制鋼珠,藉該半球面型珠碗的設(shè)置,可在轉(zhuǎn)軸組裝定位后由鋼珠本身的受力在半球面型珠碗中定位于最恰當(dāng)?shù)奈恢?而可藉以提供轉(zhuǎn)軸自動(dòng)調(diào)整中心線,并達(dá)最佳的支承位置。
文檔編號(hào)F16C3/02GK2390047SQ9924375
公開日2000年8月2日 申請(qǐng)日期1999年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月24日
發(fā)明者莊文龍 申請(qǐng)人:莊文龍