自行车构件和用于制造该构件的方法.pdf

自行车构件，它包括一个细长主体，该细长主体由被加入聚合材料基体内的结构纤维组成，并且在其末端部分有一个支座，用来使构件和一个自行车元件进行机械连接。在支座和主体末端之间的区域内，有一个结构纤维连续层，它至少部分的围绕着支座，以保证上述区域的机械连续性。该构件的中央部分包含至少一个第一层和至少一个第二层，其中第一层由被加入聚合材料的基体内的连续结构纤维所形成，第二层由被加入聚合材料的基体内的小片结构纤维在层内不规则排列所形成，这些层互相交迭。

1.  自行车构件(1；20)，它包括一个细长主体(2)，该细长主体由被加入聚合材料(18；38)基体内的结构纤维组成，并且在其末端部分(3，4；403a，403b，403c，403d)有一个支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)，用来和自行车元件机械连接，其特征在于，在所述支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)和所述主体(2)的末端(11，12)之间的区域(9，10；29，30)内，至少有一个结构纤维连续层(13，14；33，34；53，54；413a，413b，413c，413d)，该结构纤维连续层至少部分地围绕该支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)，以此保证所述区域(9，10；29，30)的机械连续性。

2.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，该结构纤维的连续层是由纤维按照至少两个关联方向交织以形成织物而制成。

3.  根据权利要求2的构件(1；20)，其特征在于，所述织物由按照基本平行于所述构件中间面的方向定向的大部分纤维组成。

4.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，该结构纤维连续层(13，14；33，34；53，54；413a，413b，413c，413d)由按照基本上平行于构件(1；20)的中间面(π)的方向定向的单向纤维组成。

5.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，它由多个结构纤维连续层(13，14；33，34；53，54；413a，413b，413c，413d)组成。

6.  根据权利要求5的构件(1；20)，其特征在于，它可以由根据权利要求2到4中的结构纤维连续层的任何组合组成。

7.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层(33，34；413a，413b，413c，413d)围绕该支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)与该末端(11，12)之间的所有区域(9，10；29，30)。

8.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层(53，54)将该支座(45，46；406)完全围绕。

9.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，该支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)包括一个孔，该孔适合于实现与自行车元件直接连接，或者容纳一个金属嵌入件(7，8；47，48)。

10.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，该支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)合并有一个适于实现与自行车元件连接的金属嵌入件(7，8；47，48)。

11.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层(13，14；33，34；53，54；413a，413b，413c，413d)在该末端区域(9，10；29，30)内被限制为构件(1；20)的高度(H)的一部分。

12.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层在该末端区域(9，10；29，30)内延伸为构件(1；20)的整个高度(H)。

13.  根据权利要求11的构件(1；20)，其特征在于，它包括一个环形的保持器单元(16)，以此来限制所述结构纤维连续层(13，14；33，34；413a，413b，413c，413d)。

14.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层(13，14)在该末端区域(9，10)内被限制为其厚度(S1，S2)的一部分。

15.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层(33，34)在该末端区域(29，30)内延伸为其整个厚度(S1，S2)。

16.  根据权利要求1的构件(1；20)，其特征在于，在其第二末端部分(4，3)上，它具有一个第二支座(6，5；46，45；406)，用来与自行车的一个第二构件机械连接；并且在该第二支座(6，5；46，45；406)与该第二末端部分(4，3)之间的区域(10，9；30，29)上，至少有一个结构纤维连续层(13，14；33，34；53，54)，该结构纤维连续层至少部分地围绕该第二支座(6，5；46，45；406)，以保证该区域(10，9；30，29)的机械连续性。

17.  根据权利要求16的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层(13，14；33，34)围绕所述第一和第二支座(5，6；406)，从而形成一个闭合环(15；35)。

18.  根据权利要求17的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层围绕所述第一和第二支座围绕，实现一个基本上成“8”字形的结构。

19.  根据权利要求16的构件(1；20)，其特征在于，它包含一个或多个从该细长主体分岔出的臂，这些臂在其自由末端部分(403a，403b，403c，403d)有第三支座(405a，405b，405c，405d)，用来与自行车的第三构件进行机械连接；在该第三支座(405a，405b，405c，405d)和各自末端部分(403a，403b，403c，403d)之间的至少一个区域内，有至少一个结构纤维连续层(413a，413b，413c，413d)，该结构纤维连续层至少部分地围绕该第三支座(405a，405b，405c，405d)，以保证该区域的机械连续性。

20.  根据权利要求19的构件(1；20)，其特征在于，所述臂从该第二支座(406)呈放射状延伸。

21.  根据权利要求20的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层(413a，413b，413c，413d)围绕该第三支座(405a，405b，405c，405d)和该第二支座(406)中的至少一个，从而形成一个闭合环(415a，415b，415c，415d)。

22.  根据权利要求21的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层(413a，413b，413c，413d)围绕每一个上述第三支座(405a，405b，405c，405d)。

23.  根据权利要求22的构件(1；20)，其特征在于，结构纤维连续层(413a，413b，413c，413d)按照一个星形结构围绕该第三支座(405a，405b，405c，405d)和该第二支座(406)。

24.  根据权利要求23的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层(413a，413b，413c，413d)按照一个彗星形结构同时围绕该第三支座(405a，405b，405c，405d)、该第二支座(406)和该第一支座(5)。

25.  根据权利要求19的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层完全围绕该第三支座(405a，405b，405c，405d)中的至少一个。

26.  根据权利要求25的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维连续层完全围绕该第三支座(405a，405b，405c，405d)中的每一个。

27.  自行车构件(1；20)，它有一个细长主体(2)，该主体由被加入聚合材料(18，38)内的结构纤维组成，并且适于与至少一个自行车元件机械连接并传递力，其特征在于，该细长主体(2)包含至少一个由被加入聚合材料基体内的连续结构纤维(62a，63a；72a，73a；81a)所形成的第一层(62，63；72，73；81；92，94，95)，以及至少一个由被加入聚合材料基体内的小片结构纤维(61a)所形成的第二层(61；91，93)，这些小片在第二层(61；91，93)内不规则排列，所述层(61，62，63；61，72，73；61，81；91，92，93，94，95)互相交迭。

28.  根据权利要求27的构件(1；20)，其特征在于，所述第一层(62，63；72，73；92，94，95)的所述连续结构纤维(62a，63a；72a，73a)为单向纤维。

29.  根据权利要求27的构件(1；20)，其特征在于，所述连续结构纤维(81a)在该第一层(81)中按照两个或者更多的关联方向排列，以形成一个织物构造。

30.  根据权利要求27的构件(1；20)，其特征在于，它包括一个连续结构纤维的第三层(63，62；73，72)，该第三层由按照与该第一层(62，63；72，73)的所述单向纤维(62a，63a；72a，73a)的互补方向排列的单向纤维(62a，63a；72a，73a)形成。

31.  根据权利要求30的构件(1；20)，其特征在于，所述第一和第三层(62，63)的单向纤维(62a，63a)的互补方向分别为+45°和-45°。

32.  根据权利要求30的构件(1；20)，其特征在于，所述第一、第二、第三层(62，61，63)被安排为彼此邻近；该第二层(61)不在其他两层(62，63)之间。

33.  根据权利要求27的构件(1；20)，其特征在于，该第一和第二层(61，62，63；61，72，73；61，81；91，92，93，94，95)相互围绕的卷曲。

34.  根据权利要求32的构件(1；20)，其特征在于，所述结构纤维的第一、第二、第三层(61，62，63；61，72，73；61，81；91，92，93，94，95)沿着一个卷轴(A)卷曲，使得在这种卷曲结构里，该第一或者第二层(62，63；72，73；81；92，94，95)处于外侧。

35.  根据权利要求27的构件(1；20)，其特征在于，它可以由任何数目的根据权利要求28到31的交迭层组成。

36.  根据权利要求1的构件，其特征在于，它还包括一个安置在细长主体中的芯部。

37.  根据权利要求36的构件，其特征在于，所述芯部是空的。

38.  根据权利要求36的构件，其特征在于，所述芯部由比重低于形成细长主体的材料的材料制成。

39.  半成品(60)，用来制造自行车构件(1；20)的细长主体，该细长主体由被加入聚合材料(18；38)基体内的结构纤维组成，并且适于与至少一个自行车元件机械连接并传递力，其特征在于，它包含至少一个第一层(62，63；72，73；81；92，94，95)和至少一个第二层(61；91，93)，其中第一层由被加入聚合材料基体内的连续结构纤维(62a，63a；72a，73a；81a)形成，第二层由被加入聚合材料基体内的小片结构纤维(61a)在层(61；91，93)内不规则排列而形成，所述两个层(61，62，63；61，72，73；61，81；91，92，93，94，95)相互交迭。

40.  根据权利要求39的半成品(60)，其特征在于，该第一层(62，63；72，73；92，94，95)的连续结构纤维(62a，63a；72a，73a)是单向纤维。

41.  根据权利要求39的半成品(60)，其特征在于，该连续结构纤维(81a)在该第一层(81)内按照两个或者更多的关联方向排列，以形成织物结构。

42.  根据权利要求39的半成品(60)，其特征在于，它包含一个由连续结构纤维(63a，62a；73a，72a)组成的第三层(63，62；73，72)，该第三层由按照与该第一层(62，63；72，73)的所述单向纤维(62a，63a；72a，73a)的互补方向排列的单向纤维形成。

43.  根据权利要求42的半成品(60)，其特征在于，该第一和第三层(62，63)的单向纤维(62a，63a)的方向分别为+45°和-45°。

44.  根据权利要求42的半成品(60)，其特征在于，该第一、第二、第三层(62，61，63)被安排成彼此邻近，其中该第二层(61)不在其他两层(62，63)之间。

45.  根据权利要求39的半成品(60)，其特征在于，该第一和第二层(61，62，63；61，72，73；61，81；91，92，93，94，95)相互围绕的卷曲。

46.  根据权利要求42的半成品(60)，其特征在于，所述结构纤维的第一、第二、第三层(61，62，63；61，72，73；61，81；91，92，93，94，95)沿着一个卷轴(A)卷曲，使得在这种卷曲结构里，该第一或者第二层(62，63；72，73；81；92，94，95)处于外侧。

47.  根据权利要求39的半成品(60)，其特征在于，它可以由任何数目的根据权利要求40到43的交迭层组成。

48.  自行车构件(1；20)，它有一个细长主体(2)，该主体由被加入聚合材料(18，38)基体内的结构纤维组成，并且在其末端部分(3，4；403a，403b，403c，403d)上有一个支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)，用来和一个自行车元件机械连接，其特征在于，在该支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)和该主体的末端(11，12)之间的区域(9，10；29，30)内，至少有一个结构纤维连续层(13，14；33，34；53，54；413a，413b，413c，413d)，所述结构纤维连续层至少部分地围绕该支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)，以保证该区域(9，10；29，30)的机械连续性；在其中央部分，该构件包含至少一个由被加入聚合材料基体内的连续结构纤维(62a，63a；72a，73a；81a)所形成的第一层(62，63；72，73；81；92，94，95)，以及至少一个由被加入聚合材料基体内的小片结构纤维(61a)的第二层(61；91，93)，所述小片在第二层(61；91，93)内不规则排列，所述层(61，62，63；61，72，73；61，81；91，92，93，94，95)互相交迭。

49.  用于制造自行车构件(1；20)的方法，该构件包含一个细长主体(2)，该主体由被加入聚合材料(18，38)基体内的结构纤维组成，并且在其末端部分(3，4；403a，403b，403c，403d)上有一个支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)，用于和一个自行车元件机械连接，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-在模具(100；200)的第一半(101；201)内将一个纤维连续层按这样的结构排列，使得它至少部分地围绕该支座(5，6；45，46；405a，405b，405c，405d，406)；
-在该第一半(101；202)模具上闭合模具(100；200)的第二半(102；202)；
-从该模具第二半(102；202)的开口(104；204)插入复合材料(18；38)，该复合材料由被加入聚合材料基体内并在基体内不规则排列的小片结构纤维组成；
-在模具(100；200)的所述一半(102；202)的开口(104；204)中插入一个冲模，并且对该复合材料施加压力，从而使由模具确定的凹处被充满。
-升高模具(100；200)的温度到一定值，在该温度值下使该基体的聚合材料形成网状；
-分开模具(100；200)的两半(101，102；201，202)，并移走该构件(1；20)。

50.  根据权利要求49的方法，其特征在于，它包含一个进一步的步骤，通过将至少一个第一层(62，63；72，73；81；92，94，95)与至少一个第二层(61；91，93)交迭来形成该复合材料，其中第一层由被加入聚合材料基体中的连续结构纤维(62a，63a；72a，73a；81a)所形成，第二层由被加入聚合材料基体内并且在层内不规则排列的小片结构纤维(61a)所形成。

51.  根据权利要求50的方法，其特征在于，它还包括一个步骤：在所述层被插入到模具之前，将该层卷曲。

52.  根据权利要求51的方法，其特征在于，实现该卷曲步骤，从而使该第一层处于外侧。

53.  根据权利要求49的方法，其特征在于，该纤维连续层在模具(100；200)第一半(101；201)内的排列通过将该纤维围绕着两个嵌入件缠绕而实现。

54.  根据权利要求53的方法，其特征在于，该缠绕过程形成了一个围绕着该嵌入件的单独环(15；35)。

55.  根据权利要求53的方法，其特征在于，该缠绕过程使得每个嵌入件上形成了分别的环(53，54)。

56.  根据权利要求52的方法，其特征在于，在该纤维被插入到模具(100；200)内之前，对它们进行一个预聚合处理。

57.  根据权利要求49的方法，其特征在于，它还包括一个步骤：至少在闭合所述模具的第二半部分的步骤之前，将一个由比重低于复合材料的材料制成的芯部放置在模具的第一半部分中。

58.  根据权利要求49的方法，其特征在于，它还包括一个步骤：至少在闭合模具的第二半的步骤之前，将一个由可去除材料制成的芯部安置在模具的第一半部分中。

59.  根据权利要求58的方法，其特征在于，它还包括一个步骤：在将模具的两部分分开之后，从所述芯部去除所述可去除材料。

自行车构件和用于制造该构件的方法
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，它至少部分地围绕该支座，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。
在进一步方面里，本发明涉及一种用来制造自行车构件细长主体的半成品，这里的细长主体由在被加入聚合材料基体内的结构纤维组成，并且适用于与至少一个自行车元件机械连接并传递力。该半成品的特征在于，它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形成的第二层，这些小片在第二层内不规则排列。上述两层互相交迭。
这样的好处是，将一个连续结构纤维层和一个小片结构纤维层结合，所述小片在层中不规则分布，使得构件具有极好的结构强度，同时仍然保留了所得到复合材料的很好的流动性。
优选的，这个半成品由两个按照相互正交方向排列的、由连续的单向结构纤维形成的交迭层组成，这两个层依次与一个由小片结构纤维形成的层交迭。这些层相互卷曲在一起，使得其外部由一个单向纤维层组成。
在本发明的另一个方面里，本发明包括一种制造自行车构件的方法，该构件包括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和一个自行车元件机械连接的支座。该方法的特征在于，它包含以下步骤：
-在第一半模具内将一个纤维连续层按这样的结构排列，使得它至少部分地围绕该支座；
-在该第一半模具上闭合第二半模具；
-从上述第二半模具的开口插入复合材料，该复合材料由被加入聚合材料基体内并在基体内不规则排列的小片结构纤维组成；
-在上述第二半模具的开口中插入一个冲模，并且对该复合材料施加压力，从而使由模具确定的凹处被充满。
-升高模具的温度到一定值，在该温度值下使该基体的聚合材料形成网状；
-分开模具的两半，移走该构件。
附图说明
参考附图，以下利用一些优选实施例来更清楚的描述本发明的进一步的特性和优点。附图如下：
-图1示出了本发明的构件的轴测投影图；
-图2示出了上述图1中构件的剖视图；
-图3示出了图1中构件的一个变型实施例；
-图4示出了上述图3中构件的剖视图；
-图4A、4B和4C示出了图3中构件的另一实施例的正面剖视图；
-图5示出了图1中构件的另一个变型实施例；
-图6到图11示出了本发明的半成品的不同的轴测投影图；
-图12示出了用来制造本发明构件的模具的分解轴测投影图；
-图13示出了图12中一个细节的轴测投影图；
-图14示出了用来制造一个本发明构件的模具变型件的分解轴测投影图；
-图15示出了一个在分岔踏板曲柄中结构纤维的连续层的进程的变型实施例的轴测投影图。
-图16示出了图15的平面视图；
-图17示出了在分岔踏板曲柄中结构纤维的连续层的进程的另一个变型实施例的轴测投影图。
-图18示出了一个在分岔踏板曲柄中结构纤维的连续层的进程的又一个变型实施例的轴测投影图。
具体实施方式
以下示出和描述的本发明构件是一个踏板曲柄，它将在图1和图2中用1专门说明。它主要由一个细长主体2组成，这个细长主体由复合材料18组成，复合材料则由被加入聚合材料基体内的小片结构纤维组成，这些小片不规则排列，在图2中可以清楚的看到。踏板曲柄1在其末端部分3、4上分别有支座5、6，用来与自行车的底托架和踏板机械连接。支座5、6与圆柱形金属嵌入件7、8结合，在金属嵌入件7、8内有孔(未示出)，用来分别与底托架和踏板连接。
通常，这种结构纤维可以从碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、芳香尼龙纤维和陶瓷纤维中选择，优选为碳纤维。所述的聚合材料是从热塑性材料和热固性塑性材料中选择。
在本发明的一个变型实施例中，支座5、6可以由一个适合形状的孔组成，这种适合形状使得踏板曲柄能够直接与底托架和踏板或者其他后来的金属嵌入件的插入物连接。
在踏板曲柄1的两个末端区域9、10中，在支座5、6与踏板曲柄1的主体2的末端11、12之间，有围绕支座5、6末端区域9、10的结构纤维连续层13、14。这些连续结构纤维13、14的层保证了在末端区域9、10中有结构和机械连续性。
如图1所示，结构纤维连续层13、14由单向纤维组成，其方向基本上与踏板曲柄1的中间面π平行。这里的踏板曲柄1的中间面π主要指的是纵向穿过踏板曲柄1并且在其高度H方向上将其平分的一个基本上平坦的面。考虑到踏板曲柄1的典型形状，这个平面在踏板曲柄1的一个末端11到另一个末端12之间稍微有些弯曲。
如图2中清楚所示，围绕着支座5、6末端区域9、10的的结构纤维连续层13、14可以实现为一个单一的闭合环15，它由单向纤维组成，其沿着踏板曲柄1主体2的纵向延伸。在其他情况下也有不同的结构，例如可以是按照典型的“8”字形结构、围绕两个支座5、6的一系列单向结构纤维。
在图2中，结构纤维连续层13、14仅设置在末端区域9、10厚度S1、S2的一部分，并且最多能够被减小为一个单层。此外，层13、14仅设置为踏板曲轴1高度H的一部分，其高度由一个环形的保持器单元16限定，保持器单元16与嵌入件7同轴。
踏板曲柄1中有限数目的纤维层13、14的安置，意味着它们被复合材料18充分覆盖。踏板曲柄1的主体2也由材料18组成，如图2中清楚所示。
图3、4中示出了一个不同的方案，其中结构纤维连续层33、34基本上充满踏板曲柄20末端区域29、30的厚度S1、S2。在这个方案中，制造踏板曲柄1主体2所用的复合材料38被限定在环35内，该环35由连续纤维层33、34所确定。
图4A中所示的另一实施例与图4中所示的解决方案不同，因为主体2具有一个充满比复合材料38比重低的材料的芯部C，所以减轻了踏板曲柄的重量。
在图4B和图4C所示的实施例中，芯部C是空的，所以踏板曲柄的重量进一步减轻。
图5中示出了结构纤维连续层53、54的一个不同排列。在这种情况下，结构纤维53、54完全的、分别地围绕两个支座45、46以及相应的金属嵌入件47、48。
在不同实施例中(图中未示出)，结构纤维的连续层能够有不同的形状和尺寸。例如，这些层能够在末端区域延伸，在踏板曲柄1上高度都为H。此外，这些层能够由结构纤维按照至少两个关联方向交织组成，以形成织物。在一个优选实施例中，这样的织物由方向平行于踏板曲柄1中间面的大部分纤维组成。最后，以下情况成为可能：在进一步的实施例中，依据上述连续层的任何组合，可以组成多个结构纤维连续层。
依据本发明，踏板曲轴1，特别是其细长主体2，由一种半成品组成，如图6中60所示，这种半成品有3层。一层61由被加入聚合材料基体内的小片结构纤维61a在层61内不规则排列形成，两层62、63由被加入聚合材料基体内的连续结构纤维62a、63a形成，结构纤维62a、63a的方向互补，特别的如-45°和+45°。层61、62和63相互交迭，使得半成品60经由单向纤维的62a和63a而拥有结构强度，并且经由片状结构61a而拥有用良好的流动性。以上最后一个特性将在踏板曲柄1的成型步骤中加以说明。
依据所希望取得的构件结构强度的特别属性，可以选择层的数量和排列方式，以及结构纤维的方向。
因此，例如，图7中层61被安排在层62与63之间。
图8所示的实施例与图6的不同的地方是，在相应层72、73，被加入聚合材料基体内的单向纤维72a、73a分别将其互补的方向定在了+90°和0°。
在图9中，半成品有一个由被加入聚合材料基体内的结构纤维61a小片组成的层，这一层与一个单独的层63交迭在一起，层63由方向为+45°的连续结构纤维63a形成。
在图10中，半成品有一个由小片结构纤维61a组成的层和一个层81，在层81中，连续结构纤维81a依据两个关联方向排列，从而组成一个织物结构。
最后，图11中所示的半成品由5个层组成。两个层91、93由被加入聚合材料基体内的小片结构纤维形成，这两层插在三个层92、94和95之间，后三个层由方向在±45°选择的连续结构纤维组成。
依据任何一个图解实施例和所有其他可能的结构，制造踏板曲柄1主体2用到的半成品60在被用在成型步骤之前，也可以绕着一个卷轴被卷起来，这一点将在以下描述。这样就使得结构纤维的单向强度特性分布在空间里。
参考图12，以下描述图3中示出的踏板曲柄20的制造方法。然而，应当认识到同样的方法也可以被用于其他示出和描述的实施例，例如图1和图5中的实施例。
此方法使用了模具100，它由三个部分组成：两个半壳101、102和一个冲模103。从图13的仰视图可以清楚的看到，上半壳102有一个有一个贯通开口104，使得冲模103的冲头单元105能够从中穿过和滑动。
此方法的第一步造出中间产品110的构成，中间产品110包括嵌入件7、8，在其上缠绕有单向结构纤维连续层，从而形成一个闭合环结构35。中间产品110可以通过，例如，将一个长纤维用足够数量的层缠绕在嵌入件7、8上，以取得想要的厚度和高度。特别的，围绕嵌入件7的纤维的排列受保持器环16的限制，后者使得它们处在嵌入件7的上部。经实验证明，在蹬踏过程中正是这样一个区域承受最大的扭转应力，因此也需要更大的结构强度。
由此取得的中间产品110被放置在下半壳101中，在其上面上半壳102闭合，使得其造型部分102a、102b与金属嵌入件7、8的头部接触。
当模具100闭合时，事先被绕着旋转轴A卷好的半成品60插入贯通开口104。实现半成品60的卷曲是为了使其外表面由单向纤维63a形成的层63组成。半成品60被预先加热以使随后的成型变得容易。
在被放入到模具100内后，卷曲的半成品60就处于嵌入件7、8和环35内部所确定的空间里。冲模103下降，冲头105滑入上半壳102的开口104内，从而实现了一个将半成品60挤压进模具100的动作。在这样一个成型过程中，由于半成品60具有流动性，所以它均匀充满了由2个半壳101和102所限定的凹处。因为加在组成半成品60的复合材料上的压力沿环35均匀分布，所以单向纤维的闭合环结构35即使在成型过程中，也能保持它的连续结构。当冲头105的动作结束时，依据已知技术，模具100被加热，其内部的材料聚合，从而形成想要的踏板曲轴结构。最后，模具100打开，踏板曲柄被移走。
很清楚，所描述的方法可以用于上述半成品中的任何一种，即使可能半成品为非卷曲结构。如果希望将踏板曲柄制造为图5中的形状，可取的办法就是使中间产品经过一个预聚合处理，以使接下来的成型不改变卷曲纤维的形状，在这种情况下，中间产品包含嵌入件，在嵌入件上则单独缠绕着单向纤维。
或者，构件还可能包括一个如图4A、4B和4C所描述的芯部C。在制造图4A的构件时，提供一个模具100，如图12所示，它具有第一部分101、第二部分102和冲模103。首先形成中间产品110，它包括第一和第二嵌入件7、8，单向结构纤维连续层以闭合环形的结构35缠绕在所述嵌入件上。然后在单向结构纤维的闭合环内安放一个芯部C。
一旦中间产品110位于第一模具部分101中，第二部分102闭合在第一部分上，从而造型部分102a和102b接触嵌入件7、8的上部。当第一模具101和第二模具102闭合在中间产品110上时，一种复合材料38被嵌入模具100的第二部分102的开口104中。该复合材料38包括被嵌入聚合材料基体中的无规则排列的小片结构纤维。接下来，冲模103降低，将冲头105压入第二模具部分102的开口104中。冲头105将复合材料38压入模具100。在这一步骤中，复合材料38流入模具100并均匀地填满由第一和第二模具部分101、102所确定的凹处，从而封闭芯部C。当冲头105插入时，模具被加热至可以充分使复合材料38聚合的温度，从而制成所希望的踏板曲柄结构。然后打开模具，取出踏板曲柄。这里为获得踏板曲柄所使用的芯部C由比重小于复合材料38的材料制成。其中封闭有芯部的踏板曲柄的重量小于完全由复合材料制成的踏板曲柄。
在制造图4B的构件中，提供一个模具100，如图12所示，它具有第一部分101、第二部分102和冲模103。首先形成中间产品110，它包括第一和第二嵌入件7、8，单向结构纤维连续层以闭合环形的结构35缠绕在所述嵌入件上。然后在单向结构纤维的闭合环内安放一个由可去除的材料制成的芯部C。该芯部有助于保持单向结构纤维35和嵌入件7、8的闭合环形的位置。
一旦中间产品110位于第一模具部分101中，第二部分102闭合在第一部分上，从而造型部分102a和102b(图13)接触嵌入件7、8的上部。当第一模具101和第二模具102闭合在中间产品110上时，一种复合材料被嵌入模具100的第二部分102的开口104中。该复合材料38包括被加入聚合材料基体中的无规则排列的小片结构纤维。接下来，冲模103降低，将冲头105压入第二模具部分102的开口104中。冲头105将复合材料38压入模具100。在这一步骤中，复合材料38流入模具100并均匀地填满由第一和第二模具部分101、102所确定的凹处，从而封闭芯部C。当冲头105插入时，模具被加热至可以充分使复合材料38聚合的温度，从而制成所希望的踏板曲柄结构。然后打开模具，取出踏板曲柄。
形成小开口D1和D2以便将芯部材料从曲柄结构中取出。所述开口D1和D2可以由钻孔或其它已知方法形成。优选为两个或更多的开口，以便允许芯部和周围空间之间更好的空气交换，这有助于移去芯部材料。芯部材料可以是沙子、粉末材料或具有低熔点的金属合金。由沙子或粉末材料制成的芯部可以利用重力通过开口D1、D2从曲柄中去除。如果使用金属合金作为芯部，可以通过将曲柄加热到合金熔点以上并使熔化的芯部通过开口D1、D2流出而简单地去除。也可以通过开口之一吹入高压空气或流体加速芯部材料的去除。一旦芯部材料已被去除，开口就被密封以防止杂质进入踏板曲柄。带有被封闭的空芯的踏板曲柄的重量相对上述的踏板曲柄的重量进一步被减小。
类似于上述制造图4B的踏板曲柄的方法可以用于制造图4C的踏板曲柄。在这种情况下，并不是一个金属嵌入件，而是一个支撑件被用于单向纤维的缠绕。支撑件保留地被嵌入踏板曲柄中，因而可以由机械加工形成一个支座，用于插入金属嵌入件。在这个实施例中，在插入金属嵌入件之前，通过开口D3和D4去除芯部材料。
在图14中示出了一个图12中所示模具的变型，用来制造一种分岔踏板曲柄，它通常被认为是右踏板曲柄。这种方法与前一种方法不同，其半成品在放入模具200后，覆盖了用来与底托架连接的金属嵌入件的顶部。在这种情况下，可以通过后续的机加工去除材料而获得金属嵌入件。或者，替代金属嵌入件，可以将一个支撑件用于单向纤维卷曲，该单向纤维保持在踏板曲柄内，然后通过机加工形成一个支座，用于直接连接底托架或者插入金属嵌入件。同样清楚的是，模具200可以被修整成能够获得一个右踏板曲轴，在踏板曲轴中用来连接底托架的嵌入件可以立即获得。
图15、16示出了为了制造分岔踏板曲柄，通常被提为右踏板曲柄，结构纤维连续层413a、413b、413c、413d的进程。
在这种情况下，需要保证这些辐条的末端部分403a、403b、403c、403d有很高的结构和机械连续性。在此种被描述的情况下有4个辐条，上面各自形成有支座405a、405b、405c、405d来与自行车的前齿冠连接。支座405a、405b、405c、405d可以分别与金属嵌入件合并，在金属嵌入件内形成有适合的孔来与齿冠连接，或者它们可以有适合形状的孔，使得齿冠与踏板曲柄的辐能够直接连接。为了简化描述，图中没有示出嵌入件。
如图中实施例所示，结构纤维连续层413a、413b、413c、413d以周向大约180°，部分地围绕着辐条末端部分403a、403b、403c、403d的支座405a、405b、405c、405d。这些层每个都被如此安排，以用来形成各自的环415a、415b、415c、415d，这些环在中央区域414上闭合。在中央区域414，踏板曲柄有一个适合的支座406，用于连接底托架。
如此排列的结构纤维确定出一个星形的中间产品400。如图15所示，这样的中间产品400有利地通过单向纤维的连续层沿着合适路径连续弯曲的方法制成。该中间产品400能够直接在模具内制成，例如在图14所示的模具内，或者单独的用一个模子制成，这个模子与辐条的形状相匹配。制造中间产品400需要单独的对纤维进行预热，并且在纤维在此放入模具内前使它们预成形。
中间产品400被放在模具200内一个平面上，这个平面与一个放有结构纤维闭合环15(如图2所示)的平面交迭，所述纤维沿着踏板曲柄的细长主体2排列。如此取得的结构使得所制造的右踏板曲柄同时具有用来和踏板、底托架连接的区域，以及有高的结构和机械连续性的辐条末端。
在图17种所示的一个不同实施例中，通过利用图5中所示形式的闭合环结构，每个支座405a、405b、405c、405d能够完全地被结构纤维413a、413b、413c、413d所围绕。
如图18所示，通过制造一个预成型的半成品500可以得出同样的结果，其中结构纤维连续层连同辐条和主体都在同一个平面上，并且基本上组成了一个彗星形状的单个元件。同前面的情况一样，中间产品500可以直接在模具内制成，或者可以单独的利用一个模子来制造，这个模子与踏板曲轴形状相匹配。