自行车用中空曲柄轴组件 本发明涉及自行车用中空曲柄轴组件，具体地说，涉及安装在自行车的吊架中的自行车用中空曲柄轴组件。
由于动力是人力，自行车的重量最理想的是尽量减轻重量。我们知道减轻重量的一种方法是将实心的曲柄轴换成内部中空的曲柄轴(实开昭52-60058号公报)。另一方面，其过程是，曲柄接受左脚蹬的蹬踩力并把它作为扭矩而承受，然后该扭矩通过前齿轮而将动力传递到链条上，所以曲柄轴上作用有一定的扭转应力等负荷。
另外，在该曲柄轴的两端，我们知道多采用安装曲柄轴的称为无穿钉形的四边形截面的轴，用于固定曲柄。但是，采用中空地曲柄轴时，内径变大后，轴的部分的壁厚就会变薄，强度得不到保证，所以，不能采用截面为四边形的结构的较大的中空结构。
另一方面，由于支撑曲柄轴的吊架的孔径是规范化的，所以将曲柄轴做成中空但直径不能太大。由于曲柄轴是用滚动体而支撑在吊架的内孔里的，所以需要用于该滚动体及支撑滚动体的右碗、左碗的间隙，曲柄轴的直径，特别是中间位置的直径归根到底受到制约，不能太大。另外，在镗削加工时，由于镗削工具的制约，中空曲柄轴的内孔最好尽可能地是大直径的内孔。
为了增强该接合部的强度，本申请人提出了在曲柄轴的外周面形成锯齿部的结构，用于左右曲柄和曲柄轴的结合(特愿平8-46657号)。因此，通过使中空曲柄轴的曲柄安装部的直径增大，就能维持曲柄安装部的结合强度。
另外，由于尽可能减少自行车的组装工序的要求，曲柄轴最好尽可能是不需组装、调整的组件化的方式。
本发明是在上述的背景技术下做成的，达到下述目的。
本发明的目的在于，提供一种自行车用中空曲柄轴组件，重量轻而且组件化。
本发明的另一目的在于，提供一种自行车用中空曲柄轴组件，能够简化自行车的组装工序。
本发明还有一目的在于，提供一种自行车用中空曲柄轴组件，中空度大，两端直径大。
本发明再有一目的在于，提供一种具有中空曲柄轴的自行车用中空曲柄轴组件，重量轻，而且曲柄和曲柄轴的结合强度高。
为完成上述目的，本发明采用下述装置。
本发明的自行车用中空曲柄轴组件，包括有：在中心部形成中空的曲柄轴；形成在上述曲柄轴的外周面上并用于第一滚动体滚动的第一滚道；形成在上述曲柄轴的外周面上并用于第二滚动体滚动的第二滚道；在上述第一滚道和第三滚道上滚动的上述第一滚动体；在上述第二滚道和第四滚道上滚动的上述第二滚动体；横跨上述第一滚动体和上述第二滚动体的外周配置且一体地形成并且具有上述第三滚道和第四滚道的壳体，
其特征在于，具有：分别在上述曲柄轴的两端的外周形成并用于固定曲柄的一端的锯齿部；分别在上述曲柄轴的两端的外周且比上述两锯齿部靠近中央部侧形成的用于导引上述曲柄并固定的导引部；在上述曲柄轴的上述第一滚动体和上述第二滚动体之间且比上述曲柄轴端外径小的外径部分。
在本发明的上述自行车用中空曲柄轴组件中，还包括从上述壳体的一侧插套在上述壳体的外周的结合件。
在本发明的上述自行车用中空曲柄轴组件中，上述第二滚道的直径比上述第一滚道的直径小。
在本发明的上述自行车用中空曲柄轴组件中，上述第二滚道可以具有向中空部突起的突起部。
在本发明的上述自行车用中空曲柄轴组件中，在上述第一滚道上滚动的第一滚动体和在上述第二滚道上滚动的第二滚动体可以是相同的直径。
图1是示出本发明的自行车用中空曲柄轴组件1的实施形态的半剖视图。
图2(a)，(b)是示出锯齿部的图，图2(a)是放大图，图2(b)是图2(a)的侧面图。
图3(a)，(b)是示出第一保持架20的图，图3(a)是正面图，图3(b)是沿图3(a)的b-b线剖开的剖视图。
图4(a)，(b)，(c)，(d)是示出用于钢球24的第二保持架25的图。图4(a)是正面图，图4(b)是图4(a)的侧面图，图4(c)是图4(a)的后视图，图4(d)是沿图4(c)的c-c线的剖视图。
下面来说明本发明的实施形态。图1是示出本发明的自行车用中空曲柄轴组件1的实施形态的半剖视图。图2(a)，(b)是示出锯齿部的图，图2(a)是放大图，图2(b)是图2(a)的侧面图。中空的曲柄轴2配置在中心。曲柄轴2的中心形成有贯通孔3。在贯通孔3的两端的内周面上形成有内螺纹4。内螺纹4用于在固定曲柄轴2和曲柄(未图示)时拧入固定螺栓(未图示)。
在贯通孔3的中间位置形成有截面为圆弧状的突起部5。在曲柄轴2的两端形成有锯齿部6。锯齿部6在曲柄轴2的两端外周位置一体形成有处于等角度位置的8个突起7，其截面为山状。在曲柄轴2的两端附近，在外周形成有锥部10。锥部10也称为导引部，在和曲柄的锥孔相连结把曲柄固定在曲柄轴2上时具有导引功能。
曲柄的曲柄轴孔中形成与锯齿部6相对应的形状(未图示)。曲柄的锯齿部和曲柄轴2上形成的锯齿部6相啮合，同时，和曲柄的锯齿部同轴形成的内锥孔与曲柄轴2的锥部10相接触而形成锥面接合。因此，通过锯齿部结合和锥面接合，曲柄轴2和曲柄同心地强力结合起来。
第一滚道12一体地形成在曲柄轴2的外周面上。在本实施例中，第一滚道12为圆弧截面的槽，用于7个钢球11滚动。第一滚道12的槽底直径尺寸为D1。第二滚道13一体地形成在曲柄轴2的外周面上，与第一滚道12在轴线方向上隔有一段距离。第二滚道13的槽底直径尺寸为D2。钢球24在第二滚道13上滚动。
第一滚道12的槽底直径D1和第二滚道13的槽底直径D2有D1＞D2的关系。因此，如果贯通孔3是直孔，在没有形成突起部5时，曲柄轴2的中间部的壁厚S在第二滚道13的位置就会变薄。因此，突起部5设置成向贯通孔3突出，以确保壁厚。
曲柄轴2的中间部14，即第一滚道12和第二滚道13之间的部分的直径形成为d1。由于直径形成为d1的外径部分插入经常是规范化的吊架的内孔中，所以受到该内孔尺寸的限制。一方面，锥部10最大时的直径大小为d2。两者通常形成d2＞d1的关系。图3(a)，(b)是示出钢球11的第一保持架20的图。图3(a)是正面图，图3(b)是沿图3(a)的b-b线剖开的剖视图。
第一保持架20用于使滚动轴承的钢球11保持成一定的间隔。第一保持架20用环状形状的合成树脂杜南(DURAN)作成。7个球保持孔22形成在环状本体21的等角度位置上。球保持孔22是以和本体21的中心线O垂直相交的线h作为其中心线的孔，而且，该孔的一部分为开放部23。
球保持孔22的大小比钢球11的直径稍大，允许钢球11的滚动。7个钢球11分别插入所形成的7个球保持孔22中而被保持着。第一保持架20的内径d3比第一滚道12的直径D1大，而且，至少比曲柄轴2的锥部10最大的直径d2大。
为什么呢？这是因为在装配时，第一保持架20从曲柄轴2的端部插入时，如果锥部10的直径大就不能插入。只是，由于第一保持架20是用合成树脂制成的，在其弹性限度的范围内可扩展一些，所以上述直径之间的关系在其允许范围内容许有尺寸上的变化。
图4(a)，(b)，(c)，(d)是示出用于第二钢球24的第二保持架25的图。图4(a)是正面图，图4(b)是图4(a)的侧面图，图4(c)是图4(a)的后视图，图4(d)是沿图4(c)的c-c线的剖视图。第二保持架25用于使滚动轴承的钢球24保持成一定的间隔。
第二保持架25用环状形状的合成树脂杜南作成。7个球保持孔27形成在环状本体26的等角度位置上。球保持孔27是以和本体26的中心线O垂直相交的线h作为其中心线的孔，而且，该孔的一部分为开放部28。球保持孔27的大小比钢球24的直径稍大，允许钢球24的滚动。
7个钢球24分别插入所形成的7个球保持部27中而被保持着。在7个球保持部27之间的背面沿轴线方向在等角度位置配置着7个槽缝29。因此，由于形成了槽缝29，第二保持架25能在周向扩展而使直径变大。
第二保持架25的内径d4比第二滚道13的直径D2大，而且，至少比曲柄轴2的锥部10最大的直径d2小。由于第二滚道13的直径D2比第一滚道12的直径D1小，所以第二保持架25的内径d4及外径比第一保持架20的内径d3及外径小。
因此，装配时即使第二保持架25在其弹性限度的范围内有所扩展，也不能插入曲柄轴2的锥部10，所以形成有槽缝29。由于形成了槽缝29，第二保持架25就能在周向扩展成为较大的直径。槽缝29可以设置一个，在设置多个槽缝29的情况下，由于伸缩率较大，所以具有能对应各种外径的优点。
在曲柄轴2的第一滚道12的端部侧套有环状形状的垫圈30，用聚氨酯橡胶制成。垫圈30的材料并不限于聚氨酯橡胶，只要是弹性体，其它材料也可以。在垫圈30的外周套有杜南制的密封罩31，其截面形状为F形状。
同样，在曲柄轴2的第二滚道13的端部侧套有环状形状的垫圈46，用聚氨酯橡胶制成。在垫圈46的外周套有杜南制的密封罩47，其截面形状为L形状。橡胶制的密封件32嵌入壳体35的内孔的内周面36，与密封罩31相对。
同样，橡胶制的密封件48嵌入壳体35的内孔的内周面49，与密封罩47相对。壳体35配置在第一滚动体11和第二滚动体24之间的外周。壳体35具备大直径部37和小直径部38，在该大直径部37和小直径部38之间形成有台阶39。
壳体35内孔的周面形成有使钢球11滚动的第三滚道41和使钢球24滚动的第四滚道42。壳体35的一端一体地形成有突缘43，在突缘43内侧的外周形成外螺纹44。
壳体35的外螺纹44拧入自行车中轴的吊架45的内孔中所形成的内螺纹时，突缘43与其端面相接而固定在吊架45上。大致为圆筒状的结合件50插入壳体35另一端的外周，结合件50是螺栓装置，用于将自行车用中空曲柄轴组件1固定到吊架45中。
结合件50的外周形成外螺纹51，在外螺纹51的内孔的内周面上形成有槽，杜南制的环54插入固定在该槽内。环54的内周面与壳体35的外周面相接，使壳体35在吊架45内定位并固定。在结合件50的突缘外周上，在等角度的位置形成有工具用的突起52。在突缘内周上，在等角度的位置形成有扳手用的突起53。
用扳手(未图示)将结合件50的外螺纹51拧入自行车的中轴的吊架45的内孔中所形成的内螺纹时，突缘与其端面相接，使中空曲柄轴组件1固定在吊架45中。
将中空曲柄轴组件1组装到自行车上
如上述说明可以理解的那样，如下所述将中空曲柄轴组件1装配到自行车的中轴吊架45中。在拆下结合件50的状态下，将中空曲柄轴组件1插入到中轴的吊架45的内孔中。用扳手(未图示)将壳体35的外螺纹44拧入所述内孔中所形成的内螺纹时，突缘43与其端面相接，从而固定在吊架45中。
用扳手(未图示)将结合件50的外螺纹51拧入自行车的中轴的吊架45的内孔中所形成的内螺纹时，突缘与其端面相接，从而就把中空曲柄轴组件1强力地固定在吊架45中。
其它的实施例
在上述实施形态中，虽然上述实施形态的钢球11和钢球24的直径大小是相同的，其直径大小也可以不相同。另外，在上述的实施形态中，突起5突出于曲柄轴2的贯通孔3中，如果强度上没问题，也可不必如此，也可以是直线的贯通孔。
由于本发明的中空曲柄轴组件实现了重量轻而且刚性高的曲柄轴。由于实现了组件化，往自行车上装配时技术不太熟练也可以。