重量優化的自行車用複合鏈輪的製作方法

2023-09-18 14:52:25 7

專利名稱：重量優化的自行車用複合鏈輪的製作方法
技術領域：
本發明涉及複合鏈輪，其包括大小不同的、用於接納鏈條且將由鏈 條傳來的周向力傳至自行車後輪輪轂的多個齒圈，該鏈條可以通過變速 機構從一個齒圈換至另一個齒圈，其中，每個齒圈對應於一個設想的環 形支承件，該支承件與相應的齒圈連接。
背景技術：
在常見類型的複合鏈輪中，由具有不同直徑的多個齒圈構成的鏈盒 被設置在輪轂的箍套上。當操作變速機構時，每個齒圈的齒交替嚙合鏈 條，並通過一個抗轉動連接該齒圈和箍套的輪廓將來自騎車人踏板力的 轉矩傳給箍套。就是說，每個齒圈單獨地將轉矩傳遞給箍套，由此一來， 由於大多沒有對齊的鏈條產生了側向作用力，所以在箍套的區域內不僅 在箍套的縱向輪廓上而且在齒圈上必須以強度更大且更沉重的方式構 成。自行車比賽的要求需要自行車上的所有零部件結構總是越輕越好， 因此人們已經給齒圈開設缺口並且已採用更輕的材料。
但是，輕型材料與硬質鋼相比在硬度、延伸和磨損方面有不足，因 此尋求通過厚重的結構來彌補這一不足。但由此又至少部分削弱了這種 優勢。
美國專利US 4,642,075公開一種包括大小不同的多個齒圈的複合鏈 輪，其中鏈條可通過變速機構從一個齒圈換至另一個齒圈。在此情況下， 齒圈是通過衝壓製成的雙聯齒輪，其具有由一塊板一體成形的輪輻護板。 兩個齒圈中的較小一個通過多個橋接部與較大一個齒圈連接，每個橋接 部在徑向上起始於較小齒圈的齒隙內並且傾斜伸入較大齒圈的內直徑。 所示的原理對於包括多個齒數截然不同的齒圈的複合鏈輪來說是一個成 本有利的解決方案。根據美國專利US 4，380，445,通過相似方式製造包括一體形成的輪 輻護板的雙聯齒輪。針對美國專利US 4,642,075所述的內容完全適用於 此。

發明內容
作為上述鏈盒的改進，本發明提出一種複合鏈輪，其在上述鏈盒的 數量和齒圈方面略有區別，不過其只包括兩個能夠和輪轂的箍套連接的 部分。第一部分是最大齒圈，在其最小直徑處有輪廓，該輪廓匹配於箍 套的輪廓並且保證了在安裝時在箍套和最大齒圈之間的抗轉動連接。
更為重要的第二部分是一個齒圈空心體，其呈錐形並且承載所有其 餘的齒圈。它由多個設想的支承件構成，這些支承件的直逕取決於相應 的齒圈的直徑，並且通過所有支承件的順序排列獲得階梯形，如果管形 件基本垂直於盤形件布置的話，那麼階梯形給環形件形式的齒圈空心體 提供了強度和其壁厚之間的最佳選擇。通過所有支承件的一體連接，產 生一個穩定的齒圈空心體，其壁厚可以被構造得很薄，以便優化其重量 和其強度之間的關係。齒圈空心體在其最小直徑處也具有一個輪廓，通 過該輪廓，齒圈空心體即使未被抗轉動連接，也還是在輪轂的箍套上被 對中。
當最大齒圈和齒圈空心體通過不可拆卸的環形連接固定時，這兩個 部分成為一個單元。此單元在功能上與常見的鏈盒沒有區別。對於連接， 可以採用多種加工方法，例如焊接、鉚接、裝配或類似方式。在這裡， 所有這些方法只有一個共同的目標，即，將這兩個部分準確對中。因為 要傳遞大轉矩，所以與最大齒圈和齒圈空心體在箍套的輪廓上的支承有 關的精度也相當重要。
每個環形支承件包括管形件和具有朝向下一個較小齒圈的盤正面的 盤形件，其中，齒圈與該盤形件一體地連接。齒圈也朝向下一個較小齒 圈地具有齒正面，該齒正面相對盤正面具有偏移。
還知道了，齒圈的多個齒具有抬升輔助結構，其即使在負載情況下 也簡化了鏈條從一個齒圈到另一個齒圈的撥換。尤其是鏈條從一個較小
5齒圈到一個較大齒圈的轉換必須得到在當時較大齒圈上的形狀被改變的 齒的支持，以簡化鏈條移入新的齒圈並且抓住鏈條的鏈節板。為此，某 些齒在其齒正面被銑削成較窄，另一些齒被縮短或甚至除去。由實心體 車削出的用於根據本發明提議的齒圈空心體的半成品在其盤形件和管形 件上出於減輕重量考慮而具有很薄的壁厚，在由鋼構成的實施方案中， 該壁厚遠小於1毫米。因為只在齒圈的齒正面而不在盤形件的盤正面上 進行銑削，所以齒正面相對盤正面突出了偏移的大小，偏移的大小至少 對應於用於抬升輔助結構的銑削加工的深度。這樣做是為了不用使銑刀 移入以易損的方式構成的盤形件中，在那裡，銑刀可能容易造成局部損 傷。事實表明，利用約等於半個齒圈齒寬的偏移的大小將獲得足夠高的 安全性。因為齒圈空心體的半成品由實心體主要通過車削來形成，所以 在此工序中已經加工出正面，當然也包括偏移。
本發明解決了以下任務，即，提供了一種複合鏈輪，其可以在自行 車輪穀上替換常見的複合鏈輪，並且為了用於自行車比賽而在重量和強 度之間具有最佳選擇。
在獨立權利要求的特徵部分中描述了該任務的解決方案。由從屬權 利要求中得到了改進。


結合兩幅附圖來說明用於自行車後輪輪轂的複合鏈輪。其中 圖1以草圖表示在輪轂的箍套上的、作為最大齒圈和齒圈空心體的 組合件的複合鏈輪；
圖2以截面圖表示具有兩個支承件及其齒圈的齒圈空心體的局部。 附圖標記一覽表
l一齒圈空心體；2 —輪轂；3 —箍套；4一輪廓；5 —最大齒圈；6 — 連接；7 —支承件；7a—支承件；8 —管形件；9一盤形件；IO —盤正面； 11 —齒圈；lla—齒圈；12 —齒正面；13 —偏移；14 —小齒輪間隙；15 — 壁厚；16 —齒寬。
具體實施例方式
圖1表示出了一種複合鏈輪，其包括最大齒圈5和錐形齒圈空心體 1，該複合鏈輪可安裝在自行車輪轂2的箍套3上。最大齒圈5通過連接 6以可拆卸或不可拆卸的方式與齒圈空心體1相連接，這種連接通過焊接、 裝配、鉚接、插接等類似方式產生。為了安裝在箍套3的輪廓4上，最 大齒圈5和或許齒圈空心體1各有一個輪廓4，其將複合鏈輪和箍套3的 輪廓抗轉動地緊固在一起。
如圖2所示，齒圈空心體1具有設想的支承件7，其被理解為環形 件並包括管形件8和盤形件9。盤形件9具有朝向下一個較小齒圈lla的 盤正面10並且與齒圈11連成一體。齒圈11也具有朝向下一個較小齒圈 lla的齒正面12，該齒正面12相對盤正面10具有偏移13，該偏移13的 大小大約相當於齒寬16的一半。下一個較小的支承件7a與該支承件7 相連接、並且下一個較小的支承件7a與下一個較小齒圈lla—體相連， 其中新的環形件的尺寸除直徑之外都相似，並且在齒圈11和lla之間出 現一個小齒輪間隙14。
偏移13的優點是，在齒正面12上可以採取銑削，而且銑刀尤其在 其盤形件9處不會傷害齒圈空心體1的、重量減輕所必需的較小壁厚15。
在盤正面IO和齒正面12之間的偏移13也可以設置在最大齒圈5上。
權利要求
1、一種複合鏈輪，其包括大小不同的、用於接納鏈條且將由該鏈條傳來的周向力傳至自行車後輪輪轂的多個齒圈，該鏈條可以通過變速機構從一個齒圈換至另一個齒圈，其中，多個齒圈(11)對應於一個設想的環形支承件(7)，所述支承件(7)與相應的齒圈(11)連接，其特徵在於，所述齒圈(11)具有朝向下一個較小齒圈(11a)的齒正面(12)，並且所述支承件(7)的盤形件(9)具有朝向所述下一個較小齒圈(11a)的盤正面(10)，其中，所述盤正面(10)相對於所述齒正面(12)具有偏移(13)。
2、 根據權利要求1所述的複合鏈輪，其特徵在於，所述支承件(7) 包括所述盤形件(9)和一管形件(8)、以及與所述盤形件(9)一體連接的齒圈(11) 。
3、 根據權利要求1或2所述的複合鏈輪，其特徵在於，與小齒輪間 隙(14)相關地，所述齒正面(12)相對所述盤正面(10)按照所述偏移(13)以突 出的方式形成。
4、 根據權利要求1至3之一所述的複合鏈輪，其特徵在於，所述偏 移(13)的大小至少對應於用於在所述齒正面(12)的區域內在所述齒圈(11) 的齒上形成抬升輔助結構的銑削的深度，以使銑刀不損傷薄弱構成的所 述盤形件(9)。
5、 根據權利要求1至4之一所述的複合鏈輪，其特徵在於，所述支 承件(7)的直徑(3)相應地取決於其齒圈(11)的直徑，由此通過所有支承件 (7,7&...)的順序排列而形成一個階梯形的錐形齒圈空心體(1)。
6、 根據權利要求1至5之一所述的複合鏈輪，其特徵在於，所述管 形件(8)以基本垂直於所述盤形件(9)的方式設置，並且在呈環形件形式的 支承件(7)中表現為在齒圈空心體(1)中的強度和壁厚(15)之間的最佳選 擇。
7、 根據權利要求1至6之一所述的複合鏈輪，其特徵在於，在所述 齒正面(12)和所述盤正面(10)之間的所述偏移(13)是在車削過程中在所述 齒圈空心體(l)的半成品上加工而成的。
8、 根據權利要求1至7之一所述的複合鏈輪，其特徵在於，所述偏 移(13)對應於所述齒圈(11，11&...)上的齒寬(16)的至少一半的大小。
9、 根據權利要求1至8之一所述的複合鏈輪，其特徵在於，所述最 大齒圈(5)和所述齒圈空心體(1)在它們的相對的環形接觸部具有用於產生 不可拆卸的連接(6)的機構。
10、 根據權利要求1至9之一所述的複合鏈輪，其特徵在於，包括 所述最大齒圈(11)和所述錐形齒圈空心體(1)的所述複合鏈輪通過輪廓(4) 與所述箍套(3)抗轉動地連接。
全文摘要
本發明涉及一種鏈式變速器的複合鏈輪，該複合鏈輪包括大小不同的、用於將周向力由鏈條傳至自行車後輪輪轂的多個齒圈，其中在從一個齒圈至下一個較小齒圈的過渡區內分別形成一個設想的環形支承件，該環形支承件包括管形件和具有盤正面的盤形件、以及具有齒正面的對應的齒圈，其中所述齒正面相對所述盤正面具有偏移。該偏移的優點是，可以在齒正面進行銑削，而且銑刀尤其在其盤形件處不會損傷齒圈空心體的、減輕重量所必需的易損的結構。
文檔編號B62M9/00GK101513917SQ20091000471
公開日2009年8月26日 申請日期2009年2月20日 優先權日2008年2月23日
發明者亨裡克·布雷特 申請人:Sram德國有限公司