用於自行車的多級鏈輪的製作方法

2023-05-18 09:30:31

專利名稱：用於自行車的多級鏈輪的製作方法
技術領域：
本發明涉及多級鏈輪，其具有大小不同的、用於接納鏈條並將由該 鏈條傳來的周向力傳給自行車後輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得 鏈條能夠通過變速機構從一個齒圈被換到另一個齒圈上，在這裡，齒圈 及其齒具有換擋輔助結構，所述換擋輔助結構不僅簡化換擋，而且加強 維持鏈條嚙合於齒圈的齒部。
背景技術：
目前，多級鏈輪的換擋可以藉助變速機構順利可靠地完成，在這裡 必要前提條件是騎車人注意某些規定。例如提出了以下建議當鏈條 處於齒圈上的某些位置時不能倒踩空行，或者不能以大力矩一下子強換 掛多個擋位。另外，在換擋時，腳踏板要有足夠高的轉速。
為了能夠實現至較小齒圈的可控換擋，必須在齒圈上一直引導鏈條， 直至到達規定位置為止。在所述規定位置，滾子降低移入較小齒圈的齒 槽，從而鏈條不會跨上齒圈的齒。結果得到了幾乎無衝擊的換擋過程， 該換擋過程也可以在承載情況下完成。換至下個較小齒圈的可控換擋的 問題在於，在立即降低時要避免繞過規定位置。即便鏈條在規定位置下 降，還是無法保證鏈條因橫向錯移而以鏈板跨在齒上，儘管滾子相對齒 槽處於正確位置。
為了使變速機構不移動過大換擋行程且鏈條同時能輕柔過渡地獲得 換擋速度，曾提出過許多改進方案，例如在1937年11月11日提出的美
國專利第475021號中，其中，在齒圈上在兩個轉動方向上在齒部中加工 出換擋空缺，用於在周邊的一個位置給鏈條提供噪音低的過渡。
按照歐洲專利EP 642975 Bl，採取了針對齒圈的齒和齒圈本身的許 多改進，以便尤其在承載情況下不僅簡化鏈條換至小齒圈的換擋操作，而且簡化換至大齒圈的換擋操作，在這裡，針對兩個換擋方向有至少一 個用於鏈條移位的位置。
雖然上述建議使得理解技術的騎車人能夠簡單地不常出錯地換擋，
但是一系列內部試驗表明出錯率達30%。而且，換擋錯誤可能在承載情 況下導致鏈條斷裂，同時騎車人的肌肉還將受到猛烈衝擊，這可能在騎 行中導致痙攣。

發明內容
本發明提出的解決方案著眼於特殊的齒圈形狀，並且因而可以目的 明確地適應相關齒圈的各自尺寸。提出了帶來同一趨勢的眾多形狀變化，
它們能夠克服在換擋時出現的偏移力而最佳地引導鏈條
在根圓區域內的齒圈寬度被明顯增大，從而鏈條在齒圈上的軸向 引導基本上通過在齒圈根圓處的引導區內的、內鏈板局部直徑
(Teildurchmesser)相對滾子直徑的超出部實現。
平坦的導向斜面在齒上從根圓處的引導區開始一直延伸到在其中 一個齒側面上的滾子最高支承點的區域，這樣，齒寬朝上減少了如此程 度，即，不會出現因大齒寬而卡死內鏈板。在滾子插入當時的一個齒槽 底面時，當鏈條在變速時被導向斜面或第一轉向斜邊偏移之後，鏈條對 準齒圈並本身對中。外鏈板不參與引導鏈條。事實證明以下措施是適當 的，導向斜面相對齒圈平面具有10。至20。的角度。對較小齒圈來說，該 角度最好介於5°至15°的範圍內。
在朝向齒尖的方向上在導向斜面後有傾斜角度明顯更大的第一轉 向斜邊， 一方面，當大的換擋力在儘管有上述導向斜面的情況下還是迫 使鏈條偏轉以至鏈條失控地滾落向較小齒圈時，第一轉向斜邊使鏈條再 次偏轉並返回初始位置。另一方面，當鏈條可控地從大齒圈落向小齒圈 並且由此時產生的懸空鏈(Kettenbogen)引起過大偏轉時，第一轉向斜 邊也起到導入斜面的作用。此時，鏈條又向回偏轉並防止鏈條掛跨。第 二轉向斜邊也用於使處於與齒圈嚙合的鏈條不能在齒尖上做到嚙合，而 是被退回，以保留原來的鏈條嚙合。 第二轉向斜邊跟在第一轉向斜邊之後並且與之形成作為齒的最高 凸起的尖頂。第二轉向斜邊較短並且相對齒平面更陡峭地延伸，因而相 應齒圈的從尖頂至面對較小齒圈的平面具有大約為齒圈寬度三分之一的 距離。 一個重要特徵是，第一轉向斜邊和用於將鏈條換至相應的較大齒 圈所必需的第二轉向斜邊沒有豎直的過渡區。這樣，最佳地充分利用了 可用的齒圈寬度，而且在失控地越過多個齒圈進行換擋時改善了換擋質
量o
所提出的齒圈形狀尤其適於製造銑削的齒圈空心體用的車削坯件。
按照現有技術的盒式輪轂包括多個齒圈，它們全部排列在後輪輪轂 的接合套上並且抗轉動地與之聯接。可是，上述類型的多級鏈輪由兩部 分組成，g卩，最大齒圈和齒圈空心體，它們抗轉動地相互聯接並且與接 合套抗轉動地聯接。由實心體車削出帶有所有內外輪廓和齒圈的坯件， 從而製成齒圈空心體用的坯件。齒圈空心體在齒槽處和齒圈下方接受銑 削，以便提供在重量和強度方面最佳的盒式輪轂。如果在根圓下面的齒 圈寬度被縮減，則可以得到進一步的重量減輕，這可以通過環形凹槽來 獲得。如果人們想放棄在齒圈下面的銑削加工，也可以實現非常薄的壁 厚，所述非常薄的壁厚對於齒圈空心體來說保證了足夠的強度。
總之，按照本發明，以下四個相互關聯的要素構成相對現有技術的
對齒圈形狀的改善 導向斜面， 第一轉向斜邊， 第二轉向斜邊，以及
鏈條在齒圈上在其根圓區內的小軸向間隙。
本發明的任務是提供一種多級鏈輪，其齒圈的幾何形狀能夠克服在 換擋時出現的偏轉力而最佳地引導鏈條。如果鏈條沒有在規定位置上升 降，則這也能夠避免換擋錯誤。而且，能夠在重量和強度之間達到最佳。
該任務的解決方案在主要方面和兩個並列的獨立方面的特徵部分中 有所描述。由各自的從屬方面得到多個實施方案。


結合多張附圖來說明用於自行車後輪輪轂的多級鏈輪，其中
圖1以局部剖視圖表示在齒圈上與齒嚙合的包括滾子和內鏈板的鏈 條，所述齒的面向較大齒圈的平面具有導向斜面，緊隨所述導向斜面的 是第一轉向斜邊和第二轉向斜邊；
圖2以局部剖視圖表示多級鏈輪，其包括在輪轂的接合套上的齒圈 空心體和最大的齒圈；
圖3以局部剖視圖表示齒圈空心體的一部分，其具有齒尖構造以及 凹槽；
圖4以草圖表示內鏈板在齒圈上沿著齒圈根圓的環形引導區。 附圖標記一覽表
1—齒圈空心體坯件；2 —鏈條；3 —滾子；4 —外鏈板；5—內鏈板； 6 —齒圈；7 —根圓；8—超出部；9 —齒；10 —齒尖；ll一齒圈寬度；12 —導向斜面；13—角度；14一第一轉向斜邊；15—第二轉向斜邊；16 — 尖頂；17—凹槽；18 —引導區；19 —齒槽底面；20 —最大齒圈；21—接 合套；22 —輪轂；
具體實施例方式
按照圖l，在局部剖視圖中示出了齒圈空心體l的齒圈6，該齒圈6 與包括滾子3、外鏈板4和內鏈板5的鏈條2配合工作。而且可以看到， 滾子3貼在齒圈6的根圓7上並且兩個內鏈板5以小間隙包圍具有齒圈 寬度11的齒9，其中內鏈板5相對根圓7形成超出部8，這是因為內鏈 板5相對滾子具有更大的局部直徑(Teildurchmesser)。齒9在面對相應 較大齒圈6的一側具有導向斜面12，該導向斜面12從根圓7 —直延伸至 齒尖10並形成角度13，如圖3所示。最好按照10。至20。的角度值形成 角度13。此外，齒尖10的輪廓通過第一轉向斜邊14和第二轉向斜邊15 來形成，其中第一轉向斜邊14與第二轉向斜邊15構成屋頂形狀，該屋 頂形狀具有作為最高凸起的尖頂16。傾斜角度較小的第一轉向斜邊14和
7導向斜面12在沿這些平面的投影中共佔據了總齒圈寬度11的大約三分 之二，而位於尖頂16另一側的傾斜角度更大的第二轉向斜邊15隻佔據 了齒圈寬度11的大約三分之一。
圖2表示多級鏈輪，其包括最大齒圈20和齒圈空心體1。最大齒圈 20和齒圈空心體1彼此抗轉動地相聯接並且它們與接合套21抗轉動聯 接，其中接合套21將傳來的力矩傳遞給自行車的輪轂22。
從圖3中還可以看出，齒圈6的徑向朝內的盤形延長部具有車削加 工出來的凹槽17，該凹槽的深度是這樣的，即，剩餘的盤形材料大致達 到齒圈寬度11的一半並且產生恰好足以用於加工以及足以用於傳遞由鏈 條2傳來的力矩的強度。通過這些凹槽17在齒圈空心體1內實現了小的 壁厚，這帶來了下述優點在那裡不必為了減輕重量而進行進一步的銑 削加工。因為齒圈空心體1的坯件由實心體主要通過車削形成，所以本 發明的齒圈6的輪廓在此加工過程中已經加工形成。導向斜面12、第一 轉向斜邊14、第二轉向斜邊15、面向較小齒圈6的平面以及凹槽17都 屬於此輪廓。凹槽17的優點是，可以在齒9上進行銑削加工，而不必放 棄齒圈空心體l的易損結構。
最後，圖4示出了包括三個齒9的齒圈6的局部，以及兩個滾子3 和一個內鏈板5如何插入一個齒槽底面19中並由此產生引導區18，該引 導區18形成在根圓7區域內並且以一寬度包圍齒槽底面19，此寬度相當 於超出部8，即，滾子3的直徑和內鏈板5的局部直徑之差。在此引導區 18內，在齒圈寬度11和兩個內鏈板5之間的由滾子3確定的間距之間的 間隙是最小的。
權利要求
1、一種多級鏈輪，其具有大小不同的、用於接納鏈條並將由鏈條傳來的周向力傳給自行車後輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得鏈條能夠通過變速機構從一個齒圈被換到另一個齒圈上，其中齒圈及其齒具有換擋輔助結構，所述換擋輔助結構不僅簡化換擋，而且加強維持鏈條嚙合於所述齒圈的齒部，所述多級鏈輪的特徵在於，為了引導鏈條(2)，所述齒圈(6)在其根圓區域具有一齒圈寬度(11)，該齒圈寬度(11)僅略微小於兩個內鏈板(5)之間的由所述鏈條(2)的滾子(3)限定的間距，其中，由此得到的所述鏈條(2)在齒(9)上的小間隙與齒槽底面(19)的引導區(18)相關聯。
2、 根據權利要求1所述的多級鏈輪，其特徵在於，所述鏈條(2) 的在所述齒圈(6)上的軸向引導基本上通過所述內鏈板(5)在所述齒 圈(6)的根圓(7)上的引導區(18)中相對所述滾子(3)的超出部(8) 來實現。
3、 一種多級鏈輪，其具有大小不同的、用於接納鏈條並將由鏈條傳 來的周向力傳給自行車後輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得鏈條能 夠通過變速機構從一個齒圈被換到另一個齒圈上，其中齒圈及其齒具有 換擋輔助結構，所述換擋輔助結構不僅簡化換擋，而且加強維持鏈條齧 合於所述齒圈的齒部，該多級鏈輪的特徵在於，所述齒(9)在其面對較大齒圈(6)的一側具有平坦的導向斜面(12)， 該導向斜面在從齒尖(10)到根圓(7)的方向上延伸，在所述根圓處， 所述齒圈(6)達到其全齒圈寬度(11)，並且鏈條(2)通過內鏈板(5) 的相對滾子(3)的超出部(8)構成引導區(18)。
4、 根據權利要求3所述的多級鏈輪，其特徵在於，所述導向斜面(12) 相對所述齒圈(6)的平面具有10°至20°的角度(13)。
5、 根據權利要求3或4所述的多級鏈輪，其特徵在於，在所述齒圈 (6)很小的情況下，所述導向斜面(12)相對所述齒圈(6)的平面具有5。至15。的角度(13)。
6、 根據權利要求3至5之一所述的多級鏈輪，其特徵在於，所述導 向斜面(12)通過車削加工預先形成在齒圈空心體(1)的坯件上。
7、 一種多級鏈輪，其具有大小不同的、用於接納鏈條並將由鏈條傳 來的周向力傳給自行車後輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得鏈條能 夠通過變速機構從一個齒圈被換到另一個齒圈上，其中齒圈及其齒具有 換擋輔助結構，所述換擋輔助結構不僅簡化換擋，而且加強維持鏈條齧 合於所述齒圈的齒部，該多級鏈輪的特徵在於，齒尖(10)具有第一轉向斜邊(14)，該第一轉向斜邊(14)在從所 述齒尖(10)到根圓(7)的方向上緊跟導向斜面(12)，所述第一轉向 斜邊(14)與面對相應的較小齒圈(6)的第二轉向斜邊(15) —起在所 述齒尖(10)上形成了具有尖頂(16)的屋頂形狀。
8、 根據權利要求7所述的多級鏈輪，其特徵在於，所述第一轉向斜 邊(14)和所述第二轉向斜邊(15)通過車削預先形成在齒圈空心體(1) 的坯件上。
9、 根據權利要求7或8所述的多級鏈輪，其特徵在於，所述尖頂(16) 距相應齒圈(6)的面對較小齒圈(6)的平面的距離約為齒圈寬度(11) 的三分之一。
10、 根據權利要求7至9之一所述的多級鏈輪，其特徵在於，與所 述第一轉向斜邊(14)相比，所述第二轉向斜邊(15)相對於所述尖頂(16)傾斜更大的角度。
11、 根據權利要求7至10之一所述的多級鏈輪，其特徵在於，在所 述齒圈(6)的平面上設有多個環形凹槽(17)。
12、 根據權利要求7至11之一所述的多級鏈輪，其特徵在於，所述 凹槽(17)通過車削預先形成在齒圈空心體(1)的坯件上。
全文摘要
本發明涉及用於自行車的多級鏈輪，其具有大小不同的、用於接納鏈條並將由鏈條傳來的周向力傳給自行車後輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得鏈條可以通過變速機構從一個齒圈被換到另一個齒圈上，其中齒圈及其齒具有換擋輔助結構，所述換擋輔助結構不僅簡化換擋，而且加強保持鏈條嚙合於齒圈齒部。所述換擋輔助結構(即導向斜面、第一轉向斜邊和第二轉向斜邊、以及齒圈寬度與鏈條的匹配)涉及周向上的齒圈輪廓，並且可以通過車削在製造齒圈空心體坯件的過程中加工形成。
文檔編號B62M9/06GK101618752SQ20091013984
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月3日 優先權日2008年7月3日
發明者亨裡克·布雷特 申請人:Sram德國有限公司