CN101513918A - 自行车用复合链轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种链式变速器的复合链轮，其包括大小不同的、用于将由链条传来的周向力传至自行车后轮轮毂的多个齿圈，其中，在从一个齿圈至下一个较大齿圈的过渡区内各形成一个设想的环形功能件，该功能件在周边有多个缺口，缺口的构造同时产生大量的桥接部，桥接部总是将较小齿圈的齿根与下一个较大齿圈的内直径连接在一起。有利的是，按照本发明将缺口设置在较小齿圈的齿隙区域内，以便在骑行经过泥泞的野外时自动排出脏污，在此，大量的脏污也会被链条滚子压迫经过齿隙处的缺口排出，因而使链条传动装置保持出色的功能。

Description

自行车用复合链轮
技术领域
本发明涉及一种复合链轮，其包括大小不同的、用于接纳链条且将由链条传来的周向力传至自行车后轮轮毂的多个齿圈，链条可以通过变速机构从一个齿圈换至另一个齿圈，其中，在从一个齿圈至下一个较大齿圈的过渡区内分别形成一个设想的环形功能件，其在周边有多个缺口。
背景技术
在常见类型的复合链轮中，由具有不同直径的多个齿圈构成的链盒被安装在轮毂的箍套上。当操作变速机构时，每个齿圈的齿交替啮合链条并且通过一个抗转动地连接该齿圈和箍套的轮廓将来自骑车人踏板力的转矩传递给箍套。就是说，每个齿圈单独传递力矩给箍套，由此一来，由于大多没有对齐的链条产生了侧向作用力，所以在箍套的区域内不仅在箍套的轮廓上而且在齿圈上必须以强度更大且更沉重的方式构成。自行车比赛的要求需要自行车上的所有零部件结构总是越轻越好，因此人们已经给齿圈开设缺口并且已采用更轻的材料。
但是，轻型材料与硬质钢相比在硬度、延伸和磨损方面有不足，因此寻求通过厚重的结构来弥补这一不足。但由此又至少部分削弱了这种优势。
美国专利US 4,642,075公开了一种包括大小不同的多个齿圈的复合链轮，其中链条可通过变速机构从一个齿圈换至另一个齿圈。在此情况下，齿圈是通过冲压制成的双联齿轮，其具有由一块板一体成形的轮辐护板。两个齿圈中的较小一个通过径向延伸的多个桥接部与较大一个连接，每个桥接部在径向上起始于齿隙内并且倾斜伸入较大齿圈的内直径。所示的原理对于包括多个齿数截然不同的齿圈的复合链轮来说是一个成本有利的解决方案。
根据美国专利US 4,380,445，通过相似方式制造包括一体形成的轮辐护板的双联齿轮。针对美国专利US 4,642,075所述的内容完全适用于此。
发明内容
作为上述链盒的改进，提出一种复合链轮，其在上述盒的数量和齿圈方面略有区别，不过其只包括两个能够和轮毂的箍套相连接的部分。第一部分是最大齿圈，它在其最小直径处有轮廓，该轮廓匹配于箍套的轮廓并且保证了在安装时在箍套和最大齿圈之间的抗转动连接。
更为重要的第二部分是齿圈空心体，其呈锥形并且承载所有其余的齿圈。从第二大的齿圈到最小齿圈，该齿圈空心体与所有其余这些齿圈连成一体并且在其最小直径处也有一个轮廓，通过该轮廓，齿圈空心体即使未被抗转动连接，也还是在轮毂的箍套上被对中。
当最大齿圈和齿圈空心体通过环形连接组装起来时，这两个部分成为一个单元。通过这种方式，在功能上与常见的链盒没有区别。对于连接，可以采用多种加工方法，例如焊接、铆接、装配或类似方式，在这里所有这些方法只有一个共同的目标，即，将这两个部分准确对中。因为要传递大转矩，所以与最大齿圈和齿圈空心体在箍套的轮廓上的支承有关的精度也相当重要。
齿圈空心体由大小不同的盒状功能件构成，其直径分别取决于与功能件一体连接的齿圈。每个功能件具有一个盘形件，该盘形件与一个管形件和齿圈构成一个盒形的环。所有功能件的一体连接产生一个稳定的齿圈空心体，在其周边中加工出多个缺口。
这些缺口分布在所有功能件上并且对应于较小齿圈的齿隙。这意味着，缺口从该齿隙开始，在管形件中延续并且过渡至盘形件中，并且逼近位于下一个较大功能件中的下一个较大齿。在此情况下，出现了多个桥接部，它们呈直角形状，但其宽度是结合在周边上的相邻缺口而足够大地设定的，以便能没有留下齿圈空心体变形地传递由链条传来的力。
为了更好理解桥接部的位置和方向，桥接部在较小齿圈上的接合部被称为第一接合点，而其在较大齿圈上的接合部被称为第二接合点。第一接合点如上所述地位于较小齿圈的齿中心区域内，而第二接合点的位置按照桥接部的角度出现在较大齿圈上，与较大齿圈上的齿排列无关。事实已经表明，如果较大齿圈上的第二接合点在驱动转动方向上相对于较小齿圈上的第一接合点以超前的方式布置，则这些桥接部最佳地传递力矩，因此桥接部相对于在功能件的盘形件中的径向线有一个角度。
这些缺口还有以下目的，减轻复合链轮的重量并且将在不利条件下的骑行中可能形成的脏污排到齿轮空心体内。在那里，脏污无法长期保留，这是因为其朝向轮中心通过最大齿圈中的窗口被甩出。脏污不仅因为经过长时间之后以黏稠的油尘混合物形式形成在齿圈间隙中，而且在骑行经过泥泞的野外时短时间地形成在齿圈间隙中，在这里，大量的脏污可能出现在链条和齿圈之间。在这里，链条滚子径向朝内地将脏污输送通过位于齿隙下方的缺口，即使在不利的条件下，也长时间保持链式传动装置具有出色功能。由于在轴向上也穿过盘形件地开设了缺口，所以脏污可以通过对应的链条滚子的作用在轴向上被排挤走。
链条的力被传递给其中一个齿圈并且接着在齿圈空心体中被传至相应的下一个较大齿圈，直到力通过连接被传给最大齿圈为止，最大齿圈最后通过轮廓驱动箍套。因此，要求最大齿圈中的轮廓具有足够大的尺寸，以便能长时间控制磨损和表面压力。
最后，提出一种制造所述锥形的齿圈空心体的方法，其首先给人的感觉似乎是为了规避多个专利申请的目标。然而，锥形齿圈空心体能够由任意坯件制成或者通过加工一个成型的坯件来制造，这对车削操作来说不成问题。而如果要加工齿隙和特别是缺口，则对铣床的刀具及其自动化提出了严格要求。在加工出齿之后，这些齿必须再次单独接受进一步的铣削。这是抬升辅助结构，在变速时，抬升辅助结构简化了链条从一个齿圈拨换至另一个齿圈，但这必须通过在齿端面上的单独铣削来实现。
为了使齿圈空心体在轮毂的箍套上对中，在其最小直径处设有一个轮廓，该轮廓最好是拉削的。如果应必须只将齿圈空心体对中，则可以省略拉削工序，车削出的内直径足以用作对中手段。另外，需要适当的成形以形成锥形齿圈空心体和独立的最大齿圈之间的连接。这和之前进行的铣削工序一起完成。最后，在可以借助连接实现最大齿圈和齿圈空心体的组装之前，齿圈空心体接受热处理和表面处理。
本发明解决了以下任务，即，提供了一种复合链轮，其可以替换常见的复合链轮，其具有重量优势并且即便在不利的骑行条件下例如在野外也保持通过变速机构换挡的功能。
在独立权利要求的特征部分中描述了该任务的解决方案。由从属权利要求中得到了改进。
附图说明
结合多幅附图来说明用于自行车后轮轮毂的复合链轮，其中：
图1以截面图表示包括功能件和齿圈的复合链轮的局部；
图2以截面图表示在复合链轮的齿圈上的对应于一个齿隙的两个桥接部和一个缺口的位置；
图3以草图表示在轮毂的箍套上的、最大齿圈和齿圈空心体的组装结构。
附图标记一览表
1-齿圈空心体；2-功能件；2a-功能件；3-管形件；4-盘形件；5-缺口；6-齿圈；6a-齿圈；7-齿隙；8-桥接部；9-第一接合点；9a-第二接合点；10-截面；11-最大齿圈；12-连接；13-箍套；14-轮廓；15-轮毂；16-驱动转动方向。
具体实施方式
如图1所示，齿圈空心体1具有功能件2，该功能件被理解为盒形的环件，其由管形件3、盘形件4和与管形件3一体相连的齿圈6组成。下一个较大的功能件2a与功能件2相连，并且该功能件2a与下一个较大齿圈6a一体相连，其中新的环件的尺寸除直径之外相似。
图2表示图1的截面10，结合图2可以看到如何在齿圈6a下方在功能件2的盘形件4中设置缺口5。缺口5面对位于较小齿圈6中的齿隙7，并且与相邻的缺口5相关地分别产生桥接部8，桥接部8连接两个示出的齿圈6和6a。如果这种桥接部8的在较小齿圈6的齿中心区域内的接合部被称为第一接合点9，则在功能件2a上在较大齿圈6a的内直径上出现第二接合点9a。在功能件2的管形件3中的桥接部8基本以平行轴线的方式延伸，与此同时，就较大齿圈6a上的第二接合点9a在驱动转动方向16上相对较小齿圈6上的第一接合点9以超前的方式布置而言，该桥接部在朝向外侧的方向上是偏离其径向的。如图1所示，最终在第一接合点9和第二接合点9a之间出现桥接部8的直角形状。
图3示出了包括最大齿圈11和锥形齿圈空心体1的复合链轮，该复合链轮可以安装在自行车轮毂15的箍套13上。最大齿圈11以可拆卸或不可拆卸的方式与齿圈空心体1连接，其中连接12通过焊接、装配、铆接、插接或类似方式产生。为了安装在箍套13的轮廓14上，最大齿圈11和或许齿圈空心体1各有一个轮廓14，该轮廓抗转动地将复合链轮与箍套13的轮廓紧固在一起。
有利的是，按照本发明，将缺口5相应地设置在较小齿圈6的齿隙7区域内，以便在骑行经过泥泞的野外时自动排出脏污，在这里，大量的脏污被链条滚子压迫经过齿隙7处的缺口5排出，因而链条传动装置保持出色的功能。

Claims (11)

1、一种复合链轮，包括大小不同的、用于接纳链条且将由该链条传来的周向力传至自行车后轮轮毂的多个齿圈，其中该链条可以通过变速机构从一个齿圈换至另一个齿圈，在从一个齿圈至下一个较大齿圈的过渡区内分别形成一个设想的环形功能件，所述功能件在周边有多个缺口，其特征在于，所述功能件(2)中的所述多个缺口(5)对应于较小齿圈(6)的齿隙(7)。
2、根据权利要求1所述的复合链轮，其特征在于，所述功能件(2)包括管形件(3)和盘形件(4)，其中所述较小齿圈(6)与所述管形件(3)连成一体。
3、根据权利要求1或2所述的复合链轮，其特征在于，所述功能件(2，2a，...)按阶梯状顺序排列并通过这种方式构成锥形齿圈空心体(1)。
4、根据权利要求1至3之一所述的复合链轮，其特征在于，所述功能件(2)的周边上的所述多个缺口(5)如此构成，即，形成桥接部(8)，所述桥接部作为所述功能件(2)的一部分而形成这些齿圈(6和6a)之间的连接，其中所述桥接部与所述较小齿圈(6)构成第一接合点(9)并且该桥接部与较大齿圈(6a)构成第二接合点(9a)。
5、根据权利要求1至4之一所述的复合链轮，其特征在于，所述功能件(2)的位于所述管形件(3)以及所述盘形件(4)中的所述多个缺口(5)通过其排布而形成呈直角形式的所述桥接部(8)。
6、根据权利要求1至5之一所述的复合链轮，其特征在于，所述桥接部(8)的第一接合点(9)设置在所述较小齿圈(6)的每个齿的齿中心区域内。
7、根据权利要求1至6之一所述的复合链轮，其特征在于，位于所述管形件(3)中的所述多个缺口(5)分别逼近下一个较小齿圈(6)的齿隙(7)。
8、根据权利要求1至7之一所述的复合链轮，其特征在于，用于使所述桥接部(8)固定在所述较大齿圈(6a)上的第二接合点(9a)在驱动转动方向(16)上相对于用于使所述桥接部固定在所述较小齿圈(6)上的第一接合点(9)是以超前的方式布置的。
9、根据权利要求1至8之一所述的复合链轮，其特征在于，最大齿圈(11)和齿圈空心体(1)在它们的相对的环形接触部具有用于产生连接(12)的机构，所述齿圈空心体(1)通过所述连接(12)在径向和轴向上相对于所述最大齿圈(11)被固定。
10、根据权利要求1至9之一所述的复合链轮，其特征在于，包括所述最大齿圈(11)和所述锥形齿圈空心体(1)的复合链轮通过轮廓(14)与位于所述轮毂(15)上的箍套(13)抗转动地连接。
11、一种制造复合链轮尤其是锥形齿圈空心体的方法，所述锥形齿圈空心体包括大小不同的、用于接纳链条并将由该链条传来的周向力传递至自行车后轮轮毂的多个齿圈，其中该链条可以通过变速机构从一个齿圈换至另一个齿圈，其中，在从一个齿圈至下一个较大齿圈的过渡区内，分别形成一个设想的环形功能件，该功能件在周边具有多个缺口，该方法的特征在于：
通过由实心体车削或者通过外径车削成型坯件来制造用于所述锥形齿圈空心体(1)的半成品；
铣削出每个齿圈(6，6a，...)的齿隙(7)；
通过单独的铣削加工在这些齿上形成抬升辅助结构；
进行适当的成形以便形成在所述锥形齿圈空心体(1)和最大齿圈(11)之间的连接(12)；
热处理；
表面处理；
通过所述连接(12)将所述最大齿圈(11)和所述齿圈空心体(1)组装起来。
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