CN102556274B

CN102556274B - 用于自行车的复合链轮组件

Info

Publication number: CN102556274B
Application number: CN201110401767.1A
Authority: CN
Inventors: 亨里克·布雷特
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: DE102010053597B4; DE102010053597A1; US20120302384A1; TW201235259A; EP2463188B1; EP2463188A1; TWI546225B; CN102556274A; US9260158B2

Abstract

本发明涉及具有不同大小的单独齿轮的复合链轮，用于接纳链条并传递由链条传入的切向力至自行车后轮轮毂，链条此时可以通过变速机构在两个齿圈之间变换，两个相邻的单独齿轮之间的具有大壁厚的环形连接部在周面上具有多个缺口，由此出现连桥结构，而具有小壁厚的连接部没有连桥结构。

Description

用于自行车的复合链轮组件

技术领域

本发明涉及具有不同大小齿圈的复合链轮，其用于接纳链条并且用于将来自链条的切向力传递至自行车后轮轮毂，并且能够通过变速机构将链条从一个齿圈切换到另一个齿圈，其中，在从一个齿圈到下一个较大齿圈的过渡区内分别设有一个假想的环形功能件。

背景技术

在常见类型的复合链轮中，由许多具有不同直径的齿圈构成的塔轮安装在轮毂驱动机构上。每个齿圈的齿在变速机构操作时与链条交替啮合并且通过使齿圈和驱动机构抗转动联接的构造，将来自骑车人踏板力的力矩传递至驱动机构。就是说，每个所述齿圈分别传递力矩至驱动机构，由此一来，不仅在卡合件构造上的卡合区域内，而且在齿圈上，因为大多未平直的链条所引起的侧向作用力而必需坚硬笨重地构成齿圈。

为了满足不同要求，例如在自行车比赛运动中要求越来越轻型的结构，或者因为与进一步增加挡位数相关的更高精度要求，已经尝试了复合齿轮组件的一体结构。

例如，US2008/0230344公开一种复合齿轮组件，其中，单独齿轮安置在锥体形的支承结构中，在该支承结构中，管形部分和盘形部分呈阶梯状交替并且单独齿轮由盘形部分和设置在其外周面的用于与滚子链啮合的齿构成。该支承结构可以形成有很小的壁厚，壁厚下限尤其由加工公差限定。强度因为交替排列的管形部分和盘形部分而大于具有相同的小壁厚的连贯的锥体形支承结构。

DE102008010904选择这样的做法，在阶梯形的总体呈锥体形的支承结构的多个部位开设开口，在所述部位，只需要传递来自作用于一个齿的啮合力的低载荷至支承结构的相邻部分。得到一种连桥结构，其包括从较小齿轮的齿到相邻的单独齿轮的连桥，该相邻的单独齿轮还是由盘形部分和齿构成。呈末端齿轮形式的最大齿圈传递力矩以传给轮毂套，该最大齿圈与锥体形齿圈空心体一起被安装为一个单元，该单元可直接或间接相对于轮毂套转动地支承。

发明内容

现在事实表明，在某些条件下，在相邻的不带开口但具有支承结构最小壁厚的单独齿轮之间的支承结构体现为就轻重量和便于制造而言的最佳解决方案。在其它条件下，具有开口的支承结构是最佳解决方案，在这里，在单独齿轮部分之间有连桥并且得到连桥结构。相对于相邻齿轮的齿数差、齿轮齿数和复合齿轮组件的相关单独齿轮所在的轴向位置就属于上述的这些条件。

在根据本发明的复合齿轮组件中，具有尽量最小壁厚且不带开口的支承结构与壁厚明显更大且带有开口的支承结构相互组合。较大壁厚大致是较小壁厚的两倍的实施方式是一个很有利的实施方式，其使非常轻的重量和足够高的强度和稳定性协调一致。

附图说明

以下将结合附图来描述本发明的复合齿轮组件的优选实施方式：

图1示出具有锥体形支承体和末端齿轮的本发明复合齿轮组件的一个优选实施方式的总体透视图；

图2示出根据图1的本发明复合齿轮组件的锥体形支承体沿平行于中心轴线M剖开的视图，示出了支承体的具有较小壁厚但不带开口的部分以及具有较大壁厚且带有造成连桥结构的多个相邻开口的部分；

图3示出根据图2的支承体的透视内侧视图；

图4示出支承结构零件的一部分，其中设有通至相邻的较大齿轮的连桥；

图5示出本发明复合齿轮组件的总体透视图，其具有末端齿轮；

图6示出根据图5的复合齿轮组件的剖视图，其安装有间隔套和一个小的单独齿轮；

图7示出根据图6的复合齿轮组件的细节图；

图8示出末端齿轮和锥体形支承结构之间的连接部位，该连接部位具有用于末端齿轮的薄壁支承环；

图9示出支承结构上的多个开口，它们通过利用指形铣刀的铣削而产生。

具体实施方式

图1和图2示出复合链轮组件，它具有锥体形支承结构1，其由多个连接部16的排列结构构成，并且在该锥体形支承结构1上，齿5布置在不同的轴向位置处。支承结构1的几何轴线也对应于其在使用中的转动轴线。每个连接部16产生在具有不同轴向位置的齿5之间的连接，并且每个连接部16分别包括一个管形部分2和一个紧邻的盘形部分3。在图2中可以看到，由连接部16构成的排列结构的所出现的阶梯形横截面。在相同轴向位置上的一个盘形部分3和多个齿5以及设在所述多个齿5和所述盘形部分3之间的齿根圈17的组合被认为是单独齿轮4。齿根圈基本上具有与齿5一样的轴向延伸尺寸。

如图2和图4所示，具有开口6的锥体形支承结构1的组成部分具有大的壁厚G，而不带开口6的锥体形支承结构1具有小的壁厚。因为在图2所示的优选实施方式中，每个开口6是通过在同一周向位置上的管形部分2和盘形部分3加工而成，所以出现连桥7，所述连桥始于相应的小单独齿轮4上的齿5的位置并且基本上在相同的周向位置朝向相邻的大单独齿轮4延伸。由此形成连桥结构。就在足够高的承载能力情况下获得轻重量而言，事实表明，如果大壁厚G是小壁厚K的两倍，则出现非常有利的情况。

所产生的重量减轻会随着开口尺寸的增大而加强，并且当开口不仅开设在管形部分2，而且还开设在盘形部分3中，并且因而形成如图3所示的连桥7时，进一步减轻重量。不过，只有管形部分2或盘形部分3具有开口的实施方式也满足重量更轻的设定目标。当在相关的连接部16的齿数差大、且较大的单独齿轮4比相邻的较小的单独齿轮多至少两个齿时，可利用大壁厚并结合开口的设计获得的减轻重量效果非常显著。如果齿数差只有一个齿，则可通过加工出多个开口6获得的重量减轻效果不够显著，形成不带开口但具有较小壁厚的连接部是更有利的并且还可以简单制造。当铣削加工多个开口时，采用指形铣刀，其径向向外移动。铣刀直径可以根据在图9中开口6的倒圆情况看到。如果在齿数差为一的情况下盘形部分3很短，就是说明显短于图9中的情况，则大直径铣刀的使用导致甚至无法铣除在满足足够强度时可除去的所有材料。而如果采用直径较小的铣刀，则铣刀只缓慢地径向向外移动，否则作用于铣刀的载荷将会过高。

虽然在所示的优选实施例中多个开口总是相同地加工形成在管形部分2以及盘形部分3中，但也可以只在管形部分2或者只在盘形部分3中加工出多个开口，用于实现重量减轻。于是，与没有开口6的相关连接部16的组成部分相比，在开设有开口的位置处的壁厚又选择为是大致两倍。

过渡齿轮19是指这样的单独齿轮4，其至下个较小单独齿轮的连接部16没有开口，并且其至下个较大单独齿轮4的连接部具有开口，如图4所示。总体上，一个复合链轮组件一般首先具有与相邻齿轮的齿数差小的较小单独齿轮，而对于较大齿轮则存在较大的齿数差。事实证明有利的是，在本发明的复合链轮组件中，被构成作为过渡齿轮19的不是与下个较大单独齿轮4的齿数差大于一个齿的第一单独齿轮4，而是这样一个单独齿轮，其在单独齿轮4排序中第一个不仅相对于下个较大单独齿轮，而且相对于下个较小单独齿轮，均有大于一个齿的齿数差。利用这样的结构，在带有开口6的连接部16组成部分和不带开口的连接部16组成部分之间足够好地传递力。

末端齿轮11与锥体形支承结构1上的最大单独齿轮相连，如图5所示。该末端齿轮11不仅用于相对于未示出的轮毂轴支承复合链轮组件，而且用于将经单独齿轮4的齿传入锥体形支承结构1的力矩传递到被驱动的轮毂套(未示出)。从最大单独齿轮4起轴向突出的支承环8连同设置在支承环8上的多个安装凸起9用于实现在锥体形支承结构1和末端齿轮11之间的可靠但还简单的连接，其中，该支承环插入末端齿轮11上的环槽10中，该安装凸起被插入末端齿轮11上的容纳孔14中。支承环8没有开口并且直到其插入末端齿轮11上的环槽10中的轴向部分之前具有小壁厚，如图7和图8所示。这样，支承环8遵循了本发明复合链轮组件的原理。

这些安装凸起9将力矩从锥体形支承结构1传递至末端齿轮11，并且必需相应设定尺寸，以便不在接触部位出现过高的表面应力。因为安装凸起9由支承环9加工形成，所以插入环槽10的支承环8部分的壁厚决定了与每个容纳孔14的接触面的大小。因此，插入环槽10中的支承环8部分设计有较大壁厚G。

安装凸起9的数量少于设于最大单独齿轮4上的齿5的数量。安装凸起9沿周向设置在这样的位置上，在所述位置上，末端齿轮11径向朝内朝向卡合结构21具有连臂15，该卡合结构用于传递力矩。

为了安装复合链轮组件在轮毂套上，除了锥体形支承结构1和末端齿轮11外，还使用间隔套13和紧固齿轮20，如图6所示。紧固齿轮20通过未示出的末端螺丝沿轴向相对于用于末端齿轮11的止挡12被预紧，并且压迫整个复合链轮组件到该止挡，以便沿轴向固定它。在锥体形支承结构1可能略微轴向变形后，那么在间隔套13上就得到了力传递和紧贴，该间隔套设置在末端齿轮11和最小单独齿轮4之间。这样，锥体形支承结构不会经受过大的轴向力。

附图标记列表

1-锥体形支承结构；2-管形部分；3-盘形部分；4-单独齿轮；5-齿；6-开口；7-连桥；8-支承环；9-安装凸起；10-环槽；11-末端齿轮；12-止挡；13-间隔套；14-容纳孔；15-连臂；16-连接部；17-齿根圈；18-最大单独齿轮；19-过渡齿轮；20-紧固齿轮；21-卡合结构；G-大壁厚；K-小壁厚；M-中心轴线。

Claims

1.一种在自行车后轮上的复合链轮组件，其具有由一体构件制成的且具有中心轴线(M)的锥体形支承结构(1)，所述中心轴线对应于所述复合链轮组件的转动轴线，

在所述复合链轮组件中，管形部分(2)和盘形部分(3)交替排列，并且所述复合链轮组件具有在沿所述中心轴线(M)剖视时呈阶梯形的横截面，

齿根圈(17)和用于与滚子链啮合的多个齿(5)设置在所述盘形部分(3)的外周面上，并且所述齿根圈(17)和所述多个齿(5)与所述盘形部分(3)一起构成一个单独齿轮(4)，

并且一个管形部分(2)和一个相邻的盘形部分(3)表现为一个连接部(16)，在所述连接部中设有多个开口(6)，

其特征是，

在开设有所述开口(6)的所述连接部中存在大壁厚(G)，

并且所述锥体形支承结构(1)的至少一个连接部(16)具有小壁厚(K)。

2.根据权利要求1所述的复合链轮组件，其特征是，所述大壁厚(G)大致是所述小壁厚(K)的两倍。

3.根据权利要求1或2所述的复合链轮组件，其特征是，在一个比相邻的较小的单独齿轮(4)多至少两个齿(5)的单独齿轮(4)上设有具有大壁厚(G)的、至所述较小的单独齿轮(4)的连接部(16)。

4.根据权利要求1或2所述的复合链轮组件，其特征是，在一个单独齿轮(4)上，在至下一个较大的单独齿轮(4)的连接部(16)处加工形成多个开口(6)。

5.根据权利要求3所述的复合链轮组件，其特征是，在沿所述中心轴线(M)剖视时呈阶梯形横截面的情况下，始于一个单独齿轮(4)的彼此紧邻的多个齿(5)的多个连桥(7)是通过在所述连接部(16)的所述管形部分(2)和所述盘形部分(3)中设置多个开口(6)而形成的，在此存在连桥结构。

6.根据权利要求1或2所述的复合链轮组件，其特征是，所述大壁厚(G)为1毫米，其正负偏差为0.2毫米。

7.根据权利要求1或2所述的复合链轮组件，其特征是，所述小壁厚(K)为0.5毫米，其正负偏差为0.1毫米。

8.根据权利要求1或2所述的复合链轮组件，其特征是，在过渡齿轮(19)处，在至下一个较大的单独齿轮(4)的连接部(16)中开设有多个开口(6)，并且至下一个较小的单独齿轮(4)的连接部(16)没有开口(6)。

9.一种在自行车后轮上的复合链轮组件，其具有由一体构件制成的且具有中心轴线(M)的锥体形支承结构(1)，所述中心轴线对应于所述复合链轮组件的转动轴线，

其特征是，

所述锥体形支承结构(1)具有从最大的单独齿轮(4)起在整个周边上沿轴向一直延伸到末端齿轮(11)的支承环(8)，所述支承环(8)具有小壁厚(K)但不带开口(6)，

其中所述末端齿轮(11)径向朝内延伸并且直接或间接支承在轮毂轴上。

10.根据权利要求9所述的复合链轮组件，其特征是，在所述支承环(8)的轴向端区上设有安装凸起(9)。

11.根据权利要求10所述的复合链轮组件，其特征是，所述安装凸起(9)插入在所述末端齿轮(11)中的连臂(15)附近的容纳孔(14)中。

12.根据权利要求9所述的复合链轮组件，其特征是，所述支承环(8)插入在所述末端齿轮(11)上的环槽(10)中。

13.根据权利要求12所述的复合链轮组件，其特征是，所述末端齿轮(11)在轴向上贴靠在止挡(12)上，

通过借助最小的单独齿轮(4)作用于所述锥体形支承结构(1)的端头的力，使得所述锥体形支承结构(1)被夹紧在所述环槽(10)上并且在径向内侧利用间隔套(13)相对于所述末端齿轮(11)被夹紧，此时所述末端齿轮(11)和所述锥体形支承结构(1)出现弹性变形。