CN103538688A - 用于自行车变速系统的后变速器及其导链轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于自行车变速系统的后变速器(24)及其导链轮(28,30)。所述导链轮包括环形的链轮体(50)，所述链轮体包括：用于可绕导链轮的转动轴线(Z)转动支承的中心开口(52)；具有沿径向突出的且设置在链轮体(50)的外周面上的多个齿(56)的齿结构(54)，其中在沿周向相邻的两个齿(56)之间设有一个齿槽(60)，其中各个齿(56)在该齿结构(54)的齿根圆(62)区域内具有匹配于该链条(12)的预定的齿宽(a)。为了改善导引性能而规定，导链轮在齿槽(60)中的至少一些处在齿隙齿槽底面(64)附近的区域内和/或在齿(56)中的至少一些上具有至少一个导引部(66;70,72;80)，该导引部的宽度(a+x)比相邻的齿(56)中的至少一个的齿宽(a)大。

Description

用于自行车变速系统的后变速器及其导链轮

技术领域

本发明涉及用于自行车变速系统的后变速器的用于导引链条的导链轮，所述导链轮包括环形的链轮体，链轮体具有用于可绕导链轮的转动轴线转动地支承的中心开口，并包括设置在链轮体外表面上且径向突出的多个齿的齿结构，其中在沿周向相邻的两个齿之间均设有一个齿槽，并且各个齿在齿结构的齿根圆区域内具有匹配于链条的预定齿宽。

背景技术

在自行车变速系统中，很早就知道且常见的是，后变速器形成有两个导链轮，这些导链轮可转动支承地安装在预紧的导链装置中。这些导链轮有多重功能。它们一方面用于张紧链条松弛的部分且根据变速系统的选定变速级来提供足够长的链条长度。另外，导链装置中的导链轮具有可靠地导引链条的任务，即使在变速换挡过程中可能出现显著轴向偏移或者说链条斜置的情况下也可以可靠地导引链条。

从现有技术中公开了许多后变速器装置。例如文献DE29623610U1示出一种用于具有不同大小的多个导链轮的变速系统的后变速器。

文献DE1262141示出了一种导链轮，其具有沿齿结构部分的或完全斜切的轮廓面。由此在操作使用中实现了，该齿结构的各个齿能轻易咬入链条内的间隙中。

在文献US4,575,365中示出一种具有导链轮的变速器，导链轮在其支承区域内以距齿槽底面的明显径向距离围绕中央开口来构成，以改善较大材料厚度的支承性能。该措施对链条导引没有任何影响，因为在径向内侧区域内的导链轮加厚部不与置于各导链轮上的链条相互作用。相似的解决方案由文献US5,711,731公开。

如众所周知的，常见的自行车链条在结构上交替形成有外链板和内链板，它们将前后相继出现的多个链辊相连。外链板和内链板的交替布置造成相应交替地变化的内链板间距，即，内链板之间的较小链板间距和外链板之间的较大链板间距。正如现有技术的上述解决方案中那样，如果外齿结构设计成具有齿厚的多个齿，则这些齿必须匹配于内链板之间的较小链板间距，使得这些齿以相当大的侧间隙咬入外链板之间。但齿结构的导引性能受其影响，这是因为链条在侧向(轴向)上仅由每隔一个的链板对来导引，即，始终仅由具有匹配于齿宽的较小链板间距的内链板来导引。这可能导致问题，尤其是当链条在某些换挡位置上或在换挡操作中遇到明显的链条跑偏时。在某些骑行状况下，可能由此引发明显振动，这可能导致链条完全从各导链轮中跳链。此外还会造成换挡问题、链条卡住、生成噪声或磨损加剧。尤其当自行车后轴上的新型变速系统中有许多齿轮时，常见的导链装置的有限的导引性能可能带来问题。

文献US4,174,642描述一种齿轮，其外齿结构设计成交替具有不同厚度的齿。由此应当考虑了上述提到的在内链板和外链板之间变化的链板间距问题。齿轮导引性能由此得到提高，即这些齿的厚度匹配于变化的链板间距，就是说，在齿轮的外齿结构上设有厚薄交替变化的齿。

发明内容

本发明基于以下任务而得出，即提供上述类型的导链轮以及借此形成的、具有改善了的导引性能的变速器。

该任务借助上述类型的导链轮来完成，在此规定，导链轮在齿槽中的至少一些处在靠近齿槽底面的区域内和/或在齿中的至少一些上具有至少一个导引部，该导引部具有比相邻的齿中的至少一个的最大齿宽更大的宽度以支承该链板尤其是内链板。

不同于在根据US4,174,642的上述现有技术中的情况，通过本发明的措施如此改善各导链轮的导引性能，使得链条在齿槽底面区域内和/或沿该齿被更好地导引。这是如此做到的，即，导引部在齿槽底面或者沿传力的齿侧面分别径向地支承链条的一个内链板对中的至少一个链板，使得除了设于两个链板之间的链辊，至少一个内链板也得到支承。虽然在齿宽恒定的情况下与在内链板对后的外链板对以侧间隙包围后面的齿，但该导引部用于改善在与该齿相邻的齿槽底面处的导引性能，该齿以小间隙且进而导引咬入内链板对之间的间隙。利用本发明的措施，被导引的链条部也可以在具有其齿宽保持恒定的多个齿的齿结构中如此运动，即内链板不仅借助咬入其间隙中的齿被导引，也在齿槽底面区域内被导引。就是说，不仅每隔一个的链节通过导链轮的每隔一个的齿来导引，而且链条部分在导链轮的各个部分区域中在齿槽底面处被导引。

此时要考虑，根据所用的链条，链板在径向上超出链辊以一定范围设置。链板径向超出的状态应予以考虑。因此，在本发明的一个改进方案中规定，所述至少一个导引部相对于齿槽底面径向向内移位。例如内链板相对于链辊的超出量在0.5mm内，其中在链销和围绕链销的链辊之间的小间隙被考虑。据此，所述至少一个导引部相对于齿槽底面以该尺寸（就是说在示例中，0.5mm）径向向内回缩。尤其可以由此规定，所述至少一个导引部相对于齿结构的齿根圆径向向内移位，以将链板相对于链辊的径向超出量纳入考虑。

本发明的一个改进方案规定，所述至少一个导引部至少部分地沿一个齿延伸。通过该措施可以实现，内链板在齿侧面区域内也被径向支承。而且由此实现了，除了使内链板在齿槽底面及齿侧面的区域内被导引的本发明解决方案外，外链板也借助所形成的宽齿被轴向导引。就是说，本发明的实施方式的变形不再基于具有恒定宽度的多个齿的齿结构，而是提出一种导链轮，其具有齿宽根据外链板和内链板之间的交替变化的间距而交替地变化的多个齿。由此进一步改善导引功能，因为宽齿仅以小间隙导引咬入外链板对之间的较大间隙中。

在此实施方式中可以还附加规定，所述至少一个导引部相对于齿侧面在周向上回缩。由此使得相应齿咬入外链板对之间的间隙中变得容易。在此实施方式的变形中，相应的导引部优选地分别设置在该导链轮的承载侧面区域内，即，在操作使用中承载传力的齿侧面区域内。

根据本发明，该导引部的构造可按照不同的变形来设计。本发明的一个实施方式可以规定，至少一个导引部由沿导链轮的转动轴线方向轴向突出的环形部或环绕的环形圈构成。这有以下优点，导链轮可以相对简单地制成，其中轴向突出的环形部机械加强了该导链轮。要指出的是，轴向突出的环形部设置在这样的径向位置上，所述径向位置保证了用于在齿槽底面区域内作用的链板部的上述支承功能。就此而言，本发明与现有技术中的解决方案是有区别的，在现有技术的方案中，仅在导链轮的中央开口周围的部分被设计成具有较大材料厚度以改善支承性能，其中，该加厚部分在径向上距所作用的链板部明显较远地设置。

作为具有呈环回的环形部形式的导引部的实施方式的替代，本发明可以规定，该至少一个导引部由位于齿槽底面区域和/或一个齿的区域内的沿导链轮的转动轴线方向轴向突出的局部凸起构成。这种局部凸起示例性地仅设置在各个齿或者各个齿槽底部上，或者呈弧形经过多个齿或者从齿槽底部延伸。如上所述，可以在每隔一个的齿槽底部上或者在每隔一个的齿上设置相应的导引部。多个单独导引部的构成方式与一个连续环回的环形导引部相比具有以下优点，发生了链条和导链轮在操作使用中的自清理效果。

另外，关于在导链轮上形成导引部，根据本发明，可以将至少一个导引部仅设置在该导链轮的一个轴向侧面上。因而，此实施方式的变形可能已经足够，因为尤其在从小齿轮变换到大齿轮的换挡时是需要导引功能的。而当从较大齿轮换挡至较小齿轮时，链条有一定的轴向活动性可能是有利的。尽管如此，在本发明的一个替代实施方式中，也可以在该导链轮的两个轴向侧面上分别设置至少一个导引部。

本发明的一个改进方案规定，该导链轮在彼此相向的齿侧面区域内以及在齿槽底面区域内被至少部分地斜切。尤其在单独齿或所有齿的齿顶区域内的彼此相向的齿侧面的斜切使得齿咬入相应链板之间的间隙中变得容易。由此可以规定，该导引部设置在斜切的区域之外。但作为其替代方式，也可以使该至少一个导引部延伸入斜切的区域。由此，根据本发明的用于支承链板的导引性能由于该斜切结构而得以进一步改善。

本发明的一个改进方案规定，至少一个导引部具有沿转动轴线方向看呈多边形的、最好是平行四边形的凸起，凸起的径向外侧面沿该齿根圆的切向或者平行于与齿根圆相切的切线地延伸。如上所述，该导引部也可以至少部分地沿一个齿延伸，直至齿顶或直至齿尖。

为了实现清理目的以及出于减轻重量考虑，还可以规定，本发明的导链轮的链轮体具有按照规则的角距离布置的多个轴向缺口。

本发明还涉及自行车变速系统的用于导引链条的后变速器，所述后变速器具有至少一个上述类型的导链轮。

附图说明

以下，将结合附图来举例描述本发明，其中：

图1是用于说明变速系统的示意概览图；

图2是一个链条部分的立体图；

图3是一个链条部分的俯视图；

图4是根据本发明的第一实施方式的导链轮的前视图；

图5是本发明第一实施方式的对应于图4的剖切线V-V剖切的剖视图；

图6是图5的视图中的局部VI的放大图；

图7是根据本发明第二实施方式的导链轮的前视图；

图8是本发明第二实施方式的对应于图7的剖切线VIII-VIII剖切的剖视图；

图9是图8的视图中的局部IX的放大图；

图10是根据本发明第三实施方式的导链轮的前视图；

图11是本发明第三实施方式的对应于图10的剖切线XI-XI剖切的剖视图；

图12是本发明第三实施方式的对应于图10的剖切线XII-XII剖切的剖视图。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了自行车变速系统，其总体用10来标记。所述变速系统包括环回的链条12，链条环绕图示的可绕转动轴线A被驱动的前链轮14以及后齿轮组18的一个齿轮16而绕行。在所示的例子中，后齿轮组18设计为具有共11个不同大小的齿轮。

在图1中还可以看到后变速器20，所述后变速器可按照未示出的方式安装在自行车车架上。后变速器20具有杠杆装置22，可借助该杠杆装置并借助未示出的操控索调节后变速器以克服弹簧预紧力。另外，后变速器20包括具有导链托架26的导链装置24，两个导链轮28、30可转动地支承在所述导链托架上。导链装置24用于在驱动情况下导引链条12，通过施加于导链装置24的预紧力来拉紧未被驱动的下链条段，并且在后变速器20的换挡操作中将链条12导引至规定位置并在换挡操作后将链条持久定位在该位置上。

链条12为此呈S形绕行该导链装置24，使得链条与两个导链轮28、30处于咬合且被所述导链轮定位和导引。以下还将详述导链轮28和30。

图2和图3示出了链条12的一部分的不同视图。在此可看到链条12分别具有成对的内链板32、34和外链板36、38。所述内链板和外链板交替布置，就是说一对内链板32、34之后是一对外链板36、38。这些链板通过沿垂直于链条12的纵向方向延伸的链销40相互连接。链销40被呈空心圆柱形的且可转动安装在链销40上的链辊42套住。

可以看到成对的链板32、34以及36、38具有不同的间距。外链板36、38以间距D1布置，间距D1大于内链板32、34之间的间距D2。间距D2大致等于链辊42的宽度加上链辊42与内链板32、34之间的小间隙。间距D1比间距D2要大两个内链板32、34的宽度2b。

还可以看到内链板32、34分别以超出量e超出链辊42的外周面。超出量e在沿链辊42外周面的约260°范围内基本保持不变，如大致可从图2中看到的那样。

最后可以看到，在两个链板32、34或36、38之间的间隙区域内，链板32、34或36、38分别被斜切，以使齿在操作使用中移入变得容易。

以下将介绍本发明第一实施例的与导链轮28、30结构相关的部分。举例描述了导链轮28，其中，所述实施方式同样适用于导链轮30。

如图4-6所示的导链轮28具有环形的链轮体50，该链轮体具有中心开口52。中心开口52用于容纳滚动轴承等。导链轮28在其外周面具有齿结构54，该齿结构共有11个径向向外突出的齿，其中，在示例性的沿周向相继出现的齿56、58之间设有齿槽60。在图4中用虚线画出了齿根圆62，所述齿根圆延伸经过齿槽60的径向最靠内侧的点。在齿槽60的径向最靠内侧的点周围的区域也被称为齿槽底面，并且在图4中配有附图标记64。

如图5和6所示，所有的齿56在其与链条12相互作用且咬入链板之间间隙的区域内形成基本保持不变的宽度a。在齿槽底面64附近的区域内分别设有附加的导引部。所述附加的导引部以沿轴向突出且具有基本呈平行四边形的凸起66形式的构型(图4)。由此分别在每个齿槽底面64得到一个尺寸为x的侧凸起66，所述侧凸起具有径向向外的、沿周向延伸的支承面68，如图6所示。侧凸起66略微低于齿槽底面64和齿根圆62设置，即，侧凸起66关于导链轮28的中心轴线Z径向向内移位。

凸起66借助其各支承面68与链条12相互作用并且在链辊42区域内关于导链轮28的中心轴线Z径向支承该内链板32、34。侧凸起66使其支承面68径向向内移位的尺寸大致等于内链板32、34超出链辊42的超出量e。由此保证该链条12通过咬合的齿56被导引，但在齿槽60区域内借助凸出的内链板32、34在链辊42附近径向支承在凸起66的各相应表面68上。

通过利用凸起66的附加支承功能，导链轮28的导引性能得以显著改善。

尤其对于外链板36、38之间的较大链板间距D1而言，由于在链板36、38和咬入的齿56之间存在间隙，与内链板32、34之间具有较小链板间距D2相比，其不太精确地导引链条12，在此情况下，凸起66有以下优点，链条12不仅通过咬入链条间隙的齿56被导引，还在齿槽60区域内被导引。由此可以有效抑制功能故障，例如链条明显跑偏时的振动、换挡问题、链条卡住、生成噪声和/或加剧磨损。

注意，在根据图4至图6的实施方式中，仅在导链轮28的一侧设置凸起66。在一个另选的实施方式中，也可以在导链轮28的两侧设置凸起66。而且要注意，各个凸起66具有自清理效果。

图7至图9示出了本发明的第二实施方式。为了避免重复且为了简化说明，对于第二实施方式，只介绍与第一实施方式的不同之处。而且，以上所用的附图标记继续被用于作用相同或类型相同的部件。

根据图7至图9的实施方式与根据图4至图6的实施方式的区别仅在于，不是在每个齿底面64上设置各个凸起66，而是在导链轮28的两侧、分别在齿根圆62区域内而且略微朝下移位地设有沿周向完整闭合的突出的环形部70或72。突出的环形部70具有沿周向延伸且径向向外的支承面74。凸出的环形部72具有沿周向延伸且径向朝外的支承面76。两个支承面74、76也用于如上所述在链辊42区域内支承内链板32、34。

根据图7至图9的实施方式的特点是制造比较简单。

图10至图12示出了本发明的第三实施方式。为了避免重复和为了简化说明，对于第三实施方式，也仅介绍与第一和第二实施方式的不同之处。而且，以上所用的附图标记继续被用于作用相同或类型相同的部件。

根据图10至图12的实施方式与根据图4至图6的实施方式相似地构成，但此实施方式中齿数为偶数，共12个齿。仅在每隔一个的齿56上设置有凸起80。凸起80沿相应的齿56延伸，使得每隔一个的齿56与位于其间的但不带凸起80的齿56’相比具有更大的材料厚度。凸起80设置在齿56的两侧。由此保证这些齿56、56’在材料厚度上分别匹配于在内链板和外链板32、34和36、38之间的交替出现的较大间距和较小间距D1、D2。

但是，凸起80的功能不仅限于每隔一个的齿56的加厚。如人们可发现的，这些凸起80在齿56的用于承载传力的齿侧面82附近延伸，但另一方面又以尺寸e回缩，该尺寸对应于内链板32、34相对于链辊42的超出量e。而且，这些凸起80一直延伸到齿槽底面64的区域中，其中，凸起80具有略圆的侧面84。凸起80的倾斜构型以及凸起80的在齿槽底面64区域内的一部分84用于径向支承内链板32、34，如以上参见本实施例所述的那样。

就是说，根据图10至图12的实施方式示出了在齿56和56’处的交替变化的齿厚，所述齿咬入具有交替变化的链板间距D1和D2的链条间隙中。此外，以凸起80形式构成的导引部改善了导引效果，所述凸起也在齿侧面82和齿槽底面64的区域内具体地径向支承内链板32、34。

根据图11、12的视图分别示出了厚内齿的剖面。

最后，在根据图10至图12的实施方式中还可以看到多个缺口86，这些缺口按照规则的角度间隔设置在链轮体内。此措施有助于减轻自重。

总之，本发明示出了不同的实施方式，其有助于明显改善用于自行车后变速器的变速系统的导链轮28的导引性能。所述实施方式尤其在下述应用场合中是有利的：由于存在许多齿轮，因此在换挡操作中以及两次换挡操作之间的运行中可能出现比较明显的链条跑偏。此时，需要比现有技术更好的导引性能，以保证磨损小的无缺陷运行。本发明满足了此要求。

Claims (15)

1.一种用于自行车变速系统的后变速器(24)的导链轮(28,30)，所述导链轮用于导引链条(12)，所述导链轮包括：

-环形的链轮体(50)，所述链轮体具有中心开口(52)，所述中心开口用于以能绕所述导链轮(28,30)的转动轴线(Z)转动的方式支承；

-具有多个齿(56)的齿结构(54)，这些齿径向突出且设置在所述链轮体(50)的外周面上，其中在沿周向相邻的两个齿(56)之间相应地设有齿槽(60)，各个所述齿(56)在所述齿结构(54)的齿根圆(62)区域内具有匹配于所述链条(12)的预定的齿宽(a)；

其特征在于，所述导链轮(28,30)在所述齿槽(60)中的至少一些处在齿槽底面(64)附近的区域内和/或在所述齿(56)中的至少一些上具有至少一个导引部(66;70,72;80)，所述导引部的宽度(a+x)比相邻的齿(56;56’)中的至少一个齿的齿宽(a)大。

2.根据权利要求1所述的导链轮(28,30)，其特征在于，至少一个所述导引部(66;70,72)相对于所述齿槽底面(64)径向向内移位。

3.根据权利要求1或2所述的导链轮(28,30)，其特征在于，至少一个所述导引部(66;70,72)相对于所述齿结构(54)的所述齿根圆(62)径向向内移位。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，所述至少一个导引部(80)至少部分地沿一个所述齿(56)延伸。

5.根据权利要求4所述的导链轮(28,30)，其特征在于，至少一个所述导引部(80)相对于齿侧面(82)在周向上回缩。

6.根据前述权利要求中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，至少一个所述导引部(70,72)由沿所述导链轮(28,30)的转动轴线方向轴向突出的环形部或环绕的环形圈构成。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，至少一个所述导引部(66;80)由在所述齿槽底面(64)区域内和/或一个所述齿(56)的区域内沿所述导链轮(28,30)的转动轴线方向轴向突出的局部凸起构成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，至少一个所述导引部(66)仅设置在所述导链轮(28,30)的一个轴向侧面上。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，在所述导链轮(28,30)的两个轴向侧面上均设有至少一个所述导引部(70,72;80)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，所述导链轮(28,30)在彼此相向的齿侧面区域内以及在所述齿槽底面的区域内被至少部分地斜切。

11.根据前述权利要求中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，所述导引部设置在斜切的部分之外。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，至少一个所述导引部延伸到斜切的部分中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，至少一个所述导引部(66)包括沿转动轴线(Z)方向看呈多边形且优选的呈平行四边形构型的凸起，所述凸起的径向外侧面沿所述齿根圆(62)的切向延伸或者平行于与所述齿根圆(62)相切的切线延伸。

14.根据前述权利要求中任一项所述的导链轮(28,30)，其特征在于，所述链轮体(50)具有按照规则的角距离设置的多个轴向缺口(86)。

15.一种自行车变速系统的用于导引链条(12)的后变速器(20)，所述后变速器具有根据前述权利要求中任一项所述的至少一个导链轮(28,30)。

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