CN104136793A - 具有弹性对中元件的轴/毂连接元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于车辆的或者用于在驱动系统中使用的轴/毂连接件，所述轴/毂连接件具有圆柱形轴构件以及具有孔的毂构件，所述圆柱形轴构件在侧向表面上包含凸起或凹陷，所述毂构件在所述孔内部也包括凸起或凹陷，其中能将所述轴构件安装于所述毂构件的孔内部。另一个特征在于，在所述毂构件的孔内部将至少两个表面布置为使得这些表面的沿径向方向的弹性变形为可能的以及在所述毂构件的孔内部将至少两个表面布置为使得这些表面的沿径向方向的弹性变形的可能性较小。另外，所述轴/毂连接件的特征在于，所述可弹性变形表面按材料结合方式与所述可弹性变形性较小的表面连接。

Description

具有弹性对中元件的轴/毂连接元件

技术领域

本发明涉及用于车辆的或者用于在驱动系统中使用的轴/毂连接件，所述轴/毂连接件具有圆柱形轴构件以及具有孔的毂构件，所述圆柱形轴构件在侧向表面上包含凸起或凹陷，所述毂构件在所述孔内部也包括凸起或凹陷。

背景技术

在过去的100年中，链传动装置在两轮车上的动力传输领域中已经成为不可或缺的。它们还被用于很多机器上的动力传输中。通常，链轮经由形状配合的轴/毂连接件连接至轴。根据DIN 6885的键连接件或者根据ISO 14的花键轴连接件应当作为实例被提及。总的来说，这些以及其它连接件以相对于圆柱形连接表面的局部的材料凸起和凹陷工作。用技术术语来讲，这些局部的材料凸起和凹陷通常被称为榫槽或止动齿。然而，作为轴和毂之间的对中的无间隙配合对于这些连接件的适当功能而言是重要的。在负载情况下并且若轴和毂之间的公差过大，则将导致所述两个构件之间的摆动。这被认为会对功能造成消极影响。通常，使用加工工艺制造高质量的配合是相对昂贵的。若必须制造低成本的批量产品，则应当将这一点视为一个缺点。

以下要描述的新颖性可以用于很多产品部分中并且就有成本效益的生产能力而言特别适合于在生活消费品、自行车或摩托车中的驱动系统中使用。为此，应当使用自行车作为实例而执行对具有弹性对中元件的轴/毂连接元件的功能描述。

在过去的四十年中，具有在后轴上进行转换的可能性的链传动装置已经在自行车中流行起来。在此构造中，对变速器和齿毂(hub gear)加以区分。所述两个系统的结构在现有技术中为已知的，例如以优点和缺点的方式描述于DE 10 2004 045 364 B4中。

链轮盘在价格合理的自行车(具有齿毂)上的已知的轴/毂连接件上通常为较薄的。该两三毫米宽的构件通常为由钢制成的冲压件并具有三个或更多个驱动凸轮或齿，所述驱动凸轮或齿接合于位于齿毂的输入轴上的槽中。通常将这两个构件之间的配合形成为间隙配合。这是必要的，以便采用比如烧结、铸造或冲压的低成本的制造方法。为了防止链轮在输入轴上轴向地运动，通常通过锁紧垫圈将它保持于适当位置中。例如在DE 20 2009 5 904 U1或DE000060224919T2或EP000002008927B1中提出了在此已知实施例中的后毂。

在最近几年中，在汽车技术和普通的驱动技术中的很多链传动装置已被齿形带传动装置所取代。值得一提的优点是，更低的重量、更长的使用寿命、更少的噪音以及不需要润滑剂的操作。特别是在具有齿毂的自行车的领域中，根据EP000002289792A1、CA000002749293A1以及US000007854441B2的齿形带传动装置正变得越来越流行。由于运行的齿形带传动装置需要带的限定的预负荷，因此在后毂上的摆动的齿形带盘将不能够保持恒定张力。若齿形带盘未对中并且没有被紧紧地固定于后毂上，则将会由于齿形带盘的孔将连续地在轴上滚动而存在运行噪音。结果将是吱吱的噪音和嘎吱的噪音。来自所有的主要制造商的、带有齿毂的后毂具有对中直径，所述对中直径由于低成本的制造方法而在输入轴的区域中具有+/-0.15毫米的公差。若打算在不进行加工的情况下通过烧结或熔模铸造制造廉价的齿形带盘，则制造工艺也需要在+/-0.15毫米的范围内的孔公差。考虑到装配能力的边界条件，可以因此将这两个构件组合为仅具有一定的间隙。这证明了在将具有花键轴轮廓的齿形带盘与廉价的可以买到的齿毂结合使用时的存在缺陷的对中的问题。

发明内容

本发明因此改善花键轴轮廓的对中底座。

任务：

基于此问题，应当改善以上所描述的轴/毂连接件。

为了解决所述问题，一般种类的轴/毂连接件的特征在于：

a)在毂构件的孔内部将至少两个表面布置为使得这些表面的沿径向方向的弹性变形为可能的，以及

b)在毂构件的孔内部将至少两个表面布置为使得这些表面的沿径向方向的弹性变形的可能性较小。

c)所述可弹性变形表面按材料结合方式与所述可弹性变形性较小的表面连接。

由于在毂构件的孔内部将至少两个表面布置为使得这些表面的沿径向方向的弹性变形为可能的，即使在较大的制造公差的情况下毂也可以紧紧地配合轴。由于同时在毂构件的孔内部将至少两个表面布置为使得这些表面的沿径向方向的弹性变形的可能性较小，实现了良好的形状配合的动力传输。另外地，若所述可弹性变形表面仍然按材料结合方式与所述可弹性变形性较小的表面连接，则所述构件可以被容易地制造并具有坚固耐用的特性。当轴/毂连接件的特征在于所述可弹性变形表面形成在未装配状态中小于轴直径的直径时，可以使对中特性最优化。若轴/毂连接件的特征在于，在圆柱形侧向表面上接触轴的所述可弹性变形表面和可弹性变形性较小的表面的总和小于轴本身的被覆盖的侧向表面，则即使在相对较薄的毂和较大的公差的情况下也可以实现对中功能。若新颖的轴/毂连接件的特征在于，通过弯梁(其被形成为使得它们被定向为与所述轴相切)实现所述表面的弹性变形性，则可以通过冲孔或烧结廉价地制造所述构件。另外地，若所述毂的孔的轮廓周长大于轴的轮廓周长，则在构件上节省了重量。

附图说明

示例性实施方式：

应当以附图为基础对本发明的示例性实施例进行更加详细地解释说明。附图示出：

图1为自行车的、不具有辐条或轮圈的后毂；

图2为图1的处于拆卸状态中的后毂；

图3为根据现有技术的齿形带盘的等距示图；

图4为根据图3的齿形带盘的侧视图；

图5为根据新颖的齿形带盘的等距示图；以及

图6为根据图5的齿形带盘的侧视图。

此处应当指出的是，在所有附图中，举例而言，具有弹性对中元件的轴/毂连接元件布置于齿形带盘内部。

具体实施方式

图1示出自行车的、不具有辐条或轮圈的后毂1。驱动器的扭矩经由脚蹬传送至齿形带传动装置。齿形带将扭矩传递至齿形带盘7，齿形带盘7继而驱动齿毂的输入轴2。这经由轴/毂连接件4将扭矩引导至齿毂中。由后毂1经由安装于辐条孔3内的辐条驱动具有轮胎的、未示出的自行车轮圈。这是自行车上的普通结构。可以看出的是，齿形带盘7经由锁紧垫圈6轴向地保持于齿毂的输入轴2上并且可以经由三个槽5传送扭矩。圆柱形侧向表面16提供齿形带盘7在输入轴2上的正确的对中。然而，正确的对中只有在齿形带盘7的孔被相对于圆柱形侧向表面16无间隙地安置的情况下是可能的。在所述新颖性方面，以如下方式实现了这一点，即在可沿径向方向弹性地活动的弯梁14中，孔的表面总是对圆柱形侧向表面16施加压力并且按这种方式能够弥合(bridge)制造公差。

图2示出自行车的、不具有辐条或轮圈的、处于拆卸状态中的后毂1。齿毂的输入轴2在轴构件11处具有轴/毂连接件4，其将齿形带盘7的扭矩传送至毂中。其中，齿形带盘7显示于根据本发明的实施例中。锁紧垫圈6显示为处于拆卸状态中。在齿毂的输入轴2内的槽5被形成为使得在齿形带盘7的孔9内的凸起10可以精确地接合于其中。在此示图中，新颖性在毂构件的孔9内部具有三个表面12，其被布置为使得这些表面的沿径向方向的弹性变形为可能的。在此实施例中，齿形带盘7形成所述毂构件。在此实施例中，通过三个弯梁14实现这三个表面的弹性变形性，所述三个弯梁14被形成为使得它们形成具有直径“d”的孔9。在本发明的一个有利的实施例中，被拆卸的齿形带盘的该直径“d”总是小于由公差区域所形成的侧向表面16的轴直径“D”。在此组件中，齿形带盘7的三个表面12可以在装配期间弹性地变形并产生精确的对中。新颖的弯梁14因此在表面12(其可以径向地弹性变形)和表面13(其用于形状配合的扭矩传送并且不可以径向地弹性变形)之间按材料结合方式形成连接。在新颖性方面以及在示例性方式中，具有弹性表面12的弯梁14形成弹性对中元件。

图3为在根据现有技术的一个不利的实施例中的齿形带盘7的实施例的等距示图。孔9被制造为与图2的输入轴2间隙配合。在径向变形性方面，可以将表面13考虑为是刚性的且相对无弹性的。具有三个止动齿的区域10为刚性的且无弹性的。止动凸起的这种刚性对于良好的形状配合的扭矩传送是重要的。

图4为在根据现有技术的一个不利的实施例中的齿形带盘7的实施例的侧视图。孔9被制造为与图2的输入轴2间隙配合。此处通过虚线示出花键轴轮廓15。

在径向变形性方面，可以将表面13考虑为是刚性的且相对无弹性的。用箭头“A”显示无弹性的表面13的径向运动方向。具有三个止动齿的区域10也为刚性的且无弹性的。所述止动凸起的这种刚性对于良好的形状配合的扭矩传送是重要的。此处，用箭头“B”显示无弹性的表面13的径向运动方向。

明显地显而易见的是，在花键轴轮廓15处的孔9的总面积匹配图1的、具有槽5的圆柱形侧向表面16。

图5为在根据新颖性的一个有利的实施例中的齿形带盘7的实施例的等距示图。孔9仅仅通过表面12和表面13接触图1的、具有槽5的圆柱形侧向表面16。仅仅将具有表面13的这些凸起10制造为与图2的输入轴2间隙配合。在这种形式中，在径向变形性方面可以将表面12考虑为是弹性的，因为它们经由弯梁14连接至齿形带盘7的刚性的剩余的主体。抽象地说明时，孔9的可弹性变形表面12按材料结合方式与不可弹性变形表面13连接。由于所有主体在力的作用下显现出一定的弹性变形，因此也可以按如下方式说明：抽象地说明时，孔9的可弹性变形表面12按材料结合方式与可弹性变形性较小的表面13连接。此外，可以用以下特性描述新颖性：所述可弹性变形表面12和可弹性变形性较小的表面13(其在圆柱形侧向表面上接触输入轴2)的总和总是小于图1的侧向表面16本身。

图6示出在本发明的一个示例性实施例中的齿形带盘7的实施例的侧视图。孔9的表面13被设计为止动齿10并且被制造为与图1或图2的输入轴2的槽5间隙配合。此处通过虚线表示花键轴轮廓15。将图6中的虚线与图4中的虚线相比，明显地示出的是，新颖的花键轴轮廓显现出更长的轮廓周长。并不是孔9的整个表面接触图2的圆柱形侧向表面16。若对新颖的该周长进行量化，则得到以下声明，所述孔的轮廓周长比轴的、被孔的轮廓所覆盖的表面长至少25％。在径向变形性方面，在这种形式中可以将表面13考虑为是刚性的且相对无弹性的。此处，用箭头“B”显示无弹性的表面13的径向运动方向。在这种形式中，在径向变形性方面可以将表面12考虑为是弹性的，因为它们经由弯梁14连接至齿形带盘7的刚性的剩余的主体。用箭头“C”显示弹性表面12的径向运动方向。在其它实施例中，还可以经由两个支撑弯梁实现新颖的优点。

附图标记

1 后毂

2 输入轴齿毂

3 辐条孔

4 轴/毂连接件

5 槽，凹陷

6 锁紧垫圈

7 齿形带盘

8 侧向表面

9  孔

10 凸起，止动齿

11 轴构件

12 表面，可弹性变形

13 表面，不可弹性变形

14 弯梁

15 花键轴轮廓

16 圆柱形侧向表面

Claims (5)

1.一种用于车辆的、或者用于在驱动技术中使用的轴/毂连接件，

d)包括圆柱形轴构件，所述圆柱形轴构件在侧向表面上具有凸起或凹陷，

e)以及具有孔的毂构件，所述毂构件在所述孔内部也包括凸起和凹陷，

f)其中所述轴构件能安装于所述毂构件的孔的内部，

其特征在于，

g)在所述毂构件的孔内部至少两个表面布置为使得这些表面的沿径向方向的弹性变形为可能的，以及

h)在所述毂构件的孔内部至少两个表面布置为使得这些表面的沿径向方向的弹性变形的可能性较小，

i)可弹性变形表面按材料结合方式与可弹性变形性较小的表面连接。

2.如权利要求1中所述的轴/毂连接件，其特征在于，通过弯梁实现所述表面的弹性变形性，所述弯梁被形成为使得它们被定向为与所述轴相切。

3.如权利要求1中所述的轴/毂连接件，其特征在于，所述可弹性变形表面形成一直径，所述直径在未装配状态中小于轴直径。

4.如权利要求1中所述的轴/毂连接件，其特征在于，在圆柱形侧向表面上接触轴的所述可弹性变形表面和可弹性变形性较小的表面的总和小于轴本身的被覆盖的侧向表面。

5.如权利要求1中所述的轴/毂连接件，其特征在于，所述毂的孔的轮廓周长大于所述轴的轮廓周长。