CN104828200B - 链轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行车踏板曲柄上的链轮，该链轮由金属的齿圈和塑料的导向圈组成。利用这种解决方案可以成本低廉地实现各种不同的造型。根据本发明的设计此外可以使金属构件与塑料构件之间仅具有轴向的接触面，并取消在塑料材料内嵌入金属齿圈。

Description

链轮

技术领域

本发明涉及一种用于自行车的链轮。在具有链条换挡机构的自行车上，作为传动链条起作用的滚子链在踏板曲柄上的链轮与后轮上的小齿轮之间延伸。为取得相应的大量的可切换的档位而在后轮上存在多个小齿轮，同样在踏板曲柄上设置两个或三个链轮。

背景技术

为取得所切换的档位中的最小与最大速比之间足够大的扩张，相邻链轮之间的齿数差相应较大，这种情况尤其对山地自行车(Mountain-Bike)来说较为典型。相邻小齿轮上的齿数差明显较小，这种情况尤其是由于这种小齿轮的数量多以及需要精细划分档位而造成的。

为使从较小的链轮向小齿轮运转的链条不剐蹭相邻的较大的链轮并产生干扰噪声，相邻链轮之间的轴向距离大于相邻小齿轮之间的距离。现在为防止滚子链在从较大的链轮脱落的情况下卡在链轮之间的空隙内，US 3550465提出一种导链盘，导链盘与两个链轮借助固定螺栓被一起固定在踏板曲柄上。这种解决方案与FR 2219709的提议相比，特征在于可以更加简单进行制造，因为不需要在板材件的整个圆周上实施复杂的变形过程。在EP 0 386 685中，由此实现简单的制造，即仅在所选取的圆周区域上成型出一个沿轴向隆起的凸台。

随着滚子链在相邻的链轮之间移置，解决了其他技术问题，即，与通过拨链器而移置的滚子链的在较小的与较大的链轮之间延伸的部段相关的问题。如果将滚子链从较小的链轮向较大的链轮转换，那么必须将其提升到更大的径向水平上。为此目的，提升铆钉设置在较大的链轮上，以便嵌入滚子链中的一对链板的板之间的空隙内。此外，较大链轮靠近较小链轮的轴向侧面凹部设置有凹部，该凹部为滚子链的构件提供位置并保证径向向内支承链节。相邻链轮之间所具有的导链盘或在较大链轮上成型的凸台相应构成，这一点在加工时通过成型过程或借助切削的加工方法进行。两种加工方法需要相应的成本。

根据文献DE 10 2006 022 343、EP 1 609 714和EP 1 504 988的介绍使用塑料，因为借助常用的注塑成型方法可以成本低廉地制造各种形式的造型。在此方面，通过结构上的相应构成而制造金属材料构件与塑料构件之间的连接。这样塑料件包围金属件的内周面，并在三个彼此垂直的表面上规则地埋嵌。此外，金属件内的贯通孔为固定连接提供良好的前提条件。在注塑过程中，塑料材料从两侧流入这些孔内，并且以不可拆分的方式连接成塑料材质的“销钉”，该销钉又与金属件两侧的塑料壳一体连接。因此，塑料构件与金属构件之间产生不可拆分的连接。此外避免始终作用的夹紧力利用塑料构件进行传递，这是因为塑料在这些条件下将会流动，并且不能保持稳定的条件。这一点在那里是这种情况，即链轮借助固定螺栓保持在曲柄上，而且是径向向内支承在曲柄上的链轮内周边上。DE 10 2006022 343在这种情况下提出，塑料构件可以相对于带齿的金属件进行轴向运动。

此外，US 4586914和DE 202 18 755介绍了金属与塑料的组合使用。

发明内容

根据本发明的主题的目的在于，提供一种由金属和塑料制成的链轮，该链轮与现有技术中的解决方案相比在加工方面具有优点。本发明示出了，在确定条件下，仅在与链轮环绕踏板支承轴转动相关的轴向侧面上具有塑料的部件是足够的。为此通过相应的措施，追求在塑料与金属构件之间的接触部位上非常牢固的保持或固定的连接。作为选择，金属件与塑料件之间的连接件处于与要求相关的部位上，作用于塑料件的力仅经过短距离导过塑料件。

在根据本发明链轮的进一步构成中，作为对齿圈上微型孔的附加还加工凹部，然后导向圈的凸起部嵌入凹部内并可以形成连接。这种点状的锚固主要在这种情况下有效，即齿圈与导向圈之间的连接出现分离和大多数情况下从边缘区域出发形成裂纹。锚固然后防止裂纹继续增长和整个连接最终不再正常工作。所称的裂纹出现和增长主要发生在力导入部位所处的和施加的力导致超出金属与塑料之间的相边界上可承受应力的拉应力和剪应力的位置上。这一点在这里的本案例中是指那些部位，即链轮具有固定孔并借助固定螺栓固定拧紧在踏板曲柄上，以及也在滚子链的链节作用的单个齿附近。

常见的切削加工方法可供制造凹部使用。根据目的，使用利用刀具的铣削方法，这种刀具适用于形成带底切部的空腔。为此刀具以较大直径对着齿圈的截锥形状首先垂直于齿圈横向进给开孔并随后再相对于刀具的旋转轴线运动，在此方面主要是在垂直于该旋转轴线的方向上运动。

最好凹部不是一直贯通到金属件的相对表面，而是作为盲孔构成。因此没有必要为防止使用注塑法时液态塑料流出而对该孔采取密封的预防措施。

如果横向进给时使刀具在环绕刀具的刀具旋转轴线位置的圆形轨迹上偏移，那么产生带底切部的凹部，防止导向圈垂直于齿圈的表面移动。从这种类型的凹部出发或从本身板状齿圈的边缘出发，利用刀具继续进行可以产生底切部的圆形偏移运动。按照这种方式可以产生底切部，其防止导向圈相对于齿圈在平行于齿圈表面的方向上移动。

附图说明

下面借助多个实施例对本发明进行说明。其中：

图1示出根据本发明的链轮的优选的实施例；

图2示出用于图示说明造型的金属和塑料件的分解图；

图3示出平行于踏板支承轴方向的视图；

图4示出垂直于踏板支承轴方向的视图；

图5示出用于图示说明造型的金属和塑料件第二实施方式的分解图；

图6示出在自行车架方向上观察根据本发明的链轮可选择的第三实施方式；

图7示出从自行车架的侧面观察图6链轮的视图；

图8示出带齿圈内底切部的凹部，用于防止导向圈垂直于齿圈的表面移动；

图9示出与图8相应的齿圈连同注塑的导向圈，通过齿圈内的凹部剖面，导向圈的凸起部嵌入凹部内并形成锚固；

图10示出两个固定孔之间的区域内链轮导向圈的俯视图，其中，纵向延伸的凹部在处于其下面的齿圈内的分布以示意的方式示出；

图11示出齿圈内具有底切部的从齿圈的边缘或从齿圈内的台阶部出发的凹部，其防止导向圈在平行于齿圈表面的方向上移动。

附图符号

1 链轮

2 齿圈

3 导向圈

4 齿

5 固定孔

6 定心面

7 夹紧面

8 传动旋转方向

9 齿凹部

10 螺栓孔

11 标记

12 下降通道

13 上升通道

14 销体

15 封闭的自由空间

16 开放的自由空间

17 坡口

18 金属的内周面

19 塑料的外周面

20 塑料的内周面

21 接触面

22 凹部

23 凸起部

24 微型孔

25 旋转轴线

26 贯通孔

27 卡钩

28 隆起部

31 锚固

32 底切部

33 中轴线

34 主腔部

35 副腔部

36 台阶部

37 边缘

具体实施方式

图1中的链轮1从靠近自行车的侧面进行观察。该链轮基本上由金属的齿圈2和塑料材料的导向圈3构成。齿圈2和导向圈3在其接触面21上形成固定连接。与传动旋转方向8相对应，未示出的滚子链从链轮1上部区域内的传动段运转到金属齿圈2的齿4上。另一方面，链条在下部区域内从链轮1运转到空载段内。链轮1为此利用未示出的固定螺栓固定在踏板曲柄的臂部上。该固定螺栓穿过固定孔5，其中，螺栓头贴靠在齿圈2上的夹紧面7上。因此避免从固定螺栓出发的夹紧力必须引导穿过导向圈3，而随着时间的推移，这种夹紧力引导穿过导向圈的情况会导致塑料材料变形。

导向圈3的可见表面具有未示出的不同的较小的链圈，用于通过滚子链向相邻较小的链圈移置来支持换档。链轮1和链圈垂直于旋转轴线25取向，其中，链圈与导向圈3相邻设置。为在将链轮1安装在踏板曲柄上时避免错误定位，链轮1在金属的内周面18上具有必须紧邻踏板曲柄的标记11。此外，齿圈2内具有螺栓孔10，未示出的螺栓插入该螺栓孔内，在滚子链未按规定与齿圈2上的齿啮合并从齿上滑落的情况下，该螺栓防止滚子链卡在齿圈2与踏板曲柄之间。齿圈2周边上的齿4具有各种不同的造型，该造型对于滚子链在相邻的链轮1与轴向上相邻的未示出的链圈之间按规定换档来说是必要的。这种造型在这里不重要，因此没有示出。

在图2中，为图示说明，将实际上以固定连接方式不可拆分地相互连接的齿圈2和导向圈3作为分开的部件示出。齿圈2和导向圈3直接接触的接触面21为形成固定连接而具有微型孔24。这些微型孔24优选通过与EP 1 559 541相应的处理方法加工到金属表面内。为制造导向圈3适用注塑法。根据EP 1 559 541使用热塑性塑料包覆成型法。在此情况下，流入微型孔24内并凝固的液态塑料成分在导向圈3上形成最小的凸起部。由此形成固定连接，而且齿圈2与导向圈3之间的力可以毫无问题地进行传递。轴向的可运动性，正如DE 102006 022 343中介绍的那样，是不可能的，也是不存在的。远距离吸收由固定孔5的位置作用于导向圈3的力，继续引导到齿圈2上并且最终通过固定螺栓传递到踏板曲柄上也不是问题。如果滚子链在下降通道12内或在上升通道13内与导向圈3出现接触，那么该下降通道12和该上升通道13远离相邻的固定孔5也不是问题。

导向圈3这样构成，使其不环嵌齿圈2金属的内周面18。因此为用于构成所谓双料套件注塑法的注塑模产生有利的条件。在此方面，齿圈2可以整面放置在注塑模内，然后液态塑料材料流入，覆盖齿圈2和最后形成导向圈3。出现构成注塑模其他有利条件的是，齿圈2上的金属内周面18和导向圈3上的塑料内周面20对中心。此外，因此避免塑料成分处于定心面6与踏板曲柄臂上未示出的容纳处之间。取代其产生所追求的金属接触。

与对移置链轮的要求相关，链轮1总体上具有复杂的几何形状。但利用根据本发明的解决方案，可以用板材坯料制造简单成型的金属齿圈2。齿圈2上平面构成的接触面21此外允许使用简单的注塑模，其形成用于容纳液态塑料材料、相对于周围必须密封的空腔。

图5示出齿圈2和相对于齿圈2分开的导向圈3根据本发明的一种变化构成。在这里，导向圈3和齿圈2利用销钉14相互连接，每个销钉14是导向圈3的固定成分并嵌入齿圈2上的贯通孔26内。作为一种可能性，齿圈2上的固定孔5作为贯通孔26使用。在所示的举例中，由此力通过销钉14的塑料材料传递。通过根据图6和图7的一种变化构成，这一缺点得以避免。

图6和图7示出一种与图5的实施方式相比变化的根据本发明的具有齿圈2和导向圈3的链轮1。齿圈2也借助穿过固定孔5的固定螺栓固定在踏板曲柄上。导向圈上的贯通孔26具有大于齿圈2上固定孔5的直径。由此在齿圈2和导向圈3在安装状态下彼此紧贴在一起的情况下，仍留有用于支承固定螺栓各自一个头的夹紧面7。固定孔5内产生固定螺栓与齿圈2之间的金属接触并因此塑料材料在负荷下不产生流动。

在安装状态下，导向圈3上的轴向凸起的销体14嵌入齿圈2上的凹部22内。凹部作为贯通孔26构成，但它们也可以是盲孔。固定孔5边缘上的隆起部28为导向圈上的卡钩27提供空间，卡钩穿过隆起部28，并且齿圈2和导向圈3以可拆分的方式在轴向上相互连接。图6和图7中所示的齿圈2还示出了齿4上或紧邻齿处以及齿4与导向圈3上的塑料外周面19之间的径向区域内的其他细节。可以看出，用于容纳从(较大的)齿圈2向(较小的)链圈运转的滚子链的构件的开放的自由空间16。滚子链的链节在换档过程之前首先与齿圈2上的齿4嵌合，通过未示出的链条移置设备沿轴向压，与齿4脱离嵌合，并在导向圈3的侧面上从其他齿上侧向枢转经过。开放的自由空间16在此情况下为滚子链的构件提供相应的位置。已经表明，封闭的自由空间15也有益于滚子链的枢转经过，至少用于容纳外部链板以及(大部分相对于滚子链的外板凸起凸出的)螺栓在链条铰接部内的部分。与开放的自由空间16相比，封闭的自由空间15提供的优点是，在链条滚与齿嵌接时，最近的齿相对于弯曲可以承受更大的负荷。

图8中的凹部22利用其中轴线33垂直于齿圈2的表面延伸。它具有截锥的形状，该截锥在齿圈的表面上具有其最小直径，并由此形成底切部32。为在齿圈2中加工出这种凹部22，使截锥形状的铣刀首先在开孔运动中沉入齿圈2内，其中，在铣刀的最厚部位处形成带直径的圆柱形孔。随后铣刀依照圆形轨迹运动，其中，产生底切部32。为使齿圈表面上的边部尽可能形成锐利的边部，圆形轨迹的直径必须至少相当于铣刀的最大直径与齿圈2表面上的铣刀直径之间的差。齿圈2中的凹部22的底切部32起到防止导向圈3垂直于齿圈2的表面移动的作用。

已经表明，使用最大直径为2.5毫米的铣刀产生良好的结果。0.5毫米的凹部22深度就已经足够了。

导向圈在齿圈2上对应于图8进行注塑，由此产生如图9所示的连接。该部分延伸通过凹部22，由此可以清楚看出，导向圈3的凸起部23嵌入凹部22内并形成锚固31。

图10示出两个固定孔5之间的区域内的导向圈3的俯视图，其中，位于其下面齿圈内的纵向延伸的凹部22以示意的方式示出。该凹部22在其纵向延伸上基本上具有保持不变的截面并形成闭合的圈环，该圈环以不变的距离顺随导向圈3的外缘的走向。作为距离，事实证明适用1.2毫米的间距，其中，采用的折衷方案是，一方面直至导向圈3的边缘的距离尽可能小，以便可以使直至导向圈3的边缘的锚固继续发挥作用，而另一方面保留的材料足以使保留的金属材料不被过多削弱。

图11示出齿圈的台阶部36(图11下部)上和齿圈2的边缘37上(图11上部)不同的凹部22。在此方面，没有必要先利用铣刀进行开孔，随后制造底切部。确切地说，利用铣刀从台阶部36或边缘37出发在齿圈2的金属内铣出一个从一开始就具有底切部32的凹槽。

凹部22具有主腔部和副腔部。副腔部的形状产生底切部，该底切部也防止导向圈3在相对于齿圈2表面平行的方向上移动。

根据图8的凹部22的实施方式可以在另一未示出的实施方式中，如图11所示，通过远离主腔部34的中心的副腔部35进行补充。在此情况下，齿圈2内同样产生带底切部32的凹部22，该凹部防止导向圈3在平行于齿圈2的表面的方向上移动。

Claims (7)

1.一种用于固定在自行车踏板曲柄上的链轮，该链轮被构造用于与踏板曲柄一起环绕相对于自行车架的踏板支承轴的旋转轴线(25)旋转，该链轮具有：金属的齿圈(2)，该齿圈在径向外边缘上具有用于啮合滚子链的齿(4)，该滚子链用于将来自滚子链中的拉力的力导入所述齿圈(2)内；所述齿圈(2)的仅一个轴向侧面上的非金属的导向圈(3)；其中，所述齿圈(2)和所述导向圈(3)在它们的轴向接触面(21)上采用固定连接；其中，所述固定连接如此形成，即所述齿圈(2)在所述轴向接触面(21)的区域内具有凹部(22)，所述导向圈(3)上的凸起部(23)嵌入所述凹部内，其特征在于，所述齿圈(2)与所述导向圈(3)之间的平面的所述接触面(21)处的固定连接通过热塑性塑料包覆成型法形成，其中所述齿圈(2)中的所述凹部(22)是微型孔(24)。

2.根据权利要求1所述的链轮，其特征在于，所述微型孔(24)通过化学工艺制造。

3.根据权利要求1所述的链轮，其特征在于，所述凹部(22)中的所述凸起部(23)与底切部(32)嵌接。

4.根据权利要求3所述的链轮，其特征在于，所述凹部(22)是纵向延伸的凹部。

5.根据权利要求4所述的链轮，其特征在于，所述凹部(22)具有截锥的形状，该截锥的中轴线(33)垂直于所述齿圈(2)的表面取向，并且该截锥的最小直径位于所述齿圈(2)的表面上。

6.根据权利要求3或4所述的链轮，其特征在于，所述凹部(22)具有主腔部(34)和连接至该主腔部的副腔部(35)。

7.根据权利要求6所述的链轮，其特征在于，所述凹部(22)一直延伸至所述齿圈(2)的台阶部(36)或一直延伸至所述齿圈(2)的边缘(37)。

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