CN1072787C - 自行车后轮用链轮组及使用该组的自行车后轮用多段链轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行车后轮用链轮组，由星形轮、第一链轮和第二链轮构成，其中，星形轮包括具有轴心X的轮毂部，和从该轮毂部径向向外延伸的多个支持臂；第一链轮和第二链轮分别被安装在所述支持臂的相互面对的第一安装面和第二安装面上；第一链轮比第二链轮多1～3齿；星形轮的内周面设有用来承接单向离合器的卡合装置；第一链轮上靠近第二链轮侧的侧面形成有一个凹部，用来在变速时接受移动链条列的链条片的至少一部分。本发明还涉及使用上述链轮组的自行车后轮用多段链轮。

Description

自行车后轮用链轮组及使用该组的自行车后轮用多段链轮

本发明涉及一种自行车后轮用链轮组及使用该组的自行车后轮用多段链轮。

近年来，随着自行车使用的变速装置的变速级数增加，在后轮用多段轮设置的链轮数也增加为5-7片，并且要求其安装构造的简化和安装方法的容易化。为了满足此要求，例如在日本专利63-4893号公报所述的后轮用多段链轮，是将形成环形板的多个链轮，在圆筒状的链轮构件外周面经由间隔物外嵌。虽然各链轮和间隔物的互相连结是通过螺丝等来进行，但是，为了使链轮和轮毂构件之间不会相对旋转，在他们之间形成有栓槽。在这种构造中，从具有最大外径的链轮的齿部至轮毂卡合部的距离将会变长，为了避免扭矩传递时产生变形将需要足够的厚度，所以难免会增加重量。

即，通常星形轮是使用铝等轻金属，而链轮基于强度上考虑使用各种钢材料，为了轻量化而使链轮的体积缩小的做法，对于轻量化很重要。

为了解决上述现有的链轮组具有的问题，在日本专利开平4-297390号公报中提出了一种链轮组。由具有轮毂部和从该轮毂部的外周面向轮毂部轴心直角地朝径向外方延伸的多个支持臂的星形轮、和安装在各支持臂的一侧面沿轮毂部轴心的径方向形成阶梯状的安装面的环状链轮而构成。在此结构中，因为各链轮的环形状，具有能设置齿部和安装孔程度的短的径方向宽度，所以对轻量化有很大的改善。但是，如此构成的链轮的最大缺点，是相邻接的链轮的齿数差很少，结果在其直径无太大差别时，一方的链轮的适当的安装部和另一方的链轮的适当的安装部，将会在直径方向重叠，因此，为了将该两个链轮安装在同一支持臂，结果将需要加大链轮的直径方向的宽度，因而会失去轻量化的优点。

本发明的目的在于提供即使其链轮的齿数相差很少，例如1-3齿，也能对构造的简化及轻量化有贡献的自行车后轮用链轮组，及使用该组的自行车后轮用多段链轮。

本发明的技术方案为：

本发明的自行车后轮用链轮组，由星形轮10、第一链轮20和第二链轮30构成，其中，星形轮10包括具有轴心X的轮毂部11、和从上述轮毂部11的外周面沿径向朝外方延伸的多个支持臂15；第一链轮20和第二链轮30分别被安装在沿上述轴心X的径向在上述支持臂15上形成的第一安装面16和第二安装面17上；上述第一链轮20较第二链轮30多出1-3齿，而且上述星形轮10的第一安装面16与第二安装面17在上述支持臂的前端区域互相面对，其特征在于：

在上述星形轮10的内周面设有用来承接单向离合器机构92的卡合装置101；

上述第1链轮20与第二链轮30通过固定装置6在下述相位关系下被固定，即：“当变速时，从上述第二链轮30往上述第一链轮20移动的链条列中开始挂到上述第一链轮20的链滚子位于上述第一链轮20的齿间中心区域23”；

在上述第一链轮20上的靠近上述第二链轮30侧的侧面，形成有一凹部24，当变速时可用来接受从上述第二链轮30往上述第一链轮20移动的链条列的链条片的至少一部分。

上述第二链轮30的与上述第一链轮20相反侧的侧面上，形成有一凹部34，当变速时可用来接受从较上述第二链轮30直径更小的链轮开始向上述第二链轮30移动的链条列的链条片的至少一部分。

上述固定装置6具有穿插入贯通上述第一安装面16与第二安装面17的安装孔21的共同的安装销的结构，上述第一链轮和上述第二链轮通过穿插在上述安装孔21的共同的安装销而被同时地固定。

上述星形轮10是由比上述第一链轮20和上述第二链轮30的比重更轻的材料制成的。

上述星形轮10是由铝合金制成的，上述第一链轮20和上述第二链轮30是由钢制成的。

沿着链轮组1的轴心X至少并设着环板状的链轮3a,3b,3c中的一个，在上述环板状的链轮的内周面上也设有与上述链轮组的卡合装置101a共同作用的第二卡合装置101b。

本发明设有多个上述链轮组；

各链轮组20,30的星形轮轮毂部设有沿着轴心X的直径方向延伸的前侧端面12和后侧端面13，而且

上述轮毂部10在轴心X方向上的长度是依据：

将其中一方的链轮组的前侧端面抵接于另一方的链轮组的后侧端面时所获得的被安装在各链轮组上的各链轮在轴心X方向上的最终组装间隔的大小来决定的。

上述环板状的链轮3a,3b,3c具有环状间隔物4，上

述环状间隔物4在轴心X方向上的长度是依据：将上述环状间隔物4夹在这些小直径的链轮之间时所获得的各链轮在轴心X方向上的最终组装间隔的大小来决定的。

将上述链轮组和小直径的链轮3和环状间隔物4中的一部分或者全部，通过在轴心X方向贯通的连结螺丝5予以连结在一起。

上述链轮组的卡合装置101a以及上述环板状链轮的卡合装置101b是一种卡合沟，与在该链轮组和环板状链轮的内周面上沿着轴心X方向形成的单向离合器92的外环圈卡合。

本发明的效果是：

本发明的自行车后轮用链轮组，星形轮用来固定第1链轮的第1安装面、和用来固定比前述第1链轮齿数少1-3齿的第2链轮的第2安装安装面，在支持臂的前端区域互相面对，同时，在前述星形轮的内周面设有用来接受单向离合器机构的卡合装置。

本发明的自行车后轮用多段链轮，至少具有1个上述根据本发明的链轮组，沿着前述链轮组的轴心至少设有1个环形板状的链轮，在该环形板状的链轮的内周面，也设有和前述链轮组的卡合装置一起作用的第2卡合装置。

根据上述构成，齿数相差很少的2个链轮能在支持臂的前端区域在表侧和背侧互相面对所形成的安装面上分别固定，所以适合一方的链轮的安装部和适合另一方的链轮的安部部即使在直径方向重叠，也能因表侧和背侧的空间位置的不同而避免其相互干扰，或者，也会有安装构造的共用化的优点。无论如何，因为链轮的环形状能具有短的径方向宽度，所以虽然具有齿数相差很少的2个链轮，依然能维持轻量化的优点。

下面将依据附图说明本发明

图1为根据本发明的后轮用7段链轮的横截面图。

图2为在图1中的7段链轮的第一链轮组的横截面图。

图3为使用在图1中的7段链轮的第一链轮组的正面图。

图4为星形轮的正面图。

图5为星形轮的斜视图。

图6为上升变速时的链条的挂换的部分放大展开图。

图7为上升变速时的链条的挂换的部分放大图。

图8为环状链轮的正面图。

图9为环状间隔物的正面图。

本发明的1个实施例，如图3、6、7所示，在变速时，在下述相位关系下，即：“从前述第二链轮30向前述第一链轮20移动的链条列7中的、开始挂上前述第1链轮20的链滚子71，位于前述第一链轮20的齿间中心区域”的相位关系下，由固定装置6将前述第一链轮20和第二链轮30固定在前述第一安装面16和第2安装面17上。据此，在第一链轮20和第二链轮30被固定装置6固定在星形轮10的阶段，在上升变速时链条为了顺利地咬合在大径侧的链轮的齿所需的、第一链轮20的特定齿22a和第二链轮30的特定齿32a的相位关系，在整个圆周上至少将有1次实现。换言之，该所需的相位关系从链条换挂的观点看，是换挂移动的链条列7脱开的第二链轮30的特定齿的谷部33和开始挂上的第一链轮20的特定齿的谷部23的距离为链条节距的整数倍。

并且，在2个链轮具有这种齿的相位关系时，由图7可看出，如果在前述第一链轮20的第二链轮30侧的侧面，形成有在变速时可接受从前述第二链轮30向前述第一链轮20移动的链条列7的链条片的至少一部分的凹部24的话，则移动的链条列将能靠近第一链轮20侧，所以移动的链条将可容易挂上第一链轮20的特定齿22a。该凹部24，如附图所示，从前述特定齿的前方(对链轮的旋转方向而言)的谷部23向前方横跨2个齿的区域22b，22c，基本沿着移动链条的轨迹被切成缺口。并且，为了使链条容易挂上，也将前述特定齿22a和移动链条列的行走方向一致地形成倾斜，或降低齿高度等做为容易咬合的齿。考虑到该组做为后轮用多段链轮使用时，也同时使用比第二链轮更小直径的链轮，所以这些特征不只是第一链轮20，在第二链轮30也同样地具有。

将前述第一链轮20和第二链轮30安装在前述第一安装面16和第二安装面17的固定装置6是安装销，由铆钉、螺栓、或螺帽、或从支持臂直接突出的突起构成，前者在各支持臂设置有贯穿前述第一安装面16和第二安装面17并向轴心X方向延伸的安装孔21，而该安装孔21插通着前述安装销。在前述第一，第二链轮也在对应处设置贯穿孔，前述安装销6做为前述第一，第二链轮用的共同的安装销。此时，链轮为了轻量化而制成直径方向的宽度尽量短的环形体结构，所以当采用为了设置其贯穿孔而从环形体内周面向直径方向内方突出的舌片25的构造时，将更适合轻量化的目的。

以下，说明对机械强度不产生影响且可达到轻量化的实施例。因为链轮形成用于与链条咬合的齿，故本身必须先考虑其材料的机械强度，但是前述星形轮因为能以力学构造的手段解决强度问题，所以两者以不同的材料制作较为理想，前述星形轮以比前述第一，第二链轮比重轻的材料制作。具体而言，特别推荐将前述星形轮以铝合金制作，而将前述第一，第二链轮以钢制作。

在至少具有1个上述本发明的自行车后轮用链轮组的自行车后轮用多段链轮的一实施例中，沿着前述链轮组的轴心至少并排设置1个环形板状链轮3a,3b,3c，而在前述环形板状链轮的内周面，也设有和前述链轮组的卡合装置101a一起作用的第二卡合装置101b。亦即，将本发明的链轮组和现有的环形板状链轮的组合，做为整体组合的状态，将可实现能接受后车轴用自由轮毂的单向离合器机构卡合的卡合装置。根据该结构，能够将该后轮用多段链轮直接安装在现有的自由轮毂。

此时，在设有多个前述链轮组的情况下，如果各链轮组的星形轮轮毂部设置向轴心X的直径方向延伸的前侧端面和后侧端面，且前述轮毂部的轴心X方向的长度，是由下述过程来决定的话，即由将其中一方的链轮组的前侧面挡接在另一方的链轮组的后侧端面，所获得的被安装在各个链轮组的各链轮的轴心X方向上的最后安装间隔的大小来设定的话，只要将多个链轮组合并，就能保证各链轮的齿的间隔。

独立的环形板状的链轮，是与以往一样，由环状间隔物4决定相邻接的链轮的齿的间隔，但是，因为这些所有构件能够利用向轴心方向将这些构件的至少一部分贯通的连结螺丝5连结成一体化，所以即使在从自由轮毂将该后轮用多段链轮拆卸的状态下，也可防止其散开。

在图1，显示为了构成自行车的后车轴，在自行车车框80使用快拆机构91栓紧固定的自由轮毂90。该自由轮毂90在一端设有由外环圈92a和内环圈92b和单向用爪92c构成的单向离合器机构92。在前述外环圈92a的外周面设有沿后车轴轴心延伸的卡合沟92d，后轮7段链轮100装在外环圈92a上并嵌入该卡合沟92d，通过环制动器93限制其轴方向的移动。为了限制后轮7段链轮100和外环圈92a的相对旋转，在后轮7段链轮100的内周面对应于前述卡合沟92d形成有卡合装置101，此卡合装置101将在后详述。

图1所示的后轮7段链轮100，由2个后轮用链轮组即第1链轮组1和第2链轮组2、环状链轮3，配置在其间的环状间隔物4、和为了将所有这些构件一体化而将他们在轴方向贯穿的连结螺丝5所构成。其中环状链轮3为3个齿数不同的第一、第二、第三环状链轮3a、3b、3c。

第一链轮组1如图2和3所示，由具有轴心X的轮毂部11、星形轮10、和安装在该星形轮10的第一链轮20和第二链轮30所构成。在本实施例，该星形轮10具有从该轮毂部11的外周面沿与轴心X方向成直角方向的径向向外方延伸的6个支持臂15。第一链轮20的齿数为21齿，第二链轮30的齿数为19齿，其齿数差为2齿，结果2个链轮的外径差不多。作为第一链轮20的安装基准面，在各支持臂15的前端区域，形成有沿与前述轴心X成直角方向的直径方向的第一安装面16，作为第二链轮30的安装基准面，在各支持臂15的前端区域，形成有沿与前述轴心X成直角的径方向形成的第二安装面17，该第1安装面16和第2安装面17互相面对配置，即分别成为表侧和背侧的位置关系。

与轴心X平行地设有从支持臂15的第一安装面16向第2安装面17贯穿的安装孔18。并且，如图3所示，在第二链轮30的内周面形成有向轴心方向突出的舌片部35，利用该舌片部35设有贯穿孔31。也许从图面较难理解，但是在第一链轮20的内周面也形成有轴心方向突出的舌片部25，在此设有贯穿孔21。通过插通在该贯穿孔21和31及支持臂15的安装孔18的铆钉销6，两链轮将在支持臂15的安装面以预定的位置关系固定。关于该两链轮的所定位置关系，将使用图3、6、7说明。

如在图3显示，第一链轮20和第二链轮30通过将各自的齿部22和32的相对位置即轴心X周围的相位产生预定的偏移，在变速时使得从第二链轮30向第一链轮20移动的链条列7的开始挂到1链轮20的链滚子71，位于第1链轮20的齿部22a和齿部22b之间的中心区域，即位于齿谷部23。此情形显示在图6和7。此时，从第2链轮30开始脱开的链滚子72，位于第二链轮30的齿部32a和32b之间的中心区域，即位于齿谷部33。亦即，从第二链轮30的齿部32a和32b之间的中心区域移动至第一链轮20的齿部22a和齿部22b之间的中心区域的沿链条7的距离，实质上成为链条节距的整数倍。

如此一来，变速时的链条7的移动将会变为顺利，而且，在第一链轮20的第二链轮30侧的侧面，形成有可接受移动的链条列7的、链条片的至少一部分的凹部24。据此，移动的链条列7会靠向第一链轮20侧，移动的链条列7和第一链轮20的咬合会更顺利。该凹部24扩大至移动的链条列7开始挂上的齿部22a的前方(相对于箭头所示链轮的旋转方向)的齿部22b，和更前方的齿部22c的侧壁及其下方，能接受移动的链条列7的链条片的至少一部分。再者，在图6，因链条列7的外片位于齿部22a，所以齿部22a进入在其外片间的空间，但是，链条列7的内片位于齿部22a时，齿部22a将与内片的外面相接。根据该双方的位置关系，齿部22a可视为移动的链条列7的开始挂上的齿部，该齿部22a和齿部22b之间的齿谷部23作为前述第一链轮20的第二链轮30的相位关系的基准。

再者，虽然在此只说明了第一链轮组1，但是第二链轮组2也是以相同的位置关系组装，并且第一链轮组1和第二链轮组2之间及包含其他环状链轮3a、3b、3c的所有链轮之间也维持此关系。因此，不只在第二链轮30也形成有凹部34，除了最小直径的链轮外，全部都形成有凹部，但是为了零件的共同化，也可以在最小径的链轮上形成凹部。

再回到第一链轮组1的说明，其星形轮10如图4所示，在轮毂部11的内周面形成有向轴方向延伸的卡合沟101a。并且，在支持臂部15和轮毂部的边界区域，设置有在圆周方向多处均等分布的连结螺丝5贯穿的孔19。

轮毂部10具有向轴心X的径方向延伸的前侧端面12和后侧端面13，但是其端面间的距离、即轮毂部10的轴心X方向的长度，如图1所示，是通过使第一链轮组的前侧端面挡接在第二链轮组的后侧端面，从而安装在各链轮组的相邻的链轮的轴心X方向的最后安装间隔来决定的。

到此为止，根据附图说明了第一链轮组1，但是第二链轮组2的形状也类似，虽然安装的链轮的齿数为17齿和16齿，随之星形轮的臂部长度变短而不同，但是在其他点实质上相同。在轮毂部的内周面也形成有向轴方向延伸的卡合沟101a，也设有贯穿连结螺丝5的孔。由以上的情况，对第二链轮组2将省略说明。

图8显示的是板状的第一，第二，第三环状链轮3a,3b,3c，但是在本实施例，齿数分别成为15齿、14齿、13齿。在其内周面设有沿轴方向延伸的卡合沟101b，同时在内周面附近也同样地设有贯穿连结螺丝5的孔。

图9显示的是环状间隔物4，在其内周面设有向轴方向延伸的卡合沟101c，同时在外周面也设有穿通连结螺丝5的凹部。该环状间隔物4的厚度，由在相邻的链轮的轴心X方向能得到的最后安装间隔来决定。

如图1所示，当第一链轮组1和第二链轮组2及第一、第二、第三环状链轮3a、3b、3c和环状间隔物4，通过连结螺丝5一体化时，形成在各构件的内周面的卡合沟101a、101b、101c作为整体，实现在自由轮毂90的卡合凹部92d咬合的卡合沟即卡合装置101。

以上，虽然公开了本发明的链轮组和使用2个链轮组的后轮7段链轮的实施例，但是，安装在链轮组的链轮的齿数，除了21齿和19齿及18齿和17齿之外，也能采用其齿数差少的各种齿数的组合。同时，也能任意地选择链轮组和环状链轮的组合，也能只以链轮组构成后轮多段链轮。也可以替换设在链轮内周面的卡合装置101，而设置单向离合器机构92的外环圈部。

虽然在本实施例，做为链轮的材料使用钢，而做为星形轮的材料使用铝合金，但是也可以自由地使用特殊合金或烧结合金，以及其他人造材料。

Claims (10)

1、一种自行车后轮用链轮组，由星形轮(10)、第一链轮(20)和第二链轮(30)构成，其中，星形轮(10)包括具有轴心X的轮毂部(11)、和从上述轮毂部(11)的外周面沿径向朝外方延伸的多个支持臂(15)；第一链轮(20)和第二链轮(30)分别被安装在沿上述轴心X的径向在上述支持臂(15)上形成的第一安装面(16)和第二安装面(17)上；上述第一链轮(20)较第二链轮(30)多出1～3齿，而且上述星形轮(10)的第一安装面(16)与第二安装面(17)在上述支持臂的前端区域互相面对，其特征在于：

在上述星形轮(10)的内周面设有用来承接单向离合器机构(92)的卡合装置(101)；

上述第1链轮(20)与第二链轮(30)通过固定装置(6)在下述相位关系下被固定，即：当变速时，从上述第二链轮(30)往上述第一链轮(20)移动的链条列中开始挂到上述第一链轮(20)的链滚子位于上述第一链轮(20)的齿间中心区域(23)；

在上述第一链轮(20)上的靠近上述第二链轮(30)侧的侧面，形成有一凹部(24)，当变速时可用来接受从上述第二链轮(30)往上述第一链轮(20)移动的链条列的链条片的至少一部分。

2、如权利要求1所述的自行车后轮用链轮组，其特征在于：

上述第二链轮(30)的与上述第一链轮(20)相反侧的侧面上，形成有一凹部(34)，当变速时可用来接受从较上述第二链轮(30)直径更小的链轮开始向上述第二链轮(30)移动的链条列的链条片的至少一部分。

3、如权利要求1或2所述的自行车后轮用链轮组，其特征在于：

上述固定装置(6)具有被穿插入贯通上述第一安装面(16)与第二安装面(17)的安装孔(21)的共同的安装销的结构，上述第一链轮和上述第二链轮通过穿插在上述安装孔(21)的共同的安装销而被同时地固定。

4、如权利要求1或2所述的自行车后轮用链轮组，其特征在于：

上述星形轮(10)是由比上述第一链轮(20)和上述第二链轮(30)的比重更轻的材料制成的。

5、如权利要求4所述的自行车后轮用链轮组，其特征在于：上述星形轮(10)是由铝合金制成的，上述第一链轮(20)和上述第二链轮(30)是由钢制成的。

6、一种自行车后轮用多段链轮，至少具备有一个如权利要求1-4中的任一项所述的链轮组，其特征在于：

沿着链轮组(1)的轴心X至少并设着环板状的链轮(3a、3b、3c)中的一个，在上述环板状的链轮的内周面上也设有与上述链轮组的卡合装置(101a)共同作用的第二卡合装置(101b)。

7、如权利要求6所述的自行车后轮用多段链轮组，其特征在于，

设有多个上述链轮组；

各链轮组(20、30)的星形轮轮毂部设有沿着轴心X的直径方向延伸的前侧端面(12)和后侧端面(13)，而且

上述轮毂部(10)在轴心X方向上的长度是依据：

将其中一方的链轮组的前侧端面抵接于另一方的链轮组的后侧端面时所获得的被安装在各链轮组上的各链轮在轴心X方向上的最终组装间隔的大小来决定的。

8、如权利要求6或7所述的自行车后轮用多段链轮，其特征在于：

上述环板状的链轮(3a、3b、3c)具有环状间隔物(4)，上述环状间隔物(4)在轴心(X)方向上的长度是依据：将上述环状间隔物(4)夹在这些小直径的链轮之间时所获得的各链轮在轴心(X)方向上的最终组装间隔的大小来决定的。

9、如权利要求8所述的自行车后轮用多段链轮，其特征在于：

将上述链轮组和小直径的链轮(3)和环状间隔物(4)中的一部分或者全部，通过在轴心(X)方向贯通的连结螺丝(5)予以连结在一起。

10、如权利要求9所述的自行车后轮用多段链轮组，其特征在于：

上述链轮组的卡合装置(101a)以及上述环板状链轮的卡合装置(101b)是一种卡合沟，与在该链轮组和环板状链轮的内周面上沿着轴心X方向形成的单向离合器(92)的外环圈卡合。

Images