CN1093815C - 自行车的多级链轮组件 - Google Patents

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Abstract

多个链轮一起共轴地安装，其中在每对相邻链轮之间的空隙小于该多个链轮中的至少一个链轮的厚度。在本发明的另一个实施例中，多个链轮一起共轴地安装，其中在每对相邻链轮之间的空隙小于或等于约2毫米。在本发明的又一个实施例中，至少10个链轮共轴地安装在一起，并且形成了朝向横向外侧的第一自由侧链轮表面和朝向横向内侧的第二自由侧链轮表面。在该第一自由侧链轮表面与该第二自由侧链轮表面之间的间距小于或等于约50毫米。

Description

自行车的多级链轮组件
本专利申请书是1996年11月21日提交的题为“自行车窄链条”的专利申请(申请号为08/755487)的部分继续申请。
本发明涉及自行车传动机构，更具体地说，涉及一种包括大量的飞轮链轮的自行车的多级链轮组件。
图1是示出一个典型的自行车链条传动机构的示意图，如图1中所示，具有脚蹬3的曲柄1可转动地连接在自行车的车架2上。包括多个链轮，例如C1和C2的链轮组件C连接在曲柄1上，使得以回转方式转动的脚蹬3将引起链轮C1和C2与曲柄1一起转动。包括多个链轮F1、F2等的飞轮组件F安装在自行车的后轮上(未示出)，以及一根链条4可选择地与该链轮中的一个和该飞轮链轮中的一个相啮合。具有链条导板6的前拨链器5设置用来在该多个链轮中间转换该链条，以及具有导向轮8和张紧轮9的后拨链器7设置用来在该多个飞轮链轮中间转换该链条。
最好能增加链轮(特别是在后飞轮中的链轮)的数目，以便给骑车者提供更多的档数选择。但是，安装链轮和/或飞轮的横向空间的大小却受到自行车的结构和通用设计标准的限制。因此，为了把更多的链轮装到该有效空间中，通常必须减小在相邻链轮之间的空隙。另一方面，在相邻链轮之间的最小空隙又受到链条宽度的限制。
图2是一段常规的链条4的俯视图。一根典型的链条具有多对外链环10A和10B，该外链环对与多对内链环11A和11B交替排列，其中每对外链环10A和10B使用一个压入配合的连接销12与对应的一对内链环11A和11B相连接。更准确地说，每个外链环10A和10B的端部以及每个内链环10A和11B的端都具有用来容纳连接销12从其中穿过的孔。把内链环11A和11B配置在外链环10A和10B的沿横向向内的位置，使一对外链环10A和10B的对应的端部与相关的一对内链环11A和11B的端部对齐，就可使得在这些端部内的孔都互相对中。内链环11A和11B包括凸缘部分11C和11D，它们互相抵靠并且限定了内链环11A和11B的孔。一个滚子13配置在该对内链环11A和11B之间并且由凸缘部分11C和11D可转动地支承。连接销12穿过在各个链环10A、10B，11A和11B内的孔，使得连接销12压配进外链环10A和10B的端部。
因此，典型的链条4的横向宽度等于两个外链环10A和10B的端部宽度加上两个内链环10A和11B的端部宽度再加上滚子13的宽度(它近似等于凸缘部分11C和11D的宽度)。从而在多级飞轮组件中的链轮数目也由此受到了限制。更准确地说，在相邻链轮之间的最小空隙等于一个内链板的厚度加上一个外链板的厚度加上连接销的横向凸起部分的厚度再加上为避免链条受束缚所需要的很小的自由区，这些厚度部分的总和近似等于2.8毫米。
本发明涉及的一种自行车传动机构，其包括多个飞轮链轮，例如10个或更多个并且最好是14个飞轮链轮。一种很窄的链条可以与链轮组件一起使用，以便使可以一起安装的链轮数目最多。
在本发明的一个实施例中，多个链轮一起共轴地安装，其中在每对相邻链轮之间的空隙小于该多个链轮中的至少一个链轮的厚度。在本发明的另一个实施例中，多个链轮一起共轴地安装，其中在每对相邻链轮之间的空隙小于或等于约2毫米。在本发明的又一个实施例中，至少10个链轮一起共轴地安装并且形成一个朝向横向外侧的第一自由侧链轮表面和一个朝向横向内侧的第二自由侧链轮表面。在该第一自由侧链轮表面与该第二自由侧链轮表面之间的间距小于或等于约50毫米。
在所有的这些实施例中，链轮组件都包括一个具有多个从中央位置的凸台沿径向延伸的轮幅的安装件。第一链轮可以与该安装件制成一个整体件并且配置在该多个沿径向延伸的轮幅的径向外端处，而多个第二链轮可以共轴地同该第一链轮一起安装在该多个沿径向延伸的轮幅上。如果需要，该安装件可以包括多个凸缘，其中每个第二链轮安装在该多个凸缘的一个凸缘上。多个第三链轮可以安装在该安装件上，使得该第三链轮相对于凸台的一个横向外侧表面沿横向向外延伸。该凸台还可以包括一个相对于第一链轮沿横向向外配置的横向内侧表面，使得链轮组件可以安装在一个轮毂上，从而使至少该第一链轮位于该轮毂凸缘中的一个凸缘的外侧表面的沿横向向内的位置。
该链轮组件可以与一种可以适应该链轮的狭小空隙的很窄的链条一起使用。这种链条可以包括多个中间链环，多对外链环和多个紧固件。每个紧固件与在对应的一对外链环之间的该多个中间链环中的一个中间链环的一端相连接，使得该多个中间链环与该多对外链环交替的排列。每个中间链环在其两端之间限定了一个用来在其中容纳一个链轮齿的凹口，使得每个中间链环实现了在常规的链条中通常由滚子和对应的内链环对所完成的功能。
图1是示出一个典型的自行车链条传动机构的示意图；
图2是典型的自行车链条的俯视图；
图3是可与本发明的链轮组件一起使用的自行车链条的一个特定的实施例的侧视图；
图4是示于图3中的自行车链条的俯视图；
图5是啮合着链轮的图3中所示的自行车链条的侧视图；
图6是示出图3中所示的自行车链条如何与飞轮的链轮相啮合的详图；
图7是示出图3中所示的自行车链条如何与链轮相啮合的详图；
图8是示出可以与图3中所示的链条一起使用的拨链器的导向轮和张紧轮的一个实施例的详图；
图9是可以用于该自行车链条中的一个中间链环的另一个实施例的俯视图；
图10A和10B分别是可以用于该自行车链条中的一个中间链环的又一个实施例的侧视和后视图；
图11是可以用于该自行车链条中的一个中间链环的再一个实施例的俯视图；
图12是固定在一个轮毂上的本发明的链轮组件的一个特定的实施例的后视图；
图13是示于图12中的链轮组件的一个特定的实施例的侧视图；
图14是示于图12中的链轮组件的分解图；
图15是用于在图12中示出的链轮组件中的一个安装件的特定的
实施例的侧视图；以及
图16是示于15中的该安装件的局部剖视图。
图12是本发明的多级链轮组件100的一个特定的实施例的局部后剖视图。在该实施例中，链轮组件100包括至少10个，例如14个链轮F1至F14。链轮组件100是飞轮组件F的一部分，而飞轮组件F又是轮毂组件H的一部分。轮毂组件H包括凸缘110和114，该两个凸缘都以已知方式连接在幅条116上。幅条116把该轮毂组件连接在轮辋(未示出)上。在该实施例中，飞轮组件F包括一个在其外圆周表面具有花键124的安装筒120，花键124用来与在链轮组件100的内圆周表面上形成的对应的花键126相啮合，而安装筒120的自由端包括一个在其内圆周表面上的螺纹部分28，该螺纹部分与锁环133的螺纹外圆周表面132相啮合，以便把链轮组件100固定在安装筒120上。
在该实施例中，链轮组件100的总宽度小于或近似等于50毫米。更准确地说，链轮组件100在链轮F1的自由侧140与链轮F14的自由侧144之间的总宽度小于或近似等于47毫米，例如46.42毫米。这部分地可以通过使链轮F1-F14中的某些(如果不是全部)链轮构成其厚度小于或近似等于2毫米(至少在其外圆周部分，如果不是整个链轮的话)来达到。在该实施例中，链F1-F14可以具有小于或近似等于1.8毫米，例如1.76毫米的厚度。链轮F14可以制成比其他链轮更大的厚度，以便适应由于自行车的高速运转而产生的力。此外，在相邻两对链轮之间的空隙可以例如小于链轮F1-F14中的至少一个链轮的厚度。在较大直径的链轮与较小直径的链轮之间，该空隙可以在较小直径链轮的齿根圆(例如在图13中标记R的区域处)与较大直径链轮的轴向对准部分之间进行测量。该空隙也可以指较小直径链轮的齿根圆以上的部分和较大直径链轮的沿轴向重叠部分。在该实施例中，在每以对相邻的链轮之间的空隙(使用两种方法中的至少一种)小于每个链轮F1-F14的厚度，该空隙可以是例如1.66毫米。该最小空隙受到链条的外链环的厚度的限制，在该实施例中，该厚度为0.9毫米。与所测量的测量方法无关，在较小直径的链轮的齿根圆部分R与较大直径的链轮的轴向对准部分之间，至少有个自由空隙(例如0.9毫米)。
图13是链轮组件100的侧视图。在该实施例中，根据美国专利4,889,521的教导确定了链轮F1-F14的结构和配置，该专利的内容通过引用结合在本文中。即，当链条从较小直径的链轮换档到较大直径的链轮上时，位于沿链条行程延伸的一条大致切线上的一个较小的链轮上的一对相邻齿之间的中心点O1和紧接着的下一个较大的链轮上的一对相邻齿之间的中心点O2之间的距离等于链条节距的整数倍。此外，链条导向部分150设置在位于中心点O1和O2之间沿着该链条行程的位置上的较大直径的链轮的内表面上。许多这样的构造设置在各链轮F1-F14上。
图14是示出链轮组件100如何由三个分组件160、164和168组成的组件100的分解图。分组件160包括链F1-F7；分组件164包括链轮F8-F9；而分组件168包括链轮F10-F14。
分组件160包括一个在图15和16中更清楚示出的安装件172。安装件172包括一个具有内侧面180和外侧面184的凸台176。本文中所使用的术语“内侧”和“外侧”是根据在图12和16中的视图来限定的，其中内侧方向就是朝着图12中的轮毂组件H的方向。多个(例如4个)轮幅188在横向向内的方向从凸台176沿径向向外延伸，如图14和16中所示。在该实施例中，链轮F1和安装件172制成一个整体件并且被配置在轮幅188的沿径向的外端。链轮F1包括一个位于侧面140下方的增厚部分192，以便加强该链轮并且给安装件172提供附加的刚度。增厚部分192可以是例如2.5毫米。每个轮幅188包括多个凸缘200，其中每个链轮F2-F7安装在对应的凸缘200上并且用螺栓或铆钉204(图14)固定在安装件176上。在凸台176的内圆周面上形成的花键126A用于与安装筒120上的花键124相啮合。
如图16中所更清楚地示出的，安装件172具有一个总的为凹形剖面的形状，使得凸台176的内侧面180相对于链轮F1的增厚部分192的内侧面196配置成沿横向向外。因此，当链轮组件100安装在轮毂组件H上时，链轮F1可以位于轮毂凸缘110的外侧面194的沿横向向外的位置上，如图12中所示。如果需要，整个轮毂凸缘110可以配置在增厚部分192的内侧面196的沿横向向外的位置上，要不然就使轮毂凸缘110的内侧面197与增厚部分192的内侧面196对准。如果是这样的话，安装件172的凹形部就可以形成，从而不会妨碍轮幅116。
分组件164包括一个具有凸台214和沿径向延伸的轮幅218的安装件210。与安装件172中的轮幅188不同，轮幅218沿径向直接向外延伸。链轮F8和F9用螺栓或铆钉220安装在轮幅218上。在凸台214的内圆周面上形成的花键126B用来与安装筒120上的花键124相啮合，使得链轮F8和F9配置在安装件172的外侧面184的沿横向向外的位置上。
分组件168包括链轮F10-F14，其中链轮F10-F12通过隔离圈222和224而互相隔开。花键126C在链轮F10-F14和隔离圈222，224的内侧面上形成，用来与安装筒120上的花键124相啮合。链轮F13包括一个把F13的沿径向延伸的部分与链轮F12分开的沿横向弯曲的部分228，链轮F14包括一个沿横向弯曲的部分232，该部分安置在链轮F13的沿横向弯曲的部分内并且把链轮F14的沿径向延伸的部分与链轮F13分开。
图3和图4分别是可以与链轮组件100的一起使用的自行车链条15的一个特定的实施例的侧视图和俯视图。如在这些图中所示出的，自行车车链条15包括多个中间链环14，多对外链环18A和18B以及多个紧固件(例如连接销)22。每个紧固件22连接在对应的一对外链环18A，18B之间的多个中间链环14中的一个中间链环的一端上，使得多个中间链环14与多对外链环18A，18B交替地排列。在该实施例中，每个中间链环14是一个具有大致均匀宽度W的单个实心件，其中多个中间链环14的每端的宽度W限定了在其对应的外链环18A，18B之间的空隙。最好是，每端的宽度W与相啮合的链轮齿的厚度S近似相等。每个中间链环的断面厚度T大于该链环的宽度W。这样，每个中间链环14就大致具有薄的平板形状。在该实施例中，再没有任何其它结构配置在中间链环14的端部与对应的外链环对18A，18B的端部之间。实际上，如图所示，整个链条15只是由中间链环14、外链环对18A和18B以及紧固件22组成的。中间链环14的端部可以与对应的外链环对18A，18B的端部相接触或者也可以在中间连环14的端部与对应的外链环对18A，18B的端部之间有一个小间隙。
外链环板18A和18B都是薄板，它们互相隔开一个距离以便限定一个用来容纳一个链轮齿在其中的空隙19。外链环板18A包括一个向离开外链环板18B的方向弯曲的沿横向弯曲的中间部分20A，而外链环极18B包括一个向离开外链环板18A的方向弯曲的沿横向弯曲的中间部分20B。沿横向弯曲的部分20A和20B在换档时有助于链轮齿钩住链条。
如图3和5中所示，每个中间链环14在其两端之间限定了一个用来把一个链轮齿容纳于其中的凹口26。图5中示出了啮合着飞轮的链轮Fn(例如链轮组件100的链轮F4)的一个齿30的链条15的实例，但是当该链条与一个链轮相啮合时，上述情况也同样适用。在该实施例中，凹口26在位于中间链环14两端处的紧固件22之间延伸，使得一条连接位于中间链环14两端处的紧固件22(例如每个紧固件的中心)的假想线L与位于其间的凹口26相交。这样就可使每个连接销22被夹在相邻的一对链轮齿之间。为了使凹口26不致损害该链环的强度，每个中间链环的上表面32可做成凸形。
图6是示出自行车链条15如何与飞轮的链轮Fn相啮合的详图，而图7是示出自行车链条15如何与链轮Cn相啮合的详图。由于凹口26的位置与每个中间链环14有关，因而驱动面34和36在每个中间链环14上形成。由于自行车的后轮反抗链条的驱动力，每个中间链环14的驱动面34压靠在每个飞轮的链轮齿30的后表面上，如图6中所示。该抗力又引起链条15反抗链轮的转动。结果，每个链轮齿40的前表面压靠在驱动面36上，如图7中的示。因此，驱动面34和36执行了在常规的链条中由滚子所执行的功能。此外，由于每个紧固件22被夹在各对相邻的链轮齿之间，因而可以获得每个驱动面的稳定的接触和链条的可靠的传动。为了进一步提高链条的性能，可以将驱动面34和36作成成形面，以便分别与它们所接触的齿的后和前表面相匹配。
图8是示出可以与链条15一起使用的拨链器导向轮44和拨链器张紧轮48的一个实施例的详图。张紧轮48可以以通常的方法构造成，使得一个张紧轮齿52伸到在链条15的相邻紧固件22之间的各空隙中。但是，在该实施例中，由于每个中间链环14具有一个不能适应链轮齿的凸形表面32，因而导向轮44具有较少的链轮齿56，使得链轮齿56只能伸进由每个外链环对18A和18B所限定的空隙中。导向轮44具有用来容纳多个中间链环14的凸形表面32的凹形表面60。
图9是可以在自行车链条15中使用的中间链环14的另一个实施例的俯视图。在该实施例中，每个链环14的中间部分60比其两端部分更宽，以增加链环的强度。
图10A和10B分别是可以在自行车链条15中使用的中间链环14的又一个实施例的侧视图和后视图。在该实施例中，加强肋64沿横向从每个链环14的中间部分68处凸出，以增加链环的强度。
图11是可以在自行车链条15中使用的中间链环14的又一个实施例的俯视图。在该实施例中，中间链环14由多个中间链环板14A、14B和14C组成。链环板的数目可以根据用途而改变。
虽然上面对本发明的各种实施例进行了说明，但是只要不脱离本发明的精神和范围，也可以使用另外的改进方案。例如，零件的尺寸、形状和取向可以根据需要改变。链轮F1可以用安装件172分开制成，并且在链条15中可以使用不同类型的紧固件。安装件172可以制成为一个截头圆锥形盘，并且在链轮组件100中的每个链轮的厚度可以是不相等的。在中间链环14的端部与对应的外链环对18A和18B的端部之间可以有一个薄摩擦衬套，以及中间链环14可以不需要一个凸形上表面。链条15的驱动面34或36中的一个可以省略。在链轮组件100中的齿可以根据需要改变并且可以包括减少齿的高度或省略齿数。因此，本发明的范围不受所公开的具体结构的限制。本发明的正确范围应当由下面的权利要求书来规定。当然，尽管在该 中为了便于参照附图而使用了标号，但是本发明并不由于这些标号而受到附图中的结构的限制。

Claims (27)

1.一种用于自行车的链轮组件，包括：
多个互相相对的一起共轴地安装在轴向固定位置上的链轮，其中一个自由空间设置在一个较小直径链轮的齿根圆部分与一个较大直径链轮的轴向对准部分之间，用于容纳自行车链条的外链环板，其特征在于：
在每对相邻链轮之间的空隙小于或等于该多个链轮中的至少一个链轮的厚度。
2.如权利要求1所述的链轮组件，其特征在于，在每对相邻链轮之间的该空隙小于或等于该多个链轮中的每个链轮的厚度。
3.一种用于自行车的链轮组件，包括：
多个互相相对的一起共轴地安装在轴向固定位置上的链轮，其中一个自由空间设置在一个较小直径链轮的齿根圆部分与一个较大直径链轮的轴向对准部分之间，用于容纳自行车链条的外链环板，其特征在于：
在每对相邻链轮之间的空隙小于或等于约2毫米。
4.如权利要求3所述的链轮组件，其特征在于，在每对相邻链轮之间的该空隙小于或等于约1.8毫米。
5.一种用于自行车的链轮组件，包括：
至少10个链轮一起共轴地安装并且形成一个朝向横向外侧的第一自由侧链轮表面和一个朝向横向内侧的第二自由侧链轮表面，其中在该第一自由侧链轮表面与该第二自由侧链轮表面之间的间距小于或等于约50毫米。
6.如权利要求5所述的链轮组件，其特征在于，在该第一自由侧链轮表面与该第二自由侧链轮表面之间的该间距小于或等于约47毫米。
7.一种用于自行车的多级链轮组件，包括：
一个具有一个径向延伸部分的安装件；
一个第一链轮；以及
多个与该第一链轮共轴地安装在该径向延伸部分上的第二链轮；其特征在于：
所述第一链轮与该安装件形成一个整体件并且配置在该径向延伸部分的径向外端。
8.如权利要求7所述的多级链轮组件，其特征在于，该安装件包括多个凸缘，其中每个第二链轮安装在该多个凸缘中的一个凸缘上。
9.如权利要求8所述的多级链轮组件，其特征在于，该安装件包括具有一个横向的外侧面的凸台，并且还包括多个相对于该横向的外侧面沿横向向外配置的第三链轮。
10.如权利要求7所述的多级链轮组件，其特征在于，该安装件包括一个具有一个相对于该第一链轮沿横向向外配置的横向的内侧面的凸台。
11.如权利要求7所述的多级链轮组件，其特征在于，在每对相邻的第二链轮之间的空隙小于或等于该多个第二链轮中的至少一个链轮的厚度。
12.如权利要求11所述的多级链轮组件，其特征在于，在每对相邻的第二链轮之间的空隙小于或等于该多个第二链轮中的每个链轮的厚度。
13.如权利要求7所述的多级链轮组件，其特征在于，该安装件具有多个沿径向延伸的轮幅，其中该第一链轮与该安装件制成一个整体件并且配置在该多个沿径向延伸的轮幅的相应的径向外端，其中该多个第二链轮与该第一链轮共轴地安装在该多个沿径向延伸的轮幅上。
14.一种自行车轮毂和链轮装置，包括：
一个包括互相隔开的第一和第二轮毂凸缘的轮毂；
一个靠近该第一轮毂凸缘共轴地安装在该轮毂上的链轮组件，包含：
    一个具有一个径向延伸部分的安装件；
    多个安装在该径向延伸部分上的链轮；
    其特征在于：
    该多个链轮中的至少一个链轮位于该第一轮毂凸缘的外侧
表面的沿横向向内的位置。
15.如权利要求14所述的多级链轮组件，其特征在于，该多个链轮包括一个与该安装件制成一个整体件的第一链轮，该第一链轮配置在该径向延伸部分的径向外端。
16.如权利要求14所述的多级链轮组件，其特征在于，该安装件包括一个具有一个相对于该第一链轮沿横向向外配置的内侧面。
17.如权利要求14所述的多级链轮组件，其特征在于，该安装件包括多个凸缘，其中该多个链轮包括多个第二链轮，以及其中每个第二链轮安装在该多个凸缘中的一个凸缘上。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，该安装件包括一个具有一个横向外侧面的凸缘，并且其中该多个链轮包括多个相对该横向外侧面沿横向向外配置的第三链轮。
19.如权利要求14所述的装置，其特征在于，在每对相邻的链轮之间的空隙小于或等于该多个链轮中的至少一个链轮的厚度。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，在每对相邻链轮之间的该空隙小于或等于该多个链轮中的每个链轮的厚度。
21.如权利要求14所述的装置，其特征在于，该安装件具有多个沿径向延伸的轮幅，以及其中该多个链轮安装在该多个沿径向延伸的轮幅上。
22.一种用于自行车变速装置的链条和链轮组件，
其中该链条包括：
    多个中间链环；
    多对外链环；
    多个紧固件，其中每个紧固件与在对应的外链环对之间的该
多个中间链环中的一个中间链环的一端相连接，使得该多个中间
链环与该多对外链环交替的排列；
    其中每个中间链环在其两端之间限定了一个用于在其中容
纳一个链轮齿的凹口，该凹口在位于该中间链环两端的该紧固件
之间延伸；
其中该链轮组件包括：
多个一起共轴地安装的链轮，每个链轮包括多个用于与该链条啮合的齿；
其特征在于：
一个链轮齿伸进与该链轮啮合的每个中间链环的该凹口中。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，在每对相邻链轮之间的空隙小于或等于该多个链轮中的至少一个链轮的厚度。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，在每对相邻链轮之间的该空隙小于或等于该多个链轮中的每个链轮的厚度。
25.如权利要求22所述的装置，其特征在于，在每对相邻链轮之间的空隙小于或等于约2毫米。
26.如权利要求22所述的装置，其特征在于，该多个链轮包括至少10个链轮。
27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，该多个链轮一起共轴地安装并且形成一个朝向横向外侧的第一自由侧链轮表面和一个朝向横向内侧的第二自由侧链轮表面，其中在该第一自由侧链轮表面与该第二自由侧链轮表面之间的间距小于或等于约50毫米。
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