CN217048947U - 自行车的小齿轮及具有自行车的小齿轮的驱动装置 - Google Patents
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Abstract
一种自行车的小齿轮及具有自行车的小齿轮的驱动装置,小齿轮具有围绕虚拟小齿轮轴线延伸的小齿轮基体且在自行车的正常运行中能够围绕小齿轮轴线转动,在构造有唯一的输出齿时,升挡凹部构造的周向延伸区域中布置有输出侧稳定齿,输出侧稳定齿的内齿接触面与基准齿的内齿接触面相比具有距轴向基准位置更大的轴向间距,且/或在构造有唯一的接收齿时,降挡凹部构造的周向延伸区域中布置有接收侧稳定齿,接收侧稳定齿的内齿接触面与基准齿的内齿接触面相比具有距轴向基准位置更大的轴向间距,具有在其内齿接触面和其外齿接触面之间的最大轴向间距且构造成用于与内链板链节啮合的内链板小齿轮齿是基准齿,且其外齿接触面的轴向位置是轴向基准位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于小齿轮飞轮的自行车的小齿轮。所述小齿轮具有小齿轮基体,其围绕虚拟的小齿轮轴线延伸,所述小齿轮在自行车上的正常运行中能够围绕所述小齿轮轴线转动。小齿轮轴线在此定义出轴向方向、与所述轴向方向正交的径向方向和围绕所述轴向方向的周向方向。小齿轮还具有多个在周向方向上彼此间隔开地布置的小齿轮齿,用于与自行车滚子链啮合。在此,小齿轮涉及与常见的、已知结构的自行车滚子链的啮合,所述自行车滚子链沿着其链条轨道具有以本身已知的方式交替地依次相继的内链板链节和外链板链节。自行车滚子链在下文中也仅被简称为“自行车链”或“链条”。
背景技术
为了便于描述,具有奇数齿数的小齿轮在下面也被称为“奇数小齿轮”,并且相应地具有偶数齿数的小齿轮被称为“偶数小齿轮”。
所述小齿轮被构造成布置在自行车上,使得小齿轮的轴向向外指向的外端侧在自行车通过小齿轮驱动的向前行驶期间,在外端侧的轴向俯视图中沿顺时针旋转,并且使得与外端侧相反的、轴向向内指向的内端侧在所述内端侧的轴向俯视图中沿逆时针旋转。在已安装好、可供使用的自行车上,外端侧向外指向,即远离与小齿轮轴线正交的自行车纵向中心平面,并且内端侧向内指向所述自行车纵向中心平面。由于考虑到小齿轮的结构设计,对于本领域技术人员来说,小齿轮如何布置在自行车上是直接且明确的,因此,在本申请中,对小齿轮及其部件和/或部分的轴向定向的描述用于描述小齿轮。
小齿轮齿从小齿轮基体径向向外突出。至少多个小齿轮齿分别具有轴向向外指向的外齿接触面和轴向向内指向的内齿接触面,所述外齿接触面构造成用于与第一链条链板的内表面贴靠啮合,所述内齿接触面则构造成用于与第一链条链板轴向对置的第二链条链板的内表面贴靠啮合。
这种自行车小齿轮或以下仅简称“小齿轮”在现有技术中是充分已知的。例如在US2017/0029066 A1、DE 10 201 6 007 725 A1、EP 3 202 654 A1和DE 10 201 7 220 674A1中公开了此类结构。
在此,将链条从轴向相邻的较小的小齿轮(根据上述命名规则,指的是与靠外侧之自行车小齿轮相邻的小齿轮)向内移位(降挡),以及将链条从自行车小齿轮向外移位到相邻的较小的小齿轮上(升挡),是本领域技术人员始终关注的问题。目的是使链条尽可能平顺、流畅且精确地在此处讨论的小齿轮和轴向相邻的较小的小齿轮之间移位。在此,链条的移位的精度包括边界条件,即链条应仅在分别预先确定的周向区域中向外离开小齿轮和/或从外部到达小齿轮。多个小齿轮在小齿轮飞轮中轴向相继地贴合得越紧密,该问题就越难以解决。
在后轮轴上以本身已知的方式通过后换挡机构实现所述移位,所述后换挡机构具有可轴向位移的变速器,所述变速器具有链条导引滚子和链条张紧滚子。链条导引滚子通常借助于通过骑行者的操纵与自行车滚子链待移位到的目标小齿轮共面地布置。通过在换挡时将链条从较大的输出小齿轮移位到轴向相邻的较小的目标小齿轮上,释放出不再通过与小齿轮的齿啮合而束缚的链条长度。降挡时,自由链条长度首先通过与较大目标小齿轮的啮合而被束缚。可抵抗弹簧预紧力而在链条导引滚子的延伸平面中位移的链条张紧滚子,用于容纳或输出此类链条长度差,并且因此确保链条的足够的张紧。
为了使链条从小齿轮在向外方向上尽可能精确地升挡到轴向相邻的较小的小齿轮上,小齿轮可以沿着其圆周的区段在小齿轮基体和小齿轮齿的区域中具有至少一个升挡区域,该升挡区域在其外端面中具有轴向的升挡凹部构造,其中,升挡区域是构造成和布置成在沿驱动旋转方向围绕小齿轮轴线旋转的小齿轮上,允许自行车滚子链从小齿轮到位于外端面一侧上的较小的小齿轮上的啮合转换。从上述现有技术中也已得知这种升挡凹部构造。所述升挡凹部构造使得自行车链条能够在相对小的轴向运动之后用来结束小齿轮齿在其链节的链板之间的啮合,并且在轴向外部在小齿轮齿旁边向径向内部运动或下降到直径较小的小齿轮。因此,升挡凹部构造形成了用于下降链条的容纳空间,而所述链条在相同的小齿轮上,若在没有相应的升挡凹部构造的情况下,必须在相同的链长区段上比凹部尺寸更大幅度地轴向偏转。所述升挡凹部构造使得遵守切向条件成为可能,所述切向条件对于平顺的升挡而言是重要的,且对本领域技术人员是已知的。
为了使链条从小齿轮向外的方向尽可能精确地升挡到相邻的较小的小齿轮上,升挡凹部构造配设有至少一个输出齿。所述至少一个输出齿因其形状、其布置位置和其定向而构建为小齿轮的在升挡过程期间与升挡凹部构造共同作用下而啮合在自行车滚子链的链节的链板对的朝向彼此的内表面之间的最后一个齿。
于是,当一个升挡区域进而一个升挡凹部构造配属有多于一个的输出齿时,所述多个输出齿沿周向方向直接彼此相继。根据本实用新型的一种实施方式,可以为升挡区域及其升挡凹部配置两个输出齿。由于自行车链条在升挡时需要向外朝向下一较小的小齿轮的轴向运动,输出齿作为实际上与自行车链条啮合的最后一个齿,其啮合到自行车链条的外链板链节中,所以在周向方向上直接相邻的两个输出齿中的一个在升挡过程中可靠地与外链板链节啮合并且因此可以向外输出链条。
当在下面的描述中提及至少一个输出齿时,在多个输出齿的情况下,是指升挡区域的逆着驱动旋转方向上的最外侧的那个输出齿。
根据本实用新型的另一种优选实施方式,可以为升挡区域及其升挡凹部配置恰好一个输出齿。当自行车链条应当从小齿轮向外输出到下一较小的小齿轮,且其中交替相继的内链板和外链板链节所组成的链节序列相对于输出小齿轮具有经定义的相对位置时,这是特别有帮助和有利的。于是,当一个升挡区域及其升挡凹部构造仅配设有恰好一个输出齿时,该唯一的输出齿不仅是其升挡区域的下面所述的逆着驱动转动方向上的最外侧的输出齿,而且也是下面所述的沿驱动转动方向上的最外侧的输出齿。
作为替代方案或优选作为补充方案,为了从外部相邻的直径较小的小齿轮尽可能精确地向内降挡到小齿轮上,小齿轮可以在小齿轮基体和小齿轮齿的区域中沿着其圆周的区段具有降挡区域,所述降挡区域在其外端面中具有轴向的降挡凹部构造,其中,降挡区域被构造和布置成在沿驱动转动方向围绕小齿轮轴线旋转的小齿轮上,允许自行车滚子链从位于外端侧一侧上的较小的小齿轮移到小齿轮上的啮合转换。这种在小齿轮的外端侧上的降挡凹部构造也可由上述的相关现有技术得知。经过必要的修改,上述关于升挡的内容相应地适用以下情况:降挡凹部构造允许自行车链条从外部无碰撞地轴向靠近小齿轮并越过小齿轮的外端侧的包裹端。因此,自行车链条可以在降挡时轴向地进入到降挡凹部构造中,这便于小齿轮上接收链条。
为了实现尽可能精确的换挡,降挡凹部构造配属有至少一个接收齿。所述至少一个接收齿因其形状、其布置位置和其定向而构建为小齿轮的在降挡过程期间与降挡凹部构造共同作用而啮合在自行车滚子链的链节的链板对的朝向彼此的内表面之间的第一个齿。
于是,当一个降挡区域进而一个降挡凹部构造配属有多于一个的接收齿时,所述多个接收输出齿沿周向方向直接彼此相继。根据本实用新型的一种实施方式,可以为降挡区域及其降挡凹部配置两个接收齿。由于在降挡时自行车链条需要从下一较小的小齿轮向内轴向接近接收小齿轮,接收齿作为实际上与自行车链条啮合的第一齿,其啮合到自行车链条的外链板链节中,所以在周向方向上直接相邻的两个接收齿中的一个在降挡过程中可靠地与外链板链节啮合,并且因此能够接收链条以与小齿轮啮合。
当在下面的描述中提及至少一个接收齿时,在多个接收齿的情况下,是指降挡区域的沿驱动旋转方向上的最外侧的那个接收齿。
根据本实用新型的另一种优选实施方式,可以为降挡区域及其降挡凹部配置恰好一个接收齿。当自行车链条应当被小齿轮接收,且其中交替相继的内链板和外链板链节所组成的链节序列相对于小齿轮具有经定义的相对位置时,这是特别有帮助和有利的。于是,当一个降挡区域及其降挡凹部构造仅配设有恰好一个接收齿时,该唯一的接收齿不仅是其降挡区域的下面提到的在驱动转动方向上的最外侧的接收齿,而且也是下面提到的逆着驱动转动方向上的最外侧的接收齿。
因为自行车链条的外链板链节的外链板在其之间容纳内链板链节的内链板,所以内链板链节具有比外链板链节更小的可供小齿轮齿啮合的净宽度。小齿轮具有多个内链板小齿轮齿,所述内链板小齿轮齿分别基于其轴向尺寸被构造成用于与自行车滚子链的内链板链节啮合。这包括如下情况:小齿轮的每个小齿轮齿被构造成用于与内链板链节啮合并且因此是内链板小齿轮齿。
可以使用基准齿作为用于描述当前小齿轮的另外的辅助器件,小齿轮优选具有至少一个基准齿。在此,基准齿是在内链板小齿轮齿中具有最大轴向链条导引尺寸的至少一个内链板小齿轮齿。在此,基准齿具有外齿接触面作为外齿接触基准面。外齿接触基准面定义出轴向基准位置。外齿接触基准面优选位于凹部构造之外,即不凹入。
在此,就像基准齿的齿接触基准面一样,齿接触面是仅构造成用于与链条链板的内表面贴靠啮合的面,所述内表面指向链节的链条链板之间的啮合空间并且轴向相邻于所述齿接触面。这意味着,齿接触面为小齿轮齿的径向地布置在径向区域的表面区段,其在通过伸入到两个链条链板之间的啮合空间中与自行车滚子链按照规定的啮合期间,是轴向地与链条链板相邻,且在该径向区域内轴向地向相邻的链条链板伸出最远。在此,外齿接触面轴向向外伸出最远,内齿接触面轴向向内伸出。小齿轮齿的链条导引尺寸是小齿轮齿的外齿接触面和内齿接触面之间的轴向距离。
优选地,齿接触面从相应的齿顶以一个径向间距向内定位并且从小齿轮的齿根圆以一个径向间距径向地向外定位。假设齿顶从小齿轮的齿根圆开始径向向外延伸,则齿接触面优选位于从齿根圆开始的齿高的20%至80%的范围内,特别优选位于齿高的30%至75%的范围内,更优选位于齿高的40%至70%的范围内。由此,在确定齿接触面及其沿小齿轮轴线的轴向位置时,可以避免在齿根的区域中轴向突出的斜坡构造以及在齿顶的区域中形成的偏转面和其他小平面的干扰影响。这适用于内齿接触面和外齿接触面。
同一个齿的内齿接触面和外齿接触面可以在径向方向上和周向方向上彼此错开地布置,即不必位于共同的轴向连接直线上,尽管这是优选的。出于该原因,对于同一个齿,作为齿沿平行于小齿轮轴线的测量段的轴向尺寸的齿宽和链条导引尺寸可以是不同的。作为内齿接触面和外齿接触面之间的轴向间距的链条导引尺寸,是用于衡量与小齿轮齿啮合的链节在小齿轮齿上所具有的轴向运动间隙。通常,轴向运动间隙是链节的链条链板的内表面之间的净宽度减去啮合齿的链条导引尺寸。
在齿沉入链节的两个平行的链条链板之间的啮合空间期间,齿接触面是否实际上与轴向相邻的链条链板的内表面贴靠接触取决于许多其他情况,例如在周向方向上位于所观察的小齿轮齿旁边的其他小齿轮齿与自行车链条之间的啮合情况。
通常,在小齿轮齿沉入链条的链节的啮合空间中期间(所述啮合空间轴向地限定在两个链条链板之间并且沿周向限定在两个链条滚子之间),小齿轮齿的内齿接触面和外齿接触面中的仅一个齿接触面同时地与两个轴向相邻的链条链板之一者的内表面贴靠,因为通常小齿轮齿的链条导引尺寸小于小齿轮齿应啮合到的链节的净宽度。
所述换挡功能齿(输出齿和接收齿)优选布置成在轴向上尽可能靠近轴向相邻的较小的小齿轮,并且此外在轴向上构造有比传统的小齿轮齿更小的链条导引尺寸,以便使得自行车链条即便在输出齿或接收齿啮合在链条链节中的啮合空间中的情况下,也能尽可能远地轴向向外位移。因此,至少一个输出齿的齿接触面,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向上的最外侧的输出齿的齿接触面,和/或至少一个接收齿的齿接触面,特别是其降挡区域的沿驱动旋转方向上的最外侧的接收齿的齿接触面,可以是小齿轮的轴向最外侧的齿接触面。这不应排除其他齿的齿接触面,例如至少一个基准齿的齿接触面位于相同的轴向位置上,并且因此与至少一个输出齿的齿接触面,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向上的最外侧的输出齿的齿接触面,和/或至少一个接收齿的齿接触面,特别是其降挡区域的沿驱动旋转方向上的最外侧的接收齿的齿接触面一样远地位于外部。
逆着驱动旋转方向,至少一个小齿轮齿与至少一个输出齿,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向上的最外侧的输出齿相邻,所述小齿轮齿位于升挡凹部构造中,并且由于升挡凹部构造之故,所述小齿轮齿的外齿接触面布置成相对于至少一个输出齿的外齿接触面,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向上的最外侧的输出齿的外齿接触面和/或相对于齿接触基准面而朝向内端侧偏移。同样地,至少一个小齿轮齿在驱动旋转方向上与至少一个接收齿,特别是其降挡区域的沿驱动旋转方向上的最外侧的接收齿相邻,所述小齿轮齿位于降挡凹部构造中,并且由于降挡凹部构造之故,所述小齿轮齿的外齿接触面布置成相对于至少一个输出齿的外齿接触面,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向上的最外侧的输出齿的外齿接触面和/或相对于齿接触基准面而朝向内端侧偏移。
由此得到沿着小齿轮圆周的圆周区段,在该圆周区段中,尽管小齿轮齿相应啮合到自行车链条的链节的啮合空间中,自行车链条在轴向上仍具有显著的运动间隙空间。在不利的运行条件下,该运动间隙空间可能导致链条从小齿轮向外非期望地下降。所期望的是,链条在升挡时在升挡区域中,尤其在升挡凹部构造的区域中从小齿轮下降。由于所描述的轴向的运动间隙空间,例如当变速器在小齿轮不利的转动位置中向外运动以进行升挡时,链条可以在升挡区域之外下降,因为链条由于周向区段增大的运动间隙在轴向上仅被较弱地导引。
实用新型内容
本实用新型的目的是预防这种非期望的降挡,或阻止这种非期望的降挡。
为了实现该目的,根据本实用新型在上述的小齿轮上设置有至少一个稳定齿,所述稳定齿基于其形状、其布置位置和其定向使与小齿轮啮合的链条如此稳定,使得不论在小齿轮围绕小齿轮轴线转动期间何时操纵变速器,被小齿轮啮合的链条仅在升挡凹部构造的区域中从小齿轮向外下降。
如果不仅在小齿轮上实现了上述配属于升挡凹部构造的至少一个输出齿而且配属于降挡凹部构造的至少一个接收齿,则至少一个稳定齿位于圆周区段中,该圆周区段从至少一个接收齿出发,尤其从其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿出发,沿驱动转动方向延伸至至少一个输出齿。
在构成上述至少一个配属于升挡凹部构造的输出齿的情况下,为了在与小齿轮啮合的情况下稳定链条,可以在升挡凹部构造的周向延伸区域中布置输出侧稳定齿。根据输出侧稳定齿的第一实施方式,输出侧稳定齿具有与基准齿的内齿接触面相比具有与轴向基准位置间更大的轴向间距的内齿接触面。优选地,在升挡凹部构造的周向延伸区域中仅布置恰好一个输出侧稳定齿。
通过使所述输出侧稳定齿的内齿接触面比所述基准齿的内齿接触面更远离所述轴向基准位置--这是为了提示在内链板小齿轮齿中具有最大的链条导引尺寸的齿,并且使得输出侧稳定齿的外齿接触面由于其在升挡凹部构造的区域中的布置而相对于外齿接触基准面和/或相对于至少一个输出齿,尤其是其升挡区域的逆着驱动转动方向最外侧的输出齿的齿接触面向内错开,输出侧稳定齿的内齿接触面在其与链节啮合期间能够与链节的链条链板的内表面抵靠接触,从而输出侧稳定齿能够在圆周区域中向内挤压自行车链条,自行车链条否则在该圆周区域周围具有向外的轴向运动间隙。就此而言,当不需换挡过程时,输出侧稳定齿可以通过其进一步向内错开的内齿接触面抵消链条向外的轴向运动间隙并且限制该轴向运动间隙。
作为替代方案或优选作为补充方案,在构造配属于降挡凹部构造的至少一个接收齿的情况下,在降挡凹部构造的周向延伸区域中可以布置接收侧稳定齿。该接收侧稳定齿在降挡凹部构造的区域中所起的作用就像输出侧稳定齿在升挡凹部构造的区域中所起的作用一样。因此,根据接收侧稳定齿的第一实施方式,接收侧稳定齿具有内齿接触面,该内齿接触面与基准齿的内齿接触面相比具有与轴向基准位置间更大的轴向间距。优选地,在降挡凹部构造的周向延伸区域中仅布置恰好一个接收侧稳定齿。
接收侧稳定齿由于其布置在降挡凹部构造的区域中而具有关于外齿接触基准面和/或关于至少一个接收齿,尤其是其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿的齿接触面向内错开的外齿接触面,并且因此在小齿轮的正常啮合运行中在没有换挡过程的情况下,其外齿接触面通常无论如何不与链节的链条链板的内表面贴靠啮合。相反,接收侧稳定齿可以利用其内齿接触面与链节的链条链板的内表面贴靠啮合,所述内齿接触面在轴向上比基准齿的内齿接触面更远离外齿接触基准面。因此,如之前已经针对输出侧稳定齿所阐述的那样,接收侧稳定齿可以在啮合期间向内挤压自行车链条,并且因此当无需换挡过程时,抵消自行车链条在降挡凹部构造的区域中存在的向外的轴向运动间隙,并且限制运动间隙。
因此,所述至少一个稳定齿沿小齿轮的内端面的方向挤压链条远离凹部构造,所述稳定齿位于所述凹部构造的周向延伸区域中。
因为输出侧稳定齿和接收侧稳定齿布置在由升挡和降挡凹槽形成的相应对应的凹槽形成的周向区域中,所以是,它们不干扰在时间上有利的、通过变速器的向外的轴向运动所启动的升挡过程,但是可以延迟在时间上不利地,例如紧接在输出齿经过链条导引滚子之后所启动的升挡过程,直到沿驱动转动方向转动的小齿轮的输出齿重新接近链条导引滚子。
作为根据上述第一实施方式的输出侧和/或接收侧稳定齿的构造的另一积极的技术效果,通过相应的内齿接触面的所描述的布置实现的相应的稳定齿的更大的链条导引尺寸与在基准齿的内齿接触面的轴向位置处的内齿接触面的通常布置相比也能够实现更大的齿宽,只要外齿接触面和内齿接触面如优选的那样在径向上并且在周向方向上在稳定齿上重叠。由于增大的齿宽,根据本实用新型的稳定齿具有更高的强度并且因此在预定的负荷下具有更低的磨损倾向。
前述的输出侧和/或接收侧稳定齿的第一实施方式原则上不仅可以用在偶数小齿轮上,而且可以用在奇数小齿轮上。
因此,对于由于装置固有特性所导致的每个齿在相继的小齿轮旋转中相继交替地与自行车链条的不同链节类型,内链板链节和外链板链节,啮合的奇数小齿轮而言,每个齿均为内链板小齿轮齿。在奇数小齿轮上,具有最大链条导引尺寸的小齿轮齿也可以用作基准齿,用于描述稳定齿的形状。
同时并且恰好在奇数小齿轮的情况下存在上述问题,即由骑行者在小齿轮的对于触发的升挡过程不利的转动位置的时间点触发升挡过程可能导致链条非期望地在小齿轮的非为此设置的扇区中下降。通常,奇数小齿轮具有多个沿周向相继的换挡区域,所述换挡区域分别包括一个降挡区域和沿驱动转动方向跟随降挡区域的下一个升挡区域。通常,至少两个构造在不同的周向区段上的换挡区域如此构造,使得相应的输出齿在不同的升挡区域中在小齿轮的绕转期间与不同的链节类型啮合。相应的情况优选也适用于可能设置的至少一个接收齿。如果此时如此触发升挡过程,使得具有当前与内链板链节啮合或在当前小齿轮绕转中啮合的输出齿的升挡区域作为下一升挡区域通过变速器,则有利的是,通过至少一个稳定齿延迟升挡过程,直至输出齿与外链板链节啮合或在当前小齿轮绕转中啮合的升挡区域通过变速器。
因此,作为第一实施方式的替代方案或补充方案,上述目的也可以通过稳定齿的第二实施方式来实现,根据该第二实施方式,布置在升挡凹部构造的周向区域中的输出侧稳定齿的内齿接触面与至少一个输出齿,尤其是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿的外齿接触面的轴向间距不小于内链板小齿轮齿的最大链条导引尺寸。作为替代方案或优选作为补充方案,布置在降挡凹部构造的周向区域中的接收侧稳定齿的内齿接触面与至少一个接收齿,尤其是其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿的外齿接触面的轴向间距可以不小于内链板小齿轮齿的最大链条导引尺寸。根据上述定义,具有最大链条导引尺寸的内链板小齿轮齿是上述基准齿。
在稳定齿的第一实施方式中,稳定齿的内齿接触面相对于基准齿的内齿接触面作为具有最大的链条导引尺寸的内链板小齿轮齿的相对位置是重要的,与之不同的是,第二实施方式的稳定齿与通过布置在由升挡区域和降挡区域构成的同一换挡功能区域中配属于其的换挡功能齿,即输出齿或接收齿,尤其与其升挡区域的逆着驱动转动方向最外侧的输出齿或/和与其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿,形成跨多数小齿轮齿的链条导引尺寸,该链条导引尺寸不低于在此应用的基准齿作为具有最大的链条导引尺寸的内链板小齿轮齿的链条导引尺寸,和/或该跨多数小齿轮齿的链条导引尺寸优选不低于与自行车的驱动配置中的小齿轮配合的自行车链的内链板链节的轴向净宽度,甚至为了更好地将自行车链条稳定在与自行车链条咬合的小齿轮上而大于该净宽度。稳定齿的第二实施方式的主要优点在于但不限于,小齿轮仅具有内链板小齿轮齿时,如在奇数小齿轮的情况下那样。与上述基准齿相反,在具有最大链条导引尺寸的内链板小齿轮齿中,其外齿接触面的轴向位置不重要,所述内链板小齿轮齿被用于第二实施方式的稳定齿设计的基准。其可以相对于换挡功能齿,即输出齿和接收齿,中的一个或两个,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿和/或其降挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的接收齿的齿接触面向内错开地布置。
在如上所述的的情况下,至少一个稳定齿能够,优选特别是应该会导致小齿轮上的链条在小齿轮上的某些部分,即沿着链轮的某些角度范围,不再完全依循已知的、通常的直线运行路径。
取而代之的是,链条不仅在换挡过程中,而且也在于小齿轮上正常运行期间(即没有为了将链条换到另一个小齿轮而被变速器横向偏移),能被选则性地借由该至少一个稳定齿横向偏移,特别是在朝向下一个较大的小齿轮的方向,即在内侧方向。这样做的目的是为了在小齿轮的某些旋转位置,例如在小齿轮的内侧换挡间隙或降挡凹部构造,而不是在外侧换挡间隙或升挡凹部构造,抵消链条的非期望的向外运动,即向外侧的方向,以及与此相关的任何换档误差。
稳定齿的外齿接触面比与稳定齿相邻的基准齿的外齿接触面更远的相反情况是可以想象到的且为本实用新型所涵盖。在此相反的情况下,换句话说,自行车链条在与小齿轮上相应设计和布置的稳定齿啮合期间,故意向外偏移,即向外侧方向偏移,超出其正常的直线路径运行,例如在小齿轮的那些角度区域中,不需要向内换挡,即不需要降挡,这尤其是在小齿轮及/或下一个较大的相邻小齿轮的外侧换挡间隙或降挡凹部构造的情况。
换句话说,这些情况意味着,由于小齿轮的至少一个稳定齿,链条至少在一定程度上被带入小齿轮上的特定的有规律的水平蛇形运动模式,借此方式,例如,可刻意减少上述的错误换挡现象。
在此类情况下,具有至少一个稳定齿的小齿轮齿具有特殊的特性,即从至少两个相邻的齿重迭来看,小齿轮齿可以比链条内链板间距宽,即比链条内链板宽度宽。换句话说,在这些情况下,跨越至少两个相邻齿的小齿轮的导链尺寸要比链条内链板的宽度宽。再换句话说,从相邻的齿上看,小齿轮齿宽于链条内链板的宽度。「小齿轮齿宽于链条内链板宽度」起初听起来在技术上是无稽之谈,因为如果至少有两个相邻的齿宽于链条内链板宽度,那么链条将至少有一个链条内链板骑在两个齿上,不再与链轮接合。然而,在本实用新型考虑的情况下,至少两个相邻的齿不是每者都比链条内链板的宽度宽,但齿的厚度在相邻的齿上比链条内链板的宽度宽,即至少重迭了两个相邻的齿,借其两个相邻的齿中至少有一者并不比链式内链板的宽度宽。以此方式,链条就有可能不会骑在对链条内链板而言太厚的齿上,而是依循上述的特殊蛇形模式。
应明确指出的是,稳定齿可以仅根据第一实施方式或仅根据第二实施方式或既根据第一实施方式又根据第二实施方式构造。
优选地,输出侧稳定齿的内齿接触面与至少一个输出齿,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿的外齿接触面之间的轴向间距大于内链板小齿轮齿的最大链条导引尺寸。同样优选地,接收侧稳定齿的内齿接触面与至少一个接收齿,尤其其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿的外齿接触面的轴向间距大于内链板小齿轮齿的最大的链条导引尺寸。由此进一步提高通过稳定齿和所配属的换挡功能齿共同形成的链条导引能力。
优选地,为了实现在稳定齿和与所配属的换挡功能齿之间的区域中的局部张紧链条导引,稳定齿的内齿接触面与所配属的换挡功能齿的外齿接触面之间的轴向间距为用于在驱动运行中啮合而为小齿轮所配属的自行车滚子链的内链板链节的净宽度的0.90倍至1.05倍。为了有效地减小沿向外方向的轴向的链条可运动性,当在对此不利的转动位置的时间点触发升挡过程时,稳定齿的内齿接触面与稳定齿所配属的换挡功能齿的外齿接触面的轴向间距优选不小于,特别优选大于内链板链节的轴向净宽度。试验显示,相当于内链板链节的净宽度的1.004倍至1.033倍的稳定齿的内齿接触面与稳定齿所配属的换挡功能齿的外齿接触面的轴向间距具有特别有利的链条导引作用。
为了避免小齿轮的非期望的削弱,所提到的凹部构造在周向方向上尽可能短地构造。因此,优选地,输出侧稳定齿可以逆着驱动旋转方向直接与至少一个输出齿相邻地布置,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿相邻地布置。与此相应地,出于相同的考虑,接收侧稳定齿可以沿驱动转动方向直接与至少一个接收齿,尤其是其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿相邻。在这种布置中,输出侧稳定齿在升挡过程期间是同一链节的两个链条链板沿轴向从外部经过的第一个小齿轮齿。同样地,接收侧稳定齿在降挡过程期间是同一链节的两个链条链板沿轴向从外部经过的最后一个小齿轮齿。
优选地,所述至少一个输出齿和/或所述至少一个接收齿构造用于与外链板链节啮合,因为所述外链板链节由于其上面所描述的较大的净宽度在链条轴向向外脱离或轴向从外部到来的情况下仍能被保持在小齿轮上或在小齿轮上接收,尽管链条不再或尚未处于其用于与小齿轮啮合的轴向位置。
此外,对于直接沿着链条轨道与外链板链节相邻的内链板链节而言,由于其较小的轴向尺寸,更容易地在轴向外部经过输出侧稳定齿处或接收侧稳定齿。
如上所述,输出侧稳定齿的外齿接触面相对于轴向基准位置向内错开地布置。与至少一个输出齿的外齿接触面相比,尤其是与其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿之外齿接触面相比,所述输出侧稳定齿的外齿接触面具有与轴向基准位置间更大的轴向间距,以便在升挡时使得自行车链条能够在轴向外部经过稳定齿旁边。作为替代方案或补充方案,接收侧稳定齿的外齿接触面关于轴向基准位置向内偏移。与至少一个接收齿的外齿接触面,尤其与其降挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的接收齿的外齿接触面相比,所述接收侧稳定齿的外齿接触面具有距轴向基准位置更大的轴向间距。由此,自行车链条在降挡时可以在轴向外部经过稳定齿。
为了一方面为链条提供用于换挡过程的在小齿轮上的上述轴向运动间隙,并且另一方面为了在小齿轮在没有换挡过程的情况下正常旋转时限制该轴向运动间隙,与所述至少一个输出齿,尤其是其升挡区域的逆着驱动转动方向最外侧的输出齿的内齿接触面相比,输出侧稳定齿的内齿接触面可具有与轴向基准位置间更大的轴向间距,和/ 或与所述至少一个接收齿,尤其是其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿的内齿接触面相比,接收侧稳定齿的内齿接触面可具有与轴向基准位置间更大的轴向间距。
为了可重复地执行成功的换挡过程,更确切地说为了升挡以及为了降挡,仍然或已经与小齿轮处于啮合中的自行车链条在对于换挡过程起决定性作用的换挡功能齿,即输出齿和接收齿,区域中向外的轴向可运动性是有利的。因此,在构造有升挡区域的上述至少一个输出齿的情况下,输出侧动员齿可以沿驱动旋转方向直接与至少一个输出齿,特别是其升挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的输出齿相邻地布置,其中,输出侧动员齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距小于或等于基准齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距。优选地,输出侧动员齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距小于基准齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距。输出侧动员齿,其在升挡时作为与链条啮合的最后小齿轮齿中的一个,优选地作为与链条啮合的倒数第二个小齿轮齿,能使得自行车链条能够轴向向外运动到轴向相邻的升挡过程的较小目标小齿轮。因此,与没有输出侧动员齿的小齿轮相比,链条可以在较长的圆周区段上轴向向外移动。
优选地,输出侧动员齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距也小于输出侧稳定齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距。从而,在小齿轮与链条的普通啮合而不进行换挡操作的情况下,输出侧稳定齿能够有效地将链条稳定在小齿轮上。因此,逆着驱动旋转方向,输出侧稳定齿跟随由输出侧动员齿和至少一个输出齿形成的、在至少两个齿上延伸的圆周区段,该圆周区段具有小的链条导引尺寸并且因而对在小齿轮上的链条具有弱的轴向导引作用。
作为替代方案或优选作为补充方案,在构造有降挡区域的上述至少一个接收齿的情况下,可以与至少一个接收齿,尤其是与其降挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的接收齿,逆着驱动旋转方向直接相邻地布置有接收侧动员齿,其中,接收侧动员齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距小于或等于基准齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距。优选地,接收侧动员齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距小于基准齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距。接收侧动员齿(其在降挡时是最先与链条啮合的小齿轮齿之一,优选地是与链条啮合的第二小齿轮齿)使得自行车链条可具有轴向向外相对于降挡过程的轴向相邻的较小的输出小齿轮的运动间隙。因此,与没有接收侧动员齿的小齿轮相比,链条可以在较长的圆周区段上从轴向外侧向轴向内侧运动。
优选地,接收侧动员齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距也小于接收侧稳定齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距。这使得接收侧稳定齿能够在小齿轮与链条在没有换挡过程的情况下正常啮合时有效地将链条稳定在小齿轮上。于是,在驱动转动方向上,接收侧稳定齿在由接收侧动员齿和至少一个接收齿形成的、在至少两个小齿轮齿上延伸且具有小的链条导引尺寸并且因此对链条在小齿轮上具有的弱的轴向导引作用的圆周区段前面。
具有小的链条导引尺寸的圆周区段越长,变速器的移位就越容易引起链条在对此非期望的周缘区域上的非期望的下降,并且所述至少一个稳定齿的构造就越有利。
为了在由降挡区域和在驱动旋转方向上下一个跟随降挡区域的升挡区域组成的切换区域中尽可能好地将链条稳定在小齿轮上,优选地,输出侧稳定齿的内齿接触面距轴向基准位置的轴向间距也大于接收侧动员齿的内齿接触面距轴向基准位置的轴向间距,和/或接收侧稳定齿的内齿接触面距轴向基准位置的轴向间距大于输出侧动员齿的内齿接触面距轴向基准位置的轴向间距。
小齿轮可以具有多于一个的升挡区域,其中,优选地,每个升挡区域具有升挡凹部构造,所述升挡凹部构造具有至少一个,优选地恰好一个配属于升挡凹部构造的输出齿。同样地,小齿轮可以具有多于一个的降挡区域,其具有降挡凹部构造且具有至少一个,优选地恰好一个配属于降挡凹部构造的接收齿。降挡凹部构造与在驱动转动方向上距其最近的升挡凹部构造构成共同的换挡区域。降挡凹部构造和在驱动转动方向上最接近该降挡凹部构造的升挡凹部构造优选位于接收齿,尤其是其降挡区域的在驱动转动方向上最外侧的接收齿与在驱动转动方向上跟随接收齿的第一输出齿之间。
至少一个输出齿,尤其是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿优选沿驱动旋转方向紧跟升挡凹部构造,使得升挡凹部构造至少不完全地延伸,优选地完全不延伸到至少一个输出齿的向外指向的齿面中,尤其是其升挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的输出齿的向外指向的齿面中。其升挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的输出齿的向外指向的齿面的至少一部分,优选地其升挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的输出齿的整个向外指向的齿面都不受升挡凹部构造的影响。
类似于输出齿,优选地,至少一个接收齿,尤其是其降挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的接收齿逆着驱动旋转方向紧跟降挡凹部构造,使得降挡凹部构造至少不完全地延伸,优选地完全不延伸到至少一个接收齿的向外指向的齿面中,尤其是其降挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的接收齿的向外指向的齿面中。其降挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的接收齿的向外指向的齿面的至少一部分,优选地其降挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的接收齿的整个向外指向的齿面都不受降挡凹部构造的影响。
根据本申请的术语用法,小齿轮齿在径向内部终止在小齿轮的齿根圆上。在齿根圆的径向内部构造在小齿轮基体上的构造是小齿轮基体的构造而不是构造在相同的周向位置上的小齿轮齿的构造。
在小齿轮的一个实施方式中,接收侧或输出侧动员齿,优选地输出侧动员齿可以是基准齿。则相关动员齿的内齿接触面距轴向基准位置的轴向间距为内齿接触面距轴向基准位置的轴向间距。换句话说,动员齿的链条导引尺寸是基准齿的链挑导引尺寸。当小齿轮的齿数为偶数,并且是从接收侧动员齿到在驱动旋转方向上最近的输出侧动员齿的换挡路径的齿数的n倍加上包括动员齿的n个齿时,动员齿尤其可以是小齿轮的基准齿,并且小齿轮包含该路径的n倍。其中n是整数。
由于以上已经提到的使链条更容易地向外输出和使来自外部的链条更容易地接收的原因,至少一个接收齿和至少一个输出齿都构造用于啮合到外链板链节中,因此通常在至少一个接收齿,特别是其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿与沿驱动转动方向最接近的输出齿之间存在奇数个小齿轮齿。为了使支持换挡过程的凹部构造保持尽可能短,所述凹部构造为了实现其目的必须在周向方向上具有一定的最小长度,多数情况下,在所述至少一个接收齿,尤其是其降挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的接收齿与其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿之间存在三个或五个小齿轮齿。其升挡区域的逆着驱动转动方向最外侧的输出齿于是在驱动转动方向上是在至少一个接收齿之后,尤其在其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿之后的第四齿或第六齿。如果存在接收侧和输出侧动员齿,则输出侧动员齿在这些情况下沿驱动转动方向优选地是在接收侧动员齿之后的第六小齿轮齿或第八小齿轮齿。上述换挡路径于是包括七个或九个小齿轮齿。具有24个齿的小齿轮(24-T-小齿轮)于是可以由三个这种换挡路径加上三个齿构成,从而动员齿,优选地输出侧动员齿可以是基准齿。当奇数小齿轮,例如具有21个齿的小齿轮(21-T-小齿轮)在外侧与24-T-小齿轮相邻时,由三个换挡路径构成24-T-小齿轮是有利的。这是因为在链条与奇数小齿轮啮合时,对于奇数小齿轮的每个小齿轮齿,在外链板链节和内链板链节之间的被啮合的链节的类型随着每次旋转而改变。因为在从21-T-小齿轮降挡到24-T-小齿轮上时, 21-T-小齿轮的小齿轮齿与相应的链节类型的配属是不确定的,所以为了实现尽可能短的换挡延迟有利的是,在24-T-小齿轮上构造有多个换挡路径。原则上,在本申请中,具有z个齿的小齿轮被称为“z-T- 小齿轮”。
为了简化小齿轮的制造,可以规定多个位于凹部构造之外的小齿轮齿的外齿接触面是位于轴向基准位置上,包括输出齿和/或接收齿的齿接触面。
多个,优选地所有位于轴向基准位置上的外齿接触面优选正交于小齿轮轴线定向。这便于在尺寸精度方面有利地加工在其形状上复杂的小齿轮。
优选地,多个,特别优选所有位于轴向基准位置上的内齿接触面可以正交于小齿轮轴线定向。
为了在小齿轮上旋转期间稳定链条,有利的是,输出侧稳定齿的链条导引尺寸大于至少一个输出齿,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿的链条导引尺寸。作为替代方案或优选作为补充方案,接收侧稳定齿的链条导引尺寸可以大于至少一个接收齿,尤其是其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿的链条导引尺寸。优选地,输出侧稳定齿的链条导引尺寸是至少一个输出齿,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿的链条导引尺寸的1.1 倍至1.3倍,优选地是1.12倍至1.2倍,特别优选地是1.13倍至1.17 倍(包括所述倍数界限值)。作为替代方案或优选作为补充方案,接收侧稳定齿的链条导引尺寸优选为至少一个接收齿,尤其是其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿的链条导引尺寸的1.2倍至1.6倍,优选1.2倍至1.5倍,特别优选1.21倍至1.45倍(包括所述倍数界限值)。这些值通常适用于小齿轮,但优选适用于具有偶数齿数的小齿轮。对于具有奇数齿数的小齿轮或对于仅具有内链板小齿轮齿的小齿轮,输出侧稳定齿的链条导引尺寸可以是至少一个输出齿,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿的链条导引尺寸的1.3 倍至1.7倍,优选1.4倍至1.6倍,特别优选1.5倍至1.6倍(包括所述倍数界限值)。同样地,对于具有奇数齿数的小齿轮或对于仅具有内链板小齿轮齿的小齿轮,接收侧稳定齿的链条导引尺寸可以是至少一个接收齿,尤其是其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿的链条导引尺寸的1.2倍至1.6倍,优选1.3倍至1.5倍,特别优选1.4倍至1.5倍(包括所述倍数界限值)。
此外,为了在小齿轮上的旋转期间稳定链条,如果输出侧稳定齿的链条导引尺寸大于输出侧动员齿的链条导引尺寸,则可能是有利的。作为替代方案或优选作为补充方案,接收侧稳定齿的链条导引尺寸可以大于接收侧动员齿的链条导引尺寸。优选地,输出侧稳定齿的链条导引尺寸是输出侧动员齿的链条导引尺寸的0.8倍至1.2倍,优选地0.85倍至1.15倍,特别优选地0.88倍至1.13倍(包括所述倍数界限值)。作为替代方案或优选作为补充方案,根据有利的改进方案,接收侧稳定齿的链条导引尺寸是接收侧动员齿的链条导引尺寸的1.0 倍至1.4倍,优选1.0倍至1.37倍,特别优选1.0倍至1.35倍(包括所述倍数界限值)。这些值通常适用于小齿轮,但优选适用于具有偶数齿数的小齿轮。对于具有奇数齿数的小齿轮或对于仅具有内链板小齿轮齿的小齿轮,输出侧稳定齿的链条导引尺寸可以是输出侧动员齿的链条导引尺寸的1.3倍至1.7倍,优选1.4倍至1.6倍,特别优选1.5 倍至1.6倍(包括所述倍数界限值)。同样地,对于具有奇数齿数的小齿轮或对于仅具有内链板小齿轮齿的小齿轮,接收侧稳定齿的链条导引尺寸可以是接收侧动员齿的链条导引尺寸的1.2倍至1.6倍,优选 1.3倍至1.5倍,特别优选1.4倍至1.5倍(包括所述倍数界限值)。
作为优选奇数小齿轮的上述21T小齿轮可以具有分别具有七个小齿轮齿的三个换挡区域。优选地,在这些换挡区域上,接收齿和输出齿是换挡区域的沿周向方向分别最外侧的齿。接收齿通常是换挡区域逆着驱动旋转方向的最外侧的齿,并且输出齿是换挡区域沿驱动旋转方向的最外侧的齿。通过换挡区域在周向方向上彼此相邻,至少一个接收齿于是在驱动转动方向上与至少一个输出齿相邻。在这种情况下,换挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的输出齿可以同时是沿驱动旋转方向相邻的换挡区域的接收侧动员齿,并且换挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的接收齿可以是逆着驱动旋转方向相邻的换挡区域的输出侧动员齿。
因为已经与小齿轮啮合的链条向外的输出通常比从外部接近小齿轮以便与之啮合的链条的接收更容易实现,为了以尽可能小的轴向链条导引能力损失实现可重复的换挡成功,至少一个输出齿的链条导引尺寸,尤其是其升挡区域的逆着驱动转动方向最外侧的输出齿的链条导引尺寸,可以大于至少一个接收齿的链条导引尺寸,尤其是其降挡区域的沿驱动转动方向最外侧的接收齿的链条导引尺寸。因此,对于链条在至少一个接收齿处的接收而言,其在至少一个接收齿处的轴向运动间隙可以大于在至少一个输出齿处的轴向运动间隙。在具体的实施例中,已经证明有利的是,至少一个输出齿的链条导引尺寸,特别是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿的链条导引尺寸,是至少一个接收齿特别是其降挡范围的沿驱动旋转方向最外侧的接收齿的链条导引尺寸的1.02倍至1.15倍,优选1.03倍至1.12倍,特别优选1.04倍至1.11倍,其包括所述界限值。
因为链条在升挡时的输出情况和链条在降挡时的接收情况在小齿轮上关于链条与小齿轮沿着链条轨道的轴向间距通常不关于包含小齿轮轴线的对称平面镜像地进行,所以输出侧稳定齿的外齿接触面与轴向基准位置的轴向间距可以选择不小于接收侧稳定齿的外齿接触面与轴向基准位置的轴向间距。优选地,输出侧稳定齿的外齿接触面与轴向基准位置的轴向间距大于接收侧稳定齿的外齿接触面与轴向基准位置的轴向间距。因此,与至少一个接收齿的链条导引尺寸,特别是其降挡区域的沿驱动旋转方向最外侧的接收齿的链条导引尺寸相比,尤其可以考虑为至少一个输出齿,尤其是其升挡区域的逆着驱动旋转方向最外侧的输出齿设置优选更大的链条导引尺寸。
优选地,输出侧稳定齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距与接收侧稳定齿的内齿接触面与轴向基准位置的轴向间距相差不超过10%,特别优选不超过5%,其分别基于两个间距中的较大者。最优选地,所述间距彼此相同。由此可以确保,两个稳定齿的链条稳定能力在布置有稳定齿的换挡区域中没有太大差别。输出侧稳定齿的内齿接触面和接收侧稳定齿的内齿接触面分别与轴向基准位置的不同轴向间距的实现用于赋予每个稳定齿最大可能的厚度并且因此赋予最大可能的耐磨性。链条稳定能力是通过稳定齿抵抗轴向运动间隙的能力来确定,即稳定齿在链条的常规旋转中在没有升挡操作的情况下,抵抗由其他小齿轮齿,例如至少一个接收齿,至少一个输出齿或必要时一个或多个动员齿,赋予自行车链条在升挡和降挡凹部构造的区域中的轴向运动间隙的能力来确定。为此,内齿接触面的轴向位置是决定性的标准。
当今的小齿轮通常不与与其共同作用的自行车链条分离地提供。通常,小齿轮或小齿轮飞轮与配套的自行车链条一起作为一个系统设计和提供。这在具有10个、11个、12个或更多个小齿轮的空间上强烈压缩的后轮小齿轮飞轮的情况下,用以保证由小齿轮或具有小齿轮的小齿轮飞轮和与小齿轮或小齿轮飞轮共同作用的自行车链条组成的驱动配置尽可能顺利工作的唯一可行的方案。因而自行车链条的设计还与小齿轮或具有小齿轮的小齿轮飞轮的设计相关联。对于给定的小齿轮或给定的具有该小齿轮的小齿轮飞轮,本领域技术人员可以毫无问题地确定相关的自行车链条及其尺寸。
为了将自行车滚子链在不同链节类型的交替顺序方面与小齿轮的小齿轮齿明确地配属,偶数小齿轮可以具有至少一个外链板小齿轮齿,所述外链板小齿轮齿的链条导引尺寸大于内链板链节的净宽度并且小于配属于小齿轮的自行车滚子链的外链板链节的净宽度。由此,该外链板小齿轮齿可以并且将在每次与自行车链条啮合时仅啮合到外链板链节的啮合空间中。如果内链板链节接近该外链板小齿轮齿,而外链板小齿轮齿由于其链条导引尺寸而无法或无法完全啮合到该内链板链节中,则链条可以通过外链板小齿轮齿的齿顶沿着链条轨道移动,直到具有外链板小齿轮齿的外链板链节到达能实现啮合的相对位置中。为了支持小齿轮的这种相对定向作用,所述小齿轮优选具有多个外链板小齿轮齿,其中,在每对外链板小齿轮齿之间布置有奇数个小齿轮齿。因此,至少一个内链板小齿轮齿位于两个沿周向相继布置的外链板小齿轮齿之间。
如上文所述,当小齿轮是偶数小齿轮时,降挡区域的至少一个,优选唯一的接收齿和/或升挡区域的至少一个,优选唯一的输出齿优选这样布置在小齿轮上,使得基于构造在小齿轮上的至少一个外链板小齿轮齿和由此引起的链条通过其链节类型的交替序列相对于小齿轮齿的明确的相对定向,至少一个,优选唯一的接收齿和/或至少一个,优选唯一的输出齿布置用于与外链板链节啮合。优选地,输出侧和/ 或接收侧稳定齿分别是内链板小齿轮齿。同样优选地,可能设置的输出侧和/或接收侧动员齿分别是内链板小齿轮齿。
优选地,小齿轮是小齿轮飞轮的组成部分,所述小齿轮飞轮具有多个同轴的小齿轮,所述小齿轮分别具有不同的齿数,所述小齿轮作为小齿轮飞轮能够共同无滑移地围绕共同的虚拟小齿轮轴线可转动地设置在自行车上,尤其设置在自行车的后轮毂上。于是,当在小齿轮飞轮中,一个小齿轮在外侧与另一小齿轮轴向相邻时,与该一个小齿轮的外端侧轴向对置的另一小齿轮具有比该一个小齿轮更小的齿数。优选地,具有至少一个如上所述构造的小齿轮的小齿轮飞轮总共具有十个、十一个、十二个、十三个或十四个小齿轮。特别优选地,小齿轮飞轮具有十二个小齿轮。根据这种十二层小齿轮飞轮的一种特别有利的实施方式,十二层小齿轮飞轮的较小的轴向直接相邻的小齿轮具有2的齿数差,十二层小齿轮飞轮的次小的轴向直接相邻的小齿轮具有3的齿数差,十二层小齿轮飞轮的较大的轴向直接相邻的小齿轮具有4的齿数差,并且十二层小齿轮飞轮的进一步更大的轴向直接相邻的小齿轮具有6的齿数差。最大的小齿轮优选具有比其轴向相邻的小齿轮多八个齿。小齿轮飞轮的优选的小齿轮序列的齿数为 10-12-14-16-18-21-24-28-32-38-44-52。优选地,小齿轮飞轮的至少一半的小齿轮如上所述地构造,特别优选地,至少三分之二的小齿轮如上所述地构造。
对于该优选的小齿轮飞轮来说,以下给出的轴向间距被证明是有利的,该轴向间距从较大的小齿轮的位于构造在外端面上的凹部构造外部的齿的外齿接触面到轴向相邻的下一较小的小齿轮的位于构造在外端面上的凹部构造外部的齿的外齿接触面。作为替代方案或优选作为补充方案,在轴向相邻的小齿轮的外端面之间的下述轴向间距已经证明是有利的:
在52T小齿轮和44T小齿轮之间:3.60mm至3.70mm,优选3.65 mm。在44T小齿轮和38T小齿轮之间:3.65mm至3.75mm,优选 3.70mm。在38T小齿轮和32T小齿轮之间:3.60mm至3.70mm,优选3.65mm。在32T小齿轮和28T小齿轮之间:3.70mm至3.80mm,优选3.75mm。在28T小齿轮和24T小齿轮之间:3.70mm至3.80mm,优选3.75mm。在24T小齿轮和21T小齿轮之间:3.85mm至3.95mm,优选3.90mm。在21T小齿轮和18T小齿轮之间:3.75mm至3.85mm,优选3.80mm。在18T小齿轮和16T小齿轮之间:3.65mm至3.75mm,优选3.70mm。在16T小齿轮和14T小齿轮之间:3.65mm至3.75mm,优选3.70mm。在14T小齿轮和12T小齿轮之间:3.85mm至3.95mm,优选3.90mm。
优选地,24T小齿轮和21T小齿轮之间的间距是从飞轮的52T小齿轮到12T小齿轮的相邻小齿轮之间的在数值方面最大的间距。14T 和12T小齿轮之间的间距可以与24T和21T小齿轮之间的间距相同,但不能更大。
21T小齿轮和18T小齿轮之间的间距优选是从飞轮的52T小齿轮到12T小齿轮的相邻小齿轮之间的第二大的间距。
优选地,由44T/38T、18T/16T和16T/14T组成的至少一个小齿轮对具有从52T小齿轮到12T小齿轮的相邻小齿轮之间的在数值方面的第三大的间距,其中,特别优选地,三个所提到的小齿轮对分别具有相同大小的间距。
由52T/44T和38T/32T组成的至少一个小齿轮对具有从52T小齿轮到12T小齿轮的相邻小齿轮之间的最小间距,其中,特别优选地,两个所提到的小齿轮对分别具有相同大小的间距。
在12T小齿轮和10T小齿轮之间,优选在12T小齿轮的位于构造在外端面上的凹部构造外部的小齿轮齿的外齿接触面与10T小齿轮的位于构造在外端面上的凹部构造外部的内链板小齿轮齿的外齿接触面之间存在3.75mm至3.85mm,优选3.80mm的轴向间距。
在12T小齿轮和10T小齿轮之间,优选在12T小齿轮的位于构造在外端面上的凹部构造外部的小齿轮齿的外齿接触面与10T小齿轮的位于构造在外端面上的凹部构造外部的外链板小齿轮齿的外齿接触面之间存在4.55mm至4.65mm,优选4.60mm的轴向间距。
在多层小齿轮飞轮上,彼此轴向相邻的小齿轮通过连接器件彼此连接。优选地,连接器件包括接片,所述接片从两个轴向相邻的小齿轮中的较大的小齿轮出发径向向内并且轴向向外突出。在包含小齿轮轴线的截面中,这种接片具有粗略示意性的L形横截面。优选地,接片与轴向相邻的较小的小齿轮一体地构造,例如通过对整体进行切削加工来构造。然而不应排除的是,接片仅径向向内延伸并且相邻的下一较小的小齿轮与链板之间的轴向间距通过铆钉或通过类似的连接器件桥接,所述连接器件同时在两个轴向相邻的小齿轮之间建立机械连接。
在此可以规定,从确定的小齿轮起,在轴向向内朝向较大的小齿轮的方向上轴向相邻的小齿轮通过比两个相互连接的相邻的小齿轮中的每个单独的小齿轮齿数更少的接片相互连接。在较大的偶数小齿轮的情况下有利的是,接片作为连接器件仅构造在轴向相邻的小齿轮中较小的小齿轮的每隔一个齿上。由此,较大的小齿轮在较小的小齿轮上的主体连接在如下部位处通入到小齿轮基体中,链条在与较小的小齿轮啮合的情况下将力所传递到的齿位于在较小的小齿轮上的该部位。
如果两个轴向相邻的小齿轮中较小的小齿轮是奇数的小齿轮,那么优选在较小的小齿轮的每个齿的周向位置处连接接片通入较小的小齿轮的小齿轮基体中。
在上面优选提到的十二层小齿轮飞轮的示例中,三个最大的小齿轮优选构成为单小齿轮并且通过铆钉或其他连接器件彼此连接和/或与最大的小齿轮连接。其余的九个小齿轮优选一件式地构造为小齿轮圆顶。其中,小齿轮圆顶的第二大的小齿轮与最大的小齿轮并且小齿轮圆顶的第三大的小齿轮与第二大的小齿轮分别通过连接接片一件式地连接,其中,分别仅设置两个直接相互连接的小齿轮中较小的小齿轮具有齿的数量的一半的接片。在此,每个接片在较小的小齿轮具有齿的圆周位置处通入到相应较小的轴向相邻的小齿轮的小齿轮基体中。
小齿轮圆顶的第三大的小齿轮与第四大的小齿轮的一体式连接以及小齿轮与轴向相邻的下一较小的小齿轮的每个另外的连接,优选至少直至第七大的小齿轮这样实施,使得连接接片在较小的小齿轮的齿的每个圆周位置处通入到其小齿轮基体中。以十二层小齿轮飞轮为例,一体式小齿轮圆顶的最大的小齿轮是小齿轮飞轮的第四大的小齿轮,并且小齿轮圆顶的第七大的小齿轮分别是小齿轮飞轮中第十大和第三小的小齿轮。
小齿轮飞轮的和小齿轮圆顶的两个最小的小齿轮可以罐状地在没有通孔的情况下或者为了减小飞轮重量而利用多个通孔,例如在每隔一个齿上的通孔与小齿轮飞轮的其余部分一体地连接。优选地,第二小的小齿轮通过在每隔一个齿上的通孔在其他部位均为实心的罐状结构中与第三最小的小齿轮一体式地连接,并且同样优选地,最小的小齿轮通过实心的罐状结构与第二小的小齿轮一体式地连接。
这种小齿轮圆顶提供了足够的机械强度,用于在尽可能小的重量的同时传递在行驶运行中出现的力和转矩。
在连接接片仅在较小的小齿轮的每隔一个齿的周向位置处通入的部位,这样连接的小齿轮对的机械强度小于当连接接片在每个齿的周向位置处通入较小的小齿轮的小齿轮基体中时的情况。这可能由于在该部位减小的材料厚度而非期望地削弱较小的小齿轮在其升挡和/ 或降挡凹部构造的圆周区域中的刚度和强度。
为了补偿在较小的小齿轮上的这种弱化,在凹部构造在用于与轴向相邻的下一较大的小齿轮连接的两个连接接片之间的区域中延伸的部位,在小齿轮基体上构造有沿周向延伸的轴向突出部,所述轴向突出部优选在通入到构成所述连接接片的小齿轮基体中的两个连接接片的间距的至少四分之三,特别优选在整个间距上延伸。优选地,轴向突出部轴向地从小齿轮基体朝向轴向相邻的下一个较大的小齿轮伸出距离为在周向区域中布置在两个连接接片之间的凹部构造的区域中的齿的链条导引尺寸的80%至120%,连接接片将所述的较小的小齿轮与该下一个较大的小齿轮一体式地连接。
原则上,也可以在没有凹部构造的周向区域上构造这种用于加强小齿轮的轴向突出部。然而优选地,在没有凹部构造的周向区域上不构造加强的轴向突出部,因为在那里通常小齿轮基体足够厚并且因此足够牢固地并且更刚性地构造。
本实用新型还涉及一种驱动配置,其包括如上所述和改进的自行车的小齿轮,特别是具有至少一个如上所述构造的小齿轮的前述小齿轮飞轮,以及自行车滚子链,其中,自行车滚子链沿着其轨道交替地具有在其平行的内链板之间具有较小的净宽度的内链板链节和在其平行的外链板之间具有较大的净宽度的外链板链节。
为了简化换挡过程,在可围绕小齿轮轴线转动的小齿轮上(不论该小齿轮是如优选地按照上述描述构造,还是仅具有一个小齿轮基体,该小齿轮基体具有径向向外突出的小齿轮齿),两个沿周向相继的齿之间的齿间隙比大多数齿间隙径向向内延伸得更远,所述齿间隙的相应的齿基部的径向最靠近小齿轮轴线的位置定义了小齿轮的齿根圆。由此,即使在换挡过程中输出链条的小齿轮与接收链条的小齿轮之间的期望的较短的过渡距离的情况下,也可以遵守换挡条件,根据该换挡条件,在输出小齿轮的输出齿与接收小齿轮的接收齿之间必须延伸具有链节距的整数倍长度的链条区段。
这种换挡齿间隙,其限定齿间隙的滚子贴靠面径向向内低于小齿轮的齿根圆,在小齿轮与链条的常规啮合中在没有换挡过程的情况下可能导致问题,例如噪声产生和/或磨损加剧。
为了在小齿轮与链条的常规啮合中避免所提到的非期望的效果,可以在沿小齿轮的驱动旋转方向并且因此沿链条的驱动环绕方向限制换挡齿间隙的齿的承载负载的侧面的区域中构造具有凹形的滚子贴靠分面的辅助齿面构造,所述滚子贴靠分面在沿驱动旋转方向限制换挡齿间隙的齿的逆着小齿轮的驱动旋转方向指向的面上伸入到换挡齿间隙中。
优选地,辅助齿面伸入到换挡齿间隙中并由此形成在形成顶点区段。从齿顶或更靠近齿顶的区域,在齿的承载负载的侧面上的径向外部的驱动滚子贴靠面沿径向向内朝小齿轮轴线的方向并且沿与驱动转动方向相反的周向方向朝顶点区段延伸。优选地,换挡滚子贴靠面从顶点区段径向向内并且同样沿周向方向逆着驱动转动方向在换挡齿间隙的周向中心的区域中朝向齿基部延伸。为了避免锋利棱边和跳动,换挡滚子贴靠面在其靠近换挡齿中间空间的周缘中心的端部区域上优选地紧贴到齿基部的面中。
在换挡过程期间,自行车链条的滚子于是可以贴靠在径向更靠内的换挡滚子贴靠面上,从而良好地满足上述换挡条件。相反,在没有换挡过程的常规啮合运行期间,自行车链条的滚子可以贴靠在径向更靠外的驱动滚子贴靠面上,使得自行车链条的所有布置在小齿轮的齿间隙中的滚子的滚子轴线布置在围绕小齿轮轴线的部分圆轨道上,更确切地说,即使当单独构造的换挡齿间隙实际上提供径向向内的径向运动空间时也是如此。在此,顶点区段形成一种切割凸耳,其由于链条的负载或牵引段中的链条张力而至少在径向向内的方向上无法克服贴靠在相关齿的承载负载的齿面上的滚子。如果滚子贴靠在驱动滚子贴靠面上,则所述滚子保持贴靠在所述驱动滚子贴靠面上。
优选是平行于小齿轮轴线的线形部段,但也可以通过尤其是凸形的顶点形成的顶点区段优选在径向方向上比在沿驱动转动方向限制换挡齿间隙的齿的齿顶的径向坐标处更靠近换挡齿间隙的齿基部的径向坐标处。关于在驱动旋转方向上限制换挡齿间隙的齿的齿顶与换挡齿间隙的齿基部的径向间距,顶点区段与齿基部的间距优选为该径向间距的至少10%,特别优选地至少15%并且更优选地至少19%。同时,顶点区段与齿基部的间距优选地不超过该间距的45%,特别优选地不超过40%并且更优选地不超过35%。
优选地,辅助齿面构造不在沿小齿轮的驱动旋转方向限制换挡齿间隙的齿的承载负载的侧面的整个轴向宽度上延伸。由此可以提供用于容纳链条链板的空间,所述链条链板承载在换挡过程期间贴靠在换挡滚子贴靠面上的链条滚子。因此,辅助齿面构造优选比在小齿轮的驱动旋转方向上限制换挡齿间隙的齿的外齿接触面中更靠近其内齿接触面。优选地,辅助齿面构造从内齿接触面出发沿轴向朝外齿接触面的方向延伸。
由于换挡齿间隙的功能,载有辅助齿面构造的齿是沿驱动转动方向直接在其降挡区域的至少一个,优选唯一的接收齿前面的齿,尤其是接收侧稳定齿。
尽管上面提及小齿轮或小齿轮组件,例如小齿轮圆顶或小齿轮飞轮的切削制造,但这不是唯一可应用的制造方法。根据前述技术教导设计的小齿轮可作为切削加工的替代方案或补充方案,以无切削成型的方式制造,例如通过冲压和随后的弯曲或/和压印或/和深冲或通过组-压印方法,必要时与深冲方法组合进行制造。
小齿轮的无切削成形的制造(以下也仅简称为“成形”)以及因此小齿轮组件的多个或特别优选所有小齿轮的优点在于由此实现的进一步减轻重量的可能性。通过以成形的方式制造小齿轮,可以使用比所需的最大或所需的最小的链条导引尺寸薄的基体材料坯件,例如金属板坯件或金属板盘。因为在以成形的方式制造小齿轮时,材料可能沿金属板坯件的厚度方向移位。由此,例如可以在稍后形成的的小齿轮齿的沿厚度方向指向的外表面上的面区域沿厚度方向朝远离外表面的方向移动。由此,在所述外表面中产生凹部,并且在相对置的外表面中由于材料移位而产生突出部。因此,在齿的任何部位都不会实现材料增厚。然而,如上面所定义的那样,链条导引尺寸可以扩大超过原材料的厚度。因为在齿的一侧上,包围所产生的凹部的面区域形成齿接触面,并且在齿的相对侧上,所产生的突出部的轴向外表面形成齿接触面。在观察成形的齿的轴向投影时,两个齿接触面在齿的不同的轴向外侧上优选不重叠,然而可以从金属或基体材料坯件,即小齿轮坯件的厚度出发,在所述基体材料的拉伸极限和屈服极限的范围内形成具有比所述基体材料的厚度更大的链条导引尺寸的齿。
该可通过成型实现的、大于基础材料的厚度的链条导引尺寸有利地在一个优选的实施方式中不仅用于形成上述的外链板小齿轮齿,而且也用于形成内链板小齿轮齿。这对于奇数小齿轮尤其重要,所述奇数小齿轮由于上面描述的运行情况仅能够具有内链板小齿轮齿。因此,这些奇数小齿轮也可以由基体材料坯件形成,所述基体材料坯件的厚度尺寸等于或小于其至少一些小齿轮齿的链条导引尺寸。因此,奇数小齿轮也可以在奇数小齿轮的齿根圆内构造有小齿轮基体,所述小齿轮基体至少部分地具有基体材料坯件的厚度,所述小齿轮基体的厚度尺寸不大于或甚至小于其至少一些小齿轮齿的链条导引尺寸。
因此,由申请人以商标名“T-SyncTM”和“X-SyncTM”使用的用于同步偶数小齿轮上的小齿轮齿与始终相同类型的链节(内链板或外链板链节)的啮合的技术可以还可不受限制地以用在通过无切削成型,尤其仅通过无切削成型制造的小齿轮上。根据所提到的技术“T-SyncTM”和“X-SyncTM”,偶数小齿轮的每隔一个齿构造有链条导引尺寸,该链条导引尺寸允许该齿啮合到外链板链节的两个外链板之间的间隙中,然而该链条导引尺寸大于内链板链节的两个内链板之间的净宽度。在“T-SyncTM”技术中,在小齿轮齿的外链板上,附加的链条导引尺寸仅在一侧上实现,通常在指向承载小齿轮的自行车的垂直纵向中心平面的内侧上实现。在“X-SyncTM”技术中,与具有较小链条导引尺寸的内链板小齿轮齿相比,外链板小齿轮齿在外侧和内侧都具有轴向突起,以便实现关于内链板小齿轮齿的较大的链条导引尺寸。
具有厚度不大于或甚至小于至少一些,在奇数小齿轮处优选所有小齿轮齿的链条导引尺寸的小齿轮基体的小齿轮,尤其是奇数小齿轮的设计方案能够在这样的小齿轮在多个小齿轮,如小齿轮飞轮内的轴向布置中实现附加的间隙。因此,通过使用轴向的间隔元件,小齿轮可以根据间隔元件的轴向厚度在小齿轮飞轮内布置在轴向区域中,该轴向区域沿轴向方向具有比小齿轮基体的厚度更大的尺寸。这能够实现或简化小齿轮的布置,所述小齿轮具有位于凹部区域之外的小齿轮齿的外齿接触面或轴向相邻的小齿轮的无凹部的外部轴向端面之间的不同的轴向间距。小齿轮的这些无凹部的外部轴向端面通常至少在径向上位于小齿轮的相应的齿根圆之内。然而,不应排除的是,小齿轮的无凹部的外部轴向端面延伸到齿中,必要时甚至延伸到齿顶。
因为无切削地成形的小齿轮的小齿轮基体基本上具有统一的厚度,该厚度相应于小齿轮坯件的厚度,所以在无切削地成形的小齿轮上,通常构造为径向内部无材料的小齿轮环的小齿轮的构件刚度的问题也是非常重要的。作为上述通过轴向突出部的局部加强的补充方案或优选作为替代方案,小齿轮,尤其是无切削地成形的小齿轮,但原则上也可以通过在小齿轮上构造局部的径向突出部或径向加厚得以加强。通过局部径向加厚的局部径向加强的优点在于,小齿轮仍可由相对薄的小齿轮坯件制造,而不损失刚度并且不构成轴向突起。因此,小齿轮基体的端侧可以是平坦的。
原则上存在如下可能性,即,通过这种径向加厚部补偿在小齿轮的端侧上的轴向的材料凹陷或材料挤压。这意味着,在小齿轮通过在升挡区域和降挡区域中构造端侧的凹部在轴向上更薄地构造并且由此局部地损失构件刚度的部位,这种刚度损失可以通过径向的材料堆积得以补偿。径向的材料堆积优选在小齿轮基体上朝向小齿轮轴线径向向内进行,以避免径向的材料堆积干涉定义的齿几何形状。
除了轴向材料凹陷和材料挤压,如换挡区域中的所述凹部外,可以在圆周区段上布置或构造径向局部材料堆积或加厚,如上述局部加强轴向突出部,所述圆周区段至少在齿根圆的径向内部不具有轴向凹部。在此,例如在至少在换挡过程中机械负载高于常规齿的换挡功能齿,例如接收齿、输出齿、动员齿和/或稳定齿的紧邻周向附近和/或周向延伸区域中的周向区域可以构造有径向加厚部。在此,小齿轮基体的径向增厚,尤其是在小齿轮的齿根圆的径向内部的径向增厚,在存在疑问时,应比照在周向延伸区域中或周向上紧邻没无特殊换挡功能的常规齿的相同的小齿轮基体的径向厚度予以确定。
在周向方向上在两侧与齿相邻的齿间隙被认为是齿的周向紧邻位置。
用于局部加强小齿轮的局部径向加厚部优选在周向方向上与连接构造,如在小齿轮的常规运行中由连接销或连接铆钉穿过的连接孔间隔开地布置。在小齿轮的齿根圆的径向内部构建连接孔或连接销或连接接片总是需要小齿轮基体具有足够的材料,以便能够构建连接构造。当前所讨论的局部径向加厚部优选与连接构造,尤其是连接孔在周向上隔开布置,该周向间距大于连接孔本身的直径。由此,局部径向加厚可以被认为是技术上独立于连接构造的单一局部加强。
在小齿轮上,优选在多个小齿轮齿上,特别优选在超过70%的小齿轮齿上,进一步更优选在每个小齿轮齿上,在至少一侧上,特别优选在两侧上通过齿区段的无切削成型,还更优选仅通过齿部段的无切削成型并且由此使其外表面沿轴向方向移位形成齿接触面。在此,外表面的轴向移动可以是外表面作为一种轴向地远离小齿轮的端面并且远离载有该端面的小齿轮基体的外凸的凸起,或者作为一种向小齿轮基体内或朝向小齿轮基体的内凹的压印。这原则上适用于偶数和奇数小齿轮,但尤其适用于奇数小齿轮。
由于通常期望在齿与自行车链条啮合的尽可能早的时间点就已经实现尽可能好的链条导引,因此通常在至少多个小齿轮齿上,通过成型产生的凹部在小齿轮或齿的轴向侧,优选外侧上,以及在所述小齿轮或齿的相反的轴向侧上,优选内侧上产生的突出部在径向方向上均具有比在周向方向上更大的尺寸。因此,在小齿轮齿不完全沉入链节的啮合空间中的情况下,自行车链条的轴向运动间隙已经可以保持得很小并且因此链条可以被轴向导引。
为了在行驶运行中稳定自行车链条可能有利的是,在一些齿上,例如在至少一个输出齿上和/或在至少一个接收齿上构造斜坡。同样地,为了实现更强的稳定作用,可以特别优选的是,在与设有斜坡的输出齿相邻的动员齿上和/或在与设有斜坡的接收齿相邻的动员齿上同样设置斜坡。
这种起稳定作用的斜面在具有斜面的齿的背离相应的下一较小的小齿轮的齿面,即内齿面上形成径向的和轴向的阶梯。这种起稳定作用的斜坡构成径向向外,即背离小齿轮轴线的斜坡面,自行车链条的径向向内指向的边缘面可以支撑在该斜坡面上。斜坡的沿轴向方向,即沿轴向向内指向下一较大的相邻小齿轮的外表面可以是齿接触面,所述齿接触面在与链条完全齿啮合时起作用。因而,设有斜坡的齿在常规驱动运行中在没有换挡过程的情况下,在轴向的链条导引方面表现与无斜坡的齿一样。在径向方向上向外指向的斜坡面可以在与自行车链条的啮合中作为用于链条的置放面起作用,所述啮合在相应的小齿轮处开始或结束。径向向外指向的斜坡面更准确地链条的升挡或降挡时用作自行车链条的链节的内链板,即更靠近载有小齿轮的自行车的竖直的纵向中心平面的链板的置放面。通过径向向外指向的斜坡面,自行车链条可以在升挡过程中尽可能最佳地径向定位,以便尽可能好地遵守有利于平稳升挡的切向条件。根据在具体的小齿轮对上的主要结构尺寸比,可以通过将径向向外指向的斜坡面构造在与相应的升挡区域匹配的径向位置处来单独优化升挡特性。同样地,通过径向向外指向的斜坡面,自行车链条可以在降挡过程中尽可能最佳地径向定位,以便尽可能好地遵守有利于平稳降挡的切向条件。根据在具体的小齿轮对上的主要结构尺寸比,可以通过将径向向外指向的斜坡面构造在与相应的降挡区域匹配的径向位置处来单独优化降挡特性。
通过这种斜坡,链条在与最大小齿轮啮合时以特别的方式得到稳定。
在利用后轮毂上通常存在的自由轮的情况下倒踏脚踏板时,在某些情况下链条的斜置可使小齿轮与自行车链条的咬合啮合不稳定。其中,尤其在布置有升挡或降挡凹部构造的正端面,这可能导致链条非预期的跳脱或链条非预期地移位到下一较小的小齿轮上。
因为在较大的小齿轮上,例如在小齿轮飞轮的较大的40%的小齿轮上,特别是输出齿和可能与之相邻的动员齿由于其设计方案支持链条朝向斜置所作用的下一较小的小齿轮的移位,所以优选在该部位构造斜坡。在倒踏脚踏板时,链条斜置的问题尤其涉及降挡区域的与换挡相关的齿。因此,优选在接收齿上和在其动员齿上构造斜坡,以便对链条进行稳定。所描述的斜面尤其起到稳定的作用,因为所述斜面的作用是,使得所涉及的齿不是在其整个齿高上轴向地构造有较小的厚度,而是仅在从齿顶到径向向外指向的斜坡面的径向最外侧的区段中构造有较小的厚度。相关齿的径向布置在其内部的、轴向向内指向的斜坡面能够以上述方式在无换挡的链条啮合期间基于其与相同小齿轮的构造用于与相同类型的链节啮合的其余齿相比未改变的链条导引尺寸,轴向精确地导引链条。
所述至少一个斜坡不仅在链条斜置至前齿盘的非常不利的作用的情况下将链条本身保持在小齿轮上,而且还支持将链条向下切换到较大的,尤其最大的小齿轮或从较大的,特别是最大的小齿轮向上切换到下一较小的小齿轮。所述至少一个斜坡,优选多个斜坡实现如下可能性,即,与在没有这种斜坡的齿的传统的齿啮合的情况相比,链条可以稳定地并且借助主体导引也在小齿轮上的径向更靠外的位置中保持在小齿轮的与换挡相关的区域(升挡区域和降挡区域中)中;在所述传统的齿啮合的情况下,无斜坡的齿,例如接收齿、输出齿或分别与之相邻的动员齿径向完全地啮合到链节的间隙中。
因此,当变速器的链条导引滚子为了将链条保持在较大的小齿轮上而与小齿轮共面地对准并且链条斜置对链条在小齿轮上的保持起反作用时,所述斜坡使链条稳定从而防止其通常不可避免的朝向前齿盘的斜置。此外,当变速器的链条导引滚子与未来的链条导引小齿轮共面地定向,而链条还在当前对链条进行导引的小齿轮上啮合时,斜坡支持链条的移位。
所述斜坡也可以构造在比最大的小齿轮更小的小齿轮上,只要链条斜置在小齿轮上具有向外的作用分量。斜坡优选分别构造在相应的小齿轮的背离下一较小的小齿轮的一侧上。然而,因为链条斜置在朝向小齿轮飞轮的中等大小的小齿轮的方向上在数值上减小,所以斜坡特别优选地构造在两个、三个或四个最大的位于链条线和自行车纵向中心平面之间的小齿轮上。
上述斜坡也可以有利地通过成型来构造。为此,齿区域的材料又可以成型的方式局部地沿齿的厚度方向移动,优选地从外侧向内侧移动,在所述内侧上应构造斜坡。通过这种局部的材料位移也可以在载有斜坡的齿的外侧上局部地形成凹部并且在相反的内侧上形成突出部。突出部以其轴向外表面作为齿接触面提供链条导引尺寸,并且以其径向向外指向的表面提供上述斜坡面。
与常规齿不同,在设有斜坡的齿上,外侧上的凹部和内侧上的突出部优选沿径向方向构造有比沿周向方向更短的尺寸。
小齿轮的成型制造,尤其是采用其厚度等于或小于通过在小齿轮齿上成型实现的链条导引尺寸的基体材料的制造,此外能够实现外齿接触面向外移动超过小齿轮的外端面并且能够实现内齿接触面向内移动超过小齿轮的内端面。
因此,换挡功能齿的外齿接触面可以轴向地突出于载有所述换挡功能齿的小齿轮或小齿轮基体的外端面,且/或稳定齿的内齿接触面可以轴向向内突出于载有所述稳定齿的小齿轮或小齿轮基体的内端面。
原则上,其他齿的齿接触面也可以突出于载有所述齿的小齿轮的端面。然而在所述换挡功能齿和稳定齿的情况下,外齿或内齿接触面的位置起着上述的专门作用。
此外,非切削成型便于产生倾斜的齿接触面,而这无法通过切削制造实现或仅能以不成比例的高耗费实现。因此优选地,通过无切削成型制造的小齿轮具有至少一个齿,所述齿的外表面指向轴向方向,尤其是所述齿的齿接触面相对于与径向方向平行的第一倾斜轴线倾斜和/或相对于与径向方向和轴向方向正交的第二倾斜轴线相对于正交于小齿轮轴线的参考平面倾斜。第二倾斜轴线通常在环绕小齿轮轴线的圆周方向的切线方向上延伸。
附图说明
下面参照附图更详细地阐述本实用新型。其中:
图1示出沿着小齿轮轴线进行基准观察的根据本实用新型的自行车后轮小齿轮飞轮,其中,与观察者的距离越远,小齿轮越大,
图1A示出在正交于小齿轮轴线的观察方向上的图1的小齿轮飞轮,
图1B示出从远离纵向中心平面的相反方向所观察的图1的小齿轮飞轮,
图2A示出在基准观察情况下图1至1B的小齿轮飞轮的自行车后轮小齿轮对,其具有带有16个齿的较小的小齿轮和带有18个齿的较大的小齿轮,
图2B示出沿相反方向观察的图2A的自行车后轮小齿轮对,
图3示出在基准观察情况下图1至1B的小齿轮飞轮的自行车后轮小齿轮对,其具有带有18个齿的较小的小齿轮和带有21个齿的较大的小齿轮,其中,所述后轮小齿轮对属于具有总共三个小齿轮的过渡小齿轮组,
图4示出在基准观察情况下图1至1B的小齿轮飞轮的自行车后轮小齿轮对,其具有带有21个齿的较小的小齿轮和带有24个齿的较大的小齿轮,其中,所述后轮小齿轮对属于总共具有三个小齿轮的过渡小齿轮组,
图5示出图4的自行车后轮小齿轮对,所述自行车后轮小齿轮对具有自行车链条,所述自行车链条与较大的小齿轮啮合并且向下切换到较小的小齿轮上,
图6示出图1至1B的小齿轮飞轮的自行车后轮小齿轮对,其具有带有24个齿的较小的小齿轮和带有28个齿的较大的小齿轮,
图7示出在基准观察情况下图1至1B的小齿轮飞轮的最大的小齿轮,
图7A示出从正交于小齿轮轴线的方向观察的图7的小齿轮,
图7B示出沿着小齿轮轴线从远离自行车纵向中心平面的方向观察的图7的小齿轮,以及
图8示出装备有图1至1B的小齿轮飞轮的自行车,
图9示出图1至1B的小齿轮飞轮中的小齿轮18的粗略展开示意图,
图10示出图1至1B的小齿轮飞轮中的小齿轮20的粗略展开示意图,
图11示出图1至1B的小齿轮飞轮中的小齿轮22的粗略展开示意图,
图12示出图1至1B的小齿轮飞轮中的小齿轮24的粗略展开示意图,
图13示出小齿轮22上的换挡齿间隙的示意性透视细节图,所述小齿轮具有径向更靠近小齿轮轴线的齿基部,
图14示出具有图1至1B的小齿轮飞轮的一体式连接的小齿轮 10至26的小齿轮圆顶的示意性后视图,
图15示出图1至1B的小齿轮飞轮的小齿轮24及其与下一较大的小齿轮26的连接的示意性细节后视图,
图16示出沿着与图15的绘图平面正交的截面XVI-XVI的示意性细节剖视图,以及
图17示出沿着与图15的绘图平面正交的截面XVII-XVII的示意性细节剖视图,
图18A以图18B和18C的圆柱形的切面XVIII A示出了图18B 和18C的输出侧稳定齿39*的作为替代方案的、通过无切削成型制造的实施方式的齿顶的周向剖视图,图18B和18C示出了具有21个齿的奇数小齿轮20*的作为替代方案的、通过由金属板制成的小齿轮坯件的无切削成型制造的实施方式,其中以小齿轮轴线为圆柱轴线,
图18B示出图18A的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的输出侧稳定齿39*的外侧的透视图,
图18C示出图18A和18B的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的稳定齿39*的内侧的透视图,
图19A以图19B和19C的圆柱形的切面XIX A示出了图19B和 19C的逆着驱动转动方向D与输出侧稳定齿39*相邻的齿41*作为替代方案的、通过无切削的成型制造的实施方式的齿顶的周向剖视图,图19B和19C示出了具有21个齿的奇数小齿轮20*的作为替代方案的、通过由金属板制成的小齿轮坯件的无切削的成型制造的实施方式,其中以小齿轮轴线为圆柱轴线,
图19B示出图19A的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的齿41*的外侧的透视图,
图19C示出图19A和19B的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的齿41*的内侧的透视图,
图20A以图20B和20C的圆柱形的切面XX A示出了图20B和 20C的基准齿B*的作为替代方案的、通过无切削成型制造的实施方式的齿顶的周向剖视图,图20B和20C示出了具有21个齿的奇数小齿轮20*的作为替代方案的、通过由金属板制成的小齿轮坯件的无切削的成型制造的实施方式,其中以小齿轮轴线为圆柱轴线,
图20B示出图20A的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的基准齿B*的外侧的透视图,
图20C示出图20A和20B的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的基准齿B*的内侧的透视图,
图21A以图21B和21C的圆柱形的切面XXI A示出了图20B和20C的位于接收侧稳定齿45*和基准齿B*之间的齿47*作为替代方案的、通过无切削的成型制造的实施方式的齿顶的周向剖视图,图21B 和21C示出了具有21个齿的奇数小齿轮20*的作为替代方案的、通过由金属板制成的小齿轮坯件的无切削成型制造的实施方式,其中以小齿轮轴线为圆柱轴线,
图21B示出图21A的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的齿47*的外侧的透视图,
图21C示出图21A和21B的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的齿47*的内侧的透视图,
图22A以图22B和22C的圆柱形的切面XXII A示出了图20B和 20C的接收侧稳定齿45*的作为替代方案的、通过无切削成型制造的实施方式的齿顶的周向剖视图,图22B和22C示出了具有21个齿的奇数小齿轮20*的作为替代方案的、通过由金属板制成的小齿轮坯件的无切削的成型制造的实施方式,其中以小齿轮轴线为圆柱轴线,
图22B示出图22A的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的接收侧稳定齿45*的外侧的透视图,
图22C示出图22A和22B的小齿轮20*上的通过无切削成型制造的作为替代方案的接收侧稳定齿45*的内侧的透视图,
图22D示出通过无切削成型制造的具有21个齿的小齿轮20*的圆周区段的外侧的俯视图,其中,圆周区段具有图18A至22C的齿,
图22E示出图22D的圆周区段的内侧的俯视图,
图23A示出按照替代方案通过无切削成型制造的具有38个齿的小齿轮28*的升挡区域34*的外侧的透视图,其中,升挡区域34*位于图25的圆周区域XXIII中,
图23B示出了图23A的升挡区域34*的内侧的透视图,其中,升挡区域34*位于图25的周向区域XXIII中,
图24A示出图23A和图23B的制造的小齿轮28*的降挡区域40* 的外侧的透视图,其中,降挡区域40*位于图25的圆周区域XXIV中,
图24B示出了图24A的降挡区域40*的内侧的透视图,其中,降挡区域40*位于图25的周向区域XXIV中,
图25示出图23A至24B的通过无切削成型制造的具有38个齿的小齿轮28*的外侧的俯视图,
图26A示出在图25中的XXVI位置处、具有38个齿的偶数小齿轮28*的通过由金属板制成的小齿轮坯件的无切削变形制造的替代实施方式的另一接收侧稳定齿45*外侧的透视图,
图26B示出图26A的通过无切削成型制造的另一接收侧稳定齿 45*的内侧的透视图,
图26C以图26A和26B的圆柱形切面XXVI C示出图26A和26B 的作为替代方式通过无切削成型制造的接收侧稳定齿45*的齿顶的周向剖面图,其中以小齿轮轴线为圆柱轴线,
图26D以图26A和26B的包含小齿轮轴线R的切面XXVI D示出图26A至26C的接收侧稳定齿45*的横截面,
图27A示出了在图25中的XXVII位置处、通过无切削成型制造的另一接收齿44*的外侧的透视图,
图27B示出图27A的通过无切削成型制造的另一接收齿44*的内侧的透视图,
图27C以图27A和27B的包含小齿轮轴线R的切面XXVII C示出图27A和27B的另一接收稳定齿44*的横截面,
图28A示出两个同轴上下叠置的相同的小齿轮20*的内侧的透视图,其作为小齿轮201*和202*处于热处理准备的、相对彼此旋转地围绕共同的小齿轮轴线R以齿距错开的布置中,
图28B示出图28B的小齿轮201*和202*的齿列的圆周区段的内侧的俯视图,
图29对于图1至7B和18A至22C的小齿轮飞轮:通过小齿轮的相应外端面测量的小齿轮间距以及相应小齿轮的基准齿的链条导引尺寸的曲线图,
图30A示出安装在锁定管上的图1至1B的小齿轮飞轮的透视图,其具有用于在调节过程中使用的参考小齿轮的标识的第一实施方式,
图30B示出安装在锁定管上的图1至1B的小齿轮飞轮的透视图,其具有用于在调节过程中使用的参考小齿轮的标识的第二实施方式,
图30C示出安装在锁定管上的图1至1B的小齿轮飞轮的透视图,其具有用于在调节过程中使用的参考小齿轮的标识的第三实施方式,
图30D示出安装在锁定管上的图1至1B的小齿轮飞轮的透视图,其具有用于在调节过程中使用的参考小齿轮的标识的第四实施方式,以及
图30E示出安装在锁定管上的图1至1B的小齿轮飞轮的透视图,其具有用于在调节过程中使用的参考小齿轮的标识的第四实施方式。
具体实施方式
在图1中,自行车后轮小齿轮飞轮的一种优选的根据本实用新型的实施方式整体用附图标记1表示,该自行车后轮小齿轮飞轮具有十二个同轴的、无打滑地为了围绕与图1的绘图平面正交的小齿轮轴线 R共同转动而相互连接的小齿轮。
图1中的小齿轮飞轮1的观察对应本申请的基准观察,即沿着小齿轮轴线R的观察方向,其中,最小的小齿轮最靠近图1中的观察者并且最大的小齿轮最远离图1中的观察者。
箭头D表示小齿轮18在图8所示的自行车70上的驱动运行中的驱动旋转方向。
图1的小齿轮飞轮1的齿级为: 10-12-14-16-18-21-24-28-32-38-44-52。因此,小齿轮飞轮1包括具有十个齿的最小小齿轮10、具有12个齿的与其轴向相邻的小齿轮12、具有14个齿的下一更大的小齿轮14、具有16个齿的下一更大的小齿轮16和具有18个齿的与其轴向相邻的小齿轮18。
与小齿轮18相邻的下一较大的小齿轮20是具有21个齿的过渡小齿轮。接着是具有24个齿的小齿轮22、具有28个齿的小齿轮24、具有32个齿的小齿轮26、具有38个齿的小齿轮28、具有44个齿的小齿轮30,最后是作为最大的小齿轮的具有52个齿的小齿轮32。
在轴向上与小齿轮飞轮1中唯一的奇数过渡小齿轮20相邻的两个小齿轮18和22与过渡小齿轮20共同形成过渡小齿轮组19。
为了便于在轴向相邻的小齿轮之间换挡操作,除了最小的小齿轮 10之外,小齿轮分别具有至少一个升挡区域34,并且分别具有至少一个降挡区域40,所述升挡区域34具有升挡凹部构造36和优选刚好一个输出齿38,所述降挡区域40具有降挡凹部构造42和优选刚好一个接收齿44。
为了更清楚起见,在图1中仅为具有52个齿的最大小齿轮32标注了以下附图标记,即,有升挡凹部构造36和输出齿38的升挡区域 34以及有降挡凹部构造42和接收齿44的降挡区域40。
区域(升挡区域34和降挡区域40)始终涉及如下小齿轮,在所述小齿轮上构造有所述区域。这意味着,升挡区域34便于自行车链条从载有升挡区域34的小齿轮移位到轴向相邻的下一较小的小齿轮上,而降挡区域40便于自行车链条从下一较小的小齿轮移位到载有降挡区域40的小齿轮上。
凹部构造36和42允许自行车链条轴向地靠近载有相应的凹部构造的小齿轮,因为特别是外链板可以轴向地沉入到设计为轴向端侧的凹部的凹部构造中。如果没有在所述位置处形成凹部构造,自行车链条的外链板将与小齿轮的端侧碰撞,这将限制自行车链条轴向靠近具有凹部构造的端侧。
凹部构造36和42可以具有多个不同的平棱面,所述平棱面相对于彼此可以具有关于小齿轮轴线R的不同的位置和/或不同的倾斜度。由此可以实现的是,自行车链条仅能够以关于其外链板和内链板的预定的相对位置沉入到凹部构造36或42中,并且在相对位置沿链条环绕方向错开了一个链节距的情况下从平棱面轴向地偏转。平棱面可以这样构造,使得其可以进入到两个沿链条环绕方向相继的外链板之间的间隙中,朝向位于外链板之间的内链板,然而位于两个内链板之间的外链板在主体上轴向偏离载有该外链板的小齿轮。
后轮飞轮1的各个小齿轮的接收齿44在后轮飞轮1的基准观察情况下位于沿逆时针方向径向向外转动的螺旋44w上。
在图1A中以正交于小齿轮轴线R的观察方向示出小齿轮飞轮1。为了便于阐述,上述载有小齿轮飞轮1的自行车的与小齿轮轴线R正交的纵向中心平面LME以虚线示出。在纵向中心平面LME和小齿轮飞轮1之间的实际距离大于在图1A的截断视图中。
小齿轮10至26优选一体式地构造为所谓的小齿轮圆顶15,例如通过从整体中切削加工。与此不同地,作为替代方案,两个最小的小齿轮10和12可以构造为单独的小齿轮。两个最小的小齿轮10和12 于是可以通过开槽螺母与小齿轮14至26的小齿轮圆顶15连接。三个最大的小齿轮28、30和32分别构造为单个的小齿轮并且分别与最大的小齿轮32连接以共同转动。小齿轮圆顶15可以以本身已知的方式与销钉73(参见图14)或铆钉或以材料连接的方式与小齿轮32的撑杆连接,用于传递扭矩。
彼此直接相邻的小齿轮之间的轴向间距通常小于小齿轮的规则成形的齿的齿高。在各个小齿轮之间的小的轴向间距需要非常窄的链条和各个小齿轮的带齿的周向区域的极其精确的设计。
图1B从内部,即从纵向中心平面LME沿着小齿轮轴线R观察示出小齿轮飞轮1。只要能够从最大的小齿轮32的撑杆之间形成的通道中看到较小的小齿轮,则用附图标记标示该较小的小齿轮。此外,为了进一步描述最大的小齿轮,参考图7至7B的下面的说明。
在图2A和2B中示出了自行车后轮小齿轮对17,更确切地说,在图2A中从外部以基准观察示出,而在图2B中以相反的轴向方向从内部示出,即,使得较大的小齿轮18比较小的小齿轮16更靠近图 2B的观察者。
小齿轮18与小齿轮10、12、14和16一样构造为偶数小齿轮,优选构造为具有较厚的齿18a和较薄的齿18b的同步小齿轮。在此这样选择较厚的外链板小齿轮齿18a的轴向厚度,更确切地说是链条导引尺寸,使得所述轴向厚度仅配合到外链板链节的啮合空间中,然而在数值方面大于内链板链节的两个平行的内链板之间的间距。因此,自行车链条可以关于其沿着链条轨道交替的链节类型的序列仅在恰好一个相对定向中与小齿轮18啮合,即当外链板链节配属于外链板小齿轮齿18a时。由于自行车链条旋转中的偶数个链节并且由于小齿轮18的偶数个齿,在小齿轮18与链条的整个啮合持续时间期间,在所有小齿轮旋转中保持一次建立的齿与链节类型的关联。这同样优选适用于小齿轮飞轮1的其余偶数小齿轮10、12、14、16、22、24、26、 28、30和32。
与小齿轮12、14和16一样,小齿轮18也仅具有刚好一个升挡区域34,该升挡区域具有刚好一个升挡凹部构造36并且具有刚好一个输出齿38。此外,小齿轮18仅具有刚好一个带有刚好一个降挡凹部构造42和刚好一个接收齿44的降挡区域40。在基准观察时,输出齿38是沿驱动转动方向D跟随升挡凹部构造36的第一齿,该第一齿在其指向较小的小齿轮16的齿面上不被升挡凹部构造36改变。因此,输出齿38在驱动转动方向D上是升挡凹部构造36不再延伸至的第一齿。
在驱动旋转方向D上,与逆着驱动旋转方向D相比,降挡区域 40与升挡区域34具有更短的间距。唯一的降挡凹部凹槽42逆着驱动旋转方向D不再延伸至唯一的接收齿38,该接收齿因此是不再由降挡凹部凹槽42在其形状方面改变的第一齿,该第一齿逆着驱动旋转方向D跟随降挡凹部凹槽42。
在小齿轮18上,对于小齿轮18的耐磨性特别有利的是,从接收齿44出发沿驱动旋转方向D在接收齿44和输出齿38之间仅存在三个齿。从输出齿38出发,沿驱动旋转方向D在输出齿38和接收齿 44之间存在13个齿,这对应于小齿轮18的齿数减去5。
在沿驱动转动方向D位于接收齿44与输出齿38之间的三个齿中的中间齿上构造有排推面18d,所述排推面既是降挡凹部构造42的一部分,也是升挡凹部构造36的一部分。排推面18d(该排推面相对于小齿轮18的外端面向内加深,然而相对于其沿周向方向相邻的凹部区段提高并且轴向突出)构造用于啮合到自行车链条的两个外链板之间的间隙中。如果在换挡过程中,出于任何原因,在排推面18d的部位上不存在内链板而是存在外链板,则链条在主体上通过外链板在排推面18d上的贴靠而被阻止靠近小齿轮18的端面所需的链条的移位,从而链条被排推。
在图2B中的小齿轮18的后视图中可以看出,在驱动转动方向D 上与输出齿38相邻的薄齿18b在其背离较小的小齿轮16的齿面上具有凹槽面18e,该凹槽面将该特殊的薄齿18b构造为升挡过程的输出侧动员齿18b',该动员齿给自行车链条的由其啮合的内链板链节留下比普通的薄齿18b更多的轴向运动间隙。
在图2B中同样可以看出,与接收齿44逆着驱动转动方向D相邻的薄齿18b在其背离较小的小齿轮16的齿面上具有凹槽面18f,该凹槽面将该特殊的薄齿18b构造为降挡过程的接收侧动员齿18b",该动员齿给被其啮合的内链板链节留下比普通的薄齿18b更多的轴向运动间隙。
因此,升挡动员齿18b'通过其赋予自行车链条的运动间隙来支持升挡过程。降挡动员齿18b"辅助降挡操作。
在驱动旋转方向D上位于输出齿38和接收齿44之间的13个齿中,分别与输出齿38或接收齿44紧邻的齿构造为动员轮齿18b'或 18b"。为了在咬合啮合期间可靠地在小齿轮18上导引链条,其余的齿以上述方式构造为厚的外链板小齿轮齿18a和薄的内链板小齿轮齿 18b。
在基准观察时,小齿轮18的位于小齿轮16的齿16b"后方的齿 45在其指向较小的小齿轮16的齿面上具有排推面45a,该排推面是降挡区域40的降挡凹部42的一部分。内链板链节可以在小齿轮18 的朝向较小的小齿轮16的外侧上朝向小齿轮18的接收齿44经过排推面45a上,而外链板链节则不会经过。
排推面45a在径向内部终止于斜坡18c1,该斜坡具有径向向外指向的、优选同样凸形弯曲的支撑面,该支撑面相对于排推面45a轴向突出。在链条与轴向位于链条线外的小齿轮16和18啮合时的链条斜置支持内链板贴靠在排推面45a上和斜坡18c1上,因为在位于链条线外的小齿轮上,链条斜置在啮合的小齿轮上引起向轴向内部的力。
在链条从小齿轮16降挡到小齿轮18上时,内链板链节54的内链板(参见图5)的径向向内指向的内边缘54c(参见图5)可以主体上支撑在齿16b"的齿顶面16cf上和支撑在轴向位于齿16b"之后的齿45的斜坡18c1上。内边缘54c在链条滚子轴线55(参见图5)之间凹形地成形。因此,为了实现尽可能平坦且可靠的支撑,齿顶面16cf凸形地成形,其中,齿顶面16cf的沿驱动转动方向D位于前面的端部在径向上比齿顶面16cf的跟随的端部更靠内。优选地,齿顶面16cf的凸形形状与链条50的凹形内边缘54c互补地构造。
在驱动转动方向D上超前于小齿轮18的接收齿44的齿间隙43 作为换挡齿间隙径向向内增大,以便在切换到小齿轮18上时为直接超前于接收齿44的链条滚子径向向内提供运动空间。
小齿轮12、14、16和18应分别仅在升挡区域36中从相应较大的小齿轮升挡至相应轴向相邻的下一较小的小齿轮。这意味着,在每个小齿轮12、14、16和18处,链条仅在恰好一个位置处从较大的小齿轮移位到下一较小的小齿轮上,更确切地说,使得相应的输出齿38是较大的小齿轮的还与链条啮合的最后一个齿。逆着驱动转动方向D 跟随输出齿38的链节侧向地滑动经过逆着驱动转动方向D跟随输出齿38的齿,并且在此利用相应的升挡凹部构造36作为运动空间。
同样地,在小齿轮12、14、16和18上,链条应分别仅在一个部位处从较小的小齿轮移位到较大的小齿轮,更确切地说始终仅这样,使得较大的小齿轮的接收齿44是较大的小齿轮的啮合在链节的两个链板,通常是外链板之间的第一齿。沿驱动转动方向D超前于接收齿 44的链节在利用降挡凹部构造42时接近相应较大的小齿轮,从而配属于接收齿44的外链板链节能够轴向地到达其啮合区域中。
如果换挡指令由骑行者给出,使得在沿驱动转动方向D转动的较大的小齿轮上相应的相关的换挡功能齿(输出齿38或接收齿44)刚好经过后轮上的换挡区域,则当输出齿38或接收齿44相对于变速器再次进入与实施换挡过程相关的角度范围或换挡区域时,在下一圈小齿轮旋转中进行所启动的换挡过程。小齿轮10、12、14、16和18上的降挡和升挡的换挡延迟最大为小齿轮的一圈转动,这通常对于骑行者而言是可容忍的。根据经验,更高的换挡延迟不再被容忍,而是被感知为故障。
逆着驱动旋转方向D与升挡区域34的唯一的输出齿38相邻的齿 39是输出侧稳定齿,该齿具有属于升挡凹部构造36的并且因此向内远离图2A的观察者偏移的外齿接触面39a。在驱动转动方向D上与降挡区域40的唯一的接收齿44相邻的齿45是接收侧稳定齿,该齿具有属于降挡凹部构造42的并且因此向内远离图2A的观察者偏移的作为外齿接触面的排推面45a。
在图9中示出小齿轮18的粗略展开示意图。有利地与小齿轮轴线R正交的端面,即外端面18sa和内端面18si正交于图9的绘图平面定向。小齿轮齿仅粗略示意性地通过矩形象征性地表示,以便能够相对于彼此示出它们的轴向尺寸。
常规的外链板小齿轮齿18a具有外齿接触面18aa和内齿接触面 18ai。同样,常规的内链板小齿轮齿18b具有外齿接触面18ba和内齿接触面18bi。
输出齿38具有外齿接触面38a和内齿接触面38i。接收齿44同样具有外齿接触面44a和内齿接触面44i。
输出侧动员齿18b'具有外齿接触面18b'a和面18e作为内齿接触面。接收侧动员齿18b"具有外齿接触面18b"a和面18f作为内齿接触面。
输出侧稳定齿39具有外齿接触面39a和内齿接触面39i。接收侧稳定齿45具有作为外齿接触面的排推面45a并且具有内齿接触面45i。
链条导引尺寸K是齿的外齿接触面和内齿接触面之间的轴向距离。因此,如图9所示,外链板小齿轮齿18a的链条导引尺寸Ka大于内链板小齿轮齿18b的链条导引尺寸Kb。为了更清楚起见,在图9 中没有为小齿轮18的所有齿绘出链条导引尺寸。
为了描述在小齿轮齿的轴向方向上相对于彼此的相对位置和伸展,在小齿轮18上选择一个基准齿。该基准齿为内链板小齿轮齿18b,所述内链板小齿轮齿位于从接收侧动员齿18b"开始沿驱动转动方向 D延伸至输出侧动员齿18b'的换挡路径之外并且因此构成为标准的内链板小齿轮齿18b。其为在小齿轮18的所有内链板小齿轮齿中具有最大的链条导引尺寸Kb的内链板小齿轮齿18b。小齿轮18共具有五个此类内链板小齿轮齿18b。其中每个都可以是基准齿B。
基准齿B的外齿接触面18ba将轴向基准位置定义为齿接触基准面。在所示出的示例中,该轴向基准位置位于小齿轮18的外端面18sa 的平面中。此外,输出齿38及接收齿44的外齿接触面38a和44a以及输出侧动员齿18b'与接收侧动员齿18b"的外齿接触面18b'a和18b"a 优选位于小齿轮18的外端面18sa的平面中并且因此位于与基准齿B 相同的基准位置上。
所述输出侧稳定齿39及接收侧稳定齿45的内齿接触面39i和45i 在轴向上比所述基准齿B的内齿接触面18bi更远离轴向的基准位置。在所示出的示例中,内齿接触面39i和45i位于相同的轴向位置上。
为了比较,在图9中示出链条50的内链板链节54的净宽度LWi 和外链板链节52的净宽度LWa。内齿接触面39i和45i距轴向基准位置的轴向间距小于净宽LWi,从而输出侧稳定齿39和接收侧稳定齿 45分别根据其布置位置是内链板小齿轮齿。
在小齿轮18的所示示例中,输出侧动员齿18b'的内齿接触面18e 与轴向基准位置的轴向距离,即在本示例中输出侧动员齿18b'的链条导引尺寸大于输出齿38的内齿接触面38i与轴向基准位置的轴向距离,并且因此在本示例中大于输出齿38的链条导引尺寸。
内齿接触面38i与轴向基准位置的轴向间距又大于接收齿44的内齿接触面44i与轴向基准位置的轴向间距,并且因此在本示例中大于接收齿44的链条导引尺寸。
接收侧动员齿18b"的内齿接触面18f与轴向基准位置的轴向距离以及因此在本示例中接收侧动员齿18b"的链条导引尺寸大于输出侧动员齿18b'的内齿接触面18e与轴向基准位置的轴向距离。
由于升挡凹部凹槽36以及由于降挡凹部凹槽42,输出侧稳定齿 39、接收侧稳定齿45和位于它们之间的外链板小齿轮齿的外齿接触面39a、45a和18d从轴向基准位置向内朝向小齿轮18的内端面18si 错开地布置。因此,在所示示例中,两个稳定齿39和45的链条导引尺寸比基准齿B的链条导引尺寸Kb短,尽管它们的内齿接触面39i 和45i距轴向基准位置的轴向距离分别大于内齿接触面18bi距轴向基准位置的轴向距离。
在输出齿38以及输出侧动员齿18b'的区域中,链条50在与小齿轮18啮合的情况下具有大的轴向运动间隙,从而链条50可以在升挡过程期间从变速器94(参见图8)轴向向外移位到相邻的小齿轮16。
同样地,链条50在与小齿轮18啮合的情况下在接收齿44和接收侧动员齿18b"的区域中轴向地以较大的运动间隙被导引,以便在从轴向外部相邻的小齿轮16降挡到小齿轮18上时促进链条50的接收。
当链条50不应从小齿轮18向外进行换挡过程时,稳定齿39和 45基于其内齿接触面39i和45i的位置通过限制在齿18b'、38、44和 18b"处允许的轴向运动间隙来稳定与小齿轮18啮合的链条。特别是作为外链板小齿轮齿的输出齿38和接收齿44允许特别大的轴向运动间隙。
小齿轮18是过渡小齿轮组19的三个小齿轮18、20和22中最小的一个,过渡小齿轮组连同小齿轮20具有后轮飞轮1的唯一的奇数小齿轮。
在图3中以基准观察视角示出过渡小齿轮组19的小齿轮20和18 的较小的小齿轮对。
在小齿轮20上的附图标记后面的相同的附图标记和相同的小写字母表示小齿轮16或18的功能相同的构件或构件区段,所述构件或构件区段在此用相同的附图标记和/或必要时用相同的小写字母表示。
在此问题在于,偶数小齿轮18的每个齿在小齿轮18与自行车链条的咬合啮合的整个持续时间内与用于在相应的链节的相应的链板之间啮合的相同的链节类型相关联。
然而,在具有21个齿的奇数小齿轮20上,配属于用于形状配合啮合的齿的链节类型随着每圈旋转而改变。而关于链节序列的相对位置,链条不仅在升挡时以定义的方式从奇数小齿轮20传递给小齿轮18,而且在降挡时以定义的方式传递给小齿轮22。在偶数小齿轮20 和22上,不应通过偶然性来决定齿是与外链板链节啮合还是与内链板链节啮合,而是应通过过渡小齿轮组19的相应构造来确保链条的定义的移位。
为此,过渡小齿轮20具有三个相同的圆周区段,所述圆周区段分别具有七个齿,所述齿相继地形成过渡小齿轮20的整个周缘。三个圆周区段中的每个圆周区段具有仅刚好一个输出齿38和仅刚好一个接收齿44。同样地,三个圆周区段中的每个圆周区段仅具有刚好一个带有刚好一个升挡凹部构造36的升挡区域34,并且仅具有刚好一个带有刚好一个降挡凹部构造36的降挡区域40。通过三个圆周区段的彼此串联,过渡小齿轮20的换挡延迟非常短。在接收齿44和输出齿38之间,在驱动旋转方向D上有五个齿位于小齿轮20上。在两个输出齿38之间或两个接收齿44之间,在小齿轮20的圆周方向上有六个齿。因此,当内链板在小齿轮18的降挡过程中非期望地靠近小齿轮20的接收齿44并且因此不发生接收齿44与自行车链条的形状配合啮合时,外链板以及因此外链板链节在利用由降挡凹部构造42 提供的运动空间的情况下靠近小齿轮20逆着驱动转动方向D的下一个接收齿44,接收齿44可以接收该外链板链节。
同样的情况比照适用于升挡过程和小齿轮20的输出齿38。如果内链板链节在由骑行者启动升挡过程之后立即与输出齿38形状配合地啮合,则自行车链条仍保持在小齿轮20上,直至逆着驱动转动方向D的下一个输出齿38与外链板链节啮合,并且自行车链条随后可以在利用由升挡凹部构造36提供的运动空间的情况下移位到较小的小齿轮18上。
接收齿44和输出齿38极其有利地如此布置,使得在三个相同的圆周区段彼此串联时,输出齿38和接收齿44是直接相邻的。由于齿38和44不论如何都会被专门构建为输出齿或接收齿,且通常具有较小的链条导引尺寸并布置在相邻的较小的小齿轮18附近,于是齿38 和44不仅用作输出齿38或接收齿44,并且输出齿38还为接收齿44 构成接收侧动员齿20b",且接收齿44还为输出齿38构成输出侧动员齿20b'。
通过输出齿38和接收齿44分别也作为动员齿20b"或20b'的这种双重功能,尽管三个周向区段分别具有至少两个改变的并且由此在其强度方面减弱的齿38和44彼此串联,但不需要通过构造单独的动员齿而使得齿在结构上受到额外的减弱,这总体上导致过渡小齿轮20 稳定且耐磨。
如在之前讨论的小齿轮18中那样,在小齿轮20上,输出侧稳定齿39也与输出齿38逆着驱动旋转方向D相邻。同样地,接收侧稳定齿45在驱动转动方向D上与接收齿44相邻。与输出侧稳定齿39逆着驱动旋转方向D相邻的是齿41,其外齿接触面不包括在升挡凹部构造36的范围内。
与接收侧稳定齿45沿驱动旋转方向D相邻的是齿47,其外齿接触面不包括在降挡凹部构造42的范围内。在齿41和47之间存在基准齿B,所述基准齿在从接收齿44(含)出发沿驱动转动方向D延伸至输出齿38(含)的七个齿的齿组中是数值方面具有最大的链条导引尺寸的齿,在此尤其是内链板小齿轮齿。
在图10中粗略示意性地示出过渡小齿轮20的小齿轮齿结构的相应于图9的展开图。因为上述从接收齿44沿驱动旋转方向D至输出齿38的七个齿的齿组在小齿轮20的圆周上重复三次,所以仅示出七个齿的重复的基本图案就足够了。如图3所示,在驱动转动方向D上,下一组七个齿齿组的接收齿44紧跟在输出齿38之后。
因为小齿轮20仅具有内链板小齿轮齿,所以小齿轮20可以比之前讨论的也具有外链板的小齿轮齿18a的小齿轮18在轴向上更薄地构造。在本实施例中,内端面20si与外端面20sa的轴向间距略大于与小齿轮飞轮1共同作用的自行车滚子链50的内链板链节54的净宽度LWi。在本示例中,端面20si和20sa彼此间的轴向间距比内链板链节54的净宽度LWi大约2%。然而,小齿轮20的每个齿的链条导引尺寸小于净宽度LWi。
在图10中以及在图9中仅示意性地示出的链条50在沿圆周方向直接相继的换挡功能齿(接收齿44和输出齿38)的区域中由于其相对小的链条导引尺寸在轴向上非常弱地导引。在所示出的示例中,接收齿44和输出齿38的链条导引尺寸在数值上相同地大并且仅不显著地比内链板链节54的净宽的一半大相对于净宽度LWi的大约1.5至4%。
为了能够避免链条50在不利的时间点在直接相继的换挡功能齿 38和44的区域中向外的轴向运动,齿39构造为输出侧稳定齿。在仅由内链板小齿轮齿构成的小齿轮20上,由于小齿轮20的轴向较薄的构造,与在较粗的小齿轮18上相比,可供用于小齿轮齿的结构设计的轴向设计间隙更小。
在当前情况下,小齿轮齿39与沿驱动旋转方向D与其相邻的输出齿38一起形成由输出侧稳定齿39的内齿接触面39i和输出齿38 的外齿接触面38a之间的轴向距离形成的跨齿的共同的链条导引尺寸。优选地,所述跨齿的共同的链条导引尺寸在数值上大于净宽LWi。这在技术上是容易实现的,因为两个直接相继的齿38和39中的一个由于自行车链条的常见的结构而在小齿轮与链条啮合期间啮合到外链板链节52的啮合空间中。跨齿的共同的链条导引尺寸同样优选小于外链板链节52的净宽度LWa。
在任何情况下,输出齿38和输出侧稳定齿39的跨齿的共同的链条导引尺寸在数值上大于小齿轮20的内链板小齿轮齿在数值上最大的链条导引尺寸。在所示的实施例中,这是用实线标记为基准齿B的小齿轮齿,该小齿轮齿在周向方向上与输出齿38的距离和与接收齿 44的距离相同。
上述关于输出齿38和输出侧稳定齿39的内容相应地适用于接收齿44和与之相关联的接收侧稳定齿45。接收侧稳定齿45和接收齿 44也形成跨齿的共同的链条导引尺寸,该链条导引尺寸大于基准齿B 的链条导引尺寸,并且该链条导引尺寸在数值上与齿38和39的跨齿的共同的链条导引尺寸相同。
由于在降挡到小齿轮20时链条在接收齿44上的接收比在链条从小齿轮20升挡时链条在输出齿38上的输出更难重复地实现,所以接收侧稳定齿45的外齿接触面45a与接收齿44的外齿接触面44a的轴向间距在数值上大于输出侧稳定齿39的外齿接触面39a与输出齿38 的外齿接触面38a的轴向间距。因此,在降挡区域40中,在驱动转动方向D上在接收齿44之前,相比用于将链条轴向向外输出的在输出齿38之后的区域中,生成了用于链条轴向移近小齿轮20的更大的运动空间。
优选地,输出齿38或接收齿44的外齿接触面38a和44a正交于小齿轮轴线R定向,并且优选与同样优选与小齿轮轴线R正交地定向的外端面20sa共面地构造。
优选地,所有位于降挡凹部构造42和升挡凹部构造36的周向延伸部之内的小齿轮齿45、47、B、41和39的内齿接触面45i、47i、 20i、41i和39i正交于小齿轮轴线R定向并且进一步优选地与优选同样正交于小齿轮轴线R定向的内端面20si共面地构造。
为了进一步简化自行车链条50在从外部降挡到小齿轮20时的接收,在驱动旋转方向D上与接收侧稳定齿45相邻的小齿轮齿47的外齿接触面47a位于与接收侧稳定齿45的外齿接触面45a相同的轴向位置上。其在轴向上从接收齿44的外齿面44a的轴向位置向内错开的距离大于逆着驱动转动方向D与输出侧稳定齿39相邻的小齿轮齿 41的外齿接触面41a与输出齿38的外齿接触面38a向内错开的距离。由此,在输出侧上,即在升挡凹部构造36的周向延伸区域中,比在接收侧上,即在降挡凹部构造42的周向延伸区域中实现更好的轴向链条导引。因此,输出侧通过减小链条导引尺寸在其轴向链条导滚子方面仅在实现升挡过程所必需的程度上被削弱。因此,外齿接触面41a 相对于外齿接触面39a向外错开。
图10中的稳定齿39和45相对于用实线示出的基准齿B,仅是说明书中所述第二实施方式的稳定齿。这是因为所述输出侧稳定齿39 及接收侧稳定齿45的内齿接触面39i和45i在轴向上与轴向基准位置的距离不大于基准齿B的内齿接触面20i,而是与其相同。
然而,稳定齿39和45与通过由升挡区域34和降挡区域40构成的同一换挡功能区域中的布置所配属的换挡功能齿,即输出齿38或接收齿44,构成跨小齿轮齿的轴向链条导引尺寸RKb,其不但不低于此处作为具有最大链条导引尺寸Kb的内链板小齿轮齿的基准齿B的轴向链条导引尺寸,甚至大于该值。优选地,该跨小齿轮齿的链条导引尺寸RKb不小于与自行车的驱动配置中的小齿轮20配合的自行车链条的内链板链节的轴向净宽LWi。尤其优选地,为了将自行车链条更好地稳定在于自行车链条咬合的小齿轮20上,所述链条导引尺寸甚至大于轴向净宽LWi。跨小齿轮齿的轴向链条导引尺寸作为输出侧的跨小齿轮齿的轴向链条导引尺寸对应于输出侧稳定齿39的内齿接触面39i距输出齿38的外齿接触面38a的轴向间距。所述轴向链条导引尺寸作为接收侧的跨小齿轮齿的轴向链条导引尺寸对应于接收侧稳定齿45的内齿接触面45i距接收齿44的外齿接触面44a的轴向间距。输出侧与接收侧的跨小齿轮齿的链条导引尺寸在所示实施例中一样大。
图10中以虚线示出作为替代方案的基准齿B*,其具有与上述小齿轮20的基准齿B相同的链条导引尺寸,但与之相比在轴向上朝向外端面20sa错开布置。该替代方案的基准齿B*相对于基准齿B的轴向错开幅度例如可以在0.1至0.3mm间,优选为0.2mm。两个基准齿B和B*的链条导引距离在所示实施例中在数值上相等。相应地,替代方案的基准齿B*的内齿接触基准面20i*在朝向外端面20sa的方向与内齿接触面45i、47i、39i和38i在轴向上间隔开地布置。因而,这些齿接触面中每个与替代方案的基准齿B*的外齿接触基准面20d* 的轴向间距都大于内齿接触基准面20i*与外齿接触基准面20d*的轴向间距。
由此,图10中的稳定齿39和45相对于虚线示出的基准齿B*也是说明书中所述的第一实施方式的稳定齿。
替代方案的基准齿B*可尤其有利地通过无切削的成型构成,例如在小齿轮20构造为无切削成型的小齿轮20*时,但不限于该制造方式。替代方案的基准齿B*还可通过切削成型进行制造。
由于图9、11和12中的小齿轮18、22和24的详细描述的实施例中,相应的输出齿38的外齿接触面38a以及相应的接收齿44的外齿接触面44a位于与相应的基准齿B的外齿接触基准面共同的面中,所以小齿轮18、22和24的稳定齿39和45不但是说明书中所述的第一实施方式的稳定齿,而且还是第二实施方式的稳定齿(参见图9、11 和12的跨小齿轮的链条导引尺寸RKb)。
在图4中以基准观察视角示出过渡小齿轮组19与24T小齿轮22 和21T小齿轮20的较大的小齿轮对。
在此重要的是,将自行车链条从奇数小齿轮20以链节顺序的明确的相对布置移位到较大的小齿轮22上。
在小齿轮22上的附图标记后面的相同的附图标记和相同的小写字母表示小齿轮16、18或20的功能相同的构件或构件区段,所述构件或构件区段在此用相同的附图标记和/或必要时用相同的小写字母表示。
24T小齿轮22同样具有三个相同的圆周区段,所述圆周区段在周缘方向上相继地形成小齿轮22的完整周缘。因此,每个圆周区段具有八个齿。在图4中,为了简单起见,小齿轮22的仅恰好一个圆周区段设有附图标记。圆周区段包括换挡路径的七个齿,所述换挡路径从驱动转动方向D上的接收侧动员齿22b"含其本身,延伸至输出侧动员齿22b'含其本身,外加常规的外链板小齿轮齿22a。
用于逆着驱动旋转方向D与输出齿38相邻的输出侧动员齿22b' 位于圆周区段在驱动旋转方向D上的最外端处。此外,逆着驱动转动方向D,输出齿38后跟随有三个齿,在所述三个齿上构造升挡凹部构造36和降挡凹部构造42,其中,在三个齿中的中间齿上构造有偏转面22d。
逆着驱动旋转方向D,在三个齿之后跟随接收齿44,其接收侧动员齿22b"又与其逆着驱动旋转方向D相邻。逆着驱动旋转方向D,小齿轮22的常规齿位于圆周区段的最外端部上,该常规齿例如构造为厚的外链板小齿轮齿22a,使得该常规齿仅能够与外链板链节54啮合。
虽然此处除了输出齿38和接收齿44之外还构造有动员齿22b' 和22b",但是在仅三个齿的空间上构造有用于降挡和用于升挡的两个凹部构造36和42,从而总体上通过小齿轮22上的材料移除实现适度的结构弱化,并且小齿轮22总体上具有高的稳定性和耐磨性。小齿轮越大,凹部构造等的构建作为小齿轮强度的结构弱化而变得越小。
尽管由于小齿轮20的不可预测的转数而不知道自行车链条在降挡时相对于链节顺序在哪个相对位置上从小齿轮20移位到小齿轮22 处,但是外链板链节接近的接收齿44通过与链节的形状配合啮合来接收链条并且因此负责降挡程序。这最迟是相对于引起换挡程序的变速器94(参见图8)的第二个接收齿44进入到与已触发的换挡程序相关的转动位置中。
同样地,链条通过在小齿轮22的每个圆周区段中仅恰好从唯一的齿,即作为最后啮合的齿的输出齿38移位到较小的小齿轮20处。由于在小齿轮22上的输出齿38总是配属有外链板链节,所以从小齿轮22到小齿轮20的升挡过程发生在经过变速器94的换挡区域的下一个输出齿38。这意味着仅三分之一转的非常短的换挡延迟,并且由于每个圆周区段仅构造一个齿作为输出齿38,小齿轮22的弱化尽可能得小。
图11示出了小齿轮22的换挡路径的粗略示意性的展开图,正如图10所示的小齿轮20的换挡路径一样。
由于三个沿周向相继的分别具有七个齿的换挡路径,在小齿轮22 上仅保留三个常规的齿22a,其外部和内齿接触面在轴向上不是专门为了执行换挡功能而布置和构造的。在此涉及外链板小齿轮齿22a,所述外链板小齿轮齿由于其链条导引尺寸只能啮合到外链板链节52 中,而不能啮合到内链板链节54中。因此,作为具有最大链条导引尺寸的内链板小齿轮齿的基准齿在小齿轮22上是输出侧动员齿22b'。因此,轴向基准位置由输出侧动员齿22b'的外齿接触面22b'a的轴向位置定义。
两个动员齿22b'和22b"、输出齿38、接收齿44和常规的外链板小齿轮齿22a的外齿接触面22b'a、22b"a、38a、44a和22aa在所示实施例中位于同一轴向位置上,该轴向位置优选也是小齿轮22的外端面22sa的轴向位置。优选地,外齿接触面22b'a、22b"a、38a、44a 和22aa以及小齿轮22的小齿轮基体的外端面22sa正交于小齿轮轴线 R定向。这同样适用于常规的外链板小齿轮齿22a和小齿轮22的内端面22si的优选位于相同轴向位置上的内齿接触面22ai,所述内齿接触面同样优选正交于小齿轮轴线R定向。
在所示出的实施例中,输出齿38和接收侧动员齿22b"具有换挡路径的第二大的链条导引尺寸,其中在此要注意的是,由于外链板小齿轮齿22a在小齿轮22上的构建,输出齿38设置用于仅与外链板链节52啮合,而接收侧动员齿22b"设置用于仅与内链板链节54啮合。
接收齿44在换挡路径中具有最小的链条导引尺寸,以便能够在降挡过程期间尽可能不受阻碍地啮合到链条50的外链板链节52中。
因此,内齿接触面44i比接收侧动员齿22b"的内齿接触面22f和输出齿38的内齿接触面38i更靠近轴向基准位置。后者的内齿接触面 22f和38i又比用作基准齿B的输出侧动员齿22b'的内齿接触面22e 更靠近轴向基准位置。
输出侧稳定齿39及接收侧稳定齿45的内齿接触面39i及45i轴向上比基准齿B的外齿接触面22e更远离轴向基准位置。
在所示的实施例中,优选正交于小齿轮轴线R定向的内齿接触面 39i和45i共面地位于沿着小齿轮轴线R的共同的轴向位置上,其中,内齿接触面与轴向基准位置的轴向距离小于与小齿轮22共同作用的自行车链条50的净宽度LWi。与上述小齿轮18和20中不同,输出侧稳定齿39的外齿接触面39a在轴向上离轴向基准位置更远,并且离输出齿38的同样位于轴向基准位置上的外齿接触面38a的距离比接收侧稳定齿45的对应的外齿接触面45a在轴向上离接收齿44的外齿接触面44a的距离更远。因此,在小齿轮22上,输出侧稳定齿39 的链条导引尺寸短于接收侧稳定齿45的链条导引尺寸。
稳定齿39或45与其配属为相邻齿的换挡功能齿38或44所构成的跨齿的共同链条导引尺寸,即换挡功能齿的外齿接触面与配属于换挡功能齿的稳定齿的内齿接触面的轴向间距大于具有最大链条导引尺寸的小齿轮22的内链板小齿轮齿的形式的基准齿的链条导引尺寸。
尤其是当所属的换挡功能齿的外齿接触面位于与外齿接触基准面相同的轴向位置上或者甚至在轴向上更靠外的位置上时,通常容易满足下述条件,即,由稳定齿与其在空间上通过相邻而配属的换挡功能齿,即输出齿或接收齿,构成的跨齿的共同的链条导引尺寸大于具有最大链条导引尺寸的相关的小齿轮的内链板的小齿轮齿的链条导引尺寸。
在当前讨论的实施例中,小齿轮18上的由输出侧稳定齿39和输出齿38以及由接收侧稳定齿45和接收齿44构成的齿对也具有比小齿轮18的基准齿B更大的跨齿的共同的链条导引尺寸。
换挡齿间隙43的径向内齿基部比其余齿间隙的齿基部在径向上更靠近小齿轮轴线R,所述换挡齿间隙沿驱动转动方向D与接收齿 44直接相邻并且逆着驱动转动方向与接收侧稳定齿45直接相邻。通过如此为链条滚子提供的径向向内的运动路径,自行车链条在从较小的小齿轮20移位到较大的小齿轮22上时所采取的移位路径可以适配成其长度是链节距的整数倍。这是两个小齿轮之间的换挡操作的边界条件。
在图13中示出了换挡齿间隙43在齿22上的区域的放大透视图。换挡齿间隙43通过其滚子贴靠面100限定。滚子贴靠面100构造用于在从下一较小的小齿轮20降挡到小齿轮22上期间以及在自行车滚子链50在没有换挡操作的情况下与小齿轮22常规啮合期间将自行车链条50的滚子贴靠。
辅助齿面构造102起始于小齿轮22的内端面22si,在换挡齿间隙43的更靠近接收侧稳定齿45的周向半部中于所示出的示例中在滚子贴靠面100的轴向尺寸的大约一半上延伸。辅助齿面构造102在轴向上不延伸至小齿轮22的外端面22sa。在轴向上与辅助齿面构造102 邻近者例如滚子贴靠面100的通过辅助齿面构造102保持不变的部分以及斜坡22c1的区段。
辅助齿面构造102包括径向更靠外的驱动滚子贴靠面102a和径向更靠内的换挡滚子贴靠面102b。驱动滚子贴靠面102a在没有换挡操作的常规啮合操作中用作用于自行车链条50的链条滚子的贴靠面。换挡滚子贴靠面102b在从轴向相邻的较小的小齿轮20降挡到小齿轮 22上时用作用于自行车链条50的相同的链条滚子的贴靠面。
由于辅助齿面构造102的两个凹形的滚子贴靠分面102a和102b 中的每一个具有比换挡齿间隙43的没有辅助齿面构造102的滚子贴靠面100更小的曲率半径,所以驱动滚子贴靠面102a随其前进径向地远离接收侧稳定齿45的齿顶而伸入到换挡齿间隙43中。同样地,换挡滚子贴靠面102b随其从位于接收齿44和接收侧稳定齿45之间的换挡齿间隙43的周缘中心区域中的齿基部朝向接收侧稳定齿45逐步前进而伸入到换挡齿间隙43中。两个滚子贴靠分面102a和102b 在顶点部段104上相遇,所述顶点部段在所示出的示例中是平行于小齿轮轴线R延伸的顶点线104a。
顶点区段104形成一种切割凸耳,所述切割凸耳像卡合耳一样伸入到换挡齿间隙43中,并且根据操作,即降挡或常规的啮合操作,迫使啮合到换挡齿间隙43中的链条滚子贴靠在驱动滚子贴靠面102a 上或贴靠在换挡滚子贴靠面102b上,并且即使在自行车链条50的牵引段中的链条张力的辅助作用下防止了链条滚子至少从驱动滚子贴靠面102a到换挡滚子贴靠面102b的贴靠啮合的过渡,其中啮合到换挡齿间隙43中的链条滚子属于所述牵引段。
因此,尽管换挡齿间隙43具有与小齿轮22的其余齿间隙相比径向更深的构造,但常规地与小齿轮22啮合的自行车链条的滚子能够在定义的位置中贴靠在接收侧稳定齿45的负载齿面上,从而在贴靠啮合处不出现干扰的噪声并且不出现提高的磨损。
通过将辅助齿面构造102轴向地构建成使其不延伸到外端面22sa 并且也不延伸到接收侧稳定齿45的外齿接触面45a,顶点区域104 在降挡时不会造成干涉。接收侧稳定齿45的形成外齿接触面45a的轴向外部区段可以轴向啮合在自行车链条50的两个外链板之间,并且利用齿接触面45a贴靠在自行车链条50的内链板的外表面上。在外齿接触面45a与辅助齿面构造之间的轴向区域中,于是可以容纳外链板链节的外链板的区段,该外链板链节被接收齿44接收并且接收齿44作为小齿轮22的第一齿在降挡时啮合到该链节的啮合空间中。
在过渡小齿轮组19的较大的小齿轮对上,在从小齿轮22向上升挡到小齿轮20时,内链板链节的两个内链板可以得到支撑,即对于在轴向上更靠外的内链板在齿顶面20ci上并且对于在轴向上更靠内的内链板在斜坡22c2上的支撑,所述斜坡向径向内侧限定偏转面39a。齿顶面20ci为了尽可能平坦地支撑内链板的凹形的内边缘54c而凸形地构造,然而其中,齿顶面20ci的沿驱动转动方向在前面的端部比齿顶面20ci的在后面的端部在径向上布置得更靠外。
在图5中示例性地示出,由一系列外链板链节52和内链板链节54构成的自行车链条50如何从与小齿轮22的咬合啮合升挡到较小的小齿轮20上。可以看出,输出齿38是小齿轮22的最后一个与自行车链条50啮合的齿。
在图6中仅示例性地示出了由28T小齿轮24和之前讨论的24T 小齿轮22构成的小齿轮对。上面已经讨论了小齿轮22。小齿轮24 沿其周缘具有两个升挡区域34和两个降挡区域40,其中,沿相同方向换挡的区域34和40彼此沿直径在小齿轮24上对置。
在小齿轮24上的附图标记后面的相同的附图标记和相同的小写字母表示小齿轮16、18、20或22的功能相同的构件或构件区段,所述构件或构件区段在此用相同的附图标记和/或必要时用相同的小写字母表示。
小齿轮24也具有换挡齿间隙43,所述换挡齿间隙具有朝向小齿轮轴线R径向向内错开的齿基部。然而,这些换挡齿间隙43对于链条在相邻的小齿轮24和22之间的移位不起作用,而对于自行车链条在小齿轮24和下一个较大的小齿轮26之间的移位起作用。
在图12中示出了包括九个齿的换挡路径的粗略示意性的展开图,该换挡路径从接收侧动员齿24b"开始并包括接收侧动员齿24b",沿驱动转动方向D至输出侧动员齿24b'并包括输出侧动员齿24b',其中还示出了在两侧包围换挡路径的常规的相同类型的内链板小齿轮齿 24b和外链板小齿轮齿24a。基准齿B基本上是任意常规的内链板小齿轮齿24b,因为这样的内链板小齿轮齿在小齿轮24的内链板小齿轮齿24b中具有最大的链条导引尺寸。
优选地,小齿轮24的外端面24sa和内端面24si彼此平行并且与小齿轮轴线R正交。在图12中示出的齿接触面也优选正交于小齿轮轴线R定向。
常规外链板小齿轮齿24a、常规内链板小齿轮齿24b、动员齿输出齿24b'和24b"、接收齿44和输出齿38的所有外齿接触面24aa、 24ba、24b'a、24b"a、44a和38a位于一个且相同的轴向位置,该轴向位置由于与外齿接触基准面24ba的轴向位置的共同性而也是轴向基准位置。
所述输出侧稳定齿39及接收侧稳定齿45的内齿接触面39i和45i 在轴向上比常规的内链板小齿轮齿24b的形式的基准齿B的内齿接触面24bi更远离轴向的基准位置。然而,内齿接触面39i和45i与轴向基准位置的轴向间距分别比内链板链节54的净宽LWi略小,例如小相对于净宽LWi 5%至6%之间的幅度。
由稳定齿及与其相邻的由输出齿和接收齿形成的换挡功能齿所构成的跨齿的共同链条导引尺寸大于基准齿B的链条导引尺寸。
接收齿44和与其相邻的接收侧动员齿24b"的链条导引尺寸在所示实施例中是相同的。
接收侧稳定齿45及沿驱动旋转方向D与其相邻的齿47的外齿接触面45a和47a位于共同的轴向位置上,并且因此距轴向基准位置的轴向距离相同。
在输出侧,输出侧动员齿24b'的链条导引尺寸大于输出齿38的链条导引尺寸,该链条导引尺寸又大于接收齿44和接收侧动员齿24b “的链条导引尺寸。从上述齿的外齿接触面的上述相同的轴向位置和上述链条导引尺寸定性地得出上述齿的内齿接触面的相对于彼此的相对位置。
输出侧稳定齿39的外齿接触面39a比接收侧稳定齿45的外齿接触面45a更远离轴向基准位置。
逆着驱动旋转方向D与输出侧稳定齿39相邻的外链板小齿轮齿 41的外齿接触面41a比外齿接触面45a和47a更靠近轴向基准位置。
仅示例性地选择小齿轮18、20、22和24用于描述。在小齿轮18、 20、22和24上描述的特征也可以构造在小齿轮飞轮1的任意另外的小齿轮上。
在图7中,最大的小齿轮32与其余的小齿轮10至30分开地以基准观察视角示出。小齿轮32包括齿圈60、中间圈62和径向内部的楔形圈64,所述楔形圈用于将转矩传递到未示出的、但是本领域技术人员已知的驱动器上或者传递到布置在楔形圈64与驱动器之间的适配器上。适配器或驱动器的与楔形圈64的径向内轮廓相互作用的楔形轮廓与楔形圈64的径向内轮廓互补地构造。径向外部的撑杆66a 和66b将齿圈60以传递扭矩的方式与中间圈62连接。径向内部的撑杆68将中间圈与楔形圈64连接。
为了避免撑杆66b和68的非期望的弯曲变形,二者布置成,使得其径向内部的撑杆端部在驱动旋转方向D上位于于径向外部的撑杆端部之前。撑杆66a在周向方向上比撑杆66b更宽。
固定开口70示出,由一体式地相互连接的小齿轮10至26构成的小齿轮圆顶15以及构造为单个小齿轮的小齿轮28和30利用连接器件如销钉、铆钉、螺钉等以传递转矩方式与最大的小齿轮32连接的部位。
固定孔70一方面沿径向尽可能远地布置在外部,但不干涉小齿轮齿与自行车链条的啮合,并且另一方面构造在小齿轮32的尽可能稳定的区域中。因此,固定孔70主要形成在较宽的径向外撑杆66a 中以及中间圈62与径向内撑杆68的连接点附近。
在图7a中示出沿正交于小齿轮轴线R的观察方向观察的最大小齿轮32的视图。如图所示,小齿轮32在径向上更靠近小齿轮轴线R 的区域中是构造成向外弯曲,即远离纵向中心平面LME。由此,在径向位于楔形圈64内部的驱动器上需要尽可能少的轴向结构空间用于容纳十二层小齿轮飞轮1。此外,小齿轮32因此相对于弯曲力矩被加强,所述弯曲力矩通过链条斜置作用在最大的小齿轮32上。小齿轮 32和与其连接的小齿轮圆顶15相互加强。
小齿轮飞轮1构造成使得所有较小的小齿轮10至26、28和30 将其转矩直接传递到小齿轮32上,该小齿轮将由骑行者或由电动机借助自行车链条50传递到小齿轮飞轮1的转矩经由前述驱动器传递到后轮毂上。
如在图7B中的视角所朝向的小齿轮32的指向纵向中心平面LME 的侧上可看出的那样,在最大的小齿轮32上也沿周向交替相继地构造有较粗的外链板小齿轮齿32a和较细的内链板小齿轮齿32b。在沿轴向方向指向的用于构造细齿32b的齿面上的凹槽仅构造在较大的小齿轮32的背离下一较小的小齿轮30的一侧上。
在小齿轮32上的附图标记后面的相同的附图标记和相同的小写字母表示小齿轮16、18、20、22或24的功能相同的构件或构件区段,所述构件或构件区段在此用相同的附图标记和/或必要时用相同的小写字母表示。
此外,在图7B中示出了在一些输出齿38上、在一些接收齿44 上以及在与形成斜坡的输出齿38和接收齿44相邻的动员齿32b'和 32b"上的斜坡的构建。斜坡用相应齿的附图标记和小写字母g来标识。在动员齿上,斜坡通过与所属的动员齿相同的撇号来标识。
斜坡38g、32g'、44g和32g"形成所属的齿38、32b'、44和32b" 的背离下一较小的小齿轮30的齿面的径向和轴向阶梯。斜坡38g、 32g'、44g和32g"构成径向向外,即远离小齿轮轴线R指向的斜坡面,自行车链条50的径向向内指向的边缘面可以支撑在该斜坡面上。
通过这些斜坡38g、32g'、44g和32g",链条50在与最大小齿轮 32咬合啮合时以特别的方式得到稳定。
在利用后轮毂上通常存在的自由轮的情况下倒踏脚踏板时,在某些情况下链条的斜置可使小齿轮32与自行车链条50的咬合啮合不稳定。因为尤其输出齿38和与其相邻的动员齿32b'由于其设计,辅助链条朝向下一较小的、斜置所作用到的小齿轮30的移位,所以特别在该部位构造斜坡。在降挡区域的与换挡相关的齿上,即在接收齿44 上和在其动员齿32b"上,也构造有斜坡,以便稳定链条50。
所提到的斜坡不仅在链条倾斜到前齿盘的非常不利的作用的情况下将链条本身保持在小齿轮32上,而且还辅助链条50降挡到较大的小齿轮32上或从较大的小齿轮32升挡到下一较小的小齿轮30。斜坡实现了如下可能性,即,与常规的齿啮合的情况相比,链条可以稳定地并且借助主体导引也在小齿轮32上的径向更靠外的位置中保持在与换挡相关的区域中,即升挡区域34和降挡区域40,在常规的齿啮合的情况下,接收齿44、输出齿38或与它们相邻的动员齿32b"或 32b'径向完全啮合到链节的中间空间中。
因此,当变速器的链条导向辊与较大的小齿轮32共面定向用于将链条保持在小齿轮32上并且链条斜置反作用于将链条50保持在小齿轮32上时,斜坡能稳定链条50以防止其朝向前齿盘斜置。此外,当变速器的链条导引滚子与未来起链条导引作用的小齿轮共面地定向,而链条50还在当前的起链条导引作用的小齿轮上啮合时,斜坡辅助链条50的移位。
所示的斜坡也可以构建在小齿轮30、28、26等上,但优选分别构建在相应的小齿轮的背离下一较小的小齿轮的一侧上。然而,由于链条倾斜的量朝着小齿轮飞轮1的中等尺寸小齿轮的方向而减小,所以斜坡尤其在较大的小齿轮32、30和28上是重要的,所述小齿轮位于链条线和自行车纵向中心平面LME之间。
在图14中以从内部观察的示意性透视图示出一体式制造的小齿轮圆顶15。如图所示,最小的小齿轮10构建在小齿轮圆顶15的轴向端侧的实心环或罐状区段上。下一较大的小齿轮12同样构建在在小齿轮圆顶15的大体上环形的或罐状的区段上,不过,在小齿轮12的每两齿的区域中,构建有穿过小齿轮圆顶15的环形或罐状的局部结构的开口106。
小齿轮14至22经由连接接片,或仅简称“接片”108,而彼此相连,具体使得在两个直接相互连接、轴向相邻的小齿轮中的相应较小的小齿轮上,每个接片108在较小的小齿轮的齿的周向位置处通入到其小齿轮基体14z、16z、18z、20z和22z中。在此,较小的小齿轮的每个齿在其周向位置处轴向对置有连接接片108,所述连接接片将较小的小齿轮与轴向相邻的下一较大的小齿轮连接。连接接片108在与小齿轮轴线R正交的截面中具有粗略示意性的L形横截面(参见图 16和17中的接片110)。
小齿轮圆顶的三个最大的小齿轮22、24和26同样通过接片110 彼此连接。在周向方向上比前述小齿轮14至22的接片108设计得更宽的接片110在每个小齿轮对26-24和24-22上的数量小于每个其所连接的小齿轮的齿数。
更准确地说,小齿轮对26-24和24-22优选具有通过连接接片110 相互连接的小齿轮中较小的小齿轮所具有齿数的刚好一半数量的接片110。与之前描述的接片108一样,出于小齿轮圆顶15的更高稳定性的原因,连接接片110分别布置在相互连接的小齿轮中较小的小齿轮的小齿轮齿的周向位置处,并且在该部位轴向地从较小的小齿轮的小齿轮基体轴向地伸出。然而,仅在相互连接的小齿轮22、24和26 中较小的小齿轮的每隔一个齿上分别布置有接片110。
在尤其是构造有升挡凹部构造36或降挡凹部构造42的小齿轮22 和24的位于两个接片110之间的圆周区域上,为了局部地加强被所述凹部构造削弱的圆周区域,可以在小齿轮基体22z上或24z上构建轴向突出部112,所述轴向突出部在圆周区域上延伸并且轴向地从小齿轮基体22z和24z伸出。优选地,轴向突出部112沿周向方向从接片110延伸至沿周向方向相邻的接片110。
轴向突出部112也可以仅构建在小齿轮24上。
上述局部加强部在图15至17中以小齿轮24为例示出。
如图15和16所示,在外侧被降挡凹部构造36削弱的接收侧稳定齿45的区域中,在小齿轮基体24z上构造有轴向突出部112,所述轴向突出部优选完全在连接接片110之间延伸并且将连接接片沿周向方向彼此连接,所述连接接片沿周向方向在接收侧稳定齿45的两侧上最靠近所述稳定齿。
接收侧动员齿24b"不具有这样的厚度减小并且因此在其外侧上弱化(参见图17),因此在接收侧动员齿24b"的周向区域中未构建轴向突出部112。
轴向突出部112沿轴向方向在接收侧稳定齿45的链条导引尺寸K 的约80%至120%上延伸。
在图8中粗略示意性地示出了设置有根据本实用新型的小齿轮飞轮1的自行车并且整体用71表示。前轮72和后轮74可围绕与图8 的附图平面正交的相应轮轴线转动地固定在自行车车架76上。前轮 72可以通过弹簧叉78连接到自行车车架76。后轮74也可以通过弹簧悬架80与自行车车架76连接。
后轮74可通过驱动装置82驱动,该驱动组件包括单个前齿盘24 和在图8中仅粗略示意性地示出的自行车后轮小齿轮飞轮1。驱动转矩可以经由脚踏曲柄88和与其连接的脚踏曲柄轴88a传递到前齿盘 84上,并且从前齿盘借助自行车链条50经由小齿轮飞轮1传递到后轮74上。为了辅助以肌肉力驱动脚踏曲柄88的骑行者,可以在自行车车架76上布置辅助电动机90,使得该辅助电机也通过脚踏曲柄轴 88a向前齿盘84传递其辅助驱动转矩。在脚踏曲柄轴88a和齿盘84 之间可以设置传动装置,特别是行星传动装置。在计算齿盘84的有效齿数时必须考虑传动装置的传动比。在此,齿盘84的实际齿数与如下因数相乘,变速器以该因数将导入齿盘中的转矩传递到齿盘的从动侧。因此,通过传动装置提高转矩导致齿盘84的有效齿数相对于实际齿数提高,反之亦然。
作为用于辅助电动机90的能量存储器的电池92可以设置在车架 76中或车架上。
自行车链条50可以以本身已知的方式通过具有变速器94的换挡机构与要由骑行者从小齿轮飞轮1的多个小齿轮10至32中选择的小齿轮啮合,用于将扭矩传递到后轮74上。变速器94具有最靠近小齿轮飞轮1的链条导引滚子96和张紧滚子98。
骑行者的肌肉扭矩以及电动机90的辅助扭矩都在示例自行车71 上通过后轮小齿轮飞轮1传递到后轮74。因此,电动机90具有这样的效果,就好像骑行者可以获得通过电动机90的辅助功率增加的踏板功率。
因为示例性示出的自行车71具有恰好一个前齿盘84,所以自行车71的整个挡位范围通过小齿轮飞轮1实现。
下面描述一种替代的小齿轮20*,所述小齿轮通过无切削成型制造。针对无切削地制造的小齿轮20*的齿所描述的设计方案也适用于上述后轮小齿轮飞轮的其他小齿轮的齿,所述小齿轮同样可以无切削地通过成型来制造。
上述的后轮小齿轮飞轮1上的相同的和功能相同的小齿轮和小齿轮区段,例如小齿轮齿和/或端侧的凹部,在下面关于无切削地制造的小齿轮和小齿轮区段设有相同的附图标记,但是设有后置的“*”。在下文中对无切削地制造的小齿轮和小齿轮区段的阐述仅限其形状完全地或仅部分地以特别的方式通过无切削的成型所实现的方式。此外,为了描述无切削地制造的小齿轮和小齿轮区段,即使它们在细节上在形状方面与在图1至17中示出的小齿轮的功能相同的区段略有不同,但不改变功能,也参考上述描述,所述描述也适用于无切削地制造的小齿轮和小齿轮区段。
图18A至18C示出无切削地通过冲压和成型制造的输出侧稳定齿39*,该输出侧稳定齿构造在通过无切削成型制造的具有21个齿的奇数小齿轮20*上。小齿轮20*的所有齿均通过无切削成型制造。原则上不应排除的是,通过无切削成型制造的小齿轮被以切削的方式进行后续加工。然而,为了高效的制造,尤其是批量生产,优选以无切削或切削的方式从小齿轮坯件直至成品小齿轮地制造小齿轮。
图18A示出了齿39*在图18B和18C的圆柱形地围绕小齿轮轴线 R作为圆柱轴线延伸的截面XVIII中在朝向小齿轮轴线R径向内部的观察方向中的剖视图。
小齿轮20*的内端侧20si*表示由金属板,尤其由钢板构成的原始小齿轮坯件的未变形的第一平坦外表面。同样,外端侧20sa*表示原始小齿轮坯件的未变形的平坦的第二外表面。原始小齿轮坯件的两个未变形的外表面现在形成无切削成型的小齿轮20*的端侧20si*和 20sa*。坯件的原始厚度尺寸用双箭头rd*表示。
内齿接触面39i在截面XVIII中被分成两个在周向方向上彼此分开的并且彼此间隔布置的区段。因为在实际的无切削的制造方法中,材料在深冲工艺中通常沿小齿轮坯件的厚度方向从小齿轮的稍后的外侧向稍后的内侧挤压和移位,所以内齿接触面39i*的每个部分构造为突出部113*的沿轴向方向指向的轴向端面。两个突出部113*分别构造在输出侧稳定齿39*的沿驱动旋转方向D在前的边缘和在后的边缘上。与此相应地,沿驱动转动方向D在两个突出部113*之间不可避免地构造有凹部114*。然而,在制造过程中,实际的变形功主要在突起113*的区域中提供。
在小齿轮20*或输出侧稳定齿39*的外侧上的凹部115*与小齿轮 20*或输出侧稳定齿39*的内侧上的突出部113*对置,所述凹部与突出部113*互补地构建。在凹部115*之间沿着驱动转动轴线D,在输出侧稳定齿39*的外侧上形成有与内侧上的凹部114*互补的突出部 116*。
小齿轮20*或输出侧稳定齿39*的内侧上的凹部114*通过原始原材料在厚度方向上的超过形成小齿轮坯件内端侧20si*的外表面的变形形成。
如在之前讨论的实施例,从外齿接触面39a*到内齿接触面39i* 的间距也形成链条导引尺寸,该链条导引尺寸是链条导引尺寸Kb*,因为奇数小齿轮20*的输出侧稳定齿39*如在奇数小齿轮20*的每个其它齿中一样是内链板小齿轮齿,该内链板小齿轮齿构造用于啮合到自行车链条的内链板链节的啮合空间中。
如图18A所示,输出侧稳定齿39*既可以在构建有内齿接触面 39i*的区域中,也可以在构建有外齿接触面39a*的、基本上与这些区域互补的区域中,分别具有小于原始原材料厚度的厚度。这可以导致输出侧稳定齿39*的有利的加工硬化并且因此降低易磨损性。然而,链条导引尺寸Kb*在数值上可以等于或甚至大于在所考虑的切割面中的输出侧稳定齿39*的厚度。在所示的实施例中,链条导引尺寸Kb* 大致对应于原始原材料的厚度尺寸。然而,链条导引尺寸Kb*可以通过相应的成型甚至大于原始原材料厚度。
已经位于升挡凹部结构36*中的外齿接触面39a*在升挡时辅助自行车链条移位至轴向相邻的下一较小的小齿轮上,这是因为外齿接触面39a*作为突出部116*的端面,在升挡期间将从外部经过输出侧稳定齿39*的自行车链条轴向地向外位移。
通过构建凹部或凹槽114*中,小齿轮20*的材料可以在用于制造其的模具内通过塑性流动位移,这使得将坯件成型为小齿轮20*所需的成型力总体上保持相对小,至少比通过成型应该实现原材料的压实时小。
凹部115*在其两个区段的总和中在小齿轮20*的外侧上以及互补的突出部113*在其两个区段的总和中在小齿轮20*的内侧上沿径向方向具有更大的尺寸,优选至少是沿周向方向的两倍或更多。由此可以确保,自行车链条的通过输出侧稳定齿39*啮合的链节在链节相对于输出侧稳定齿39*的尽可能长的径向路径上以尽可能小的间隙尺寸得到轴向导引。
在图19A至19C中以与前述在图18A至18C中相同的方式示出逆着驱动转动方向D跟随输出侧稳定齿39*的齿41*作为无切削地成型的齿。内齿接触面41i*作为小齿轮20*的内侧上的突出部117*的内端侧,移动超过小齿轮20*的内端侧20i*。在此,在齿41*上在其内侧上构造有槽状的凹部118*,所述凹部根据图19C具有直线的径向走向,所述走向具有沿着其径向走向在周向方向上基本上恒定的宽度和无阶梯的凹部底部。通过该设计方案,材料从凹部118*被压向小齿轮的外侧,以便能够在外侧尽可能好地并且以最佳的轮廓锐度成形出对于链条导引而言重要的升挡凹部构造36*。该凹部辅助小齿轮坯件的材料在外齿接触面41a*的区域中朝向构造120*的挤压。构造120* 虽然形成外齿接触面41a*作为其外端侧,但在制造技术上相对于小齿轮坯件是凹部,因为构造120*相对于小齿轮坯件的原始外侧(该原始外侧在制成的小齿轮20*上形成小齿轮20*的外端侧20sa*)移动,即内凹到小齿轮坯件的材料中。
在齿41*处,链条导引尺寸Kb*也大致与原材料厚度rd*一样大。通过在成型时的塑性流动,链条导引尺寸Kb*如对于无切削成型的小齿轮20*的每个其它齿那样可以设计成小于、等于或也大于原材料厚度。
在齿41*的外侧上可以看到升挡凹部构造36*的阶梯状的凹槽,所述构造逆着驱动转动方向D从上述的输出侧稳定齿39*延伸到齿 41*并且甚至延伸超过齿41*,因为外齿接触面41a*也是升挡凹部构造36*的一部分。
在小齿轮20*的外侧上的凹部120*以及在小齿轮20*的内侧上的突出部117*在径向方向上具有比在周向方向上更大的尺寸,优选至少两倍或更大。由此可以确保,自行车链条的通过齿41*啮合的链节在链节相对于齿41*的尽可能长的径向路径上以尽可能小的间隙尺寸得到轴向导引。
在图19A中以朝向小齿轮轴线R的方向的视角观察在周向方向上切割的齿41*所依照的圆柱形的切面在图19B和19C中用XIX表示。
在图20A至20C中以与前述在图18A至18C或19A至19C中相同的方式示出逆着驱动转动方向D跟随齿41*的基准齿B*作为无切削地成型的齿。在图20A中以朝向小齿轮轴线R的方向的视角观察在周向方向上切割的齿B*所依照的切面在图20B和20C中用XX表示。
根据定义,基准齿B*是具有最大的链条导引尺寸Kb*的内链板小齿轮齿。内齿接触面20i*由突出部122*的端面形成。内齿接触面 20i*如在之前讨论的齿39*和41*中那样也轴向地移动超过内部的端面20i*。
突出部122*在周向方向上,即沿着驱动转动方向D在两侧被凹部或凹槽124*包围,所述凹部或凹槽使得来自凹槽124*的区域的材料通过塑性流动以特别良好的形状精度或轮廓锐度来形成突出部 122*。
小齿轮20*的内侧上的突出部122*轴向地与小齿轮20*的外侧上的凹部126*相对置,该凹部辅助突出部122*的形成。通过形成凹部 126*而位移的基准齿B*的材料通过塑性流动位移到突出部122*中。
外齿接触面20d*至少沿着驱动旋转方向D构建在凹部126*的两侧。其也可以完全包围凹部126*。
在小齿轮20*的外侧上的凹部126*以及在小齿轮20*的内侧上的互补的突出部122*在径向方向上具有比在周向方向上更大的尺寸,优选至少两倍或更多。由此可以确保,自行车链条的通过基准齿B*啮合的链节在链节相对于基准齿B*的尽可能长的径向路径上以尽可能小的间隙尺寸得到轴向导引。
在图21A至21C中,以与前述在图18A至18C或19A至19C或 20A至20C中相同的方式,示出逆着驱动转动方向D跟随基准齿B* 的齿47*作为无切削地成型的齿。在图21A中以朝向小齿轮轴线R的方向的视角观察在周向方向上切割的齿47*所依照的切面在图21B和 21C中用XXI表示。
在齿47*上,内齿接触面47i*也形成为超过通过成型的小齿轮坯件的较前的外表面突出的轴向的突出部128*的端面。
小齿轮20*的内侧上的突出部128*与小齿轮20*的外侧上的凹部 130*相对。通过凹部130*的轴向端侧形成的外齿接触面47a*已经是降挡凹部构造42*的一部分,该降挡凹部构造作为轴向凹部在外端侧 20si*中逆着驱动转动方向D延伸。
与通过无切削成型制造的小齿轮20*的前述齿不同,齿47*的内齿接触面47i*基本上在其整个圆周延伸上延伸。
内齿接触面47i*通过在齿顶上构造内部的斜面47v*在径向方向上缩短。构造在小齿轮20*的外端侧20sa*上的外齿接触面47a*如之前讨论的齿39*、41*和B*的外齿接触面那样沿径向方向构造有比沿周向方向更大的尺寸,优选两倍或更多。
在图22A至22C中,以与前述在图18A至18C或19A至19C或 20A至20C或21A至21C中相同的方式,示出逆着驱动转动方向D 跟随齿47*的接收侧稳定齿45*作为无切削地成型的齿。在图22A中以朝向小齿轮轴线R的方向的视角观察在周向方向上切割的接收侧稳定齿45*所依照的切面在图22B和22C中用XXII表示。
内齿接触面45i*构建为突出部132的端面。位于相反侧上的外齿接触面45a*构建为凹部134的端面。凹部134是降挡凹部构造42*的一部分,所述降挡凹部构造在接收侧稳定齿45*的宽度上沿周向延伸。
齿接触面(内齿接触面45i*和外齿接触面45a*)在周向方向上分别与接收侧稳定齿45*的内侧上的斜面45isch*以及接收侧稳定齿45*的外侧上的斜面45asch*相邻。两个斜面45isch*和45asch*围绕平行于径向方向的倾斜轴线倾斜。这些倾斜面45isch*和45asch*可以特别有利地通过无切削的成形产生。通过切削方法进行制造则将更加复杂。
倾斜面45isch*和45asch*在所示出的实施例中彼此平行,然而也可以与此不同地相对于彼此定向。
内齿接触面45i*如之前已经在齿47*上讨论的那样通过齿顶上的斜面径向缩短,而外齿接触面45a*具有比沿周向方向的尺寸明显更长的径向尺寸。径向缩短的内齿接触面45i*也始终在径向方向上具有比在周向方向上更大的尺寸。
图22D示出了通过无切削成型制造的小齿轮20*的圆周区段的外侧的俯视图,该圆周区段具有升挡区域34*和降挡区域40*,该升挡区域具有齿38*、39*、41*、B*、47*、45*和44*,其中的齿39*、 41*、b*、47*和45*在图18A至22C中示出。
图22E示出图22D的圆周区段的内侧的俯视图。
在图23A中示出备选地通过无切削成型制造的小齿轮28*的具有升挡区域34*的局部。图23A的观察者能看见小齿轮28*的外侧或外端侧28sa*。图23A和23B的升挡区域34*位于图25中用XXIII表示的区域中。
如前所述,对于图23A至24B也适用的是,相同的和功能相同的构件和构件区段如上面那样设有相同的附图标记,但附加“*”,以便将构件和构件区段标识为通过无切削成型制造。为了描述相同的和功能相同的构件和构件区段,因此参考上述描述,其也适用于小齿轮 28*的无切削地制造的构件和构件区段。下文中,图23A至24B将仅就小齿轮28*的无切削的成形产生的特殊性进行描述。
在图23A和23B中,在小齿轮28*的内侧28si*上示出了输出齿 38*的上述斜坡38g*和输出侧动员齿32b'*的斜坡32g'*。在此,斜面 38g*在轴向方向上比输出侧动员齿32b'的斜面32g'*更远地伸出。这是因为,在偶数小齿轮28*上,输出齿38*是构造用于与外链板链节啮合的具有较大轴向尺寸的齿,并且直接相邻的输出侧动员齿32b' 是构造用于与内链板链节啮合的具有较小轴向尺寸的齿。
如上面已经在图20A至20C的示例中针对无切削成型的奇数小齿轮22*示出的那样,在小齿轮28*上也通过相关齿沿轴向方向的局部变形来设定链条导引尺寸。外链板小齿轮齿28a*例如在其外侧上具有上面已经阐述的轴向凹部126*,所述轴向凹部在内侧上对应于轴向突出部124*。
不仅凹部126*而且在相反侧上大致互补的突出部124*由于上面已经提到的原因在径向方向上具有比在周向方向上更大的尺寸。
在小齿轮28*的背离相邻的下一较小的小齿轮的内侧上的斜坡 38g*无切削地通过轴向突出部138*形成,所述轴向突出部在小齿轮 28*的朝向相邻的下一较小的小齿轮的外侧上的制作导致产生凹部 136*。
构成斜坡38g*的突出部138*在其沿轴向方向指向的端侧上形成输出齿38*的内齿接触面38i*。
配属于斜面38g*的凹部136*和构成该凹部的突出部138*,在周向方向上比在径向方向上具有更大的尺寸,这与在内部未形成有斜面的无切削成形的齿不同。
在图24A和24B中类似于图23A和23B示出小齿轮28*的降挡区域40*。图24A示出小齿轮28*的外端面28sa*的视图,并且图24B 示出其内端面28si*的视图。图24A和24B的降挡区域40*位于图25 中用XXIV表示的区域中。
在框架XXIV中的降挡区域40*的接收齿44*上,在小齿轮28* 或接收齿44*的内侧上设置有斜坡44g*。其也通过非切削成型形成,具体方式是,材料在大体上平坦的小齿轮坯件的厚度方向上从在此形成的小齿轮28*的稍后的外侧移动到稍后的内侧。
对于接收齿44*的斜面44g*,经必要修改适用上面对于输出齿 38*的斜面38g*所述的说明,即配属于斜面44g*的凹部136*在小齿轮 28*或接收齿44*的外侧上以及形成其的突出部138*在相反的内侧上均在周向方向上具有比在径向方向上更大的尺寸。
在图25中以俯视图示出了通过无切削成型制造的具有38个齿的小齿轮28*。图25的观察者能看见小齿轮28*的外侧。
小齿轮28*不仅具有图25的框架XXIV中的降挡区域40*,而且在图25中在12点钟和1点钟之间的区域中具有另一降挡区域40*,该另一降挡区域在结构上与位于框架XXIV中的降挡区域40*不同地构造。
图25示出构造在小齿轮28*上的连接构造111*,其呈连接开口的形式,所述连接构造在小齿轮28*的准备运行的状态中为了将小齿轮28*与其他齿数的相邻的小齿轮连接而由连接销或连接铆钉(未示出)穿过。在上述实施方式中,轴向连接通过所描述的连接接片110 实现。为了更清楚起见,在图25中在大约10点钟至12点钟的圆周区域中的仅三个连接构造111*设有附图标记。然而,其余的连接构造相同地构造并且容易识别。
如在图25中所示,在接下来阐述的另外的接收齿44*的区域中,小齿轮在大约12点钟处在周向方向的两侧构造有局部的径向材料积聚部,并且因此构造有局部的径向加强部139*。可以看出,小齿轮基体28z*在周向方向上在另一接收齿44*的两侧具有比例如在没有切换功能的常规的外链板小齿轮齿28a*的两侧更大的径向厚度,如其在大约10点钟至12点钟的周向区域中所示的那样。
在升挡凹部构造36*和降挡凹部构造42*的圆周区域中构造另外的局部的径向增厚部,以便通过径向的材料堆积来补偿由于所述凹部 36*或42*所导致的小齿轮基体28z*的轴向变薄,并且避免小齿轮28* 在该圆周区域中的刚度损失。
图26A至26D示出了在图25中位于以XXVI标示的部位处的接收侧稳定齿45*,更确切地说,图26A以透视图示出了该稳定齿的外侧,图26B以透视图示出了该稳定齿的内侧,图26C示出了沿着图 26A和26B中的圆柱形截面XXVI C的周向截面,其中小齿轮轴线R 是截面XXVI C的圆柱形轴线,并且图26D示出了沿着图26A和26B 中的包含小齿轮轴线R的截面XXVI D的横截面。
与之前描述的接收侧稳定齿45和45*上相同的和功能相同的构件和构件区段在图26A至26D中设有相同的附图标记,其中,附加的“*”表示通过无切削的成型制造接收侧稳定齿45*。
与前述的接收侧稳定齿45和45*一样,在图26A至26D中示出的另一接收侧稳定齿45*在其外侧上也具有斜坡28c1*,该斜坡径向向内限定出作为另一接收侧稳定齿45*的外齿接触面的排推面45a*。
斜坡28c1*相对于排推面45a*轴向地偏移。斜坡28c1具有径向向外指向的凸形弯曲的支承面,由此,内链板链节的位于更靠近载有小齿轮28*的自行车的竖直纵向中心平面的链条链板的径向内边缘在从相邻的具有36个齿的下一较小的小齿轮降挡过程期间能够支承到小齿轮28*上。因此,链条可以置放在斜坡28c1*上。另一接收侧稳定齿45*也与所谓的“半链”链条兼容。
内齿接触面45i*轴向地突出超过小齿轮28*的内端面28si*并且因此在与内链板链节啮合的情况下对自行车链条进行稳定,其中,另一接收侧稳定齿45*以其轴向向内突出的内齿接触面45i*使链条在降挡区域40*中轴向向内移位。
在图27A至27C中详细示出另一接收齿44*,该接收齿在图25 中位于小齿轮28*上的位置XXVII处。图27A示出了另外的接收齿 44*的外侧的透视图,图27B示出了该另外的接收齿的内侧的透视图,并且图27C示出了沿着图27A和27B中的圆柱形截面XXVII C的圆周截面。小齿轮28*的小齿轮轴线R是切面XXVII C的圆柱轴线。
所述另外的接收齿44*与上面已经描述的接收齿44*的区别基本上仅在于在齿顶的区域中的倒角。如在之前描述的接收齿44*中那样,内齿接触面44i*构造为突出部138*的端面。突出部138*无切削地通过轴向的材料位移形成。因此,在小齿轮28*的外侧上,在内侧的突出部138*的位置处构造有凹部136*。
在另外的接收齿44*上也构造有上面已经详细描述的斜坡44g*,自行车链条的更靠近载有小齿轮28*的自行车的竖直的纵向中心平面的外链板可以在降挡过程期间以其径向内边缘支撑在该斜坡的轴向向外指向的面上。
图28A以透视图示出两个关于其小齿轮轴线R同轴叠置的小齿轮20*,所述小齿轮适于热处理。以特别有利的方式,在小齿轮20* 上,以及在小齿轮飞轮的其他无切削地成型的小齿轮上,所有轴向地关于相应的端侧20si*和20sa*突出的突出部,例如上面所述的突出部 138*,径向地构造在相关的小齿轮的齿根圆之外。因此,两个或更多相同齿数的无切削地成形的小齿轮尽管构造有轴向的突出部,但能够同轴地紧密布置地利用面状地相互贴靠的端侧20si*和20sa*以相对彼此转动半齿距或半链节距的距离的方式布置。小齿轮的突出部于是位于相邻的小齿轮的齿间隙中。图28B以小齿轮20*的齿列为例,以其内端侧20si*的俯视图示出了同轴相叠的、轴向相同定向的小齿轮的情况。如此紧密布置的小齿轮可在轴向上张紧,以避免热处理期间的翘曲。
在图29中示出第一曲线图,所述第一曲线图示出小齿轮飞轮1 的直接相邻的小齿轮的轴向的小齿轮间距,并且所述第一曲线图示出与第一曲线图叠加的第二曲线图,所述第二曲线图对于小齿轮飞轮1 的每个小齿轮说明相应的小齿轮的基准齿的链条导引尺寸Kb。
在图29的图示中,小齿轮飞轮1的小齿轮32至10沿着纵坐标从左到右以其大小的降序通过其附图标记表示。
在图29中左侧的横坐标上绘制了轴向小齿轮间距的以毫米为单位的刻度,所述齿轮间距在直接轴向相邻的小齿轮的两个外部的轴向端面之间测量,更确切地说从标记的小齿轮朝向下一较大的相邻的小齿轮测量。与此相应地,对于小齿轮飞轮1的最大的小齿轮32未录入小齿轮间距值,因为该小齿轮32不具有更大的轴向相邻的小齿轮。配属于小齿轮30的小齿轮间距值是小齿轮30的外轴向端面与下一较大的小齿轮,即小齿轮32之间的上述的轴向间距。对于每个另外的小齿轮,同样给出该小齿轮到下一较大的小齿轮的间距。小齿轮间距的曲线在图29中用140表示。距离值用三角形表示,并用虚线连接。
在图29中绘制的右侧横坐标上给出了在纵坐标中表示的每个小齿轮的基准齿的链条导引尺寸Kb的以毫米为单位的刻度。链条导引尺寸的值的曲线在图29中用142表示。每个小齿轮的链条导引尺寸值用菱形表示,并用实线连接。
可以看出,小齿轮间距值与链条导引尺寸且小齿轮间距值的变化与从一个小齿轮到相邻的小齿轮的链条导引尺寸的变化定性地相关。
小齿轮12至小齿轮14的间距大于小齿轮10至小齿轮12或小齿轮14至小齿轮16的间距,因为在小齿轮12处存在链条的更大幅度的斜置,该斜置将链条向内拉动。由此,链条在小齿轮间距过小的情况下有接触小齿轮16的危险。为了在小齿轮14活动时排除这种接触,与小齿轮16的小齿轮间距选择为大于相邻的小齿轮的小齿轮间距。
在作为最小小齿轮的小齿轮10处,链条斜置幅度大于针对链条啮合激活的小齿轮12的情况。然而,由于缺少外部相邻的小齿轮,在最小且因此轴向完全位于外部的小齿轮10处,齿可以这样设计,使得其轴向向外挤压链条,这避免了在小齿轮10上导引的链条与小齿轮12的非期望的接触。
在小齿轮16上,斜置在数值上已经显著减小,从而在链条与小齿轮16啮合时,不必担心与轴向相邻的下一较大的小齿轮18非期望的接触。
小齿轮24至18(含)具有在图9至12中示出的稳定齿,所述稳定齿具有轴向向内错开的内齿接触面。由此,链条至少在周向区段中轴向向内位移,因此对于小齿轮14至18也选择比对于小齿轮26至32 或小齿轮16和14更大的与其相应的下一更大的相邻小齿轮间的小齿轮区段。
在较大的小齿轮32至26(含)上,链条斜置轴向向外起作用,从而在此链条斜置将链条轴向地从相邻的较大的小齿轮拉开。因为在小齿轮30、28或26被激活用于链条啮合时不必担心链条与相应相邻的下一较大的小齿轮接触,所以在那里小齿轮间距可以选择得更小。
图30A示出装配到所谓的“锁定管”144上的本申请中讨论的小齿轮飞轮1,该锁定管在小齿轮的使用寿命期间用于小齿轮飞轮的组件的各种装配和定位用途。
为了进行特定的技术调整,例如为了利用与小齿轮飞轮共同作用的后变速器94调整在小齿轮飞轮和链条导向滚子或换挡滚子之间的所谓的“链隙”或为了调整链条张力,应将后变速器94移动到预定的基准位置中,在所述基准位置中,通常更靠近小齿轮飞轮的链条导引滚子96与基准小齿轮共面地布置,使得在自行车71上环绕的自行车链条50与基准小齿轮啮合。
为了避免错误的操作和错误的调整,明确地标记基准小齿轮并使其从外部清晰地可见是有帮助的。当小齿轮飞轮如在当前情况下具有 12个或更多个小齿轮,从而使得即使是熟练的技术人员在计数小齿轮时可能容易数错的情况下,这是特别有利的。
根据小齿轮飞轮1的基准小齿轮的标识的在图30A中示出的第一实施方式,在基准小齿轮(其在此是小齿轮20)和下一较大的小齿轮22 之间放置有带子144,所述带子优选安放在轴向延伸的连接构造上。连接构造可以是上述连接接片110,或者如果小齿轮20和22之间的连接通过连接销或连接铆钉形成,则是这些连接销或连接铆钉。
优选地,带子144由弹性材料,例如生胶或橡胶形成,使得带子 144在弹性应力下持久地贴靠在轴向延伸的连接构造上。带子144优选地设计成易于察觉的颜色,例如黄色、橙色或红色。然而,在金属的小齿轮飞轮1的周围环境中也能容易地感知其他色调,尤其是当这些色调设计为具有一定亮度的信号色调时。
在图30B中示出基准小齿轮20的标识的第二选项。该第二选项也使用特别是由于其着色,视觉上容易感知的带子146。然而,与图30A的实施方式不同的是,该带子146由锁定管143的外表面承载,小齿轮飞轮1与该锁定管连接以便进行装配和定位。带子146可以作为在松弛状态下直径小于锁止管143的弹性带子,摩擦配合地保持在锁止管143的外表面上,所述弹性带子由自身的伸长引起的弹性回复力支撑。为了更可靠地避免带子146的轴向位移,所述带子可以容纳在锁定管143的周向槽中且/或可以通过粘合剂固定在锁定管143的外表面上。
该第二实施方式的优点在于,当操作人员径向地看向小齿轮飞轮 1并且自行车链条与基准小齿轮20啮合时,所述带子146不再或几乎不再看到,因为其被自行车链条遮挡,能够消失在链条后面。
作为使用带子146的替代方案,锁定管143的外表面可以具有在颜色上和/或在其表面结构方面与锁定管143的其余部分不同的环,这可以通过相应的涂漆、相应的阳极氧化、相应的雕刻,特别是激光雕刻、滚花或通过锁定管143的任何其他合适的表面处理来实现。
按照该方案,基准小齿轮本身可以通过表面处理在视觉上和/或触觉上与小齿轮飞轮1的非基准小齿轮的其余小齿轮可区分地设计。
在图30C中示出在小齿轮飞轮1上的基准小齿轮20的标识的第三选项。在此,优选在颜色上与其余小齿轮飞轮1明显不同地设计的环形盘148布置在基准小齿轮20和下一较大的小齿轮22之间的间隙空间中。环形盘148可以由纸或塑料形成。
优选地,环形盘148在径向上开槽,以便使其便于布置在小齿轮飞轮1上并且尤其使其便于从其上移除。
如果在利用自行车链条进行调节活动时,通过从较小的小齿轮降挡接近基准小齿轮,则环形盘148可以在相应稳定的构造中形成有利的主体屏障,所述屏障阻止或至少使自行车链条难以降挡越过基准小齿轮20。基准小齿轮20本身在图30C中被环形盘148遮盖。
在图30D中示出基准小齿轮20的标识的第四选项。与图30A至 30C和30E不同,图30D为朝向小齿轮飞轮1的内侧的视角的透视图。
在该第四实施方式中,在小齿轮飞轮上从径向外部视觉感知的环 150布置在小齿轮圆顶15中,其中,环150可具有凹槽150a,在基准小齿轮20和下一较大的小齿轮22之间的连接接片110形状配合地啮合到所述凹槽中。因此,环150相对于小齿轮轴线R抗扭转地保持在小齿轮飞轮1上。如在上述实施方式中那样,环150也在视觉上,优选在颜色上相对于小齿轮飞轮1突出。
环150还可以通过支撑杆150b和内支撑环150c支撑在锁定管 143的外表面上。
图30E的用于标示参考小齿轮20的第五实施方式基本上对应于图30D的第四实施方式的基本原理,然而区别在于,第五实施方式的环152不构造用于一体式构造的小齿轮圆顶15,而是构造用于彼此分开构造的并且通过分开构造的连接构造(如连接销、连接铆钉等)相互连接的小齿轮,尤其通过无切削的成型制造的小齿轮。
环152可以具有径向向外指向的凹槽152a,用于形状配合地容纳轴向延伸的连接构造,如连接销、连接铆钉等。此外,其可以具有轴向突出部152b,其可以贴靠在各个小齿轮(在此是基准小齿轮20和下一较大的小齿轮22)的径向内边缘上,以便将环152最佳地定位在小齿轮飞轮中。因此,环152可以不仅围绕小齿轮轴线R抗扭转地,而且防止径向移动地之方式容纳在小齿轮飞轮1上。
环152也优选地通过颜色醒目的设计能够在小齿轮飞轮1上立即并且直接辨识出来。
为了更加一目了然,环152在图30E中不仅布置在小齿轮飞轮1 中,而且额外地再次单独地在小齿轮飞轮1的左侧示出。
Claims (18)
1.一种自行车的小齿轮,其中所述小齿轮具有小齿轮基体,其围绕虚拟小齿轮轴线延伸,所述小齿轮在自行车上的正常运行中能够围绕所述小齿轮轴线转动,其中所述小齿轮轴线定义出轴向方向、与所述轴向方向正交的径向方向和围绕所述轴向方向的周向方向,其中,所述小齿轮具有多个在所述周向方向上彼此间隔开地布置的小齿轮齿,用于与自行车滚子链啮合,其中,所述自行车滚子链具有沿着其轨道以本身已知的方式交替相继的内链板链节和内链板链节,其中所述小齿轮构造成布置在自行车上,使得所述小齿轮的轴向向外指向的外端侧在所述自行车通过所述小齿轮驱动的向前行驶期间在所述外端侧的轴向俯视图中顺时针转动,并且与所述外端侧相反的、轴向向内指向的内端侧在所述内端侧的轴向俯视图中沿逆时针转动,其中,所述小齿轮齿从所述小齿轮基体径向向外突出,其中,多个小齿轮齿分别具有轴向向外指向的外齿接触面和轴向向内指向的内齿接触面,所述外齿接触面构造成用于与第一链条链板的内表面贴靠啮合,所述内齿接触面构造成用于与所述第一链条链板轴向对置的第二链条链板的内表面贴靠啮合,其中,
i)所述小齿轮沿着其圆周的区段在所述小齿轮基体和所述小齿轮齿的区域中具有升挡区域,所述升挡区域(34)在其外端侧中具有轴向上的升挡凹部构造,其中,所述升挡区域构造和布置成在沿驱动旋转方向围绕所述小齿轮轴线旋转的小齿轮上,允许所述自行车滚子链从所述小齿轮到位于所述外端侧一侧上的较小的小齿轮上的啮合转换,其中,所述升挡凹部构造配属有至少一个输出齿,所述输出齿因其形状、其布置位置和其定向而构建为所述小齿轮的在升挡过程期间与所述升挡凹部构造共同作用而啮合在所述自行车滚子链的链节的链板对的朝向彼此的内表面之间的最后一个齿,
并且/或者
ii)所述小齿轮沿着其圆周的区段在所述小齿轮基体和所述小齿轮齿的区域中具有降挡区域,所述降挡区域)在其外部端侧中具有轴向上的降挡凹部构造,其中,所述降挡区域被构造和布置成在沿所述驱动旋转方向围绕所述小齿轮轴线旋转的所述小齿轮上,允许所述自行车滚子链从位于所述外端侧一侧上的较小的小齿轮到所述小齿轮上的啮合转换,其中,所述降挡凹部构造配属有至少一个接收齿,所述接收齿因其形状、其布置位置和其定向而构建为所述小齿轮的在降挡过程期间与所述降挡凹部构造共同作用而啮合在所述自行车滚子链的链节的链板对的朝向彼此的内表面之间的第一个齿,
其中,所述小齿轮具有多个内链板小齿轮齿,所述内链板小齿轮齿分别基于其轴向尺寸而构造成用于与所述自行车滚子链的内链板链节啮合,
其中,所述小齿轮具有至少一个基准齿,所述基准齿在所述内链板小齿轮齿中是具有最大的轴向链条导引尺寸的至少一个小齿轮齿,其中,所述基准齿具有位于凹部构造之外的外齿接触面作为外齿接触基准面,其中,所述外齿接触基准面定义出轴向基准位置,
其中,在根据i)构建所述至少一个输出齿的情况下,在所述升挡凹部构造的周向延伸区域中布置有输出侧稳定齿(39),其中,所述输出侧稳定齿具有内齿接触面,所述内齿接触面与所述基准齿的内齿接触面相比具有距所述轴向基准位置的更大的轴向间距,且/或其中,在根据ii)构建所述至少一个接收齿的情况下,在所述降挡凹部构造的周向延伸区域中布置有接收侧稳定齿,其中,所述接收侧稳定齿具有内齿接触面,所述内齿接触面与所述基准齿的所述内齿接触面相比具有距所述轴向基准位置的更大的轴向间距。
2.一种自行车的小齿轮,其中所述小齿轮具有小齿轮基体,其围绕虚拟小齿轮轴线延伸,所述小齿轮在自行车上的正常运行中能够围绕所述小齿轮轴线转动,其中所述小齿轮轴线定义出轴向方向、与所述轴向方向正交的径向方向和围绕所述轴向方向的周向方向,其中,所述小齿轮具有多个在所述周向方向上彼此间隔开地布置的小齿轮齿,用于与自行车滚子链啮合,其中,所述自行车滚子链具有沿着其轨道以本身已知的方式交替相继的内接片链节和外接片链节,其中所述小齿轮构造成布置在自行车上,使得所述小齿轮的轴向向外指向的外端侧在所述自行车通过所述小齿轮驱动的向前行驶期间在所述外端侧的轴向俯视图中顺时针转动,并且与所述外端侧相反的、轴向向内指向的内端侧在所述内端侧的轴向俯视图中沿逆时针转动,其中,所述小齿轮齿从所述小齿轮基体径向向外突出,其中,多个小齿轮齿分别具有轴向向外指向的外齿接触面和轴向向内指向的内齿接触面,所述外齿接触面构造成用于与第一链条链板的内表面贴靠啮合,所述内齿接触面构造成用于与所述第一链条链板轴向对置的第二链条链板的内表面贴靠啮合,其中,
i)所述小齿轮沿着其圆周的区段在所述小齿轮基体和所述小齿轮齿的区域中具有升挡区域,所述升挡区域在其外端侧中具有轴向上的升挡凹部构造,其中,所述升挡区域构造和布置成在沿驱动旋转方向围绕所述小齿轮轴线旋转的小齿轮上,允许所述自行车滚子链从所述小齿轮到位于所述外端侧一侧上的较小的小齿轮上的啮合转换,其中,所述升挡凹部构造配属有至少一个输出齿,所述输出齿因其形状、其布置位置和其定向而构建为所述小齿轮的在升挡过程期间与所述升挡凹部构造(36)共同作用而啮合在所述自行车滚子链的链节的链板对的朝向彼此的内表面之间的最后一个齿,
并且/或者
ii)所述小齿轮沿着其圆周的区段在所述小齿轮基体和所述小齿轮齿的区域中具有降挡区域,所述降挡区域在其外部端侧中具有轴向上的降挡凹部构造,其中,所述降挡区域被构造和布置成在沿所述驱动旋转方向围绕所述小齿轮轴线旋转的所述小齿轮上,允许所述自行车滚子链从位于所述外端侧一侧上的较小的小齿轮到所述小齿轮上的啮合转换,其中,所述降挡凹部构造配属有至少一个接收齿,所述接收齿因其形状、其布置位置和其定向而构建为所述小齿轮的在降挡过程期间与所述降挡凹部构造共同作用而啮合在所述自行车滚子链的链节的链板对的朝向彼此的内表面之间的第一个齿,
其中,所述小齿轮具有多个内链板小齿轮齿,所述内链板小齿轮齿分别基于其轴向尺寸而构造成用于与所述自行车滚子链的内链板链节啮合,
其中,所述小齿轮具有至少一个基准齿,所述基准齿在所述内链板小齿轮齿中是具有最大的轴向链条导引尺寸的至少一个小齿轮齿,其中,所述基准齿的外齿接触面定义出轴向基准位置,
其中,在根据i)构建所述至少一个输出齿的情况下,在所述升挡凹部构造的周向延伸区域中布置有输出侧稳定齿,其中,布置在所述升挡凹部构造的周向区域中的所述输出侧稳定齿的内齿接触面距所述至少一个输出齿的外齿接触面的轴向距离不小于所述基准齿的链条导引尺寸,且/或其中,在根据ii)构建所述至少一个接收齿的情况下,在所述降挡凹部构造的周向延伸区域中布置有接收侧稳定齿,其中,布置在所述降挡凹部构造的周向区域中的所述接收侧稳定齿的内齿接触面距所述至少一个接收齿的外齿接触面的轴向距离不小于所述基准齿的链条导引尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出侧稳定齿逆着所述驱动旋转方向直接与所述至少一个输出齿相邻,和/或所述接收侧稳定齿沿所述驱动旋转方向直接与所述至少一个接收齿相邻。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出侧稳定齿的外齿接触面相对于所述轴向基准位置向内偏移,并且与所述至少一个输出齿的外齿接触面相比具有距所述轴向基准位置的更大的轴向间距,且/或所述接收侧稳定齿的外齿接触面相对于所述轴向基准位置向内偏移,并且与所述至少一个接收齿的外齿接触面相比具有距所述轴向基准位置的更大的轴向间距。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出侧稳定齿的内齿接触面与所述至少一个输出齿的内齿接触面相比具有距所述轴向基准位置的更大的轴向间距,且/或所述接收侧稳定齿的内齿接触面与所述至少一个接收齿的内齿接触面相比具有距所述轴向基准位置的更大的轴向间距。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,在根据i)构建出所述至少一个输出齿的情况下,布置有在驱动旋转方向上与所述至少一个输出齿直接相邻的输出侧动员齿,其中,所述输出侧动员齿的内齿接触面距所述轴向基准位置的距离,小于或等于所述基准齿的所述内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向距离,并且小于所述输出侧稳定齿的所述内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向距离,且/或其中,在根据ii)构建所述至少一个接收齿的情况下,布置有反向于所述驱动旋转方向与所述至少一个接收齿直接相邻的接收侧动员齿,其中,所述接收侧动员齿的内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向距离,小于或等于所述基准齿的所述内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向距离,并且小于所述接收侧稳定齿的内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向距离。
7.根据权利要求6所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出侧动员齿的所述内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向距离,小于所述基准齿的所述内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向距离,且/或所述接收侧动员齿的所述内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向距离,小于所述基准齿的所述内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向距离。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,位于凹部构造之外的多个小齿轮齿)的外齿接触面位于所述轴向基准位置上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出侧稳定齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距,大于所述至少一个输出齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距,且/或所述接收侧稳定齿)的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距,大于所述至少一个接收齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距。
10.根据权利要求9所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出侧稳定齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向距离,是在所述至少一个输出齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距的1.1倍至1.3倍之间,而上述范围含所述界限值,且/或所述接收侧稳定齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距,是在所述至少一个接收齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距的1.2倍至1.6倍之间,而上述范围含所述界限值。
11.根据权利要求1至10中任一项结合权利要求6或7的所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出侧稳定齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向距离,比所述输出侧动员齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向距离大了0.8倍至1.2倍,而上述范围含所述界限值,且/或所述接收侧稳定齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向距离,比所述接收侧动员齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向距离大了1.0倍至1.4倍,而上述范围含所述界限值。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述至少一个输出齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距,大于所述至少一个接收齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距。
13.根据权利要求12所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距是所述至少一个接收齿的内齿接触面与外齿接触面的轴向间距的1.02倍至1.15倍,而上述范围含所述界限值。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出侧稳定齿的外齿接触面与所述轴向基准位置的轴向间距不小于所述接收侧稳定齿的外齿接触面与所述轴向基准位置的轴向间距。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述输出侧稳定齿的内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向间距,与所述接收侧稳定齿的内齿接触面距所述轴向基准位置的轴向间距相差不超过10%,而前述差异分别是相对于所述两个间距中的较大者而言。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的自行车的小齿轮,
其特征在于,所述小齿轮具有偶数个小齿轮齿,其中,所述小齿轮具有至少一个小齿轮齿其在其内齿接触面和其外齿接触面之间的轴向尺寸大于所述自行车滚子链的内链板链节的净宽度(LWi)。
17.一种驱动装置,包括根据权利要求1至15中任一项所述的自行车的小齿轮和自行车滚子链,其中,所述自行车滚子链沿着其轨道交替地具有内链板链节和外链板链节,所述内链板链节在其平行的内链板之间具有较小的内链板链节的净宽度(LWi),而所述外链板链节在其平行的外链板之间具有较大的外链板链节的净宽度(LWa)。
18.根据权利要求17所述的驱动装置,其特征在于,
i.所述自行车的小齿轮具有输出侧稳定齿,其中所述输出侧稳定齿的内齿接触面距所述至少一个输出齿的外齿接触面间的轴向间距不小于、优先大于与所述小齿轮配合的自行车滚子链的内链板链节的净宽度(LWi),
或/且
ii.所述自行车的小齿轮具有接收侧稳定齿,其中所述接收侧稳定齿的内齿接触面距所述至少一个接收齿的外齿接触面间的轴向间距不小于、优先大于与所述小齿轮配合的自行车滚子链的内链板链节的净宽度(LWi)。
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