TWI546225B - Multi-sprocket device for bicycles - Google Patents

Description

用於腳踏車之多鏈輪裝置

本發明是有關於一種多鏈輪裝置，其具有不同大小的齒緣部以承接一鏈條並且用以將被該等齒緣部引入之一環向力傳送到其鏈條是可透過一變速機構從一齒緣部變換到另一齒緣部的一腳踏車之一後輪的一輪轂上，其中從一齒緣部到次一較大齒緣部的過渡區內各自設有一合適的環狀功能性元件。

發明背景

在習知技藝的多鏈輪上有一匣(Kassette)，其是設在一輪轂的一助推器(Antreiber)上由數個具有不同直徑的齒緣部所構成。每一個別齒緣部的齒在變速機構運行時與鏈條交替地嚙合並且經由一輪廓件將來自於騎士的腳踏板力的一轉矩傳送到該助推器上，該輪廓件將該等齒緣部與該助推器固接而無法相對轉動。這些齒緣部的每一者亦各自地將轉矩傳送到該助推器上，藉此，在帶動區內不僅在該挺桿(Mitnehmer)的輪廓件處，且在齒緣部處皆會因常未對準的鏈條而起之側向作用力之故而必須以更強固並且更重的方式來構建。

為滿足各種需求，例如在腳踏車競賽中追求更輕的結構，或因此增加準確性需求並提高齒輪數目，解決方案是轉換成一體結構型多鏈輪裝置。

因此，由US 2008/0230344中已知一種多鏈輪裝置，其中單齒輪被裝設在一錐形支撐結構中，於該處複數管狀部與複數盤狀部交替呈階梯樣且於該處該單齒輪透過一盤狀部以及設置於該盤狀部周緣的齒而與鏈條形成嚙合。該支撐結構形成極薄的壁厚(Wandstrke)，但壁厚因為受限於製造公差(Fertigungstoleranzen)而無法下降。透過彼此交替排列的管狀部以及盤狀部，其穩定性比具有一樣小的壁厚的連續錐形支撐結構更高。

在DE 10 2008 010 904中採用了一種方式，其將開口在僅有出自於齒之嚙合力的些微負載要被傳輸至支撐結構之相鄰部位置處位設於階梯樣與整體為錐形的支撐結構中。產生具有自較小齒輪之一齒起至相鄰單齒輪之橋接件的橋接結構，該單齒輪亦是由一盤狀部以及該等齒所構成。呈封端齒輪形式之最大齒緣部傳遞轉矩以傳送至軸套，且該錐形齒緣部-空心體裝設成一體，其本身可直接或間接地相對於該輪轂軸轉動地撐住。

已顯示，在某些情況下，對於輕量以及良好可生產性來說，相鄰單齒輪之間的支撐結構不具有開口但具有最小支撐結構壁厚是最佳的解決方案。而在其他情況下，具有開口的支撐結構是最佳的解決方案，其中在單齒輪部之間可使用橋接件並形成橋接結構。所述情況下，齒數差係關於相鄰齒輪、齒輪的齒數與所述單齒輪在多鏈輪裝置中所在的軸向位置。

在依據本發明的多鏈輪裝置中，將不僅具有盡可能最小的壁厚且不具開口之支撐結構以及具有明顯較大壁厚且具開口之支撐結構彼此合併。較大壁厚約為薄壁厚之約兩倍那麼大的實施例是尤佳的實施態樣，其達到極輕量和極佳的強度與穩定性。

下面借助圖式說明本發明多鏈輪裝置的較佳實施態樣。

圖式簡單說明

第1圖顯示呈透視圖之具有錐形支撐體及封端齒輪之本發明多鏈輪裝置的一個較佳組合實施態樣。

第2圖顯示一個與穿過依據第1圖之本發明多鏈輪裝置的錐形支撐體之中軸線M相平行之斷面圖，於該斷面圖中可見具有較小壁厚且無開口之部與具有較大壁厚和複數形成支撐結構之相鄰開口之部。

第3圖顯示如第2圖之支撐體的內部透視圖。

第4圖顯示該支撐結構的元件局部圖，其中往相鄰較大齒輪設有一橋接件。

第5圖顯示呈透視圖之具有封端齒輪的本發明多鏈輪裝置的組合圖。

第6圖顯示穿過如第5圖之多鏈輪裝置的一斷面圖，該多鏈輪裝置設有一隔套以及一小型單齒輪。

第7圖顯示如第6圖之多鏈輪裝置的詳細圖。

第8圖顯示封端齒輪與錐形支撐結構之間的聯結位置視圖，該錐形支撐結構具有一個往該封端齒輪的薄壁型支撐環。

第9圖顯示支撐結構上的開口，其是透過使用端銑刀進行銑磨處理而形成。

在第1圖及第2圖中顯示設在一錐形支撐結構1上的多鏈輪裝置，該錐形支撐結構1是由成列的聯結部16所形成並且設在位於不同軸向位置處之齒5上。該支撐結構1之幾何軸在使用時亦對應於其轉軸。各聯結部16於不同軸向位置的齒5之間形成聯結，並且各自由一個管狀部2以及一個直接相鄰的盤狀部3所構成。由第2圖中可見聯結部16排列附接成階梯樣的橫斷面。一管狀部2與其軸向位置上的齒5以及設置於該等齒5與該管狀部2之間的齒基環17之組合被視為單齒輪4。該齒基環17基本上如同該等齒5在軸向上具有延伸部。

如第2圖及第4圖中所見，含開口6之錐形支撐結構1的組成部分具有一大的壁厚G，而不含開口6之錐形支撐結構1具有小的壁厚K。在第2圖的所述較佳實施態樣中，該等開口6各自穿透該管狀部2與該盤狀部3而設於其環向位置上，因而形成橋接件7，橋接件7起始自各個較小單齒輪4之齒5位置處而且基本上在其環向位置處往相鄰較大單齒輪4延伸。藉此，形成橋接結構。就輕量而言顯示有充分的負載力，且當大的壁厚G為小的壁厚K的兩倍那麼大時產生尤其佳的比例。

如第3圖中可見，在管狀部2與盤狀部3中設有開口以及因而形成橋接件7時，所減輕的重量會隨著開口的大小而增加。但僅管狀部2或盤狀部3具有開口的實施例亦可達到減輕重量之目的。若所述聯結部16中的齒數差大且較大單齒輪4具有比相鄰較小單齒輪4多出至少兩個以上的齒，採用較大壁厚以及開口之概念所能減輕的重量更多。若齒數差僅差一個齒，那麼設置開口6所能減輕的重量就沒有那麼大，而不具開口但具有較小壁厚之聯結部結構是較為簡便且又容易製造。在使用端銑刀借助銑磨處理設置開口時，端銑刀是徑向地往外移動。在第9圖中可透過將開口6磨圓而看到該銑刀的直徑。若齒之齒數差很小，則該盤狀部3很短，亦比第9圖中明顯還短，則使用具有較大直徑的銑刀就不會去除全部的材料且可以達到足夠的強度。相對地，若採用具有小直徑的銑刀，則該銑刀僅能以較低速度徑向地往外移動，否則對於銑刀的負載會過大。

為了減輕重量，儘管在所述較佳實施例中開口是以相同的方式位設於管狀部2以及盤狀部3中，但開口也可以僅位設於管狀部2或盤狀部3中。相較於沒有開口6之所述聯結部16的組成部分，設有開口處的壁厚亦可選定為約兩倍這麼大。

如第4圖中所示，若其往次一個較小單齒輪的聯結部16不具開口且其往次一個較大單齒輪4的聯結部具有開口，則這樣的單齒輪4被稱為是過渡齒輪19。大體上，一個多鏈輪裝置通常首先相對於相鄰齒輪具有齒數差小的小型單齒輪，而較大的齒輪有較大的齒數差。在本發明多鏈輪裝置中顯示，相對於次一個較大單齒輪4具有一個以上齒數差的第一個單齒輪4較佳地不被建構作為過渡齒輪19，而是按單齒輪4的順序第一個相對於次一個較小單齒輪以及相對於次一個較大單齒輪有一個以上齒數差的單齒輪4。利用這個設計，可以將具有開口6之聯結部16的組成部分間之作用力充分遞送至沒有開口的聯結部16之組成部分。

如第5圖中所示，一封端齒輪11與該最大單齒輪4固接於錐形支撐結構1上。該封端齒輪11不僅相對於未示出的輪轂軸支撐起多鏈輪裝置，亦遞送經由單齒輪4的齒引入至該錐形支撐結構1的轉矩以供驅動未示出的軸套。就在錐形支撐結構1與封端齒輪11間的這樣一個穩定且簡易的固結而言，提供一個由最大單齒輪4軸向突起的支撐環8，其扣合於封端齒輪11的環溝10中且與設置在支撐環8上的組裝突件9固接，該組裝突件9插入封端齒輪11的容置孔14中。如第7圖及第8圖中可見，該支撐環8不具開口但設有達其扣合於封端齒輪11之環溝10中之軸向部的小壁厚。該支撐環8是遵從本發明多鏈輪裝置的概念。

該等組裝突件9將轉矩由錐形支撐結構1傳送至該封端齒輪1上且必須按照比例設置，這樣在接觸位置處就不會有過大的表面壓。當從該支撐環8形成該等組裝突件9時，支撐環8扣合於環溝10中的區域壁厚決定相對於容置孔14的每一者的接觸面大小。因此，可理解支撐環8扣合於環溝10中的部分具有較大的壁厚G。

該等組裝突件9的數目比最大單齒輪4上設置的齒數還少。該等組裝突件9以環向方向設置於該封端齒輪11在帶動輪廓件21的方向上徑向往內的方向具有將轉矩前送之固接臂15之處。

如第6圖所示，關於將多鏈輪裝置安裝於軸套上，在該錐形支撐結構1與該封端齒輪11旁還使用一個隔套13以及一個張力齒輪20。該張力齒輪20透過未示出的封端栓以軸向相對於未示出用於封端齒輪11的銷而受到預壓，並且將整個多鏈輪裝置抵緊於該銷上而在軸向上固定。在錐形支撐結構1於軸向上略為變形之後，傾向將力量傳輸至位於封端齒輪11與最小單齒輪4之間的隔套13。這樣，該錐形支撐結構就不會承受過大的軸向力。

1．．．支撐結構

2．．．管狀部

3．．．盤狀部

4．．．單齒輪

5．．．齒

6．．．開口

7．．．橋接件

8．．．支撐環

9．．．組裝突件

10．．．環溝

11．．．封端齒輪

12．．．銷

13．．．隔套

14．．．容置孔

15．．．固接臂

16．．．聯結部

17．．．齒基環

18．．．最大單齒輪

19．．．過渡齒輪

20．．．張力齒輪

21．．．帶動輪廓件

G．．．大的壁厚

K．．．小的壁厚

M．．．中軸線

第1圖顯示呈透視圖之具有錐形支撐體及封端齒輪之本發明多鏈輪裝置的一個較佳組合實施態樣。

第2圖顯示一個與穿過依據第1圖之本發明多鏈輪裝置的錐形支撐體之中軸線M相平行之斷面圖，於該斷面圖中可見具有較小壁厚且無開口之部與具有較大壁厚和複數形成支撐結構之相鄰開口之部。

第3圖顯示如第2圖之支撐體的內部透視圖。

第4圖顯示該支撐結構的元件局部圖，其中往相鄰較大齒輪設有一橋接件。

第5圖顯示呈透視圖之具有封端齒輪的本發明多鏈輪裝置的組合圖。

第6圖顯示穿過如第5圖之多鏈輪裝置的一斷面圖，該多鏈輪裝置設有一隔套以及一小型單齒輪。

第7圖顯示如第6圖之多鏈輪裝置的詳細圖。

第8圖顯示封端齒輪與錐形支撐結構之間的聯結位置視圖，該錐形支撐結構具有一個往該封端齒輪的薄壁型支撐環。

第9圖顯示支撐結構上的開口，其是透過使用端銑刀進行銑磨處理而形成。

2．．．管狀部

3．．．盤狀部

4．．．單齒輪

5．．．齒

6．．．開口

7．．．橋接件

11．．．封端齒輪

16．．．聯結部

17．．．齒基環

18．．．最大單齒輪

19．．．過渡齒輪

M．．．中軸線

Claims (13)

1. 一種腳踏車後輪上的多鏈輪裝置，該多鏈輪裝置具有一個一體製造之具有對應於該多鏈輪裝置的轉軸之中軸線M的錐形支撐結構，其中數個管狀部與數個盤狀部彼此交替地排列，且在一穿過該中軸線M的斷面上具有階梯樣橫斷面，其中用於嚙合鏈條的齒以及一齒基環係設置於該盤狀部外周緣，且與該盤狀部一起形成一個單齒輪；且其中一管狀部與一相鄰的盤狀部形成一聯結部，並於該聯結部中加工形成數個有開口，其特徵在於：在加工形成開口的該聯結部中，有一大的壁厚G，而該錐形支撐結構的至少一聯結部具有一小的壁厚K。
2. 如申請專利範圍第1項之多鏈輪裝置，其特徵在於，該大的壁厚G為該小的壁厚K的兩倍那麼大。
3. 如申請專利範圍第1或2項之多鏈輪裝置，其特徵在於，在一具有比相鄰較小單齒輪多出至少兩個齒的單齒輪上，一至該較小單齒輪的聯結部具有較大的壁厚G。
4. 如申請專利範圍第3項之多鏈輪裝置，其特徵在於，在該單齒輪上，在至下一個較大單齒輪的聯結部中加工形成複數開口。
5. 如申請專利範圍第4項之多鏈輪裝置，其特徵在於，自該單齒輪之複數個直接相鄰齒起，透過聯結部之不僅是管狀部，且是在盤狀部中的開口，而形成在穿過該中軸 線M之一斷面線上，具有階梯樣橫斷面的橋接件，而其中有一橋接結構。
6. 如申請專利範圍第1或2項之多鏈輪裝置，其特徵在於，該大的壁厚G為1毫米且具有向上與向下0.2毫米的誤差。
7. 如申請專利範圍第1或2項之多鏈輪裝置，其特徵在於，該小的壁厚K為0.5毫米且具有向上與向下0.1毫米的誤差。
8. 如申請專利範圍第1或2項之多鏈輪裝置，其特徵在於，在一過渡齒輪上，在至次一較大單齒輪的聯結部中加工形成數個開口，而至次一較小單齒輪的該聯結部不具開口。
9. 一種腳踏車後輪上的多鏈輪裝置，該多鏈輪裝置具有一個一體製造之具有對應於該多鏈輪裝置的轉軸之中軸線M的錐形支撐結構，其中數個管狀部與數個盤狀部彼此交替地排列，且在一穿過該中軸線M的斷面線上具有階梯樣橫斷面，其中用於嚙合鏈條的齒以及一齒基環係設置於該盤狀部外周緣，且與該盤狀部一起形成一個單齒輪；其特徵在於：該錐形支撐結構自最大單齒輪起，具有一具小壁厚K且無開口的支撐環，該支撐環在整個環向上軸向延伸至一封端齒輪，其中該封端齒輪徑向往內延伸並直接或間接支撐在一輪轂軸上。
10. 如申請專利範圍第9項之多鏈輪裝置，其特徵在於，在該支撐環的軸端區處設有組裝突件。
11. 如申請專利範圍第10項之多鏈輪裝置，其特徵在於，該組裝突件接合於該封端齒輪中的固接臂區域中的容置孔內。
12. 如申請專利範圍第9項之多鏈輪裝置，其特徵在於，該支撐環接合於該封端齒輪的環溝中。
13. 如申請專利範圍第9或10項之多鏈輪裝置，其特徵在於，在軸向上該封端齒輪緊靠在一銷處，且藉一個在與該最小單齒輪嚙合之錐形支撐結構的末端之作用力之助，該錐形支撐結構壓在一環溝上以及藉由一隔套徑向向內抵壓該封端齒輪，藉此該封端齒輪與該錐形支撐結構可彈性地變形。