TWI839545B

TWI839545B - 用於自行車後輪的變速盤和子組件

Info

Publication number: TWI839545B
Application number: TW109123666A
Authority: TW
Inventors: 米爾柯希維羅; 馬可馬奇
Original assignee: 義大利商坎帕克諾羅公司
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2024-04-21
Also published as: EP3771630A1; TW202110702A; CN112298445A; EP3771630B1; US20210031876A1; US11591043B2

Abstract

提供了鏈輪承載體以及用於自行車後輪的鏈輪承載體和變速盤的子組件。變速盤(20)具有前n個鏈輪(26a，26b，26c)，其中6≧n≧3，該前n個鏈輪彼此固定地連接以便形成一體式套件(26)，套件(26)適於通過形成在套件(26)的至少最大鏈輪(26a)的徑向內側表面上的聯接輪廓直接形狀接合在形成於鏈輪承載體(14)的徑向外周表面上的聯接輪廓上。在套件(26)的最大鏈輪(26a)與鏈輪承載體(14)之間的直接形狀聯接以及在鏈輪承載體(14)的徑向外周表面與套件(26)的最大鏈輪(26a)(或最大鏈輪)的徑向內側表面之間進行這種直接聯接的事實，使得能夠具有非常高的堅固性和聯接剛度，從而確保使用子組件的變速器的最大致動精度。

Description

用於自行車後輪的變速盤和子組件

本發明涉及一種鏈輪承載體以及一種用於自行車後輪的子組件，該子組件由鏈輪承載體和變速盤形成，該變速盤通過變速盤的在形成於鏈輪承載體的徑向外周表面上並在軸向方向上延伸的聯接輪廓上的形狀接合而被同軸地安裝在該鏈輪承載體上。

在下文中，將參考自行車的後輪的旋轉軸線提供空間指示(特別是徑向方向、軸向方向和周向方向的空間指示)，該旋轉軸線與變速盤的軸線、鏈輪承載體的軸線、車輪的輪轂的軸線以及通常與車輪一起旋轉的所有元件的軸線重合。此外，如果軸向方向遠離自行車的縱向中間平面或遠離車輪的輪轂，則軸向方向將指示為朝向外側；反之，如果軸向方向朝向這樣的中間平面或朝向輪轂，則軸向方向指示為朝向內側。此外，在徑向方向上，遠離旋轉軸線的定向將被指示為外周；反之，朝向旋轉軸線的定向將被指示為內部。

為了將變速盤安裝在自行車後輪的輪轂上，通常使用所謂的鏈輪承載體，該鏈輪承載體在一側上被製成為通過形狀聯接與鏈輪作為一個單元旋轉，而在另一側上被製成為通過一組棘輪或類似物(通常稱為飛輪)與輪轂作為一個單元旋轉(然而，以單向方式)。以此方式，與各個鏈輪接合的傳動鏈能夠在自行車的前進方向上將扭矩傳遞到輪轂。

鏈輪承載體基本上由管狀體組成，該管狀體在其徑向外周表面處與在鏈輪中製成的中央安裝開口機械地聯接。鏈輪承載體的徑向外周表面成形為具有在周向方向上交替的基本軸向的肋和凹槽，其適於允許前述形狀的聯接。為此，鏈輪的中央安裝開口設置有徑向內側延伸部或突出部(即，指向旋轉軸線)，該延伸部或突出部與鏈輪承載體上存在的凹槽聯接。

因此，鏈輪從具有最大直徑的鏈輪起依次軸向地安裝在鏈輪承載體上，使得當鏈輪承載體被安裝在自行車的車輪的輪轂上時，具有最大直徑的鏈輪定位成朝向內側，即，靠近後輪，而具有最小直徑的鏈輪定位成朝向外側。

在大多數現代自行車變速器中，特別是對於旨在用於競賽的自行車，存在增加鏈輪數量的眾所周知的趨勢。當變速盤達到11個、12個或甚至更多的鏈輪時，可能不具有前變速器；這簡化了自行車並使自行車的重量變輕，這對自行車手來說無疑是有利的，只要這不伴隨著對齒輪比可用性的不利影響。

為了獲得這種結果，必須在變速盤中具有帶有非常少齒數(例如10個或9個)的小鏈輪。然而，齒數的減少顯然伴隨著直徑的減小，這可能最終使直徑過小以使其無法安裝在一般的鏈輪承載體上。

因此，已經意識到這樣的變速盤，其中最小鏈輪被製造成彼此固定地連接以形成一體式套件(也稱為雙聯件、三聯件或四聯件，正是因為它將兩個鏈輪、三個鏈輪或四個鏈輪成組到一起)，並且用於安裝在鏈輪承載體上的中央開口僅在該套件的最大鏈輪處軸向延伸；最小鏈輪更多地朝向旋轉軸線延伸，但不與鏈輪承載體直接接合，因為可以確保通過將它們固定地連接到套件的最大鏈輪的事實來確保它們運動。以此方式，該套件的最小鏈輪可以具有10個齒甚至更少的齒；另一方面，該套件的最大鏈輪必須具有至少11個齒，才能與鏈輪承載體接合。

因此，存在反映了製造的實際可能性的約束條件。例如，在雙聯件(兩個鏈輪的一體式套件)的情況下，必須具有帶有10個齒(並且不是9個或更少的齒)的第一鏈輪，或者接受第一鏈輪與第二鏈輪之間的齒差等於或大於2；然而，這種條件並不適合通常習慣最小相鄰鏈輪之間的單個齒的差異的自行車手。

在某些情況下，為了試圖管理由特定條件施加的約束，使用了在一體式套件的最大鏈輪與鏈輪承載體之間具有在軸向方向上延伸的突出部或齒的形狀聯接，或者通過在一體式套件與鏈輪承載體之間不同地接合的螺紋部的聯接。然而，這些聯接不能確保與帶凹槽輪廓的形狀聯接的相同堅固性。

因此需要在選擇變速盤的最小鏈輪的齒數方面具有更大的靈活性。

因此，本發明在其第一態樣中涉及根據請求項1的變速盤；在本態樣的第二方面中，本發明涉及根據請求項12的子組件。在從屬請求項中提供了變速盤和子組件的優選特徵。

更特別地，根據本發明的第一態樣，變速盤包括在具有最小齒數的第一鏈輪與具有最大齒數的最後鏈輪之間的複數個軸向相鄰的鏈輪，其中前n個鏈輪(其中6≧n≧3)彼此固定地連接以形成一體式套件，其中該一體式套件適於通過形成在一體式套件的至少最大鏈輪的徑向內側表面上的聯接輪廓直接形狀接合在形成於鏈輪承載體的徑向外周表面上的聯接輪廓上。

具有成組為一體式套件的至少三個鏈輪使得能夠具有適於直接接合在鏈輪承載體上的帶有11個齒的鏈輪以及懸置的兩個或多個較小的鏈輪；因此，第一鏈輪可具有少至9個齒(或更少)，而不必接受在相鄰的最小鏈輪的齒數之間的大於1的差。此外，在一體式套件的最大鏈輪與鏈輪承載體之間設置直接形狀聯接的事實以及在鏈輪承載體的徑向外周表面與一體式套件的最大鏈輪(或最大鏈輪)的徑向內側表面之間進行這種直接聯接的事實，使得能夠具有非常高的堅固性和剛度，從而確保使用子組件的變速器的最大致動精度，其與變速盤的鏈輪都單獨且直接安裝以便在鏈輪承載體上作為一個單元旋轉的變速器的精度相當。

優選地，第一鏈輪具有10個、9個或甚至8個齒。因此能夠實現變速器的非常長的齒輪比。

優選地，一體式套件的鏈輪的數量n等於3、4、5或甚至6。該數量n越大，選擇每個鏈輪的齒數並因此選擇齒輪比時的靈活性越大。

在一體式套件具有5個鏈輪的情況下，一體式套件與鏈輪承載體之間的聯接輪廓優選地形成在一體式套件的兩個最大鏈輪的徑向內側表面上。

在一體式套件具有6個鏈輪的情況下，一體式套件與鏈輪承載體之間的聯接輪廓優選地形成在一體式套件的三個最大鏈輪的徑向內側表面上。

這些特徵使得能夠即使在一體式套件的鏈輪的數量n相對較高的情況下也能夠保持一體式套件的鏈輪與鏈輪承載體之間的聯接的堅固性和剛度。

優選地，變速盤包括12個、13個或甚至14個鏈輪。當鏈輪的數量大於11個時，本發明確實特別值得關注。

根據本發明的第二態樣，子組件包括鏈輪承載體和被同軸地安裝在鏈輪承載體上的變速盤，其中變速盤包括在具有最小齒數的第一鏈輪與具有最大齒數的最後鏈輪之間的複數個軸向相鄰的鏈輪，其中前n個鏈輪(其中6≧n≧3)被彼此固定地連接以形成一體式套件，並且其中一體式套件通過形成在一體式套件的至少最大鏈輪的徑向內側表面上的聯接輪廓直接形狀接合在形成於鏈輪承載體的徑向外周表面上的聯接輪廓上。

優選地，一體式套件包括軸向鄰接表面，該軸向鄰接表面與對應的鏈輪承載體的外側軸向鄰接表面鄰接接合。這允許一體式套件相對於鏈輪承載體的精確且穩定的軸向定位。

優選地，鏈輪承載體包括徑向內螺紋部。

優選地，子組件還包括環形螺母，該環形螺母具有螺紋部，該螺紋部被擰到鏈輪承載體的徑向內螺紋部中。

通過環形螺母進行的附接確保了整個變速盤在鏈輪承載體上的在軸向方向上的穩定且精確的定位。

1:輪轂組件

2:子組件

10:輪轂

11:銷

12:軸承

14:鏈輪承載體

15:軸承

16:凹槽

17:軸向鄰接表面

18:端部止動件

20:變速盤

21:一體式套件

21a:鏈輪

21b:鏈輪

21c:鏈輪

22:一體式套件

22a:鏈輪

22b:鏈輪

22c:鏈輪

23:鏈輪

24:鏈輪

25:鏈輪

26:一體式套件

26a:鏈輪

26b:鏈輪

26c:鏈輪

27:鄰接表面

28:環形螺母

29:外螺紋部

30:徑向內螺紋部

31:凸緣

32:突出部

126:一體式套件

126a:鏈輪

126b:鏈輪

126c:鏈輪

126d:鏈輪

132:徑向內側突出部

從參考附圖對本發明的優選實施例的以下描述，本發明的其他特徵和優點將變得更加清楚。在此類附圖中：圖1是根據本發明的具有子組件和變速盤的自行車後輪的輪轂的立體圖；圖2是圖1的輪轂的軸向剖視圖；圖3是圖2的輪轂的一部分的放大剖視圖；圖4是圖1的子組件的立體圖，其中移除了零件以更好地示出鏈輪承載體和最小鏈輪的一體式套件；圖5是圖4所示的僅一體式套件的立體圖；圖6和圖7是一體式套件的變體的從不同角度的立體圖；圖8是圖6和圖7的一體式套件的剖視圖。

圖1圖示自行車後輪的輪轂組件1(未示出)的輪轂10，該輪轂10借助於軸承12被同軸地安裝在銷11上；因此，輪轂10在銷11上自由旋轉，而銷11旨在被固定安裝在自行車的框架上。

輪轂10通過飛輪機構(未突出顯示)與鏈輪承載體14聯接，該飛輪機構確保輪轂10被設定為通過鏈輪承載體14僅在決定自行車向前運動的方向上旋轉而不在相反方向上旋轉。鏈輪承載體14具有近似管狀的形狀，並且借助於軸承15被自由地安裝在銷11上。鏈輪承載體14在其徑向外周表面上設置有由在軸向方向上佈置的凹槽16形成的聯接輪廓。此外，鏈輪承載體14在其軸向內端附近設置有端部止動件18，該端部止動件18為從鏈輪承載體14在徑向方向上突出的齒的形式；可替代地，能夠將沿鏈輪承載體14的整個周界延伸的凸緣設置為端部止動件18來代替齒。

鏈輪承載體14在其外軸向端處具有基本環形的軸向鄰接表面17。

變速盤20被安裝在鏈輪承載體14上，以形成子組件2。所示的變速盤20包括從最大到最小如下有序佈置的12個鏈輪：三個最大鏈輪21a、21b、21c被製成為彼此固定地連接以形成一體式套件(或三聯件)21；接下來的三個鏈輪22a、22b、22c被製成為彼此固定地連接以形成一體式套件(或三聯件)22；接下來的三個鏈輪23、24、25彼此獨立；使三個最小鏈輪26a、26b、26c被製成為彼此固定地連接以形成一體式套件(或三聯件)26。這些元件被外周地安裝在鏈輪承載體14上，其中一體式套件21被軸向地安置在端部止動件18處，一體式套件22被軸向地安置在一體式套件21處，鏈輪23被軸向地安置在一體式套件22處，鏈輪24被軸向地安置在鏈輪23處，鏈輪25被軸向地安置在鏈輪24處，一體式套件26被軸向地安置在鏈輪25處。

一體式套件21、22和鏈輪23-25槽接到鏈輪承載體14上，相對於鏈輪承載體14的旋轉被約束，但在軸向方向上是基本自由的；通過與在一體式套件21、22和鏈輪23-25的徑向內側表面上的對應的突出部(在附圖中不可見)接合的凹槽16以本身一般的方式確保了對旋轉的約束。

如前述，在由鏈輪支承體14和變速盤20形成的子組件2中，安裝有單個地或成組為一體式套件的12個鏈輪。特別地，存在非常小的鏈輪(即，鏈輪26c)，其齒數過小以使得如果不將其成組為一體式套件26則無法將其安裝在鏈輪承載體14上。實際上，如果該小鏈輪是單個的，則它將過小而不能槽接到鏈輪承載體14上；另一方面，一體式套件26可以在鏈輪26a(具有12個齒)處具有內側軸向部分，該內側軸向部分的尺寸設定成能夠接合在鏈輪承載體14上。

一體式套件26(特別是在圖4至圖8中可見)在最大鏈輪26a處包括徑向面向內的一系列突出部32，該突出部整體上構成在鏈輪26a的徑向內側表面上形成的內部形狀聯接輪廓。由突出部32形成的該聯接輪廓具有與由鏈輪承載體14的徑向外周表面上的凹槽16形成的聯接輪廓的形狀對應的形狀。因此，在安裝中，一體式套件26部分地槽接到鏈輪承載體14上，其中突出部32接合在凹槽16中，而一體式套件26的最小鏈輪26b和26c保持軸向懸置。在鏈輪承載體14的徑向外周表面上進行的這種設置確保了整個一體式套件26(並因此所有其鏈輪26a、26b和26c)製成為以穩定和牢固的方式與鏈輪承載體14作為一個單元旋轉；因此，排除了聯接的任何不決定性(即，一體式套件26相對於鏈輪承載體14的角度微位移的任何可能性)，該不決定性將使得使用子組件2對變速器的操作不精確。

一體式套件26在由突出部32形成的內部形狀聯接輪廓處具有基本環形的軸向鄰接表面27。鄰接表面27與對應的鏈輪承載體的軸向鄰接表面17鄰接接合，因此用作對一體式套件26的軸向定位的參考，以防止其軸向滑動。

在軸向方向上朝向內側(即，朝向輪轂10)，整個變速盤20(即，一體式套件21、22和26以及鏈輪23-25)由端部止動件18保持；在軸向方向上朝向外側，變速盤20由環形螺母28保持，插到銷11上，並借助於環形螺母28的外螺紋部29和鏈輪承載體14的徑向內螺紋部30而擰到鏈輪承載體14。環形螺母28具有凸緣31，該凸緣31軸向鄰接抵靠一體式套件26的外側表面。利用由凸緣31和端部止動件18施加在變速盤20上的軸向壓力，環形螺母28的夾緊確保整個變速盤20被鎖定在鏈輪承載體14上。

在使用中，由於突出部32在凹槽16中的接合，一體式套件26與鏈輪承載體14的聯接特別堅固，並且因此確保高精度的致動。

如前述，圖1至圖5所示的一體式套件26包括變速盤20的三個最小鏈輪26a、26b和26c。然而，根據本發明，一體式套件的鏈輪的數量也可以更高，至多為6。例如，圖6至圖8圖示一體式套件126(四聯件)，該一體式套件將分別具有12個、11個、10個和9個齒的四個最小鏈輪126a、126b、126c和126d成組到一起。

在一體式套件126中，在兩個最大鏈輪126a和126b處形成有徑向內側突出部132。通常，當成組為一體式套件的最小鏈輪的數量增加時，能夠確保在多於一個鏈輪處形成徑向內側突出部，以便增加聯接的堅固性。如果成組為一體式套件的最小鏈輪的數量變得特別高(例如5個或6個)，則無疑優選的是，在多於一個鏈輪(例如2個或3個)處形成徑向內側突出部，以便減少一體式套件的懸置部分的軸向延伸部，因此增加一體式套件本身的抗扭剛度；這種設置還有利於使用該子組件的變速器的致動精度。