專利名稱：用于自行車的多級鏈輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多級鏈輪，其具有大小不同的、用于接納鏈條并將由該 鏈條傳來的周向力傳給自行車后輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得 鏈條能夠通過變速機(jī)構(gòu)從一個齒圈被換到另一個齒圈上，在這里，齒圈 及其齒具有換擋輔助結(jié)構(gòu)，所述換擋輔助結(jié)構(gòu)不僅簡化換擋，而且加強(qiáng) 維持鏈條嚙合于齒圈的齒部。
背景技術(shù)：
目前，多級鏈輪的換擋可以借助變速機(jī)構(gòu)順利可靠地完成，在這里 必要前提條件是騎車人注意某些規(guī)定。例如提出了以下建議當(dāng)鏈條 處于齒圈上的某些位置時不能倒踩空行，或者不能以大力矩一下子強(qiáng)換 掛多個擋位。另外，在換擋時，腳踏板要有足夠高的轉(zhuǎn)速。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)至較小齒圈的可控?fù)Q擋，必須在齒圈上一直引導(dǎo)鏈條， 直至到達(dá)規(guī)定位置為止。在所述規(guī)定位置，滾子降低移入較小齒圈的齒 槽，從而鏈條不會跨上齒圈的齒。結(jié)果得到了幾乎無沖擊的換擋過程， 該換擋過程也可以在承載情況下完成。換至下個較小齒圈的可控?fù)Q擋的 問題在于，在立即降低時要避免繞過規(guī)定位置。即便鏈條在規(guī)定位置下 降，還是無法保證鏈條因橫向錯移而以鏈板跨在齒上，盡管滾子相對齒 槽處于正確位置。
為了使變速機(jī)構(gòu)不移動過大換擋行程且鏈條同時能輕柔過渡地獲得 換擋速度，曾提出過許多改進(jìn)方案，例如在1937年11月11日提出的美
國專利第475021號中，其中，在齒圈上在兩個轉(zhuǎn)動方向上在齒部中加工 出換擋空缺，用于在周邊的一個位置給鏈條提供噪音低的過渡。
按照歐洲專利EP 642975 Bl，采取了針對齒圈的齒和齒圈本身的許 多改進(jìn)，以便尤其在承載情況下不僅簡化鏈條換至小齒圈的換擋操作，而且簡化換至大齒圈的換擋操作，在這里，針對兩個換擋方向有至少一 個用于鏈條移位的位置。
雖然上述建議使得理解技術(shù)的騎車人能夠簡單地不常出錯地?fù)Q擋，
但是一系列內(nèi)部試驗表明出錯率達(dá)30%。而且，換擋錯誤可能在承載情 況下導(dǎo)致鏈條斷裂，同時騎車人的肌肉還將受到猛烈沖擊，這可能在騎 行中導(dǎo)致痙攣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的解決方案著眼于特殊的齒圈形狀，并且因而可以目的 明確地適應(yīng)相關(guān)齒圈的各自尺寸。提出了帶來同一趨勢的眾多形狀變化，
它們能夠克服在換擋時出現(xiàn)的偏移力而最佳地引導(dǎo)鏈條
在根圓區(qū)域內(nèi)的齒圈寬度被明顯增大，從而鏈條在齒圈上的軸向 引導(dǎo)基本上通過在齒圈根圓處的引導(dǎo)區(qū)內(nèi)的、內(nèi)鏈板局部直徑
(Teildurchmesser)相對滾子直徑的超出部實(shí)現(xiàn)。
平坦的導(dǎo)向斜面在齒上從根圓處的引導(dǎo)區(qū)開始一直延伸到在其中 一個齒側(cè)面上的滾子最高支承點(diǎn)的區(qū)域，這樣，齒寬朝上減少了如此程 度，即，不會出現(xiàn)因大齒寬而卡死內(nèi)鏈板。在滾子插入當(dāng)時的一個齒槽 底面時，當(dāng)鏈條在變速時被導(dǎo)向斜面或第一轉(zhuǎn)向斜邊偏移之后，鏈條對 準(zhǔn)齒圈并本身對中。外鏈板不參與引導(dǎo)鏈條。事實(shí)證明以下措施是適當(dāng) 的，導(dǎo)向斜面相對齒圈平面具有10。至20。的角度。對較小齒圈來說，該 角度最好介于5°至15°的范圍內(nèi)。
在朝向齒尖的方向上在導(dǎo)向斜面后有傾斜角度明顯更大的第一轉(zhuǎn) 向斜邊， 一方面，當(dāng)大的換擋力在盡管有上述導(dǎo)向斜面的情況下還是迫 使鏈條偏轉(zhuǎn)以至鏈條失控地滾落向較小齒圈時，第一轉(zhuǎn)向斜邊使鏈條再 次偏轉(zhuǎn)并返回初始位置。另一方面，當(dāng)鏈條可控地從大齒圈落向小齒圈 并且由此時產(chǎn)生的懸空鏈(Kettenbogen)引起過大偏轉(zhuǎn)時，第一轉(zhuǎn)向斜 邊也起到導(dǎo)入斜面的作用。此時，鏈條又向回偏轉(zhuǎn)并防止鏈條掛跨。第 二轉(zhuǎn)向斜邊也用于使處于與齒圈嚙合的鏈條不能在齒尖上做到嚙合，而 是被退回，以保留原來的鏈條嚙合。 第二轉(zhuǎn)向斜邊跟在第一轉(zhuǎn)向斜邊之后并且與之形成作為齒的最高 凸起的尖頂。第二轉(zhuǎn)向斜邊較短并且相對齒平面更陡峭地延伸，因而相 應(yīng)齒圈的從尖頂至面對較小齒圈的平面具有大約為齒圈寬度三分之一的 距離。 一個重要特征是，第一轉(zhuǎn)向斜邊和用于將鏈條換至相應(yīng)的較大齒 圈所必需的第二轉(zhuǎn)向斜邊沒有豎直的過渡區(qū)。這樣，最佳地充分利用了 可用的齒圈寬度，而且在失控地越過多個齒圈進(jìn)行換擋時改善了換擋質(zhì)
量o
所提出的齒圈形狀尤其適于制造銑削的齒圈空心體用的車削坯件。
按照現(xiàn)有技術(shù)的盒式輪轂包括多個齒圈，它們?nèi)颗帕性诤筝嗇嗇?的接合套上并且抗轉(zhuǎn)動地與之聯(lián)接?？墒?，上述類型的多級鏈輪由兩部 分組成，g卩，最大齒圈和齒圈空心體，它們抗轉(zhuǎn)動地相互聯(lián)接并且與接 合套抗轉(zhuǎn)動地聯(lián)接。由實(shí)心體車削出帶有所有內(nèi)外輪廓和齒圈的坯件， 從而制成齒圈空心體用的坯件。齒圈空心體在齒槽處和齒圈下方接受銑 削，以便提供在重量和強(qiáng)度方面最佳的盒式輪轂。如果在根圓下面的齒 圈寬度被縮減，則可以得到進(jìn)一步的重量減輕，這可以通過環(huán)形凹槽來 獲得。如果人們想放棄在齒圈下面的銑削加工，也可以實(shí)現(xiàn)非常薄的壁 厚，所述非常薄的壁厚對于齒圈空心體來說保證了足夠的強(qiáng)度。
總之，按照本發(fā)明，以下四個相互關(guān)聯(lián)的要素構(gòu)成相對現(xiàn)有技術(shù)的
對齒圈形狀的改善 導(dǎo)向斜面， 第一轉(zhuǎn)向斜邊， 第二轉(zhuǎn)向斜邊，以及
鏈條在齒圈上在其根圓區(qū)內(nèi)的小軸向間隙。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種多級鏈輪，其齒圈的幾何形狀能夠克服在 換擋時出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)力而最佳地引導(dǎo)鏈條。如果鏈條沒有在規(guī)定位置上升 降，則這也能夠避免換擋錯誤。而且，能夠在重量和強(qiáng)度之間達(dá)到最佳。
該任務(wù)的解決方案在主要方面和兩個并列的獨(dú)立方面的特征部分中 有所描述。由各自的從屬方面得到多個實(shí)施方案。


結(jié)合多張附圖來說明用于自行車后輪輪轂的多級鏈輪，其中
圖1以局部剖視圖表示在齒圈上與齒嚙合的包括滾子和內(nèi)鏈板的鏈 條，所述齒的面向較大齒圈的平面具有導(dǎo)向斜面，緊隨所述導(dǎo)向斜面的 是第一轉(zhuǎn)向斜邊和第二轉(zhuǎn)向斜邊；
圖2以局部剖視圖表示多級鏈輪，其包括在輪轂的接合套上的齒圈 空心體和最大的齒圈；
圖3以局部剖視圖表示齒圈空心體的一部分，其具有齒尖構(gòu)造以及 凹槽；
圖4以草圖表示內(nèi)鏈板在齒圈上沿著齒圈根圓的環(huán)形引導(dǎo)區(qū)。 附圖標(biāo)記一覽表
1—齒圈空心體坯件；2 —鏈條；3 —滾子；4 —外鏈板；5—內(nèi)鏈板； 6 —齒圈；7 —根圓；8—超出部；9 —齒；10 —齒尖；ll一齒圈寬度；12 —導(dǎo)向斜面；13—角度；14一第一轉(zhuǎn)向斜邊；15—第二轉(zhuǎn)向斜邊；16 — 尖頂；17—凹槽；18 —引導(dǎo)區(qū)；19 —齒槽底面；20 —最大齒圈；21—接 合套；22 —輪轂；
具體實(shí)施例方式
按照圖l，在局部剖視圖中示出了齒圈空心體l的齒圈6，該齒圈6 與包括滾子3、外鏈板4和內(nèi)鏈板5的鏈條2配合工作。而且可以看到， 滾子3貼在齒圈6的根圓7上并且兩個內(nèi)鏈板5以小間隙包圍具有齒圈 寬度11的齒9，其中內(nèi)鏈板5相對根圓7形成超出部8，這是因為內(nèi)鏈 板5相對滾子具有更大的局部直徑(Teildurchmesser)。齒9在面對相應(yīng) 較大齒圈6的一側(cè)具有導(dǎo)向斜面12，該導(dǎo)向斜面12從根圓7 —直延伸至 齒尖10并形成角度13，如圖3所示。最好按照10。至20。的角度值形成 角度13。此外，齒尖10的輪廓通過第一轉(zhuǎn)向斜邊14和第二轉(zhuǎn)向斜邊15 來形成，其中第一轉(zhuǎn)向斜邊14與第二轉(zhuǎn)向斜邊15構(gòu)成屋頂形狀，該屋 頂形狀具有作為最高凸起的尖頂16。傾斜角度較小的第一轉(zhuǎn)向斜邊14和
7導(dǎo)向斜面12在沿這些平面的投影中共占據(jù)了總齒圈寬度11的大約三分 之二，而位于尖頂16另一側(cè)的傾斜角度更大的第二轉(zhuǎn)向斜邊15只占據(jù) 了齒圈寬度11的大約三分之一。
圖2表示多級鏈輪，其包括最大齒圈20和齒圈空心體1。最大齒圈 20和齒圈空心體1彼此抗轉(zhuǎn)動地相聯(lián)接并且它們與接合套21抗轉(zhuǎn)動聯(lián) 接，其中接合套21將傳來的力矩傳遞給自行車的輪轂22。
從圖3中還可以看出，齒圈6的徑向朝內(nèi)的盤形延長部具有車削加 工出來的凹槽17，該凹槽的深度是這樣的，即，剩余的盤形材料大致達(dá) 到齒圈寬度11的一半并且產(chǎn)生恰好足以用于加工以及足以用于傳遞由鏈 條2傳來的力矩的強(qiáng)度。通過這些凹槽17在齒圈空心體1內(nèi)實(shí)現(xiàn)了小的 壁厚，這帶來了下述優(yōu)點(diǎn)在那里不必為了減輕重量而進(jìn)行進(jìn)一步的銑 削加工。因為齒圈空心體1的坯件由實(shí)心體主要通過車削形成，所以本 發(fā)明的齒圈6的輪廓在此加工過程中已經(jīng)加工形成。導(dǎo)向斜面12、第一 轉(zhuǎn)向斜邊14、第二轉(zhuǎn)向斜邊15、面向較小齒圈6的平面以及凹槽17都 屬于此輪廓。凹槽17的優(yōu)點(diǎn)是，可以在齒9上進(jìn)行銑削加工，而不必放 棄齒圈空心體l的易損結(jié)構(gòu)。
最后，圖4示出了包括三個齒9的齒圈6的局部，以及兩個滾子3 和一個內(nèi)鏈板5如何插入一個齒槽底面19中并由此產(chǎn)生引導(dǎo)區(qū)18，該引 導(dǎo)區(qū)18形成在根圓7區(qū)域內(nèi)并且以一寬度包圍齒槽底面19，此寬度相當(dāng) 于超出部8，即，滾子3的直徑和內(nèi)鏈板5的局部直徑之差。在此引導(dǎo)區(qū) 18內(nèi)，在齒圈寬度11和兩個內(nèi)鏈板5之間的由滾子3確定的間距之間的 間隙是最小的。
權(quán)利要求
1、一種多級鏈輪，其具有大小不同的、用于接納鏈條并將由鏈條傳來的周向力傳給自行車后輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得鏈條能夠通過變速機(jī)構(gòu)從一個齒圈被換到另一個齒圈上，其中齒圈及其齒具有換擋輔助結(jié)構(gòu)，所述換擋輔助結(jié)構(gòu)不僅簡化換擋，而且加強(qiáng)維持鏈條嚙合于所述齒圈的齒部，所述多級鏈輪的特征在于，為了引導(dǎo)鏈條(2)，所述齒圈(6)在其根圓區(qū)域具有一齒圈寬度(11)，該齒圈寬度(11)僅略微小于兩個內(nèi)鏈板(5)之間的由所述鏈條(2)的滾子(3)限定的間距，其中，由此得到的所述鏈條(2)在齒(9)上的小間隙與齒槽底面(19)的引導(dǎo)區(qū)(18)相關(guān)聯(lián)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級鏈輪，其特征在于，所述鏈條(2) 的在所述齒圈(6)上的軸向引導(dǎo)基本上通過所述內(nèi)鏈板(5)在所述齒 圈(6)的根圓(7)上的引導(dǎo)區(qū)(18)中相對所述滾子(3)的超出部(8) 來實(shí)現(xiàn)。
3、 一種多級鏈輪，其具有大小不同的、用于接納鏈條并將由鏈條傳 來的周向力傳給自行車后輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得鏈條能 夠通過變速機(jī)構(gòu)從一個齒圈被換到另一個齒圈上，其中齒圈及其齒具有 換擋輔助結(jié)構(gòu)，所述換擋輔助結(jié)構(gòu)不僅簡化換擋，而且加強(qiáng)維持鏈條嚙 合于所述齒圈的齒部，該多級鏈輪的特征在于，所述齒(9)在其面對較大齒圈(6)的一側(cè)具有平坦的導(dǎo)向斜面(12)， 該導(dǎo)向斜面在從齒尖(10)到根圓(7)的方向上延伸，在所述根圓處， 所述齒圈(6)達(dá)到其全齒圈寬度(11)，并且鏈條(2)通過內(nèi)鏈板(5) 的相對滾子(3)的超出部(8)構(gòu)成引導(dǎo)區(qū)(18)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多級鏈輪，其特征在于，所述導(dǎo)向斜面(12) 相對所述齒圈(6)的平面具有10°至20°的角度(13)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的多級鏈輪，其特征在于，在所述齒圈 (6)很小的情況下，所述導(dǎo)向斜面(12)相對所述齒圈(6)的平面具有5。至15。的角度(13)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3至5之一所述的多級鏈輪，其特征在于，所述導(dǎo) 向斜面(12)通過車削加工預(yù)先形成在齒圈空心體(1)的坯件上。
7、 一種多級鏈輪，其具有大小不同的、用于接納鏈條并將由鏈條傳 來的周向力傳給自行車后輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得鏈條能 夠通過變速機(jī)構(gòu)從一個齒圈被換到另一個齒圈上，其中齒圈及其齒具有 換擋輔助結(jié)構(gòu)，所述換擋輔助結(jié)構(gòu)不僅簡化換擋，而且加強(qiáng)維持鏈條嚙 合于所述齒圈的齒部，該多級鏈輪的特征在于，齒尖(10)具有第一轉(zhuǎn)向斜邊(14)，該第一轉(zhuǎn)向斜邊(14)在從所 述齒尖(10)到根圓(7)的方向上緊跟導(dǎo)向斜面(12)，所述第一轉(zhuǎn)向 斜邊(14)與面對相應(yīng)的較小齒圈(6)的第二轉(zhuǎn)向斜邊(15) —起在所 述齒尖(10)上形成了具有尖頂(16)的屋頂形狀。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多級鏈輪，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)向斜 邊(14)和所述第二轉(zhuǎn)向斜邊(15)通過車削預(yù)先形成在齒圈空心體(1) 的坯件上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的多級鏈輪，其特征在于，所述尖頂(16) 距相應(yīng)齒圈(6)的面對較小齒圈(6)的平面的距離約為齒圈寬度(11) 的三分之一。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的多級鏈輪，其特征在于，與所 述第一轉(zhuǎn)向斜邊(14)相比，所述第二轉(zhuǎn)向斜邊(15)相對于所述尖頂(16)傾斜更大的角度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7至10之一所述的多級鏈輪，其特征在于，在所 述齒圈(6)的平面上設(shè)有多個環(huán)形凹槽(17)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求7至11之一所述的多級鏈輪，其特征在于，所述 凹槽(17)通過車削預(yù)先形成在齒圈空心體(1)的坯件上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于自行車的多級鏈輪，其具有大小不同的、用于接納鏈條并將由鏈條傳來的周向力傳給自行車后輪輪轂的多個齒圈，所述多級鏈輪使得鏈條可以通過變速機(jī)構(gòu)從一個齒圈被換到另一個齒圈上，其中齒圈及其齒具有換擋輔助結(jié)構(gòu)，所述換擋輔助結(jié)構(gòu)不僅簡化換擋，而且加強(qiáng)保持鏈條嚙合于齒圈齒部。所述換擋輔助結(jié)構(gòu)(即導(dǎo)向斜面、第一轉(zhuǎn)向斜邊和第二轉(zhuǎn)向斜邊、以及齒圈寬度與鏈條的匹配)涉及周向上的齒圈輪廓，并且可以通過車削在制造齒圈空心體坯件的過程中加工形成。
文檔編號B62M9/06GK101618752SQ20091013984
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者亨里克·布雷特 申請人:Sram德國有限公司