專利名稱：自行車多齒輪飛輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自行車多齒輪飛輪(multi-gear cassette),更具體地，本 發(fā)明涉及一種包括截頭錐形殼體、設(shè)置在所述錐形殼體上的多個有齒的 鏈輪、轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓、和徑向載荷傳遞齒廓的多齒輪飛輪，其中所 述殼體、鏈輪和載荷傳遞齒廓形成為一體部件。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的多齒輪自行車飛輪中，多個分體的直徑不同的鏈輪關(guān)于輪 轂的軸線徑向布置。每個鏈輪具有繞其外周間隔開的用于和自行車鏈條 接合的多個齒。所述鏈輪可安裝到輪轂以從自行車鏈條向輪轂傳遞踩踏 板的力。在傳統(tǒng)的設(shè)計中，每個鏈輪可以包括與輪轂上的對應(yīng)齒廓相配 合的轉(zhuǎn)矩和徑向載荷傳遞齒廓。這種設(shè)計的一個缺點在于，在從位于一 端的鏈條將踩踏板載荷傳遞到位于另一端的輪轂的過程中，所述鏈輪單 獨地起作用，這使得所述鏈輪易于屈曲(buckling),從而需要比所期望 的鏈輪更厚更重的鏈輪。在其他的裝置中，各個鏈輪可以附接到中間承載件的多個承載臂， 所述多個臂從鏈輪接收加載并將加載傳遞到輪轂。雖然所述承載件可以 為鏈輪提供一些橫向支撐，但承載臂在加載的作用下自身可能會扭曲和 彎曲，這也會導(dǎo)致屈曲。具有更高剛性的臂的承載件提供額外的抗屈曲 能力，但這會帶來重量方面的不利。除了抗屈曲之外，承載件和不基于 承載件的多齒輪飛輪必須具有充足的剛性以抵抗由于高沖擊性踩踏板的力而產(chǎn)生的過大扭曲和彎曲，以向輪轂提供前向和直接的載荷傳遞。在上述的承載件飛輪中，所述分體的鏈輪利用螺栓、匹配的螺紋、 聯(lián)結(jié)突起等附接到承載臂。這些機械連接件不僅需要配合件上的額外材 料(這使得鏈輪組件更重)，而且還引入孔和螺紋特征，這會削弱配合部， 從而會在鏈輪和承載件上形成可能的疲勞和斷裂失效點。最后，由于這 些機械連接件在加載的作用下會扭曲和變形，因此這些機械連接件還引 入的額外的不利的柔性，從而軟化了從鏈條到輪轂的載荷傳遞。因此根據(jù)本發(fā)明的一體式飛輪通過提供從鏈條到輪轂的剛性、抗屈 曲性能、輕型的載荷傳遞路徑而避免了這些設(shè)計局限。在具有分體鏈輪 的現(xiàn)有裝置中，不管有或沒有中間承載件，使用者都可以選擇性地替換 一個或多個單獨的鏈輪以定制飛輪的傳動比。而且，在具有分體鏈輪的 飛輪設(shè)計中，在鏈輪表面上的復(fù)雜凹口和挖切特征以及精確斜切(chamfered)齒特征可以在組裝成飛輪之前通過被壓制到單個鏈輪上而 更容易更經(jīng)濟地形成。本發(fā)明實現(xiàn)了與這些現(xiàn)有裝置的教導(dǎo)相反的剛性 且輕型的設(shè)計。通過采用忽略分體鏈輪技術(shù)方面要求的一體式截頭中空 錐體設(shè)計，本發(fā)明提供的遠不僅僅是與這些現(xiàn)有裝置的結(jié)構(gòu)差別。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種從自行車鏈條向輪轂剛性地傳遞載荷的 輕型一體式多齒輪飛輪。本發(fā)明提供一種自行車多齒輪飛輪，該飛輪一般包括截頭的錐形 殼體；多個有齒的直徑不同的鏈輪；轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓；和徑向載荷傳 遞齒廓，其中，所述殼體、鏈輪和載荷傳遞齒廓形成為一體部件。所述 轉(zhuǎn)矩傳遞齒廓形成無特征(featureless)的接觸表面以與所述輪轂?zāi)Σ两?合。所述鏈輪設(shè)置在所述殼體上并關(guān)于所述殼體軸線徑向延伸。所述殼 體具有靠近小殼體基部的第一開口和靠近大殼體基部的第二開口。所述 第一和第二開口與所述殼體的軸線同軸。在殼體上的小殼體基部處、大 殼體基部處或殼體上靠近所述小殼體基部或大殼體基部的軸向內(nèi)部位置 (或者它們的任意組合)處配置有轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓。同樣，在小殼體基部處、大殼體基部處或殼體上的靠近所述小殼體基部或大殼體基部的 軸向內(nèi)部位置(或者它們的任意組合)處配置有徑向載荷傳遞齒廓。所 述徑向和轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓定位在所述殼體上，以在飛輪安裝在輪轂上 時穩(wěn)定地支撐所述飛輪。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述殼體可以具有包括多個不同直徑 的沿所述殼體軸線延伸的同軸環(huán)狀圓筒和多個不同直徑的關(guān)于所述殼體 軸線徑向延伸的同軸環(huán)狀盤的階梯式結(jié)構(gòu)。所述圓筒和盤以階梯式順序 交替布置。在軸向最外面的圓筒或盤、或靠近該軸向最外面的圓筒或盤 (或它們的任意組合)處配置有轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓。同樣，在軸向最外 面的圓筒或盤、或靠近該軸向最外面的圓筒或盤(或它們的任意組合) 處配置有徑向載荷傳遞齒廓。所述圓筒、盤、鏈輪和載荷傳遞齒廓形成 為一體部件。在本發(fā)明的另一個實施方式中，所述殼體可以具有這樣的錐形結(jié)構(gòu)， 即，其包括連接所述有齒鏈輪的多個錐體段。所述錐體段中的一個或多個優(yōu)選朝向與所述殼體軸線成大于45度的角的方向。所述錐體段、鏈輪和載荷傳遞齒廓形成為一體部件。在本發(fā)明的另一個實施方式中，所述自行車多齒輪飛輪可以包括蓋 子構(gòu)件，所述蓋子構(gòu)件連結(jié)到所述大殼體基部或靠近所述大殼體基部， 并關(guān)于所述殼體軸線徑向延伸。所述蓋子構(gòu)件包括與所述殼體軸線同軸 的用于接收轂驅(qū)動機構(gòu)的第三開口?？拷鲂んw基部的第一開口配 置成用于接收所述轂驅(qū)動機構(gòu)。所述轉(zhuǎn)矩傳遞齒廓配置在第一開口和/或 第三開口處，用于將轉(zhuǎn)矩載荷傳遞到轂驅(qū)動機構(gòu)。所述徑向載荷傳遞齒 廓配置在第一開口和/或第三開口處，用于將徑向載荷傳遞到所述轂驅(qū)動 機構(gòu)。通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個或多個實施方式的說明可以更徹 底地理解本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點。


圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的自行車多齒輪飛輪的前視立體圖；圖2為圖1的自行車多齒輪飛輪的后視立體圖； 圖3為圖1的自行車多齒輪飛輪和配合輪轂的分解后視立體圖； 圖4a為圖1的自行車多齒輪飛輪的分解剖視圖； 圖4b為包括可附接到殼體內(nèi)部的蓋子構(gòu)件的本發(fā)明的另一實施方 式的分解剖視圖；圖5為具有錐形殼體的自行車多齒輪飛輪的另一實施方式的分解剖視圖；圖6為與圖5的自行車多齒輪飛輪的鏈輪齒接合的自行車鏈條的詳 細剖視圖；圖7為與圖1的自行車多齒輪飛輪的鏈輪齒接合的自行車鏈條的詳 細剖視圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的自行車多齒輪飛輪和配合輪轂 的分解后視立體圖；以及圖9為根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的多齒輪飛輪的殼體和鏈輪的局 部剖視圖。
具體實施方式
圖1至圖4a和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的自行車多齒輪 或多鏈輪飛輪10。所述鏈輪飛輪10 —般包括殼體12、多個有齒的鏈輪 14、轉(zhuǎn)矩和徑向載荷傳遞齒廓30、 38、 46，其中殼體12、有齒的鏈輪14 和載荷傳遞齒廓30、 38、 46形成為一體部件。該一體結(jié)構(gòu)可以通過多種 制造工藝實現(xiàn)，這些制造工藝例如包括成形、鑄造、鍛造或機械加工。 有齒的鏈輪14具有不同的直徑，并相對于殼體軸線18徑向布置在殼體 12上。每個鏈輪14包括多個圍繞鏈輪14的圓周間隔開的齒48，這些齒 48用于與自行車鏈條50 (圖6和圖7)接合，每個鏈輪的齒數(shù)不同。在所示的實施方式中，殼體12呈階梯式結(jié)構(gòu)；但殼體可以采取適當 定位有齒鏈輪的任何線性或非線性的形狀。在所示的階梯式實施方式中，殼體12包括多個沿殼體軸線18延伸且直徑不同的同軸環(huán)狀圓筒16和多 個沿殼體軸線徑向延伸的直徑不同的同軸環(huán)狀盤20。這些圓筒16和盤 20以階梯式順序交替布置以形成錐狀殼體12。每個環(huán)狀圓筒16的厚度 均小于相鄰鏈輪14的基部15的厚度，且每個環(huán)狀盤20的厚度均小于相 鄰鏈輪14的基部的厚度。殼體12還包括位于小殼體基部24處的第一開口 22和位于大殼體基 部28處的第二開口 26。所述第一開口 22和第二開口 26與所述殼體軸線 18同軸并大致垂直于所述殼體軸線18。殼體12在殼體12的內(nèi)表面上包 括位于所述小殼體基部24處的轉(zhuǎn)矩和徑向載荷傳遞齒廓30，該轉(zhuǎn)矩和徑 向載荷傳遞齒廓30與布置在輪轂36的轂驅(qū)動機構(gòu)34上的外表面上的配 合轉(zhuǎn)矩和徑向傳遞齒廓32接合，在本實施方式中該配合轉(zhuǎn)矩和徑向傳遞 齒廓32為配合突出部。在殼體內(nèi)表面上在大殼體基部28處也定位有轉(zhuǎn) 矩和徑向載荷傳遞齒廓38，該轉(zhuǎn)矩和徑向載荷傳遞齒廓38與可拆卸的蓋 子構(gòu)件42的外表面上的配合載荷傳遞齒廓40接合。所述蓋子構(gòu)件42關(guān) 于殼體軸線18徑向延伸。在可選的實施方式中，如圖4b所示，所述蓋 子構(gòu)件42可以連結(jié)到布置在殼體12的靠近大殼體基部28的軸向內(nèi)部位 置的載荷傳遞齒廓。在可選的實施方式中，轉(zhuǎn)矩和徑向載荷傳遞齒廓不 需要在小殼體基部24和大殼體基部28處都存在，只要在殼體12上存在 有至少一個轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓和至少一個徑向載荷傳遞齒廓即可。在可 選的實施方式中，所述蓋子構(gòu)件42、殼體12、鏈輪14和載荷傳遞齒廓 30、 38、 46可以實現(xiàn)為一體部件。所述蓋子構(gòu)件42包括用于接收轂驅(qū)動 機構(gòu)34穿過其中的第三開口 44。所述蓋子構(gòu)件42在其內(nèi)表面上還包括 位于第三開口 44處的轉(zhuǎn)矩和徑向載荷傳遞齒廓46，該轉(zhuǎn)矩和徑向載荷傳 遞齒廓46與轂驅(qū)動機構(gòu)34上的配合轉(zhuǎn)矩和徑向傳遞齒廓32接合。注意 蓋子構(gòu)件42的轉(zhuǎn)矩和徑向載荷傳遞齒廓46，徑向表面41將徑向載荷傳 遞到轂驅(qū)動機構(gòu)34，且轉(zhuǎn)矩表面43將轉(zhuǎn)矩載荷傳遞到轂驅(qū)動機構(gòu)34。 殼體12上的轉(zhuǎn)矩和徑向載荷傳遞齒廓30、 38具有相似的徑向表面和轉(zhuǎn) 矩表面。在只有徑向載荷通過載荷傳遞齒廓傳遞的實施方式中，可去除 轉(zhuǎn)矩表面43。在本發(fā)明的另一個實施方式中，根據(jù)圖8，所述轉(zhuǎn)矩傳遞齒廓可以 包括與轂驅(qū)動機構(gòu)的摩擦接合，而不使用飛輪和轂驅(qū)動機構(gòu)之間的配合突起。在圖8中，可以使用無特征表面60與轂驅(qū)動機構(gòu)上的配合無特征 表面62摩擦接合。在圖5的實施方式中，殼體52包括多個連接有齒鏈輪14的錐形的 錐體段54，其中，錐形的錐體段54、有齒鏈輪14和載荷傳遞齒廓30、 38、 46形成為一體部件。每個錐體段54的厚度小于相鄰鏈輪14的基部 的厚度。在優(yōu)選的實施方式中，所述錐形的錐體段54形成大于45度的 角e，以提供來自鏈條50的徑向加載的增大抗彎曲能力和抗屈曲能力。 在根據(jù)圖9的可選實施方式中，形成小于45度的角e的緩和錐形的錐體 段70可以與形成大于45度的角0的陡峭錐體段72交替布置。雖然通過參照特定實施方式對本發(fā)明進行了描述，但應(yīng)當理解在所 描述的發(fā)明概念的精神和范圍內(nèi)可以做出許多種改變。應(yīng)此，本發(fā)明并 不局限于所公開的實施方式，而是包括所附權(quán)利要求的語言許可的全部 范圍。
權(quán)利要求
1、一種可安裝到輪轂的自行車多齒輪飛輪，該飛輪包括截頭的錐形殼體，所述錐形殼體在靠近小殼體基部處具有第一開口，在靠近大殼體基部處具有第二開口，這些開口與所述殼體的軸線同軸；多個有齒的鏈輪，所述多個鏈輪具有不同數(shù)量的齒，設(shè)置在所述殼體上且關(guān)于中心軸線徑向延伸；轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓，該轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓配置在所述殼體上、靠近所述小殼體基部和所述大殼體基部中的一個殼體基部；以及徑向載荷傳遞齒廓，該徑向載荷傳遞齒廓配置在所述殼體上、靠近所述小殼體基部和所述大殼體基部中的一個殼體基部，其中，所述殼體、鏈輪和載荷傳遞齒廓形成為一體部件，其中，所述轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓形成用于和所述輪轂?zāi)Σ两雍系臒o特征接觸表面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述徑向載荷傳遞齒廓配置在殼體上、靠近所述大殼體基部，所述飛輪還包括 蓋子構(gòu)件，所述蓋子構(gòu)件關(guān)于所述中心軸線徑向延伸并連結(jié)到靠近所述大殼體基部的所述徑向載荷傳遞齒廓，所述蓋子構(gòu)件包括與所述殼體軸線同軸的用于接收所述輪轂的第三開口，配置在所述第三開口處用于將徑向載荷傳遞到所述輪轂的第二徑向 載荷傳遞齒廓，靠近所述小殼體基部的所述第一開口配置成用于接收所述輪轂， 配置在所述第一開口處用于將徑向載荷傳遞到所述輪轂的第三徑向 載荷傳遞齒廓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 矩載荷傳遞齒廓配置在所述殼體上、靠近所述大殼體基部，所述蓋子構(gòu)件還包括配置在所述第三開口處用于將轉(zhuǎn)矩載荷傳遞到所述輪轂的第二轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述殼體、鏈輪、載荷傳遞齒廓和蓋子構(gòu)件形成為一體部件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述截頭的錐形殼體包括多個不同直徑的沿軸線延伸的同軸環(huán)狀圓筒； 多個不同直徑的關(guān)于所述軸線徑向延伸的同軸環(huán)狀盤；并且 所述圓筒和所述盤以階梯的順序交替布置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述轉(zhuǎn) 矩載荷傳遞齒廓配置在所述盤和所述圓筒中的一個上，并且所述徑向載 荷傳遞齒廓配置在所述盤和所述圓筒中的一個上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述多 個環(huán)狀圓筒中的一個的厚度小于相鄰鏈輪的基部的厚度，并且，所述多 個環(huán)狀盤中的一個的厚度小于所述相鄰鏈輪的基部的厚度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述截 頭的錐形殼體包括相對于所述殼體軸線呈錐形的多個錐體段。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述多 個錐體段相對于所述殼體軸線形成大于45度的角。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述 多個錐體段中的一個的厚度小于相鄰鏈輪的基部的厚度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述 殼體的厚度小于所述多個鏈輪中的 一個鏈輪的基部的厚度。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述 輪轂包括轂驅(qū)動機構(gòu)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述 徑向載荷傳遞齒廓配置在所述殼體上、靠近所述大殼體基部，所述飛輪 還包括蓋子構(gòu)件，所述蓋子構(gòu)件關(guān)于所述中心軸線徑向延伸，并連結(jié)到靠 近所述大殼體基部的所述徑向載荷傳遞齒廓，所述蓋子構(gòu)件包括與所述殼體軸線同軸的用于接收所述轂驅(qū)動機構(gòu) 的第三開口，配置在所述第三開口處用于將徑向載荷傳遞到所述轂驅(qū)動機構(gòu)的第 二徑向載荷傳遞齒廓，靠近所述小殼體基部的所述第一開口配置成用于接收所述轂驅(qū)動機構(gòu)，配置在所述第一開口處用于將徑向載荷傳遞到所述轂驅(qū)動機構(gòu)的第 三徑向載荷傳遞齒廓。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓配置在所述殼體上、靠近所述大殼體基部，所述蓋子構(gòu)件還包括配置在所述第三開口處用于將轉(zhuǎn)矩載荷傳遞到所述轂驅(qū)動機構(gòu)的第 二轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述殼體、鏈輪、載荷傳遞齒廓和蓋子構(gòu)件形成為一體部件。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述截頭的錐形殼體包括多個不同直徑的沿軸線延伸的同軸環(huán)狀圓筒；以及 多個不同直徑的關(guān)于所述軸線徑向延伸的同軸環(huán)狀盤， 所述圓筒和所述盤以階梯的順序交替布置。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述 轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓配置在所述盤和所述圓筒中的一個上，并且所述徑向 載荷傳遞齒廓配置在所述盤和所述圓筒中的一個上。
18、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述 多個環(huán)狀圓筒中的一個的厚度小于相鄰鏈輪的基部的厚度，并且，所述 多個環(huán)狀盤中的一個的厚度小于所述相鄰鏈輪的基部的厚度。
19、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的自行車多齒輪飛輪，其特征在于，所述 截頭的錐形殼體包括相對于所述殼體軸線呈錐形的多個錐體段。
全文摘要
一種可安裝到輪轂的自行車多齒輪飛輪，該飛輪包括截頭的錐形殼體，所述錐形殼體具有靠近小殼體基部的第一開口和靠近大殼體基部的第二開口。所述開口與所述殼體的軸線同軸。在所述殼體上布置有多個有齒的鏈輪，所述多個有齒鏈輪具有不同數(shù)量的齒并關(guān)于所述中心軸線徑向延伸。轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓配置在所述殼體上靠近所述小殼體基部和大殼體基部中的一個殼體基部。徑向載荷傳遞齒廓配置在所述殼體上靠近所述小殼體基部和大殼體基部中的一個殼體基部。所述殼體、鏈輪和載荷傳遞齒廓形成為一體部件。所述轉(zhuǎn)矩載荷傳遞齒廓形成用于與所述輪轂?zāi)Σ两雍系臒o特征表面。
文檔編號F16D41/00GK101269690SQ20081009209
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者亨里克·布雷特 申請人:什拉姆公司