用于自行车后轮的链轮承载体和变速盘的子组件的制作方法

[0001]
本发明涉及一种用于自行车后轮的子组件，该子组件由链轮承载体和变速盘形成，该变速盘通过变速盘的在形成于链轮承载体的径向外周表面上并在轴向方向上延伸的联接轮廓上的形状接合而被同轴地安装在链轮承载体上。


背景技术：

[0002]
在整个本说明书和权利要求中，将参考自行车的后轮的旋转轴线给出空间指示(诸如特别是径向方向、轴向方向、周向方向的空间指示)，该旋转轴线与变速盘的轴线、链轮承载体的轴线、车轮的轮毂的轴线以及通常与车轮一起旋转的所有元件的轴线重合。此外，如果轴向方向远离自行车的纵向中间平面或远离车轮轮毂，则轴向方向指示为向外；反之，如果轴向方向朝向这样的中间平面或朝向轮毂，则轴向方向指示为向内。简短指示外侧和内侧(或轴向外侧和轴向内侧)也将以相同的方式使用：因此，外侧等同于面向外的轴向方向，而内侧等同于面向内的轴向方向。
[0003]
为了将变速盘安装在自行车后轮的轮毂上，通常使用所谓的链轮承载体，该链轮承载体在一侧上被制成为通过形状联接与链轮作为一个单元旋转，而在另一侧上被制成为通过一组棘轮或棘轮类似物(通常称为飞轮)与轮毂作为一个单元旋转(然而，以单向方式旋转)。以此方式，与各个链轮接合的传动链能够在自行车的前进方向上将扭矩传递到轮毂。
[0004]
链轮承载体基本上由管状体组成，该管状体在其径向外周表面处与在链轮中制成的中央安装开口机械地联接。链轮承载体的径向外周表面被构造成具有联接轮廓(通常由在周向方向上交替的基本轴向的肋和凹槽限定)，其适于允许前述形状联接。为此，链轮的中央安装开口设置有径向地指向旋转轴线的延伸部或突出部，该延伸部或突出部与链轮承载体上存在的联接轮廓联接。
[0005]
因此，链轮从直径最大的链轮依次轴向地安装在链轮承载体上，使得当链轮承载体被安装在自行车的车轮的轮毂上时，直径最大的链轮朝向内侧，即，靠近后轮，而直径较小的链轮朝向外侧。
[0006]
在更现代的自行车变速器中，特别是对于旨在用于赛车的自行车，存在增加链轮数量的众所周知的趋势。当变速盘达到11个、12个或甚至更多的链轮时，可能不具有前变速器；这简化可自行车并使自行车变轻，这对自行车手来说无疑是有利的，只要这不伴随着对齿轮比可用性的不利影响。
[0007]
为了使链轮具有更大的轴向长度，通常使用这样的技术方案：其中，变速盘相对于链轮承载体具有更大的轴向延伸部(即，朝向内侧和/或朝向外侧悬置)。然而，由于扭矩从变速盘传递到链轮承载体，所以这种条件确定了应力的非常不均匀分布，因此使链轮承载体和变速盘(在极端情况下也包括毂)的材料承受更大的应力。因此，存在发生变形的风险，诸如干扰操作的规律性，或者甚至存在某些零件的结构屈服。


技术实现要素：

[0008]
因此，本发明的基础的问题是找到使得能够限制当变速盘相对于链轮承载体悬置时屈服或过度变形的风险的最佳折中条件。
[0009]
根据本发明，通过根据权利要求1的子组件解决了该问题；在从属权利要求中指出了优选的特征。
[0010]
更具体地，本发明涉及一种用于自行车后轮的子组件，该子组件包括链轮承载体和变速盘，该变速盘通过变速盘在形成于链轮承载体的径向外周表面上并在轴向方向上延伸的联接轮廓上的形状接合而被同轴地安装在链轮承载体上；在子组件中限定有以下横向平面，该横向平面垂直于链轮承载体和变速盘的公共轴线：
[0011]
链轮承载体的邻接平面：在变速盘的在链轮承载体上的轴向邻接位置处的平面；
[0012]
链轮承载体的外侧整体平面：在链轮承载体的与邻接平面相反的端部处的平面；
[0013]
变速盘的外侧整体平面：在相对于变速盘面向相反方向的最小链轮的外侧表面处的平面；
[0014]
变速盘的内侧整体平面：在相对于变速盘面向相反方向的最大链轮的内侧表面处的平面。
[0015]
应当注意，此处限定的整体平面是指链轮的表面，并因此没有考虑以各种方式存在于这些表面上的可能的突出部。
[0016]
当将变速盘安装在链轮承载体上时，在轴向方向上限定有以下长度：
[0017]
lc：在外侧整体平面与邻接平面之间的链轮承载体的长度；
[0018]
ls：在链轮承载体上的联接轮廓的轴向长度；
[0019]
lp：在外侧整体平面与内侧整体平面之间的变速盘的长度；
[0020]
sint：内侧悬置量，等于链轮承载体的邻接平面与变速盘的内侧整体平面之间的距离，如果链轮承载体的邻接平面在变速盘的内侧整体平面的外侧，则为正；
[0021]
sest：外侧悬置量，等于链轮承载体的外侧整体平面与变速盘的外侧整体平面之间的距离，如果链轮承载体的外侧整体平面在变速盘的外侧整体平面的内侧，则为正。
[0022]
根据本发明，计算以下维度指数：
[0023]
p1＝ls/lp
[0024]
p2＝lc/(sint+sest)
[0025]
k＝p1*p2
[0026]
指数p1提供了变速盘与链轮承载体之间的扭矩传递能力的指示。对于常规的子组件，其中，变速盘具有与链轮承载体基本相同的轴向延伸部，指数p1等于1，并且在某种程度上存在“正常”扭矩传递能力；不同的是，如果联接轮廓(其为扭矩从变速盘行进到链轮承载体所经过的元件)轴向延伸得少于变速盘，则p1的值下降。通常，p1越小，变速盘与链轮承载体之间的扭矩传递就以越不规则且不均匀的方式发生。
[0027]
指数p2提供了子组件的刚性的指示。对于常规的子组件，在没有变速盘相对于链轮承载体的悬置量的情况下，指数p2趋于无穷大，并且在一定程度上存在子组件的“正常”刚性；不同的是，在存在悬置量并因此存在未直接接合在链轮承载体上的变速盘的部分的情况下，p2的值减小。通常，p2越小，子组件的刚性越低。
[0028]
指数k(即，两个指数p1与p2之间的乘积)提供了子组件的结构坚固性的综合指示。
很高的值指示刚性的且具有高扭矩传递能力的子组件；随着k的减小，子组件的结构坚固性降低。
[0029]
然而，相反地，随着k的减小，容纳大量链轮的能力增加。
[0030]
已经发现，当k介于2到6之间时，获得良好的折中，即，容纳相对大量链轮的能力，而不会由于这个原因而使子组件的结构坚固性过度不利。
[0031]
优选地，k介于2到4之间，更优选地介于2到3之间，甚至更优选地介于2.2到2.8之间。
[0032]
优选地，ls介于25mm到34mm之间，更优选地介于28mm到33mm之间，甚至更优选地介于31mm到32mm之间。实际上，ls值高意味着以规则且均匀分布的方式传递扭矩的能力更高，但也意味着更大的轴向体积；指示的值已经被验证为良好的折中。
[0033]
优选地，sest介于7mm到8mm之间。sest值高意味着在轴向方向上有更大空间来容纳(成组为一体式套件或以其他方式固定)直径过小的链轮，从而无法将其开槽到链轮承载体上；然而，sest越大，扭矩传递的不规则性越大。
[0034]
优选地，sest/sint介于2到4.5之间。实际上，已经观察到，在sest大于sint的情况下，悬置量的特定不平衡促进应力的更好分配，但前提是这种不平衡不过度。
[0035]
联接轮廓可以具有各种类型；然而，它优选地包括沿轴向方向布置在链轮承载体的径向外周表面上的凹槽。
附图说明
[0036]
从以下参考附图对本发明的优选实施例的描述，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚。在此类附图中：
[0037]-图1是具有根据本发明的子组件的自行车的后轮的轮毂的剖视图；
[0038]-图2是图1的同一轮毂的剖视图，其比例略有放大，并且没有附图标记，其中突出显示了一些特征长度和平面。
具体实施方式
[0039]
图1示出了自行车后轮的轮毂组(未示出)的轮毂10，该轮毂借助于轴承12被同轴地安装在轮轴11上；因此，轮毂10在轮轴11上自由旋转，而后者旨在被固定安装在自行车的框架上。
[0040]
轮毂10通过飞轮机构(未突出显示)与链轮承载体14联接，该飞轮机构确保轮毂10被设定为通过链轮承载体14仅在确定自行车前进的方向上旋转而不在相反方向上旋转。链轮承载体14具有近似管状的形状，并且借助于轴承15自由地安装在轮轴11上。链轮承载体14在其径向外周表面上设置有由在轴向方向上布置的凹槽16形成的联接轮廓。此外，链轮承载体14在其轴向内端附近设置有端部止动件18，该端部止动件18为从链轮承载体14在径向方向上突出的齿的形式；可替代地，沿链轮承载体14的整个周界延伸的凸缘可以被设置为端部止动件18来代替齿。
[0041]
变速盘20被安装在链轮承载体14上。示出的变速盘20包括从最大到最小如下有序布置的12个链轮：前三个链轮21a、21b、21c彼此制成为一个单元，以形成一体式套件(或三联件)21；接下来的三个链轮22a、22b、22c彼此制成为一个单元，以形成一体式套件(或三联
件)22；接下来的三个链轮23、24、25彼此独立；最后三个链轮26a、26b、26c彼此制成为一个单元，以形成一体式套件(或三联件)26。这些元件被外围地安装在链轮承载体14上，其中，三联件21被轴向地安置在端部止动件18上，三联件22被轴向地安置在三联件21上，链轮23被轴向地安置在三联件22上，链轮24被轴向地安置在链轮23上，链轮25被轴向地安置在链轮24上，三联件26被轴向地安置在链轮25上。
[0042]
三联件21、22和26以及链轮23-25开槽到链轮承载体14上，借助于凹槽16限制其相对于链轮承载体14的旋转，但在轴向方向上基本上是自由的。在轴向方向上朝向内侧(即，朝向轮毂10)，三联件21、22和26以及链轮23-25由端部止动件18保持；在轴向方向上朝向外侧，三联件21、22和26以及链轮23-25由环形螺母28保持，借助于环形螺母28的外螺纹部分29和链轮承载体14的内螺纹部分30插入到轮轴11上并螺纹连接到链轮承载体14。环形螺母28的拧紧确保所有三联件21、22和26以及链轮23-25都被锁定在链轮承载体14上。
[0043]
如所述的，在该毂组1中安装有12个单链轮或成组为三联件的链轮。特别地，存在一个非常小的链轮(即，链轮26c)，该链轮的齿数非常低以至于如果不将其成组为三联件26则不能将其安装在链轮承载体14上。实际上，如果该小链轮是单个的，则它将过小而不能被开槽到链轮承载体14上；另一方面，三联件26可以在齿26a(具有12个齿)处具有内轴向部分，该内轴向部分的尺寸使得能够接合在链轮承载体14上。
[0044]
如在图2中可以更好地看出，其中为了更好的可见性而精确地省略了图1中给出的附图标记，在由链轮承载体14和变速盘20形成的子组件中能够识别出全部垂直于轮毂10的旋转轴线x的一些特征平面，特别是以下平面：
[0045]-链轮承载体14的邻接平面a：它是如由端部止动件18限定的在变速盘20在链轮承载体14上的轴向邻接位置处的平面；
[0046]-链轮承载体14的外侧整体平面b：它是在链轮承载体14的与邻接平面a相反的轴向外端处的平面；
[0047]-变速盘14的外侧整体平面c：它是在最小链轮26c的轴向外侧表面处由此相对于变速盘20面向相反方向的平面；
[0048]-变速盘14的内侧整体平面d：它是在最大链轮21a的轴向内侧表面处由此相对于变速盘20面向相反方向的平面；
[0049]-联接轮廓e的限制平面：它是在联接轮廓16的轴向外侧极限处的平面；像如图所示的实施例一样，后者实际上可以相对于链轮承载体14具有朝向外侧的较短的轴向延伸部，甚至是很小的轴向延伸部。
[0050]
应当注意，识别平面c和平面d与在链轮21a或26c的表面上可能存在的(例如在链轮21a上用40表示的)突出部或突起无关：这些平面仅考虑链轮的有效厚度，即，其齿的厚度。
[0051]
此外，在这些平面之间限定了以下距离：-链轮承载体14的长度lc：它是外侧整体平面b与邻接平面a之间的距离；-链轮承载体14上的联接轮廓16的轴向长度ls：它也是邻接平面a与联接轮廓e的限制平面之间的距离；-变速盘20的长度lp：它是变速盘20的外侧整体平面c与内侧整体平面d之间的距离；-内侧悬置量sint：它是链轮承载体14的邻接平面a与变速盘20的内侧整体平面d之间的距离；如果平面a相对于平面d在轴向外侧(如图2所示)，则为正；-外侧悬置量sest：它是链轮承载体14的外侧整体平面b与变速盘的外侧整体平面c
之间的距离；如果平面b相对于平面c在轴向内侧，则为正。
[0052]
根据本发明，还限定了以下维度指数：
[0053]
p1＝ls/lp
[0054]
p2＝lc/(sint+sest)
[0055]
k＝p1*p2
[0056]
为了确保在容纳相对大量的链轮的能力与子组件的结构坚固性之间的最佳折中，根据本发明，k必须介于2到6之间，优选地介于2到4之间，更优选地介于2到3之间，且甚至更优选地介于2.2到2.8之间。
[0057]
此外，根据本发明，ls优选地介于25mm到34mm之间，优选地介于28mm到33mm之间，更优选地介于31mm到32mm之间；sest优选地介于7mm到8mm之间；并且sest/sint优选地介于2到4.5之间。

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