專利名稱：用于自行車鏈條傳動的齒輪變速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分的齒輪變速裝置，其內(nèi)輪廓適合于固定在自行車主動輪輪轂的驅(qū)動軸的外輪廓上。
EP0712780A1中公開了一種齒輪變速裝置，其由若干齒輪和一個用于這些齒輪的三臂形帶階梯的接合裝置構(gòu)成。該項(xiàng)發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)造一種可迅速拆卸的齒輪變速裝置，通過這種齒輪變速裝置，可以在車間外更換各齒輪。因此，各齒輪裝在三臂形裝置上，一個軸向限位的凸起將該裝置保持在其位置上。最大的齒輪和最小的齒輪分別與輪轂連接，由于這種三臂形裝置，位于最大和最小的齒輪之間的其余的齒輪必需通過最大和最小的齒輪將其轉(zhuǎn)矩傳遞到輪轂上。
要生產(chǎn)一種這樣的三臂形裝置、要足夠穩(wěn)定地傳遞中間齒輪的轉(zhuǎn)矩并要保證各齒輪彼此對中是很困難的。
本發(fā)明通過一個齒輪架定位各齒輪，該齒輪架在一個驅(qū)動軸上對中，作為壓鑄件制成的塑料部件，各齒輪可以精確地對中。此外，塑料特別輕，而且通過壓鑄法差不多可以制成各種所需的形狀。為了提高塑料的硬度，可以在望料中加入一些增強(qiáng)纖維，這樣，大部分轉(zhuǎn)矩就可以通過齒輪架從齒輪傳遞到驅(qū)動軸上。在此適宜的是，齒輪架的內(nèi)輪廓與驅(qū)動軸的內(nèi)輪廓相適應(yīng)，使得轉(zhuǎn)矩可以精確地傳遞。事實(shí)證明，通過輪廓相適應(yīng)，既使不用提高硬度或者通過鋼結(jié)構(gòu)支撐，齒輪架也能將轉(zhuǎn)矩從設(shè)置在齒輪架外的外齒輪傳遞到驅(qū)動軸上。在用于齒輪架的塑料帶有很高濃度的增強(qiáng)纖維的情況下，在通常的工作狀況下，在齒輪架的內(nèi)輪廓與驅(qū)動軸的接觸位置可以達(dá)到很高的壽命。
對于在對轉(zhuǎn)矩要求特別高的競賽自行車中的齒輪變速裝置來說，建議了一種齒輪架，這種齒輪架內(nèi)輪廓上具有傳遞轉(zhuǎn)矩的金屬加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與各齒輪連接。在這種方案中，可以使齒輪中的一個也具有所述內(nèi)輪廓，從而得到轉(zhuǎn)矩的加強(qiáng)，在此，齒輪架必須與所述傳遞轉(zhuǎn)矩的齒輪轉(zhuǎn)動固定地連接。為了穩(wěn)定，適宜的是，將齒輪架制成具有四個臂，在這四個臂上設(shè)有帶有止擋面和接合面的對中階梯，各齒輪通過對中階梯連接。與對中階梯的連接優(yōu)選通過鉚接實(shí)現(xiàn)，這種鉚接保證了各齒輪彼此間的位置和彼此間的距離。對于塑料的齒輪架的內(nèi)嚙合為棱邊負(fù)荷的特殊情況，也可以使至少一個小齒輪具有一種內(nèi)輪廓，在此，該小齒輪的前側(cè)靠在齒輪架上，并與大齒輪共同鉚接在齒輪架上。由于通常的齒輪變速裝置的重量很大，特別是由于大齒輪的原故，因此，有利的是，專門將這些大齒輪制成帶輻條的齒圈，以便將重量減輕。對于小齒輪則沒有這些問題，因此，對齒輪變速裝的限制只局限在那些占齒輪變速裝置重量很大的齒輪上，而將小齒輪單獨(dú)地設(shè)置在驅(qū)動軸的外輪廓上，在此，小齒輪可以按通常的方式與齒輪變速裝置的前側(cè)螺紋連接。通過這種方式得到多種不同的可能性，這些可能性對于騎乘具有這種齒輪變速裝置的自行車的人來說，即使在廠外也能夠在自行車上設(shè)置不同的變速比。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是創(chuàng)造一種齒輪變速裝置，這種裝置在廠外也可以更換、重量小、生產(chǎn)成本低廉。
主權(quán)利要求的特征部分描述了這一任務(wù)的解決方案。從屬權(quán)利要求描述了各種實(shí)施形式。
下面結(jié)合幾幅附圖描述兩個具有塑料齒輪架的齒輪變速裝置的實(shí)施例。


圖1示出一個齒輪變速裝置，其具有一個齒輪架，該齒輪架與最大的齒輪有一個共同的內(nèi)輪廓；圖2是具有一外輪廓的驅(qū)動軸，齒輪架的內(nèi)輪廓可以與所述外輪廓可滑動地連接；圖3是具有各齒輪固定結(jié)構(gòu)的塑料齒輪架；圖4是齒輪變速裝置的一種變異，這種齒輪變速裝置具有一個同樣由塑料制成的齒輪架，該齒輪架的內(nèi)輪廓部分由齒輪架本身構(gòu)成，部分由支撐板構(gòu)成；圖5示出支撐板的分布，這種支撐板具有用于各齒輪的接合棱角。
圖中1表示一個驅(qū)動軸，該驅(qū)動軸具有一個外輪廓3，特別是一個縱向輪齒，這樣，一個齒輪架4的內(nèi)輪廓2從而能夠推到該外輪廓3上，該齒輪架可以與若干齒輪5A、5B...轉(zhuǎn)動固定地連接。驅(qū)動軸1通過一個軸6與自行車架連接，驅(qū)動自行車主動輪的輪轂。通過驅(qū)動鏈條將作用在踏板上的驅(qū)動力作用在齒輪5A、5B...中的一個上來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動過程，這樣，就可以通過驅(qū)動軸利用人力驅(qū)動主動輪。
圖3示出一個帶有其內(nèi)輪廓2的齒輪架4，該齒輪架4具有輪輻狀臂，各臂帶有幾個對中階梯8，這些對中階梯呈臺階形沿徑向向外延伸，并分別形成四個支撐面10，待裝齒輪5a、5b...可以按照其直徑分別套在各支撐面上。此外，對中階梯8還帶有接合面9，這些接合面特別在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)方向7上與各齒輪5A、5B...形狀吻合，在此，各對中階梯8上設(shè)有孔11是適宜的，通過這些孔，各自的齒輪5A、5B...可以與齒輪架4螺紋連接或者鉚接。由于齒輪變速裝置中最小的一個，例如5F...可以不再裝在齒輪架4上，所以該齒輪直接套裝在驅(qū)動軸3上，用一個軸向定位螺釘固定。由于一個齒輪變速裝置中較小的齒輪5F...的直徑總是保持不變，所以，只需改變較大的齒輪5A...，5E，以選擇適應(yīng)山地或者平坦地帶的變速比。因此，也只需隨時準(zhǔn)備對齒輪變速裝置的一部分進(jìn)行改裝。
如果齒輪5A、5B...特別大，則建議用固定件12，特別是用鉚釘將齒輪變速裝置與最大的齒輪5A連接，在此，最大的齒輪5A具有與齒輪架4相同的內(nèi)輪廓2，以防止由于高轉(zhuǎn)矩和棱邊負(fù)荷而造成齒輪架4的內(nèi)輪廓2過早磨損。此外，由塑料制成的齒輪架4的內(nèi)輪廓2還可以通過一個較小的齒輪，例如齒輪5F而得到加強(qiáng)，該小齒輪通過一個固定件12可與齒輪架4且同時與最大的齒輪5A轉(zhuǎn)動固定地連接。
根據(jù)圖4和5，提出一種的齒輪變速裝置，其同樣包含一個由帶加強(qiáng)纖維的塑料制成的齒輪架24，在此，內(nèi)輪廓22與齒輪25A、25B...之間的連接通過若干可插入齒輪架24的支撐板20形成。這些支撐板20可以呈星狀分布插入到齒輪架24中。在此，齒輪架24的一個徑向朝內(nèi)的支撐棱26與塑料部分一起構(gòu)成內(nèi)輪廓22。支撐棱26優(yōu)選設(shè)置在如下的方向上，沿該方向，轉(zhuǎn)矩通過鏈條作用于驅(qū)動軸1的外輪廓3上的一個齒輪25A、25B...上，這樣，就可以使齒輪架24及其內(nèi)輪廓22上沒有摩擦。齒輪架24設(shè)計(jì)為階梯狀，為每個齒輪25A...設(shè)置了一個對中套環(huán)23，各齒輪25A...可以借助于該對中套環(huán)在齒輪架24上對中。轉(zhuǎn)矩的傳遞可以借助于支撐板20上的接合棱角21實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@些在各自對中套環(huán)23上的接合棱角從齒輪架24上凸出來，在各齒輪25A、25B...上的一個止擋棱27使得這種接合可以實(shí)現(xiàn)。在齒輪架24的各對中套環(huán)23上伸出的接合棱角21附近形成適宜的凸起部分，以實(shí)現(xiàn)各齒輪25A、25B...的軸向固定，因此，在各接合棱角21上的止擋棱27附近，可以保護(hù)各齒輪25A、25B...不會軸向脫落。齒輪25A、25B...以形成摩擦連接方式裝配在齒輪架24上，因此，在行駛中反向驅(qū)動時不會從齒輪架24上松開。如果要更換齒輪25A...，則必須這樣做，與鎖銷相似，通過倒轉(zhuǎn)一預(yù)定的角度，將其與齒輪架24脫離連接，并用新的替代。
權(quán)利要求
1．一種齒輪變速裝置，其具有一個內(nèi)輪廓(2)，該內(nèi)輪廓用于固定在自行車主動輪輪轂的驅(qū)動軸(1)的外輪廓(3)上，所述齒輪變速裝置包括一個齒輪架(4)和若干大小不同、彼此相鄰地設(shè)置在齒輪架(4)上的齒輪(5A、5B...)，其中每一個選為用于驅(qū)動主動輪的傳動齒輪都可以在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)方向(7)上與一根驅(qū)動鏈條驅(qū)動連接，其特征在于所說齒輪架(4)由帶增強(qiáng)纖維的塑料制成，并具有可用于將其固定在驅(qū)動軸(1)上的內(nèi)輪廓(2)，該內(nèi)輪廓可轉(zhuǎn)動固定地與驅(qū)動軸(1)的外輪廓(3)接合。
2．如權(quán)利要求1的齒輪變速裝置，其特征在于齒輪變速裝置的內(nèi)輪廓(2)具有一個金屬的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與至少一個齒輪(5A)連接并傳遞轉(zhuǎn)矩。
3．如權(quán)利要求1或2的齒輪變速裝置，其特征在于最大的齒輪(5A)具有作為轉(zhuǎn)矩傳遞加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)輪廓(2)，其與驅(qū)動軸(1)上的外輪廓(3)配合，在此，齒輪架(4)與齒輪(5A)共軸連接，轉(zhuǎn)矩基本上從固定在齒輪架(4)上的齒輪(5B...)傳遞到齒輪(5A)上，并從那里傳遞到驅(qū)動軸(1)的外輪廓(3)上。
4．如權(quán)利要求1或3的齒輪變速裝置，其特征在于所說齒輪架(4)具有對中階梯(8)，該對中階梯通過支撐面(10)限定各齒輪(5B...)的位置，特別是這些齒輪彼此間的軸向位置。
5．權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的齒輪變速裝置，其特征在于對中階梯(8)在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)方向(7)上具有接合面(9)，在各齒輪(5B...)上的相應(yīng)的棱邊支撐在該接合面上，將轉(zhuǎn)矩引導(dǎo)到齒輪架(4)上。
6．如權(quán)利要求4或5的齒輪變速裝置，其特征在于各支撐面(10)帶有一個用于支撐各所配的齒輪(5B...)的孔(11)，一個用于各齒輪(5A...5C)的固定件(12)穿過該孔。
7．如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的齒輪變速裝置，其特征在于可借助于固定件(12)將尺寸不再與齒輪架(4)相配的小齒輪(5C)安裝在與最大齒輪(5A)相對的齒輪架(4)的前側(cè)，為了向所述外輪廓(3)傳遞轉(zhuǎn)矩，該小齒輪具有內(nèi)輪廓(2)。
8．一種齒輪變速裝置，其具有一個內(nèi)輪廓(22)，該內(nèi)輪廓用于固定在自行車主動輪輪轂的驅(qū)動軸(1)的外輪廓(3)上，所述齒輪變速裝置包括一個齒輪架(24)和若干大小不同、彼此相鄰地設(shè)置在齒輪架(24)上的齒輪(25A、25B...)，其中每一個選為用于驅(qū)動主動輪的傳動齒輪都可以在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)方向(7)上與一根驅(qū)動鏈條驅(qū)動連接，其特征在于所說齒輪架(24)由塑料制成并帶有支撐板(20)，這些支撐板在由驅(qū)動鏈條驅(qū)動的各齒輪(25A、25B...)與外輪廓(1)之間形成一種在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)方向(7)上的轉(zhuǎn)矩連接。
9．如權(quán)利要求8的齒輪變速裝置，其特征在于所說支撐板(20)為角狀的，并具有至少一個接合棱角(21)和一個支撐棱(26)。
10．如權(quán)利要求8或9的齒輪變速裝置，其特征在于所述外輪廓(3)與所述內(nèi)輪廓(22)是彼此相吻合的縱向輪齒，其中，內(nèi)輪廓(22)在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)方向(7)上起作用的齒面由支撐棱(26)構(gòu)成。
11．如權(quán)利要求8的齒輪變速裝置，其特征在于所說齒輪架(24)為每個齒輪(25A、25B...)設(shè)置一個對中套環(huán)(23)，齒輪可以沿軸向固定在該對中套環(huán)上。
12．如權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)的齒輪變速裝置，其特征在于所說接合棱角(21)在每個對中套環(huán)(23)的位置上穿過齒輪架(24)，并對所有齒輪(25A、25B...)來說都形成一個轉(zhuǎn)矩傳遞的接合連接。
全文摘要
一種齒輪變速裝置,其具有一個內(nèi)輪廓,該內(nèi)輪廓用于固定在自行車主動輪輪轂的驅(qū)動軸的外輪廓上,所述齒輪變速裝置包括一齒輪架和若干大小不同、彼此相鄰地設(shè)置在齒輪架上的齒輪,其中每一個選為用于驅(qū)動主動輪的傳動齒輪都可以在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)方向上與一根驅(qū)動鏈條驅(qū)動連接,所說齒輪架由帶增強(qiáng)纖維的塑料制成,并可以具有一個用于將其固定在驅(qū)動軸上的內(nèi)輪廓,該內(nèi)輪廓可以與驅(qū)動軸的外輪廓轉(zhuǎn)動固定地接合,在此,齒輪變速裝置的內(nèi)輪廓具有一個金屬的加強(qiáng)結(jié)構(gòu),該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與至少一個齒輪連接并傳遞轉(zhuǎn)矩。
文檔編號B62M9/10GK1284462SQ0012866
公開日2001年2月21日 申請日期2000年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月6日
發(fā)明者F·施米德特, M·雷特爾, K·維斯林 申請人:Sram德國有限公司