專利名稱：自行車所用的后鏈輪組件的頂鏈輪及后鏈輪組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及一種自行車所用的鏈輪。更特別而言，本發(fā)明涉及一種自行車所用的后鏈輪組件的頂鏈輪及后鏈輪組件，其具有簡化的安裝結構并且可提供平穩(wěn)可靠的換檔操作。
背景技術：
騎自行車正在成為日益流行的一種娛樂形式及運輸方式。而且，騎自行車已經(jīng)成為一種在業(yè)余愛好者和職業(yè)運動員中都非常流行的競技體育運動。不管自行車用于娛樂、運輸或競技，自行車工業(yè)都在不斷改進自行車車架以及自行車的各種組件。自行車傳動裝置就是一種在過去幾年中經(jīng)過大量重新設計的組件。特別地，自行車組件制造商持續(xù)不斷地改進各種換檔組件，例如換檔器、換檔纜線、撥鏈器、鏈條以及一個鏈輪或多個鏈輪的換檔性能。
在過去幾年中經(jīng)過大量重新設計的傳動裝置的一個特定組件是自行車的鏈輪組件。更特別而言，所設計的自行車鏈輪組件帶有改進的鏈輪以便提供更為平穩(wěn)的換檔操作。更特別而言，授予Nagano的美國專利U.S.Patent No.4,889,521中所述的Hyper Glide鏈輪組件(HG后鏈輪組件)已完成開發(fā)并且售往世界各地的市場。這種鏈輪組件在市場上廣受歡迎并且這種鏈輪組件的工程設計已經(jīng)成為工業(yè)標準的一種。特別地，用于競賽自行車和山地自行車中的撥鏈器的HG后鏈輪組件已經(jīng)成為一種工業(yè)標準。
除了最小的鏈輪之外，HG鏈輪通常在每個鏈輪的較小鏈輪側上具有一個鏈條引導表面。鏈條引導表面的定位使其便于接收鏈條的鏈節(jié)板和銷從而將鏈條移得更近以便使換低檔操作更為平穩(wěn)。換低檔通常意味著從較小的后鏈輪換檔至較大的后鏈輪以便降低齒輪比。一對鄰近的鏈輪相對于彼此以及相對于鏈條引導表面的位置處于特定的相位關系。為了保持這種相位關系，每個鏈輪具有形成于其內(nèi)周邊的花鍵。這些花鍵之一具有不同于其它花鍵的形狀以便將鏈輪導于形成于多飛輪或自由輪轂的外體上的配合花鍵上。不同形狀的花鍵保證了鄰近的鏈輪定位于正確的相位關系。
通常，在這種類型的鏈輪組件中，最小的頂鏈輪也具有形成于其內(nèi)周邊上的花鍵，并且利用一個鎖環(huán)來將最小的鏈輪固定于多飛輪或自由輪轂上。從小到大所有的飛輪都具有內(nèi)花鍵。盡管這種鏈輪設計能夠提供平穩(wěn)可靠的換檔操作，但是這種結構的制造和裝配可能比較復雜并且成本不菲。
因此，近幾年，最小的鏈輪已象傳統(tǒng)型鏈輪一樣帶有螺紋，而其余的鏈輪則帶有內(nèi)花鍵。在這種結構中，鎖環(huán)已被除去從而可得到一種制造和裝配更加簡單并且成本更低的鏈輪組件。然而，在這樣一種鏈輪組件中，由于最小的鏈輪通過螺紋安裝于外體上，因此就會出現(xiàn)與第二鏈輪的相位關系不穩(wěn)定的情況。這種不穩(wěn)定的相位關系使得從最小的鏈輪向第二鏈輪的換低檔操作變得不穩(wěn)定。因此，強烈要求在不會顯著提高鏈輪組件制造和裝配復雜性因而不會提高鏈輪組件的成本的情況下，對這種鏈輪組件上從最小的鏈輪向第二鏈輪的換檔操作情況進行改進。
考慮到以上內(nèi)容，就需要一種可以克服現(xiàn)有技術中的上述問題的自行車所用后鏈輪組件的頂鏈輪及后鏈輪組件。本發(fā)明滿足了現(xiàn)有技術的這種需要及其它需要，通過閱讀本公開內(nèi)容，本發(fā)明所屬領域的普通技術人員將會對此有清楚的了解。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種鏈輪組件的頂鏈輪，它能夠相對于第二鏈輪設置成各種相位關系同時還能提供平穩(wěn)可靠的換檔性能。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種鏈輪組件，它對頂鏈輪使用一種簡化的安裝方法而又能提供平穩(wěn)可靠的換檔性能。
本發(fā)明的另外一個目的是提供一種自行車所用的鏈輪組件的頂鏈輪及鏈輪組件，它的制造和裝配比較簡單并且成本較低。
本發(fā)明的上述目的可以通過提供一種自行車所用的后鏈輪組件的頂鏈輪而基本上得以實現(xiàn)。頂鏈輪具有其間設有一個中心平面的第一和第二軸向面對側、一個鏈輪體和多個沿周向相間隔分布的齒，這些齒從鏈輪體的外周邊沿徑向向外延伸從而形成多個在各齒之間交替排列的沿周向相間隔分布的根部。這些齒中的第一齒包括一個頂端部分和一個凹陷側表面。頂端部分具有位于第一側的第一側表面、位于第二側面的第二側表面和一個在第一及第二側表面之間延伸的端面。凹陷側表面在第一側面沿周邊方向延伸。凹陷側表面在第一側面位于頂端部分的徑向內(nèi)側。凹陷側表面被布置和構造成沿凹陷側表面的后部比凹陷側表面的前部至少局部沿軸向距離第二側面更近。
本發(fā)明的上述目的也可以通過提供一種包括第一鏈輪和大于第一鏈輪的第二鏈輪的自行車所用的多級鏈輪組件而基本上得以實現(xiàn)。第一鏈輪具有其間設有一個中心平面的第一和第二軸向面對側、一個第一鏈輪體和多個沿周向相間隔分布的第一齒，這些第一齒從第一鏈輪體的外周邊沿徑向向外延伸從而形成多個在各個第一齒之間交替排列的沿周向相間隔分布的第一根部。第一鏈輪體具有一個位于其內(nèi)周邊處的螺紋安裝段。這些第一齒中的第一換低檔齒包括一個頂端部分和一個凹陷側表面。頂端部分具有位于第一側面的第一側表面、位于第二側面的第二側表面和一個在第一及第二側表面之間延伸的端面。凹陷側表面在第一側面沿周邊方向延伸。凹陷側表面在第一側面位于頂端部分的徑向內(nèi)側。凹陷側表面被布置和構造成沿凹陷側表面的后部比凹陷側表面的前部至少局部沿軸向距離第二側面更近。第二鏈輪的位置鄰近第一鏈輪。第二鏈輪具有一個鄰近第一鏈輪的第二側面的第三軸向面對側、一個第四軸向面對側、一個第二鏈輪體和多個從第二鏈輪體的外周邊沿徑向向外延伸的沿周向相間隔分布的第二齒。
對本發(fā)明所屬領域的普通技術人員來說，通過閱讀結合附圖公開了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的以下詳細描述，可以清楚了解本發(fā)明的這些及其它目的、特征、方面和優(yōu)點。
現(xiàn)在請參閱附圖，這些附圖構成了本原始公開內(nèi)容的一部分圖1為一種后輪帶有根據(jù)本發(fā)明的鏈輪組件的自行車的側視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的六級鏈輪組件的側視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的六級鏈輪組件的局部后視示意圖，其上半部剖視示出；圖4為與根據(jù)本發(fā)明如圖2和3中所示的鏈輪組件一起使用的鏈條的一部分的放大局部頂視圖；圖5為圖1-3中所示的鏈輪組件的第一或頂鏈輪的外視圖，它具有十四個齒；圖6為圖5中所示的第一或頂鏈輪的內(nèi)或大鏈輪側視圖；
圖7為圖5和6中所示的第一或頂鏈輪的局部示意圖，其上半部剖視示出；圖8為圖5-7中所示的第一或頂鏈輪的第一換低檔齒的局部大鏈輪側視圖；圖9為圖8中所示的第一或頂鏈輪的第一換低檔齒的局部頂視圖；圖10為圖8和9中所示的第一或頂鏈輪的第一換低檔齒的局部外視圖；圖11為圖8-10中所示的第一或頂鏈輪的第一換低檔齒沿第一或頂鏈輪的向前旋轉方向觀察時的局部后端視圖；圖12為圖1-3中所示的鏈輪組件的第二鏈輪的小鏈輪側視圖，它具有十六個齒；圖13為圖12中所示的第二鏈輪的大鏈輪側視圖；圖14為圖12和13中所示的第二鏈輪的第二驅動齒的局部大鏈輪側視圖；圖15為圖14中所示的第二鏈輪的第二驅動齒的局部頂視圖；圖16為圖14和15中所示的第二鏈輪的第二驅動齒的局部小鏈輪側視圖；圖17為圖14-16中所示的第二鏈輪的第二驅動齒沿第二鏈輪的向前旋轉方向觀察時的局部后端視圖；圖18為圖12和13中所示的第二鏈輪的第二換低檔齒的局部大鏈輪側視圖；圖19為圖18中所示的第二鏈輪的第二換低檔齒的局部頂視圖；圖20為圖18和19中所示的第二鏈輪的第二換低檔齒的局部小鏈輪側視圖；圖21為圖18-20中所示的第二鏈輪的第二換低檔齒沿第二鏈輪的向前旋轉方向觀察時的局部后端視圖；圖22為第一和第二鏈輪的局部底視圖，其中鏈條從第一鏈輪向第二鏈輪換低檔；以及圖23為圖2和3中所示的鏈輪組件的第三鏈輪的外(小鏈輪側)透視圖，它具有十八個齒。
具體實施例方式
首先請參看圖1-3，所示的自行車10具有一個帶有根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的后多級鏈輪組件12的后自行車輪轂11。根據(jù)本發(fā)明，這種多級鏈輪組件12優(yōu)選地包括第一和第二鏈輪S1和S2，以及第三至第六傳統(tǒng)型鏈輪S3-S6，如下文中所述。特別地，第一和第二鏈輪S1和S2的設計使得平穩(wěn)可靠的換檔性能對第一和第二鏈輪S1和S2的各齒之間的精確相位關系并無嚴格要求。而且，由于第一和第二鏈輪S1和S2的各齒的設計，因而第一至第六鏈輪S1-S6優(yōu)選地以簡化的方式安裝于后輪轂11的飛輪13上。
自行車10基本上具有一個車架14，前后輪15和16可旋轉地聯(lián)接于車架14上。前叉17按照傳統(tǒng)方式聯(lián)接于車架14和前輪15之間。轉動固定聯(lián)接于前叉17上的車把18，就能轉動前輪15。后輪16通過后輪轂11可旋轉地聯(lián)接于車架14的后部。車架14還具有一個可調(diào)節(jié)地聯(lián)接于車架14上的車座19和一個用于推進自行車10的傳動裝置20。如下文中所述，除了傳動裝置20的選定零件之外，自行車10均為傳統(tǒng)型。
由于自行車10的各個零件和驅動裝置20的大部分零件在自行車領域內(nèi)眾所周知，因此除非根據(jù)本發(fā)明進行了改動，本文中將不對自行車10的這些零件進行詳細討論和示出。而且，本文中并未進行詳細示出和/或討論的各種傳統(tǒng)型自行車零件例如車閘、附加鏈輪等等，可以與本發(fā)明一起使用。
當本文中用到時，詞項“向前、向后、上方、下方、側向和橫向”指的是上面連接著鏈輪組件12的自行車處于其正常騎行位置時的這些方向。因此，當這些詞項在權利要求中用來描述鏈輪組件12時，應當理解為是相對于處于其正常騎行位置的自行車而言。然而，本文中關于后鏈輪組件12所用的詞項“換低檔”和“換高檔”應當分別理解為指的是從較小鏈輪向較大鏈輪換檔和從較大鏈輪向較小鏈輪換檔，如圖3中所示。而且，本文中所用的詞項“相位關系”和“角相位關系”應當解釋為指的是一對鄰近鏈輪之間的角關系。
參看圖1-4，傳動裝置20基本上包括本發(fā)明的后多級鏈輪組件12、一對腳蹬21、安裝著隨腳蹬21一起旋轉的前多級鏈輪組件22、以及在后多級鏈輪組件12與前多級鏈輪組件22之間延伸的鏈條23。如上所述，鏈輪組件12優(yōu)選地通過飛輪13聯(lián)接于后輪轂11上。腳蹬21通過傳統(tǒng)型曲柄聯(lián)接于前多級鏈輪組件22上，以便將力從騎車人傳送至鏈條23。然后來自鏈條23的力以傳統(tǒng)方式通過后輪轂11(例如，根據(jù)旋轉方向通過后鏈輪組件12和飛輪13)按照選擇傳送至后輪16。
傳動裝置20基本上由按照傳統(tǒng)方式控制著前后撥鏈器27和28的側向位置的傳統(tǒng)型前后換檔單元25和26所控制。這樣，當騎車人踩腳蹬時，由于腳蹬21的運動，前后鏈輪組件22和12就會旋轉以便轉動鏈條23。換檔單元25和26可以由騎車人致動以便控制前和/或后撥鏈器27和/或28的位置。這樣，當鏈條23向前轉動(圖1中的順時針方向)時，就可以致動換檔單元25和26以便通過利用撥鏈器27和28控制鏈條23的側向位置而控制傳動裝置20的齒輪比。撥鏈器27和28按照選擇向內(nèi)/向外對鏈條23施加一個側向力F以便換高檔/換低檔。除了后多級鏈輪組件12之外，傳動裝置20基本上為傳統(tǒng)型。因此，除了涉及到后多級鏈輪組件12之外，本文中將不再對傳動裝置20進行詳細討論和/或示出。
參看圖2和3，現(xiàn)在將對根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的后鏈輪組件12進行討論。在所示的實施例中，后鏈輪組件12為六級鏈輪組件，其中鏈輪S1-S6以預定間隔彼此相間隔分布。鏈輪S1-S6按照比較傳統(tǒng)的方式固定安裝于后輪轂11的飛輪13上，以便使得鏈輪S1-S6一起繞著中心輪轂旋轉軸線O旋轉。當騎車人沿向前(順時針)方向踩腳蹬以便沿圖1中觀察的向前方向推進自行車10時，鏈輪S1-S6通常一起沿向前旋轉方向R(例如沿圖2中觀察時的順時針方向)旋轉。
通過閱讀本公開內(nèi)容，對于自行車領域的普通技術人員來說，很顯然，根據(jù)本發(fā)明的鏈輪組件可以具有數(shù)量更少或者更多的鏈輪。換言之，本發(fā)明可以為自行車所用的任意多級鏈輪組件，它使用撥鏈器或類似裝置并且它包括至少一個大鏈輪和至少一個小鏈輪。
多級鏈輪組件12適于與驅動鏈條23相接合，如圖4中所示，驅動鏈條23為一種傳統(tǒng)型自行車鏈條。驅動鏈條23為一根具有多個內(nèi)鏈節(jié)板23a和多個外鏈節(jié)板23b連續(xù)的環(huán)，這些鏈節(jié)板通過鉸接銷和滾筒而以樞軸方式相互連接起來。在鏈條換檔過程中，通過利用后撥鏈器28而相對于鏈輪S1-S6的旋轉軸線O沿軸向方向移動鏈條23，鏈條23就從鏈輪S1-S6之一換檔至下一個鄰近的鏈輪S1-S6。
參看圖3，以局部剖視的方式示出了鏈輪組件12，其中箭頭所示為換高檔和換低檔的方向。當鏈條23從大鏈輪向下一個較小鏈輪換檔時，就會換高檔，而當鏈條23從小鏈輪向下一個較大鏈輪換檔時，就會換低檔。鏈輪S1-S6的設計使得鏈條23能夠執(zhí)行平穩(wěn)的換低檔和換高檔動作。在所示的實施例中，鏈輪S3-S6為傳統(tǒng)型，而鏈輪S1和S2則包括改型過的齒以便改進鏈條23從頂(最小、第一)鏈輪S1向第二鏈輪S2換低檔的操作情況，以及從第二鏈輪S2向第三鏈輪S3換低檔的操作情況。
更具體而言，鏈輪S3-S6的構型大致根據(jù)美國專利U.S.Patent No.4,889,521來進行，只是鏈輪S3-S6具有不同的齒數(shù)。特別地，鏈輪S3-S6分別具有18T-21T-24T-28T的齒構型。因此，除了涉及到向/從鏈輪S2換檔之外，本文中將不再對鏈輪S3-S6進行詳細討論和/或示出。在所示的實施例中，第一鏈輪S1優(yōu)選地具有十四個(14T)齒，而第二鏈輪S2優(yōu)選地具有十六個(16T)齒。本發(fā)明優(yōu)選的是小第一鏈輪S1、第二鏈輪S2和第三鏈輪S3具有偶數(shù)個齒，下文中將進行詳細討論。
無論如何，通過閱讀本公開內(nèi)容，對于自行車領域的普通技術人員來說，很顯然，本發(fā)明的各個鏈輪S1-S6可以按照需要或者要求具有各種構型。特別地，至少鏈輪S4-S6可以帶有偶數(shù)或奇數(shù)個齒，只要第三鏈輪S3配置成在鄰近本發(fā)明的第二鏈輪S2和第四鏈輪S4的位置使用即可。
第一鏈輪S1和第二鏈輪S2優(yōu)選地具有偶數(shù)個齒以便使得第一鏈輪S1和第二鏈輪S2之間的換低檔操作對它們的齒之間的精確相位關系并無嚴格要求。換言之，第一和第二鏈輪S1和S2的構型使得不管這兩個鏈輪之間的角相位關系如何，在其間都可以形成至少一對平穩(wěn)換低檔路徑，下文中將進行詳細說明。
在所示的實施例中，鏈輪S1-S6具有不同的厚度并且其間形成的軸向間距也不同。特別地，鏈輪S1的厚度約為2.2毫米，而鏈輪S2-S4的厚度約為1.8毫米。鏈輪S5和S6的厚度約為1.6毫米。第一和第二鏈輪S1和S2之間的軸向間距優(yōu)選地約為3.8毫米，而第二鏈輪S2和第三鏈輪S3之間的軸向間距優(yōu)選地約為3.68毫米。第三鏈輪S3和第四鏈輪S4之間的軸向間距優(yōu)選地約為3.6毫米。第四鏈輪S4和第五鏈輪S5之間的軸向間距優(yōu)選地約為3.7毫米，而第五鏈輪S5和第六鏈輪S6之間的軸向間距優(yōu)選地約為3.9毫米。按照比較傳統(tǒng)的方式利用墊片來產(chǎn)生鏈輪S1-S6之間的最佳間距。因此，鏈輪S1-S6之間存在不同的軸向間距并且鏈輪S1-S6的厚度不同從而能夠優(yōu)化其間的鏈條23的換檔。鏈輪S1-S6優(yōu)選地由輕型剛性材料例如金屬材料構成。
如上所述，在所示的實施例中，第一鏈輪S1以簡化的方式進行安裝。特別地，第一鏈輪S1通過螺紋安裝于飛輪13上。因此，就可以除去通常用來將鏈輪例如S1、S2、S3等緊固于飛輪13上的錐形鎖銷(圖中未示出)。而且，第一鏈輪S1優(yōu)選地帶有一個一體式墊片以便使第一鏈輪S1與第二鏈輪S2隔開一段最佳距離。
如上所述，鏈輪S1-S6優(yōu)選地安裝于飛輪13上以便隨其旋轉。飛輪13比較常見，因此，除了涉及到本發(fā)明的鏈輪組件12之外，本文中將不再對其進行詳細討論和/或示出。具體而言，飛輪13基本上包括一個外管狀構件30、一個內(nèi)管狀構件32、一個單向離合器34、一個保持構件36以及多個滾珠軸承38a和多個滾珠軸承38b。
外管狀構件30按照傳統(tǒng)方式通過單向離合器34及軸承38a和38b聯(lián)接至內(nèi)管狀構件32上，以便沿反向(圖2中觀察時的逆時針方向)相對于內(nèi)管狀構件32自由旋轉并且與內(nèi)管狀構件32一起按照傳統(tǒng)方式沿向前旋轉方向(順時針)旋轉。換言之，飛輪13按照傳統(tǒng)方式工作以便當騎車人沿向前方向踩腳蹬時，鏈條23將向前(順時針)轉矩傳送至飛輪13，而飛輪13又將轉矩傳送至后輪16。
外管狀構件30優(yōu)選地為一種階式構件，它基本上包括第一外管狀部分40和第二外管狀部分42。第一外管狀部分40具有一個保持凸緣41a和多個花鍵41b，這些花鍵41b設計用于按照傳統(tǒng)方式不可旋轉地接合鏈輪S4-S6?；ㄦI41b之一優(yōu)選地具有不同的形狀以便定位鏈輪S4-S6相對于彼此的相位關系，并且定位第三鏈輪S3相對于第四鏈輪S4的相位關系。第一外管狀部分40直徑大于第二管狀部分42。
同樣，第二外管狀部分42包括多個花鍵43，這些花鍵43設計用于按照傳統(tǒng)方式不可旋轉地接合鏈輪S2和S3以便將鏈輪S2和S3不可旋轉地聯(lián)接于其上。花鍵41b之一優(yōu)選地具有不同的形狀以便定位鏈輪S2和S3相對于彼此的相位關系，并且定位第三鏈輪S3相對于第四鏈輪S4的相位關系。第二外管狀部分42還優(yōu)選地包括一個形成于其自由端上的帶螺紋端段44，以便通過螺紋將第一或頂鏈輪S1聯(lián)接于其上。在所示的實施例中，帶螺紋端段44帶有外螺紋。這樣，第一鏈輪S1就將其它鏈輪S2-S6沿軸向保持于外管狀構件30上。
內(nèi)管狀構件32也優(yōu)選地為一個帶有第一內(nèi)管狀部分46和第二內(nèi)管狀部分48的階式構件。各個軸承38a分別聯(lián)接于內(nèi)、外管狀構件32和30的第一內(nèi)、外管狀部分46和40之間。各個軸承38b聯(lián)接于內(nèi)、外管狀構件32和30的第二內(nèi)、外管狀部分48和42之間。單向離合器34沿軸向設置于軸承38a和38b之間。內(nèi)管狀構件32的第二內(nèi)管狀部分48也優(yōu)選地具有形成于其自由端上的外螺紋，以便通過螺紋接納保持構件36從而將外管狀構件30與內(nèi)管狀構件32聯(lián)接在一起。飛輪13以傳統(tǒng)方式工作。因此，除了涉及到本發(fā)明的鏈輪組件12之外，本文中將不再對其進行進一步的詳細討論和/或示出。
現(xiàn)在請參看圖5-11，根據(jù)本發(fā)明的第一或頂鏈輪S1基本上包括一個第一鏈輪體50和多個聯(lián)接于第一鏈輪體50的外周邊上的沿周向分布的第一齒52。這些第一齒52優(yōu)選地沿周向彼此等間距分布以便形成多個在各個第一齒52之間交替地沿周向等間距分布的第一槽或根部54。在所示的實施例中，各個齒52優(yōu)選為彼此相同的扭轉齒。而且，在所示的實施例中，鏈輪S1優(yōu)選地具有十四個齒52和根部54。無論如何，第一鏈輪S1優(yōu)選地包括偶數(shù)個齒52和根部54以便在第一鏈輪S1和第二鏈輪S2之間建立正確的相位關系，下文中將對此進行討論。
如上所述，各齒52全部優(yōu)選為彼此相同的扭轉齒。由于這種結構設置，各齒52全部都能起換低檔齒的作用以便使鏈條23從最小的鏈輪S1向第二鏈輪S2換檔。然而，在所示的實施例中，通常齒52中只有兩個齒實際上起換低檔齒的作用，因為當鏈輪組件12聯(lián)接在一起時，通常只有兩個齒相對于第二鏈輪S2處于正確的相位。更具體而言，兩個沿周向等間距分布的齒52將優(yōu)選地起換低檔齒的作用，它們相對于第二鏈輪S2的齒處于正確的相位關系，下文中將對此進行更詳細的討論。換言之，將起換低檔齒作用的這兩個齒52將取決于鏈輪S1與鏈輪S2一旦裝配在一起后其間的相位關系當從剖面圖中觀察時，第一鏈輪體50基本上為一個L形構件。第一鏈輪體50基本上包括一個中心安裝段56和一個沿徑向延伸的齒連接部分58。第一鏈輪體50的第一中心平面P1設置于齒連接部分58第一和第二軸向面對側50a和50b之間。第一齒52優(yōu)選地與齒連接部分58和安裝段56作為單件一體式構件整體形成。
優(yōu)選地，中心安裝段56為一個上面帶有內(nèi)螺紋的管狀構件以便使得第一鏈輪S1能夠通過螺紋安裝于飛輪13的外管狀構件30上。中心安裝段56的軸向厚度大于齒連接段58和齒52的軸向厚度。因此，中心安裝段56起第一鏈輪S1和第二鏈輪S2之間的墊片的作用。在所示的實施例中，中心安裝段56的螺紋不需要特定的起點和終點用來保證與第二鏈輪S2的特定相位關系。換言之，不管第一鏈輪S1相對于第二鏈輪S2的旋轉位置如何，至少有兩個齒52將會與第二鏈輪S2處于正確的相位關系。
現(xiàn)在請參看圖8-11，現(xiàn)在將對第一鏈輪S1的第一齒52和第一根部54進行詳細討論。各齒52和各根部54優(yōu)選地彼此相同。因此，所有各齒52優(yōu)選地相對于第一中心平面P1及第一和第二軸向面對側50a和50b扭轉或者成一定角度。由于各齒52和各根部54彼此相同，因此本文中將只對一個齒52和一個根部54進行詳細討論和示出。具體而言，每個齒52基本上包括一個頂端部分60和一個連接部分62。頂端部分60位于連接部分62沿徑向之外。連接部分62從第一鏈輪體50的外周邊向頂端部分60延伸。
頂端部分60基本上包括一個第一側表面64a、一個第二側表面64b以及一個在第一和第二側表面64a和64b之間延伸的端面64c。端面64c優(yōu)選地為一個扭轉的沿周向延伸的平面，它形成了齒52的外周邊。第二側表面64b從端面64c向著齒連接部分58的第二軸向側50b漸縮。另外，第二側表面64b優(yōu)選地沿周邊方向漸縮。第二側表面64b優(yōu)選為扁平表面。
第一側表面64a優(yōu)選由多個扁平表面段以小平面方式形成。特別地，第一側表面64a優(yōu)選地包括一個向外漸縮段65a、一個向內(nèi)漸縮段65b及一個無漸縮段65c。向外漸縮段65a優(yōu)選地沿徑向向內(nèi)延伸并且向著齒連接部分58的第一軸向側50a向外漸縮。向內(nèi)漸縮段65b優(yōu)選地從向外漸縮段65a向著齒連接部分58的第二軸向側50b沿徑向向延伸并且漸縮。無漸縮段65c從頂端部分60的前邊緣向后延伸并且與向外和向內(nèi)漸縮段65a和65b相交。
無漸縮段65c優(yōu)選地大致平行于鏈輪連接段58的第一軸向側50a。而且，無漸縮段65c優(yōu)選地沿軸向與第一軸向側50a對齊。向外和向內(nèi)漸縮段65a和65b優(yōu)選地沿周邊方向(向前旋轉)向著第一軸向側50a漸縮，以便使得頂端部分60基本上相對于第一中心平面P1扭轉。第一側表面64a的向外漸縮段65a、向內(nèi)漸縮段65b和無漸縮段65c與第二側表面64a不平行。因此，第一側表面64a優(yōu)選地與第二側表面64b不平行。
齒52的連接部分62包括一個設置于齒52的第一軸向側50a上的凹陷側表面66。頂端部分60的第二側表面64b沿徑向向內(nèi)延伸以便形成中間連接部分62的第二側面。換言之，齒52在其第二軸向側50b一側在頂端部分60和連接部分62上具有大致相同的輪廓。凹陷側表面66沿軸向從齒連接部分58的第一軸向側偏移開。因此，凹陷側表面66也優(yōu)選地沿軸向從第一側表面64a的無漸縮段65c偏移開。
凹陷側表面66優(yōu)選地沿向前周邊方向向著齒連接部分58的第一軸向側50a漸縮。更具體而言，凹陷側表面66優(yōu)選地在位于從頂端部分60沿向后周邊方向的這一區(qū)域處大致平行于齒連接段58的第一軸向側50a，然后沿向前周邊方向向著齒連接部分58的第一軸向側50a漸縮。凹陷側表面優(yōu)選地從第一軸向側50a偏移開一段介于大約0.2至大約0.6毫米的距離。無論如何，除了頂端部分60的無漸縮段65c和凹陷側表面66的后段之外，位于齒52的第一側面上的所有各表面/段至少局部沿周邊方向漸縮。因此，凹陷側表面66被布置和構造成沿凹陷側表面66的后邊緣比頂端部分60的第一側表面64a至少局部沿軸向距離齒連接部分58的第二軸向側50b更近。而且，凹陷側表面66被布置和構造成至少局部沿軸向距離齒連接部分58的第二軸向側50b比頂端部分60的第一側表面64a更近。
此外，凹陷側表面66沿后邊緣距離齒連接部分58的第二軸向側50b比齒52的前邊緣的至少一部分距離其更近(例如，由于凹陷側表面66的漸縮構型)。因此，凹陷側表面66優(yōu)選地向著齒連接部分58的第二軸向側50b從頂端部分60沿軸向偏移開從而形成一個凹槽，以便于鏈條23從第一鏈輪S1向第二鏈輪S2換檔。特別地，由凹陷側表面66形成的凹槽為將要沿軸向向著齒連接部分58的第二軸向側50b移近的鏈條23的一個內(nèi)鏈節(jié)板23a提供了空間。因此，不管內(nèi)或外鏈節(jié)板23a或23b是否位于與第二鏈輪S2的齒處于正確相位關系的齒52上，鏈條23都能夠有效地進行換低檔。
如上所述，第一根部54優(yōu)選地彼此相同。因此，本文只對一個第一根部54進行詳細討論和示出。每個根部54包括一個斜槽表面68a和一個周邊表面68b。斜槽表面68a和周邊表面68b都在鄰近的一對第一齒52之間延伸。每個斜槽表面68a位于齒連接部分58的第一軸向側50a上。因此，每個斜槽表面68a與鄰近齒52的一對凹陷側表面66的相對端部相交。而且，在每個齒52的向前周邊端，斜槽表面68a也與頂端部分60的第一側表面64a相交。更具體而言，斜槽表面68a與頂端部分60的第一側表面64a的向內(nèi)漸縮段65a和無漸縮段65c相交。
斜槽表面68a從周邊表面68b向著齒連接部分58的第一軸向側50a沿軸向向外并且沿徑向向內(nèi)漸縮。這種結構設置限制了根部54與鏈條23的內(nèi)鏈節(jié)板23a的干涉情況。斜槽表面68a優(yōu)選地與第一軸向側50a形成一個大小約為四十五度的角。優(yōu)選地，斜槽表面68a的最大軸向尺寸約為1.0毫米，最大徑向尺寸約為1.0毫米。當然，在斜槽表面68a與凹陷側表面66相交的區(qū)域處，斜槽表面68a的軸向和徑向尺寸稍小些。
請參看圖12-22，現(xiàn)在將對第二鏈輪S2進行詳細討論。第二鏈輪S2優(yōu)選地包括一個第二鏈輪體70、一對第二換低檔齒72、多個第二驅動齒73以及多個在第二換低檔齒72與第二驅動齒73之間沿周向交替分布的根部74。在所示的實施例中，第二換低檔齒72優(yōu)選地沿周向彼此等間距分布，而其間設置有七個(7)第二驅動齒73。因此，第二鏈輪S2優(yōu)選地總共具有十六個齒。
第二鏈輪體70具有一個第三軸向面對側70a、一個第四軸向面對側70b以及一個帶花鍵安裝段71，該帶花鍵安裝段71的構型適于安裝在飛輪13的外管狀構件30的第二外管狀部分42上。因此，第二鏈輪S2設計成相對于第三鏈輪S3處于特定的相位關系，下文中對此進行簡短的討論。特別地，第三軸向面對側70a面對著第一鏈輪S1，而第四軸向面對側70b則面對著第三鏈輪S3。因此，第二換低檔齒72相對于第三鏈輪S3的特定齒處于特定的相位關系。更具體而言，第二鏈輪S2的設計使得第二換低檔齒72設置成至少局部沿周向與第三鏈輪S3上形成的換檔凹槽對齊，以便于通過一對換低檔路徑從第二鏈輪S2向第三鏈輪S3換低檔。
第二鏈輪S2的所有第二齒72和73都沿周邊方向扭轉，以便使得當鏈條23從第一鏈輪S1換低檔時，它可以接納于任一個齒72或73上，依第一和第二鏈輪S1和S2之間的相位關系而定。換言之，當任一個第二齒72和73能夠從第一鏈輪S1上接納鏈條23時，在第一鏈輪S1的給定安裝方位下，實際上只有兩個第二齒72和73將會與第一鏈輪S1的齒52處于正確的相位關系。更具體而言，由于第一鏈輪S1的安裝段56通過螺紋聯(lián)接至飛輪13上，因此特定的齒72和73將會處于正確的相位關系以便從第一鏈輪S1上接納鏈條23。
第二鏈輪S2的兩個換低檔齒72的設計還有助于鏈條23從第二鏈輪S2向第三鏈輪S3換低檔，如上所述。特別地，每個換低檔齒72具有一個形成于其第三軸向面對側70a上的凹陷側表面76。第三軸向側70a與第一鏈輪S1的第一軸向側50a朝向相同方向。因此，第三軸向側70a朝向第一鏈輪S1的第二軸向側50b。凹陷側表面76所起的作用與第一鏈輪S1的凹陷側表面66相似。特別地，凹陷側表面76使得在從第二鏈輪S2向第三鏈輪S3換低擋的過程中，鏈條23的內(nèi)鏈節(jié)板23a能夠沿軸向向著第四軸向面對側70b移近。
凹陷側表面76在其向前旋轉區(qū)域(平行于第三側表面70a)的深度約為0.25毫米，它在其向后區(qū)域中漸變至約0.6毫米的深度。因此，第三軸向面對側70a優(yōu)選地從齒72的頂端部分的頂端前邊緣沿軸向偏移開大約0.25毫米。齒72的后邊緣優(yōu)選地大致與第四軸向面對側70b對齊。更具體而言，齒72的后邊緣優(yōu)選地從第四軸向面對側70b偏移開大約0.1毫米。同樣，齒73的后邊緣也優(yōu)選地與第四軸向面對側70b大致對齊或者從其偏移開大約0.1毫米。齒73的前邊緣優(yōu)選地沿軸向與第三軸向面對側70a對齊。
由于第二鏈輪S2具有一個帶花鍵安裝段71，因此第二和第三鏈輪S2和S3之間的相位關系已經(jīng)預先確定，因此，只需要一對換低檔齒72。當然，通過閱讀本公開內(nèi)容，對于自行車領域的普通技術人員來說，很顯然，換低檔齒72的數(shù)量取決于所需的通向第三鏈輪S3的換低檔路徑的數(shù)量。因此，換低檔齒72的數(shù)量取決于第三鏈輪S3上形成的換低檔區(qū)域的數(shù)量。然而，本發(fā)明優(yōu)選第一-第三鏈輪S1-S3具有偶數(shù)個齒，并且在第二和第三鏈輪S2-S3之間具有一對換低檔路徑。
現(xiàn)在請參看圖23，現(xiàn)在將對第三鏈輪S3進行詳細討論。除了第三鏈輪具有十八齒(18T)構型之外，第三鏈輪S3大致根據(jù)美國專利U.S.Patent No.4,899,521進行設計。因此，第三鏈輪S3基本上包括一個具有相對的軸向側面的第三鏈輪體80以及多個從鏈輪體80向外延伸的齒。更具體而言，第三鏈輪S3包括一對根據(jù)美國專利U.S.PatentNo.4,899,521的鏈條引導部分4所設計的鏈條引導部分82，它使得當鏈條23從第二鏈輪S2向第三鏈輪S3換低檔時，鏈條能夠向第二鏈輪S2的第四鏈輪側偏離。鏈條引導部分82沿周向彼此等間距分布以便與第二鏈輪S2的第二換低檔齒72正確對齊，從而在其間進行平穩(wěn)可靠的換低檔操作。
改型過的頂鏈輪根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，一種改型過的第一/頂鏈輪(圖中未示出)可以帶有不同于鏈輪S1的給定數(shù)量的齒，例如十三個齒(即13T構型)。這種改型過的頂鏈輪設計用于鏈輪組件12中來代替鏈輪S1。由于改型過的鏈輪與鏈輪S1大致相同，因此本文中將不對這種改型過的鏈輪進行詳細討論和/或示出。相反，除了以下所述內(nèi)容之外，通過閱讀本公開內(nèi)容，對于自行車領域的普通技術人員來說，很顯然，對于鏈輪S1的描述和/或示出也適用于這種改型過的頂鏈輪。
具體而言，這種改型過的頂鏈輪除了齒數(shù)之外都與鏈輪S1相同。換言之，這種改型過的頂鏈輪具有十三個與鏈輪S1的齒52(參看圖5-11)相同的沿周向等間距分布的齒，從而形成十三個與鏈輪S1的根部54相同的沿周向等間距分布的根部。而且，這種改型過的頂鏈輪優(yōu)選地包括一個與鏈輪S1的鏈輪體50相同的鏈輪體，并且按照與鏈輪S1相同的方式安裝于飛輪13上。當然，通過閱讀本公開內(nèi)容，對于自行車領域的普通技術人員來說，很顯然，由于齒數(shù)較少，因此在這種改型過的鏈輪中可能需要對齒、根部和鏈輪體做出輕微改動。
對于這種改型過的頂鏈輪，為了使鏈條23從改型過的頂鏈輪向第二鏈輪S2換低檔，將需要形成至少一條平穩(wěn)的換低檔路徑。更具體而言，優(yōu)選地在改型過的頂鏈輪與第二鏈輪S2之間形成兩條平穩(wěn)的換低檔路徑。然而，由于這種改型過的頂鏈輪的齒數(shù)為奇數(shù)(13T)，因此對于這種改型過的頂鏈輪，這兩條換低檔路徑沿周向方向并非彼此等間距分布。換言之，要提供平穩(wěn)可靠的換低檔操作對這種改型過的頂鏈輪相對于第二鏈輪S2的相位關系并無嚴格要求。
因此，本發(fā)明的頂鏈輪并不限于以上所討論的十三或者十四個齒。相反，本發(fā)明在實施時頂鏈輪可以帶有任意給定的齒數(shù)，只要第二鏈輪上能夠提供合適的齒數(shù)以便在其間實現(xiàn)平穩(wěn)的換檔操作。
本文中所用的程度副詞例如“大致”、“大約”和“近似”等是指改動的項具有合理的偏差量以便保證最終結果不會發(fā)生顯著改變。如果該偏差不會否定其所改動的詞的意思，這些副詞應當被解釋為變動的項包括至少±5％的偏差。
盡管只選擇了選定的實施例來對本發(fā)明進行示例說明，但通過閱讀本公開內(nèi)容，對本發(fā)明所屬領域的普通技術人員來說，很顯然，在不超出如所附權利要求所確定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以作出多種變動和改型。此外，上文對根據(jù)本發(fā)明的實施例的描述僅用于示例說明，而并非對如所附的權利要求及其等價內(nèi)容所確定的本發(fā)明進行限制。
權利要求
1.一種自行車所用的多級鏈輪組件，包括一個第一鏈輪，具有其間設有一個中心平面的第一和第二軸向面對側，所述第一鏈輪包括一個第一鏈輪體，具有一個位于其內(nèi)周邊處的螺紋安裝段，以及多個沿周向相間隔分布的第一齒，從所述第一鏈輪體的外周邊沿徑向向外延伸從而形成多個在所述各個第一齒之間交替排列的沿周向相間隔分布的第一根部，所述第一齒中的第一換低檔齒包括一個頂端部分，具有位于所述第一側面的第一側表面、位于所述第二側面的第二側表面和一個在所述第一及第二側表面之間延伸的端面，以及一個凹陷側表面，在所述第一側面沿周邊方向延伸，所述凹陷側表面在所述第一側面位于所述頂端部分的徑向內(nèi)側，所述凹陷側表面被布置和構造成沿所述凹陷側表面的后部比所述凹陷側表面的前部至少局部沿軸向距離所述第二側面更近；以及一個第二鏈輪，位置鄰近所述第一鏈輪且大于所述第一鏈輪，所述第二鏈輪具有一個鄰近所述第一鏈輪的所述第二側面的第三軸向面對側和一個第四軸向面對側，所述第二鏈輪包括一個第二鏈輪體，以及多個從第二鏈輪體的外周邊沿徑向向外延伸的沿周向相間隔分布的第二齒。
2.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，至少一個位于鄰近所述第一換低檔齒的位置的所述第一根部在其所述第一側面帶有斜槽。
3.根據(jù)權利要求2所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述帶斜槽第一根部定位成沿著從所述第一換低檔齒的向前方向。
4.根據(jù)權利要求3所述的多級鏈輪組件，其特征在于，一對所述第一根部在其所述第一側面帶有斜槽，所述帶斜槽第一根部之一布置成沿著從所述第一換低檔齒的向后方向鄰近所述第一換低檔齒。
5.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述凹陷側表面沿所述周邊方向漸縮從而相對于所述中心平面成一定角度。
6.根據(jù)權利要求5所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述凹陷側表面為一平表面。
7.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述頂端部分的所述端面相對于所述中心平面扭轉。
8.根據(jù)權利要求7所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述頂端部分的至少一部分與所述第一鏈輪體的所述第一側面沿軸向對齊。
9.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述各第一齒彼此相同并且所述各第一根部彼此相同。
10.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述帶螺紋安裝段包括一個螺紋安裝孔。
11.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述頂端部分的所述第一和第二側表面分別具有第一和第二外邊緣，以及所述第一和第二外邊緣大致平行。
12.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述頂端部分的所述第一和第二側表面為不平行平表面。
13.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述第二鏈輪的所述第二齒全部沿周邊方向扭轉。
14.根據(jù)權利要求13所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述第二齒中的至少一個為帶有一個凹陷第三側表面的換低檔齒，所述凹陷第三側表面從所述第二鏈輪體的所述第三側面偏移開。
15.根據(jù)權利要求14所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述凹陷第三側表面沿所述周邊方向漸縮。
16.根據(jù)權利要求13所述的多級鏈輪組件，其特征在于，一對所述第二齒為換低檔齒，該換低檔齒各自帶有一個凹陷第三側表面，所述凹陷第三側表面從所述第二鏈輪體的所述第三側面偏移開。
17.根據(jù)權利要求16所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述換低檔齒沿周向彼此相間隔分布。
18.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述第二齒中的至少一個為帶有一個凹陷第三側表面的換低檔齒，所述凹陷第三側表面從所述第二鏈輪體的所述第三側面偏移開。
19.根據(jù)權利要求18所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述凹陷第三側表面沿所述周邊方向漸縮。
20.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，一對所述第二齒為換低檔齒，該換低檔齒各自帶有一個凹陷第三側表面，所述凹陷第三側表面從所述第二鏈輪體的所述第三側面偏移開。
21.根據(jù)權利要求20所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述換低檔齒沿周向彼此相間隔分布。
22.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述第二鏈輪具有一個帶花鍵的中心安裝段。
23.根據(jù)權利要求1所述的多級鏈輪組件，還包括一個鄰近所述第二鏈輪安裝且大于所述第二鏈輪的第三鏈輪。
24.根據(jù)權利要求23所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述第二齒中的至少一個為帶有一個凹陷第三側表面的換低檔齒，所述凹陷第三側表面從所述第二鏈輪體的所述第三側面偏移開。
25.根據(jù)權利要求24所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述凹陷第三側表面沿所述周邊方向漸縮。
26.根據(jù)權利要求23所述的多級鏈輪組件，其特征在于，一對所述第二齒為換低檔齒，該換低檔齒各自帶有一個凹陷第三側表面，所述凹陷第三側表面從所述第二鏈輪體的所述第三側面偏移開。
27.根據(jù)權利要求26所述的多級鏈輪組件，其特征在于，所述換低檔齒沿周向彼此相間隔分布。
全文摘要
一種后鏈輪組件具有多個鏈輪，其中最小的鏈輪為頂鏈輪或者第一鏈輪。各齒中的至少一個為帶有凹陷側表面的換低檔齒，用于使鏈條向下一個較大的鏈輪換檔。優(yōu)選地，頂鏈輪的所有各齒都相同。頂鏈輪的鏈輪體帶有螺紋以便聯(lián)接至飛輪或輪轂上。第二鏈輪位置鄰近頂鏈輪并且優(yōu)選地在從頂鏈輪向第二鏈輪換低檔過程中與頂鏈輪配合工作。在從第二鏈輪向第三鏈輪換低檔過程中，第二鏈輪與第三鏈輪配合工作。
文檔編號B62M11/16GK1611413SQ200410085968
公開日2005年5月4日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權日2002年8月30日
發(fā)明者俞衛(wèi) 申請人:株式會社島野