專利名稱：換位輔助齒半徑比參考齒半徑大的自行車鏈輪齒的制作方法
技術領域：
本發明涉及自行車，尤其涉及用于自行車的多級鏈輪組件，其中該多級鏈輪組件包括至少一個較大直徑鏈輪和至少一個較小直徑鏈輪，這些鏈輪安裝在自行車的后輪轂上以移動用于改變自行車速度的傳動鏈。
背景技術：
美國專利No.4,889,521公開了一種多級鏈輪組件，其包括至少一個較大直徑鏈輪和至少一個較小直徑鏈輪，按照一定的關系組裝，以便在鏈條從該較小直徑鏈輪移動到該較大直徑鏈輪時，該較大直徑鏈輪的一對鄰接齒之間的中心點與該較小直徑鏈輪的一對鄰接齒之間的中心點位于沿鏈條路徑延伸的切線上。中心點之間的距離基本等于鏈條節距的整數倍。鏈條引導部件位于該較大直徑鏈輪的內表面，當鏈條在中心點之間傳動時，該鏈條導向部件的位置對應于鏈條路徑，使該鏈條沿鏈輪組件的軸向朝該較大直徑齒輪輕微移動。這有利于鏈條從較小直徑鏈輪移動到較大直徑鏈輪。在較大直徑鏈輪上的一個或多個齒從鏈輪體的中心線偏移或傾斜，以進一步促進鏈條從較小直徑鏈輪移動到較大直徑鏈輪。
發明內容
本發明涉及自行車鏈輪的多個特征。在一個實施例中，自行車鏈輪包括鏈輪體，其具有第一側面和第二側面；多個鏈輪齒，從所述的鏈輪體的根部沿徑向向外延伸；以及換位輔助凹部，其形成于第一鏈輪齒下方的根部，并位于所述鏈輪體的第一側面。第二鏈輪齒的徑向最外部表面限定參考齒半徑，第三鏈輪齒徑向最外部表面限定換位輔助齒半徑。所述的第三鏈輪齒的徑向最外部表面具有凸起形狀，而且換位輔助齒半徑比參考齒半徑大。另外的獨創性特征在下文的描述中可以明顯地看出，這些特征可以單獨或與以上特征一起作為權利要求及其等同要求所述的更多發明的基礎。
圖1是第一和第二鏈輪的具體實施例的側面視圖；圖2A是換位輔助齒的具體實施例的正視圖；圖2B是換位輔助齒的俯視圖；圖2C是換位輔助齒更詳細的俯視圖；圖2D是換位輔助齒的后視圖；圖2E是圖2B中沿2E-2E方向的視圖；圖3是示出了當換位輔助齒與自行車鏈條的外鏈節板對齊時自行車鏈條從第一鏈輪向第二鏈輪換位的俯視圖；圖4是示出了當換位輔助齒與自行車鏈條的內鏈節板對齊時自行車鏈條從第一鏈輪向第二鏈輪換位的俯視圖；
圖5是示出了當換位輔助齒與自行車鏈條的內鏈節板對齊時自行車鏈條從第一鏈輪向第二鏈輪換位的斜視圖；圖6是示出了當換位輔助齒與自行車鏈條的外鏈節板對齊，并且變速器的移動比預期的小時自行車鏈條從第一鏈輪向第二鏈輪換位的斜視圖；圖7A是換位輔助齒的另一實施例的正視圖；圖7B是圖7A所示換位輔助齒的后視圖；以及圖8是示出了當圖6A和6B所示換位輔助齒與自行車鏈條的外鏈節板對齊時自行車鏈條從第一鏈輪向第二鏈輪換位的斜視圖。
具體實施例方式
圖1是較小直徑第一鏈輪10和較大直徑第二鏈輪14的側面視圖，鏈輪10和鏈輪14通常形成多鏈輪組的部件，其中，多個鏈輪，例如，二至九個鏈輪同軸安裝在一起，軸向相互隔開預定的距離，以繞著公共軸線Z，如后輪轂軸限定的公共軸線旋轉。在鏈輪安裝成繞輪轂軸旋轉時，通常通過多個花鍵19將鏈輪10和鏈輪14套裝在管狀的鏈輪安裝套筒(未示出)上，該花鍵以公知的方式與鏈輪安裝套筒上的對應多個花鍵嚙合。每一鏈輪上的向外徑向延伸的花鍵19a和向內徑向延伸的花鍵19b與其余的花鍵19形狀不同，以便在相對于其鄰近鏈輪的預定旋轉位置上固定該多個鏈輪中的每一個鏈輪。鏈輪安裝軸套是以已知的方式圍繞輪轂軸依次穿過多個滾珠軸承和一個單向聯軸器而可旋轉地安裝。
較小直徑鏈輪10包括鏈輪體34和多個從鏈輪體34的根部42向外徑向延伸的輪齒38，根部42從鏈輪體34的齒根圓46向內徑向延伸。如已知的，齒根圓是由鏈輪齒槽底部限定的一個假想圓。
類似地，較大直徑鏈輪14包括鏈輪體50和從鏈輪體50的根部58向外徑向延伸的多個鏈輪齒54，根部58從鏈輪體50的齒根圓62向內徑向延伸，在該實施例中，鏈輪體50具有第一側面66和第二側面70(圖2B)，其中第一側面66位于根部58的根部側面66a(圖2B和圖2C)限定根部平面P。
鏈輪10和14以一定關系裝配，使較小直徑鏈輪10的一對相鄰齒38之間的中心點O 1和較大直徑鏈輪14的一對相鄰齒54之間的中心點O2位于切線上，如圖1中點劃線所示，當鏈條18被從較小直徑小鏈輪10換位到較大直徑鏈輪14時，該切線沿傳動鏈18的路徑延伸。鏈條18的構造是常見的，其中成對外鏈節板22和成對內鏈節板26交替，每對鏈節板通過連接銷30與相鄰的一對鏈節板連接。優選地，中心點O1和中心點O2之間的距離L基本上等于鏈條18的鏈條節距(連接銷30之間的距離)的整數倍。
換位輔助凹部74使鏈條18可以朝著較大直徑鏈輪14偏移，該換位輔助凹部74在鏈輪體50的第一側面66上凹入，凹入位置對應于當鏈條18在O1和O2之間行進時鏈條18的傳動路徑。換位輔助凹部74優選凹入足夠的深度，以防止鏈條18的外鏈節板26騎在較大直徑鏈輪14的至少一個換位輔助齒54a上(圖1示出了兩個這樣的齒54a)。相對于鏈輪10和14驅動旋轉方向X，每個換位輔助齒54a都位于較大直徑鏈輪14的中心點O2的后面。換位輔助凹部74也足夠大以便容納鏈條18朝向其中較大直徑齒輪14的鏈節板。因此，鏈條18可以朝向較大直徑鏈輪14第二側面70偏移預定的量，這樣，當外鏈節板22與換位輔助齒54a對齊時，換位輔助齒54a嚙合外鏈節板22之間的空間18a(圖3)。同樣，當內鏈節板26與換位輔助齒54a對齊時，防止鏈條18的內鏈節板26騎在變速輔助齒54a上，如圖4和圖5所示。這使得在驅動旋轉方向X上變速輔助齒54a后的緊鄰的齒54嚙合下一對外鏈節板22的空間18a。當然，換位輔助凹部74可以通過切除槽代替凹部而形成。根據應用情況，換位輔助凹部74跨過的齒的個數可以增加或者減少，在一些具體應用中，優選只跨過一個齒，例如齒54b。
在該實施例中，換位輔助凹部74從稍微遠離中心點O1的始端邊緣74a形成，其中始端邊緣74a位于較小直徑鏈輪10上限定中心點O1的兩相鄰齒38之間，同時位于中心點O1和中心點O2之間。始端邊緣74a徑向向內延伸到底部邊緣74b。底部邊緣74b延伸到終端74c，其中終端74c延伸進換位輔助齒54a和齒54b之間空間的底部附近，齒54b沿旋轉方向X位于換位輔助齒54a的前面。換位輔助凹部74可以側向傾斜，以進一步輔助鏈條18從較小直徑鏈輪10向較大直徑鏈輪14換位，換位輔助凹部74跨過的側部較薄的齒可以增加圓周寬度，以提高這些齒的強度。
每個換位輔助齒54a的構造有助于鏈條18從較小直徑鏈輪10向較大直徑鏈輪14換位，其余的齒54的構造有助于鏈條18從較小直徑鏈輪10向較大直徑鏈輪14換位時中立(neutral)，或者甚至以公知的方式形成對鏈條18從較小直徑齒輪10向較大直徑齒輪14移動的阻礙。
如圖2C所示，在該實施例中，換位輔助齒54a包括形成平行四邊形的頂部邊緣84a、84b、84c和84d。更具體而言，頂部邊緣84a和84b基本是直線的、相互基本平行，并且都相對于根部平面P傾斜，而頂部邊緣84c和84d基本是直線的、相互基本平行，并且都基本垂直根部平面P。移動輔助齒54a還包括突起部54c，其延伸到形成于頂部邊緣84b和84d之間的拐角88a處。突起部54c從第一側面66的根部平面P向外側向延伸。
突起部54c的一個優點是，頂部邊緣84d接近于拐角88a的部分形成接靠部，用以在內鏈節板26與換位輔助齒54a對齊時，如圖4和圖5所示，接觸鏈條18外鏈節板22的前邊緣22a。這有助于確保鏈條18與較大直徑鏈輪14的齒54之間適當的節距調整，從而使下一對外鏈節板22與緊跟在移動輔助齒54a后面的齒54可靠地接合。
在該實施例中，當鏈輪體66的厚度大約為1.6mm時，拐角88a從根部平面P延伸大約0.2mm。當然，依據應用，從根部平面P的延伸量會變化，最大延伸量取決于鏈條的大小和較小直徑鏈輪10與較大直徑鏈輪14之間的側向距離，從而在鏈條18與較小直徑鏈輪10嚙合的時候，防止拐角88a碰觸鏈條18。在已知的鏈輪結構中，拐角88a可以從根部平面P延伸至大約0.4mm。
因為突起部54c從根部平面P向外側向延伸，所以在頂部邊緣84a和84d之間形成的拐角88b可以比公知的換位輔助齒設計凹入更多，以進一步輔助鏈條18從較小直徑鏈輪10向較大直徑鏈輪14換位，而不犧牲換位輔助齒54a的強度。在該實施例中，拐角88b從第二側面70凹入大約1.3mm。當然，在其他實施例中，比如拐角88a從根部平面P凸出更多的實施例中，拐角88b可以凹入更多。
同樣，因為突起部54c從根部平面P向外側向延伸，在頂部邊緣84a和84c之間形成的拐角88c可以比公知的換位輔助齒的設計凹入更多，以進一步輔助鏈條18從較小直徑鏈輪10向較大直徑鏈輪14換位，而不犧牲換位輔助齒54a的強度。在該實施例中，拐角88c從第二側面70凹入大約1.0mm。當然，在其他實施例中，比如那些拐角88a從根部平面P凸出更多的實施例中，拐角88c可以凹入更多。
圖6是斜視圖，示出了當換位輔助齒54a與自行車鏈條18的外鏈節板22對齊，并且撥鏈器的移動比預期小時，自行車鏈條18從較小直徑齒輪10向較大直徑齒輪14的換位。在這種情況下，換位輔助齒54a的尖部不能可靠地卡住緊鄰外鏈節板22的內表面，換檔可能會失敗。
為了避免上述問題，換位輔助齒54a可以改進成圖7A和圖7B所示的換位輔助齒54a’，換位輔助齒54a’的結構和上述實施例的換位輔助齒54a的結構僅有以下不同。在本實施例中，鏈輪齒54d的徑向最外部表面100限定參考齒半徑RR，換位輔助齒54a’的徑向最外部表面104(圖1中的兩個換位輔助齒54a在本實施例中作為換位輔助齒54a’形成)限定換位輔助齒半徑RsA，其中換位輔助齒半徑RSA比參考齒半徑RR較大，本實施例中公開的所有半徑的起始端均為Z軸。可以有任意多個鏈輪齒54d，包括第一實施例中的鏈輪齒54b，本實施例中，所有不是換位輔助齒54a’的鏈輪齒都是鏈輪齒54d。
本實施例中，換位輔助齒54a’的徑向最外部表面104形成具有該第一尖部半徑RT1的第一尖部108、具有第二尖部半徑RT2的第二尖部112、和具有第三尖部半徑RT3的第三尖部116。在這種情況下，第一尖部半徑RT1基本等于換位輔助齒半徑RSA，第二尖部半徑RT2基本等于參考齒半徑RR，第三尖部半徑RT3小于參考齒半徑RR。在徑向最外部表面104上位于第一尖部108和第三尖部116之間的部分呈凹入形狀，用于容納鏈條18的連接銷30，或者容納連接銷30周圍的任何其它結構。徑向最外部表面104位于第一尖部108和第二尖部112之間的部分呈凸起形狀，用于避免換位輔助齒54a’在參考齒半徑RR之上的部位產生不必要的磨損。
圖8是斜視圖，示出了當換位輔助齒54a’與自行車鏈條18的外鏈節板22對齊，并且撥鏈器的移動比預期小時，自行車鏈條18從較小直徑鏈輪10向較大直徑鏈輪14的換位。在這種情況下，換位輔助齒54a’由外部周圍表面104形成的沿徑向向外的延伸部位會可靠地卡住鄰近外鏈節板22的內表面，因此換檔不會失敗。
盡管上文說明了多個具有創造性特征的實施例，但是在本發明精神和范圍之內還可以對本發明作進一步修改和改進。例如，換位輔助齒54a’的外部周圍表面104形成的延伸部位可以應用在不具有側向突起部54c的換位輔助齒上。不同部件的大小、形狀、位置或取向可以根據需要而改變。美國專利第4889521號中公開了一些這樣的變化。所示出的相互直接連接或接觸的部件之間可以設置有中間結構。一個元件的功能可以由兩個元件來實現，反之亦然。一個實施例中的結構和功能可以在另一個實施例中采用。一個具體實施例不必同時具有所有的優點。相對于現有技術每一獨特的特征，無論是單獨地還是與其他特征相結合，應當被認為是對申請人另外發明的單獨說明，包括由該特征體現的結構和/或功能原理。因此，本發明的范圍不應該由所公開的具體結構、或最初對具體結構或特征的明顯關注或強調所限制。
權利要求
1.一種自行車后輪鏈輪，其包括鏈輪體，其具有第一側面和第二側面；多個鏈輪齒，其從所述鏈輪體的根部沿徑向向外延伸；換位輔助凹部，其形成于第一鏈輪齒下方的根部，并位于所述鏈輪體的第一側面；其中第二鏈輪齒的徑向最外部表面限定參考齒半徑；其中第三鏈輪齒的徑向最外部表面限定換位輔助齒半徑；其中所述第三鏈輪齒徑向最外部表面具有凸起形狀；以及其中所述換位輔助齒半徑大于所述參考齒半徑。
2.根據權利要求1所述的鏈輪，其中所述第一鏈輪齒是所述第二鏈輪齒。
3.根據權利要求1所述的鏈輪，還包括多個所述第二鏈輪齒。
4.根據權利要求1所述的鏈輪，還包括多個所述第三鏈輪齒。
5.根據權利要求1所述的鏈輪，還包括多個所述第二鏈輪齒；和多個所述第三鏈輪齒；
6.根據權利要求5所述的鏈輪，其中所有不是第三鏈輪齒的所述多個鏈輪齒都是第二鏈輪齒。
7.根據權利要求1所述的鏈輪，其中半徑大于所述參考齒半徑的所述第三鏈輪齒的徑向最外部表面具有凸起形狀。
8.根據權利要求7所述的鏈輪，其中半徑大于所述參考齒半徑的所述第三鏈輪齒的徑向最外部表面的一部分具有凹入形狀。
9.根據權利要求1所述的鏈輪，其中所述第三鏈輪齒包括從所述參考齒半徑沿徑向向外設置的第一尖部。
10.根據權利要求9所述的鏈輪，其中所述第三鏈輪齒包括從所述第一尖部沿徑向向內設置的第二尖部。
11.根據權利要求10所述的鏈輪，其中所述第二尖部的半徑基本等于所述參考齒半徑。
12.根據權利要求10所述的鏈輪，其中所述第三鏈輪齒包括從所述第一尖部沿徑向向內設置的第三尖部。
13.根據權利要求12所述的鏈輪，其中所述第三尖部的半徑小于所述參考齒半徑。
14.根據權利要求13所述的鏈輪，其中所述第二尖部設置在所述第一尖部的第一側，其中所述第三尖部設置在所述第一尖部的第二側，而且其中所述第一側與所述第二側相對。
15.根據權利要求14所述的鏈輪，其中所述第二尖部沿所述鏈輪的驅動旋轉方向設置在所述第三尖部的下游。
16.根據權利要求15所述的鏈輪，其中所述第三鏈輪齒徑向最外部表面上在所述第一尖部和所述第二尖部之間具有凸起形狀。
17.根據權利要求16所述的鏈輪，其中所述第三鏈輪齒上從所述第一尖部到所述第二尖部的所有徑向最外部表面具有凸起形狀。
18.根據權利要求1所述的鏈輪，其中所述根部的根部側面在所述鏈輪體第一側面上限定根部平面，并且其中所述第三鏈輪齒具有從所述鏈輪體第一側面上的根部平面沿側向向外延伸的突起部。
19.根據權利要求18所述的鏈輪，其中所述突起部由所述第三鏈輪齒頂部邊緣形成，并且其中所述頂部邊緣相對所述根部平面傾斜。
全文摘要
一種自行車鏈輪，包括鏈輪體，其具有第一側面和第二側面；多個鏈輪齒，從所述的鏈輪體的根部沿徑向向外延伸；以及換位輔助凹部，其形成于第一鏈輪齒下方的根部，并位于所述鏈輪體的第一側面。第二鏈輪齒的徑向最外部表面限定參考齒半徑，第三鏈輪齒徑向最外部表面限定換位輔助齒半徑。所述的第三鏈輪齒的徑向最外部表面具有凸起形狀，而且換位輔助齒半徑比參考齒半徑大。
文檔編號B62M9/00GK1799932SQ20051013478
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月16日 優先權日2005年1月8日
發明者蒲田建二 申請人:株式會社島野