CN106275228B - 自行车链条联接件 - Google Patents

Abstract

介绍了一种用于以能够分级调整的速比在自行车的脚踏曲柄与后轮之间传递力的自行车链条联接件，其中，所述链条联接件包括用于后轮的小齿轮组(3)和用于分级调整速比的变速器(2)，其中，所述小齿轮组(3)具有至少六个小齿轮，其中，所述小齿轮组(3)的所有小齿轮设置在一个啮合分级部中，并且所述变速器(2)具有至少一个第一和第二分级(2a、2b)，其中，第二分级(2b)相对于第一分级(2c)降低到2/3±7％。

Description

自行车链条联接件

技术领域

本发明涉及一种用于以能够分级调整的速比在自行车的脚踏曲柄与后轮之间传递力的自行车链条联接件，其中，链条联接件包括用于后轮的小齿轮组以及用于分级调整速比的变速器。

背景技术

对于自行车而言，链条联接件是非常有用的。链条联接件实现了自行车链条与后轮的小齿轮组上的设有不同齿数的小齿轮进行可变换的嵌接。为了扩大速比范围，也经常附加地设置有作用于脚踏曲柄的、用于进一步分级地调整速比的变速器，其大多呈脚踏曲柄上的牙盘组的形式。后轮中的附加的轮毂联接件或者脚踏板联接件也可以作为作用于脚踏曲柄的变速器。作用于脚踏曲柄的、用于分级调整速比的变速器在与小齿轮组相结合下实现了很大的速比范围。小齿轮组的小齿轮彼此挨着布置在后轮轮毂上。当作用于脚踏曲柄的、用于分级调整速比的变速器作为牙盘布置在脚踏曲柄上时，链条在小齿轮与牙盘之间在后轴上利用换档机构(Schaltwerk)横向移位，以及在脚踏曲柄上利用变速机构(Umwerfer)横向移位。换档机构同时用作链条张紧器。可以使用具有最多达11个、典型地为7至10个小齿轮的小齿轮组。

对于有三个牙盘在前以及十一个牙盘在后的情况，理论上可以切换出33个档位。但一部分组合在实际中无法利用，这是因为在这些档位中，链条特别斜置地运转，这导致磨损、效率降低以及发出噪声。当使用很大的齿轮(例如最多达28齿)时，对于三个牙盘和十个小齿轮的情况，能够行驶的档位的数目为牙盘数目和小齿轮数目的乘积，但其中，最大的小齿轮不应与大牙盘相组合，而最小的小齿轮不应与小牙盘相组合。此外，称为表现档位(Entfaltung)的速比对于一些档位而言是几乎相同的。

发明内容

本发明的目的在于，以如下方式改进上述类型的自行车链条联接件，使其简单地构造、具有尽可能均匀的档位分级以及实现简单的运行。

所述目的通过一种用于通过能够分级调整的速比在自行车的脚踏曲柄与后轮之间传递力的自行车链条联接件来实现，其中，这种链条联接件包括用于后轮的小齿轮组和作用于脚踏曲轴的、用于分级调整速比的变速器，其中，小齿轮组具有至少六个小齿轮，其中，小齿轮组的所有小齿轮设置在一个啮合分级部中，并且作用于脚踏曲轴的变速器具有第一、第二和第三档位级，第一、第二和第三档位级实现了彼此间降低到2/3±7％。

本发明将两个特征组合起来，即：在其中将所有小齿轮设置在一个啮合分级部中的小齿轮组，以及作用于脚踏曲轴的、用于分级调整速比的、变速的档位级之间比例为1∶2/3的变速器。1∶2/3的比例在变速器的所有档位级之间适用。变速器能够如已提及地是脚踏板联接件或轮毂联接件。特别优选的是，作为与脚踏曲轴相连接的牙盘的构造方案。在这种构造方案中，视牙盘齿数而定地，可能不能精确调整出1∶2/3的比例。因为齿数总是整数的，所以总是出现近似舍入作用。因此，对于1∶2/3的比例，±7％的偏差是允许的。

本发明实现了适于赛车的驱动系统，该驱动系统同时也适合于休闲自行车手。这种驱动系统具有非常大的表现档位范围。表现档位范围的位置通过对小齿轮组的相应选择(也就是选择具有11、12、13或更多齿的最小小齿轮)而得到直线移位。这些类型的调谐对于休闲自行车手而言是非常简单的。这种换档系统由于在表现档位范围内没有重叠部或者至少是重叠部最小化而特别容易理解并且能被良好地操纵。由此，具有很少技术知识和资质的用户也能够很好地胜任。牵引力和频率之间的平衡能够容易地调整，这是因为曲轴与后轮之间的速比能够很好地选择。由此实现的是：在自行车行驶时，不会出现过大的力，也不会出现过小的力，不会出现过长的行程，也不会出现过短的行程。

根据本发明的联接件不具有或者具有明显减少的双重档位部。所提供的材料得到最佳地充分利用并且档位选择非常简单。

根据本发明的链条联接件可以尽可能与标准部件一同实现。6速至11速的小齿轮组可以与编号的换档机构一同应用，其具有7个、8个、9个、10个或11个编号档位级。特别优选的是，采用如下的编号的换档机构，其档位级数目大于小齿轮组中的小齿轮的数目。按照这种方式，能够利用很窄(或者说单薄)的小齿轮组来工作。这是因为：相比于6速或7速的换档机构，常见的10速或11速换档机构根据小齿轮组中的小齿轮较小的间距来设计(典型地为3.8、4.0或4.4mm)。也就是有意识地不用尽换档机构可能的最大调整行程，以便实现小齿轮组构造方式紧凑的优点。

链条联接件的协调关系自从研发该联接技术起就是重要的主题。基于现有技术从如下所述出发：充分用尽对联接技术的研发。因此，现有技术最近过渡为花费大的其他联接技术，例如具有10个或更多档位的轮毂联接件，或者使用电子器件，用以在传统的链条联接件中使得对变速机构和换档机构的操控变得简单。本发明不需要这两种花费，这是因为本发明通过将小齿轮组与啮合分级部以及附加的变速器(通常为牙盘组)以1∶2/3∶4/9的协调关系令人惊讶地简单组合来实现如下目的：在连续换档(Durchschaltung)时，处于相应变速器档位(一般为相应的牙盘)上的小齿轮组的各个小齿轮能够完全驶离，之后通过挂入下一个变速器档位(一般为下一个牙盘)来重新开始通过小齿轮组的小齿轮的运行。为了在变速器的档位之间(一般在牙盘组的牙盘之间)实现均匀的分级，在小齿轮组中需要至少6个小齿轮。特别是当最小的小齿轮的齿数为11时，通过预设的变速器分级(其中，每个分级相对于前一个降低到2/3)，不同变速器档位级之间的过渡尽可能等于小齿轮组的相邻小齿轮的档位级之间的差值。

通过具有三个档位级的变速器获得了如下的表现档位范围，该表现档位范围至少等同于在小齿轮组中具有非常大扩展度的传统链条联接件。同时取消了在现有技术中所需的交错的联接方式。本发明还取消了在出现于牙盘组和小齿轮组的已知组合中的表现档位中分布于换档区域上的突起。最后，避免了双重档位，也就是几乎具有相同表现档位的、小齿轮与牙盘的组合。

由此，通过令人惊讶地简单的措施，实现了链条联接系统有利的、本以为在研发结束时才会获得的改进方案。

不言而喻的是，前面提到的以及后面还要阐释的特征能够不仅以所给出的组合加以应用，而且能够以其他组合或者单独加以应用，而不离开本发明的范围。

附图说明

下面，例如借助同样公开了对于本发明重要的特征的附图来进一步阐述本发明。其中：

图1示出链条联接件的示意图示，

图2(a)至图2(e)示出用于在图1的链条联接件中阐释小齿轮组与牙盘组的配合关系的表现档位图线，

图3(a)至图3(e)示出类似于图2(a)至图2(e)的图示，

图4(a)至图4(e)示出类似于图2(a)至图2(e)的另一图示，

图5(a)至图5(b)示出针对牙盘组的对应图2(d)和图3(d)的图示，该牙盘组在根据本发明的容差内部最多偏差两个齿，以便迎合不太偏好运动的骑行者，

图6(a)至图6(d)示出针对具有包括7个小齿轮的小齿轮组的链条联接件的、类似于图2(a)至图2(e)的图示，

图7(a)至图7(d)和图8(a)至图8(d)示出类似于图6(a)至图6(d)中图示的图示，

图9(a)至图9(c)示出针对具有包括10个小齿轮的小齿轮组的链条联接件的、对应图2(d)、图3(d)和图4(d)的图示，

图10示出根据本发明的链条联接件相对于根据现有技术的链条联接件的表现档位的比较，

图11(a)至图11(b)示出针对根据本发明的链条联接件及根据现有技术的链条联接件的表现档位范围的图示，

图12示出对于具有6个小齿轮的小齿轮组的情况针对具有不同最小小齿轮选择的链条联接件的速比的列举，

图13示出针对在小齿轮组中具有7个小齿轮的链条联接件的、类似于图12的图示，以及

图14示出针对可能的牙盘组的概览图。

具体实施方式

图1示意示出链条联接件1的俯视图，该链条联接件具有牙盘组2，其在这里包括3个牙盘2a、2b和2c，档位分级为45-30-20。这种牙盘组2与小齿轮组件3(其在所示的实施方式中在啮合分级部中具有6个小齿轮，即带有11至16个齿)配合。链条4经过牙盘组2和小齿轮组3运行。借助未示出的变速机构能够将链条4调置到牙盘组2的每个牙盘上，并且换档机构调整小齿轮组3上的链条。牙盘组2与脚踏曲轴5相连接，小齿轮组3安置在后轮的轮毂6上并且具有啮合分级部。牙盘组的牙盘从较大的牙盘到较小的牙盘分别减小至2/3。

小齿轮组3和牙盘组2的协调关系确保：每个牙盘与每个小齿轮相对应，也就是小齿轮组3的小齿轮与牙盘组2上的牙盘的每个组合能够通过链条联接件1来运转，而在变速机构(Werfer)等上不出现打滑。

图2示出可能的表现档位范围(Entfaltungsbereiche)进而还有档位分级部的概览图，该概览图通过由三速牙盘以及针对所提及的牙盘组45-30-20的小齿轮组的组合是可行的。在此，图2(a)示出图1中所示的、与具有11至16个小齿轮的六轮小齿轮组的组合。图2(a)适用于如下的小齿轮组，其最小小齿轮具有11个齿，在图2(b)中，小齿轮组的最小小齿轮具有12个齿，在图2(c)中，小齿轮组的最小小齿轮具有13个齿，在图2(d)中，小齿轮组的最小小齿轮具有14个齿，以及在图2(e)中，小齿轮组的最小小齿轮具有15个齿。1∶2/3的分级通过齿数从45减少到30以及从30减少到20来实现。图2(a)至图2(e)分别针对牙盘组的牙盘示出与小齿轮组的相应小齿轮的表现档位(Entfaltung)。在横轴上标绘出表现档位，也就是速比。如图2(a)明确示出：表现档位范围不发生重叠。

当想要在根据图2(a)的实施方式中从最小档位连续切换到最大档位时，在20/16的组合下开始(在常见记录方式中，斜划线前是牙盘的齿数而在斜划线后是小齿轮的齿数)。在这里，在小齿轮组上可以连续换档至具有11个齿的最小小齿轮，也就是达到20/11的组合。随着切换到中等牙盘，同时在小齿轮组上切换到最大的小齿轮，从而下一个档位是30/16的组合。在这里，再次连续换档至最小的小齿轮，也就是30/11的组合。通过切换到小齿轮组的最大小齿轮来实现切换至大牙盘。也就是接下来是45/16的组合，从而除了45/11的组合，再次换档到所述档位上。牙盘变换之间的空缺，也就是20/11与30/16之间以及30/11与45/16之间的空缺大致上对应的是针对相应较低或较高档位的空缺。由此档位均匀地分布于表现档位的整个扩展范围中，并且不发生档位重叠。在此情况下，换档效率为100％，这是因为针对每个牙盘，能够运行所有档位并且没有档位处于与其他牙盘的档位的重叠区域中。

图2(b)示出类似的过程，但在这里针对的是其最小小齿轮具有12个齿的小齿轮组。图2(c)至图2(e)类似地示出对应六轮小齿轮组的表现档位，该六轮小齿轮组的最小小齿轮具有13、14或15个齿。

示范性地，还将表现档位作为竖划线标绘到图2(a)至图2(e)中，该竖划线处在横贯的线条之外，该横贯的线条示出的是以所绘的联接所能实现的表现档位范围。竖划线对应的是针对小齿轮组中较大数目的小齿轮的表现档位。

图3(a)至图3(e)示出类似于图2(a)至图2(e)的图示，但在这里对应的牙盘组合是48-32-21；牙盘组与图2的牙盘组一致。处于较高表现档位的表现档位范围以较大的牙盘开始。由此，该牙盘组合对应追求成绩的骑行者。效率在根据图3(c)至图3(e)的组合中又为100％。在根据图3(a)和图3(b)的组合中，两个档位是相同的或者几乎相同的。在这里涉及的是最小牙盘/最小小齿轮与中等牙盘/最大小齿轮的组合。这种联接方式的效率仍有94％。

图4(a)至图4(e)示出类似于图2(a)至图2(e)以及图3(a)至图3(e)的图示，但针对的是分级为52-35-23的牙盘组。

图5(a)至图5(b)示出对应图2(d)和图3(d)的图示。不同于在图2(d)和图3(d)中所采用的牙盘组合地，在这里中等牙盘和较小牙盘分别配设有多出两个齿的齿数。这针对1∶2/3∶4/9的速比处在根据本发明的为±7％的容差范围内，但不是通过近似为整数齿来获得，而是为了将牙盘表现档位之间的空缺构造得更小而进行。由此，牙盘组合35-32-22和48-34-22迎合了定位于不太喜欢运动的骑行者。针对用于分级调整速比的变速器的速比的所给出的误差范围也可以被充分用于个别的匹配。同样获得根据本发明的优点。

图6(a)至图6(d)示出类似于图2(a)至图2(e)的图示，但在这里针对的是七轮小齿轮组并且牙盘组的组合为45-30-20。小齿轮组在图6(a)中具有11至17个齿，在图6(b)中具有12至18个齿，在图6(c)中具有13至19个齿以及在图6(d)中具有14至20个齿。对于其最小小齿轮具有11个齿的小齿轮组，在牙盘过渡时，分别有一个档位处于重叠区域中，这使得效率为(3＊7-2)/(3＊7)＝90％。随着小齿轮组中最小小齿轮的小齿轮齿数增加，对应各自牙盘的表现档位范围进一步彼此分散开，从而自其最小小齿轮具有13个齿的小齿轮组起，效率为100％。

图7(a)至图7(d)示出类似于图6(a)至图6(d)的图示，但在这里针对的牙盘组的组合为48-32-21。小齿轮组与图6的小齿轮组一致。效率针对其最小小齿轮为11齿或12齿小齿轮的小齿轮组又为90％。对于其他实施方式为100％。

图8(a)至图8(d)示出类似于图7(a)至图7(d)的图示，但在这里针对的牙盘组合为52-35-23。小齿轮组与图6的小齿轮组一致。针对其小齿轮组中最小小齿轮的齿数为14或更多的联接件，效率为100％。

图9针对具有10个小齿轮的小齿轮组，示出三种牙盘组合48-35-23、48-32-21和52-35-23的表现档位。如所见地，以如下方式获得重叠区域：对于相应较大的牙盘，小齿轮组的第四大的小齿轮具有如下的表现档位，其也可能被相应较小的牙盘与小齿轮组的第三小的小齿轮所覆盖。乍看来没必要的双重性实现了在追求成绩的行驶方式与低噪的行驶方式之间的切换。当对分别与较大牙盘和较小小齿轮的重叠区域加以利用时，实现了相比于与较小牙盘和较大小齿轮的重叠区域被覆盖的情况而言，更窄的档位分级。因此，追求成绩的骑行者会将牙盘驶离至最小的小齿轮，并且然后切换到较大的牙盘然后在那里切换到第五大的小齿轮。相反，休闲骑行者朝向第七大的小齿轮换档，方式为：休闲骑行者切换到较大的牙盘和最小的小齿轮。于是，休闲车辆获得更为精细的档位分级，并且能够特别省力地骑行。

在图10中示出针对具有牙盘组合53-36-24和七轮小齿轮组的联接件的表现档位数值，相对照的是在竞技体育领域中常见的、牙盘组合53-39与具有11至23个齿的11轮小齿轮组的联接组合，其中，不存在齿数为20和22的小齿轮。在图示中，竖列标示出相应牙盘的齿数，而各横行对应的是小齿轮组的小齿轮数。以表格形式在图示的左边部分中，示出根据本发明的联接方案，在右边部分示出根据现有技术的联接方案。如所见地，根据本发明的联接方案的最大档位为4.82的表现档位，与根据现有技术的联接方案一致。通过根据本发明的联接方案的24/17的组合实现的最小表现档位相比于根据现有技术的联接方案的最小表现档位小1.4，其中，根据现有技术的联接方案以39/23的组合仅实现了1.7的表现档位。同时，根据现有技术的联接方案发生档位重叠的区域大得多，这是因为仅有15个不处于重叠区域中的组合。这使得效率仅为68％。相反，在根据本发明的联接方案中，21个可能的组合中有19个不处在其他组合的重叠区域中，也就是不处在两个组合之间在另一牙盘上的区域中。由此，效率为90％。同时，在本发明中不存在很大的空缺，就像这些空缺根据现有技术例如在组合39/19与39/21或39/21与39/23之间出现的那样。在这里，档位被相同地分级。换档过程不仅是清楚或者说简单的，而且容易理解，这种分级本身不会由于换档空档而对大、中小牙盘产生负荷变换或频率变换。结果获得了均匀的力的表现档位。

图11(a)至图11(b)以图2(a)至图2(e)的图示方式图示出在图10中从表现档位数值能发现的区别。上图示出在图10的左边部分中所示的表现档位范围，下图示出根据现有技术的在图10的右边部分所示的表现档位范围。看到了各表现档位范围之间很大程度的重叠。这使得，骑行者要么必须容忍各档位之间在所给出的牙盘上非常大的分级部，要么持续在两个牙盘之间切换，这是因为从自下数第五档位到自上数第四档位，需要在大牙盘与小牙盘之间不间断地切换，以便连续变换档位。这种(依照换档系统的方式)换档特性对于普通骑行者而言基本上不会理解，对于职业车手来说，其在自身所要求的巨大的身体负担下需要明显的精力集中。因此，在现有技术中已知对换档机构和变速机构的电子操控方案，这种电子操控方案呈现出复杂的换档特性。电子操控不仅复杂而且昂贵，也容易发生故障。本发明完全避免了上述缺陷并且将简单的构造与有利可操纵性和人体工学相组合。

图12示出呈表格形式的不同表现档位数值，如其以及以其基本结构在图8中提出的那样。框起来的方框以每个表格示出针对6速小齿轮组的表现档位数值，分别对应小齿轮组的最小小齿轮以11个齿(左图)、12个齿(左起第二个图)、13个齿(中图)、14个齿(右起第二个图)以及15个齿(右图)作为开始。牙盘组分别为45-30-20。由此，图12示出以图2(a)至图2(e)的表现档位图为基础的计数数值。从图中也可以看出：小齿轮组的齿数扩充是如何产生影响的。另外也可以看出：对于6轮小齿轮组，相应牙盘的表现档位数不发生重叠地相互连接上。图13示出与图12相同的图示，但在这里框起来的区域对应七轮的小齿轮组。

通过牙盘组绝对意义上更大的扩展(相邻牙盘的相对扩展分别为1∶2/3)，在根据图2(a)至图2(e)的表现档位范围的图示形式中，对应各牙盘的表现档位范围在x轴上进一步彼此分散开。这使得，当各牙盘之间的绝对差值很大时，可能在各牙盘的表现档位范围之间出现空缺。因此，特别是对于运动车手，希望运行牙盘套件中相对大的牙盘时，优选在小齿轮组中设置7个或更多的小齿轮，所有小齿轮当然处在啮合分级部中。

图14列出针对图1的牙盘2a、2b、2c的可能的组合。当然也可以应用牙盘与如下小齿轮组的组合，该小齿轮组在啮合分级部中具有7个、8个、9个、10个或11个小齿轮。根据图14的牙盘组合遵循的是较小牙盘相对于较大牙盘所描述的1∶2/3的分级。因为齿数只能为整数，各个组合可能具有与所述比例相比为最多至±7％的、由于近似误差引起的偏差。本发明的优点当牙盘组仅具有两个牙盘时就已经实现。在根据图14的组合列表中，处于组合中的牙盘为大与中或中与小，以便遵守1∶2/3的分级。

Claims (7)

1.一种自行车链条联接件，用于以能够分级调整的速比在自行车的脚踏曲柄与后轮之间传递力，其中，所述链条联接件包括用于后轮的小齿轮组(3)和用于分级调整速比的变速器(2)，其特征在于，所述小齿轮组(3)具有至少六个小齿轮，其中，所述小齿轮组(3)的所有小齿轮设置在一个啮合分级部中，这表示，所述小齿轮组(3)的所有小齿轮中相邻的小齿轮之间的齿数差为一个，并且所述变速器(2)具有至少一个第一分级(2a)、第二分级(2b)和第三分级(2c)，其中，第二分级相对于第一分级降低到2/3±7％，并且第三分级(2c)相对于第二分级(2b)再次降低到2/3±7％，从而所述第一分级(2a)与所述第二分级(2b)与所述第三分级(2c)的比例关系为1：2/3：4/9，所述比例关系的偏差范围分别为±7％。

2.根据权利要求1所述的自行车链条联接件，其特征在于，所述用于分级调整速比的变速器是脚踏板联接件或者轮毂联接件。

3.根据权利要求1或2所述的自行车链条联接件，其特征在于，所述用于分级调整速比的变速器具有与脚踏曲轴连接的牙盘组(2)。

4.根据权利要求3所述的自行车链条联接件，其特征在于，所述牙盘组(2)选自下列齿数列表：45-30-20、46-31-20、47-31-21、48-32-21、49-33-22、50-33-22、51-34-23、52-35-23、53-35-24、54-36-24、55-37-24、56-37-25、57-38-25，其中，所述牙盘组(2)具有三个牙盘(2a、2b、2c)，其具备所述齿数列表中一组彼此跟随的齿数。

5.根据权利要求1或2所述的自行车链条联接件，其特征在于，所述小齿轮组(3)具有7个、8个、9个、10个或11个小齿轮。

6.根据权利要求1或2所述的自行车链条联接件，其特征在于，所述小齿轮组(3)的最小的小齿轮具有11或12个齿。

7.根据权利要求1或2所述的自行车链条联接件，其特征在于，在所述后轮上布置有编号的换档机构，其中，编号档位级的数目大于所述小齿轮组(3)中的所述小齿轮的数目。

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