滚子链内板的制作方法

本发明涉及一种改善了磨损行为的自行车驱动链，其中驱动链与后轮上具有大量齿轮的多小齿轮结构协作。

背景技术：

具有变速器系统的自行车的驱动链由链节组成，其这样布置是为了能够彼此枢转，并且通过其形成闭链循环以用于驱动力的传递。这些链节可绕着链销相对于彼此转动，其中链销由孔容纳，孔位于每个链板的两个圆形的端部区域的中心。每个链板的两个端部区域通过连接区域彼此连接，该连接区域具有大多数情况下被构造成锥形形式的外轮廓。链节或者具有一对内板，或者具有一对外板。内板在其内侧各具有凸缘，其中链条滚子可转动地安装在一对凸缘上，该凸缘以彼此镜像对称的方式布置。链轮的齿能够结合在板对之间的中间空间中。

这种结合操作既在驱动操作的实例中发生，该情况下链条移动进入与单个链轮上的齿相啮合的状态，也在当从一个链轮转换到相邻链轮时链条被移动的情况下发生。为了执行这些啮合功能，最好在板对之间构建中间空间，并使其在垂直于板的内侧方向尽可能大。在相对于彼此更近定位的内板上，倒角(chamfer)有助于形成引导漏斗状部件，用于将链轮的齿引入中间空间。

在包含前链轮、滚子链、后部多个小齿轮和相关的移动装置的自行车变速器系统的发展过程中，多个小齿轮的小齿轮数目已经以渐进的方式连续的增加。这包含小齿轮、链板、链销和链条滚子的尺寸的改变，主要的是在平行于链销纵轴方向上的尺寸。所以，链条适用于后部小齿轮，其位于后轮毂处且具有相对于彼此越来越小的轴向间距。在这个例子中，清楚的是轴向突出于链条外侧的链条部件也是起防碍作用的，因为它们能够以不方便和扰乱的方式接触到邻近小齿轮的部件。

在此，链条部件的尺寸减小引起了链条负载的增加，例如，在已经变短了的链销上的表面压力。这导致了被抵消的磨损的增加，例如，使用更坚硬的物质或提供更耐磨的表面涂层或通过表面硬化的方式。

在此，在链条/链轮系统中、在链条侧面的链条部件的表面硬度的单面增加，只会导致链轮或小齿轮侧面的更快磨损。

EP1522490A2在朝着板外轮廓的方向设置了倒角，其用来减少噪音的产生，当小齿轮齿离开中间的板空间时。描述了当齿尖或齿尖的边缘滑过齿板外轮廓的边缘时，噪音就会产生。这种滑动发生在链板和小齿轮齿脱离结合的时候，在正常的驱动操作期间，其没有任何随链条的齿轮变换，其中链条以倾斜的方式从多小齿轮延伸开，并且在齿轮变换操作期间，当从一个链轮延伸到相邻链轮的链条改变部分在径向向外的方向上脱离齿的结合时。这发生在链条改变部分被从后部小齿轮移进链条的张紧部分时，并且发生在链条改变部分被从前链轮移进链条的放松部分。

这种减小噪音的方法也已在DE102014215928和DE102014215960设置的结构方案中实施。

专利申请US4642078设置了一种驱动链条，其以特别窄的方式被构造，且其适用于多小齿轮，该多小齿轮位于后轮毂上且具有多个齿轮。这种驱动链条设置具有突出的内板和平坦的外板。

与链条滚子和内板的内侧的接触面相比，内板的连接区域的内侧在向外方向上具有抵消，当内板的材料厚度被保持时，其也出现在内板的连接区域的外侧。起始于内板的连接区域的外轮廓，有向外的突起，其形成漏斗状的开口，用于小齿轮或链轮的齿的引入。内板对的板之间的净宽总的来说是增长了上述的抵消部分。因此，为了将齿引入到内板的中间空间中，提供了优选的情况。

在EP2535616中，对来自US4642078中的解决方案进行了改进，通过将内板的连接区域的外侧构造成平面形式。所以，在内板的连接区域，与内板的圆端区域相比存在更小的材料厚度。内板的连接区域处的减小的材料厚度也已经在DE19705018中实施。

随着多个小齿轮具有更多的数目的小齿轮，因此有必要的是，采取措施来获得或实现小齿轮齿在一对内板之间的中间空间中的可靠啮合。这些措施包括尺寸的减小，例如，链销和链条滚子的长度的缩短，其导致了部件负载的增加和增加的磨损。

技术实现要素：

因此本发明的目标是针对具有进一步增加的小齿轮数目的多个小齿轮结构，实现或获得小齿轮齿在一对内板之间的中间空间中的可靠啮合，并且与此同时将预期的更高的磨损程度保持在限度内。

在本发明的有利的改进中，进一步可能的是链销端部的部件不突出于外板的外侧，并且为链销端部和相邻的小齿轮的小齿轮齿之间的不希望的接触提供起点。

小齿轮齿啮合到进一对内板之间的中间空间中，也发生在外板链节的情况下，其中一对外板产生了在链条纵向上相邻的链销之间的连接。那么，突出于链条滚子的内板与小齿轮齿相互作用，然而只有在相应的小齿轮齿已经以其外轮廓在径向进一步移进链节之间的中间空间并且已经移进对应的链条滚子的附近时。

这里，接触发生在内板和小齿轮齿之间。所述接触不可避免的导致磨损，主要是在小齿轮齿处，其材料通常比链板的材料软。

如果行进到小齿轮上或从小齿轮离开的链条相对于链轮平面呈现出较大的倾斜部，所述磨损增加。

提供在链板的内板上的斜部和倒角，以便使得小齿轮齿和链条以有效的方式进入啮合；所述斜部和倒角在链条上形成漏斗状的“通道”，用于齿尖的进入和退出。

当链条从相对小的小齿轮被移动到相对大的小齿轮时以及当链条从相对大的小齿轮被移动到相对小的小齿轮时，所述“通道”是有效的。所述通道的结构设计就磨损而言起到重要作用。

根据本发明，斜部和倒角超出了已知的处于45度的倒角，用于破坏实心部分或金属片部分比如链板的锋利边缘。

为了出于换挡目的而使链条从相对小的小齿轮转换到相对大的小齿轮，径向倾斜的斜部被设置在相对大的小齿轮的齿上，通过其作用，链条反复在所述旋转的相对大的小齿轮的齿处滑移并且不能向着相对大的小齿轮轴向移动。所述斜部因此成为用于支持切换的完全可靠的手段，以便阻止在确定的周向位置不希望出现的链节在平行于小齿轮的旋转轴的方向朝向相对大的小齿轮的移动。

当从相对大的小齿轮转换到相对小的小齿轮时，不存在用于辅助切换的完全可靠的手段。当然，如果在切换过程期间，后链条转换机构给予的转移力足够大，链节能够在相对大的小齿轮上的任何圆周位置脱离结合。

因此，用于自行车滚子链的进一步改进的更多起点来自不断增长的需求，这种需求是关于在自行车后轮处从相对大的小齿轮到相对小的小齿轮的切换。特别的，这里需要探寻的是使其成为可能，即对于以可控方式被执行的所述切换，其只在相对大的小齿轮的确定圆周位置，在这些位置，转换链条能够，也在相对小的小齿轮处，立即啮合进小齿轮齿，而不必首先爬过相对小的小齿轮的齿尖。

为了这个目的，在相对大的小齿轮的选择出的齿上，提供了在圆周方向上倾斜的斜部，以便允许内板的通道横向经过所述齿，正如DE4330989中所述。

作为倾向于阻止链条从相对大的小齿轮脱离的进一步手段，已经证明是有效的是，小齿轮齿形成更大的厚度，其几乎完全填充了一对内板之间的中间空间。因此，链节相对于小齿轮齿在平行于链销轴的方向上被横向移动的可能性降低了。所述方法利用链条补充，其中内板相对于链条滚子突出。所述的方面在EP2141069中都有谈及。

总而言之，所述链板内侧的倒角(在现有链条的实例中，此处也存在作为链条滚子的轴承座的凸缘，)必须满足互相矛盾的条件。

首先，倒角径向延伸的高度应该较小，由此突出于链条滚子的内板内侧能够达到尽可能大的径向高度，以便在小齿轮齿和链内板之间引导。这产生了需要大的倒角角度的需求(在倒角和由内板内侧形成的平面之间)。

其次，倒角应该形成小的倒角角度，以便使得磨损保持较小。根据本发明，选择了产生较低磨损程度的倒角角度。

附图说明

图1至图6示出了已知的链条的细节，其示出了根据本发明的内板的使用环境，或者也可以是连同本发明内板针对滚子链条使用。

图1示出了外板的外侧，

图2示出了外板的内侧，

图3示出了内板的外侧，

图4示出了内板的内侧，

图5示出了具有内板和外板的链条部分，

图6示出了切换操作期间链条和链轮的部分，

图7示出了根据本发明的滚子链的内板当从链条内侧观察时的立体图，

图8示出了根据本发明的滚子链的内板的内侧，当在平行于端部区域的孔的中心轴方向观察时，

图9是根据图8中的线A-A切开的剖视图，其通过连接区域横向延伸，

图10是根据图8中的B-B线切开的剖视图，其对应于纵向的对称平面并且通过孔的两个中心轴延伸，

图11是通过滚子链的链销的中心轴的横截面图，具有连续空心销，并且具有在利用平面工具(flat tool)进行成型操作之前和之后的销端部的形状比较，

图12示出了根据本发明在内板内侧上的倒角，其具有小于45度的倒角，以及

图13示出了在根据图12所示的本发明内板的内侧上的倒角，该倒角关于低磨损程度进行了优化。

附图标记列表

1 外板

2 连接区域

3 孔

4 销端压花

5 外板外侧

6 凹边部分

7 环形区域

8 外板偏转倒角

9 板端部

10 开口

11 圆端部

12 外板捕获倒角

13 内板

14 内板偏转倒角

15 内板外侧

16 凸缘

17 内板捕获倒角

18 链销

19 销端部

20 链条滚子

21 链条

22 大链轮

23 偏齿

24 压花边缘

25 抓齿

30 链条改变部分

31 内板内侧

32 分隔线

33 材料厚度

34 中心轴

35 平面工具

36 壁厚

37 孔

38 台阶部

39 中心部分

41 凸边部分

42 压花

43 边缘区域

44 第一弯曲部分表面

45 外轮廓

46 凹部

47 第二弯曲部分表面

49 倒角角度

具体实施方式

图1示出了外板1的外板外侧5，其具有连接区域2和两个环形区域7。连接区域2可选地向外突出。为了接收未图示的链销18，每个环形区域7都具有孔3，每个孔都设置有销端压花4。每个销端压花4都具有向外的漏斗状扩张，其中未图示的加厚的销端部能够以形状配合的方式被接收。

外板1的轮廓是圆形的，并且由连接区域2上的凹边部分6和环形区域7上的凸边部分41形成。凸边部分41如图1所示在右上方和左下方处分别具有外板偏转倒角8，其延续大约90°的角度范围并且在板端部9的上游终止。在连接区域2中为了减重而定位有具有圆边11的开口10，其只在本发明的链条中选择性地提供。

图2示出了具有孔3和可选的开口10的外板1的内侧。凹边部分6都具有外板捕获倒角12，其在纵向方向延续整个连接区域2。

图3示出了内板外侧15，其具有用于接收未示出的链销18的两个孔3。连接部分2上的凹边部分6设置有相对宽的可选的内板偏转倒角14。凸边部分41未被倒角。

图4示出了具有两个孔3的内板13的内板内侧31。这些孔3各自被实施成具有管状凸缘16，用于接收未图示的链条滚子20。除了板端部9外，凹边部分6和凸边部分41具有周向内板捕获倒角17。

图5示出了具有外板1和内板13的链条部分。所述链板通过链销18以铰接的方式彼此连接。链销18的销端部19没有在轴向上突出于外板1的销端压花4。外板1在连接区域2的内侧上具有外板捕捉倒角12，且在外侧具有外板偏转倒角8。每个链销18关联有一个链条滚子20。

内板偏转倒角14确保了，当链条被移动到相邻的链轮上时，两个内板在侧旁经过齿并且不架置在齿上。

在内板内侧上的内板捕捉倒角17用于形成用于啮合的齿的最大可能净宽的漏斗形状。根据本发明，这些内板捕捉倒角17的结构是内板13的最重要的组成部件。

图6示出了在从未图示的较小的链轮到逆时针方向转动的较大链轮22的切换操作期间的链条21和较大链轮22的一部分。链条改变部分30从较小的链轮向较大链轮22切向延伸。

链条21以外部视图示出。利用点划线简要示出的较大链轮22可以是踏板曲柄上的前链轮或是后轮上的后部小齿轮。

如果较大链轮是踏板曲柄上的前链轮，链条21面对观察者并且较大链轮22位于其后。

如果大链轮是后轮上的后部小齿轮，较大链轮22面对观察者并且链条21位于其后。

具有压花42的偏齿23和抓齿25能够在较大链轮22上看到。

这一视图示出了当链条21和后部多个小齿轮配合时外板偏转倒角8的功能，并示出了当向较大链轮22切换时外板1能够如何沿压花边缘24的方向在横向凹进的偏齿23的齿面处滑动。在凸边部分41上的外板偏转倒角8阻止外板1被横向非凹齿座上的左下边缘卡住。外板1的非倒角右下边缘用来被支撑在后面的齿25的齿座上，并且在这个例子中用来将链条21移动到较大链轮22的高度。

尽管具有偏转倒角14的内板13受到后面的齿25的作用而发生偏转，随后的外板1现在移动越过下一个齿并且因此成功结束这次切换操作。

图7示出了根据本发明的具有两个环形区域7和相应连接区域2的内板13，连接区域具有两个凹边部分6。在环形区域7的中心具有如图所示的孔3，以凸缘16为界。凸缘16的周向圆管状外表面为未图示的链条滚子20提供了轴承座。内板13的外表面5(其无法被看到)以平面方式构造。

内板由初始材料制造。原始材料厚度只在与凸缘16相邻的径向向外的方向存在。在连接区域2中，在内板内侧31处从原始材料厚度中减去了一部分。

在连接区域的内板内侧31上存在彼此过渡的多个弯曲表面。在这个例子中，在弯曲的部分表面之间的切向过渡是特别有优势的，因为这样在过渡点处并没有边缘。当未图示的齿被引入时，边缘表现得像是小工具的小切削刃，其具有从滑过这个边缘的部件移除材料成分的趋势。

图7中示出的分隔线32代表了相邻的弯曲表面区域之间的过渡，但不是边缘。

之前已知的内板放弃使用内板上的复杂轮廓。选出简单的几何形状，其在成形工具的生产中包括更少的要求并且其也能够以更有效的方式证实，就其尺寸精度而言，利用简单的测量方法和验证手段。根据本发明，放弃了这些与内板13有关的优势。

也可以想到的是修改描述的完全弯曲的部分表面44、47的布置。因此可能的是，对于相对于凹边部分6对称布置的第一部分表面44，也被构建成具有几乎无穷大曲率半径的平坦表面。在另一改进中，与凹边部分6邻接的第二部分表面47在垂直于凹边部分6的方向上可以具有几乎无穷大的曲率半径。

图8也示出了根据本发明的内板，当平行于凸缘内部的圆筒内表面的轴观察时。

可以看出剖切线A-A通过孔3之间的对称平面，并且剖切线B-B通过凸缘16的圆筒内表面的中心轴34。

图9是经过孔3之间的对称平面的剖面A-A的剖面图。

可以在左侧看到的外板外表面5是平坦的。以通常的阴影方式示出的剖开表面的右边缘是弯曲的，其中第一弯曲部分表面44具有较大的曲率半径或较小的曲率。在切向过渡中与第一弯曲部分表面44上接或下接的边缘区域43具有较大的曲率或较小的曲率半径。

图10是经过凸缘16上的圆筒形内表面的中心轴34的、具有剖面B-B的剖面图。

可以看出在连接区域2的内板13的内侧31处，已经从原始材料厚度33中减去了一部分，借以产生了凹部46。换句话说，表面凹进并且产生了台阶部38。

图11是根据本发明的通过滚子链的链销中心轴的横截面，具有销端部19在利用平面工具35进行成形操作之前和之后的比较。在这个例子中，点划线对应于成形操作之前的状态。

链销18被构建成具有通孔37的空心销。在朝向销端部19的方向，空心销的壁厚36由于孔37的圆锥扩展而减小，其中链销18的外表面是圆筒表面。在一方面的链销18的圆筒形外表面和另一方面的孔37的圆锥扩展之间的中心线由此关于孔的中心轴34朝向销端部19沿径向向外的方向倾斜，由此使得剖面图中的壁看上去是倾斜的。

当因作用在销端部19上的平面工具35而平行于孔3的中心轴34施力时，看上去倾斜的壁具有径向向外移开的趋势，因此相应塑性变形的并且形成周向突起，作为关于链销相对于外板的运动的止挡。通过在外板外侧5处在孔3的出口处提供倒角并且形成销端压花4来为周向突起提供足够的空间。

在具有管状销端部的实心链销的实例中，已经知道了类似的行为。在这个例子中，链销的实心中心部分具有足够的刚性而不会在平面工具作用在销端部上时发生塑性变形。因此，保证了链销在实心中心部分不会发生变形并且最终在外板之间产生了精确限定的空间。该空间对于链销之间的横向可移动性是决定性的，这是因为在链条的部件之间提供了间隙，这些部件从一个销端部到其它销端部被布置成一排，换句话说，这些部件是两个外板，两个内板和链条滚子。

在具有通孔37的链销18的实例中，相互关系是明显更加复杂的，这是因为与销端部19邻接的销的中心部分39在来自工具35的较小的轴向力的作用下已经具有发生塑性变形的趋势。关于一方面管状销端部19和另一方面管状中心部分39的成形所需的轴向力而言的仅仅很小的差别表现得与描述的横向可移动性的可靠调整相反。

然而，已经发现当考虑或包括具有通孔37的链销的塑性收缩时，正如在工具35的作用下发生的，可能的是根据要求调整链条的横向可移动性。因此可能的是借助平面工具35来成形销端部，使得它们不会突出于外板外侧5，这是在轴向越来越紧成排布置的小齿轮的情况下的要求。

在这个例子中，在利用平面工具35进行成形操作的其他方法中，可通过一个或多个增加的处理步骤进行补充，其中被构造成截锥体或锥体形式的工具以相应的力轴向压入孔37中。在这个例子中的锥角可具有不同量级的值。

图12结合图13共同示出了内板捕获倒角(17)，其在内板内侧(31)上位于凸边部分(41)的外轮廓(45)的区域内，其在内板内侧(31)的内板捕获倒角(17)和环形区域(7)之间具有小于45度的倒角角度(49)。

小于45度的倒角角度(49)产生了特别有利的接触力，并且出现了相对小的磨损。这不仅适用于齿进入一对外板之间的空间，也适用于当小齿轮齿相对于小齿轮的旋转轴再次径向移出板中间空间的过程。

在小齿轮齿移出一对外板之间的空间期间，在小齿轮齿和内板捕获倒角之间至少仍存在偶尔的接触。随着因移位而带来的增加的链条运转倾斜度，小齿轮齿和内板捕获倒角(17)之间发生接触的趋势增加。因为接触也总是伴随着磨损，这导致链条运转的倾斜度对小齿轮齿磨损的影响。

38度的倒角角度已经证明是特别有利的，其中内板捕获倒角(17)和内板外侧(15)之间的外轮廓(45)在平行于中心轴(34)的方向具有0.3mm的长度。