专利名称：用于自行车链条传动的齿轮变速装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分的齿轮变速装置，其内轮廓适合于固定在自行车主动轮轮毂的驱动轴的外轮廓上。
EP0712780A1中公开了一种齿轮变速装置，其由若干齿轮和一个用于这些齿轮的三臂形带阶梯的接合装置构成。该项发明的任务是创造一种可迅速拆卸的齿轮变速装置，通过这种齿轮变速装置，可以在车间外更换各齿轮。因此，各齿轮装在三臂形装置上，一个轴向限位的凸起将该装置保持在其位置上。最大的齿轮和最小的齿轮分别与轮毂连接，由于这种三臂形装置，位于最大和最小的齿轮之间的其余的齿轮必需通过最大和最小的齿轮将其转矩传递到轮毂上。
要生产一种这样的三臂形装置、要足够稳定地传递中间齿轮的转矩并要保证各齿轮彼此对中是很困难的。
本发明通过一个齿轮架定位各齿轮，该齿轮架在一个驱动轴上对中，作为压铸件制成的塑料部件，各齿轮可以精确地对中。此外，塑料特别轻，而且通过压铸法差不多可以制成各种所需的形状。为了提高塑料的硬度，可以在望料中加入一些增强纤维，这样，大部分转矩就可以通过齿轮架从齿轮传递到驱动轴上。在此适宜的是，齿轮架的内轮廓与驱动轴的内轮廓相适应，使得转矩可以精确地传递。事实证明，通过轮廓相适应，既使不用提高硬度或者通过钢结构支撑，齿轮架也能将转矩从设置在齿轮架外的外齿轮传递到驱动轴上。在用于齿轮架的塑料带有很高浓度的增强纤维的情况下，在通常的工作状况下，在齿轮架的内轮廓与驱动轴的接触位置可以达到很高的寿命。
对于在对转矩要求特别高的竞赛自行车中的齿轮变速装置来说，建议了一种齿轮架，这种齿轮架内轮廓上具有传递转矩的金属加强结构，该加强结构与各齿轮连接。在这种方案中，可以使齿轮中的一个也具有所述内轮廓，从而得到转矩的加强，在此，齿轮架必须与所述传递转矩的齿轮转动固定地连接。为了稳定，适宜的是，将齿轮架制成具有四个臂，在这四个臂上设有带有止挡面和接合面的对中阶梯，各齿轮通过对中阶梯连接。与对中阶梯的连接优选通过铆接实现，这种铆接保证了各齿轮彼此间的位置和彼此间的距离。对于塑料的齿轮架的内啮合为棱边负荷的特殊情况，也可以使至少一个小齿轮具有一种内轮廓，在此，该小齿轮的前侧靠在齿轮架上，并与大齿轮共同铆接在齿轮架上。由于通常的齿轮变速装置的重量很大，特别是由于大齿轮的原故，因此，有利的是，专门将这些大齿轮制成带辐条的齿圈，以便将重量减轻。对于小齿轮则没有这些问题，因此，对齿轮变速装的限制只局限在那些占齿轮变速装置重量很大的齿轮上，而将小齿轮单独地设置在驱动轴的外轮廓上，在此，小齿轮可以按通常的方式与齿轮变速装置的前侧螺纹连接。通过这种方式得到多种不同的可能性，这些可能性对于骑乘具有这种齿轮变速装置的自行车的人来说，即使在厂外也能够在自行车上设置不同的变速比。
因此，本发明的任务是创造一种齿轮变速装置，这种装置在厂外也可以更换、重量小、生产成本低廉。
主权利要求的特征部分描述了这一任务的解决方案。从属权利要求描述了各种实施形式。
下面结合几幅附图描述两个具有塑料齿轮架的齿轮变速装置的实施例。
图1示出一个齿轮变速装置，其具有一个齿轮架，该齿轮架与最大的齿轮有一个共同的内轮廓；图2是具有一外轮廓的驱动轴，齿轮架的内轮廓可以与所述外轮廓可滑动地连接；图3是具有各齿轮固定结构的塑料齿轮架；图4是齿轮变速装置的一种变异，这种齿轮变速装置具有一个同样由塑料制成的齿轮架，该齿轮架的内轮廓部分由齿轮架本身构成，部分由支撑板构成；图5示出支撑板的分布，这种支撑板具有用于各齿轮的接合棱角。
图中1表示一个驱动轴，该驱动轴具有一个外轮廓3，特别是一个纵向轮齿，这样，一个齿轮架4的内轮廓2从而能够推到该外轮廓3上，该齿轮架可以与若干齿轮5A、5B...转动固定地连接。驱动轴1通过一个轴6与自行车架连接，驱动自行车主动轮的轮毂。通过驱动链条将作用在踏板上的驱动力作用在齿轮5A、5B...中的一个上来实现驱动过程，这样，就可以通过驱动轴利用人力驱动主动轮。
图3示出一个带有其内轮廓2的齿轮架4，该齿轮架4具有轮辐状臂，各臂带有几个对中阶梯8，这些对中阶梯呈台阶形沿径向向外延伸，并分别形成四个支撑面10，待装齿轮5a、5b...可以按照其直径分别套在各支撑面上。此外，对中阶梯8还带有接合面9，这些接合面特别在驱动旋转方向7上与各齿轮5A、5B...形状吻合，在此，各对中阶梯8上设有孔11是适宜的，通过这些孔，各自的齿轮5A、5B...可以与齿轮架4螺纹连接或者铆接。由于齿轮变速装置中最小的一个，例如5F...可以不再装在齿轮架4上，所以该齿轮直接套装在驱动轴3上，用一个轴向定位螺钉固定。由于一个齿轮变速装置中较小的齿轮5F...的直径总是保持不变，所以，只需改变较大的齿轮5A...，5E，以选择适应山地或者平坦地带的变速比。因此，也只需随时准备对齿轮变速装置的一部分进行改装。
如果齿轮5A、5B...特别大，则建议用固定件12，特别是用铆钉将齿轮变速装置与最大的齿轮5A连接，在此，最大的齿轮5A具有与齿轮架4相同的内轮廓2，以防止由于高转矩和棱边负荷而造成齿轮架4的内轮廓2过早磨损。此外，由塑料制成的齿轮架4的内轮廓2还可以通过一个较小的齿轮，例如齿轮5F而得到加强，该小齿轮通过一个固定件12可与齿轮架4且同时与最大的齿轮5A转动固定地连接。
根据图4和5，提出一种的齿轮变速装置，其同样包含一个由带加强纤维的塑料制成的齿轮架24，在此，内轮廓22与齿轮25A、25B...之间的连接通过若干可插入齿轮架24的支撑板20形成。这些支撑板20可以呈星状分布插入到齿轮架24中。在此，齿轮架24的一个径向朝内的支撑棱26与塑料部分一起构成内轮廓22。支撑棱26优选设置在如下的方向上，沿该方向，转矩通过链条作用于驱动轴1的外轮廓3上的一个齿轮25A、25B...上，这样，就可以使齿轮架24及其内轮廓22上没有摩擦。齿轮架24设计为阶梯状，为每个齿轮25A...设置了一个对中套环23，各齿轮25A...可以借助于该对中套环在齿轮架24上对中。转矩的传递可以借助于支撑板20上的接合棱角21实现，因为这些在各自对中套环23上的接合棱角从齿轮架24上凸出来，在各齿轮25A、25B...上的一个止挡棱27使得这种接合可以实现。在齿轮架24的各对中套环23上伸出的接合棱角21附近形成适宜的凸起部分，以实现各齿轮25A、25B...的轴向固定，因此，在各接合棱角21上的止挡棱27附近，可以保护各齿轮25A、25B...不会轴向脱落。齿轮25A、25B...以形成摩擦连接方式装配在齿轮架24上，因此，在行驶中反向驱动时不会从齿轮架24上松开。如果要更换齿轮25A...，则必须这样做，与锁销相似，通过倒转一预定的角度，将其与齿轮架24脱离连接，并用新的替代。
权利要求
1．一种齿轮变速装置，其具有一个内轮廓(2)，该内轮廓用于固定在自行车主动轮轮毂的驱动轴(1)的外轮廓(3)上，所述齿轮变速装置包括一个齿轮架(4)和若干大小不同、彼此相邻地设置在齿轮架(4)上的齿轮(5A、5B...)，其中每一个选为用于驱动主动轮的传动齿轮都可以在驱动旋转方向(7)上与一根驱动链条驱动连接，其特征在于所说齿轮架(4)由带增强纤维的塑料制成，并具有可用于将其固定在驱动轴(1)上的内轮廓(2)，该内轮廓可转动固定地与驱动轴(1)的外轮廓(3)接合。
2．如权利要求1的齿轮变速装置，其特征在于齿轮变速装置的内轮廓(2)具有一个金属的加强结构，该加强结构与至少一个齿轮(5A)连接并传递转矩。
3．如权利要求1或2的齿轮变速装置，其特征在于最大的齿轮(5A)具有作为转矩传递加强结构的内轮廓(2)，其与驱动轴(1)上的外轮廓(3)配合，在此，齿轮架(4)与齿轮(5A)共轴连接，转矩基本上从固定在齿轮架(4)上的齿轮(5B...)传递到齿轮(5A)上，并从那里传递到驱动轴(1)的外轮廓(3)上。
4．如权利要求1或3的齿轮变速装置，其特征在于所说齿轮架(4)具有对中阶梯(8)，该对中阶梯通过支撑面(10)限定各齿轮(5B...)的位置，特别是这些齿轮彼此间的轴向位置。
5．权利要求1-4中任一项的齿轮变速装置，其特征在于对中阶梯(8)在驱动旋转方向(7)上具有接合面(9)，在各齿轮(5B...)上的相应的棱边支撑在该接合面上，将转矩引导到齿轮架(4)上。
6．如权利要求4或5的齿轮变速装置，其特征在于各支撑面(10)带有一个用于支撑各所配的齿轮(5B...)的孔(11)，一个用于各齿轮(5A...5C)的固定件(12)穿过该孔。
7．如权利要求1至6中任一项的齿轮变速装置，其特征在于可借助于固定件(12)将尺寸不再与齿轮架(4)相配的小齿轮(5C)安装在与最大齿轮(5A)相对的齿轮架(4)的前侧，为了向所述外轮廓(3)传递转矩，该小齿轮具有内轮廓(2)。
8．一种齿轮变速装置，其具有一个内轮廓(22)，该内轮廓用于固定在自行车主动轮轮毂的驱动轴(1)的外轮廓(3)上，所述齿轮变速装置包括一个齿轮架(24)和若干大小不同、彼此相邻地设置在齿轮架(24)上的齿轮(25A、25B...)，其中每一个选为用于驱动主动轮的传动齿轮都可以在驱动旋转方向(7)上与一根驱动链条驱动连接，其特征在于所说齿轮架(24)由塑料制成并带有支撑板(20)，这些支撑板在由驱动链条驱动的各齿轮(25A、25B...)与外轮廓(1)之间形成一种在驱动旋转方向(7)上的转矩连接。
9．如权利要求8的齿轮变速装置，其特征在于所说支撑板(20)为角状的，并具有至少一个接合棱角(21)和一个支撑棱(26)。
10．如权利要求8或9的齿轮变速装置，其特征在于所述外轮廓(3)与所述内轮廓(22)是彼此相吻合的纵向轮齿，其中，内轮廓(22)在驱动旋转方向(7)上起作用的齿面由支撑棱(26)构成。
11．如权利要求8的齿轮变速装置，其特征在于所说齿轮架(24)为每个齿轮(25A、25B...)设置一个对中套环(23)，齿轮可以沿轴向固定在该对中套环上。
12．如权利要求8至11中任一项的齿轮变速装置，其特征在于所说接合棱角(21)在每个对中套环(23)的位置上穿过齿轮架(24)，并对所有齿轮(25A、25B...)来说都形成一个转矩传递的接合连接。
全文摘要
一种齿轮变速装置,其具有一个内轮廓,该内轮廓用于固定在自行车主动轮轮毂的驱动轴的外轮廓上,所述齿轮变速装置包括一齿轮架和若干大小不同、彼此相邻地设置在齿轮架上的齿轮,其中每一个选为用于驱动主动轮的传动齿轮都可以在驱动旋转方向上与一根驱动链条驱动连接,所说齿轮架由带增强纤维的塑料制成,并可以具有一个用于将其固定在驱动轴上的内轮廓,该内轮廓可以与驱动轴的外轮廓转动固定地接合,在此,齿轮变速装置的内轮廓具有一个金属的加强结构,该加强结构与至少一个齿轮连接并传递转矩。
文档编号B62M9/10GK1284462SQ0012866
公开日2001年2月21日 申请日期2000年8月5日 优先权日1999年8月6日
发明者F·施米德特, M·雷特尔, K·维斯林 申请人:Sram德国有限公司