CN1054818C

CN1054818C - 用于自行车的链式换档变速器

Info

Publication number: CN1054818C
Application number: CN94115256A
Authority: CN
Inventors: A·努伊尔; J·博马
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH; ZF Sachs AG
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 2000-07-26
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: DE4330989A1; US5503598A; DE59406602D1; EP0642972A1; EP0642972B1; CN1104976A

Abstract

一种链式换档变速器，包括至少两个属于一个链轮单元上的链轮(A，C)，其结构能使链条很容易地在一个小链轮(C)和一个大链轮(A)之间双向换档。为此至少在大链轮(A)上设置一个双齿槽(ZA)，它为链条在两个链轮之间的过渡构成一个通道。通过大链轮(A)的一个连接片支承基面(16)，使链条过渡段形成一条径向向外凸地弯曲或弯折的路径(B1，B2，B3，B4，B5)(沿轴向方向看)，该链条过渡段是在链条从小链轮(C)向大链轮(A)的过渡期间在双齿槽(ZA)区域中形成的。

Description

用于自行车的链式换档变速器

本发明涉及一种尤其用于自行车的链式换档变速器，它包括一个主动链轮单元和一个从动链轮单元以及一条使这两个链轮单元相互连接的链条，其中至少一个链轮单元是带有至少两个链轮，即一个较大链轮和一个较小链轮的多链轮单元，此外，多链轮单元的两个链轮各有许多齿和相应数目的在齿对之间构成的齿槽，此外，链条由相继的链节和在链节之间以交替顺序设置的内、外连接片对构成，此外，为了使链条在多链轮单元的两个链轮之间换档，在一个导入区中设置了一个换档装置，在该导入区中链条沿着链条和链轮正常的转动方向进入到多链轮单元中，所述的换档装置用于使链条具有沿着平行于多链轮单元的轴的方向的运动，此外，当链条在多链轮单元的链轮之间换档时，在换档前的链轮和换档后的链轮之间形成一条链条过渡段，它穿过从多链轮单元的链条导入区直到链条导出区的这个转动区域，此外，链条过渡段逆着链轮组(或单元)的正常转动方向从一个链节延伸到另一个链节，其中的一个链节作为最后的一个链节啮合在换档前的链轮的最后一对齿的两个最后的齿之间，另一个链节作为第一个链节啮合在换档后的链轮的第一对齿的最初两个齿之间，其中至少在多链轮单元的一个相应于沿小链轮向大链轮换档方向使链条换档的链条过渡周向区域中在链轮上采取了结构措施，使得链条在过渡区内在两个链轮之间至少沿着从小链轮到大链轮的换档方向的换档是容易的，并且确定相应的链条过渡段的路径。

由DE-C2 28 37270公开了一种带一条链条和一个链轮组的自行车换档变速器，其中链轮组至少有一个小链轮和至少一个与小链轮同轴且相距一定间距设置的大链轮。大链轮上至少有两个为便于啮合到链条中而设计的齿。在换档过程中，链条一方面必须总是与大链轮的一对齿的两个齿之间的一个链销相啮合，另一方面必须总是与小链轮的一对齿的两个齿之间的一个链销相啮合，因此在它位于这两个链销之间的路径中，链条必须沿小链轮的切向延伸，并且跨接两个链轮的两对齿之间的间距。因为从一个链销啮合在其之间的一对齿的中点到另一个链销啮合在其之间的另一对齿的中点的距离必须是链距的整数倍，而且大链轮的齿对的两个齿应该设计成或者设置得便于它们与链条相啮合。

在现有技术的实施例中，大链轮的整个周面上都设置了齿，其中的一些齿被切短，以有利于链条的过渡。大链轮上设置了两个保险齿，其中一个用于在两个内连接片之间啮合，另一个用于在两个外连接片之间啮合。两个保险齿具有与链销啮合的啮合侧面。两个保险齿在朝着小链轮方向上都切薄了。由于这种在链条从小链轮向大链轮过渡方向上设置的变薄结构，就完全不可能在这些齿上再采取其它的结构措施，以便也为从大链轮向小链轮的过渡提供便利。

FR A 2 469 624公开了一种自行车换档装置，它具有一条链条和一套链轮。这套链轮含有一个较小的链轮和一个与之同轴及相隔一段距离的较大的链轮。在两个链轮中，在相应于多对链条连接片中至少一对连接片周边范围的上方，每第二个齿被去掉，这样，在此周边范围内，只有围绕相关链轮循环运行的链条每第二对链条连接片才在其间容纳一个齿。链轮的齿与通常对称的齿不同，即未通过链条加载的齿面沿着朝向加载齿面的方向交错，以便在沿周边方向先後而至的齿之间形成较大的中间空间。

本发明的目的是进一步简化尤其是从小链轮到大链轮，但必要时也从大链轮到小链轮的过渡。尤其是要实现当在负荷下进行从小链轮向大链轮的过渡时使这种过渡无噪声、无撞击地进行，并且链条能尽可能快地与新选择的链轮相啮合。

按照本发明，上述目的是通过以下提议的特征组合实现的：

a)在相应于从小链轮向大链轮换档的链条过渡周向区域中，在大链轮上去掉了一个齿，以形成一个双齿槽，该齿在正常的转动方向上位于大链轮的第一对齿的前行第一齿之前，

b)在大链轮的对着小链轮的侧面上，在一个沿正常转动方向位于双齿槽之前并且如果要求仍处于双齿槽前行端部区域中的齿的根部区域中，构成一个连接片支承基面，该基面在正常的转动方向上跟随在小链轮的最后一对齿中的最后的尾齿之后，

c)由于有连接片支承基面和双齿槽的一个底部而在大链轮的第一对齿和小链轮的最后一对齿之间的链条过渡周向区域内形成一条链条过渡段的沿径向向外凸的弯曲或弯折的(沿轴向看)路径，其中弯曲的链条过渡段汇入到小链轮的最后一对齿的最后两个齿之间的齿槽中，

d)大链轮的沿正常转动方向的第一对齿的前行第一个齿设计成不仅啮合在内连接片对的连接片之间，而且也啮合在外连接片对的连接片之间。

结果已经表明，采用本发明的结构可以获得在负荷中换档的极佳的换档性能。此外还表明，本发明的链式换档变速器不仅在链条一侧而且在链轮一侧来看都具有很高的耐磨性。这种有利的耐磨特性尤其归功于设置了双齿槽，因为即使在大链轮的双齿槽中有一个突出物(该突出物在链条逆行时用了保证链条的横向位置而又不起齿的作用)时，链条相对于其转动平面的倾斜所造成的磨损也比至今为止的现有技术要少，因为相对于转动平面的倾角减小了。由于大链轮的双齿槽为链条从小链轮向大链轮的换档构成一条通道，因此大链轮上参与过渡的齿就不需要进行缩短加工，从而使链节和齿之间的啮合位置处的转矩传递性能不仅在换档过程中而且在正常运转时都得到改善，这反过来又对磨损性能起到有利的作用。通过构成一条在大链轮上呈双齿槽形式的通道可以实现，将总是某同一齿作为配有链条的新的大链轮的第一个齿作用在一链条连接片对之间(不论是内连接片对还是外连接片对)。因此，就链条从小链轮向大链轮换档而言，至多需要对该一个齿进行加工。因而，如果不必要为此目的对其它齿进行加工时，那么对这些其它的齿就可以进行有利于链条从大链轮向小链轮换档的加工，而不会存在由于双向换档进行的双重加工而要求进行过度磨损和破裂的有损伤性加工的危险。

另外还表明，本发明的结构相对于故障的出现不是很敏感，这些故障是在利用换档路径使得链条在从小链轮向大链轮换档时朝着大链轮的方向移动的距离“太远”时产生的。此外也表明在本发明的链式换档变速器上，个别连接片发生破裂的危险减少了。这种危险在现有技术中经常在这时发生，即在过渡段中，由于它相对于转动平面处于倾斜位置，因此两个内连接片上受到负荷，这个负荷是由于插在它们之间的齿使它们之间的间距变大而产生的，结果与链销端部相邻接的外连接片就被链销强行胀开。

采用本发明结构中的连接片支承基面，可以大大便于链条沿着相对于要换档的大链轮的径向方向上升。这一点也是不需要对齿进行有害于啮合的缩短加工的另一个原因。由于有这种连接片支承基面，也有利于链条过渡段的凸起弯曲的路径。这种弯曲路径相对于一条想象的直线路径来说是增长了该过渡段，其结果是，链条由于相对于它的转动平面所处的倾斜位置所受到的负荷又进一步减少了。

在描述本发明时所涉及的链轮既指自行车后轮轮毂上的链轮组的链轮也指脚踏板链轮组的链轮。在本发明说明书的范围内例如是对一个后轮链轮组进行说明的。这一实施例在原理上也适用于脚踏板链轮组的链轮，但其中可能要采取一定的变动措施，例如在后轮链轮组情况下，是链条的未受负荷的回行段进入链轮组，而在脚踏板链轮组情况下，在导入位置处是在沿正常转动方向上受到负荷的链条上牵引段(牵拉段)进入链轮中。

连接片支承基面可以由大链轮的一个对着小链轮的侧面中的一个浮雕状凹槽的沿径向向内的缘边构成。其中浮雕状凹槽有一个在正常转动方向上相对于多链轮单元的轴前行的基本上径向分布的前行缘边，而一个与该前行缘边沿轴向相邻的链条连接片也通过该前行缘边。因此，一整片连接片不能进入浮雕状凹槽中，而是通过前行缘边使链条相对于其转动平面的弯曲程度受到影响。另一个优点在于，浮雕状凹槽在一个相对于正常转动方向位于连接片支承基面的一个前行端之前的前行区中，并且是沿着多链轮单元的轴向径向向内扩展的。

为了有利于大链轮的第一对齿的沿正常转动方向上的前行第一齿啮合到两个链连接片之间，尤其是啮合到两个内连接片之间，可以设定，大链轮第一对齿的前行第一齿在其背离小链轮的侧面上是做成径向向外并且朝着小链轮方向的斜切面。

为了防止向大链轮运动的链条与大链轮的齿过早地啮合，亦即使这样的齿具有与链条分开的功能，这些齿在向大链轮换档时不是作为第一批齿啮合到链条中的，那么可以设定，至少大链轮的与其第一对齿的前行第一齿不相同的这些齿中的一些齿在它们与小链轮相对的侧面上是沿径向向外并且自离开小链轮的方向加工成斜切面，并且至少地和最好是在它们的径向高度的一个径向外区域中。

当由于脚踏反转而使链条反转时，为了在任何情况下都能防止已经不受张紧力的链条上回行段从侧面偏滑到后轮链轮组的现在情况下成为导入区的链条导出区中，可以设定，至少在大链轮的双齿槽中去掉的齿的位置上设置一个突出物，该突出物在与一对内连接片轴向相邻时位于该内连接片对的中间间隙的外部，并且是位于距小链轮较远的那个内连接片的外侧，当突出物是处于与一对外连接片轴向相邻时，则它凸入到该外连接片对的连接片的中间间隙中。但是该突出物被有意设计成不起齿的作用，因为如果将它设计成一个齿，就不可能起到双齿槽的通道功能。该突出物尤其在周向上要做得足够短，使之决不会与链条发生传递转矩的啮合情况。在消除了突出物这种传递转矩的功能情况下，就保证，在使用链式换档变速器时，该突出物始终不承受负荷。如果能保证突出物当在链条和链轮之间传递转矩时不承受负荷，那么突出物不仅能在链轮周向上而且能在链轮横向上做得任意薄。突出物能做得这样薄的结构的可能性从另一方面来说对双齿槽区域中构成的通道没有影响，不管该突出物是位于内连接片的外侧还是凸入外连接片对之间都一样。

已经表明，在上述结构的链式换档变速器中，当链条从大链轮向小链轮换档时，通过在大链轮中设置双齿槽，而在该区域中也产生一个换档优先。即使从大链轮向小链轮换档相对于从小链轮向大链轮换档来说不是要求得很高(其原因后面还要说明)，上述这种换档优先性在一个或多个位置处也是希望有的。除了大链轮上的双齿槽以外，小链轮上可能设置的双齿槽也能对这种从大链轮向小链轮的换档的换档优先性做贡献。为了便于从大链轮向小链轮的换档，还可能在大链轮的齿上采取附加的措施，这些措施是在为沿着小链轮向大链轮的过渡方向设计的链条过渡周面区域中实施的。

一个这种措施在于，大链轮的第一对齿的第一尾随齿或/和沿正常转动方向跟随该第一尾随齿的大链轮的齿在对着小链轮的那个侧面上具有斜切面，而且这些斜切面是沿着正常转动方向向前和离开小链轮的方向延伸(沿着径向向外看时)。但两个齿，即不仅大链轮的第一尾随齿而且沿正常转动方向跟随该齿的齿都具有这种斜切面，从而一个相应于从大链轮向小链轮的过渡方向的链条过渡段在链条的内连接片对与大链轮的第一尾齿轴向相邻时，以远离小链的内连接片的外侧顶接在大链轮的第一对齿的第一尾随齿的斜切面上，而如果链条过渡段的外连接片对沿轴向与大链轮的第一对齿的第一尾随齿相邻时，该第一齿则啮合到该外连接片对的外连接片之间，然后是一个跟随在先前所述的外连接片对之后的内连接片对中的一个距离小链轮较远的内连接片顶接在大链轮的跟随在大链轮的第一对齿的第一尾随齿的那个齿的斜切面上。

此外，为了便于链条从大链轮向小链轮的换档还可以想到在大链轮的这样一些齿上采取措施，即沿着大链轮的转动方向在双齿槽前面的那些齿，尤其是直接位于双齿槽前面的那个大链轮的齿，必要时也可以在那个位于大链轮的双齿槽的前面的第二个齿上采取措施。这样，链条相对于其转动平面的倾斜位置从这些齿的区域就能够开始了。

两个链轮，亦即大链轮和小链轮，可以是多链轮单元的一个较大的链轮组的一部分，其中或者至今为至认为大链轮的链轮相对于比它还大的链轮则是小链轮，或者/和至今为至认为小链轮的链轮相对于更小的链轮则是大链轮，并且上述已给出的关系至少适用于一些相互构成一对链轮的相邻链轮。上面提及的突出物如果设置的话，则只需要在最大链轮或多个最大链轮的双齿槽区域中设置。

为了在由链条换档装置(杆)给出换档命令后尽可能快地完成两个相邻链轮之间的换档，本发明建议，多链轮单元的一对链轮配置了数个在周向上分布的链条过渡周向区域，在这些区域中至少实现了大链轮的但最好包括小链轮的前面所述的结构。

按照本发明，至少在大链轮上构成一个双齿槽改变了由链条和链轮组构成的***的运转状态，尤其是在人们想到(原则上不是没有可能)通过在一个在其整个周面上具有恒定距的常规链轮上简单地去掉一个齿或者是“锉去”一个齿来获取双齿槽时更是如此。一个对于使用者有利的性能可以通过以下措施来达到，即，在去掉一个链轮的两个相继齿之间的至少一个齿，由此构成一个多重齿槽，尤其是双齿槽的情况下，多重齿槽的齿槽轮廓与紧跟着该多重齿槽的另一个齿槽的轮廓是这样相互匹配的，使得当相应数目的链节位于这些齿槽中时，链节轴至少近似位于一个公共的连接直线上，其中位于多重齿槽中的前行链节和位于随后的齿槽中的链节至少在从导出区进入牵引段时一起参与了按比例地将转矩传递到位于它的之前的齿的后齿面上，以及在从牵引段向主动链轮组的链轮上绕行时按比例地共同将转矩传递到位于它们之前的齿的后齿面上。

此时一般地，链轮的齿槽的中点构成一个不规则的多边形，其中位于一个公共连接线上的链节轴总是构成较大的折线边。

下面对照附图根据实施例来说明本发明。

附图中，

图1是自行车后轮轮毂上的链轮组的侧视图，其中装有一条链条和一个链条换档装置，

图2是图1中的局部放大视图，其中链条处于从小链轮向大链轮的过渡中，

图3是图2中所示链条过渡区域由径向向外的一个视图，

图4是相应于图2的一个视图，但其中链条内外连接片对与链轮的配置情况不同，

图5是由径向向外看图4所示链条过渡段的一个视图，

图6是图1-5所示大链轮的详图，

图7是链轮组具有在链条从大链轮向小链轮换档时构成的一条链条过渡段的一个侧视图，

图8是沿图7中的箭头VIII方向的视图，

图9是相应于图8的一个视图，但内外连接片对与链轮的配置有所改变，

图10是大约对应于图1中大链轮的链轮的齿和齿槽分布的示意图，

图11是链条从图10所示的链轮出来的视图。

图1中示出了一辆自行车后轮的链轮组上的两个具有公共转轴的链轮，其中较大的链轮表示的标号为A，小的链轮则用标号C表示。在本实施例情况下，大链轮A有21个齿，小链轮C有18个齿。一条将后轮链轮组与自行车的脚踏链轮组连接的链条用标号B表示。链条B经换档变速器的导轮10进入链轮组A，C。相应于向前运动的正常的链条转动方向用箭头11表示。标号12表示沿切向继续向踏板链轮组运动的链条上回行段，标号15表示链条B进入后轮链轮组。

图1示出了从较小链轮C向较大链轮A换档的过程。在图1的上半部分中，链条B仍与小链C啮合，而在图1的下半部分中，链条B的一部分已经在大链轮A上。

链条B从小链轮C过渡到大链轮A由导轮10垂直于图面向后的运动来引导，该运动发生的时刻在图1所示状态的时刻之前，此时大链轮A的齿A1尚位于导轮10的区域之前。由此形成一个链条的过渡区T，其尾端用T1表示，前端用T2表示。随着链轮组A，C的继续转动，该过渡区也沿着转动方向11进一步前移。当过渡区T的尾端T1进入图1所示的链条B从链轮组上离开的脱离区(或称导出区)L，以便向脚踏端的链轮组行进时，从小链轮C向大链轮A的换档过程就结束了。

从小链轮C向大链轮A的换档过程可以通过参考过渡区T来说明，参见图2放大示出的过渡区T。

在图2中，放大表示了过渡区T，其中可以看到一个链节节点B1，它通常由一个销13和一个链滚14构成。该链节点B1是在导轮10换档运动起作用之前的完全与小链轮C啮合并且是位于小链轮C的齿C1和C2之间的齿槽中的那个链节点。与链节点B1同样结构的链节点B5是在导轮10的换档运动开始之后完全与大链轮A啮合并且是位于大链轮A的齿A4和A5之间的齿槽中的第一个链节点。大链轮A在前后相继的齿A2和A4之间有一个用A3表示的缺少齿的部位，在该处可以有一个突出物，如A3处用虚线所示，这一点后面还要说明。

小链轮C在它的齿C2和C4之间也有一个缺齿部位C3，两个缺齿部位A3和C3造成增大的齿槽ZA和ZC，它们使链条B容易从小链轮C过渡到大链轮A。这可以由图3中看见，其中也示出了过渡区T和齿槽ZC和ZA。

为了理解以后的说明内容，关于链条B的结构还应注意以下方面：

链条B在前后相继的链节点之间，例如在B1和B2之间，有一链条内连接片对D2i。一对连接片中在图3中总是位于左边的连接片用下标g表示，这是朝着链轮组中较大链轮方向的连接片；而位于右边的连接片用下标d表示。据此，内连接片对D2i由连接片D2ig和D2id构成，外连接片对D3a由连接片D3ag和D3ad构成。在其它链节B3和B6之间则交替相随的是一个内连接片对D4i，一个外连接片对D5a，然后又是一个内连接片对D6i，等等。

链节B1的链滚14仍然完全与小链轮C的两个前后相随的齿C1和C2相啮合。链节B2的链滚14已经从增大的齿槽ZC中拉出一些。下一个链节B3没有与齿A2处于驱动啮合状态，而是在图3中的链条外连接片对D3a的左连接片D3ag处于齿A2的右侧，由此确定链节B3的径向高度位置，即连接片对D3a的左连接片D3ag位于一个基面16上，该基面径向向内限定了一个位于大链轮A前端部中的浮雕状凹槽17，该前端部在图2中对着看图者，在图3中位于右侧。因此链节B3相对于齿A2是垂直于图2的图面，而在图3中向右偏置并且与齿A2没有处于驱动啮合状态，尤其如图3中所示。齿A4啮合在链条外连接片对D5a的两个连接片之间。链节B5是在大链轮A的两个相继的齿A4和A5之间与其链滚14相啮合的第一链节。

由图2可见，链节点B2从增大的齿槽ZC的底部ZC1上升起，这就是说，过渡链条段B1-B5中即使在其沿转动方向的最前段部分B1，B2也不是沿切线方向进入小链轮C中的，而是相对一条通过链节点B1所确定的切线成一锐角的方向通向小链轮C。

由图3可见，增大的齿槽ZC和ZA形成一条“链条通道”，使链条B容易从与小链轮C啮合的链节点B1过渡到与大链轮A啮合的链节点B5。当引导链条从小链轮C过渡到大链轮A时，将链条外连接片对D3a的图2中位于后部，图3中位于左边的连接片D3ag压向浮雕状凹槽17的方向，使得该后部的连接片D3ag的径向内缘边随着链轮组的进一步转动而顶接在基面16上，该基面沿径向向内限定了所述浮雕状凹槽17。其中还应注意，链条外连接片对D3a的后部连接片D3ag没有完全落入凹槽17中，而是绕其后端缘17a倾斜。

如上已述，链条B从小链轮C过渡到大链轮A是通过导轮10垂直于图1图面的运动来引导的，并且在图3中是由导轮10从右向左的运动来引导的。通过导轮10从右向左的这种运动为链条的过渡提供一个准备状态。但定只要链条B处于侧面支承在齿A1和A2上，链条B就可以不向大链轮A过渡。只有在链轮组沿箭头方向11进一步转动下，链条外连接片对D3a的向导入区15推进的连接片D3ag通过基面16沿径向向外被升起，链条内连接片对D4i与增大的齿槽ZA对准时，向在链轮的过渡才开始，此时大链轮A的齿A4啮合到链条外连接片对D5a的连接片之间。

应该注意，即使在缺齿部位A3处设有一个突出物19，但该突出物19任何时候都不起齿的作用，亦即在任何时刻都不会由链条B向大链轮A传递转矩。只要链条B的过渡区T从导入区15向导出区L运动，链节B5的链滚14就位于齿A4的沿箭头方向11的后齿面A4r的对面，以便在21处传递转矩，另一方面，链节B1的链滚14位于齿C1的沿箭头方向11的后齿面C1r的对面，以便在20处传递转矩。当链轮组A，C进一步转动使链节点B1和齿C1的后齿面之间的转矩传递处20进入导出区L时，链节B1的链滚14就被从两齿C1和C2之间的啮合中脱开，20处就不再有转矩传递，而是在链节B5和后齿面A4r之间的21处发生转矩传递，其中，链条外连接片对D3a的在图3中位于左边的连接片D3ag的后随连接片端沿着箭头方向11一直支撑在基面16的后随端部上和/或增大的齿槽ZA和底部ZA1上。按图2和3，链条内连接片对D4i在图3中位于左边的连接片D4ig位于突出物19的右边(如该凸出物存在)。

对图2和3之说明是基于一个内侧链条连接片对D4i与增大的齿槽ZA区重合之设想做出的。

图4，5中出了一个链条外连接片对D4a与增大的齿槽ZA区重合的情况。

由图5可见，大约位于缺齿部位A3处的突出物19现在啮合在链条外连接片对D4a的两个连接片之间，这是可能的，因为部位A3处没有齿，只有突出物19。该突出物不具有传递转矩的功能，而至多在反向脚踏时对链条起一种侧向导向作用，因此该突出物可以设计得足够小，同时又不会在链条的纵向和横向上有过载的危险，从而一方面如图3所示它可以位于链条的外侧，另一方面如图5所示它可以位于链条的内侧。如果在部位A3处有一个齿，那么如图3所示链条内连接片对D4i的左内连接片D4ig不能通过区域ZA而从突出物19的右侧通过去，另一方面按图5所示，链条外连接片对D4a的左连接片D4ag不能通过区域ZA而从突出物19的左侧通过去，这样在两种情况下后随的齿A4就可进入链条外连接片对D5a(图3)以及链条内连接片对D5i(图5)的两个连接片之间。

同样也是在图4和5所示的状态下，如果突出物19存在的话，该突出物19决不会象一个齿与相邻的链节的链滚14配合作用。由图4和5可见，与图2和3中的情况不同，基面16与链条内连接对D3i的连接片D3ig相配。对链节B3的支撑是通过链条外连接片对D4a在图5中位于左侧的连接片D4ag的前端支撑在增大的齿槽ZA的底部ZA1上实现的。

一个特殊的优点在于，按照图2和图4，总是相同的齿A4啮合到链条外连接片对D5a或链条内连接片对D5i的连接片之间。

在链条从小链轮C向大链轮A过渡中作为第一个齿进入链条连接片对D5a及D5i的连接片之间的大链轮A的那个齿A4配有一个斜切面22(见图3，5和6)，该斜切面使齿A4变窄(变薄)。如果在不考虑与齿槽ZA相配的链条内连接片对或链条外连接片对时，总是图3和5中所示的同一个齿A4作为第一个齿进入相应的链条连接片对D5a和D5i的连接片之间时，则意味着，只有一个齿(本例情况下为A4)必须配置一个斜切面22，即只有一个齿需要削薄。关于后面对链条B从大链轮A向小链轮C换档过程的说明，此处要指出：以这种方式可以在图2和4所示的齿A5和A6上设置另一些斜切面23。这些斜切面23则是在大链轮A向小链轮C换档过程中所希望设置的。如果需要在齿A5上也如相应于齿A4上的斜切面22一样设置一个斜切面22，那么同时设置这个斜切面23使齿A5过度变薄，这可能导致承受转矩的齿A5断裂或者过早磨损。

在相应于图4和5引导链条从小链轮C过渡到大链轮A时，链条外连接片对D4a的在图5中位于左侧的连接片D4ag则被压入增大的齿槽ZA中。随着沿箭头方向11的进一步转动，形成图4和5中所示的内外连接片对D3i和D4a的位置，其中突出物19(如果有的话)进入外连接片对D4a的两个连接片之间。如果在这一过程中，内连接片对D3i的左连接片D3ig没有在基面16上得到支承或者没有足够的支承，那么这种支承可以通过左连接片D4ag支承在增大的齿槽ZA的底部ZA1上来替代。

从在链条B和小链轮C之间的转矩传递到在链条B和大链轮A之间的转矩传递的过渡，在以后过程中进行的情况是与按照图2和3所述的情况相同的。

图6中示出了大链轮A在增大的齿槽ZA区域中的详细结构。此处尤其应注意带有基面16、缘边17a和沿径向向内的扩展段17b的浮雕状凹槽17的结构，以及前述斜切面22和23的结构。此外还可看到用ZA1表示的增大齿槽ZA的底部。

齿A1，A2和A5上设置了斜切面27。在从小链轮C向大链轮A的换档过程开始时，导轮10以及链条B将被压向大链轮A而与之靠近。为了使链条即使在这种靠近时也不会在大链轮的齿的齿尖上运行，从而设置了这些斜切面27。当链条在链轮组的继续转动下进入链轮组中之后，相对于链轮组的轴沿径向向内运动时，链条不会接触齿尖，而是在斜切面27上，并沿着与小链轮啮合的方向从斜切面27上滑行回来。只有在链轮组沿箭头方向进一步转动的过程中链条在轴向上处于浮雕状凹槽17和增大的齿槽ZA的对面时，它与小链轮的啮合才解除，此时链条在导轮沿轴向运动的作用下可以沿脱离小链轮C的方向运动。

齿A4上没有斜切面27，该齿A4在它与小链轮背离的一侧上有斜切面22，这样不管该齿A4是与图3所示的外连接片D5a径向对齐还是与图5所示的内连接片D5i径向对齐，该齿A4都能***相应的连接片之间。

由图3和5可见，参与链条过渡的齿中没有一个齿能够向一个链条连接片对施加一种使之分开的作用，尤其是在齿啮合到内连接片对，即在两个内连接片之间的窄间隙中这样的地方时，更是如此。按照现有技术这些地方因此是始终存在外连接片与链销分离的危险部位。

图7和8中详细示出了从大链轮A向小链轮C的换档情况。关于换档过程在图7中涉及的是大链轮的齿A2和小链轮的齿C9之间的区域。

为了表示相应于图1而7中的状态，齿C9沿转动方向11放置在图1的部位T1之后，而齿A2沿转动方向11放置在导出区L之前。

在图6，7和8中齿A5和A6上设有斜切面23，对此尤其可参见图6。齿A5和A6是逆着正常转动方向11作为第一齿A5和第二齿A6而跟随齿A4的那些齿，所述齿A4在前面所述的从小链轮C向大链轮A换档过程中作为第一齿进入一个连接片对的连接片之间。换言之，带斜切面23的齿A5是这样的一个齿，该齿逆着正常的转动方向11作为第二个齿跟随到缺齿部位A3。带斜切面23的齿A6是这样的一个齿，该齿作为第三个齿跟随着缺齿部位A3。

从大链轮A向小链轮C换档基本上比从小链轮C向大链轮A换档的要求要低些。其原因首先在于，较容易将处于张力下的链条B从大链轮A换到小链轮上，这受到链条张力的支持。其次，从大链轮向小链轮的过渡是在骑车人想从低档换成高档时进行的，此时一般具有对换档有利的较大的周向速度，另一方面还有对换档有利的较小的转矩。尽管如此，也要努力使从大链轮A向小链轮C的换档过程尽可能地快，无撞击并且噪声低。这些目的由齿A5和A6上的斜切面23来实现。其中关于齿A5尤其可再次参见图6。尤其从图6和8中可见，斜切面23沿着一个周面线TK(图6)相对于一个与链轮组轴线正交的平面如此地倾斜，即在转动方向11上沿周面线TK，斜切面23与相邻的小链轮C的轴向距离是逐渐增大的。这也可以从齿A5和A4的前沿侧面区域中的齿厚b和a的比较得出，此时b小于a。

如果要从大链轮A向小链轮C换档，就将图1中的导轮10再次沿与图1的图面正交的方向移动，但这次是朝着看图者方向，亦即在图8中看是向右移动；换言之，是试图将链条B沿链轮组的轴向向相邻的小链轮C推。当齿A5或A6处于导入区15中(见图1)时，链条的上述过渡就变得很容易。因为按照图8，链条内连接片对D6i在图8中位于左边的连接片D6ig在齿A5的区域中达到与小链轮C相对的斜切面23处。此时跟随链条内连接片对D6i的链条连接片对D7a，D8i和D9a在进入到部位15中时不再与跟随齿A6的那些大链轮A的齿相啮合。链条相对于链轮组轴线沿径向向内下降到小链轮C的外周面上。链节B6，B7和B8还不能以它们的链滚14啮合到小链轮前后相随的齿之间，这在图7中这些地方所示周向偏移的情况中可以看出。链节B6径向向内的运动是这样受到阻止的，即链条外连接片对D7a的在图8中位于左边的连接片D7ag支撑在凸肩30上(见图6)，该凸肩30是斜切面23造成的结果，另一方面链节B7和B8的链滚14可以顶靠在齿C7和C8上。相反，链节B9可以啮合在前后相随的齿C8和C9之间。增大的齿槽ZA的存在以及齿A5和A6上的斜切面23改善了在导轮10向小链轮C移动时链条的斜置位置，如图8中所示。同样，图7中所示的增大的齿槽ZC也有助于大链轮和小链轮C之间的链条过渡。

图9示出了链条B从大链轮A向小链轮C换档时在缺齿部位A3处有一个链条外连接片对D5a，相应地在齿A4区域中有一个链条内连接片对D6i以及在齿A5区域中有一个链条外连接片对D7a的情况。然后在如图1所示的导入部位15处，链条由于其有限的弯曲能力不能从其主平面中弯出到使链条外连接片对D7a的在图9中位于左边的连接片D7ag移动到齿A5的右边的程度；而是按照图9，链条外连接片对D7a的左连接片D7ag仍然要从齿A5的左侧通过。只有链条内连接片对D8i的与齿A6相配的左连接片D8ig可以从齿A6的在图9中的右侧通过。此处齿A6的斜切面23有利于链条从大链轮A向小链轮C的过渡。在按照图7和8所示的情况和按照图9所示的情况中都存在一个在大链轮A的某个一定的齿A5或A6上的优选换档，因此，如果在导轮10受到调节或受到向着小链轮C的偏压后，而齿A5或A6位于导入区15中时，链条就会以较高的可能性向小链轮C换档。

由图1中可见，在大链轮A上共有三个增大的齿槽ZA，在小链轮C上有三个增大的齿槽ZC。这是由开头所提到的齿数比21∶18产生的，其齿数差为3。因此在两个齿轮A和C按相应于图中所示的预定角度布置时，就可以产生例如三个过渡区，在这些过渡中不仅能从大链轮向小链轮过渡，而且也能从小链轮向大链轮过渡。在这些过渡区中两个链轮总是具有相互协调的齿形结构。前面对照图1至9所述的齿数比在每个增大的齿槽ZA和ZC的区域中都是存在的，因此可以在总共三个位置处可以从小链轮C向大链轮A换档，并且在从大链轮A向小链轮C过渡时在三个位置处存在优先条件。由于链条B很容易从大链轮A过渡到小链轮C，因此无法保证每次导轮10接近小链轮C时，换档只发生在这些优先位置处，如按图7至9所描述的那样。但是在这些位置发生换档的可能性是很高的，因此骑车人会发现即使在承受负荷中从大链轮A向小链轮C换档，该换档过程也是非常的平稳、无冲击且噪声很小。

参见图10和11，应注意以下内容：尤其由图11中可见大链轮A和链条B之间的啮合情况，其中链销13和有关的链滚14以及其链节轴G设置在一个直线的连接线V上。它不对应于在齿A2和A4之间的位置A3处简单地去掉一个齿的情况，而是将齿槽ZA的结构做得与仅仅将齿A3在齿A2和A4之间锉掉的情况不同。将链节B3，B4和B5的轴G布置在直线的连接线V上的结果在于，尽管大链轮A中存在增大的齿槽ZA(小链轮C中也是这样)，在链条和齿槽包括增大的齿槽之间总是存在完美的啮合性能。人们可以这样来想象：在链节B3和B5之间的链条段尽管有中间链节B4，在链节B3和B5之间仍然象一个整体的刚性链条段，这一个链条段相应于齿槽ZA增大的长度。这一点在以下情况下尤其有意义，即按照图1和11，链条B在区域L中从链轮组A、C上离去，而连接线V近似平行于链条上回行段12时，该上回行段向脚踏侧的链轮组行进。

已经证实，采用将链节B3，B4和B5设置在一个公共的连接线上所表示的这种结构改善了链条换档变速器的换档性能，这不仅从撞击和噪声方面而且从链条和链轮的磨损和受力方面看都得到了改善。

在图11中放大示出的部分在图10中以链轮组的整个圆周的方式示出。在图10中示出了一个不规则的多边形折线P，在该折线P内，增长的折线边P1与较短的折线边P2交错布置。长折线边P1对应一个中心角α，并且从链节B5延伸到链节B3。折线边P1此时对应于图11所示的连接线V。短的折线边P2例如对应于链节B2和B5之间的连线。图10中也示意地示出了齿A2，A4，A5和缺齿部位A3。仅就齿和齿槽在相应于折线P的圆周上的分布每次都要单独进行计算而言，图10所示的链轮结构就要求很高的费用。

人们知道，按折线方式将链节点分布在一个链轮上会导致所传递的转矩大小的波动，从而导致能被骑车人感觉的转矩变化，即使折线是规则的等边折线。

在图10所示的本发明的链轮结构情况下，由于折线是不均匀的，上述那种波动的可能性更大，但是如果考虑链条和链轮组磨损减小，换档时噪声减小这些优点，那么上述现象还是可以接受的。

上述根据装在自行车轮毂上的被驱动的链轮组的两个链轮所做的说明同样也适用于其它每两个相邻链轮构成的一对链轮，如果链轮组具有两个以上的这种链轮的话。所有链轮的结构必须根据相邻链轮的齿数确定，尤其是根据相邻链轮之间的齿数比来确定。同样，每对链轮的链轮之间的角度调节必须一次性完全确定下来，从而在从小链轮向大链轮换档时链节B1和B5之间弯曲或弯折的链条段B1-B5的链长至少近似地对应于在链节B1和B5之间的链条段由那里占支配地位的齿几何结构所给定的路径形状。在齿数差大于3个的情况下，也可以有多于所述的链节B1-B5落入过渡区。此外，位于沿径向在大链轮的增大的齿槽ZA内的小链轮也是增大的齿槽ZC这一点不是非要求不可的，尤其是在图1中所示的相对于大链轮的增大的齿槽ZA前置一个小链轮的增大的齿槽ZC不是强求的。一方面如果链节B1啮合在齿C1和C2之间，另一方面如果链节B5啮合在齿A4和A5之间的话，那么过渡链条段T就既不会太松也不会太紧。只有此时才能保证在不同链轮之间实现无撞击，无噪声的转矩传递过程。

虽然，在每个链轮中，两个处于啮合的链滚14的中间距离，即大约在链滚B2和B3之间的中间距离对应于从链节到链节的链距。这一点对所有参与换档的链轮都必须满足。

以上按照自行车后轮毂上的链轮组所述的原理也可以应用于脚踏侧，如果在踏板侧的链轮组配置了多个链轮，而为了改变速比需要将链条在脚踏链轮组的各个不同链轮之间换档的话。

前面所述中还设定在链轮的两个前后相随的齿之间总是只去掉一个齿。在各个链轮组的两个前后相随的齿之间去掉一个以上的齿也是可能的，此时按照图10和11的折线相应地就变成不相等了。在两个相邻齿之间去掉一个以上的齿的好处在于可以使链条通过的“通道”更加增大，由此避免了链条在换档时链条从其转动平面中偏离出来所造成的问题。

如前后已多次说过的那样，设置在大链轮A上的增大齿槽ZA中的突出物不具有齿的功能，它只是在链条逆着正常转动方向11向后运动时从侧面对链条起导向作用。一般地如果设置了突出物，它只设置在最大链轮的增大齿槽中或者设置在链轮组中的多个最大链轮的增大的齿槽中。

Claims

1.用于自行车的链式换档变速器，包括一个主动链轮单元和一个从动链轮单元(A-C)以及一个使这两个链轮单元相互连接的链条(B)；其中至少一个链轮单元是带有至少两个链轮(A，C)，即一个较大链轮(A)和一个较小链轮(C)的多链轮单元(A-C)；此外，多链轮单元(A-C)的两个链轮(A，C)每个都有许多齿(A1...；C1...)和相应数目的在齿对(A1，A2；C1，C2)之间构成的齿槽(A1-A2；C1-C2)；此外，链条(B)由相继的链节(B1...)和在链节(B1...)之间以交替设置的内、外连接片对(D2i，D3a)构成；此外，为了将链条在多链轮单元(A-C)的两个链轮(A，C)之间换档，在一个导入区(15)中设置了一个换档装置(10)，在所述的导入区中，链条(B)在沿着链条(B)和链轮(A，C)的正常转动方向下进入到多链轮单元(A-C)中，所述的换档装置(10)的结构便于使链条(B)具有沿着平行于多链轮单元(A-C)轴(X)的方向运动；此外，当链条(B)在多链轮单元(A-C-的链轮(A，C)之间换档时，在换档前的链轮(C)和换档后的链轮(A)之间形成一条链条过渡段(B1-B5)，它穿过多链轮单元(A-C)从多链轮单元(A-C)的链条导入区(15)直到链条导出区(L)的这个转动区域；此外，链条过渡段(B1-B5)逆着链轮组(A，C)的正常转动方向从一个链节(B1)延伸到一个链节(B5)，其中链节(B1)作为最后的一个链节(B1)啮合在换档前的链轮(C)的最后一对齿(C1，C2)的两个最后的齿(C1，C2)之间，链节(B5)作为第一个链节(B5)啮合在换档后的链轮(A)的第一对齿(A4，A5)的头两个齿(A4，A5)之间；其中，至少在多链轮单元(A-C)的一个相应于沿小链轮(C)向大链轮(A)换档方向进行链条换档的链条过渡周向区域(T)中，在链轮(A，C)上采取了结构措施，使得链条(B)在这一链条过渡周向区域(T)中在两个链轮(A，C)之间至少沿着从小链轮(C)到大链轮(A)的换档方向的换档是容易的，并确定相应的链条过渡段(B1-B5)的路径，其特征在于，

a)在相应于从小链轮(C)向大链轮(A)换档的链条过渡周向区域(T)中，在大链轮(A)上去掉了一个齿(A3处)，以形成一个双倍的齿槽(ZA)，该齿在正常的转动方向(11)上位于大链轮(A)的第一对齿(A4，A5)的前行的第一齿(A4)之前，

b)在大链轮(A)的对着小链轮(C)的侧面上，在一个沿正常转动方向(11)位于双齿槽(ZA)之前并且如果要求也处于双齿槽(ZA)前行的端部区域中的齿(A2)的根部区域中，构成一个连接片支承基面(16)，该基面(16)在正常的转动方向(11)上跟随在小链轮(C)的最后一对齿(C1，C2)中的最后的尾齿(C2)之后，

c)由于连接片支承基面(16)和双齿槽(ZA)的一个底部(ZA1)而在大链轮(A)的第一对齿(A4，A5)和小链轮(C)的最后一对齿(C1，C2)之间的链条过渡周向区域(T)内形成一条链条过渡段(B1-B5)的沿径向向外凸的弯曲或弯折的(沿轴向看)路径(B1，B2，B3，B4，B5)，其中弯曲的链条过渡段(B1-B5)汇入到小链轮(C)的最后一对齿(C1，C2)的最后两个齿(C1，C2)之间的齿槽(C1，C2)中，

d)大链轮(A)的沿正常转动方向(11)的第一对齿(A4，A5)的前行第一个齿(A4)被设计成不仅啮合在内侧连接片对(D5i)的连接片之间，而且也啮合在外侧连接片对(D5a)的连接片之间。

2.按权利要求1的链式换档变速器，其特征是，在小链轮(C)上去掉了一个跟随最后一对齿(C1，C2)中的最后一个后齿(C2)的齿(在C3处)，由此形成一个在小链轮(C)上的多重齿槽(ZC)。

3.按权利要求1或2的链式换档变速器，其特征是，连接片支承基面(16)由大链轮(A)的对着小链轮(C)的侧面中的一个浮雕状凹槽(17)的径向内缘边所构成。

4.按权利要求3的链式换档变速器，其特征是，浮雕状凹槽(17)具有一个相对于多链轮单元(A-C)的轴(X)而言沿正常转动方向(11)前行的、基本沿径向分布的前伸缘边(17a)，一个与该缘边(17a)在轴向上相邻的链条连接片(D 2ig)从该缘边(17a)通过。

5.按权利要求4的链式换档变速器，其特征是，浮雕状凹槽(17)在一个相应于正常转动方向(11)的、位于连接片支承基面(16)的前行端之前的前行区中沿多链轮单元(A-C)的轴(X)的方向径向向内扩展。

6.按权利要求1，2，4中之一的链式换档变速器，其特征是，大链轮(A)的第一对齿(A4，A5)中的前行第一齿(A4)在其背离小链轮(C)的侧面(22)上沿径向向外地并朝着小链轮(C)做成斜切面。

7.按权利要求1，2，4中之一的链式换档变速器，其特征是，在大链轮(A)的与其第一对齿(A4，A5)的前行第一齿(A4)不相同的那些齿(A1，A2，A5，A6)中，至少一些齿在它们的对着小链轮(C)的侧面(27)上沿径向向外并且背离小链轮(C)做成斜切面，并且是至少和最好在它们径向高度上的一个径向外区域(27)中。

8.按权利要求1，2，4中之一的链式换档变速器，其特征是，至少在大链轮(A)的双齿槽(ZA)的去掉齿的部位(A3)处设置一个突出物(19)，该突出物在处于与一内连接片对(D4i)轴向相邻的情况下位于该内连接片对(D4i)的中间空隙之外，并且是位于那个距小链轮(C)较远的连接片(D4ig)的外侧，当该突出物在处于与一外连接片对(D4a)轴向相邻的情况下则凸入到该外连接片对(D4a)的连接片之间。

9.按权利要求1的前序部分和必要时至少按权利要求1和权利要求2-8的特征部分的特征之一的链式换档变速器，其特征是，为了便于链条沿由大链轮(A)至小链轮(C)的换档方向进行换档，在沿小链轮(C)至大链轮(A)的过渡方向上构成的链条过渡周向区域中，对大链轮(A)的齿(A1，A2，A4，A5，A6)采取附加的结构措施。

10.按权利要求9的链式换档变速器，其特征是，大链轮(A)的第一对齿(A4，A5)中的第一尾随齿(A5)或/和沿正常转动方向(11)跟随该第一尾随齿(A5)的齿(A6)在对着小链轮(C)的一侧上具有斜切面(27)，并且这些斜切面(27)在沿轴向从径向向外来看时是沿着正常的转动方向(11)向前并且在背离小链轮(C)的方向上延伸。

11.按权利要求10的链式换档变速器，其特征是，两个齿，亦即不仅大链轮(A)的第一尾随齿(A5)，而且在正常转动方向(11)上跟随该齿(A5)的齿(A6)都具有斜切面(23)，其中一个在相应于从大链轮(A)至小链轮(C)的链条换档方向上的链条过渡段(B5-B9)在属于该段的一内连接片对(D6i)与大链轮(A)的第一尾随齿(A5)处于轴向相邻时，以它距小链轮(C)较远的内连接片(D6ig)的外侧面顶接在大链轮(A)的第一对齿(A4，A5)的第一尾随齿(A5)的斜切面(23)上，而当链条过渡段(B5-B9)的外连接片对(D7a)与大链轮(A)的第一对齿(A4，A5)的第一尾随齿(A5)处于轴向相邻时，该第一齿(A5)就啮合到该外连接片对(D7a)的外连接片之间，然后是一跟随在前述外连接片对(D7a)之后的内连接片对(D8i)的一个距小链轮(C)较远的内连接片(D8ig)顶接在大链轮(A)的跟随在其第一对齿(A4，A5)的第一尾随齿(A5)之后的齿(A6)的斜切面(23)上。

12.按权利要求1，2，4，10，11中之一的链式换档变速器，其特征是，大链轮(A)的在增大的齿槽之前的齿(A1，A2)中的第一齿(A2)，必要时也包括第二齿(A1)相对于链条(B)的转动平面被倾斜设置，轴向错位或者径向向外做成斜切面，以便与链条(B)在此处设置的倾斜位置相配合。

13.按权利要求1，2，4，10，11中之一的链式换档变速器，其特征是，两个链轮，亦即大链轮(A)和小链轮(C)是多链轮单元(A-C)的一个较大的链轮组的一部分，其中或者至今为止称为大链轮的链轮(A)相对于比它还大的链轮则是小链轮，或者/和至今为止称为小链轮的链轮(C)相对于更小的链轮则是大链轮，至少适用于一些相互构成一对链轮的相邻链轮。

14.按权利要求1，2，4，10，11中之一的链式换档变速器，其特征是，突出物(19)总是设置在一个多链轮单元的最大链轮(A)的或多个最大链轮的双齿槽的区域中。

15.按权利要求1，2，4，10，11中之一的链式换档变速器，其特征是，多链轮单元(A-C)的一对链轮(A，C)配置了数个在周向分布的链条过渡周向区(T)。

16.按权利要求1的链式换档变速器，其特征是，多重齿槽(ZA)的齿槽轮廓与紧跟着该多重齿槽(ZA)的另一个齿槽(A4-A5)的轮廓是这样相互匹配的，使得当相应数目的链节(B3-B5)位于这些齿槽(ZA，A4-A5)中时，链节轴线位于一个公共的连接直线(V)上，其中位于多重齿槽(ZA)中的前行链节(B3)和位于随后的齿槽(A4，A5)中的链节(B5)至少在从导出区进入牵引段时，按比例地传递转矩的方式共同地邻接在位于它们之前的齿(A2或A4)的后齿面上，以及在从牵引段向主动链轮组的链轮上绕行时以部分传递转矩的方式共同地邻接在位于它们之前的齿的后齿面上。

17.按权利要求16的链式换档变速器，其特征是，链轮的齿槽的中点构成一个不规则的多边形，其中位于一个公共连接线(V)上的链节轴总是构成较大的折线边(G-G-G)。