自行车多段链轮组齿盘的修整方法及其结构的制作方法

专利名称：自行车多段链轮组齿盘的修整方法及其结构的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种自行车多段链轮组齿盘的修整方法及其结构。
已知大、小齿盘间链条换档的设计，主要基于以下的假设，即在大、小齿盘间上档时，脱离滚子与上档滚子中心的距离为链条节距的整数倍，简言之，就是此两滚子间链条成一直线，于是根据以上的假设，针对导引链条的目的，设计齿盘各齿的侧面修整。
但事实上，链条由较小齿盘被导链器导引至较大齿盘上档齿时，会先接触到较大齿盘的侧面，使得链节间有关节角(Articular angle)的形成，于是脱离滚子与上档滚子间的链条不再是成一直线，当然此两滚子中心距也不再是链条节距的整数倍。因此已知技术对上档动作所做的假设与应用并不正确。
本发明的主要目的，是在于提供一种使用正确的上档模式，决定大、小齿盘应有的相对相位角，进而对齿盘做必要的修整，以改进链条上档效率的自行车多段链轮组。
为解决已知技术对上档动作的错误假设而导致的不正确应用，本发明提出枢轴滚子以及调整大小齿盘相对相位角的观念。由于换挡时，导链器导引链条从较小齿盘移至较大齿盘的过程中，枢轴滚子的销或其外侧链板会先碰触到较大齿盘的侧面，此销的作用类似枢轴，使得枢轴滚子之前与其后的链节间形成一关节角，而链条经由导链器导引挂上较大齿盘时，首先扣于上档齿的滚子与链节分别称为上档滚子与上档链节，枢轴滚子即为上档滚子之前一滚子。所以，枢轴滚子前后链节间形成的关节角，造成上档滚子与脱离滚子间的链条在枢轴滚子处分为两段直线。
其次，脱离滚子位于较小齿盘的两齿间，而上档滚子位于较大齿盘的两齿间，当此两滚子的位置已知，则同时决定了大、小齿盘的关系，即大、小齿盘的相对相位角。因此，本发明对上档动作的设计，是依据大、小齿盘的齿数差及大小，选定脱离滚子与距脱离滚子适当链节数目的上档滚子，此时上档滚子之前一滚子与其后第一外链节，分别为枢轴滚子及上档链节。于是，借助于以上几个关键滚子与链节的指定，视上档动作的需要调整其间的几何关系，脱离滚子与上档滚子的位置可因而求得，不同的大、小齿盘相对相位角即可决定。
上述关键滚子与链节的指定方法依设计步骤分为标准上档点齿形与近似上档点齿形。标准上档点齿形的设计方法为指定脱离滚子相对于较小齿盘的位置与上档滚子及枢轴滚子相对于较大齿盘的位置，调整枢轴滚子的关节角及齿盘间的相对相位角，使链条处于力平衡的张紧状态且其关节角都在链条制造规范内。此时枢轴滚子与上档滚子及脱离滚子间各自形成一条直线，如此可决定标准上档点的齿形侧面修整量。其次，在其他近似的上档点处则先指定脱离滚子及上档滚子的位置及大小齿盘间的相位角，调整枢轴滚子的位置及其相对关节角，使枢轴滚子的位置在相对于脱离滚子与前后各一齿所形成的夹角范围内(即360°/N的范围内，其中N为较小齿盘的齿数)，且枢轴滚子紧靠在较大齿盘齿形工作区侧，借助于调整枢轴滚子靠在齿形工作区侧的高度以调整链条的力平衡状态，如此可决定近似上档点的齿形侧面修整量。使用本发明方法所设计出来的齿形不论是标准上档齿形及近似上档齿形皆能粗确地扣住上档滚子，使换档动作顺利完成。
本发明另一使用方式为迁就较差链条的特性，如链条的弯折角度较小或太大，链条侧板形状不佳等，此时可利用本发明的近似上档点齿形的设计方法使齿形侧边修整量在合理的范围内尽量减小，以便设计的齿形能在换档效率及齿形强度间达到平衡。
此外，为了确保枢轴滚子及其销能依照原先设计的方式动作，可在上档时较大齿盘与枢轴滚子的销及其外链板接触的位置进行修整，达到定位的功能，该齿盘修整，可将链条视为切削刀具，把大、小齿盘的齿与所设计的链条运动路径相干涉的部分予以削去，完成齿盘的修整。同样的道理，可以在链条由较小齿盘被导引、移至较大齿盘的途径上，修整所经过的大、小齿盘的齿，使链条能更顺利且正确地遵循设计的要求，而完成上档的动作。
以下将配合附图，对本发明的目的及动作原理作一详细说明

图1是本发明的系统动作图。
图2是本发明换挡动作的起始阶段与关键的滚子、键节指定的示意图。
图3是本发明链条扣上较大齿盘后啮合情形的示意图。
图4是本发明上档齿附近大、小齿盘各齿修整的示意图。
首先，请参阅图1，它是本发明实施的系统动作示意图，本发明至少包含有一较大齿盘2及一较小齿盘3，大小齿盘2、3上啮合有为导链器(图中未示)所导引的链条1，大、小齿盘2、3外侧圆周上设有多个齿，大齿盘2齿的数目较小齿盘3多。其中导链器装设在图中所示链条1的左方，以三度空间的运动，导引链条1由较小齿盘3平面移至较大齿盘2平面。此时大、小齿盘2、3组对于其中心轴而旋转，于是链条1的链节能够依序与大、小齿盘2、3相啮合。但为附图表示的方便，图1利用倒置的原理固定齿盘组，所以相对地导链器是绕着齿盘组中心轴而运动，同时导引链条1由较小齿盘3平面换至较大齿盘2平面。
当换档动作开始时，导链器由较小齿盘3所在的平面移到较大齿盘2所在的平面。其间，位于导链器及较小齿盘3间的链条被带动而歪斜(如图2所示)，直到某一滚子的销或其外链板碰触到较大齿盘2侧面为止，此滚子即为枢轴滚子10。若此时大、小齿盘2、3组的诸般条件适合，例如大、小齿盘2、3的相位角度差及齿盘齿侧的修整情况等均配合，则在导链器与齿盘组带动下，枢轴滚子10后的链条会相对于枢轴滚子销11转动而扣上较大齿盘2，其中首先扣住较大齿盘2的称为上档滚子12及上档链节13，而首先被扣上的轮齿则为上档齿20，如图3所示为链条1顺利扣上较大齿盘2而上档的状态。
于是，为了使链条能顺利地由较小齿盘3换挡至较大齿盘2，大小齿盘2、3的相对相位角必须适当地设计，本发明的设计程序为，在导链器导引链条1至较大齿盘2所在的平面时，考虑枢轴滚子10的作用，指定脱离滚子14与上档滚子12(此时上档链节13与枢轴滚子10即被决定)，然后视大、小齿盘2、3的尺寸及上档位置的需要，调整这些关键滚子与链节间的几何关系。藉由链条1的滚子与大、小齿盘2、3的啮合关系，大、小齿盘2、3的相对相位角度可以求得。
上述关键滚子与链节的指定方法分为标准上档点齿形与近似上档点齿形二种。标准上档点齿形的设计方法为指定脱离滚子14相对于较小齿盘3的位置与上档滚子12及枢轴滚子10相对于较大齿盘2的位置，调整枢轴滚子10的关节角及齿盘2、3间的相对相位角，使链条1处于力平衡的张紧状态且其关节角都在链条制造规范内，此时枢轴滚子10与上档滚子12及脱离滚子14间各形成一条直线，如此可决定标准上档点的齿形侧面修整量。再者，在其他近似的上档点处则先指定脱离滚子14及上档滚子12的位置及大小齿盘2、3间的相位角，调整枢轴滚子10的位置及其相对关节角，使枢轴滚子10的位置在相对于脱离滚子与前后各一齿所形成的夹角范围内，(即360°/N的范围内，其中N为较小齿盘的齿数)，且枢轴滚子10紧靠在较大齿盘2齿形工作区侧，借助于调整枢轴滚子10靠在齿形工作区侧的高度以调整链条的力平衡状态，如此可决定近似上档点的齿形侧面修整量。
为了确保链条1能在设计的上档齿20处扣上较大齿盘2，上档齿20附近大、小齿盘2、3各齿的侧面必须加以修整为如图4所示的形状；尤其是枢轴滚子销11及其外侧链板15与较大齿盘2接触点处应修整出枢轴的支撑，以保证链条1会依设计的方式完成上档的动作，前述的齿盘修整，可将链条1视为切削刀具，把大、小齿盘2、3与链条1运动路径相干涉的部分削去而完成，即如图4中所示的削去部份21、22、23、24及30、31等，其中削去部份24是为针对枢轴滚子10部份而修整，削去部份31是为针对脱离滚子14部份而修整。
以上所述的齿形修整除了在24a部份是为了控制枢轴滚子位置而须精确控制外，其他各处皆为较次要的齿形修整，可视制造上的需要加以扩大或整形，所以24a的修整部份特别称之为枢轴滚子支撑区。因此典型的齿形修整是在较小齿盘上于脱离滚子处算起连续两齿有侧向修整。于大齿盘上则在枢轴滚子处算起连续三齿有侧向修整，其中尤以枢轴滚子支撑区须精确控制。
利用上述正确的上档模式，决定大、小齿盘应有的相对相位角，并进而对齿盘作必要的修整，以改进链条上档效率，增加换档点，而减少换档所需的时间及产生的噪音，可有效提升自行车使用的舒适性。
上述实施例为多段链轮组的设计，使导链器导引链条在其上换挡，本发明若应用于后变速器在后飞轮组上执行链条换档的动作时，导链器即为后变速器。本发明若应用于前齿盘组时，则导链器更换为前变速器，其拨链板则执行导引链条换档的动作。
综上所述，本发明有效增进大、小齿盘及链条的换档效率，可提升自行车使用的舒适性，已达产业上的利用价值。
权利要求
1.一种自行车多段链轮组齿盘的修整方法，该链轮组至少包含有一较大齿盘及一较小齿盘，它是依据大、小齿盘的齿数差及大小，选定脱离滚子与距脱离滚子适当链节数目处的上档滚子，上档滚子之前一滚子与其后一外链节，分别定为枢轴滚子及上档链节；借助于以上几个关链滚子与链节的指定，视上档动作的需要调整其间之几何关系，脱离滚子与上档滚子之位置可因而求得，以调整大、小齿盘的相对相位角，进而对齿盘作必要修整。
2.如权利要求1所述的自行车多段链轮组齿盘的修正方法，其为标准上档点齿形的修整，乃先指定脱离滚子、上档滚子及枢轴滚子调整关节角及大、小齿盘间相对相位角，以达到链条处于张紧的力平衡状态，并据计算结果修整齿形。
3.如权利要求1所述的自行车多段链轮组齿盘的修整方法，其为近似上档点齿形的修整，乃先指定脱离滚子与上档滚子的位置及大小齿盘间的相对相位角，调整枢轴滚子或外侧链板靠在齿形工作区的高度，使链条能处于张紧的力平衡状态，并计算结果修整齿形。
4.如权利要求1、2或3所述的自行车多段链轮组齿盘的修整方法，其齿形侧边的修整是以链条为刀具，根据计算所得的链条路径修整齿形干涉部份，除了枢轴滚子支撑区须精确控制以确保换挡效率外，其他各区可视制造需要而加以适当扩大或整形。
5.一种自行车多段链轮组齿盘的修整结构，其至少包含有一较大齿盘及一较小齿盘，大、小齿盘外侧圆周上有多个齿，大齿盘齿的数目较小齿盘多，大、小齿盘上啮合有为导键器导引的链条，其特征在于较小齿盘在枢轴滚子处算起连续二齿的齿形侧面，较大齿盘在枢轴滚子处算起连续三齿的齿形侧面，有依大、小齿盘相对相位角而修整的削去部份。
全文摘要
本发明系有关于一种自行车多段链轮组齿盘的修整方法及其结构，其中多段链轮组至少包含一较小齿盘及一较大齿盘，当链条在导链器的导引下由较小齿盘换挡至较大齿盘时，最后与较小齿盘接触的链条滚子称为脱离滚子，并选定链条上距脱离滚子适当数目的链节处为上挡滚子，且其前一滚子与其后第一链节分别为枢轴滚子及上挡链节。
文档编号B62M9/00GK1119165SQ9410850
公开日1996年3月27日 申请日期1994年7月14日 优先权日1994年7月14日
发明者冯展华, 严昌道, 曾锦焕, 王传承, 蔡忠杓 申请人:财团法人工业技术研究院