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CN111936753A - 飞轮和推力轴承系统及包括这种系统的交通工具传动系统 - Google Patents

飞轮和推力轴承系统及包括这种系统的交通工具传动系统 Download PDF

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CN111936753A
CN111936753A CN201980024474.0A CN201980024474A CN111936753A CN 111936753 A CN111936753 A CN 111936753A CN 201980024474 A CN201980024474 A CN 201980024474A CN 111936753 A CN111936753 A CN 111936753A
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Abstract

本文公开了用于自行车的单向轴承、轴承组件和飞轮机构(10)。轴承组件包括具有内座圈和外座圈的单向轴承(22)、第一推力轴承(14)和第二推力轴承(16)，其中单向轴承的内座圈和外座圈被形成为保持推力轴承中的一个或两个。单向轴承包括外座圈和内座圈与位于内座圈和外座圈之间的单向轴承机构，内座圈包括内座圈环部分，内座圈具有在平行于轴承的旋转轴线的第一方向上从内座圈环部分突出的内凸缘以及在远离轴承的旋转轴线的第二方向上突出的外凸缘，外座圈包括外座圈环部分和从外座圈环部分轴向地向内延伸的外凸缘部分，因此限定了围绕内座圈环部分的外圆周的第一轴承表面、由外座圈环部分的内圆周限定的第二轴承表面、由内座圈环部分的第一侧壁和/或内凸缘限定的第三轴承表面、由内座圈环部分的第二侧壁和/或外凸缘限定的第四轴承表面以及由外座圈凸缘部分的内表面限定的第五轴承表面。

Description

飞轮和推力轴承系统及包括这种系统的交通工具传动系统
发明领域
本发明涉及齿轮传动系统，尤其是用于自行车的齿轮传动系统，但是可以用于其他交通工具和非交通工具应用。此外，还描述了一种新颖的轴承组件。
发明背景
自行车通常设置有飞轮机构(freewheel mechanism)。飞轮机构设置在后轮轮毂中，并且允许骑车人停止踩踏板而后轮不会像其在固定齿轮自行车中那样锁定。
在这种标准的现有技术配置中，一旦骑车人停止踩踏板，则链条、前曲柄(frontcrank)和后链轮(rear sprocket)/后飞轮(rear cassette)都停止旋转，同时后轮毂继续旋转。
当骑车人再次施加扭矩时，曲柄/链条/链轮组件可能会产生可感觉到的且令人失去气力的(unnerving)扭矩吸收。
已经提出了前飞轮机构，但是存在许多缺点；它们可能仅仅是重新定位到前曲柄的后飞轮机构，或者可能不适合于作用在前链条组部件上的多种力，或者可能不希望地增加相对的踏板曲柄臂之间的有效宽度。
发明概述
根据本发明的第一方面，提供了一种轴承组件，该轴承组件包括具有内座圈(race)和外座圈的单向轴承、第一推力轴承(thrust bearing)和第二推力轴承，其中单向轴承的内座圈和外座圈被形成为保持推力轴承中的一个或两个。
轴承组件将具有旋转轴线，并且提及“轴向的”和“轴向地”意指沿着该轴线测量的距离，并且提及“径向的”和“径向地”意指远离该轴线的距离。
外座圈可以包括大致环形的部分和一个或更多个凸缘部分。
一个或更多个凸缘部分可以从外座圈轴向地向内延伸。
第一推力轴承或第二推力轴承可以位于外座圈的凸缘部分的轴向内侧(axiallyinboard)。
第一推力轴承或第二推力轴承可以位于内座圈的轴向外侧。
因此，第一推力轴承或第二推力轴承可以在轴向方向上被夹在单向轴承的内座圈和外座圈之间。
第一推力轴承或第二推力轴承中的另一个可以相对于第一推力轴承或第二推力轴承位于内座圈和/或外座圈的远端侧上。
第一推力轴承或第二推力轴承中的另一个可以具有外座圈，该外座圈可旋转地联接到单向轴承的外座圈。
单向轴承可以具有楔块离合器机构(sprag clutch mechanism)，该楔块离合器机构包括环和棘爪装置(ring and pawl arrangement)。
环和棘爪装置可以以弹性柔性材料提供。
第一推力轴承或第二推力轴承中的另一个可以邻接楔块离合器机构的环。
单向轴承的内座圈可以具有径向向外延伸的凸缘。
如此延伸的凸缘可以邻接第一推力轴承或第二推力轴承。
推力轴承可以是滚针轴承。
根据本发明的第二方面，提供了一种单向轴承，该单向轴承包括外座圈和内座圈与位于内座圈和外座圈之间的单向轴承机构，内座圈包括内座圈环部分，内座圈具有在平行于轴承的旋转轴线的第一方向上从内座圈环部分突出的内凸缘以及在远离轴承的旋转轴线的第二方向上突出的外凸缘，外座圈包括外座圈环部分和从外座圈环部分轴向地向内延伸的外凸缘部分，因此限定了围绕内座圈环部分的外圆周的第一轴承表面、由外座圈环部分的内圆周限定的第二轴承表面、由内座圈环部分的第一侧壁和/或内凸缘限定的第三轴承表面、由内座圈环部分的第二侧壁和/或外凸缘限定的第四轴承表面以及由外座圈凸缘部分的内表面限定的第五轴承表面。
第一推力轴承可以设置在第三轴承表面和第五轴承表面之间。
第二推力轴承可以设置在第四轴承表面上。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于自行车的飞轮机构，该飞轮机构包括至少一个根据本发明的第一方面和/或第二方面的轴承组件或轴承。
根据本发明的第四方面，提供了一种交通工具传动系统，该交通工具传动系统包括至少一个根据本发明的第一方面和/或第二方面的轴承组件或轴承。
附图简述
现在将仅通过示例的方式参考以下附图描述本发明的实施方案，在附图中：
图1是根据本发明的第一方面的轴承和轴承组件以及根据本发明的第二方面的轴承组件的截面透视图；
图2是图1的轴承和轴承组件的透视图；
图3是图1和图2的轴承组件的各个部件的平面图；
图4是根据本发明的第三方面的链环和曲柄组件的侧视图；以及
图5是根据本发明的第四方面的自行车。
参考附图并且首先参考图1，描绘了轴承组件10。轴承组件10包括单向轴承12与第一推力轴承14和第二推力轴承16，第一推力轴承14位于轴承组件10的第一侧或“内”侧上，第二推力轴承16位于轴承组件12的第二侧或“外”侧上。轴承组件10具有旋转轴线A-A。
当孤立地考虑时，将理解，“内”和“外”是任意性术语，并且提供了描述轴承组件10的任一侧的便利方式，尽管当轴承组件10被用于自行车传动系统中时，如下所述，使用这些相对术语的原因将是明显的。
单向轴承12包括外座圈18和内座圈20与位于所述内座圈20和外座圈18之间的单向轴承机构22，内座圈20包括内座圈环部分24，内座圈环部分24具有在平行于轴承组件10的旋转轴线A-A的第一方向上从内座圈环部分24突出的内凸缘26以及在远离轴承组件10的旋转轴线A-A的第二方向上突出的外凸缘28。
花键套环部分(splined collar portion)27位于内凸缘26的外侧上，花键套环部分27具有内花键表面27a和外光滑表面27b。较小的橡胶O形环密封件27c设置在外光滑表面27b的外边缘上，该外边缘是轴承组件10的“外”侧。设置了一个O形环安置槽27d，以便能够放置O形环密封件27c。
本实施方案中的单向轴承机构22是楔块离合器机构，但也可以是不同的。
当轴承沿着驱动旋转方向旋转时，楔块离合器机构22的使用提供了更平滑的驱动接合的优点。
楔块离合器机构包括弹性环22a，并且多个棘爪22b从环22a向内突出。
单向轴承机构22在“内”侧上邻接外凸缘28。
外座圈18包括外座圈环部分30。内凸缘32在轴承组件10的“内”侧上从外座圈环部分30平行于轴承组件10的旋转轴线A-A向外突出、靠近轴承组件10的内座圈20的外凸缘28所定位的一侧。
第一外座圈外凸缘34设置在外座圈18的远离内凸缘32的远端侧或外侧上，在本实施方案中，第一外座圈外凸缘34的形状和厚度与内凸缘32的大致相同。
第二外座圈外凸缘36从第一外座圈外凸缘34向内朝向轴A-A突出，第二外座圈外凸缘36比第一外座圈外凸缘34更细长且更薄。
尽管为了清楚起见被描述为分开的部分，但是将理解的是，外座圈和内座圈的各个部件被形成为一体的单元。两个外凸缘部分也可以被视为单个阶梯凸缘部分。
外座圈圆角(outer race fillet)19围绕外座圈18的外边缘设置，提供了到凸缘34、36的外部外表面的平滑过渡。
第二外座圈外凸缘36终止于O形环密封件27c的附近。
多个带螺纹的孔18b围绕外座圈18的“内”表面18a设置，该“内”表面18a是位于第二外座圈外凸缘36和第一外座圈外凸缘34的远端的表面。
较大的O形密封件18c设置在外座圈18的内表面18a和外座圈18的外表面18d之间的接合处。O形环槽18e形成于该接合处，以便能够放置。
第二推力轴承16是已知类型的滚针推力轴承，其是大致盘形的轴承，具有围绕盘设置的多个滚针，每个滚针具有垂直于主轴承轴A-A的旋转轴线，径向地布置在盘周围和盘内。
第二推力轴承16位于第二外座圈外凸缘36的内表面36a和内座圈20的外轴向表面20a之间。这两个表面20a、36a形成第二推力轴承16的轴承表面，并且将第二推力轴承16“夹”在它们之间。第二推力轴承16邻接第一外座圈外凸缘34，该第一外座圈外凸缘34提供径向邻接。因此，第二推力轴承位于内座圈20的轴向“外侧”，即远离轴承组件的中心平面，并且位于外座圈的凸缘的轴向“内侧”。
第一推力轴承14位于轴承组件10的“内”侧上，并且邻接内座圈环部分24和内凸缘26。内轴承座圈14a位于轴承组件10的最内部处，在外座圈18的“内”表面18a的范围内并且大致与外座圈18的“内”表面18a共面。内轴承座圈14a可以与外座圈形成过盈配合，或者可以采用替代的附接方法，例如本领域已知的或如下所述的方法。
轴承组件10可以被用作用于自行车B的前飞轮机构100的一部分。图4描绘了这样的机构100。
本发明的轴承组件10具有13.5mm的轴向厚度，因此提供了用于装配的紧凑单元。
飞轮机构100包括轴承组件10、曲柄臂102和链环104。链条C在第一端处围绕链环104安装，并且在第二端处围绕后轮毂H安装。后轮毂H是固定轮毂(fixed hub)，因为飞轮功能由飞轮机构100承担。
曲柄臂102具有附接部分102a，该附接部分102a具有与内花键表面27a互补的形式。尽管多种附接方法是可能的，但是在本实施方案中，附接部分102a延伸到轴承组件10的内部，稍微超过内花键表面27a的宽度，并且通过压接(pressing)而变形，从而将曲柄臂102牢固地夹紧到轴承组件10。
链环104经由与带螺纹的孔18b的机械连接而被附接到外座圈18。较大的O形环密封件18c被链环104压缩，以在轴承组件10的内侧上形成密封。
曲柄臂102具有轴孔106，轴孔106允许该组件安装在自行车B上，并且轴108附接到在底部支架壳体(bottom bracket shell)112的远端侧上的第二曲柄臂110。
向前(从图5的视角看是顺时针方向)踩踏曲柄臂102、110导致棘爪22b在内座圈20和外座圈18之间形成过盈配合，以形成旋转运动并且因此旋转运动通过轴承组件传动，从而导致链环104旋转，并且链条C使轮毂H和后轮RW旋转。
当这样的踩踏运动停止时，或者实际上反向时(从图5的视角看是逆时针方向)，棘爪22b脱离，并且过盈配合终止。链条C则由后轮RW和轮毂H的旋转运动驱动，并且继续驱动链环104和外座圈18的旋转运动。
本公开内容提供了一种前链环/链轮飞轮机构，其具有相对小的轴向长度/厚度，并且因此可以以两个曲柄臂之间的最小附加距离被安装到自行车上。
此外，推力轴承提供针对轴向载荷和弯矩的较大支撑，从而改善旋转功能和效率。
本发明不限于前文描述的实施方案，而是在构造和细节上可以变化。
外座圈的外表面可以设置有排放嘴(bleed nipple)或排放螺钉(bleed screw)，以控制内部润滑。
除了自行车之外，轴承和/或轴承组件还可以被用于其他交通工具传动系统。
没有推力轴承的单向轴承可以被描述为包括外座圈和内座圈与位于内座圈和外座圈之间的单向轴承机构，内座圈包括内座圈环部分，内座圈具有在平行于轴承的旋转轴线的第一方向上从内座圈环部分突出的内凸缘以及在远离轴承的旋转轴线的第二方向上突出的外凸缘，外座圈包括外座圈环部分和从外座圈环部分轴向地向内延伸的外凸缘部分，因此限定了围绕内座圈环部分的外圆周的第一轴承表面、由外座圈环部分的内圆周限定的第二轴承表面、由内座圈环部分的第一侧壁和/或内凸缘限定的第三轴承表面、由内座圈环部分的第二侧壁和/或外凸缘限定的第四轴承表面以及由外座圈凸缘部分的内表面限定的第五轴承表面。

Claims (18)

1.一种轴承组件，包括具有内座圈和外座圈的单向轴承、第一推力轴承和第二推力轴承，其中所述单向轴承的所述内座圈和所述外座圈被形成为保持所述推力轴承中的一个或两个。
2.如权利要求1所述的轴承组件，其中所述外座圈包括大致环形的部分和一个或更多个凸缘部分。
3.如权利要求2所述的轴承组件，其中所述一个或更多个凸缘部分从所述外座圈轴向地向内延伸。
4.如权利要求2或3所述的轴承组件，其中所述第一推力轴承或所述第二推力轴承位于所述外座圈的所述凸缘部分的轴向内侧。
5.如任一前述权利要求所述的轴承组件，其中所述第一推力轴承或所述第二推力轴承位于所述内座圈的轴向外侧。
6.如任一前述权利要求所述的轴承组件，其中所述第一推力轴承或所述第二推力轴承中的另一个相对于所述第一推力轴承或所述第二推力轴承位于所述内座圈和/或所述外座圈的远端侧上。
7.如任一前述权利要求所述的轴承组件，其中所述单向轴承具有楔块离合器机构，所述楔块离合器机构包括环和棘爪装置。
8.如权利要求7所述的轴承组件，其中所述环和棘爪装置能够以弹性柔性材料提供。
9.如权利要求7或8所述的轴承组件，其中所述第一推力轴承或所述第二推力轴承中的另一个邻接所述楔块离合器机构的环。
10.如任一前述权利要求所述的轴承组件，其中所述单向轴承的所述内座圈能够具有径向向外延伸的凸缘。
11.如权利要求10所述的轴承组件，其中如此延伸的所述凸缘邻接所述第一推力轴承或所述第二推力轴承。
12.如任一前述权利要求所述的轴承组件，其中所述推力轴承是滚针轴承。
13.一种单向轴承，包括外座圈和内座圈与位于所述内座圈和所述外座圈之间的单向轴承机构，所述内座圈包括内座圈环部分，所述内座圈具有在平行于所述轴承的旋转轴线的第一方向上从所述内座圈环部分突出的内凸缘以及在远离所述轴承的所述旋转轴线的第二方向上突出的外凸缘，外座圈包括外座圈环部分和从所述外座圈环部分轴向地向内延伸的外凸缘部分，因此限定了围绕所述内座圈环部分的外圆周的第一轴承表面、由所述外座圈环部分的内圆周限定的第二轴承表面、由所述内座圈环部分的第一侧壁和/或所述内凸缘限定的第三轴承表面、由所述内座圈环部分的第二侧壁和/或所述外凸缘限定的第四轴承表面以及由所述外座圈凸缘部分的内表面限定的第五轴承表面。
14.如权利要求13所述的单向轴承，其中所述第一推力轴承设置在所述第三轴承表面和所述第五轴承表面之间。
15.如权利要求13或14所述的单向轴承，其中第二推力轴承设置在所述第四轴承表面上。
16.一种用于自行车的飞轮机构，包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的轴承组件或根据权利要求13至15中任一项所述的轴承。
17.一种交通工具传动系统，包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的轴承组件或根据权利要求13至15中任一项所述的轴承。
18.一种自行车，包括至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的轴承组件或根据权利要求13至15中任一项所述的轴承。
CN201980024474.0A 2018-02-07 2019-02-06 飞轮和推力轴承系统及包括这种系统的交通工具传动系统 Withdrawn CN111936753A (zh)

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