用于自行車中軸總成的軸的制作方法
【專利摘要】公開了一種用于自行車中軸總成(2)的軸(1)，該自行車中軸總成具有兩個彼此軸向間隔開的用于支承軸(1)的向心軸承(3、4)。該軸的特征在于具有在軸(1)上軸向布置在向心軸承(3、4')之間的多件式的鎖定元件(7)以及至少一個布置在該鎖定元件(7)上的測量值發送器(9)，其中，鎖定元件(7)通過至少一個形狀鎖合部與軸(1)鎖定以防軸向移動(A10)，并且其中，鎖定元件(7)包括兩個部分(7a、7b)并且以如下方式與軸(1)聯接，即，使至少一個測量值發送器(9)通過面式抵靠到兩個部分(7a、7b)上而在軸向方向上固定。
【專利說明】
用于自行車中軸總成的軸
技術領域
[0001] 本發明涉及一種用于自行車中軸總成的軸，該自行車中軸總成具有兩個彼此間隔 開的、用來支承軸的向心軸承，以及還涉及一種具有自行車中軸總成的自行車。
【背景技術】
[0002] 由之前公開的現有技術公知的是，自行車中軸總成設有軸，尤其是設有實心材料 軸，該軸借助兩個滾動軸承相對該自行車中軸總成的結構上的部分支承且支持在自行車中 軸總成中。在此，軸傳遞轉矩。該轉矩由于施加到自行車踏板上的踏板力而起作用。
[0003] 從提供廉價且針對批量生產優化的、具有簡單的結構的自行車中軸總出發，文獻 DE 10 2008 029 088 Al例如公開了一種尤其用于自行車的中軸總成單元，該中軸總成單 元包括兩個軸向間隔開的滾動軸承，其中，兩個滾動軸承具有共同的、管狀的外環。
[0004] WO 2013/132535 Al公開了一種電動自行車，其在中軸總成單元的區域內具有轉 矩傳感器。
[0005] 還公知有所謂的緊湊型傳感器中軸總成，其設置有兩個軸向間隔開的、包圍共同 的中軸總成軸的滾動軸承，在其中間空間內施加有信號發送器，例如金屬的編碼環，參見 URL：
[0006] //www.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/04_s ectors/02_industry/bicycles_and_sports_equipment/0001A6C6.jpg〇
[0007] 這些信號發送器被設置成用于測量轉速、轉動方向和轉動角度。在對這種傳感器 中軸總成的中軸總成軸不進行高成本的精加工的情況下，傳感器中軸總成的包圍中軸總成 軸的編碼環可能會軸向滑脫。結果，使測量信號無法再到達與編碼環相對應的測量值接收 器。測量信號的丟失意味著轉速信息、轉動方向信息或轉動角度信息的丟失并且導致傳感 器中軸總成的功能性任務變得很荒謬。
[0008] 在實踐中，迄今為止通過如下方式來防止這種軸向滑脫，即，在制造技術方面高成 本地對中軸總成軸進行精加工:進行對中軸總成軸的精磨和表面整平滑的制造步驟，以便 使中軸總成軸的外直徑以如下方式匹配于編碼環的內直徑，即，在編碼環與中軸總成軸之 間實現壓配合。通過該配合，可以使編碼環位置準確且軸向無法滑脫地定位在中軸總成軸 上。
[0009] 然而，這種在制造技術方面高成本的精加工在實踐中往往導致過高的額外成本。

【發明內容】

[0010] 基于前述現有技術應當改進用于自行車中軸總成的軸，可以用更簡單也更廉價的 方式將用于準確傳輸軸的動態參數的測量值發送器施加到用于自行車中軸總成的軸上。此 外，還應當說明一種具有這種軸的自行車。
[0011] 根據本發明，該任務通過根據權利要求1的用于自行車中軸總成的軸和根據權利 要求7的自行車來解決。本發明的有利的設計方案參引從屬權利要求。
[0012] 根據本發明的用于自行車中軸總成的軸具有兩個彼此軸向間隔開的、用來支承軸 的向心軸承，其特征在于具有在軸上軸向布置在向心軸承之間的鎖定元件，其中，鎖定元件 由至少兩個部分構成。在該鎖定元件上布置有測量值發送器。鎖定元件的這兩個部分分別 通過至少一個形狀鎖合部(Formschluss)與軸鎖定以防軸向的移動，并且以如下方式與軸 聯接，即，使測量值發送器在軸向方向上布置在這兩個部分之間，并且使測量值發送器的軸 向位置通過這兩個部分沿軸向限制。
[0013] 測量值發送器的功能是將軸的動態參數傳輸給檢測單元。在此，該傳輸例如可以 用磁性的、感應的、電容的或光學的途徑來進行。例如，關于軸的轉速的信息就是這種動態 參數。
[0014] 軸向限制被理解為:測量值發送器的軸向位置或者根本不會發生變化，或者替選 地只能如下這樣以微小的程度進行移動，即，盡管可能發生了微小的移動，但還是保持了測 量值發送器相對于傳感器的功能。
[0015] 通過該根據本發明的布置有利地實現的是，用于傳輸運動狀態的測量值發送器可 以施加在軸上，而無需對軸進行前述成本較高的精加工。這在制造技術方面的實踐中節省 了時間和成本。
[0016] 在一個有利的設計方案中，軸分別與其中一個向心軸承軸向相鄰地具有各一個環 形凹槽，其中，鎖定元件的兩個部分分別具有至少一個環形榫頭，環形榫頭分別形狀鎖合地 與各一個環形凹槽接合。有利地，環形榫頭可以多次地在周邊上被開槽，并進而彈簧彈性地 (federnd)實施。由此，能夠使環形榫頭以其榫頭接合到軸的環形凹槽中。
[0017] "接合"在此被理解為例如作為材料隆起部成形在鎖定元件上的環形榫頭與在軸 中為此設置的環形凹槽的形狀鎖合。
[0018] 由此得到的優點是，使鎖定元件相對于軸不會軸向滑脫。因為前述的測量值發送 器通過鎖定元件限制了其軸向移動，因而測量值發送器也相對于軸僅可以在狹窄的界限內 滑動。
[0019] 在另一有利的設計方案中，第一向心軸承貼靠在鎖定元件的第一部分的第一端側 上，第二向心軸承以相同方式貼靠在鎖定元件的第二部分的與第一端側相背的第二端側 上。由此得到優點是，可以節省用于鎖定向心軸承的、朝向軸中間定向的軸鎖定環，該軸鎖 定環是當向心軸承之間沒有布置有鎖定元件時強制設置的。
[0020] 在另一有利設計方案中，鎖定元件作為整體由聚合物塑料制成，或其一部分由聚 合物塑料制成，尤其由具有或不具有玻璃纖維成分的聚酰胺PA66制成。聚合物塑料可以是 玻璃纖維增強的。
[0021] 聚合物塑料的優點是，載體元件可以實施為注塑件，從而使其可軸向脫模 (entformen)且可以廉價制造。
[0022] 由聚合物塑料制成的該設計方案的優點是，塑料的、尤其是聚酰胺的輕型結構特 性。常見的軸鎖定機構通常由金屬制成。軸例如同樣由金屬制成，尤其由鋼制成。與傳統的 軸鎖定機構相比，聚合物塑料鎖定元件的輕型結構特性導致鎖定元件的重量與軸相比可忽 略不計。此外，由聚合物塑料制成的鎖定元件比例如是金屬的鎖定元件更有利地制成。
[0023] 在另一有利設計方案中，鎖定元件的每個部分都具有尤其是設計為環形凸緣的至 少一個止擋，測量值發送器可以軸向貼靠在該止擋上。通過這種尤其是形式為環形凸緣的 軸向止擋，測量值發送器可以相對于鎖定元件不會軸向滑脫地緊固。
[0024] 在另一有利設計方案中，鎖定元件空心柱體式地實施，并且至少在部分區域內同 軸地環繞軸并且抗相對轉動地(drehfest)安置在軸上。測量值發送器可以在鎖定元件的兩 個部分之間通過面式(fiaehig)抵靠到兩個部分上而在軸向方向上夾緊。
[0025] 由此得到的優點是，從夾緊部的兩側無間隙地夾緊的測量值發送器在實際中沿軸 向保持，并且通過該夾緊而抗相對轉動地與鎖定元件聯接。如果鎖定元件如前述那樣抗相 對轉動地安置在軸上，則被無間隙地夾緊的測量值發送器相對于鎖定元件而且還相對于軸 都抗相對轉動地聯接，并且在按規定使用的情況下不會在周向側發生扭轉。即使測量值發 送器與軸之間留有環形的中間空間，該優點也存在。
[0026] 測量值發送器可以居中地安置在兩個鎖定元件之間，由此有利地可以使用兩個結 構相同的鎖定元件。
[0027] 本發明還涉及一種自行車，例如電動自行車，尤其是電助力腳踏車，其具有自行車 中軸總成和根據本發明的軸，其中，測量值發送器被實施成用于傳輸軸的運動狀態。運動狀 態例如是軸轉速。自行車中軸總成具有用于接收運動狀態的、與測量值發送器非接觸且沿 徑向越過氣隙而協同作用的傳感器，傳感器與測量值發送器徑向對齊。
[0028] 通過根據本發明的軸在該自行車的自行車中軸總成內的布置可以實現的是，尤其 可以傳輸和評估軸的軸轉速。
[0029] 通過徑向對齊實現的是，測量值發送器和傳感器始終沿徑向方向協同作用，并且 有利地防止了由于測量值發送器相對于傳感器發生軸向的移動而可能會丟失關于軸運動 狀態的信息。
【附圖說明】
[0030] 以下參照附圖詳細闡述本發明的一些實施例。其中：
[0031] 圖1以示意性全剖圖示出具有兩件式的鎖定元件的自行車中軸總成；
[0032] 圖2以全剖圖示出自行車中軸總成的以圖1所示的自行車中軸總成為依據的實施 例；
[0033] 圖3以全剖圖示出圖2的兩件式的鎖定元件的其中一部分；
[0034] 圖4以立體圖示出圖3的兩件式的鎖定元件的其中一部分。
【具體實施方式】
[0035] 圖1以示意性全剖圖示出具有兩件式的鎖定元件7的自行車中軸總成2,具體如下：
[0036] 自行車中軸總成2具有軸1，該軸具有兩個彼此軸向間隔開的向心軸承3、4。軸1具 有兩個軸端部A、B、外周側13、外周側直徑D13和旋轉軸線Rl。在軸端部A、B之間得到中間區 域11，該中間區域被兩個向心軸承3、4限制。在軸上軸向地在向心軸承3、4之間布置有由兩 個部分7a和7b構成的鎖定元件7。鎖定元件7具有內周側12和用于容納測量值發送器9的機 構8。用于容納的機構8包括軸向止擋10,該軸向止擋分別環形地圍繞部分7a、7b的環形的外 輪廓延伸。軸向地在鎖定元件的兩個部分7a、7b之間緊固有形式為編碼環的測量值發送器 9。編碼環沿其周邊包括具有交替磁極性的節段。編碼環按照磁性工作原理地工作，具體如 下:通過編碼環與徑向直接相鄰且通過氣隙L間隔開的霍爾傳感器S的協同作用，在氣隙L內 檢測磁場的周期性的變化，這種變化通過節段式交替的北極性和南極性得到。該變化與軸I 的轉速成比例并且可以在數據技術方面進行傳送和處理。在部分7a、7b的軸向端部側構造 有環形榫頭14、15。部分7a的開口直徑D14相對于部分7a的內周側12的內直徑D12(參見圖3) 縮小。與部分7a結構相同的部分7b的開口直徑D15相對于內周側12的內直徑D12同樣縮小。 這兩個部分7a和7b通過環形榫頭14、15與軸1的形狀鎖合鎖定以防軸向的移動A10。為此目 的，在軸1內相對向心軸承3、4軸向相鄰地加工出兩個環形凹槽5、6。這些環形凹槽5、6在形 狀鎖合的情況下在周向側被環形榫頭14、15填滿。這些環形榫頭加工到鎖定元件7的部分 7a、7b中并且接合到環形凹槽5、6中。因此，使鎖定元件7的兩個部分7a、7b相對于軸1不會軸 向滑動地安置。編碼環以如下方式匹配到部分7a、7b之間，即，使編碼環相對于軸不會軸向 滑動地鎖定。
[0037] 第一向心軸承3可以直接在部分7b的端側上支撐或面式地抵靠（圖1未示出），并且 第二向心軸承4可以直接在相背的部分7a的端側上支撐或面式地抵靠(圖1未示出）。
[0038] 圖2以全剖圖示出自行車中軸總成的以圖1中所示自行車中軸總成為依據的實施 例。相同附圖標記如圖1標示相同元件。
[0039] 軸1在此也是自行車中軸總成2的芯元件，該軸在符合規定的運行中圍繞旋轉軸線 Rl旋轉。軸1具有兩個軸端部A、B。在軸端部之間提供有中間區域11，該中間區域被兩個軸向 間隔開的形式為球軸承的向心軸承3、4限界。在向心軸承3、4之間布置有由兩個部分7a、7b 形成的鎖定元件7,其中，這些部分7a、7b結構相同地實施。形式為編碼環的測量值發送器9 重新布置，尤其是軸向夾緊在結構相同的部分7a、7b之間并且由于該夾緊被鎖定以防可能 的軸向的移動A10。
[0040] 編碼環環形地構成并且沿周向側環繞軸1。與圖1相比，在圖2中，編碼環通過薄壁 的材料連接片與軸1徑向間隔開，該材料連接片徑向地在編碼環下方由兩個部分7a、7b構 成。在材料連接片的端部之間構成細微的空隙。兩個部分7a、7b作為注塑件由塑料制成并且 空心柱體式地實施，從而使它們可以環形地包圍軸1并環形地機械接觸軸1。在此，前述的材 料連接片被實施為空心柱體的部分7a、7b的壁厚度的變薄部。這兩個部分7a、7b具有相同的 內周側12并且在它們的空心柱體的形狀的軸向端部上分別具有環形榫頭14、15。內周側12 的內直徑D12分別與軸1的外直徑D13相協調，從而在裝配自行車中軸總成2期間使得鎖定元 件的部分7a、7b可以沿軸向推裝到軸1上，而另一方面在按規定使用自行車中軸總成2期間 使得部分7a、7b無法相對于軸1進行扭轉。
[0041 ]圖3以全剖圖示出圖2的兩件式的鎖定元件7的部分7a。如圖2中的相同附圖標記標 示相同元件。
[0042] 如圖1和圖2所示，部分7a具有的用于容納測量值發送器(未示出）的機構8。該用于 容納的機構8包括軸向止擋10,軸向止擋環形地圍繞部分7a的環形的外輪廓延伸。在部分7a 的軸向端部側構成環形榫頭14。部分7a的開口直徑D14在該軸向端部上相對于部分7a的內 周側12的內直徑D12縮小。通過直徑的這種縮小確保了環形榫頭14與軸1(未示出）的形狀鎖 合。
[0043] 圖4同圖3-樣現在以立體圖示出了圖3的兩件式的鎖定元件7的部分7a。
[0044] 在軸向端部側構成多個形狀相同的彈簧舌片16。在此示例性畫出了六個彈簧舌片 16。這些彈簧舌片16通過如下方式支持環形榫頭14與軸1的形狀鎖合，即，這些彈簧舌片允 許部分7a沿徑向方向略微彈性的端部側的變形。
[0045] 附圖標記列表
[0046] 1 軸
[0047] 2 自行車中軸總成
[0048] 3 向心軸承(例如球軸承）
[0049] 4 向心軸承(例如球軸承）
[0050] 5 環形凹槽
[0051 ] 6 環形凹槽
[0052] 7a 鎖定元件部分
[0053] 7b 鎖定元件部分
[0054] 7 鎖定元件
[0055] 8 用于容納的機構
[0056] 9 測量值發送器(例如編碼環）
[0057] 1〇 止擋
[0058] 11 中間區域
[0059] 12 內周側
[0060] 13 外周側
[0061 ] 14 環形榫頭
[0062] 15 環形榫頭
[0063] 16 彈簧舌片
[0064] Dl 2 內直徑
[0065] Dl 3 外直徑
[0066] D14 開 口直徑
[0067] Dl 5 開 口直徑
[0068] AlO (軸向的）移動
[0069] Rl 旋轉軸線
[0070] S 傳感器
[0071] A 軸端部
[0072] B 軸端部
[0073] L 氣隙
【主權項】
1. 一種用于自行車中軸總成(2)的軸（I)，所述自行車中軸總成具有兩個彼此軸向間隔 開的、用于支承所述軸(1)的向心軸承(3、4)， 其特征在于具有 -在所述軸（1)上軸向布置在所述向心軸承(3、4)之間的鎖定元件(7 )，所述鎖定元件包 括至少兩個部分(7a、7b)， -布置在所述鎖定元件(7)上的測量值發送器(9)， -其中，兩個部分(7a、7b)分別通過至少一個形狀鎖合部與所述軸（1)鎖定以防軸向的 移動(AlO)并且以如下方式與所述軸(1)聯接，即， 使所述測量值發送器(9)在軸向方向上布置在所述兩個部分(7a、7b)之間，并且所述測 量值發送器的軸向位置通過所述兩個部分(7a、7b)來限制。2. 根據權利要求1所述的軸（1)， -其中，所述軸（1)分別與其中一個所述向心軸承(3、4)軸向相鄰地具有各一個環形凹 槽(5、6)，并且 -其中，所述鎖定元件(7)的兩個部分(7a、7b)各具有至少一個環形榫頭（14、15)，所述 至少一個環形榫頭分別形狀鎖合地與各一個環形凹槽(5、6)接合。3. 根據權利要求1或2所述的軸（1)， 其中，第一向心軸承(3)貼靠在所述鎖定元件(7)的第一部分(7b)的第一端側上，而第 二向心軸承(4)貼靠在所述鎖定元件(7)的第二部分(7a)的與所述第一端側相背的第二端 偵讓。4. 根據前述權利要求中至少一項所述的軸（1)， 其中，所述鎖定元件(7)由聚酰胺來實施，例如由具有玻璃纖維成分的聚酰胺來實施。5. 根據前述權利要求中至少一項所述的軸（1)， 其中，所述鎖定元件(7)的每個部分(7a，7b)都具有至少一個止擋（10)，所述測量值發 送器(9)軸向貼靠在所述至少一個止擋上。6. 根據前述權利要求中至少一項所述的軸（1)， 其中，所述鎖定元件(7)空心柱體式地實施，同軸地至少部分地環繞所述軸（1)并且抗 相對轉動地安置在所述軸（1)上，并且所述測量值發送器(9)在所述鎖定元件(7)的兩個部 分(7a、7b)之間通過面式抵靠到所述兩個部分(7a、7b)上而在軸向方向上被夾緊。7. -種自行車，例如電動自行車，特別是電助力腳踏車，所述自行車具有自行車中軸總 成(2)和根據前述權利要求中任一項的軸（1)，其中，測量值發送器(9)被實施成用于傳輸所 述軸（1)的運動狀態，所述自行車中軸總成(2)具有用于接收運動狀態的、與所述測量值發 送器(9)非接觸且沿徑向越過氣隙(L)協同作用的傳感器(S)，并且所述傳感器(S)與所述測 量值發送器(9)徑向對齊。
【文檔編號】B62M3/00GK105934387SQ201580005707
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年1月27日
【發明人】赫爾曼·拉貝爾, 克里斯蒂安·努依絲, 約爾格·鮑爾, 馬丁·舍普洛赫爾
【申請人】舍弗勒技術股份兩合公司