本發(fā)明涉及一種用于自行車的后輪齒輪裝置，涉及一種用于具有這樣的后輪齒輪裝置的自行車的驅(qū)動組件，并且涉及一種具有這樣的后輪齒輪裝置或/和具有這樣的驅(qū)動組件的自行車。

背景技術：

屬于Morse的US 3 748 916 A被認為是最接近的現(xiàn)有技術。這項專利公開了一種具有500％的非常大的變速范圍的后輪齒輪裝置，該后輪齒輪裝置由總共五個同軸布置的齒輪產(chǎn)生，即具有以下齒數(shù)：9、14、20、30和45。變速范圍也被稱為“變速比范圍”，或者就與之相關的扭矩傳遞而言，被稱為“扭矩范圍”或“扭矩比范圍”。變速范圍是最大齒輪與最小齒輪的齒數(shù)比。

在該公知的后輪齒輪裝置中，個體百分比變速級階躍(individual percentage gear stage step)很大，導致使用齒輪裝置的騎行者可清楚感知負載躍變。在本申請中，“個體百分比變速級階躍”應理解為意指軸向直接相鄰的齒輪的齒數(shù)差除以較小相鄰齒輪的齒數(shù)。根據(jù)US 3 748 916 A公知的齒輪裝置的個體百分比變速級階躍從最小齒輪到最大齒輪相應為55.6％、42.9％、50％和50％，在五個齒輪中總共有四個變速級階躍。就算術平均值而言，即個體百分比變速級階躍的總和除以目前的變速級階躍數(shù)，以這種方式計算的平均百分比變速級階躍為49.6％，即僅略小于50％。

此外，現(xiàn)有技術公開的后輪齒輪裝置具有大量的齒輪，并且與此關聯(lián)，具有較小的平均百分比變速級階躍，特別是因為盡管它們的齒輪數(shù)較大，但是所述公知后輪齒輪裝置具有相當小的變速范圍。

EP 2 048 075 A由此公開了一種具有總共九個齒輪的后輪齒輪裝置，其齒輪具有以下齒數(shù)：11、13、15、17、20、23、26、30、34。該齒輪裝置因此具有大約309％的變速范圍，平均百分比變速級階躍為15.2％。

作為現(xiàn)有技術的另一個例子，應該參考根據(jù)EP 2 022 712 A公知的12倍齒輪裝置。其可以具有例如含以下齒數(shù)的齒輪：11、12、13、14、15、17、18、19、21、23、25和27。該齒輪裝置具有大約245.5％的變速范圍，平均百分比變速級階躍僅為8.5％。

這些公知的后輪齒輪裝置不再總是滿足強加在其上的現(xiàn)代人的需求。首先，由于傾向于減少自行車上前鏈輪的數(shù)目，可選地甚至只使用單個鏈輪，并且由于傾向于為自行車配備電動輔助馬達，所以強加在齒輪裝置上的新的需求出現(xiàn)。最后提到的自行車目前一般被稱為“電動自行車”。

特別是，操作“電動自行車”的技術和法律框架(其驅(qū)動器由電動馬達輔助)導致強加在后輪齒輪裝置上的要求，涉及較大的變速范圍及各個齒輪之間相對適中的間距，以便通過變速時可能發(fā)生的扭矩躍變不使騎行者過載。此外，應當指出的是，在此還被稱為“輔助電動馬達”的電動輔助馬達可能一般僅輸出其輔助扭矩，直到達到預定的自行車速度或預定的自行車速度范圍。相比之下，在較高的速度下，騎行者僅僅依賴于他的肌肉力量。

在被稱為“電動自行車”的情況下，不僅存在比在僅僅靠肌肉力量操作自行車的情況下基本上更高的作用在后輪齒輪裝置上的連續(xù)峰值負載。自行車的變速行為還因為因輔助馬達扭矩而獲得的較高動力而改變。然而，在僅僅通過肌肉力量驅(qū)動的常規(guī)自行車的情況下，一般在負載下或僅在很小負載下不會做出從齒輪裝置的一個齒輪到軸向相鄰齒輪的改變；在由電動馬達輔助的自行車的情況下，在全馬達負載下，即在加速操作期間，頻繁地做出改變，特別是從一個齒輪到下一個更小齒輪的改變。在此應當指出的是，在現(xiàn)代“電動自行車”的情況下，由電動馬達輸出的輔助扭矩經(jīng)由后輪齒輪裝置被如同騎行者的肌肉力量傳遞到自行車的后輪。因能在“電動自行車”的情況下通過一方面基于肌肉力量的扭矩和另一方面的電動馬達的輔助扭矩的組合能夠獲得較高整體扭矩，尤其是在低速范圍中(依據(jù)法規(guī))，由電動馬達輔助騎行者的肌肉力量允許行駛速度直達介于20到30km/h之間(不期望獲取這樣高的加速度值)，這被稱為“多個變速操作”，其中在完成后輪齒輪裝置處的時間上在前的變速操作之前，啟動時間上在后的變速操作。

當前鏈輪的數(shù)量減少時進一步的改變需求出現(xiàn)，因為由后輪齒輪裝置所提供的自行車的扭矩傳遞范圍必須增加。到目前為止，在單個前鏈輪的情況下，可獲得的整個扭矩傳遞范圍僅僅取決于后輪齒輪裝置的構造。

鏈輪數(shù)量的減少有時還造成在操作期間在一個或多個鏈輪與后輪齒輪裝置之間運轉的自行車鏈條的傾斜情形加劇。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是發(fā)展用于自行車的公知的后輪齒輪裝置，使之可以比現(xiàn)有技術后輪齒輪裝置的情況更好地符合上述需求。

該目的根據(jù)本發(fā)明由一種用于自行車的后輪齒輪裝置實現(xiàn)，所述后輪齒輪裝置包括具有不同齒數(shù)的至少七個同軸布置的齒輪，其中所述齒輪裝置的全變速范圍至少為350％，優(yōu)選地至少為400％，特別優(yōu)選地至少為435％，并且其中平均百分比變速級階躍位于15％到30％的范圍內(nèi)，優(yōu)選地位于20％到30％的范圍內(nèi)。

所述個體百分比變速級階躍在一開始被定義為兩個軸向直接相鄰齒輪的齒數(shù)差除以相鄰齒輪中的較小齒輪的齒數(shù)。所述后輪齒輪裝置的所述平均百分比變速級階躍被定義為個體百分比變速級階躍的總和除以變速級階躍的數(shù)目。具有齒數(shù)不同的k個齒輪的齒輪裝置在每種情況下在此具有k-1個變速級階躍。

齒輪裝置的全變速范圍被定義為最大齒輪的齒數(shù)與最小齒輪的齒數(shù)之比。

借助規(guī)定的至少350％的最小變速范圍，本發(fā)明的后輪齒輪裝置可以在寬廣范圍內(nèi)傳遞扭矩，所述扭矩在自行車的踏板曲柄處被引入并由在鏈輪與齒輪裝置之間運行的自行車鏈條傳遞到所述后輪齒輪裝置。因此，當前鏈輪的數(shù)量減少時以及當除了騎行者所供應的肌肉力量之外輔助扭矩由電動馬達可選地引入時，適合相應騎行情形的扭矩可以經(jīng)由所述后輪齒輪裝置傳遞到自行車的后輪。在所述踏板曲柄處以及因此在前鏈輪處引入的扭矩可以由此向下階躍至所述后輪齒輪裝置的“快模式”或“弱模式”，或者例如當爬坡行駛時可以向上階躍至“慢模式”或“強模式”。

利用15％到30％的平均百分比變速級階躍，優(yōu)選地甚至17％、18％或20％到30％，雖然所述平均變速級階躍大于具有較多數(shù)量齒輪的公知齒輪裝置的情況，但是其顯著小于具有較大變速范圍的公知齒輪裝置的情況。因此，在操作所述齒輪裝置期間，當從一個齒輪到軸向相鄰齒輪進行改變時，得以避免非期望的較大扭矩躍變。與此同時，對于齒輪的數(shù)量為已經(jīng)至少七個同軸布置的齒輪，所述齒輪裝置所需要的安裝費用和構建空間可以有利地保持在極限內(nèi)。

利用提出的后輪齒輪裝置，當所述后輪齒輪裝置用在“電動自行車”上時，“多個變速操作”的問題也得以避免：參照所述平均百分比變速級階躍的值的規(guī)定范圍借助提出的所述后輪齒輪裝置的間距，不僅可以避免在變速期間可察覺的過度扭矩躍變，而且軸向直接相鄰齒輪傳動比之間的距離增加到這樣的限度，即當使用商購的輔助電動馬達時，甚至當將高扭矩引入到踏板曲柄軸中時，在兩個連續(xù)變速操作之間具有在時間上足夠大的間隔，在時間上在第一變速操作之后的變速操作開始以前，可以完成兩個變速操作中在時間上在前的變速操作。

為了避免各個變速級階躍的過大差異，有利的是，所述個體百分比變速級階躍的值位于15％到35％的范圍內(nèi)，即所述個體百分比變速級階躍不小于15％且不大于35％。因此，所述個體百分比變速級階躍的特定變化性在預定極限內(nèi)，因此，依據(jù)相應選擇的變速級，可以提供與下一較小變速級或與下一較大變速級的不同大小的階躍。以這種手段，可以考慮不同騎行情形下的不同扭矩需求。但是，總體上，經(jīng)由所述后輪齒輪裝置的變速級使傳動比盡可能均勻地改變被騎行具有根據(jù)本發(fā)明的后輪齒輪裝置的自行車的騎行者察覺。

此外，為了能夠考慮不同騎行情形的上述不同扭矩需求，可設想以針對性的方式調(diào)整軸向直接相鄰齒輪之間的所述個體百分比變速級階躍?？捎纱嗽O想所述后輪齒輪裝置包括逐漸變大的一組軸向連續(xù)齒輪，并且在這一組軸向連續(xù)齒輪之間，軸向連續(xù)的個體百分比變速級階躍的值(當在從最小齒輪朝向最大齒輪的軸向方向上觀察時)從一個變速級增加到下一較大變速級。在經(jīng)由該組沿最大齒輪的方向變速期間，因此總體可以通過較大的扭矩傳遞范圍，傳動比的百分比變化隨著齒輪變大而變得更大。例如，當變速向下(即向具有較大齒數(shù)的齒輪變速的操作)時，變速可以越來越急速地取得“慢模式”或“強模式”。這樣的變速級范圍可以極好地用作自行車的馬達輔助加速的加速度范圍。

同樣，所述后輪齒輪裝置可以包括遞減式變大的一組軸向連續(xù)齒輪，并且在這一組軸向連續(xù)齒輪之間，軸向連續(xù)的個體百分比變速級階躍的值(當在從最小齒輪朝向最大齒輪的軸向方向上觀察時)從一個變速級降低到下一變速級。在這種情況下，當經(jīng)由所述組沿齒輪的方向變速變大時傳動比的百分比變化因此變得更小。具有遞減式變大的齒輪的組可以特別用于這些變速級范圍，對此，預期肌肉驅(qū)動動力的部分與其它變速級范圍相比有所增加。

在這個時刻應該澄清的是，齒輪可以屬于所提到的兩組。這是例如針對邊界齒輪的情況，因此在每種情況下，這一組的最大齒輪可以是另一組的最小齒輪。

所述后輪齒輪裝置優(yōu)選地具有遞減式變大的兩組軸向連續(xù)齒輪，其中，此外優(yōu)選地，累進式變大的上述一組軸向連續(xù)齒輪沿軸向放置在遞減式變大的兩組軸向連續(xù)齒輪之間。如之前，基準方向在此是從最小齒輪朝向最大齒輪的軸向方向。

遞減式變大的變速級范圍可以因此放置在例如最小兩個或三個齒輪的最小齒輪的區(qū)域中，因為，當在這些“急速”檔位下騎行時，僅電動馬達對騎行者的減小(如果有的話)輔助一般由于前面說明的將馬達輔助限制為低于預定極限速度的速度而發(fā)生。在這些變速級中，騎行者主要依賴于他的肌肉力量。出于人體工程學的原因，如果變速級階躍選擇為小于可由電動馬達獲得的全輔助的情況，則驅(qū)動器主要依賴于肌肉力量以便實現(xiàn)推進時是有利的。

意外地，還可以有利地構造完全“緩慢”檔位，即具有最大齒輪(例如齒輪裝置的兩個或三個最大齒輪)的檔位，作為遞減式變大的變速級范圍。這些變速級毫無疑問確實提供了如下傳動比：在該傳動比下，在另外習慣操作條件下自行車速度應該預期低于極限值，并為此允許電動馬達對騎行者進行完整輔助。但是，這些變速級一般為“爬坡檔位”，當上坡行駛(“行駛爬坡”)時選擇它，并且其中在延長的周期上還要求高驅(qū)動扭矩以及因此要求高驅(qū)動動力。

通常，為了借助電動馬達輔助騎行者，由輔助電動馬達輸出的連續(xù)動力存在極限。所述連續(xù)動力可確實在短時間內(nèi)被超越，以便迅速應付短而高的負載需求。但是，如果上坡的旅程持續(xù)較長的時期，例如持續(xù)多于30或60秒的時期，則輔助電動馬達僅可以輸出法律允許的連續(xù)動力，并因此甚至針對該負載情形應該預期肌肉驅(qū)動動力的增加部分。

累進變大的變速級范圍可以因此有利地放置在遞減式變大的兩個上述變速級范圍之間。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)低速范圍內(nèi)特別高的加速度值，這對上述“電動自行車”是特別有利的，因為，其中輔助電動馬達可僅輸出其扭矩，直到自行車的預定極限速度，有利的是，最大的個體百分比變速級階躍發(fā)生在分配給允許電動馬達的扭矩輔助的速度范圍的齒輪之間。這是因為大的個體百分比變速級階躍則不需要僅僅由肌肉力量克服，盡管這在維持上述條件時可能容易。因為后輪齒輪裝置總是與至少一個前鏈輪一起用在自行車上，考慮到可能的鏈輪和后輪并且還假設可能通常由騎行者輸出的動力(可選地由電動馬達輔助)，自行車速度或至少自行車速度范圍可能容易分配給所述齒輪裝置的每個齒輪。因此如果最大的個體百分比變速級階躍發(fā)生在第三大齒輪與第四大齒輪之間或/和第四大齒輪與第五大齒輪之間，則出于上述原因是特別有利的。如果第三大齒輪與第四大齒輪之間以及第四大齒輪與第五大齒輪之間的兩個個體百分比變速級階躍大小相同，則在此還可設想并且這在目前情況下甚至是首選的。對于正好具有八個齒輪的齒輪裝置而言，后者是特別首選的。

為了確保期望的大變速范圍同時避免自行車鏈條同時負載較高，最大齒輪可以具有多于40個齒，例如至少44個齒，優(yōu)選地至少48個齒。如將在下面還進一步示出的，相比于44個齒，48個齒對于最大齒輪是首選的，因為數(shù)量48具有比數(shù)量44更多的一體部分(integral part)。這對朝向該齒輪的變速操作的精確順序是有利的。同樣，最小齒輪可以具有至少10個齒，優(yōu)選地至少11個齒。為了不必不必要地限制可以用所述齒輪裝置實現(xiàn)的變速范圍，最小齒輪不應該具有多于13個齒。

為了確保各個齒輪之間的精確變速操作，有利的是，所述后輪齒輪裝置的四個大齒輪中每個的齒數(shù)是4的整數(shù)倍。但是，為了尤其是在最大齒輪的情況下實現(xiàn)上述個體百分比變速級階躍的值，首選地，齒數(shù)是8的整數(shù)倍。在這種情況下，可以達到有利地實現(xiàn)非常精確的變速操作的情形，其中軸向直接相鄰齒輪(在此為四個大齒輪)的齒數(shù)可以被軸向直接相鄰齒輪的齒數(shù)差除盡。

但是，對于較小齒輪，其它條件一般必須應用于前面提到的四個最大齒輪。如果八個齒輪的上述階躍在此繼續(xù)，則朝向最小齒輪的所述個體百分比變速級階躍會非期望地變大。這可以通過一組四個軸向連續(xù)齒輪中的三個齒輪的每個的齒數(shù)來避免，其中該組包括從第四大齒輪到第七大齒輪的齒輪，是3的整數(shù)倍，甚至更佳是6的整數(shù)倍。又應該澄清的是，例如如果包括24個齒，并且因此其齒數(shù)可以被8除、被6除、被4除、被3除，則第四大齒輪優(yōu)選地滿足所有上述條件。

對于盡可能精確的變速行為的上述原因，根據(jù)本發(fā)明的有利發(fā)展，所述后輪齒輪裝置具有至少五個齒輪，優(yōu)選地具有至少六個齒輪，為此以下可除盡條件應用于，兩個軸向直接相鄰齒輪的齒數(shù)可以被所述齒數(shù)的差除盡而沒有余數(shù)。這優(yōu)選地涉及所述齒輪裝置的五個最大齒輪，優(yōu)選地六個最大齒輪。每當所述齒輪裝置總共具有正好七個齒輪，它可以具有正好五個齒輪來滿足提到的可除盡條件。在齒輪裝置具有總共正好八個齒輪的情況下，所述齒輪裝置可以具有正好六個齒輪，來滿足提到的可除盡條件。

使用具有至少七個齒輪的后輪齒輪裝置的優(yōu)點在于，所述最大齒輪不必要呈杯狀或另外形成諸如彎曲橫截面。存在足夠的構建空間來提供作為平坦齒輪的最大齒輪。以這種手段，由于較高的可獲得扭矩，甚至特別是加載的最大齒輪可以經(jīng)受在電動馬達輔助期間較高的鏈條負載，由此無需接受例如由于額外加強手段等帶來的重量缺點。

所述最大齒輪優(yōu)選地本身不直接設計成將扭矩傳遞到自行車后輪輪軸。這優(yōu)選地借助以本身公知的方式聯(lián)接到自行車后輪輪軸的驅(qū)動器來進行。所述最大齒輪優(yōu)選地也本身不直接設計成將扭矩傳遞到驅(qū)動器。反之，規(guī)定所述最大齒輪具有供驅(qū)動器從中穿過的中央開口，其中在最大齒輪本身與驅(qū)動器之間不存在用于在最大齒輪與驅(qū)動器之間傳遞扭矩的直接形狀配合接合。

扭矩可以借助適配器元件在最大齒輪與驅(qū)動器之間傳遞，所述適配器元件布置在最大齒輪與驅(qū)動器之間的扭矩傳遞路徑中。所述最大齒輪可以因此由傳遞扭矩的適配器元件聯(lián)接到驅(qū)動器，其中所述適配器元件優(yōu)選地放置在最大齒輪的遠離其余齒輪的那一側。在此提到的一個驅(qū)動器可以是前面段落中提到的驅(qū)動器。雖然設想將適配器元件僅部分地放置在最大齒輪的遠離較小齒輪的那一側，但是首選將適配器元件完全放置在該側。以這種手段，可以將整個后輪齒輪裝置布置在自行車上距自行車的縱向中心平面的更大軸向距離(相比適配器元件沿軸向布置在所述齒輪裝置內(nèi)的情況)處。以這種手段，特別在鏈條與大齒輪接合的情況下可以減少鏈條歪斜。大齒輪由于其直徑大，被鏈條歪斜加載得最高，由于其大小，具有比所述齒輪裝置的較小齒輪更大的屈曲傾向。

為了方便制造和安裝并且為了獲取所述齒輪裝置的盡可能大的穩(wěn)定性和剛性，可以規(guī)定多個齒輪形成為所述后輪齒輪裝置內(nèi)的單件齒輪部件。整個后輪齒輪裝置可以原則上設計為單件齒輪部件，但是這并非首選。所述最大齒輪優(yōu)選地設計為分離的單獨齒輪，例如以便能夠為該齒輪選擇合適的材料，其中最大扭矩傳遞到自行車后輪，而不論所述齒輪裝置的其它齒輪的材料。所述最大齒輪還可以作為傳遞扭矩的單獨齒輪直接連接到與之軸向相鄰的第二大齒輪。這一般確實是盡可能有效傳遞扭矩的情況。

所述齒輪裝置的最小齒輪還可以分開地形成為單獨齒輪，以便使所述齒輪易于更換。以這種手段，高負荷、磨損或變形的齒輪可以易于更換，或者扭矩傳動比可以通過更換齒輪而適應改變的需求。

作為更容易更換的單獨齒輪的設計方面優(yōu)選地應用于如下齒輪：利用該齒輪，假設65到75轉/分鐘范圍內(nèi)的習慣踏板頻率并考慮自行車的公知鏈輪和公知后輪，實現(xiàn)了對應于上述輔助極限速度的騎行速度，超過所述輔助極限速度則不允許電動馬達對騎行者輔助。觀察表明，“電動自行車”的騎行者傾向于用盡技術上可獲得的電動馬達輔助的范圍，但一般不愿使用他們自己的肌肉力量超越。在這方面，在“電動自行車”的情況下，應該預期到分配給輔助極限速度(如上所述，在德國為25km/h)的所述齒輪的超過平均的高加壓。特別是該齒輪因此優(yōu)選地構造為可更換的單獨齒輪。這在許多情況下是所述齒輪裝置的第六大齒輪。依據(jù)所述齒輪裝置的齒輪總數(shù)，該齒輪也可以是第五大齒輪或第七大齒輪。

所述后輪齒輪裝置的優(yōu)選至少三個，特別優(yōu)選至少四個，最優(yōu)選正好四個齒輪因此設計為在所述后輪齒輪裝置內(nèi)的單件齒輪部件。所述單件齒輪部件優(yōu)選地包含第二大齒輪。相比之下，第二小齒輪(也可能是第三小齒輪)優(yōu)選地設置為分開形成的單獨齒輪以方便更換。

替代或除了多個齒輪的單件設計，多個齒輪特別是在每種情況下的兩個軸向直接相鄰齒輪還可以通過諸如銷或/和鉚釘或/和螺釘?shù)倪B接手段彼此直接連接。為了盡可能地實現(xiàn)高剛性，所述連接手段沿徑向設置在所述齒輪之間、在彼此直接連接的兩個齒輪中的較小者的徑向范圍的最外50％的區(qū)域中，優(yōu)選地設置在彼此直接連接的兩個齒輪中的較小者的徑向范圍的最外33％的區(qū)域中，特別優(yōu)選地設置在最外25％的區(qū)域中，最優(yōu)選地設置在最外20％的區(qū)域中。所述連接手段可以與兩個直接連接齒輪中的一個一體形成，優(yōu)選地與較小齒輪一體形成。所述連接手段設計成圍繞共同齒輪軸線來傳遞扭矩，優(yōu)選地還沿著齒輪軸線傳遞軸向力。為了在徑向外側盡可能遠地實現(xiàn)盡可能穩(wěn)定的連接，所述連接手段可以在其齒根區(qū)域中連接到兩個齒輪中的較小者，這兩個齒輪直接軸向相鄰且彼此連接。

針對所述連接手段提到的首選徑向區(qū)域，用于將所述連接手段附接至一對軸向直接相鄰齒輪上或附接至它們之間，還應用于兩個軸向直接相鄰齒輪彼此直接單件連接的設計。

雖然在開始時指出所述后輪齒輪裝置包括至少七個齒輪，但是所述后輪齒輪裝置當然還可包括顯著多于七個齒輪。但是，這對實現(xiàn)具有上述平均百分比間距的期望較大變速范圍根本不必要。所述后輪齒輪裝置有利地包括正好七個或正好八個或正好九個齒輪。這樣的齒輪數(shù)量允許作為平坦齒輪的最大齒輪的上述設計具有上述優(yōu)點。提到的齒輪的精確數(shù)量還允許所述齒輪裝置軸向外側的適配器元件的上述有利布置，即位于所述最大齒輪的遠離較小齒輪的那一側，上述結果有利地減少較大齒輪處的鏈條歪斜。

原則上，任何鏈條都可以供所述后輪齒輪裝置使用。但是，為了實現(xiàn)所述齒輪裝置的較小軸向構建空間需求，有利的是，軸向直接連續(xù)齒輪之間的前表面距離介于4.2mm到4.4mm之間，優(yōu)選地介于4.3mm到4.4mm之間，特別優(yōu)選地是4.35mm?！扒氨砻婢嚯x”在此是軸向直接相鄰齒輪的前表面的之間的距離，該前表面相對于齒輪的共同旋轉軸線正交，在齒輪的在每種情況下面向較小齒輪或者在每種情況下遠離較大齒輪的那一側的齒的附近、位于齒輪體的區(qū)域中。專家理解術語“前表面”，因為變速器的后棘輪機構的位置與所述表面對準?！扒氨砻妗币话闶驱X輪側的表面，在裝設狀態(tài)下其遠離自行車縱向中心平面，并且在該表面上，忽視掉存在的任何軸向突出的齒以及存在于輪轂附近的任何突起，齒輪抵靠在平坦的下方表面上。

與所述后輪齒輪裝置相互作用的自行車鏈條應該依據(jù)選定的前表面距離進行選擇。

在7疊(fold)齒輪裝置的情況下，根據(jù)本發(fā)明的后輪齒輪裝置從最小齒輪朝向最大齒輪優(yōu)選地具有以下間距：12、14、18、24、32、40和48。相比之下，在8疊齒輪裝置的情況下，首選間距如下：11、13、15、18、24、32、40和48。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本申請涉及一種用于自行車的后輪齒輪裝置，所述后輪齒輪裝置包括具有不同齒數(shù)的至少七個同軸布置的齒輪，其中所述齒輪裝置的全變速范圍(定義為最大齒輪的齒數(shù)與最小齒輪的齒數(shù)之比)至少為350％，優(yōu)選地至少為400％，特別優(yōu)選地至少為435％，該后輪齒輪裝置另外具有附加特征。

本發(fā)明此外涉及一種用于自行車的驅(qū)動組件，所述驅(qū)動組件具有如上所述的后輪齒輪裝置并具有前鏈輪，其中前鏈輪的齒數(shù)小于最大齒輪的齒數(shù)且大于第三大齒輪的齒數(shù)?！芭榔聶n位”使得可以克服甚至大的坡度，因此在前鏈輪與最大齒輪之間實現(xiàn)“爬坡檔位”，同時甚至當鏈條放置到第三大齒輪上時，扭矩向下階躍至“快模式”或“弱模式”。鏈輪和第二大齒輪在此可以具有相同的齒數(shù)，因此，當鏈條放置到第二大齒輪上時，鏈輪處引入的扭矩被未加改變地(除了不可避免的摩擦損失)傳遞到后輪。

因為本后輪齒輪裝置尤其還旨在滿足強加于具有正好一個前鏈輪的自行車的驅(qū)動組件上的需求，所述驅(qū)動組件優(yōu)選地包括正好一個前鏈輪。倘若存在多于一個前鏈輪，則前述條件旨在應用于最大鏈輪。

決定因素在此意指鏈輪的“有效齒數(shù)”，即考慮可能布置在引入扭矩的位置與鏈輪之間的傳動裝置以及所述傳動裝置的傳動比時出現(xiàn)的齒數(shù)。如果例如在引入扭矩的位置與僅具有16個齒的鏈輪之間，設置傳動裝置，其將引入扭矩朝向鏈輪增加2.5的因子，即將所述扭矩向上階躍至“強模式”，其中，出于維持能量的原因，引入扭矩的旋轉速度減少相同的因子，鏈輪的有效齒數(shù)增加2.5倍；即在該例中為40個齒。

因為本后輪齒輪裝置與輔助騎行者的電動馬達相互作用是特別合適的，所述驅(qū)動組件此外優(yōu)選地包括輔助電動馬達，所述輔助電動馬達被設計或/和布置成經(jīng)由所述后輪齒輪裝置將其輔助扭矩傳遞到后輪。所述輔助電動馬達可以聯(lián)接或能在此聯(lián)接到鏈輪以便傳遞扭矩。例如，所述電動馬達可以聯(lián)接或能聯(lián)接到踏板曲柄軸，由騎行者致動的踏板曲柄也聯(lián)接到所述踏板曲柄軸。電動馬達與鏈輪或踏板曲柄軸的聯(lián)接可以借助傳動裝置(例如行星傳動裝置)進行。

本發(fā)明最后涉及一種具有如前所述的后輪齒輪裝置或/和具有如前面已描述的驅(qū)動組件的自行車。

附圖說明

下面參照附圖更詳細地說明本發(fā)明，其中：

圖1是使用根據(jù)本發(fā)明的后輪齒輪裝置配備有根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動組件的自行車的大致側視示意圖(后輪齒輪裝置僅僅以大致示意的方式表示)；

圖2示出了具有八個齒輪的后輪齒輪裝置的根據(jù)本發(fā)明的實施方式的包含共同齒輪軸線的詳細縱向截面圖；以及

圖3示出了圖1的齒輪裝置的立體縱向截面圖。

具體實施方式

在圖1中，設置有根據(jù)本發(fā)明的齒輪裝置的自行車由10總體表示。前輪12和后輪14緊固到自行車框架16，以便能圍繞正交于圖1平面的相應輪軸旋轉。前輪12可以經(jīng)由彈簧叉18連接到自行車框架16。后輪14也可以經(jīng)由彈簧懸架20連接到自行車框架16。

后輪14能經(jīng)由驅(qū)動組件22驅(qū)動，驅(qū)動組件22包括單獨前鏈輪24和后輪齒輪裝置26，其僅僅以大致示意的形式圖示在圖1中。驅(qū)動扭矩可以經(jīng)由踏板曲柄28以及與之連接的踏板曲柄軸28a傳遞到前鏈輪24，并且從前鏈輪24經(jīng)由后輪齒輪裝置26借助自行車鏈條30傳遞到后輪14。為了輔助騎行者用肌肉力量驅(qū)動踏板曲柄28，輔助電動馬達32可以布置在自行車框架16上，使得自行車框架16也將其輔助驅(qū)動扭矩經(jīng)由踏板曲柄軸28a傳遞到前鏈輪24。傳動裝置(特別是行星傳動裝置)可以設置在踏板曲柄軸28a與鏈輪24之間。在鏈輪24的有效齒數(shù)的計算中應該考慮到該傳動裝置的傳動比。鏈輪24的實際齒數(shù)應該在此乘以如下因子：利用該因子，傳動裝置將引入到所述傳動裝置中的扭矩朝向其輸出側傳遞。借助傳動裝置的扭矩增加因此造成鏈輪24的有效齒數(shù)相對于實際齒數(shù)增加，反之亦然。

作為用于輔助電動馬達32的蓄能器的電池34可以設置在框架16中或框架16上。

如圖2和圖3所示，后輪齒輪裝置26也可以是僅齒輪裝置26具有齒數(shù)不同的一系列同軸齒輪，其中，在圖1的裝設狀態(tài)下，齒數(shù)從自行車10的平行于圖1平面的縱向中心平面朝向外側連續(xù)降低。

自行車鏈條30可以以本身公知的方式由棘輪機構36帶動而與騎行者從齒輪裝置26的多個齒輪中選擇的齒輪嚙合，以便將扭矩傳遞到后輪14。自行車鏈條30是本身公知且典型用于自行車上的滾子鏈條。

在該例中，騎行者的肌肉扭矩和電動馬達32的輔助扭矩兩者均經(jīng)由自行車10上的后輪齒輪裝置26傳遞到后輪14。電動馬達32因此具有這樣的效果，就像騎行者可以觸發(fā)踏板動力，該踏板動力由電動馬達32的輔助動力而增大。

因為以舉例的方式示出的自行車10正好具有一個前鏈輪24，自行車10的全變速范圍由后輪齒輪裝置26實現(xiàn)。穿過所述齒輪裝置26的縱向截面圖在圖2中示出。圖3示出了穿過圖2的齒輪裝置26的立體縱向截面圖。

以舉例的方式示出的齒輪裝置26具有相對于共同齒輪軸線A同軸布置的八個齒輪38、40、42、44、46、48、50和52。齒輪軸線A也是后輪14的旋轉軸線。齒輪軸線A相對于圖1平面是正交的，并且位于圖2平面中。

在提到的齒輪38至52中，齒輪38為最大齒輪，而齒輪52為最小齒輪。

在本例中，優(yōu)選為平坦設計的最大齒輪38具有48個齒。齒輪40至52的齒數(shù)按提到的順序為40、32、24、18、15、13和11。如齒輪48、50和52，最大齒輪38設計為單獨齒輪。相比之下，齒輪40、42、44和46優(yōu)選地設計為單件齒輪拱頂件54。齒輪48、50和52因此可以分別根據(jù)需要進行更換。

齒輪拱頂件54的齒輪40至46優(yōu)選地由與相應齒輪一體形成的幅板56、58、60連接，該幅板在每種情況下布置在兩個軸向直接相鄰的齒輪之間。幅板56至60在此沿徑向盡可能設置在外側，以便獲取盡可能穩(wěn)定且剛硬的齒輪拱頂件54。在每種情況下依據(jù)齒輪的大小，幅板位于彼此直接連接的兩個軸向相鄰齒輪中的較小者的范圍的徑向區(qū)域的徑向最外15％至25％中(在每種情況下距齒輪軸線A測量而得)。幅板優(yōu)選地在兩個直接連接的齒輪中的較小者處終止于齒根區(qū)域中。

幅板62有利地一體形成在齒輪拱頂件54的最大齒輪40上，所述幅板在齒輪拱頂件54的較小齒輪42、44和46的方向上遠離最大齒輪突出且用于連接到最大齒輪38。但是，所述幅板并未一體地連接到最大齒輪38。

齒輪40與最大齒輪38的替代連接以舉例的方式圖示在圖2的上半圖像中。穿過齒輪38的銷64可以由此在齒輪40上一體形成為單個件，位于面對最大齒輪38的那一側。代替一體形成在齒輪40上的銷，銷64還可以與由所述銷連接的齒輪38和40分開地形成，或者銷64可以一體形成在齒輪38上，尤其是在面對齒輪40的那一側，并且可以穿過齒輪40。

齒輪40至46彼此一體連接以便形成齒輪拱頂件54，該一體連接可以通過圖示或者使用銷64通過上文說明的銷連接完全或部分地替代。

利用齒輪38至52的上述間距，齒輪裝置26具有48除以11的變速范圍，即大約436.4％。從最小齒輪52到最大齒輪38的個體百分比變速級階躍為：13減去11再除以11，即大約18.2％；15減去13再除以13，即大約15.4％；18減去15再除以15，即20％；24減去18再除以18，即大約33.3％；32減去24再除以24，即還是大約33.3％；40減去32再除以32，即25％；以及48減去40再除以40，即20％。所有的變速級階躍因此介于15.4％到33.3％之間的范圍內(nèi)。因此可以將較大變速范圍相對均勻地劃分為同樣相對較少的變速級。與此同時，無變速級階躍是這樣的大小，即在變速操作為進入變速級或脫離變速級期間，騎行者會察覺令人不快的較大扭矩躍變。

在圖示的例子中，上文計算的個體百分比變速級階躍的算術平均值(即平均百分比變速級階躍)大約為23.6％。

前鏈輪24有利地具有40個齒的有效齒數(shù)，這在這里圖示并由電動馬達輔助的“電動自行車”10的情況下通常由具有16個齒的鏈輪和傳動裝置實現(xiàn)，所述傳動裝置連接到上游并且具有從引入扭矩的位置朝向鏈輪24放大2.5倍的扭矩。

如果在以舉例的方式圖示的自行車10的情況下，初始點為65轉/分鐘的完全習慣踏板頻率，然后，使用大小同樣公知的特定后輪與鏈條一起，最大齒輪38實現(xiàn)大約7.5km/h的速度，第二大齒輪40實現(xiàn)大約9km/h的速度，第三大齒輪42實現(xiàn)11.2km/h的速度，第四大齒輪44實現(xiàn)大約15km/h的速度，第五大齒輪46實現(xiàn)大約19.9km/h的速度，第六大齒輪48實現(xiàn)大約23.9km/h的速度，第七大齒輪50實現(xiàn)27.6km/h的速度，并且最小齒輪52實現(xiàn)32.6km/h的速度。

依據(jù)相應的法律法規(guī)，在由電動馬達輔助的自行車的情況下，僅允許電動馬達的輔助扭矩輸出達到預定的速度極限。在德國，例如，允許騎行者由輔助電動馬達32的全扭矩輔助只能達到25km/h的速度。在更高的速度下，任何輔助都不再被允許；或者在略高于25km/h極限速度的速度下，僅允許通過部分扭矩進行部分輔助，該部分扭矩與完全輔助扭矩相比有所減小。

在圖示例子的本后輪齒輪裝置26的情況下，在具有有效齒數(shù)40和65轉/分鐘的踏板頻率的前鏈輪24的規(guī)定假設下，電動馬達32扭矩對騎行者的完全輔助由此僅在由六個最大齒輪38至48形成的變速級中發(fā)現(xiàn)。在目前的情況下，齒輪48因此是分配給25km/h的輔助極限速度的齒輪，為此出于在說明書的前言部分中提到的原因，可以預期到特別嚴重的磨損。

為了有利地利用輔助電動馬達32對騎行者的最大可行輔助，最大的個體百分比變速級階躍位于由六個最大齒輪38至48形成的該“輔助范圍”內(nèi)。在每種情況下為33.3％的最大的個體百分比變速級階躍有利地位于第三大齒輪42與第四大齒輪44之間以及第四大齒輪44與第五大齒輪46之間。25％(名義上實際為第二大的個體百分比變速級階躍)的第三大的個體百分比變速級階躍設置在第二大齒輪40與第三大齒輪42之間。以這種手段，實現(xiàn)高的加速，同時避免非期望的多個變速操作。

三個最小齒輪52、50和48形成第一組齒輪，當在從最小齒輪52朝向最大齒輪38在軸向方向上觀察時這組齒輪遞減式變大。這意味著，放置在所述齒輪52至48之間的個體百分比變速級階躍在從最小齒輪52朝向最大齒輪38的方向上變小。

三個軸向上直接連續(xù)的齒輪48、46和44形成第二組齒輪，當在從最小齒輪52朝向最大齒輪38的軸向方向上觀察時這組齒輪累進式變大。這意味著，放置在齒輪48至44之間的個體百分比變速級階躍在規(guī)定的觀察方向上變大。

三個軸向上直接連續(xù)的最大齒輪42、40和38形成第三組齒輪，當在從最小齒輪52朝向最大齒輪38的軸向方向上觀察時這組齒輪遞減式變大。放置在齒輪42至38之間的個體百分比變速級階躍又在規(guī)定的觀察方向上變小。

齒輪48屬于第一組與第二組兩者的邊界齒輪。

對于齒輪48至38，自行車鏈條30從齒輪48至38中的一個齒輪到齒輪48至38中的軸向直接相鄰齒輪精確變速的特別有利的條件適用的是，兩個軸向直接相鄰的齒輪中的每個的齒數(shù)可以被其齒數(shù)差除盡而沒有余數(shù)。

齒輪裝置26沿軸向被驅(qū)動器66穿過。利用所述驅(qū)動器66，齒輪裝置26在驅(qū)動方向上連接到后輪14的后輪輪軸(圖2和圖3中未圖示)以傳遞扭矩，并與驅(qū)動方向相反地由飛輪連接。

優(yōu)選平坦的最大齒輪38在其最接近齒輪軸線A的邊界處具有開口68，驅(qū)動器66同樣穿過開口68。在最大齒輪38與驅(qū)動器66之間沒有直接扭矩傳遞連接。相反，所述扭矩傳遞連接僅由適配器元件70產(chǎn)生，適配器元件70首先以傳遞扭矩的方式連接到最大齒輪38，并且其次以傳遞扭矩的方式連接到驅(qū)動器66。

適配器元件70設置在最大齒輪38的后側38b上，該后側遠離剩余齒輪40至52。適配器元件70的這種異常布置首先可能是因為齒輪裝置26的總共僅有的八個齒輪的齒輪數(shù)量，其次可能是因為前表面38a、40a、42a、…、50a和52a之間的距離相對較小，在本例中，該距離介于4.2到4.4mm之間，詳細精確為4.35mm。

因齒輪的數(shù)量達到九個的緣故，在圖示的例子中精確是八個，同時前表面距離較小，所以齒輪裝置26需要如此小的軸向構建空間，以致于適配器元件70可以布置在沿軸向被齒輪裝置26占用的構建空間的外側。以這種手段，特別是通過鏈條歪斜被加載的齒輪裝置26(特別是最大齒輪38)可以沿軸向布置得進一步遠離自行車10的縱向中心平面，因此在所述自行車鏈條在整個最大齒輪38上運行的情況下自行車鏈條30相對于自行車10的縱向中心平面的歪斜角度小于適配器元件70布置在最大齒輪38的前表面38a那一側的情況。結果，因為其直徑相當大而呈現(xiàn)增加的屈曲傾向，最大齒輪38的負載可以在操作期間大大減少。

限定最大齒輪38距齒輪拱頂54的最小齒輪46的軸向距離的間隔器套筒72有利地布置，以便在驅(qū)動器66附近沿軸向支撐最大齒輪38。