CN103562058A - 带有行星齿轮变速器的变速单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种选择性地用于自行车或用于自行车挂车的、带有行星齿轮变速器的变速单元。为驱动小尺寸后轮而开发的变速单元包含：行星齿轮变速器，其具有与自行车架（9）连接的内齿轮（7）、带有行星齿轮（6a，6b）的行星轮架（3b）和一个或两个太阳轮（10，11）；与所述太阳轮共轴的后轮轴（12）或具有前述太阳轮的后轮轴；与行星轮架耦联的驱动器或成型为行星轮架（3b）的驱动器（3）。其特征在于：轴承（35）沿径向看在内侧相对于自行车架（9）支承后轮轴（12）并且沿轴向看在后轮（40）的支座与行星齿轮变速器之间，该行星齿轮变速器又连同前置的变速器、例如链传动装置（1，2）处在自行车架的同一侧。通过这种方式可实现前置的带传动、后轮与踏板轴承之间的短距离和自行车架中的单臂悬挂。变速单元提供一个或两个传动比。

Description

带有行星齿轮变速器的变速单元

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的带有行星齿轮变速器的变速单元，选择性地用于具有小车轮的自行车或用于自行车挂车。

背景技术

链传动装置为最流行的自行车传动装置。在这种情况下，与踏板相连接的驱动链轮沿轴向看主要处在自行车架之外，而支承在后轮轴上的从动齿圈沿轴向看主要设置在自行车架内自行车架与后轮之间。

用于自行车的多挡变速优选通过在踏板上具有不同链轮且在后轮上具有不同齿圈的链传动装置或通过单级的链传动装置与后轮中的轮毂变速装置组合或通过这两种方案的组合得以实现。这样总共实现直到1:4.9的总传动比（例如带有链轮组合48/18的SRAM i-motion）。为了实现具有骑过的距离与踏板频率之间的适当比例的、适合使用的展开长度（踏板每回转一圈的程长），这些变速组合应用于28至16英寸的车轮尺寸。

优选使用具有较小车轮的自行车，以便实现小的包装尺寸和重量，其经常构造成折叠自行车。车轮为14英寸和更小的自行车需要踏板频率与车轮频率之间的传动比为至少1:5，以便实现适合使用的展开长度。

此外已知有用于自行车的自行车挂车，这些自行车挂车挂在自行车的后面并且与它们挂着的自行车不同大多具有明显较小的车轮。迄今为止，大多数情况下为这种车轮应用的变速装置与用于自行车本身的变速装置所具有的传动比类似。因此在自行车挂车上骑行的人不得不以比该自行车挂车挂着的自行车上的人明显较高的踏板频率骑行。

具有小车轮的自行车挂车页要求上述的踏板频率与车轮频率之间的传动比。为了实现用于车轮尺寸为14英寸和更小的自行车的上述的约为1:5和更小的总传动比，已知有下列方案：

a.特别是为14英寸的车轮尺寸在个别情况下采用具有特别大的、设置在自行车架之外的驱动链轮（例如具有53个齿）和特别小的从动齿圈（例如具有11个齿）的链传动装置，其中，从动齿圈沿轴向看设置在自行车架与后轮之间。

b.在法国Bures-sur-Yvette的dreamslide S.A公司制造的dreamslide自行车中同样采用了特别大的驱动链轮和特别小的从动齿圈，其中，驱动链轮和从动齿圈沿轴向看设置在自行车架内。

c.应用两个串联的链传动装置（例如US3623749A，EP1600368A2，US5186482A，US7229089B2，US6595539B1，US2005/0035570A1，US6799771B2）。

d.应用踏板上具有固定的内齿轮和从动太阳轮的行星齿轮变速器与链传动装置的组合（DE3905579A1和瑞士的Vilters的schlumpfinnovations gmbh公司制的high speed drive）。

e.应用后轮上具有固定的内齿轮和从动太阳轮的行星齿轮变速器与链传动装置的组合（例如DE3905579A1，还有US3944253A的一部分，WO2011/102606A2的附图20）。

方案a.具有的缺点是：由于驱动链轮（外侧）和从动链轮（内侧）相对自行车架的不同布局，自行车架必须被引导穿过各链轮之间或引导经过链传动装置。由于大量的框架条件的原因（例如必要的大链轮和小从动齿圈，框架几何形状，必要的框架强度，链条至自行车架的必要的距离，后轮至自行车架的必要的距离，适当的制动器的设置结构，用于后轮和链条的拆卸条件），在这种情况下必须遵守踏板轴承轴与后轮轴之间的、可以与车轮尺寸相关地确定的最小距离。这个最小距离以及大的驱动链轮在折叠自行车的结构中导致相应大的包装尺寸。利用例如所采用的链轮组合53/11仅仅实现1:4.8的总传动比。因此存在另外的缺点：用于小于14英寸的车轮尺寸的可实现的总传动比几乎不能实现适当的展开长度。作为多挡链条变速系统的结构由于产生链条跑偏所以只能使用相应长的链条，由此使得踏板轴承轴与后轮轴之间的可确定的最小距离又是必要的。

方案b.具有的缺点是：

自行车架、踏板轴承和链轮作为特殊部件必须以相应的费用加工、装配和维护。链轮的特殊结构妨碍了多重链轮的应用。同样地，由于特殊的驱动链轮、制动器的设置结构和对自行车架的要求的原因，踏板轴承轴与后轮轴之间的、可以与车轮尺寸相关地确定的最小距离又是必要的，该最小距离在折叠自行车的结构中又导致相应大的包装尺寸。

方案c.具有的缺点是：

双链传动装置由于两个需成列（in Reihe）实现的链传动装置的原因而需要在踏板轴承轴与后轮轴之间的比较大的水平距离。由此使得折叠自行车的折叠长度变得比较大而且直线行驶由于较小地处在后轮上的骑行者重量而更加不稳定。作为一挡变速装置，这些方案需要至少两个变速级（2个链传动装置）。作为多挡变速装置这些方案则会要求至少三个变速级（2个链传动装置和一个后轮中的多挡轮毂变速器（Mehrgangnabenschaltung））。第二链传动装置产生的高转速需要高的能量消耗。

方案d.具有的缺点是：

扭矩从踏板导入到踏板轴承轴上。由于还未转化的高曲轴力和踏板轴承轴的较小的直径的原因，踏板轴承轴与连接在后面的行星齿轮变速器的行星轮架之间的轴－轮毂连接的尺寸必须确定地相应大或如在DE3905579A1中那样设置成材料锁合的（stoffschluessig）。需应用在踏板曲柄上的行星齿轮变速器中的齿轮同样必须设计得较大并且由此也构造得重。产生的链传动装置的高转速需要高能量消耗。

在DE3905579A1中针对方案e.公开的变型具有的缺点是：

行星齿轮变速器的行星轮架与链传动装置的从动齿圈沿轴向看处自行车架的不同侧上。由此产生的缺点是：从动齿圈的扭矩在其在自行车架的另一侧上能够被行星轮架接收之前首先必须传递到后轮轴上。后轮轴以及在从动齿圈与后轮轴之间的或者在后轮轴与行星轮架之间的可能的轴－轮毂连接必须能够接收高扭矩。于是行星轮架和后轮轴如在DE3905579A1中示出的那样必须由一件原料制成，由此将产生用于后轮轴的费用支出和很高的材料损耗。或者在后轮轴与行星轮架之间必须设置相应大尺寸的轴－轮毂连接。由已知的变型在悬链线与自行车的基准中心面之间总共需要巨大的轴向安装空间。另一个缺点在于：由于骑车人的重量而作用在后轮轴上的弯曲力矩在公开的方案中也作用在行星轮架上并且妨碍行星齿轮变速器的齿啮合。另外，在将行星齿轮变速器设置在自行车架的内侧的情况下只能实现行星齿轮变速器的一个变速挡位，这是因为由于从动太阳轮设置为支承在后轮轴上的太阳轮，从太阳轮方面来看扭矩传递只能沿轴向向后轮进行。

在US3944253A中或者在DE2520129A1中和在WO2011/102606A2的附图20中针对方案e.公开的变型具有的缺点是：

由于驱动链轮（外侧）和从动齿圈（内侧）相对自行车架的不同的设置结构，自行车架必须被引导穿过各链轮之间，这已经在a.中已经阐述的缺点。另外，在将行星齿轮变速器设置在自行车架的内侧上的情况下只能实现行星齿轮变速器的一个变速挡位，这是因为由于从动太阳轮设置为支承在后轮轴上的太阳轮，从太阳轮方面来看扭矩传递只能沿轴向向后轮进行。

发明内容

本发明的目的是，选择性地为自行车或为自行车挂车改进一种也是按照上述方案e.的变速装置方案而没有上述的在DE3905579A1中或者在DE2520129A1中或者在WO2011/102606A2的附图20中公开的变型的缺点，其中，变速单元应该选择性地适合于运行连接在变速单元之前的不同类型的牵引传动装置（链式传动和带传动）或正齿轮传动装置。

权利要求1所标记的特征用于实现这种类型的变速单元的上述目的。

本发明的其它有益的设计出自从属权利要求。

另外，除了避免上述出自DE3905579A1或者DE2520129A1或者WO2011/102606A2的附图20的缺点之外，本发明的主要优点还在于：

a.太阳轮不必分开支承并且由此沿径向看可以在该太阳轮内部设置换挡机构（Schaltmittel），这些换挡机构能够实现两个并排设置的太阳轮的结构并且由此能够实现变速单元的两个可切换的变速挡位的结构。

b.利用与在踏板曲轴上具有不同的链轮的和/或具有用于自行车的不同的从动齿圈的前置链传动装置相组合的变速单元，可以实现包括直到六个变速挡位的、变速挡位分级均匀的多挡变速。

c.为变速单元既可以设计成自行车架中的单臂的悬挂装置的变型也可以设计成在自行车架内设置在后轮两侧的悬挂装置的变型。

d.变速单元特别可以用于具有6至16英寸的小车轮尺寸的自行车并且同时能够在实现踏板轴承轴与后轮轴之间的很小的轴距，以便例如为折叠自行车实现小折叠尺寸。

e.变速单元包含自由轮离合器，该自由轮离合器设置在一个太阳轮或者数个太阳轮与后轮轴之间，并且由此既不必在车轮内部也不必在连接在变速单元之前的牵引传动装置或正齿轮传动装置的从动轮与变速单元的驱动器之间设置自由轮离合器，通过这种方式可以采用各种不同形式的车轮并且可以与变速单元固定连接并且由此使得同样的变速单元通过简单地更换牵引传动装置或正齿轮传动装置的与驱动器至少沿旋转方向抗相对转动地（drehfest）连接的从动轮便可以在可实现的同样的展开长度的情况下与不同的车轮尺寸相匹配。

f.自行车的所有的传动件，即行星齿轮变速器、牵引传动装置或正齿轮传动装置的驱动轮和从动轮、换挡装置和自由轮离合器可以在自行车架的同一侧上安装和拆卸。

g.通过构造成具有从属权利要求的特征的、特别节省空间的变速器部件实现了在人体工程学上有利的、可以小于40mm的悬链线距离。

附图说明

图1示出的是两挡变速单元的优选的实施方式，其包括可切换的正齿－牙嵌－自由轮离合器（Stirnzahn-Klauen-Freilaufkupplung）和变速单元在自行车架中的单臂悬挂装置，由此与具有三重链轮的前置连续链传动装置组合可以实现变速器挡位分级均匀的六挡变速器；

图2示出的是具有图1所示的正齿－牙嵌－自由轮离合器的两挡变速单元的换挡部分，其中此处换入第二变速挡位；

图3和图4示出的是图1所示的正齿－牙嵌－离合器的两个优选的实施方式的分解图；

图5示出的是图1所示的行星齿轮变速器的第一变速挡位的I－I剖视图；

图6示出的是图1所示的行星齿轮变速器的第二变速挡位的II－II剖视图；

图7示出的是自由轮离合器在无需拆卸变速单元的主要部件的情况下的可装配性；

图8示出的是变速单元作为一挡变速单元的优选的第二实施方式，其包括正齿－牙嵌－自由轮离合器和变速单元在自行车架中的单臂悬挂装置，由此与具有两重链轮和3个从动齿圈的前置连续链传动装置组合可以实现变速器挡位分级均匀的六挡变速器；

图9示出的是图8所示的自由轮离合器的III－III局部剖视图；

图10示出的是图8所示的变速单元的自由轮离合器在无需拆卸变速单元的主要部件的情况下的可装配性；

图11示出的是变速单元作为特别紧凑的且可简单制造的一挡变速单元的优选的第三实施方式，其包括：单部件的后轮轴、变化的后轮固定装置和变速单元在自行车架内的变化的固定装置；

图12示出的是在变速单元的驱动器与行星齿轮变速器的行星轮架之间的牙嵌离合器的分解图；

图13示出的是一种可能的型材，行星轮架作为挤压型材可以由该型材制成；

图14示出的是一种可能的型材，驱动器作为挤压型材可以由该型材制成；

图15示出的是变速单元作为两挡变速单元的优选的第四实施方式，其包括棱键式的连接环和变速单元在自行车架中的双臂悬挂装置；

图16示出的是图15所示的实施方式的第一变速挡位和换挡装置的IV-IV剖视图；

图17示出的是图15所示的换挡装置的局部剖视图。

图1示出的是具有正齿－牙嵌－自由轮离合器和单臂的后轮悬挂装置的两挡变速单元的剖视图。

具体实施方式

用于实施本发明的最佳途径和优选的实施方式

连接在变速单元之前的连续链传动装置或连续带传动装置的或连接在变速单元之前的正齿轮传动装置的、由链条1或未分开示出的V带或齿形皮带或未分开示出的正齿轮驱动的从动轮2与变速单元的驱动器3通过轴－轮毂连接相对转动地作用连接，其中，从动轮2例如通过安全环4固定在驱动器3上。被从动轮2驱动的驱动器3包括驱动器部分3a并且按照本发明的特别的特征沿轴向看朝向自行车架成型为行星齿轮传动装置的行星轮架3b。

按照本发明的特别的特征，从动轮2和行星轮架3b沿轴向看位于自行车架的外部。这在不必同时拆下后轮的情况下就能够实现链条1的安装和拆卸，或还能够实现从动轮2的更换用于实现变速单元的各种传动比。同样地，这能够实现对V带或带齿的带的应用或正齿轮传动装置的应用，而不必为了安装和拆卸带而将自行车架拆散分离。除了所示出的实施方式之外，每种具有连接在变速单元之前的链传动装置、V带传动装置或带齿的带传动装置或正齿轮传动装置的实施方式都包括在本发明中。在这个情况中，只需变动从动轮2以及必要的情况下在该从动轮2与驱动器3的驱动器部分3a之间的轴－轮毂连接。

如果按照本发明的特别的特征如所示出的那样采用折弯的从动轮2，那么悬链线与后轮之间的轴向距离缩短，通过这种方式实现了行星齿轮变速器的沿轴向看很节省空间的设置结构。另外，该设置结构还能够实现：特别是对于大批量生产作为备选的从动轮、驱动器和行星轮架由一件原料，例如作为铸件加工而成。这种实施方式也包括在本发明中。

行星轮架3b带有至少一根，优选三根行星轴5，在这些行星轴上各支承有一个具有两级6a和6b的行星齿轮6，其中级6a具有较小的直径而级6b具有较大的直径。只有级6a与行星齿轮变速器的内齿轮7啮合。该内齿轮7通过内齿轮支架8而与自行车架9固定连接。行星齿轮6的级6a与太阳轮10啮合，行星齿轮的级6b与太阳轮11啮合。太阳轮10和11与后轮轴12同轴设置，该后轮轴在本实施方式中按照本发明的特别的特征构造成两部分的，包括在下文中称为驱动轴13的第一轴部分和与该第一轴部分同轴连接的、在下文中称为后轮法兰14的第二轴部分。用于变速单元的输入扭矩从从动轮2经驱动器3的驱动器部分3a传递给行星轮架3b。扭矩从行星轮架3b经行星齿轮6a和6b被转变和传递给太阳轮10或者11。

扭矩从太阳轮10和11利用可轴向移动的且与驱动轴13抗相对转动地作用连接的连接环15传递到驱动轴13上。为了这个目的，按照本发明的特别的特征在连接环15的两个端侧上在周边上均匀分布地设置有正齿15a，这些正齿能够嵌接到太阳轮10或者11的相应的凹槽中。

连接环15的正齿15a被与后轮轴12的轴线成直角地穿过该后轮轴的、设置在该后轮轴12的相应的凹槽中的并在连接环15的相应的凹槽中被引导的压板16轴向地压入到相应的太阳轮10或者11的凹槽中，在图1中被压入到太阳轮10的凹槽中。

按照本发明的特别的特征，成型为行星轮架3b的驱动器3通过轴承17支承在驱动轴13上并且通过轴承18支承在内齿轮支架8中。轴承17被紧固螺栓19压向安置在驱动器3中的安全环20。行星轮架3b则将滚珠轴承18压向内齿轮支架8，从而实现驱动器3的安全支承。间隔垫圈21和22保障太阳轮10和11沿轴向看被安全引导。

下面参照图1的细节A对变速单元的两挡变速的工作原理进行阐述：

为了实现第一变速挡位，按照本发明的特别的特征，嵌入在导套25、26、27和28中的较弱的压力弹簧23和较强的压力弹簧24在压板16上施加轴向的作用力。如果两个压力弹簧23和24将其作用力施加到压板16上，那么按照本发明的特别的特征，连接环15的正齿15a由于压力弹簧24的较大的作用力而被压板16压入到太阳轮10的凹槽中。在这种情况下，压力弹簧23与24的弹力差大致相当于压力弹簧23的弹力。在这种情况下，扭矩从行星轮架3b经过支撑在内齿轮7上的行星齿轮6的级6a传递到太阳轮10上并从太阳轮10经连接环15传递到驱动轴13上，而太阳轮11在驱动轴13上自由旋转。通过这种方式实现了变速单元的第一变速挡位。

按照本发明的另一特别的特征，根据下述的构造和机理挂入第二变速挡位：

在导套27内部引导优选具有左旋螺纹的切换螺栓29，该切换螺栓又与切换螺母30螺纹连接。

切换螺母30是具有链节的切换小链31的部件，该切换小链与合适的、此处未示出的鲍登线相连。切换螺母30在滚针轴承32中被引导，该滚针轴承又支承在紧固螺栓19中。切换小链31的链节支撑在导套33中，该导套借助轴承34支承在紧固螺栓19中。

为了将切换螺母30与切换螺栓29装配在一起，驱动轴13和压板16与驱动轴13同轴地各具有一个孔，螺丝刀可以插入这些孔中用于固定切换螺栓29。

因为切换螺栓29、切换螺母30、切换小链31和导套33不能与驱动轴13共同旋转，所以这些部件通过滚针轴承32和轴承34支承在驱动轴13内。

如果切换小链31被鲍登线从驱动轴13内拉出，那么切换螺栓29带动导套27。导套27挤压压力弹簧24。切换小链31从驱动轴13中被如此远地拉出，直到导套27和压力弹簧24确定无疑地与压板16脱离接触。由于压力弹簧24现在不再对压板16施加作用力，较弱的压力弹簧23挤压压板16并且由此将连接环15的正齿15a挤压到太阳轮11的凹槽中。现在扭矩从行星轮架3b经支撑在内齿轮7上的行星齿轮6的级6a传递到该行星齿轮6的级6b上并传递到太阳轮11上并且从该太阳轮11经连接环15传递到驱动轴13上，而太阳轮10在驱动轴13上自由旋转。通过这种方法实现变速单元的第二变速挡位。图2示出第二变速挡位中的切换位置。

按照本发明的另一特别的特征，为了避免峰值负荷通过导套27和28限制压力弹簧24的弹簧变形量。压力弹簧24只能被如此远地压缩，直到导套27与28接触。这同时还保障了切换小链31只能被如此远地向右拉出，使得不会有杠杆力作用到切换螺母30上。

此处未示出的是：备选地切换螺母30可以构造成螺纹套筒，其中，切换螺栓29则与该螺纹套筒螺纹连接，而且与切换小链31连接的有第二螺栓，该第二螺栓从另一侧拧入到所述螺纹套筒中。这种实施方式也包括在本发明中。在图1所示出的变速单元的实施方式中，驱动轴13与后轮法兰14通过螺纹连接而相互连接，该螺纹连接将扭矩从驱动轴13传递到后轮法兰14上。

按照本发明的特别的特征，后轮法兰14沿径向看支承在双列轴承的内部，优选支承在双列径向推力球轴承35的内部，该双列轴承沿径向看在外侧支承着内齿轮支架8，该内齿轮支架为了这个目的按照本发明的另一特别的特征附加地具有轴承套。内齿轮支架8与自行车架9连接。径向推力球轴承35借助安全环36轴向固定在内齿轮支架8内。沿轴向看，在径向推力球轴承35与驱动轴13之间，贴靠垫圈37用作径向推力球轴承35用的轴侧的贴靠凸台（Anlageschulter）。螺母38将后轮法兰14向着贴靠垫圈37与驱动轴13锁紧。在这个实施例中，后轮法兰14在周边上具有至少三个、优选四个或五个内螺纹，后轮40借助螺栓39可以拧紧在这些内螺纹上，该后轮在这个实施例中构造成在轮毂40a与后轮法兰14之间具有连接元件40b和40c的辐条轮毂40a。

变速单元通过经过密封的轴承17、34、35；栓塞41以及通过密封环42和43而相对环境密封。密封环43在被夹紧在从动轮2与行星轮架3b之间的密封盖44和具有上升倾斜面的并与内齿轮支架8固定连接的贴靠盖（Anlegekappe）45之间引导。为了装配的目的，密封环43被推到贴靠盖45上。那么密封盖44被压向密封环43，使得该密封环按照本发明的另一特别的特征被压向贴靠盖45的上升倾斜面的方向并且由此产生可旋转地支承的行星轮架3b相对与自行车架9固定连接的内齿轮支架8的低摩擦的且节省空间的动态密封用于低粘度的润滑剂。

变速单元利用紧固螺栓46而与自行车架9连接。紧固螺栓46将与内齿轮支架8固定连接的内齿轮7的反作用扭矩传递到自行车架9上。

为了使驱动轴13与后轮法兰14径向定中心，驱动轴13具有定中心面（Zentrierflaeche）。后轮法兰14同样具有用于后轮40的定中心面。

图2示出的是具有正齿－牙嵌－自由轮离合器的两挡变速单元的换挡部分，其中，在这种情况中连接环15的正齿15a嵌接到太阳轮11的凹槽并挂入变速单元的第二变速挡位。

在第二变速挡位的例子中，下面在补充参考图3和图4的情况下对自由轮离合器的工作原理进行阐述，其中，所作说明按照意义也适用于第一变速挡位：

图3和图4示出的是两个优选的实施方式中的太阳轮11、连接环15和压板16的分解图。按照本发明的特别的特征，连接环15在两个端侧上具有分布在周边上的正齿15a。正齿15a在朝向旋转方向的那侧上又分别具有斜面15b。按照本发明的另一特别的特征，太阳轮11具有轴向贯通的凹槽11a，连接环15的正齿15a嵌接到这些凹槽中，以便将扭矩从被驱动的太阳轮11传递到连接环15上。如果太阳轮11不再被驱动，与后轮轴抗相对转动地作用连接的连接环15继续旋转。通过这种方式使得连接环15通过斜面15b被从与太阳轮11的形状锁合的（formschluessig）连接中挤出。太阳轮11与连接环15之间的这种离合器连接在下文中称为正齿－牙嵌离合器。

太阳轮10和11的轴向贯通的凹槽11a具有两个优点：按照本发明的特别的特征，沿轴向看离合器可以被置于太阳轮10和11的内部并且沿径向看可以被置于后轮轴与太阳轮10和11的齿之间，由此首先不需要附加的、超出太阳轮10和11的宽度的轴向安装空间，其次在太阳轮10或者11上不必设置需在端侧上加工的正齿。更确切地说，太阳轮10和11可以在较大的长度上加工并且然后按长度被切断。在太阳轮11的内部通过简单的孔11b实现用于连接环15的空间需求。

与将压板16和连接环15推向太阳轮11的压力弹簧23相结合通过如下方式实现自由轮离合器：连接环15在空程情况下通过斜面15b而从在空程情况下静止的太阳轮11中被挤出并且压缩压力弹簧23，而当又被驱动的太阳轮11再次超过驱动轴13时，压力弹簧23将压板16和连接环15压向太阳轮11而且正齿－牙嵌－离合器然后再次起作用（greifen）。为了保障在空程情况中确定无疑地断开连接，正齿15a的斜面15b在图4中用15c标出的位置处略深地进入连接环15的端侧中。

沿径向看在连接环15内部设置有渐开线齿15d，该渐开线齿将扭矩从连接环15传递到驱动轴13上。

按照本发明的特别的特征，为了将扭矩从连接环15传递到驱动轴13上，采用按照DIN5480的、具有16个齿的模数为0.8的渐开线齿15d，因此齿数可以被四除尽，而且齿根圆直径略微大于12mm且齿顶圆直径略微小于14mm。与此相对，按照本发明的另一特别的特征，为连接环15的正齿设置有八个齿并且因此又是一个可以被四除尽的齿数。利用可被四除尽的齿数实现的对称性使连接环15和太阳轮10和11的生产制造简单易行。

最后，不论是连接环15还是太阳轮10和11都能够只通过切削加工方法来生产制造。特别是对于经济的小批量生产来说不需要铸件。

图3示出的是也在图1中示出的具有压板16的连接环15的实施方式。

图4示出的是按照本发明的另一特别的特征再次可简单制造的连接环15，其中，作为压紧件这里使用的不是板材，而是圆的、在两侧被削平的压杆16，而且连接环15的用于引导压杆16的凹槽按照本发明的另一特别的特征可以由简单的孔15e制成。

为了防止太阳轮11的棱边11c在空程运行中磨损的危险，图4中的太阳轮11按照本发明的另一特别的特征具有可铣削的斜面11d，该斜面具有与连接环的斜面15b相同的倾斜角。在空程的情况下，连接环15通过这些斜面11d而从太阳轮11中被挤出。

按照本发明的另一特别的特征，通过将自由轮离合器设置在太阳轮10、11与驱动轴13之间，需传递的扭矩明显低于将自由轮离合器设置在行星齿轮变速器前的情况。

图5示出的是变速单元的第一变速挡位的I-I剖视图，其中，自行车架9以及从I-I截面出发观察，设置在自行车架9后面的后轮40未示出。

图6示出的是变速单元的第二变速挡位的II-II剖视图，其中，链条1、自行车架9以及从II-II截面出发观察，设置在自行车架9后面的后轮40未示出而且内齿轮支架8被密封盖44遮盖。

按照本发明的特别的特征，驱动轴13的和后轮法兰14的外径在位于外部的、未相互连接的端部上大于沿轴向看在径向推力球轴承35的高度上的外径。

如图7所示的的那样，按照本发明的特别的特征，连接环15和压板16可以经过内齿轮7的旁边来安装和拆卸，而不必将内齿轮7、内齿轮支架8、驱动轴13、后轮法兰14或径向推力球轴承35彼此拆开。因此可以在径向推力球轴承35与后轮法兰14之间以及可选地在径向推力球轴承35与内齿轮支架8之间规定必要的固定配合。为了安装和拆卸压板16的目的，连接环15连同压板16被引导直到在驱动轴13的凹槽内的压板16的驱动器侧的止挡为止并且紧接着从连接环15中经过内齿轮7的旁边被压入或者压出。

另外，按照本发明的另一特别的特征，在这个实施例中所有传动上重要的构件和功能区域，诸如从动轮、行星齿轮变速器、自由轮离合器和换挡装置与驱动变速单元的牵引传动装置或者正齿轮传动装置的驱动轮和从动轮一样位于自行车架的同一侧上。链条、V带或带齿的带以及可能的正齿轮可以在不拆卸后轮的情况下被装配和拆卸，后轮在自行车架9的另一侧上无需改装或拆卸就可以直接与后轮法兰14连接。因此为了容纳后轮40并且为了将重力和扭矩从后轮法兰14传递到后轮40上，除了所示出的实施方式之外，可以设置很多对于单侧的车轮固定已经是已知的、用于后轮法兰14的实施方式。这些实施方式同样也包括在本发明中。

同样地可以采用很多形式的后轮40，这些后轮可以直接与后轮法兰14螺纹连接或者这些后轮可以如图1所示的那样通过后轮40的辅助元件40a、40b而与后轮法兰14连接。

图8描述的是具有行星齿轮变速器的变速挡位的变速单元的另一优选的实施方式的剖视图。出于清晰的原因，变速单元的在图1中得以说明的并在图8中代表相应功能的部件在图8中用比图1高100的数字表示。只要下文中没有不同说明，对图1中的部件的描述可以转用到图8中的相应的部件上。

与图1所示的实施例相比，图8所描述的变速单元的实施方式在下述方面进行了变动：

变速器构造成一挡变速器，而且为了实现用于自行车的驱动系统的多个变速器挡位分级而在驱动器103上设置有多个从动齿圈102a、102b和102c。

在密封盖144与内齿轮支架108之间设置有间隙密封。

自由轮离合器的连接环115仅在一侧上具有正齿115a并且此外没有用于引导压板116的凹槽。压板116通过垫片147保持在其径向位置中。

用于自由轮离合器的连接环115的压紧机构能够实现压力弹簧124在压板116的朝向驱动器103的那侧上的设置。

驱动器103的支承通过两个在这种情况中借助套筒148支承在驱动轴113上的轴承117和118来完成。

后轮140构造成能够直接固定在后轮法兰114上。

驱动轴113与后轮法兰114之间的轴－轮毂连接构造成花键连接113a。

针对a.变速器构造成一挡变速器，连接环115必须只构造成自由轮离合器而不可切换。采用具有多个从动齿圈102a、102b、102c等等的从动齿圈组102代替图1所示实施例中的从动轮。因此与标准的双重链轮组合以及在采用适当的、切换连接从动齿圈102a、102b、102c的后部链条变速器（Kettenumwerfer）的情况下－这个原理对链条换挡来说是已知的－可以实现变速器挡位分级均匀且悬链线距离短的用于自行车的六挡链条变速器。

针对b.在图8所示的实施方式中，通过简单的间隙密封完成密封盖144与内齿轮支架108之间的密封，该间隙密封特别对于较高粘度的润滑剂来说是一种经济的实施方式。

针对c.按照本发明的特别的特征，自由轮离合器的连接环115具有下述特别节省空间的构造：连接环115只在一个端侧上具有正齿115a，而且该连接环115没有用于容纳和引导压板116的凹槽。压板116可以构造成矩形的且没有另外的凹槽。按照本发明的另一特别的特征，沿轴向看在安全环136与行星轮架103b之间设置有垫片147，该垫片将压板116沿径向看保持在位置中。

针对d.因为连接环115与图1不同沿轴向看更接近径向推力球轴承135，另一方面如在图1中那样采用相互连接的后轮法兰114和驱动轴113，所以在图8中沿轴向看在压板116与径向推力球轴承135之间没有充分的安装空间供自由轮离合器的压力弹簧124使用。按照本发明的特别的特征，压力弹簧124以下述设置结构设置在压板116的朝向驱动器103的那侧上。图9示出的是自由轮离合器的下述元件按照图8的III-III的局部剖视图。具有两个支撑在驱动轴113内的支腿的压力套125与压板116具有距离地保持垫圈127。压力弹簧124支撑在垫圈127上，该压力弹簧又在导套128上施加轴向的作用力。导套128具有贯通的凹槽，优选为孔，压板116位于其中。导套128沿径向看在压力弹簧124内和压力套125内又将压力弹簧124的压力传导到压板116的沿轴向看的另一侧上。压板116通过导套128的孔最终被压向连接环115。如在对图3和图4的描述中所阐述的那样，连接环115在这种实施方式中在空程情况下也通过连接环115的正齿115a的斜面从太阳轮111的凹槽111a中被压出。在这种情况中压力弹簧124通过导套128被压向垫圈127，该垫圈支撑在压力套125上和驱动轴113上。具有上述特别的特征的自由轮离合器的结构能够实现特别节省空间的自由轮离合器，该自由轮离合器能够传递高扭矩并且沿轴向看需要最小的安装空间。

针对e.图8示出的驱动器103借助两个轴承117和118、优选借助两个深沟球轴承可旋转地支承在间隔套筒148上。该间隔套筒148又被推到驱动轴113上。按照本发明的特别的特征，驱动器103通过在两个轴承117和118之间安置在该驱动器103的槽内的安全环120来防止轴向移动。驱动器103也可以具有设置在轴承117和118之间的突肩（Absetzung）来取代安全环。这种实施方式也包括在本发明中。螺栓119与垫圈149一同将安置在间隔套筒148上的轴承117和118抵靠设置在太阳轮111与轴承118之间的驱动轴113上的另一安全环121轴向固定。安全环121如此定位在驱动轴113上，即，在行星轮架103b与内齿轮支架108之间沿轴向看始终具有充分的距离，而且成形为行星轮架103b的驱动器103自由旋转地轴向固定在驱动轴113上。

针对f.在这个实施例中示例性地示出：后轮140可以如此地构造，即它直接与后轮法兰114连接。由此再次说明：后轮法兰114可以承接大量不同的后轮形式，在这个实施例中是由深拉的和冲压的板材制成的后轮140，该后轮以固定板150和紧固螺栓139固定在后轮法兰114上，而且该后轮沿径向看在外部具有此处未示出的标准的后轮圈，同样未示出的标准的自行车轮胎又可以套装在该后轮圈上。按照本发明的特别的特征，通过这种方式可以实现短的悬链线距离，因为后轮140的基准中心面可以根据该后轮140的形状和结构向自行车架109的方向移动。

针对g.按照本发明的特别的特征，在这个实施例中作为在驱动轴113与后轮法兰114之间的轴－轮毂连接采用一个花键连接113a，例如在图8所示的按照DIN5481的花键连接7×8。采用花键连接113a能够实现在径向安装空间微小情况下的高扭矩的传递，从而在这种优选的实施方式中可以采用特别小的双列径向推力球轴承3201BTNG或双列深沟球轴承4201BTNG。在这个情况中，驱动轴113与后轮法兰114通过旋接在驱动轴113上的锁紧螺母138而相对彼此锁紧。

图9示出的是图8中的自由轮离合器的III-III局部剖视图，其包括：压板116、设置在驱动轴113内部的压力弹簧124、压力套125和导套128。

如图10所示的那样，压板116通过垫片147可以松动地设置在驱动轴113的和导套128的凹槽内按照本发明的另一特别的特征在作为一挡变速单元的变速单元的这个实施例中同样能够在同时不必拆卸后轮140、后轮法兰114、驱动轴113、径向推力球轴承135、内齿轮107或内齿轮支架108的情况下实现自由轮离合器的连接环115和压板116的拆卸和安装。由此可以在径向推力球轴承135与后轮法兰114之间以及可选地在径向推力球轴承135与内齿轮支架108之间规定必要的固定配合。

图11示出的是变速单元的另一种优选的和构造得特别紧凑且简单的一挡实施方式。这种实施方式的目的是比图1和图8所示的实施方式更经济的制造。出于清晰的原因，变速单元的在图1或者图8中描述过的并在图11中代表相应功能的部件在图11中用比图1大200或者比图8大100的数字表示。只要下文中没有不同说明，对图1或者图8中的部件的描述可以转用到图11中相应的部件上。与图8示出的变速单元的实施例相比在下述方面进行了变动：

a.驱动轴和后轮法兰由一件原料构成并且合并成后轮轴212。

b.太阳轮211的结构能够实现较少的齿数并且因此较小的总传动比。

c.通过后轮240中的旋接在后轮轴212上的简单的螺纹套筒239完成后轮240的固定并且将扭矩从后轮轴212传递到后轮240上。

d.空程机构的所有组成部分沿轴向看松动地相继设置。

e.变速单元在自行车架209中的悬挂装置沿轴向看进一步移向行星齿轮变速器。

f.驱动器203和行星轮架251构造成两部分的。驱动器203构造成连接在变速单元之前的带齿的带传动的从动轮203c。

针对a.在这个实施例中，驱动轴和后轮法兰由一件原料构成并且合并成后轮轴212。

针对b.在这种实施方式中，太阳轮211设有端侧的正齿211a或端侧的卡爪，连接环215的正齿215a可以啮合在其中。这具有的优点是：可以为太阳轮211选择较少的齿数并且因此可以实现变速单元的较小的总传动比。在空程情况下，太阳轮211的卡爪或正齿211a将连接环215的正齿215a从正齿连接（Stirnzahn-Verbindung）中压出。

针对c.沿轴向看在径向推力球轴承235与后轮轴212的渐开线齿之间也构造成安全环的贴靠垫圈237用作径向推力球轴承235用的轴侧的贴靠凸台。沿径向看在内部具有螺纹套筒239的后轮240借助将后轮240与后轮轴212连接在一起的螺纹被旋接在后轮轴212上并且为了将径向推力球轴承235轴向固定在后轮轴212上的目的而将该径向推力球轴承235压向贴靠垫圈237。通过适当的配合选择，螺纹套筒239的配合区段239a通过固定的配合而与后轮轴212固定连接并且承受由重量和车道决定的负荷。基本上通过螺纹套筒239的螺纹区段239b完成在后轮轴212与后轮240之间的扭矩传递。承载后轮240的螺纹套筒借助螺栓238和垫圈252被锁紧。

针对d.驱动轴和后轮法兰在一个整体件中作为后轮轴212的结构在后轮轴内部提供了空间，使得压力弹簧223的压力与图8所示的实施方式不同而不必再沿轴向改向，而且压力弹簧223可以定位在压板216的朝向后轮240的那侧上。压力弹簧223通过导管253而支撑在螺栓238上。按照本发明的另一特别的特征，在这种实施方式中导套225、压力弹簧223、导套226、压板216和连接环215在没有其它轴向作用的引导件或紧固件的情况下沿轴向看简单地、松动地相继设置地被压向太阳轮211。如已经在图10中对变速单元的一挡变型所示的那样，通过这种设置结构在不拆卸主要的传动部件（径向推力球轴承235、内齿轮支架208、内齿轮207、后轮轴212）的情况下可以再次装配压板216。

针对e.在一种将变速单元固定在自行车架209中的变型中，与内齿轮支架208径向和侧向固定连接的连接法兰254在其周边上具有孔，这些孔与自行车架209的孔对准并且通过这些孔自行车架209借助螺栓连接246而与内齿轮支架208固定在一起。通过这种方式实现的自行车架209向行星齿轮变速器的方向的轴向偏移与图1和图8所示的实施方式相比具有的优点是：自行车架209从变速单元到踏板轴承的外侧可以在直的、与自行车的基准中心面平行的线内延伸。

针对f.在这个实施例中，驱动器203构造成连接在变速单元之前的带齿的带传动的从动轮203c。另外，驱动器203和行星轮架251构造成两部分的。驱动器203与行星轮架251之间的轴－轮毂连接节省空间地通过牙嵌离合器得以实现。更详细的内容将在下文描述的图12、图13和图14中加以阐述。

图12示出的是在驱动器203与行星轮架251之间的抗相对转动的牙嵌离合器的实施例的分解图。

按照本发明的特别的特征，构造成连接在变速单元之前的带齿的带传动的从动轮203c的驱动器203和/或行星轮架251可以经济地由挤压的铝型材制成。

图13示出的是用于行星轮架251的可能的型材，图14示出的是用于驱动器203的可能的型材。为了容纳行星齿轮206，在为行星轮架251设置的型材内部需通过切削加工方法来提供空间。出于制造精度的原因，行星轮架251的为了容纳行星轴而设置的凹槽在必要的情况下也可以通过切削加工方法制成。设置在驱动器203上的卡爪同样可以通过切削加工方法由为驱动器203设置的挤压型材制成。

结果是，以本发明的前述的特别的特征，通过在图1、图8和图11中所示的实施方式得到证实，基于折弯的从动轮2或者基于后轮40、140的自由可造型性（Gestaltbarkeit）并且因此不必将后轮40、140在基准中心面中固定在后轮法兰14、144上或者后轮轴212上，以及基于空程装置的和换挡装置的特别紧凑的形式可实现很小的、根据后轮宽度约为37－55mm之间的悬链线距离。在10英寸的全塑料车轮的情况下例如得出大约如下的悬链线距离（图11）：

在具有两挡变速单元的12或14英寸－充气轮胎－车轮的情况中例如得出大约如下的悬链线距离（图1）：

在内齿轮支架（8、108、208）与自行车架（9、109、209）之间的为了吸收根据使用情况出现的力（重力、公路冲击（Fahrbahnschlag））和力矩（内齿轮的支撑力矩（Abstuetzmoment））所需的连接对于在图1、图8和图11中示出的实施方式来说如所示出的那样可以设置成可松脱的（例如借助螺纹连接）或也可以设置成材料锁合的（通过钎焊、粘接、熔焊或一个整体的）。在自行车架（9、109、209）与内齿轮支架（8、108、208）或者内齿轮（7、107、207）之间具有材料锁合连接的实施方式同样包括在本发明中。

图15描述的是具有两个变速器挡位分级的变速单元的另一优选的实施方式的剖视图。出于清晰的原因，变速单元的在图1、图8或者图11中描述过的并在图15中代表相应功能的部件在图15中用比图1大300、比图8大200或者比图11大100的数字表示。只要下文中没有作不同的描述，对图1、图8或者图11中的部件的说明可以转用到图15中的相应的部件上。

与图1、图8或者图11所示的实施例相比，图15所描述的变速单元的实施方式在下述方面进行变动：

a.在太阳轮310、311与后轮轴312之间的换挡装置

b.自由轮离合器的设置和结构

c.变速单元在自行车架中的支承和固定

d.在密封盖344与内齿轮支架308之间的变速单元的密封

与之前示出的实施方式相比，优点基本上在于后轮轴312、换挡装置315、316和328以及太阳轮310和311的较低的制造成本。

针对a.太阳轮与后轮轴之间的换挡装置

沿径向看，在太阳轮310和311内部，连接环315借助销轴355可旋转地安置在后轮轴312的凹槽中。太阳轮310和311具有轴向贯通的凹槽，连接环315可嵌接到这些凹槽中。根据所期望的切换位置，连接环315要么旋入到太阳轮310的凹槽中要么旋入到太阳轮311的凹槽中，其中，连接环315形成在相应的太阳轮310、311与后轮轴312之间的棱键式的轴－轮毂连接。连接环315具有另一孔用于容纳另一销轴356，该销轴将连接环315与叉形压紧件316可旋转地连接。叉形压紧件316又借助另一销轴357可旋转地与导套328连接。导套328支承在安置在后轮轴312内部的导管353中并且可以向两个方向轴向运动。如果导套328以及因此还有叉形压紧件316从行星齿轮变速器运动离开，那么连接件315旋转到太阳轮310的凹槽中。如果导套328向行星齿轮变速器运动，那么连接件315旋转到太阳轮311的凹槽中。导套328向行星齿轮变速器的运动由压力弹簧323形成，该压力弹簧在侧边被垫片326和327固定并且通过另一垫片325支撑在与后轮轴312固定连接的轴承334上。导套328通过如下方式运动离开行星齿轮变速器：通过适当的未示出的鲍登线在标准的切换小链331上施加拉力，该切换小链包括切换螺栓330和链节，而且该切换小链与构造成圆螺母329的切换螺母螺纹连接。圆螺母329在导套328内部将切换小链331的拉力从后轮轴312中向外作为压力传递到轴向深沟球轴承332上，该轴向深沟球轴承又压向导套328的内侧并将在同时压缩压力弹簧323的情况下同样使得该导套向后轮340的方向运动。在后轮轴312旋转期间，它与太阳轮310和311、连接环315、叉形压紧件316和导套328共同实施相对具有链节的切换小链331、相对切换螺栓330和与该切换螺栓连接的圆螺母329的相对运动。在此，圆螺母329借助轴向滚珠轴承332支承在导套328中而切换小链331的链节支承在轴承334的内环上。在导套328与切换螺栓330之间的或者在导套328与导管353之间的两个密封环342和358使变速单元相对切换小链331密封。为了装配切换小链331，圆螺母329具有槽329a。为了装配，切换小链331的切换螺栓330首先将圆螺母329的槽压向压紧件316，通过这种方式使得圆螺母329固定并且切换螺栓330可以旋入到圆螺母329的螺纹中。为了装配销轴356和因此为了使已经借助销轴355支承在后轮轴312内的连接件315与叉形压紧件316连接，后轮轴312具有孔312a，当连接件315的和压紧件316的相应的孔与后轮轴312的孔312a对准时，销轴356可以插过该孔。两个太阳轮310和311通过安全环321和337略具轴向间隙地被固定在一起。当连接件315处于中立的切换位置时，就是说，它既未进入太阳轮310的凹槽也未进入太阳轮311的凹槽，两个由行星齿轮206驱动的太阳轮310和311可以在后轮轴312上以空转的方式自由旋转。扭矩不被传递。如果连接件315被切换小链331拉向太阳轮310的凹槽的方向，那么一旦太阳轮310的凹槽与在后轮轴312中共同旋转的连接环315相遇时，该连接件315立刻嵌接到太阳轮310的凹槽中。现在扭矩从太阳轮310经连接环315传递到后轮轴312上，而太阳轮311在后轮轴312上自由旋转。如果切换小链331放松，那么一旦太阳轮311的凹槽与在后轮轴312中共同旋转的连接环315相遇时，压力弹簧323将连接件315压到太阳轮311的凹槽中。现在扭矩从太阳轮311经连接环315传递到后轮轴312上，而太阳轮310在后轮轴312上自由旋转。

针对b.自由轮离合器的设置和结构

沿径向看，在后轮轴312与后轮340之间设置有两个位于外部的轴承以及一个自由轮离合器，在这个实施例中构造成两个标准的、支承的夹紧体－自由轮离合器359和360，这些夹紧体－自由轮离合器通过轴－轮毂连接、优选通过棱键361将扭矩从后轮轴312传递到后轮340上并将后轮340支承在后轮轴312上。为了容纳棱键361，后轮轴312在后轮340的区域内具有另一凹槽。自由轮离合器借助螺母339和锁紧螺母338轴向固定在后轮轴312上。在后轮轴312与后轮340之间的自由轮离合器的其它实施方式也是可考虑的并且包括在本发明的范围内。例如可以在两个设置在后轮毂中的深沟球轴承之间设置可以自由造型的自由轮离合器。

针对c.变速单元在自行车架中的支承

在这个实施方式中示出的是后轮340的可能的变化的固定和变速单元在后轮340的两侧上的变化的支承。在后轮轴312上在后轮340的两侧设置有轴承335和362，优选是简单的深沟球轴承，这些深沟球轴承借助紧固螺母339且利用锁紧螺母338并且通过间隔套筒363和364分开地与两个夹紧体自由轮离合器359和360彼此相对地且向着安全环337轴向夹紧。轴承335和362设置成O形设置结构（O-Anordnung）。内齿轮支架308在行星齿轮变速器的那侧起轮毂侧的轴承套的作用，在后轮340的对置侧上，附加的轴承套365容纳轴承362。两个轴承套与自行车架或与自行车架的脱落端366和367可松脱地连接。由于轴承335和362在轴侧必要的固定配合，通过如下方式能够实现后轮340的简单的安装和拆卸，即，内齿轮支架308和轴承套365可松脱地与自行车架的脱落端366和367相连接，并且后轮340连同整个变速单元被安装和拆卸。按照本发明的另一特别的特征，为了使内齿轮支架308与自行车架的脱落端366可松脱地连接并且为了节省空间地传递经内齿轮307作用在内齿轮支架308上的扭矩，该内齿轮支架在底侧被削平。压紧件354借助两个旋入脱落端366的螺栓346被压向被削平的那侧，使得作用在内齿轮307和内齿轮支架308上的扭矩被脱落端366和自行车架接收。这样同时完成变速单元在自行车架的脱落端366中的固定。轴承套365可以相应地被削平和固定。其它将轴承套365固定在脱落端367中的可能性同样是已知的并且在此不再赘述。此处所说明的变速单元在自行车架中的支承和固定也可以用于之前图1、图8和图11所示的、具有那里使用的换挡装置和自由轮离合器的变速单元的实施方式，其中，这样的未示出的可简单变动形式的实施方式同样包括在本发明中。图15所示的实施方式同样也可以如图1、图8和图11所示的实施方式那样构造成单侧固定在自行车架中的变型。这样的实施方式也包括在本发明中。

针对d.按照本发明的另一特别的特征，在这个实施例中在密封盖344与内齿轮支架308之间设置有密封环343，该密封环由密封盖344压到行星轮架303b的经斜切的斜边上并且因此又能够实现特别节省空间的动态的密封。

图16示出的是图15所示的实施方式的第一变速挡位和换挡装置的剖视图。为了能够实现叉形压紧件316在后轮轴312内部的换挡所需的可运动性，所述叉形压紧件316按照本发明的另一特别的特征由圆杆制成。

为了进一步直观地说明，图17示出图15所示的换挡装置的局部剖视图。

本发明的其它对于专业人员来说可轻而易举地实现的、因而未进一步示出的的实施方式例如在太阳轮与后轮轴之间的轴－轮毂连接的结构中，其作为棱键连接用于一挡变速单元。这能够实现可以简单制作的后轮轴。

用于一挡变速单元的后轮轴和太阳轮同样可以由一件原料制成，使得后轮轴同时也起太阳轮的作用。对于这种情况，特别是对于使用特别小的车轮来说能够实现变速单元的例如直到1:5的低传动比。

对于两个最后所述的后轮轴和太阳轮的实施方式，按照图15的自由轮离合器可以设置在后轮轴与后轮毂之间。

同样，自由轮离合器可以设置在连接在变速单元之前的牵引传动装置或者正齿轮传动装置的从动轮（2，102，202，302）与驱动器（3、103、203、303）之间，例如借助特别是用于越野自行车（BMX－Rad）的标准的棘爪－自由轮离合器（Sperrklinken-Freilaufkupplung）或用于链条变速系统的标准的小齿轮组（Ritzelpaket）。然而相对制造成本低的优点存在的缺点是：行星轮架（3b、103b、251、303b）和行星齿轮（6、106、206、306）在空程情况中共同旋转导致效率损失。所有这些实施方式包括在本发明中。

通过上述实施方式能够实现在下文中示例性地进一步描述的传动比。同时示例性地涉及到按照图8和图11的、模数为0.8的齿轮的结构。其它按照强度可应用的齿轮模数同样包括在本发明中。下文示出的是用于上述实施方式的、链轮、从动齿圈和行星齿轮变速器的齿数的示例性的和优选的组合，这些组合属于作为变速器挡位分级均匀的六挡变速器的变速单元的优选的实施例和/或者这些组合能够通过适当地选择从动齿圈而特别简单地适合多个车轮尺寸。

因为产生的传动比产生很小的数字，传动比的表达选择前置比率“1：”的形式。于是在用于所示出的相应的变速挡位的传动比的相应行中出现的传动比的因子为1：。传动比0.125例如表示为=1:8。

在采用具有42和27个齿的标准的两重链轮的情况下，利用在图8中示出的实施方式实现在13.1%与18.8%之间的均匀的变速器挡位分级以及在最小挡与最大挡之间约为210%的传动范围：

表A：用于14英寸和12英寸车轮的六挡变速器

表B：用于10英寸车轮的六挡变速器

图11所示的一挡变速单元可以如此地适应7至16英寸的车轮尺寸，即，通过简单地使用具有变动齿数的不同的从动齿圈来实现相同的适合使用的展开长度。

表C：用于7英寸至16英寸的车轮尺寸的相同的一挡变速单元

链传动装置的变速挡位	1	1	1	1	1	1
							驱动链轮的齿数	38	38	38	38	38	38
从动齿圈的齿数	13	15	18	20	24	28
							链传动装置的传动比=1：	2.92	2.53	2.11	1.9	1.58	1.36
行星齿轮变速器的变速挡位	1	1	1	1	1	1
							内齿轮的齿数	57	57	57	57	57	57
行星齿轮的齿数	15	15	15	15	15	15
							太阳轮的齿数	27	27	27	27	27	27
行星齿轮变速器的传动比=1：	3.11	3.11	3.11	3.11	3.11	3.11
							总传动比=1：	9.1	7.9	6.6	5.9	4.9	4.2
车轮尺寸单位：英寸	7	8	10	12	14	16
							展开长度单位：m/曲轴圈	5.3	5.2	5.3	5.3	5.3	5.2

除了所示出的实施方式之外，通过之前所述的本发明的特别的特征可实现大量其它的传动比，这些传动比全部包括在本发明中。

例如在一种后轮轴和太阳轮由一件原料构成的实施方式中，太阳轮可以具有更少的齿数，因此变速单元成为可用于最小的车轮尺寸。下面示例性示出的是可能的结构和借助从动齿圈的变化与6至14英寸的车轮尺寸的可能的适配。

表D：用于6英寸至14英寸的车轮尺寸的相同的一挡变速单元

链传动装置的变速挡位	1	1	1	1	1
						驱动链轮的齿数	32	32	32	32	32
从动齿圈的齿数	13	17	21	24	28
						链传动装置的传动比=1：	2.46	1.88	1.52	1.33	1.14
行星齿轮变速器的变速挡位	1	1	1	1	1
						内齿轮的齿数	60	60	60	60	60
行星齿轮的齿数	21	21	21	21	21
						太阳轮的齿数	18	18	18	18	18

行星齿轮变速器的传动比=1：	4.33	4.33	4.33	4.33	4.33
						总传动比=1：	10.7	8.2	6.6	5.8	5.0
车轮尺寸单位：英寸	6	8	10	12	14
						展开长度单位：m/曲柄圈	5.3	5.4	5.3	5.2	5.3

总的来说，通过相应地选择行星齿轮变速器的齿数可实现行星齿轮变速器的约1:4.5至1:5.0和更小的传动比。

附图标记列表

1、301                  链传动装置的链条

201                     带传动装置的带

2、102、203c、302       牵引传动装置或正齿轮传动装置的从动轮

3、103、203、303        驱动器

3b、103b、251、303b     行星轮架

4、104、304             从动轮的安全环

5、105、205、305        行星轴

6a、6b、106、206、306   行星齿轮

7、107、207、307        内齿轮

8、108、208、308        内齿轮支架

9、109、209             自行车架

10、310                 太阳轮

11、111、211、311       太阳轮

12、112、212、312       后轮轴

13、113                 后轮轴的驱动轴

14、114                 后轮轴的后轮法兰

15、115、215、315       连接环

16、116、216            自由轮离合器的压板

316                     两挡变速的压紧件

17、117、217、317       用于驱动器的轴承

18、118、218、318       用于驱动器的轴承

19、119、219、319       用于驱动器轴承的紧固螺栓

20、120、220、320       用于驱动器轴承的安全环

21、22、322             用于太阳轮的间隔垫圈

121、221、321           用于太阳轮的安全环

23、24、124、223、323   用于换挡和离合装置的压力弹簧

25、26、27、28、125、   用于压力弹簧、压板/压紧件的导套/导板

127、128、225、226、

325、326和327、328

29、330                 换挡装置的切换螺栓

30、329                 换挡装置的切换螺母

31、331                 切换小链

32                      用于切换小链的滚针轴承

332                     用于切换小链的轴向深沟球轴承

33                      用于切换小链的导套

34、334                 用于切换小链的轴承

35、135、235、335、362  用于后轮轴的轴承

36、136、236            用于后轮轴－内齿轮支架的轴承的安全环

37、137、237            用于后轮轴的轴承的贴靠垫圈

337                     用于后轮轴的轴承的安全环

38、138、338            锁紧螺母

238                     锁紧螺栓

39、139                 用于后轮的紧固螺栓

239                     用于固定后轮的螺纹套筒

339                     用于固定后轮的紧固螺母

40、140、240、340       后轮

41                      密封塞

42、43、342、343、358   密封环

44、144、244、344       用于行星齿轮变速器的密封盖

45                      用于O形环密封的贴靠盖

46、146、246、346       用于变速单元－自行车架的紧固螺栓

147、247                用于径向定位压板的垫片

148、348                用于驱动器轴承的轴承套筒

149、249、252           用于紧固螺栓和锁紧螺栓的垫圈

253、353                后轮轴中的导管

254                     用于自行车架－内齿轮支架的连接法兰

354                     用于连接自行车架－内齿轮支架的压板

355、356、357           用于换挡装置的销轴

359、360                用于后轮的夹紧体自由轮离合器，受支承的

361                     用于夹紧体自由轮离合器的棱键

363、364                在后轮与后轮轴的轴承之间的间隔垫圈

365                     用于后轮轴的轴承的轴承套

366、367                自行车架的脱落端

Claims (50)

1.带有行星齿轮变速器的变速单元，选择性地用于自行车或用于自行车挂车，该变速单元包含：

a.行星齿轮变速器，其中，该行星齿轮变速器具有：直接或间接抗相对转动地与自行车架（9，109，209，366）连接的内齿轮（7，107，207，307）、带有行星齿轮（6a，6b，106，206，306a，306b）的行星轮架（3b，103b，251，303b）和与所述行星齿轮（6a，6b，106，206，306a）啮合的至少一个太阳轮（10，11，111，211，310，311）；

b.与太阳轮（10，11，111，211，310，311）同轴的后轮轴（12，112，212，312）；

c.与行星轮架（3b，103b，251，303b）抗相对转动地作用连接的驱动器（3，103，203，303）；

d.相对自行车架（9，109，209，366）支承后轮轴（12，112，212，312）的至少一个轴承（35，135，235，335），

该变速单元用于在驱动器（3，103，203，303）与后轮轴（12，112，212，312）之间提供至少一个传动比，

其特征在于：轴承（35，135，235，335）沿轴向看设置在行星齿轮变速器与后轮（40，140，240，340）的支座之间并且沿径向看在内侧支承着后轮轴（12，112，212，312）和沿径向看在外侧直接或间接地与自行车架（9，109，209，366）相连接。

2.如权利要求1所述的变速单元，其特征在于：行星齿轮变速器和后轮（40，140，240）在后轮轴（12，112，212）上的支座设置在自行车架（9，109，209）的不同侧。

3.如权利要求1或2所述的变速单元，其特征在于：连接在变速单元之前的牵引传动装置的从动轮（2，102，203c，302）和行星齿轮变速器与牵引传动装置的由骑自行车的人驱动的驱动轮设置在自行车架（9，109，209，366）的同一侧。

4.如权利要求1或2所述的变速单元，其特征在于：连接在变速单元之前的正齿轮传动装置的从动轮和行星齿轮变速器与正齿轮传动装置的由骑自行车的人驱动的驱动轮设置在自行车架的同一侧。

5.如权利要求1至4之任一项所述的变速单元，其特征在于：支承后轮轴（12，112，212）的轴承（35，135，235）是唯一的将所述后轮轴（12，112，212）支承在自行车架中的轴承（35，135，235）。

6.如权利要求1至5之任一项所述的变速单元，其特征在于：支承后轮轴（12，112，212）的轴承（35，135，235）为双列轴承、优选为双列径向推力球轴承。

7.如权利要求1至6之任一项所述的变速单元，其特征在于：驱动器（203）与行星轮架（251）抗相对转动地彼此连接。

8.如权利要求7所述的变速单元，其特征在于：驱动器（3a）和行星轮架（3b）由一件式制成的构件（3，103，303）构成。

9.如权利要求1至8之任一项所述的变速单元，其特征在于：驱动器（203）构造成连接在变速单元之前的牵引传动装置的至少一个从动轮（203c）。

10.如权利要求1至8之任一项所述的变速单元，其特征在于：驱动器构造成连接在变速单元之前的正齿轮传动装置的至少一个从动轮。

11.如权利要求1至10之任一项所述的变速单元，其特征在于：轴承（35，135，235，335）和内齿轮（7，107，207，307）沿径向看在外侧与内齿轮支架（8，108，208，308）相连接，其中，所述内齿轮支架（8，108，208，308）抗相对转动地与自行车架（9，109，209，366）相连接。

12.如权利要求1至11之任一项所述的变速单元，其特征在于：两个并排设置的轴承（117，118；217，218；317，318）沿径向看在内侧轴向固定在后轮轴（112，212，312）上并且沿径向看在外侧支承着驱动器（103，203，303），其中，通过轴向固定在驱动器（103，203，303）中的各轴承（117，118；217，218；317，318）之间的突肩和/或通过在各轴承（117，118；217，218；317，318）之间与驱动器（103，203，303）相连接的安全环（120，220，320）来进行对所述驱动器（103，203，303）的轴向固定。

13.如权利要求11所述的变速单元，其特征在于：通过在后轮轴（12）与驱动器（3）之间的轴承（18）和在行星轮架（3b）与内齿轮支架（8）之间的轴承（17）对所述驱动器（3）进行支承，其中，与后轮轴（12）可松脱地连接的紧固件（19）将两个轴承（17，18）、行星轮架（3b）和驱动器（3）轴向地朝向内齿轮支架（8）夹紧。

14.如权利要求1至13之任一项所述的变速单元，其特征在于：变速单元具有与后轮轴（12，112，212）抗相对转动地作用连接的连接环（15，115，215），该连接环设置在太阳轮（10，11，111，211）与后轮轴（12，112，212）之间的力流中。

15.如权利要求14所述的变速单元，其特征在于：连接环（15，115，215）能轴向移动。

16.如权利要求14或15所述的变速单元，其特征在于：连接环（15，115，215）在朝向太阳轮（10，11，111，211）的端侧上具有均匀分布在周边上的正齿（15a，115a，215a）。

17.如权利要求16所述的变速单元，其特征在于：太阳轮（10，11，111）沿径向看在内侧在整个宽度上或在其宽度的一部分上具有轴向贯通的槽（11a，111a），连接环（15，115）的正齿（15a，115a）能够形状锁合地嵌接到这些槽中，以便将扭矩从太阳轮（10，11，111）传递到后轮轴（12，112）上。

18.如权利要求16所述的变速单元，其特征在于：太阳轮（211）在其朝向连接环（215）的端侧上具有凹槽（211a），连接环（215）的正齿（215a）能够形状锁合地嵌接到这些凹槽中，以便将扭矩从太阳轮（211）传递到后轮轴（212）上。

19.如权利要求14至18之任一项所述的变速单元，其特征在于：连接环（15，115，215）与后轮轴（12，112，212）通过渐开线齿（15d）抗相对转动地作用连接。

20.如权利要求14至19之任一项所述的变速单元，其特征在于：连接环（15，115，215）在朝向太阳轮（10，11，111，211）的端侧上具有八个正齿（15a，115a，215a）并且通过模数为0.8的16齿的渐开线齿（15d）而与后轮轴（12，112，212）抗相对转动地作用连接。

21.如权利要求14至20之任一项所述的变速单元，其特征在于：将后轮轴（12，112，212）垂直于其纵轴线地贯通的、设置在该后轮轴（12，112，212）的相应的凹槽中的压紧件（16，116，216）使连接环（15，115，215）沿径向看在外面且相对太阳轮（10，11，111，211）向后轮轴（12，112，212）的两侧移动。

22.如权利要求21所述的变速单元，其特征在于：压紧件（16，116，216）为压板。

23.如权利要求21所述的变速单元，其特征在于：压紧件（16，116，216）为压杆。

24.如权利要求23所述的变速单元，其特征在于：压杆具有两个对置的、削平的纵侧。

25.如权利要求21至24之任一项所述的变速单元，其特征在于：后轮轴（12，112，212）中的凹槽是贯通的孔。

26.如权利要求21至25之任一项所述的变速单元，其特征在于：设置在后轮轴（12，112，212）的空心筒形部分内部的压力弹簧（23，24，124，223）使压紧件（16，116，216）并且由此使连接环（15，115，215）移向太阳轮（10，11，111，211）。

27.如权利要求21至26之任一项所述的变速单元，其特征在于：压紧件（116，216）通过沿轴向看设置在轴承（135，235）与行星轮架（103b，251）之间的垫片（147，247）保持在该压紧件的径向位置中。

28.如权利要求26或27所述的变速单元，其特征在于：在后轮轴（112）的空心筒形部分内部设置有具有两个在压紧件（116）的两侧延伸的支腿的压力套（125），该压力套沿轴向看向着后轮那边支撑在后轮轴（112）中并且该压力套将压力弹簧（124）与压紧件（116）的朝向太阳轮（111）的那侧有距离地保持，其中，压力弹簧（124）使设置在后轮轴（112）内部的导套（128）轴向移动，该导套为了引导压紧件（116）而具有凹槽并且将所述压紧件（116）压向连接环（115）并且将该连接环移向太阳轮（111）。

29.如权利要求1至28之任一项所述的变速单元，其特征在于：变速单元与前置的、包含一个两重驱动链轮和三个从动齿圈的连续的链传动装置组合能够实现用于自行车的六挡变速器。

30.如权利要求1至29之任一项所述的变速单元，其特征在于：在使用前置的牵引传动装置的相同的驱动轮和相同的行星齿轮变速器的情况下，对于7至16英寸的或6至14英寸的后轮（40，140，240，340）的车轮尺寸的展开长度相同，这通过牵引传动装置的从动轮直径的变动得以实现。

31.如权利要求21至26之任一项所述的变速单元，其特征在于：行星齿轮变速器具有固定的内齿轮（7）、行星轮架（3b）、各两个彼此固定连接的、齿数不同的行星齿轮（6a，6b）和两个与所述行星齿轮（6a，6b）啮合的、与后轮轴（12）同轴的太阳轮（10，11），其中，向着自行车架（9）那边设置的行星齿轮（6a）与内齿轮（7）啮合，并且在太阳轮（10，11）之后连接有连接环（15），该连接环的切换位置确定两个太阳轮（10，11）中的哪一个驱动后轮轴（12），通过这种方式变速单元具有两个可切换的变速挡位。

32.如权利要求31所述的变速单元，其特征在于：连接环（15）沿径向看设置在太阳轮（10，11）内部。

33.如权利要求31或32所述的变速单元，其特征在于：连接环（15）具有两个径向相对的凹槽（15e），这些凹槽与压紧件（16）作用连接。

34.如权利要求31至33之任一项所述的变速单元，其特征在于：在后轮轴（12）的空心筒形部分内部在压紧件（16）的朝向后轮（40）的那侧设置有较弱的压力弹簧（23）而在所述压紧件（16）的朝向驱动器（3）的那侧设置有较强的压力弹簧（24），该压力弹簧在其朝向压紧件（16）的那侧将导套（27）压向该压紧件（16），通过这种方式实现两挡变速，该两挡变速包括：第一变速挡位，该第一变速挡位通过以下方式得以挂入，即，所述较强的压力弹簧（24）克服所述较弱的压力弹簧（23）施加在压紧件（16）上的压力并且将连接环（15）压向向着后轮（40）设置的太阳轮（10）；和第二变速挡位，该第二变速挡位通过以下方式得以挂入，即，从后轮轴（12）中引出的切换小链（31）将导套（27）和所述较强的压力弹簧（24）从压紧件（16）上拉开并且所述较弱的压力弹簧（23）将压紧件（16）和连接环（15）压向向着驱动器（3）设置的太阳轮（11）。

35.如权利要求34所述的变速单元，其特征在于：所述导套（27）具有设置在该导套（27）内中心处的且被引导穿过该导套（27）的孔的切换螺栓（29），该切换螺栓与所述切换小链（31）直接或间接地连接并且能够从压紧件（16）上拉离，通过这种方式能够消除所述较强的压力弹簧（24）施加到压紧件（16）上的压力。

36.如权利要求34或35所述的变速单元，其特征在于：切换小链（31）的切换行程由导套（27）限定，该导套在到达最大切换行程时沿径向看在所述较强的压力弹簧（24）内部与轴向支撑在后轮轴（12）中的部分（28）对接。

37.如权利要求14至36之任一项所述的变速单元，其特征在于：连接环（15，115，215）和/或太阳轮（10，11，111，211）具有斜面（15b，11d），这些斜面在后轮轴（12，112，212）旋转得比相应的太阳轮（10，11，111，211）快时将连接环（15，115，215）从太阳轮（10，11，111，211）的凹槽（11a，111a）中挤出。

38.如权利要求37所述的变速单元，其特征在于：在太阳轮（10，11，111，211）与后轮轴（12，112，212）之间的力流中设置有自由轮离合器，其中，通过连接环（15，115，215）的和/或太阳轮（10，11，111，211）的斜面（15b，11d），所述连接环（15，115，215）的正齿（15a，115a，215a）在后轮轴（12，112，212）旋转得比相应的太阳轮（10，11，111，211）快时从太阳轮（10，11，111，211）的凹槽（11a，111a，211a）中被挤出，并且连接环（15，115，215）被压力弹簧（23，24；124，223）沿轴向压向太阳轮（10，11，111，211），从而当被驱动的太阳轮（10，11，111，211）超过后轮轴（12，112，212）时然后完成扭矩传递所需的、连接环（15，115，215）的正齿（15a，115a，215a）向相应的太阳轮（10，11，111，211）的凹槽（11a，111a，211a）中的形状锁合的啮合。

39.如权利要求14至38之任一项所述的变速单元，其特征在于：后轮轴（12，112）构造成两部分的，该后轮轴包括：其上设置有连接环（15，115）且其上支承有驱动器（3，103）的第一轴部分（13，113）；和与该第一轴部分共轴连接的、其上安置有后轮（40，140）的且由轴承（35，135）支承在自行车架（9，109）中的第二轴部分（14，114）。

40.如权利要求39所述的变速单元，其特征在于：两个轴部分（13，14；113，114）具有外径，这些外径大于将后轮轴（12，112）支承在自行车架（9，109）中的轴承（35，135）的设置在所述后轮轴（12，112）的第二轴部分（14，114）上的轴承座的外径。

41.如权利要求39或40所述的变速单元，其特征在于：后轮轴（12，112）的第二轴部分在其指向后轮（40，140）的端部处构造成后轮法兰（14，114），后轮（40，140）能够固定在该后轮法兰上。

42.如权利要求1至14之任一项所述的变速单元，其特征在于：行星齿轮变速器具有固定的内齿轮（307）、行星轮架（303b）、各两个彼此固定连接的、齿数不同的行星齿轮（306a，306b）和两个与所述行星齿轮（306a，306b）啮合的、与后轮轴（312）共轴的太阳轮（310，311），其中，向着自行车架（366）那边设置的行星齿轮（310）与内齿轮（307）啮合，可旋转运动的连接环（315）支承在后轮轴（312）中并且能够被叉形的、设置在后轮轴（312）内部的且可轴向移动的压紧件（316）压入到相应的太阳轮（310，311）的在轴侧轴向贯通的凹槽中，所述压紧件在两侧通过销轴（356）而与所述连接环（315）可旋转地连接，通过这种方式实现在相应的太阳轮（310，311）与后轮轴（312）之间的轴－轮毂连接并且通过这种方式使得变速单元具有两个可切换的变速挡位。

43.如权利要求42所述的变速单元，其特征在于：在后轮轴（312）内部设置有与所述压紧件（316）作用连接的压力弹簧（323）和从该后轮轴（312）中引出的、与叉形压紧件（316）作用连接的切换小链（331），其中，所述压力弹簧将叉形压紧件（316）压入到用于第二变速挡位的切换位置中并且所述切换小链（331）将压紧件（316）拉入到第一变速挡位的切换位置中。

44.如权利要求1至43之任一项所述的变速单元，其特征在于：扭矩能够选择性地通过花键连接（113a）或花键轴连接或螺纹连接（239b）或法兰连接或棱键连接或夹紧体自由轮离合器（359，360）或棘爪自由轮离合器从后轮轴（12，112，212，312）传递到后轮（40，140，240，340）上。

45.如权利要求21至44之任一项所述的变速单元，其特征在于：内齿轮（7，107，207，307）、内齿轮支架（8，108，208，308）、后轮轴（12，112，212，312）和轴承（35，135，235，335）相互连接，而压紧件（16，116，216，316）能够被装配或拆卸。

46.如权利要求1至41之任一项所述的变速单元，其特征在于：行星齿轮变速器、连接在变速单元之前的牵引传动装置或者正齿轮传动装置的驱动轮和从动轮（2，102，203c）、换挡装置和自由轮离合器能够在自行车架（9，109，209）的相同侧上装配和拆卸。

47.如权利要求1至13之任一项所述的变速单元，其特征在于：后轮轴和太阳轮由整体制造的构件构成。

48.如权利要求11至47之任一项所述的变速单元，其特征在于：内齿轮支架或与内齿轮支架（8）相连接的贴靠盖（45）或者行星轮架（303b）具有上升的棱边，其中，密封环（43，343）被与行星轮架（3b）或者与内齿轮支架（308）固定连接的密封盖（44，344）压向所述上升的棱边的方向，通过这种方式实现在内齿轮支架（8，308）与行星轮架（3b，303b）之间的节省空间的动态密封。

49.如权利要求11至48之任一项所述的变速单元，其特征在于：内齿轮支架（308）在支承后轮轴（312）的轴承（35）的设置结构区域中的指向底部的那侧被削平并且借助与自行车架（366）可松脱地连接的且被向着内齿轮支架（308）的被削平的那侧夹紧的紧固板（354）而与自行车架（366）可松脱地连接，使得产生的内齿轮（307）扭矩经由内齿轮支架（308）和紧固板（354）传递到自行车架（366）上。

50.如权利要求3至49之任一项所述的变速单元，其特征在于：从动轮（2，302）为折弯的从动轮（2，302）。

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