TW201819248A - 多重小齒輪配置及具有此種多重小齒輪配置之自行車驅動器 - Google Patents

Abstract

本發明係有關一用以裝設於一後輪轂上且用以接合至一自行車鏈條中之多重小齒輪配置，其具有包含不同齒數之至少十個相鄰小齒輪，其中在各實例中，該等小齒輪中之二個相鄰小齒輪彼此係以一預先界定的間隔作配置，且該預先界定的間隔係對應於一最小間隔抑或對應於一相對大間隔，其中該預先界定的間隔之至多70%對應於該最小間隔。

Description

多重小齒輪配置及具有此種多重小齒輪配置之自行車驅動器

本發明係有關一用以裝設於一後輪轂上之多重小齒輪配置，且有關一具有此種多重小齒輪配置之自行車驅動器。

近年來，用以裝設於自行車的後輪轂上之多重小齒輪配置上的小齒輪數目係不斷進一步增加。大量小齒輪得以具有良好的齒輪比/傳動比覆蓋範圍及/或不同齒輪比階段之間的細微分劃。十或十一個小齒輪與一、二或三個前鏈環作組合係代表常見的自行車驅動器。更為近代的驅動器甚至使用十二個到十四個小齒輪，通常與一或二個前鏈環作組合，並對自行車騎士提供較大的齒輪比選擇。

然而，增加的小齒輪數目亦造成問題。首先，供小齒輪總成配置之結構性空間由於自行車幾何結構及各種技術標準而受到拘限。用於多重小齒輪配置之軸向結構性空間係在內側藉由驅動器停止件及輪輻且在外側藉由框架停止件被預先界定。在裝設狀態中，多重小齒輪配置的最大小齒輪係在一軸向方向抵靠住驅動器停止件。小齒輪總成的最大小齒輪可遵循輪輻的輪廓(其亦稱為頂懸小齒輪)。也就是說，從最小小齒輪外側至最大小齒輪內側所測量之多重小齒輪配置的軸向寬度，在最大小齒輪的齒區域中係大於在最大小齒輪的小齒輪停止表面之區域中。第二，由於增加的小齒輪數目，鏈條偏斜亦增加，其對於自行車驅動器的運行特徵及效率具有不利影響。鏈條偏斜的增加係可具有下列影響：當自行車鏈條目前接合至相對小的小齒輪的一者中時，自行車鏈條係與下一個較大小齒輪碰撞。這通常導致產生噪音、磨耗、摩擦損失及不正確的齒輪移位。

US 3,478,614已經討論鏈條偏斜的問題。該文件提出一具有一前鏈環及一後小齒輪總成之自行車驅動器。然而，該文件係描述一只具有五個小齒輪之過時的小齒輪總成。各實例中，在五個小齒輪中的二個相鄰小齒輪之間，具有四個預先界定的間隔。在此實例中，最大與第二大小齒輪之間以及第二大與中央小齒輪之間的間隔係被設定尺寸成小於中央小齒輪與第二小小齒輪之間以及第二小與最小小齒輪之間的間隔。因此，具有一所致之小及相對大間隔的均勻間隔分佈。然而，該小齒輪總成的結構性先決條件係完全不同，因為可用的結構性空間對於僅五個小齒輪而言並不構成問題。

從先前技藝亦知具有增加的小齒輪數目之小齒輪總成，其企圖以不同方式解決受拘限的結構性空間及/或鏈條偏斜之問題。

EP 2 022 712已經揭露一具有一含有十一或十二個鏈輪的小齒輪總成之驅動器。在各實例中，二個相鄰小齒輪係以一預先界定的間隔作配置。此處，比起其餘鏈環而言，具有最小直徑的三個鏈輪彼此以一更大間隔作配置。在十一個小齒輪的實例中，因而有十個間隔，其中提供二個相對大間隔(P’, P”)及八個小間隔(P)。在十二個小齒輪的實例中，因而有十一個間隔，其中同樣地此情況下提供二個相對大間隔(P’, P”)及九個小間隔(P)。

DE 20 2016 100 725係揭露一具有13個小齒輪之小齒輪總成，13個小齒輪彼此以十二個預先界定的間隔被定位。大的十個小齒輪在各實例中以一恆定、相對小間隔作配置。僅有最小的三個小齒輪以一相對大間隔作配置。因此，具有十二個間隔，其分成三個相對大間隔及九個小間隔。為了進一步抵銷鏈條偏斜，在自行車驅動器的實例中，前鏈環配置以可移方式作安裝。鏈環配置係遵循小齒輪上之鏈條的位置，並因此產生一大略中立的鏈線。然而，此解決方案具有複雜構造、易於失效、且僅適合於單一前鏈環。

US 5,954,604已經揭露一具有14個小齒輪之小齒輪總成。為了容許具有受拘限的結構性空間，小齒輪之間的間隔係縮小到使其維度小於小齒輪厚度之範圍，並仍提供恰足夠的空間用以接合自行車鏈條。在此實例中忽略鏈條偏斜增大之問題。

本發明之目的係在於提供一具有增加的小齒輪數目之現代的多重小齒輪配置，其使鏈條偏斜的後果達到最小而不脫離預先界定的結構性空間。

上述目的係藉由根據請求項1之用以裝設於一後輪轂上且用以接合至一自行車鏈條中之一多重小齒輪配置來達成。此多重小齒輪配置係具有各包含不同齒數之至少十個相鄰小齒輪。在各實例中，該等小齒輪中之二個相鄰小齒輪彼此以一預先界定的間隔作配置。該間隔從一小齒輪的外側量測至相鄰的下一個較小小齒輪的外側。各預先界定的間隔係對應於一最小間隔或對應於一相對大間隔。此處，預先界定的間隔之至多70%係對應於最小間隔。

根據本發明的多重小齒輪配置係涵蓋僅具有單一最小間隔之配置、以及具有相等尺寸的一系列最小間隔之配置兩者。具有比起最小間隔更大的一間隔尺寸之全部間隔係務必被計算到相對大間隔之中。

此精修的一優點係在於：由於預先界定的間隔分成最小間隔以及相對大間隔，預定界定的結構性空間係皆可供附著，並可縮減鏈條偏斜的效應。

預先界定的間隔係分成最小間隔及相對大間隔。在最小間隔的至多70%之一比例部分的實例中，此情況下因而有全部預先界定的間隔之至少30%落在相對大間隔之中。最小間隔的比例部分係確保小齒輪被定位成靠近彼此且因此需要極小結構性空間。反之，相對大間隔的比例部分係輔助減輕鏈條偏斜的不利後果。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，預先界定的間隔之至多60%係對應於最小間隔。在此比例部分的實例中，預先界定的間隔之至少40%係對應於相對大間隔。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，預先界定的間隔之至多50%係對應於最小間隔。在此比例部分的實例中，預先界定的間隔之至少50%係落在相對大間隔之中。

若預先界定的間隔之大略45%的一比例部分對應於最小間隔則為特佳。反之，這係指全部間隔的大略55%落在相對大間隔之中。藉由此間隔分佈，小齒輪總成的軸向寬度係恰夠小以放入預先界定的結構性空間中，且同時，鏈條係設有足夠空間，即使在最大鏈條偏斜的情況下仍不會與相鄰小齒輪碰撞。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，最小間隔係配置於具有相對大齒數的相對大的小齒輪區域中。在一很小比例部分之最小間隔的實例中，甚至可能僅提供單一的最小間隔A1，其係配置於相對大的小齒輪區域中。一小齒輪的齒數係與其直徑相關聯。藉由增加的齒數，小齒輪直徑亦增加。也就是說，具有相對大齒數的小齒輪係為相對大直徑的小齒輪，而具有相對小齒數的小齒輪係為多重小齒輪配置之相對小直徑的小齒輪。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，相對大間隔係配置於具有相對小齒數之相對小的小齒輪區域中。

在相對小的小齒輪區域中，鏈條偏斜的後果特別不利，因為在偏斜鏈條的該區域中可能與下一個較大小齒輪碰撞。這在相對大的小齒輪的區域中則較不顯著，因為偏斜的鏈條有足夠空間以運行橫越下一個較小小齒輪。為了保持在預先界定的結構性空間之維度內，因此相對小的小齒輪彼此以一相對大間隔作定位係已足夠。反之，相對大的小齒輪可被定位成較靠近在一起。額外地可能具有將在相對大的小齒輪處使用之用以減輕鏈條偏斜的後果之其他措施。

二個相鄰小齒輪之間的間隔係從一小齒輪的外側量測至相鄰的下一個較小小齒輪的外側。在一實施例中，對應於最小間隔之間隔係具有一尺寸，該尺寸係至少對應於下一個較小小齒輪的軸向厚度加上自行車鏈條的一內鏈節的厚度加一外鏈節的厚度之總和。小量的餘隙係被添加至此理論最小間隔尺寸，並確保自行車鏈條可接合至一小齒輪的齒中而不與一相鄰小齒輪碰撞。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，對應於一相對大間隔之間隔係為恆定。多重相對大間隔因此係具有比起一或多個最小間隔的間隔尺寸更大之一相等的間隔尺寸。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一替代性實施例中，對應於相對大間隔之間隔係不為恆定。

相對大間隔係特別為線性增大。這係指接續的小齒輪之間的間隔從一小齒輪對到下一對呈線性增大。小齒輪愈小，則其到下一個較大小齒輪之間隔愈大。相對大間隔的線性增加係遵循鏈條偏斜，其係在往外方向或小齒輪的方向增大。替代性地，對應於相對大間隔之間隔係呈非線性增大。因此可能抵銷最小小齒輪上之特別嚴重的鏈條偏斜。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，對應於相對大間隔之間隔大於最小間隔略2%至15%。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，多重小齒輪配置係包含確切十二個小齒輪。特別地，十二個小齒輪的最小者具有確切十個齒，且十二個小齒輪的最大者具有26、28、32或33個齒。最小齒數對於最大齒數的比值亦稱為開散比(spread)，並限定可取得的傳動比(transmission ratio)。開散比愈大，則最大與最小傳動比之間的差異亦愈大。

依據驅動器種類而定，亦可能具有其他齒數。對於一僅有一個前鏈環及十三個後小齒輪之驅動器，特別可能有十或十一個齒設置於最小小齒輪上，而有36個齒設置於最大小齒輪上。

登山自行車的驅動器通常具有甚至更大的開散比。在具有十一個小齒輪的小齒輪配置之實例中，特別可思及有十個齒設置於最小小齒輪上，而有42個齒設置於最大小齒輪上，或有十一個齒設置於最小小齒輪上，而有46個齒設置於最大小齒輪上。在具有十二個小齒輪的配置之實例中，藉由最小小齒輪上的10個齒及最大小齒輪上的50個齒、或最小小齒輪上的11個齒及最大小齒輪上的55個齒來實現一合適的開散比。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，具有最小齒數的最小小齒輪在根圓的區域中具有一圓緣。該圓緣將接合至最小小齒輪中的自行車鏈條在一軸向方向進一步往外推壓，也就是說遠離下一個較大小齒輪，並藉此防止與該下一個較大小齒輪碰撞。以此方式，進一步減輕在最小小齒輪處最為明顯之鏈條偏斜的後果。由於圓緣僅配置於根圓的區域中、且最小小齒輪的齒梢端之區域並未亦被厚化，故在鏈條從根圓的區域移入齒梢端的區域中時，該圓緣係引導鏈條但並未同時在齒輪移位程序期間造成擾亂。也就是說，鏈條在小齒輪上愈進一步徑向往外移動，則由於相對於圓緣變成較薄的齒而其亦在下一個較大小齒輪方向作軸向位移的範圍亦愈大。

圓緣係可以自身使用、抑或與最小與第二小小齒輪之間的一相對大間隔A2-A7組合使用。兩者的組合係特別有效。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，小齒輪配置的至少一小齒輪係具有一薄齒、一厚齒、及另一薄齒的一序列。此處，一厚齒係設計成具有雖可接合至鏈條的一外鏈節對中但無法接合至一內鏈節對中之厚度。這對於鏈條引導具有正面效應，因為比起正常的齒而言，厚齒將以更大範圍充填鏈條的外鏈節之間的間隙，且因此鏈條相對於小齒輪而言具有較少的運動自由。一薄齒、一厚齒及另一薄齒的特定直接序列係被證明為合宜。此序列可沿著一小齒輪的周緣重覆多次。在具有偶數齒的小齒輪之實例中，亦可能使全部的齒交替地為薄及厚。可在小齒輪的兩側也就是內與外側、抑或僅在一側實現軸向厚化。厚化較佳係僅配置於小齒輪的內側，也就是自行車中心的方向。小齒輪的外側因此可保持平坦，其對於齒輪移位通路的生成而言係為相干。為了同時亦使多重小齒輪配置能夠進行齒輪移位，小齒輪不僅具有薄及厚齒的序列，且亦具有用以形成齒輪移位通路之凹陷及/或斜面。交替的厚及薄齒之序列係可配置於一或多個小齒輪上。特別在二個最大小齒輪上特別顯著，因為鏈條偏斜在該處最為明顯。由於鏈條的較好引導之緣故，相對大的小齒輪處之鏈條偏斜的不利後果係最小化。由於偏斜所導致產生之鏈條的振動係降低。藉此，相關聯之增加的噪音產生以及鏈條跳脫的危險亦被降低。尚且，最大小齒輪的齒可在內側具有圓化的滑開斜面。也就是說，座落於齒梢端的滑開斜面與齒體部之間的轉折係切線地運行，也就是說並無邊緣。無邊緣的切線轉折係可能令偏斜的鏈條仍能以平順且較安靜方式離開接合。在一具有一邊緣的轉折之實例中，鏈條在一高度偏斜的實例中係傾向於在滑開運動期間作「跳躍」，其導致甚至更多的振動及噪音。位於小齒輪內側之圓化的滑開斜面係轉而特別在其上具有最大鏈條偏斜之最大小齒輪處具有顯著性。

在根據本發明的多重小齒輪配置之一實施例中，小齒輪配置之至少部分的相鄰小齒輪係被一體地製造或以單件製成。特別地，高層級小齒輪總成甚至完全以單件、特別是藉由銑製製成。小齒輪配置係由不必進一步組裝的單一部份構成。

然而，以單件製成的小齒輪配置、及大部份以單件製成的小齒輪配置在鏈條接合期間易產生噪音。申請人的DE 10 2011 010 855係揭露用以使衝擊的鏈條減振之手段。該文件係特別描述配置於小齒輪之間且因此有助於降低噪音之彈性減振環。此等橡膠環與最大小齒輪的齒上之圓化的斜面之組合係特別有效幫助噪音降低。

較便宜的製造方法亦替代性地合宜。最大小齒輪常製造成一分離的小齒輪，並隨後被連接至以單件製成的其餘小齒輪、特別是與其插接在一起。亦可思及小齒輪總成的各小齒輪待被分開製造、特別是藉由衝壓，且隨後作連接。個別小齒輪可例如被插接在一起，特別是鉚接，藉由一分離的組件(蛛架(spider))連接至彼此，或熔接在一起。同樣可思及一小齒輪總成中之所陳述接合種類或其他常見接合種類的一組合。

本發明亦有關一自行車驅動器，其具有根據本發明的此一多重小齒輪配置、一自行車鏈條、及一包含至少一鏈環的前鏈環配置。多重小齒輪配置及鏈環配置係相對於彼此作定位，俾當自行車鏈條沿著一中立鏈線運行時，多重小齒輪配置分成具有一相對大齒數之一數目的相對大的小齒輪以、及具有一相對小齒數之一數目的相對小的小齒輪數。此處，相對小的小齒輪數目係等於或大於相對大的小齒輪數目。

特別地，具有一相對大齒數的相對大的小齒輪在各實例中彼此以最小間隔作配置，且具有一相對小齒數的相對小的小齒輪彼係以一相對大間隔作配置。

自行車驅動器的配置係使鏈條偏斜的後果達到最小，特別是在被配置於中立鏈線右方或外側之相對小的小齒輪區域中尤然。

在根據本發明的自行車驅動器之一實施例中，多重小齒輪配置係包含確切十二個小齒輪，且鏈環配置包含確切二個鏈環。在此配置的實例中，自行車鏈條的中立鏈線係運行於一小鏈環與第六小齒輪之間。中立鏈線因此將十二個小齒輪分成具有相對大齒數的五個相對大的小齒輪R1-R5以及具有相對小齒數的六個相對小的小齒輪R7-R12。此處，五個相對大的小齒輪R1-R5在各實例中彼此以最小間隔作配置，且六個相對大的小齒輪在各實例中以一相對大間隔作配置。

根據本發明的間隔分佈亦可適用於其他自行車驅動器。為此，亦可思及包含一、二或三個前鏈環的驅動器與包含十到14個小齒輪的多重小齒輪配置作組合，其具有最小間隔及相對大間隔的對應比例部分。

對於具有二個鏈環的鏈環配置，可利用下列分劃組態：大鏈環50齒，小鏈環37齒；大鏈環48齒，小鏈條35齒；大鏈環46齒，小鏈條33齒。

在根據本發明的自行車驅動器之一實施例中，該自行車驅動器具有一電氣控制式齒輪移位機構及/或一電氣控制式前變速器。電齒輪移位機構及/或電前變速器較佳係為無線控制式。

下文所用的右/左、往上/往下及往後/往前等方向規格係有關於一輛從移行方向觀看的自行車(參圖1)。方向規格往內/往外係有關於自行車的中心。軸向係有關於多重小齒輪配置的中軸線。為此，比起具有相對大齒數之相對大直徑的小齒輪而言，多重小齒輪配置之具有相對小齒數之相對小直徑的小齒輪係進一步向右或進一步往外作軸向配置(亦稱為「外置(outboard)」)。比起相對小的小齒輪而言，相對大的小齒輪係相反地因此進一步向左或進一步往內作軸向配置(亦稱為「內置(inboard)」)。與此相反地，比起大鏈環而言，前鏈環配置的相對小鏈環進一步向左或進一步向內側作配置。齒係在小齒輪上及鏈環上被徑向地配置於外側。

圖1顯示一自行車1，自行車1具有根據本發明的一多重小齒輪配置10及根據本發明的一自行車驅動器。自行車驅動器係由一包含一小鏈環31及一大鏈環32之前鏈環配置30、一後多重小齒輪配置10、及一自行車鏈條20所構成。多重小齒輪配置10係由一增加數目的至少十個相鄰小齒輪R1-R10、特別是十二個小齒輪R1-R12構成。小齒輪配置10的小齒輪R係具有不同齒數並彼此以一預先界定的間隔A作配置。預先界定的間隔A係尺寸相異並可分成最小間隔A1及相對大間隔A2-A7。自行車鏈條20係與鏈環配置30之鏈環的一者、在所顯示情形中為大鏈環32之齒呈接合，並與多重小齒輪配置10之相鄰小齒輪RN的一者之齒11呈接合。藉由自行車鏈條20，力自前鏈環配置30被傳遞至後方的多重小齒輪配置10。一前變速器FD在齒輪移位期間將自行車鏈條20從一鏈環移動至另一鏈環。一後變速器或齒輪移位機構RD係在齒輪移位期間將自行車鏈條20從一小齒輪RN移動至下一個較小小齒輪RN+1或下一個較大小齒輪RN-1。

前變速器FD及/或後變速器RD在此實例中可為機械性或電性操作。在所顯示的範例實施例中，前變速器FD及後齒輪移位機構RD皆為電性操作。後電齒輪移位機構RD及/或前電變速器FD係藉由安裝於握把上的一或多個齒輪移位裝置40被無線致動。在一僅具有一個鏈環之鏈環配置的實例中，係免除前變速器。

儘管有不同尺寸的小齒輪間隔A，為了使後齒輪移位機構RD可俐落地移動至小齒輪R1-R12的各者，在一電氣控制式齒輪移位機構的實例中，在齒輪移位機構的控制單元中係儲存一對應的齒輪移位協定，該齒輪移位協定係反映不同的間隔A。在齒輪移位機構RD的人工控制之實例中，齒輪移位槓桿機構、特別是座落其中之齒輪移位碟的齒之幾何結構、及/或齒輪移位機構鰭片的幾何結構，係將依此對於不同尺寸的間隔作調適。

根據本發明的齒輪移位裝置不僅適合於一如同繪示的競賽自行車，亦可使用在諸如登山自行車、旅遊自行車或電動自行車等多數的自行車種類。

圖2顯示用以繪示鏈條偏斜之一自行車驅動器的示意繪示圖。前鏈環配置30係包含一相對小鏈環31及一相對大鏈環32。多重小齒輪配置10係包含十二個小齒輪(R1-R12)，其中小齒輪R1係為最大直徑的小齒輪，而小齒輪R12為最小直徑的小齒輪。鏈環配置30係相對於多重小齒輪配置10作定向成在鏈條與小鏈環31及第六大小齒輪R6呈接合時實現一中立鏈線KL0。中立鏈線KL0略對應於鏈條的理想輪廓，在該實例中幾乎不產生鏈條偏斜。此處，呈接合的前鏈環係對準於呈接合的後小齒輪。力可最適地從鏈環被傳遞至小齒輪。若鏈條與最大小齒輪R1或與最小小齒輪R12呈接合，係產生鏈條自該中立鏈線KL0的一特大偏向、或特別嚴重的鏈條偏斜。

從小鏈環31至最小小齒輪R12之鏈線KLR12係為特別關鍵，因為其涉及驅動器的所有可能鏈條輪廓之最嚴重偏斜。尚且，在相對小的小齒輪上，係額外具有偏斜的鏈條與下一個較大小齒輪碰撞之危險。這被根據本發明的間隔分佈所抵銷。

中立鏈線KL0將小齒輪總成10連同其十二個小齒輪R1-R12分成座落於進一步往內或向左之具有相對大直徑的五個小齒輪R1-R5、以及座落於進一步往外或向右之具有相對小直徑的六個小齒輪R7-R12。若鏈條與座落於更外側之大鏈輪32呈接合，中立鏈線KL0亦朝向外側被移位，例如來到小齒輪R7上。對應地，最小小齒輪R12上之特別關鍵的偏斜係略微較不嚴重。

依據框架幾何結構及驅動器而定，中立鏈線係進一步往內或往外被移位。根據本發明的一自行車驅動器可由一、二或三個前鏈環及十、十一、十二、十三或十四個小齒輪的一組合構成。在具有二或三個前鏈環的驅動器之實例中，中立鏈線KL0係被界定於鏈環的最小者上，因為鏈條偏斜在該鏈環上比起相對大鏈環上更加嚴重。必須注意前鏈輪配置30無法相對於多重小齒輪配置10往外被移位至任何所欲的範圍。首先，這將增加最大小齒輪上的鏈條偏斜。第二，藉由該鏈輪配置，踏板曲柄的位置亦被移位。基於人體工學理由，踏板曲柄應座落於盡可能靠近自行車框架、也就是說應座落盡可能往內。尚且，一座落於遠遠往外的踏板曲柄將提高在緊迫與快速轉角期間角落內側的踏板碰觸到地面之危險。

為了減輕相對小的小齒輪上之鏈條偏斜的後果，座落於中立鏈線KL0右方的小齒輪理想上彼此係以比起鏈線KL0左方的小齒輪而言更大的間隔作配置。為了保持在預先界定的結構性空間內，中立鏈線KL0左方的小齒輪彼此係以最小可能的間隔、特別是極小間隔作配置。為了減輕相對大的小齒輪上之鏈條偏斜的後果，係特別可能在最大小齒輪R1及R2上實行進一步的措施(厚及薄齒、圓化的斜面)，如連同圖4所討論。

圖3顯示根據本發明的多重小齒輪配置10之第一實施例的立體部份剖視圖。小齒輪總成10包含具有不同尺寸的直徑及相關聯的不同齒數之十二個相鄰小齒輪(R1-R12)。最大小齒輪R1係與驅動器50呈扭矩傳遞接合，其將扭矩傳遞至一後輪轂(此處未繪示)。基於此目的，小齒輪R1具有一接合輪廓15，接合輪廓15係被置於與驅動器50上的一對應部份呈接合。多重小齒輪配置10以最大小齒輪R1藉由一座落於徑向進一步往內的抵靠區抵靠住驅動器停止件51的範圍，而被推壓至驅動器50上。轉接器60以其內部螺紋65螺接在驅動器50之對應的外部螺紋上，並在一軸向方向將多重小齒輪配置10固定在驅動器50上。基於此目的，轉接器60特別藉由被螺接而在一側被緊固於驅動器50上，俾使最大小齒輪R1固定於驅動器停止件51與轉接器60的內端之間。尚且，第二，轉接器60係以其鉚扣作用突部68接合於多重小齒輪配置10的最小小齒輪R12上之一對應的對應部份鉚扣作用突部後方，並藉此將小齒輪總成10相對於驅動器50作軸向固定。

小齒輪R2至R11係以單件製成、特別是由單件銑製，並具有一圓錐形輪廓。最大小齒輪R1係分開地製成，並以扭矩傳遞方式連接至小齒輪R2-R11的其餘部分。為了節省重量，最大小齒輪R1特別由鋁製成。在所顯示的情形中，最大小齒輪R1藉由一插接連接被緊固至小齒輪R2。小齒輪總成10在最大小齒輪R1的區域中及最小小齒輪R10-R12的區域中被徑向地支撐於驅動器50上或轉接器60上。其間，小齒輪總成10係為自我支撐形式。最大小齒輪R1係為曲柄狀形式並依此遵循輪輻的輪廓，因此之故，比起徑向內側 (在驅動器區域中)而言，小齒輪R1在徑向外側(在齒區域中)具有更多對其可用的軸向結構性空間。最小小齒輪R11及R12具有比起驅動器50的外直徑更小之一內直徑，並在軸向方向比起驅動器50進一步往外作配置。

圖4顯示圖3的多重小齒輪配置10之第一實施例的內側之立體圖，但不具有驅動器50。此圖中可清楚看見具有其內部螺紋65之轉接器60。從小齒輪總成10至驅動器50的扭矩傳遞係專屬地發生於最大小齒輪R1的輪廓15之區域中。同樣可清楚看見薄齒12及厚齒13的序列。此處，厚與薄的表示語係指在軸向方向所測量之齒11的材料厚度。在此實施例中，齒12、13僅在一軸向方向、特別是在第一小齒輪R1的內側方向被厚化及薄化。因此，小齒輪R1的外側係保持均勻地平坦(參圖3)，其利於形成齒輪移位通路。在同時，最大小齒輪R1的內側之薄齒12的凹部以及厚齒13的厚化(參圖4)係引導鏈條穩固地接合於小齒輪上。經改良的鏈條引導係減輕大的小齒輪上之鏈條偏斜的不利後果。特別地，係降低鏈條的振動以及相關聯的噪音產生。最大小齒輪R1具有偶數個齒11，在此實例中為28個，俾使可能沿著整個周緣具有一重覆序列的薄齒12及厚齒13。此處看不見的第二大小齒輪R2亦在其內側具有交替的厚與薄齒。在二個最大小齒輪R1及R2上，鏈條偏斜特別嚴重，基於此理由，經改良的鏈條引導係特別有顯著意義。然而，呈交替的薄及厚齒亦可能設置於較遠的小齒輪上。

最大小齒輪R1的齒11係額外地在內側具有圓化的滑開斜面14。也就是說，座落於齒梢端的滑開斜面14以及齒體部之間的轉折係切線地運行，也就是說沒有邊緣。位於小齒輪的內側之圓化的滑開斜面14轉而係在鏈條偏斜特別嚴重的最大小齒輪處特別顯著。因此，第二大小齒輪R2 (此處看不見)亦具有該等滑開斜面(參圖5)。

藉由亦位於最小小齒輪、特別是二個最小小齒輪的外側之此等圓化的滑開斜面，係可同樣有助於減輕鏈條偏斜的後果。由於在座落於進一步往內的相對大的小齒輪上，鏈條係從內側往外運行，圓化的斜面在相對大的小齒輪實例中係需配置於內側。反之，在座落於進一步往外之最小小齒輪上，鏈條係從外側往內運行，基於該理由，圓化的滑開斜面將配置於外側。

圖5顯示圖3的多重小齒輪配置10之放大剖視繪示圖。可以清楚看到多重小齒輪配置10藉由轉接器60相對於驅動器50之軸向固定。位於轉接器60的外端上之鉚扣作用突耳68係接合在一位於最小小齒輪R12上的對應突部後方。在同時，最大小齒輪R1被固定於驅動器停止件51與轉接器60的內端之間。由於最大小齒輪R1的曲柄狀形式，多重小齒輪配置10在驅動器50的區域中(徑向位於內側)之軸向寬度B1係小於在齒區域中之軸向寬度B2 (徑向位於外側)。此處，寬度B1係設定尺寸成小於驅動器停止件51與一框架停止件(此處未顯示)之間之預先界定的結構性空間。預先界定的結構性空間依據使用哪一個驅動器標準而變。在所顯示的情形中，多重小齒輪配置10的軸向寬度B1係位於37 mm與42 mm之間，特別是40 mm與41 mm之間。此處，在最大小齒輪R1的齒區域中之軸向寬度B2係位於42 mm與43 mm之間。

在各實例中，十二個小齒輪R1-R12的二個相鄰小齒輪RN、RN+1彼此以一預先界定的間隔A作配置。此處，間隔A在各實例中從一個小齒輪RN的外側量測至相鄰的下一個較小小齒輪RN+1的外側。也就是說，例如，從最大小齒輪R1的外側量測至下一個較小小齒輪R2的外側、或從第二小小齒輪R11的外側量測至最小小齒輪R12的外側。藉此，因此在十二個小齒輪R1-R12之間具有十一個預先界定的間隔A。該等十一個間隔A可被指派給一最小間隔或指派給相對大間隔。

一間隔A不僅涵蓋二個相鄰小齒輪之間的自由空間，且亦涵蓋二個小齒輪中的較小者之小齒輪厚度。小齒輪R1至R12的軸向厚度係可為恆定或可變動。在所顯示的情形中，扭矩傳遞小齒輪R1及小齒輪R2係形成為比起小齒輪R3至R11略微更厚。小齒輪R1及小齒輪R2具有用以形成為薄齒12及厚齒13之齒11。齒13的厚化在所顯示情形中僅在小齒輪R1及R2的內側被實現，且在外側看不見(參圖4)。最小小齒輪R12額外地在根圓的區域中具有一圓緣19。該圓緣19在軸向方向將一接合至最小小齒輪R12中之自行車鏈條進一步往外推壓，並因此減輕鏈條偏斜的後果。

例如，將可思及有下列的軸向小齒輪厚度：R1對應於2.6 mm、R2對應於2.4 mm、R3到R11對應於1.55 mm、而R12對應於1.75 mm。圓緣19較佳具有0.4 mm的尺寸。小齒輪R1及R2由於厚齒13而具有一相對大的尺寸。

為節省重量，至少部分的小齒輪R1至R5、或小齒輪R1至R5之間的連接件具有材料凹部17。

圖6顯示經過圖5的多重小齒輪配置10而無驅動器及轉接器之剖面。在各實例中二個相鄰小齒輪RN、RN+1之間的上述十一個間隔A可被指派給一最小間隔A1或指派給相對大間隔A2-A6。在根據本發明的多重小齒輪配置10之所繪示的第一範例實施例中，小齒輪R1至R12彼此係以下列間隔A作配置：A1-A1-A1-A1-A1- A2-A3-A4-A5-A6-A5。六個最大小齒輪R1至R6依此相互以一恆定的最小間隔A1作配置。其餘小齒輪R7至R12則彼此以一相對大間隔A2-A6隔開。相對大間隔A2至A6並非恆定，且因此具有不同代號A2至A6。相對大間隔A2至A6全部皆具有比起最小間隔A1更大的一尺寸。在多重小齒輪配置的第一實施例之十一個間隔A中，五個間隔落在最小間隔A1中，而六個間隔落在相對大間隔A2至A6中。這導致5：6的間隔比，或易言之，導致45.45%之最小間隔A1的一比例部分、及54.55%之相對大間隔A2-A6的一比例部分。根據專利申請範圍，最小間隔A1的比例部分係位於70%、60%、亦位於50%的最大值以下。

多重小齒輪配置10的此間隔分佈亦在圖10的圖中繪示成圖表a)。該圖將以mm為單位的尺寸規格指派給間隔A1至A6。可看到在接下來3.55 mm尺寸的一相對大間隔A2之前，五個最小間隔A1係具有3.45 mm的一恆定尺寸。接著係為另一具有3.6 mm尺寸之相對大間隔A3。間隔A4、A5及A6後續係以0.1 mm步階呈線性增大：A4=3.7 mm，A5=3.8 mm，A6=3.9 mm。小齒輪R11及R12之間的最後相對大間隔A5則再次對應於3.8 mm。略微小於間隔A6之此間隔A5係由於最小小齒輪R12上的額外圓緣19所致。

將替代性可能省略掉圓緣19，並可能令小齒輪R11與小齒輪R12之間的最後相對大間隔A7進一步線性增大至4.0 mm的一數值。此變異以圖表c)繪示於圖11中。

為了增進清楚示明，圖10及11之圖中的五個最小間隔A1在各實例中僅以編號A1作單次標示。在各實例中，五個最小間隔A1在變異a)至d)中具有一恆定的尺寸。

圖6中亦可看到：在一軸向方向延伸於各別相鄰小齒輪之間的連接件係被略微降低，並因此形成相鄰小齒輪之間的一包圍溝槽。此處未顯示的彈性減振環係可配置於該溝槽中。

圖7顯示根據本發明的多重小齒輪配置10’之第二實施例的立體部份剖視圖，其大致對應於第一實施例。不變的部份因此係以相同代號表示且不再予描述，且其互動亦不予描述。小齒輪總成10’同樣包含具有不同尺寸的直徑及相關聯的不同齒數之十二個相鄰小齒輪(R1’-R12’)。然而，不同於第一實施例，並不是最大小齒輪R1’與驅動器50呈扭矩傳遞式接合，而是一分離的組件70。基於此目的，扭矩傳遞組件70沿著其內直徑具有一接合輪廓75，接合輪廓75被置於與驅動器50上的一對應物呈接合。組件70尚且在其外直徑上具有另一接合輪廓72，接合輪廓72被置於與多重小齒輪配置10’呈接合。在所顯示情形中，輪廓72係接合至第二小齒輪R2’與第三小齒輪R3’之間的連接區中。多重小齒輪配置10’的完整扭矩係藉此在第二及第三小齒輪R2’/R3’的區域中經由組件70被傳遞至驅動器50。組件70亦作為驅動器50上之小齒輪配置10’的一徑向支撐件。尚且，組件70被軸向地固定於驅動器停止件51與轉接器60’的內端之間。轉接器60’因為下列事實而不同於第一實施例：轉接器60’並不具有撓性鉚扣作用突部68而是具有一經關閉且因此為剛性的外端直徑68’，外端直徑68’的維度小於最小小齒輪R12’的內直徑。一在此處未顯示且具有比起最小小齒輪R12’內直徑更大的外直徑之額外的固接環、特別是簧環(circlip)係基於此目的而被置於外轉接器之一包圍溝槽中並將多重小齒輪配置10’相對於驅動器50作軸向固定。

全部的小齒輪R1’-R12’係以單件製成，特別是由單件作銑製，並具有一圓錐形輪廓。小齒輪總成10’係在第二及第三小齒輪R2’/R3’的區域中及最小的小齒輪R10’-R12’的區域中被徑向地支撐於驅動器50上或轉接器60上。其間，小齒輪總成10’具有一自我支撐形式。

圖8係為圖7的多重小齒輪配置10’之第二實施例的內側之立體圖，但不具有驅動器50，俾使扭矩傳遞組件70的接合輪廓75為可見。組件70的輪廓72在其外周緣處接合到多重小齒輪配置10’中係同樣為可見。為了節省重量，相對大的小齒輪R1-R4具有材料切口17’。同樣地，扭矩傳遞組件70具有材料切口77。特別地，組件70由鋁製成。

圖9顯示不具有驅動器及轉接器之多重小齒輪配置10’的第二實施例之剖視圖。十二個小齒輪R1’-R12’同樣彼此以十一個預先界定的間隔A被定位。該等間隔可被指派給最小間隔A1抑或指派給相對大間隔A2。小齒輪厚度係在最大小齒輪R1’處對應於1.9 mm，在小齒輪R2’至R11’處對應於1.6 mm，且在最小小齒輪R12’處對應於1.8 mm。一具有0.3 mm直徑的圓緣19係可額外地配置於最小小齒輪R12’上。

根據本發明的一多重小齒輪配置係可根據申請專利範圍而具有不同的間隔分佈。可從圖10、、11及12中的圖表a)、b)、c)及d)看到範例間隔分佈。

圖表b)顯示間隔分佈的另一變異，其中十一個間隔中的五個係再度落在最小間隔A1中，並因此構成45.45%的一比例部分。最小間隔A1的尺寸在此實例中總計為3.5 mm。其餘六個間隔係被指派給相對大間隔A2-A5。相對大間隔A2總計為3.55 mm。接著的相對大間隔A3、A4及A5再度以0.1 mm步階呈線性增大：A3=3.65 mm，A4=3.75 mm，且A5=3.85 mm。由於圓緣19，最後間隔係再度減小至3.75 mm的間隔A4。然而，亦可能提供3.95 mm之一較大最後間隔A6，作為圓緣的一替代物。

在此變異b)中，第一及第二小齒輪之間的間隔A係為一相對大間隔A2，而非如同其他變異中的一最小間隔A1。這基於結構性因素可能是需要的。確切來說，在以單件製成的小齒輪總成之實例中，如第二實施例所示，亦可能係為一最小間隔A1，而非相對大間隔A2。

圖11中的變異d)係顯示六個最大小齒輪R1-R6之間的五個最小間隔A1之間隔分佈的另一實施例。接著係為小齒輪R6至R10之間的四個恆定的相對大間隔A2。三個最小小齒輪R10、R11及R12隨後以線性增加的相對大間隔A3及A4被定位。在此實例中，五個最小間隔A1在各實例中係對應於3.6 mm的尺寸，且四個相對大間隔A2在各實例中對應於3.7 mm的尺寸，相對大間隔A4對應於3.8 mm的尺寸，且相對大間隔A5對應於3.9 mm的尺寸。

圖12顯示一具有十三個小齒輪R1-R13及對應地十二個間隔A之多重小齒輪配置之另一可能的間隔分佈。此處，最大小齒輪R1至R7係在各實例中以一最小間隔A1作配置。在所顯示情形中，該等六個最小間隔A1在各實例中對應於3.45 mm的尺寸。在相對大的小齒輪區域中之狹窄構造係節省空間。其餘小齒輪R8至R13彼此則以相對大間隔A2-A6作配置，並因此減輕相對小的小齒輪上之鏈條偏斜的後果。相對大間隔A2-A6係非線性增大。A2對應於3.5 mm的尺寸，A3對應於3.55 mm的尺寸，A4對應於3.65 mm的尺寸，A5對應於3.75 mm的尺寸，且A6對應於3.85 mm的尺寸。最小小齒輪R13則再度以相對大間隔A5作配置。這轉而係由於最小小齒輪R13上之一可能的圓緣所致。

將替代性可能省略掉圓緣並使最後間隔進一步增大至3.95 mm的一相對大間隔A7。

為了使鏈條可被置於與小齒輪呈接合，最小間隔必須具有一最小尺寸。該最小尺寸因為從一小齒輪的外表面到下一個較小小齒輪的外表面作測量，係至少對應於下一個較小小齒輪的軸向厚度、一鏈條內鏈節的厚度及一鏈條外鏈節的厚度之總和。一適合與一具有增加數目的至少十個小齒輪之多重小齒輪配置配合使用之鏈條係具有特別狹窄的形式。例如，鏈條內鏈節的厚度及鏈條外鏈節的厚度將可能在各實例中具有0.75 mm或0.8 mm的一相等尺寸。以具有1.55 mm尺寸之範例實施例的相對狹窄的小齒輪為基礎，這因此係產生3.05 mm (1.55 mm加上0.75 mm加上0.75 mm)的一最小間隔。在其他範例實施例中，相對狹窄小齒輪具有1.6 mm的尺寸。在0.8 mm之相等鏈條鏈節厚度的實例中，這係產生3.2 mm (1.6 mm加上0.8 mm加上0.8 mm)的一最小間隔。一特定餘隙量被額外添加至此理論最小維度，使得鏈條不會變成堵塞。理論最小間隔係形成計算最小間隔A1之基礎，其在所顯示的變異中位於3.45 mm與3.6 mm之間。最小間隔A1的計算，事實上係高度依據所使用的鏈條以及其確切幾何結構與維度而定。所有的維度係承受常見的製造公差。

1‧‧‧自行車

10‧‧‧(多重)小齒輪配置

10’‧‧‧多重小齒輪配置/小齒輪總成

11‧‧‧齒

12‧‧‧(薄)齒

13‧‧‧(厚)齒

14‧‧‧滑開斜面

15,72‧‧‧(接合)輪廓

17‧‧‧材料凹部

17’,77‧‧‧材料切口

19‧‧‧圓緣

20‧‧‧自行車鏈條

30‧‧‧(前)鏈環配置

31‧‧‧小鏈環

32‧‧‧大鏈環

40‧‧‧齒輪移位裝置

50‧‧‧驅動器

51‧‧‧驅動器停止件

60,60’‧‧‧轉接器

65‧‧‧內部螺紋

68‧‧‧鉚扣作用突耳/鉚扣作用突部

68’‧‧‧外端直徑

70‧‧‧(扭矩傳遞)組件

75‧‧‧接合輪廓

A‧‧‧間隔

A1‧‧‧最小間隔

A2-A7‧‧‧相對大間隔

B1‧‧‧(軸向)寬度

B2‧‧‧軸向寬度

FD‧‧‧前(電)變速器

KL0‧‧‧中立鏈線

KLR12‧‧‧鏈線

R1-R13,R1’-R12’,RN‧‧‧小齒輪

RD‧‧‧後變速器/齒輪移位機構/後(電)齒輪移位機構

圖1顯示一具有根據本發明的一自行車驅動器且具有根據本發明的一多重小齒輪配置之自行車； 圖2顯示鏈條偏斜的示意繪示圖； 圖3顯示根據本發明的多重小齒輪配置之第一實施例的立體部份剖視圖； 圖4顯示多重小齒輪配置的第一實施例之內側的立體圖； 圖5顯示圖3的多重小齒輪配置之放大剖視繪示圖； 圖6顯示不具有驅動器及轉接器之圖5的多重小齒輪配置之繪示圖； 圖7顯示根據本發明的多重小齒輪配置之第二實施例的立體部份剖視圖； 圖8顯示多重小齒輪配置的第二實施例之內側的立體圖； 圖9顯示第二實施例的剖視圖； 圖10顯示用以繪示十二個小齒輪的實例中之間隔分佈的圖式； 圖11顯示用以繪示十二個小齒輪的實例中之間隔分佈的圖式； 圖12顯示用以繪示13個小齒輪的一間隔分佈之圖式。

Claims (20)

1. 一種多重小齒輪配置，其用以裝設於一後輪轂上且用以接合至一自行車鏈條中，該多重小齒輪配置具有： 至少十個相鄰的小齒輪，其各包含不同齒數， 其中在各情況下，該等小齒輪中之二個相鄰小齒輪彼此以一預先界定的間隔作配置，及 該間隔從一小齒輪的外側量測至相鄰的下一個較小小齒輪的外側， 其中該預先界定的間隔對應於一最小間隔或對應於一相對大間隔， 該多重小齒輪配置之特徵在於： 該等預先界定的間隔之至多70%對應於該最小間隔。
2. 如請求項1之多重小齒輪配置，其中： 該等預先界定的間隔之至多60%對應於該最小間隔。
3. 如請求項2之多重小齒輪配置，其中： 該等預先界定的間隔之至多50%對應於該最小間隔。
4. 如請求項1至3中任一項之多重小齒輪配置，其中： 對應於該最小間隔之一或多個間隔係配置在具有相對大齒數之相對大的小齒輪的區域中。
5. 如請求項4之多重小齒輪配置，其中： 對應於該等相對大間隔之該等間隔係配置在具有相對小齒數之相對小的小齒輪的區域中。
6. 如請求項1至5中任一項之多重小齒輪配置，其中： 對應於該最小間隔之該等間隔係至少對應於該下一個較小的小齒輪的一軸向厚度加上該自行車鏈條的一內鏈節的一厚度加一外鏈節的一厚度之總和。
7. 如請求項1至6中任一項之多重小齒輪配置，其中： 對應於一相對大間隔之該等間隔係為恆定。
8. 如請求項1至6中任一項之多重小齒輪配置，其中： 對應於一相對大間隔之該等間隔係不為恆定。
9. 如請求項8之多重小齒輪配置，其中： 對應於相對大間隔之該等間隔係線性增大。
10. 如請求項8之多重小齒輪配置，其中： 對應於該相對大間隔之該等間隔係非線性增大。
11. 如請求項1至10中任一項之多重小齒輪配置，其中： 對應於該相對大間隔之該等間隔係大於該等最小間隔略2%至15%。
12. 如請求項1至11中任一項之多重小齒輪配置，其中： 該多重小齒輪配置係包含確切十二個小齒輪。
13. 如請求項12之多重小齒輪配置，其中： 該最小小齒輪包含確切十個齒，且該最大小齒輪包含26、28、32或33個齒。
14. 如請求項1至13中任一項之多重小齒輪配置，其中： 該最小小齒輪在根圓的區域中具有一圓緣。
15. 如請求項1至14中任一項之多重小齒輪配置，其中： 該小齒輪配置的至少一小齒輪具有一薄齒、一厚齒、及另一薄齒的一序列。
16. 如請求項1至15中任一項之多重小齒輪配置，其中： 至少部分的該等相鄰小齒輪係一體地製造。
17. 一種自行車驅動器，其具有： 根據請求項1至16項中任一項之一多重小齒輪配置； 一自行車鏈條；及 一前鏈環配置，其具有至少一鏈環， 其中該多重小齒輪配置及該鏈環配置係相對於彼此設置成在該自行車鏈條與該前鏈環配置的最小鏈環呈接合且沿著一中立鏈線運行時，該多重小齒輪配置係分成該中立鏈線左方之一數目的相對大的小齒輪及該中立鏈線右方之一數目的相對小的小齒輪，且 其中相對小的小齒輪的該數目等於或大於相對大的小齒輪的該數目。
18. 如請求項17之自行車驅動器， 其中該中立鏈線左方之該等相對大的小齒輪在各情況下彼此以一最小間隔作配置，且該中立鏈線右方之該等相對小的小齒輪在各情況下彼此以一相對大間隔作配置。
19. 如請求項18之自行車驅動器，其中： 該多重小齒輪配置係包含確切十二個小齒輪，及 該鏈環配置係包含確切二個鏈環， 其中該自行車鏈條的中立鏈線係運行於該鏈環配置的小鏈環與該多重小齒輪配置的第六大小齒輪之間，且該多重小齒輪配置係分成五個最大小齒輪及六個最小小齒輪， 其中該等五個最大小齒輪在各情況下彼此以該最小間隔作配置，而該等六個最小小齒輪在各情況下彼此以一相對大間隔作配置。
20. 如請求項17至19中任一項之自行車驅動器，其更具有一電氣控制式齒輪移位機構及/或一電氣控制式前變速器。