TW202210360A - 用於自行車的後輪組件的多層小齒輪配置以及後輪組件 - Google Patents

用於自行車的後輪組件的多層小齒輪配置以及後輪組件 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置，其中所述多層小齒輪配置具有旋轉軸且適於與所述後輪組件的傳動裝置抗旋地耦合，其中所述多層小齒輪配置包括齒數不同的至少11個小齒輪。每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於所述內側面與所述外側面之間且與所述旋轉軸正交的小齒輪中心平面。所述多層小齒輪配置是如此地設計，使得在安裝完畢後，齒數最小的至少兩個小齒輪實施為在徑向上自我支撐，並且通過齒數更大的至少另一小齒輪與所述傳動裝置耦合，且所述齒數最小的三個小齒輪的佈置方式是使得所述多層小齒輪配置的齒數第三小的小齒輪的小齒輪中心平面在所述傳動裝置的軸向端面的區域內或所述傳動裝置的軸向外部延伸。

Description

用於自行車的後輪組件的多層小齒輪配置以及後輪組件
發明領域
本發明涉及一種用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置，所述多層小齒輪配置適於安裝在自行車的後輪轂上。本發明還涉及一種用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件，所述後輪組件具有多層小齒輪配置。此外，本發明還與用於具有鏈式換擋裝置的自行車的一種後輪組件以及一種自行車車架有關，其中所述後輪組件安裝在後輪轂上，且所述後輪轂與所述自行車車架連接。
發明背景
用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件通常包括多層小齒輪配置，其通過傳動裝置與後輪轂耦合或者可以通過傳動裝置與後輪轂耦合。此傳動裝置通過單向離合器與後輪轂處於傳遞轉矩的卡合，並且能夠在旋轉的一個方向(傳動方向)上實現轉矩傳遞，而傳動裝置在另一方向上通過單向機構與後輪轂旋轉解耦。在後輪組件與自行車車架的組裝狀態下，後輪轂與後輪軸連接，此後輪軸在其相反的末端上安裝在自行車車架的相應叉端上。因此，自行車車架在其兩個叉端之間界定了一個安裝寬度與在這兩個叉端之間的內部距離，以供例如用於安裝後變速器的所有組件，如車輪、傳動裝置、多層小齒輪配置、輪轂端蓋以及可能的其他組件，緊固在後輪轂上。
近年來，在腳踏曲柄的區域內僅設有單獨一個鏈輪的鏈式換擋裝置日趨成熟。這一發展與馬達輔助自行車的廣泛應用是攜手並進的。但這一發展是通過以下理念所推動：消除多個鏈輪和對應的前變速器的大重量配置。通過這一發展，需要在後部多層小齒輪配置(卡式飛輪)上提供足夠多的擋位來提供更大的傳動比延伸度。但由於有限的安裝寬度和市售鏈條的預設寬度，無法簡單地通過為多層小齒輪配置增加任意多個小齒輪來滿足對更多擋位以及更多小齒輪的日益增長的需求。常規鏈條的寬度和各小齒輪的相應寬度是可用結構空間(安裝寬度)的限制因素。儘管如此，為了以有限的小齒輪數目改進傳動比，需要增大最大的小齒輪與最小的小齒輪間的傳動比範圍。對專業自行車運動或休閒自行車運動的使用者而言，擁有盡可能小的擋位(最大的小齒輪)和盡可能大的擋位(最小的小齒輪)是特別重要的，這樣一方面能夠舒適地騎上陡峭的斜坡，另一方面，在踏頻相同的情況下實現較大的速度。多層小齒輪配置的中間小齒輪必須相應地相互匹配。相鄰小齒輪之間可能產生較大的傳動級差，但通常應避免。
在傳統解決方案中，傳動裝置的幾何形狀對提供用於盡可能大的擋位的小齒輪的需求造成限制。小齒輪以傳統方式緊固在傳動裝置的徑向外周上，由此，小齒輪的最小內徑(齒根圓)已由傳動裝置的外徑預設。在應用市場上常見的傳動裝置時，傳動裝置的幾何形狀正好可以將一個具有11個齒的最小的小齒輪安裝在小齒輪配置上。
但自行車運動中需要極小的小齒輪，也就是具有10個或以下的齒的小齒輪。為了滿足這個需求，現有技術中的方案是，應用不同於第一類傳動裝置的新傳動裝置，此傳動裝置可以通過適宜的設計特色來安裝齒數小於11的小齒輪。但與標準解決方案相比，這類專用解決方案因產量較小而成本較高，此外，大多與傳統後輪組件的部件和市售的傳動裝置不兼容。此外，這類專用解決方案難以投放市場。
文獻EP 1 342 657 B1揭示過一種專門用於容置較小的小齒輪的傳動裝置。此傳動裝置具有第一管狀元件，此元件可以用單向機構緊固在自行車輪轂上。可以將直徑更小的第二管狀元件耦合在第一管狀元件的軸向外部末端上。第二管狀元件所具有的外徑小於第一管狀元件，且能夠將具有10個齒的小齒輪緊固並徑向支撐在該外徑上。在一個實施例中示出將三個小齒輪容置並且徑向支撐在第二管狀元件上。
專利申請公開案DE 10 2017 004 853 A1揭示過另一種應用兩個內徑小於傳動裝置的外徑的小齒輪的方案。兩個直徑較小的小齒輪通過第一桿段相連且以另一桿段與佈置在傳動裝置上的最小的小齒輪連接，並且通過鎖止元件固定以防止軸向移動。此鎖止元件所具有的外徑能夠使得此鎖止元件卡入傳動裝置的徑向內區域。在一個實施例中，內徑較小的兩個小齒輪實施為自我支撐的。
發明概要
本發明的目的是，提供一種多層小齒輪配置，其相對於現有技術中的解決方案有所簡化，且在更好地利用預設安裝寬度的情況下也能夠與傳統類型的傳動裝置耦合。
本發明用以達成上述目的的解決方案為：具有請求項1、13、14和21的特徵的一種用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置。此外，本發明用以達成上述目的的解決方案為：具有請求項30的特徵的用於具有鏈式換擋裝置的自行車的一種後輪組件和一種自行車車架。
本發明的其他實施方式參閱從屬請求項。
根據本發明的第一方面，用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置具有旋轉軸，且適於與所述後輪組件的傳動裝置抗旋地耦合。所述多層小齒輪配置包括齒數不同的至少11個小齒輪，其中每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於內側面與外側面之間且與旋轉軸正交的小齒輪中心平面。
小齒輪中心平面指的是：與後輪轂的中心軸正交且穿過小齒輪，優選穿過徑向上的最外小齒輪頂端的平面。小齒輪中心平面與小齒輪的兩個軸向側面之間的距離優選相等，但不是必須相等。小齒輪的這兩個側面被稱為內側面和外側面。在後輪組件與自行車車架組裝完畢後，內側面朝向自行車中心平面之方向，該自行車中心平面與多層小齒輪配置的旋轉軸正交且穿過自行車車架的車架叉端之間的中心點。小齒輪的外側面與內側面相對佈置且朝向自行車車架的後車架叉端之方向，該後車架叉端在組裝完畢後更靠近傳動裝置。
在安裝完畢後，所述多層小齒輪配置的構建方式是使得齒數最小的至少兩個小齒輪實施為在徑向上自我支撐，也就是並非徑向地被支撐，並且通過齒數更大的至少另一小齒輪與傳動裝置耦合。在本發明的解決方案中，齒數最小的三個小齒輪的佈置方式是使得多層小齒輪配置的齒數第三小的小齒輪的小齒輪中心平面在傳動裝置的軸向端面的區域內或傳動裝置的軸向外部延伸。也就是說，在本發明的解決方案中，根據所述第一發明方面，在安裝完畢後，至少兩個小齒輪完整地且另一小齒輪至少部分地佈置在傳動裝置的軸向端面與自行車的後叉端之間。一般而言，多層小齒輪配置在安裝完畢後與傳動裝置耦合，使得轉矩可以從多層小齒輪配置傳遞至傳動裝置。
根據本發明的解決方案，多層小齒輪配置的最小的三個小齒輪，也就是齒數最小的三個小齒輪在安裝完畢後在傳動裝置的軸向外部的佈置方式是使得第三小的小齒輪的小齒輪中心平面處於傳動裝置的軸向端面外部，或者與這個軸向端面在幾何上剛好重合。這樣就能使得至少兩個最小的小齒輪，也就是至少兩個齒數最小的小齒輪完全佈置在傳動裝置的軸向外部，也就是處於這個傳動裝置前方，因此，至少對這兩個最小的小齒輪而言，傳動裝置的外徑不必再被視為限制因素。由此，多層小齒輪配置的最小的小齒輪可以構建得比迄今為止的現有技術中的更小。此外，還能使得在大多數擋位中，與現有技術相比，在前鏈輪與卡式飛輪之間移動的自行車鏈條就自行車縱向而言歪斜較少。這使得運轉更加平穩，且傳動部件的組件上的磨損較少。
一般而言，“最小的小齒輪”、“第二小的小齒輪”和“第三小的小齒輪”是指多層小齒輪配置的齒數最小、齒數第二小和齒數第三小的相應小齒輪。
根據本發明的一種改進方案，在安裝完畢後，至少齒數最小的三個小齒輪的佈置方式是使得齒數第三小的小齒輪的沿內側面延伸的小齒輪內平面在傳動裝置的軸向端面的區域內或傳動裝置的軸向外部延伸。換言之，在本發明的這個實施方式中，在安裝完畢後，第三小的小齒輪的小齒輪內平面與傳動裝置的軸向端面重合，甚至佈置在傳動裝置的軸向外部。在本發明的這個實施方式中，至少三個小齒輪完全佈置在傳動裝置的軸向端面與自行車的後叉端之間。這樣就能進一步增強前述效果，如運轉更加平穩且傳動部件的組件上的磨損更少。
在本發明的一種改進方案中，傳動裝置的軸向外端面與旋轉軸在一個平面內正交。優選將與旋轉軸正交並且形成傳動裝置在軸向上向外突出最遠的表面的端面視為傳動裝置的端面。
根據本發明的一種改進方案，後輪組件的設計方式是使得轉矩從齒數最小的小齒輪經由相鄰的齒數第二小的小齒輪傳遞至齒數第三小的小齒輪，並且從這個第三小的小齒輪傳遞至傳動裝置。換言之，三個最小的小齒輪在安裝完畢後以傳遞轉矩的方式相連。
在一種實施方式，齒數最小的兩個小齒輪在安裝完畢後以可分離的方式相連，具體方式例如為，這些小齒輪以傳遞轉矩的互補結構(直齒輪等)相互嚙合，並且確定兩個小齒輪相互間的預定義旋轉定向。例如採用可分離的連接，例如小齒輪借助於一個小齒輪上的扣齒和緊鄰的小齒輪上的對應凹槽的嚙合。例如可以通過以下方式來實現預定義的旋轉定向：扣齒中的一個扣齒與相應凹槽具有不同於其他扣齒和凹槽的尺寸，使得這個扣齒剛好僅能卡入與其對應的這個凹槽。齒形在小齒輪上的旋轉定向的可調節性可以實現靈活的換擋過程，從而提高騎行舒適度。
替代地，根據本發明的另一實施方案，齒數最小的兩個小齒輪在安裝完畢後以不可分離的方式相連。可以在整體式構建中來實施不可分離的連接，或分開構建時通過應用接合工藝，例如通過焊接、黏合等來實施不可分離的連接。此外，也可以替代地應用3D列印技術，用來將兩個或兩個以上的小齒輪作為整體部件一起列印出來。在這種3D列印工藝中，小齒輪例如僅能通過破壞而分離。也可以通過其他工藝，如切削工藝，例如車削加工，來整體式製成兩個小齒輪。
為了實現鏈節的嚙合，多層小齒輪配置的兩個相鄰的小齒輪可以在軸向上相互間隔，並且還通過連接構件相連或可以通過連接構件連接。可以設置平行於後輪軸延伸的法蘭區段或保持栓，來作為小齒輪與相鄰小齒輪的連接構件。法蘭區段例如可以為環形元件。這些連接構件可以在朝向彼此的兩個小齒輪面之間延伸。替代地，多層小齒輪配置的所有或若干小齒輪可以與連接構件整體式構建。在這兩個替代方案中，小齒輪間的距離可以通過連接構件確定。連接構件的設計方式也可以是使得該連接構件可以在其所連接的小齒輪之間傳遞轉矩。連接構件可以佈置在直徑更小或更大的待連接小齒輪的小齒輪內周上。例如，這樣就能確定該連接構件所連接的小齒輪中的至少一個的內徑。此外，相鄰的小齒輪也可以具有相同的內徑。例如，齒數最小的兩個小齒輪可以共同具有相同的內徑。
上文所主張的將至少兩個小齒輪佈置在傳動裝置前方的佈置方案使得齒數最小的這兩個小齒輪，優選三個小齒輪，可以至少局部地在端側上跨越傳動裝置，也就是說，沿軸向觀察時佈置在傳動裝置前方，並且在這個觀察方向上至少局部地覆蓋這個傳動裝置。優選還通過以直接或間接傳遞轉矩的方式安裝在傳動裝置上的小齒輪來如上所述地跨越傳動裝置。
根據本發明的一種改進方案，至少兩個在徑向上自我支撐的小齒輪在安裝完畢後被軸向固定以防止相對於傳動裝置發生軸向移動。為此，可以設有例如構建為螺旋塞的封閉元件，其適於以外螺紋卡入傳動裝置的內螺紋。
根據本發明的一種改進方案，為了盡可能節省空間地佈置封閉元件，本發明提出，齒數最小的小齒輪在其外側面上具有優選呈環形的軸向和徑向凹槽，該凹槽適於在軸向和徑向上容置封閉元件的至少一個區段。封閉元件可以在軸向末端上具有伸出部分或法蘭，該伸出部分或該法蘭在安裝完畢後完全或部分地卡入凹槽。因此，伸出部分和齒數最小的小齒輪在軸向上齊平。替代地，伸出部分可以部分地從凹槽軸向地伸出，進而從齒數最小的小齒輪軸向地伸出，例如伸出最多2 mm，優選伸出最多1.7 mm。伸出部分例如可以從凹槽伸出1.55 mm +/- 0.20 mm。
根據本發明的一個實施方案，齒數最小的小齒輪的內徑等於或小於傳動裝置的內螺紋的內螺紋直徑，而該內螺紋適於容置封閉元件的外螺紋。上述螺紋為封閉元件與傳動裝置的一個可行連接，借此，將至少兩個自我支撐的小齒輪軸向固定。
一般而言，特別是在大量製造的產品中，螺紋連接使得相互螺接的元件之間無法具有精確的角度定位。此外，在自行車技術中，有時出於維護或維修目的會將組件相互分離，這使得在重新組裝後重新在各螺紋連接之間實施精確的角度定位的難度進一步增大。但在價格較高的自行車換擋機構中，恰好需要安裝完畢後的小齒輪相互間具有預定的角度定位，以確保小齒輪間的自行車鏈條的換擋過程靈活且幾乎無法被自行車騎行者察覺到，由此確保盡可能連續的轉矩傳遞。因此，根據本發明的一種改進方案，在封閉元件與傳動裝置有螺紋連接時，佈置在傳動裝置前方的至少兩個小齒輪的旋轉定向與螺紋位置無關。因此，根據本發明的一種改進方案，至少所述最小的小齒輪可以相對封閉元件旋轉。替代地，至少兩個最小的小齒輪也可以相對封閉元件旋轉。最小的小齒輪，優選至少兩個最小的小齒輪，相對於齒數更大的小齒輪的旋轉定向可以以這種方式與封閉元件與傳動裝置之間的螺紋位置無關地設定。例如可以在將封閉元件與傳動裝置連接在一起之前、之時或之後，通過適宜的固定構件來確定最小的小齒輪，優選至少兩個最小的小齒輪的旋轉定向。通過兩個相鄰小齒輪間的定義的旋轉定向，將小齒輪的齒形相互對準，使得自行車鏈條容易地從與一個小齒輪的嚙合中分離出來並且與相鄰的小齒輪嚙合，也就是使得換擋靈活。
根據本發明的一種實施方式，本發明的多層小齒輪配置能夠使得多層小齒輪配置包括至少12個小齒輪。在本發明的一種改進方案中，所述多層小齒輪配置甚至可以包括至少13個小齒輪。最大的小齒輪可以具有至少48個、特別是50、51或52個齒的齒數。最小的小齒輪所具有的齒數可以為10。根據本發明，較小的小齒輪可以具有小於10個齒，例如9個或8個齒。最小齒數是受限於與所應用的鏈條相關的最小的小齒輪的最小可能的內徑。 與第一類傳動裝置(“標準傳動裝置”)的耦合
根據本發明的另一方面，用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置具有旋轉軸，且適於與所述後輪組件的傳動裝置抗旋地耦合。所述多層小齒輪配置包括齒數不同的至少11個小齒輪，其中每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於內側面與外側面之間且與旋轉軸正交的小齒輪中心平面。
特別是，這個多層小齒輪配置的構建方式是使其與第一類傳動裝置耦合或者能與第一類傳動裝置耦合。其中，多層小齒輪配置的構建方式是，使得在安裝完畢後，在第一類傳動裝置的從傳動裝置止擋部至軸向外端側的軸向長度在34.5 mm至35.9 mm範圍內，優選34.9 +/- 0.3 mm的情況下，以下情形適用：沿軸向從傳動裝置止擋部至齒數最小的小齒輪的外側面的第一距離大於38 mm。為了更好地利用可用的安裝寬度，第一距離優選大於39.1 mm，進一步優選為39.9 +/-0.2 mm。作為替代或補充方案，在第一傳動裝置類型中，沿軸向從第一類傳動裝置的軸向外端側至齒數最小的小齒輪的外側面的第二距離大於4.0 mm，優選為5.0 +/- 0.2 mm。傳動裝置的軸向外端側可以指在安裝完畢後更靠近齒數最小的小齒輪的傳動裝置端面。
現有技術中和市場上廣泛使用的第一類傳動裝置例如以名稱Hyperglide®傳動裝置或簡稱HG傳動裝置銷售。
根據本發明的一個實施方案，第一類傳動裝置可以在其徑向外表面的第一區域上具有傳動件輪廓，該傳動件輪廓沿從傳動裝置止擋部朝外的第一軸向長度佈置。傳動件輪廓適於與多層小齒輪配置的內周面上的互補輪廓卡合在一起。傳動件輪廓可以包括傳動件突出部或所謂的花鍵，這些傳動件突出部或花鍵可以分佈在傳動裝置的徑向外表面的周邊。傳動件突出部或花鍵中的至少一個可以與其他的不同，該傳動件突出部或花鍵例如可以在周向上構建得更寬或更窄，其中在此情形下，與這個傳動件突出部或花鍵共同起作用的互補輪廓必須具有相應互補的幾何尺寸。這樣就能確保多層小齒輪配置的緊固在該互補輪廓上的小齒輪的期望旋轉定向。傳動件輪廓可以包括8個、9個或22個傳動件突出部/花鍵，其中優選採用數目為9或以上的花鍵。
此外，根據本發明的一個實施方案，在第一傳動裝置類型中，該第一軸向長度可以小於從傳動裝置止擋部延伸至傳動裝置的軸向外端側的第二軸向長度。第一類傳動裝置在其徑向外表面的與軸向外端側相鄰的第二區域上可以不具有傳動件輪廓，例如形式為光滑的圓柱形外周面。此外，第一類傳動裝置可以具有開口，該開口從傳動裝置中心軸沿徑向向外延伸並且從傳動裝置的軸向外端側沿軸向向內延伸。該開口可以在其徑向內表面上具有內螺紋。
上述封閉元件例如可以以其外螺紋旋入第一類傳動裝置的內螺紋。這樣就形成特別簡單且可靠的安裝方案。
在本發明的另一實施方式中，第一類傳動裝置的從傳動裝置止擋部至傳動件輪廓的末端的第一軸向長度大於32.9 mm，優選為33.2 mm，傳動件輪廓沿該第一軸向長度佈置在傳動裝置上。作為替代或補充方案，傳動裝置的從傳動裝置止擋部至傳動裝置的端側的第二軸向長度大於34.2 mm，優選為34.9 +/- 0.2 mm。
此外，第一類傳動裝置的外徑確定了待容置在其上的小齒輪的最小內徑。第一類傳動裝置在沿第一類傳動裝置的第一軸向長度的第一區域內的第一外徑大於34.2 mm，優選為34.5 +/- 0.15 mm。作為替代或補充方案，第一類傳動裝置在與第一類傳動裝置的端側相鄰的第二區域內的第二外徑大於31.4 mm，優選為32.1 +/- 0.2 mm。在另一替代方案中或作為前述直徑的補充，第一類傳動裝置的與其端側在軸向上相鄰的內螺紋的第一外徑大於29.8mm，優選為30.6+/-0.2mm。上述外徑也被稱為標稱直徑。第一類傳動裝置的內螺紋的優選螺距為24 TPI，使得根據已知的標注尺寸，可以將螺紋表徵為M 30.6×24 TPI。
可以將前述發明方面和實施例中的多層小齒輪配置的特徵相結合。 與第二類傳動裝置(“微型花鍵傳動裝置”)的耦合
根據本發明的另一方面，用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置具有旋轉軸，且所述多層小齒輪配置適於與所述後輪組件的傳動裝置抗旋地耦合。所述多層小齒輪配置包括齒數不同的至少11個小齒輪，其中每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於內側面與外側面之間且與旋轉軸正交的小齒輪中心平面。
特別是，這個多層小齒輪配置的構建方式是使其與第二類傳動裝置耦合或者能與第二類傳動裝置耦合。其中，多層小齒輪配置的構建方式是使得在安裝完畢後，在第一類傳動裝置的從傳動裝置止擋部至軸向外端側的軸向長度在25 mm至27 mm範圍內，優選26.0 +/- 0.2 mm的情況下，以下情形適用：沿軸向從傳動裝置止擋部至齒數最小的小齒輪的外側面的第一距離大於34 mm，優選為35.0 +/- 0.2 mm。作為替代或補充方案，以下情形適用：在第二傳動裝置類型中，沿軸向從第二類傳動裝置的軸向外端側至齒數最小的小齒輪的外側面的第二距離大於8.0 mm，優選為9.0 +/- 0.2 mm。
根據這個發明方面，每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於內側面與外側面之間且與後輪轂正交的小齒輪中心平面。所提及的表面和平面的定義參閱前文對本發明的闡述。
現有技術中廣泛使用的第二類傳動裝置例如以名稱“微型花鍵”銷售。
第二類傳動裝置可以在其徑向外表面的第一區域上具有傳動件輪廓，該傳動件輪廓沿從傳動裝置止擋部朝外的第一軸向長度佈置。該傳動件輪廓可以與前文對第一傳動裝置類型的闡述對應地設計。第二類傳動裝置的傳動件輪廓可以包括8個、9個或22個傳動件突出部/花鍵，其中優選採用數目為9個以上的花鍵。替代地，優選採用數目為剛好22的花鍵。在第二傳動裝置類型中，該第一軸向長度也可以小於從傳動裝置止擋部延伸至第二類傳動裝置的端側的第二軸向長度。第二類傳動裝置在其徑向外表面的與傳動裝置的端側相鄰的第二區域上可以不具有傳動件輪廓，例如形式為圓柱形周面。此外，第二類傳動裝置可以具有開口，該開口從傳動裝置中心軸沿徑向向外延伸並且從外側沿軸向向內延伸。該開口可以在其徑向內表面上具有內螺紋。
根據本發明的一種改進方案，上述封閉元件例如可以以其外螺紋旋入第二類傳動裝置的內螺紋。
根據一種實施方式，第二類傳動裝置的從傳動裝置止擋部至傳動件輪廓的末端的第一軸向長度大於24.7 mm，優選為25.7 +/- 0.2 mm，傳動件輪廓沿該第一軸向長度佈置在第二類傳動裝置上。作為替代或補充方案，第二類傳動裝置的從傳動裝置止擋部至第二類傳動裝置的端側的第二軸向長度大於25.0 mm，優選為26.0 +/- 0.2 mm。
此外，傳動裝置的外徑確定了待容置在其上的小齒輪的最小內徑。第二類傳動裝置在沿第二類傳動裝置的第一軸向長度的第一區域內的第一外徑大於31.6 mm，優選為32.60 +0.05/-0.1 mm。該第一外徑由傳動件輪廓的徑向延伸度確定。連接傳動件輪廓的基面的直徑可以通過傳動件輪廓的高度來減小，且優選為30.1 +/- 0.2 mm。作為替代或補充方案，第二類傳動裝置在與傳動裝置的軸向外端側相鄰的第二區域內的第二外徑大於28.5 mm，優選為29.5 +/- 0.1 mm。在另一替代方案中或作為前述直徑的補充，第二類傳動裝置的與其端側在軸向上相鄰的內螺紋的第一標稱直徑大於25.2 mm，優選為26 mm +/- 0.2 mm。 與第三類傳動裝置(“XD傳動裝置”)的耦合
根據本發明的另一方面，用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置具有旋轉軸，且所述多層小齒輪配置適於與所述後輪組件的傳動裝置抗旋地耦合。所述多層小齒輪配置包括齒數不同的至少11個小齒輪，其中每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於內側面與外側面之間且與旋轉軸正交的小齒輪中心平面。
特別是，這個多層小齒輪配置的構建方式，是使其與第三類傳動裝置耦合或者能與第三類傳動裝置耦合。其中，多層小齒輪配置的構建方式是，使得在安裝完畢後，在第一類傳動裝置的從傳動裝置止擋部至軸向外端側的軸向長度在28.5 mm至30.5 mm範圍內，優選29.5 +/- 0.2 mm的情況下，以下情形適用：沿軸向從傳動裝置止擋部至齒數最小的小齒輪的外側面的第一距離大於38 mm。在第一距離優選大於39.1 mm，進一步優選為39.9 +/- 0.2 mm的情況下，可以更有利地利用可用的安裝寬度。作為替代或補充方案，在第一類傳動裝置中，沿軸向從第一類傳動裝置的軸向外端側至齒數最小的小齒輪的外側面的第二距離大於9.1 mm，優選為10.4 +/- 0.2 mm。第一和第二距離的前述大小使得能夠更高效地利用可用於後輪組件的安裝寬度。例如，可以應用具有更多個小齒輪的多層小齒輪配置，或者將所述多層小齒輪配置放置在軸向上更靠外的位置以減少鏈條歪斜。
所提及的表面和平面的定義參閱前文對本發明的闡述。這個發明方面涉及的是一種多層小齒輪配置，其與不同於第一類和第二類傳動裝置的傳動裝置耦合或者能與不同於第一類和第二類傳動裝置的傳動裝置耦合，且在下文中被稱為第三類傳動裝置。
第三類傳動裝置指的是例如以名稱XDTM 傳動裝置主體銷售的傳動裝置。
根據另一發明方面，第三類傳動裝置實施為多組件式，且在本發明的一種實施方式中包括傳動裝置本體和容置體。傳動裝置本體可以在其外周面的與傳動裝置止擋部相鄰的區域上具有外螺紋。容置體在其內周面上具有內螺紋，該內螺紋適於卡入傳動裝置本體的外螺紋。
在多組件式的傳動裝置安裝完畢後，容置體可以佈置在傳動裝置本體的徑向外部，並且以其軸向外端部軸向向外地在傳動裝置本體上延伸。容置體的軸向外端部的內徑可以小於傳動裝置本體的外徑。
在一個實施方案中，第三傳動裝置類型的多組件式的傳動裝置為後輪組件的部分，且第三類傳動裝置與多層小齒輪配置耦合或者可以與多層小齒輪配置耦合。多層小齒輪配置的齒數最小的至少兩個小齒輪優選以在徑向上自我支撐的方式佈置在傳動裝置本體的徑向外部前方。容置體可以在至少兩個小齒輪的徑向內部延伸，並且將這些小齒輪固定以防止發生軸向移動。
為了軸向固定多層小齒輪配置，容置體可以在其軸向外端部上具有槽，該槽適於容置例如形式為環形元件的鎖固元件。在第三類傳動裝置組裝完畢後，鎖固元件可以被容置在槽中，並且與多層小齒輪配置中的凹槽嚙合，優選齒數最小的小齒輪中的凹槽嚙合。
此外，在安裝完畢後，多層小齒輪配置的軸向外端側，優選齒數最小的小齒輪的外側面與容置體的軸向端側齊平。替代地，容置體的軸向端側從多層小齒輪配置伸出最多0.9 mm。
為實施從多層小齒輪配置至第三類傳動裝置的轉矩傳遞，傳動裝置本體可以在其與傳動裝置止擋部相鄰佈置的外周面上具有傳動件輪廓。傳動件輪廓可以卡入多層小齒輪配置的互補輪廓。例如，傳動件輪廓的構建方式是，使其僅卡入多層小齒輪配置的最大的小齒輪的互補輪廓。傳動件輪廓可以包括8個、9個或22個傳動件突出部/花鍵，其中優選採用數目為9或以上的花鍵。
容置體可以佈置在傳動裝置本體的徑向外部。容置體可以不同於傳動裝置本體的圓柱形幾何形狀並且軸向向外地一端漸細。因此，特別是在與較小的小齒輪相鄰的區域內，容置體的徑向尺寸盡可能小，可以將內徑較小的小齒輪佈置在該區域內。容置體的內徑或外徑在其內螺紋與其突出的軸向外端部之間的區域內可以逐漸呈錐形。
在一種實施方式中，容置體在一個區域內配設有熱塑性的塑料，例如聚甲醛(POM)，或者彈性體。熱塑性塑料或彈性體例如可以作為定位體被注塑至容置體上。配設有塑料或彈性體的區域可以用於在軸向和徑向上相對於傳動裝置本體來定位容置體。在傳動裝置安裝完畢後，定位體可以設在容置體與傳動裝置本體之間的介面，也就是傳動裝置本體介面的區域內，以及設在傳動裝置本體與多層小齒輪配置之間的介面，也就是多層小齒輪配置介面的區域內。定位體可以環形地包覆這兩個介面，並且既抵靠在容置體的外周面上又抵靠在內周面上。
容置體介面優選可以在徑向上比多層小齒輪配置介面更靠內地佈置。介面之間可能存在軸向偏移。其優點在於，熱塑性塑料或彈性體的製造公差並非相同地作用於這兩個介面。確切而言，介面以這種方式在空間上相互隔開，從而在一定程度上解耦。
為了將容置體安裝在傳動裝置本體上，容置體可以在其徑向內表面上，優選在其軸向外端部上具有工具介面。
在自行車出現故障的情形下，鏈條可能會與小齒輪分離並且朝多層小齒輪配置的最小的小齒輪方向運動。在不利的情形下，鏈條在工作期間可能會夾在容置體與車架的後叉端之間，且在此情形下難以從這個夾緊脫離。為了防止出現這種不利情形，多組件式的傳動裝置可以包括鏈條脫落保護裝置，該鏈條脫落保護裝置被緊固在容置體或多層小齒輪配置上，或者可以被緊固在容置體或多層小齒輪配置上。鏈條脫落保護裝置可以徑向朝外地具有伸出部分。鏈條脫落保護裝置的伸出部分的徑向外表面可以為傾斜表面，該表面在安裝完畢後朝齒數最小的小齒輪方向下傾。
在安裝完畢後，伸出部分所具有的外徑可以小於齒數最小的小齒輪的外徑。為了緊固鏈條脫落保護裝置，它可以包括彈性的緊固元件，這些緊固元件適於徑向向內地卡入容置體或多層小齒輪配置。鏈條脫落保護裝置的彈性保持元件例如可以卡入容置體的工具介面。需要指出的是，第三類傳動裝置如此地設計為具有上文所定義的距離，使得當第三類傳動裝置應用於後輪組件時，仍存在足夠的用於第三類傳動裝置的結構空間。
根據前述實施例，前述的所有傳動件輪廓均在其外周上包括了所謂的傳動件突出部或花鍵的輪廓。花鍵特別是指相應傳動裝置的外周面上的楔形凸起。花鍵可以主要在軸向上延伸。優選地，花鍵的數目小於10，優選小於9。花鍵可以在其高度或/和寬度或/和長度上具有不同的尺寸。 本發明的多層小齒輪配置在後輪組件中的應用
根據另一方面，本發明涉及一種用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件，所述後輪組件包括可以佈置在自行車車架的兩個相對的車架區段之間的後輪轂、可旋轉地安裝在所述後輪轂上的傳動裝置，以及根據前述發明方面中的一個的與所述傳動裝置抗旋耦合或可以與所述傳動裝置抗旋耦合的多層小齒輪配置。
根據現有技術，使用輪轂端蓋來設定軸向的後輪轂間隙。根據本發明，本發明的後輪組件同樣可以具有這種輪轂端蓋，該輪轂端蓋在後輪組件於後輪轂上的組裝完畢後，朝外地在軸向上與傳動裝置相鄰佈置。此外，後輪組件可以包括另一輪轂端蓋，該輪轂端蓋與遠離傳動裝置的車架區段相鄰地佈置在後輪轂上。這些輪轂端蓋的軸向外端側之間，也就是輪轂端蓋的兩個軸向上相互背離的端側之間的輪轂端蓋距離可以為至少142 mm，優選至少148 mm，進一步優選至少157 mm。輪轂端蓋間的上述距離也被稱為安裝寬度。也就是說，如果本案中提到安裝寬度，這個安裝寬度指的就是輪轂端蓋距離。
在後輪組件包括第一傳動裝置類型的傳動裝置的情況下，傳動裝置止擋部與輪轂端蓋的軸向外端側之間的第三距離可以大於42.5 mm，優選為44.1 +1.0/-0.3 mm。在一種替代實施方式中，在後輪組件包括第二傳動裝置類型的傳動裝置的情況下，該第三距離可以大於38.1 mm，優選為39.7 +/- 0.2 mm。在另一替代方案中，在後輪組件包括第三傳動裝置類型的傳動裝置的情況下，該第三距離可以大於42.5 mm，優選為44.1 +1.0/-0.2 mm。 本發明的後輪組件和自行車車架
另一發明方面涉及用於具有鏈式換擋裝置的自行車的一種後輪組件和一種自行車車架。所述後輪組件包括了佈置在自行車的兩個相對的車架區段之間的後輪轂、可旋轉地安裝在所述後輪轂上的傳動裝置，以及具有齒數不同的至少11個小齒輪的與所述傳動裝置抗旋耦合或可以與所述傳動裝置抗旋耦合的多層小齒輪配置。
每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於內側面與外側面之間且與後輪轂正交的小齒輪中心平面。所提及的表面和平面的定義參閱前文的闡述。
在後輪組件包括第一傳動裝置類型的傳動裝置的情況下，在後輪組件在自行車車架上組裝完畢後，在軸向上從齒數最小之小齒輪的外側面至自行車車架的後叉端上的周面(所述周面與後輪組件相鄰且最靠近這個後輪組件)的第四距離小於8.2 mm，優選為7.2 +/- 0.2 mm。如果後輪組件包括第二傳動裝置類型的傳動裝置，則該第四距離小於8.7 mm，優選為7.7 +/- 0.2 mm。如果後輪組件包括第三傳動裝置類型的傳動裝置，則該第四距離小於8.35 mm，優選為7.35 +/- 0.15 mm。對所提到的傳動裝置而言，上述距離能夠實現對後輪組件可用的安裝寬度的高效利用。
作為替代或補充方案，根據一個發明方面，在後輪組件包括第一傳動裝置類型的傳動裝置的情況下，在後輪組件與自行車車架組裝完畢後，在軸向上從齒數最小的小齒輪的外側面至自行車車架的後叉端上的凹陷表面(所述表面與後輪組件相鄰且與後輪轂正交)的第五距離小於12.2 mm，優選為11.2 +/- 0.2 mm。如果後輪組件包括第二傳動裝置類型的傳動裝置，則該第五距離小於12.7 mm，優選為11.7 +/- 0.2 mm。如果後輪組件包括第三傳動裝置類型的傳動裝置，則該第五距離小於11.5 mm，優選為10.55 +/- 0.15 mm。
前述第四和第五距離實現了最佳地利用可用結構空間(安裝寬度)的後輪組件。為此，多層小齒輪配置軸向向外地位移盡可能遠的距離，從而更靠近車架叉端。當然，在自行車的驅動前齒盤或鏈輪以這種方式相應地佈置的情況下，同樣可以減少鏈條歪斜。
根據本發明的一種改進方案，在後輪組件與自行車車架組裝完畢後，齒數最小的小齒輪的外側面與輪轂端蓋之間定義有第六距離，且由第五距離和第六距離的商所形成的空間係數小於3且大於2.2，優選在2.7與2.4之間，進一步優選為2.5。第六距離例如為4.2 mm +/- 0.2 mm。
此外，在自行車車架的後叉端上可以安裝有變速器吊耳，或者變速器吊耳可以安裝在自行車車架的後叉端上。變速器吊耳用於在後換擋機構受力的情形下，例如當摔倒時，保護後換擋機構和車架以防受損。在本發明的一種改進方案中，在後輪組件與自行車車架組裝完畢後，安裝在自行車車架的叉端上的變速器吊耳與輪轂端蓋接觸從而保持在一個位置上，而可在該位置上導引後輪軸穿過變速器吊耳和後輪轂。變速器吊耳還可以具有用作後輪轂的定位輔助件的結構。 安裝後輪組件的方法
本發明還涉及一種安裝後輪組件的方法。這種安裝後輪組件的方法可以包括以下步驟：將多層小齒輪配置的齒數最小的至少兩個小齒輪相互連接在一起的步驟、將至少兩個相連的小齒輪與螺旋塞連接在一起從而使得所述至少兩個小齒輪以可以繞螺旋塞的中心軸旋轉的方式支承的步驟、通過將螺旋塞的外螺紋卡入傳動裝置的內螺紋來將螺旋塞緊固在傳動裝置上的步驟、將兩個連接的小齒輪相對與傳動裝置連接的齒數最大的小齒輪對準的步驟，以及通過緊固構件將兩個對準且相連的小齒輪固定在與傳動裝置連接的小齒輪上的步驟。
可以將前述發明方面和實施方式中的多層小齒輪配置和後輪組件的全部特徵相結合。
具體實施方式
圖1示出佈置在兩個車架區段12、14之間的後輪組件10的透視圖，其中佈置在車架區段中的一個車架區段14上的後換擋機構1與自行車鏈條5卡合在一起。用於固定後換擋機構1的B轉向節6環扣車架區段14的車架叉端18並且借助於插接軸7固定在這個車架叉端上，該插接軸被容置在這個車架叉端18以及另一車架區段12的車架叉端中。在B轉向節6上可偏轉地安裝有P轉向節9，其中P轉向節9的偏轉至少會改變其相對於B轉向節6的軸向位置。
後輪組件10包括傳動裝置16(未示出)和多層小齒輪配置26。為清楚起見，圖1僅以示出小齒輪的相應外周的方式示意性地示出多層小齒輪配置26的小齒輪。在圖1中，由未示出的前傳動小齒輪驅動的自行車鏈條5與多層小齒輪配置26的小齒輪以及與後換擋機構1的兩個鏈條滾子8卡合在一起。當然，後換擋機構1的偏轉(特別是P轉向節9的偏轉)會改變自行車鏈條5相對於小齒輪的位置，使得自行車鏈條5可以卡入相鄰的下一個或再下一個小齒輪。 附圖的一般性說明
附圖示出具有不同實施例的多層小齒輪配置26；126；1026的後輪組件10、100、1000，這些後輪組件適於具有鏈式換擋裝置的自行車。每個後輪組件10、100、1000均包括可以佈置在兩個相對的車架區段12、112、1012；14、114、1014之間的後輪轂17；1017(參見圖2a-b、圖11a-b)和可旋轉地安裝在該後輪轂上的傳動裝置16、116、1016。傳動裝置佈置在車架區段14、114、1014、較佳其叉端18、118、1018與自行車中心平面20、120、1020之間。為了確定自行車中心平面20、120、1020，將這兩個車架區段12、112、1012；14、114、1014用作基準點，其中自行車中心平面20、120、1020居中地在這些基準點之間且與後輪轂17、1017，例如後輪轂的旋轉軸或縱軸正交地延伸。後輪軸15、115、1015被導引穿過後輪轂17、1017以將這個後輪轂緊固在自行車車架上。後輪軸15、115、1015為適於具有超過11個小齒輪的多層小齒輪配置的插接軸。
本申請中所應用的軸向是就自行車中心平面20、120、1020和車架區段14、114、1014而言。軸向朝內的方向Ai 被定義為朝向自行車中心平面20、120、1020的方向，而軸向朝外的方向Aa 被定義為朝向車架區段14、114、1014的方向。因此，軸向方向Ai 和Aa 彼此反向。而如果提到徑向朝外的方向Ra ，則指的是背離多層小齒輪配置26、126、1026的旋轉軸24、124、1024的方向。徑向朝內的方向Ri 與徑向朝外的方向Ra 相反，且為朝向多層小齒輪配置26、126、1026的旋轉軸24、124、1024的方向。多層小齒輪配置26、126、1026的旋轉軸24、124、1024平行於後輪轂17、1017且與後輪轂17、1017的旋轉軸或縱軸重合。
此外，附圖所示的後輪組件10、100、1000中的每個後輪組件皆具一個與傳動裝置16、116、1016耦合或可耦合的具有至少11個小齒輪R1-R11的多層小齒輪配置26，126，1026，這些小齒輪的齒數互不相同。每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面28、128、1028和外側面30、130、1030，以及處於內側面28、128、1028與外側面30、130、1030之間且與後輪轂正交的小齒輪中心平面31、131、1031。三個齒數最小的小齒輪的外側面28例如在圖4a的側視圖中可見。最佳如圖7b所示，小齒輪中心平面31、131、1031可以穿過相應小齒輪的中心地延伸，也就是被居中定義在內側面28、128、1028與外側面30、130、1030之間。
圖2a-b結合兩個構建方式不同的多層小齒輪配置26示出具有十二個小齒輪R1-R12的多層小齒輪配置26。圖2a示出一種多層小齒輪配置26，其中四個最大的小齒輪R1-R4與星形輪13連接，從而使得轉矩經由星形輪13傳遞至傳動裝置16。在這個節省空間的實施方案中，這四個最大的小齒輪在徑向上與傳動裝置16有所間隔。六個中等小齒輪R4-R9分別與間隔段17在軸向上相互間隔，並且直接以傳遞轉矩的方式卡入傳動裝置16。兩個最小的小齒輪R11、R12借助於螺旋塞46通過第三小的小齒輪R10以傳遞轉矩的方式與傳動裝置16連接。
圖2b示出一種替代的多層小齒輪配置26，其中小齒輪以銷件/螺栓19相連。僅最大的小齒輪R1以傳遞轉矩的方式與傳動裝置16連接，也就是延伸至傳動裝置16。其餘的小齒輪R2-R12在徑向上與傳動裝置16有所間隔。三個最小的小齒輪一體成型，例如相互焊接，並且通過第三小的小齒輪R10以傳遞轉矩的方式與傳動裝置16連接，並通過螺旋塞46軸向固定。 此外，圖2a-b示出可用於待緊固在後輪轂17上的組件的安裝寬度D0，該安裝寬度為至少142 mm。安裝寬度是指左輪轂端蓋3的與車架區段12相鄰的外側5與右輪轂端蓋2的與車架區段14相鄰的外側4之間的距離。 第一實施例
圖2、3和6示出具有根據本發明的第一實施方式的多層小齒輪配置的後輪組件10。後輪組件10包括下文中稱作第一類傳動裝置16的傳動裝置，因其被廣泛應用，在專業領域也被稱為“標準傳動裝置”。在圖5a-c中，第一類傳動裝置16為標記有選定的特性尺寸的獨立部件。該部件在其外周面上具有從基面34沿徑向向外抬起的傳動件輪廓32。傳動件輪廓32可以包括傳動件突出部或所謂的花鍵。花鍵32'中的至少一個的尺寸與輪廓32的其餘花鍵不同。待緊固在傳動裝置16上的小齒輪通常具有內輪廓，該內輪廓與傳動裝置16的傳動件輪廓32互補地構建。這樣具有相應內輪廓的小齒輪與傳動裝置16就能以傳遞轉矩的方式卡合。
傳動裝置16例如可以在其徑向外表面的第一區域上具有傳動件輪廓，該區域沿第一軸向長度L1從傳動裝置止擋部40軸向向外Aa 地延伸。針對全部實施例而言，一般將傳動裝置16、116、1016的一個區段稱為傳動裝置止擋部，緊固在傳動裝置上的多層小齒輪配置26、126、1026被止擋部在該區段上，且可以通過該區段來確定多層小齒輪配置26、126、1026相對於傳動裝置16、116、1016的位置。第一類傳動裝置的這個第一軸向長度L1優選大於32.9 mm，優選為33.2 +/- 0.2 mm。在這個第一區域內在傳動件輪廓32、32'的徑向外表面上測得的外徑d1優選大於34.2 mm，優選為34.5 +/- 0.15 mm。
如圖5a-c所示，具有傳動件輪廓32的第一區域連接有相對較短的第二區域，在該第二區域內，傳動裝置16的徑向外表面不具有傳動件輪廓，因而為光滑的。傳動裝置16的第二軸向長度L2從傳動裝置止擋部40延伸至傳動裝置16的軸向外端側42，且為34.5 mm至35.9 mm，但優選為34.9 +/- 0.3 mm。第二區域的外徑d2可以大於31.4 mm，優選為32.1 +/- 0.2 mm。
此外，傳動裝置16與其軸向外端側40相鄰地具有朝向徑向內部的內螺紋38。內螺紋38優選具有小於29.8 mm的標稱直徑d3，優選為約30.6 mm。傳動裝置的內螺紋的優選螺距為24 TPI，使得根據已知的標注尺寸，可以將螺紋表徵為M 30.6×24 TPI。
如圖6所示，在後輪組件10中，不僅可以在第一類傳動裝置16的外周區域內，還可以在第一類傳動裝置16的軸向外部，也就是在軸向上在傳動裝置16前方安裝多層小齒輪配置26的多個小齒輪。由此，如圖6所示地產生沿軸向從傳動裝置止擋部40至最小的小齒輪R12的外側面28的第一距離D1，該距離大於38.0 mm。當然，在這個第一距離D1盡可能大，例如大於39.1 mm或更好地為39.9 +/- 0.2 mm的情況下，可用的安裝寬度可以被最佳地利用以佈置盡可能多數目的小齒輪。
在圖6所示實施方式中，齒數最小的兩個小齒輪R12、R11在軸向上佈置在第一類傳動裝置16前方。這兩個小齒輪所具有的內徑小於傳動裝置16的外徑。此外，較小的小齒輪R12、R11的內徑同樣小於傳動裝置16的內螺紋的標稱直徑d3。以這兩個佈置在傳動裝置16外部的小齒輪R12、R11產生沿軸向從第一類傳動裝置16的軸向外端側42至齒數最小的小齒輪R12的外側面28的第二距離D2。這個第二距離D2大於4.0 mm，優選為5.0 +/- 0.2 mm。
佈置在第一類傳動裝置16之前或軸向外部的這兩個小齒輪R12、R11實施為在徑向上自我支撐，但與多層小齒輪配置26的另一小齒輪R10連接。亦即，實施為自我支撐的小齒輪R12、R11本身並非支撐在其徑向內周上，而是與徑向支撐在第一類傳動裝置上的小齒輪R10連接，該小齒輪卡入第一類傳動裝置16的外周上的傳動件輪廓32。為了將兩個自我支撐的最小的小齒輪R12、R11相互連接在一起，並且將這些小齒輪與緊固在傳動裝置16上的相鄰小齒輪R10連接在一起，設有連接構件44，這些連接構件在小齒輪之間且平行於後輪轂或平行於多層小齒輪配置26的旋轉軸24地延伸。如圖6所示，連接構件44安裝在小齒輪的齒根圓的區域內。連接構件44可以指法蘭或其他環形緊固元件。也可以替代地將與兩個相鄰小齒輪連接的保持栓用作連接構件44。
在徑向上自我支撐地佈置的小齒輪R12、R11借助於封閉元件軸向固定。在圖6中封閉元件構建為螺旋塞46，其在安裝完畢後以佈置在其外周上的外螺紋卡入第一類傳動裝置16的內螺紋。此外，圖6所示的螺旋塞46在其朝向軸向外部的端側上具有伸出部分48。伸出部分48適於抵靠在最小的小齒輪R12的端面上並且在軸向上吸收施加至這些小齒輪R12、R11的力。確切而言，軸向朝外Ra 地起作用的力被封閉元件46的伸出部分48吸收。因此，封閉元件46在軸向上固定兩個自我支撐的小齒輪R12、R11。為了節省空間地佈置，伸出部分48如此地卡入最小的小齒輪R12的凹槽49，使得伸出部分49與最小的小齒輪R12的外側面28齊平，或從這個外側面伸出最多2 mm，優選伸出0.9 mm。
為將螺旋塞46簡單地旋入傳動裝置16，這個螺旋塞在其內周的區域內具有工具介面50。
封閉元件46適於容置兩個最小的小齒輪中的一個或兩個。為此，封閉元件46具有用於小齒輪容置的區域47，該區域構建為底切且具有縮小的外徑。底切的外徑小於第一類傳動裝置16的外徑。因此，被容置在底切的區域內的一或多個小齒輪可以具有一個內徑，使得例如能夠容置具有10個齒和相應較小的齒根圓的小齒輪。底切是指，存在一個區域，其外周面被直徑較大的兩個軸向止擋部包圍。
兩個自我支撐的小齒輪R12、R11通過連接構件44'相連。其可以指可分離的連接，或者例如僅能通過破壞而再次分離的接合連接。在安裝封閉元件46的情況下，兩個自我支撐的小齒輪R12、R11可以繞封閉元件44'的中心軸旋轉。亦即，可以與小齒輪R12、R11的旋轉定向無關地將封閉元件48旋入第一類傳動裝置16。這使得只有在確定期望的旋轉定向的情況下，才相對於被容置在第一類傳動裝置16上的小齒輪R10來緊固自我支撐的小齒輪R12、R11。
當然，特別是可以在所容置的小齒輪R12、R11的內徑相當於或僅略大於具有底切的區域47的外徑的情況下，將自我支撐的小齒輪R12、R11容置在具有底切的封閉元件48上。為此，封閉元件48例如可以實施為兩件式的，且在將自我支撐的小齒輪R12、R11佈置在具有底切的區域47內後才例如借助於接合連接或螺旋連接來連接在一起。替代地，封閉元件48可以具有彈性區域，使得在封閉元件48具有底切的情況下，仍可以借助於彈性區域將自我支撐的小齒輪R12、R11推往彈性區域上具有底切的區域47。替代地，可以採用增材製造工藝，例如本發明的3D列印工藝。
因此，前述後輪組件10能夠將施加至自我支撐的小齒輪R12、R11的轉矩傳遞至第一類傳動裝置16上。例如，如果通過自行車鏈條將轉矩施加至最小的小齒輪R12，就能經由最小的小齒輪R12與第二小的小齒輪R11之間的連接構件44'而實施從最小的小齒輪R12至第二小的小齒輪R11的轉矩傳遞。第二小的小齒輪R11同樣不與第一類傳動裝置16直接連接，因此，轉矩乃進一步經由第二小的小齒輪R11與小齒輪R10之間的連接構件44來傳遞至第一類傳動裝置16，而小齒輪R10與第二小的小齒輪R11相鄰且與第一類傳動裝置16連接。當然，將施加至第二小的小齒輪R11的轉矩同樣經由連接構件44朝與第一類傳動裝置16連接的小齒輪R10傳遞，進而傳遞至第一類傳動裝置16。
圖6示出安裝在自行車輪轂上的後輪組件10的局部剖面圖，該自行車輪轂借助於保持螺釘52被容置在車架區段14的叉端18中。為了最佳地利用結構空間，即可用於後輪組件10的安裝寬度，在軸向上從最小的小齒輪R12的外側面28至車架區段14或自行車車架的後叉端18的周面54的第四距離D4盡可能小。這個第四距離D4例如小於8.2 mm，優選為7.2 +/- 0.2 mm。在某些情形下，車架區段14或其叉端18具有用於容置變速器吊耳58的凹陷表面56。為了在車架區段14或其叉端18與後輪組件10之間提供足夠的用於安裝變速器吊耳58的結構空間，在軸向上從最小的小齒輪R12的外側面28至車架區段14或其叉端18上的凹陷表面56的第五距離D5小於12.2 mm，且優選為約11.2 +/- 0.2 mm。
如前文所述，變速器吊耳58佈置在已述及的在軸向上處於最小的小齒輪R12與車架區段14之間的區域內。變速器吊耳58適於承載後換擋機構。為此，該變速器吊耳緊固在後輪軸15上且在第一區域60內具有通孔62，該通孔最佳在圖4a-b中可見且用於緊固後換擋機構。圖6所示變速器吊耳58還具有與第一區域60相對佈置的第二區域64。第二區域64與後輪轂連接且在圖6中具有與最小的小齒輪R12相鄰的突出部66。此外，變速器吊耳58具有圖4b所示的車輪安裝槽59。車輪安裝槽59由變速器吊耳58的第一區域60與第二區域64之間的偏移定義。車輪安裝槽59具有2 mm至3 mm、優選2.5 +/- 0.2 mm的寬度61。第一區域60可以由熱彈性塑料製成，第二區域64可以由金屬材料製成。具有給定寬度61的車輪安裝槽59的前述實施方案能夠形成某個多層小齒輪配置，其中最小的小齒輪可以定位在盡可能遠的軸向方向上。這樣就能減少鏈條歪斜並且特別高效地利用安裝寬度。
因此，所述及的車輪安裝槽59有助於使得最小的小齒輪R12的外側面28與變速器吊耳58的第二區域64的突出部66的朝向這個小齒輪的表面之間的第七距離D7為至少2.2 mm。這樣就能在變速器吊耳58的突出部66與嚙合最小的小齒輪R12的鏈條之間提供足夠的自由空間。但就盡可能最佳地利用可用的結構空間而言，第七距離D7應小於3.2 mm。 第二實施例
下面對具有根據本發明的第二實施方式的多層小齒輪配置的後輪組件100進行描述。已在第一實施方式中描述過並且相應地包含在第二實施方式中的元件配設有數值增加100的參考符號，且下文中僅對不同於前文描述的技術方案或功能進行描述。
根據本發明的第二實施方式，後輪組件100包括第二類傳動裝置116，在安裝完畢後，在該第二類傳動裝置上，齒數最小的至少兩個小齒輪R12、R11實施為在徑向上自我支撐，並且通過齒數更大的至少另一小齒輪R10與第二類傳動裝置連接。從圖7b的放大局部可以最佳地看出，齒數最小的三個小齒輪R12、R11、R10的佈置方式是使得齒數第三小的小齒輪R10的小齒輪中心平面131在第二類傳動裝置的軸向端面142的區域內或在第二類傳動裝置的軸向外部延伸。線200代表第二類傳動裝置116的軸向端面142的延長，以說明小齒輪中心平面131與第二類傳動裝置116的軸向端面142之間的軸向偏移。
後輪組件100同樣具有封閉元件146，該封閉元件類似於第一實施方式中的封閉元件46。如圖7b所示，封閉元件作為螺旋塞146配設有用於卡入第二類傳動裝置的內螺紋的外螺紋以及伸出部分148。即使伸出部分148在圖7b中繪示在最小的小齒輪R12的軸向外部，在替代實施方案中，最小的小齒輪R12也可以在其軸向外端側與其內周面之間的過渡區上具有凹槽，螺旋塞146的伸出部分148可以卡入該凹槽。
在圖7a-b所示實施方式中，齒數最小的小齒輪R12的內徑與第二類傳動裝置116的適於容置封閉元件146的內螺紋的內螺紋直徑(標稱直徑)相等。
第二類傳動裝置的特點在於其幾何尺寸，下面參照圖8a-b對這些幾何尺寸進行詳細說明。
第二類傳動裝置116同樣在其徑向外周面的第一區域上具有傳動件輪廓132、132'，該傳動件輪廓沿第一軸向長度L1從傳動裝置止擋部140軸向向外Aa 地延伸。這個第一軸向長度L1大於24.7 mm，優選為25.7 +/- 0.2 mm。在這個第一區域內在傳動件輪廓32、32'的徑向外表面上測得的外徑d1優選大於31.6 mm，優選為32.6 +0.05/ 0.1 mm。
如圖8a所示，具有傳動件輪廓32、32'的第一區域連接有第二區域，在該第二區域內，第二類傳動裝置的徑向外表面不具有傳動件輪廓。第二類傳動裝置116的第二軸向長度L2從傳動裝置止擋部140延伸至第二類傳動裝置116的軸向外端側142，且為25 mm至27 mm，但優選為26.0 +/- 0.2 mm。第二區域的外徑d2可以大於31.4 mm，優選為29.5 +/- 0.1 mm。
本發明的多層小齒輪配置126同樣以相對於現有技術而言有利的方式利用可用的結構空間，也就是圖2a-b所示安裝寬度。為此，如前文所述，小齒輪R12、R11、R10在軸向上佈置在第二類傳動裝置前方。沿軸向產生從傳動裝置止擋部140至最小的小齒輪R12的外側面128的第一距離D1，該距離大於34 mm，優選為35.0 +/- 0.2 mm。
根據本發明的第二實施方式，沿軸向從第二類傳動裝置的軸向外端側42至齒數最小的小齒輪R12的外側面128的第二距離D2大於4.0 mm，優選為5.0 +/- 0.2 mm。
圖9示出安裝在自行車輪轂上的後輪組件100，該自行車輪轂借助於保持螺釘152被容置在車架區段114的叉端118中。為設定軸向輪轂間隙，設有輪轂端蓋202，其佈置在自行車輪轂的外周面上且徑向環繞式地包圍這個外周面。在安裝完畢後，傳動裝置止擋部140與輪轂端蓋202的朝向軸向外部的端側204之間的第三距離D3大於38.1 mm，優選可以為39.7 +/- 0.2 mm。
如圖2a-b所示，後輪組件包括另一輪轂端蓋203，該輪轂端蓋與遠離傳動裝置的車架區段112相鄰地佈置在後輪轂上。輪轂端蓋的軸向外端側204、205之間的輪轂端蓋距離D0可以為至少142 mm，優選至少148 mm，進一步優選至少157 mm。針對全部實施例而言，將所述及的輪轂端蓋的軸向外端側之間的輪轂端蓋距離D0稱為安裝寬度。
為了最佳地利用結構空間，即可用於後輪組件的安裝寬度，在軸向上從最小的小齒輪R12的外側面128至車架區段114或自行車車架的後叉端118的周面154的第四距離D4盡可能小。這個第四距離D4例如小於8.7 mm，優選為7.7 +/- 0.2 mm。此外，在軸向上從最小的小齒輪R12的外側面128至車架區段114或其叉端118上的凹陷表面156的第五距離D5小於12.7 mm，且優選為約11.7 +/- 0.2 mm。此外，齒數最小的小齒輪R12的外側面128與輪轂端蓋的朝向徑向外部的端側204之間的第六距離D6可以為4.7 +/- 0.2 mm。
與第一實施方式中的變速器吊耳58對應的變速器吊耳158佈置在車架區段114與第二類傳動裝置116之間。正如針對本發明的第一實施方式所描述的那樣，變速器吊耳158具有包含用於安裝後換擋機構的通孔的第一區域160以及包含與最小的小齒輪R12相鄰的突出部166的第二區域164。此外，變速器吊耳158具有第一實施方式中所述及的車輪安裝槽59，其寬度61為2.0 mm至3.0 mm、優選2.5 +/- 0.2 mm。最小的小齒輪R12的外側面128與變速器吊耳158的第二區域164的突出部166的朝向這個小齒輪的表面之間的第七距離D7可以為至少2.7 mm。這樣就確保在變速器吊耳158的突出部166與嚙合最小的小齒輪R12的鏈條之間存在有足夠的自由空間。但就盡可能最佳地利用可用的結構空間而言，第七距離D7應小於3.2 mm。 第三實施例
下面對根據本發明的第三實施方式的後輪組件1000進行描述。已在第一或第二實施方式中描述過並且相應地包含在第三實施方式中的元件配設有數值增加1000的參考符號，且下文中僅對不同於前文描述的技術方案或功能進行描述。
圖10-12根據本發明的第三實施方式的多層小齒輪配置1026與第三類傳動裝置116耦合或可以與該第三類傳動裝置耦合，其中在耦合狀態下，齒數最小的至少兩個小齒輪R12、R11實施為在徑向上自我支撐，並且通過齒數更大的至少另一小齒輪R10與第三類傳動裝置耦合。從圖11b的放大局部可以最佳地看出，齒數最小的三個小齒輪R12、R11、R10的佈置方式是使得齒數第三小的小齒輪R10的小齒輪中心平面1032在第三類傳動裝置的軸向外端面1042的軸向外部延伸。此外，在第三類傳動裝置中，如第三類傳動裝置1016的小齒輪內表面/小齒輪內平面1030與軸向外端面1042之間用附圖標記1300標出的距離所示，甚至第三小的小齒輪R10的小齒輪內表面/小齒輪內平面1030也佈置在第三類傳動裝置1016的軸向外端面1042的軸向外部。
第三類傳動裝置1016與第一類和第二類傳動裝置16、116的不同之處在於，這個第三類傳動裝置包括傳動裝置本體1302和容置體1304。傳動裝置本體1302具有傳動裝置止擋部1040和與這個傳動裝置止擋部相鄰的區域，該區域在其外周面上具有外螺紋1306。而容置體1304在其內周面上具有內螺紋1308，該內螺紋適於在第三類傳動裝置1016組裝完畢後卡入傳動裝置本體1302的外螺紋1306。
在具有第三類傳動裝置的多層小齒輪配置安裝完畢後，容置體1304以其軸向內末端止動在多層小齒輪配置1026的最大的小齒輪R1上，使得最大的小齒輪R101既止動在傳動裝置本體1302的傳動裝置止擋部1040上又止動在容置體1304。在容置體1304的相對的軸向外末端上，容置體1304以軸向外端部1309軸向向外Aa 地從傳動裝置本體1302延伸出來。因此，容置體1304也能將佈置在傳動裝置本體1302外部的小齒輪軸向固定，下文還將更加詳細地說明這一點。為此，容置體1304包括與其軸向外末端鄰接的鎖固元件1310，該鎖固元件軸向固定多層小齒輪配置1026，從而防止小齒輪發生軸向移動。此外，如圖10或11所示，容置體1310以鎖固元件1310卡入最小的小齒輪R12的凹槽1049。鎖固元件1310可以為鎖固環1310，其被容置在靠近容置體1304的軸向外末端的槽1312中。也就是鎖固元件1310可以以可分離的方式與容置體1304連接。
即使在容置體1304未被稱為封閉元件的情況下，這個容置體也可以執行這種封閉元件的功能，例如小齒輪的軸向固定。
如圖11b所示，如果鎖固元件1310與最小的小齒輪R12的凹槽1049卡合，那麼最小的小齒輪R12的軸向外端側1315與容置體1304的軸向外端側1316齊平。在一個替代實施方案中，容置體1304的軸向外端側1316從最小的小齒輪R12的外側面1028小幅伸出，但最多伸出0.9 mm。因此，鎖固元件1310當然可以佈置在最小的小齒輪R12的凹槽1049中。也就是說，鎖固元件1310軸向向內Ai 地與最小的小齒輪R12的外側面1028錯開。
容置體1304的軸向外端部1309的內徑小於傳動裝置本體1302的外徑。因此，可以將內徑小於傳動裝置本體1302的外徑的小齒輪R12、R11容置在傳動裝置本體1302的軸向外部。
圖10示出已在上述實施方式中述及的距離。沿軸向從傳動裝置止擋部1040至齒數最小的小齒輪R12的外側面1028的第一距離D1可以大於37.4 mm。第一距離D1還可以大於38.0 mm，甚至優選為39.9 mm。沿軸向從傳動裝置本體1302的軸向外端側1042至齒數最小的小齒輪R12的外側面1028的第二距離D2可以小於9.1 mm，優選為7.1 +/- 0.12 mm。
此外，後輪組件1000包括輪轂端蓋1202，該輪轂端蓋既止動在傳動裝置1016的軸承上，又止動在變速器吊耳1058上。在後輪組件1000與自行車車架組裝完畢後，傳動裝置止擋部1040與輪轂端蓋1202的徑向外端側1204之間的第三距離D3可以大於42.5 mm。第三距離D3進一步優選為約44.1 +1.0/-0,3 mm。最小的小齒輪R12的外側面1028與車架區段1014或其叉端1018的周面之間的第四距離D4可以大於8.35 mm。為了高效地利用結構空間或可用於後輪組件1000的結構空間，第四距離D4優選可以為7.35 +/- 0.15 mm。沿軸向從齒數最小的小齒輪R12的外側面1028至自行車車架的後叉端1018上的凹陷表面1056的第五距離D5可以小於11.5 mm。但為特別高效地利用結構空間，第五距離D5優選可以為10.5 +/- 0.15 mm。此外，齒數最小的小齒輪R12的外側面1028與輪轂端蓋的朝向徑向外部的端側1204之間的第六距離D6可以為4.7 +/- 0.2 mm。
變速器吊耳1058對應於第一實施方式中所闡述的變速器吊耳58。最小的小齒輪R12的外側面1028與變速器吊耳1058的突出部1066的軸向內表面之間的第七距離D7例如為2.35 mm。此外，可以應用最小的小齒輪R12的外側面1028與變速器吊耳1058的金屬部分1312的軸向外側面之間的第八距離D8，來表徵根據本發明的第三實施方式的後輪組件的位置。第八距離D8例如為9.35 mm。在此，即假設應用具有金屬部分1312的變速器吊耳1058，例如圖4b所示變速器吊耳。這個金屬部分1312在變速器吊耳1058的第二區域1064內用塑料注塑包封。第二區域1064和其突出部1066例如由塑料形成。用於容置後換擋機構的第一區域1060和用於安裝至後輪轂1017的區域例如可以為金屬的。
此外，從傳動裝置止擋部1040至後叉端1018上的凹陷表面1056的第九距離D9例如為51.1 mm。
通過相連的小齒輪1026將轉矩，即施加至多層小齒輪配置1026的小齒輪R2-R12的轉矩傳遞至最大的小齒輪R1。為此，例如多層小齒輪配置1026的所有小齒輪均以傳遞轉矩的方式相連。例如，除最大的小齒輪R1之外，所有的小齒輪均整體相連。原則上可以採用借助於3D列印製成的多層小齒輪配置1026。替代地，該連接可以借助於連接元件，如法蘭或保持栓形成。此外，小齒輪也可以整體連接。為了將轉矩從最大的小齒輪R1傳遞至第三類傳動裝置1016，傳動裝置本體1302在其與傳動裝置本體1302的軸向內端面相鄰的外周面上具有傳動件輪廓1032，最大的小齒輪R1的內周面上的互補傳動件輪廓以傳遞轉矩的方式卡入該傳動件輪廓。此外，最大的小齒輪R1在佈置有傳動件輪廓1032的區域1314內徑向支撐在傳動裝置本體1302上。
圖12a-b示出安裝在自行車車架上的具有本發明的多層小齒輪配置1026的後輪組件1000。在圖12a-b所示的後輪組件1000的例子中，後換擋機構借助於也被稱為B轉向節1006的結構元件1006與旋轉軸1024共軸地安裝在車架區段1014的後叉端1018上。也就是說，根據本發明的第四實施方式，未設置用於安裝後換擋機構的變速器吊耳，確切而言，承載後換擋機構的結構元件1006以構建為插接軸的後輪軸1015被緊固在車架區段1014上。
下面參照圖13a-d對第三類傳動裝置1016的容置體1304進行詳細描述。
圖13a-d示出具有軸向外端部1309的容置體1304，該端部在第三類傳動裝置組裝完畢後在軸向上徑向向外Ra 地伸出傳動裝置本體1302。此外，在圖13c和13d的橫截面圖A-A和B-B中可以看見內螺紋1308，該內螺紋可以卡入傳動裝置本體1302的外螺紋。在傳動裝置本體1302的中間區域1318內，傳動裝置本體1302在內螺紋1308與軸向外端部1309之間軸向向外地逐漸變成錐形。
此外，在圖13a、13c-d中可以看見槽1312，鎖固元件1310可以卡入該槽以軸向固定多層小齒輪配置1026。鎖固元件1310也可以被定義為傳動裝置1302的部分或容置體1304的部分。
如圖13a所示，容置體1304具有環繞其周邊分佈的通孔1320。通孔1320佈置在中間區域1318內且與容置體1304的軸向外端部1309相鄰。通孔適於以一種使得熱塑性塑料如POM或彈性體穿過通孔1320並且沿在徑向外部和徑向內部所連接的區域延伸的方式來容置熱塑性塑料或彈性體。圖13c示出容置體1304在一個區域內的橫截面A-A，在該區域內未設置通孔且熱塑性塑料或彈性體1322處於容置體1304的徑向外部以及徑向內部。圖13d的橫截面圖B-B示出熱塑性塑料或彈性體1322在通孔1320的區域內的形式。也可以將熱塑性塑料或彈性體所形成的區域稱為定位體1322。可以在注塑工藝中圍繞容置體1304注射定位體1322。
定位體1322形成傳動裝置本體1302和多層小齒輪配置1026的介面1324、1326。圖14示出傳動裝置本體介面1324，也就是容置體1304的徑向內區域在傳動裝置本體1304上的抵靠部。此外，圖14還示出多層小齒輪配置介面1326，也就是容置體1304的徑向外區域在多層小齒輪配置1026上的抵靠部。這兩個介面1324、1326在徑向上錯開佈置，其中傳動裝置本體介面1324在軸向上優選比多層小齒輪配置介面1326更靠內佈置。在一個未示出的替代實施方案中，介面1324、1326在徑向上重疊。
定位體1322能夠將多層小齒輪配置1026在徑向和軸向上支撐在傳動裝置本體1302上。在圖14中，第三小的小齒輪R10徑向支撐在容置體1304上，而兩個最小的小齒輪R12和R11實施為自我支撐。
容置體1304在軸向外端部1309的內周面上具有工具介面1323。工具可以卡入這個工具介面，且容置體可以如此地旋轉，使其內螺紋1308卡入傳動裝置本體1302的外螺紋1306，從而使得二者固定相連。
圖15a-b示出鏈條脫落保護裝置1326，其在圖中被緊固在容置體1304上。替代地，鏈條脫落保護裝置1326也可以被緊固在多層小齒輪配置1026上，但這一點未示出。鏈條脫落保護裝置1326包括：保持元件1328，以便卡入容置體1304或多層小齒輪配置1026；以及徑向向外的伸出部分1330。鏈條脫落保護裝置1326的伸出部分的徑向外表面1332構建為傾斜表面，如圖15a所示，該表面在安裝完畢後朝齒數最小的小齒輪R12方向下傾。在安裝完畢後，伸出部分1326所具有的外徑小於齒數最小的小齒輪的外徑。
為了緊固鏈條脫落保護裝置1326，保持元件1328構建為彈性的且適於卡入容置體1304或多層小齒輪配置1026。在容置體1304的軸向外端部1309區域內卡入容置體。鏈條脫落保護裝置的保持元件例如可以卡入容置體1304的工具介面1323。
即使前述實施例針對的是具有12個小齒輪的多層小齒輪配置，同樣也可以將本發明應用於具有其他齒數，例如具有11或13個小齒輪的多層小齒輪配置。在11個小齒輪的情形中，兩個最小的小齒輪在本發明表示法中用R11和R10表示，第三小的小齒輪用R9表示。最大的小齒輪可以與小齒輪的總數目無關地被稱為R1。同樣地，在13個小齒輪的情形中，兩個最小的小齒輪在本發明表示法中用R13和R12表示，第三小的小齒輪用R11表示。最小的小齒輪可以與小齒輪數目無關地具有10個或以下的齒。
本申請中，如果提到最小或最大的小齒輪，那麼這個表述是指齒數最小的小齒輪或齒數最大的小齒輪。當然，第二小或第三小的小齒輪表示齒數第二小或齒數第三小的小齒輪。
至少兩個自我支撐的小齒輪的佈置使得能夠應用齒根圓小於傳動裝置的外徑的小齒輪。這樣多層小齒輪配置就能包括例如具有10個以下的齒的小齒輪。
並且，在軸向上佈置在傳動裝置外部前方的小齒輪還能最佳地利用自行車車架的叉端間的可用於安裝傳動裝置和多層小齒輪配置的安裝寬度。由此，不僅能夠將多個小齒輪安裝在傳動裝置上或傳動裝置前，還能使得整個多層小齒輪配置在軸向上進一步朝外位移。這種位移能夠減少前方的驅動小齒輪與後方的多層小齒輪配置的小齒輪之間的鏈條的非期望的鏈條歪斜。這一點在僅應用一個前驅動小齒輪的情況下特別有利。也就是說，減少鏈條歪斜可以整體上改進傳動效率並且減少鏈條磨損。此外，令騎行者不適的鏈條噪音減少。
通過至少兩個小齒輪在徑向上自我支撐的實施方案來實現後輪組件的節省空間且節省材料的設計。這表明，傳動裝置優選不需要附加的保持元件來在徑向上支撐在軸向上佈置在傳動裝置前方的小齒輪。自我支撐的小齒輪與齒數更大的另一小齒輪的連接用於將自行車的工作中所產生的轉矩充分傳遞至傳動裝置進而傳遞至後輪轂，該齒數更大的小齒輪又與傳動裝置耦合或可以與傳動裝置耦合。當然，不設置附加保持元件的節省材料的設計也有助於傳動裝置的重量減少。
如果齒數最小的三個小齒輪的佈置方式是使得多層小齒輪配置的齒數第三小的小齒輪的小齒輪中心平面在傳動裝置的軸向端面的區域內或傳動裝置的軸向外部延伸，就能特別高效地利用可用於後輪轂的安裝寬度。相較於現有技術中已知的解決方案，本發明的解決方案能夠使得可用於佈置多層小齒輪配置的安裝寬度增大至多2.5 mm。
1:換擋機構 2,3,202,203,1202:輪轂端蓋 4:外側 5:自行車鏈條,外側 6:B轉向節 7:插接軸 8:鏈條滾子 9:P轉向節 10,100,1000:後輪組件 12,14,112,114,1012,1014:車架區段 13:星形輪 15,115,1015:後輪軸 16,116,1016:傳動裝置 17:後輪轂,間隔段 18,118,1018:車架叉端 19:銷件/螺栓 20,120,1020:自行車中心平面 24,124,1024:旋轉軸 26,126,1026:多層小齒輪配置 28,128,1028:外側面 30,130,1030:內側面,小齒輪內表面/小齒輪內平面 31,131,1031:小齒輪中心平面 32,32',132,132',1032:傳動件輪廓,花鍵 34:基面 38:內螺紋 40,140,1040:傳動裝置止擋 42,142,1042:端側,端面 44:連接構件 46,146:螺旋塞,封閉元件 47,1314,1318:區域 48,148:伸出部分 49,1049:凹槽 50:工具介面 52,152:保持螺釘 54:周面 56,156,1056:凹陷表面 58,158,1058:變速吊耳 59:車輪安裝槽 60,160,1060:第一區域 61:寬度 62:通孔 64,164,1064:第二區域 66,166,1066:突出部 200:線 204,205,1204,1315,1316:端側 1006:B轉向節,結構元件 1017:後輪轂 1300:距離 1302:傳動裝置本體 1304:容置體 1306:外螺紋 1308:內螺紋 1309:端部 1310:鎖固元件 1312:槽,金屬部分 1320:通孔 1322:熱彈性塑料/彈性體,定位體 1323:工具介面 1324:介面 1326:介面,鏈條脫落保護裝置 1328:保持元件 1330:伸出部分 1332:表面 Aa ,Ra :軸向朝外的方向 Ai ,Ri :軸向朝內的方向 d1,d2:外徑 d3:標稱直徑 D0:安裝寬度,輪轂端蓋距離 D1:第一距離 D2:第二距離 D3:第三距離 D4:第四距離 D5:第五距離 D6:第六距離 D7:第七距離 D8:第八距離 D9:第九距離 L1:第一軸向長度 L2:第二軸向長度 R1-R12,R101:小齒輪
下面結合附圖對本發明的例示性實施方式進行詳細說明。其中： 圖1為根據本發明的實施方式的佈置在兩個車架區段之間的後輪組件以及佈置在這些車架區段中的一個上的後換擋機構的透視圖； 圖2a-b為根據本發明的實施方式的後輪組件的相應剖視圖，所述後輪組件緊固在佈置在兩個車架區段之間的後輪轂上； 圖3為後輪組件的後視圖，包括根據本發明的第一實施方式的多層小齒輪配置和第一類傳動裝置； 圖4a-b為圖3所示緊固在車架上的後輪組件的側視圖(圖4a)以及圖3所示變速器吊耳的側視圖(圖4b)； 圖5a-c為所述後輪組件的第一類傳動裝置的橫截面(圖5a)、前視圖(圖5b)以及透視圖(圖5c)，所述傳動裝置可以與根據本發明的第一實施方式的多層小齒輪配置耦合； 圖6為圖3所示後輪組件的剖視圖； 圖7a-b為後輪組件的剖視圖，包括根據本發明的第二實施方式的多層小齒輪配置和第二類傳動裝置； 圖8a-b為所述後輪組件的第二類傳動裝置的側視圖(圖8a)以及後輪組件的前視圖(圖8b)； 圖9為安裝在車架叉端上的圖7a所示後輪組件的放大圖； 圖10為後輪組件的剖視圖，包括根據本發明的第三實施方式的多層小齒輪配置和第三類傳動裝置； 圖11a-b為後輪組件的剖視圖，包括根據本發明的第三實施方式的多層小齒輪配置和第三類傳動裝置(圖11a)，以及後輪組件的放大局部(圖11b)； 圖12a-b為後輪組件的剖視圖，包括根據本發明的第三實施方式的多層小齒輪配置和第三類傳動裝置(圖12a)，以及後輪組件的放大局部(圖12b)； 圖13a-d為第三類傳動裝置的容置體的透視圖(圖13a)和前視圖(圖13b)，以及沿圖13b所示剖面線的兩個不同的剖視圖(圖13c和圖13b)； 圖14a-b為後輪組件，其中根據本發明的第四實施方式的多層小齒輪配置安裝在第三類傳動裝置上(圖14a)，以及後輪組件的放大局部(圖14b)； 圖15a-b為鏈條脫落保護裝置的透視圖(圖15a)，以及鏈條脫落保護裝置連同佈置在其上的小齒輪的橫截面(圖15b)。
2,3:輪轂端蓋
4:外側
5:自行車鏈條；外側
12,14:車架區段
13:星形輪
15:後輪軸
16:傳動裝置
17:後輪轂；間隔段
18:車架叉端
22:元件
24:旋轉軸
26:多層小齒輪配置
46:螺旋塞；封閉元件
D0:安裝寬度；輪轂端蓋距離
R1-R12:小齒輪

Claims (35)

  1. 一種用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置，其中所述多層小齒輪配置具有旋轉軸且適於與所述後輪組件的傳動裝置抗旋地耦合，其中所述多層小齒輪配置包括： 齒數不同的至少11個小齒輪， 其中每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於所述內側面與所述外側面之間且與所述旋轉軸正交的小齒輪中心平面， 其中所述多層小齒輪配置的構建方式是使得在安裝完畢後： 齒數最小的至少兩個小齒輪實施為在徑向上自我支撐，並且通過齒數更大的至少另一小齒輪與所述傳動裝置耦合，且 齒數最小的三個小齒輪的佈置方式是使得所述多層小齒輪配置的齒數第三小的小齒輪的小齒輪中心平面在所述傳動裝置的軸向端面的區域內或所述傳動裝置的軸向外部延伸。
  2. 如請求項1所述的多層小齒輪配置，其中至少齒數最小的所述三個小齒輪的佈置方式是使得所述齒數第三小的小齒輪的沿所述內側面延伸的小齒輪內平面在所述傳動裝置的軸向端面的區域內或所述傳動裝置的軸向外部延伸。
  3. 如請求項1或2所述的多層小齒輪配置，其中轉矩可以從所述齒數最小的小齒輪經由相鄰的所述齒數第二小的小齒輪傳遞至所述齒數第三小的小齒輪，並且從所述第三小的小齒輪傳遞至所述傳動裝置。
  4. 如上述請求項中任一項所述的多層小齒輪配置，其中所述齒數最小的兩個小齒輪在安裝完畢後以可分離的方式相連，優選具體方式為，所述小齒輪以互補結構相互嚙合，並且確定所述兩個小齒輪相互間的預定義旋轉定向。
  5. 如上述請求項中任一項所述的多層小齒輪配置，其中所述齒數最小的兩個小齒輪以不可分離的方式相連，優選具體方式為，所述小齒輪接合在一起或者例如借助於3D列印而整體式製成。
  6. 如上述請求項中任一項所述的多層小齒輪配置，其中所述齒數最小的兩個小齒輪，優選三個小齒輪，至少局部地在端側上跨越所述傳動裝置。
  7. 如上述請求項中任一項所述的多層小齒輪配置，其中所述至少兩個在徑向上自我支撐的小齒輪可以通過封閉元件軸向固定。
  8. 如請求項7所述的多層小齒輪配置，其中所述齒數最小的小齒輪在其外側面上具有優選呈環形的軸向和徑向凹槽，所述凹槽適於在軸向和徑向上容置所述封閉元件的至少一個區段。
  9. 如請求項7或8所述的多層小齒輪配置，其中所述齒數最小的小齒輪的內徑等於或小於所述傳動裝置的內螺紋的內螺紋直徑，而所述內螺紋適於容置所述封閉元件的外螺紋。
  10. 如請求項7至9中任一項所述的多層小齒輪配置，其中至少所述最小的小齒輪，優選所述至少兩個自我支撐的小齒輪，可以相對所述封閉元件旋轉。
  11. 如上述請求項中任一項所述的多層小齒輪配置，其中所述多層小齒輪配置包括至少12個小齒輪，優選至少13個小齒輪。
  12. 如上述請求項中任一項所述的多層小齒輪配置，其中所述最小的小齒輪具有10個或以下的齒數。
  13. 一種優選如請求項1至12中任一項所述的用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置，其中所述多層小齒輪配置具有旋轉軸且適於與所述後輪組件的傳動裝置抗旋地耦合，其中所述多層小齒輪配置包括： 齒數不同的至少11個小齒輪， 其中每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於所述內側面與所述外側面之間且與所述旋轉軸正交的小齒輪中心平面， 其中所述多層小齒輪配置的構建方式是使得在安裝完畢後，在所述傳動裝置的從傳動裝置止擋部至軸向外端側的軸向長度在34.5 mm至35.9 mm範圍內，優選34.9 +/- 0.3 mm的情況下，以下情形適用： 沿軸向從所述傳動裝置止擋部至所述齒數最小的小齒輪的外側面的第一距離大於38 mm，優選大於39.1 mm，進一步優選為39.9 +/-0.2 mm， 或者/以及 沿軸向從所述傳動裝置的軸向外端側至所述齒數最小的小齒輪的外側面的第二距離大於4.0 mm，優選為5.0 +/- 0.2 mm。
  14. 一種優選如請求項1至12中任一項所述的用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置，其中所述多層小齒輪配置具有旋轉軸且適於與所述後輪組件的傳動裝置抗旋地耦合，其中所述多層小齒輪配置包括： 齒數不同的至少11個小齒輪， 其中每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於所述內側面與所述外側面之間且與所述旋轉軸正交的小齒輪中心平面， 其中所述多層小齒輪配置的構建方式是使得在安裝完畢後，在所述傳動裝置的從傳動裝置止擋部至軸向外端側的軸向長度在25 mm至27 mm範圍內，優選26.0 +/- 0.2 mm的情況下，以下情形適用： 沿軸向從所述傳動裝置止擋部至所述齒數最小的小齒輪的外側面的第一距離大於34 mm，優選為35.0 +/-0.2 mm， 或者/以及 沿軸向從所述傳動裝置的軸向外端側至所述齒數最小的小齒輪的外側面的第二距離大於8.0 mm，優選為9.0 +/- 0.2 mm。
  15. 如請求項13或14所述的多層小齒輪配置，其中 所述傳動裝置在其徑向外表面的第一區域上具有傳動件輪廓，所述傳動件輪廓從所述傳動裝置止擋部沿軸向向外的第一軸向長度佈置， 所述第一軸向長度小於從所述傳動裝置止擋部延伸至所述傳動裝置的軸向外端側的第二軸向長度， 所述傳動裝置在其徑向外表面的與所述傳動裝置的端側相鄰的第二區域上不具有所述傳動件輪廓， 所述傳動裝置具有開口，所述開口從傳動裝置中心軸沿徑向向外延伸並且從所述軸向外端側沿軸向向內延伸，以及 所述開口在其徑向內表面上具有內螺紋。
  16. 如請求項15所述的多層小齒輪配置，其中 所述傳動裝置的供所述傳動件輪廓佈置在所述傳動裝置上的從所述傳動裝置止擋部至所述傳動件輪廓的末端的所述第一軸向長度 在所述多層小齒輪配置如請求項13來構建的情況下，大於32.9 mm，優選為33.2 +/- 0.2 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項14來構建的情況下，大於24.7 mm，優選為25.7 +/- 0.2 mm。
  17. 如請求項13至16中任一項所述的多層小齒輪配置，其中 所述傳動裝置的從所述傳動裝置止擋部至所述傳動裝置的端側的所述第二軸向長度 在所述多層小齒輪配置如請求項13來構建的情況下，大於34.2 mm，優選為34.9 +/- 0.2 mm， 在所述多層小齒輪配置如請求項14來構建的情況下，大於25.0 mm，優選為26.0 +/- 0.2 mm。
  18. 如請求項13至17中任一項所述的多層小齒輪配置，其中 所述傳動裝置在沿所述傳動裝置的第一軸向長度的第一區域內的第一外徑 在所述多層小齒輪配置如請求項13來構建的情況下，大於34.2 mm，優選為34.5 +/- 0.15 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項14來構建的情況下，大於32 mm，優選為32.60 +0.05/-0.1 mm。
  19. 如請求項13至18中任一項所述的多層小齒輪配置，其中 所述傳動裝置在與所述傳動裝置的端側相鄰的第二區域內的第二外徑 在所述多層小齒輪配置如請求項13來構建的情況下，大於31.4 mm，優選為32.1 +/- 0.2 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項14來構建的情況下，大於28.5 mm，優選為29.5 +/- 0.1 mm。
  20. 如請求項13至19中任一項所述的多層小齒輪配置，其中 所述傳動裝置的與其端側在軸向上相鄰的內螺紋的第一標稱直徑 在所述多層小齒輪配置如請求項13來構建的情況下，大於29.8 mm，優選為30.6 +/- 0.2 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項14來構建的情況下，大於25.2 mm，優選為26 +/- 0.2 mm。
  21. 一種優選如請求項1至12中任一項所述的用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件的多層小齒輪配置，其中所述多層小齒輪配置具有旋轉軸且適於與所述後輪組件的傳動裝置抗旋地耦合，其中所述多層小齒輪配置包括： 齒數不同的至少11個小齒輪， 其中每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於所述內側面與所述外側面之間且與所述旋轉軸正交的小齒輪中心平面， 其中所述多層小齒輪配置的構建方式是使得在安裝完畢後，在所述傳動裝置的從傳動裝置止擋部至軸向外端側的軸向長度在28.5 mm至30.5 mm範圍內，優選29.5 +/- 0.2 mm的情況下，以下情形適用： 沿軸向從所述傳動裝置止擋部至所述齒數最小的小齒輪的外側面的第一距離大於37.4 mm，優選大於38.0 mm，進一步優選為39.9 +/-0.2 mm， 或者/以及 沿軸向從所述傳動裝置的軸向外端側至所述齒數最小的小齒輪的外側面的第二距離大於9.1 mm，優選為10.4 +/- 0.2 mm。
  22. 如請求項21所述的多層小齒輪配置，其中 所述傳動裝置包括： 傳動裝置本體，所述傳動裝置本體在其外周面的與所述傳動裝置止擋部相鄰的區域上具有外螺紋，以及 容置體，所述容置體在其內周面上具有內螺紋，所述內螺紋適於卡入所述傳動裝置本體的外螺紋， 在所述傳動裝置安裝完畢後，所述容置體佈置在所述傳動裝置本體的徑向外部，並且以其軸向外端部軸向向外地在所述傳動裝置本體上延伸，且 所述容置體的軸向外端部的內徑小於所述傳動裝置本體的外徑。
  23. 如請求項22所述的多層小齒輪配置，其中所述多層小齒輪配置的軸向外端側，優選所述齒數最小的小齒輪的外側面，與所述容置體的軸向端側齊平，或者，所述容置體的軸向外端側伸出最多0.9 mm。
  24. 如請求項22或23所述的多層小齒輪配置，其中所述容置體的內徑在其內螺紋與其突出的軸向外端部之間逐漸呈錐形。
  25. 如請求項22至24中任一項所述的多層小齒輪配置，其中所述容置體與所述傳動裝置本體之間的介面，在軸向上比所述容置體與所述多層小齒輪配置之間的介面更靠內佈置。
  26. 如請求項22至25中任一項所述的多層小齒輪配置，其中所述傳動裝置本體在與其傳動裝置止擋部相鄰佈置的外周面上具有傳動件輪廓。
  27. 如請求項15至20中任一項或如請求項26所述的多層小齒輪配置，其中所述傳動件輪廓包括花鍵，所述花鍵的數目為8、9或22。
  28. 一種用於具有鏈式換擋裝置的自行車的後輪組件，包括： 可以佈置在自行車車架的兩個相對的車架區段之間的後輪轂， 可旋轉地安裝在所述後輪轂上的傳動裝置，以及 如上述請求項中任一項所述的與所述傳動裝置抗旋耦合或可以與所述傳動裝置抗旋耦合的多層小齒輪配置。
  29. 如請求項28所述的後輪組件，還包括與所述傳動裝置在軸向上相鄰地朝外地佈置在所述後輪轂上的輪轂端蓋，和更遠離所述傳動裝置而與所述車架區段相鄰地佈置在所述後輪轂上的另一輪轂端蓋，其中所述輪轂端蓋和所述另一輪轂端蓋的軸向外端側之間的輪轂端蓋距離為至少142 mm，優選至少148 mm，進一步優選至少157 mm。
  30. 如請求項29所述的後輪組件，其中 所述傳動裝置止擋部與所述輪轂端蓋的軸向外端側之間的第三距離 在所述多層小齒輪配置如請求項13來構建的情況下，大於42.5 mm，優選為44.1 +1.0/-0.3 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項14來構建的情況下，大於38.1 mm，優選為39.7 +/- 0.2 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項21來構建的情況下，大於42.5 mm，優選為44.1 +1.0/-0.3mm。
  31. 用於具有鏈式換擋裝置的自行車的一種後輪組件和一種自行車車架，其中所述後輪組件包括： 佈置在所述自行車的兩個相對的車架區段之間的後輪轂， 可旋轉地與所述後輪轂耦合的傳動裝置，以及 具有齒數不同的至少11個小齒輪的與所述傳動裝置抗旋耦合或可以與所述傳動裝置抗旋耦合的多層小齒輪配置，其中每個小齒輪均在其齒的區域內具有內側面和外側面以及處於所述內側面與所述外側面之間且與所述後輪轂正交的小齒輪中心平面， 其中在所述後輪組件在所述自行車車架上組裝完畢後， 在軸向上從所述齒數最小之小齒輪的外側面至所述自行車車架的後叉端上的與所述後輪組件相鄰且最靠近所述後輪組件的周面的第四距離 在所述多層小齒輪配置如請求項13、15至20中任一項來構建的情況下，小於8.2 mm，優選為7.2 +/- 0.2 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項14至20中任一項來構建的情況下，小於8.7 mm，優選為7.7 +/- 0.2 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項21至27中任一項來構建的情況下，小於8.35 mm，優選為7.35 +/- 0.15 mm，或者/以及 在軸向上從所述齒數最小之小齒輪的外側面至所述自行車車架的後叉端上的與所述後輪組件相鄰且與所述後輪轂正交的凹陷表面的第五距離 在所述多層小齒輪配置如請求項13、15至20中任一項來構建的情況下，小於12.2 mm，優選為11.2 +/- 0.2 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項14至20中任一項來構建的情況下，小於12.7 mm，優選為11.7 +/- 0.2 mm，或者 在所述多層小齒輪配置如請求項21至27中任一項來構建的情況下，小於11.5 mm，優選為10.55 +/- 0.15 mm。
  32. 如請求項31所述的後輪組件和自行車車架，其中在所述後輪組件與所述自行車車架組裝完畢後， 齒數最小的小齒輪的外側面與所述輪轂端蓋之間定義有第六距離，且 由所述第五距離與所述第六距離的商所形成的空間係數小於3且大於2.2，優選在2.7與2.4之間，進一步優選為2.5。
  33. 如請求項32所述的後輪組件和自行車車架，其中 所述第六距離為4.7 +/- 0.2 mm。
  34. 如請求項31至33中任一項所述的後輪組件和自行車車架，還包括變速器吊耳，所述變速器吊耳被安裝在或可以安裝在所述自行車車架的後叉端上，並且在組裝完畢後與所述輪轂端蓋接觸從而保持在一個能導引後輪軸穿過所述變速器吊耳和所述後輪轂的位置上。
  35. 如請求項31至34中任一項所述的後輪組件和自行車車架，其中所述後輪組件的多層小齒輪配置如請求項1至27中任一項來構建。
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