[发明专利]自行车变速器与齿轮的组合

说明书

描述了一种用于自行车变速器（20）的齿轮（10），其具有带有在其上形成的齿（12a、12b）的外轮廓（11），其中，通过最大节径（Φ_max）与最小节径（Φ_min）限定外轮廓（11），外轮廓（11）没有任何对称轴线且仅仅形成为相对于其对称中心（M）点对称。本发明因此基于开发一种改善自行车变速器（20）的脚踏感觉的齿轮（10）的问题。外轮廓（11）在每个点处表现出其曲率的改变，由此解决该问题。

本发明涉及带有在权利要求1的概述中列出的特征的齿轮。

齿轮通常用于通过动力传输装置将由骑车人在踏板曲轴上施加的扭矩传递至后轮。动力传输装置配合在齿轮上，且能够链或尤其是齿带。

DE 20 2004 006 544 U1描述了一种卵圆形，优选地椭圆形齿轮，其预期通过增加效率水平减少骑车人的疲劳。齿轮的形状应当适于通过腿的肌肉动力生成的前推运动。然而，已经证实如下缺点：已知的齿轮仅有限地改善效率水平，并且还具有非圆形脚踏感觉，因为在踏板曲柄的一次旋转期间，脚经受不同的加速度。

DE 10 2013 000 689 A1和WO 2015/030576还公开了一种非圆形齿轮，其带有沿圆周方向的多个分段和在每一个分段内的恒定曲率半径，从而导致具有相同曲率的外轮廓。仅在相邻分段之间的转换点处，第一分段的恒定曲率半径改变成第二分段的另一曲率半径，使得外轮廓的曲率仅在这些转换点处改变。一旦这些转换点中的一个接合在齿轮上运行的链上的牵拉分段中，骑车人就会感觉到在踏板速度中的清楚改变，这被感知为令人不愉快和讨厌的。

从尝试过效率水平改进的其他变速器也已知非圆形脚踏感觉的效果。DE 10 2010033 211 B4描述了该类型的变速器，其中，行星齿轮在固定的恒星齿轮上运行，且曲柄臂与行星齿轮一起旋转，其中，曲柄臂可旋转地安装在踏板曲柄上。恒星齿轮、行星齿轮和曲柄臂都被容纳在同一曲柄箱中，且踏板曲柄被也容纳在曲柄箱中的导轨中的导辊支撑在共用的曲柄箱中。导辊自由地自旋，且在导轨中带有横向游隙，因此由于自由自旋的导辊，沿齿轮的圆周方向的非圆形脚踏感觉甚至更强。

本发明的目的是开发一种齿轮，其改善自行车变速器的脚踏感觉。

利用来自专利技术方案1的特征实现目的。在外轮廓的所有相邻点之间的曲率改变导致在脚踏时踏板速度中的减小的改变。

外轮廓理解为延伸通过相邻齿的相应节径的连接线。外轮廓对应于配合到齿轮上的动力传输装置（诸如链或齿带）的路径。

因为根据本发明不能使用圆形齿轮，所以使用节径的概念来代替节圆直径。节径对应于在两个相邻齿轮之间的相应节圆直径。

优选地，齿轮具有四个相同尺寸的分段，其中，最大节径和最小节径延伸通过第一和第三分段，且第一和第三分段围绕对称中心点对称地对准。分段通过水平的x轴和竖直的y轴创建，x轴平行于地面延伸，y轴以直角切过其，其中，两个轴线相交处的点位于对称中心处。

根据一个尤其有利的实施例，在第二和第四分段中存在额外的节径，其长度在最大和最小节径之间。

目的是为了具有在第一和第三分段的最大节径和最小节径之间的50-70°的角度α，更优选地55-65°的角度α，以及尤其优选地58-62°的角度α。如果齿轮被安装在自行车变速器中，则最大节径对应于一系列最高预期踏板速度。角度α的对应选择减少了在围绕x轴的踏板位置的区域中的踏板速度，由此使它们更靠近恒定的踏板速度。

相邻的齿能够具有不同的节径。这使节径针对每个齿改变，且没有两个相邻的齿具有相同节径。优选地使用在最大和最小节径之间的样条插值确定齿的相应节径。

最期望地，最大节径对最小节径的比率1.30。比率越大，在一次旋转期间，踏板速度越接近恒定。当然，无量纲值对自行车施加结构限制。

本发明还适用于自行车变速器，该自行车变速器具有：