DE102013215546A1

DE102013215546A1 - Infinitely variable bicycle drive

Info

Publication number: DE102013215546A1
Application number: DE201310215546
Authority: DE
Inventors: Dagmar Münch; Fabian Kempe; Matthias Herbrich
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Erfindungsgemäß wird ein einfacher, stufenlos veränderbarer Fahrradantrieb 1 angegeben. Dazu wird das Drehmoment der Tretlagerwelle 2 über eine Kardanwelle 5 auf eine mit dem Hinterrad versehene Scheibe 9 übertragen, wobei ein mit der Kardanwelle 5 verbundenes Reibrad 10 mit einer Umfangsfläche 11 mit der Scheibe 9 in körperlichem Kontakt steht. Die Stufenlosigkeit der Überbzw. Untersetzung wird dadurch erreicht, dass die Länge L der Kardanwelle 5 mittels eines Linearstellers 12 veränderbar ist und somit die Umfangsfläche 11 je nach gewählter Über- oder Untersetzung das Reibrad 10 auf verschieden großen Durchmessern D1, D2 der Scheibe 9 abrollt.According to the invention a simple, continuously variable bicycle drive 1 is specified. For this purpose, the torque of the bottom bracket 2 is transmitted via a propeller shaft 5 to a disc provided with the rear wheel 9, wherein a connected to the propeller shaft 5 friction wheel 10 with a peripheral surface 11 with the disc 9 is in physical contact. The steplessness of Überbzw. Reduction is achieved in that the length L of the propeller shaft 5 by means of a linear actuator 12 is variable and thus the peripheral surface 11, depending on the selected over- or reduction the friction wheel 10 rolls on different diameters D1, D2 of the disc 9.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung befasst sich mit einem stufenlos veränderbaren Fahrradantrieb, insbesondere mit einem Fahrradantrieb, der keinen Beschränkungen bei der Wahl der jeweiligen Übersetzung bzw. Untersetzung eines auf die Tretlagerwelle wirkenden und von dieser auf das Hinterrad übertragenen Drehmoments unterliegt. The invention relates to a continuously variable bicycle drive, in particular with a bicycle drive, which is not subject to any restrictions in the choice of the respective translation or reduction of a force acting on the bottom bracket and transmitted from this to the rear wheel torque.

Zur Übertragung des Drehmoments von der Tretlagerwelle auf das Hinterrad eines Fahrrades sind eine Reihe von Übertragungsanordnungen bekannt. Allgemein wird dabei das Drehmoment von einer umlaufenden Kette übertragen, welche mit einem an der Tretlagerwelle angebrachten Abgangsrad – auch Kettenblatt genannt – und einem am Hinterrad vorgesehenen Eingangsrad – auch Ritzel genannt – in Wirkverbindung steht. Auch ist es geläufig, die Übertragung mittels eines der Kette sehr ähnlichen (Zahn-)Riemens oder einer Kardanwelle zu bewirken. To transmit the torque from the bottom bracket shaft to the rear wheel of a bicycle, a number of transmission arrangements are known. In general, the torque is transmitted from a revolving chain, which with a mounted on the bottom bracket shaft outlet wheel - also called chainring - and provided on the rear wheel input - also called a pinion - is in operative connection. It is also common to effect the transmission by means of a chain very similar (toothed) belt or a propeller shaft.

Zur Über- bzw. Untersetzung der auf die Tretlagerwelle wirkenden und an das Hinterrad übertragenen Drehmomente wird allgemein zwischen Kettenschaltungen und Nabenschaltungen unterschieden. Dabei zeichnen sich Kettenschaltungen dadurch aus, dass an der Tretlagerwelle und/oder am Hinterrad eine Mehrzahl von Kettenblättern bzw. Ritzeln unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen sind, wobei nur eines der Kettenblätter über die Kette mit einem der Ritzel in Wirkverbindung steht. Zur Veränderung der Über- bzw. Untersetzung wird dann die Kette mittels eines sogenannten Umwerfers von einem Kettenblatt bzw. Ritzel auf ein, einen anderen Durchmesser habendes Kettenblatt bzw. Ritzel bewegt. Nabenschaltungen, welche in der Regel in der Hinterradnabe von Fahrrädern untergebracht sind, zeichnen sich dadurch aus, dass sie über mindestens ein Planetengetriebe verfügen, über welches dann die Überbzw. Untersetzung des wirkenden Drehmoments bewirkt wird. Sowohl den Kettenschaltungen als auch den Nabenschaltungen ist gemein, dass mit diesen Schaltungen entsprechend den Durchmessern der Kettenblätter und/oder Ritzel bzw. den jeweils wirkenden Planetenstufen des oder der Planetengetriebe nur eine stufenweise wirkende Über- oder Untersetzung bereitgestellt werden kann.For the transmission or reduction of the forces acting on the bottom bracket and transmitted to the rear torque is generally distinguished between derailleurs and hub gears. In this case, derailleurs are characterized in that on the bottom bracket and / or on the rear wheel a plurality of chainrings or pinions of different diameters are provided, wherein only one of the chainrings is in operative connection via the chain with one of the pinion. To change the transmission or reduction, the chain is then moved by means of a so-called derailleur from a chainring or pinion to a chainring or pinion having a different diameter. Hub gears, which are usually housed in the rear hub of bicycles, are characterized by the fact that they have at least one planetary gear, via which then the Überbzw. Reduction of the effective torque is effected. Both the derailleurs and the hub gears have in common that with these circuits according to the diameters of the chainrings and / or pinion or the respective acting planetary stages of the planetary gear or only a stepwise acting over- or reduction can be provided.

Daneben sind auch stufenlos veränderliche Fahrradgetriebe bekannt, die unter dem Begriff Nuvinci-Getriebe gekannt geworden sind und welche etwa in EP 432742 beschrieben sind. Diese zu den Nabenschaltungen zählenden Schaltungen zeichnen sich dadurch aus, dass eine Anlageebene einer Kugel, welche – vereinfacht ausgedrückt – mit einer, eine Eingangsscheibe und Ausgangsscheibe umfassenden Scheibenanordnung in Wirkverbindung steht, verändert bzw. geschwenkt wird, womit dann die Anlageebene der Kugel an ihrer einen, der einen Scheibe zugeordneten Seite im Vergleich zu ihrer anderen, der anderen Scheibe zugeordneten Seite einen größeren Abstand zur Drehachse der Scheiben einnimmt. Diese Nuvinci-Naben sind aber sehr aufwendig und bedürfen einer Vielzahl von Teilen, die aufeinander abgestimmt werden müssen. In addition, also infinitely variable bicycle transmission are known, which have become known under the term Nuvinci gear and which approximately in EP 432742 are described. These circuits, which belong to the hub circuits, are characterized in that a contact plane of a ball, which, in simplified terms, is in operative connection with a disk arrangement comprising an input disk and output disk, is changed or pivoted, whereby the contact plane of the ball is then pivoted on its one , which occupies a side associated with a disc compared to its other, the other disc associated side a greater distance from the axis of rotation of the discs. These Nuvinci hubs are very complex and require a variety of parts that need to be coordinated.

Aufgabe der Erfindung Object of the invention

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zugleich stufenlos veränderbare Über- bzw- Untersetzung eines auf die Tretlagerwelle eines Fahrrads wirkenden Drehmoments anzugeben.The invention is therefore based on the object of specifying a simple and at the same time infinitely variable over or under reduction of a torque acting on the bottom bracket of a bicycle.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Eingangsrad am Hinterrad des Fahrrades eine Scheibe ist, dass die Kardanwelle mit einem eine Umfangsfläche aufweisenden Reibrad versehen ist, dass die Umfangsfläche des Reibrads an der Scheibe anliegt und dass die Kardanwelle mit einem Linearsteller versehen ist, der die Länge der Kardanwelle in Richtung des Hinterrads veränderlich stellt. This object is achieved in that the input gear on the rear wheel of the bicycle is a disc that the cardan shaft is provided with a circumferential surface having a friction wheel, that the peripheral surface of the friction wheel is applied to the disc and that the propeller shaft is provided with a linear actuator, the Length of the propeller shaft in the direction of the rear wheel variable.

Kurze Darstellung der Figuren Short illustration of the figures

Es zeigen: Show it:

1 einen stufenlos veränderbaren Fahrradantrieb; und 1 a continuously variable bicycle drive; and

2 eine weitere Darstellung gemäß 1 2 a further representation according to 1

Wege zum Ausführen der Erfindung Ways to carry out the invention

Die Erfindung soll nun anhand der beiden Figuren näher erläutert werden. The invention will now be explained in more detail with reference to the two figures.

In 1 ist ein stufenlos veränderbarer Fahrradantrieb 1 gezeigt. In 1 is a continuously variable bicycle drive 1 shown.

Dazu ist die Tretlagerwelle 2 des Fahrrades (nicht gezeigt) mit einem Abgangsrad 3, welches mit einer Stirnverzahnung 4 versehen ist, drehfest verbunden. Dieses Abgangsrad 3 treibt, wenn die Tretlagerwelle 2 in Drehung versetzt ist, eine Kardanwelle 5 an, die zu diesem Zweck mit einem in der Stirnverzahnung 4 abkämmenden, konischen Ritzel 6 versehen ist.This is the bottom bracket shaft 2 of the bicycle (not shown) with a walk-off wheel 3 , which with a spur toothing 4 is provided rotatably connected. This exit wheel 3 drives when the bottom bracket shaft 2 is set in rotation, a propeller shaft 5 to that end with one in the spur toothing 4 combing, conical pinion 6 is provided.

Ferner ist in 1 das Hinterrad 7 eines Fahrrades (nicht dargestellt) gezeigt. Dieses Hinterrad 7 weist eine Achse 8 auf, welche das Hinterrad 7 drehbar lagert. Des Weiteren ist mit dem Hinterrad 7 eine Scheibe 9 drehfest verbunden. Furthermore, in 1 the rear wheel 7 of a bicycle (not shown). This rear wheel 7 has an axis 8th on which the rear wheel 7 rotatably supports. Furthermore, with the rear wheel 7 a disk 9 rotatably connected.

Wie 1 unschwer entnommen werden kann, erstreckt sich die Kardanwelle 5 vom Ritzel 6 bis etwa zur Mitte der Scheibe 9, was in 1 durch den gestrichelt dargestellten Durchmesser D1 veranschaulicht ist. As 1 can be taken easily, the cardan shaft extends 5 from the pinion 6 until about the middle of the disc 9 , what in 1 is illustrated by the diameter D1 shown in dashed lines.

Das Ende der Kardanwelle 5, welches sich in Richtung der Scheibe 9 bzw. der Achse 8 erstreckt, ist drehfest mit einem Reibrad 10 verbunden, dessen Umfangsfläche 11 mit der Scheibe 9 bzw. genauer mit der Stirnfläche 9a der Scheibe 9 in körperlichem Kontakt steht und durch Reibschluss die Scheibe 9 antreibt.The end of the cardan shaft 5 , which is in the direction of the disc 9 or the axis 8th extends, is rotationally fixed with a friction wheel 10 connected, the peripheral surface 11 with the disc 9 or more precisely with the end face 9a the disc 9 is in physical contact and by friction the disc 9 drives.

Wird nun die Tretlagerwelle 2 und über sie die Kardanwelle 5 in Drehung versetzt, versetzt das sich mit der Kardanwelle 5 drehende Reibrad 10 durch den körperlichen Kontakt zur Scheibe 9 auch diese in Rotation. Da die Verzahnung zwischen Abgangsrad 3 und dem konischen Ritzel 6 fest vorgegeben ist, wird die Über- bzw. Untersetzung des an der Tretlagerwelle 2 wirkenden Drehmoments allein dadurch bestimmt, welchen radialen Abstand A1 das Reibrad 10 zur Achse 8 einhält. Will now the bottom bracket shaft 2 and over it the cardan shaft 5 set in rotation, this moves with the cardan shaft 5 rotating friction wheel 10 through physical contact with the disc 9 these too in rotation. Because the gearing between exit wheel 3 and the conical pinion 6 is fixed, is the over- or reduction of the bottom bracket 2 acting torque determined solely by which radial distance A1 the friction wheel 10 to the axis 8th comply.

Während 1 eine große Übersetzung zwischen Tretlagerwelle 2 und Hinterrad 7 zeigt – also ein Nutzer einer solchen Übersetzung einen „großen Gang tritt“ –, veranschaulicht 2 genau das Gegenteil. Dort tritt der Nutzer einen „kleineren Gang“, denn im Vergleich zu der Darstellung gemäß 1 hält in 2 das Reibrad 10 einen größeren Abstand A2 zur Achse 8 ein bzw. steht am Durchmesser D2, welcher in Relation zum Durchmesser D1 in 1 größer ist, mit der Scheibe 9 in körperlichem Kontakt.While 1 a big translation between bottom bracket shaft 2 and rear wheel 7 shows - so a user of such a translation "a big step occurs" - illustrates 2 exactly the opposite. There, the user enters a "smaller gear", because compared to the representation according to 1 stops in 2 the friction wheel 10 a greater distance A2 to the axis 8th one or stands on the diameter D2, which in relation to the diameter D1 in 1 is bigger, with the disc 9 in physical contact.

Um eine Verminderung der Länge L1 der Kardanwelle 5 in 1 auf eine Länge L2 in 2 herzustellen, ist die Kardanwelle 5 mit einem Linearsteller 12 versehen. Dieser Linearsteller 12, welcher in den beiden Figuren nur schematisch gezeigt ist, bewirkt, dass das Teilstück 13a der zweiteiligen Kardanwelle 5 zur Einstellung der jeweiligen Über- bzw. Untersetzung aus anderen Teilstück 13b der Kardanwelle 5 teleskopartig heraus- und auch wieder hingefahren wird.To a reduction in the length L1 of the cardan shaft 5 in 1 to a length L2 in 2 is the cardan shaft 5 with a linear actuator 12 Mistake. This linear actuator 12 , which is shown only schematically in the two figures, causes the section 13a the two-piece propshaft 5 for setting the respective over- or reduction from other part 13b the cardan shaft 5 telescopically out and again.

Da das Reibrad 10 in radialer Richtung an der Stirnfläche 9a der Scheibe 9 frei entlanggeführt werden kann, ist das Herein- bzw. das Herausfahren des Teils 13a durch keine – wie auch immer vorhandene – Stufung beschränkt, so dass die Veränderung der Übersetzung, welche maßgeblich durch Abstand A1 bzw. A2 des Reibrades 10 zur Achse 8 bestimmt wird, ebenfalls stufenlos erfolgt. Because the friction wheel 10 in the radial direction on the end face 9a the disc 9 can be passed freely, is the on or the retraction of the part 13a limited by no - however existing - grading, so that the change in the translation, which significantly by distance A1 or A2 of the friction wheel 10 to the axis 8th is determined, also continuously made.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Fahrradantrieb bicycle drive
22: Tetlagerwelle Tetlagerwelle
33: Abgangsrad Abgangsrad
44: Stirnverzahnung spur gearing
55: Kardanwelle propeller shaft
66: konisches Ritzel conical pinion
77: Hinterrad rear wheel
88th: Achse axis
99: Scheibe disc
9a9a: Stirnfläche face
1010: Reibrad friction wheel
1111: Umfangsfläche peripheral surface
1212: Linearsteller linear actuators
13a, 13b13a, 13b: Teilstück der Kardanwelle Section of the cardan shaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 432742 [0004]

Claims

Infinitely variable bicycle drive 1 with a rear wheel 7 having an input gear and a bottom bracket shaft 2 , which with a departure wheel 3 is provided, the exit wheel 3 the input wheel on the rear wheel via a cardan shaft 5 drives, characterized in that the input wheel a disc 9 is that the cardan shaft 5 with a peripheral surface 11 having friction wheel 10 provided is that the peripheral surface 11 of the friction wheel 10 at the disc 9 rests and that the propshaft 5 with a linear actuator 12 is provided, the length L1 or L2 of the cardan shaft 5 in the direction of the rear wheel 7 changeable.