DE102014117137B4 - Stepless bicycle transmission - Google Patents

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Abstract

Stufenloses Fahrradgetriebe (10) umfassend ein Reibrad-Umlaufgetriebe (25), – mit einem Getriebegehäuse (41), welches die Getriebebauteile umgibt, – mit einer angetriebenen Innensonne (29), welche von zwei axial durch einen umlaufenden Spalt (31) beabstandeten Innenlaufringen (30) gebildet ist und – mit einer Außensonne (26), welche von zwei axial durch einen umlaufenden Spalt (28) beabstandeten Außenlaufringen (27) gebildet ist und – mit Planeten, die als Doppelkegelräder (34) ausgebildet sind und deren aneinander anliegende Kegelbasen in den Spalt (31) der Innensonne (29) und den Spalt (28) der Außensonne (26) eintauchen, – wobei die Innensonne (29) die Antriebsseite des Getriebes bildet, – ein die Doppelkegelräder (34) tragender Planetenträger (20) die Abtriebsseite des Getriebes bildet und – die Außensonne (26) als stehendes Bauteil ausgebildet ist, und – mit einer ersten, aktiv regelbaren Verstelleinrichtung, mittels derer jeweils die Spaltweite zwischen den Innenlaufringen (30) oder den Außenlaufringen (27) veränderbar ist – mit einer zweiten, passiv nachführenden Verstelleinrichtung (32), die den jeweils anderen Spalt in seiner Weite anpasst, wobei – das Getriebegehäuse (41) durch eine Kopplung mit einem Rahmenbauteil des Fahrrades rotationslos gehalten ist.A continuously variable bicycle transmission (10) comprising a friction-wheel epicyclic gearing (25), having a transmission housing (41) surrounding the transmission components, having a driven inner sun (29), which is supported by two inner races spaced axially by a circumferential gap (31) ( 30) is formed and - with an outer sun (26) which of two axially by a circumferential gap (28) spaced outer races (27) is formed and - with planets, which are formed as Doppelkegelräder (34) and their abutting cone bases in dipping the gap (31) of the inner sun (29) and the gap (28) of the outer sun (26), - wherein the inner sun (29) forms the drive side of the transmission, - a planetary carrier (20) carrying the double bevel wheels (34) the output side forms the gearbox and - the outer sun (26) is designed as a stationary component, and - with a first, actively adjustable adjusting device, by means of which in each case the gap width between de n inner races (30) or the outer races (27) is variable - with a second, passively adjusting adjusting device (32) which adjusts the other gap in its width, wherein - the transmission housing (41) by a coupling with a frame member of the bicycle is held without rotation.

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenloses Fahrradgetriebe umfassend ein Reibrad-Umlaufgetriebe,

  • – mit einem Getriebegehäuse, welches die Getriebebauteile umgibt,
  • – mit einer angetriebenen Innensonne, welche von zwei axial durch einen umlaufenden Spalt beabstandeten Innenlaufringen gebildet ist und
  • – mit einer Außensonne, welche von zwei axial durch einen umlaufenden Spalt beabstandeten Außenlaufringen gebildet ist und
  • – mit Planeten, die als Doppelkegelräder ausgebildet sind und deren aneinander anliegende Kegelbasen in den Spalt der Innensonne und den Spalt der Außensonne eintauchen,
  • – wobei die Innensonne die Antriebsseite des Getriebes bildet,
  • – ein die Doppelkegelräder tragender Planetenträger die Abtriebsseite des Getriebes bildet und
  • – die Außensonne als stehendes Bauteil ausgebildet ist, und
  • – mit einer ersten, aktiv regelbaren Verstelleinrichtung, mittels derer jeweils die Spaltweite zwischen den Innenlaufringen oder den Außenlaufringen veränderbar ist
  • – mit einer zweiten, passiv nachführenden Verstelleinrichtung, die den jeweils anderen Spalt in seiner Weite anpasst.
The invention relates to a continuously variable bicycle transmission comprising a friction-wheel epicyclic gearbox,
  • With a transmission housing surrounding the transmission components,
  • - With a driven inner sun, which is formed by two axially spaced by a circumferential gap inner races and
  • - With an outdoor sun, which is formed by two axially spaced by a circumferential gap outer races and
  • With planets which are designed as double-bevel gears and whose adjoining conical bases dip into the gap of the inner sun and the gap of the outer sun,
  • - wherein the inner sun forms the drive side of the transmission,
  • - A planetary carrier carrying the double bevel gears forms the output side of the transmission and
  • - The outer sun is designed as a stationary component, and
  • - With a first, actively controllable adjusting device, by means of which in each case the gap width between the inner races or the outer races is variable
  • - With a second, passively adjusting adjustment that adjusts the other gap in its width.

Aus dem alltäglichen Gebrauch sind Getriebe für Fahrräder, die sich gestuft schalten lassen, in im Wesentlichen zwei unterschiedlichen Bauformen bekannt. Es existiert zunächst die sogenannte Nabenschaltung, bei welcher die Getriebebauteile in der Radnabe des Hinterrades eines Fahrrades angeordnet sind. Daneben existiert die sogenannte Kettenschaltung, bei welcher am Hinterrad mehrere Zahnräder – die sogenannten Ritzel – mit unterschiedlicher Zahnanzahl und unterschiedlichem Außenumfang angeordnet sind. Über eine Mechanik lässt sich die Kette je nach gewünschtem Übersetzungsverhältnis über eines der Ritzel führen. From everyday use, transmissions for bicycles, which can be stepped, known in two main types. First, there is the so-called hub gear, in which the transmission components are arranged in the wheel hub of the rear wheel of a bicycle. In addition, there is the so-called derailleur, in which the rear wheel several gears - the so-called pinion - are arranged with different numbers of teeth and different outer circumference. Using a mechanism, the chain can be guided over one of the pinions, depending on the desired gear ratio.

Mit dem Aufkommen von Fahrrädern mit insbesondere elektrischem Hilfsantrieb, den sogenannten Pedelecs, haben stufenlos schaltbare Fahrradgetriebe an Bedeutung gewonnen. Ein solches Fahrradgetriebe ist beispielsweise in DE 10 2012 022 953 A1 offenbart. Auf einer starren Achse ist ein Ritzel angeordnet, über welches die Vortriebskraft in das Getriebe eingeleitet wird. Über ein innerhalb eines Getriebegehäuses angeordnetes Doppelkegel-Ring-Getriebe und ein diesem Reibgetriebe nachgeordnetes Zahnrad-Planetengetriebe wird das als Radnabe dienende Getriebegehäuse in Rotation versetzt. With the emergence of bicycles with especially electric auxiliary drive, the so-called pedelecs, continuously variable bicycle transmissions have gained in importance. Such a bicycle transmission is for example in DE 10 2012 022 953 A1 disclosed. On a rigid axle, a pinion is arranged, via which the driving force is introduced into the transmission. About a disposed within a transmission housing double-cone ring gear and a friction gear downstream gear planetary gear serving as a hub transmission housing is rotated.

Bei Fahrrädern im Allgemeinen, auch bei der Unterkategorie der Pedelecs, ist der Bauraum für Getriebe und Hilfsmotoren naturgemäß eingeschränkt. Das Fahrrad soll ein möglichst geringes Eigengewicht haben, da die Benutzer die Fahrräder regelmäßig anheben müssen, beispielsweise bei der Anreise mit dem PKW zum Ausgangspunkt einer Radfahrstrecke. Deshalb müssen Getriebe wie auch Hilfsmotoren nach Möglichkeit ein geringes Eigengewicht aufweisen. For bicycles in general, even in the subcategory of pedelecs, the space for transmission and auxiliary motors is naturally limited. The bike should have the lowest possible weight, as the user must raise the bike regularly, for example, when traveling by car to the starting point of a cycling route. Therefore, gearboxes as well as auxiliary motors must, if possible, have a low dead weight.

Dem stehen die physikalischen Anforderungen jedoch entgegen. Die auf das Getriebe wirkende Drehzahl ist vergleichsweise gering, da die Bewegungsgeschwindigkeit der menschlichen Beine limitiert ist. Daraus folgt zwangsläufig eine vergleichsweise hohe Drehmomentbelastung der Komponenten, insbesondere dann, wenn das Nutzergewicht für den Antrieb des Fahrrads mitgenutzt wird, wie es beispielsweise beim sogenannten Wiegetritt der Fall ist. Ein durchschnittlicher Radfahrer erzeugt Drehmomente von etwa 50 Nm, beim Wiegetritt können Drehmomente von 180 Nm auftreten, im Leistungssport sind noch höhere Drehmomente möglich. Um solchen Drehmomenten standzuhalten, müssen entsprechend stabile Komponenten im Getriebe verbaut werden, was den Anforderungen an Bauraum- und Gewichtsersparnis entgegengesetzt ist. However, this is opposed by the physical requirements. The speed acting on the transmission is comparatively low, since the speed of movement of the human legs is limited. This inevitably results in a comparatively high torque load of the components, in particular when the user weight is used for driving the bicycle, as is the case, for example, in the so-called weighing step. An average cyclist generates torques of about 50 Nm, during the stepping, torques of 180 Nm can occur, in competitive sports even higher torques are possible. To withstand such torques, correspondingly stable components must be installed in the transmission, which is contrary to the requirements for space and weight savings.

Vergleichbar widerstreitende Anforderungen werden an den Hilfsmotor gestellt. Je nach Anordnung als Nabenmotor oder Mittelmotor – der Mittelmotor wirkt auf Rotationsachse des Kurbelantriebs – müssen insbesondere zur Anfahrunterstützung wie auch zur Unterstützung bei Gegenwind und Bergauffahrt hohe Drehmomente bei vergleichsweise geringer Motordrehzahl bereitgestellt werden, was eine Mindestmotorgröße erfordert. Unter der Prämisse einer Gewichts- und Bauraumoptimierung wären jedoch kleine Motoren wünschenswert, die mit einem geringen Drehmoment, jedoch hoher Drehzahl den Vortrieb des Fahrrades unterstützen. Comparable conflicting requirements are placed on the auxiliary engine. Depending on the arrangement as a hub motor or center motor - the center motor acts on the axis of rotation of the crank drive - high torques at a comparatively low engine speed must be provided in particular for starting assistance as well as to assist in headwind and uphill driving, which requires a minimum motor size. However, under the premise of weight and space optimization, small motors would be desirable that support the propulsion of the bicycle with low torque but high speed.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges, stufenloses Fahrradgetriebe bereitzustellen, welches bei einfachem Aufbau den Drehmomenten standhält und Basis für eine hochintegrierte Antriebsanordnung für ein Fahrrad sein kann. The object of the invention is to provide a novel, continuously variable bicycle transmission, which withstand the torques with a simple structure and can be the basis for a highly integrated drive arrangement for a bicycle.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst von einem stufenlosen Fahrradgetriebe mit den Merkmalen des Anspruches 1. The object of the invention is achieved by a continuously variable bicycle transmission with the features of claim 1.

Ein vergleichbares Getriebe ist in der DE 10 67 274 B für industrielle Zwecke offenbart. Es ist – wie die Erfindung erkannt hat – als Ansatz zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besonders gut geeignet, da das Getriebegehäuse rotationslos gehalten werden kann und deshalb als Träger für diverse Antriebskomponenten eines Fahrradhinterrades dienen kann. A comparable transmission is in the DE 10 67 274 B disclosed for industrial purposes. It is - as the invention has recognized - particularly well suited as an approach to the solution of the object according to the invention, since the gear housing can be held without rotation and therefore can serve as a carrier for various drive components of a bicycle rear wheel.

Das erfindungsgemäße Getriebe bietet in einer ersten Ausführungsform mit drei Planeten, deren Kegelflächen an jeweils den zwei Innenlaufringen und den zwei Außenlaufringen abrollen, 12 Übertragungsstellungen für das eingeleitete Drehmoment. The transmission of the invention provides in a first embodiment with three planets whose conical surfaces roll on each of the two inner races and the two outer races, 12 transmission positions for the introduced torque.

Je nach Auslegung lässt sich die Anzahl der Planeten erhöhen, wobei mit jedem zusätzlichen Planeten vier zusätzlich drehmomentübertragende Stellen hinzukommen. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform mit 6 Planeten, die als Doppelkegelräder ausgebildet sind, so dass dieses Getriebe an insgesamt 24 Stellen Drehmoment auf den Abtrieb übergibt. Depending on the design, the number of planets can be increased, with four additional torque-transmitting points added to each additional planet. Particularly preferred is an embodiment with 6 planets, which are designed as a double bevel gears, so that this gear transmits torque to the output at a total of 24 points.

Das feststehende Getriebegehäuse eignet sich hervorragend, um bei Verwendung nur weniger Zusatzbauteile das erfindungsgemäße Fahrradgetriebe um einen Elektromotor zu ergänzen. So sieht eine mögliche Ausführungsform der Erfindung vor, den Stator des Elektromotors außenumfänglich auf dem Getriebegehäuse anzuordnen, welches dann als Träger für den Stator dient. Eine das Getriebegehäuse in etwa glockenartig überfangende Radnabe trägt innenumfänglich den Rotor. Auf diese Weise lässt sich ein Elektromotor realisieren, der ohne Zwischenschaltung des erfindungsgemäßen Getriebes das Hinterrad direkt antreibt. The fixed gear housing is ideal to supplement when using only a few additional components, the bicycle transmission according to the invention by an electric motor. Thus, one possible embodiment of the invention provides for arranging the stator of the electric motor on the outside of the transmission housing, which then serves as a carrier for the stator. A gear hub approximately in a bell-like overlapping hub carries the inner circumference of the rotor. In this way, an electric motor can be realized, which drives the rear wheel directly without interposition of the transmission according to the invention.

Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei welcher der Motor innerhalb des feststehenden Getriebegehäuses angeordnet ist. Hierzu trägt das feststehende Getriebegehäuse innenumfänglich den Stator, dem ein Rotor zugeordnet ist. Hierbei ist vorgesehen, den Rotor mit dem antriebsseitigen Getriebeeingang zu koppeln. However, particularly preferred is an embodiment in which the engine is disposed within the fixed gear housing. For this purpose, the stationary gear housing bears inside the stator, which is associated with a rotor. Here it is provided to couple the rotor with the drive-side transmission input.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, welche sich dadurch kennzeichnet, dass der Antriebsseite des Reibrad-Umlaufgetriebes ein Zahnrad-Umlaufgetriebe mit festem Übersetzungsverhältnis i deutlich kleiner 1 vorgeschaltet ist, welches ein zentrales Innenrad und ein das Innenrad umgebendes Hohlrad aufweist, zwischen denen Zahnräder als Planetenräder angeordnet sind.Particularly preferred is an embodiment which is characterized in that the drive side of the friction-wheel epicyclic a gear-epicyclic gearbox with a fixed ratio i is significantly smaller upstream of 1, which has a central inner wheel and a ring gear surrounding the inner ring, between which arranged gears as planetary gears are.

Wenn dem Getriebe auf der Antriebsseite im Kraftfluss ein Zahnrad-Umlaufgetriebe der vorgenannten Art vorgeschaltet ist, lässt sich das Übersetzungsverhältnis i zwischen dem Kettenblatt des Kurbelantriebs des Fahrrades und dem Eingang des Reibrad-Umlaufgetriebes erheblich verringern. Die geringe Umdrehungsgeschwindigkeit des Kettenblatts mit seinen hohen Drehmomenten wird in eine sehr hohe Umdrehung bei niedrigen Drehmomenten gewandelt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Eingangsdrehmomente des Reibrad-Umlaufgetriebes möglichst gering sind. Deshalb können ohne Funktionseinschränkung weniger massive Bauteile zur Realisierung des Reibrad-Umlaufgetriebes genutzt werden. If the transmission on the drive side in the power flow upstream of a gear planetary gear of the aforementioned type, the ratio i between the chainring of the crank drive of the bicycle and the input of the friction-wheel epicyclic gear can be significantly reduced. The low speed of rotation of the chainring with its high torque is converted into a very high rotation at low torques. In this way it is achieved that the input torques of the friction-wheel epicyclic gear are as small as possible. Therefore, less massive components can be used to realize the friction wheel epicyclic gear without function restriction.

Unabhängig davon, ob dem Reibrad-Umlaufgetriebe ein Zahnrad-Umlaufgetriebe vorgeschaltet ist, kann eine Rutschkupplung vorgesehen sein, die im Kraftfluss dem hinteren Ritzel nachgeschaltet ist und Drehmomentspitzen zum Schutz des Fahrradgetriebes abfängt. Regardless of whether the friction gear epicyclic a gear epicyclic gear is connected upstream, a slip clutch can be provided, which is followed in the power flow of the rear sprocket and intercepts torque peaks to protect the bicycle transmission.

Das Reibrad-Umlaufgetriebe selbst weist eine variable Übersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis i > 1 über den gesamten Verstellbereich auf und wandelt so die hohen Eingangsdrehzahlen in adäquate Ausgangsdrehzahlen zum Antrieb des Hinterrades des Fahrrades. The friction-wheel epicyclic itself has a variable ratio with a gear ratio i> 1 over the entire adjustment range and thus converts the high input speeds into adequate output speeds to drive the rear wheel of the bicycle.

Es ist vorgesehen, dass der Abtriebsseite des Reibrad-Umlaufgetriebes ein Freilauf nachgeschaltet ist.It is envisaged that the output side of the friction wheel epicyclic gear is followed by a freewheel.

Ferner ist vorgesehen, dass eine Rücktrittbremse vorgesehen ist, die unter Umgehung des Reibrad-Umlaufgetriebes und des Zahnrad-Umlaufgetriebes auf das Hinterrad des Fahrrades wirkt.It is further provided that a coaster brake is provided which acts bypassing the friction-wheel epicyclic gear and the epicyclic gear on the rear wheel of the bicycle.

Der wesentliche Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass das gewählte Übersetzungsverhältnis im Fahrradgetriebe keine Auswirkung auf die Bremswirkung hat, die in die Rücktrittbremse eingeleitete Kraft also unmittelbar und allenfalls konstant übersetzt antriebsverzögernd wirkt.The main advantage of this embodiment is that the selected gear ratio in the bicycle transmission has no effect on the braking effect, ie the force introduced into the coaster brake so immediate and possibly constant translates drive delay.

Bei einer konkreten Ausführungsform der voran schon erwähnten Integration eines Elektromotors ist vorgesehen, dass das Getriebegehäuse den Stator trägt und die Radnabe glockenförmig ausgebildet ist, den Rotor trägt und das Getriebegehäuse umgibt.In a specific embodiment of the previously mentioned integration of an electric motor is provided that the gear housing carries the stator and the hub is bell-shaped, carries the rotor and surrounds the gear housing.

Diese Ausführungsform hat den wesentlichen Vorteil, dass aufgrund des feststehenden Getriebegehäuses die Integration eines solchen Motors besonders einfach und mit der geringstmöglichen Anzahl von Bauteilen realisierbar ist. This embodiment has the significant advantage that due to the fixed gear housing, the integration of such a motor is particularly simple and with the least possible number of components feasible.

Alternativ zur Glockenform kann die den Rotor tragende Radnabe auch ein das Getriebegehäuse vollständig umgebendes Rotorgehäuse bilden, so dass die Kapselung des Motors gegen Fremdstoffe auf diese Weise realisiert wird. Auch wenn auf den ersten Blick die direkte und unmittelbare Wirkung des Motors auf das Hinterrad unter Umgehung des erfindungsgemäßen Fahrradgetriebes nachteilig erscheinen mag, da hier vergleichsweise hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen realisiert werden müssen, spielt dies in der Praxis allenfalls eine untergeordnete Rolle. Da der Stator und der Rotor das Getriebegehäuse außenumfänglich umgeben, wird eine Mindestgröße des Motors erzwungen, welche die erforderlichen Drehmomente ohne weiteres gewährleistet. As an alternative to the bell shape, the wheel hub carrying the rotor can also form a rotor housing which completely surrounds the gear housing, so that the encapsulation of the motor against foreign substances is realized in this way. Although at first glance, the direct and immediate effect of the engine on the rear wheel, bypassing the bicycle transmission according to the invention may seem disadvantageous, since comparatively high torques must be realized at low speeds, this plays in practice at most a minor role. Since the stator and the rotor surround the outside of the transmission housing, a minimum size of the engine is forced, which the required torques readily ensured.

Die bereits eingangs vorgestellte, zweite Variante einer möglichen Motorintegration kennzeichnet sich in einer konkreten Ausführungsform dadurch, dass der Antriebsseite ein Elektromotor vorgeschaltet ist, dessen Stator vom Getriebegehäuse getragen und innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist und der innerhalb des Getriebegehäuses angeordnete Rotor zumindest mittelbar auf die Innensonne des Reibrad-Umlaufgetriebes wirkt.The already presented at the outset, the second variant of a possible engine integration is characterized in a specific embodiment in that the drive side is preceded by an electric motor, the stator is supported by the gear housing and disposed within the gear housing and disposed within the gear housing rotor at least indirectly on the inner sun Friction wheel epicyclic gear acts.

Da der Motor über das Reibrad-Umlaufgetriebe auf das Hinterrad des Fahrrades wirkt, lässt er sich mit wesentlichen höheren Drehzahlen und geringen Drehmomenten betreiben, so dass er kleinbauend innerhalb des Getriebegehäuses untergebracht werden kann. Since the engine acts on the rear wheel of the bicycle via the friction-wheel epicyclic gearbox, it can be operated at substantially higher speeds and with low torques, so that it can be accommodated in a compact manner inside the gearbox housing.

Es ist denkbar, dass der so zuvor beschriebene Elektromotor nicht unmittelbar auf die Innensonne des Reibrad-Umlaufgetriebes wirkt, sondern vermittels des in Kraftfluss dann vorgeschalteten Zahnrad-Umlaufgetriebes. It is conceivable that the electric motor thus described above does not act directly on the inner sun of the friction-wheel epicyclic gearbox, but by means of the gear-type epicyclic gear mechanism which is then connected upstream in force flow.

Für eine kompakte Bauform des erfindungsgemäßen Fahrradgetriebes ist vorgesehen, dass das den Abtrieb des Zahnrad-Umlaufgetriebes bildende zentrale Innenrad mittels eines Koppelgliedes mit der Innensonne des Reibrad-Umlaufgetriebes gekoppelt ist.For a compact design of the bicycle transmission according to the invention it is provided that the output of the gear-epicyclic gear forming central inner wheel is coupled by means of a coupling member with the inner sun of the friction-wheel epicyclic gear.

Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis derselben folgen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Further advantages of the invention and a better understanding of the same follow from the following description of exemplary embodiments.

Es zeigen:Show it:

1: einen perspektivischen Dreiviertelschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 a perspective three-quarter section of a first embodiment of the invention;

2: einen Längsschnitt der Ausführungsform gemäß 1; 2 FIG. 3: a longitudinal section of the embodiment according to FIG 1 ;

3: die Darstellung gemäß 2; 3 : the representation according to 2 ;

4: den Dreiviertelschnitt gemäß 1 quergeschnitten gemäß Schnittlinie A-A in 3; 4 : the three-quarter section according to 1 cross-cut according to section line AA in 3 ;

5: den Dreiviertelschnitt gemäß 1 quergeschnitten gemäß Schnittlinie B-B in 3; 5 : the three-quarter section according to 1 cross-cut according to section line BB in 3 ;

6: den Dreiviertelschnitt gemäß 1 quergeschnitten entsprechend Schnittlinie C-C in 3; 6 : the three-quarter section according to 1 cross cut according to section line CC in 3 ;

7: den Dreiviertelschnitt gemäß 1 quergeschnitten gemäß Schnittlinie D-D in 3; 7 : the three-quarter section according to 1 cross-cut according to section line DD in 3 ;

8: den Dreiviertelschnitt gemäß 1 quergeschnitten gemäß Schnittlinie E-E in 3; 8th : the three-quarter section according to 1 cross-cut according to section line EE in 3 ;

9: eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit außen laufendem Elektromotor; 9 a second embodiment of the invention with externally running electric motor;

10: eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit innen laufendem Elektromotor. 10 A third embodiment of the invention with an internal electric motor.

In den Figuren ist ein erfindungsgemäßes, stufenloses Fahrradgetriebe insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen. In the figures, an inventive, continuously variable bicycle transmission with the reference numeral 10 Mistake.

Das stufenlose Fahrradgetriebe 10 wird im Folgenden anhand der 1 und 2 in seinem grundsätzlichen Aufbau erläutert. Ergänzend wird auf die übrigen Figuren verwiesen werden. The stepless bicycle transmission 10 will be described below on the basis of 1 and 2 explained in its basic structure. In addition, reference will be made to the other figures.

Die Erfindung geht von einem Fahrrad aus, wie es allgemein in Form eines Zweirades – als Sonderform dreirädrig – bekannt ist. Ein Rahmen trägt ein Vorderrad und ein Hinterrad, wobei ein Kurbelantrieb vorgesehen ist, der mittels einer Kette oder eines Zahnriemens über ein vorderes Kettenblatt die Antriebskraft auf ein am Hinterrad angeordnetes Ritzel aufbringt. In der Regel ist das Kettenblatt von seinem Umfang her größer als das Ritzel am Hinterrad. Deshalb stellt sich zwischen Kettenblatt und Ritzel ein erstes Übersetzungsverhältnis ein. Die Übersetzung ist definiert als i = Abtrieb / Antrieb , wobei für Abtrieb und Antrieb wahlweise die Anzahl der Zähne beziehungsweise der wirksame Radumfang anzusetzen ist. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Kettenblatt und hinterem Ritzel ist also in der Regel i < 1. The invention is based on a bicycle, as it is generally known in the form of a bicycle - as a special three-wheeled - known. A frame carries a front wheel and a rear wheel, wherein a crank drive is provided which applies by means of a chain or a toothed belt via a front chainring the driving force to a pinion arranged on the rear wheel. As a rule, the chainring is larger in circumference than the pinion on the rear wheel. Therefore, a first gear ratio arises between the chainring and the pinion. The translation is defined as i = output / drive , where for output and drive either the number of teeth or the effective wheel circumference is set. The transmission ratio between the chainring and the rear sprocket is therefore i <1.

Eine starre, das heißt rotationslos in der hinteren Gabel gehaltene Achse 11 – auch Tragachse 11 genannt – trägt erste Lager 12, mittels derer eine Hülse 13 – auch Antriebshülse 13 genannt – auf der Achse 11 gehalten ist. Die Hülse 13 kann dank der Lager 12 um die Achse 11 rotieren. Ein Zahnrad, das sogenannte Ritzel 14 ist drehfest mit der Antriebshülse 13 verbunden. A rigid, that is held without rotation in the rear fork axis 11 - also axle 11 called - carries first bearings 12 , by means of which a sleeve 13 - Also drive sleeve 13 called - on the axis 11 is held. The sleeve 13 thanks to the bearings 12 around the axis 11 rotate. A gear, the so-called pinion 14 is non-rotatable with the drive sleeve 13 connected.

Das Ritzel 14 stellt für die folgenden Betrachtungen die Antriebsseite des erfindungsgemäßen Fahrradgetriebes dar. The pinion 14 represents for the following considerations, the drive side of the bicycle transmission according to the invention.

Am axial dem Ritzel 14 gegenüberliegenden Ende der Achse 11 ist die Radnabe 17 angeordnet. Sie ist über zweite Lager 18 rotativ an der Achse 11 festgelegt, kann sich also um die Achse 11 herum drehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel trägt die Bremsmomentbrücke 49 das zweite Lager 18, so dass diese zwischen der Radnabe 17 und der Achse 11 das vermittelnde Bauteil ist. At the axial of the pinion 14 opposite end of the axle 11 is the wheel hub 17 arranged. She is about second camp 18 Rotational on the axis 11 set, so can be around the axis 11 turn around. In the illustrated embodiment carries the brake torque bridge 49 the second camp 18 so that this between the wheel hub 17 and the axis 11 is the mediating component.

Dem Ritzel 14 im Kraftfluss nachgeordnet ist ein Zahnrad-Umlaufgetriebe 19. Dieses umfasst – im Kraftfluss gesehen – zunächst einen ersten Planetenträger 20, der Planetenräder in Form von Zahnrädern 21 trägt und drehfest auf der Hülse 13 angeordnet ist. Infolgedessen dreht sich der Planetenträger 20 mit derselben Umdrehungszahl wie die Hülse 13.The pinion 14 downstream in the power flow is a gear-epicyclic gear 19 , This includes - seen in the power flow - first a first planet carrier 20 , the planet wheels in the form of gears 21 carries and rotatably on the sleeve 13 is arranged. As a result, the planet carrier rotates 20 with the same number of revolutions as the sleeve 13 ,

Das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 beinhaltet ferner ein Innenrad 22 mit einer Außenverzahnung, um welches die Zahnrad-Planeten 21 – in die Verzahnung eingreifend – herumlaufen. Ferner umfasst das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 ein äußeres Hohlrad 23 mit einer Innenverzahnung, welches die Planetenräder 21 umgibt. Dieser Aufbau ist ergänzend in 4 dargestellt. The epicyclic gearbox 19 also includes an inner wheel 22 with external teeth around which the gear planet 21 - intervene in the gearing - run around. Furthermore, the gear epicyclic gear comprises 19 an outer ring gear 23 with an internal toothing, which the planetary gears 21 surrounds. This structure is supplementary in 4 shown.

Das Innenrad 22 weist einen Hülsenabschnitt 24 auf, mit welchem es rotationsbeweglich auf der Hülse 13 gelagert ist. Infolgedessen kann sich das Innenrad 22 relativ zur Hülse 13 drehen. Das Hohlrad 23 hingegen ist rotationsstarr angeordnet vom Gehäuse 41 gehalten und dreht sich in Bezug auf die Hülse 13 beziehungsweise die Achse 11 nicht. The inner wheel 22 has a sleeve section 24 on which it rotates on the sleeve 13 is stored. As a result, the inner wheel can 22 relative to the sleeve 13 rotate. The ring gear 23 On the other hand, it is rotationally fixed from the housing 41 held and rotates with respect to the sleeve 13 or the axis 11 Not.

Das stufenlose Fahrradgetriebe 10 beinhaltet ferner ein insgesamt mit der Bezugsziffer 25 versehenes Reibrad-Umlaufgetriebe. Das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 beinhaltet zunächst eine Außensonne 26, die von zwei Außenlaufringen 27 gebildet ist. Die Außenlaufringe 27 sind zueinander beabstandet angeordnet und bilden zwischen sich einen ersten Spalt 28. Ein Außenlaufring 27 lässt sich in Längsrichtung der Achse 11 verschieben. Die Außenlaufringe 27 sind hinsichtlich der Achse 11 rotationsfest am Getriebegehäuse 41 angeordnet. Eine Rotation der Außenlaufringe 27 beziehungsweise der Außensonne 26 um die Achse 11 herum findet grundsätzlich nicht statt. Eine Ausnahme besteht lediglich bei einer Verstellung des verschieblichen Laufrings 27, die mit einer Schraubbewegung einhergeht.The stepless bicycle transmission 10 also includes a total with the reference numeral 25 provided friction-wheel epicyclic gear. The friction-wheel epicyclic gearbox 25 initially includes an outdoor sun 26 that of two outer races 27 is formed. The outer race rings 27 are spaced from each other and form a first gap between them 28 , An outer race 27 can be in the longitudinal direction of the axis 11 move. The outer race rings 27 are with respect to the axis 11 Rotationally fixed to the gear housing 41 arranged. A rotation of the outer races 27 or the outdoor sun 26 around the axis 11 basically does not take place around. An exception is only with an adjustment of the sliding race 27 , which is accompanied by a screwing movement.

Das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 umfasst ferner eine Innensonne 29. Die Innensonne 29 wird von zwei zueinander beabstandet angeordneten Innenlaufringen 30 gebildet. Die Innenlaufringe 30 bilden zwischen sich einen zweiten Spalt 31 und sind hinsichtlich der Achse 11 in Axialrichtung verschieblich gelagert. Sie sind außerdem rotativ hinsichtlich der Achse 11 gelagert, rotieren demnach um die Achse 11. Die Innenlaufringe 30 sind zueinander drehfest gekoppelt, beispielsweise über Stifte oder eine gemeinsame, verzahnte Hülse. Die Spaltweite des zweiten Spaltes 31 wird über eine Drehmomentkupplung 32 gesteuert, die unter anderem einen Koppelring 33 beinhaltet, der rotationsfest mit dem Innenrad 22, insbesondere dessen Hülsenabschnitt 24 verbunden ist. Eine Tellerfeder 67 dient als Vorspannelement der Drehmomentkupplung 32.The friction-wheel epicyclic gearbox 25 also includes an inner sun 29 , The inner sun 29 is made of two spaced apart inner races 30 educated. The inner race rings 30 form a second gap between them 31 and are with respect to the axis 11 Slidably mounted in the axial direction. They are also rotational with respect to the axis 11 stored, therefore rotate around the axis 11 , The inner race rings 30 are rotatably coupled to each other, for example via pins or a common, toothed sleeve. The gap width of the second gap 31 is via a torque coupling 32 controlled, among other things, a coupling ring 33 includes, the rotation with the inner wheel 22 , in particular its sleeve section 24 connected is. A plate spring 67 serves as a biasing element of the torque coupling 32 ,

Die Drehmomentkupplung 32 hält die Innensonne 29, ist zudem rotationsgekoppelt auf dem Hülsenabschnitt 24 des Innenrades 22 angeordnet und dreht sich demzufolge mit der gleichen Umdrehungszahl wie das Innenrad 22. Der Hülsenabschnitt 24 ist gleichsam das Koppelglied zwischen Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 und der Innensonne 29 des Reibrad-Umlaufgetriebes 25. The torque coupling 32 holds the inner sun 29 , is also rotationally coupled on the sleeve section 24 of the inner wheel 22 arranged and therefore turns at the same speed as the inner wheel 22 , The sleeve section 24 is like the coupling link between gear epicyclic gear 19 and the inner sun 29 of the friction wheel epicyclic gear 25 ,

Zwischen der Innensonne 29 und der Außensonne 26 des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 sind Doppelkegelräder 34 angeordnet. Das Doppelkegelrad 34 ist dabei so aufgebaut, dass die Kegelbasen aneinander anliegen und in den ersten Spalt 28 zwischen den Außenlaufringen 27 und den zweiten Spalt 31 zwischen den Innenlaufringen 30 eintauchen, so dass die Kegelumfangsflächen an den Außenlaufringen 27 und Innenlaufringen 30 abrollen. Zum Aufbau des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 wird auf 5 verwiesen. Hier wird ein Radialschnitt durch die Ebene der Kegelbasen der Doppelkegelräder 34 gezeigt.Between the inner sun 29 and the outside sun 26 of the friction wheel epicyclic gear 25 are double bevel gears 34 arranged. The double bevel gear 34 is constructed so that the cone bases abut each other and in the first gap 28 between the outer races 27 and the second gap 31 between the inner races 30 immerse so that the conical peripheral surfaces on the outer races 27 and inner races 30 roll. To build the friction wheel epicyclic gear 25 will be on 5 directed. Here is a radial section through the plane of the cone bases of the double bevel gears 34 shown.

Die Doppelkegelräder 34 sind ihrerseits mit einem zweiten Planetenträger 35 verbunden, der die Doppelkegelräder 34 hält. Der zweite Planetenträger 35 umfasst Schwingen 36, die einerseits jeweils eine Achse 56 eines Doppelkegelrades 34 halten und andererseits über einen Bolzen 57 an einem Planetenträgerring 38 festgelegt sind. Hierzu wird auf 6 verwiesen, welche die Anordnung der Doppelkegelräder 34 in den Schwingen 36 zeigt. Die Schwingen 36 sind in bevorzugter Ausführungsform einteilig und aus einem Sintermetall gefertigt, welches als Lager für den Bolzen 57 und die Achse 56 dient.The double bevel wheels 34 are in turn with a second planetary carrier 35 connected to the double bevel gears 34 holds. The second planet carrier 35 includes swinging 36 , on the one hand each an axis 56 a double bevel gear 34 hold and on the other hand over a bolt 57 on a planet carrier ring 38 are fixed. This is on 6 referenced, which the arrangement of the double bevel gears 34 in the wings 36 shows. The wings 36 are in a preferred embodiment in one piece and made of a sintered metal, which serves as a bearing for the bolt 57 and the axis 56 serves.

Dieser Aufbau des zweiten Planetenträgers 35 ermöglicht eine Radialbewegung der Doppelkegelräder 34 in Bezug auf die Achse 11. 7 zeigt den zweiten Planetenträger 35 in seiner Anordnung im Getriebegehäuse 41.This structure of the second planet carrier 35 allows a radial movement of the double bevel gears 34 in relation to the axis 11 , 7 shows the second planetary carrier 35 in its arrangement in the transmission housing 41 ,

Der zweite Planetenträger 35 rotiert um die Achse 11 und ist mit einer Abtriebshülse 39 über einen Freilauf 66 in Vortriebsrichtung rotationsfest verbunden, das heißt, dass sich die Abtriebshülse 39 in Vortriebsrichtung mit der gleichen Umdrehungszahl wie der Planetenträger um die Achse 11 dreht. Die Abtriebshülse 39 ist zudem drehfest mit der Radnabe 17 gekoppelt, so dass diese sich mit derselben Umdrehungszahl wie die Abtriebshülse 39 um die Achse 11 dreht.The second planet carrier 35 rotates about the axis 11 and is equipped with an output sleeve 39 over a freewheel 66 connected rotationally fixed in the direction of advance, that is, the output sleeve 39 in the direction of propulsion with the same number of revolutions as the planet carrier around the axis 11 rotates. The output sleeve 39 is also rotatable with the wheel hub 17 coupled so that they are the same number of revolutions as the output sleeve 39 around the axis 11 rotates.

Zum Reibrad-Umlaufgetriebe 25 gehört schließlich noch eine Verstelleinrichtung 40, mit welcher die axiale Spaltweite des ersten Spaltes 28 verändert werden kann. To the friction wheel planetary gear 25 finally belongs an adjusting device 40 , with which the axial gap width of the first gap 28 can be changed.

Ein Getriebegehäuse 41 umgibt das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 sowie das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 und ist über eine Drehmomentstütze 42 fest mit dem Rahmen des Fahrrades verbunden. Infolgedessen ist das Getriebegehäuse 41 rotationsfest, also starr am Fahrradrahmen angeordnet und dreht sich nicht um die Achse 11. Zu Kühlungszwecken, die später beschrieben werden, ist Aluminium aufgrund seiner guten Wärmeleiteigenschaften das bevorzugte Gehäusematerial. Sowohl das Hohlrad 23 des Zahnrad-Umlaufgetriebes 19 wie auch die Außensonne 26 des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 sind deshalb rotationsfest am Getriebegehäuse 41 festgelegt. Ein drittes Lager 43 zwischen Getriebegehäuse 41 und Hülse 13 erlaubt die Relativbewegung der Hülse 13 zum Getriebegehäuse 41. Ein viertes Lager 44 erlaubt eine Relativbewegung zwischen dem starr angeordneten Getriebegehäuse 41 und der Abtriebshülse 39. Ein fünftes Lager 45 stützt die Abtriebshülse 39 über das Spreizteil 73 der Rücktrittbremse 46 auf der Tragachse 11 ab.A gearbox 41 surrounds the epicyclic gearbox 19 as well as the friction wheel planetary gear 25 and is about a torque arm 42 firmly connected to the frame of the bicycle. As a result, the transmission housing 41 rotation-resistant, so rigidly arranged on the bicycle frame and turns not around the axis 11 , For cooling purposes, which will be described later, aluminum is the preferred housing material due to its good thermal conduction properties. Both the ring gear 23 of the epicyclic gearbox 19 as well as the outside sun 26 of the friction wheel epicyclic gear 25 are therefore resistant to rotation on the gearbox housing 41 established. A third camp 43 between transmission housing 41 and sleeve 13 allows the relative movement of the sleeve 13 to the gearbox 41 , A fourth camp 44 allows a relative movement between the rigidly arranged gear housing 41 and the output sleeve 39 , A fifth camp 45 supports the output sleeve 39 over the spreader 73 the coaster brake 46 on the axle 11 from.

Innerhalb der Abtriebshülse 39 ist eine Rücktrittbremse 46 angeordnet, die als Rollenbremse ausgestaltet ist. Im Bereich von Rollen 47, die einen Abschnitt der Antriebshülse 13 umgeben, weist die Antriebshülse 13 radiale Rampen auf. Wird auf das Ritzel 14 eine der Antriebsbewegung entgegengesetzte Bewegung aufgezwungen, drücken die Rampen die Rollen 47 nach außen gegen Bremsbacken 48, welche gegen die Innenumfangsfläche der Abtriebshülse 39 gedrückt werden. Die Bremsbacken 48 sind über eine Bremsmomentbrücke 49 mit einer Bremsmomentstütze 50 gekoppelt, die ihrerseits drehfest mit dem Fahrradrahmen verbunden ist. Inside the output sleeve 39 is a coaster brake 46 arranged, which is designed as a roller brake. In the range of roles 47 holding a section of the drive sleeve 13 surrounded, the drive sleeve 13 radial ramps on. Will on the pinion 14 imposed on the drive movement opposite movement, the ramps press the rollers 47 outward against brake shoes 48 , which against the inner peripheral surface of the output sleeve 39 be pressed. The brake shoes 48 are via a brake torque bridge 49 with a brake torque arm 50 coupled, which in turn is rotatably connected to the bicycle frame.

Um die beim Bremsen entstehende Wärme gut abführen zu können, schlägt die Erfindung ein vorteilhaftes Kühlsystem vor. Zu diesem Kühlsystem gehören zunächst in Umfangsrichtung verlaufende, außenumfänglich auf der Abtriebshülse 39 aufgebrauchte Kühlrippen 51. Die Radnabe 17 weist in ihrem die Abtriebshülse 39 umgebenden Bereich Luftzufuhröffnungen 52 auf, die umfangsbeabstandet zueinander angeordnet sind. Zwischen den Luftzuführöffnungen 52 sind auf der Innenseite der Radnabe 17 Luftschaufeln 53 angeordnet. Das Getriebegehäuse 41 trägt den Luftschaufeln 53 zugewandte Luftleitrippen 54. Dies ist auch in 8 dargestellt.In order to dissipate the heat generated during braking well, the invention proposes an advantageous cooling system. For this cooling system are initially extending in the circumferential direction, the outer circumference on the output sleeve 39 spent cooling fins 51 , The wheel hub 17 has in her the output sleeve 39 surrounding area air supply openings 52 on, which are circumferentially spaced from each other. Between the air supply openings 52 are on the inside of the wheel hub 17 air blades 53 arranged. The gearbox 41 carries the air scoops 53 facing air guide ribs 54 , This is also in 8th shown.

Funktion des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels:
Über einen nicht dargestellten Kurbelantrieb, der ein vorderes Kettenblatt aufweist, wird über ein Zugmittel, beispielsweise eine Kette, eine Antriebskraft auf das hintere Ritzel 14 übertragen. Alternativ zu einem gängigen Kettenantrieb, bei welchem das vordere Kettenblatt sowie das Ritzel 14 als Zahnrad ausgebildet und über eine Kette miteinander verbunden sind, ist der Antrieb über einen Zahnriemen denkbar und hat aufgrund einer geringeren Geräuschentwicklung sowie eines Betriebes ohne Schmiermittel nicht unerhebliche Vorteile. Function of the above-described embodiment:
By means of a crank drive, not shown, which has a front chainring, a driving force, for example, a chain, a driving force on the rear sprocket 14 transfer. Alternatively to a common chain drive, in which the front chainring and the pinion 14 designed as a gear and are connected to each other via a chain, the drive via a toothed belt is conceivable and has considerable advantages due to a lower noise and operation without lubricant.

Das vordere Kettenblatt ist größer als das hintere Kettenblatt, so dass zusammen mit dem Zugmittel eine erste Übersetzung gebildet ist. Diese kann auch als Zugmittelgetriebe bezeichnet werden. Diese erste Übersetzung weist meistens ein Übersetzungsverhältnis von i deutlich kleiner 1 auf. Eine relative langsame Umdrehung des vorderen Kettenblattes wird so in eine hierzu schnellere Umdrehung des hinteren Ritzels 14 gewandelt. Das auf die Antriebshülse 13 wirkende Drehmoment wird entsprechend reduziert.The front chainring is larger than the rear chainring, so that together with the traction means a first translation is formed. This can also be referred to as a traction mechanism. This first translation usually has a gear ratio of i much smaller 1 on. A relatively slow rotation of the front sprocket is so in a faster rotation of the rear sprocket 14 changed. That on the drive sleeve 13 acting torque is reduced accordingly.

Das in den Figuren dargestellte, stufenlose Fahrradgetriebe 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel Bestandteil des Hinterrades, welches mittels der starren Achse 11 in der hinteren Gabel des Fahrradrahmens eingespannt ist. Die über das Zugmittelgetriebe auf das Hinterrad zu übertragende Vortriebskraft wird von der drehfest mit dem Ritzel 14 verbundenen, jedoch rotationsbeweglich auf der Achse 11 gelagerten Antriebshülse 13 – hierzu dienen die ersten Lager 12 – in das Getriebegehäuse 41 geführt. Das Getriebegehäuse 41 ist über eine Drehmomentstütze 42 rotationsfest mit dem Rahmen verbunden und hält die Antriebshülse 13 rotationsbeweglich über dritte Lager 43.The illustrated in the figures, continuously variable bicycle transmission 10 is in the present embodiment part of the rear wheel, which by means of the rigid axis 11 is clamped in the rear fork of the bicycle frame. The driving force to be transmitted to the rear wheel via the traction mechanism is locked against rotation by the pinion 14 connected, but rotatable on the axis 11 stored drive sleeve 13 - serve the first camp 12 - in the gearbox 41 guided. The gearbox 41 is via a torque arm 42 rotatably connected to the frame and holds the drive sleeve 13 rotationally movable over third bearings 43 ,

Die Antriebskraft in Form einer Rotationsbewegung wird von der Antriebshülse 13 auf das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 weitergeleitet, dessen Planetenträger 20 hierfür drehfest auf der Antriebshülse 13 angeordnet ist. Er rotiert folglich mit der Antriebshülse 13. Das außenliegende Hohlrad 23 des Zahnrad-Umlaufgetriebes 19 bildet den drehfesten Bestandteil, da es rotationslos mit dem Getriebegehäuse 41 verbunden ist. Infolgedessen wird die Drehbewegung über die am Planetenträger 20 gehaltenen Planetenzahnräder 21 an das Innenrad 22 weitergegeben, wobei hier eine weitere Übersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis i < 1 realisiert ist. Diese Übersetzung wird im Folgenden sprachlich als dritte Übersetzung definiert und durch das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 realisiert. Durch das Übersetzungsverhältnis i < 1 wird damit die Umdrehungsgeschwindigkeit gegenüber dem Ritzel 14 weiter erhöht. Hierdurch findet eine weitere Drehmomentreduzierung gegenüber dem auf den Kurbelantrieb wirkenden Drehmoment statt. The driving force in the form of a rotational movement is from the drive sleeve 13 on the epicyclic gearbox 19 forwarded, the planet carrier 20 for this rotation on the drive sleeve 13 is arranged. It therefore rotates with the drive sleeve 13 , The external ring gear 23 of the epicyclic gearbox 19 forms the non-rotatable component, as it rotates with the gearbox 41 connected is. As a result, the rotational movement over the planet carrier 20 held planetary gears 21 to the inner wheel 22 passed, where a further translation with a gear ratio i <1 is realized here. This translation is defined linguistically as the third translation and the gear-epicyclic gear 19 realized. By the gear ratio i <1 is thus the rotational speed relative to the pinion 14 further increased. As a result, there is a further torque reduction with respect to the torque acting on the crank drive.

Das Innenrad 22 ist rotationsbeweglich auf der Antriebshülse 13 gelagert, es kann sich demzufolge relativ zur Antriebshülse 13 drehen.The inner wheel 22 is rotationally movable on the drive sleeve 13 stored, it may therefore relative to the drive sleeve 13 rotate.

An das Innenrad 22 ist ein Koppelglied in Form eines einstückig stoffschlüssig angeformten Hülsenabschnitts 24 angeformt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die Lagerung des Innenrades 22 auf der Antriebshülse 13 realisiert. Über den Hülsenabschnitt 24 wird die Antriebskraft in Form der erheblich gesteigerten Antriebsdrehzahl bei entsprechender Drehmomentreduktion in das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 eingeleitet, welches eine stufenlose Übersetzung der in das Getriebegehäuse 41 eingebrachten Eingangsrotationsbewegung in eine das Rad antreibende Ausgangsrotationsbewegung ermöglicht.To the inner wheel 22 is a coupling member in the form of a one-piece cohesively molded sleeve portion 24 molded, in the present embodiment, the storage of the inner wheel 22 on the drive sleeve 13 realized. About the sleeve section 24 the driving force in the form of the significantly increased input speed with a corresponding torque reduction in the friction-wheel epicyclic 25 initiated, which a stepless translation of the in the transmission housing 41 introduced input rotational movement in a wheel driving the output rotational movement allows.

Ein zweiter Bestandteil des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 bildet die feststehende Außensonne 26, die ebenfalls aus zwei Ringen, nämlich den Außenlaufringen 27 gebildet ist. Diese sind rotationsfest am rotationslos gehaltenen Getriebegehäuse 41 festgelegt. Die Axialverschiebung eines Außenlaufringes 27 ist über eine Verstelleinrichtung 40 möglich. Doppelkegelräder 34 – wenigstens drei, bevorzugt 6 an der Zahl – laufen mit ihren Kegelflächen an den Innenlaufringen 30 und Außenlaufringen 27 ab, die hierzu jeweils einen ersten Spalt 28 beziehungsweise zweiten Spalt 31 zwischen sich bilden. Da die Innensonne 29 rotiert und die Außensonne 26 drehfest angeordnet ist, wird die Rotationsbewegung der Innensonne 29 auf die Doppelkegelräder 34 übertragen, die diese auf ihren Planetenträger 35 weitergeben, so dass dieser ebenfalls rotiert. Die Übersetzung im Reibrad-Umlaufgetriebe 25 – sprachlich als zweite Übersetzung definiert – weist ein Übersetzungsverhältnis von i > 1 auf, welches über den gesamten Verstellbereich des stufenlos verstellbaren Reibrad-Umlaufgetriebes 25 gewährleistet ist. A second component of the friction wheel epicyclic gear 25 forms the stationary outdoor sun 26 , which also consists of two rings, namely the outer races 27 is formed. These are rotationally fixed on the rotationally held gear housing 41 established. The axial displacement of an outer race 27 is about an adjustment 40 possible. Double bevel gears 34 At least three, preferred 6 in number - run with their conical surfaces on the inner races 30 and outer races 27 for each of which a first gap 28 or second gap 31 form between themselves. Because the inner sun 29 rotates and the outside sun 26 is arranged rotationally fixed, the rotational movement of the inner sun 29 on the double bevel gears 34 transfer this to their planet carrier 35 pass it so that it also rotates. The translation in the friction-wheel epicyclic gearbox 25 - Linguistically defined as the second translation - has a transmission ratio of i> 1, which over the entire adjustment of the continuously variable friction-epicyclic gearbox 25 is guaranteed.

Um das Übersetzungsverhältnis i des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 zu verändern, wird über die aktiv regelbare Verstelleinrichtung 40 – auch erste Verstelleinrichtung 40 genannt – die Spaltweite des ersten Spaltes 28 verändert. Um das Übersetzungsverhältnis zu vergrößern, wird der erste Spalt 28 geweitet, so dass die Doppelkegelräder 34 tiefer in den Spalt 28 eintauchen und Ihre Bewegungsbahn um die Innensonne 29 einen größeren Umfang erhält. Bei einer Weitung des ersten Spaltes 28 führt die Drehmomentkupplung 32 der Innensonne 29 den zweiten Spalt 31 nach und verengt diesen. Hierdurch werden die Doppelkegelräder 34 auf ihre neue Umlaufbahn bewegt und tiefer in den erweiterten ersten Spalt 28 hineinbewegt. Die Drehmomentkupplung 32 bildet in diesem Sinne eine zweite, passiv nachführende Verstelleinrichtung. Sie übt eine zum Antriebsmoment proportional wirkende Anpresskraft auf den linken Innenlaufring 30 aus. Die Reaktionskraft wirkt über den Hülsenabschnitt 24 auf den rechten Innenlaufring 30.To the gear ratio i of the friction wheel epicyclic gear 25 to change is via the actively adjustable adjustment 40 - Also first adjustment 40 called - the gap width of the first gap 28 changed. To increase the gear ratio, the first gap 28 widened so that the double bevel gears 34 deeper into the gap 28 immerse yourself and your trajectory around the inner sun 29 receives a larger scope. At a widening of the first gap 28 leads the torque clutch 32 the inner sun 29 the second gap 31 and narrow it down. As a result, the double bevel gears 34 moved to their new orbit and deeper into the extended first gap 28 inside moves. The torque coupling 32 forms in this sense a second, passively adjusting adjustment. It exerts a proportional to the drive torque acting contact pressure on the left inner race 30 out. The reaction force acts over the sleeve section 24 on the right inner race 30 ,

Selbstverständlich ist es in der Umkehrung des Verstellprinzips möglich, die Spaltbreite des zweiten Spaltes 31 aktiv durch eine Verstelleinrichtung zu beeinflussen und die Spaltweite des ersten Spaltes 28 passiv nachzuführen. Of course, it is possible in the reversal of the adjustment principle, the gap width of the second gap 31 to be actively influenced by an adjustment and the gap width of the first gap 28 passively track.

Um die Radialbewegung der Doppelkegelräder 34 zu ermöglichen, sind diese über Schwingen 36 mit dem Planetenträgerring 38 verbunden. Je weiter innen die Doppelkegelräder 34 laufen, desto kleiner ist das Übersetzungsverhältnis im Reibrad-Umlaufgetriebe 25, je weiter außen die Kegelräder 34 laufen, desto größer ist das Übersetzungsverhältnis. Dabei bleibt jedoch eine Grundvoraussetzung bestehen; das Übersetzungsverhältnis im Reibrad-Umlaufgetriebe 25 ist immer i > 1. Wurde also die Umdrehungsgeschwindigkeit ausgehend vom Kurbelantrieb bis zum Eingang in das stufenlos verstellbare Reibrad-Umlaufgetriebe 25 kontinuierlich erhöht, um das Drehmoment zu reduzieren, fand also eine Übersetzung ins Schnelle statt, so kehrt das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 dies unter Erhöhung des Drehmomentes um und übersetzt ins Langsame. Durch die massive Reduzierung des Antriebsdrehmomentes bei Erhöhung der Drehzahl ist es möglich, ein kleinbauendes Getriebe 10 zu schaffen, welches auf seiner Abtriebsseite dennoch ausreichend Drehmoment zur Fortbewegung des Fahrrades liefert. To the radial movement of the double bevel gears 34 to enable these are over swinging 36 with the planet carrier ring 38 connected. The further inside the double bevel wheels 34 run, the smaller is the gear ratio in the friction-wheel epicyclic gear 25 the farther out the bevel gears 34 run, the greater the gear ratio. However, a basic requirement remains; the gear ratio in the friction wheel epicyclic gear 25 is always i> 1. So was the speed of rotation from the crank drive to the input in the continuously variable friction-epicyclic gearbox 25 continuously increased to reduce the torque, so found a translation in the fast place, so returns the friction-wheel epicyclic 25 this by increasing the torque and translates into the slow. Due to the massive reduction of the drive torque while increasing the speed, it is possible, a small-sized transmission 10 to create, which still provides enough torque on its output side to propel the bike.

Der zweite Planetenträger 35 des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 ist drehfest mit der Abtriebshülse 39 verbunden, an welcher – ebenfalls drehfest – die hier glockenförmig ausgebildete Radnabe 17 befestigt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird hierzu die Radnabe 17 an der Abtriebshülse 39 schraubbefestigt. Infolgedessen wird die Abtriebshülse 39 und die Radnabe 17 mit der Ausgangsumdrehungszahl des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 bewegt.The second planet carrier 35 of the friction wheel epicyclic gear 25 is non-rotatable with the output sleeve 39 connected, on which - also rotationally fixed - the here bell-shaped wheel hub 17 is attached. In the present embodiment, this is the wheel hub 17 on the output sleeve 39 schraubbefestigt. As a result, the output sleeve 39 and the wheel hub 17 with the output revolution number of the friction-wheel epicyclic gear 25 emotional.

Die Radnabe 17 umgibt das Getriebegehäuse 41 glockenartig und ist zum Ritzel 14 hin offen. Um die Abwärme der in die Abtriebshülse 39 integrierten Rücktrittbremse 46 zu optimieren, weist die Nabe 17 auf ihrer dem Ritzel 14 gegenüberliegenden Seite Luftzuführöffnungen 52 auf, die umfangsverteilt angeordnet sind. Zwischen den Luftzuführöffnungen 52 sind Luftschaufeln 53 angeordnet, die in Richtung des Getriebegehäuses 41 weisen. The wheel hub 17 surrounds the gear housing 41 bell-shaped and is the pinion 14 open. To the waste heat in the output sleeve 39 integrated coaster brake 46 To optimize, the hub points 17 on her the pinion 14 opposite side air supply openings 52 on, which are arranged circumferentially distributed. Between the air supply openings 52 are air scoops 53 arranged in the direction of the gearbox 41 point.

Durch die Rotationsbewegung der Radnabe 17 und die Form und Anordnung der Luftschaufeln 53 wird ein Luftstrom erzeugt, der die Luft aus dem Glockeninnenraum der Radnabe 17 in Richtung Ritzel 14 hinaus drängt. Dieser Luftstrom wird durch Luftleitrippen 54 gefördert und optimiert, welche am Getriebegehäuse 41, den Luftschaufeln 53 zugewandt, angeordnet sind. In dem durchströmten Luftraum ist der Teil der Abtriebshülse 39 angeordnet, welcher die Rücktrittbremse 46 beinhaltet und außenumfänglich mit die Wärmeabfuhr optimierenden Kühlrippen 51 versehen ist. Der so erzeugte Luftstrom streicht über das Getriebegehäuse 41 und sorgt somit dort für eine Kühlung der innen liegenden, in einem Ölbad laufenden Komponenten.By the rotational movement of the wheel hub 17 and the shape and arrangement of the air blades 53 an air flow is generated, which is the air from the bell interior of the wheel hub 17 in the direction of the pinion 14 pushes out. This airflow is through Luftleitrippen 54 promoted and optimized, which on the gearbox 41 , the air scoops 53 facing, are arranged. In the air space flowed through is the part of the output sleeve 39 arranged, which the coaster brake 46 includes and externally with the heat dissipation optimizing cooling fins 51 is provided. The air flow generated in this way sweeps over the gearbox housing 41 and thus ensures there cooling of the internal, running in an oil bath components.

Die Radnabe 17 weist außenumfänglich zwei voneinander beabstandete, umlaufende Kränze 55 auf, die als Speichenträger für das Hinterrad des Fahrrades dienen. The wheel hub 17 has outer circumferentially two spaced, circumferential wreaths 55 on, which serve as a storage carrier for the rear wheel of the bicycle.

Ein wesentlicher Aspekt des vorliegenden Fahrradgetriebes 10 ist die Nutzung des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 als stufenlos verstellbare Getriebeeinheit, die ein Übersetzungsverhältnis von ausschließlich i > 1 aufweist. Dies ermöglicht es, hohe Eingangsdrehzahlen mit niedrigen Drehmomenten über ein kompakt bauendes Getriebe 10 in für den Fahrradvortrieb günstige Ausgangsdrehzahlen zu wandeln. Je nach Fahrradgröße ist die dritte Übersetzung durch das hier im Beispiel genutzte Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 nicht erforderlich. Die erste Übersetzung vom Kettenblatt auf das Ritzel 14 kann ausreichend hohe Drehzahlen erzeugen, so dass auf diese dritte Übersetzungsstufe verzichtet werden kann. Ebenso bildet die Rücktrittbremse 46 ein optionales Bauteil des stufenlosen Fahrradgetriebes 10. An essential aspect of the present bicycle transmission 10 is the use of the friction wheel epicyclic gear 25 as a continuously variable transmission unit, which has a transmission ratio of only i> 1. This allows high input speeds with low torques over a compact gearbox 10 to convert in favorable for the bicycle propulsion output speeds. Depending on the size of the bike, the third gear ratio is the one used in the example gear-epicyclic gearbox 19 not mandatory. The first translation from the chainring to the pinion 14 can generate sufficiently high speeds, so that can be dispensed with this third translation stage. Likewise, the coaster brake forms 46 an optional component of the stepless bicycle transmission 10 ,

Das starre Getriebegehäuse 41 ermöglicht es, das wie beschrieben funktionierende Reibrad-Umlaufgetriebe 25 auszubilden und bietet gleichzeitig die Voraussetzungen, das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 zu integrieren. Es bietet darüber hinaus die Möglichkeit, die vorbeschriebene Rücktrittbremse 46 unmittelbar und unter Umgehung der Getriebekomponenten auf das Hinterrad wirken zu lassen, so dass die Bremswirkung nicht durch die über die Getriebe 10 realisierte, variierende Übersetzung beeinflusst ist. The rigid gearbox 41 makes it possible, the functioning as described Reibrad epicyclic gear 25 At the same time, it provides the prerequisites for the geared epicyclic gearbox 19 to integrate. It also offers the possibility of the above-described coaster brake 46 Immediately and bypassing the transmission components to act on the rear wheel, so that the braking effect is not through the on the transmission 10 realized, varying translation is influenced.

Da das feststehende Getriebegehäuse 41 nicht als Speichenträger 55 dient und damit nicht unmittelbare Komponente der sich drehenden Hinterradbestandteile ist, ist es hinsichtlich einer eventuellen Wartung und Reparatur vorteilhaft ausgestaltet. Im Gegensatz zu Getriebegehäusen 41, die gleichzeitig den Speichenträger 55 bilden und rotieren, kann die Radnabe 17 von den eigentlichen Getriebekomponenten entfernt werden, ohne dass die Radspeichen demontiert werden müssen. Nach Ausbau des Getriebegehäuses 41 lässt sich dieses öffnen und die einzelnen Getriebekomponenten lassen sich warten. Auf diesem Wege lässt sich das Getriebe 10 alternativ zur Instandsetzung besonders einfach und schnell tauschen. Because the fixed gearbox 41 not as a storage medium 55 is used and thus is not an immediate component of the rotating rear wheel components, it is designed with regard to a possible maintenance and repair advantageous. Unlike gearboxes 41 , at the same time the spoke carrier 55 can form and rotate the wheel hub 17 be removed from the actual transmission components without the wheel spokes must be dismantled. After removing the gearbox 41 This can be opened and the individual transmission components can be maintained. In this way, the transmission can be 10 as an alternative to repair, replace it quickly and easily.

In das Getriebe 10 ist ein Freilauf 66 integriert, der innerhalb des Getriebegehäuses 41 Platz findet und eine Umkehrung des Kraftflusses vom Hinterrad über das Getriebe 10 auf den Kurbelantrieb verhindert. In the transmission 10 is a freewheel 66 integrated, inside the gearbox 41 Finds space and a reversal of the flow of power from the rear wheel on the transmission 10 prevented on the crank drive.

Das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 ermöglicht eine Verstellung des Übersetzungsverhältnisses um das 4- bis 6-fache zwischen seiner kleinsten und seiner größten Übersetzung.The friction-wheel epicyclic gearbox 25 Allows an adjustment of the transmission ratio by 4 to 6 times between its smallest and its largest translation.

Bei Fahrrädern zwischen 26 und 29 Zoll Größe unter Verwendung der Erfindung wird über Kettenblatt und Ritzel 14 oder über vordere und hintere Riemenscheiben ein Übersetzungsverhältnis von i = 0,5 bis 0,7 angestrebt. Ein Übersetzungsverhältnis von i = 0,59 wird beispielsweise realisiert, indem das Kettenblatt des Kurbelantriebs 34 Zähne und das Ritzel 20 Zähne aufweist. For bicycles between 26 and 29 Inch size using the invention is via chainring and pinion 14 or via front and rear pulleys a gear ratio of i = 0.5 to 0.7 sought. A gear ratio of i = 0.59 is realized, for example, by the chainring of the crank drive 34 Teeth and the pinion 20 Has teeth.

Weiterhin empfiehlt die Erfindung, das im Ausführungsbeispiel dargestellte Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 einzusetzen und hier ein Übersetzungsverhältnis von i ca. 0,34 anzustreben, so dass die Gesamtübersetzung aus erster Übersetzung und dritter Übersetzung durch das Zugmittelgetriebe und das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 i etwa 0,2 ergibt. Die Kurbeldrehzahl wird so fünffach erhöht. Alternativ lässt sich selbstverständlich ein Übersetzungsverhältnis von i 0,2 auch allein über Kettenblatt und Ritzel 14 und deren Dimensionierung realisieren. Furthermore, the invention recommends the gear epicyclic gear shown in the embodiment 19 to use and strive for a gear ratio of i about 0.34, so that the total translation of the first translation and third translation by the traction mechanism and the epicyclic gear 19 i gives about 0.2. The crank speed is increased five times. Alternatively, of course, can be a gear ratio of i 0.2 alone on chainring and pinion 14 and realize their dimensioning.

Die zweite Übersetzung, realisiert durch das Reibrad-Umlaufgetriebe 25, weist in jedem Fall Übersetzungsverhältnisse i > 1 auf, wobei ein Übersetzungsverhältnis von i = 1,5 bis i = 6 oder mehr und somit ein vierfacher Verstellbereich angestrebt ist. The second translation, realized by the friction wheel planetary gear 25 , In each case, gear ratios i> 1, wherein a transmission ratio of i = 1.5 to i = 6 or more, and thus a fourfold adjustment is sought.

Über die Anzahl der Planetenräder, insbesondere der Doppelkegelräder 34, lässt sich die Drehmomenttoleranz, insbesondere des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 variieren. Jedes Doppelkegelrad 34 überträgt über vier Stellen das Drehmoment, so dass sich die Drehmomentbelastung im Reibrad-Umlaufgetriebe 25 über jedes zusätzlich laufende Doppelkegelrad 34 erheblich reduzieren lässt. About the number of planet gears, especially the double bevel gears 34 , Can the torque tolerance, in particular the friction wheel epicyclic gear 25 vary. Each double bevel gear 34 transmits over four places the torque, so that the torque load in the friction-wheel epicyclic 25 about each additionally running Doppelkegelrad 34 can be reduced considerably.

Bei der bevorzugten Ausführungsform mit 6 Doppelkegelrädern wird das Drehmoment an insgesamt 24 Stellen übertragen. Auf diese Weise wird ein sehr robustes, und dennoch kleinbauendes Getriebe 10 bereitgestellt In the preferred embodiment with 6 Dual bevel gears will increase the torque in total 24 Transfer jobs. In this way, a very robust, yet small-sized transmission 10 provided

Die aktive Verstelleinrichtung 40 kann durch einen Bowdenzug betätigt oder aber elektrisch über einen Servo beeinflusst werden. The active adjustment device 40 Can be operated by a Bowden cable or electrically influenced by a servo.

Anhand der 9 und 10 werden weitere, abgewandelte Ausführungsformen kurz vorgestellt. Der grundsätzliche Aufbau gleich dem des vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Es sind jedoch Zusatzaggregate wie integrierte Elektromotoren beziehungsweise Generatoren in das erfindungsgemäße Getriebe 10 integriert. Based on 9 and 10 further, modified embodiments are briefly presented. The basic structure is the same as that of the above-described first embodiment. However, there are additional units such as integrated electric motors or generators in the transmission according to the invention 10 integrated.

9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem das erfindungsgemäße Fahrradgetriebe 10 um einen außenlaufenden Elektromotor 58 ergänzt wurde. Um diesen Elektromotor 58 integrieren zu können, wurde die Radnabe 17 in ihrem Durchmesser vergrößert, so dass zwischen dem Getriebegehäuse 41 und der Radnabe 17 ein Raum zur Anordnung von Rotor 60 und Stator 59 geschaffen wurde. 9 shows a second embodiment of the invention, in which the bicycle transmission according to the invention 10 around an external electric motor 58 was added. To this electric motor 58 to be able to integrate was the wheel hub 17 enlarged in diameter, so that between the gearbox 41 and the wheel hub 17 a space for the arrangement of rotor 60 and stator 59 was created.

Der Stator des außenlaufenden Elektromotors 58 ist mit der Bezugsziffer 59 versehen und wird auch als erster Stator 59 bezeichnet. Er ist auf dem feststehenden Getriebegehäuse 41 gehalten. Der Rotor 60 hingegen, auch als erster Rotor 60 bezeichnet, ist innenumfänglich an der Radnabe 17 gehalten und versetzt diese bei Nutzung des Elektromotors 58 entsprechend in Rotation. The stator of the external electric motor 58 is with the reference number 59 provided and also becomes the first stator 59 designated. He is on the stationary gearbox 41 held. The rotor 60 however, also as the first rotor 60 is designated inside the wheel hub 17 held and offset them when using the electric motor 58 accordingly in rotation.

Der außenlaufende Elektromotor 58 wirkt direkt und unmittelbar auf das Hinterrad des Fahrrades. Er umgeht somit sämtliche innerhalb des Getriebegehäuses 41 angeordneten Getriebekomponenten. The external electric motor 58 acts directly and directly on the rear wheel of the bicycle. He thus bypasses all within the transmission housing 41 arranged transmission components.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in 10 gezeigt. Dort ist durch eine leichte Veränderung des Getriebegehäuses 41 Platz für einen innenlaufenden Elektromotor 61 geschaffen worden. Der Stator 62, auch als zweiter Stator 62 bezeichnet, ist an der Innenumfangsfläche des Getriebegehäuses 41 fest angeordnet. Der Rotor des innenlaufenden Elektromotors 61 trägt das Bezugszeichen 63 und wird auch als zweiter Rotor 63 bezeichnet. Er ist über eine Rotorstütze 64 zumindest mittelbar auf der Tragachse 11 rotationsbeweglich gelagert. In 10 ist die Rotorstütze 64, welche den zweiten Rotor 63 trägt, drehfest mit dem Innenrad 22 des Zahnrad-Umlaufgetriebes 19 verbunden, im Kraftfluss also zwischen dem Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 und dem Reibrad-Umlaufgetriebe 25 angeordnet. Der Stator 62 gibt seine Wärme an das luftgekühlte Getriebegehäuse 41 ab, wohingegen der Rotor 63 seine Wärme an ein im Gehäuse 41 befindliches Öl abgibt. Dieses Öl erfährt seine Kühlung wiederum durch den das Gehäuse 41 umgebenden Luftstrom. Am Innenrad 22 des Zahnrad-Umlaufgetriebes 19 wird die Leistung des Kurbelantriebes und des innenlaufenden Elektromotors 61 zusammengeführt. Das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 bildet so ein Summiergetriebe.A third embodiment of the invention is in 10 shown. There is a slight change in the gearbox 41 Space for an internal electric motor 61 been created. The stator 62 , also as second stator 62 is designated on the inner peripheral surface of the transmission housing 41 firmly arranged. The rotor of the internal electric motor 61 bears the reference number 63 and is also called the second rotor 63 designated. He is about a rotor support 64 at least indirectly on the axle 11 rotatably mounted. In 10 is the rotor support 64 which the second rotor 63 carries, rotatably with the inner wheel 22 of the epicyclic gearbox 19 connected, in the power flow so between the epicyclic gear 19 and the friction-wheel epicyclic gear 25 arranged. The stator 62 gives its heat to the air-cooled gearbox 41 whereas the rotor 63 its heat to a in the housing 41 dispenses oil. This oil undergoes its cooling again through the housing 41 surrounding airflow. At the inner wheel 22 of the epicyclic gearbox 19 becomes the power of the crank drive and the internal electric motor 61 merged. The epicyclic gearbox 19 forms such a summation gear.

In jedem Fall wirkt bei dieser dritten Ausführungsform der Elektromotor 61 über das Reibrad-Umlaufgetriebe 25 mittelbar auf die Radnabe 17, so dass ein kleinbauender, schnelldrehender Elektromotor 61 mit geringem Drehmoment eingesetzt werden kann, dessen Antriebsenergie durch das Getriebe 10 in für den Vortrieb des Fahrrades geeigneter Weise umgewandelt wird. In any case, acts in this third embodiment, the electric motor 61 via the friction wheel planetary gear 25 indirectly on the wheel hub 17 so that a small-sized, fast-rotating electric motor 61 can be used with low torque, its driving power through the transmission 10 is converted into suitable for the propulsion of the bicycle way.

Das dritte Ausführungsbeispiel der 10 zeigt darüber hinaus exemplarisch, dass das Getriebegehäuse 41 eine Motorsteuerung trägt. Diese ist mit der Bezugsziffer 65 versehen und auf Rippen des Getriebegehäuses 41 angeordnet. Hierdurch kann die vorbeschriebene, effektive Kühlung aufrechterhalten werden, da der Luftstrom auch zwischen dem Gehäuse der Motorsteuerung 65 und dem Getriebegehäuse 41 aufrechterhalten bleibt.The third embodiment of 10 moreover shows by way of example that the transmission housing 41 carries a motor control. This is with the reference number 65 provided and on ribs of the gear housing 41 arranged. As a result, the above-described, effective cooling can be maintained, since the air flow between the housing of the engine control 65 and the transmission housing 41 is maintained.

Darüber hinaus ist in diesem Ausführungsbeispiel der Freilauf 66 dargestellt. Dieser ist zwischen dem zweiten Planetenträger 35 des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 und der Abtriebshülse 39 angeordnet, so dass der Planetenträger 35 und die Abtriebshülse 39 zur Realisierung des Vortriebs miteinander drehfest gekoppelt sind. Es wird somit die über das Ritzel 14 in das Getriebe 10 eingebrachte Antriebsenergie durch den Freilauf 66 auf die Radnabe 17 übertragen. Der gegensinnige Kraftfluss von der Radnabe 17 über das Getriebe und das Ritzel 14 zum Kurbelantrieb des Fahrrades bei Vorwärtsfahrt desselben wird durch den Freilauf 66 jedoch unterbrochen. Bei Verwendung einer Rücktrittbremse 46 ist auch diese durch einen Freilauf 75 vom Ritzel 14 zu entkoppeln.In addition, in this embodiment, the freewheel 66 shown. This is between the second planet carrier 35 of the friction wheel epicyclic gear 25 and the output sleeve 39 arranged so that the planet carrier 35 and the output sleeve 39 for the realization of the propulsion are coupled together rotationally fixed. It will thus be the over the pinion 14 in the transmission 10 introduced drive energy through the freewheel 66 on the wheel hub 17 transfer. The opposite power flow from the wheel hub 17 over the gearbox and the pinion 14 the same for the drive of the bicycle when driving forward is the same by the freewheel 66 but interrupted. When using a coaster brake 46 is this also by a freewheel 75 from the pinion 14 to decouple.

Letztlich ist bei jeder der Ausführungsformen ohne weiteres der Einsatz dieses Freilaufes 66 denkbar und gewünscht. Darüber hinaus ist es ohne weiteres möglich, einen Generator 68 am Getriebegehäuse anzuordnen, der beispielsweise die für Beleuchtungszwecke notwendige Energie liefert. Dessen Stator 69 ist wiederum am Getriebegehäuse 41 angeordnet, der Rotor 70 an einem geeigneten, rotationsbeweglichen Bauteil, beispielsweise an der Abtriebshülse 39 oder der Radnabe 17 (siehe 10). Im vorliegenden Beispiel ist der Generator 68 außen liegend angeordnet. Eine Anordnung innerhalb des Getriebegehäuses 41 ist ebenso denkbar.Ultimately, in each of the embodiments readily the use of this freewheel 66 conceivable and desired. In addition, it is easily possible to use a generator 68 to arrange on the gear housing, for example, provides the necessary energy for lighting purposes. Its stator 69 is in turn on the gearbox 41 arranged, the rotor 70 on a suitable, rotationally movable component, for example on the output sleeve 39 or the wheel hub 17 (please refer 10 ). In this example, the generator is 68 arranged on the outside. An arrangement within the gearbox 41 is also conceivable.

Es besteht die Möglichkeit, einen oder mehrere Drehmomentsensoren im Getriebegehäuse 41 anzuordnen, um Hilfsmotoren 58 und 61 gemäß vorstehender Beschreibung oder Mittelmotoren am Kurbelantrieb zu steuern. Im Ausführungsbeispiel wird das Hohlrad 23 über eine geeignete Messeinrichtung mit dem Getriebegehäuse 41 gekoppelt, beispielsweise über eine Messscheibe 71. Diese erfährt unter Last eine minimale, messbare Torsion, aus welcher sich das Drehmoment ableiten lässt. Hier misst der Sensor folglich das über das Ritzel 14 auf das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 eingehende Drehmoment. Vorteil bei dieser Anordnung ist, dass das Drehmoment unkompliziert am stehenden Hohlrad 23 erfassbar ist. Ferner lässt sich ein Drehzahlsensor 72 in die Getriebeanordnung integrieren.There is the possibility of one or more torque sensors in the gearbox 41 to arrange to auxiliary engines 58 and 61 to control according to the above description or center motors on the crank drive. In the embodiment, the ring gear 23 via a suitable measuring device with the gear housing 41 coupled, for example via a measuring disk 71 , This undergoes a minimal, measurable torsion under load, from which the torque can be derived. Here, the sensor thus measures that via the pinion 14 on the epicyclic gearbox 19 incoming torque. The advantage of this arrangement is that the torque is uncomplicated on the stationary ring gear 23 is detectable. Furthermore, a speed sensor can be 72 integrate into the gearbox assembly.

Insgesamt bietet die Nutzung des Reibrad-Umlaufgetriebs 25 an sich als Hauptgetriebe des Fahrrades nicht nur die Möglichkeit, ein besonderes kompaktes, stufenlos verstellbares Fahrradgetriebe 10 bereitzustellen. Es ermöglicht darüber hinaus auf vorteilhafte Weise die Möglichkeit, durch das vorgeschaltete und somit als Vorgetriebe dienende Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 mit fester Übersetzung das Eingangsdrehmoment wesentlich zu reduzieren.Overall, the use of the friction wheel epicyclic provides 25 in itself as the main transmission of the bicycle not only the possibility of a special compact, continuously variable bicycle transmission 10 provide. It also makes it possible in an advantageous manner, the possibility by the upstream and thus serving as a pre-gear gear epicyclic 19 with fixed ratio to reduce the input torque significantly.

Die Innensonne 29 des Reibrad-Umlaufgetriebes 25 muss sich nach der Montage des Getriebes 10 einmalig zur Außensonne 26 axial ausrichten können. Um dies zu ermöglichen, ist eine gleichsinnige Axialverschieblichkeit beider Innenlaufringe 30 und des gekoppelten Innenrades 22 erforderlich. Da die Innensonne 29 im ersten Ausführungsbeispiel auf dem Hülsenabschnitt 24 des Innenrades 22 des Zahnrad-Umlaufgetriebes 19 axial fest gelagert ist, ist der Hülsenabschnitt 24 selbst axial gleitend auf der Antriebshülse 13 angeordnet. Im Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 ist die Axialverschieblichkeit zwischen dem Innenrad 22 und den Planeten 21 systemimmanent, weshalb das Zahnrad-Umlaufgetriebe 19 hier bevorzugt als Vorgetriebe beziehungsweise dritte Übersetzung gewählt ist. The inner sun 29 of the friction wheel epicyclic gear 25 must be after the assembly of the gearbox 10 once to the outdoor sun 26 can align axially. To make this possible, is a same axial displacement of both inner races 30 and the coupled inner wheel 22 required. Because the inner sun 29 in the first embodiment on the sleeve portion 24 of the inner wheel 22 of the epicyclic gearbox 19 axially fixed, is the sleeve portion 24 even axially sliding on the drive sleeve 13 arranged. In gear-epicyclic gearbox 19 is the Axialverschieblichkeit between the inner wheel 22 and the planet 21 systemimmanent, which is why the gear-epicyclic gear 19 Here is preferably selected as a pre-transmission or third translation.

In 10 ist mit Bezugsziffer 74 die Bremsscheibe einer Scheibenbremsanlage gezeigt, die alternativ oder ergänzend zur Rücktrittbremse 46 eingesetzt werden kann. In 10 is with reference number 74 the brake disc of a disc brake system shown, the alternative or in addition to the coaster brake 46 can be used.

Das schmalbauende Reibrad-Umlaufgetriebe 25 mit seinem konstruktiv bedingten feststehenden Getriebegehäuse 41 ermöglicht es darüber hinaus, eine ganze Reihe zusätzlicher Antriebskomponenten, wie Elektromotor 58, 61, Generator 68, eine eventuelle Motorsteuerung 65, den Freilauf 66 sowie eine Rücktrittbremse 46 zu integrieren.The narrow-built friction wheel epicyclic gearbox 25 with its constructive fixed gear housing 41 It also allows a whole range of additional drive components, such as electric motors 58 . 61 , Generator 68 , a possible engine control 65 , the freewheel 66 and a coaster brake 46 to integrate.

Da diese Antriebseinheit, im Kraftfluss beginnend beim Ritzel 14 bis hin zur im Kraftfluss hinten liegenden Abtriebshülse 39 von der Radnabe 17 entkoppelbar ist, lässt sich gegenüber Getrieben mit rotierendem Getriebegehäuse eine Wartung oder ein Getriebetausch ohne das Entfernen der Radspeichen des Fahrrades besonders einfach realisieren.As this drive unit, in the power flow starting at the pinion 14 up to the output shaft in the power flow 39 from the wheel hub 17 can be decoupled compared to transmissions with rotating gearbox a maintenance or a gear change without removing the wheel spokes of the bicycle particularly easy to implement.

Das erfindungsgemäße Fahrradgetriebe bildet somit eine hoch integrierte Antriebseinheit beziehungsweise Antriebsanordnung, die inklusive der Radnabe 17 als Gesamtbaueinheit innerhalb der vorgegebenen Standard-Einbaubreite von 135 mm zwischen den hinteren Aufnahmestützen eines Fahrradrahmens montierbar ist. Lediglich die zur Festlegung des erfindungsgemäßen Getriebes 10 beziehungsweise der durch das Getriebe 10 gebildeten Antriebseinheit notwendige Tragachse 11 weist eine die Einbaubreite überschreitende Länge auf, die eine Festlegung am Fahrradrahmen ermöglicht. Diese hochintegrierte Baueinheit in jeder der dargestellten Ausführungsformen ist ohne weiteres an jedem Fahrrad nachrüstbar. The bicycle transmission according to the invention thus forms a highly integrated drive unit or drive arrangement, including the wheel hub 17 as a total assembly within the given standard installation width of 135 mm between the rear receiving supports a bicycle frame is mountable. Only the definition of the transmission according to the invention 10 or by the transmission 10 formed drive unit necessary support shaft 11 has a width that exceeds the paving width, which allows attachment to the bicycle frame. This highly integrated assembly in each of the illustrated embodiments is readily retrofittable to any bicycle.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Fahrradgetriebe Bicycle transmission
1111
starre Achse rigid axis
1212
erstes Lager first camp
1313
Hülse shell
1414
Ritzel pinion
1515
Ring ring
1717
Radnabe wheel hub
1818
zweites Lager second camp
1919
Zahnrad-Umlaufgetriebe Gear planetary gear
2020
Planetenträger von 19 Planet carrier of 19
2121
Planetenrad, Zahnrad von 19 Planet gear, cogwheel of 19
2222
Innenrad von 19 Inner wheel of 19
2323
Hohlrad von 19 Ring gear of 19
2424
Hülsenabschnitt von 22 / KoppelgliedSleeve section of 22 / Coupling link
2525
Reibrad-Umlaufgetriebe Friction-wheel epicyclic gear
2626
Außensonne outside sun
2727
Außenlaufring Outer race
2828
erster Spalt first gap
2929
Innensonne inside sun
3030
Innenlaufring Inner race
3131
zweiter Spalt second gap
3232
Drehmomentkupplung torque coupling
3333
Koppelring coupling ring
3434
Doppelkegelrad Doppelkegelrad
3535
zweiter Planetenträger von 25 second planet carrier of 25
3636
Schwinge wing
3838
Planetenträgerring Planet carrier ring
3939
Abtriebshülse output socket
4040
Verstelleinrichtung von 25 Adjustment of 25
4141
Getriebegehäuse gearbox
4242
Drehmomentstütze torque arm
4343
drittes Lager third camp
4444
viertes Lager fourth camp
4545
fünftes Lager fifth camp
4646
Rücktrittbremse backpedal brake
4747
Rollen roll
4848
Bremsbacken brake shoes
4949
Bremsmomentbrücke Braking torque bridge
5050
Bremsmomentstütze Braking torque support
5151
Kühlrippen von 39 Cooling fins of 39
5252
Luftzuführöffnung von 17 Air supply opening of 17
5353
Luftschaufeln air blades
5454
Luftleitrippen Luftleitrippen
5555
Kranz / Speichenträger Wreath / spokes carrier
5656
Achse von 34 Axis of 34
5757
Bolzen von 38 Bolts of 38
58 58
Elektromotor (Außenläufer)Electric motor (external rotor)
5959
erster Stator first stator
6060
erster Rotor first rotor
6161
Elektromotor (Innenläufer) Electric motor (internal rotor)
6262
zweiter Stator second stator
6363
zweiter Rotor second rotor
6464
Rotorstütze rotor support
6565
Motorsteuerung motor control
6666
Freilauf freewheel
6767
Tellerfeder Belleville spring
6868
Generator generator
6969
Stator von 68 Stator of 68
7070
Rotor von 68 Rotor of 68
7171
Messscheibe von Drehmomentsensor Measuring disc of torque sensor
7272
Drehzahlsensor Speed sensor
7373
Spreizteil spreading
7474
Bremsscheibe brake disc
7575
Freilauf freewheel

Claims (9)

Stufenloses Fahrradgetriebe (10) umfassend ein Reibrad-Umlaufgetriebe (25), – mit einem Getriebegehäuse (41), welches die Getriebebauteile umgibt, – mit einer angetriebenen Innensonne (29), welche von zwei axial durch einen umlaufenden Spalt (31) beabstandeten Innenlaufringen (30) gebildet ist und – mit einer Außensonne (26), welche von zwei axial durch einen umlaufenden Spalt (28) beabstandeten Außenlaufringen (27) gebildet ist und – mit Planeten, die als Doppelkegelräder (34) ausgebildet sind und deren aneinander anliegende Kegelbasen in den Spalt (31) der Innensonne (29) und den Spalt (28) der Außensonne (26) eintauchen, – wobei die Innensonne (29) die Antriebsseite des Getriebes bildet, – ein die Doppelkegelräder (34) tragender Planetenträger (20) die Abtriebsseite des Getriebes bildet und – die Außensonne (26) als stehendes Bauteil ausgebildet ist, und – mit einer ersten, aktiv regelbaren Verstelleinrichtung, mittels derer jeweils die Spaltweite zwischen den Innenlaufringen (30) oder den Außenlaufringen (27) veränderbar ist – mit einer zweiten, passiv nachführenden Verstelleinrichtung (32), die den jeweils anderen Spalt in seiner Weite anpasst, wobei – das Getriebegehäuse (41) durch eine Kopplung mit einem Rahmenbauteil des Fahrrades rotationslos gehalten ist.Stepless bicycle transmission ( 10 ) comprising a friction-wheel planetary gear ( 25 ) - with a transmission housing ( 41 ), which surrounds the transmission components, - with a driven inner sun ( 29 ), which of two axially by a circumferential gap ( 31 ) spaced inner races ( 30 ) is formed and - with an outdoor sun ( 26 ), which of two axially by a circumferential gap ( 28 ) spaced outer races ( 27 ) is formed and - with planets, as double bevel gears ( 34 ) are formed and their abutting cone bases in the gap ( 31 ) the inner sun ( 29 ) and the gap ( 28 ) of the outdoor sun ( 26 ), - whereby the inner sun ( 29 ) forms the drive side of the transmission, - a double bevel gears ( 34 ) supporting planet carrier ( 20 ) forms the output side of the transmission and - the outer sun ( 26 ) is formed as a stationary component, and - with a first, actively controllable adjusting device, by means of which in each case the gap width between the inner races ( 30 ) or the outer races ( 27 ) is changeable - with a second, passively adjusting adjusting device ( 32 ), which adjusts the respective other gap in its width, wherein - the transmission housing ( 41 ) is held by a coupling with a frame member of the bicycle without rotation. Stufenloses Fahrradgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsseite des Reibrad-Umlaufgetriebes (25) ein Zahnrad-Umlaufgetriebe (19) mit festem Übersetzungsverhältnis i < 1 vorgeschaltet ist, welches ein zentrales Innenrad (22) und ein das Innenrad umgebendes Hohlrad (23) aufweist, zwischen denen Zahnräder als Planetenräder (21) angeordnet sind.Stepless bicycle transmission ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the drive side of the friction-wheel epicyclic gear ( 25 ) a gear epicyclic gear ( 19 ) is connected upstream of a fixed transmission ratio i <1, which has a central inner wheel ( 22 ) and a ring gear surrounding the inner wheel ( 23 ) between which gears as planet gears ( 21 ) are arranged. Stufenloses Fahrradgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsseite des Reibrad-Umlaufgetriebes (25) ein Freilauf nachgeschaltet ist.Stepless bicycle transmission ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the output side of the friction-wheel epicyclic gear ( 25 ) is followed by a freewheel. Stufenloses Fahrradgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücktrittbremse (46) vorgesehen ist, die unter Umgehung des Reibrad-Umlaufgetriebes (25) und des Zahnrad-Umlaufgetriebes (19) auf das Hinterrad des Fahrrades wirkt.Stepless bicycle transmission ( 10 ) according to claim 1, characterized in that a coaster brake ( 46 ) is provided, bypassing the friction wheel epicyclic gear ( 25 ) and the epicyclic gear ( 19 ) acts on the rear wheel of the bicycle. Stufenloses Fahrradgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Abtriebsseite ein Elektromotor (58) nachgeschaltet ist, der unter Umgehung des Reibrad-(25) und des Zahnrad-Umlaufgetriebes (19) auf das Hinterrad des Fahrrades wirkt.Stepless bicycle transmission ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the output side of an electric motor ( 58 ), which bypasses the Reibrad- ( 25 ) and the epicyclic gear ( 19 ) acts on the rear wheel of the bicycle. Stufenloses Fahrradgetriebe (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (41) einen Stator (59) trägt und die Radnabe (17) glockenförmig ausgebildet ist, einen Rotor (60) trägt und das Getriebegehäuse (41) umgibt.Stepless bicycle transmission ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the transmission housing ( 41 ) a stator ( 59 ) and the wheel hub ( 17 ) is bell-shaped, a rotor ( 60 ) and the transmission housing ( 41 ) surrounds. Stufenloses Fahrradgetriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsseite ein Elektromotor (61) vorgeschaltet ist, dessen Stator (62) vom Getriebegehäuse (41) getragen und innerhalb des Getriebegehäuses (41) angeordnet ist und dessen innerhalb des Getriebegehäuses (41) angeordneter Rotor (63) auf die Innensonne (29) des Reibrad-Umlaufgetriebes (25) wirkt. Stepless bicycle transmission ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the drive side is an electric motor ( 61 ), whose stator ( 62 ) from the transmission housing ( 41 ) and within the transmission housing ( 41 ) is arranged and within the transmission housing ( 41 ) arranged rotor ( 63 ) on the inner sun ( 29 ) of the friction wheel epicyclic gear ( 25 ) acts. Stufenloses Fahrradgetriebe (19) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Abtrieb des Zahnrad-Umlaufgetriebes (19) bildende zentrale Innenrad (22) mittels eines Koppelgliedes (24) mit der Innensonne (29) des Reibrad-Umlaufgetriebes (25) gekoppelt ist.Stepless bicycle transmission ( 19 ) according to claim 2, characterized in that the output of the epicyclic gear ( 19 ) forming central inner wheel ( 22 ) by means of a coupling member ( 24 ) with the inner sun ( 29 ) of the friction wheel epicyclic gear ( 25 ) is coupled. Stufenloses Fahrradgetriebe (10) nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor des Motors auf das Koppelglied (24) von Innenrad (22) und Innensonne (29) wirkt.Stepless bicycle transmission ( 10 ) according to claim 7 and 8, characterized in that the rotor of the motor on the coupling member ( 24 ) of inner wheel ( 22 ) and inner sun ( 29 ) acts.
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