DE102016009422B4

DE102016009422B4 - Stufenloser Antrieb für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE102016009422B4
Application number: DE102016009422.2A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Degtjarew Alexander De
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: RU2629467C1; DE102016009422A1

Abstract

Stufenloser Antrieb eines Fahrrades, der ein Antriebsrad und einen getriebenen Stern (28), welche von einer Kette (29) erfasst sind,gekennzeichnet durch ein universelles selbstzentriertes System, welches eine mediale Gründung (1) und eine äußere Gründung (2) mit einer gemeinsamen und unveränderlichen Achse der Rotation aufweist,wobei der getriebene Stern (28) auf einer (1) der Gründungen (1, 2) des universellen selbstzentrierten Systems befestigt ist,wobei auf den Gründungen (1, 2) rotierbar befestigte Sterne (9, 14, 10, 15, 11, 13) sequentiell von einer geschlossenen weiteren Kette (5) verbunden sind,wobei Sterne (10, 11) der äußeren Gründung (2), deren Achsen (7, 8) der Rotation an einer Feder (19) befestigt sind, linear verschiebbar entlang der äußeren Gründung (2) sind, so dass die äußere Gründung (2) einen veränderlichen geometrischen Mittelpunkt aufweist, welchen ein Kreis (4) bestimmt, der durch die Achsen (6, 7, 8) der Rotation der Sterne (9-11) der äußeren Gründung (2) geht,wobei Zahnräder (16-18), die auf den Sternen (13-15) der medialen Gründung (1) befestigt sind, gezahnten Eingriff mit einem Zahnrad (20) auf einer Abgabewelle (12) haben.

Description

Die Erfindung gehört zu den Transmissionen mit unendlichen Ketten.
Es ist ein mechanisches stufenloses Getriebe ( RU 2 018 746 C1 , F 16 H 15/00, 02.07.90) bekannt.
Das Getriebe enthält eine Eingangswelle und eine Abgabewelle, einen Leistungswandler, einen Mechanismus zur Veränderung einer Exzentrizität und eine Lenkung für einen Umkehrgang. Der Leistungswandler ist in Form eines Generators flexibler Wellen, flexibler und harter Räder ausgeführt, die bis zu den flexiblen Rädern mittels gefederter elastischer Arbeitskörper zusammenwirken.
Die DE 20 2014 001 152 U1 offenbart einen Fahrradantrieb, bei dem durch eine Anordnung von Federbeinen eine Über- oder Untersetzung des Zahnkranzes mit den Pedalen entsteht und sich automatisch an einer an der Antriebsscheibe entstehenden Last anpasst. Die WO 95/03503 A1 offenbart ein stufenlos verstellbares formschlüssiges Satellitengetriebe mit eingebauten Freiläufen. Die DE 20 2014 002 922 U1 offenbart ein System der wechselseitigen Verbindung zweier Wellen, die mittels Bremsung eines Bremszahnrades mit Hilfe einer Bremsmuffe oder-klotzes ausgeführt wird. Ein Mangel dieser Konstruktionen ist die nicht hohe Zuverlässigkeit und die Komplexität der Konstruktionen.
Es ist ein mehrgängiger stufenloser Antrieb eines Fahrzeuges, vorzugsweise eines Fahrrades, enthaltend ein Antriebsrad mit variablem Radius und einen getriebenen Stern, bekannt. Der getriebene Stern ist von einer Kette erfasst, die unter Spannung anliegt. Dabei stellt das Antriebsrad mit variablem Radius eine auf der Pedalwelle aufgestellte, mit dieser verbundene harte Platte dar. Die Platte hat auf Achsen installierte Sterne, die von der Kette erfasst sind. ( RU 2 048 365 C1 ).
Ein Mangel dieser Erfindung ist die Notwendigkeit des periodischen Wechsels der Sterne, die mit der Kette zusammenwirken.
Ein Ziel der Erfindung ist die Veränderung des Übertragungsverhältnisses des Antriebes ohne Wechsel der Sterne, die mit der Kette zusammenwirken.
Das gesetzte Ziel wird durch einen stufenlosen Antrieb eines Fahrrades gemäß Anspruch 1 erreicht. Der stufenlose Antrieb weist ein Antriebsrad und einen getriebenen Stern auf, die von einer Kette erfasst sind, wobei der getriebene Stern auf einer von einer medialen Gründung und einer äußeren Gründung eines universellen selbstzentrierten Systems befestigt ist. Das universelle selbstzentrierte System hat übereinstimmende Rotationsachsen der Gründungen und einen veränderlichen geometrischen Mittelpunkt der äußeren Gründung. Zahnräder, die auf den Sternen der medialen Gründung befestigt sind, haben gezahnten Eingriff mit einem Zahnrad auf der Abgabewelle.
Im stufenlosen Antrieb wird ein universelles selbstzentriertes System mit einer gemeinsamen und unveränderlichen Rotationsachse von Gründungen, enthaltend eine äußere Gründung und eine mediale Gründung, sowie an den Gründungen rotierbar befestigten Sternen, die sequentiell von einer geschlossenen Kette verbunden werden, verwendet, wobei die mediale und die äußere Gründung die gemeinsame und unveränderliche Rotationsachse aufweisen. Sterne der äußeren Gründung sind entlang der Gründung linear verschiebbar. Die gemeinsame und unveränderliche Rotationsachse der Gründungen ist durch Fixation dieser Gründungen auf ein Rotationslager realisiert. Die lineare Verschiebung der Sterne wird dadurch gewährleistet, dass die Rotationsachsen der Sterne auf Federn befestigt sind. Die Eingangswelle ist vorzugsweise mit der medialen Gründung verbunden und hält den Stern, der das Triebmoment von den Pedalen wahrnimmt. Durch die Vorwärtsbewegung der geschlossenen Kette, welche die auf der medialen und äußeren Gründung gelegenen Sterne verbindet, wird das Triebmoment an die mit der Radbuchse verbundene Abgabewelle übergeben. Die Verbindung zur Abgabewelle ist durch gezahnten Eingriff eines Zahnrades auf der Abgabewelle mit Zahnrädern verwirklicht, die auf den Sternen der medialen Gründung des universellen selbstzentrierten Systems befestigt sind.
Der stufenlose Antrieb des Fahrrades unterhält in einem konkreten Erfüllungsbeispiel ein universelles selbstzentriertes System mit einer gemeinsamen und unveränderlichen Rotationsachse von Gründungen, die eine mediale Gründung 1 und eine äußere Gründung 2 enthalten. Die mediale Gründung 1 und die äußere Gründung 2 sind durch ein Lager 3 verbunden. Die Gründung 1 und die Gründung 2 sind relativ zueinander winkelverschiebbar bezüglich der gemeinsamen Achse, die mit einer Abgabewelle 12 übereinstimmt. Die Abgabewelle 12 ist auf der medialen Gründung 1 mit Hilfe eines Lagers 21 rotierbar befestigt. Auf der äußeren Gründung 2 sind Sterne 9, 10, 11 rotierbar bezüglich von Achsen 6, 7, 8 befestigt. Die Achsen 7 und 8 sind an einer Feder 19 befestigt, wobei es diesen Achsen ermöglicht ist, zusammen mit den Sternen 10 und 11 entlang von Falzen 25 und 26 verschoben zu werden. Auf der medialen Gründung 1 sind Sterne 13, 14, 15 befestigt, so dass sie die Möglichkeit haben, sich bezüglich von Achsen 22, 23, 24 zu drehen. Die Sterne 9, 14, 10, 15, 11, 13 sind von einer geschlossenen Kette 5 sequentiell verbunden. Eine Eingangswelle 27 ist auf der medialen Gründung 1 befestigt. Auf den Sternen 13, 14, 15 sind Zahnräder 16, 17, 18 rotierbar bezüglich der Achsen 22, 23, 24 befestigt. Die Zahnräder 16, 17, 18 haben gezahnten Eingriff mit einem Zahnrad 20, das auf der Abgabewelle 12 befestigt ist. Der Kreisbogen 4, der durch die Achsen 6, 7, 8 geht, bestimmt den geometrischen Mittelpunkt der äußeren Gründung. Der geometrische Mittelpunkt der äußeren Gründung 2 stimmt mit dem geometrischen Mittelpunkt der medialen Gründung 1 und mit der Achse der Abgabewelle 12 überein, wenn die Sterne 10 und 11 sich der Abgabewelle 12, wie gezeigt in 6, maximal genähert haben. Eine Winkelwendung der medialen Gründung 1 bezüglich der äußeren Gründung 2 bewirkt eine Spannung der Kette 5. Auf 1 ist der geometrische Mittelpunkt der äußeren Gründung 2 um die Größe 133,97 bezüglich des geometrischen Mittelpunktes der medialen Gründung 1 verschoben.
Wenn die geometrischen Mittelpunkte der äußeren Gründung 2 und der medialen Gründung 1, wie gezeigt in 6, übereinstimmen, drehen sich die mediale Gründung und die äußere Gründung mit identischer Winkelgeschwindigkeit. Alle Sterne und Zahnräder drehen sich nicht, und die Kette 5 wird entlang dem Perimeter nicht verschoben. Die Winkelgeschwindigkeit der Abgabewelle 12 ist gleich null. Wenn die geometrischen Mittelpunkte der Gründungen nicht übereinstimmen, wie gezeigt in 1, so wird die Kette 5 entlang dem Perimeter verschoben, es drehen sich alle Sterne und Zahnräder, und auch das Triebmoment von den Zahnrädern 16, 17, 18 wird auf das Zahnrad 20 und die Abgabewelle 12 übertragen. Die Zahl der Umläufe der Abgabewelle 12 für einen Umlauf der medialen Gründung 1 und der Eingangswelle 27 kann man aus Daten bewerten, die auf 1 dargestellt sind. Wenn sich die mediale Gründung 1 um einen Winkel von 120 Grad dreht, so wird der Stern 9 die Lage des Sterns 11 besetzen und der Stern 13 die Lage des Sterns 15 besetzen. Der Kettenabschnitt 568,52 wird die Lage des Kettenabschnittes 794,8 besetzen. Für den vollen Umlauf der Gründung 1 wird die Kette 5 auf die Größe (794,8 - 568,52) . 3 = 678,84 verschoben werden. Bei einem Radius der Zahnräder 16, 17, 18 gleich 100, und des Zahnrades 20 gleich 146, wird sich die Abgabewelle 12 auf (678,84 / 6,28-100) · 100 / 146 = 0,74 des Umlaufes umdrehen. Ist dabei die Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle gleich Ω, so wird auf der Abgabewelle 12 die Winkelgeschwindigkeit Ω·0,74. Diese Geschwindigkeit wird sich bis null fließend verringern, wenn auf der Abgabewelle 12 die Belastung, ausreichend für die volle Überwindung der Wirkung der Feder 19, fließend erhöht wird. Im universellen selbstzentrierten System können Sterne verwendet sein, die von einer geschlossenen Kette untereinander sequentiell verbunden sind. Der Stern 28 ist an der medialen Gründung 1 mit Hilfe der Eingangswelle (Buchse) 27 befestigt. Durch die Kette 29 wird das Triebmoment von den Pedalen an den Stern 28 übergeben. Die Buchse 31 dient zur Befestigung des stufenlosen Antriebes am Rahmen des Fahrzeuges. Das Triebmoment wird von der Abgabewelle 12 wird an die Radbuchse 30, die mit der Abgabewelle 12 verbunden ist übergeben.
Alle Details des stufenlosen Antriebes befinden sich im ständigen Eingriff. Das Übertragungsverhältnis verändert sich bei der Veränderung der Belastung auf der Abgabewelle. Beim Fehlen des Triebmoments auf der Eingangswelle, führt die Rotation der Abgabewelle nur zur Verschiebung der Kette 5 und der Rotation der Sterne darauf. An die Eingangswelle wird das Triebmoment nicht übergeben. Dies bedeutet, dass der stufenlose Antrieb in diesem Fall eine Überholungskupplung darstellt.
Auf 1 ist das universelle selbstzentrierte System bei Nichtzusammentreffen der geometrischen Mittelpunkte des universellen selbstzentrierten Systems dargestellt.
Auf 2 ist der stufenlose Antrieb eines Fahrrades von der Seite der Radbuchse her dargestellt.
Auf 3 ist der stufenlose Antrieb des Fahrrades ohne die Radbuchse dargestellt.
Auf 4 ist der stufenlose Antrieb des Fahrrades von der Seite der Eingangswelle her dargestellt.
Auf 5 ist ein Schnitt des stufenlosen Antriebes des Fahrrades von der Seite der Eingangswelle her dargestellt.
Auf 6 ist das universelle selbstzentrierte System bei Zusammentreffen der geometrischen Mittelpunkte des universellen selbstzentrierten Systems dargestellt.
Auf 7 ist der stufenlose Antrieb des Fahrrades ohne den Stern und die Kette, welche das Triebmoment auf die mediale Gründung übertragen, dargestellt.

Claims

Stufenloser Antrieb eines Fahrrades, der ein Antriebsrad und einen getriebenen Stern (28), welche von einer Kette (29) erfasst sind, gekennzeichnet durch ein universelles selbstzentriertes System, welches eine mediale Gründung (1) und eine äußere Gründung (2) mit einer gemeinsamen und unveränderlichen Achse der Rotation aufweist, wobei der getriebene Stern (28) auf einer (1) der Gründungen (1, 2) des universellen selbstzentrierten Systems befestigt ist, wobei auf den Gründungen (1, 2) rotierbar befestigte Sterne (9, 14, 10, 15, 11, 13) sequentiell von einer geschlossenen weiteren Kette (5) verbunden sind, wobei Sterne (10, 11) der äußeren Gründung (2), deren Achsen (7, 8) der Rotation an einer Feder (19) befestigt sind, linear verschiebbar entlang der äußeren Gründung (2) sind, so dass die äußere Gründung (2) einen veränderlichen geometrischen Mittelpunkt aufweist, welchen ein Kreis (4) bestimmt, der durch die Achsen (6, 7, 8) der Rotation der Sterne (9-11) der äußeren Gründung (2) geht, wobei Zahnräder (16-18), die auf den Sternen (13-15) der medialen Gründung (1) befestigt sind, gezahnten Eingriff mit einem Zahnrad (20) auf einer Abgabewelle (12) haben.
Stufenloser Antrieb nach Anspruch 1, wobei der getriebene Stern (28) auf der medialen Gründung (1) des universellen selbstzentrierten Systems befestigt ist.