DE102021211853A1 - Bottom bracket gear for a micro mobility vehicle - Google Patents

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Günter Riess
Christoph Margraf
Peter Ziemer
Hagen Doepfert
Ulrich Doerr
Markus Strobel
Leschek Debernitz
Thomas Hodrius
Uwe Griesmeier
Michel Wiemer
Rainer Grundler
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Abstract

Es wird ein Tretlagergetriebe für ein Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit zumindest einem Schaltaktuator zum Sperren oder Freigeben eines drehbaren Getriebebauteils (5) zum Schalten von Übersetzungsstufen vorgeschlagen, wobei als Schaltaktuator ein translatorische Schaltbewegungen ausführender Linearsteller (6) vorgesehen ist und wobei der Linearsteller (6) direkt oder indirekt das zugeordnete Getriebebauteil sperrt oder freigibt. Ferner wird ein Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit dem Tretlagergetriebe vorgeschlagen.A bottom bracket gear for a micro-mobility vehicle (1) is proposed, having at least one shift actuator for locking or releasing a rotatable gear component (5) for shifting gear ratios, a linear actuator (6) executing translatory shifting movements being provided as the shift actuator, and the linear actuator (6) directly or indirectly blocks or releases the associated transmission component. Furthermore, a micro-mobility vehicle (1) with the bottom bracket gear is proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tretlagergetriebe für ein Mikromobilitätsfahrzeug mit zumindest einem Schaltaktuator zum Sperren oder Freigeben eines drehbaren Getriebebauteils zum Schalten von Übersetzungsstufen. Ferner betrifft die Erfindung ein Mikromobilitätsfahrzeug mit einem Tretlagergetriebe.The present invention relates to a bottom bracket gear for a micromobility vehicle with at least one shift actuator for locking or releasing a rotatable gear component for shifting gear ratios. Furthermore, the invention relates to a micromobility vehicle with a bottom bracket gear.

Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2019 220 044 A1 ist ein Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Mikromobilitätsfahrzeug mit einer Anordnung zum Betätigen mehrerer Bremsschaltelemente bekannt. Als Schaltelemente sind neben den Bremsschaltelementen mehrerer Freilaufkupplungen bei dem Tretlagergetriebe vorgesehen, um mehrere Übersetzungsstufen zu realisieren.For example from the publication DE 10 2019 220 044 A1 a bottom bracket gear in planetary gear set construction for a micro-mobility vehicle with an arrangement for actuating a plurality of brake switching elements is known. In addition to the brake switching elements, several overrunning clutches are provided as switching elements in the bottom bracket gear in order to realize several gear ratios.

Zum Betätigen der Bremsschaltelemente ist eine Schaltwalze vorgesehen, die in Wirkverbindung mit mehreren als Bremsschaltelemente ausgeführte Bremsklinken zum Sperren und Freigeben eines zugeordneten Getriebebauteils zum Schalten einer Gangstufe steht. Jede Bremsklinke ist als Kipphebel ausgeführt. Zum Sperren und Freigeben des Getriebebauteils ist ein erster Kipphebelarm einer Schalt- oder Sperrverzahnung des zu sperrenden Getriebebauteils zugeordnet, während ein zweiter Kipphebelarm der Bremsklinke einer entlang des Umfanges der Schaltwalze verlaufenden Kurvenbahn zugeordnet ist. Die Kurvenbahn an dem Außenumfang der rotatorische Bewegungen ausführenden Schaltwalze weist hintereinander angeordnete Berge und Täler auf, sodass die Bremsklinken bei einem Wechsel zwischen Berg und Tal an der Kurvenbahn entsprechend um die Schwenkachse geschwenkt wird, sodass der zugeordnete erste Kipphebelarm der Bremsklinke durch die Schwenkbewegung in die Schaltverzahnung des zugeordneten Getriebebauteils eingreift und somit die Drehbewegung des Getriebebauteils sperrt oder aus der Schaltverzahnung entfernt wird und somit die Drehbewegung des Getriebebauteils freigibt.To actuate the brake shifting elements, a shift drum is provided, which is operatively connected to a plurality of brake pawls designed as brake shifting elements for locking and releasing an associated transmission component for shifting a gear. Each brake pawl is designed as a rocker arm. To lock and release the transmission component, a first rocker arm is assigned to a switching or locking toothing of the transmission component to be locked, while a second rocker arm is assigned to the brake pawl along a curved path running along the circumference of the shift drum. The curved track on the outer circumference of the shift drum that executes rotational movements has peaks and valleys arranged one behind the other, so that when there is a change between peak and valley on the curved track, the brake pawls are pivoted accordingly about the pivot axis, so that the associated first rocker arm of the brake pawl is pivoted into the Shift teeth of the associated transmission component engages and thus blocks the rotational movement of the transmission component or is removed from the shift teeth and thus releases the rotational movement of the transmission component.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tretlagergetriebe sowie ein Fahrzeug mit dem Tretlagergetriebe vorzuschlagen, welche eine möglichst konstruktiv einfache und kostengünstige Schaltaktivierung aufweisen.The present invention is based on the object of proposing a bottom bracket gearbox and a vehicle with the bottom bracket gearbox which have the most structurally simple and cost-effective shift activation possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.This object is achieved according to the invention by the features of patent claims 1 and 10, respectively. Advantageous and claimed developments result from the dependent claims and the description as well as the drawings.

Demzufolge wird ein Tretlagergetriebe für ein Mikromobilitätsfahrzeug, das z. B. als Fahrrad, E-Bike, Pedelec, S-Pedelec oder dergleichen ausgeformt sein kann, mit zumindest einem Schaltaktuator oder dergleichen zum Sperren oder Freigeben eines drehbaren Getriebebauteils zum Schalten von Übersetzungsstufen vorgeschlagen. Um eine möglichst konstruktiv einfache und kostengünstige Schaltbetätigung bzw. Schaltaktuierung zu realisieren, ist vorgesehen, dass als Schaltaktuator ein translatorische Schaltbewegungen ausführender Linearsteller vorgesehen ist, wobei der Linearsteller direkt oder indirekt das zugeordnete Getriebebauteil sperrt oder freigibt.Accordingly, a bottom bracket gear for a micro mobility vehicle z. B. as a bicycle, e-bike, pedelec, S-pedelec or the like, proposed with at least one shift actuator or the like for locking or releasing a rotatable gear component for switching gear ratios. In order to realize a structurally simple and cost-effective shift actuation or shift actuation, it is provided that a linear actuator executing translatory shift movements is provided as the shift actuator, the linear actuator directly or indirectly blocking or releasing the associated transmission component.

Auf diese Weise können bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe auf eine konstruktiv aufwändige und kostenintensive rotierende Schaltwalze und deren Aktuierungseinheit verzichtet werden. Bei dem vorgesehenen Linearsteller ist Antrieb und Aktuierung quasi in einem Bauteil integriert. Ferner ist durch die translatorische bzw. lineare Schaltbewegung eine optimale Betätigung zum Sperren und Freigeben des Getriebebauteils möglich, wodurch besonders kurze Schaltzeiten realisiert werden können. Die besonders kompakt aufgebauten Linearsteller ermöglichen eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe.In this way, in the proposed bottom bracket gear, a constructively complex and cost-intensive rotating shift drum and its actuation unit can be dispensed with. In the case of the proposed linear actuator, the drive and actuation are integrated in one component. Furthermore, the translatory or linear shifting movement enables optimal actuation for locking and releasing the transmission component, as a result of which particularly short shifting times can be achieved. The particularly compact linear actuators enable optimal utilization of the space available in the proposed bottom bracket gear.

Wenn bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe vorzugsweise jedem zu sperrenden oder freizugebenden Getriebebauteil ein Linearsteller zugeordnet ist, können die Linearsteller unabhängig voneinander Schaltbewegungen ausführen, sodass beliebige Schaltungen und Gangsprünge möglich sind. Zudem ergeben sich kürzere Schaltzeiten bei Mehrfachschaltungen.If, in the proposed bottom bracket transmission, a linear actuator is preferably assigned to each transmission component to be locked or released, the linear actuators can perform shifting movements independently of one another, so that any desired shifts and gear jumps are possible. In addition, there are shorter switching times with multiple switching.

Dadurch, dass jeder Linearsteller einen translatorisch bewegbaren Stift oder dergleichen zum Sperren oder Freigeben der Drehbewegung des Getriebebauteils aufweist, erfolgt eine nicht nur bauraumsparende, sondern auch konstruktiv einfache und kostengünstige Schaltaktuierung bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe.Because each linear actuator has a translationally movable pin or the like for blocking or releasing the rotational movement of the transmission component, there is not only space-saving, but also structurally simple and cost-effective shift actuation in the proposed bottom bracket transmission.

Die vorgesehenen Linearsteller bei dem erfindungsgemäßen Tretlagergetriebe können auf verschiedene Arten betätigt werden. Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Kosten und der Schaltzeit sind insbesondere elektromechanische oder elektromagnetisch betätigbare Stifte der Linearsteller.The linear actuators provided in the bottom bracket gear according to the invention can be actuated in various ways. Electromechanical or electromagnetically actuable pins of the linear actuators are particularly advantageous in terms of costs and switching time.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe vorgesehen sein, dass eine Schaltverzahnung bzw. Sperrverzahnung an jedem zu sperrenden oder freizugebenden Getriebebauteil quasi einteilig vorgesehen ist. Auf diese Weise können weitere Bauteile eingespart werden. Jedoch ist es auch möglich, dass die Schaltverzahnung bzw. die auch in sonstiger Weise ausgeführten Sperrflächen durch ein zusätzliches Bauteil, zum Beispiel einem Schaltring bzw. Bremsring oder dergleichen ausgeführt ist, wobei dieses zusätzliche Bauteil die Schaltverzahnung oder dergleichen aufweist und mit dem Getriebebauteil drehfest verbunden ist. Auf diese Weise können gegebenenfalls vorhandene Bauraumbereiche ausgenutzt werden, um die Schaltverzahnung optimal in das Gehäuse des Tretlagergetriebes zu integrieren.In the context of the present invention, it can be provided in the proposed bottom bracket gear that a switching toothing or locking toothing is provided quasi in one piece on each gear component to be locked or released. In this way, further components can be saved. However, it is also possible that the gear teeth or out in any other way led blocking surfaces is performed by an additional component, for example a switching ring or brake ring or the like, this additional component having the switching teeth or the like and is non-rotatably connected to the transmission component. In this way, any available installation space can be utilized in order to optimally integrate the shifting teeth into the housing of the bottom bracket gear.

Eine besonders bauraumgünstige und konstruktiv vorteilhafte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Linearsteller bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe mit seinem translatorisch bewegbaren Stift direkt in die zugeordnete Schaltverzahnung beziehungsweise Sperrverzahnung eingreift. Auf diese Weise können zusätzliche Übertragungselemente zwischen dem Linearsteller und der Schaltverzahnung des Getriebebauteils eingespart werden.A variant of the present invention that is particularly economical in terms of installation space and structurally advantageous provides that at least one linear actuator in the proposed bottom bracket gear engages directly with its translationally movable pin in the associated switching teeth or locking teeth. In this way, additional transmission elements between the linear adjuster and the shift teeth of the transmission component can be saved.

Eine hinsichtlich der Schaltbetätigungskraft verbesserte Ausführungsvariante schlägt im Rahmen der Erfindung vor, dass ein Linearsteller mit seinem translatorisch bewegbaren Stift auf eine Sperrklinke wirkt, die mit der zugeordneten Schaltverzahnung in Eingriff bringbar ist. Durch die Verwendung einer hebelartigen Sperrklinke können durch die Ausgestaltung des Sperrklinken-Eingriffswinkels und des Sperrklinken-Hebelverhältnisses ein ideales Kräfteverhältnis zwischen einer Rückstellfeder und dem Linearsteller hergestellt werden. Demzufolge kann die Sperrklinkengeometrie mit den Eigenschaften des Linearstellers, wie zum Beispiel der Stellkraft und des linearen Stellweges entsprechend kombiniert werden, um eine optimale Schaltbetätigung bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe zu realisieren.An embodiment variant that is improved in terms of the shifting actuation force proposes within the scope of the invention that a linear actuator with its translationally movable pin acts on a pawl that can be brought into engagement with the associated shifting teeth. By using a lever-like pawl, an ideal balance of forces between a restoring spring and the linear actuator can be produced by the design of the pawl engagement angle and the pawl lever ratio. As a result, the pawl geometry can be combined with the properties of the linear actuator, such as the actuating force and the linear actuating path, in order to achieve optimal shift actuation in the proposed bottom bracket gear.

Als zu aktuierende Bauteile können beispielsweise Bremsschaltelemente mit Bremsklinken, Kupplungsschaltelemente mit Freiläufen oder dergleichen vorgesehen sein, mit denen Getriebebauteile gesperrt oder freigegeben werden, um Übersetzungsstufen zu schalten. Die Schaltelemente umfassen den Schaltaktuator, der als Linearsteller ausgeführt ist und eine Schaltverzahnung bzw. Sperrverzahnung, die im Fall eines Bremsschaltelementes mit dem Gehäuse verbunden wird, in dem entweder der Linearsteller mit seinen Stift direkt in die Schaltverzahnung eingreift oder der Linearsteller über eine zugeordnete Sperr- bzw. Bremsklinke in die Schaltverzahnung eingreift. Es ist auch möglich, dass als zu aktuierendes Bauteil eine Parksperre vorgesehen ist, die über eine zugeordneten Linearsteller betätigbar ist, um im geschalteten Zustand eine gehäusefeste Verbindung vorzusehen. In Abhängigkeit des gewählten Radsatzkonzeptes des Tretlagergetriebes ist eine Parksperre direkt durch die Schaltlogik möglich, zum Beispiel durch den Einbau einer weiteren Sperrklinke, die durch einen weiteren Linearsteller betätigt werden kann, um den Abtrieb zu sperren.For example, brake switching elements with brake pawls, clutch switching elements with freewheels or the like can be provided as components to be actuated, with which transmission components can be locked or released in order to shift gear ratios. The switching elements include the switching actuator, which is designed as a linear actuator and a switching toothing or locking toothing, which is connected to the housing in the case of a brake switching element, in which either the linear actuator engages directly with its pin in the switching toothing or the linear actuator via an associated locking or brake pawl engages in the shift teeth. It is also possible for a parking lock to be provided as the component to be actuated, which can be actuated via an associated linear actuator in order to provide a connection fixed to the housing in the switched state. Depending on the wheelset concept selected for the bottom bracket gearbox, a parking lock is possible directly through the switching logic, for example by installing an additional pawl that can be actuated by an additional linear actuator to lock the output.

Vorzugsweise können bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe mehrere miteinander gekoppelte Planetenradsätze zum Realisieren von verschiedenen Übersetzungsstufen durch mehrere Bremsschaltelemente und mehrere Kupplungsfreiläufe realisiert werden, wobei die Bremsschaltelemente als Schaltaktuatoren Linearsteller aufweisen, um die zugeordneten Getriebebauteile zu sperren oder freizugeben, wodurch indirekt auch die Kupplungsfreiläufe betätigt werden.Preferably, in the proposed bottom bracket gearbox, several planetary gear sets coupled to one another can be realized for realizing different gear ratios by means of several brake shifting elements and several clutch freewheels, with the brake shifting elements having linear actuators as shift actuators in order to lock or release the associated transmission components, which indirectly also actuates the clutch freewheels.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Mikromobilitätsfahrzeug mit zumindest einem vorbeschriebenen Tretlagergetriebe, wodurch sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben.A further aspect of the present invention relates to a micro-mobility vehicle with at least one bottom bracket gear as described above, which results in the advantages already described and other advantages.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.The present invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

  • 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes mit einem eine Sperrklinke betätigenden Linearsteller in einer ein Getriebebauteil sperrenden Stellung; 1 a schematic view of a first embodiment variant of a bottom bracket transmission according to the invention with a pawl-actuating linear actuator in a transmission component blocking position;
  • 2 eine schematische Ansicht der ersten Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes gemäß 1 in einer das Getriebebauteil freigegebenen Stellung; 2 a schematic view of the first embodiment of the bottom bracket gear according to 1 in a transmission component released position;
  • 3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes mit einem das Getriebebauteil direkt sperrenden Linearsteller; und 3 a schematic view of a second embodiment variant of the bottom bracket transmission with a linear actuator directly locking the transmission component; and
  • 4 eine schematische Ansicht der zweiten Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes mit dem das Getriebebauteil direkt freigegebenen Linearsteller. 4 a schematic view of the second embodiment variant of the bottom bracket transmission with the transmission component released directly linear adjuster.

In den 1 bis 4 sind verschiedene Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes in verschiedenen Stellung eines als Linearsteller 6 ausgebildeten Schaltaktuators zum Sperren oder Freigeben eines Getriebebauteils 5 an einem Rahmen 2 eines Mikromobilitätsfahrzeugs 1, z. B. eines Fahrrades oder Pedelecs, beispielhaft dargestellt.In the 1 until 4 are different embodiment variants of a bottom bracket transmission according to the invention in different positions of a switching actuator designed as a linear actuator 6 for locking or releasing a transmission component 5 on a frame 2 of a micromobility vehicle 1, e.g. B. a bicycle or pedelecs, shown as an example.

Neben einem manuellen Antrieb über Pedale an einer Tretkurbelwelle kann das Mikromobilitätsfahrzeug 1 zusätzlich auch über eine elektrische Maschine 3, die als Motor oder Generator betreibbar ist, welche mit dem Tretlagergetriebe als sogenannter MicroDrive gekoppelt ist, angetrieben werden. Hierzu ist die elektrische Maschine 3 koaxial zu dem in einem Gehäuse 4 angeordneten Tretlagergetriebe an dem Rahmen 2 des Mikromobilitätsfahrzeugs 1, hier als Fahrrad oder Pedelec dargestellt, bauraumsparend angeordnet.In addition to a manual drive via pedals on a crankshaft, the micromobility vehicle 1 can also be driven via an electric machine 3, which can be operated as a motor or generator and which is coupled to the bottom bracket gear as a so-called MicroDrive. For this purpose, the electrical machine 3 is arranged coaxially to the bottom bracket gear arranged in a housing 4 on the frame 2 of the micromobility vehicle 1, shown here as a bicycle or pedelec, in a space-saving manner.

Um bei dem Tretlagergetriebe verschiedene Übersetzungs- bzw. Gangstufen schalten zu können, sind Schaltaktuatoren zum Sperren oder Freigeben von drehbaren Getriebebauteilen 5 des Tretlagergetriebes vorgesehen. Um eine möglichst konstruktiv einfache und kostengünstige Schaltaktivierung zu realisieren, ist vorgesehen, dass als Schaltaktuator ein translatorische Schaltbewegungen ausführender Linearsteller 6 vorgesehen ist, wobei der Linearsteller 6 direkt oder indirekt das zugeordnete Getriebebauteil 5 sperrt oder freigibt. Vorzugsweise ist jedem zu sperrenden oder freizugebenden Getriebebauteil 5 ein Linearsteller 6 zugeordnet.In order to be able to shift different transmission ratios or gear stages in the bottom bracket gearbox, shift actuators are provided for locking or releasing rotatable gearbox components 5 of the bottom bracket gearbox. In order to realize a shift activation that is as structurally simple and cost-effective as possible, it is provided that a linear actuator 6 executing translational shift movements is provided as the shift actuator, the linear actuator 6 directly or indirectly blocking or releasing the associated transmission component 5 . A linear actuator 6 is preferably assigned to each transmission component 5 to be locked or released.

Jeder Linearsteller 6 weist einen translatorisch bewegbaren Stift 7 auf, der in eine zugeordnete Schalt- bzw. Sperrverzahnung 8 des zu sperrenden oder freizugebenden Getriebebauteils 5 eingreift. Der Stift 7 des Linearstellers 6 ist elektromechanisch oder elektromagnetisch betätigbar. Die Schalt- bzw. Sperrverzahnung 8 kann entweder direkt an dem Getriebebauteil 5 oder an einem mit dem Getriebebauteil 5 drehfest verbundenen Bremsring oder dergleichen vorgesehen sein. Bei einem Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise sind die Getriebebauteile 5 vorzugsweise jeweils die drei Elemente der Planetenradsätze, nämlich Sonnenrad, Planetenradträger und Hohlrad, welche über den Linearsteller 6 zum Schalten von Übersetzungsstufen gesperrt bzw. mit dem Gehäuse 4 verbunden werden können.Each linear actuator 6 has a translationally movable pin 7 which engages in an associated switching or locking toothing 8 of the transmission component 5 to be locked or released. The pin 7 of the linear actuator 6 can be actuated electromechanically or electromagnetically. The switching or locking toothing 8 can be provided either directly on the transmission component 5 or on a brake ring or the like which is non-rotatably connected to the transmission component 5 . In a bottom bracket gear with a planetary gear set design, the gear components 5 are preferably the three elements of the planetary gear sets, namely the sun gear, planet gear carrier and ring gear, which can be locked or connected to the housing 4 via the linear actuator 6 for shifting gear ratios.

Bei der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsvariante erfolgt die Schaltaktuierung über eine federbelastete Sperrklinke 9, die schwenkbar um eine gehäusefeste Drehachse 12 angeordnet ist. Ein erster Hebelarm 10 einer Sperrklinke 9 ist dem zum Beispiel federbelasteten und elektromagnetisch betätigbaren Stift 7 des Linearstellers 6 zur Betätigung zugeordnet, während ein zweiter Hebelarm 11 der Schaltverzahnung 8 des zugeordneten Getriebebauteils 5 zum Sperren oder Freigeben zugeordnet ist. In 1 ist die gesperrte Stellung der Sperrklinke 9 dargestellt, bei der das zugeordnete Getriebebauteil 5 durch das formschlüssige Eingreifen in die Schaltverzahnung 8 blockiert wird. In 2 ist die freigegebene Stellung der Sperrklinke 9 dargestellt, bei der der Stift 7 des Linearstellers 6 in seiner eingefahrenen Stellung ist, und die z. B. federbelastete Sperrklinke 9 aus der Schaltverzahnung 8 entfernt ist und damit das zugeordnete Getriebebauteil 5 freigibt.At the in the 1 and 2 In the first embodiment variant shown, the shift actuation takes place via a spring-loaded pawl 9, which is arranged pivotably about an axis of rotation 12 fixed to the housing. A first lever arm 10 of a pawl 9 is associated with the, for example, spring-loaded and electromagnetically actuable pin 7 of the linear actuator 6 for actuation, while a second lever arm 11 is associated with the shift teeth 8 of the associated transmission component 5 for locking or releasing. In 1 the locked position of the pawl 9 is shown, in which the associated transmission component 5 is blocked by the form-fitting engagement in the shift teeth 8. In 2 the released position of the pawl 9 is shown, in which the pin 7 of the linear actuator 6 is in its retracted position, and the z. B. spring-loaded pawl 9 is removed from the shift teeth 8 and thus the associated transmission component 5 releases.

In den 3 und 4 ist die zweite Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes dargestellt, bei der die Schaltaktuierung direkt über den Linearsteller 6 ohne zusätzliche Sperrklinken erfolgt. Hierzu greift der Stift 7 des Linearstellers 6 in seiner ausgefahren Stellung direkt in die Schaltverzahnung 8 des zu sperrenden Getriebebauteils 5 ein, wodurch die gewünschte Übersetzungsstufe geschaltet wird. In 3 ist die ausgefahrene Stellung des Stiftes 7 des Linearstellers 6 gezeigt, in der der Stift 7 in die Schaltverzahnung 8 formschlüssig eingreift, während in 4 die eingefahrene Stellung des Stiftes 7 des Linearstellers 6 gezeigt ist, in der das Getriebebauteil 5 freigegeben ist.In the 3 and 4 the second embodiment variant of the bottom bracket gear is shown, in which the shift actuation takes place directly via the linear actuator 6 without additional pawls. For this purpose, the pin 7 of the linear actuator 6, in its extended position, engages directly in the shift teeth 8 of the transmission component 5 to be locked, as a result of which the desired transmission stage is shifted. In 3 shows the extended position of the pin 7 of the linear actuator 6, in which the pin 7 positively engages in the shift teeth 8, while in 4 the retracted position of the pin 7 of the linear actuator 6 is shown, in which the transmission component 5 is released.

Bei der Verwendung von kleinbauenden einzelnen verstellbaren Linearstellern 6 ergeben sich beispielsweise zwei Einbauoptionen, welche nach der unbestromten Endlage, beispielsweise über Federkraft in der Endlage gehalten, unterschieden werden. Bei sogenannten normalerweise offenen Schaltelementen erfolgt der Eingriff in die Schaltverzahnung 8 durch aktive Ansteuerung des Linearstellers 6, während bei normalerweise geschlossenen Schaltelementen der Eingriff in die Schaltverzahnung 8 durch Federkraft erfolgt. Durch die Ausgestaltung des Sperrklinken-Eingriffswinkels und des Sperrklinken-Hebelverhältnisses kann ein ideales Kräfteverhältnis zwischen der notwendigen Federkraft und den Linearsteller 6 im möglichen Bauraum hergestellt werden. Da jedes Schaltelement bestehend aus einem Linearsteller 6 mit oder ohne federbelastete Sperrklinke 9 und Schaltverzahnung 8 in seiner Ausprägung (normalerweise offen / normalerweise geschlossen) einzeln definiert werden kann, ist auch eine Kombination möglich. Dies ermöglicht anhand der Schaltlogik die Gangstufen mit hohem Fahranteil möglichst unbestromt fahren zu können.When using small-sized, individual, adjustable linear actuators 6, there are, for example, two installation options, which are differentiated according to the non-energized end position, held in the end position, for example, by spring force. In the case of so-called normally open shifting elements, the engagement in the shifting teeth 8 takes place by active activation of the linear actuator 6, while in the case of normally closed shifting elements, the engagement in the shifting teeth 8 takes place by spring force. Due to the design of the pawl engagement angle and the pawl lever ratio, an ideal power ratio between the necessary spring force and the linear actuator 6 can be produced in the possible installation space. Since each switching element consisting of a linear actuator 6 with or without a spring-loaded pawl 9 and switching toothing 8 can be individually defined in its form (normally open/normally closed), a combination is also possible. Based on the switching logic, this enables the gears with a high proportion of driving to be driven with as little current as possible.

Bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe können beliebige Schaltungen bzw. Gangsprünge ermöglicht werden. Aufgrund der Verwendung von Linearsteller ergeben sich kürzere Schaltzeiten insbesondere auch bei Mehrfachschaltungen, da direkte Gangsprünge möglich sind. Es wird eine extreme Lastschaltfähigkeit durch die Ausgestaltung der geometrischen Verhältnisse realisiert, da die Schaltaktuierung unabhängig kontrollierbar ist. Es sind insgesamt viele Gangstufen in beliebiger Übersetzungsreihe einen vorgeschlagenen Tretlagergetriebe abbildbar, zum Beispiel können beim Anfahren oder beim Bergabfahren Gangstufen übersprungen werden.With the proposed bottom bracket gear, any circuits or gear jumps can be made possible. The use of linear actuators results in shorter shift times, especially with multiple shifts, since direct gear jumps are possible. An extreme power shift capability is achieved through the configuration of the geometric conditions, since the shift actuation can be controlled independently. There are a total of many gears in any translation series a proposed bottom bracket gear mapped, for example, gears can be skipped when starting or when driving downhill.

Insgesamt ergibt sich eine freie Gestaltung bzw. Positionierung jeder Schaltbetätigung für ideale Positionierung anderer Elemente bzw. Sensoren. Bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe wird eine Kombination aus einem kompakt aufgebauten Tretlagergetriebe und einzeln unabhängig voneinander aktivierbaren Schaltaktuatoren geschaffen, wodurch eine optimale Ausnutzung des Bauraumes realisiert wird. Durch die Kombination aus normalerweise offenen und normalerweise geschlossenen Schaltstellungen ergeben sich weitere Vorteile bei der Aktivierung, wodurch sich insgesamt kurze Schaltzeiten bei voller Lastschaltfähigkeit und sich zudem Mehrfachschaltungen ergeben. Es ist ebenso denkbar, dass bistabile Schaltaktuatoren bzw. Steller verwendet werden, bei denen beide Endlagen angesteuert werden.Overall, this results in a free design or positioning of each switching actuation for ideal positioning of other elements or sensors. In the proposed bottom bracket gear, a combination of a compact bottom bracket gear and individually independent of each other created switch actuators that can be activated, whereby an optimal utilization of the installation space is realized. The combination of normally open and normally closed switching positions results in further advantages during activation, resulting in short switching times with full load switching capability and multiple switching operations. It is also conceivable that bistable switching actuators or controllers are used, in which both end positions are controlled.

Bezugszeichenlistereference list

11
Mikromobilitätsfahrzeugmicro mobility vehicle
22
Rahmenframe
33
elektrische Maschine bzw. Elektromotorelectrical machine or electric motor
44
Gehäuse des TretlagergetriebesHousing of the bottom bracket gear
55
Getriebebauteil des TretlagergetriebesGear component of the bottom bracket gear
66
Linearstellerlinear actuator
77
translatorisch bewegbarer Stift des Linearstellerstranslationally movable pin of the linear actuator
88th
Schalt- bzw. Sperrverzahnung bzw. SperrflächeSwitching or locking teeth or locking surface
99
Sperrklinke bzw. BremsklinkePawl or brake pawl
1010
erster Hebelarm der Sperrklinkefirst lever arm of the pawl
1111
zweiter Hebelarm der Sperrklinkesecond lever arm of the pawl
1212
Drehachse der SperrklinkeAxis of rotation of the pawl

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102019220044 A1 [0002]DE 102019220044 A1 [0002]

Claims (10)

Tretlagergetriebe für ein Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit zumindest einem Schaltaktuator zum Sperren oder Freigeben eines drehbaren Getriebebauteils (5) zum Schalten von Übersetzungsstufen, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltaktuator ein translatorische Schaltbewegungen ausführender Linearsteller (6) vorgesehen ist, wobei der Linearsteller (6) direkt oder indirekt das zugeordnete Getriebebauteil sperrt oder freigibt.Bottom bracket gear for a micro-mobility vehicle (1) with at least one shift actuator for locking or releasing a rotatable gear component (5) for shifting gear ratios, characterized in that a linear actuator (6) executing translatory shifting movements is provided as the shift actuator, the linear actuator (6) directly or indirectly blocks or releases the associated transmission component. Tretlagergetriebe nach Anspruch 1, dadurch bezeichnet, dass jedem zu sperrenden oder freizugebenden Getriebebauteil (5) ein Linearsteller (6) zugeordnet ist.bottom bracket gear claim 1 , characterized in that each transmission component (5) to be locked or released is assigned a linear actuator (6). Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Linearsteller (6) einen translatorisch bewegbaren Stift (7) zum Sperren oder Freigeben der Drehbewegung des zugeordneten Getriebebauteils (5) aufweist.bottom bracket gear claim 1 or 2 , characterized in that each linear actuator (6) has a translationally movable pin (7) for blocking or releasing the rotational movement of the associated gear component (5). Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (7) des Linearstellers (6) elektromechanisch oder elektromagnetisch betätigbar ist.Bottom bracket gear according to one of the preceding claims, characterized in that the pin (7) of the linear actuator (6) can be actuated electromechanically or electromagnetically. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltverzahnung oder Sperrverzahnung (8) an jedem zu sperrenden oder freizugebenden Getriebebauteil (5) oder an einem mit dem Getriebebauteil (5) drehfest verbundenen Bremsring oder Freilauf vorgesehen ist.Bottom bracket gear according to one of the preceding claims, characterized in that shift gearing or locking gearing (8) is provided on each gear component (5) to be locked or released or on a brake ring or freewheel non-rotatably connected to the gear component (5). Tretlagergetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Linearsteller (6) mit seinem translatorisch bewegbaren Stift (7) direkt in die zugeordnete Schaltverzahnung oder Sperrverzahnung (8) eingreift.bottom bracket gear claim 5 , characterized in that at least one linear actuator (6) with its translationally movable pin (7) engages directly in the associated shift teeth or locking teeth (8). Tretlagergetriebe nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Linearsteller (6) mit seinem translatorisch bewegbaren Stift (7) auf eine Sperrklinke (9) wirkt, die mit der zugeordneten Schaltverzahnung oder Sperrverzahnung (8) in Eingriff bringbar ist.bottom bracket gear claim 5 or 6 characterized in that at least one linear actuator (6) acts with its translationally movable pin (7) on a pawl (9) which can be brought into engagement with the associated switching toothing or locking toothing (8). Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zu aktuierendes Bauteil zumindest ein Bremsschaltelement und/oder eine Parksperre vorgesehen ist.Bottom bracket transmission according to one of the preceding claims, characterized in that at least one brake switching element and/or a parking lock is provided as the component to be actuated. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch bezeichnet, dass mehrere miteinander gekoppelte Planetenradsätze zum Realisieren von verschiedenen Übersetzungsstufen vorgesehen sind.Bottom bracket gear according to one of the preceding claims, characterized in that several planetary gear sets coupled to one another are provided for realizing different gear ratios. Mikromobilitätsfahrzeug, insbesondere Fahrrad oder Pedelec, mit zumindest einem Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche.Micromobility vehicle, in particular a bicycle or pedelec, with at least one bottom bracket gear according to one of the preceding claims.
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