DE102022115148B4

DE102022115148B4 - Circuit assembly for a hub alternator

Info

Publication number: DE102022115148B4
Application number: DE102022115148.4A
Authority: DE
Inventors: Jochen Wangermann
Original assignee: Renak GmbH
Current assignee: Renak GmbH
Priority date: 2022-06-17
Filing date: 2022-06-17
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2042-06-18
Also published as: DE102022115148A1

Abstract

Schaltungsbaugruppe für eine Nabenlichtmaschine mit einem in einer Fahrradnabe eines Laufrades angeordneten Magnetrotor-Stator-System zur Stromerzeugung, wobei die Schaltungsbaugruppe eine Kupplungsbuchse, ein Federelement, einen Gegenring, Schaltkugeln, einen Stellhebel, einen mit dem Stellhebel verbundenen Stellring, Stellstifte und eine Kupplungsscheibe aufweist. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bekannte Schaltungsbaugruppe für eine Nabenlichtmaschine mit einem in einer Fahrradnabe eines Laufrades angeordneten Magnetrotor-Stator-System zur Stromerzeugung derart weiterzubilden, dass eine Fernbetätigung der Schaltungsbaugruppe in einfacher Weise möglich ist. Dies Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schaltungsbaugruppe (1) eine Schalthülse (13) aufweist und diese Schalthülse (13) um die Laufradachse (2) drehbar gelagert ist und dass der Stellring (12) an einem der Kupplungsvorrichtung (1) zugewandten Ende der Schalthülse (13) fixiert ist und dass der Stellhebel (6) in radialer Richtung zur Laufradachse (2) mit der Schalthülse (13) in Wirkverbindung steht und dass sowohl am Stellring (12) als auch am Gegenring (9) ein erster Teil der Ausnehmungen (9a, 12a) mit einem ersten Durchmesser und der andere Teil der Ausnehmungen (9a, 12a) mit einem zum ersten Teil größeren Durchmesser ausgeführt sind und dass sowohl der erste Durchmesser als auch der zweite Durchmesser kleiner sind als der Durchmesser der Schaltkugeln (10) und dass die Ausnehmungen (9a, 12a) des ersten Teils und die Ausnehmungen (9a, 12a) des zweiten Teils abwechselnd und äquidistant entlang eines Kreises angeordnet sind und dass bei einem geschlossenen Zustand der Kupplungsvorrichtung (1) die Schaltkugeln (10) jeweils in den größeren Ausnehmungen (9a, 12a) des Stellrings (12) und des Gegenrings (9) angeordnet sind und dass bei einem geöffneten Zustand der Kupplungsvorrichtung (1) die Schaltkugeln (10) jeweils in den kleineren Ausnehmungen (9a, 12a) des Stellrings (12) und des Gegenrings (9) angeordnet sind.Circuit assembly for a hub generator with a magnet rotor-stator system for generating electricity arranged in a bicycle hub of a wheel, the circuit assembly having a coupling bush, a spring element, a counter ring, switching balls, an adjusting lever, an adjusting ring connected to the adjusting lever, adjusting pins and a clutch disk. The object of the invention is therefore to further develop the known circuit assembly for a hub generator with a magnet rotor-stator system for generating electricity arranged in a bicycle hub of a wheel in such a way that remote operation of the circuit assembly is possible in a simple manner. This object is achieved in that the switching assembly (1) has a switching sleeve (13) and this switching sleeve (13) is mounted so as to be rotatable about the impeller axis (2) and that the adjusting ring (12) is fixed to an end of the switching sleeve (13) facing the coupling device (1) and that the adjusting lever (6) is operatively connected to the switching sleeve (13) in the radial direction to the impeller axis (2) and that both on the adjusting ring (12) and on the counter ring (9) a first part of the recesses (9a, 12a) are designed with a first diameter and the other part of the recesses (9a, 12a) with a diameter larger than the first part and that both the first diameter and the second diameter are smaller than the diameter of the switching balls (10) and that the recesses (9a, 12a) of the first part and the recesses (9a, 12a) of the second part are arranged alternately and equidistantly along a circle and that when the coupling device (1) is in the closed state, the switching balls (10) are each arranged in the larger recesses (9a, 12a) of the adjusting ring (12) and the counter ring (9) and that when the coupling device (1) is in the open state, the switching balls (10) are each arranged in the smaller recesses (9a, 12a) of the adjusting ring (12) and the counter ring (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsbaugruppe für eine Nabenlichtmaschine zur Ein- und Ausschaltung der Stromproduktion mit einem in einer Fahrradnabe eines Laufrades angeordneten Magnetrotor-Stator-System zur Stromerzeugung, dessen Stator und Magnetrotor bei geschlossener Kupplung axial zur Laufradachse der Fahrradnabe in eine gegenseitige Verdrehung versetzbar sind und wobei das Magnetrotor-Stator-System mittels einer Kupplungsvorrichtung mit einem Planetengetriebe in Wirkverbindung bringbar und eine Rotation der Nabenhülse gegenüber der Laufradachse über das Planetengetriebe in die gegenseitige Verdrehung des Stators und des Magnetrotors überführbar ist. Bei geöffneter Kupplung ist die Relativgeschwindigkeit zwischen Magnetrotor und Stator aufgehoben und der Nabendynamo dreht sich so leicht, wie eine Vorderradnabe ohne Stromerzeugungsteil.The invention relates to a circuit assembly for a hub generator for switching the power production on and off with a magnet rotor-stator system arranged in a bicycle hub of a wheel for generating power, the stator and magnet rotor of which can be set into mutual rotation axially to the wheel axis of the bicycle hub when the clutch is closed, and the magnet rotor-stator system can be brought into operative connection with a planetary gear by means of a clutch device and a rotation of the hub sleeve relative to the wheel axis can be converted into mutual rotation of the stator and the magnet rotor via the planetary gear. When the clutch is open, the relative speed between the magnet rotor and stator is canceled and the hub dynamo rotates as easily as a front wheel hub without a power generation part.

Für die Stromversorgung der Beleuchtungseinrichtung von Fahrrädern haben sich als Alternative zu Seitenläuferdynamos mittlerweile Nabendynamos durchgesetzt. Gegenüber Seitenläuferdynamos sind Nabendynamos nicht anfällig gegenüber Witterungsbedingungen. Nabendynamos sind im Stand der Technik in vielfältigen Ausgestaltungen sowohl mit als auch ohne Getriebe bekannt. Wegen ihres konstruktiv einfachen Aufbaus haben sich bisher getriebelose Lösungen am Markt durchgesetzt, die ständig auch ohne das Erfordernis einer Beleuchtung Strom erzeugen.Hub dynamos have now become the preferred alternative to side-wheel dynamos for supplying power to bicycle lighting systems. In contrast to side-wheel dynamos, hub dynamos are not susceptible to weather conditions. Hub dynamos are available in a wide range of designs, both with and without gears. Due to their simple construction, gearless solutions have so far prevailed on the market, which continuously generate power without the need for lighting.

Weiterhin existieren Ausführungen, bei denen der Nabendynamo bei Nichterfordernis einer Stromerzeugung mittels einer Kupplungsvorrichtung abgeschaltet werden kann und damit eine Spannungserzeugung unterbunden wird. Dies eliminiert Wirbelstromverluste im Nabendynamo, was wiederum eine mit der Fahrgeschwindigkeit zunehmende Schwergängigkeit des mit dem Nabendynamo versehenen Laufrades des Fahrrades vermeidet. Die EP 0 555 448 B1 beschreibt ein Nabendynamo mit Planetengetriebe und Kupplungsvorrichtung. Über eine Schließung der Kupplungsvorrichtung kann eine Rotation der Nabenhülse um die Laufradachse auf das Sonnenrad des Planetengetriebes übertragen werden. Das rotierende Sonnenrad ist wiederum mit einem Magnetrotor des Nabendynamos gekoppelt, sodass der Magnetrotor axial gegenüber der Laufradachse in Drehung versetzt wird. Um den Magnetrotor herum ist ein Stator mit Drahtwicklung positioniert, der ortsfest zur Laufradachse ist. Durch die Relativbewegung zwischen Magnetrotor und Stator wird in der Drahtwicklung einer Spannung induziert, die für eine weitere Verwendung abgegriffen werden kann.There are also designs in which the hub dynamo can be switched off by means of a coupling device when power generation is not required, thus preventing voltage generation. This eliminates eddy current losses in the hub dynamo, which in turn prevents the wheel of the bicycle equipped with the hub dynamo from becoming increasingly stiff with increasing speed. EP 0 555 448 B1 describes a hub dynamo with planetary gear and clutch device. By closing the clutch device, a rotation of the hub sleeve around the wheel axis can be transferred to the sun gear of the planetary gear. The rotating sun gear is in turn coupled to a magnet rotor of the hub dynamo, so that the magnet rotor is set in rotation axially relative to the wheel axis. A stator with a wire winding is positioned around the magnet rotor, which is fixed to the wheel axis. The relative movement between the magnet rotor and the stator induces a voltage in the wire winding, which can be tapped for further use.

In DE 10 2005 030 405 B4 und DE 10 2015 016 073 B3 finden sich Weiterentwicklungen der die Kupplungsvorrichtung antreibenden Schaltungsbaugruppe. Die Schaltungsbaugruppe der DE 10 2015 016 073 B3 umfasst eine Kupplungsbuchse, ein Federelement, ein Gegenring, Schaltkugeln, einen Stellhebel, Stellstifte und eine Kupplungsscheibe. Der Stellhebel steht mit einem kreisringförmigen Stellring in Wirkverbindung, wobei der Stellring und der Gegenring Ausnehmungen zur Aufnahme der Schaltkugeln aufweisen. Die Kupplungsbuchse ist axial um die Achse des Laufrades angeordnet, wobei die Kupplungsbuchse axial durch das Federelement, den Stellring, den Gegenring und die Kupplungsscheibe geführt ist. Die der Kupplungsvorrichtung abgewandte Stirnfläche des Gegenrings wird von dem Federelement beaufschlagt. Die Schaltkugeln sind zwischen der der Kupplungsvorrichtung zugewandten Stirnseite des Gegenrings und der der Kupplungsvorrichtung abgewandten Stirnseite des Stellrings angeordnet. Der Gegenring ist nur axial gegen die Kupplungsbuchse bewegbar. Die Kupplungsbuchse weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt mit einem jeweils unterschiedlichen Außendurchmesser auf, wobei die Stellstifte axial gegen die Kupplungsbuchse bewegbar sind. Zwischen dem Gegenring, den Stellstiften und der Kupplungsscheibe besteht eine Wirkverbindung. Die Stellstifte sind durch den Stellring geführt und gegen den Stellring axial bewegbar. Die Stellstifte liegen mit einem Ende an der der Kupplungsvorrichtung abgewandten Stirnseite der Kupplungsscheibe und mit dem anderen Ende an der der Kupplungsvorrichtung zugewandten Stirnseite des Gegenrings an. Die Kupplungsscheibe ist nur axial gegen die Kupplungsbuchse bewegbar. Bei einer Betätigung des Stellhebels werden die Schaltkugel bezüglich der Ausnehmungen verschoben und damit der Stellring und Gegenring gegeneinander verlagert. Diese Verlagerung wird über die Stellstifte auf die Kupplungsscheibe übertragen. Durch ein Hin- und Herbewegen des Schalthebels wechselt damit die Kupplungsvorrichtung zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand.In EN 10 2005 030 405 B4 and EN 10 2015 016 073 B3 There are further developments of the circuit assembly that drives the clutch device. The circuit assembly of the EN 10 2015 016 073 B3 comprises a coupling bush, a spring element, a counter ring, switching balls, an adjusting lever, adjusting pins and a clutch disc. The adjusting lever is operatively connected to an annular adjusting ring, the adjusting ring and the counter ring having recesses for receiving the switching balls. The coupling bush is arranged axially around the axis of the impeller, the coupling bush being guided axially through the spring element, the adjusting ring, the counter ring and the clutch disc. The end face of the counter ring facing away from the coupling device is acted upon by the spring element. The switching balls are arranged between the end face of the counter ring facing the coupling device and the end face of the adjusting ring facing away from the coupling device. The counter ring can only be moved axially against the coupling bush. The coupling bush has a first, a second and a third section, each with a different outer diameter, the adjusting pins being axially movable against the coupling bush. There is an operative connection between the counter ring, the adjusting pins and the clutch disc. The adjusting pins are guided through the adjusting ring and can be moved axially against the adjusting ring. The adjusting pins rest with one end on the face of the clutch disc facing away from the clutch device and with the other end on the face of the counter ring facing the clutch device. The clutch disc can only be moved axially against the clutch bush. When the adjusting lever is operated, the switching balls are moved relative to the recesses and thus the adjusting ring and counter ring are displaced against each other. This displacement is transferred to the clutch disc via the adjusting pins. By moving the switching lever back and forth, the clutch device changes between an open and a closed state.

Weitere Schaltungsbaugruppen sind aus DE 100 03 627 C1 und DE 20 2006 018 296 U1 bekannt. Auch mit diesen Schaltungsbaugruppen ist ein Ein- und Ausschalten der Stromproduktion einer Nabenlichtmaschine mit einem in einer Fahrradnabe eines Laufrades angeordneten Magnetrotor-Stator-System zur Stromerzeugung möglich.Further circuit assemblies are made of DE 100 03 627 C1 and DE 20 2006 018 296 U1 These circuit assemblies also make it possible to switch the power production of a hub alternator on and off with a magnet rotor-stator system arranged in the hub of a bicycle wheel to generate power.

Die aus DE 10 2015 016 073 B3 , DE 100 03 627 C1 und DE 20 2006 018 296 U1 bekannten Schaltungsbaugruppen haben sich grundsätzlich bewährt. Der zunehmende Bedarf an einer (meist sogar elektromotorischen) Fernbetätigung der Komponenten eines Fahrrades erfordert eine Weiterentwicklung der Schaltungsbaugruppe. Bei der bisherigen Ausführung ist ein händisches Hin- und Herschalten des Stellhebels notwendig. Diesen Bewegungsvorgang per Fernbetätigung anzutreiben ist aufwendig.From EN 10 2015 016 073 B3 , DE 100 03 627 C1 and DE 20 2006 018 296 U1 known circuit assemblies have generally proven themselves. The increasing need for remote control (usually even electric motor-based) of the components of a bicycle requires a further development of the switching assembly. The previous version requires the control lever to be switched back and forth manually. Driving this movement by remote control is complex.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die bekannte Schaltungsbaugruppe für eine Nabenlichtmaschine mit einem in einer Fahrradnabe eines Laufrades angeordneten Magnetrotor-Stator-System zur Stromerzeugung derart weiterzubilden, dass eine Fernbetätigung der Schaltungsbaugruppe in einfacher Weise möglich ist.The object of the invention is therefore to further develop the known circuit assembly for a hub generator with a magnet rotor-stator system arranged in a bicycle hub of a wheel for power generation in such a way that remote operation of the circuit assembly is possible in a simple manner.

Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Schaltungsbaugruppe weist eine Kupplungsbuchse, ein Federelement, einen Gegenring, zumindest drei Schaltkugeln, den Stellhebel, Stellstifte und eine Kupplungsscheibe auf, wobei der Stellhebel mit einem kreisringförmigen Stellring in Wirkverbindung steht. Der Stellring und der Gegenring sind mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Schaltkugeln ausgebildet. Die Kupplungsbuchse ist fest auf der Laufradachse angeordnet und führt axial das Federelement, den Stellring, den Gegenring und die Kupplungsscheibe. Die der Kupplungsvorrichtung abgewandte Stirnfläche des Gegenrings wird von dem Federelement beaufschlagt. Die Schaltkugeln sind zwischen der der Kupplungsvorrichtung zugewandten Stirnseite des Gegenrings und der der Kupplungsvorrichtung abgewandten Stirnseite des Stellrings angeordnet. Der Gegenring ist nur axial auf der Kupplungsbuchse bewegbar. In einem zweiten Abschnitt der Kupplungsbuchse mit einem vergrößerten Durchmesser wird der Stellring an einer Kante so geführt, dass er sich nur radial bewegen kann. Die Stellstifte sind axial gegen die Kupplungsbuchse bewegbar. Zwischen dem Gegenring, den Stellstiften und der Kupplungsscheibe besteht eine Wirkverbindung, wobei die Stellstifte durch den Stellring geführt und gegen den Stellring axial bewegbar sind. Die Stellstifte liegen mit einem Ende an der der Kupplungsvorrichtung abgewandten Stirnseite der Kupplungsscheibe und mit dem anderen Ende an der der Kupplungsvorrichtung zugewandten Stirnseite des Gegenrings an. Die Kupplungsscheibe selbst ist nur axial gegen die Kupplungsbuchse bewegbar. Erfindungsgemäß weist die Schaltungsbaugruppe eine Schalthülse auf, die um die Laufradachse drehbar gelagert ist und in radialer Richtung zur Laufradachse mit dem Stellhebel in Wirkverbindung steht. Der Stellring ist an einem der Kupplungsvorrichtung zugewandten Ende der Schalthülse fixiert. Am Stellring oder am Gegenring sind ein erster Teil der Ausnehmungen mit einem ersten Durchmesser und der andere Teil der Ausnehmungen mit einem zum ersten Teil größeren Durchmesser ausgeführt, wobei sowohl der erste Durchmesser als auch der zweite Durchmesser kleiner sind als der Durchmesser der Schaltkugeln. Die Ausnehmungen des ersten Teils und die Ausnehmungen des zweiten Teils sind abwechselnd und äquidistant entlang eines Kreises angeordnet. Bei einem geschlossenen Zustand der Kupplungsvorrichtung sind die Schaltkugeln jeweils in den größeren Ausnehmungen des Stellrings und des Gegenrings angeordnet. Bei einem geöffneten Zustand der Kupplungsvorrichtung sind die Schaltkugeln hingegen jeweils in den kleineren Ausnehmungen des Stellrings und des Gegenrings angeordnet sind.This object is achieved with a switching assembly with the features of claim 1. The switching assembly has a coupling bush, a spring element, a counter ring, at least three switching balls, the adjusting lever, adjusting pins and a clutch disk, wherein the adjusting lever is operatively connected to an annular adjusting ring. The adjusting ring and the counter ring are designed with recesses for receiving the switching balls. The coupling bush is fixedly arranged on the impeller axle and axially guides the spring element, the adjusting ring, the counter ring and the clutch disk. The end face of the counter ring facing away from the coupling device is acted upon by the spring element. The switching balls are arranged between the end face of the counter ring facing the coupling device and the end face of the adjusting ring facing away from the coupling device. The counter ring can only be moved axially on the coupling bush. In a second section of the coupling bush with an enlarged diameter, the adjusting ring is guided on one edge so that it can only move radially. The adjusting pins can be moved axially against the clutch bushing. There is an operative connection between the counter ring, the adjusting pins and the clutch disc, whereby the adjusting pins are guided through the adjusting ring and can be moved axially against the adjusting ring. The adjusting pins rest with one end on the front side of the clutch disc facing away from the clutch device and with the other end on the front side of the counter ring facing the clutch device. The clutch disc itself can only be moved axially against the clutch bushing. According to the invention, the switching assembly has a switching sleeve which is mounted so as to be rotatable about the impeller axis and is operatively connected to the adjusting lever in the radial direction to the impeller axis. The adjusting ring is fixed to an end of the switching sleeve facing the clutch device. On the adjusting ring or on the counter ring, a first part of the recesses are designed with a first diameter and the other part of the recesses are designed with a diameter which is larger than the first part, whereby both the first diameter and the second diameter are smaller than the diameter of the switching balls. The recesses of the first part and the recesses of the second part are arranged alternately and equidistantly along a circle. When the coupling device is closed, the switching balls are arranged in the larger recesses of the adjusting ring and the counter ring. When the coupling device is open, however, the switching balls are arranged in the smaller recesses of the adjusting ring and the counter ring.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung der Ausnehmungen im Stellring ist ein richtungsgleiches Verdrehen des Stellrings sowohl zum Schließen als auch zum Öffnen der Kupplungsvorrichtung möglich. Bei geschlossener Kupplungsvorrichtung befinden sich die Schaltkugeln in den größeren Ausnehmungen sodass durch das Federelement der Gegenring gegen in Richtung Stellring gedrückt wird und damit die Federkraft des Federelementes über die Stellstifte auf die Kupplungsscheibe übertragen wird. Zum Öffnen der Kupplungsvorrichtung wird der Stellring über die Schalthülse in radialer Richtung gegenüber dem Gegenring verdreht. Damit werden die Ausnehmungen gegenüber den Schaltkugeln verlagert, bis die Schaltkugeln in den kleineren Ausnehmungen zum Liegen kommen. Gegenüber der Lage in den größeren Ausnehmungen ist nun der Abstand zwischen Gegenring und Stellring vergrößert und die Federkraft des Federelementes wirkt nicht mehr auf die Stellstifte, was ein Lösen der Kupplungsscheibe zur Folge hat. Um die Kupplungsvorrichtung nun wieder zu schließen, wird der Stellring in derselben Richtung weitergedreht wie zuvor zum Öffnen der Kupplung. Damit werden die Ausnehmungen erneut gegenüber den Schaltkugeln verlagert bis diese wieder in den kleineren Ausnehmungen zum Liegen kommen. Nach Abschluss des Schaltvorgangs liegen im Stell- und im Gegenring immer tiefe und flache Ausnehmungen gegenüber. Der Schaltvorgang bewirkt, dass die mindestens drei Schaltkugeln angetrieben vom Stellring von einer Ausnehmung in die nächste rollen, wodurch die erforderliche Schaltkraft vermindert wird. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsbaugruppe kann das Öffnen und Schließen der Kupplungsvorrichtung durch ein richtungsgleiches Verdrehen des Stellrings erreicht werden. Dies eignet sich grundsätzlich für einen elektromotorischen Antrieb dieser richtungsgleichen Verdrehung.The inventive design and arrangement of the recesses in the adjusting ring makes it possible to rotate the adjusting ring in the same direction both to close and to open the clutch device. When the clutch device is closed, the switching balls are in the larger recesses so that the spring element presses the counter ring towards the adjusting ring and the spring force of the spring element is transferred to the clutch disc via the adjusting pins. To open the clutch device, the adjusting ring is rotated radially relative to the counter ring via the switching sleeve. This shifts the recesses relative to the switching balls until the switching balls come to rest in the smaller recesses. Compared to the position in the larger recesses, the distance between the counter ring and the adjusting ring is now larger and the spring force of the spring element no longer acts on the adjusting pins, which results in the clutch disc being released. To close the clutch device again, the adjusting ring is rotated further in the same direction as before to open the clutch. This means that the recesses are again displaced relative to the switching balls until they come to rest in the smaller recesses again. After the switching process has been completed, deep and shallow recesses are always opposite each other in the adjusting ring and the counter ring. The switching process causes the at least three switching balls to roll from one recess to the next, driven by the adjusting ring, which reduces the switching force required. With the switching assembly according to the invention, the opening and closing of the clutch device can be achieved by rotating the adjusting ring in the same direction. This is basically suitable for an electric motor drive for this rotating in the same direction.

In einer Ausführung sind die Ausnehmungen als Durchgangslöcher im Stellring oder Gegenring ausgestaltet.In one version, the recesses are designed as through holes in the adjusting ring or counter ring.

In einer weiteren Ausführung sind die Ausnehmungen als Mulden im Stellring oder Gegenring ausgestaltet.In another design, the recesses are designed as depressions in the adjusting ring or counter ring.

Der Schaltweg lässt sich grundsätzlich über die Abstände benachbarter Ausnehmungen konstruktiv festlegen. Je kleiner der Abstand zwischen benachbarten Ausnehmungen, umso kürzer ist der Schaltweg. Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass benachbarte Ausnehmungen entlang des Kreises mit einem Drehwinkel von 20 ° bis 60 °, vorzugsweise 20 °, zueinander angeordnet sind. Bei einem Drehwinkel von 20 ° ergeben sich beim Stellring und beim Gegenring jeweils neun große und neun kleine Ausnehmungen.The switching path can basically be determined structurally by the distances between adjacent recesses. The smaller the distance between adjacent recesses, the shorter the switching path. An advantageous design provides that adjacent recesses are arranged along the circle with a rotation angle of 20° to 60°, preferably 20°, relative to one another. With a rotation angle of 20°, there are nine large and nine small recesses in the adjusting ring and the counter ring.

Es wird vorgeschlagen, dass ein der Kupplungsvorrichtung abgewandtes Ende der Schalthülse über eine Ratschenverzahnung gegen ein Rückstellelement mit dem Stellhebel in Wirkverbindung steht. Mit einer derartigen Ratschenverzahnung kann ebenfalls eine Fernbetätigung der Schaltungsbaugruppe erreicht werden. Hierzu wird der Stellhebel beispielsweise mit einem Zugseil zu einem am Lenker befindlichen Stellelement geführt. Ausgehend von geöffneter Kupplung wird das Stellelement am Lenker betätigt, sodass der Stellring gegenüber dem Gegenring verdreht wird und die Schaltkugeln in den größeren Ausnehmungen zum Liegen kommen. Nach der Betätigung des Stellelementes wird dieses durch das Rückstellelement wieder in seine Ausgangsposition zurückgeführt. Zum erneuten Öffnen der Kupplungsvorrichtung wird das Stellelement erneut in dieselbe Richtung betätigt, sodass der Stellring erneut gegenüber dem Gegenring verdreht wird, bis die Schaltkugeln in den kleineren Ausnehmungen zum Liegen kommen. Nach der Betätigung des Stellelementes wird dieses durch das Rückstellelement erneut in seine Ausgangposition befördert.It is proposed that an end of the switching sleeve facing away from the clutch device is operatively connected to the adjusting lever via a ratchet toothing against a return element. Remote operation of the switching assembly can also be achieved with such a ratchet toothing. For this purpose, the adjusting lever is guided, for example, with a pull cable to an adjusting element located on the handlebar. Starting from the open clutch, the adjusting element on the handlebar is actuated so that the adjusting ring is rotated relative to the counter ring and the switching balls come to rest in the larger recesses. After the adjusting element has been actuated, it is returned to its starting position by the return element. To open the clutch device again, the adjusting element is actuated again in the same direction so that the adjusting ring is again rotated relative to the counter ring until the switching balls come to rest in the smaller recesses. After the adjusting element has been actuated, it is returned to its starting position by the return element.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Schalthülse mit Stellring, das Federelement, die Kupplungsbuchse, der Gegenring und die Schaltkugeln als geschlossenes Bauteil vormontiert.In an advantageous embodiment, the switching sleeve with adjusting ring, the spring element, the coupling bush, the counter ring and the switching balls are pre-assembled as a closed component.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 einen Halbschnitt einer Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltungsbaugruppe
2 eine Aufsicht auf eine Ausführung des Stellrings
3 eine Schnittdarstellung der Schaltungsbaugruppe entlang der Schnittlinie A - A in 1

An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawings. They show:

1 a half-section of an embodiment of the circuit assembly according to the invention
2 a top view of a version of the adjusting ring
3 a sectional view of the circuit assembly along the section line A - A in 1

1 zeigt einen Halbschnitt einer Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltungsbaugruppe 1 für eine Nabenlichtmaschine zur Stromerzeugung. Die Nabenlichtmaschine weist ein in einer Fahrradnabe eines Laufrades angeordnetes (nicht dargestelltes) Magnetrotor-Stator-System auf, dessen Stator und Magnetrotor axial zur Laufradachse 2 der Fahrradnabe in eine gegenseitige Verdrehung versetzbar sind. Hierzu wird eine Rotation der Nabenhülse 3 gegenüber der Laufradachse 2 über ein Planetengetriebe 4 in die gegenseitige Verdrehung des Stators und des Magnetrotors überführt. Mittels einer Kupplungsvorrichtung 5 ist das Magnetrotor-Stator-System mit dem Planetengetriebe 4 in Wirkverbindung bringbar. Die Kupplungsvorrichtung 5 ist durch ein von einem Stellhebel 6 beaufschlagtes Stellmittel der Schaltungsbaugruppe 1 betätigbar. Die Schaltungsbaugruppe 1 weist eine Kupplungsbuchse 7, ein Federelement 8, einen Gegenring 9, Schaltkugeln 10, den Stellhebel 6, Stellstifte 11 und eine Kupplungsscheibe 5a auf. Das Federelement ist hier aus zwei Tellerfedern gebildet, wobei die Erfindung aber nicht hierauf beschränkt ist. Der Stellhebel 6 steht mit einem kreisringförmigen Stellring 12 der Schaltungsbaugruppe 1 in Wirkverbindung, wobei der Stellring 12 und der Gegenring 9 kreisrunde Ausnehmungen 9a, 12a zur Aufnahme der Schaltkugeln 10 aufweisen. Die Kupplungsbuchse 7 ist axial um die Laufradachse 2 angeordnet, wobei die Kupplungsbuchse 7 axial durch das Federelement 8, den Stellring 12, den Gegenring 9 und die Kupplungsscheibe 5a geführt ist. Die der Kupplungsvorrichtung 5 abgewandte Stirnfläche des Gegenrings 9 wird von dem Federelement 8 beaufschlagt. Die Schaltkugeln 10 sind zwischen der der Kupplungsvorrichtung 5 zugewandten Stirnseite des Gegenrings 9 und der der Kupplungsvorrichtung 5 abgewandten Stirnseite des Stellrings 12 angeordnet. Der Gegenring 9 ist nur axial gegen die Kupplungsbuchse 7 bewegbar. Die Stellstifte 11 sind durch den Stellring 12 geführt und axial gegen die Kupplungsbuchse 7 und den Stellring 12 bewegbar, wobei zwischen dem Gegenring 9, den Stellstiften 7 und der Kupplungsscheibe 5a eine Wirkverbindung besteht. Hierzu liegen die Stellstifte 7 mit einem Ende an der der Kupplungsvorrichtung 5 abgewandten Stirnseite der Kupplungsscheibe 5a und mit dem anderen Ende an der der Kupplungsvorrichtung 5 zugewandten Stirnseite des Gegenrings 9 an. Die Kupplungsscheibe 5a ist nur axial gegen die Kupplungsbuchse 7 bewegbar. 1 shows a half-section of an embodiment of the circuit assembly 1 according to the invention for a hub generator for generating electricity. The hub generator has a magnet rotor-stator system (not shown) arranged in a bicycle hub of a wheel, the stator and magnet rotor of which can be set in mutual rotation axially to the wheel axis 2 of the bicycle hub. For this purpose, a rotation of the hub sleeve 3 relative to the wheel axis 2 is converted into the mutual rotation of the stator and the magnet rotor via a planetary gear 4. The magnet rotor-stator system can be brought into operative connection with the planetary gear 4 by means of a coupling device 5. The coupling device 5 can be actuated by an actuating means of the circuit assembly 1 actuated by an actuating lever 6. The circuit assembly 1 has a coupling bushing 7, a spring element 8, a counter ring 9, switching balls 10, the actuating lever 6, actuating pins 11 and a clutch disk 5a. The spring element here is formed from two disc springs, although the invention is not limited to this. The adjusting lever 6 is operatively connected to a circular adjusting ring 12 of the switching assembly 1, wherein the adjusting ring 12 and the counter ring 9 have circular recesses 9a, 12a for receiving the switching balls 10. The coupling bushing 7 is arranged axially around the impeller axis 2, wherein the coupling bushing 7 is guided axially through the spring element 8, the adjusting ring 12, the counter ring 9 and the clutch disk 5a. The end face of the counter ring 9 facing away from the coupling device 5 is acted upon by the spring element 8. The switching balls 10 are arranged between the end face of the counter ring 9 facing the coupling device 5 and the end face of the adjusting ring 12 facing away from the coupling device 5. The counter ring 9 can only be moved axially against the coupling bushing 7. The adjusting pins 11 are guided through the adjusting ring 12 and can be moved axially against the coupling bushing 7 and the adjusting ring 12, with an operative connection between the counter ring 9, the adjusting pins 7 and the clutch disc 5a. For this purpose, the adjusting pins 7 rest with one end on the front side of the clutch disc 5a facing away from the coupling device 5 and with the other end on the front side of the counter ring 9 facing the coupling device 5. The clutch disc 5a can only be moved axially against the coupling bushing 7.

Weiterhin weist die Schaltungsbaugruppe 1 eine Schalthülse 13 auf, die um die Laufradachse 2 drehbar gelagert ist. Der Stellring 12 ist an einem der Kupplungsvorrichtung 5 zugewandten Ende der Schalthülse 13 fixiert und steht über die Schalthülse 13 in radialer Richtung zur Laufradachse 2 mit dem Stellhebel 6 in Wirkverbindung. Die kreisrunden Ausnehmungen 12a am Stellring 12 sind so ausgeführt, dass ein erster Teil der Ausnehmungen 12a mit einem ersten Durchmesser und der andere Teil der Ausnehmungen 12a mit einem zum ersten Teil größeren Durchmesser ausgebildet sind, wobei aber sowohl der erste Durchmesser als auch der zweite Durchmesser kleiner sind als der Durchmesser der Schaltkugeln 10. Die Ausnehmungen 12a des ersten Teils und die Ausnehmungen 12a des zweiten Teils sind abwechselnd und äquidistant entlang eines Kreises 14 angeordnet. Die kreisrunden Ausnehmungen 9a des Gegenrings 9 sind in analoger Weise zu den Ausnehmungen 12a des Stellrings 12 ausgeführt, wobei der Kreis 14 und der Kreis entlang welchem die Ausnehmungen 9a angeordnet sind, denselben Durchmesser aufweisen.Furthermore, the switching assembly 1 has a switching sleeve 13 which is mounted so as to be rotatable about the impeller axis 2. The adjusting ring 12 is fixed to an end of the switching sleeve 13 facing the coupling device 5 and is operatively connected to the adjusting lever 6 via the switching sleeve 13 in the radial direction to the impeller axis 2. The circular recesses 12a on the adjusting ring 12 are designed such that a first part of the recesses 12a is designed with a first diameter and the other part of the recesses 12a is designed with a diameter which is larger than the first part, but both the first diameter and the second diameter are smaller than the diameter of the switching balls 10. The recesses 12a of the first part and the recesses 12a of the second part are arranged alternately and equidistantly along a Circle 14. The circular recesses 9a of the counter ring 9 are designed in a similar manner to the recesses 12a of the adjusting ring 12, wherein the circle 14 and the circle along which the recesses 9a are arranged have the same diameter.

2 zeigt eine Aufsicht auf eine Ausführung des Stellrings 12. Diese Ausführung des Stellrings 12 weist insgesamt sechs Ausnehmungen 12a auf, wobei jeweils drei Ausnehmungen 12a einen größeren Durchmesser aufweisen als die anderen drei Ausnehmungen 12a. Die großen und kleinen Ausnehmungen 12a sind jeweils abwechselnd und äquidistant entlang eines Kreises 14 angeordnet. 2 shows a plan view of an embodiment of the adjusting ring 12. This embodiment of the adjusting ring 12 has a total of six recesses 12a, with three recesses 12a having a larger diameter than the other three recesses 12a. The large and small recesses 12a are arranged alternately and equidistantly along a circle 14.

In der dargestellten Ausführung sind die Ausnehmungen 12a als Durchgangslöcher im Stellring 12 ausgeführt. Die Erfindung ist allerdings nicht hierauf beschränkt. Die Ausnehmungen 12a können beispielsweise auch als Mulden im Stellring 12 ausgeführt sein.In the embodiment shown, the recesses 12a are designed as through holes in the adjusting ring 12. However, the invention is not limited to this. The recesses 12a can also be designed as depressions in the adjusting ring 12, for example.

In der dargestellten Ausführung sind benachbarte Ausnehmungen 12a entlang des Kreises 14 mit einem Drehwinkel α von 60 ° zueinander angeordnet. Die Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Es können auch mehr als jeweils drei Ausnehmungen 12a vorgesehen sein. Beispielsweise können auch neun große und neun kleine Ausnehmungen 12a vorgesehen sein, sodass sich dabei ein Drehwinkel α von 20 ° zwischen benachbarten Ausnehmungen 12a ergibt.In the embodiment shown, adjacent recesses 12a are arranged along the circle 14 with a rotation angle α of 60° to one another. However, the invention is not limited to this. More than three recesses 12a can also be provided. For example, nine large and nine small recesses 12a can be provided, so that a rotation angle α of 20° results between adjacent recesses 12a.

3 zeigt eine Schnittdarstellung der Schaltungsbaugruppe entlang der Schnittlinie A - A in 1. Die Schalthülse 13 steht über eine Ratschenvorrichtung 15 mit dem Stellhebel 6 in Wirkverbindung. Hierzu weist die Schalthülse am zur Kupplungsvorrichtung 5 abgewandten Ende eine Außenverzahnung 15a auf, in die ein Ratschenstift 15b eingreift, der über eine Rückstellfeder 15c beaufschlagt ist. Der Ratschenstift 15b wiederum steht in Wirkverbindung mit dem Stellhebel 6. Bei einer Betätigung des Stellhebels 6 gegen den Uhrzeigersinn greift der Ratschstift 15b in die Außenverzahnung 15a ein, sodass die Schalthülse gegen den Uhrzeigersinn mitgenommen wird. Durch die damit verbundene Verdrehung des Stellrings 12 werden die Schaltkugeln 10 jeweils in eine benachbarte Ausnehmung 12a verlagert. Optional kann die Verdrehung der Schalthülse 13 durch einen (nicht gezeigten) Anschlag für den Stellhebel 6 auf die notwendige Verdrehung begrenzt werden. Nachdem die Schaltkugeln 10 in den benachbarten Ausnehmungen 12a angeordnet sind, wird der Stellhebel 6 in Richtung Uhrzeigersinn bewegt und damit wieder in seine Ursprungslage geführt. Das Rückführen des Stellhebels 6 kann beispielsweise über eine entsprechende mit dem Stellhebel 6 in Wirkverbindung stehende Rückstellfeder erfolgen. Eine derartige Rückstellfeder ist allerdings nicht gezeigt. Durch die Ratschenvorrichtung 15 wird beim Rückführen des Stellhebels 6 ein Verdrehen der Schalthülse 13 im Uhrzeigersinn verhindert. In einer nicht dargestellten Ausführung kann der Stellhebel 6 beispielsweise über einen Bowdenzug und einem am Lenker des Fahrrads befestigten Betätigungshebel fernbedient werden. Die Erfindung ist allerdings nicht auf die gezeigte Ratschenverzahnung beschränkt. 3 shows a sectional view of the circuit assembly along the section line A - A in 1 . The switching sleeve 13 is operatively connected to the adjusting lever 6 via a ratchet device 15. For this purpose, the switching sleeve has an external toothing 15a on the end facing away from the coupling device 5, into which a ratchet pin 15b engages, which is acted upon by a return spring 15c. The ratchet pin 15b in turn is operatively connected to the adjusting lever 6. When the adjusting lever 6 is actuated anti-clockwise, the ratchet pin 15b engages in the external toothing 15a, so that the switching sleeve is moved anti-clockwise. The associated rotation of the adjusting ring 12 causes the switching balls 10 to be displaced into an adjacent recess 12a. Optionally, the rotation of the switching sleeve 13 can be limited to the necessary rotation by a stop (not shown) for the adjusting lever 6. After the switching balls 10 are arranged in the adjacent recesses 12a, the adjusting lever 6 is moved clockwise and thus returned to its original position. The adjusting lever 6 can be returned, for example, via a corresponding return spring that is operatively connected to the adjusting lever 6. However, such a return spring is not shown. The ratchet device 15 prevents the switching sleeve 13 from turning clockwise when the adjusting lever 6 is returned. In an embodiment not shown, the adjusting lever 6 can be remotely controlled, for example, via a Bowden cable and an actuating lever attached to the handlebars of the bicycle. The invention is not limited to the ratchet toothing shown, however.

In der dargestellten Ausführung sind die Schalthülse 13 mit Stellring 12, das Federelement 8, die Kupplungsbuchse 7, der Gegenring 9 und die Schaltkugeln 10 als geschlossenes Bauteil vormontiert. Auch dies ist allerdings nicht zwingend.In the version shown, the switching sleeve 13 with adjusting ring 12, the spring element 8, the coupling bushing 7, the counter ring 9 and the switching balls 10 are pre-assembled as a closed component. However, this is not mandatory either.

In einer nicht dargestellten Ausführung sind die Ausnehmungen 9a im Gegenring 9 als in ihrem Durchmessergröße abwechselnd und äquidistant entlang eines Kreise 14 angeordnet.In an embodiment not shown, the recesses 9a in the counter ring 9 are arranged alternately in their diameter size and equidistantly along a circle 14.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: SchaltungsbaugruppeCircuit assembly
22: LaufradachseWheel axle
33: NabenhülseHub shell
44: PlanetengetriebePlanetary gear
55: KupplungsvorrichtungCoupling device
5a5a: KupplungsscheibeClutch disc
66: StellhebelAdjusting lever
77: KupplungsbuchseCoupling bushing
88th: FederelementSpring element
99: GegenringCounter ring
9a9a: AusnehmungRecess
1010: SchaltkugelSwitch ball
1111: StellstiftAdjusting pin
1212: StellringAdjusting ring
12a12a: AusnehmungRecess
1313: SchalthülseSwitch sleeve
1414: KreisCircle
1515: RatschenverzahnungRatchet teeth
15a15a: RatschenzähneRatchet teeth
15b15b: RatschenstiftRatchet pin
15c15c: RückstellfederReturn spring
αα: DrehwinkelAngle of rotation

Claims

Circuit assembly (1) for a hub generator with a magnet rotor-stator system arranged in a bicycle hub of a wheel for generating electricity, the stator and magnet rotor of which can be set in mutual rotation axially to the wheel axis (2) of the bicycle hub, and wherein the magnet rotor-stator system can be brought into operative connection with a planetary gear (4) by means of a coupling device (5) and a rotation of the hub sleeve (3) relative to the wheel axis (2) can be converted into mutual rotation of the stator and the magnet rotor via the planetary gear (4), and wherein the coupling device (5) can be actuated by an actuating means of the circuit assembly (1) acted upon by an actuating lever (6), wherein the circuit assembly (1) has a coupling bushing (7), a spring element (8), a counter ring (9), at least three switching balls (10), the actuating lever (6), actuating pins (11) and a clutch disk (5a), wherein the actuating lever (6) is operatively connected to a circular adjusting ring (12), and wherein the adjusting ring (12) and the counter ring (9) have recesses (9a, 12a) for receiving the switching balls (10), and wherein the coupling bush (7) is arranged axially on the impeller axle (2) and axially guides the spring element (8), the adjusting ring (12), the counter ring (9) and the clutch disc (5a), wherein the end face of the counter ring (9) facing away from the coupling device (5) is acted upon by the spring element (8) and the switching balls (10) are arranged between the end face of the counter ring (9) facing the coupling device (5) and the end face of the adjusting ring (12) facing away from the coupling device (5), and wherein the counter ring (9) is only axially movable on the coupling bush (7), and wherein the adjusting pins (11) are axially movable against the coupling bush (7), wherein between the counter ring (9), the There is an operative connection between the adjusting pins (11) and the clutch disc (5a) and that the adjusting pins (11) are guided through the adjusting ring (12) and can be moved axially against the adjusting ring (12), and the adjusting pins (11) rest on the end face of the clutch disc (5a) facing away from the coupling device (5), and the adjusting pins (11) rest on the end face of the counter ring (9) facing the coupling device (5), and the clutch disc (5a) can only be moved axially against the coupling bush (7), characterized in that the switching assembly (1) has a switching sleeve (13) and this switching sleeve (13) is mounted so as to be rotatable about the impeller axis (2), and that the adjusting ring (12) is fixed to an end of the switching sleeve (13) facing the coupling device (1), and that the adjusting lever (6) is operatively connected to the switching sleeve (13) in the radial direction to the impeller axis (2). and that both on the adjusting ring (12) and on the counter ring (9) a first part of the recesses (9a, 12a) are designed with a first diameter and the other part of the recesses (9a, 12a) with a diameter that is larger than the first part and that both the first diameter and the second diameter are smaller than the diameter of the switching balls (10) and that the recesses (9a, 12a) of the first part and the recesses (9a, 12a) of the second part are arranged alternately and equidistantly along a circle (14) and that when the coupling device (1) is in the closed state, the switching balls (10) are each arranged in the larger recesses (9a, 12a) of the adjusting ring (12) and the counter ring (9) and that when the coupling device (1) is in the open state, the switching balls (10) are each arranged in the smaller recesses (9a, 12a) of the adjusting ring (12) and the counter ring (9).

Circuit assembly (1) according to Claim 1 , characterized in that the recesses (9a, 12a) are designed as through holes in the adjusting ring (12) and/or counter ring (9).

Circuit assembly (1) according to Claim 1 , characterized in that the recesses (9a, 12a) are designed as depressions in the adjusting ring (12) and/or counter ring (9).

Circuit assembly (1) according to one of the preceding claims, characterized in that adjacent recesses (9a, 12a) are arranged along the circle 14 with a rotation angle of 20 ° to 60 °, preferably 20 °, to one another.

Circuit assembly (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an end of the switching sleeve (13) facing away from the coupling device (5) is operatively connected to the adjusting lever (6) via a ratchet toothing (15).

Circuit assembly (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the switching sleeve (13) with adjusting ring (12), the spring element (8), the coupling bushing (7), the counter ring (9) and the switching balls (10) are pre-assembled as a closed component.