DE19540401A1

DE19540401A1 - Machine power transmission system

Info

Publication number: DE19540401A1
Application number: DE1995140401
Authority: DE
Inventors: Engelbert Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 1997-04-30

Abstract

A control curve (3) is fixed on a hollow shaft (22). It ensures that the driver arms (4) are guided in the circular segment (38) of the control curve from the long power lever steplessly to the short power lever. The ball head of the driver arms can transmit the power flow via a slide piece (6) in a clearance-free and pressure-stable manner. The drive for the pivot function of the driver arms is transmitted through positioning motors (35) via a worm shaft and pivotably located worm nuts (7) to the driver arms. The electrical control of the positioning motors occurs via a brush part (30) rotating with the hub in its housing (1).

Description

Das Hauptmerkmal des "Kraftübertragungssystems" ist gekennzeichnet dadurch, daß es den Kraftfluß einer Maschine vom kurzen zum langen Krafthebel und umgekehrt bei gleicher Drehzahl zwischen An- und Abtrieb stufenlos verstellbar mit sehr hohem Wirkungsgrad überträgt.The main characteristic of the "power transmission system" is marked in that the power flow of a machine from the short to the long power lever and vice versa stepless at the same speed between input and output adjustable with very high efficiency.

Was wie in Fig. 1 und Fig. 2 (alternativ) dargestellt ist und wie z. B. beim einem Kfz funktionieren kann. Die Antriebswelle (1) leitet den Kraftfluß über eine Kupplung (2) auf den Lagerflansch (3) indem die schwenkbar gelagerten Mitnehmerarme (5) befestigt sind. Diese (5) leiten den Kraftfluß im Verstellbereich (13) auf den Steuerkonus (4) der wie in Fig. 2 dargestellt axial verstellbar auf der Welle (6) gelagert ist. Von der Welle (6) wird der Kraftfluß über einen Flansch (8) an den Abtriebsstrang weitergeleitet. Das verstellen der Mitnehmerarme (5) in Fig. 1 wird vom Stellmotor (9) oder manuell (12) über den Hebel (10) und Stellscheibe (7) durch die Steuerstange (11) betätigt.What is shown in Fig. 1 and Fig. 2 (alternative) and how z. B. can work in a motor vehicle. The drive shaft ( 1 ) directs the power flow via a coupling ( 2 ) to the bearing flange ( 3 ) by attaching the pivotably mounted driver arms ( 5 ). These ( 5 ) direct the flow of force in the adjustment area ( 13 ) to the control cone ( 4 ) which, as shown in FIG. 2, is axially adjustable on the shaft ( 6 ). The power flow is transmitted from the shaft ( 6 ) via a flange ( 8 ) to the drive train. The adjustment of the driver arms ( 5 ) in Fig. 1 is actuated by the servomotor ( 9 ) or manually ( 12 ) via the lever ( 10 ) and adjusting disc ( 7 ) by the control rod ( 11 ).

In Fig. 3, 4, 5 ist die Funktion am Beispiel einer Fahrradautomatik dargestellt (genaue Beschreibung liegt dem Patentamt vor).In Fig. 3, 4, 5, the function is shown for a bicycle automatic (detailed description is the Patent Office before).

In Fig. 6 ist das Funktionsprinzip "Kraftübertragungssystems" schematisch dargestellt, gekennzeichnet dadurch das der Kraftfluß stufenlos über einen beliebigen Krafthebelbereich von der Kupplung/automatische Kupplung/ Drehmomentwandler (1) zum vorgeschalteten Getriebe falls erforderlich (2) zum Lagerflansch (3) über die Mitnehmerarme (4) den Stellkonus oder Steuerkurve (5) das nachgeschaltete Getriebe falls erforderlich (6) als sekundäre Über- bzw. Untersetzung zum Flansch (7) geleitet wird. In Fig. 6 the functional principle "power transmission system" is shown schematically, characterized in that the power flow is infinitely variable over any power lever area from the clutch / automatic clutch / torque converter ( 1 ) to the upstream transmission if necessary ( 2 ) to the bearing flange ( 3 ) via the drive arms ( 4 ) the adjusting cone or control cam ( 5 ) the downstream gearbox if necessary (6) is routed to the flange ( 7 ) as a secondary step-up or step-down.

In Fig. 7 ist als Vergleich das Funkionsprinzip "Schaltgetriebe" in schematischer Darstellung gekennzeichnet dadurch das ein beliebiger Krafthebelbereich nur mit nacheinander geschalteten Zahnradkombinationen stufenweise den Kraftfluß übertragen kann. In Fig. 7, the functional principle "manual transmission" is shown in a schematic representation as a comparison, characterized in that an arbitrary power lever area can only gradually transmit the power flow with gear combinations connected in series.

Functional description stepless hub gear Main features (advantages)

1. Much higher ease of use Derailleur, almost maintenance-free and no risk of contamination.
2. stepless power transmission through kinematic function almost no friction and leadership losses during the Switching process.
3. Control or actuation takes place by means of servo and / or Cable pull, an option is also only available with Cable pull offer.
4. Physical and medical values are on the system easily transferable. The problem of energy supply is to be determined specifically according to the product strategy. Depending on Use of the bike is a solar or hub dynamo Power generation possible.
5. Highly stable and yet easy to manufacture.

Es ist möglich die Puls- und Blutdruckwerte des Fahrers mittels bereits auf dem Markt vorhandenen Microcomputern und Bauelemente als elektronisches Steuersignal, an den in der Hohlachse gelagerten Servo zu übertragen. Zusätzlich als alternative Stell- bzw. Schaltbetätigung ist eine Seilzugsteuerung vorgesehen, welche nach bekannten Mustern gestaltet sein kann, aber nicht in jedem Fall nötig ist. Physikalische Werte wie Steigung und Gefälle sowie Tempo und Drehmoment der Kurbel werden vom Microcomputer als elektronisches Steuersignal an den Stellservo (24) übertragen. Die vorzugsweise über Zahnriemen und Vielkeilriemen aber auch Kette angetriebenen im Durchmesser unterschiedlich wählbaren aber einzeln auf dem Freilauf (7) montierten Antriebsritzel (14) übertragen. Die Antriebskräfte auf die rotierende Hohlachse (33). Diese in 3 Lagern (13) und 2mal (32) gelagert mit Führungskerben versehen verteilt die Antriebskräfte auf den durch Kugeln in axialer Richtung geführten Stellkonus (3) der vom Servo (24) über dessen Antriebsschnecke (36) und das Führungsstück (34) in axialer Richtung verstellt wird. Je nach gewählter Stellung des Stellkonus (3) übertragen die Mitnehmerarme (16) welche im Nabengehäuse (1) auf den Achsen (17) gelagert sind, stufenlos und rückgedämpft (39) die Antriebskräfte auf das Rad. Die Mitnehmerarme (16) können je nach maximaler Belastung in 180 /120/90 Grad Anordnung eingebaut werden. Das Nabengehäuse (1) ist zweigeteilt gebaut und besitzt zur Montage und Demontage einen Lagerdeckel (2) dessen Radlager (5) auf der Hohlachse (33) rotiert. Das Nabengehäuse (1) und dessen Radlager (31) rotiert auf der Hohlachse (30), die wiederum feststehend im Rahmen mit der Mutter (27) Scheibe (28) Distanz (26) und Kontamutter (25) befestigt ist. Die Hohlachse (33) ist mittels Lagerflansch (11) rotierend im Rahmen gelagert, befestigt wird der Lagerflansch (11) mittels Scheibe (9) Distanz (12) und Kontermutter (8) im Rahmen. Eine Feder (19) schiebt den Stellkonus in die Ausgangsstellung das Mitnehmerstück (20) ermöglicht die vom Servo (24) unabhängige Verstellmöglichkeit des Stellkonus (3) mittels Seilzug (6). Mit dem Spannbolzen (4) und Imbusmuttern (10) werden die beiden Hohlachsen (30) feststehend und (33) rotierend zusammengespannt. Die Mitnehmerarme (16) sind mit einer Kugel versehen, welche in den Teflonführungsleisten (37) den Kräftefluß Spiel- und Wartungsfrei übertragen können. Die beiden Hohlachsen sind durch 2 Stück Stützlager (32) axial steif verbunden. Der Stellservo (24) ist in der Hohlachse (30) verzapft durch einen Sicherungsring befestigt. Durch das Steuersignal vom Microcomputer aktiviert der Servo mit integriertem Getriebe (22) über die Schneckenwelle (36) das Ausgleichslager (34) welches wiederum das Verbindungsstück (18) zum Verstellkonus in axialer Richtung verstellt. Geführt wird das Ausgleichslager (34) und das Mitnehmerstück (20) durch die Spannbolzen (4). It is possible to transmit the driver's pulse and blood pressure values to the servo mounted in the hollow axis by means of microcomputers and components already available on the market as an electronic control signal. In addition, as an alternative actuating or switching operation, a cable control is provided, which can be designed according to known patterns, but is not always necessary. Physical values such as incline and descent, as well as the speed and torque of the crank are transmitted from the microcomputer to the servo ( 24 ) as an electronic control signal. Transfer the drive pinions ( 14 ), which are preferably driven by toothed belts and multiple V-belts, but also chains, with different diameters, but which are individually mounted on the freewheel ( 7 ). The driving forces on the rotating hollow axle ( 33 ). Provided in 3 bearings ( 13 ) and 2 times ( 32 ) with guide notches, the drive forces are distributed to the adjusting cone ( 3 ), which is guided by balls in the axial direction and which is guided by the servo ( 24 ) via its drive worm ( 36 ) and the guide piece ( 34 ) axial direction is adjusted. Depending on the selected position of the adjusting cone ( 3 ), the driving arms ( 16 ), which are mounted in the hub shell ( 1 ) on the axles ( 17 ), continuously and damped (39) transmit the driving forces to the wheel. The driving arms ( 16 ) can vary depending on maximum load in a 180/120/90 degree arrangement. The hub shell ( 1 ) is built in two parts and has a bearing cover ( 2 ) whose wheel bearing ( 5 ) rotates on the hollow axle ( 33 ) for assembly and disassembly. The hub shell ( 1 ) and its wheel bearing ( 31 ) rotate on the hollow axle ( 30 ), which in turn is fixed in the frame with the nut ( 27 ), washer ( 28 ), distance ( 26 ) and nut ( 25 ). The hollow axle ( 33 ) is rotatably mounted in the frame by means of a bearing flange ( 11 ), the bearing flange ( 11 ) is fastened in the frame by means of a washer ( 9 ), distance ( 12 ) and lock nut ( 8 ). A spring ( 19 ) pushes the adjusting cone into the starting position, the driver piece ( 20 ) enables the adjusting cone ( 3 ) to be adjusted independently of the servo ( 24 ) by means of a cable ( 6 ). The two hollow axles ( 30 ) are fixed and (33) rotatably clamped together with the clamping bolt ( 4 ) and Allen nuts ( 10 ). The driver arms ( 16 ) are provided with a ball, which can transmit the flow of forces without play and maintenance in the Teflon guide strips ( 37 ). The two hollow axles are axially rigidly connected by two support bearings ( 32 ). The servo ( 24 ) is fastened in the hollow axis ( 30 ) by a locking ring. By means of the control signal from the microcomputer, the servo with integrated gear ( 22 ) activates the compensating bearing ( 34 ) via the worm shaft ( 36 ), which in turn adjusts the connecting piece ( 18 ) to the adjusting cone in the axial direction. The compensation bearing ( 34 ) and the driver piece ( 20 ) are guided by the clamping bolts ( 4 ).

Adjustment procedure (type A)

Ausgehend von dem höchsten Kraftübertragungspunkt (langer Krafthebel) beginnt die Führungskugel bzw. das Führungsstück des Mitnehmerarms durch die axiale Verstellung des Stellkonus in der Führungskurve sich zum niedrigsten Kraftübertragungspunkt zu bewegen (kurzer Krafthebel). Das bewirkt ein nach unten schwenken der Mitnehmerarme, welche auf einer Achse leicht schwenkbar und rückgedämpft fest im Nabengehäuse gelagert sind. Wodurch der Kraftfluß stufenlos auf das Rad (Felge und Reifen) übertragen wird. Dieser Vorgang passiert bei einer Kettenschaltung sinngemäß durch das Stufenweise herunterspringen vom größten Kettenrad zum kleinsten, das heißt bei gleichbleibender Kurbeldrehzahl erhöht sich das Tempo bei steigendem Kraftaufwand. Eine Reduzierung des Tempos bei gleichbleibender Kurbeldrehzahl und sinkendem Kraftaufwand wird durch das Verstellen des Stellkonus in entgegengesetzter axialer Richtung bewirkt, wodurch die Mitnehmerarme wieder vom niedrigsten Kraftübertragungspunkt in der Führungskurve zum höchsten Kraftübertragungspunkt stufenlos geführt wird.Starting from the highest power transmission point (long Power lever) starts the guide ball or the guide piece of the Driver arm by the axial adjustment of the adjusting cone in the Guide curve towards the lowest power transmission point move (short power lever). This causes the driver arms to swing downwards one axis easily swiveling and damped back firmly in the hub shell are stored. Which means the power flow is infinitely variable on the wheel (rim and Tires) is transmitted. This happens with one Jump the derailleur analogously by stepping down from the largest sprocket to the smallest, i.e. with the same Crank speed increases the pace with increasing effort. A reduction in pace with the crank speed and decreasing effort is caused by adjusting the adjusting cone in opposite axial direction, causing the Driver arms again from the lowest power transmission point in the Guide curve steplessly guided to the highest power transmission point becomes.

Entscheidende Vorteilsmerkmale gegenüber der Kettenschaltung und Nabenschaltungen herkömmlicher Art liegen darin, daß fast keine Reibungsverluste und keine Verschmutzungsgefahr des Stellmechanismus gegeben ist. Gleichbedeutend mit höherem Wirkungsgrad und einem sehr hohen Bedingungs- und Fahrkomfort.Decisive advantages compared to derailleur and Hub gears of conventional type are that almost none Loss of friction and no risk of contamination of the Adjusting mechanism is given. Synonymous with higher Efficiency and a very high level of comfort and driving comfort.

Prinzipell ist dieses System auch zusätzlich im Kurbelgehäuse zu montieren jedoch in modifizierter Form (geringe Dimensionen höhere axiale und diagonale Kräfte) auch kombinierbar mit modernen Kurbeltrieben z. B. von der Firma INTER-DRIVE in Lebach denkbar.In principle, this system is also closed in the crankcase but assemble in a modified form (small dimensions higher axial and diagonal forces) can also be combined with modern ones Crank drives z. B. from the company INTER-DRIVE in Lebach.

Nach einem kritischen Vergleich mit den neuesten auf dem Markt befindlichen Entwicklungen von den Firmen INTER-DRIVE in Lebach und THUN in Köln bin ich überzeugt, daß mein System ein revoltionäres zukunftweisendes Entwicklungspotentional aufweist. Und in innovativer Weise umgesetzt, geschickt mit anderen neuen Entwicklungen kombiniert in der Fahrradherstellerbrauche zu sehr hohen Marktvorteilen führen wird.After a critical comparison with the latest on the market developments from the companies INTER-DRIVE in Lebach and THUN in Cologne I am convinced that my system is one has revolutionary future-oriented development potential. And implemented in an innovative way, cleverly with other new ones Developments combined in bicycle manufacturer use too much will lead to high market advantages.

Stepless hub gear shifting process Type B

Der gravierendste Unterschied zu Typ A besteht darin das die Steuerkurve (3) auf der Hohlachse (22) nicht versteilbar befestigt ist. Das bedeutet die Mitnehmerarme (4) werden in dem Kreissegment (38) der Steuerkurve (3) ausgehend vom langem Krafthebel stufenlos zum kurzen Krafthebel geführt, der Kugelkopf der Mitnehmerarme (4) kann durch die Gleitstücke (5) spielfrei- und druckstabil den Kraftfluß übertragen. Der Antrieb für die Schwenkfunktion der Mitnehmerarme (4) wird durch die Stellmotoren (35) über die Schneckenwelle (6) und die schwenkbar gelagerten Schneckenmuttern (7) auf die Mitnehmerarme (4) übertragen. Die elektrische Steuerung der Stellmotoren (35) geschieht über ein Bürstenteil (30) mitrotierend im Nabengehäuse (1) befestigt, und anderseits dem Schleifringteil fest auf der nicht rotierenden Hohlachse (23) montiert. Das Steuerrelay (24) reguliert die Daten vom Microcomputer und dem manuellen Geberteil (Sensor) (19 und 18) und gibt diese an die Stellmotoren weiter. Die weiteren Funktionen sind mit dem Typ A vergleichbar. The most serious difference to type A is that the control cam ( 3 ) is attached to the hollow axis ( 22 ) so that it cannot be distributed. This means that the driver arms ( 4 ) are continuously guided in the circular segment ( 38 ) of the control cam ( 3 ) from the long power lever to the short power lever, the ball head of the driver arms ( 4 ) can transmit the power flow without play and pressure by the sliders ( 5 ) . The drive for the pivoting function of the driving arms (4) is transmitted by the actuators (35) via the worm shaft (6) and the pivotable screw nuts (7) on the drive arms (4). The electrical control of the servomotors ( 35 ) takes place via a brush part ( 30 ) which rotates in the hub housing ( 1 ) and, on the other hand, the slip ring part is fixedly mounted on the non-rotating hollow shaft ( 23 ). The control relay ( 24 ) regulates the data from the microcomputer and the manual transmitter part (sensor) ( 19 and 18 ) and passes them on to the servomotors. The other functions are comparable to type A.

Functional description (type C)

Der Typ C baut wesentlich auf dem Typ A auf, ist jedoch so modifiziert das er mechanisch das Antritt- und Beschleunigungsmoment variabel einstellbar über einen Stellmechanismus auf den Stellkonus automatisch überträgt. Aber trotzdem manuell beeinflußbar bleibt, das heißt wenn zum Beispiel eine Steigerung gefahren wird, die Antriebskraft zunimmt um das Tempo zu halten, drückt der Stellmechanismus ab einen vorgegebenen Moment den Stellkonus in eine kürzere Übersetzung.Type C is essentially based on Type A, but is modified so that it mechanically the starting and acceleration torque can be variably adjusted via automatically transmits an adjusting mechanism to the adjusting cone. But still can be influenced manually, i.e. if, for example, an increase is driven If the driving force increases to keep the pace, he presses Adjusting mechanism from a given moment the adjusting cone in a shorter one Translation.

Je nach Einsatz oder Verwendungszweck kann Typ C mit Servo- und/oder manueller Steuerung angeboten werden. Die Antriebskräfte wirken über Riemenscheibe (14) und Freilauf (13) auf das Regulierstück (23) welches in der Hohlachse (2) mittels Bolzen (15) geführt ist. Die Feder (24) ist mit der Schraube (25) auf der Hohlachse (2) fixiert und anderseits ins Regulierstück (23) verankert. Die Feder (24) ist in unterschiedlichen Kennungsgraden verwendbar und in Verbindung mit der unterschiedlichen Verstellkurve der Regulierhülse (12) ergibt dies eine variable Arbeitsweise des Systems. Die Regulierhülse (12) ist mittels Kugeln (30) axial verschiebbar in der Hohlachse (2) mit rotierend gelagert. Am inneren Ende ist ein Rastmechanismus (10) integriert der auch mittels Seilzug manuell betätigt werden kann. Im Rastmechanismus (10) mündet ein Ende der Betätigungsstange (9) deren Gabelkopfende ist mit dem rotierenden Mitnehmerstück (7) und den Stellkonus (4) durch eine Achse verbunden. Wenn durch die manuelle Betätigung der Rastmechanismus (10) um- oder ausgeschaltet wird tritt wieder die automatische oder manuelle Steuerung in Aktion (6/8/7/4). Die Hohlachse (3) ist nicht rotierend im Rahmen befestigt und trägt das Nabengehäuse (1) und die rotierende Hohlachse (2) mittels Stützlager.Depending on the application or intended use, Type C can be offered with servo and / or manual control. The drive forces act on the regulating piece ( 23 ) via pulley ( 14 ) and freewheel ( 13 ) which is guided in the hollow axis ( 2 ) by means of bolts ( 15 ). The spring ( 24 ) is fixed with the screw ( 25 ) on the hollow shaft ( 2 ) and anchored on the other hand in the regulating piece ( 23 ). The spring ( 24 ) can be used in different degrees of identification and in connection with the different adjustment curve of the regulating sleeve ( 12 ) this results in a variable mode of operation of the system. The regulating sleeve ( 12 ) is mounted so that it can rotate in the hollow axis ( 2 ) by means of balls ( 30 ). A locking mechanism ( 10 ) is integrated at the inner end and can also be operated manually using a cable. One end of the actuating rod ( 9 ) opens into the locking mechanism ( 10 ), the fork head end of which is connected to the rotating driver piece ( 7 ) and the adjusting cone ( 4 ) by an axis. If the locking mechanism ( 10 ) is switched on or off by manual actuation, the automatic or manual control comes into action again ( 6/8/7/4 ). The hollow axle ( 3 ) is not rotatably fastened in the frame and supports the hub shell ( 1 ) and the rotating hollow axle ( 2 ) by means of a support bearing.

ANNOTATION

Prinzipell sind meine Darstellungen als Lösungsansätze oder Vorschläge zu verstehen, und dienen bewußt nur als Arbeitsunterlage für normgerechte Konstruktionszeichnungen sowie zur Erstellung von Deferationskonzeptionen. Für sinnvoll halte ich es das alle Normteile und Baugruppen sowie Komponenten die bereits in Serie auf dem Zulieferermarkt hergestellt werden zur effizienten Entwicklung der Produkte verwendet werden.In principle, my representations are as approaches or suggestions understand and serve consciously only as a working document for standards-compliant Construction drawings and for the creation of deferation concepts. I think it makes sense for all standard parts and assemblies and components which are already mass-produced on the supplier market for efficient Product development can be used.

Claims

1. A new power transmission system for infinitely / automatically variable Regulation of a rotating power lever path. Can be used in Motor vehicle area z. B. for cars / trucks / BUS / KRAD but also in Bicycle construction and general mechanical engineering.

Overall, it can be used as a replacement or and supplement for gears will.

It is characterized in that it transmits a power flow, mechanically via pivotable driver arms, to the output unit without a speed difference from the drive speed. Controlled by a central computer and actuated by an actuating mechanism, the driver arms steer automatically and or manually, the power flow from the short to the long power lever and vice versa.

The path or adjustment range of the power lever, depending on the application of the System can be determined. There is no rotation within the system conditional friction. Out Manufactured using the latest materials, it can run without lubrication and with work with a particularly high degree of efficiency System with an excellent economy.

2. "power transmission system" according to claim 1, characterized by that with millions of uses of the system z. B. in vehicle construction be significant reduction in pollution-related environmental pollution achieved can be. Due to the fact that tens of millions of switching stages dependent gas exchange in vehicles equipped with internal combustion engines no longer happen. How viewed worldwide when switching to the new system substantial amounts of pollutants are simply no longer produced.