DE212020000523U1

DE212020000523U1 - Fahrradgetriebebox mit segmentierten Kettenrädern

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Publication number: DE212020000523U1
Application number: DE212020000523.0U
Authority: DE
Original assignee: Praxis Works LLC
Current assignee: Praxis Works LLC
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2030-02-15
Also published as: US20200263767A1; WO2020168287A1; DE112020000888B4; US10989281B2; DE112020000888T5

Abstract

Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox aufweist:
eine Antriebsspindel;
eine Vorgelegewelle, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist;
ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an einem ersten Element, nämlich der Spindel oder der Vorgelegewelle, befestigt und mit diesem drehbar ist, wobei das erste Zahnradpaket ein außenliegendes Zahnrad und ein innenliegendes Zahnrad aufweist, wobei das innenliegende Zahnrad physisch in mehrere Segmente unterteilt ist;
ein zweites Zahnradpaket, das koaxial an dem zweiten Element, nämlich der Spindel oder der Vorgelegewelle, befestigt und mit diesem drehbar ist, wobei das zweite Zahnradpaket ein oder mehrere Zahnräder aufweist;
eine endlose Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass die Kette eine Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die Ebene und aus ihr bewegbar sind;
ein Kettenblatt, das mit der Vorgelegewelle verbunden ist, sodass das Kettenblatt mit der Vorgelegewelle drehbar ist; und
ein Schaltsystem mit einem Aktuator, der zum Schieben der Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in die und aus der Ebene der Kette eingerichtet ist, sodass ein Übersetzungsverhältnis der Getriebebox veränderbar ist, ohne die Kette aus der Ebene zu verschieben.

Description

Querverweis
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil gemäß 35 U.S.C. § 119(e) aus der Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/805,746 , die am 14. Februar 2019 eingereicht wurde, der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/963,064 , die am 19. Januar 2020 eingereicht wurde, und der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/963,063 , die am 19. Januar 2020 eingereicht wurde, die hiermit in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke in Bezug genommen werden.
Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf Systeme zum Umschalten von Zahnrädern an einem Fahrrad oder einem anderen Fahrzeug mit Getriebe. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf Getriebeboxen für Elektrofahrräder und dergleichen.
Einführung
Ein Fahrrad-Getriebesystem überträgt die Kraft vom Fahrer eines Fahrrads auf die Räder des Fahrrads. Das Getriebesystem weist in der Regel zwei Pedale auf, die an entsprechenden Kurbelarmen an gegenüberliegenden Seiten des Fahrradrahmens befestigt sind. Die Pedale sind drehbar mit einem Zahnradsystem verbunden, das in der Regel eine Vielzahl verschiedener Übersetzungsverhältnisse und einen Mechanismus zum Umschalten der Zahnräder aufweist, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zu ermöglichen. Bei einem Fahrrad mit einer Getriebebox ist das Zahnradsystem zumindest teilweise in einer Getriebebox eingeschlossen, die am Fahrradrahmen angeordnet und/oder in diesen integriert ist. Ein Vorteil des Konzepts der Getriebebox ist, dass das Zahnradsystem innerhalb der Box vor Schmutz und Feuchtigkeit sowie vor schädlichen Aufprallen geschützt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Getriebebox für die Montage am Fahrradrahmen in der Nähe der Kurbelarme geeignet ist, wo das Gewicht der Getriebebox einen geringeren Einfluss auf die Handhabung des Fahrrads bewirkt, als dies typischerweise der Fall ist, dass die Getriebebox an anderer Stelle (z. B. weiter vom Schwerpunkt des Fahrrads entfernt) angeordnet ist. Weitere Fortschritte in der Technologie der Getriebeboxen für Fahrräder sind wünschenswert.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Vorrichtungen in Bezug auf eine Getriebebox mit segmentierten Kettenradpaketen.
In manchen Ausführungsformen kann eine Getriebebox für ein Fahrzeug aufweisen: eine Antriebsspindel; eine Vorgelegewelle, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist; ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an einem ersten Element, nämlich der Spindel oder der Vorgelegewelle, befestigt und mit diesem drehbar ist, wobei das erste Zahnradpaket ein außenliegendes Zahnrad und ein innenliegendes Zahnrad aufweist, wobei das innenliegende Zahnrad physisch in mehrere Segmente unterteilt ist; ein zweites Zahnradpaket, das koaxial an dem zweiten Element, nämlich der Spindel oder der Vorgelegewelle, befestigt und mit diesem drehbar ist, wobei das zweite Zahnradpaket ein oder mehrere Zahnräder aufweist; eine endlose Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass die Kette eine Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die Ebene und aus ihr bewegbar sind; ein Kettenblatt, das mit der Vorgelegewelle verbunden ist, sodass das Kettenblatt mit der Vorgelegewelle drehbar ist; und ein Schaltsystem mit einem Aktuator, der zum Schieben der Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in die und aus der Ebene der Kette eingerichtet ist, sodass ein Übersetzungsverhältnis der Getriebebox veränderbar ist, ohne die Kette aus der Ebene zu verschieben.
In manchen Ausführungsformen kann eine Getriebebox für ein Fahrzeug aufweisen: eine Antriebsspindel; ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass das erste Zahnradpaket mit der Spindel drehbar ist, wobei ein innenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets mehrere schwenkbare innenliegende Segmente aufweist, von denen jedes einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer innenliegenden Fläche vorsteht; ein zweites Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist, sodass die Vorgelegewelle mit dem zweiten Zahnradpaket drehbar ist; eine endlose erste Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das erste Zahnradpaket das zweite Zahnradpaket antreibt und die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die und aus der ersten Ebene schwenkbar sind; ein drittes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von dem zweiten Zahnradpaket beabstandet sind, sodass das dritte Zahnradpaket mit der Vorgelegewelle drehbar ist; ein viertes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, das mit einer Hülse verbunden ist, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass die Hülse unabhängig von der Spindel drehbar ist; eine endlose zweite Kette, die das dritte Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das dritte Zahnradpaket das vierte Zahnradpaket antreibt und die zweite Kette eine zweite Ebene parallel zu der ersten Ebene definiert; ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass das Kettenblatt mit dem vierten Zahnradpaket drehbar ist; und ein Schaltsystem mit einem ersten Schaltkeil, der umschaltbar ist zwischen: (a) einer ersten Konfiguration, bei der eine erste geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment außerhalb der ersten Ebene liegt, sodass das Drehen des Stifts in die erste geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment in die erste Ebene zu schieben, und (b) eine zweite Konfiguration, bei der eine zweite geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment in der ersten Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen der Stifte in die zweite geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment aus der ersten Ebene zu schieben.
In manchen Ausführungsformen kann eine Getriebebox für ein Fahrzeug aufweisen: eine Antriebsspindel; ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass das erste Zahnradpaket mit der Spindel drehbar ist, wobei das erste Zahnradpaket ein außenliegendes Zahnrad und ein innenliegendes Zahnrad aufweist, wobei das innenliegende Zahnrad physisch in mehrere Segmente unterteilt ist; ein zweites Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist, sodass die Vorgelegewelle mit dem zweiten Zahnradpaket drehbar ist; eine endlose erste Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das erste Zahnradpaket das zweite Zahnradpaket antreibt und die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die und aus der ersten Ebene bewegbar sind; ein drittes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von dem zweiten Zahnradpaket beabstandet sind, sodass das dritte Zahnradpaket mit der Vorgelegewelle drehbar ist; ein viertes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die mit einer Hülse verbunden sind, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass die Hülse unabhängig von der Spindel drehbar ist; eine endlose zweite Kette, die das dritte Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das dritte Zahnradpaket das vierte Zahnradpaket antreibt; ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass das Kettenblatt mit dem vierten Zahnradpaket drehbar ist; und ein Schaltsystem mit einem Aktuator, der zum Schieben der Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in die und aus der ersten Ebene eingerichtet ist, sodass ein Übersetzungsverhältnis der Getriebebox veränderbar ist, ohne die erste Kette aus der ersten Ebene zu verschieben.
Merkmale, Funktionen und Vorteile können unabhängig voneinander in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erreicht werden, oder sie können in noch anderen Ausführungsformen kombiniert werden, von denen weitere Einzelheiten mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die Zeichnungen zu sehen sind.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Ansicht einer illustrativen Getriebebox gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine isometrische Ansicht einer Getriebebox, die ein Beispiel für die in 1 gezeigte Getriebebox darstellt.
3 zeigt eine isometrische Ansicht der Getriebebox aus 2, wobei Abschnitte des Gehäuses entfernt sind.
zeigt eine Draufsicht auf die Getriebebox aus 2, wobei das Gehäuse entfernt ist.
5 zeigt ein illustratives Zahnradsegment in einer geschwenkten Position und einen Schaltkeil in einer ersten Position gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein illustratives Zahnradsegment in einer geschwenkten Position und einen Schaltkeil in einer zweiten Position gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt ein illustratives Zahnradsegment in einer ebenen Position und einen Schaltkeil in einer zweiten Position gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
zeigt ein illustratives Zahnradsegment in einer ebenen Position und einen Schaltkeil in einer ersten Position gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt eine Schnittansicht der Getriebebox aus 2 entlang einer in 4 gezeigten Linie.
10 zeigt eine Schnittansicht der Getriebebox aus 2 entlang einer in 4 gezeigten Linie.
zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der Getriebebox aus 2.
12 zeigt eine Schnittansicht der Getriebebox aus 2 entlang einer in 3 gezeigten Linie.
13 zeigt eine isometrische Ansicht einer Vorgelegewelle gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt eine isometrische Ansicht der Vorgelegewelle aus 13 mit daran angeordneten Zahnradpaketen.
15 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht eines Abschnitts der Getriebebox aus 2.
16 zeigt eine partielle auseinandergezogene Ansicht des Abschnitts aus 15.
17 zeigt eine Vorderansicht eines ersten Zahnradpakets gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt eine Rückansicht des Zahnradpakets aus 17.
19 zeigt eine isometrische Ansicht des Zahnradpakets aus 17.
20 zeigt eine Vorderansicht eines zweiten Zahnradpakets gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
zeigt eine Rückansicht des Zahnradpakets aus 20.
22 zeigt eine isometrische Ansicht des Zahnradpakets aus 20.
23 zeigt eine Vorderansicht eines dritten Zahnradpakets gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
24 zeigt eine Rückansicht des Zahnradpakets aus 23.
25 zeigt eine isometrische Ansicht des Zahnradpakets aus 23.
26 zeigt eine Vorderansicht eines vierten Zahnradpakets gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
27 zeigt eine Rückansicht des Zahnradpakets aus 26.
28 zeigt eine isometrische Ansicht des Zahnradpakets aus 26.
29 zeigt einen Abschnitt eines illustrativen Schaltsystems, das mit Zahnradpaketen gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung in Eingriff steht.
30 zeigt eine Schnittansicht eines illustrativen gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
31 zeigt eine Seitenansicht eines illustrativen Zahnradpakets des Schaltsystems aus 30 gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
32 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht des Schaltsystems aus 30.

Detaillierte Beschreibung
Verschiedene Aspekte und Beispiele einer Getriebebox mit segmentierten Kettenradpaketen und einem zugehörigen Schaltsystem sowie entsprechende Verfahren werden im Folgenden beschrieben und in den zugehörigen Zeichnungen illustriert. Sofern nicht anders spezifiziert, kann ein Getriebeboxsystem gemäß der vorliegenden Lehre und/oder seine verschiedenen Komponenten mindestens eine der hier beschriebenen, illustrierten und/oder einbezogenen Strukturen, Komponenten, Funktionalitäten und/oder Varianten aufweisen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Darüber hinaus können die Verfahrensschritte, Strukturen, Komponenten, Funktionalitäten und/oder Variationen, die hier in Verbindung mit der vorliegenden Lehre beschrieben, illustriert und/oder einbezogen sind, in anderen ähnlichen Vorrichtungen und Verfahren einbezogen werden, einschließlich der Austauschbarkeit zwischen offenbarten Ausführungsformen, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. Die folgende Beschreibung verschiedener Beispiele ist nur zur Illustration geeignet und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder Nutzung einschränken. Darüber hinaus dienen die Vorteile, die durch die unten beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen bereitgestellt sind, nur zur Illustration, und nicht alle Beispiele und Ausführungsformen stellen die gleichen Vorteile oder das gleiche Maß an Vorteilen bereit.
Diese ausführliche Beschreibung weist die folgenden Abschnitte auf, die unmittelbar danach folgen: (1) Definitionen; (2) Überblick; (3) Beispiele, Komponenten und Alternativen; (4) illustrative Kombinationen und zusätzliche Beispiele; (5) Vorteile, Merkmale und Nutzen; und (6) Fazit. Der Abschnitt Beispiele, Komponenten und Alternativen ist weiter in die Unterabschnitte A bis E unterteilt, die jeweils entsprechend gekennzeichnet sind.
Definitionen
Die folgenden Definitionen gelten hier, sofern nicht anders angegeben.
„Umfassend“, „Aufweisend‟ und „mit“ (und Konjugationen davon) werden austauschbar verwendet, um Enthalten zu bedeuten, aber sind nicht notwendigerweise darauf beschränkt, und sind offene Begriffe, die nicht den Zweck haben, zusätzliche, nicht genannte Elemente oder Verfahrensschritte auszuschließen.
Begriffe wie „erst“, „zweit“ und „dritt“ werden zur Unterscheidung oder Identifizierung verschiedener Elemente einer Gruppe o. ä. verwendet und sollen keine serielle oder numerische Beschränkung darstellen.
„AKA“ bedeutet „auch bekannt als“ und kann verwendet werden, um einen alternativen oder entsprechenden Begriff für ein bestimmtes Element oder bestimmte Elemente anzugeben.
„Länglich“ oder „langgestreckt‟ bezieht sich auf ein Objekt oder eine Öffnung, deren Länge größer ist als ihre eigene Breite, obwohl die Breite nicht gleichmäßig sein muss. Ein länglicher Schlitz kann beispielsweise elliptisch oder stadionförmig sein, und ein länglicher Kerzenständer kann eine Höhe haben, die größer ist als sein sich verringernder Durchmesser. Als Negativbeispiel würde eine kreisförmige Öffnung nicht als eine längliche Öffnung gelten.
Die Begriffe „innenliegend“, „außenliegend“, „vorwärts“ und „rückwärts‟ (und dergleichen) sind im Zusammenhang mit einem Host-Fahrzeug, wie z. B. einem Fahrrad, zu verstehen, an dem die hier beschriebenen Systeme angeordnet oder anderweitig befestigt werden können. Zum Beispiel kann „außenliegend“ eine relative Position bezeichnen, die lateral weiter von der Mittellinie des Fahrzeugs entfernt ist, oder eine Richtung, die von der Mittellinie des Fahrzeugs entfernt ist. Umgekehrt kann „innenliegend“ eine Richtung zur Mittellinie oder eine relative Position bezeichnen, die näher an der Mittellinie liegt. In ähnlicher Weise bedeutet „vorwärts‟ in Richtung zum vorderen Abschnitt des Fahrzeugs und „rückwärts‟ in Richtung zum hinteren Abschnitt des Fahrzeugs. In Ermangelung eines Host-Fahrzeugs können die gleichen Richtungsbegriffe verwendet werden, als ob das Fahrzeug vorhanden wäre. Beispielsweise kann eine Komponente, auch wenn sie isoliert betrachtet wird, eine „vordere“ Kante aufweisen, die sich aus der Tatsache ergibt, dass die Komponente so angeordnet würde, dass die betreffende Kante in Richtung des vorderen Abschnitts des Basisfahrzeugs ausgerichtet wäre.
„Verbunden“ bedeutet entweder dauerhaft oder lösbar verbunden, entweder direkt oder indirekt durch Zwischenkomponenten.
„Elastisch“ beschreibt ein Material oder eine Struktur, das/die eingerichtet ist, um auf normale Betriebsbelastungen (z. B. beim Zusammendrücken) mit elastischer Verformung zu reagieren und bei Entlastung in die ursprüngliche Form oder Position zurückzukehren.
„Starr“ beschreibt ein Material oder eine Struktur, das/die eingerichtet ist, um unter normalen Nutzungsbedingungen steif, nicht verformbar oder im Wesentlichen unflexibel zu sein.
„Elastisch“ bezeichnet ein Material oder eine Struktur, das/die eingerichtet ist, um nach einer Dehnung oder Erweiterung spontan seine/ihre frühere Form wieder anzunehmen.
Richtungsbegriffe wie „oben“, „unten“, „vertikal“, „horizontal“ und dergleichen sind im Zusammenhang mit dem jeweiligen Objekt zu verstehen. So kann ein Objekt beispielsweise um definierte X-, Y- und Z-Achsen ausgerichtet sein. In diesen Beispielen definiert die X-Y-Ebene die Horizontale, wobei „oben“ als die positive Z-Richtung und „unten“ als die negative Z-Richtung definiert ist.
Ein „Steuergerät“ oder „elektronisches Steuergerät“ weist eine Verarbeitungslogik auf, die mit Anweisungen programmiert ist, um eine Steuerfunktion in Bezug auf ein Steuerelement auszuführen. Ein elektronisches Steuergerät kann beispielsweise eingerichtet sein, ein Eingangssignal zu empfangen, das Eingangssignal mit einem ausgewählten Steuer- oder Sollwert zu vergleichen und ein Ausgangssignal an ein Steuerelement (z. B. einen Motor oder Aktuator) zu bestimmen, um basierend auf dem Vergleich Korrekturmaßnahmen zu ergreifen. In einem anderen Beispiel kann ein elektronisches Steuergerät eingerichtet sein, um als eine Schnittstelle zwischen einem Host-Gerät (z. B. einem Desktop-Computer, einem Hauptrechner usw.) und einem Peripheriegerät (z. B. einem Speichergerät, einem Eingabe-/Ausgabegerät usw.) zu dienen, um Eingabe- und Ausgabesignale an und von dem Peripheriegerät zu steuern und/oder zu überwachen.
„Bereitstellen“ kann im Zusammenhang mit einem Verfahren Empfangen, Erhalten, Kaufen, Herstellen, Erzeugen, Verarbeiten, Vorverarbeiten und/oder Ähnliches aufweisen, sodass der bereitgestellte Gegenstand oder das bereitgestellte Material in einem Zustand und einer Konfiguration zur Durchführung weiterer Schritte angeordnet ist.
In dieser Erfindung können eine oder mehrere Veröffentlichungen, Patente und/oder Patentanmeldungen durch Bezugnahme einbezogen werden. Dieses Material wird jedoch nur insoweit einbezogen, als kein Widerspruch zwischen dem einbezogenen Material und den hier genannten Aussagen und Zeichnungen besteht. Im Falle eines solchen Widerspruchs, einschließlich eines Widerspruchs in der Terminologie, ist die vorliegende Erfindung maßgeblich.
Überblick
Im Allgemeinen weist eine Getriebebox gemäß den Aspekten der vorliegenden Lehre Zahnradpakete (AKA Zahnkranzpakete, Schaltkassetten und/oder Kettenradpakete genannt) auf, die durch eine oder mehrere Ketten verbunden und zumindest teilweise in einem Gehäuse aufgenommen sind, wobei eines oder mehrere der Zahnradpakete ein segmentiertes Kettenrad aufweisen. Ein Schalthebel ist eingerichtet, um die Kettenradsegmente relativ zu einer Ebene zu bewegen, die durch eine mit diesem Kettenrad verbundene Kette definiert ist. Das Gehäuse kann an einem Fahrrad oder einem anderen geeigneten Fahrzeug angeordnet und/oder mit diesem integriert sein. Jedes Zahnradpaket weist mindestens ein Kettenrad auf, das auch als Zahnrad bezeichnet ist. Mindestens eines der Zahnradpakete ist an einer Spindel (AKA Achse oder Welle bezeichnet) angeordnet, die an einem Ende mit Fahrradkurbelarmen (AKA als Kurbeln bezeichnet) und/oder einem Antriebsmotor verbunden ist, und mindestens ein anderes der Zahnradpakete ist an einer Vorgelegewelle angeordnet. Ketten, Riemen und/oder andere geeignete Verbindungselemente (im Folgenden als Ketten bezeichnet) verbinden ein Zahnradpaket an der Spindel mit einem Zahnradpaket an der Vorgelegewelle, sodass das Drehen eines der Zahnradpakete das Drehen des anderen Zahnradpakets bewirkt. Jede Kette kann selektiv mit individuellen Kettenrädern in einem Paket in Eingriff stehen. Die Kombination der Kettenräder, die zu einem bestimmten Zeitpunkt mit jeder Kette verbunden sind, bestimmt das aktuelle Übersetzungsverhältnis der Getriebebox.
Das Umschalten der Übersetzungsverhältnisse kann eine sequentielle Verschiebung der Segmente eines ausgewählten Zahnradpakets aufweisen, sodass die Kette auf ein anderes Kettenrad oder ein anderes Zahnrad des Zahnradpakets umschaltbar ist, ohne die Kette in einer lateralen Richtung zu verschieben. Die Neupositionierung der Zahnradsegmente wird durchgeführt, wenn jedes Segment entlastet ist (d. h. frei von der Kette), sodass das Umschalten unter Last ohne negative Folgen erfolgen kann. Auf Wunsch können mehrere segmentierte Kettenräder der Getriebebox auf diese Weise simultan umgeschaltet werden.
Beispiele, Komponenten und Alternativen
In den folgenden Abschnitten werden ausgewählte Aspekte von beispielhaften Fahrradgetriebeboxen sowie entsprechende Systeme und/oder Verfahren beschrieben. Obwohl die Getriebeboxen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf Fahrräder und Elektrofahrräder beschrieben sind, können sie in jeder geeigneten Anwendung eingesetzt werden, beispielsweise an einem motorisierten zwei- oder dreirädrigen Fahrzeug. Die Beispiele in diesen Abschnitten dienen zur Illustration und sind nicht als Einschränkung des gesamten Umfangs der vorliegenden Erfindung zu verstehen. Jeder Abschnitt kann eine oder mehrere unterschiedliche Ausführungsformen oder Beispiele und/oder kontextbezogene oder entsprechende Information, Funktion und/oder Struktur aufweisen.
A. Schematische Darstellung einer Getriebebox der vorliegenden Erfindung
Wie in 1 schematisch gezeigt, beschreibt dieser Abschnitt eine illustrative Getriebebox 100 mit segmentierten Zahnradpaketen. Die Getriebebox 100 weist ein Gehäuse 102 auf, in dem ein Zahnradsystem angeordnet ist. Das Zahnradsystem weist eine Vielzahl von (z. B. vier) Zahnradpaketen auf, nämlich ein erstes Zahnradpaket 108, ein zweites Zahnradpaket 114, ein drittes Zahnradpaket 118 und ein viertes Zahnradpaket 122, die wie in 1 gezeigt angeordnet sind. Jedes Zahnradpaket weist eine Vielzahl einzelner Zahnräder auf, die mit 1 bis N bezeichnet sind. Jedes Zahnrad des Pakets weist eine Vielzahl einzelner Zahnradsegmente auf, die mit 1 bis M bezeichnet sind. In einigen Beispielen weist jedes Zahnrad eines jeden Zahnradpakets die gleiche Anzahl von Zahnradsegmenten auf. In einigen Beispielen kann die Anzahl der Segmente von Zahnrad zu Zahnrad variieren.
Jedes Zahnrad, das Zahnradsegmente aufweist, wird als segmentiertes Zahnrad bezeichnet. Jedes Zahnradsegment ist als ein ringförmiger Sektor ausgeformt. In manchen Beispielen weist ein segmentiertes Zahnrad vier Zahnradsegmente auf. Ein ausgewähltes Zahnrad jedes Zahnradpakets ist durch Zähne, die am Umfang der Kette angeordnet sind, mit einer Kette verbunden (d. h., im Eingriff stehen). In manchen Beispielen können zwei oder mehr Zahnradpakete mit der gleichen Kette in Eingriff stehen. Jedes Zahnradsegment eines segmentierten Zahnrads ist in Bezug auf die Kette bewegbar. Die Bewegung der Zahnradsegmente ist zum Umschalten der Übersetzungsverhältnisse verwendbar. In manchen Beispielen kann jedes Zahnradsegment um ein Scharniergelenk schwenkbar sein, das an einem Achsenende des Segments angeordnet ist. In manchen Beispielen kann jedes Zahnradsegment linear verschiebbar sein (z. B. axial versetzt oder umschaltet).
Die Getriebebox 100 weist ein zugehöriges Schaltsystem 110 auf. Das Schaltsystem 110 ist eingerichtet, um die Segmente der segmentierten Zahnräder einzeln in und außer Eingriff mit der jeweiligen Kette zu bringen. Das Schaltsystem 110 kann mit einem Steuergerät 126 verbunden sein, das eingerichtet ist, um Befehlssignale an einen oder mehrere Aktuatoren des Schaltsystems zu senden, um die Übersetzungsverhältnisse zu ändern. So kann das Steuergerät 126 dem Schaltsystem beispielsweise signalisieren, das Übersetzungsverhältnis zu erhöhen. Das Umschalten wird in den folgenden Abschnitten weiter beschrieben.
Im Prinzip kann die Getriebebox 100 mit jedem Übersetzungsverhältnis betätigt werden, das durch die angeordneten Zahnkranzpakete möglich ist. In manchen Fällen ist das Steuergerät 126 jedoch eingerichtet, um dem Fahrer nur die Auswahl eines Teilsatzes von Übersetzungsverhältnissen zu ermöglichen. Zum Beispiel können in manchen Fällen zwei oder mehr verschiedene Kombinationen von Zahnrädern identische oder nahezu identische Übersetzungsverhältnisse ergeben. Dem Fahrzeugbediener eine Reihe von auswählbaren Zahnradkombinationen zur Verfügung zu stellen, die verschiedene Zahnradkombinationen aufweisen, die im Wesentlichen das gleiche Übersetzungsverhältnis ergeben, kann wenig hilfreich und verwirrend sein. Dementsprechend kann das Schaltsystem 110 und/oder das Steuergerät 126 eingerichtet sein, um nur eine der redundanten Zahnradkombinationen auszuwählen.
Die Getriebebox 100 weist eine außerhalb des Gehäuses 102 angeordnete Kurbelgarnitur 104 auf, die mit einer Spindel 106 verbunden ist. Die Spindel 106 verläuft durch das Gehäuse 102, um mit dem ersten Zahnradpaket 108 in Eingriff zu kommen, sodass das Drehen der Kurbelgarnitur ein Drehen der Spindel bewirkt, die wiederum das Drehen des ersten Zahnradpakets bewirkt.
Das erste Zahnradpaket 108 ist mit einer ersten Kette 112 verbunden, sodass das Drehen des Zahnradpakets das Drehen der Kette bewirkt. Die erste Kette 112 kann orthogonal zu der Spindel 106 ausgerichtet sein.
Die erste Kette 112 ist mit dem zweiten Zahnradpaket 114 verbunden und überträgt somit Kraft vom Paket 108 auf das Paket 114. Das zweite Zahnradpaket 118 ist mit dem dritten Zahnradpaket 118 via eine Vorgelegewelle 116 verbunden. Dementsprechend treibt das Drehen der Kette 112 mittels der Kurbelwelle und des ersten Zahnradpakets das Drehen des zweiten Zahnradpakets 114 an, das die Vorgelegewelle 116 und das dritte Zahnradpaket 118 dreht. Die Vorgelegewelle verläuft im Allgemeinen parallel zur Spindel 106 und ist von dieser beabstandet. Das dritte Zahnradpaket 118 ist mit einer zweiten Kette 120 verbunden, die ferner mit einem vierten Zahnradpaket 122 verbunden ist, sodass das Drehen des dritten Zahnradpakets 118 das Drehen des vierten Zahnradpakets 122 bewirkt.
Das vierte Zahnradpaket 122 ist mit einem externen Kettenblatt 124 (d.h. außerhalb des Gehäuses 102 angeordnet) über eine Abtriebswelle 123 verbunden, die durch das Gehäuse 102 verläuft. Die Abtriebswelle 123 ist koaxial mit der Spindel 106 angeordnet, sodass die Spindel 106 durch die Mitte der Abtriebswelle 123 verläuft. Die Spindel 106 und die Abtriebswelle 123 sind eingerichtet, um sich unabhängig voneinander zu drehen. Das Kettenblatt 124 ist via eine dritte Kette 128 mit einem Abtriebssystem 130 (z. B. einem Hinterrad) verbunden.
In manchen Beispielen können auch mehr oder weniger Zahnradpakete und/oder Vorgelegewellen vorgesehen sein. Beispielsweise könnten bei einer Version mit zwei Zahnradpaketen der Getriebebox 100 ein erstes Zahnradpaket 108 an der Spindel 106, eine Kette 112 und ein zweites Zahnradpaket 114 an der Vorgelegewelle 116 vorgesehen sein. In diesem Beispiel sind die Zahnradpakete 118 und 122 ausgeschlossen, und der Antriebsabtrieb erfolgt via ein Kettenblatt 124', das mit der Vorgelegewelle 116' verbunden ist, wie in 1 gestrichelt dargestellt. In anderen Beispielen können zusätzliche Zahnradpakete mit den in 1 gezeigten Zahnradpaketen verbunden sein, um weitere Übersetzungsverhältnisse und Kombinationen zu ermöglichen.
B. Erste illustrative Getriebebox
In diesem Abschnitt wird eine Getriebebox 200 beschrieben, die ein Beispiel für die oben beschriebene Getriebebox 100 ist. Siehe 2-27.
Wie in 2 und 3 gezeigt, weist die Getriebebox 200 ein Gehäuse 202 auf. Das Gehäuse nimmt zumindest teilweise ein Zahnradsystem auf, wie oben beschrieben. Ein illustratives Zahnradsystem für die Getriebebox 200 wird weiter unten beschrieben. Eine Spindel 206 erstreckt sich durch das Gehäuse. Ein erster Kurbelarm 204 und ein zweiter Kurbelarm (nicht gezeigt) sind mit den jeweiligen Enden der Spindel 206 verbunden. Ein Kettenblatt 224 verbindet die Getriebebox 200 via eine externe Antriebskette oder einen Riemen (nicht gezeigt) mit einem Rad, z.B. einem Hinterrad.
zeigt eine Draufsicht auf die Getriebebox 200. Die Getriebebox 200 weist eine Vorgelegewelle 216 und vier Zahnradpakete auf: ein erstes (Eingangs-) Zahnradpaket 208 (auch als Paket 1 bezeichnet), das an der Spindel 206 angeordnet ist, ein zweites Zahnradpaket 214 (auch als Paket 2 bezeichnet), das an der Vorgelegewelle 216 angeordnet ist, ein drittes Zahnradpaket 218 (auch als Paket 3 bezeichnet), das an der Vorgelegewelle 216 angeordnet ist, und ein viertes Zahnradpaket 222 (auch als Paket 4 bezeichnet), das an einer Ausgangswelle 223 (AKA angetriebene Welle) angeordnet ist, beispielsweise an der Ausgangswelle 123. Das erste Zahnradpaket 208 ist mit dem zweiten Zahnradpaket 214 durch eine erste Kette 212 verbunden. In ähnlicher Weise ist das dritte Zahnradpaket 218 mit dem vierten Zahnradpaket 222 durch eine zweite Kette 220 verbunden.
Dementsprechend überträgt das Drehen der Spindel 206 (z. B. durch einen Fahrradfahrer, der die an den Kurbelarmen befestigten Pedale betätigt, und/oder durch einen Motor) die Kraft vom ersten Zahnradpaket 208 via die erste Kette 212 auf das zweite Zahnradpaket 214 und vom zweiten Zahnradpaket via die Vorgelegewelle auf das dritte Zahnradpaket 218. Die zweite Kette 220 überträgt die Kraft vom dritten Zahnradpaket 218 auf das vierte Zahnradpaket 222, und die Kraft wird vom vierten Zahnradpaket via Ausgangswelle 223 auf das Kettenblatt 224 und/oder auf ein anderes geeignetes System übertragen.
Jedes der Zahnradpakete kann eine Vielzahl von Zahnrädern aufweisen, wobei ein oder mehrere Zahnräder der Vielzahl von Zahnrädern eine Vielzahl von Zahnradsegmenten aufweisen. Zahnräder, die Zahnradsegmente aufweisen, können als segmentierte Zahnräder bezeichnet werden. Jedes Zahnradsegment kann als ein ringförmiger Sektor geformt sein. In einem Beispiel weist jedes segmentierte Zahnrad vier Zahnradsegmente auf. Jedes Zahnradsegment ist drehbar an einem Scharnier befestigt, das in der Nähe des Zentrums des segmentierten Zahnrads angeordnet ist. Ein oder mehrere Zahnradpakete können ein nicht segmentiertes Kettenrad mit einem kleineren Durchmesser als das jeweilige segmentierte Zahnrad aufweisen. Jedes Zahnradsegment kann an einem Stift befestigt sein. Jedes Zahnradsegment schwenkt (oder faltet) sich in einer Richtung quer zur Ebene des Zahnrads. Mit anderen Worten, jedes Zahnradsegment kann zwischen einer koplanaren Position und einer geschwenkten (AKA gefalteten) Position umschalten. Durch diese Konfiguration kann ein segmentiertes Zahnrad (z. B. schrittweise) zwischen einer koplanaren Konfiguration (d. h., alle Segmente sind ausgerichtet, um ein im Wesentlichen koplanares Zahnrad zu bilden) und einer geschwenkten (AKA pyramidenförmigen) Konfiguration (d. h., alle Zahnradsegmente sind drehend in die gleiche Richtung weg von der bei der koplanaren Konfiguration gebildeten Ebene geneigt) umschalten.
Wie in 4 gezeigt, ist ein Schaltsystem 210 zumindest teilweise innerhalb der Getriebebox an einer im Allgemeinen zentralen Stelle angeordnet. Das Schaltsystem 210 ist ein Beispiel für das oben beschriebene Schaltsystem 110.
Das Schaltsystem 210 weist eine Schaltstange 248 auf, die an einem Schaltkeil 250 befestigt ist, der eingerichtet ist, um selektiv und mechanisch mit Abschnitten der Zahnradsegmente zusammenzuwirken. Obwohl hier Schaltstangen dargestellt und beschrieben sind, kann jeder geeignete Aktuator, der zum Drehen der Schaltkeile eingerichtet ist, verwendet werden, wie z. B. ein flexibles Kabel oder ähnliches, ob manuell oder elektromechanisch betrieben, z. B. durch ein elektronisches Steuergerät. Die in 3 und anderswo dargestellten manuellen Griffe an den oberen Enden der Schaltstangen werden zum Zwecke des Verständnisses gezeigt, z. B. wo ein Steuergerät das Schaltsystem betätigen würde.
Der Schaltkeil 250 weist ein Paar Rampen auf, die hier als eine geneigte erste Fläche 252 und eine geneigte zweite Fläche 254 (d. h. eine erste Rampe und eine zweite Rampe) bezeichnet sind, die im Allgemeinen so eingerichtet sind, dass sich die ebenen Erweiterungen jeder Fläche in einem Winkel (z. B. einem spitzen Winkel) schneiden. Durch Drehen der Schaltstange 248 wird simultan der Schaltkeil 250 gedreht, wodurch sich die Ausrichtung des Schaltkeils 250 (und der ersten und zweiten Fläche/Rampe) ändert.
Im vorliegenden Beispiel weist das Schaltsystem 210 für jedes Zahnradpaket eine Schaltstange und einen Schaltkeil auf. In manchen Beispielen können sich zwei oder mehr Zahnradpakete ein gemeinsames Schaltkeilstück teilen. Zum Beispiel können sich das dritte Zahnradpaket 218 und das vierte Zahnradpaket 222 denselben Schaltkeil teilen. In 25 und 26 ist gezeigt, wie das System 210 das Übersetzungsverhältnis der Getriebebox 200 umschaltet, sodass die Segmente eines segmentierten Zahnrads in die oder aus der Ausrichtung mit der Kette geschwenkt werden.
5-8 zeigen einen Abschnitt des Schaltsystems, um die folgende Beschreibung zu veranschaulichen. Jede der 5-8 zeigt ein einzelnes Zahnradsegment, das sich in einer allgemein horizontalen Ebene in die Blattseite dreht, und einen Schaltkeil in einer Reihe von Positionen, die eingerichtet sind, um entweder zu bewirken, dass das Zahnradsegment in eine ausgewählte Richtung schwenkt, oder um das Zahnradsegment zu vermeiden, je nach Fall. 5 zeigt eine isometrische Ansicht des einzelnen Zahnradsegments und des Schaltkeils 250. Der Schaltkeil 250 ist in einer ersten Position so eingerichtet, dass der Schaltkeil nicht mit dem Stift des Zahnradsegments interferiert. Bei dieser Konfiguration ist das Zahnradsegment in seiner geschwenkten Position eingerichtet. Diese Position des Zahnradsegments entspricht einem ersten Übersetzungsverhältnis, in dem das vorliegende Zahnradsegment aus der Ebene der Kette gekippt ist (d. h. nicht mit der Kette in Eingriff steht).
In 6 ist der Schaltkeil 250 in einer zweiten Position gezeigt, die so eingerichtet ist, dass der Schaltkeil in dem Pfad des Stifts des Zahnradsegments angeordnet ist. Insbesondere ist in dieser Position die zweite Fläche 254 in den Pfad des Stifts des Zahnradsegments gebracht worden. Dementsprechend bringt eine weitere Drehung des Zahnradsegments den Stift in Kontakt mit der zweiten Fläche 254 und schiebt somit entlang der Fläche 254 in der durch den Pfeil angegebenen Richtung. Dadurch wird das Zahnradsegment in seine koplanare Position geschwenkt (siehe 7) (d. h. in die Ebene der Kette), sodass die Kette in das Segment eingreift.
7 zeigt das Zahnradsegment in seiner koplanaren Position und den Schaltkeil 250 in der zweiten Position. Bei dieser Konfiguration wirkt der Schaltkeil nicht mit dem Stift des Zahnradsegments zusammen. Mit anderen Worten, diese Einrichtung entspricht der Betätigung des Systems in einem zweiten Übersetzungsverhältnis, in dem das vorliegende Zahnradsegment mit der Kette in Eingriff steht und sich frei drehen kann, ohne den Schaltkeil zu berühren.
In 8 ist der Schaltkeil 250 wieder in der ersten Position angeordnet. Da das Zahnradsegment koplanar mit der Kette ist, ist nun der Schaltkeil in den Pfad des Stifts des Zahnradsegments angeordnet. Insbesondere ist in dieser Position die erste Fläche 252 in den Pfad des Stifts des Zahnradsegments gebracht worden. Dementsprechend bringt eine weitere Drehung des Zahnradsegments den Stift in Kontakt mit der ersten Fläche 252 und schiebt somit entlang der Fläche 252 in der durch den Pfeil angegebenen Richtung. Dadurch wird das Zahnradsegment in seine geschwenkte (d. h. nicht koplanare) Position geschwenkt, und das Zahnradsegment und der Keil sind wieder wie in 5 gezeigt.
Dementsprechend weist das Schaltsystem 210 einen Schaltkeil auf, der umschaltbar ist zwischen: (a) einer ersten Konfiguration, bei der eine erste geneigte Fläche des Keils in einer Linie mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets angeordnet ist, wenn das Segment außerhalb der Ebene seiner Kette angeordnet ist, sodass das Drehen des Stifts in die erste geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment in die Ebene der Kette zu verschieben, und (b) eine zweite Konfiguration, bei der eine zweite geneigte Fläche des Keils in einer Linie mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets angeordnet ist, wenn das Segment in der Ebene seiner Kette angeordnet ist, sodass das Drehen der Stifte in die zweite geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment aus der Ebene der Kette zu verschieben.
Wie in 9 gezeigt, weist die Getriebebox 200 einen ersten Kettenspanner 232 auf. Der Kettenspanner 232 weist mindestens eine Laufrolle 236 mit einer festen Position und mindestens ein einstellbares Zahnrad 238 auf, das zur Bewegung oder Verschiebung durch eine Schubstange 240 eingerichtet ist. In manchen Beispielen weist der Kettenspanner 232 zwei Laufrollen und ein einstellbares Zahnrad auf. Eine Feder ist koaxial an der Schubstange 240 angeordnet, um eine Vorspannkraft zu erzeugen. Der Kettenspanner 232 kann eingerichtet sein, um mit jeder der oben beschriebenen Ketten in Eingriff zu kommen. Im vorliegenden Beispiel sind die Laufrolle 236 und das Zahnrad 238 des Kettenspanners 232 zum Eingreifen mit der Kette 220 eingerichtet. Dementsprechend ist die Kette 220 mit dem dritten Zahnradpaket 218, dem vierten Zahnradpaket 222 und dem Kettenspanner 232 verbunden.
Der Kettenspanner 232 ist so eingerichtet, dass die Schubstange 240 zum Verschieben des Zahnrads 238 verwendet werden kann, wodurch mehr oder weniger Spannung auf die in Eingriff stehende Kette ausgeübt wird. Die Betätigung der Schubstange 240 kann manuell (z. B. durch einen Benutzer) und/oder automatisch (z. B. mit mechanischen und/oder elektrischen Komponenten) erfolgen.
Wie in 10 gezeigt, weist die Getriebebox 200 einen zweiten Kettenspanner 234 auf, der dem Kettenspanner 232 im Wesentlichen ähnlich ist. Im vorliegenden Beispiel weist der Kettenspanner 234 eine einzelne Laufrolle 242 und ein bewegliches Zahnrad 244 auf, das an einer Schubstange 246 befestigt ist. Der zweite Kettenspanner ist zum Eingreifen mit der ersten Kette 212 eingerichtet. Dementsprechend ist die Kette 212 eingerichtet, um mit dem ersten Zahnradpaket 208, dem zweiten Zahnradpaket 214 und dem Kettenspanner 234 zusammenzuwirken. Es können alle geeigneten Kettenspanner verwendet werden.
11 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht von Abschnitten der Getriebebox 200. Das erste Zahnradpaket ist eingerichtet, um via Spindel 206 durch die Antriebsmaschine des Fahrzeugs (z. B. menschengetriebenes Treten und/oder Elektromotor) angetrieben zu werden. Jedes Zahnrad des ersten Zahnradpakets 208 ist eingerichtet, um selektiv mit der ersten Kette 212 in Eingriff zu kommen, die eine oder mehrere Ketten, Riemen und/oder andere geeignete Vorrichtungen aufweisen kann.
Im vorliegenden Beispiel weist das erste Zahnradpaket 208 zwei segmentierte Zahnräder, 208A und 208B, auf. An jedem Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 208A ist ein Stift 211 befestigt. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 208A weist einen gemeinsamen Scharnierabschnitt 209 mit einem entsprechenden Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 208B auf, wobei eine feste Winkelbeziehung besteht. Der Scharnierabschnitt 209 ist dazu eingerichtet, mit einer an der Spindel 206 angeordneten Scharnieraufnahme 256 zusammenzuwirken. Die Scharnieraufnahme 256 kann einteilig mit der Spindel 206 sein oder durch einen geeigneten Mechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt werden. Die entsprechenden Segmente der beiden Zahnräder sind eingerichtet, um gemeinsam und nicht unabhängig voneinander zu schwenken (siehe 17-19). Mit anderen Worten, wenn ein Segment des Zahnrads 208A aus der Ebene der Kette 212 umgeschaltet ist, ist das entsprechende Segment des Zahnrads 208B in der Ebene der Kette 212 angeordnet (somit mit der Kette in Eingriff steht).
Das erste Zahnradpaket 208 ist mit dem zweiten Zahnradpaket 214 durch eine erste Kette 212 verbunden. Das System ist so eingerichtet, dass die erste Kette 212 zu jedem Zeitpunkt direkt in ein einzelnes der Zahnräder des ersten Zahnradpakets 208 und in ein einzelnes der Zahnräder des zweiten Zahnradpakets 214 eingreift; die Kette kann jedoch in manchen Betriebsphasen teilweise in mehr als eines der Zahnräder jedes Pakets eingreifen, z. B. wenn die Kette segmentweise von einem Zahnrad zum anderen umgeschaltet wird (z. B. als Reaktion auf Eingaben des Benutzers und/oder der Steuerung).
Das zweite Zahnradpaket 214 ist fest an der Vorgelegewelle 216 angeordnet, sodass das Drehen des zweiten Zahnradpakets 214 auch ein Drehen der Vorgelegewelle bewirkt. Das zweite Zahnradpaket 214 weist eine verschachtelte Anordnung auf, sodass ein segmentiertes Kettenrad 214A und ein nicht segmentiertes Kettenrad 214B miteinander verschachtelbar sind (siehe 20-22). An der innenliegenden Fläche jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 214A ist ein Stift 217 befestigt. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 214A weist einen Scharnierabschnitt 215 auf, der mit einer an der Vorgelegewelle 216 angeordneten Scharnieraufnahme 258 verbunden ist. Die Scharnieraufnahme 258 kann einteilig mit der Vorgelegewelle 216 ausgebildet sein oder durch einen geeigneten Befestigungsmechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt sein.
Das dritte Zahnradpaket 218 weist ein segmentiertes Kettenrad 218A und ein nicht segmentiertes Kettenrad 218B auf, das darin einschachtelbar ist (siehe 23-25). An der innenliegenden Fläche jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 218A ist ein Stift 226 befestigt. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 218A weist einen Scharnierabschnitt 219 auf, der mit einer Scharnieraufnahme 260 verbunden ist, die an der Vorgelegewelle 216 angeordnet ist. Die Scharnieraufnahmen 258 und 260 können einteilig mit der Vorgelegewelle 216 ausgebildet sein oder durch einen geeigneten Mechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt sein.
Das dritte Zahnradpaket 218 ist eingerichtet, um in die zweite Kette 220 einzugreifen. Die zweite Kette 220 verbindet ein ausgewähltes der Zahnräder mit dem vierten Zahnradpaket 222 und überträgt somit das Drehen des dritten Zahnradbündels 218 auf das vierte Zahnradpaket 222. Normalerweise greift die zweite Kette 220 zu jedem Zeitpunkt direkt in ein einzelnes der Zahnräder des dritten Zahnradpakets 218 und des vierten Zahnradpakets 222 ein; die Kette kann jedoch in manchen Betriebsphasen in mehr als eines der Zahnräder der Pakete eingreifen, z. B. wenn die Kette von einem Zahnrad in ein anderes umgeschaltet wird (z. B. als Reaktion auf die Eingabe des Benutzers und/oder der Steuerung).
Das vierte Zahnradpaket 222 ist fest an der Abtriebswelle 223 angeordnet, sodass die Abtriebswelle mit dem vierten Zahnradpaket drehbar ist. Das vierte Zahnradpaket 222 weist ein segmentiertes Zahnrad 222A und ein nicht segmentiertes Kettenrad 222B auf (siehe 26-28). An der innenliegenden Fläche jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 222A ist ein Stift 227 befestigt. Das Kettenrad 222B weist eine Öffnung auf, die mit der Abtriebswelle 223 zusammenwirkt. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 222A weist einen Scharnierabschnitt 221 auf, der eingerichtet ist, um mit einer an der Vorgelegewelle 216 angeordneten Scharnieraufnahme 262 zusammenzuwirken. Die Scharnieraufnahme 258 kann einteilig mit der Vorgelegewelle 216 ausgebildet sein oder durch einen geeigneten Mechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt werden.
Die hohle Abtriebswelle 223 (AKA Abtriebshülse) umgibt die Spindel 206 und ist koaxial zu ihr angeordnet (siehe 12), sodass sich die Abtriebswelle und die Spindel unabhängig voneinander frei drehbar sind. Die Abtriebswelle 223 ist am Kettenblatt 224 befestigt (z. B. durch einen Befestigungsstern), sodass das Kettenblatt unabhängig von der Spindel mit der Abtriebswelle drehbar ist. Das Kettenblatt 224 überträgt somit die Kraft von der Getriebebox 200 auf ein externes System, typischerweise ein Hinterrad eines Fahrrads oder eines anderen geeigneten Rades oder Fahrzeugs.
12 zeigt eine Schnittansicht des Zahnradsystems der Getriebebox 200 auf der Linie 12-12 aus 3. Der Kurbelarm 204 ist via Kurbelschraube 205 mit der Spindel verbunden. Die Abtriebswelle 223 ist koaxial an einem Ende der Spindel 106 angeordnet und durch die Lager 225A und 225B von der Spindel drehbar isoliert.
An einem Ende der Spindel 206 ist ein Flansch 206A angeordnet und am gegenüberliegenden Ende um die Abtriebswelle 223 ist ein Flansch 206B angeordnet. Die Spindel 206 ist vom Flansch 206A via Lager 207A drehbar isoliert, und in ähnlicher Weise ist die Abtriebswelle 223 vom Flansch 206B via Lager 207B drehbar isoliert.
In ähnlicher Weise ist an einem Ende der Vorgelegewelle 216 ein Flansch 216A und am gegenüberliegenden Ende ein Flansch 216B angeordnet. Die Vorgelegewelle 216 ist vom Flansch 216A via Lager 117A drehbar isoliert, und in ähnlicher Weise ist die Vorgelegewelle 216 vom Flansch 216B via Lager 117B drehbar isoliert.
13 und 14 zeigen die Vorgelegewelle 216 mit ausgebauten bzw. verbundenen Zahnradpaketen 214 und 218 entsprechend. Wie in 13 und 14 gezeigt, ist das Kettenrad 214B mit der Vorgelegewelle 216 im Raum zwischen der Scharnieraufnahme 258 und dem Flansch 216A verbunden. In ähnlicher Weise ist das Kettenrad 218B mit der Vorgelegewelle 216 im Raum zwischen der Scharnieraufnahme 260 und dem Flansch 216B verbunden. 17-28 zeigen verschiedene Ansichten von Abschnitten der oben beschriebenen Zahnradpakete.
15 und 16 zeigen eine auseinandergezogene Ansicht bzw. eine partielle auseinandergezogene Ansicht jeweils von Spindel 206 und Abtriebswelle 223 mit verschiedenen Komponenten zur Befestigung daran.
Wie in den 17-19 gezeigt, weist das erste Zahnradpaket 208 eine Vielzahl segmentierter Zahnräder mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Im vorliegenden Beispiel weist das erste Zahnradpaket 208 zwei Zahnräder auf (ein innenliegendes und ein außenliegendes). In einem anderen Beispiel kann das erste Zahnradpaket mehr oder weniger Zahnräder aufweisen. Die Zahnräder sind innerhalb des ersten Zahnradpakets 208 vom Zahnrad mit dem größten Durchmesser zum Zahnrad mit dem kleinsten Durchmesser angeordnet. Jedes Segment des segmentierten Zahnrads 208A weist ein gemeinsames Scharnier mit einem entsprechenden Segment des segmentierten Zahnrads 208B auf.
Wie in 20-22 gezeigt, weist das zweite Zahnradpaket 214 ein Kettenrad oder ein Zahnrad (z. B. ein einzelnes, nicht segmentiertes Zahnrad) mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad mit einem zweiten (größeren) Durchmesser auf, wobei das segmentierte Zahnrad in die und aus der gleichen Ebene wie das kleinere Kettenrad umschalten kann.
Wie in den 23-25 gezeigt, weist das dritte Zahnradpaket 218 ein nicht segmentiertes Zahnrad oder Kettenrad mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad mit einem zweiten (größeren) Durchmesser auf, wobei das segmentierte Zahnrad in die und aus der gleichen Ebene wie das kleinere Kettenrad umschalten kann.
Wie in den 26-28 gezeigt, weist das vierte Zahnradpaket 222 ein Zahnrad mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad mit einem zweiten (größeren) Durchmesser auf, wobei das segmentierte Zahnrad in die und aus der gleichen Ebene wie das kleinere Kettenrad umschalten kann.
29 zeigt den Eingriff von Abschnitten des Zahnradsystems 210 mit den Zahnradpaketen 208 und 222. Wie in der Figur gezeigt, ist der Schaltkeil, der dem Zahnradpaket 208 entspricht, in seiner zweiten Position, und die Zahnradsegmente des Zahnrads 208B sind in ihrer geschwenkten Position. Dementsprechend sind die Zahnradsegmente des Zahnrads 208A in ihrer koplanaren Position. Im Gegensatz dazu ist der dem Zahnradpaket 222 entsprechende Schaltkeil in seiner ersten Position, und die Zahnradsegmente des Zahnrads 222A sind in ihrer geschwenkten Position.
Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 200 zwei Zahnradoptionen für das erste Zahnradpaket 208 auf, die den Zahnrädern 208A und 208B entsprechen. Diese Optionen können entsprechend als A1 bzw. A2 bezeichnet werden. Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 200 zwei Zahnradoptionen für das zweite Zahnradpaket 214 auf, die den Zahnrädern 214A und 214B entsprechen. Diese Optionen können entsprechend als B1 bzw. B2 bezeichnet werden. Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 200 zwei Zahnradoptionen für das dritte Zahnradpaket 218 auf, die den Zahnrädern 218A und 218B entsprechen. Diese Optionen können entsprechend als C1 bzw. C2 bezeichnet werden. Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 200 zwei Getriebeoptionen für das vierte Zahnradpaket 222 auf, die den Zahnrädern 222A und 222B entsprechen. Diese Optionen können als D1 bzw. D2 bezeichnet werden.
Eine Kombination aus einer beliebigen der Zahnradoptionen des ersten Zahnradpakets 208, einer beliebigen der Zahnradoptionen des zweiten Zahnradpakets 214, einer beliebigen der Zahnradoptionen des dritten Zahnradpakets 218 und einer beliebigen der Zahnradoptionen des vierten Zahnradpakets 222 bestimmt ein Übersetzungsverhältnis der Getriebebox 200. Jede Kombination der verfügbaren Optionen kann als „Zahnrad“ und/oder „Geschwindigkeit“ des Fahrzeugs bezeichnet werden, das die Getriebebox 200 aufweist.
Der Bediener des Fahrzeugs kann durch Umschalten einer der ausgewählten Optionen auf eine andere verfügbare Option zwischen den Übersetzungsverhältnissen wechseln. Wenn beispielsweise die ausgewählten Optionen derzeit A1, B1, C2 und D2 sind, kann der Bediener das aktuelle Übersetzungsverhältnis durch Umschalten von D2 auf D1 ändern. Alternativ oder zusätzlich kann der Bediener A1 auf A2 und/oder C2 auf C1 umschalten. Das Umschalten des Übersetzungsverhältnisses erfolgt in der Regel durch Betätigung einer mechanischen und/oder elektronischen Steuerung, um die Zahnradsegmente eines segmentierten Zahnrads zu schwenken, wodurch die Kette mit einem anderen Zahnrad in Eingriff kommt.
C. Zweite illustrative Getriebebox
Wie in 30-32 gezeigt, wird in diesem Abschnitt eine illustrative Getriebebox 300 beschrieben. Getriebebox 300 ist ein Beispiel für ein System zum Umschalten von Übersetzungsverhältnissen innerhalb einer Getriebebox durch Verschieben einer Kette von einem Kettenrad in einem Paket auf ein anderes, ohne dass die Kette dabei ihre ursprüngliche Ebene verlässt. Aspekte der Getriebebox 300 eignen sich für die Verwendung mit den oben beschriebenen Getriebesystemen, und umgekehrt.
30 zeigt ein illustratives Zahnradpaket 310 mit fünf Zahnrädern 312. Das Zahnradpaket 310 kann zumindest in mancher Hinsicht dem Zahnradpaket 208 und/oder jedem anderen geeigneten, oben beschriebenen Zahnradpaket ähneln. Das Zahnradpaket 310 ist an einer Welle 315 angeordnet, die zumindest in mancher Hinsicht der Vorgelegewelle 216 und/oder jeder anderen geeigneten, oben beschriebenen Achse ähneln kann. Die Welle 315 ist zusammen mit dem Zahnradpaket 310 drehbar.
Die Getriebebox 300 kann jeden geeigneten Einstellmechanismus zum Einstellen einer axialen Position des Zahnradpakets 310 und/oder Segmenten des Zahnradpakets aufweisen. Der Einstellmechanismus kann innerhalb der Welle 315 und/oder außerhalb der Welle angeordnet sein und mit der Welle drehbar sein und/oder relativ zur Welle stationär angeordnet sein. Der Einstellmechanismus kann elektrisch, mechanisch, hydraulisch und/oder auf jede andere geeignete Weise aktiviert werden.
In manchen Beispielen weist der Einstellmechanismus mindestens einen Aktuator (z. B. einen Linearaktuator) auf, der außerhalb der Welle 315 angeordnet und zum Drehen mit der Welle eingerichtet ist. Beispielsweise kann der Aktuator an einer Außenfläche der Welle 315 angeordnet sein. Der Aktuator ist eingerichtet, um eine axiale Position des Zahnradpakets 310 oder eines oder mehrerer Segmente des Zahnradpakets einzustellen. Beispielsweise kann der Aktuator eingerichtet sein, um Segmente des Zahnradpakets entweder direkt oder über eine oder mehrere Zwischenkomponenten zu schieben und/oder zu ziehen, wodurch das Segment in einer axialen Richtung verschoben wird.
In anderen Beispielen weist der Einstellmechanismus mindestens einen Aktuator (z. B. einen linearen Aktuator) auf, der außerhalb der Welle 315 angeordnet und eingerichtet ist, um in Bezug auf den Rahmen des Fahrrads stationär zu bleiben, d. h. sich nicht mit der Welle zu drehen. Beispielsweise kann der Aktuator an einem stationären Abschnitt der Getriebebox, z. B. dem Gehäuse, befestigt sein. In einem anderen Beispiel kann der Aktuator an einem Lager angeordnet sein, das zumindest teilweise um die Welle 315 angeordnet ist. Bei dieser Konfiguration ist die Welle 315 innerhalb des Lagers drehbar, während der Aktuator in Bezug auf das Lager fixiert bleibt und daher nicht drehbar ist. Der Aktuator kann eingerichtet sein, um das Zahnradpaket 310 oder Segmente davon in eine geeignete Richtung zu schieben oder anderweitig zu bewegen, z. B. wenn sich das Zahnradpaket am Aktuator vorbeidreht. Der Aktuator kann das Zahnradpaket 310 direkt und/oder über eine Zwischenkomponente berühren.
In manchen Beispielen weist der Einstellmechanismus mindestens einen Aktuator (z. B. einen linearen Aktuator) auf, der zumindest teilweise innerhalb der Welle 315 angeordnet ist. Der Aktuator kann entweder zum Drehen mit der Welle 315 oder nicht zum Drehen mit der Welle eingerichtet sein. 30-32 und die zugehörige Beschreibung beziehen sich auf ein Beispiel, bei dem ein innerhalb der Welle 315 angeordneter Aktuator eine Position von Segmenten des Zahnradpakets 310 durch Versetzen einer innerhalb der Welle angeordneten Schaltwalze 320 einstellt.
Wie in 30 gezeigt, ist die Schaltwalze 320 innerhalb der Welle 315 angeordnet und eingerichtet, um stationär zu bleiben, während sich die Welle und das Zahnradpaket 310 drehen. Mit anderen Worten, die Schaltwalze 320 dreht sich nicht mit der Welle 315. Dies kann z. B. durch eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltwalze 320 und einer Betätigungsvorrichtung 321 erreicht werden (siehe 32). Die Betätigungsvorrichtung 321 kann jede Vorrichtung aufweisen, die geeignet ist, die Schaltwalze 320 innerhalb der Welle 315 zu versetzen, z. B. einen Linearaktuator. Die Betätigungsvorrichtung 321 kann an einem stationären (z. B. nicht drehenden) Abschnitt der Getriebebox, wie dem Gehäuse, befestigt werden.
31 zeigt eine Seitenansicht des Zahnradpakets 310, das an der Welle 315 angeordnet ist, wobei die Schaltwalze 320 halbtransparent innerhalb der Welle dargestellt ist. Das größte Zahnrad 312 ist vor den kleineren Zahnrädern 312 gezeigt, wobei die kleineren Zahnräder durch Öffnungen im größten Zahnrad sichtbar sind. Wie 31 zeigt, weist jedes Zahnrad 312 des Zahnradpakets 310 eine Vielzahl von Segmenten 322 auf. Jedes Segment 322 ist im Wesentlichen als ein ringförmiger Sektor und/oder als ein Kuchenstück geformt. Benachbarte Segmente 322 sind durch kleine Lücken 324 voneinander beabstandet. Die Lücken 324 jedes Zahnrads 312 sind auf die entsprechenden Lücken innerhalb der anderen Zahnräder des Zahnradpakets 310 ausgerichtet, sodass jedes Segment 322 eines jeden Zahnrads auf die entsprechenden Segmente der anderen Zahnräder ausgerichtet ist. Jeder Satz von ausgerichteten Segmenten 322 ist über Zahnräder miteinander verschmolzen, um einen starren Segmentblock 330 zu bilden. Jeder Segmentblock 330 weist einen Führungsstift 335 auf, der sich von einer Innenkante des Segmentblocks durch einen Schlitz 337 in der Welle 315 erstreckt (siehe 32).
32 zeigt eine isometrische auseinandergezogene Ansicht der Schaltwalze 320, der Welle 315 und des Zahnradpakets 310. In dem in den 30-32 dargestellten Beispiel weist die Schaltwalze 320 eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem hohlen Kanal auf, der sich in Längsrichtung durch die Mitte der Schaltwalze erstreckt, sowie eine umlaufende Aussparung 340, die sich in Umfangsrichtung um einen mittleren Abschnitt der Schaltwalze erstreckt. Die umlaufende Aussparung 340 weist einen schmalen Abschnitt 345 auf, der eine geringere Breite als der Rest der Aussparung aufweist. Der schmale Abschnitt 345 weist eine Breite auf, die im Wesentlichen der Breite jedes Führungsstifts 335 entspricht, sodass, wenn der Führungsstift innerhalb des schmalen Abschnitts positioniert ist, die axiale Position des Führungsstifts relativ zur Schaltwalze 320 festgelegt ist. Dementsprechend dreht sich das Zahnradpaket 310 um die Schaltwalze 320 in einer axialen Position, die der Position des schmalen Abschnitts 345 entspricht. Die axiale Verschiebung der Schaltwalze 320 innerhalb der Welle 315 bewirkt eine Einstellung der Position des schmalen Abschnitts 345 relativ zur Welle und somit eine Einstellung der axialen Position der Segmentblöcke 330, d. h. eine Versetzung des Segmentblocks in einer axialen Richtung. Die Einstellung der axialen Position der Segmentblöcke 330 ermöglicht das Umschalten einer Kette 380 (siehe 30) von einem Zahnrad 312 auf ein anderes, im Wesentlichen ohne Änderung der axialen Position der Kette. Jeder Segmentblock 330 verschiebt sich, z. B. nacheinander, in eine Position, die für die Aufnahme der Kette 380 geeignet ist (z. B. unter der Kette), wenn der jeweilige Führungsstift 335 durch den engen Abschnitt 345 verläuft. Die Welle 315 ist typischerweise indexiert (z. B. durch Umfangsindexierungsnuten 385), um eine Vielzahl von Positionen des Zahnradpakets 310 zu definieren. Typischerweise, mit Zahnradpaket 310, das in jeder durch die Indexierungsnuten 385 definierten Position positioniert ist, ist ein entsprechendes der Zahnräder 312 eingerichtet, um die Kette 380 zu tragen. Dementsprechend weist das Umschalten von Zahnrädern unter Verwendung der Getriebebox 300 die Einstellung einer Position der Schaltwalze 320 innerhalb der Welle 315 auf, wodurch jeder Segmentblock 330 so bewegt wird, dass das ausgewählte Zahnrad 312 in einer Position angeordnet ist, die für die Aufnahme der Kette 380 geeignet ist. In manchen Beispielen wird jeder Segmentblock 330 zu einem Zeitpunkt bewegt, wenn der Segmentblock nicht mit der Kette 380 in Eingriff steht. Mit anderen Worten, die Segmentblöcke 330 sind typischerweise nicht unter Last bewegbar.
D. Illustrative Kombinationen und zusätzliche Beispiele
Dieser Abschnitt beschreibt zusätzliche Aspekte und Merkmale von Getriebeboxen, wie in den Abschnitten A bis C beschrieben, die ohne Einschränkung als eine Reihe von Absätzen dargestellt sind, von denen einige oder alle zur Klarheit und Effizienz alphanumerisch gekennzeichnet sein können. Jeder dieser Absätze kann mit einem oder mehreren anderen Absätzen und/oder mit Offenbarungen an anderer Stelle in dieser Anmeldung, einschließlich der Materialien, die durch Verweise in den Querverweisen einbezogen sind, in jeder geeigneten Weise kombiniert werden. Manche der folgenden Absätze verweisen ausdrücklich auf andere Absätze und schränken diese weiter ein, wobei sie ohne Einschränkung Beispiele für manche der geeigneten Kombinationen bereitstellen.
A0. Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox aufweist:

eine Antriebsspindel;
ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass das erste Zahnradpaket mit der Spindel drehbar ist, wobei ein innenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets mehrere schwenkbare innenliegende Segmente aufweist, von denen jedes einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer innenliegenden Fläche vorsteht;
ein zweites Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist, sodass die Vorgelegewelle mit dem zweiten Zahnradpaket drehbar ist;
eine endlose erste Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das erste Zahnradpaket das zweite Zahnradpaket antreibt und die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die und aus der ersten Ebene schwenkbar sind;
ein drittes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von dem zweiten Zahnradpaket beabstandet sind, sodass das dritte Zahnradpaket mit der Vorgelegewelle drehbar ist;
ein viertes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, das mit einer Hülse verbunden ist, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass die Hülse unabhängig von der Spindel drehbar ist;
eine endlose zweite Kette, die das dritte Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das dritte Zahnradpaket das vierte Zahnradpaket antreibt und die zweite Kette eine zweite Ebene parallel zu der ersten Ebene definiert;
ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass das Kettenblatt mit dem vierten Zahnradpaket drehbar ist; und
ein Schaltsystem mit einem ersten Schaltkeil, der umschaltbar ist zwischen:
1. (a) einer ersten Konfiguration, bei der eine erste geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment außerhalb der ersten Ebene liegt, sodass das Drehen des Stifts in die erste geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment in die erste Ebene zu schieben, und
2. (b) eine zweite Konfiguration, bei der eine zweite geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment in der ersten Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen der Stifte in die zweite geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment aus der ersten Ebene zu schieben.

A1. Getriebebox nach A0, wobei das erste Zahnradpaket, das zweite Zahnradpaket, die erste Kette, das dritte Zahnradpaket, das vierte Zahnradpaket und die zweite Kette in einem Gehäuse eingeschlossen sind.
A2. Getriebebox nach A0 oder A1, wobei ein außenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets in das innenliegende Zahnrad eingeschachtelt ist, sodass das außenliegende Zahnrad mit der ersten Ebene in einer Linie liegt.
A3. Getriebebox nach A2, wobei das außenliegende Zahnrad ein nicht segmentiertes Zahnrad ist.
A4. Getriebebox nach A0 oder A1, wobei ein außenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets mehrere schwenkbare außenliegende Segmente aufweist, die paarweise mit den innenliegenden Segmenten angeordnet sind, wobei jedes Paar von außen- und innenliegenden Segmenten an einem gemeinsamen Scharnier befestigt ist, sodass ein Schwenken des innenliegenden Segments des Paars aus der ersten Ebene automatisch ein Schwenken des außenliegenden Segments des Paars in die erste Ebene bewirkt.
A5. Getriebebox nach einem der Absätze A0 bis A4, wobei die Antriebsspindel mit einer Kurbelgarnitur verbunden ist, die zum Drehen der Spindel eingerichtet ist.
A6. Getriebebox nach einem der Absätze A0 bis A5, wobei die Antriebsspindel mit einem Elektromotor verbunden ist, der zum Drehen der Spindel eingerichtet ist.
A7. Getriebebox nach einem der Absätze A0 bis A6, wobei ein innenliegendes Zahnrad des zweiten Zahnradpakets mehrere schwenkbare Segmente aufweist, von denen jedes einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer innenliegenden Fläche vorsteht.
A8. Getriebebox nach A7, wobei das Schaltsystem ferner einen zweiten Schaltkeil aufweist, der zum Schwenken der Segmente des innenliegenden Zahnrads des zweiten Zahnradpakets eingerichtet ist.
A9. Getriebebox nach einem der Absätze A0 bis A8, wobei ein jeweiliges innenliegendes Zahnrad jedes der dritten und vierten Zahnradpakete eine Vielzahl von schwenkbaren Segmenten aufweist, von denen jedes einen jeweiligen Stift aufweist, der quer von einer innenliegenden Fläche vorsteht.
B0. Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox aufweist:
- eine Antriebsspindel;
- ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass das erste Zahnradpaket mit der Spindel drehbar ist, wobei das erste Zahnradpaket ein außenliegendes Zahnrad und ein innenliegendes Zahnrad aufweist, wobei das innenliegende Zahnrad physisch in mehrere Segmente unterteilt ist;
- ein zweites Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist, sodass die Vorgelegewelle mit dem zweiten Zahnradpaket drehbar ist;
- eine endlose erste Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das erste Zahnradpaket das zweite Zahnradpaket antreibt und die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die erste Ebene und aus der ersten Ebene bewegbar sind;
- ein drittes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von dem zweiten Zahnradpaket beabstandet sind, sodass das dritte Zahnradpaket mit der Vorgelegewelle drehbar ist;
- ein viertes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die mit einer Hülse verbunden sind, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass die Hülse unabhängig von der Spindel drehbar ist;
- eine endlose zweite Kette, die das dritte Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das dritte Zahnradpaket das vierte Zahnradpaket antreibt;
- ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass das Kettenblatt mit dem vierten Zahnradpaket drehbar ist; und
- ein Schaltsystem mit einem Aktuator, der zum Schieben der Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in die erste Ebene und aus der ersten Ebene eingerichtet ist, sodass ein Übersetzungsverhältnis der Getriebebox veränderbar ist, ohne die erste Kette aus der ersten Ebene zu verschieben.
B1. Getriebebox nach B0, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets zum Umsetzen in die erste Ebene und aus der ersten Ebene entlang der Spindel eingerichtet sind.
B2. Getriebebox nach B0, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets zum Schwenken in die und aus der ersten Ebene eingerichtet sind.
B3. Getriebebox nach B2, wobei das außenliegende Zahnrad des ersten Zahnradpakets mehrere schwenkbare außenliegende Segmente aufweist, die paarweise mit den innenliegenden Segmenten angeordnet sind, wobei jedes Paar von außen- und innenliegenden Segmenten an einem gemeinsamen Scharnier befestigt ist, sodass ein Schwenken des innenliegenden Segments des Paares aus der ersten Ebene automatisch ein Schwenken des außenliegenden Segments des Paares in die erste Ebene bewirkt.
B4. Getriebebox nach B2, wobei jedes der Segmente des innenliegenden Zahnrads einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer Innenfläche vorsteht; und der Aktuator des Schaltsystems einen Schaltkeil aufweist, der umschaltbar ist zwischen:
(a) einer ersten Konfiguration, bei der eine erste geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment außerhalb der ersten Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen des Stifts in die erste geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment in die erste Ebene zu schieben, und
(b) eine zweite Konfiguration, bei der eine zweite geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment in der ersten Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen der Stifte in die zweite geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment aus der ersten Ebene zu schieben.
B5. Getriebebox nach B2, wobei ein jeweiliges innenliegendes Zahnrad jedes der zweiten, dritten und vierten Zahnradpakete mehrere schwenkbare Segmente aufweist.
B6. Getriebebox nach B5, wobei der Aktuator des Schaltsystems ferner einen zweiten Schaltkeil aufweist, der zum Schwenken der Segmente des innenliegenden Zahnrads des zweiten Zahnradpakets eingerichtet ist.
B7. Getriebebox nach einem der Absätze B0 bis B6, wobei das erste Zahnradpaket, das zweite Zahnradpaket, die erste Kette, das dritte Zahnradpaket, das vierte Zahnradpaket und die zweite Kette in einem Gehäuse eingeschlossen sind.
B8. Getriebebox nach einem der Absätze B0 bis B2, wobei ein außenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets mit dem innenliegenden Zahnrad ineinander schachtelbar ist.
B9. Getriebebox nach B8, wobei das außenliegende Zahnrad ein nicht segmentiertes Zahnrad ist.
C0. Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox aufweist:
- eine Antriebsspindel;
- eine Vorgelegewelle, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist;
- ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an einem ersten Element, nämlich der Spindel oder der Vorgelegewelle, befestigt und mit diesem drehbar ist, wobei das erste Zahnradpaket ein außenliegendes Zahnrad und ein innenliegendes Zahnrad aufweist, wobei das innenliegende Zahnrad physisch in mehrere Segmente unterteilt ist;
- ein zweites Zahnradpaket, das koaxial an dem zweiten Element, nämlich der Spindel oder der Vorgelegewelle, befestigt und mit diesem drehbar ist, wobei das zweite Zahnradpaket ein oder mehrere Zahnräder aufweist;
- eine endlose Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass die Kette eine Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die erste Ebene und aus ihr bewegbar sind;
- ein Kettenblatt, das mit der Vorgelegewelle verbunden ist, sodass das Kettenblatt mit der Vorgelegewelle drehbar ist; und
- ein Schaltsystem mit einem Aktuator, der zum Schieben der Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in die und aus der Ebene der Kette eingerichtet ist, sodass ein Übersetzungsverhältnis der Getriebebox veränderbar ist, ohne die Kette aus der Ebene zu verschieben.
C1. Getriebebox nach C0, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets zum axialen Umsetzen in die und aus der Ebene der Kette eingerichtet sind.
C2. Getriebebox nach C0, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets zum Schwenken in die und aus der Ebene der Kette eingerichtet sind.
C3. Getriebebox nach C2, wobei das außenliegende Zahnrad des ersten Zahnradpakets mehrere schwenkbare außenliegende Segmente aufweist, die paarweise mit den innenliegenden Segmenten angeordnet sind, wobei jedes Paar von außen- und innenliegenden Segmenten an einem gemeinsamen Scharnier befestigt ist, sodass ein Schwenken des innenliegenden Segments des Paars aus der Ebene automatisch ein Schwenken des außenliegenden Segments des Paars in die Ebene bewirkt.
C4. Getriebebox nach C2, wobei jedes der Segmente des innenliegenden Zahnrads einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer Innenfläche vorsteht; und wobei der Aktuator des Schaltsystems einen Schaltkeil aufweist, der umschaltbar ist zwischen:
1. (a) einer ersten Konfiguration, bei der eine erste geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment außerhalb der Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen des Stifts in die erste geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment in die Ebene zu schieben, und
2. (b) eine zweite Konfiguration, bei der eine zweite geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment in der Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen der Stifte in die zweite geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment aus der Ebene zu schieben.
C5. Getriebebox nach C2, wobei ein entsprechendes innenliegendes Zahnrad des zweiten Zahnradpakets mehrere schwenkbare Segmente aufweist.
C6. Getriebebox nach C5, wobei der Aktuator des Schaltsystems ferner einen zweiten Schaltkeil aufweist, der zum Schwenken der Segmente des innenliegenden Zahnrads des zweiten Zahnradpakets eingerichtet ist.
C7. Getriebebox nach einem der Absätze C0 bis C6, wobei das erste Zahnradpaket, das zweite Zahnradpaket und die Kette in einem Gehäuse eingeschlossen sind.
C8. Getriebebox nach einem der Absätze C0 bis C2, wobei ein außenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets mit dem innenliegenden Zahnrad ineinander schachtelbar ist.
C9. Getriebebox nach C8, wobei das außenliegende Zahnrad ein nicht segmentiertes Zahnrad ist.

E. Illustratives Verfahren zum Umschalten einer Getriebebox
Dieser Abschnitt beschreibt Schritte eines illustrativen Verfahrens zum Umschalten einer Getriebebox gemäß der vorliegenden Erfindung. Aspekte der oben beschriebenen Getriebeboxen und Schaltsysteme können in den unten beschriebenen Verfahrensschritten verwendet werden. Falls geeignet, kann auf Komponenten und Systeme verwiesen werden, die bei der Ausführung der einzelnen Schritte verwendet werden können. Diese Verweise dienen zur Illustration und sollen die möglichen Arten der Ausführung eines bestimmten Schritts des Verfahrens nicht einschränken. In diesem Abschnitt wird möglicherweise nicht der vollständige Vorgang oder alle Schritte des Verfahrens rezitiert. Obwohl im Folgenden verschiedene Schritte beschrieben werden, müssen die Schritte nicht unbedingt alle ausgeführt werden und können in manchen Fällen simultan oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
Ein erster Schritt weist das Betätigen einer Getriebebox in einem ersten Übersetzungsverhältnis durch Drehen einer Antriebsspindel davon auf, wobei die Antriebsspindel ein gleichlaufendes erstes Zahnradpaket aufweist, das mit einer ersten Kette verbunden ist. Die erste Kette ist auch mit einem zweiten Zahnradpaket verbunden, und die erste Kette definiert eine erste Ebene. Das erste Übersetzungsverhältnis ist durch eine Kombination von ausgewählten Zahnrädern des ersten und zweiten Zahnradpakets definiert.
Ein zweiter Schritt weist das Umschalten der Getriebebox in ein zweites Übersetzungsverhältnis auf, indem ein segmentiertes der Zahnräder der ersten oder zweiten Zahnradpakete jeweils um ein Segment verschoben wird, sodass die Zähne des verschobenen Zahnrads sich aus der ersten Ebene bewegen. Die Segmente sind jeweils in einer Drehposition verschoben, in der das Segment von der Kette getrennt ist, sodass die Kette in der ersten Ebene bleibt und kein Segment unter Last verschoben wird.
In manchen Beispielen sind die Zahnradsegmente zur axialen Versetzung eingerichtet (siehe Getriebebox 300). In manchen Beispielen sind die Zahnradsegmente zur Versetzung in einer schwenkbaren Weise eingerichtet (siehe Getriebebox 200).
Die Getriebebox kann zusätzliche Zahnradpakete aufweisen. Ein dritter Schritt kann daher das Umschalten der Getriebebox in zusätzliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, indem ein oder mehrere andere segmentierte Zahnräder an einem der Zahnradpakete verschoben werden.
Das Umschalten zwischen Zahnrädern kann mit einem manuellen Aktuator und/oder mit einem elektronischen Steuergerät gesteuert werden, um an einen elektromechanischen Aktuator zu signalisieren. Ein Schaltaktuator kann beispielsweise einen motorisierten Schwenk- oder Versetzungsaktuator aufweisen, um Zahnradsegmente zu verschieben, und/oder einen motorisierten Drehaktuator, der eingerichtet ist, um die Position eines oder mehrerer Schaltkeile zu ändern, wie in Bezug auf die Getriebebox 200 beschrieben.
Vorteile, Merkmale und Nutzen
Die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele der hier beschriebenen Getriebeboxen und Schaltsysteme bieten mehrere Vorteile gegenüber bekannten Lösungen. Zum Beispiel ermöglichen die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass die externe Fahrradkette im Vergleich zu bekannten Kettenschaltungsdesigns abfällt, aufgrund von weniger Kettendurchhang im System und einer statischen externen Kettenlinie (nur zwei externe, äußere Zahnräder).
Zusätzlich und unter anderen Vorteilen ermöglichen die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele das Umschalten unter höheren Lasten als bei bekannten Kettenschaltungsdesigns und Tretlager-Getriebeboxen, da die Kettenausrichtung unverändert bleibt, während das schaltende Zahnrad keine Last empfängt, bis das Zahnrad in der Antriebslinie eingesetzt ist. Diese Anordnung kann es auch ermöglichen, dass der Motor sowohl beim als auch während des Umschaltens zwischen den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen mit einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl (oder einem kleinen Bereich der Drehzahl) betrieben werden kann, was zur Effizienz und Lebensdauer des Motors beiträgt.
Zusätzlich und unter anderen Vorteilen ermöglichen die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele eine einfachere Integration des E-Bike-Motors im Vergleich zu bekannten Kettenschaltungsdesigns und nabengelagerten Getriebeboxen, mit der Möglichkeit, die Getriebebox entweder vor oder nach dem Hinzufügen elektromechanischer Eingänge zu integrieren.
Zusätzlich und unter anderen Vorteilen ermöglichen die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele eine einfachere Standardwartung im Vergleich zu bestehenden Kettenschaltungsdesigns, da die Getriebebox vollständig geschlossen und vor den Elementen geschützt ist.
Zusätzlich und unter anderen Vorteilen bieten die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele eine verbesserte Haltbarkeit (speziell am hinteren Ende), im Vergleich zu bekannten Kettenschaltungsdesigns. Dies resultiert daraus, dass weniger teure und empfindliche Teile möglichen stumpfen Traumata und Elementen wie Staub, Fett und Wasser ausgesetzt sind.
Zusätzlich und unter anderen Vorteilen weisen die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele im Vergleich zu bekannten Kettenschaltungsdesigns und nabengelagerten Getriebeboxen einen geringeren Abstand zum Steuerpunkt auf, was kleinere Kabelwege der Getriebebox und/oder kleinere drahtlose Übertragungsmöglichkeiten zum Steuerungszweck ermöglicht.
Zusätzlich und unter anderen Vorteilen bieten die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele im Vergleich zu bekannten Kettenschaltungsdesigns mehr Optionen für den Radaufbau, da mehr Platz an der hinteren Nabe zur Verfügung steht. Dies liegt daran, dass nur ein Zahnrad benötigt ist, im Gegensatz zu mehreren Zahnrädern.
Zusätzlich und unter anderen Vorteilen bieten die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele eine bessere Handhabung im Vergleich zu bekannten nabengelagerten Getriebeboxen, indem das Gewicht nach unten und zur Mitte des Fahrrads verlagert wird.
Zusätzlich und unter anderen Vorteilen verwenden die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele aufgrund einfacher Geometrien und Herstellungsverfahren kostengünstige Ersatzteile und sind insgesamt leichter als andere bekannte Lösungen.
Kein bekanntes System oder Gerät kann diese Funktionen erfüllen. Allerdings bieten nicht alle hierin beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele die gleichen Vorteile oder den gleichen Grad des Vorteils.
Fazit
Die oben beschriebene Erfindung kann mehrere verschiedene Beispiele mit unabhängigem Nutzen aufweisen. Obwohl jedes dieser Beispiele in ihrer/ihren bevorzugten Form(en) offenbart ist, sind die spezifischen Ausführungsformen davon, wie sie hier offenbart und illustriert sind, nicht als Einschränkung anzusehen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Soweit in dieser Erfindung Abschnittsüberschriften verwendet sind, dienen diese Überschriften nur zu organisatorischen Zwecken. Der Gegenstand der Erfindung weist alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen hierin offenbarten Elemente, Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften auf. Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neuartig und nicht naheliegend angesehen werden. Andere Kombinationen und Unterkombinationen von Merkmalen, Funktionen, Elementen und/oder Eigenschaften können in Anmeldungen beansprucht werden, die eine Priorität aus dieser oder einer entsprechenden Anmeldung beanspruchen. Solche Ansprüche, ob breiter, enger, gleich oder verschieden im Umfang zu den ursprünglichen Ansprüchen, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Erfindung vorhanden angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/805746 [0001]
US 62/963064 [0001]
US 62/963063 [0001]

Claims

Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox aufweist: eine Antriebsspindel; eine Vorgelegewelle, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist; ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an einem ersten Element, nämlich der Spindel oder der Vorgelegewelle, befestigt und mit diesem drehbar ist, wobei das erste Zahnradpaket ein außenliegendes Zahnrad und ein innenliegendes Zahnrad aufweist, wobei das innenliegende Zahnrad physisch in mehrere Segmente unterteilt ist; ein zweites Zahnradpaket, das koaxial an dem zweiten Element, nämlich der Spindel oder der Vorgelegewelle, befestigt und mit diesem drehbar ist, wobei das zweite Zahnradpaket ein oder mehrere Zahnräder aufweist; eine endlose Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass die Kette eine Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die Ebene und aus ihr bewegbar sind; ein Kettenblatt, das mit der Vorgelegewelle verbunden ist, sodass das Kettenblatt mit der Vorgelegewelle drehbar ist; und ein Schaltsystem mit einem Aktuator, der zum Schieben der Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in die und aus der Ebene der Kette eingerichtet ist, sodass ein Übersetzungsverhältnis der Getriebebox veränderbar ist, ohne die Kette aus der Ebene zu verschieben.
Getriebebox nach Anspruch 1, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets zum axialen Umsetzen in die und aus der Ebene der Kette eingerichtet sind.
Getriebebox nach Anspruch 1, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets zum Schwenken in die und aus der Ebene der Kette eingerichtet sind.
Getriebebox nach Anspruch 3, wobei das außenliegende Zahnrad des ersten Zahnradpakets mehrere schwenkbare außenliegende Segmente aufweist, die paarweise mit den innenliegenden Segmenten angeordnet sind, wobei jedes Paar von außen- und innenliegenden Segmenten an einem gemeinsamen Scharnier befestigt ist, sodass ein Schwenken des innenliegenden Segments des Paars aus der Ebene automatisch ein Schwenken des außenliegenden Segments des Paars in die Ebene bewirkt.
Getriebebox nach Anspruch 3, wobei jedes der Segmente des innenliegenden Zahnrads einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer Innenfläche vorsteht; und wobei der Aktuator des Schaltsystems einen Schaltkeil aufweist, der umschaltbar ist zwischen: (a) einer ersten Konfiguration, bei der eine erste geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment außerhalb der Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen des Stifts in die erste geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment in die Ebene zu schieben, und (b) eine zweite Konfiguration, bei der eine zweite geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment in der Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen der Stifte in die zweite geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment aus der Ebene zu schieben.
Getriebebox nach Anspruch 3, wobei ein entsprechendes innenliegendes Zahnrad des zweiten Zahnradpakets mehrere schwenkbare Segmente aufweist.
Getriebebox nach Anspruch 6, wobei der Aktuator des Schaltsystems ferner einen zweiten Schaltkeil aufweist, der zum Schwenken der Segmente des innenliegenden Zahnrads des zweiten Zahnradpakets eingerichtet ist.
Getriebebox nach Anspruch 1, wobei ein außenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets mit dem innenliegenden Zahnrad ineinander schachtelbar ist.
Getriebebox nach Anspruch 8, wobei das außenliegende Zahnrad ein nicht segmentiertes Zahnrad ist.
Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox aufweist: eine Antriebsspindel; ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass das erste Zahnradpaket mit der Spindel drehbar ist, wobei ein innenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets mehrere schwenkbare innenliegende Segmente aufweist, von denen jedes einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer innenliegenden Fläche vorsteht; ein zweites Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist, sodass die Vorgelegewelle mit dem zweiten Zahnradpaket drehbar ist; eine endlose erste Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das erste Zahnradpaket das zweite Zahnradpaket antreibt und die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die und aus der ersten Ebene schwenkbar sind; ein drittes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von dem zweiten Zahnradpaket beabstandet sind, sodass das dritte Zahnradpaket mit der Vorgelegewelle drehbar ist; ein viertes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, das mit einer Hülse verbunden ist, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass die Hülse unabhängig von der Spindel drehbar ist; eine endlose zweite Kette, die das dritte Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das dritte Zahnradpaket das vierte Zahnradpaket antreibt und die zweite Kette eine zweite Ebene parallel zu der ersten Ebene definiert; ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass das Kettenblatt mit dem vierten Zahnradpaket drehbar ist; und ein Schaltsystem mit einem ersten Schaltkeil, der umschaltbar ist zwischen: (a) einer ersten Konfiguration, bei der eine erste geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment außerhalb der ersten Ebene liegt, sodass das Drehen des Stifts in die erste geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment in die erste Ebene zu schieben, und (b) eine zweite Konfiguration, bei der eine zweite geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment in der ersten Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen der Stifte in die zweite geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment aus der ersten Ebene zu schieben.
Getriebebox nach Anspruch 10, wobei das erste Zahnradpaket, das zweite Zahnradpaket, die erste Kette, das dritte Zahnradpaket, das vierte Zahnradpaket und die zweite Kette in einem Gehäuse eingeschlossen sind.
Getriebebox nach Anspruch 10, wobei ein außenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets in das innenliegende Zahnrad eingeschachtelt ist, sodass das außenliegende Zahnrad mit der ersten Ebene in einer Linie liegt.
Getriebebox nach Anspruch 12, wobei das außenliegende Zahnrad ein nicht segmentiertes Zahnrad ist.
Getriebebox nach Anspruch 10, wobei ein außenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets mehrere schwenkbare außenliegende Segmente aufweist, die paarweise mit den innenliegenden Segmenten angeordnet sind, wobei jedes Paar von außen- und innenliegenden Segmenten an einem gemeinsamen Scharnier befestigt ist, sodass ein Schwenken des innenliegenden Segments des Paars aus der ersten Ebene automatisch ein Schwenken des außenliegenden Segments des Paars in die erste Ebene bewirkt.
Getriebebox nach Anspruch 10, wobei die Antriebsspindel mit einer Kurbelgarnitur verbunden ist, die zum Drehen der Spindel eingerichtet ist.
Getriebebox nach Anspruch 10, wobei die Antriebsspindel mit einem Elektromotor verbunden ist, der zum Drehen der Spindel eingerichtet ist.
Getriebebox nach Anspruch 10, wobei ein innenliegendes Zahnrad des zweiten Zahnradpakets mehrere schwenkbare Segmente aufweist, von denen jedes einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer innenliegenden Fläche vorsteht.
Getriebebox nach Anspruch 17, wobei das Schaltsystem ferner einen zweiten Schaltkeil aufweist, der zum Schwenken der Segmente des innenliegenden Zahnrads des zweiten Zahnradpakets eingerichtet ist.
Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox aufweist: eine Antriebsspindel; ein erstes Zahnradpaket, das koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass das erste Zahnradpaket mit der Spindel drehbar ist, wobei das erste Zahnradpaket ein außenliegendes Zahnrad und ein innenliegendes Zahnrad aufweist, wobei das innenliegende Zahnrad physisch in mehrere Segmente unterteilt ist; ein zweites Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel angeordnet ist, sodass die Vorgelegewelle mit dem zweiten Zahnradpaket drehbar ist; eine endlose erste Kette, die das erste Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das erste Zahnradpaket das zweite Zahnradpaket antreibt und die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets jeweils in die und aus der ersten Ebene bewegbar sind; ein drittes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von dem zweiten Zahnradpaket beabstandet sind, sodass das dritte Zahnradpaket mit der Vorgelegewelle drehbar ist; ein viertes Zahnradpaket mit einem oder mehreren Zahnrädern, die mit einer Hülse verbunden sind, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass die Hülse unabhängig von der Spindel drehbar ist; eine endlose zweite Kette, die das dritte Zahnradpaket mit dem zweiten Zahnradpaket verbindet, sodass das dritte Zahnradpaket das vierte Zahnradpaket antreibt; ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass das Kettenblatt mit dem vierten Zahnradpaket drehbar ist; und ein Schaltsystem mit einem Aktuator, der zum Schieben der Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in die erste Ebene und aus der ersten Ebene eingerichtet ist, sodass ein Übersetzungsverhältnis der Getriebebox veränderbar ist, ohne die erste Kette aus der ersten Ebene zu verschieben.
Getriebebox nach Anspruch 19, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets zum Umsetzen in die erste Ebene und aus der ersten Ebene entlang der Spindel eingerichtet sind.
Getriebebox nach Anspruch 19, wobei die Segmente des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets zum Schwenken in die und aus der ersten Ebene eingerichtet sind.
Getriebebox nach Anspruch 21, wobei das außenliegende Zahnrad des ersten Zahnradpakets mehrere schwenkbare außenliegende Segmente aufweist, die paarweise mit den innenliegenden Segmenten angeordnet sind, wobei jedes Paar von außen- und innenliegenden Segmenten an einem gemeinsamen Scharnier befestigt ist, sodass ein Schwenken des innenliegenden Segments des Paares aus der ersten Ebene automatisch ein Schwenken des außenliegenden Segments des Paares in die erste Ebene bewirkt.
Getriebebox nach Anspruch 21, wobei jedes der Segmente des innenliegenden Zahnrads einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer Innenfläche vorsteht; und der Aktuator des Schaltsystems einen Schaltkeil aufweist, der umschaltbar ist zwischen: (a) einer ersten Konfiguration, bei der eine erste geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment außerhalb der ersten Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen des Stifts in die erste geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment in die erste Ebene zu schieben, und (b) eine zweite Konfiguration, bei der eine zweite geneigte Fläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des innenliegenden Zahnrads des ersten Zahnradpakets in einer Linie liegt, wenn das Segment in der ersten Ebene angeordnet ist, sodass das Drehen der Stifte in die zweite geneigte Fläche eingerichtet ist, um das Segment aus der ersten Ebene zu schieben.
Getriebebox nach Anspruch 21, wobei ein jeweiliges innenliegendes Zahnrad jedes der zweiten, dritten und vierten Zahnradpakete mehrere schwenkbare Segmente aufweist.
Getriebebox nach Anspruch 24, wobei der Aktuator des Schaltsystems ferner einen zweiten Schaltkeil aufweist, der zum Schwenken der Segmente des innenliegenden Zahnrads des zweiten Zahnradpakets eingerichtet ist.
Getriebebox nach Anspruch 19, wobei ein außenliegendes Zahnrad des ersten Zahnradpakets mit dem innenliegenden Zahnrad ineinander schachtelbar ist, und das außenliegende Zahnrad ein nicht segmentiertes Zahnrad ist.