DE212021000300U1

DE212021000300U1 - Getriebebox für Fahrräder mit segmentierten Kettenblättern

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Publication number: DE212021000300U1
Application number: DE212021000300.1U
Authority: DE
Original assignee: Praxis Works LLC
Current assignee: Praxis Works LLC
Priority date: 2020-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-10-10
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: TW202140324A; GB2607760A; GB202211812D0; WO2021146721A1; GB2607760B; DE112021000625T5

Abstract

Getriebestrang eines Fahrzeugs, umfassend:
ein drehbares Zahnrad, das mit einer kontinuierlichen Kette oder einem kontinuierlichen Riemen gekoppelt ist, die/der eine Ebene definiert, wobei das Zahnrad in eine Mehrzahl von schwenkbaren Segmenten unterteilt ist, sodass eine Außenkante jedes der schwenkbaren Segmente in die Ebene und aus der Ebene übergeführt werden kann;
eine Mehrzahl von Segmentaktuatoren, wobei jeder der Segmentaktuatoren mit einem jeweiligen der schwenkbaren Segmente drehbar ist und mit diesem gekoppelt ist;
einen Linearaktuator, der mit einem Umschalter gekoppelt ist, wobei der Linearaktuator konfiguriert ist, um den Umschalter umzuschalten zwischen:
(a) einer ersten Position, in der eine erste geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des Segmentaktuators jedes Segments angeordnet ist, wenn das Segment außerhalb der Ebene der Kette oder des Riemens liegt, sodass ein Drehen des Segmentaktuators in die erste geneigte Oberfläche das Segment in die Ebene drängt, und
(b) einer zweiten Position, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Umschalters in dem Pfad des Segmentaktuators angeordnet ist, wenn das Segment in der Ebene der Kette oder des Riemens ist, sodass ein Drehen des Segmentaktuators in die zweite geneigte Oberfläche das Segment aus der Ebene drängt.

Description

Querverweise
Die folgenden Anmeldungen und Materialien sind in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke hierin enthalten: US-Patentanmeldung Nr. 16/792,050 , eingereicht am 14. Februar 2020; US-Patentanmeldung Nr. 16/998,010 , eingereicht am 20. August 2020; provisorische US-Patentanmeldung Serial-Nr. 62/963,064 , eingereicht am 19. Januar 2020; und provisorische US-Patentanmeldung Serial-Nr. 63/067,911 , eingereicht am 20. August 2020.
Gebiet
Diese Erfindung betrifft Systeme und Verfahren zum Schalten von Zahnrädern an einem Fahrrad oder einem anderen verzahnten Fahrzeug. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf Getriebeboxen.
Einführung
Der Getriebestrang eines Fahrrads überträgt eine Kraft von einem Fahrer eines Fahrrads auf die Räder des Fahrrads. Der Getriebestrang weist typischerweise zwei Pedale auf, die an entsprechenden Kurbelarmen an gegenüberliegenden Seiten des Fahrradrahmens angeordnet sind. Die Pedale sind drehbar mit einem Verzahnungssystem gekoppelt, das in der Regel eine Mehrzahl verschiedener Zahnradübersetzungen und einen Mechanismus zum Schalten von Zahnrädern aufweist, um eine gewünschte Zahnradübersetzung zu erreichen. An einem Fahrrad, das eine Getriebebox aufweist, ist das Verzahnungssystem zumindest teilweise in einer Getriebebox angeordnet und/oder in den Fahrradrahmen integriert. Ein Vorteil der Getriebebox ist, dass das Verzahnungssystem innerhalb der Box vor Schmutz und Feuchtigkeit sowie vor schädlichen Stößen geschützt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Getriebebox an einem Fahrradrahmen benachbart zu den Kurbelarmen angeordnet sein kann, wobei das Gewicht der Getriebebox eine geringere Auswirkung auf das Fahrradbetätigen aufweist, als dies typischerweise der Fall wäre, wenn die Getriebebox an anderer Stelle (z. B. entfernter vom Schwerpunkt des Fahrrads) angeordnet wäre. Daher sind weitere Fortschritte in der Technologie der Getriebeboxen für Fahrräder wünschenswert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt Systeme, Vorrichtungen und Verfahren für Fahrradgetriebeboxen bereit, die segmentierte Kettenblätter aufweisen.
In einigen Beispielen umfasst ein Getriebestrang eines Fahrzeugs: ein drehbares Zahnrad, das mit einer kontinuierlichen Kette oder einem kontinuierlichen Riemen gekoppelt ist, die/der eine Ebene definiert, wobei das Zahnrad in eine Mehrzahl von schwenkbaren Segmenten unterteilt ist, sodass eine Außenkante jedes der schwenkbaren Segmente in die Ebene und aus der Ebene übergeführt werden kann; eine Mehrzahl von Segmentaktuatoren, wobei jeder der Segmentaktuatoren mit einem jeweiligen der schwenkbaren Segmente drehbar ist und mit diesem gekoppelt ist; einen Linearaktuator, der mit einem Umschalter gekoppelt ist, wobei der Linearaktuator konfiguriert ist, um den Umschalter umzuschalten zwischen: (a) einer ersten Position, in der eine erste geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des Segmentaktuators jedes Segments angeordnet ist, wenn das Segment außerhalb der Ebene der Kette oder des Riemens liegt, sodass ein Drehen des Segmentaktuators in die erste geneigte Oberfläche das Segment in die Ebene drängt, und (b) einer zweiten Position, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Umschalters in dem Pfad des Segmentaktuators angeordnet ist, wenn das Segment in der Ebene der Kette oder des Riemens liegt, sodass ein Drehen des Segmentaktuators in die zweite geneigte Oberfläche das Segment aus der Ebene drängt.
In einigen Beispielen umfasst eine Getriebebox für ein Fahrzeug: eine Antriebsspindel; eine erste Zahnradgruppe, die koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass sich die erste Zahnradgruppe mit der Spindel dreht, wobei ein Innenzahnrad der ersten Zahnradgruppe eine Mehrzahl von schwenkbaren Innensegmenten aufweist, von denen jedes mit einem jeweiligen Aktuator gekoppelt ist; eine zweite Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet ist und parallel zu der Spindel verläuft, sodass sich die Vorgelegewelle mit der zweiten Zahnradgruppe dreht; einen kontinuierlichen ersten Riemen oder eine kontinuierliche erste Kette, der/die die erste Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die erste Zahnradgruppe die zweite Zahnradgruppe antreibt und der erste Riemen oder die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe jeweils in die erste Ebene und aus der ersten Ebene schwenkbar sind; eine dritte Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von der zweiten Zahnradgruppe beabstandet sind, sodass sich die dritte Zahnradgruppe mit der Vorgelegewelle dreht; eine vierte Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die mit einer Hülse gekoppelt sind, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass sich die Hülse unabhängig von der Spindel dreht; einen kontinuierlichen zweiten Riemen oder eine kontinuierliche zweite Kette, der/die die dritte Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die dritte Zahnradgruppe die vierte Zahnradgruppe antreibt und der zweite Riemen oder die zweite Kette eine zweite Ebene parallel zur ersten Ebene definiert; ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass sich das Kettenblatt mit der vierten Zahnradgruppe dreht; und ein Schaltsystem, das einen ersten schaltenden Umschalter aufweist, der umschaltbar ist zwischen: (a) einer ersten Position, in der eine erste geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des Aktuators jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe angeordnet ist, wenn das Segment außerhalb der ersten Ebene liegt, sodass ein Drehen des Aktuators in die erste geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment in die erste Ebene zu drängen, und (b) einer zweiten Position, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Umschalters in dem Pfad des Aktuators jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe angeordnet ist, wenn das Segment in der ersten Ebene ist, sodass ein Drehen des Aktuators in die zweite geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment aus der ersten Ebene zu drängen.
In einigen Beispielen umfasst eine Getriebebox für ein Fahrzeug: eine Antriebsspindel; eine erste Zahnradgruppe, die koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass sich die erste Zahnradgruppe mit der Spindel dreht, wobei die erste Zahnradgruppe ein Außenzahnrad und ein Innenzahnrad aufweist, wobei das Innenzahnrad physisch in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist; eine zweite Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel verläuft, sodass sich die Vorgelegewelle mit der zweiten Zahnradgruppe dreht; einen kontinuierlichen ersten Riemen oder eine kontinuierliche erste Kette, der/die die erste Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die erste Zahnradgruppe die zweite Zahnradgruppe antreibt und der erste Riemen oder die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe jeweils in die erste Ebene und aus der ersten Ebene bewegbar sind; eine dritte Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von der zweiten Zahnradgruppe beabstandet sind, sodass sich die dritte Zahnradgruppe mit der Vorgelegewelle dreht; eine vierte Zahnradgruppe mit einem oder mehreren Zahnrädern, die mit einer Hülse gekoppelt sind, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass sich die Hülse unabhängig von der Spindel dreht; einen kontinuierlichen zweiten Riemen oder eine kontinuierliche zweite Kette, der/die die dritte Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe verbindet, sodass die dritte Zahnradgruppe die vierte Zahnradgruppe antreibt; ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass sich das Kettenblatt mit der vierten Zahnradgruppe dreht; und ein Schaltsystem, das einen schwenkbaren Umschalter aufweist, der konfiguriert ist, um mit einem Segmentaktuator jedes der Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe zusammenzuwirken, um jedes der Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe selektiv in die erste Ebene und aus der ersten Ebene zu bewegen, sodass eine Zahnradübersetzung der Getriebebox veränderbar ist, ohne den ersten Riemen oder die erste Kette aus der ersten Ebene zu versetzen.
Merkmale, Funktionen und Vorteile können unabhängig voneinander in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwirklicht oder in noch anderen Ausführungsformen kombiniert werden, deren weitere Einzelheiten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die Zeichnungen ersichtlich 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 ist.
3 zeigt eine isometrische Ansicht der Getriebebox von 2, wobei Abschnitten des Gehäuses entfernt sind.
4 zeigt eine Draufsicht auf die Getriebebox von 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.
8 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 von 2 entlang einer in 4 gezeigten Linie.
10 zeigt eine Schnittansicht der Getriebebox von 2 entlang einer in 4 gezeigten Linie.
11 zeigt eine Explosionsansicht der Getriebebox von 2.
12 zeigt eine Schnittansicht der Getriebebox von 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 von 13, an der Zahnradgruppen angeordnet sind.
15 zeigt eine Explosionsansicht eines Abschnitts der Getriebebox von 2.
16 zeigt eine teilweise Explosionsansicht des Abschnitts von 15.
17 zeigt eine Vorderansicht einer ersten Zahnradgruppe gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 17.
19 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 17.
20 zeigt eine Vorderansicht einer zweiten Zahnradgruppe gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
21 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 20.
22 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 20.
23 zeigt eine Vorderansicht einer dritten Zahnradgruppe gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
24 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 23.
25 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 23.
26 zeigt eine Vorderansicht einer vierten Zahnradgruppe gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
27 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 26.
28 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 26.
29 zeigt einen Abschnitt eines illustrativen Schaltsystems, das gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung in Schaltgruppen eingreift.
30 zeigt eine Schnittansicht eines riemengetriebenen Verzahnungssystems gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
31 zeigt eine Schnittansicht des riemengetriebenen Verzahnungssystems von 30.
32 zeigt eine Vorderansicht einer ersten riemengetriebenen Zahnradgruppe des Verzahnungssystems von 30.
33 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 32.
34 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 32.
35 zeigt eine Vorderansicht einer zweiten riemengetriebenen Zahnradgruppe des Verzahnungssystems von 30.
36 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 35.
37 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 35.
38 zeigt eine Vorderansicht einer dritten riemengetriebenen Zahnradgruppe des Verzahnungssystems von 30.
39 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 38.
40 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 38.
41 zeigt eine Vorderansicht einer vierten riemengetriebenen Zahnradgruppe des Verzahnungssystems von 30.
42 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 41.
43 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 41.
44 zeigt eine isometrische Ansicht einer Getriebebox, die ein Beispiel für die in 1 gezeigte Getriebebox ist.
45 zeigt eine isometrische Ansicht der Getriebebox von 44, wobei der Kurbelarm entfernt ist.
46 zeigt eine Draufsicht auf die Getriebebox von 44, wobei das Gehäuse entfernt ist.
47 zeigt eine Schnittansicht der Getriebebox von 44 entlang einer in 46 gezeigten Linie.
48 zeigt eine Schnittansicht der Getriebebox von 44 entlang einer in 46 gezeigten Linie.
49 zeigt eine Schnittansicht der Getriebebox von 44 entlang einer in 45 gezeigten Linie.
50 zeigt eine Schnittansicht der Getriebebox von 44 entlang einer in 45 gezeigten Linie.
51 zeigt eine Profilansicht eines illustrativen Schaltsystems zum Verwenden mit der Getriebebox von 44.
52 zeigt eine Profilansicht des Schaltsystems von 51, wobei die Montageplatte entfernt ist.
53 zeigt eine Profilansicht des Schaltsystems von 51 zum Verwenden mit einer einzigen Zahnradgruppe.
54 zeigt eine isometrische Ansicht des Schaltsystems von 53, die ferner eine illustrative Zahnradgruppe zeigt.
55 zeigt eine Vorderansicht des in 53 gezeigten Schaltsystems, die ferner eine Zahnradgruppe zeigt.
56 zeigt eine Vorderansicht eines illustrativen Schaltschiebers und Umschalters des Schaltsystems von 9.
57 zeigt eine isometrische Ansicht des Schaltschiebers und des Umschalters von 56.
58 zeigt eine Vorderansicht einer illustrativen ersten Zahnradgruppe gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
59 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 58.
60 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 58.
61 zeigt eine Vorderansicht einer illustrativen zweiten Zahnradgruppe gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
62 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 61.
63 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 61.
64 zeigt eine Vorderansicht einer illustrativen dritten Zahnradgruppe gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
65 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 64.
66 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 64.
67 zeigt eine Vorderansicht einer illustrativen vierten Zahnradgruppe gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
68 zeigt eine Rückansicht der Zahnradgruppe von 67.
69 zeigt eine isometrische Ansicht der Zahnradgruppe von 67.
70 zeigt ein illustratives Schaltsystem zum Verwenden mit Getriebeboxen gemäß der vorliegenden Erfindung.
71 zeigt das Schaltsystem von 70 zum Verwenden einer einzigen Zahnradgruppe in einer ersten Position.
72 zeigt das Schaltsystem von 70 zum Verwenden einer einzigen Zahnradgruppe in einer zweiten Position.
73 zeigt eine andere Ansicht des Schaltsystems von 70 in der ersten Position, entsprechend 71.
74 zeigt eine andere Ansicht des Schaltsystems von 70 in der zweiten Position, entsprechend 72.
75 zeigt eine Profilansicht eines illustrativen Kettenspanners zum Verwenden mit Getriebeboxen gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung
Verschiedene Aspekte und Beispiele einer Getriebebox mit segmentierten Kettenblättern und einem entsprechenden Schaltsystem sowie die dazugehörigen Verfahren werden im Folgenden beschrieben und dienen der Illustration in den zugehörigen Zeichnungen. Sofern nicht anders angegeben, kann eine Getriebebox gemäß der vorliegenden Lehre und/oder ihre verschiedenen Komponenten mindestens eine der hierin beschriebenen, gezeigten und/oder einbezogenen Strukturen, Komponenten, Funktionalitäten und/oder Varianten aufweisen. Darüber hinaus können, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist, die hierin in Verbindung mit der vorliegenden Lehre beschriebenen, gezeigten und/oder einbezogenen Verfahrensschritte, Strukturen, Komponenten, Funktionalitäten und/oder Variationen auch in anderen ähnlichen Vorrichtungen und Verfahren vorhanden sein, einschließlich der Austauschbarkeit zwischen offengelegten Ausführungsformen. Die folgende Beschreibung verschiedener Beispiele dient lediglich der Illustration und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder ihre Verwendung begrenzen. Darüber hinaus dienen die Vorteile, die durch die unten beschriebenen Beispiele und Ausführungsformen bereitgestellt werden, der Veranschaulichung, 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) Vorteile, Merkmale und Nutzen; und (5) Abschluss. Der Abschnitt Beispiele, Komponenten und Alternativen ist ferner in Unterabschnitte unterteilt, die jeweils entsprechend gekennzeichnet sind.
Definitionen
„Umfassend“, „aufweisend“ und „habend“ (und Konjugationen davon) werden austauschbar verwendet, um zu bedeuten, dass sie eingeschlossen, aber nicht notwendigerweise begrenzt sind, und sind offene Begriffe, die nicht dazu gedacht sind, zusätzliche, nicht aufgeführte Elemente oder Verfahrensschritte auszuschließen.
Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und „dritter“ werden verwendet, um verschiedene Elemente einer Gruppe oder ähnliches zu unterscheiden oder zu identifizieren, und sollen keine serielle oder numerische Begrenzung darstellen.
„AKA“ bedeutet „auch bekannt als“ und kann verwendet werden, um einen alternativen oder entsprechenden Begriff für ein bestimmtes Element oder bestimmte Elemente anzuzeigen.
„Länglich” oder „langgestreckt” bezieht sich auf ein Objekt oder eine Öffnung, die eine größere Länge als ihre eigene Breite aufweist, wobei die Breite nicht gleichmäßig sein muss. Ein länglicher Schlitz kann beispielsweise elliptisch oder stadionförmig sein, und ein länglicher Kerzenhalter kann eine Höhe aufweisen, die größer ist als sein kegelförmiger Durchmesser. Als ein negatives Beispiel würde eine kreisförmige Öffnung nicht als eine längliche Öffnung betrachtet werden.
Die Begriffe „innenliegend“, „außenliegend“, „vorwärts“ und „hinten“ (und dergleichen) sind im Zusammenhang mit einem Host-Fahrzeug, z. B. einem Fahrrad, zu verstehen, an dem die hier beschriebenen Systeme angeordnet oder anderweitig angeordnet sein können. Zum Beispiel kann „außen“ eine relative Position anzeigen, die lateral weiter von der Mittellinie des Fahrzeugs entfernt ist, oder eine Richtung, die von der Mittellinie des Fahrzeugs entfernt ist. Umgekehrt kann „innen“ eine Richtung zur Mittellinie oder eine relative Position anzeigen, die näher an der Mittellinie liegt. In ähnlicher Weise bedeutet „vorne“ zum vorderen Abschnitt des Fahrzeugs hin und „hinten“ zum hinteren Abschnitt des Fahrzeugs hin. In Abwesenheit eines Host-Fahrzeugs können dieselben Richtungsbegriffe verwendet werden, als ob das Fahrzeug vorhanden wäre. So kann eine Komponente auch bei isolierter Betrachtung eine „vordere“ Kante aufweisen, die auf dem Umstand basiert, dass die Komponente mit der betreffenden Kante in Richtung des vorderen Abschnitts des Host-Fahrzeugs angeordnet würde.
„Gekoppelt“ bedeutet entweder dauerhaft oder lösbar verbunden, entweder direkt oder indirekt durch dazwischenliegende Komponenten.
„Elastisch“ beschreibt ein Material oder eine Struktur, das/die konfiguriert ist, sodass es/sie auf normale Betriebsbelastungen (z. B. beim Zusammendrücken) mit elastischem Verformen und Zurückkehren in die ursprüngliche Form oder Position, wenn es/sie entlastet wird, reagiert.
„Starr“ beschreibt ein Material oder eine Struktur, das/die konfiguriert ist, um steif zu sein, sich nicht zu verformen oder unter normalen Betriebsbedingungen im Wesentlichen keine Flexibilität aufzuweisen.
„Elastisch“ beschreibt ein Material oder eine Struktur, das/die konfiguriert ist, um spontan seine/ihre frühere Form wieder anzunehmen, nachdem es/sie gedehnt oder erweitert wurde.
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.
„Verarbeitungslogik“ bezeichnet jedes geeignete Gerät oder jede geeignete Hardware, die zum Verarbeiten von Daten konfiguriert ist, indem sie eine oder mehrere logische und/oder arithmetische Operationen durchführt (z. B. Ausführen codierter Befehle). Zum Beispiel kann die Verarbeitungslogik einen oder mehrere Prozessoren (z. B. zentrale Verarbeitungseinheiten (CPUs) und/oder Grafikverarbeitungseinheiten (GPUs)), Mikroprozessoren, Gruppen von Verarbeitungskernen, FPGAs (Field Pogrammable Gate Arrays), künstliche Intelligenz (AI) Beschleuniger, digitale Signalprozessoren (DSPs) und/oder jede andere geeignete Kombination von logischer Hardware aufweisen.
Ein „Controller“ oder „elektronisches Steuergerät“ weist eine Verarbeitungslogik auf, die mit Befehlen programmiert ist, um eine Steuerungsfunktion in Bezug auf ein Steuerelement auszuführen. Ein elektronisches Steuergerät kann beispielsweise konfiguriert sein, um ein Eingangssignal aufzunehmen, das Eingangssignal mit einem ausgewählten Steuer- oder Einstellwert zu vergleichen und ein Ausgangssignal an ein Steuerelement (z. B. einen Motor oder Aktuator) zu bestimmen, um basierend auf dem Vergleich eine Korrekturmaßnahme bereitzustellen. In einem anderen Beispiel kann ein elektronisches Steuergerät konfiguriert sein, um zwischen einem Host-Gerät (z. B. einem Desktop-Computer, einem Großrechner usw.) und einem Peripheriegerät (z. B. einem Speichergerät, einem Eingabe-/Ausgabegerät usw.) eine Schnittstelle zu bilden, um Eingabe- und Ausgabesignale zum und vom Peripheriegerät zu steuern und/oder zu überwachen.
„Bereitstellen“ kann im Zusammenhang mit einem Verfahren ein Empfangen, Beschaffen, Kaufen, Herstellen, Erzeugen, Verarbeiten, Vorverarbeiten und/oder Ähnliches aufweisen, sodass der bereitgestellte Gegenstand oder das bereitgestellte Material in einem Zustand und in einer Konfiguration zum Ausführen weiterer Schritte 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 dargestellten Aussagen und Zeichnungen besteht. Im Falle eines solchen Konflikts, einschließlich eines Konflikts in der Terminologie, ist die vorliegende Erfindung maßgeblich.
Übersicht
Im Allgemeinen weist eine Getriebebox gemäß Aspekten der vorliegenden Lehre Zahnradgruppen (AKA Schaltkassetten, Kassetten und/oder Zahnradgruppen) auf, die durch eine oder mehrere Ketten und/oder Riemen gekoppelt und zumindest teilweise innerhalb eines Gehäuses aufgenommen sind, wobei eine oder mehrere der Zahnradgruppen ein segmentiertes Kettenblatt aufweist. Ein Schieberegler ist konfiguriert, um die Kettenblattsegmente relativ zu einer Ebene zu bewegen, die durch eine Kette oder einen Riemen definiert ist, der mit diesem Kettenblatt verbunden ist. Das Gehäuse kann an einem Fahrrad oder einem anderen geeigneten Fahrzeug angeordnet und/oder in dieses integriert sein. Jede Zahnradgruppe weist mindestens ein Kettenblatt auf, das auch als Zahnrad bezeichnet ist. Mindestens eine der Zahnradgruppen ist an einer Spindel (AKA eine Achse oder eine Welle) angeordnet, die an einem beliebigen Ende mit Fahrradkurbelarmen (AKA Kurbeln) und/oder einem Antriebsmotor gekoppelt ist, und mindestens eine andere der Zahnradgruppen ist an einer Vorgelegewelle angeordnet. Ketten, Riemen und/oder andere geeignete Kupplungsvorrichtungen verbinden eine Zahnradgruppe an einer Spindel mit einer Zahnradgruppe an der Vorgelegewelle, sodass ein Drehen einer der Zahnradgruppen ein Drehen der anderen Zahnradgruppe bewirkt. Jede Kette oder jeder Riemen kann selektiv in individuelle Kettenblätter in einer Gruppe eingreifen. Die Kombination der Kettenblätter, die zu einem bestimmten Zeitpunkt mit jeder Kette oder jedem Riemen verbunden sind, bestimmt die aktuelle Zahnradübersetzung der Getriebebox.
Die Zahnradübersetzungen der Getriebebox können eine sequentielle Verschiebung der Segmente eines ausgewählten segmentierten Zahnrads aufweisen, sodass die Kette oder der Riemen auf ein anderes Kettenblatt oder ein anderes Zahnrad der Zahnradgruppe versetzt wird, ohne die Kette oder den Riemen in einer lateralen Richtung zu versetzen. Ein Neupositionieren der Zahnradsegmente erfolgt jeweils zu einem jeweiligen Zeitpunkt, zu dem jedes Segment unbelastet (d. h. frei von der Kette/dem Riemen) ist, sodass das Schalten unter Last ohne negative Folgen erfolgen kann. Mehrere segmentierte Kettenblätter der Getriebebox können auf diese Weise gleichzeitig geschaltet werden, falls gewünscht.
Beispiele, Komponenten und Alternativen
Die folgenden Abschnitte beschreiben ausgewählte Aspekte illustrativer Fahrradgetriebeboxen sowie zugehörige Systeme und/oder Verfahren. Die Beispiele in diesen Abschnitten dienen der Illustration und sollten nicht als Begrenzung des Umfangs der vorliegenden Erfindung verstanden werden. Jeder Abschnitt kann eine oder mehrere unterschiedliche Ausführungsformen oder Beispiele und/oder kontextbezogene oder relevante Informationen, Funktionen und/oder Strukturen aufweisen.
A. Schematische Darstellung einer Getriebebox gemäß der vorliegenden Erfindung
Wie in 1 schematisch gezeigt, beschreibt dieser Abschnitt eine illustrative Getriebebox 100, die segmentierte Zahnradgruppen aufweist. Die Getriebebox 100 weist ein Gehäuse 102 auf, in dem ein Verzahnungssystem angeordnet ist. Das Verzahnungssystem weist eine Mehrzahl von (z.B. vier) Zahnradgruppen auf, nämlich eine erste Zahnradgruppe 108, eine zweite Zahnradgruppe 114, eine dritte Zahnradgruppe 118 und eine vierte Zahnradgruppe 122, die wie in 1 gezeigt angeordnet sind. Jede Zahnradgruppe weist eine Mehrzahl von Einzelzahnrädern auf, die mit 1 bis N bezeichnet sind. Jedes Zahnrad der Gruppe weist eine Mehrzahl von einzelnen Zahnradsegmenten auf, die mit 1 bis M bezeichnet sind. In einigen Beispielen weist jedes Zahnrad jeder Zahnradgruppe dieselbe Anzahl von Zahnradsegmenten auf. In einigen Beispielen kann die Anzahl der Segmente von Zahnrad zu Zahnrad variieren.
Jedes Zahnrad, das Zahnradsegmente umfasst, ist als ein segmentiertes Zahnrad bezeichnet. Jedes Segment ist als Ringsektor geformt. In einigen Beispielen umfasst ein segmentiertes Zahnrad vier Zahnradsegmente. Ein ausgewähltes Zahnrad jeder Zahnradgruppe ist mit einer Kette gekoppelt (d. h. in diese eingegriffen), und zwar durch Zähne, die an einem Umfang der Kette angeordnet sind. In einigen Beispielen können zwei oder mehr Zahnradgruppen in dieselbe Kette eingreifen. Jedes Zahnradsegment eines segmentierten Zahnrads ist in Bezug auf die Kette bewegbar. Die Bewegung der Zahnradsegmente wird zum Schalten zwischen Zahnradübersetzungen verwendet. In einigen Beispielen kann jedes Zahnradsegment um ein Scharniergelenk schwenkbar sein, das an einem axialen Ende des Segments angeordnet ist. In einigen Beispielen kann jedes Zahnradsegment linear versetzbar sein (z. B. axial umgesetzt oder verschoben).
Die Getriebebox 100 weist ein zugehöriges Schaltsystem 110 auf. Das Schaltsystem 110 ist konfiguriert, um Segmente der segmentierten Zahnräder individuell in und außer Eingriff mit der jeweiligen Kette zu bringen. Das Schaltsystem 110 kann mit einem Steuergerät 126 gekoppelt sein, das konfiguriert ist, um Befehlssignale an einen oder mehrere Aktuatoren des Schaltsystems zu senden, um Zahnradübersetzungen zu ändern. Beispielsweise kann ein Steuergerät 126 dem Schaltsystem signalisieren, die Zahnradübersetzung zu erhöhen. Das Schalten wird ferner in den folgenden Abschnitten beschrieben.
Im Prinzip kann die Getriebebox 100 mit jedem durch die angeordneten Schaltkassetten erreichbaren Zahnrad betrieben werden. In einigen Fällen ist das Steuergerät 126 jedoch konfiguriert, um es dem Fahrer zu ermöglichen, nur eine Untergruppe von Zahnradübersetzungen auszuwählen. Beispielsweise können in einigen Fällen zwei oder mehr verschiedene Kombinationen von Zahnrädern identische oder nahezu identische Zahnradübersetzungen ergeben. Dem Fahrzeugführer eine Gruppe von auswählbaren Zahnradkombinationen bereitzustellen, der verschiedene Zahnradkombinationen aufweist, die im Wesentlichen dieselbe Zahnradübersetzung ergeben, kann wenig hilfreich und verwirrend sein. Dementsprechend kann das Schaltsystem 110 und/oder das Steuergerät 126 konfiguriert werden, um eine Auswahl von nur einer der redundanten Zahnradkombinationen zu ermöglichen.
Die Getriebebox 100 weist einen Kurbelsatz 104 auf, der außerhalb des Gehäuses 102 angeordnet und mit einer Spindel 106 verbunden ist. Die Spindel 106 führt durch das Gehäuse 102 und greift in die erste Zahnradgruppe 108 ein, sodass ein Drehen des Kurbelsatzes ein Drehen der Spindel bewirkt, die wiederum ein Drehen der ersten Zahnradgruppe bewirkt.
Die erste Zahnradgruppe 108 ist mit einer ersten Kette 112 gekoppelt, sodass ein Drehen der Zahnradgruppe ein Drehen der Kette bewirkt. Die erste Kette 112 kann orthogonal zu der Spindel 106 ausgerichtet sein.
Die erste Kette 112 ist mit der zweiten Zahnradgruppe 114 gekoppelt, wodurch eine Kraft von Gruppe 108 auf Gruppe 114 übertragen wird. Die zweite Zahnradgruppe 114 ist durch eine Vorgelegewelle 116 mit der dritten Zahnradgruppe 118 verbunden. Dementsprechend treibt ein Drehen der Kette 112 unter Verwendung der Kurbelwelle und der ersten Zahnradgruppe ein Drehen der zweiten Zahnradgruppe 114 an, die wiederum Vorgelegewelle 116 und dritte Zahnradgruppe 118 dreht. Die Vorgelegewelle verläuft im Allgemeinen parallel zu der Spindel 106 und ist von ihr beabstandet. Die dritte Zahnradgruppe 118 ist mit einer zweiten Kette 120 gekoppelt, die ferner mit einer vierten Zahnradgruppe 122 verbunden ist, sodass ein Drehen der dritten Zahnradgruppe 118 ein Drehen der vierten Zahnradgruppe 122 bewirkt.
Die vierte Zahnradgruppe 122 ist mit einem externen Kettenblatt 124 (d.h. außerhalb des Gehäuses 102 angeordnet) durch eine Ausgangswelle 123 verbunden, die durch das Gehäuse 102 verläuft. Die Ausgangswelle 123 liegt koaxial mit der Spindel 106, sodass die Spindel 106 durch die Mitte der Ausgangswelle 123 verläuft. Die Spindel 106 und die Ausgangswelle 123 sind konfiguriert, um sich unabhängig voneinander zu drehen. Das Kettenblatt 124 ist durch eine dritte Kette 128 mit einem Ausgangssystem 130 (z. B. einem Hinterrad) verbunden.
In einigen Beispielen können mehr oder weniger Zahnradgruppen und/oder Vorgelegewellen vorhanden sein. Zum Beispiel kann eine Zwei-Gruppen-Version der Getriebebox 100 eine erste Zahnradgruppe 108 an einer Spindel 106, eine Kette 112, und eine zweite Zahnradgruppe 114 an der Vorgelegewelle 116 aufweisen. In diesem Beispiel sind die Zahnradgruppen 118 und 122 ausgeschlossen, und der Antriebsausgang erfolgt durch ein Kettenblatt 124', das mit Vorgelegewelle 116' verbunden ist, wie in 1 gestrichelt gezeigt. In anderen Beispielen können zusätzliche Zahnradgruppen mit den in 1 gezeigten Gruppen durchsetzt sein, um zusätzliche Zahnradübersetzungen und Kombinationen bereitzustellen.
B. Erste illustrative Getriebebox
In diesem Abschnitt wird eine Getriebebox 200 beschrieben, die ein Beispiel für die oben beschriebene Getriebebox 100 ist. Siehe 2 bis 27.
Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst die Getriebebox 200 ein Gehäuse 202. Das Gehäuse nimmt zumindest teilweise ein Verzahnungssystem auf, wie oben beschrieben. Ein illustratives Verzahnungssystem für Getriebebox 200 wird ferner weiter unten beschrieben. Eine Spindel 206 erstreckt sich durch das Gehäuse. Ein erster Kurbelarm 204 und ein zweiter Kurbelarm (nicht gezeigt) sind mit jeweiligen Enden der Spindel 206 verbunden. Ein Kettenblatt 224 verbindet die Getriebebox 200 durch eine externe Antriebskette oder einen Antriebsriemen (nicht gezeigt) mit einem Rad, z. B. einem Hinterrad.
4 zeigt eine Draufsicht auf die Getriebebox 200. Die Getriebebox 200 weist eine Vorgelegewelle 216 und vier Zahnradgruppen auf: eine erste Zahnradgruppe 208 (auch als Gruppe 1 bezeichnet), die an einer Spindel 206 angeordnet ist, eine zweite Zahnradgruppe 214 (auch als Gruppe 2 bezeichnet), die an einer Vorgelegewelle 216 angeordnet ist, eine dritte Zahnradgruppe 218 (auch als Gruppe 3 bezeichnet), die an einer Vorgelegewelle 216 angeordnet ist, und eine vierte Zahnradgruppe 222 (auch als Gruppe 4 bezeichnet), die an einer Ausgangswelle 223 (AKA einer angetriebenen Welle) angeordnet ist, beispielsweise einer Ausgangswelle 123. Die erste Zahnradgruppe 208 ist mit der zweiten Zahnradgruppe 214 durch eine erste Kette 212 verbunden. In ähnlicher Weise ist die dritte Zahnradgruppe 218 mit der vierten Zahnradgruppe 222 durch eine zweite Kette 220 gekoppelt.
Dementsprechend überträgt ein Drehen der Spindel 206 (z. B. durch einen Fahrradfahrer, der an den Kurbelarmen angeordnete Pedale betätigt, und/oder durch einen Motor) Kraft von der ersten Zahnradgruppe 208 durch eine erste Kette 212 auf die zweite Zahnradgruppe 214, und von der zweiten Zahnradgruppe durch die Vorgelegewelle auf die dritte Zahnradgruppe 218. Die zweite Kette 220 überträgt Kraft von der dritten Zahnradgruppe 218 auf die vierte Zahnradgruppe 222, und Kraft wird von der vierten Zahnradgruppe durch eine Ausgangswelle 223 auf Kettenblatt 224 und/oder auf ein anderes geeignetes System übertragen.
Jede der Zahnradgruppen kann eine Mehrzahl von Zahnrädern aufweisen, wobei ein oder mehrere Zahnräder der Mehrzahl von Zahnrädern eine Mehrzahl von Zahnradsegmenten aufweisen. Zahnräder, die Zahnradsegmente umfassen, können als segmentierte Zahnräder bezeichnet sein. Jedes Zahnradsegment kann als ein Ringsektor geformt sein. In einem Beispiel umfasst jedes segmentierte Zahnradsegment vier Zahnradsegmente. Jedes Zahnradsegment ist drehbar an einem Scharnier angeordnet, das in der Nähe der Mitte des segmentierten Zahnrads liegt. Eine oder mehrere Zahnradgruppen können ein nicht segmentiertes Kettenblatt aufweisen, das einen kleineren Durchmesser ausweist als das jeweilige segmentierte Zahnrad. Jedes Zahnradsegment kann an einem Stift angeordnet 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 übergehen. Diese Konfiguration kann es einem segmentierten Zahnrad ermöglichen, (z. B. schrittweise) zwischen einer koplanaren Konfiguration (d. h. alle Segmente sind ausgerichtet, um ein im Wesentlichen koplanares Zahnrad zu formen) und einer geschwenkten (AKA pyramidenförmigen) Konfiguration (d. h. alle Zahnradsegmente sind in dieselbe Richtung weg von der in der koplanaren Konfiguration geformten Ebene geschwenkt) zu wechseln.
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 angeordnet ist, der konfiguriert ist, um selektiv und mechanisch mit Abschnitten der Zahnradsegmente zusammenzuwirken. Obwohl hier Schaltstangen gezeigt und beschrieben werden, kann jeder geeignete Aktuator verwendet werden, der zum Drehen der Schaltkeile konfiguriert ist, wie z. B. ein flexibles Kabel oder ähnliches, unabhängig davon, ob manuell oder elektromechanisch betrieben, z. B. durch ein elektronisches Steuergerät. Die in 3 und an anderen Stellen gezeigten manuellen Griffe an den oberen Enden der Schaltstangen dienen dem besseren Verständnis, z. B. wo ein Steuergerät das Schaltsystem betätigen würde.
Der Schaltkeil 250 weist ein Paar von Rampen auf, die hier als eine geneigte erste Oberfläche 252 und eine geneigte zweite Oberfläche 254 (d. h. eine erste Rampe und eine zweite Rampe) bezeichnet sein und im Allgemeinen konfiguriert sind, sodass sich die ebenen Erweiterungen jeder Oberfläche in einem Winkel (z. B. einem spitzen Winkel) schneiden. Durch ein Drehen der Schaltstange 248 wird gleichzeitig der Schaltkeil 250 geschwenkt, wodurch sich die Ausrichtung des Schaltkeils 250 (und der ersten und zweiten Oberfläche/Rampe) ändert.
Im vorliegenden Beispiel weist das Schaltsystem 210 für jede Zahnradgruppe eine Schaltstange und einen Schaltkeil auf. In einigen Beispielen können sich zwei oder mehr Zahnradgruppen einen Schaltkeil teilen. Zum Beispiel können sich die dritte Zahnradgruppe 218 und die vierte Zahnradgruppe 222 denselben Schaltkeil teilen. 25 und 26 zeigen ein System 210, das die Zahnradübersetzung der Getriebebox 200 ändert, indem es die Segmente eines segmentierten Zahnrads dazu bringt, sich in oder aus der Kette zu drehen.
5 bis 8 zeigen einen Abschnitt des Schaltsystems, um die folgende Beschreibung davon zu ermöglichen. Jede der 5 bis 8 zeigt ein einziges Zahnradsegment, das sich in einer im allgemeinen horizontalen Ebene in die Seite dreht, und einen Schaltkeil in einer Reihe von Positionen, die konfiguriert sind, um entweder ein Drehen des Zahnradsegments in einer ausgewählten Richtung zu bewirken oder das Zahnradsegment zu vermeiden, je nachdem. 5 zeigt eine isometrische Ansicht des einzigen Zahnradsegments und des Schaltkeils 250. Der Schaltkeil 250 ist in einer ersten Position konfiguriert, sodass der Schaltkeil nicht mit dem Stift des Zahnradsegments kollidiert. In dieser Konfiguration ist das Zahnradsegment in seiner geschwenkten Position. Diese Position des Zahnradsegments entspricht einer ersten Zahnradübersetzung, bei dem das vorliegende Zahnradsegment außerhalb der Ebene der Kette liegt (d. h. nicht in die Kette eingreift).
In 6 ist der Schaltkeil 250 in einer zweiten Position gezeigt, die konfiguriert ist, sodass der Schaltkeil im Pfad des Stifts des Zahnradsegments liegt. Insbesondere ist in dieser Position eine zweite Oberfläche 254 in den Pfad des Stifts des Zahnradsegments angeordnet. Dementsprechend bringt ein weiteres Drehen des Zahnradsegments den Stift in Kontakt mit der zweiten Oberfläche 254 und bewegt sich dadurch entlang der Oberfläche 254 in der durch den Pfeil angezeigten Richtung. Dadurch schwenkt das Zahnradsegment in seine koplanare Position (siehe 7) (d. h. in die Ebene der Kette), und die Kette greift somit in das Segment ein.
7 zeigt das Zahnradsegment in seiner koplanaren Position und den Schaltkeil 250 in der zweiten Position. In dieser Konfiguration greift der Schaltkeil nicht in den Stift des Zahnradsegments ein. Mit anderen Worten, diese Konfiguration entspricht einem Betrieb des Systems in einer zweiten Zahnradübersetzung, bei dem das vorliegende Zahnradsegment in die Kette eingreift und sich frei drehen kann, ohne auf den Schaltkeil zu treffen.
In 8 ist der Schaltkeil 250 wieder in der ersten Position angeordnet. Da das Zahnradsegment koplanar mit der Kette ist, liegt nun der Schaltkeil in dem Pfad des Stifts des Zahnradsegments. Insbesondere wurde in dieser Position die erste Oberfläche 252 in den Pfad des Stifts des Zahnradsegments gebracht. Dementsprechend bringt ein weiteres Drehen des Zahnradsegments den Stift in Kontakt mit der ersten Oberfläche 252 und bewegt sich dadurch entlang der Oberfläche 252 in der durch den Pfeil angezeigten Richtung. Dadurch schwenkt das Zahnradsegment in seine geschwenkte (d. h. nicht koplanare) Position, 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, in der eine erste geneigte Oberfläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe fluchtet, wenn das Segment außerhalb der Ebene seiner Kette liegt, sodass ein Drehen des Stifts in die erste geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment in die Ebene der Kette zu treiben, und (b) einer zweiten Konfiguration, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe fluchtet, wenn das Segment in der Ebene seiner Kette liegt, sodass ein Drehen der Stifte in die zweite geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment aus der Ebene der Kette zu drängen.
Wie in 9 gezeigt, weist die Getriebebox 200 einen ersten Kettenspanner 232 auf. Der Kettenspanner 232 weist mindestens eine Spannrolle 236 mit einer fixierten Stelle und mindestens ein einstellbares Zahnrad 238 auf, das zum Bewegen oder Umsetzen durch eine Schubstange 240 konfiguriert ist. In einigen Beispielen weist der Kettenspanner 232 zwei Spannrollen und ein einstellbares Zahnrad auf. Eine Feder ist koaxial an der Schubstange 240 angeordnet, um eine Vorspannkraft bereitzustellen. Der Kettenspanner 232 kann konfiguriert sein, um in jede der oben beschriebenen Ketten einzugreifen. Im vorliegenden Beispiel sind die Spannrolle 236 und das Zahnrad 238 des Kettenspanners 232 konfiguriert, um in die Kette 220 einzugreifen. Dementsprechend steht die Kette 220 mit der dritten Zahnradgruppe 218, der vierten Zahnradgruppe 222 und dem Kettenspanner 232 in Eingriff.
Der Kettenspanner 232 ist konfiguriert, sodass die Schubstange 240 verwendet werden kann, um das Zahnrad 238 zu versetzen und so mehr oder weniger Spannung auf die eingegriffene Kette auszuüben. Eine Betätigung der Schubstange 240 kann manuell (z. B. durch einen Benutzer) und/oder automatisch (z. B. unter Verwendung mechanischer und/oder elektrischer 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 einzige Spannrolle 242 und ein bewegliches Zahnrad 244 auf, das an einer Schubstange 246 angeordnet ist. Der zweite Kettenspanner ist konfiguriert, um in die erste Kette 212 einzugreifen. Dementsprechend ist die Kette 212 konfiguriert, um mit der ersten Zahnradgruppe 208, der zweiten Zahnradgruppe 214 und dem Kettenspanner 234 in Eingriff zu stehen. Es können alle geeigneten Kettenspanner verwendet werden.
11 zeigt eine Explosionsansicht von Abschnitten der Getriebebox 200. Die erste Zahnradgruppe ist konfiguriert, um durch die Antriebsmaschine des Fahrzeugs (z. B. menschengetriebene Pedalbewegung und/oder Elektromotor) über die Spindel 206 angetrieben zu werden. Jedes Zahnrad der ersten Zahnradgruppe 208 ist konfiguriert, um selektiv in die erste Kette 212 einzugreifen, die eine oder mehrere Ketten, Riemen und/oder andere geeignete Kraftübertragungsvorrichtungen aufweisen kann.
Im vorliegenden Beispiel umfasst die erste Zahnradgruppe 208 zwei segmentierte Zahnräder, 208A und 208B. 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, das in einem fixierten Winkelverhältnis zueinander steht. Der Scharnierabschnitt 209 ist konfiguriert, um mit einer Scharnieraufnahme 256 zusammenzuwirken, die an einer Spindel 206 angeordnet ist. Die Scharnieraufnahme 256 kann einteilig mit der Spindel 206 sein oder durch einen geeigneten Mechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt sein. Entsprechende Segmente der beiden Zahnräder sind konfiguriert, um gemeinsam und nicht unabhängig voneinander zu schwenken (siehe 17 bis 19). Mit anderen Worten, wenn ein Segment des Zahnrads 208A außerhalb der Ebene der Kette 212 liegt, wird das entsprechende Segment des Zahnrads 208B in die Ebene der Kette 212 gebracht (wodurch in die Kette eingegriffen wird).
Die erste Zahnradgruppe 208 ist mit der zweiten Zahnradgruppe 214 durch eine erste Kette 212 verbunden. Das System ist konfiguriert, dass die erste Kette 212 zu jedem Zeitpunkt direkt in ein einziges der Zahnräder der ersten Zahnradgruppe 208 und in ein einziges der Zahnräder der zweiten Zahnradgruppe 214 eingreift; die Kette kann jedoch in einigen Betriebsphasen teilweise in mehr als eines der Zahnräder jeder Gruppe eingreifen, z. B. wenn die Kette segmentweise von einem Zahnrad zum anderen geschaltet wird (z. B. als Reaktion auf Benutzer- und/oder Steuerungseingaben).
Die zweite Zahnradgruppe 214 ist fest an der Vorgelegewelle 216 angeordnet, sodass ein Drehen der zweiten Zahnradgruppe ebenfalls zu einem Drehen der Vorgelegewelle führt. Die zweite Zahnradgruppe 214 weist eine verschachtelte Anordnung auf, sodass ein segmentiertes Zahnrad 214A und ein nicht segmentiertes Kettenblatt 214B ineinander geschachtelt sein können (siehe 20 bis 22). An der Innenseite 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 Scharnieraufnahme 258 verbunden ist, die an der Vorgelegewelle 216 angeordnet ist. Eine Scharnieraufnahme 258 kann einteilig mit einer Vorgelegewelle 216 sein oder durch einen geeigneten Befestigungsmechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt sein.
Die dritte Zahnradgruppe 218 umfasst ein segmentiertes Zahnradsegment 218A und ein nicht segmentiertes Kettenblatt 218B, das darin eingesetzt werden kann (siehe 23 bis 25). An der Innenseite 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 an der Vorgelegewelle 216 angeordneten Scharnieraufnahme 260 verbunden ist. Die Scharnieraufnahmen 258 und 260 können mit der Vorgelegewelle 216 eine Einheit bilden oder durch einen geeigneten Mechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt sein.
Die dritte Zahnradgruppe 218 ist konfiguriert, um in die zweite Kette 220 einzugreifen. Die zweite Kette 220 koppelt ein ausgewähltes der Zahnräder mit der vierten Zahnradgruppe 222 und überträgt ein Drehen der dritten Zahnradgruppe 218 auf die vierte Zahnradgruppe 222. In der Regel greift die zweite Kette 220 direkt in ein einziges der Zahnräder der dritten Zahnradgruppe 218 und der vierten Zahnradgruppe 222 ein; die Kette kann jedoch in einigen Betriebsphasen in mehr als eines der Zahnräder der Gruppen eingreifen, z. B. wenn die Kette von einem Zahnrad zum anderen geschaltet wird (z. B. als Reaktion auf Benutzer- und/oder Steuerungseingaben).
Die vierte Zahnradgruppe 222 ist fest an der Ausgangswelle 223 angeordnet, sodass sich die Ausgangswelle mit der vierten Zahnradgruppe dreht. Die vierte Zahnradgruppe 222 umfasst ein segmentiertes Zahnrad 222A und ein nicht segmentiertes Kettenblatt 222B (siehe 26 bis 28). An der Innenseite jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 222A ist ein Stift 227 befestigt. Das Kettenblatt 222B weist eine Öffnung auf, die mit der Ausgangswelle 223 zusammenpasst. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 222A weist einen Scharnierabschnitt 221 auf, der konfiguriert ist, um mit einer an der Vorgelegewelle 216 angeordneten Scharnieraufnahme 262 zusammenzuwirken. Die Scharnieraufnahme 258 kann mit der Vorgelegewelle 216 eine Einheit bilden oder durch einen geeigneten Mechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) angeordnet sein.
Die hohle Ausgangswelle 223 (AKA eine Ausgangshülse) umschließt die Spindel 206 und ist koaxial zu ihr angeordnet (siehe 12), sodass sich die Ausgangswelle und die Spindel unabhängig voneinander frei drehen können. Die Ausgangswelle 223 ist an dem Kettenblatt 224 befestigt (z. B. durch ein Sternformrad), sodass sich das Kettenblatt unabhängig von der Spindel mit der Ausgangswelle dreht. Das Kettenblatt 224 überträgt somit 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 Verzahnungssystems der Getriebebox 200 in der Linie 12-12 von 3. Der Kurbelarm 204 ist durch eine Kurbelschraube 205 mit einer Spindel gekoppelt. Die Ausgangswelle 223 ist koaxial an einem Ende der Spindel 106 angeordnet und von der Spindel durch die Lager 225A und 225B drehbar isoliert.
An einem Ende der Spindel 206 ist ein Flansch 206A angeordnet und am gegenüberliegenden Ende ist ein Flansch 206B angeordnet, der die Ausgangswelle 223 umschließt. Die Spindel 206 ist durch ein Lager 207A vom Flansch 206A drehbar isoliert, und in ähnlicher Weise ist die Ausgangswelle 223 durch ein Lager 207B vom Flansch 206B drehbar isoliert.
In ähnlicher Weise ist an einem Ende der Vorgelegewelle 216 ein Flansch 216A angeordnet, und am gegenüberliegenden Ende ist ein Flansch 216B angeordnet. Die Vorgelegewelle 216 ist vom Flansch 216A durch ein Lager 117A drehbar isoliert, und in ähnlicher Weise ist die Vorgelegewelle 216 vom Flansch 216B durch ein Lager 117B drehbar isoliert.
13 und 14 zeigen die Vorgelegewelle 216 mit entfernten bzw. gekoppelten Zahnradgruppen 214 und 218. Wie in 13 und 14 gezeigt, passt das Kettenblatt 214B mit der Vorgelegewelle 216 in den Raum zwischen der Scharnieraufnahme 258 und dem Flansch 216A. In ähnlicher Weise fügt sich das Kettenblatt 218B mit der Vorgelegewelle 216 in dem Raum zwischen der Scharnieraufnahme 260 und dem Flansch 216B zusammen. 17 bis 28 zeigen verschiedene Ansichten von Abschnitten der oben beschriebenen Zahnradgruppen.
15 und 16 zeigen eine Explosionsansicht bzw. eine teilweise Explosionsansicht der Spindel 206 und der Ausgangswelle 223 mit verschiedenen Komponenten, die an dieser angeordnet sind.
Wie in 17 bis 19 gezeigt, umfasst die erste Zahnradgruppe 208 eine Mehrzahl segmentierter Zahnräder mit unterschiedlichen Durchmessern. Im vorliegenden Beispiel umfasst die erste Zahnradgruppe 208 zwei Zahnräder (ein Innenzahnrad und ein Außenzahnrad). In einem anderen Beispiel kann die erste Zahnradgruppe mehr oder weniger Zahnräder umfassen. Die Zahnräder sind innerhalb der ersten Zahnradgruppe 208 vom Zahnrad mit dem größten Durchmesser zum Zahnrad mit dem kleinsten Durchmesser angeordnet. Jedes Segment des segmentierten Zahnrads 208A teilt sich ein Scharnier mit einem entsprechenden Segment des segmentierten Zahnrads 208B.
Wie in 20 bis 22 gezeigt, umfasst die zweite Zahnradgruppe 214 ein Kettenblatt oder Zahnrad (z.B. ein einziges, nicht segmentiertes Zahnrad) mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad mit einem zweiten (größeren) Durchmesser, wobei das segmentierte Zahnrad in der Lage ist, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenblatt.
Wie in 23 bis 25 gezeigt, weist die dritte Zahnradgruppe 218 ein nicht segmentiertes Zahnrad oder Kettenblatt mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad mit einem zweiten (größeren) Durchmesser auf, wobei das segmentierte Zahnrad in der Lage ist, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenblatt.
Wie in 26 bis 28 gezeigt, umfasst die vierte Zahnradgruppe 222 ein Zahnrad mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad mit einem zweiten (größeren) Durchmesser, wobei das segmentierte Zahnrad in der Lage ist, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenblatt.
29 zeigt den Eingriff von Abschnitten des Schaltsystems 210 in die Zahnradgruppen 208 und 222. Wie in der Abbildung gezeigt, ist der der Zahnradgruppe 208 entsprechende Schaltkeil 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 Unterschied dazu ist der der Zahnradgruppe 222 entsprechende Schaltkeil in seiner ersten Position, und die Zahnradsegmente des Rades 222A sind in einer geschwenkten Position.
Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 200 zwei Zahnradoptionen für die erste Zahnradgruppe 208 auf, die den Zahnrädern 208A und 208B entsprechen. Diese Optionen können jeweils als A1 bzw. A2 bezeichnet sein. Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 200 zwei Zahnradoptionen für die zweite Zahnradgruppe 214 auf, die den Zahnrädern 214A und 214B entsprechen. Diese Optionen können jeweils als B1 bzw. B2 bezeichnet sein. Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 200 zwei Zahnradoptionen für die dritte Zahnradgruppe 218 auf, die den Zahnrädern 218A und 218B entsprechen. Diese Optionen können jeweils als C1 bzw. C2 bezeichnet sein. Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 200 zwei Zahnradoptionen für die vierte Zahnradgruppe 222 auf, die den Zahnrädern 222A und 222B entsprechen. Diese Optionen können jeweils als D1 bzw. D2 bezeichnet sein.
Eine Kombination aus einer der Zahnradoptionen der ersten Zahnradgruppe 208, einer der Zahnradoptionen der zweiten Zahnradgruppe 214, einer der Zahnradoptionen der dritten Zahnradgruppe 218 und einer der Zahnradoptionen der vierten Zahnradgruppe 222 bestimmt eine Zahnradübersetzung der Getriebebox 200. Jede Kombination der verfügbaren Optionen kann als „Zahnrad“ und/oder „Geschwindigkeit“ des Fahrzeugs bezeichnet sein, das die Getriebebox 200 aufweist.
Der Fahrzeugbediener kann zwischen den Zahnrädern wechseln, indem er eine der ausgewählten Optionen auf eine andere verfügbare Option umschaltet. Wenn beispielsweise die ausgewählten Optionen derzeit A1, B1, C2 und D2 sind, kann der Bediener die aktuelle Zahnradübersetzung durch Umschalten von D2 auf D1 ändern. Alternativ oder zusätzlich kann der Bediener A1 auf A2 und/oder C2 auf C1 umschalten. Das Umschalten der Zahnradübersetzungen erfolgt in der Regel durch Betätigung einer mechanischen und/oder elektronischen Steuerung zum Schwenken der Zahnradsegmente eines segmentierten Zahnrads, wodurch die Kette in ein anderes Zahnrad eingreift.
C. Illustratives riemengetriebenes Verzahnungssystem
In diesem Abschnitt wird ein riemengetriebenes Verzahnungssystem 300 zum Verwenden mit Getriebeboxen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Siehe 30 bis 43.
Die in diesem Abschnitt beschriebenen Komponenten und Konfigurationen können in Getriebeboxen wie der oben beschriebenen Getriebebox 200 verwendet werden, und zwar als Ersatz und/oder Ergänzung zu den bereits für die Getriebebox 200 beschriebenen Komponenten und Konfigurationen. Die in diesem Abschnitt beschriebenen Komponenten können in Getriebeboxen 200 verwendet werden, z. B. als Ersatz für die entsprechenden oben beschriebenen Komponenten. Beispielsweise kann eine oder mehrere der in diesem Abschnitt beschriebenen riemengetriebenen Zahnradgruppen in Getriebeboxen 200 und/oder 400 anstelle der hierin beschriebenen entsprechenden kettengreifenden Zahnradgruppen (z. B. Zahnradgruppen 208, 214, 218 und/oder 222) und/oder mit System 510 verwendet werden.
Unter weiterer Bezugnahme auf 30 bis 43 umfasst das riemengetriebene Verzahnungssystem 300: eine erste Zahnradgruppe 308, die konfiguriert ist, um an einer Spindel 206 angeordnet zu sein, eine zweite Zahnradgruppe 314, die konfiguriert ist, um an einer Vorgelegewelle 216 angeordnet zu sein, eine dritte Zahnradgruppe 318, die konfiguriert ist, um an einer Vorgelegewelle 216 angeordnet zu sein, und eine vierte Zahnradgruppe 322, die konfiguriert ist, um an einer Ausgangswelle 223 angeordnet zu sein. Die erste Zahnradgruppe 308 ist mit der zweiten Zahnradgruppe 314 durch einen ersten Riemen 312 gekoppelt. In ähnlicher Weise ist die dritte Zahnradgruppe 318 mit der vierten Zahnradgruppe 322 durch einen zweiten Riemen 320 gekoppelt.
Dementsprechend wird durch ein Drehen der Spindel 206 (z. B. durch einen Fahrradfahrer, der an den Kurbelarmen angeordnete Pedale betätigt, und/oder durch einen Motor) Kraft von der ersten Zahnradgruppe 308 durch einen ersten Riemen 312 auf die zweite Zahnradgruppe 314 und von der zweiten Zahnradgruppe durch die Vorgelegewelle auf die dritte Zahnradgruppe 318 übertragen. Der zweite Riemen 320 überträgt Kraft von der dritten Zahnradgruppe 318 auf die vierte Zahnradgruppe 322, und Kraft wird von der vierten Zahnradgruppe durch eine Ausgangswelle 223 auf das Kettenblatt 224 und/oder auf ein anderes geeignetes System übertragen.
In dem in 30 und 31 gezeigten Beispiel sind der erste und der zweite Riemen 312, 320 Zahnriemen (AKA Steuerriemen), obwohl auch andere geriffelte oder gezahnte Riemen verwendet werden können. In diesem Beispiel weist jeder Riemen eine gezahnte und eine unverzahnte Oberfläche auf. In einigen Beispielen werden Reibriemen verwendet, z. B. Flachriemen, V-Riemen, Rippenriemen (d. h. Poly-V-Riemen), Sechskantriemen usw., wobei die Zahnräder des Systems ein entsprechendes Profil zum Eingreifen in den ausgewählten Riemen aufweisen. Da jeder Riementyp ein anderes Verhalten in Bezug auf maximales Drehmoment, Schlupf usw. bereitstellt, können geeignete Riemen basierend auf der erwarteten Anwendung und Belastung ausgewählt werden.
In dem in 30 bis 43 gezeigten Beispiel sind die Zahnradgruppen 308, 314, 318, 322 konfiguriert, um in die Steuerriemen einzugreifen. Mit anderen Worten, die Zahnradgruppen weisen eine Mehrzahl von komplementären Verzahnungen auf, die konfiguriert sind, um in die gezahnten Oberflächen der Riemen 312, 320 einzugreifen. In einigen Beispielen sind die Zahnradgruppen angepasst, um in einen Reibriemen einzugreifen, z.B. durch Aufweisen eines Profils oder einer Kontur, die zu der des Reibriemens komplementär ist.
Jede Zahnradgruppe kann eine Mehrzahl von Zahnrädern aufweisen, von denen eines oder mehrere eine Mehrzahl von Zahnradsegmenten aufweisen. Zahnräder, die Zahnradsegmente aufweisen, können als segmentierte Zahnräder bezeichnet sein. Jedes Zahnradsegment kann als ein Ringsektor geformt sein. In einigen Beispielen umfasst jedes segmentierte Zahnradsegment vier Zahnradsegmente. Jedes Zahnradsegment ist drehbar an einem Scharnier angeordnet, das in der Nähe des Zentrums des segmentierten Zahnrads liegt. Eine oder mehrere Zahnradgruppen können ein nicht segmentiertes Kettenblatt aufweisen, das einen kleineren Durchmesser aufweist als das jeweilige segmentierte Zahnrad. Jedes Zahnradsegment kann an einem Schaltstift angeordnet sein. Jedes Zahnradsegment schwenkt (oder klappt) in einer Richtung quer zur Ebene des Zahnrads. Mit anderen Worten, jedes Zahnradsegment kann zwischen einer koplanaren Position und einer geschwenkten (AKA gefalteten) Position wechseln. 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 formen) und einer geschwenkten (AKA pyramidalen) Konfiguration wechseln (d. h., alle Zahnradsegmente sind drehend in dieselbe Richtung von der in der koplanaren Konfiguration geformten Ebene weg geneigt).
Das Schalten von Zahnradgruppen 308, 314, 318 und 322 ähnelt im Wesentlichen dem Schalten von Zahnradgruppen 208, 214, 218 und 222, z. B. unter Verwendung vom Schaltsystem 210, wie oben beschrieben, oder vom Schaltsystem 510, wie unten beschrieben.
Wie in 30 gezeigt, ist die dritte Zahnradgruppe 318 konfiguriert, um in den zweiten Riemen 320 einzugreifen. Der zweite Riemen 320 koppelt ein ausgewähltes der Zahnräder mit der vierten Zahnradgruppe 322, wodurch ein Drehen der dritten Zahnradgruppe 318 auf die vierte Zahnradgruppe 322 übertragen wird. In der Regel greift der zweite Riemen 320 unmittelbar in ein einziges der Zahnräder der dritten Zahnradgruppe 318 und der vierten Zahnradgruppe 322 zu einem beliebigen Zeitpunkt ein; der Riemen kann jedoch in einigen Betriebsphasen in mehr als eines der Zahnräder der Gruppen eingreifen, z. B. wenn der Riemen von einem Zahnrad zum anderen geschaltet wird (z. B. als Reaktion auf Benutzer- und/oder Steuerungseingabe). Die vierte Zahnradgruppe 322 kann fest an der Ausgangswelle 223 (siehe oben) angeordnet sein, sodass sich die Ausgangswelle mit der vierten Zahnradgruppe dreht.
Wie in 30 gezeigt, weist das Verzahnungssystem 300 eine erste Riemenspannrolle 332 auf. Die erste Riemenspannrolle 332 weist mindestens eine Spannrolle 336 mit einer fixierten Stelle, mindestens ein stationäres Zahnrad 337, das an einer Halterung 339 angeordnet ist, und mindestens ein einstellbares Zahnrad 338, das konfiguriert ist, um durch eine Schubstange 340 bewegt oder umgesetzt zu werden, auf. In dem in 30 gezeigten Beispiel weist die erste Riemenspannrolle 332 zwei Spannrollen auf. Die Spannrollen 336 weisen eine glatte Außenfläche auf, die konfiguriert ist, um in die glatte, unverzahnte Seite oder Oberfläche des Riemens 320 einzugreifen. Das stationäre Zahnrad 337 und das einstellbare Zahnrad 338 hingegen weisen Verzahnungen auf, die konfiguriert sind, um in die gezahnte Oberfläche des Riemens 320 einzugreifen. Eine Feder ist koaxial an der Schubstange 340 angeordnet, um eine Vorspannkraft bereitzustellen.
Die erste Riemenspannrolle 332 kann konfiguriert sein, um in jeden der oben beschriebenen Riemen einzugreifen. Im vorliegenden Beispiel sind die Spannrolle 336 und die Zahnräder 337, 338 der ersten Riemenspannrolle 332 konfiguriert, um in den Riemen 320 einzugreifen. Dementsprechend kommt der Riemen 320 mit der dritten Zahnradgruppe 318, der vierten Zahnradgruppe 322 und dem Riemenspanner 332 in Eingriff.
Die erste Riemenspannrolle 332 ist konfiguriert, sodass die Schubstange 340 verwendet werden kann, um die Zahnräder 338 in Bezug auf das Zahnrad 337 linear zu versetzen und somit mehr oder weniger Spannung auf den eingegriffenen Riemen auszuüben. Eine Betätigung der Schubstange 340 kann manuell (z. B. durch einen Benutzer) und/oder automatisch (z. B. mit mechanischen und/oder elektrischen Komponenten) erfolgen.
Wie in 31 gezeigt, ist die erste Zahnradgruppe 308 durch den ersten Riemen 312 mit der zweiten Zahnradgruppe 314 gekoppelt. Das System ist konfiguriert, sodass der erste Riemen 312 unmittelbar in ein einziges der Zahnräder der ersten Zahnradgruppe 308 und der zweiten Zahnradgruppe 314 eingreift, und zwar zu jedem beliebigen Zeitpunkt; der Riemen kann jedoch in einigen Betriebsphasen teilweise in mehr als eines der Zahnräder jeder Gruppe eingreifen, z. B. wenn der Riemen segmentweise von einem Zahnrad in ein anderes geschaltet wird (z. B. als Reaktion auf Benutzer- und/oder Steuerungseingabe). Die zweite Zahnradgruppe 314 ist fest an der Vorgelegewelle 216 (siehe oben) angeordnet, sodass ein Drehen der zweiten Zahnradgruppe 314 auch die Vorgelegewelle dreht.
Zusätzlich weist das Verzahnungssystem 300, wie in 31 gezeigt, einen zweiten Riemenspanner 334 auf. Der zweite Riemenspanner 334 ist konfiguriert, um in den ersten Riemen 312 einzugreifen. Dementsprechend ist der Riemen 312 konfiguriert, um mit der ersten Zahnradgruppe 308, der zweiten Zahnradgruppe 314 und dem Riemenspanner 334 zusammenzuwirken.
In dem in 31 gezeigten Beispiel weist der Riemenspanner 334 eine einzige Spannrolle 342 und ein einstellbares Zahnrad 344 auf, das an einer Schubstange 346 angeordnet ist. Die Spannrolle 342 weist eine glatte Außenfläche auf, die zum Eingreifen in die unverzahnte Oberfläche des Riemens 312 konfiguriert ist. Umgekehrt weist das einstellbare Zahnrad 338 Verzahnungen auf, die zum Eingreifen in die verzahnte Oberfläche des Riemens 312 konfiguriert sind. Eine Feder ist koaxial an der Schubstange 340 angeordnet, um eine Vorspannkraft bereitzustellen.
Der zweite Riemenspanner 334 ist konfiguriert, sodass die Schubstange 346 verwendet werden kann, um das Zahnrad 344 zu versetzen und so mehr oder weniger Spannung auf den eingegriffenen Riemen auszuüben. Die Betätigung der Schubstange 346 kann manuell (z. B. durch einen Benutzer) und/oder automatisch (z. B. mit mechanischen und/oder elektrischen Komponenten) erfolgen.
Wie in 32 bis 34 gezeigt, umfasst die erste Zahnradgruppe 308 ein Kettenblatt oder Zahnrad 308B (z. B. ein einziges nicht segmentiertes Zahnrad) mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad 308A mit einem zweiten (größeren) Durchmesser. Das segmentierte Zahnrad ist in der Lage, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenblatt. In dem vorliegenden Beispiel umfasst die erste Zahnradgruppe 308 zwei Zahnräder. In einem anderen Beispiel kann die erste Zahnradgruppe mehr oder weniger Zahnräder umfassen. Die Zahnräder sind innerhalb der ersten Zahnradgruppe 308 vom Zahnrad mit dem größten Durchmesser zum Zahnrad mit dem kleinsten Durchmesser angeordnet.
Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 308A weist einen Stift (z. B. Stift 211) auf, der an derselben entsprechenden Stelle wie das oben beschriebene segmentierte Zahnrad 208A befestigt ist. Zusätzlich ist jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 308A konfiguriert, um einen Scharnierabschnitt (z.B. Scharnierabschnitt 209) an derselben entsprechenden Stelle wie das segmentierte Zahnrad 208A aufzuweisen. Der Scharnierabschnitt ist konfiguriert, um mit der Scharnieraufnahme 256 zusammenzuwirken, die an einer Spindel 206 angeordnet ist.
Wie in 35 bis 37 gezeigt, weist die zweite Zahnradgruppe 314 eine verschachtelte Anordnung auf, sodass ein segmentiertes Zahnrad 314A und ein nicht segmentiertes Kettenblatt 314B ineinander verschachtelt sein können. Das segmentierte Zahnrad ist in der Lage, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenblatt. In dem gezeigten Beispiel umfasst die zweite Zahnradgruppe 314 zwei Zahnräder. In einem anderen Beispiel kann die zweite Zahnradgruppe mehr oder weniger Zahnräder umfassen. Die Zahnräder sind innerhalb der zweiten Zahnradgruppe 314 vom Zahnrad mit dem größten Durchmesser zum Zahnrad mit dem kleinsten Durchmesser angeordnet.
Die Innenseite jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 314A ist konfiguriert, um einen Stift (z. B. Stift 217) aufzuweisen, der an derselben entsprechenden Stelle wie das segmentierte Zahnrad 214A befestigt ist. Zusätzlich ist jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 314A konfiguriert, um einen Scharnierabschnitt (z. B. Scharnierabschnitt 215) an derselben entsprechenden Stelle wie das segmentierte Zahnrad 214A aufzuweisen. Der Scharnierabschnitt des Scharniers ist konfiguriert, um mit der an der Vorgelegewelle 216 angeordneten Scharnieraufnahme 258 zusammenzuwirken.
Wie in 38 bis 43 gezeigt, weist die dritte Zahnradgruppe 318 eine verschachtelte Anordnung auf, sodass ein segmentiertes Zahnrad 318A und ein nicht segmentiertes Kettenblatt 318B miteinander verschachtelt werden können. Das segmentierte Zahnrad ist in der Lage, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenblatt. Im vorliegenden Beispiel umfasst die dritte Zahnradgruppe 318 zwei Zahnräder. In einem anderen Beispiel kann die dritte Zahnradgruppe mehr oder weniger Zahnräder umfassen. Die Zahnräder sind innerhalb der dritten Zahnradgruppe 318 vom Zahnrad mit dem größten Durchmesser zum Zahnrad mit dem kleinsten Durchmesser angeordnet.
Die Innenseite jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 318A weist einen Stift (z. B. Stift 226) auf, der an derselben entsprechenden Stelle wie das segmentierte Zahnrad 218A befestigt ist. Zusätzlich ist jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 318A konfiguriert, um einen Scharnierabschnitt (z.B. den Scharnierabschnitt 219) an derselben entsprechenden Stelle wie das segmentierte Zahnrad 218A aufzuweisen. Der Scharnierabschnitt ist konfiguriert, um mit der Scharnieraufnahme 260 zu koppeln, die an der Vorgelegewelle 216 angeordnet ist.
Wie in 41 bis 43 gezeigt, weist die vierte Zahnradgruppe 322 eine verschachtelte Anordnung auf, sodass ein segmentiertes Zahnrad 322A und ein nicht segmentiertes Kettenblatt 322B miteinander verschachtelt sind. Das segmentierte Zahnrad ist in der Lage, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenblatt. In dem vorliegenden Beispiel umfasst die vierte Zahnradgruppe 322 zwei Zahnräder. In einem anderen Beispiel kann die vierte Zahnradgruppe mehr oder weniger Zahnräder umfassen. Die Zahnräder sind innerhalb der dritten Zahnradgruppe 318 vom Zahnrad mit dem größten Durchmesser zum Zahnrad mit dem kleinsten Durchmesser angeordnet.
Die Innenseite jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 322A weist einen Stift (z. B. den Stift 227) auf, der an derselben entsprechenden Stelle wie das segmentierte Zahnrad 222A befestigt ist. Das Kettenblatt 322B weist eine Öffnung zum Zusammenwirken mit der Ausgangswelle 223 auf. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 322A ist konfiguriert, um einen Scharnierabschnitt (z. B. Scharnierabschnitt 221) aufzuweisen. Der Scharnierabschnitt ist konfiguriert, um mit der Scharnieraufnahme 262 zusammenzuwirken, die an der Vorgelegewelle 216 angeordnet ist.
In dem gezeigten Beispiel weist das Verzahnungssystem 300 zwei Zahnradoptionen für die erste Zahnradgruppe 308 auf, die Zahnrädern 308A und 308B entsprechen. Diese Optionen sind jeweils als A1 und A2 entsprechend bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel weist das Verzahnungssystem 300 zwei Zahnradoptionen für die zweite Zahnradgruppe 314 auf, die den Zahnrädern 314A und 314B entsprechen. Diese Optionen sind jeweils als B1 bzw. B2 bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel weist das Verzahnungssystem 300 zwei Zahnradoptionen für die dritte Zahnradgruppe 318 auf, die den Zahnrädern 318A und 318B entsprechen. Diese Optionen sind jeweils als C1 und C2 bezeichnet. Im vorliegenden Beispiel weist das Verzahnungssystem 300 zwei Zahnradoptionen für die vierte Zahnradgruppe 322 auf, die den Zahnrädern 322A und 322B entsprechen. Diese Optionen sind mit D1 bzw. D2 bezeichnet.
Eine Kombination aus einer beliebigen der Zahnradoptionen der ersten Zahnradgruppe 308, einer beliebigen der Zahnradoptionen der zweiten Zahnradgruppe 314, einer beliebigen der Zahnradoptionen der dritten Zahnradgruppe 318 und einer beliebigen der Zahnradoptionen der vierten Zahnradgruppe 322 bestimmt eine Zahnradübersetzung des Verzahnungssystems 300. Jede Kombination der verfügbaren Optionen kann als „Zahnrad“ und/oder „Geschwindigkeit“ des Fahrzeugs bezeichnet sein, das die Getriebebox 300 aufweist.
Der Fahrzeugbediener kann zwischen den Zahnrädern durch Umschalten einer beliebigen der ausgewählten Optionen auf eine andere verfügbare Option wechseln. Wenn beispielsweise die ausgewählten Optionen derzeit A1, B1, C2 und D2 sind, kann der Bediener die aktuelle Zahnradübersetzung durch Umschalten von D2 auf D1 ändern. Alternativ oder zusätzlich kann der Bediener A1 auf A2 umschalten und/oder C2 auf C1 umschalten. Das Umschalten der Zahnradübersetzung erfolgt in der Regel durch eine Betätigung einer mechanischen und/oder elektronischen Steuerung, um die Zahnradsegmente eines segmentierten Zahnrads zu schwenken, wodurch der Riemen in ein anderes Zahnrad eingreift.
D. Dritte illustrative Getriebebox
In diesem Abschnitt wird eine Getriebebox 400 beschrieben, die ein Beispiel für die oben beschriebene Getriebebox 100 ist. Siehe 44 bis 69.
Wie in 44 und 45 gezeigt, weist die Getriebebox 400 ein Gehäuse 402 auf. Das Gehäuse weist zumindest teilweise ein Verzahnungssystem auf, wie oben beschrieben. Ein illustratives Verzahnungssystem für Getriebebox 400 wird ferner weiter unten beschrieben. Eine Spindel 406 erstreckt sich durch das Gehäuse. Ein erster Kurbelarm 404 und ein zweiter Kurbelarm (nicht gezeigt) sind mit entsprechenden Enden der Spindel 406 gekoppelt, und ein Kettenblatt 424 koppelt die Getriebebox 400 an ein Rad (z. B. ein Hinterrad, durch eine externe Antriebskette oder einen Antriebsriemen).
4 zeigt eine Draufsicht auf eine Getriebebox 400. Die Getriebebox 400 weist eine Vorgelegewelle 416 und vier Zahnradgruppen auf: eine erste (Eingangs-) Zahnradgruppe 408 (auch als Gruppe 1 bezeichnet), die an einer Hülle 407 angeordnet ist, die drehbar mit der Spindel 406 gekoppelt ist, eine zweite Zahnradgruppe 414 (auch als Gruppe 2 bezeichnet), die an einer Vorgelegewelle 416 angeordnet ist, eine dritte Zahnradgruppe 418 (auch als Gruppe 3 bezeichnet), die an einer Vorgelegewelle 416 angeordnet ist, und eine vierte Zahnradgruppe 422 (auch als Gruppe 4 bezeichnet), die an einer Ausgangswelle 423 (AKA eine angetriebene Welle) angeordnet ist, die ein Beispiel für eine Ausgangswelle 123 ist. Die erste Zahnradgruppe 408 ist mit der zweiten Zahnradgruppe 414 durch eine erste Kette 412 gekoppelt. In ähnlicher Weise ist die dritte Zahnradgruppe 418 mit der vierten Zahnradgruppe 422 durch eine zweite Kette 420 gekoppelt. Obwohl Ketten hier erwähnt werden, können auch ein oder mehrere Riemen (z. B. Steuerriemen) verwendet werden.
Dementsprechend wird durch ein Drehen der Spindel 406 (z. B. durch einen Fahrradfahrer, der an den Kurbelarmen angeordnete Pedale betätigt, und/oder durch einen Motor) Kraft von der ersten Zahnradgruppe 408 durch eine erste Kette 412 auf eine zweite Zahnradgruppe 414 und von der zweiten Zahnradgruppe durch die Vorgelegewelle auf eine dritte Zahnradgruppe 418 übertragen. Die zweite Kette 420 überträgt Kraft von einer dritten Zahnradgruppe 418 auf eine vierte Zahnradgruppe 422, und die Kraft wird von der vierten Zahnradgruppe durch die Ausgangswelle 423 auf das Kettenblatt 424 übertragen.
Jede Zahnradgruppe kann eine Mehrzahl von Zahnrädern aufweisen, wobei ein oder mehrere Zahnräder der Mehrzahl von Zahnrädern eine Mehrzahl von Zahnradsegmenten aufweisen. Zahnräder, die Zahnradsegmente aufweisen, können als segmentierte Zahnräder bezeichnet sein. Jedes Zahnradsegment kann als ein Ringsektor geformt sein. In einigen Beispielen umfasst jedes segmentierte Zahnrad vier Zahnradsegmente, obwohl auch mehr oder weniger vorhanden sein können. Jedes Zahnradsegment ist schwenkbar an einem Scharnier angeordnet, das in der Nähe des Zentrums des segmentierten Zahnrads angeordnet ist.
Eine oder mehrere Zahnradgruppen können ein nicht segmentiertes Kettenblatt aufweisen, das einen kleineren Durchmesser aufweist als das jeweilige segmentierte Zahnrad. Jedes Zahnradsegment schwenkt (oder faltet) in einer Richtung quer zur Ebene des Zahnrads. Mit anderen Worten, jedes Zahnradsegment kann zwischen einer koplanaren Position und einer geschwenkten (AKA gefalteten) Position außerhalb der ursprünglichen Ebene schalten. Diese Konfiguration ermöglicht das Schalten eines segmentierten Zahnrads (z. B. schrittweise) zwischen einer koplanaren Konfiguration (d. h., bei der alle Segmente ausgerichtet sind, um ein im Wesentlichen koplanares Zahnrad zu formen) und einer geschwenkten (AKA pyramidalen) Konfiguration (d. h., bei der alle Zahnradsegmente in dieselbe Richtung weg von der in der koplanaren Konfiguration geformten Ebene geschwenkt sind).
Wie in 46 gezeigt, ist ein Schaltsystem 410 innerhalb der Getriebebox 400 an einer allgemein zentralen Stelle angeordnet. Das Schaltsystem 410 ist ein Beispiel für das oben beschriebene Schaltsystem 110. Eine detailliertere Beschreibung des Schaltsystems 410 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 51 bis 57 bereitgestellt. Alternativ kann das Schaltsystem 510 verwendet werden. Eine detaillierte Beschreibung des Schaltsystems 510 wird in Abschnitt E mit Bezug auf 70 bis 74 unten bereitgestellt.
Wie in 47 gezeigt, weist die Getriebebox 400 einen ersten Kettenspanner 432 auf. Der erste Kettenspanner 432 weist mindestens eine Spannrolle 436, die eine fixierte Stelle aufweist, mindestens eine Spannrolle 437, die an einer einstellbaren Montagehalterung 439 angeordnet ist, und mindestens ein einstellbares Zahnrad 438, das zum Bewegen oder Umsetzen durch eine Schubstange 440 konfiguriert ist, auf. In dem in 47 gezeigten Beispiel weist der erste Kettenspanner 432 zwei Spannrollen auf. Eine Feder ist koaxial an der Schubstange 440 angeordnet, um eine Vorspannkraft bereitzustellen.
Der erste Kettenspanner 432 kann konfiguriert sein, um in eine der oben beschriebenen Ketten einzugreifen. Im vorliegenden Beispiel sind die Spannrollen 436, 437 und das Zahnrad 438 des ersten Kettenspanners 432 konfiguriert, um in die Kette 420 einzugreifen. Dementsprechend wirkt die Kette 420 mit der dritten Zahnradgruppe 418, der vierten Zahnradgruppe 422 und dem Kettenspanner 432 zusammen.
Der erste Kettenspanner 432 ist konfiguriert, sodass die Schubstange 440 verwendet werden kann, um Zahnräder 438 in Bezug auf Spannrolle 437 linear zu versetzen, wodurch mehr oder weniger Spannung auf die eingreifende Kette ausgeübt wird. Eine Betätigung der Schubstange 440 kann manuell (z. B. durch einen Benutzer) und/oder automatisch (z. B. mit mechanischen und/oder elektrischen Komponenten) erfolgen.
Wie in 48 gezeigt, ist die erste Zahnradgruppe 408 mit der zweiten Zahnradgruppe 414 durch die erste Kette 412 gekoppelt. Das System ist konfiguriert, sodass die erste Kette 412 zu jedem Zeitpunkt unmittelbar in ein einziges der Zahnräder der ersten Zahnradgruppe 408 und der zweiten Zahnradgruppe 414 eingreift; die Kette kann jedoch in einigen Betriebsphasen teilweise in mehr als eines der Zahnräder jeder Gruppe eingreifen, z. B. wenn die Kette segmentweise von einem Zahnrad zum anderen geschaltet wird (z. B. als Reaktion auf Benutzer- und/oder Steuerungseingabe). Die zweite Zahnradgruppe 414 ist fest an der Vorgelegewelle 416 (siehe oben) angeordnet, sodass ein Drehen der zweiten Zahnradgruppe 414 auch die Vorgelegewelle dreht.
Zusätzlich weist die Getriebebox 400, wie in 48 gezeigt, einen zweiten Kettenspanner 434 auf. Der zweite Kettenspanner 434 ist zum Eingreifen in die erste Kette 412 konfiguriert. Dementsprechend ist die Kette 412 zum Zusammenwirken mit der ersten Zahnradgruppe 408, der zweiten Zahnradgruppe 414 und dem Kettenspanner 434 konfiguriert.
In dem in 48 gezeigten Beispiel weist der Kettenspanner 434 eine Spannrolle 442, ein stationäres Zahnrad 443 und ein einstellbares Zahnrad 444 auf, das an einer Schubstange 446 angeordnet ist. Eine Feder ist koaxial an der Schubstange 446 angeordnet, um eine Vorspannkraft bereitzustellen.
Der zweite Kettenspanner 434 ist konfiguriert, sodass die Schubstange 446 dazu verwendet werden kann, das Zahnrad 444 zu versetzen, wodurch mehr oder weniger Spannung auf die eingreifende Kette ausgeübt wird. Die Betätigung der Schubstange 446 kann manuell (z. B. durch einen Benutzer) und/oder automatisch (z. B. mit mechanischen und/oder elektrischen Komponenten) erfolgen.
Wie in der Schnittansicht von 49 gezeigt, weist die Getriebebox 400 eine Freilaufkupplung 447 auf, die koaxial zwischen der Spindel 406 und der Hülse 407 angeordnet ist. Die Freilaufkupplung 447 ist konfiguriert, sodass eine Vorwärtsdrehung der Spindel 406 (z. B. durch die Pedalbewegung eines Benutzers) ein Drehen der Hülse 407 bewirkt und dadurch die erste Zahnradgruppe 408 dreht. Umgekehrt ermöglicht die Freilaufkupplung 447, dass sich die Spindel 406 frei rückwärts drehen kann, ohne in die Hülse 407 einzugreifen. Mit anderen Worten ermöglicht die Freilaufkupplung 447 dem Benutzer eine Pedalbewegung rückwärts, ohne dass sich die Zahnradgruppen in gleicher Weise rückwärts drehen.
50 zeigt eine Schnittansicht des Verzahnungssystems der Getriebebox 400 entlang der Linie 8-8 von 45. Ein Kurbelarm 404 ist durch eine Kurbelschraube 405 mit der Spindel gekoppelt. Eine Ausgangswelle 423 ist koaxial an einem Ende der Spindel 406 angeordnet und durch Lager 425 von der Spindel drehbar isoliert.
An einem Ende der Spindel 406 ist ein Flansch 406A angeordnet und am gegenüberliegenden Ende ist ein Flansch 406B angeordnet, der die Ausgangswelle 423 umschließt. Die Spindel 406 ist durch ein Lager 407A von dem Flansch 406A drehbar isoliert, und in ähnlicher Weise ist die Ausgangswelle 423 durch ein Lager 407B von dem Flansch 406B drehbar isoliert.
In ähnlicher Weise ist an einem Ende der Vorgelegewelle 416 ein Flansch 416A und am gegenüberliegenden Ende ein Flansch 416B angeordnet. Die Vorgelegewelle 416 ist durch ein Lager 417A drehbar von dem Flansch 416A isoliert, und in ähnlicher Weise ist die Vorgelegewelle 416 durch ein Lager 417B drehbar von dem Flansch 416B isoliert.
Im vorliegenden Beispiel umfasst die erste Zahnradgruppe 408 zwei segmentierte Zahnräder, 408A und 408B. An jedem Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 408A ist ein Scharniergelenk 411 befestigt. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 408A weist zusätzlich einen gemeinsamen Scharnierabschnitt 409 mit einem entsprechenden Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 408B auf, der in einer fixierten Winkelbeziehung steht. Der Scharnierabschnitt 409 ist konfiguriert, um mit einer Scharnieraufnahme 456 zusammenzuwirken, die an einer Hülle 407 angeordnet ist. Die Scharnieraufnahme 456 kann einteilig mit der Hülle 407 sein oder durch einen geeigneten Mechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt sein. Entsprechende Segmente der beiden Zahnräder sind konfiguriert, um gemeinsam und nicht unabhängig voneinander zu schwenken (siehe 58 bis 60). Mit anderen Worten, wenn ein Segment des Zahnrads 408A außerhalb der Ebene der Kette 412 geschaltet wird, wird das entsprechende Segment vom 408B in die Ebene der Kette 412 gebracht (somit zum Eingreifen in die Kette).
Die erste Zahnradgruppe 408 ist durch die erste Kette 412 mit der zweiten Zahnradgruppe 414 gekoppelt. Das System ist konfiguriert, dass die erste Kette 412 unmittelbar in ein einziges der Zahnräder der ersten Zahnradgruppe 408 und in ein einziges der Zahnräder der zweiten Zahnradgruppe 414 zu einem beliebigen Zeitpunkt eingreift; die Kette kann jedoch in einigen Betriebsphasen teilweise in mehr als eines der Zahnräder jeder Gruppe eingreifen, z. B. wenn die Kette segmentweise von einem Zahnrad zum anderen geschaltet wird (z. B. als Reaktion auf Benutzer- und/oder Steuerungseingabe).
Die zweite Zahnradgruppe 414 ist fest an der Vorgelegewelle 416 angeordnet, sodass ein Drehen der zweiten Zahnradgruppe an der Vorgelegewelle ebenfalls ein Drehen der Vorgelegewelle bewirkt. Die zweite Zahnradgruppe 414 weist eine verschachtelte Anordnung auf, sodass ein segmentiertes Zahnrad 414A und ein nicht segmentiertes Kettenblatt 414B miteinander verschachtelt werden können (siehe 61 bis 21). Das Kettenblatt 414B wirkt mit dem Vorgelegewelle 416 in dem Raum zwischen der Scharnieraufnahme 458 und dem Flansch 416A zusammen. In ähnlicher Weise wirkt das Kettenblatt 418B mit der Vorgelegewelle 416 in dem Raum zwischen der Scharnieraufnahme 460 und dem Flansch 416B zusammen. An der Innenseite jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 414A ist ein Scharniergelenk 417 befestigt. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 414A weist einen Scharnierabschnitt 415 auf, der mit einer Scharnieraufnahme 458 gekoppelt ist, die an der Vorgelegewelle 416 angeordnet ist. Die Scharnieraufnahme 458 kann einteilig mit der Vorgelegewelle 416 sein oder durch einen geeigneten Befestigungsmechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt sein.
Die dritte Zahnradgruppe 418 umfasst ein segmentiertes Zahnrad 418A und ein nicht segmentiertes Kettenblatt 418B, das darin verschachtelt ist (siehe 64 bis 24). An der Innenseite jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 418A ist ein Scharniergelenk 426 befestigt. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 418A weist einen Scharnierabschnitt 419 auf, der mit einer Scharnieraufnahme 460 gekoppelt ist, die an der Vorgelegewelle 416 angeordnet ist. Die Scharnieraufnahmen 458 und 460 können einteilig mit der Vorgelegewelle 416 sein oder durch einen geeigneten Mechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) befestigt sein.
Die dritte Zahnradgruppe 418 ist konfiguriert, um in die zweite Kette 420 einzugreifen. Die zweite Kette 420 koppelt ein ausgewähltes der Zahnräder mit der vierten Zahnradgruppe 422 und überträgt somit ein Drehen der dritten Zahnradgruppe 418 auf die vierte Zahnradgruppe 422. In der Regel greift die zweite Kette 420 unmittelbar in ein einziges Zahnrad der dritten Zahnradgruppe 418 und der vierten Zahnradgruppe 422 zu einem beliebigen Zeitpunkt ein; die Kette kann jedoch in einigen Betriebsphasen in mehr als eines der Zahnräder der Gruppen eingreifen, z. B. wenn die Kette von einem Zahnrad zum anderen geschaltet wird (z. B. als Reaktion auf Benutzer- und/oder Steuerungseingaben).
Die vierte Zahnradgruppe 422 ist fest an der Ausgangswelle 423 angeordnet, sodass sich die Ausgangswelle mit der vierten Zahnradgruppe dreht. Die vierte Zahnradgruppe 422 umfasst ein segmentiertes Zahnradsegment 422A und ein nicht segmentiertes Kettenblatt 422B (siehe 65 bis 27). An der Innenseite jedes Zahnradsegments des segmentierten Zahnrads 422A ist ein Scharniergelenk 427 befestigt. Das Kettenblatt 422B weist eine Öffnung zum Zusammenwirken mit der Ausgangswelle 423 auf. Jedes Zahnradsegment des segmentierten Zahnrads 422A weist einen Scharnierabschnitt 421 auf, der zum Zusammenwirken mit einer an der Ausgangswelle 423 angeordneten Scharnieraufnahme 462 konfiguriert ist. Die Scharnieraufnahme 462 kann einteilig mit der Ausgangswelle 423 sein oder durch einen geeigneten Mechanismus (z. B. Schrauben, Reibschluss usw.) angeordnet sein.
Die hohle Ausgangswelle 423 (AKA Ausgangshülse) umschließt die Spindel 406 und ist zu ihr koaxial, sodass die Ausgangswelle und die Spindel unabhängig voneinander frei drehen können. Die Ausgangswelle 423 ist (z. B. durch ein Sternformrad) am Kettenblatt 424 befestigt, sodass sich das Kettenblatt mit der Ausgangswelle unabhängig von der Spindel dreht. Das Kettenblatt 424 überträgt somit Kraft von der Getriebebox 400 auf ein externes System, typischerweise ein Hinterrad eines Fahrrads oder eines anderen geeigneten Rades oder Fahrzeugs.
Die Getriebebox 400 weist ein Schaltsystem zum Umschalten der segmentierten Zahnräder zwischen der koplanaren Konfiguration und der geschwenkten Konfiguration auf. Im Allgemeinen kann die Getriebebox 400 das unten beschriebene Schaltsystem 410 oder ein anderes geeignetes System aufweisen, wie z. B. das in Abschnitt C beschriebene Schaltsystem 510 in Bezug auf 70 bis 74.
In 51 ist das Schaltsystem 410 gezeigt. Das Schaltsystem 410 weist eine Mehrzahl von Aktuatoren 448 und eine Mehrzahl von Umschaltern 450 auf, wobei jeder der Aktuatoren und Umschalter mit einer Montageplatte 449 gekoppelt ist. Die Montageplatte 449 ist an einer zentralen Stelle in einer Getriebebox 400 angeordnet, sodass ein Aktuator und ein Umschalter jeder der vier Zahnradgruppen entsprechen. Jeder Aktuator 448 kann einen entsprechenden Linearaktuator aufweisen (z. B. unter Steuerung durch ein elektronisches Steuergerät und/oder einen Benutzer), der mit einem schwenkbaren Aktuatorarm gekoppelt ist.
Wie in 52 und 53 gezeigt, ist der Aktuator 448 konfiguriert, um in den Umschalter 450 einzugreifen und ihn zu betätigen. Der Umschalter 450 ist konfiguriert, um selektiv und mechanisch mit Abschnitten einer Mehrzahl von Schaltschiebern 451 zusammenzuwirken, die innerhalb einer Führungsplatte 453 angeordnet sind. Jeder Schaltschieber ist mit einem Zahnradsegment von jedem der segmentierten Zahnräder (z. B. der segmentierten Zahnräder 408A, 414A, 418A und 422A) gekoppelt.
Der Schaltschieber 451 weist ein Paar von Vorsprüngen auf, die hier als erster Vorsprung 452 und zweiter Vorsprung 454 bezeichnet sein und im Allgemeinen konfiguriert sind, sodass ein Drehen der entsprechenden Zahnradgruppe bewirkt, dass sich der Schaltschieber 451 dreht, wodurch die ersten und zweiten Vorsprünge 452, 454 auf gegenüberliegende Seiten des Umschalters 450 gebracht werden. Der Aktuator 448 ist konfiguriert, um selektiv zwischen zwei Positionen zu wechseln, z.B. durch einen Linearaktuator, der durch ein elektronisches Steuergerät gesteuert wird, und somit zu bewirken, dass sich der Umschalter 450 über den Hebel 461 zwischen zwei entsprechenden Position - eine Position für jeden der ersten und zweiten Vorsprünge 452, 454 - dreht. Die beiden Positionen des Umschalters 450 werden hier als erste Position und zweite Position bezeichnet.
Wenn der Umschalter 450 in der ersten Position liegt, bewirkt ein Drehen der Zahnradgruppe (und somit der Führungsplatte 453 und des Schaltschiebers 451), dass der Umschalter 450 auf den ersten Vorsprung 452 auftrifft und somit den Schaltschieber 451 im Allgemeinen nach außen schiebt. Umgekehrt bewirkt ein Drehen der Zahnradgruppe, wenn der Umschalter 450 in der zweiten Position liegt, dass der Umschalter 450 gegen den zweiten Vorsprung 454 auftrifft und somit den Schaltschieber 451 im Allgemeinen nach innen schiebt. Mit anderen Worten: Der Aktuator 448 und der Umschalter 450 sind konfiguriert, um den Schaltschieber 451 selektiv in einer radialen Richtung zwischen zwei Positionen umzuschalten, z. B. entlang des Pfeils in 11.
Eine Haltefeder 459 ist konfiguriert, um eine Vorspannkraft auf den Umschalter 450 bereitzustellen, sodass der Umschalter 450 in einer neutralen Position gehalten wird, die am Hebel 461 anliegt, wenn der Umschalter 450 nicht in die ersten oder zweiten Vorsprünge 452, 454 eingreift. Die Rückhaltefeder 459 und der Umschalter 450 sind konfiguriert, sodass die neutrale Position des Umschalters 450 dem Umschalter entspricht, der im Allgemeinen zwischen den ersten und zweiten Vorsprüngen 452, 454 liegt. In der neutralen Position greift der Umschalter 450 weder in den ersten noch in den zweiten Vorsprung ein (d. h. auftreffen). Mit anderen Worten: Wenn der Umschalter 450 in der neutralen Position liegt, wird die Zahnradübersetzung der entsprechenden Zahnradgruppe nicht geändert. Zusätzlich ermöglicht die Rückhaltefeder 459, dass der Umschalter 450 im Allgemeinen unbeweglich bleibt, wenn die Getriebebox 400 gerüttelt oder anderweitig erschüttert wird.
Nachdem der Schaltschieber 451 in eine der beiden Stellen geschaltet wurde, passieren die Vorsprünge den Umschalter 450 und die Vorspannkraft der Rückhaltefeder 459 bringt den Umschalter 450 in die neutrale Position zurück. Wie in 54 und 55 gezeigt, ist jeder Schaltschieber 451 an ein Zahnradsegment der segmentierten Zahnräder gekoppelt. Die lineare Verschiebung des Schaltschiebers 451 zwischen den beiden Positionen bewirkt, dass sich das jeweilige Zahnradsegment zwischen den oben beschriebenen koplanaren und geschwenkten Positionen dreht. In dem in 51 bis 55 gezeigten Beispiel entspricht die erste Position des Umschalters 450 der koplanaren Position der segmentierten Zahnräder. Dementsprechend entspricht die zweite Position des Umschalters 450 der geschwenkten Position der segmentierten Zahnräder.
Wie in 56 und 57 gezeigt, ist jeder Schaltschieber 451 mit einem Scharnier 455 gekoppelt, das einen Schaltstift 457 aufweist. Der Schaltschieber 451 und das Scharnier 455 weisen eine fixierte Beziehung auf, sodass eine lineare Verschiebung des Schaltschiebers 451 ein Drehen des Scharniers 455 bewirkt. Jedes Scharniergelenk der entsprechenden Zahnradsegmente (d. h. die Scharniergelenke 411, 417, 426, 427) ist zum Koppeln mit dem Scharnierstift 457 konfiguriert. Diese Konfiguration ermöglicht das Umschalten der segmentierten Zahnräder zwischen der koplanaren und der geschwenkten Position durch die Verschiebung des Schaltschiebers, wie oben beschrieben.
58 bis 69 zeigen die erste, zweite, dritte und vierte Zahnradgruppe in Isolation.
Wie in 58 bis 60 gezeigt, umfasst die erste Zahnradgruppe 408 eine Mehrzahl segmentierter Zahnräder mit unterschiedlichen Durchmessern. Im vorliegenden Beispiel umfasst eine erste Zahnradgruppe 408 zwei Zahnräder (ein Innen- und ein Außenzahnrad). In einem anderen Beispiel kann die erste Zahnradgruppe mehr oder weniger Zahnräder umfassen. Die Zahnräder sind innerhalb der ersten Zahnradgruppe 408 vom Zahnrad mit dem größten Durchmesser bis zum Zahnrad mit dem kleinsten Durchmesser angeordnet. Jedes Segment der segmentierten Zahnradgruppe 408A teilt sich ein Scharnier mit einem entsprechenden Segment der segmentierten Zahnradgruppe 408B.
Wie in 61 bis 63 gezeigt, umfasst eine zweite Zahnradgruppe 414 ein Kettenrad oder Zahnrad (z.B. ein einziges, nicht segmentiertes Zahnrad) mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad mit einem zweiten (größeren) Durchmesser, wobei das segmentierte Zahnrad in der Lage ist, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenrad.
Wie in 64 bis 66 gezeigt, umfasst eine dritte Zahnradgruppe 418 ein nicht segmentiertes Zahnrad oder Kettenblatt mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad mit einem zweiten (größeren) Durchmesser, wobei das segmentierte Zahnrad in der Lage ist, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenblatt.
Wie in 65 bis 69 gezeigt, umfasst eine vierte Zahnradgruppe 422 ein Zahnrad mit einem ersten Durchmesser und ein segmentiertes Zahnrad mit einem zweiten (größeren) Durchmesser, wobei das segmentierte Zahnrad in der Lage ist, in dieselbe Ebene und aus derselben zu bewegen wie das kleinere Kettenblatt.
Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 400 zwei Zahnradoptionen für die erste Zahnradgruppe 408 auf, die den Zahnrädern 408A und 408B entsprechen. Diese Optionen können jeweils als A1 und A2 entsprechend bezeichnet sein. Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 400 zwei Zahnradoptionen für die zweite Zahnradgruppe 414 auf, die den Zahnrädern 414A und 414B entsprechen. Diese Optionen können jeweils als B1 und B2 bezeichnet sein. Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 400 zwei Zahnradoptionen für die dritte Zahnradgruppe 418 auf, die den Zahnrädern 418A und 418B entsprechen. Diese Optionen können jeweils als C1 und C2 bezeichnet sein. Im vorliegenden Beispiel weist die Getriebebox 400 zwei Zahnradoptionen für die vierte Zahnradgruppe 422 auf, die den Zahnrädern 422A und 422B entsprechen. Diese Optionen können jeweils als D1und D2 bezeichnet sein.
Eine Kombination aus einer beliebigen der Zahnradoptionen der ersten Zahnradgruppe 408, einer beliebigen der Zahnradoptionen der zweiten Zahnradgruppe 414, einer beliebigen der Zahnradoptionen der dritten Zahnradgruppe 418 und einer beliebigen der Zahnradoptionen der vierten Zahnradgruppe 422 bestimmt eine Zahnradübersetzung der Getriebebox 400. Jede Kombination der verfügbaren Optionen kann als „Zahnrad“ und/oder „Geschwindigkeit“ des Fahrzeugs bezeichnet sein, das eine Getriebebox 400 aufweist.
Ein Fahrzeugbediener kann zwischen den Zahnradübersetzungen durch Umschalten einer der ausgewählten Optionen auf eine andere verfügbare Option umschalten. Wenn beispielsweise die ausgewählten Optionen derzeit A1, B1, C2 und D2 sind, kann der Bediener die aktuelle Zahnradübersetzung durch Umschalten von D2 auf D1 ändern. Alternativ oder zusätzlich kann der Bediener A1 auf A2 umschalten und/oder C2 auf C1 umschalten. Das Umschalten der Zahnradübersetzung erfolgt in der Regel durch eine Betätigung einer mechanischen und/oder elektronischen Steuerung, um die Zahnradsegmente eines segmentierten Zahnrads zu schwenken und somit die Kette in ein anderes Zahnrad einzugreifen.
E. Illustratives Schaltsystem
In diesem Abschnitt wird ein Schaltsystem 510 beschrieben. Siehe 70 bis 74. Das Schaltsystem 510 ist konfiguriert, um in der Getriebebox 100, der Getriebebox 200 und/oder der Getriebebox 400 als ein unmittelbarer Ersatz für Schaltsystem 110, das Schaltsystem 210 und Schaltsystem 410 verwendet zu werden. Das Schaltsystem 510 ist ähnlich wie das Schaltsystem 410, mit den unten beschriebenen Unterschieden. Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltsystem 510 mit jedem Getriebestrang verwendet werden, der ein schwenkbares segmentiertes Zahnrad und/oder eine segmentierte Zahnradgruppe aufweist (d.h. unabhängig von einem Getriebeboxen). Beispielsweise kann das Schaltsystem 510 im Getriebestrang eines Fahrrads, eines Elektrofahrrads oder eines Motorrads verwendet werden, das ein oder mehrere segmentierte Kettenblätter und/oder Kassettenzahnräder aufweist.
Das Schaltsystem umfasst einen schwenkenden Umschalter, der konfiguriert ist, um mit einem jeweiligen Segmentaktuator jedes der Segmente des Innenzahnrads einer bestimmten Zahnradgruppe zusammenzuwirken. Dieser Umschalter bewirkt, dass jedes der Segmente des Zahnrads selektiv in die Ebene des Riemens oder der Kette und aus ihr verschoben wird, sodass der Riemen oder die Kette auf ein anderes Zahnrad (z. B. mit einem anderen Durchmesser) geschaltet wird, ohne dass der Riemen oder die Kette aus ihrer Ebene versetzt wird. In diesem Beispiel wird der Umschalter selektiv durch einen Linearaktuator und einen Hebelarm geschwenkt, obwohl auch andere Verfahren verwendet werden können. Die Segmentaktuatoren drehen sich mit dem segmentierten Zahnrad, wenn sich der Umschalter nicht mitdreht, sondern um eine Achse schwenkt, die in Bezug auf das rotierende Zahnrad stationär ist.
Im vorliegenden Beispiel umfasst jeder Segmentaktuator einen Schieber, der konfiguriert ist, um sich in einer Führungsplatte, die sich mit der Zahnradgruppe dreht, radial zu verschieben, wobei der Schieber mit dem jeweiligen Zahnradsegment durch ein Schiebegelenk oder einen geschlitzten Scharniermechanismus gekoppelt ist. Eine radiale Verschiebung des Schiebers wird bewirkt, wenn sich ein oder mehrere Zapfen oder Vorsprünge des Schiebers in Kontakt mit dem Umschalter drehen und eine geneigte Oberfläche oder Kante des Umschalters den Zapfen (und somit den Schieber) in eine radiale Richtung treibt. Da der Schieber durch das geschlitzte Scharnier mit dem Segment verbunden ist, bewirkt diese Verschiebung, dass das Segment um seine Drehachse schwenkt (siehe 71 bis 74).
Wie bei anderen hier beschriebenen Schaltsystemen ist der Umschalter angeordnet, sodass jeder Segmentaktuator mit dem Umschalter in eine geschwenkte Position zusammenwirkt (und dadurch neu positioniert wird), in der sich das Segment dreht, wenn es unbelastet ist, d. h. nicht durch den Riemen oder die Kette behindert wird. Außerdem muss der Umschalter in diesem Beispiel nicht zwischen den Segmentaktuatoren oder nachdem alle Segmente in die Ebene oder aus der Ebene geschwenkt werden, neu positioniert werden. Der Umschalter verbleibt einfach in seiner bestehenden Konfiguration, bis ein weiteres Schwenken der Segmente erforderlich ist. Dementsprechend kann jede Zahnradgruppe betätigt werden, ohne dass Positionssensoren oder andere Verfahren zum Feststellen der Drehposition der Zahnradgruppe oder des geneigten Zustands der Zahnradsegmente erforderlich sind.
Das Schaltsystem 510 weist einen oder mehrere Aktuatoren 548, die mit einer Montageplatte gekoppelt sind, sowie einen oder mehrere Umschalter 550 (auch als Keile bezeichnet) auf, die durch die Aktuatoren betätigt werden, um ein Schalten der Zahnradsegmente zu bewirken. In einigen Beispielen ist die Montageplatte an einer zentralen Stelle in einer Getriebebox 500 angeordnet, sodass ein Aktuator jeder der vier Zahnradgruppen entspricht (siehe z. B. 46 und die entsprechende Montageplatte 449 oben). Jeder Aktuator 548 kann jeglichen geeigneten Aktuator aufweisen, der konfiguriert ist, den zugehörigen Umschalter zwischen zwei oder mehr Positionen zu schalten, wie unten beschrieben. Im vorliegenden Beispiel weist der Aktuator 548 einen Linearaktuator auf (z. B. unter Steuerung durch ein elektronisches Steuergerät und/oder einen Benutzer), der durch einen Schwenkhebel 561 mit dem Umschalter gekoppelt ist. In einigen Beispielen ist der Aktuator 548 ein elektro-mechanischer Linearaktuator. Der Aktuator 548 kann einen piezoelektrischen Linearaktuator, einen schraubenartigen Aktuator, einen Zylinder und einen Kolben, einen Schrittmotor, einen pneumatischen Aktuator und/oder Ähnliches aufweisen.
Wie in 70 gezeigt, ist ein Aktuator 548 konfiguriert, um einen Umschalter 550 durch einen Hebel 561 einzugreifen und zu betätigen. Der Umschalter 550 und der Hebel 561 schwenken oder drehen sich gemeinsam um einen fixierten Drehpunkt 555, sodass das Aus- und Einfahren des Aktuators 548 bewirkt, dass der Umschalter 550 zwischen zwei Betätigungspositionen wechselt. In einigen Beispielen sind ein Umschalter 550 und ein Hebel 561 einteilig und/oder als ein einziges Stück geformt. In einigen Beispielen sind ein Umschalter 550 und ein Hebel 561 miteinander gekoppelt, z. B. durch eine dritte Struktur. Der Umschalter 550 ist konfiguriert, um selektiv mechanisch mit entsprechenden Abschnitten einer Mehrzahl von Schaltschiebern 551 zusammenzuwirken, die innerhalb einer drehenden Führungsplatte 553 angeordnet sind, wie weiter unten beschrieben. Der Drehpunkt 555 weist eine Drehachse auf, die im Allgemeinen parallel zu der Drehachse der Führungsplatte verläuft.
In 71 und 72 ist das System 510 in 71 mit dem Umschalter 550 in einer ersten Konfiguration oder Position gezeigt und in 72 mit dem Umschalter 550 in einer zweiten Konfiguration oder Position. Der Umschalter 550 weist ein Paar von geneigten Oberflächen auf, die hier als eine erste geneigte Oberfläche 556 und eine zweite geneigte Oberfläche 558 bezeichnet sind. In dem in 71 und 72 gezeigten Beispiel weist der Umschalter 550 ein asymmetrisches Lappenprofil auf, dessen laterale Kanten im Allgemeinen konfiguriert sind, um eine gekrümmte Kontur aufzuweisen, wobei gegenüberliegende Kanten die erste und zweite Oberfläche formen. Im Betrieb bewirkt die Erstreckung des Linearaktuators 548 entlang der durch Pfeil A gezeigten Richtung ein Schwenken des Hebels 561 und des Umschalters 550 um den fixierten Drehpunkt 555 und bewirkt somit eine Änderung der Position und eine Ausrichtung des Umschalters 550 (und somit der ersten und zweiten Oberfläche 556, 558).
Der fixierte Drehpunkt 555 kann drehbar an der Montageplatte, einem Gehäuse der Getriebebox oder beiden befestigt sein, sodass der Drehpunkt an einer fixierten Stelle in der Getriebebox verbleibt, auch wenn sich andere Komponenten (wie z. B. die Führungsplatte 553) drehen. Der Umschalter 550 kann auf diese Weise selektiv in einen von zwei Zuständen angeordnet sein, die hier als ein erster Zustand und ein zweiter Zustand bezeichnet sind. Zur Veranschaulichung ist der Umschalter 550 in seinem ersten Zustand in 71 und in seinem zweiten Zustand in 72 gezeigt.
Jeder Schaltschieber 551 weist ein Paar von Vorsprüngen, einen ersten Vorsprung 552 und einen zweiten Vorsprung 554 auf, die durch den Umschalter betätigt werden, um den Schaltschieber in der durch Pfeil C angezeigten Richtung umzusetzen. Der erste und der zweite Vorsprung 552, 554 sind an distal gegenüberliegenden Stellen des Schiebers angeordnet, sodass der erste und der zweite Vorsprung an gegenüberliegende Seiten des Umschalters 550 gebracht werden, wenn sich die Zahnradgruppe in der durch Pfeil B angezeigten Richtung dreht. Die ersten und zweiten Vorsprünge 552, 554 und der Schaltschieber 551 können einheitlich und/oder als ein einziges Stück geformt sein. In einigen Beispielen umfassen der Schaltschieber und die Vorsprünge einen haltbaren Kunststoff (z. B. Polyethylen, Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylenterephthalat (PET) usw.), Metall/Metalllegierung (Aluminium, Titan, Stahl usw.) und/oder ein anderes geeignetes haltbares Material.
Ähnlich wie in Abschnitt D unter Bezugnahme auf 52 bis 57 beschrieben, ist jeder Schaltschieber 551 mit einem Scharnier eines jeweiligen Zahnradsegments jeder der segmentierten Zahnradgruppe gekoppelt (z. B. segmentierten Zahnräder 408A, 414A, 418A und 422A einer Getriebebox 400). Jeder Schaltschieber 551 und ein jeweiliges Zahnradsegment weisen eine definierte Beziehung auf, sodass eine lineare Verschiebung eines Schaltschiebers 551 ein Drehen des Zahnradsegments bewirkt, was weiter unten in Bezug auf 73, 74 näher beschrieben wird. Der Schaltschieber und der Scharniermechanismus können zusammen als ein Segmentaktuator oder ein Aktuator des Zahnradsegments bezeichnet sein.
Dies ermöglicht das Umschalten der segmentierten Zahnradgruppe zwischen der koplanaren und der geschwenkten Konfiguration durch die Verschiebung der Schaltschieber. Dementsprechend können die Schaltschieber selektiv zwischen einer ersten Position, die der koplanaren Konfiguration des segmentierten Zahnrads entspricht, und einer zweiten Position, die der geschwenkten Konfiguration des segmentierten Zahnrads entspricht, umgeschaltet werden. Zur Veranschaulichung sind die Schaltschieber in der ersten Position in 71 und in der zweiten Position in 72 gezeigt.
Es wird nun eine Beschreibung des Schaltsystems 510 bereitgestellt, dass das selektive Umschalten des segmentierten Zahnrads zwischen seinen beiden Konfigurationen (koplanar und geschwenkt) ermöglicht.
Es ist in Betracht zu ziehen, die Schaltschieber 551 in ihre zweite Position zu schalten und den Umschalter 550 in seinen ersten Zustand zu versetzen. In dieser Konfiguration ist der Umschalter 550 ausgerichtet, sodass die erste Seite 556 in dem Pfad des ersten Vorsprungs 552 liegt. Ein Drehen der Zahnradgruppe (z. B. durch einen Benutzer) in der durch Pfeil B angezeigten Richtung bewirkt somit, dass ein erster Vorsprung 552 auf eine erste Oberfläche 556 auftrifft, wodurch sich ein Schaltschieber 551 im Allgemeinen entlang eines durch Pfeil C angezeigten Pfades nach außen bewegt. In einigen Beispielen folgt ein Vorsprung 552 der Kontur einer Oberfläche 556 in der Art eines Nocken- und Nachlaufmechanismus und führt somit den Schieber 551 sanft nach außen, sodass keine unnötige Kraft auf den Schieber oder den Umschalter ausgeübt wird.
Wenn sich die Zahnradgruppe weiter dreht, trifft der erste Vorsprung jedes nachfolgenden Schiebers 551 auf eine erste Oberfläche 556 auf, bis alle vier der Schaltschieber nach außen in ihre erste Position verschoben werden, wie in 71 dargestellt. Nachdem alle der Schieber auf diese Weise nach außen verschoben wurden, ist das segmentierte Zahnrad vollständig in seine koplanare Konfiguration geschaltet. Zusätzlich, da die Schieber nach außen verschoben wurden, liegt der Umschalter nicht mehr in dem Pfad eines der ersten Vorsprünge. Dementsprechend kann sich die Zahnradgruppe frei drehen, ohne dass ein weiteres Schalten erforderlich ist.
Der Umschalter 550 ist durch den Aktuator 548 in seinen zweiten Zustand geschwenkt worden. In dieser Konfiguration ist der Umschalter 550 ausgerichtet, sodass eine zweite Oberfläche 558 in dem Pfad des zweiten Vorsprungs 554 liegt. Ein Drehen der Zahnradgruppe in der durch Pfeil B gezeigten Richtung bewirkt somit, dass der zweite Vorsprung 554 auf eine zweite Oberfläche 558 auftrifft, wodurch sich der Schaltschieber 551 in dem durch Pfeil C gezeigten Pfad im Allgemeinen nach innen bewegt. In einigen Beispielen folgt der Vorsprung 554 der Kontur der Oberfläche 558 in der Weise eines Nocken- und Nachlaufmechanismus.
Wenn sich die Zahnradgruppe weiter dreht, trifft der zweite Vorsprung jedes nachfolgenden Schiebers 551 auf eine zweite Oberfläche 558 auf, bis alle vier Schaltschieber nach innen in ihre zweite Position verschoben sind, wie in 72 dargestellt. Nachdem alle Schieber auf diese Weise nach innen verschoben wurden, ist das segmentierte Zahnrad vollständig in seine geschwenkte Konfiguration geschaltet. Zusätzlich, da die Schieber nach innen verschoben wurden, liegt der Umschalter nicht mehr in dem Pfad eines der zweiten Vorsprünge. Dementsprechend kann sich die Zahnradgruppe frei drehen, ohne dass ein weiteres Schalten erforderlich ist.
In 73 und 74 wird nun die Beziehung zwischen der linearen Bewegung des Schiebers 551 und dem Schwenken des entsprechenden Zahnradsegments weiter beschrieben. Als Referenz ist der Schaltschieber 551 in der ersten Position in 73 (entsprechend 71 und der koplanaren Position des segmentierten Zahnrads) und in der zweiten Position in 74 (entsprechend 72 und der geschwenkten Position des segmentierten Zahnrads) gezeigt.
73 und 74 zeigen Seitenansichten, die den Betriebseingriff zwischen dem Schaltschieber 551 und einem einzigen Segment 559 eines segmentierten Zahnrads in der koplanaren und geschwenkten Position darstellen. Im Beispiel der 73 und 74 ähnelt das gezeigte Zahnradsegment dem segmentierten Zahnrad der dritten Zahnradgruppe 418 (d. h. dem segmentierten Zahnrad 418A), obwohl das zugrunde liegende Prinzip für jedes der hier beschriebenen segmentierten Zahnräder dasselbe ist.
Das Zahnradsegment 559 ist durch ein Scharniergelenk schwenkbar an der Vorgelegewelle am Drehpunkt 560 angeordnet, der eine Drehachse definiert. Der Drehpunkt 560 entspricht dem oben unter Bezugnahme auf 56 und 57 beschriebenen Scharnierstift 457. Das Zahnradsegment ist konfiguriert, um sich um diese Drehachse zwischen der koplanaren und der geschwenkten Position zu drehen. Darüber hinaus weist das Zahnradsegment eine Erstreckung 562 auf, die einen Schlitz oder eine längliche Öffnung 564 aufweist, die darin geformt ist. Ein Schaltschieber 551 ist mit dem Zahnradsegment durch eine Betätigungsstruktur gekoppelt, die an einer dem Umschalter 550 und den ersten und zweiten Vorsprüngen 552 und 554 gegenüberliegenden Seite der Führungsplatte 553 angeordnet ist, und zwar durch einen Stift 566, der verschiebbar in der Öffnung 564 angeordnet ist.
Wie in 74 gezeigt, wenn der Schaltschieber 551 von der ersten Position radial nach innen in die zweite Position verschoben wird, verschiebt sich der Stift 566 innerhalb der Öffnung 564 und drängt das Zahnradsegment aus der koplanaren Position durch Drehen um die Drehachse des Drehpunkts 560 in die geschwenkte Position. Umgekehrt, wie in 73 gezeigt, wenn der Schaltschieber 551 von der zweiten Position radial nach außen in die erste Position verschoben wird, verschiebt sich der Stift 566 erneut innerhalb der Öffnung 564 und drängt das Zahnradsegment aus der geschwenkten Position in die koplanare Position.
Wie oben beschrieben, erfolgt das Umschalten des Zahnradsegments zu einem Zeitpunkt, zu dem das Segment unbelastet ist (d. h. frei von der Kette/dem Riemen), sodass ein Schalten unter Last ohne negative Folgen durchgeführt werden kann. Mehrere segmentierte Kettenblätter der Getriebebox können auf diese Weise gleichzeitig geschaltet werden, falls gewünscht.
Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, das Schritte zum Schalten eines segmentierten Zahnrads (z. B. Beschreiben der Betätigung des Systems 510) aufweist. Aspekte der oben beschriebenen Getriebeboxen und Schaltsysteme können in den unten beschriebenen Verfahrensschritten verwendet werden. Obwohl im Folgenden verschiedene Verfahrensschritte beschrieben werden, müssen die Schritte nicht notwendigerweise alle durchgeführt werden, und in einigen Fällen können sie gleichzeitig oder in einer anderen Reihenfolge als der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
Ein erster Schritt weist ein Drehen einer Zahnradgruppe auf, die ein erstes Zahnrad und ein koaxiales zweites Zahnrad umfasst, unter Verwendung eines Kraftübertragungsmechanismus (z.B. eines Riemens oder einer Kette), wobei der Kraftübertragungsmechanismus eine Ebene definiert und teilweise um das erste Zahnrad gewickelt ist, und wobei das erste Zahnrad eine Mehrzahl von Zahnradsegmenten aufweist, die unabhängig voneinander in die Ebene und aus ihr bewegbar (z.B. drehbar oder verschiebbar) sind. In einigen Beispielen ist das zweite Zahnrad unsegmentiert. In einigen Beispielen ist das zweite Zahnrad segmentiert und jedes Segment des zweiten Zahnrads weist eine fixierte Beziehung zu jedem entsprechenden Segment des ersten Zahnrads auf, sodass ein Schwenken eines Segments des ersten Zahnrads automatisch das entsprechende Segment des zweiten Zahnrads schwenkt.
In einigen Beispielen ist das zweite Zahnrad konzentrisch mit dem ersten Zahnrad und/oder innerhalb des ersten Zahnrads verschachtelt. In einigen Beispielen sind die Zähne des zweiten Zahnrads koplanar mit Zähnen des ersten Zahnrads.
Ein zweiter Schritt weist ein Drehen einer Mehrzahl von radial verschiebbaren Schiebern im Tandem mit dem ersten Zahnrad auf, wobei jeder der Schieber einen oder mehrere Vorsprünge aufweist und mit einem entsprechenden der Zahnradsegmente des ersten Zahnrads gekoppelt ist. In einigen Beispielen ist jeder Schieber durch ein geschlitztes Scharnier mit dem entsprechenden der Segmente gekoppelt. In einigen Beispielen ist das geschlitzte Scharnier an einer gegenüberliegenden Seite des Schiebers in Bezug auf den einen oder die mehreren Vorsprünge. In einigen Beispielen sind die Schieber in einer gemeinsamen Führungsplatte angeordnet, die dem ersten Zahnrad benachbart ist.
Ein dritter Schritt weist ein Schwenken eines Umschalters in eine erste Position auf, sodass eine erste geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des einen oder der mehreren Vorsprünge der Schieber liegt.
Ein vierter Schritt weist ein sequentielles Bewegen jedes Segments des ersten Zahnrads aus der Ebene des Kraftübertragungsmechanismus auf, indem der Schieber radial gedrängt wird, wenn der eine oder die mehreren Vorsprünge auf die erste geneigte Oberfläche des Umschalters auftreffen, sodass sich der Kraftübertragungsmechanismus zumindest teilweise um das zweite Zahnrad wickelt. In einigen Beispielen weist ein sequentielles Bewegen jedes Segments ein Schwenken jedes Segments (z.B. um einen Drehpunkt) quer (z.B. orthogonal) in Bezug auf die Ebene des Kraftübertragungsmechanismus auf. Das sequenzielle Bewegen jedes Segments kann in einer Position erfolgen, in der jedes Segment unbelastet ist, d. h. im Wesentlichen frei von dem Kraftübertragungsmechanismus.
Um die Zahnradgruppe wieder zu schalten, weist ein fünfter Schritt ein Schwenken eines Umschalters in eine zweite Position auf, sodass eine zweite geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des einen oder der mehreren Vorsprünge der Schaltschieber liegt.
Ein sechster Schritt weist ein sequentielles Bewegen jedes Segments des ersten Zahnrads in die Ebene des Kraftübertragungsmechanismus auf, indem der Schieber radial innerhalb der Führungsplatte gedrängt wird, wenn der eine oder die mehreren Vorsprünge auf die zweite geneigte Oberfläche des Umschalters auftreffen, sodass sich der Kraftübertragungsmechanismus zumindest teilweise um das erste Zahnrad wickelt.
F. Illustrativer Kettenspanner
Dieser Abschnitt beschreibt einen illustrativen Kettenspanner 600. Der Kettenspanner 600 ist konfiguriert, um in den oben beschriebenen Getriebeboxen verwendet zu werden, zum Beispiel als ein unmittelbarer Ersatz für Kettenspanner 432 oder 434. Im Allgemeinen kann Kettenspanner 600 mit einer Rollenkette, einer Stabgliederkette und/oder anderen Antriebsketten verwendet werden. Alternativ kann Kettenspanner 600 auch mit einem Riemenantrieb oder anderen geeigneten Kraftübertragungsmechanismen verwendet werden.
Wie in 75 gezeigt, weist der Kettenspanner 600 ein erstes Zahnrad 602 und ein zweites Zahnrad 604 auf, die an gegenüberliegenden Seiten der Kette 606 angeordnet sind und durch eine Haltestange 608 ineinander eingreifen. Die Haltestange ist an einer fixierten Stelle in der Getriebebox angeordnet und an einem starren Abschnitt der Getriebebox angeordnet (z. B. an der Montageplatte 449 der Getriebebox 400). In einigen Beispielen weist die Haltestange 608 eine einstellbare Länge auf, sodass der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad 602, 604 eingestellt werden kann, wodurch eine Änderung der Spannung der Kette bewirkt wird. In einigen Beispielen kann der Winkel/die Ausrichtung der Haltestange 608 eingestellt werden, um die Spannung der Kette 608 selektiv zu ändern. In einigen Beispielen kann die Haltestange 608 einen Vorspannmechanismus (nicht gezeigt), wie z. B. eine Torsionsfeder, Blattfeder usw., aufweisen, um die Spannung der Kette 606 zu erhöhen. In einigen Beispielen kann die Stelle der Spannungsstange einstellbar sein (z. B. durch die Einstellung einer oder mehrerer Stellschrauben), sodass der Kettenspanner auf die Ebene der Kette feinabgestimmt werden kann.
G. Illustrative Kombinationen und zusätzliche Beispiele
In diesem Abschnitt werden zusätzliche Aspekte und Merkmale der hier beschriebenen Getriebeboxen beschrieben, die ohne Begrenzung als eine Reihe von Absätzen dargestellt werden, von denen einige oder alle aus Gründen der 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 Verweis in den Querverweisen einbezogen sind, in jeder geeigneten Weise kombiniert werden. Einige der nachstehenden Absätze sind ausdrücklich mit anderen Absätzen bezeichnet und begrenzen diese ferner und stellen ohne Einschränkung Beispiele für einige der geeigneten Kombinationen bereit.
A0. Eine Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox umfasst:

eine Antriebsspindel;
eine erste Zahnradgruppe, die koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass sich die erste Zahnradgruppe mit der Spindel dreht, wobei ein Innenzahnrad der ersten Zahnradgruppe eine Mehrzahl von schwenkbaren Innensegmenten aufweist, von denen jedes einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer inneren Oberfläche vorsteht;
eine zweite Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu ihr verläuft, sodass sich die Vorgelegewelle mit der zweiten Zahnradgruppe dreht;
einen kontinuierlichen ersten Riemen oder eine kontinuierliche erste Kette, der/die die erste Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die erste Zahnradgruppe die zweite Zahnradgruppe antreibt und der erste Riemen oder die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe jeweils in die erste Ebene und aus ihr schwenkbar sind;
eine dritte Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von der zweiten Zahnradgruppe beabstandet sind, sodass sich die dritte Zahnradgruppe mit der Vorgelegewelle dreht;
eine vierte Zahnradgruppe mit einem oder mehreren Zahnrädern, die mit einer Hülse gekoppelt sind, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass sich die Hülse unabhängig von der Spindel dreht;
einen kontinuierlichen zweiten Riemen oder eine kontinuierliche zweite Kette, der/die die dritte Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die dritte Zahnradgruppe die vierte Zahnradgruppe antreibt und der zweite Riemen oder die zweite Kette eine zweite Ebene parallel zur ersten Ebene definiert;
ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass sich das Kettenblatt mit der vierten Zahnradgruppe dreht; und
ein Schaltsystem, das einen ersten Schaltkeil aufweist, der umschaltbar ist zwischen:
- (a) einer ersten Konfiguration, in der eine erste geneigte Oberfläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe fluchtet, wenn das Segment außerhalb der ersten Ebene liegt, sodass ein Drehen des Stifts in die erste geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment in die erste Ebene zu drängen, und
- (b) einer zweiten Konfiguration, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe fluchtet, wenn das Segment in der ersten Ebene liegt, sodass ein Drehen der Stifte in die zweite geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment aus der ersten Ebene zu drängen.

A1. Die Getriebebox nach A0, wobei die erste Zahnradgruppe, die zweite Zahnradgruppe, der erste Riemen oder die erste Kette, die dritte Zahnradgruppe, die vierte Zahnradgruppe und der zweite Riemen oder die zweite Kette in einem Gehäuse eingeschlossen sind.
A2. Die Getriebebox nach A0 oder A1, wobei ein Außenzahnrad der ersten Zahnradgruppe innerhalb des Innenzahnrads verschachtelt ist, sodass das Außenzahnrad in einer Linie mit der ersten Ebene liegt.
A3. Die Getriebebox nach A2, wobei das Außenzahnrad ein nicht segmentiertes Zahnrad ist.
A4. Die Getriebebox nach A0 oder A1, wobei ein Außenzahnrad der ersten Zahnradgruppe eine Mehrzahl von schwenkbaren Außensegmenten umfasst, die paarweise mit den Innenradsegmenten angeordnet sind, wobei jedes Paar von Außen- und Innenradsegmenten an einem gemeinsamen Scharnier befestigt ist, sodass ein Schwenken des Innenradsegments des Paars aus der ersten Ebene automatisch das Außensegment des Paars in die erste Ebene schwenkt.
A5. Die Getriebebox nach einem der Absätze A0 bis A4, wobei die Antriebsspindel mit einem Kurbelsatz gekoppelt ist, der zum Drehen der Spindel konfiguriert ist.
A6. Die Getriebebox nach einem der Absätze A0 bis A5, wobei die Antriebsspindel mit einem Elektromotor gekoppelt ist, der zum Drehen der Spindel konfiguriert ist.
A7. Die Getriebebox nach einem der Absätze A0 bis A6, wobei ein Innenzahnrad der zweiten Zahnradgruppe eine Mehrzahl von schwenkbaren Segmenten umfasst, von denen jedes einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer Innenzahnfläche vorsteht.
A8. Die Getriebebox nach A7, wobei das Schaltsystem ferner einen zweiten Schaltkeil umfasst, der konfiguriert ist, um die Segmente des Innenzahnrads der zweiten Zahnradgruppe zu schwenken.
A9. Die Getriebebox nach einem der Absätze A0 bis A8, wobei ein jeweiliges Innenzahnrad jeder der dritten und vierten Zahnradgruppen eine Mehrzahl von schwenkbaren Segmenten aufweist, von denen jedes einen jeweiligen Stift aufweist, der quer von einer inneren Oberfläche vorsteht.
B0. Eine Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox umfasst:

eine Antriebsspindel;
eine erste Zahnradgruppe, die koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass sich die erste Zahnradgruppe mit der Spindel dreht, wobei die erste Zahnradgruppe ein Außenzahnrad und ein Innenzahnrad aufweist, wobei das Innenzahnrad physikalisch in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist;
eine zweite Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu ihr verläuft, sodass sich die Vorgelegewelle mit der zweiten Zahnradgruppe dreht;
einen kontinuierlichen ersten Riemen oder eine kontinuierliche erste Kette, der/die die erste Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die erste Zahnradgruppe die zweite Zahnradgruppe antreibt und der erste Riemen oder die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe jeweils in die erste Ebene und aus ihr bewegbar sind;
eine dritte Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von der zweiten Zahnradgruppe beabstandet sind, sodass sich die dritte Zahnradgruppe mit der Vorgelegewelle dreht;
eine vierte Zahnradgruppe mit einem oder mehreren Zahnrädern, die mit einer Hülse gekoppelt sind, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass sich die Hülse unabhängig von der Spindel dreht;
einen kontinuierlichen zweiten Riemen oder eine kontinuierliche zweite Kette, die die dritte Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die dritte Zahnradgruppe die vierte Zahnradgruppe antreibt;
ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass sich das Kettenblatt mit der vierten Zahnradgruppe dreht; und
ein Schaltsystem mit einem Aktuator, der konfiguriert ist, um die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe in die erste Ebene und aus dieser zu drängen, sodass eine Zahnradübersetzung der Getriebebox veränderbar ist, ohne den ersten Riemen oder die erste Kette aus der ersten Ebene zu bewegen.

B1. Die Getriebebox nach B0, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe konfiguriert sind, um sich in die erste Ebene und aus der ersten Ebene entlang der Spindel zu verschieben.
B2. Die Getriebebox nach B0, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe konfiguriert sind, um in die erste Ebene und aus der ersten Ebene zu schwenken.
B3. Die Getriebebox nach B2, wobei das Außenzahnrad der ersten Zahnradgruppe eine Mehrzahl von schwenkbaren Außensegmenten umfasst, die paarweise mit den Innensegmenten angeordnet sind, wobei jedes Paar von Außen- und Innensegmenten an einem gemeinsamen Scharnier befestigt ist, sodass ein Schwenken des Innensegments des Paars aus der ersten Ebene automatisch das Außensegment des Paars in die erste Ebene schwenkt.
B4. Die Getriebebox nach B2, wobei jedes der Segmente der Zahnradgruppe einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer innen Oberfläche vorsteht; und
der Aktuator des Schaltsystems einen Schaltkeil aufweist, der umschaltbar ist zwischen:

(a) einer ersten Konfiguration, in der eine erste geneigte Oberfläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe ausgerichtet ist, wenn das Segment außerhalb der ersten Ebene liegt, sodass ein Drehen des Stifts in die erste geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment in die erste Ebene zu drängen, und
(b) einer zweiten Konfiguration, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe fluchtet, wenn das Segment in der ersten Ebene liegt, sodass ein Drehen der Stifte in die zweite geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment aus der ersten Ebene zu drängen.

B5. Die Getriebebox nach B2, wobei ein jeweiliges Innenzahnrad jeder der zweiten, dritten und/oder vierten Zahnradgruppen eine Mehrzahl von schwenkbaren Segmenten aufweist.
B6. Die Getriebebox nach B5, wobei der Aktuator des Schaltsystems ferner einen zweiten Schaltkeil umfasst, der konfiguriert ist, um die Segmente des Innenzahnrads der zweiten Zahnradgruppe zu schwenken.
B7. Die Getriebebox nach einem der Absätze B0 bis B6, wobei die erste Zahnradgruppe, die zweite Zahnradgruppe, der erste Riemen oder die erste Kette, die dritte Zahnradgruppe, die vierte Zahnradgruppe und der zweite Riemen oder die zweite Kette in einem Gehäuse eingeschlossen sind.
B8. Die Getriebebox nach einem der Absätze B0 bis B2, wobei ein Außenzahnrad der ersten Zahnradgruppe mit dem Innenzahnrad verschachtelt ist.
B9. Die Getriebebox nach B8, wobei das Außenzahnrad ein nicht segmentiertes Zahnrad ist.
C0. Eine Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox umfasst:

eine Antriebsspindel;
eine Vorgelegewelle, die von der Spindel beabstandet und parallel zu ihr verläuft;
eine erste Zahnradgruppe, die koaxial an einem Element aus der Spindel oder der Vorgelegewelle befestigt und damit drehbar ist, wobei die erste Zahnradgruppe ein Außenzahnrad und ein Innenzahnrad aufweist, wobei das Innenzahnrad physisch in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist;
eine zweite Zahnradgruppe, die koaxial an einem anderen Element aus der Spindel oder der Vorgelegewelle befestigt und damit drehbar ist, wobei die zweite Zahnradgruppe ein oder mehrere Zahnräder aufweist;
einen kontinuierlichen Riemen oder eine kontinuierliche Kette, der/die die erste Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass der Riemen oder die Kette eine Ebene definiert, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe jeweils in die erste Ebene und aus ihr bewegbar sind;
ein Kettenblatt, das mit der Vorgelegewelle gekoppelt ist, sodass sich das Kettenblatt mit der Vorgelegewelle dreht; und
ein Schaltsystem mit einem Aktuator, der konfiguriert ist, um die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe in die Ebene des Riemens oder der Kette und aus dieser zu drängen, sodass eine Zahnradübersetzung der Getriebebox veränderbar ist, ohne den Riemen oder die Kette aus der Ebene zu bewegen.

C1. Die Getriebebox nach C0, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe konfiguriert sind, um sich axial in die Ebene des Riemens oder der Kette und aus dieser zu verschieben.
C2. Die Getriebebox nach C0, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe konfiguriert sind, um in und aus der Ebene des Riemens oder der Kette zu schwenken.
C3. Die Getriebebox nach C2, wobei das Außenzahnrad der ersten Zahnradgruppe eine Mehrzahl von schwenkbaren Außensegmenten umfasst, die paarweise mit den Innenzahnsegmenten angeordnet sind, wobei jedes Paar von Außen- und Innenzahnsegmenten an einem gemeinsamen Scharnier befestigt ist, sodass ein Schwenken des Innenzahnsegments des Paares aus der Ebene automatisch das Außensegment des Paares in die Ebene schwenkt.
C4. Die Getriebebox nach C2, wobei jedes der Segmente der Zahnradgruppe einen entsprechenden Stift aufweist, der quer von einer inneren Oberfläche vorsteht; und
wobei der Aktuator des Schaltsystems einen Schaltkeil aufweist, der umschaltbar ist zwischen:

(a) einer ersten Konfiguration, in der eine erste geneigte Oberfläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe fluchtet, wenn das Segment außerhalb der Ebene liegt, sodass ein Drehen des Stifts in die erste geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment in die Ebene zu drängen, und
(b) einer zweiten Konfiguration, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Keils mit dem Stift jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe fluchtet, wenn das Segment in der Ebene liegt, sodass ein Drehen der Stifte in die zweite geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment aus der Ebene zu drängen.

C5. Die Getriebebox nach C2, wobei ein jeweiliges Innenzahnrad der zweiten Zahnradgruppe eine Mehrzahl von schwenkbaren Segmenten aufweist.
C6. Die Getriebebox nach C5, wobei der Aktuator des Schaltsystems ferner einen zweiten Schaltkeil umfasst, der zum Schwenken der Segmente des Innenzahnrads der zweiten Zahnradgruppe konfiguriert ist.
C7. Die Getriebebox nach einem der Absätze C0 bis C6, wobei die erste Zahnradgruppe, die zweite Zahnradgruppe und der Riemen oder die Kette in einem Gehäuse eingeschlossen sind.
C8. Die Getriebebox nach einem der Absätze C0 bis C2, wobei ein Außenzahnrad der ersten Zahnradgruppe mit dem Innenzahnrad verschachtelt ist.
C9. Die Getriebebox nach C8, wobei das Außenzahnrad ein nicht segmentiertes Zahnrad ist.
D0. Ein Fahrzeug-Getriebestrang umfassend:

ein drehbares Zahnrad, das mit einer kontinuierlichen Kette oder einem kontinuierlichen Riemen gekoppelt ist, die/der eine Ebene definiert, wobei das Zahnrad in eine Mehrzahl von schwenkbaren Segmenten unterteilt ist, sodass ein äußerer Rand jedes der schwenkbaren Segmente in die Ebene und aus ihr verschiebbar ist;
eine Mehrzahl von Segmentaktuatoren, wobei sich jeder der Segmentaktuatoren mit einem entsprechenden der schwenkbaren Segmente drehen kann und mit diesem gekoppelt ist;
einen Linearaktuator, der mit einem Umschalter gekoppelt ist, wobei der Linearaktuator konfiguriert ist, den Umschalter umzuschalten zwischen:
1. (a) einer ersten Position, in der eine erste geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des Segmentaktuators jedes Segments angeordnet ist, wenn das Segment außerhalb der Ebene der Kette oder des Riemens liegt, sodass ein Drehen des Segmentaktuators in die erste geneigte Oberfläche das Segment in die Ebene drängt, und
2. (b) einer zweiten Position, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Umschalters in dem Pfad des Segmentaktuators angeordnet ist, wenn das Segment in der Ebene der Kette oder des Riemens liegt, sodass ein Drehen des Segmentaktuators in die zweite geneigte Oberfläche das Segment aus der Ebene drängt.

D1. Der Getriebestrang nach D0, wobei sich der Linearaktuator nicht in Bezug auf das drehbare Zahnrad dreht.
D2. Der Getriebestrang nach Absatz D0 oder D1, wobei jeder der Segmentaktuatoren einen Schieber umfasst, der durch ein Scharnier mit dem jeweiligen Segment gekoppelt ist, wobei jeder Schieber zwei voneinander beabstandete Vorsprünge aufweist, wobei der Umschalter konfiguriert ist, um selektiv mit den Vorsprüngen zusammenzuwirken, um den Schieber zu verschieben und das Segment zu schwenken.
D3. Der Getriebestrang nach D2, wobei der Schieber in einer Führungsplatte angeordnet ist, die konfiguriert ist, um sich mit dem drehbaren Zahnrad zu drehen.
D4. Der Getriebestrang von D2 oder D3, wobei jedes Scharnier einen innerhalb eines Schlitzes quer bewegbaren Stift aufweist.
D5. Der Getriebestrang nach einem der Absätze D0 bis D4, wobei der Umschalter durch einen Hebelarm mit dem Linearaktuator gekoppelt ist, sodass eine lineare Bewegung des Linearaktuators in eine Schwenkbewegung des Umschalters verschoben wird.
D6. Der Getriebestrang nach einem der Absätze D0 bis D5, wobei der Linearaktuator durch ein elektronisches Steuergerät gesteuert wird.
E0. Ein Verfahren zum Schalten eines segmentierten Zahnrads, wobei das Verfahren aufweist:

Drehen einer Zahnradgruppe, die ein erstes Zahnrad und ein koaxiales zweites Zahnrad umfasst, unter Verwendung eines Kraftübertragungsmechanismus (z.B. eines Riemens oder einer Kette), wobei der Kraftübertragungsmechanismus eine Ebene definiert und teilweise um das erste Zahnrad gewickelt ist, und wobei das erste Zahnrad eine Mehrzahl von Zahnradsegmenten aufweist, die unabhängig voneinander in die Ebene und aus ihr bewegbar (z.B. schwenkbar oder verschiebbar) sind;
Schwenken einer Mehrzahl von radial verschiebbaren Schiebern im Tandem mit dem ersten Zahnrad, wobei jeder der Schieber einen oder mehrere Vorsprünge aufweist und mit einem entsprechenden der Zahnradsegmente des ersten Zahnrads gekoppelt ist;
Umschalten eines Umschalters in eine erste Position, sodass eine erste geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des einen oder der mehreren Vorsprünge der Schieber liegt;
sequentielles Bewegen jedes Segments des ersten Zahnrads aus der Ebene des Kraftübertragungsmechanismus, indem der Schieber radial gedrängt wird, wenn der eine oder die mehreren Vorsprünge auf die erste geneigte Oberfläche des Umschalters auftreffen, sodass der Kraftübertragungsmechanismus sich zumindest teilweise um das zweite Zahnrad wickelt.

E1. Das Verfahren nach E0, wobei jeder der Schieber durch ein geschlitztes Scharnier mit dem entsprechenden Segment gekoppelt ist.
E2. Das Verfahren nach E1, wobei das geschlitzte Scharnier auf einer dem einen oder mehreren Vorsprüngen gegenüberliegenden Seite des Schiebers liegt.
E3. Das Verfahren nach einem der Absätze E0 bis E2, wobei ein sequentielles Bewegen jedes Segments ein Schwenken jedes Segments (z.B. auf einer Drehachse) quer (z.B. orthogonal) in Bezug auf die Ebene des Kraftübertragungsmechanismus aufweist.
E4. Das Verfahren nach einem der Absätze E0 bis E3, wobei das zweite Zahnrad nicht segmentiert ist.
E5. Das Verfahren nach einem der Absätze E0 bis E3, wobei das zweite Zahnrad segmentiert ist und jedes Segment des zweiten Zahnrads eine fixierte Beziehung zu jedem entsprechenden Segment des ersten Zahnrads aufweist, sodass ein Schwenken eines Segments des ersten Zahnrads automatisch das entsprechende Segment des zweiten Zahnrads schwenkt.
E6. Das Verfahren nach einem der Absätze E0 bis E5, wobei das sequentielle Bewegen jedes Segments in einer Position durchgeführt wird, in der jedes Segment unbelastet ist, d.h. im Wesentlichen frei von dem Kraftübertragungsmechanismus.
E7. Das Verfahren nach einem der Absätze E0 bis E6, wobei das zweite Zahnrad konzentrisch zum ersten Zahnrad ist.
E8. Das Verfahren nach einem der Absätze E0 bis E7, wobei das zweite Zahnrad innerhalb des ersten Zahnrads verschachtelt ist.
E9. Das Verfahren nach einem der Absätze E0 bis E8, wobei die Zähne des zweiten Zahnrads koplanar mit Zähnen der ersten Zahnradgruppe sind.
E10. Das Verfahren nach einem der Absätze E0 bis E9, ferner umfassend:

Schwenken eines Umschalters in eine zweite Position, sodass eine zweite geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des einen oder der mehreren Vorsprünge der Schieber angeordnet ist;
sequentielles Bewegen jedes Segments des ersten Zahnrads in die Ebene des Kraftübertragungsmechanismus, indem der Schieber radial innerhalb der Führungsplatte gedrängt wird, wenn der eine oder die mehreren Vorsprünge auf die zweite geneigte Oberfläche des Umschalters auftreffen, sodass sich der Kraftübertragungsmechanismus zumindest teilweise um das erste Zahnrad wickelt.

E11. Das Verfahren nach einem der Absätze E0 bis E10, wobei die Schieber in einer gemeinsamen Führungsplatte angeordnet sind, die benachbart zum ersten Zahnrad angeordnet ist.
Vorteile, Merkmale und Nutzen
Die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele der hier beschriebenen Getriebesysteme bieten mehrere Vorteile gegenüber bekannten Lösungen zum Schalten von Zahnradübersetzungen eines Fahrrads. Beispielsweise ermöglichen die hierin beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele ein geringeres Gewicht und eine größere Flexibilität beim Wählen von Zahnrädern im Vergleich zu bekannten Systemen.
Zusätzlich und neben anderen Vorteilen ermöglichen die hierin beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele mindestens so viele Zahnradübersetzungen wie bei bekannten Systemen (z. B. 12 Gänge) in einer kleineren Verpackung.
Zusätzlich und neben anderen Vorteilen ermöglichen die hierin beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele eine Getriebebox, die einfacher ist als bekannte Systeme und/oder leichter zu bearbeiten.
Zusätzlich und neben anderen Vorteilen sind die hier beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele in der Lage, ohne jegliche Sensoren zu funktionieren, die sich auf die Drehposition des Zahnrads und/oder die Schwenkposition des/der Zahnradsegments/e beziehen. Beispielsweise ist das Schaltsystem 510 konfiguriert, um unabhängig von Informationen über Dreh- und/oder Schwenkpositionen des segmentierten Zahnrads ordnungsgemäß zu funktionieren.
Zusätzlich und neben anderen Vorteilen ermöglichen die hierin beschriebenen illustrativen Ausführungsformen und Beispiele eine selektive Anordnung von Zahnradgruppen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zahnrädern in einer Getriebebox. Dementsprechend können Zahnradgruppen mit mehr oder weniger Zahnrädern je nach Wunsch angeordnet werden. Beispielsweise könnten Zahnradgruppen mit weniger Zahnrädern verwendet werden, wenn ein geringeres Gewicht gewünscht ist, und Zahnradgruppen mit mehr Zahnrädern könnten verwendet werden, wenn eine größere Anzahl von Zahnradübersetzungen gewünscht ist.
Kein bekanntes System oder Gerät kann diese Funktionen durchführen. Allerdings stellen nicht alle hier beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele dieselben Vorteile oder denselben Grad an Vorteilen bereit.
Schlussfolgerung
Die oben dargestellte Erfindung kann mehrere verschiedene Beispiele mit unabhängigem Nutzen aufweisen. Obwohl jedes dieser Beispiele in seiner/ihren bevorzugten Form(en) offenbart wurde, sind die spezifischen Ausführungsformen, wie sie hier offenbart und illustriert sind, nicht in einem begrenzenden Sinne zu betrachten, da zahlreiche Variationen möglich sind. Soweit innerhalb dieser Erfindung Abschnittsüberschriften verwendet werden, dienen diese lediglich der Gliederung. 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 relevanten Anmeldung beanspruchen. Solche Ansprüche, ob breiter, enger, gleich oder verschieden im Umfang zu den ursprünglichen Ansprüchen, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Erfindung weisend betrachtet.
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 16/792050 [0001]
US 16/998010 [0001]
US 62/963064 [0001]
US 63/067911 [0001]

Claims

Getriebestrang eines Fahrzeugs, umfassend: ein drehbares Zahnrad, das mit einer kontinuierlichen Kette oder einem kontinuierlichen Riemen gekoppelt ist, die/der eine Ebene definiert, wobei das Zahnrad in eine Mehrzahl von schwenkbaren Segmenten unterteilt ist, sodass eine Außenkante jedes der schwenkbaren Segmente in die Ebene und aus der Ebene übergeführt werden kann; eine Mehrzahl von Segmentaktuatoren, wobei jeder der Segmentaktuatoren mit einem jeweiligen der schwenkbaren Segmente drehbar ist und mit diesem gekoppelt ist; einen Linearaktuator, der mit einem Umschalter gekoppelt ist, wobei der Linearaktuator konfiguriert ist, um den Umschalter umzuschalten zwischen: (a) einer ersten Position, in der eine erste geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des Segmentaktuators jedes Segments angeordnet ist, wenn das Segment außerhalb der Ebene der Kette oder des Riemens liegt, sodass ein Drehen des Segmentaktuators in die erste geneigte Oberfläche das Segment in die Ebene drängt, und (b) einer zweiten Position, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Umschalters in dem Pfad des Segmentaktuators angeordnet ist, wenn das Segment in der Ebene der Kette oder des Riemens ist, sodass ein Drehen des Segmentaktuators in die zweite geneigte Oberfläche das Segment aus der Ebene drängt.
Getriebestrang nach Anspruch 1, wobei sich der Linearaktuator nicht in Bezug auf das drehbare Zahnrad dreht.
Getriebestrang nach Anspruch 1, wobei jeder der Segmentaktuatoren einen Schieber aufweist, der mit dem jeweiligen Segment durch ein Scharnier gekoppelt ist und jeder Schieber zwei voneinander beabstandete Vorsprünge aufweist, wobei der Umschalter konfiguriert ist, um selektiv mit den Vorsprüngen zusammenzuwirken, um den Schieber umzusetzen und das Segment zu schwenken.
Getriebestrang nach Anspruch 3, wobei der Schieber in einer Führungsplatte angeordnet ist, die konfiguriert ist, um sich mit dem drehbaren Zahnrad zu drehen.
Getriebestrang nach Anspruch 3, wobei jedes Scharnier einen Stift aufweist, der innerhalb eines Schlitzes quer bewegbar ist.
Getriebestrang nach Anspruch 1, wobei der Umschalter durch einen Hebelarm mit dem Linearaktuator gekoppelt ist, sodass die Linearbewegung des Linearaktuators in eine Schwenkbewegung des Umschalters umgesetzt wird.
Getriebestrang nach Anspruch 1, wobei der Linearaktuator durch ein elektronisches Steuergerät gesteuert wird.
Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox aufweist: eine Antriebsspindel; eine erste Zahnradgruppe, die koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass sich die erste Zahnradgruppe mit der Spindel dreht, wobei ein Innenzahnrad der ersten Zahnradgruppe eine Mehrzahl von schwenkbaren Innensegmenten aufweist, von denen jedes mit einem jeweiligen Aktuator gekoppelt ist; eine zweite Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet ist und parallel zu der Spindel verläuft, sodass sich die Vorgelegewelle mit der zweiten Zahnradgruppe dreht; einen kontinuierlichen ersten Riemen oder eine kontinuierliche erste Kette, der/die die erste Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die erste Zahnradgruppe die zweite Zahnradgruppe antreibt und der erste Riemen oder die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe jeweils in die erste Ebene und aus der ersten Ebene schwenkbar sind; eine dritte Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von der zweiten Zahnradgruppe beabstandet sind, sodass sich die dritte Zahnradgruppe mit der Vorgelegewelle dreht; eine vierte Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die mit einer Hülse gekoppelt sind, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass sich die Hülse unabhängig von der Spindel dreht; einen kontinuierlichen zweiten Riemen oder eine kontinuierliche zweite Kette, der/die die dritte Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die dritte Zahnradgruppe die vierte Zahnradgruppe antreibt und der zweite Riemen oder die zweite Kette eine zweite Ebene parallel zur ersten Ebene definiert; ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass sich das Kettenblatt mit der vierten Zahnradgruppe dreht; und ein Schaltsystem, das einen ersten schaltenden Umschalter aufweist, der umschaltbar ist zwischen: (a) einer ersten Position, in der eine erste geneigte Oberfläche des Umschalters in einem Pfad des Aktuators jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe angeordnet ist, wenn das Segment außerhalb der ersten Ebene liegt, sodass ein Drehen des Aktuators in die erste geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment in die erste Ebene zu drängen, und (b) einer zweiten Position, in der eine zweite geneigte Oberfläche des Umschalters in dem Pfad des Aktuators jedes Segments des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe angeordnet ist, wenn das Segment in der ersten Ebene ist, sodass ein Drehen des Aktuators in die zweite geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um das Segment aus der ersten Ebene zu drängen.
Getriebebox nach Anspruch 8, wobei der Aktuator jedes Segments einen Schieber aufweist, der mit dem Segment gekoppelt ist und zwei beabstandete Vorsprünge aufweist, wobei der Umschalter konfiguriert ist, um selektiv mit den Vorsprüngen zusammenzuwirken, um den Schieber umzusetzen und das Segment in die erste Ebene und aus der ersten Ebene zu drängen.
Getriebebox nach Anspruch 8, wobei der Umschalter mit einem Linearaktuator gekoppelt ist, sodass der Linearaktuator konfiguriert ist, um den Umschalter zwischen der ersten Position und der zweiten Position umzuschalten.
Getriebebox nach Anspruch 10, wobei der Umschalter durch einen Hebelarm mit dem Linearaktuator gekoppelt ist, sodass die Linearbewegung des Linearaktuators in eine Schwenkbewegung des Umschalters umgesetzt wird.
Getriebebox nach Anspruch 10, die ferner eine elektronische Steuerung aufweist, die zum Steuern des Linearaktuators konfiguriert ist.
Getriebebox nach Anspruch 8, wobei die erste Zahnradgruppe, die zweite Zahnradgruppe und der erste Riemen oder die erste Kette in einem Gehäuse eingeschlossen sind.
Getriebebox für ein Fahrzeug, wobei die Getriebebox aufweist: eine Antriebsspindel; eine erste Zahnradgruppe, die koaxial an der Spindel befestigt ist, sodass sich die erste Zahnradgruppe mit der Spindel dreht, wobei die erste Zahnradgruppe ein Außenzahnrad und ein Innenzahnrad aufweist, wobei das Innenzahnrad physisch in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt ist; eine zweite Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an einer Vorgelegewelle befestigt sind, die von der Spindel beabstandet und parallel zu der Spindel verläuft, sodass sich die Vorgelegewelle mit der zweiten Zahnradgruppe dreht; einen kontinuierlichen ersten Riemen oder eine kontinuierliche erste Kette, der/die die erste Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe koppelt, sodass die erste Zahnradgruppe die zweite Zahnradgruppe antreibt und der erste Riemen oder die erste Kette eine erste Ebene definiert, wobei die Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe jeweils in die erste Ebene und aus der ersten Ebene bewegbar sind; eine dritte Zahnradgruppe, die ein oder mehrere Zahnräder aufweist, die koaxial an der Vorgelegewelle befestigt und von der zweiten Zahnradgruppe beabstandet sind, sodass sich die dritte Zahnradgruppe mit der Vorgelegewelle dreht; eine vierte Zahnradgruppe mit einem oder mehreren Zahnrädern, die mit einer Hülse gekoppelt sind, die koaxial über der Spindel angeordnet ist, sodass sich die Hülse unabhängig von der Spindel dreht; einen kontinuierlichen zweiten Riemen oder eine kontinuierliche zweite Kette, der/die die dritte Zahnradgruppe mit der zweiten Zahnradgruppe verbindet, sodass die dritte Zahnradgruppe die vierte Zahnradgruppe antreibt; ein Kettenblatt, das an der Hülse befestigt ist, sodass sich das Kettenblatt mit der vierten Zahnradgruppe dreht; und ein Schaltsystem, das einen schwenkbaren Umschalter aufweist, der konfiguriert ist, um mit einem Segmentaktuator jedes der Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe zusammenzuwirken, wobei jedes der Segmente des Innenzahnrads der ersten Zahnradgruppe selektiv in die erste Ebene und aus der ersten Ebene überführt, sodass eine Zahnradübersetzung der Getriebebox veränderbar ist, ohne den ersten Riemen oder die erste Kette aus der ersten Ebene zu versetzen.
Getriebebox nach Anspruch 14, wobei jeder der Segmentaktuatoren einen mit dem Segment gekoppelten Schieber mit zwei voneinander beabstandeten Vorsprüngen aufweist, wobei der Umschalter konfiguriert ist, um selektiv mit den Vorsprüngen zusammenzuwirken, um den Schieber zu verschieben und das Segment in die erste Ebene und aus der Ebene zu drängen.
Getriebebox nach Anspruch 14, wobei der Umschalter mit einem Linearaktuator gekoppelt ist, sodass der Linearaktuator konfiguriert ist, um den Umschalter zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position umzuschalten.
Getriebebox nach Anspruch 16, wobei der Umschalter durch einen Hebelarm mit dem Linearaktuator gekoppelt ist, sodass die lineare Bewegung des Linearaktuators in eine Schwenkbewegung des Umschalters umgesetzt wird.
Getriebebox nach Anspruch 16, die ferner eine elektronische Steuerung aufweist, die zum Steuern des Linearaktuators konfiguriert ist.
Getriebebox nach Anspruch 14, wobei jeder der Segmentaktuatoren einen Schieber aufweist, der mit dem Segment gekoppelt ist und zwei voneinander beabstandete Vorsprünge aufweist; wobei der Umschalter mit einem Linearaktuator gekoppelt ist, sodass der Linearaktuator konfiguriert ist, um den Umschalter umzuschalten zwischen: einer ersten Position, in der der Umschalter konfiguriert ist, um selektiv mit den Vorsprüngen zusammenzuwirken, um den Schieber umzusetzen und das Segment in die erste Ebene zu drängen, und einer zweiten Position, in der der Umschalter konfiguriert ist, um selektiv mit den Vorsprüngen zusammenzuwirken, um den Schieber umzusetzen und das Segment aus der ersten Ebene zu drängen.
Getriebebox nach Anspruch 19, wobei der Umschalter durch einen Hebelarm mit dem Linearaktuator gekoppelt ist, sodass die Linearbewegung des Linearaktuators in eine Schwenkbewegung des Umschalters umgesetzt wird.