ES2881266T3 - Disposición de accionamiento y vehículo - Google Patents
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Abstract
Disposición de accionamiento (80) para un vehículo (1) que puede accionarse con fuerza muscular y/o con fuerza motriz, una bicicleta eléctrica, eBike o pedelec, con: - un cigüeñal (15) que puede girar alrededor de un eje de giro (Y) para recibir un primer momento de torsión y generado, en particular, con fuerza muscular y - un equipo de transferencia (20), que está configurado para la transferencia de un primer momento de torsión desde el cigüeñal (15) a un elemento de accionamiento de salida (4) que puede acoplarse con una rueda de accionamiento (9-2) del vehículo (1) y mediante un engranaje recto (50) conmutable - en particular automáticamente - de varias etapas para una transmisión variable en la que: - el engranaje recto (50) presenta un primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51) y un segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52) separado de este, - el primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51) y el segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52) presentan una salida de engranaje común hacia el elemento de accionamiento de salida (4) acoplable y - el primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51) y el segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52) pueden acoplarse recíprocamente y alternativamente al flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia (20), en donde - para el acoplamiento recíproco y alternativo del primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51) y del segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52) al flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia (20), un primer equipo de acoplamiento (21) está asociado al primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51), y un segundo equipo de acoplamiento (22) está asociado al segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52), y - el primer equipo de acoplamiento (21) y el segundo equipo de acoplamiento (22) pueden accionarse de manera independiente el uno del otro y pueden trasladarse al menos a un estado acoplado y a un estado desacoplado, - en donde en el estado acoplado de un equipo de acoplamiento (21, 22) respectivo, el mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51, 52) asociado, en cada caso, está acoplado al flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia (20), y en el estado desacoplado del equipo de acoplamiento (21, 22) respectivo, el mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51, 52) asociado, en cada caso, está desacoplado del flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia (20), caracterizado porque un equipo de acoplamiento (21, 22) respectivo - un engranaje planetario (70, 71, 72) o una parte (71', 72') de un engranaje planetario (70) y - presenta medios para bloquear un piñón solar (75-1, 75-2) del engranaje planetario (70, 71, 72) respectivo o parte (71', 72') de un engranaje planetario (70) - de acuerdo con un estado acoplado del equipo de acoplamiento (21, 22) para la transferencia de potencia y de momento de torsión sin posibilidad de giro, en particular con respecto a una carcasa (14) de la disposición de accionamiento (80), o - de acuerdo con un estado desacoplado del equipo de acoplamiento (21, 22) sin transferencia de potencia y de momento de torsión, liberar para un giro conjunto libre.
Description
DESCRIPCIÓN
Disposición de accionamiento y vehículo
Estado de la técnica
La presente invención se refiere a una disposición de accionamiento y un vehículo. La presente invención se refiere en particular a una disposición de accionamiento de un vehículo que puede accionarse con fuerza muscular, y/o dado el caso, adicionalmente - con fuerza motriz, de una bicicleta eléctrica, eBike o pedelec, así como a un vehículo que puede accionarse con fuerza muscular y/o - dado el caso, adicionalmente - con fuerza motriz, una bicicleta eléctrica, eBike o pedelec como tal.
A menudo las bicicletas, bicicletas eléctricas y similares, en la rueda trasera accionada se configuran con un cambio de piñón o cambio de buje. Como alternativa a esto pueden preverse también accionamientos de pedalier con un mecanismo de cambio de velocidad integrado.
En las disposiciones de accionamiento conocidas con mecanismos de cambio de velocidad dispuestos en el pedalier es problemático su tamaño elevado y/o su deficiente rendimiento. Esto se refiere en particular a engranajes de anillo de fricción configurados en el accionamiento de pedalier, a mecanismos de cambio de velocidad con motor de árbol hueco o similares. También es una desventaja la falta de capacidad de cambio bajo carga, de libertad de interrupción de la fuerza de tracción y la aparición de recorridos sin carga en las disposiciones de accionamiento conocidas.
El documento DE 102008064514 A1 divulga una unidad de engranaje para una bicicleta accionada con fuerza muscular. Por lo demás, la unidad de engranaje comprende un primer y un segundo engranaje parcial.
El documento DE 10 2010 051 727 A1 divulga una unidad de accionamiento para un vehículo accionado con fuerza muscular, que comprende una unidad de engranaje con un primer engranaje parcial y un segundo engranaje parcial.
Descripción de la invención
La disposición de accionamiento de acuerdo con la invención con las características de la reivindicación 1 presenta, por el contrario, la ventaja de que en un espacio constructivo relativamente pequeño, en la zona del eje de pedalier, la transferencia de momento de torsión puede realizarse con un rendimiento relativamente alto, es decir, en caso de pérdidas reducidas, y además también bajo carga, y por consiguiente, sin interrupción de la fuerza de tracción en caso de recorridos sin carga especialmente reducidos o incluso en disminución. Esto se consigue de acuerdo con la invención con las características de la reivindicación independiente 1 porque se crea una disposición de accionamiento para un vehículo que puede accionarse con fuerza muscular y/o - en particular, adicionalmente - con fuerza motriz, en particular para una bicicleta eléctrica, eBike, pedelec o similar, con un cigüeñal que puede girar alrededor de un eje de giro para recibir un primer momento de torsión, y en particular generado con fuerza muscular, y con un equipo de transferencia, que está configurado para la transferencia de un primer momento de torsión desde el cigüeñal a un elemento de accionamiento de salida que puede acoplarse con una rueda de accionamiento del vehículo y mediante un engranaje recto de varias etapas conmutable - en particular automáticamente para una transmisión variable. De acuerdo con la invención el engranaje recto, que también se denomina mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto, presenta un primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto y un segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto separado de este. El primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto y el segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto presentan una salida de engranaje común hacia el elemento de accionamiento de salida acoplable. El primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto y el segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto pueden acoplarse de acuerdo con la invención de manera recíproca y alternativa en el flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia.
Las reivindicaciones dependientes muestran perfeccionamientos preferidos de la invención.
En un perfeccionamiento ventajoso de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, para el acoplamiento recíproco y alternativo del primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto y del segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto en el flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia, un primer equipo de acoplamiento está configurado asociado al primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto, y un segundo equipo de acoplamiento está asociado al segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto, en particular como parte del equipo de transferencia.
A este respecto, el primer equipo de acoplamiento y el segundo equipo de acoplamiento pueden accionarse de manera independiente el uno del otro, y al menos pueden trasladarse a un primer estado o estado acoplado y un segundo estado o estado desacoplado.
Además, a este respecto, en el estado acoplado de un equipo de acoplamiento respectivo, el mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto asociado en cada caso está acoplado al flujo de potencia y
momento de torsión del equipo de transferencia, y en el estado desacoplado del equipo de acoplamiento respectivo, el mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto, asociado en cada caso, está desacoplado del flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia.
Se ofrecen diferentes disposiciones de los equipos de acoplamiento respectivos con respecto al flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia, y en particular, en relación con el elemento de accionamiento de salida del vehículo tomado como base.
Así, en un perfeccionamiento ventajoso de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, está previsto que un equipo de acoplamiento respectivo con respecto al flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia esté dispuesto en el equipo de transferencia en el lado de entrada, y opuesto al elemento de accionamiento de salida o en el lado de salida, y dirigido hacia el elemento de accionamiento de salida.
El acoplamiento real de los engranajes parciales del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto, concretamente del primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto y del segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto, para configurar la transmisión variable del equipo de transferencia puede realizarse mediante distintas medidas.
Así, de acuerdo con una forma de realización preferida de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, está previsto que un equipo de acoplamiento respectivo presente un engranaje planetario, o una parte de un engranaje planetario, y medios para bloquear un piñón solar del engranaje planetario respectivo o parte de un engranaje planetario de acuerdo con un estado acoplado del equipo de acoplamiento para la transmisión de potencia y de momento de torsión sin posibilidad de giro, en particular con respecto a una carcasa de la disposición de accionamiento, o de acuerdo con un estado desacoplado del equipo de acoplamiento sin transferencia de potencia y de momento de torsión liberar para un giro conjunto libre.
A este respecto, puede ser ventajoso cuando un equipo de acoplamiento respectivo para el bloqueo y liberación controlados de un piñón solar de un engranaje planetario tomado como base, presente un elemento de empujador acoplado con el piñón solar respectivo sin posibilidad de giro.
En un perfeccionamiento especialmente fiable de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, el elemento de empujador está configurado, en cada caso, en una o como una sección radialmente externa o la más externa de un dedo de cambio de velocidad acoplado sin posibilidad de giro al piñón solar respectivo.
De este modo, la estructura del elemento de empujador puede diseñarse de manera adecuada independientemente del acoplamiento al piñón solar para llevar a cabo de manera especialmente fiable un acoplamiento o liberación de un piñón solar.
En otra forma de realización ventajosa de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, un bloqueo o liberación especialmente fiables de un piñón solar son posibles por el hecho de que estos pueden llevarse a cabo a través de un accionamiento de regulador, en particular, por medio de una corredera de cambio de velocidad con una pluralidad de elementos de tope para los elementos del conductor, distanciada radialmente con respecto al eje de giro del cigüeñal y/o de los piñones solares y puede posicionarse de manera controlada con eje paralelo.
Adicionalmente y como alternativa pueden tomarse medidas adicionales en relación con el diseño de los equipos de acoplamiento primero y segundo.
Así, el acoplamiento recíproco y alternativo de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto en el flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia puede realizarse con medios especialmente sencillos cuando, de acuerdo con otro perfeccionamiento de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, un equipo de acoplamiento respectivo presenta un embrague o está configurado como tal, en particular a modo de un embrague de fricción o un freno, y/o en cooperación con un actuador para el accionamiento controlado del embrague respectivo, en particular, para bloquear o liberar un piñón solar respectivo de un engranaje planetario tomado como base.
La presente invención puede aplicarse no solo en vehículos accionados puramente con fuerza muscular, por ejemplo, en bicicletas clásicas, sino en particular en bicicletas eléctricas, bicicletas con asistencia al pedaleo, pedelecs o similares, como ya se ha mencionado al principio.
En una forma de realización preferente de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, está previsto por lo tanto que un accionamiento eléctrico esté configurado para generar un momento de torsión de motor, y que el accionamiento eléctrico pueda acoplarse de manera controlable al elemento de accionamiento de salida para la transmisión del momento de torsión de motor a través del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto.
A este respecto, el acoplamiento del accionamiento eléctrico, y por consiguiente la transmisión del momento de torsión de motor desde el árbol de motor al engranaje recto puede realizarse de distinto modo, por ejemplo, con o sin participación de un cigüeñal configurado para la recepción y transmisión de un momento de torsión generado con fuerza muscular.
En un diseño preferido de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención está previsto además que, entre el accionamiento eléctrico y el mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto, esté configurado un motorreductor en forma de un engranaje recto de varias etapas.
Una construcción radial particularmente compacta resulta si, de acuerdo con una realización alternativa de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, un motorreductor en forma de engranaje evoloide está configurado entre el accionamiento eléctrico y el cambio de velocidad de engranaje recto. Este puede estar configurado con dientes internos o externos.
Independientemente de la forma en que se configure el engranaje reductor del motor, es particularmente ventajoso si uno, varios o todos los componentes del engranaje reductor del motor respectivo se fabrican con o a partir de un material plástico. Los ruidos de funcionamiento y/o su transmisión en la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención pueden reducirse aún más.
Se prefiere especialmente una disposición de accionamiento que tenga la estructura de un accionamiento motorizado central y, en particular, comprenda una carcasa común en la que estén alojados el equipo de transferencia, el engranaje recto y, en particular, los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo, los dispositivos de acoplamiento, el accionamiento de regulador, el accionamiento eléctrico, el motorreductor y/o, al menos en parte, el cigüeñal.
La presente invención se refiere por lo demás, a un vehículo que puede accionarse con fuerza muscular y/o - en particular adicionalmente - con fuerza motriz, y en particular a una bicicleta eléctrica, eBike, pedelec o similar. El vehículo de acuerdo con la invención presenta al menos una rueda y una disposición de accionamiento configurada de acuerdo con la invención, con la que puede accionarse al menos una rueda del vehículo.
Breve descripción de las figuras
Las formas de realización de la invención se describen en detalle con referencia a las figuras adjuntas.
La figura 1 es una representación esquemática de un ejemplo de un vehículo a modo de una bicicleta eléctrica, en la que se realiza una primera forma de realización de la invención.
Las figuras 2 a 16 son vistas superiores esquemáticas de varias formas de realización de la disposición de accionamiento según la invención con mecanismo de manivela y con accionamiento eléctrico, y en concreto, con diferentes diseños en cuanto a equipos de acoplamiento y sus unidades de ajuste, la disposición de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto individuales, de un motorreductor presente, dado el caso, y una etapa de alta excitación opcionalmente presente.
Formas de realización preferidas de la invención
A continuación, se describen con detalle ejemplos de realización con referencia a las figuras 1 a 16 y sus antecedentes técnicos. Los elementos y componentes idénticos y equivalentes y que actúan idéntica o equivalentemente se indican con los mismos números de referencia. No en todos los casos de su aparición, se reproduce la descripción detallada de los elementos y componentes designados.
Las características representadas y otras propiedades pueden aislarse unas de otras en cualquier forma deseada y combinarse entre sí en cualquier forma deseada sin apartarse del núcleo de la invención.
En primer lugar, con referencia a la figura 1, se describe en detalle a modo de ejemplo una bicicleta eléctrica como forma de realización preferida del vehículo 1 de acuerdo con la invención.
El vehículo 1 comprende como bicicleta eléctrica un cuadro 12, en el que está dispuesta una rueda delantera 9-1, una rueda trasera 9-2 y un mecanismo de manivela 2 con dos manivelas 7, 8 con pedales 7-1 y 8-1. Un accionamiento eléctrico 3 está integrado en el mecanismo de manivela 2. En la rueda trasera 9-2 está dispuesto un piñón 6.
Un momento de accionamiento, que se facilita mediante el conductor y/o mediante el accionamiento eléctrico 3 se transmite al piñón 6 desde un plato 4 en el mecanismo de manivela 2 a través de una cadena 5.
Además, una unidad de control 10, que está conectada al accionamiento eléctrico 3 configurado, dado el caso, está dispuesta en el manillar del vehículo 1. Además, una batería 11 está configurada en o sobre el cuadro 12, que sirve para suministrar energía al accionamiento eléctrico 3.
En el cuadro 12 está integrado un cojinete de manivela 13 o pedalier, que presenta una caja de cigüeñal 14 y un cigüeñal 15.
La disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención del vehículo 1 de acuerdo con la invención de la figura 1 presenta el mecanismo de manivela 2 y el accionamiento eléctrico 3, en donde los momentos de torsión que pueden generarse por este, pueden recibirse a través de un equipo de transferencia 20 correspondiente, y no representado en la
figura 1, con un engranaje planetario 21 conmutable, y pueden transmitirse al plato como elemento de accionamiento de salida 4.
La figura 2 es una vista superior esquemática de una forma de realización de la disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención con un accionamiento eléctrico 3 y un mecanismo de manivela 2.
Para la transmisión de potencia y de momentos de torsión del mecanismo de manivela 2 y/o del accionamiento eléctrico 3 está configurado un equipo de transferencia 20 que como mecanismo de cambio de velocidad presenta un engranaje recto 50 con un primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 51 y con un segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 52 como estructuras de engranaje parcial.
En la forma de realización de acuerdo con la figura 2, a través del mecanismo de manivela 2 puede generarse un momento de torsión generado con fuerza muscular por parte del usuario, y a través del accionamiento eléctrico 3 puede generarse un momento de torsión generado con fuerza motriz y puede aplicarse una tensión al cigüeñal 15.
A este respecto, en la forma de realización de acuerdo con la figura 2, el momento de torsión generado con fuerza muscular se transmite directamente a través de los pedales 7-1 y 8-1 y las manivelas 7 y 8 al cigüeñal 15.
Entre el accionamiento eléctrico 3, es decir, un motor eléctrico, está configurado un motor engranaje reductor 30. Este está dispuesto como engranaje recto con ruedas cilíndricas de dientes rectos 32, 33, 34 y 35 en este orden desde el árbol de motor 31 hacia el cigüeñal 15, y en la forma de realización de la figura 2 entre la rueda cilíndrica de dientes rectos 33 y el árbol 34-1 de la rueda cilíndrica de dientes rectos 34 presenta un primer piñón libre 36, y entre la rueda cilíndrica de dientes rectos 35 y el cigüeñal 15, un segundo piñón libre 37.
Los piñones libres 36 y 37 pueden estar configurados conmutables de manera independiente unos de otros.
Estos son los componentes del lado de accionamiento de la disposición de accionamiento 80 de la forma de realización de acuerdo con la figura 2.
En el lado de accionamiento de salida, para la conducción de la potencia y del momento de torsión está configurado un elemento de accionamiento de salida 4, por ejemplo, en forma de un plato o similar. Este en la forma de realización de acuerdo con la figura 2 está fijado sobre un árbol hueco 4-1 de manera coaxial al cigüeñal 15.
El árbol hueco 4-1 en el extremo opuesto al elemento de accionamiento de salida 4, es decir, en el lado del accionamiento, presenta una rueda cilíndrica de dientes rectos 4-2 para engranarse con un mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 compuesto por el primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 51 y el segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 52 en su lado de accionamiento de salida.
Los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto 51 y 52 están configurados, en cada caso, de varias etapas, y en la forma de realización de acuerdo con la figura 2, están configurados con tres etapas, y concretamente con primeras ruedas cilíndricas de dientes rectos 53 correspondientes, que se engranan con segundas ruedas cilíndricas de dientes rectos 54. Las primeras ruedas cilíndricas de dientes rectos 53 en los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto 51 y 52 están fijados sobre un árbol 55-1, 55-2 respectivo al que pueden acoplarse individualmente de manera conmutable a través de una unión 56 conmutable. Las segundas ruedas cilíndricas de dientes rectos 54 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51, 52 están unidas sin posibilidad de giro con el cigüeñal 15.
A los árboles 55-1 y 55-2 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto primero o segundo 51 o 52 se unen, en cada caso, un árbol 76-3 o 76-4 de un primer o segundo equipo de acoplamiento 21 o 22 del equipo de transferencia 20 situado aguas abajo en la dirección del flujo de potencia o de momento de torsión. Los árboles 55-1, 76-3 por un lado, y 55-2, 76-4, por otro lado, pueden estar configurados en cada caso como un árbol de una sola pieza.
Los equipos de acoplamiento primero y segundo 21 y 22 en la forma de realización de acuerdo con la figura 2 constan, en cada caso, de un embrague de fricción 23 y un actor 25 para el accionamiento del embrague de fricción 23.
En el estado desacoplado del embrague 23, por ejemplo, cuando el actuador 25 ha retrocedido, el embrague 23 puede moverse libremente en sí mismo, por ejemplo, girando alrededor del eje respectivo 75-3 o 75-4.
En el estado acoplado del embrague 23, por ejemplo, cuando el actuador 25 se mueve hacia delante, el eje respectivo 75-3 o 75-4 se mantiene sin posibilidad de giro con respecto a la carcasa externa 14.
Un engranaje de acoplamiento planetario 70 con un primer engranaje planetario 71 y un segundo engranaje planetario 72 se encuentra entre el embrague 23 y el cambio de marcas de engranaje rectos 51, 52. El primer engranaje planetario 71 del engranaje acoplado planetario 70 está asociado al primer equipo de acoplamiento 21 y al primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 51, el segundo engranaje planetario 72 está asociado al segundo equipo de acoplamiento 22 y al segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 52.
Los engranajes planetarios 71 y 72 tienen esencialmente la misma construcción y en el eje 75-3 o 75-4 y unido sin posibilidad de giro con este presentan un piñón solar 75-1 o 75-2 del primer o del segundo engranaje planetario 71, 72
que puede rotar alrededor del eje 75-3, 75-4. De manera coaxial a los ejes 75-3, 75-2 y al piñón solar 75-1,75-2 respectivo, los portasatélites 76-1,76-2 están dispuestos con piñones solares 77-1,77-2. Los ejes 76-3, 76-4 anteriormente descritos como continuación de los ejes 55-1 y 55-2 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51, 52 forman los ejes de giro respectivos de los portasatélites 76-1, 76-2. Fuera de los portasatélites 76-1, 76-2 y de los piñones solares 77-1, 77-2 está dispuesta, en cada caso, una corona 73-1, 73-2 con dentado interno, de modo que los piñones satélite 77-1, 77-2 pueden engranarse con el dentado externo de los piñones solares 75-1, 75-2 y el dentado interno de las coronas 73-1,73-2.
Como continuación a las coronas 73-1, 73-2 y unidas con estas sin posibilidad de giro están configuradas etapas de ruedas cilíndricas de dientes rectos 73-3, 73-4, que están dispuestas para engranarse con la etapa de ruedas cilíndricas de dientes rectos 4-2 del árbol 4-1 del elemento de accionamiento de salida 4.
Mediante estas medidas el flujo de potencia y de momento de torsión del mecanismo de manivela 2 y del accionamiento eléctrico 3, partiendo del lado de entrada, hacia el lado de salida en el elemento de accionamiento de salida 4 puede controlarse con una transmisión variable.
La figura 3 muestra otra forma de realización de la disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención, en donde, sin embargo, aspectos centrales de los equipos de acoplamiento primero y segundo 21 y 22 del equipo de transferencia 20 y el diseño de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51 y 52, así como del motorreductor 30 coinciden esencialmente con los de la figura 2.
Sin embargo, en la forma de realización de acuerdo con la figura 3, la rueda cilíndrica de dientes rectos 35 del motorreductor 30 y las segundas ruedas cilíndricas de dientes rectos 54 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto 51 y 52 primero y segundo no actúan directamente en el cigüeñal 15, sino en un árbol hueco 43-1 dispuesto coaxialmente al cigüeñal 15 y al árbol 4-1 del elemento de accionamiento de salida 4, de una etapa de alta excitación 40 dispuesta en el lado de entrada con respecto al flujo de potencia y de momento de torsión con engranaje planetario 41 y en unión coaxial con su piñón solar 43. La etapa de alta excitación 40 sirve para reducir el momento de torsión de entrada alto del conductor, y en relación con el engranaje planetario 41, presenta un piñón central 45 con un piñón libre 49 que puede conectarse al cigüeñal 15 y con piñones satélite 44, el piñón solar 43 centralmente interno y una corona 42 externa coaxial con dentado interno y unión sin posibilidad de giro a la carcasa 14.
La disposición del engranaje planetario 41 de la etapa de alta excitación 40 se ha seleccionado de modo que los piñones satélite 44 pueden rotar sobre el piñón central 45, y a este respecto, el dentado externo del piñón solar 43 y el dentado interno de la corona 42 pueden engranarse.
Para la transmisión de los momentos de torsión generados mediante la fuerza muscular a través del mecanismo de manivela 2 y los generados mediante el accionamiento eléctrico 3 mediante el motor desde el lado de entrada hacia el elemento de accionamiento de salida 4 situado en el lado de salida, la rueda cilíndrica de dientes rectos 35 en el lado de salida del motorreductor 30 está unida con el árbol hueco 43-1. Al mismo tiempo, el árbol hueco 43-1 forma una continuación coaxial del piñón solar 43, de modo que de esta manera también el momento de torsión generado mediante fuerza muscular puede transferirse desde el mecanismo de manivela 2 hacia el lado de salida.
En las formas de realización de acuerdo con las figuras 2 y 3, las primeras y segundas ruedas cilíndricas de dientes rectos 53 y 54 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51 y 52, con respecto al flujo de potencia y de momento de torsión se encuentran, por así decirlo, en el lado de entrada, en concreto o directamente en el cigüeñal 15 o en el árbol hueco 43-1 del piñón solar 43 de la etapa de alta excitación 40.
La forma de realización de la disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención corresponde de acuerdo con la figura 4 en aspectos esenciales, concretamente en cuanto a los equipos de acoplamiento 21,22, del motorreductor 30, así como de la etapa de alta excitación 40, a la parte esencial según la forma de realización de acuerdo con la figura 3.
Sin embargo, a diferencia de esta, en la forma de realización de acuerdo con la figura 4, las ruedas cilíndricas de dientes rectos 53 y 54 primera y segunda de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51 y 52 están dispuestas en el lado de salida del equipo de transferencia 20, es decir, dirigidas al elemento de accionamiento de salida 4 y en particular instaladas en el árbol hueco 4-1 prologado ahora hacia el elemento de accionamiento de salida 4.
Adicionalmente existe una diferencia en cuanto al acoplamiento de los engranajes planetarios primero y segundo 71 y 72 del engranaje acoplado planetario 70 previstos por separado.
En las formas de realización de acuerdo con las figuras 2 y 3, los árboles 76-3, 76-4 de los portasatélites 76-1,76-2 están unidos como prolongaciones de los árboles 55-1,55-2 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto 51, 52 a través de conexiones conmutables 56 en el lado de entrada o en el lado del accionamiento con las primeras ruedas cilíndricas de dientes rectos 53 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51, 52. Por el contrario, las coronas 73-1,73-2 de los engranajes planetarios 71,72 están acopladas a través de etapas de ruedas cilíndricas de dientes rectos 73-3, 73-4 acopladas sin posibilidad de giro en el lado de salida o en el lado de accionamiento de salida con el elemento de accionamiento de salida 4.
Sin embargo, en la forma de realización de acuerdo con la figura 4 las relaciones son diferentes.
Allí, los árboles 76-3, 76-4 de los portasatélites 76-1, 76-2 en el lado de accionamiento o en el lado de entrada están acoplados con ruedas cilíndricas de dientes rectos 76-5, 76-6 a los árboles 76-3, 76-4 o a las ruedas cilíndricas de dientes rectos 43-2, 43-3 del árbol hueco 43-1 hacia el piñón solar 43 de la etapa de alta excitación 40. Las coronas 73-1, 73-2 de los engranajes planetarios primero y segundo 71, 72 del engranaje acoplado planetario 70, en la forma de realización de acuerdo con la figura 4 no continúan como etapa de ruedas cilíndricas de dientes rectos, sino que marchan por inercia en árboles huecos 73-5, 73-6 que discurren coaxialmente hacia los árboles 76-3, 76-4 de los portasatélites 76-1,76-2, en los que las primeras ruedas cilíndricas de dientes rectos 53 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto 51, 52 pueden acoplarse de manera controlable a través de conexiones conmutables 56.
Las primeras ruedas cilíndricas de dientes rectos 53 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto 51, 52 se engranan con las segundas ruedas cilíndricas de dientes rectos 54 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto 51, 52, que están instaladas en el árbol hueco 4-1 hacia el elemento de accionamiento de salida 4.
Sin embargo, en la forma de realización de la disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención, de acuerdo con la figura 5, a diferencia de la forma de realización de acuerdo con la figura 2, en lugar de un embrague 23 con actuador 25, se presenta un freno 24 con una zapata de freno 24-1 y un disco de freno 24-2.
En la forma de realización de acuerdo con la figura 6, a diferencia de la forma de realización de acuerdo con la figura 2, en la disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención, en relación con los primeros y segundos engranajes planetarios 71 y 72 del engranaje de acoplamiento 70, para el bloqueo o liberación de los piñones solares 75-1,75-2 está configurado, en cada caso, con los piñones solares 75-1, 75-2 sin posibilidad de giro con el elemento de empujador 64 a modo de un dedo de cambio de velocidad 61.
Mediante el desplazamiento del accionamiento de regulación 60 con la corredera de cambio de velocidad 66, en la dirección de desplazamiento 65 coaxial a la dirección de extensión Y del cigüeñal 15, en cuyo cuerpo de corredera 67 están configurados un elemento de tope 68 y un hueco 69, la rotación del piñón solar respectivo 75-1, 75-2 puede bloquearse al hacer tope el elemento de empujador 64 del dedo de cambio de velocidad 61 con el elemento de tope 68 del cuerpo de corredera 67. En cambio, si se presenta un hueco 69 en el trayecto de movimiento del dedo de cambio de velocidad 61 es posible una rotación libre del dedo de cambio de velocidad 61 y con ello del piñón solar 75-1,75-2 unida con el dedo de cambio de velocidad 61.
La forma de realización de la disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención, de acuerdo con la figura 7 corresponde esencialmente a la forma de realización de la figura 3. Por el contrario, en la forma de realización de acuerdo con la figura 7 la disposición de engranaje acoplado planetario 70 con engranaje planetario primero y segundo 71 o 72 se ha sustituido por un simple embrague de fricción 23.
Cada uno de los embragues de fricción 23 se forma por un primer elemento de fricción 23-1, por ejemplo, en forma de plato giratorio, y un segundo elemento de fricción 23-2, por ejemplo, en forma de cazoleta alojando en sí mismo el primer elemento de fricción 23-1 que pueden acoplarse entre sí por fricción o pueden desacoplarse el uno del otro.
El primer elemento de fricción 23-1 marcha por inercia en un árbol intermedio 23-3 al que se ha unido sin posibilidad del árbol respectivo 55-1, 55-2 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 51, 52 y al que, por consiguiente, pueden acoplarse las primeras ruedas cilíndricas de dientes rectos 54 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51 y 52 a través de conexiones conmutables 56.
El segundo elemento de fricción 23-2, por ejemplo, en forma de una cazoleta o carcasa marcha por inercia en una etapa de ruedas cilíndricas de dientes rectos 23-4 con dentado externo, que se engrana con la etapa de ruedas cilíndricas de dientes rectos 4-2 del árbol hueco 4-1 hacia el elemento de accionamiento de salida 4.
En el estado desacoplado de los elementos de fricción 23-1,23-2 primero y segundo, estos pueden rotar libremente unos hacia otros alrededor del árbol intermedio 23-3 sin interacción, de modo que no se realiza ninguna transmisión de potencia o de momento de torsión.
En el engrane de los elementos de fricción 23-1, 23-2 primero y segundo estos están unidos entre sí sin posibilidad de giro, y en la conexión de una de las conexiones 56 conmutables se realiza una rotación común alrededor del árbol intermedio 23-2 con transmisión de potencia y de momento de torsión al elemento de accionamiento de salida 4.
En las formas de realización de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, de acuerdo con las figuras 2 a 6, el engranaje acoplado planetario 70 estaba configurado con engranajes planetarios 71 y 72 individuales separados entre sí con equipos de acoplamiento 21 y 22 separados de manera correspondiente.
En cambio, en las formas de realización de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención de acuerdo con las figuras 8 a 15, el engranaje acoplado planetario 70 está integrado con engranajes planetarios 71' y 72' individuales que están orientados coaxiales entre sí. A este respecto, el motorreductor 30 previsto, actúa en cada caso a través del piñón central 76 común, unido sin posibilidad de giro con el cigüeñal 15, concretamente en las formas de realización de acuerdo con las figuras 8 a 13, o a través de un acoplamiento a través de una etapa de alta excitación 40, en las formas
de realización de las figuras 14 y 15, a través de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51 y 52 actúa en el elemento de accionamiento de salida 4.
En las formas de realización de las figuras 8 a 15, en el piñón central 76 común está configurada una rueda cilíndrica de dientes rectos 76-7, que se engrana de manera controlable con el engranaje de motor reducido 30 del accionamiento eléctrico 3.
En las formas de realización de acuerdo con las figuras 4 a 16, en la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención, los equipos de acoplamiento 21 y 22 respectivos están configurados en el lado de entrada, y concretamente con respecto al flujo de potencia y de momento de torsión. A este respecto, como equipos de acoplamiento 21 y 22 se prevén esencialmente los conceptos ya presentados con dedo de cambio de velocidad 61 y corredera 66 de acuerdo con la figura 8, con frenos 24 de acuerdo con la figura 9, a través de embragues de fricción 23 separados de acuerdo con las figuras 10 a 14.
Las coronas 73-1 y 73-2 de los engranajes parciales 71', 72' del engranaje acoplado planetario 70 integrando, en las formas de realización de las figuras 8 a 15 presentan árboles huecos 73-5, 73-6 coaxiales entre sí y con respecto al cigüeñal 15 y encajados unos en otros en los cuales están instaladas las segundas ruedas cilíndricas de dientes rectos 54 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51 o 52 sin posibilidad de giro. Las segundas ruedas cilíndricas de dientes rectos 54 se engranan con las primeras ruedas cilíndricas de dientes rectos 53 de los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo 51, 52, en donde estos a través de conexiones conmutables 56 se engranan de manera controlable con árboles que marchan en inercia en ruedas cilíndricas de dientes rectos y, a su vez, se engranan con la rueda cilíndrica de dientes rectos 4-2 del árbol hueco 4-1 del elemento de accionamiento de salida 4 para provocar el flujo de potencia y de momento de torsión hacia el elemento de accionamiento de salida 4.
La invención se refiere a bicicletas eléctricas (pedelec/eBike) con motor central y un cambio de marchas de bicicleta para adaptar la fuerza de accionamiento limitada del conductor a las diferentes resistencias al avance.
En las bicicletas eléctricas con accionamiento de pedalier se conoce la disposición de un cambio de piñón o de buje en la rueda trasera y de un accionamiento en el pedalier.
Además se conocen accionamientos de pedalier con mecanismo de cambio de velocidad integrado que presentan un motor de árbol hueco coaxial al cigüeñal de pedal y un mecanismo de cambio de velocidad axialmente paralelo al cigüeñal de pedal.
Además, pueden integrarse engranajes de anillo de fricción como mecanismo de cambio de velocidad de bicicleta regulable sin etapas en un accionamiento de pedalier de pedelec/eBike. Un engranaje de anillo de fricción como engranaje de fricción tiene la desventaja de un rendimiento comparativamente bajo que repercute en la autonomía de batería y en la movilidad sin respaldo motor, en particular, marchas por encima de 25 km/h en pedelecs.
Los accionamientos de pedalier con cambios de velocidad integrados basados en engranajes recto, en particular, al reducir a una marcha más baja, no pueden conmutarse bajo carga o solo bajo una carga parcial. Por lo demás, estos cambios de velocidad no presentan ninguna selección de marcha automática de actuación electromecánica. Tienen además la grave desventaja de que el cambio no se realiza con libertad de interrupción de fuerza de tracción. El conductor en el cambio, en particular, cuando al acelerar pisa el pedal, experimenta un recorrido sin carga de la manivela del pedal claramente perceptible.
La invención, entre otros, se basa en el objetivo de integrar un cambio de marchas de bicicleta automático con capacidad de cambio bajo carga, sin interrupción de fuerza de tracción y eficiente en una unidad de accionamiento en el pedalier de un pedelec. Puede omitirse un dispositivo de conmutación en la rueda trasera. A este respecto, debe conseguirse una representación compacta del accionamiento de Pedelec.
La invención resuelve el objetivo planteado con la utilización y la integración de un engranaje recto 50 conmutable en la forma de dos mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto 51, 52 como engranajes parciales que pueden acoplarse de manera controlable a través de dos equipos de acoplamiento 21, 22 al flujo de potencia y de momento de torsión para permitir, así, un cambio de marchas totalmente automático sin interrupción de fuerza de tracción. El engranaje recto 50 conmutable asume la tarea del cambio de marchas de la bicicleta o la transmisión variable para la fuerza de accionamiento del conductor. Mediante la utilización de un engranaje en arrastre de forma puede mejorarse el rendimiento con respecto a un engranaje por fricción integrado.
Ambos engranajes parciales 51, 52 presentan una salida de engranaje común y pueden llevarse recíprocamente, por ejemplo, a través de embragues de fricción 23 hacia el flujo de potencia.
La variación de la transmisión o conmutación puede realizarse inicialmente antes del cambio de marcha propiamente dicho mediante la inserción de la marcha que va a cambiarse o mediante la selección de una transmisión en el engranaje parcial 51, 52 sin carga en cada caso. Con un cambio del flujo de potencia o una transferencia de momento de la marcha anteriormente bajo carga o engranajes parciales 51, 52 a la marcha seleccionada previamente, o al engranaje parcial 52, 51 libre de carga, la operación de conmutación se ejecuta con variación de multiplicación.
Mediante dos embragues de fricción 23 es posible la transferencia de momento entre ambos engranajes parciales 51, 52 sin interrupción de fuerza de tracción. En la operación de conmutación el embrague 23 del engranaje parcial 51, 52 sin carga se cierra con la marcha seleccionada previamente y el embrague 23 del engranaje parcial 52, 51 bajo carga anteriormente se abre.
De acuerdo con la invención para la representación de la transferencia de momento sin interrupción de fuerza de tracción entre ambos engranajes parciales 51, 52, además de embragues de fricción 23 puede utilizarse también frenos 24, piñones libres conmutables, electroimanes elevadores, motores eléctricos/ accionamientos de regulador o una corredera de cambio de velocidad, con la que pueden bloquearse árboles de rueda dentada de los engranajes parciales.
Por lo demás, de acuerdo con la invención se realiza una conexión preferida del grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento a través de un engranaje acoplado planetario 70, o en forma integrada con etapas o partes de engranaje 71', 72' o a través de engranajes planetarios 71, 72 individuales separados.
La transferencia de momento tiene lugar al bloquear de manera sencilla y liberar de nuevo los piñones solares 75-1, 75 2 con respecto a la carcasa 14. Con esto resulta que el grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento no rote simultáneamente, sino que esté unido posibilidad de giro con la carcasa 14.
Al mecanismo de cambio de velocidad 50 puede conectarse opcionalmente un motor 3 a través de un engranaje reductor 30 preferentemente en la entrada del mecanismo de cambio de velocidad 50.
Las figuras 1 a 16 muestran realizaciones preferidas y variantes para la estructura de una disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención, por ejemplo, de un accionamiento de pedalier de pedelec/eBike con un engranaje recto 50 conmutable sin interrupción de fuerza de tracción.
El mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 consta en todas las realizaciones de dos engranajes parciales 51, 52, que pueden conectarse adicionalmente mediante un grupo actuador de conmutación recíprocamente al flujo de potencia.
Para el grupo actuador de conmutación se utilizan embragues de fricción 23, motores eléctricos, accionamientos de regulador 60 (véase las figuras 2 a 4, 7 y 10 a 16), frenos (figuras 5 y 9) o una corredera de cambio de velocidad (figuras 6 y 8), con la que pueden bloquearse árboles de rueda dentada correspondientes.
Como alternativa pueden utilizarse también, por ejemplo, piñones libres conmutables o imanes elevadores.
En las realizaciones de las figuras 2 a 6 y 8 a 15, el grupo actuador de conmutación está conectado preferentemente a través de un engranaje acoplado planetario 70. Por ello, el grupo actuador de conmutación no rota simultáneamente y la conexión adicional de un engranaje parcial 51, 52 puede tener lugar de manera sencilla mediante la inmovilización del piñón solar 75-1, 75-2 sin posibilidad de giro en la carcasa 14.
Una operación de conmutación puede ejecutarse de acuerdo con la invención en dos etapas:
(1) selección previa de una transmisión en el engranaje parcial sin carga, por ejemplo, mediante una varilla de mando con chaveta móvil o trinquete. En el punto donde la chaveta móvil o el trinquete une la rueda dentada con el árbol en arrastre de forma sin posibilidad de giro, el momento de torsión puede transmitirse de la rueda dentada al árbol.
(2) Transferencia de momento sin interrupción de fuerza de tracción, por ejemplo, mediante dos embragues de fricción 23 (figuras 2 a 4, 7, 9 a 16) del engranaje parcial anteriormente bajo carga 51, 52 al engranaje parcial sin carga 52, 51 con la transmisión previamente seleccionada. El embrague 23 del engranaje parcial 51, 52 sin carga se cierra con la marcha seleccionada previamente y el embrague 23 del engranaje parcial 52, 51 bajo carga anteriormente se abre al mismo tiempo.
En el mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50, de acuerdo con las figuras 3, 5, 7, 14, 15 puede intercalarse una etapa planetaria 41 como etapa de alta excitación 40 para reducir el momento de torsión de entrada del conductor. Con ello es posible un diseño especialmente compacto tanto del motorreductor 30 como del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50.
Dos piñones libres 36, 37, visibles, por ejemplo, en la figura 3 sirven, por un lado, para la posibilidad de pedalear hacia atrás, y por otro lado, para el desacoplamiento del motor 3 cuando falla o en la desconexión del motor en una velocidad de marcha de 25 km/h.
La figuras 4 y 11 muestran una variante en las cuales las etapas de engranaje del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 están dispuestas en la salida de engranaje.
Las figuras 2, 3, 5 a 10 y 13 a 14 muestran, en cambio, disposiciones de las etapas de engranaje en la entrada de engranaje.
En la figura 12 están dispuestas etapas de engranaje distribuidas tanto en la salida de engranaje como en la entrada de engranaje.
Las figuras 6 y 8 muestran formas de realización de la disposición de accionamiento 80 con un grupo actuador de conmutación como accionamiento de regulador 60 con dedos de cambio de velocidad 61 y corredera de cambio de velocidad 66. A este respecto, los dedos de cambio de velocidad 61 con los piñones solares 75-1, 75-2 del engranaje acoplado planetario 70 están unidos sin posibilidad de giro y pueden bloquearse mediante una corredera de cambio de velocidad 66, que puede desplazarse en paralelo a la dirección 65 hacia el cigüeñal de pedal 15.
En las figuras 5 y 9 está realizado un grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento con frenos 24. Los frenos 24 son preferentemente frenos de disco y pueden activarse, por ejemplo, mediante mecanismo hidráulico. A este respecto, los discos 24-2 están unidos sin posibilidad de giro con los piñones solares 75-1, 75-2 y rotan junto con los piñones solares 75-1, 75-2.
De manera similar a en los embragues de fricción 23, con ambos frenos 24 adaptados el uno al otro electrónicamente, las velocidades de giro de los piñones solares 75-1, 75-2 pueden modificarse de manera continua y progresivamente para transferir así el momento de un engranaje parcial 51, 52 al otro sin interrupción de fuerza de tracción.
Las figuras 7 y 16 muestran formas de realización alternativas del grupo actuador de conmutación sin conexión a través de un engranaje planetario.
En las figuras 2 a 7 el grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento está instalado en los árboles intermedios 55-1, 55-2 de los engranajes parciales 51, 52.
Las figuras 8 a 16 muestran en la entrada de ambos engranajes parciales 51, 52 del mecanismo de cambio de marcha 50 una disposición coaxial de las etapas planetarias 71', 72' del engranaje acoplado planetario 70, así como embragues de fricción 23, motores eléctricos 3, accionamientos de regulador 60 para el cigüeñal de pedal 15. Los árboles intermedios 55-1, 55-2 del engranaje parcial 51, 52 hacia las primeras ruedas cilíndricas de dientes rectos 53, en las formas de realización de las figuras 8 a 11, así como 13 a 16 presentan, en cada caso, una etapa de rueda cilíndrica de dientes rectos 57-1,7 50-2 para engranarse con la rueda cilíndrica de dientes rectos 4-2 del árbol hueco 4-1 hacia el elemento de accionamiento de salida 4.
A través de un piñón libre adicional 4-3 el cigüeñal de pedal 15 puede unirse directamente con la salida de engranaje del mecanismo de cambio de velocidad 50, y con ello, directamente con el plato 4 (figura 15). Esta unión directa del cigüeñal de pedal 15 con el plato 4 se produce cuando ambos engranajes parciales 51,52 no están sometidos a carga, por ejemplo, mediante la apertura de los dos embragues de fricción 23. Por ello, puede realizarse de manera sencilla y compacta una marcha adicional, con la transmisión uno. A este respecto, la transmisión con una relación 1: 1 significa una marcha directa 4-4 con un rendimiento especialmente alto en correspondencia. La transmisión realizada mediante el piñón libre 4-3 no necesita conmutarse activamente sino que se realiza mecánicamente con cambio automático mediante el piñón libre de adelantamiento.
Una conexión de un motor 3 a través de un engranaje reductor 30 al mecanismo de cambio de velocidad 50 se realiza preferentemente en la entrada del mecanismo de cambio de velocidad 50 o mediante una unión con el brazo planetario 76 común (por ejemplo, la figura 14) del engranaje acoplado planetario o en unión directa, dado el caso a través de un piñón libre 36, 49, con el cigüeñal de pedal (por ejemplo, figuras 3 y 13).
A continuación se representan resumidas las formas de realización de la disposición de accionamiento de acuerdo con la invención de las figuras 2 a 16 de nuevo según su idea principal.
la figura 2: Disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención como accionamiento de pedalier de pedelec/eBike - con un engranaje recto 50 integrado que puede conmutarse sin interrupción de fuerza de tracción como cambio de marchas, que está construido a partir de dos engranajes parciales 51, 52. Mediante dos actores 25 con embrague de fricción 23 en los árboles intermedios 55-1, 55-2 de los engranajes parciales 51, 52 el momento de torsión puede transferirse de un engranaje parcial a otro.
la figura 3: Estructura de una disposición de accionamiento 80 de acuerdo con la invención con etapa planetaria de alta excitación 40 intercalada para reducir el alto momento de torsión de entrada del conductor.
la figura 4: Disposición de las etapas de engranaje 51, 52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 en la salida de engranaje, es decir, dirigidas al elemento de accionamiento de salida 4.
la figura 6: Realización de un grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento entre los engranajes parciales 51,52 con accionamiento de regulador con dedos de cambio de velocidad 61 y corredera de cambio de velocidad 66 desplazable.
la figura 7: Realización del grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento entre los engranajes parciales 51, 52 con dos embragues de fricción 23 en los árboles intermedios 55-1, 55-2 de los engranajes parciales sin unión a través de un engranaje planetario.
la figura 8: Realización del grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento entre los engranajes parciales 51, 52 con dedos de cambio de velocidad 61 y corredera de cambio de velocidad 66 en la entrada de ambos
engranajes parciales 51, 52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50. Existe una disposición coaxial de las etapas planetarias 71', 72' del engranaje acoplado planetaria 70 hacia el cigüeñal de pedal 15. Se presenta además una disposición de las etapas de engranaje 51, 52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 en la entrada de engranaje. Salida común de los dos engranajes parciales. La conexión del motor 3 se realiza a través de un engranaje reductor 30 en el brazo planetario 76 común.
la figura 9: Realización del grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento entre los engranajes parciales con frenos 24, en particular, frenos de disco, en la entrada de ambos engranajes parciales 51, 52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50.
la figura 10: Realización del grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento entre los engranajes parciales 51, 52 con dos embragues de fricción 23 en la entrada de ambos engranajes parciales 51, 52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 y con disposición coaxial de las etapas planetarias 71', 72' del engranaje acoplado planetario 70 y embragues de fricción 23 al cigüeñal de pedal 15.
la figura 11: Realización con grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento entre los engranajes parciales 51,52 en la entrada de ambos engranajes parciales 51,52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 con disposición de las etapas de engranaje 51, 52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 en la salida de engranaje, es decir, el elemento de accionamiento de salida 4.
la figura 12: Disposición de las etapas de engranaje 51, 52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 tanto en la salida de engranaje como en la entrada de engranaje.
la figura 13: Realización con grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento entre los engranajes parciales 51,52 en la entrada de ambos engranajes parciales 51,52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 y conexión de un motor 3 a través de un engranaje reductor 30 en el cigüeñal de pedal 15.
la figura 14: Realización con grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento entre los engranajes parciales 51,52 en la entrada de ambos engranajes parciales 51,52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 con una estructura con etapa planetaria de alta excitación 40 intercalada para reducir el momento de torsión de entrada alto del conductor.
la figura 15: Unión directa del cigüeñal de pedal con el plato como elemento de accionamiento de salida 4 a través de un piñón libre 4-3 y con marcha directa 4-4.
la figura 16: Realización del grupo actuador de conmutación para la transferencia de momento entre los engranajes parciales 51, 52 con dos embragues de fricción 23 en la entrada de ambos engranajes parciales 51, 52 del mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto 50 y con disposición coaxial de los 23 embragues de fricción hacia el cigüeñal de pedal 15 y sin conexión a través de un engranaje planetario.
Claims (9)
1. Disposición de accionamiento (80) para un vehículo (1) que puede accionarse con fuerza muscular y/o con fuerza motriz, una bicicleta eléctrica, eBike o pedelec, con:
- un cigüeñal (15) que puede girar alrededor de un eje de giro (Y) para recibir un primer momento de torsión y generado, en particular, con fuerza muscular y
- un equipo de transferencia (20), que está configurado para la transferencia de un primer momento de torsión desde el cigüeñal (15) a un elemento de accionamiento de salida (4) que puede acoplarse con una rueda de accionamiento (9-2) del vehículo (1) y mediante un engranaje recto (50) conmutable - en particular automáticamente - de varias etapas para una transmisión variable en la que:
- el engranaje recto (50) presenta un primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51) y un segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52) separado de este,
- el primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51) y el segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52) presentan una salida de engranaje común hacia el elemento de accionamiento de salida (4) acoplable y
- el primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51) y el segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52) pueden acoplarse recíprocamente y alternativamente al flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia (20), en donde
• para el acoplamiento recíproco y alternativo del primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51) y del segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52) al flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia (20), un primer equipo de acoplamiento (21) está asociado al primer mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51), y un segundo equipo de acoplamiento (22) está asociado al segundo mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (52), y
• el primer equipo de acoplamiento (21) y el segundo equipo de acoplamiento (22) pueden accionarse de manera independiente el uno del otro y pueden trasladarse al menos a un estado acoplado y a un estado desacoplado,
• en donde en el estado acoplado de un equipo de acoplamiento (21,22) respectivo, el mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51,52) asociado, en cada caso, está acoplado al flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia (20), y en el estado desacoplado del equipo de acoplamiento (21,22) respectivo, el mecanismo de cambio de velocidad de engranaje recto (51, 52) asociado, en cada caso, está desacoplado del flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia (20),
caracterizado porque
un equipo de acoplamiento (21, 22) respectivo
- un engranaje planetario (70, 71, 72) o una parte (71', 72') de un engranaje planetario (70) y
- presenta medios para bloquear un piñón solar (75-1, 75-2) del engranaje planetario (70, 71, 72) respectivo o parte (71', 72') de un engranaje planetario (70)
- de acuerdo con un estado acoplado del equipo de acoplamiento (21,22) para la transferencia de potencia y de momento de torsión sin posibilidad de giro, en particular con respecto a una carcasa (14) de la disposición de accionamiento (80), o
- de acuerdo con un estado desacoplado del equipo de acoplamiento (21,22) sin transferencia de potencia y de momento de torsión, liberar para un giro conjunto libre.
2. Disposición de accionamiento (80) según la reivindicación 1,
en la que un equipo de acoplamiento (21, 22) respectivo con respecto al flujo de potencia y de momento de torsión del equipo de transferencia (20) está dispuesto en el equipo de transferencia (20)
- en el lado de entrada y opuesto al elemento de accionamiento de salida (4) o
- en el lado de salida y dirigido hacia el elemento de accionamiento de salida (4).
3. Disposición de accionamiento (80) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que
- un equipo de acoplamiento (21,22) respectivo para el bloqueo y liberación controlados de un piñón solar (75-1,75-2) de un engranaje planetario (70, 71, 72) tomado como base presenta un elemento de empujador (64) acoplado con el piñón solar (75-1, 75-2) respectivo sin posibilidad de giro y
- el elemento de empujador (64) respectivo está dispuesto en particular radial y/o axialmente fuera del piñón solar (75-1, 75-2) acoplado en cada caso, y/o en cada caso está configurado en una sección o como una sección radialmente externa o la más externa de un dedo de cambio de velocidad (61) acoplado con el piñón solar (75-1,75-2) respectivo sin posibilidad de giro.
4. Disposición de accionamiento (80) según la reivindicación 3,
en la que puede llevarse a cabo un bloqueo y liberación de un piñón solar (75-1, 75-2) respectivo a través de un accionamiento de regulador (60), en particular mediante una corredera de cambio de velocidad (66) distanciada radialmente con respecto al eje de giro (Y) del cigüeñal (15) y/o de los piñones solares (75-1, 75-2) y que puede posicionarse de manera controlada axialmente paralela con una multitud de elementos de tope (68) para bloquear y liberar los elementos de empujador (64).
5. Disposición de accionamiento (80) según una de las reivindicaciones anteriores, en la que un equipo de acoplamiento (21, 22) respectivo presenta un embrague (23, 24) o está configurado como tal, en particular, a modo de un embrague de fricción (23) o de un freno (24), y/o en cooperación con un actuador (25) para el accionamiento controlado del embrague respectivo (23, 24), en particular para bloquear o liberar un piñón solar (75-1,75-2) respectivo de un engranaje planetario (70, 71, 72) tomado como base.
6. Disposición de accionamiento (80) según una de las reivindicaciones precedentes, en la que
- un accionamiento eléctrico (3) está configurado para generar un momento de torsión y
- el accionamiento eléctrico (3) para transferir el momento de torsión de motor puede acoplarse de manera controlable al elemento de accionamiento de salida (4) a través del equipo de transferencia (20) y en particular a través del engranaje recto (50).
7. Disposición de accionamiento (80) según la reivindicación 6,
en la que entre el accionamiento eléctrico (3) y el engranaje recto (50) está configurado un motorreductor (30) en forma de un engranaje recto (32-35) de varias etapas, en particular con o configurado de material de plástico.
8. Disposición de accionamiento (80) según una reivindicación 6 o 7,
que presenta la estructura de un accionamiento motorizado central, y en particular, una carcasa común (14) en la que están alojados el equipo de transmisión (20), el engranaje recto (50) y en particular los mecanismos de cambio de velocidad de engranaje recto primero y segundo (51, 52), los equipos de acoplamiento (21, 22) primero y segundo, dado el caso, el accionamiento de regulador (60), el accionamiento eléctrico (3), el motorreductor (30) y - al menos parcialmenteel cigüeñal (15).
9. Vehículo (1) que puede accionarse con fuerza muscular y/o con fuerza motriz, bicicleta eléctrica, eBike o pedelec con:
- al menos una rueda (9-1, 9-2) y
- una disposición de accionamiento (80) según una de las reivindicaciones 1 a 8 para el accionamiento de la al menos una rueda (9-1, 9-2).
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