JP7093351B2

JP7093351B2 - 動力伝動要素、トルク測定装置、及びフリーホイールアセンブリ

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Publication number: JP7093351B2
Application number: JP2019528689A
Authority: JP
Inventors: アントニウスゲオルクロスベルガー，
Original assignee: テークー－ジステームスゲーエムベーハー
Priority date: 2016-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2022-06-29
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: US20220163063A1; WO2018096521A2; JP2019537019A; US11592056B2; JP7417669B2; EP4325191A1; US20230407911A1; US20200063793A1; CN114486035A; DE102016122845A1; JP2022120179A; EP3978886A1; WO2018096521A3; JP2024029194A; EP3978886B1; US20230235782A1; CN110088585A; US11286979B2; CN110088585B; US11781590B2

Description

本明細書は第１の態様において、クランクシャフトに作用する径方向の力を測定するためのロードセルを開示する。

特許文献１は、径方向の力、そして軸受の外側リングに対するスラスト力及び傾斜モーメントを測定するためのバネ領域を備えるフランジ構成を備える、荷重感知軸受アセンブリを開示している。

特許文献２は、径方向で離された外側リングによって支持されるスロット付き内側リングを有する軸受を、径方向には剛性でありかつ軸方向には可撓性である、周方向で離された複数の支持体を用いて、保持することにより、シャフトの軸受の軸方向スラスト荷重を制御された様式で受ける、軸受支持システムを開示している。

特許文献３は、軸受の配置によって支持された円筒状セクションを備え、かつ径方向に延びるフランジセクションを備える、第１の要素を有し、またホイールリムをセンタリングするためのフラップを備える第２の要素を有する、車輪軸受ユニットを開示している。

米国特許出願公開第２００７／０５１１８７号明細書米国特許第４，９００，１６５号明細書米国特許出願公開第２０１１／１８７１７９号明細書

本明細書によるロードセルは、軸受のリングを受けるための、円筒形の受承スリーブと、上記ロードセルを変速機ハウジング内に取り付けるための固定リングとを備える。上記リングは特に、転がり軸受の外側リングにされることができる。上記ロードセルの上記固定リングは、接続部分又は測定領域で上記受承スリーブに接続される。上記測定領域は、上記軸受の上記リングから上記測定領域に伝達される、上記受承スリーブの径方向の力を受けるために提供される。

例えば接着された歪みゲージなどの歪みセンサを、上記測定領域のうちの少なくとも２つに取り付ける。更に上記ロードセルは軸方向支持部分を備え、これは上記軸受の上記外側リングの軸方向支持のため、又は軸方向の力を受けるために、上記固定リングに備えられる。ここで軸方向の力は、上記受承スリーブの長手方向に対して平行に整列されており、径方向の力は、上記長手方向に対して垂直に整列されている。

特に上記ロードセルは、上記受承スリーブの径方向内側に位置する軸受を受けるよう構成されることができ、ここで上記軸受の外側リングは、受承スリーブの内面と接触し、上記測定領域及び上記軸方向支持部分は、上記固定リングに径方向内向きに接合してもよい。

上記軸方向支持部分は、径方向スロットによって上記測定領域から離されており、ここで上記軸方向支持部分は、周方向スロットによって上記受承スリーブから離されている。

特に上記測定領域は、角ブラケットとして形成された測定用突起を備えることができ、上記角ブラケットは特に、径方向領域と、その径方向領域に隣接した軸方向領域とを備えてもよい。この形状は、径方向の力の作用下で制御された変形を生成するために極めて好適である。

上記径方向領域は上記固定リングに接続され、上記軸方向領域は上記受承スリーブに接続される。特に上記径方向領域は、上記軸方向領域に対しておよそ９０°の角度で配置されることができる。

更なる実施形態では、上記軸方向領域は、上記受承スリーブの円筒形の内面と面一である。

特に軸方向支持突起は、上記受承スリーブの内面全体で径方向内向きに突出するように構成されることができる。その結果、軸受を上記受承スリーブ内に、上記軸受のリング、特に外側リングがこの突出した領域に当接し、上記軸受に作用する軸方向の力がロードセルに伝達され、また固定領域で伝達されるように、配置されることができる。

更なる実施形態では、上記歪みセンサのうちの少なくとも１つは、歪みゲージとして構成される。更なる実施形態では、１つの歪みセンサが各上記測定領域に取り付けられ、特に各上記歪みセンサは、上記測定領域の径方向領域に取り付けられることができる。

更なる実施形態では、上記測定領域のうちの少なくとも２つは、上記歪みセンサを取り付けるための低くなった部分を備え、それにより上記歪みセンサを容易に位置決めして、損傷から保護することができる。

ある特定の実施形態では、上記ロードセルは、９０°の間隔で配置された４つの上記測定領域を備える。その結果、一方では上記ロードセル内に受けられた上記軸受の良好な支持を得ることができ、また他方では、所定の径方向の力の測定を可能とすることができ、この測定から、クランクシャフトに作用するトルクを算出することができ、上記クランクシャフトは上記軸受によって支持される。

特に上記固定リングは、上記固定リングをハウジングにねじ留めするために好適な固定孔が備えられた固定領域を有することができる。

更に、上記固定リングは凹部を備えてもよく、上記測定領域は上記凹部に配置される。この場合、上記測定用突起、上記測定用突起の大きさを定める上記スロット、及び上記軸方向支持部分は特に、上記測定用突起と、上記測定用突起の大きさを定める上記スロットとを含む角度に関する大きさが、上記軸方向支持部分の角度に関する大きさにおおよそ対応するように、寸法設定されることができる。

一実施形態では、周方向における上記測定領域の角度に関する大きさは、３０°以下である。その結果、良好な変形性を得ることができ、加えられる径方向の力は、明確に定義されたある方向に対応する。

特に上記ロードセルは、弾性変形して良好な安定性及び形状の安定性を提供する金属で一体的に作られることができる。ここで「金属」は金属材料を指し、特に金属合金を含む。

更なる態様では、本明細書は、クランクシャフトに作用する力を測定するための測定装置を開示する。上記測定装置はクランクシャフトを備え、これは上記クランクシャフトに配置された軸受と、上述のロードセルとを備える。上記ロードセルの受承スリーブは、上記軸受の外側リングに配置され、上記ロードセルの軸方向支持部分は、上記軸受の上記外側リングに軸方向で支持される。

更に、評価用電子機器が上記ロードセルの歪みセンサに接続され、この評価用電子機器は、上記歪みセンサの信号から、上記クランクシャフトに作用する力を測定するよう構成される。上記クランクシャフトは特にペダルシャフトにされることができるが、例えばピストンエンジンのクランクシャフトであってもよい。

更に本明細書は、上述の測定装置を備える変速装置を開示する。上記変速装置は、変速機ハウジング及びクランクシャフトを備え、上記クランクシャフトは、第１の軸受及び第２の軸受を介して上記変速機ハウジング内に設置される。

上記第１の軸受は、上記測定装置のロードセルを介して上記変速機ハウジング内に受けられる。上記ロードセルは、固定リングを介して上記変速機ハウジング内に受けられる。受承スリーブは、上記第１の軸受の外側リングを受承し、軸方向支持部分は上記第１の軸受の上記外側リングで支持される。

上記変速装置において、特に上記クランクシャフトは、上記軸受を支持するための第１の段及び第２の段を備えることができる。これらの段は例えば、上記クランクシャフトが中央部において、その２つの端部における直径よりも大きな直径を有することによって、形成されることができる。特に、上記測定装置の上記第１の軸受の内側リングは、上記ペダルシャフトの上記第１の段に配置されることができ、また上記第２の軸受の内側リングは、上記クランクシャフトの上記第２の段に配置されることができ、それにより斜めに設置された軸受のＸ字形配置が形成される。

上記クランクシャフトに配置された上記軸受の上記Ｘ構成では、上記クランクシャフトに作用する力は、上記軸受を介して外向きに伝達される。その結果、ロードセルを更に外側の、評価用電子機器付近に配置されることができる。更に、出力側軸受に配置された出力シャフトに作用する力もまた、外向きに作用する。これにより上記出力シャフトを、上記出力シャフトの駆動側に配置された回転子シャフトからある距離に保持することができる。

軸方向の力を受けるために、上記測定装置の上記第１の軸受及び上記測定装置の上記第２の軸受は、特に単列アンギュラ玉軸受として構成されることができる。一実施形態では、上記第２の軸受は、上記ペダルシャフトの上記第２の段又は上記ハウジングに、波形バネによって支持される。

更なる実施形態では、上記第２の軸受は、上記ペダルシャフトの上記第２の段又は上記ハウジングに、スペーサディスクによって支持される。

更に、本明細書は、上述の特徴を有し、またモータ及び上記モータに接続された減速歯車、並びに上記減速歯車に接続された中空出力シャフトを備える、変速装置を開示する。

この変速装置では、クランクシャフトはペダルシャフトとして構成され、第１の軸受及び第２の軸受はそれぞれ転がり軸受として構成される。上記ペダルシャフトは上記中空出力シャフトを通り、上記ペダルシャフトを上記中空出力シャフトから切り離すために、フリーホイールが上記ペダルシャフトと上記中空出力シャフトの間に備えられる。

更に、本明細書は、上述の変速装置を備える電動車両を開示する。ここでモータは電気モータとして構成され、上記電動車両のバッテリは上記電気モータに接続される。

別の態様では、本明細書は、入力シャフト及び出力シャフトを備えるハーモニックピンリング変速機を開示する。特に上記入力シャフトは、電気モータの回転子シャフトとして好適な中空シャフトとして構成されることができ、また上記出力シャフトは、力の流れにおいて、以下で説明される内側歯車の後ろに位置する、中空シャフトとして構成されることができる。

この変速機では、牽引手段を外側歯車に押し付ける役割を果たすカムディスクが、中空駆動シャフトと単一部品として形成され、上記中空駆動シャフトは特に、電気モータの回転子を形成することができる。

上記変速機は、第１の外側歯車と、第１の軸直角平面において上記第１の外側歯車に対して同心に配置される内側歯車とを備える。第２の外側歯車は第２の軸直角平面に配置され、牽引手段は、上記第１の外側歯車と上記内側歯車の間に延びる。換言すれば、上記牽引手段の軸方向領域は、上記外側歯車と上記内側歯車の間に形成された空間に配置される。

回転トランスミッタは、上記牽引手段を上記内側歯車の外周から持ち上げ、上記第１の外側歯車の内周及び上記第２の外側歯車の内周に押し付ける。上記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備える。上記カムディスク、及び上記ピンリングのピン保持リングは、上記第１の軸直角平面と上記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置される。上記カムディスクは、上記中空駆動シャフトと単一部品として形成される。

ある有利な実施形態では、上記牽引手段はピンリングとして構成され、ピン又は突出部が中央領域の２つの反対側の側部に突出し、上記中央領域は上記第３の軸直角平面に配置される。特に上記中央領域は可撓性のものとして作られることができ、ピン保持リングに対応する。更に上記ピンリングの上記中央領域は、カムディスクの軸受のための内側軸受面と、支持リングなどの歯車部品の軸受のための外側軸受面とを備えてもよい。

作動時に、上記回転トランスミッタは上記ピンを上記内側歯車の外周から持ち上げ、上記ピンを、上記第１の外側歯車の内周及び上記第２の外側歯車の内周に押し付ける。

別の実施形態では、上記カムディスクの外周は、卵形、例えば正弦波又は楕円が重畳円形を有するよう構成される。別の実施形態では、上記カムディスクの外周は円形を有し、変速機中心軸に対して偏心して配置される。

特に、上記カムディスクと上記牽引手段の間に転がり軸受を径方向に配置することによって、上記外周に沿った力を避けることができ、ここで上記転がり軸受は、有利には卵形のカムディスクに対して変形可能である。

特に上記回転トランスミッタは、軽量アルミニウムから本質的になることができる、また電気モータの回転子を形成する中空シャフトと単一部品として製造されることができる。

特に上記回転トランスミッタが偏心ディスク又は偏心して配置された円形ディスクを備える場合、上記回転トランスミッタは、接続用支柱を介して上記中空駆動シャフトと接続されるリングを備えることができる。

別の態様では、本明細書は、支持リングを備えたハーモニックピンリング変速機を開示する。

上記変速機は、第１の外側歯車と、第１の軸直角平面において上記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車と、第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車とを備える。

更に上記変速機は、上記第１の外側歯車と上記内側歯車の間に延びる牽引手段と、上記牽引手段を上記内側歯車の外周から持ち上げて、上記第１の外側歯車の内周及び上記第２の外側歯車の内周に上記牽引手段を押し付ける回転トランスミッタとを備える。

上記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、上記カムディスクと、ピンリングのピン保持リングとは、上記第１の軸直角平面と上記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置される。更に、上記第１の外側歯車は第１の外側リングによって形成され、上記第２の外側歯車は第２の外側リングによって形成され、上記第１の外側リング及び上記第２の外側リングは支持リング内に挿入される。特に上記第２の外側リングは、上記第１の外側リングと同一の構造を有することができる、及び／又は上記第１の外側リングと鏡面対称にすることができる。

更に、上記第１の外側リング及び上記第２の外側リングはそれぞれ、射出成形によって、ＰＡ６６又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのプラスチックで作られることができる。特に、上記ピンリングの上記ピンが上記外側歯車の歯部の全ての歯に当接することにより、荷重の均一な分布が存在する場合には、上記外側歯車をプラスチックで形成することができる。上記ピンリングの上記ピンの寸法の適切な設定、及び適切に選択された歯部によって、各上記ピンは、上記外側歯車の内歯又は上記内側歯車の外歯に当接することができる。

特に、上記第１の外側リング及び上記第２の外側リングはそれぞれ、径方向外向きに突出するジャーナルを備えることができる、これは各上記外側リングの上記外周を覆うように分布し、上記支持リングは、上記ジャーナルが挿入される適合する凹部を備える。

別の実施形態では、上記第１の外側リング及び上記第２の外側リングに溝が形成され、上記溝はそれぞれ上記第１の外側リング及び上記第２の外側リングの上記外周を覆うように分布し、上記支持リングは、上記溝と係合するジャーナルを備える、変速機ハウジングのある領域として形成される。この実施形態はギヤードモータに特に適する。

上記外側歯車を受ける上記支持リングは、軽量アルミニウムで作られることができ、特にアルミニウムダイキャストプロセスによって作られることができる。

更なる実施形態では、上記支持リングは２つのサブリングを備え、それらは軸方向で互いに当接する。これにより、ハウジング部品は互いを軸方向で相互支持する。

変速機ハウジングへのより容易な接続のために、上記第１の外側リング、上記第２の外側リング、及び上記支持リングは、適合及び整列したねじ穴を有してもよい。特に上記外側歯車又は外側リングと上記支持リングとは、ねじによって上記変速機ハウジングに接続されることができ、上記ねじは、変速機カバーのねじ穴を通り、また上記第１の外側リング、上記支持リング及び上記第２の外側リングの上記適合したねじ穴を通り、上記ハーモニックピンリング変速機の変速機ハウジングのねじに螺合される。

別の態様では、本明細書は、牽引手段を備えたハーモニック変速機、特にフリーホイール装置を備えるピンリングを有するハーモニックピンリング変速機を開示する。

上記変速機は、モータの駆動力を加えるための入力シャフトと、出力動力を伝達するための出力シャフトとを備える。更に上記変速機は、第１の外側歯車、第１の軸直角平面において上記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車、及び第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車、及び上記第１の外側歯車と上記内側歯車の間に延びる牽引手段を備える。

更に、上記変速機は、上記牽引手段を上記内側歯車の外周から持ち上げ、上記外側歯車の内周に上記牽引手段を押し付け、また上記第２の外側歯車の内周に上記牽引手段を押し付ける回転トランスミッタを備える。

上記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、上記カムディスク及び上記牽引手段は、上記第１の軸直角平面と上記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置される。ピンリングを使用する場合、上記ピンリングのピン保持リング、又は単一部品製ピンリングの、ピン保持リングに相当する部分は、上記第３の軸直角平面に配置される。

更に、上記変速機は、モータフリーホイールを介して上記内側歯車内で支持される中空出力シャフトと、ペダルシャフトフリーホイールを介して上記中空出力シャフトで支持されるペダルシャフトとを、任意に備える。上記ペダルシャフトは、上記変速機の変速機ハウジング内に受けられる。上記ペダルシャフトは、上記モータフリーホイールに対する受承領域又は境界面を外周に備える。上記外周の反対側の内周において、上記ペダルシャフトは、上記ペダルシャフトフリーホイールに対する受承領域を備える。

特に、上記モータフリーホイールはクランプローラフリーホイールとして構成されることができ、上記ペダルシャフトフリーホイールは歯止めフリーホイールとして構成されることができる。更なる例示的実施形態では、上記モータフリーホイール及び上記ペダルシャフトフリーホイールの両方が、クランプローラフリーホイールとして構成される。

上記出力シャフト又は中空出力シャフトは、上記中空駆動シャフトの出力側に軸方向に延び、玉軸受が上記中空出力シャフトと上記ペダルシャフトの間に配置され、上記中空出力シャフトは、歯車又はプーリなどの出力部材のための固定領域を備える。

更に、本明細書は、外側のクランプローラフリーホイール及び内側の歯止めフリーホイール．を有する、フリーホイールアセンブリを開示する。

上記フリーホイールアセンブリは、中空駆動シャフト、中空出力シャフト及びペダルシャフトを備える。この構成では、上記ペダルシャフト、上記中空出力シャフト及び上記中空駆動シャフトは、互いに同心に配置される。上記中空出力シャフトは、上記中空駆動シャフトの径方向内側に配置され、上記ペダルシャフトは、上記中空出力シャフトの径方向内側に配置される。

更に上記中空出力シャフトは、内周に階段状歯止め係合領域を備え、また内周に径方向で対向する側の外周に階段状クランプローラ転動領域を備える。

上記ペダルシャフトは、歯止めに対する星形受承領域を備え、上記星形受承領域は、歯止めを受けるために上記外周全体に均等に分散された歯止め台座と、バネを受けるために上記歯止め台座に隣接して配置されるバネ台座とを備える。

この構成では、上記階段状歯止め係合領域の段と、上記ペダルシャフトに形成された上記階段状クランプローラ転動領域の段とが、上記外側のクランプローラフリーホイールの駆動方向が上記内側の歯止めフリーホイールの駆動方向と一致するように、整列される。

上記外側のクランプローラフリーホイールは、上記中空駆動シャフトと、上記中空出力シャフトの上記階段状クランプローラ転動領域とを特に備え、また上記内側の歯止めフリーホイールは、上記ペダルシャフト及び上記階段状歯止め係合領域を特に備える。

本明細書では、中空シャフトに対する「径方向内向き」は、内周又はその仮想延長部を意味する。この場合、構成部品は軸方向において完全に上記中空出力シャフトとなる必要はない。

更なる実施形態では、上記中空出力シャフトの上記外周の上記階段状クランプ本体転動領域、及び上記中空出力シャフトの上記内周の上記階段状歯止め係合領域は、本質的に同一の軸直角平面にある。その結果、上記中空出力シャフトに対する傾斜モーメントを避けることができ、軸方向においてスペースを節約することができる。

更なる実施形態では、上記フリーホイールアセンブリの上記中空駆動シャフトは、上記ディスク状領域の外周に備えられた、外歯を有するディスク状領域を備える。上記ディスク状領域は、中実のディスクとして形成する必要はなく、例えば穿孔された、若しくは他の中断部分を備えるディスクとして、又は支柱を有するリングとして、形成されてもよい。上記ディスク状領域は、出力トルクを受ける役割を果たす。例えばこれは、ハーモニックピンリング変速機の内側歯車として構成されることができる。

更なる実施形態では、上記中空出力シャフトは、第１の端部に環状の肉厚部分を備え、また上記第１の端部の反対側の第２の端部に、出力手段のための、特にチェーンリングアダプタのための固定領域を備える。

更なる実施形態では、上記フリーホイールアセンブリの上記中空出力シャフトの上記外周は、転がり軸受のための段状軸受領域を備える。従って上記中空出力シャフトの上記内周もまた、転がり軸受のための段状軸受領域を備えてもよい。

更なる実施形態では、上記中空出力シャフトは、出力側端部に雌ねじを備える。

更なる実施形態では、上記フリーホイールアセンブリは、上記歯止め台座に回転可能に設置される歯止めと、上記バネ台座に配置されて上記歯止めと接触するバネ要素とを備える。

更に、上記フリーホイールアセンブリは、ウェブを有するフリーホイールケージと、上記ウェブの間に配置されたクランプローラとを備え、上記フリーホイールケージ及び上記クランプローラは、上記中空出力シャフトの上記クランプローラ転動領域と上記中空駆動シャフトの内周の間に径方向に配置される。

更なる実施形態では、上記歯止め台座は円筒状であり、壁によって一方の端部が閉鎖され、反対側の端部は開放されている。

更なる実施形態では、上記階段状クランプ本体転動領域及び上記フリーホイールケージはそれぞれ、螺旋バネなどのバネ要素のための少なくとも２つの受承領域を備え、各場合において、１つのバネ要素が、上記クランプ本体転動領域の１つの受承領域と上記フリーホイールケージの１つの受承領域の間に配置される。

更に上記ペダルシャフトは力センサユニットを備えてもよく、上記力センサユニットは、金属ロードセル及び駆動側のペダルシャフト玉軸受を備え、上記ロードセルは上記ペダルシャフト玉軸受に配置される。

更なる実施形態では、上記フリーホイールアセンブリの上記ロードセルは、特に４５°間隔で配置された４つの固定突起であってもよい固定突起を介して外側環状部分に固定された、内側環状部分を備える。上記ペダルシャフト玉軸受は、上記内側環状部分に挿入される。

更なる実施形態では、上記ロードセルの上記内側部分及び上記外側部分は互いに対して径方向にオフセットされ、上記固定突起は、径方向スロットによって横方向での境界を定められ、上記固定突起のうちの少なくとも２つは歪みセンサを備える。上記固定突起は、径方向の力を受けるために好適であり、測定用突起とも呼ばれる。

更に、上記外側リングの軸方向厚さを、上記固定突起の領域において減少させることにより、上記固定突起を、変速機ハウジングへの固定に役立つ環状固定領域に対して後退させることができる。

更に、本出願は、フリーホイールアセンブリのためのペダルシャフトを開示し、上記ペダルシャフトは、第１の端部のペダルクランクのための第１の固定領域と、反対側の第２の端部のペダルクランクのための第２の固定領域とを備える。更に上記ペダルシャフトは、上記第１の端部の付近に、歯止めのための星形受承領域を備える。

ある特定の実施形態では、上記星形受承領域は段を備え、各上記段は、第１の側面、第２の側面、周方向に対して所定の方向におよそ４５°傾斜した歯止め支持領域、及びバネ台座を備える。更に上記段は、上記シャフトの外周に実質的に平行な上面を備える。

更に上記段は、歯止め台座を有する端部領域を備え、上記歯止め台座は少なくとも部分的に円筒状であり、軸方向の一方で開放され、軸方向反対側で閉鎖されている。特に、６つの段が存在してもよい。

別の態様では、本明細書は、フリーホイールに対する一体型の境界面を備える出力シャフトを有する、ハーモニック変速機、特にハーモニックピンリング変速機を開示する。

上記ハーモニック変速機は、入力シャフト及び出力シャフトを備え、更に以下の特徴を備える。

第１の外側歯車、及び第１の軸直角平面において上記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車。第２の外側歯車は、第２の軸直角平面に配置される。更に、上記第１の外側歯車と上記内側歯車の間に延在する、例えばピンリングである牽引手段が備えられる。

回転トランスミッタは、上記入力シャフトに接続される。作動時に、上記回転トランスミッタは、上記牽引手段を上記内側歯車の外周から持ち上げ、上記牽引手段を上記第１の外側歯車の内周及び上記第２の外側歯車の内周に押し付ける。

上記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、上記カムディスクと、上記牽引手段がピンリングとして構成されている場合には上記ピンリングのピン保持リングとは、上記第１の軸直角平面と上記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置される。

更に、上記ハーモニック変速機は、モータフリーホイールを介して上記内側歯車内で支持される中空出力シャフトと、ペダルシャフトフリーホイールを介して上記中空出力シャフトで支持されるペダルシャフトとを備える。上記ペダルシャフトは、上記ハーモニック変速機の変速機ハウジング内に受けられる。更に上記ペダルシャフトは、上記モータフリーホイールに対する受承領域又は境界面を外周に備え、また上記外周とは径方向で対向する側の内周に、上記ペダルシャフトフリーホイールに対する受承領域を備える。

一実施形態では、このエンジンフリーホイールは、クランプローラフリーホイールとして構成され、上記ペダルシャフトフリーホイールは、歯止めフリーホイールとして構成される。

上記出力シャフトは、上記中空駆動シャフトの出力側において軸方向に延び、玉軸受が上記中空出力シャフトと上記ペダルシャフトの間に配置され、上記中空出力シャフトは、出力要素、特に牽引手段への接続のための歯車又はプーリなどの出力要素のための、固定領域を備える。

別の態様では、本明細書は、入力シャフト及び出力シャフトを備えたハーモニックピンリング変速機を開示し、上記変速機は以下の構成部品を有する。

上記変速機には、第１の外側歯車及び内側歯車が備えられ、上記内側歯車は、第１の軸直角平面において上記第１の外側歯車に対して同心に配置される。第２の外側歯車は、第２の軸直角平面に配置される。ピンを有するピンリングは、上記第１の外側歯車と上記内側歯車の間に延在する。

回転トランスミッタは、上記内側歯車及び上記外側歯車の部分内に配置される。作動時に、上記回転トランスミッタは、上記ピンリングの上記ピンを上記内側歯車の外周から持ち上げ、上記ピンを上記第１の外側歯車の内周及び上記第２の外側歯車の内周に押し付ける。

上記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、上記カムディスクと、上記ピンリングの中央領域とは、上記第１の軸直角平面と上記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置される。

上記ピンリングは単一部品で作られる。特に上記ピンリングは金属で作られることができる。上記ピンリングの上記ピンは、上記ピンリングの中央領域の軸方向で２つの反対側の側部から突出する突出部によって形成され、上記中央領域は、軸受での支持のための滑らかな円筒状の内側軸受面と、滑らかな円筒状の外面とを備える。

更なる実施形態では、上記突出部は、上記２つの反対側の側部のうちの第１の側部において円筒状であり、また上記２つの反対側の側部のうちの第２の側部において部分的に円筒状であり、ここで円筒状の領域は、上記ピンリングの外側で径方向に位置する。

更なる実施形態では、上記突出部は、上記２つの反対側の側部のうちの第１の側部において、上記ピンリングの内側で径方向になった、丸みを帯びた内側係合領域、及び上記ピンリングの外側で径方向になった、丸みを帯びた外側係合領域を備える。更に上記突出部は、上記２つの反対側の側部のうちの第２の側部において、丸みを帯びた外側係合領域を備える。

更なる実施形態では、転がり若しくは玉軸受又は可撓性転がり若しくは玉軸受などの軸受が、上記カムディスクと上記ピンリングの間に配置され、上記ピンリングは、上記軸受を支持するための肩部を内側に備える。

別の態様では、本明細書は、ハーモニックピンリング変速機のための単一部品ピンリングを開示し、これは単一部品として形成され、金属で作られる。上記ピンリングは、上記ピンリングの中央領域の軸方向で２つの反対側の側部から突出する突出部によって形成される、ピンを備える。

この場合、上記中央領域は、軸受での支持のための滑らかな円筒状の内側軸受面と、支持シリンダの軸受のための滑らかな円筒状の外側軸受面とを備える。

更なる実施形態では、上記突出部は、上記２つの反対側の側部のうちの第１の側部において円筒状であり、また上記２つの反対側の側部のうちの第２の側部において部分的に円筒状である。円筒状の領域は、上記ピンリングの外側で径方向に位置する。

更なる実施形態では、各場合において、上記２つの反対側の側部のうちの上記第１の側部で、接線方向に配置されたウェブが上記突出部の間に位置し、上記突出部の断面の外側境界線は、上記ウェブの外側境界線に滑らかに繋がる。ここで「滑らかに」は、表面粗度にわたって平均する際の連続一次導関数を意味するものと理解することができる。

更なる実施形態では、転がり若しくは玉軸受又は可撓性転がり若しくは玉軸受などの軸受が、上記カムディスクと上記ピンリングの間に配置される。この場合、上記ピンリングは、上記軸受を支持するための肩部を内側に備える。

別の態様では、本明細書は、斜めに設置された軸受を備えたハーモニック変速機を開示する。

牽引手段は、上記第１の外側歯車と上記内側歯車の間に延在する。更に、回転トランスミッタが備えられ、これは上記牽引手段を上記内側歯車の外周から持ち上げ、上記牽引手段を上記第１の外側歯車の内周及び上記第２の外側歯車の内周に押し付ける。

上記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、上記カムディスクと、上記ピンリングのピン保持リングとは、上記第１の軸直角平面と上記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置される。

ペダルシャフトは、出力シャフトの径方向内側に配置され、上記ペダルシャフトは、駆動側のペダルシャフト玉軸受と、金属又は金属合金からなるロードセルとを介してモータハウジング内に取り付けられる。

更なる実施形態では、上記ロードセルは、固定突起を介して外側環状部分に取り付けられた内側環状部分を備え、上記ペダルシャフト玉軸受は、上記内側環状部分に挿入される。特に、４５°離れた４つの固定突起が存在することができる。上記固定突起は、測定用突起とも呼ばれる。

上記外側環状部分は、上記モータハウジング内の円筒状部分に挿入される。上記内側部分及び上記外側部分は、互いに径方向にオフセットされる。更に、上記固定突起は、径方向スロットによって横方向での境界を定められ、材料凹部が上記測定用突起の径方向外側に備えられる。その結果、とりわけ上記測定用突起の厚さが減らされ、これにより上記測定用突起の変形性が促進される。

測定用ストラップのうちの少なくとも２つの表面において、歪みゲージなどの歪みセンサを、上記測定用ストラップのうちの少なくとも２つに適用されてもよい。

更に、上記ロードセルと上記駆動側回転子玉軸受の間に波形バネを配置してもよく、これは特に、公差の補償の役割を果たすことができる。

別の態様では、本明細書は、遊星歯車装置として形成されたクランク歯車を備えたハーモニックピンリング変速機を開示する。上記ハーモニックピンリング変速機は、入力シャフト及び出力シャフトを備え、これらは駆動シャフト及び被駆動シャフトとも呼ばれる。

更に、上記変速機は、第１の歯車と、第１の軸直角平面において上記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車と、第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車とを備える。

牽引手段は、上記第１の外側歯車と上記内側歯車の間に延在する。回転トランスミッタが備えられ、これは牽引手段を上記内側歯車の外周から持ち上げ、上記牽引手段を上記第１の外側歯車の内周に押し付ける。上記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、上記カムディスクは、上記第１の軸直角平面と上記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置される。

更に、ペダルシャフトは、上記出力シャフトの径方向内側に配置され、遊星歯車装置及びペダルシャフトフリーホイールが、上記ペダルシャフトと上記出力シャフの間の力の流れの中に配置される。

一実施形態では、上記遊星歯車装置の遊星キャリアは上記ペダルシャフトに接続され、上記遊星歯車装置のリングギヤは、変速機ハウジングへの接続のための接続領域を備え、上記遊星歯車装置の太陽歯車は、上記ペダルシャフト表面に取り付けられる。上記ペダルシャフトフリーホイールは、上記太陽歯車に接続された上記遊星歯車装置の中空シャフトと上記出力シャフトの間に配置される。

別の実施形態では、上記ペダルシャフトフリーホイールは、上記クランクシャフトと上記遊星歯車装置の上記遊星キャリアの間に配置され、上記遊星歯車装置の上記リングギヤは、上記ハーモニック変速機内に回転可能に設置され、上記遊星歯車装置の上記太陽歯車は、上記ハーモニック変速機の固定されたハウジング部分へ取り付けられるように構成される。

更に、本明細書は、テンションシャフト変速機を開示し、歯の形状は特に、内歯と外歯の間に完全な歯の係合が存在するように設計されることができる。これは、回転トランスミッタが卵形のカムディスクの代わりに偏心ディスクを備える場合にさえ当てはまる。

上記テンションシャフト変速機は、２つの主要なタイプ、即ち：第１に、出力シャフトのための固定領域を備える被駆動カップ状テンションシャフトを有する設計；及び第２に、移動可能な第２の外側歯車と、円筒状テンションシャフトとを有する設計を有する。

上記テンションシャフト変速機は、内歯を有する外側歯車と、外歯を有するテンションシャフトとを備え、上記外側歯車は、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域を備え、上記テンションシャフトは、軸直角平面において上記外側歯車に対して同心に配置される。

回転トランスミッタは、回転する入力シャフトへの取り付けに好適となるよう、及び作動中に上記外側歯車の上記内歯に対して上記テンションシャフトを押し付けることができるよう、構成される。このために、上記回転トランスミッタは、上記テンションシャフトに配置され、上記回転トランスミッタの外周は、上記テンションシャフトを押圧するために好適である。

上記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、上記カムディスクは、好ましくは上記外側歯車の中心軸と同心に配置された円形の外周、又は上記外側歯車の上記中心軸にセンタリングして配置された楕円形の外周を備え、玉軸受が上記カムディスクの上記外周に配置され、これは卵形又は楕円形の外周の場合には、好ましくは可撓性玉軸受である。しかしながら、以下で具体的に記載する上記外側歯車の歯部は、卵形のトランスミッタに特に好適であり、この場合に特に良好な噛合をもたらす。

上記テンションシャフトの上記外歯の歯先の断面は、本質的に扇形に相当する。従って上記歯先の断面は、円筒状ピンの一部分の断面に対応し、好ましくは本質的に半円に相当する。

上記外側歯車の中心軸に対して、上記外側歯車の上記内歯は本質的に、式ｘ（ｔ）＝ｒ１＊ｃｏｓｔ（ｔ）＋ｒ２＊ｃｏｓ（（ｎ＋１）＊ｔ）＋ｒ３＊ｃｏｓ（（ｎ＋３）＊ｔ）及びｙ（ｔ）＝ｒ１＊ｓｉｎ（ｔ）－ｒ２＊ｓｉｎ（（ｎ＋１）＊ｔ）＋ｒ３＊ｓｉｎ（（ｎ＋３）＊ｔ）で規定される歯車の軌道に対する外側等距離線によって定められ、ここでｎ＋１は、上記外側歯車の上記内歯の歯の数であり、半径ｒｌ、ｒ２及びｒ３はゼロより大きく、半径の大きさに関して、ｒ２＞ｒ３及びｒ１＞ｒ２＋ｒ３が適用される。パラメータｎ及びｔに関する、並びに半径に関する更なる条件は、以下において、この歯部に関連する説明の中で与えられる。

座標ｘ及びｙは、上記外側歯車の上記中心軸に対して垂直に配置された直交座標系に関連しており、その原点は、上記外側歯車又は上記変速機の中心軸内にある。

特に、上記テンションシャフトはカップ形状にされることができ、このカップ形状の底部において、出力シャフトを固定するための固定領域が形成される。これはまた、上記テンションシャフトが上記出力シャフトと一体的に形成されるように実施されることもできる。

更に、中央円形開口部を上記カップ形状の上記底部に形成してもよく、上記テンションシャフトの上記固定領域は、上記中央円形開口部の周りに配置された固定孔を備える。この実施形態は、特にギヤードモータに関して有利となり得る。

他の実施形態では、上記テンションシャフトは、円筒状の形状を有し、上記変速機は、出力シャフトを固定するための固定領域を備える、第２の回転可能に配置された外側歯車を備え、上記外側歯車の内歯は、上記第１の外側歯車の上記内歯と同一の構造又は式によって決定される。

特に歯部に関する表現「本質的に」は、例えば、図１１７、１１８を参照した説明において言及される距離に対する最大５％又は１０％の偏差を意味することができる。

あるいは、上記外側歯車の歯部の形状は、周転円構法を明示的に特定することによっても特定されることができ、この周転円構法に従って、上記外側歯車の上記内歯の歯面が、上記内側歯車の中心軸からの径方向距離によって周期角度の関数として決定される。この場合、上記中心軸からの上記径方向距離は、歯車の軌道に対する内側等距離線によって決定され、歯車の軌道での位置は、各場合において、周期ベクトル、第１の周転円ベクトル及び第２の周転円ベクトルのベクトル和によって決定される。

更に、上記周期ベクトルの後端は上記中心軸にあり、上記第１の周転円ベクトルの後端は上記周期ベクトルの先端にあり、上記第２の周転円ベクトルの後端は上記第１の周転円ベクトルの先端にある。

更に、上記第１の周転円ベクトルの周転円角度は、上記周期角度のｎ＋１倍であり、上記第２の周転円ベクトルの周転円角度は、上記周期角度のｎ＋３倍であり、ｎは、少なくとも４である上記ハーモニックピンリング変速機のピンの数である。

更に、上記周期ベクトルの長さは、上記第１の周転円ベクトル及び上記第２の周転円ベクトルの長さの和より長く、上記第１の周転円ベクトルの長さは、上記第２の周転円ベクトルの長さより長い。

更に、本明細書では、第１の内歯を有する、変速機ハウジングに固定された外側歯車を備える、２段減速歯車を開示し、上記外側歯車は、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域を備える。

上記変速機ハウジングに回転可能に設置された外側歯車には、第２の内歯が備えられ、上記外側歯車は、出力シャフトへの取り付けのための固定領域を備える。

２部又は２セクション型ではあるものの単一部品であるピンリングが、上記外側歯車に対して同心に配置され、上記２部分一体型ピンリングは、第１の外歯及び第２の外歯を備える。上記２部分一体型ピンリングの上記第１の外歯は、上記固定された外側歯車の上記内歯に係合する。上記２部分一体型ピンリングの上記第２の外歯は、上記回転可能な外側歯車の上記内歯に係合する。

回転トランスミッタは、上記固定された外側歯車の上記内歯に対して、及び上記回転可能な外側歯車の上記内歯に対して、上記２部分一体型ピンリングを押し付けるよう構成される。玉軸受は、上記回転トランスミッタの周りに配置される。

特に、大きな減速を得るために、上記固定された外側歯車の上記内歯の歯の数は、上記第１の外歯の歯の数より多くすることができ、また上記回転可能な外側歯車の上記内歯の歯の数は、上記第２の外歯の歯の数より多くすることができ、更に、上記固定された外側歯車の歯の数は、上記回転可能な外側歯車の歯の数より多く、上記第１の外歯の歯の数は、上記第２の外歯の歯の数より多い。

更に、上記回転トランスミッタは、上記固定された外側歯車に対して偏心して配置された円形リングを備えてもよい。この偏心変速機により、変形可能な軸受を必要としない、特に簡単でロバストな設計が提供される。

特に、上記第１の外歯の歯先の断面及び上記第２の外歯の歯先の断面は、本質的に扇形、好ましくは半円に対応し得る。よって歯部の形状は、円筒状のピンに対応し、これは偏心変速機において特に好ましい。

更に、上記第１の外歯の歯先の断面及び上記第２の外歯の歯先の断面は、式ｘ（ｔ）＝ｒ１＊ｃｏｓ（ｔ）＋ｒ２＊ｃｏｓ（ｎｔ）及びｙ（ｔ）＝ｒ１＊ｓｉｎ（ｔ）＋ｒ２＊ｓｉｎ（ｎｔ）によって規定される歯車軌道に対する、特にピン半径の距離での内側等距離線に相当することができ、ここで半径ｒｌ、ｒ２に関して、
ｒｌ＞０、ｒ２＞０及びｒｌ＞ｒ２が適用される。特に、歯部は、歯先の領域においてだけでなく、全周に沿ってこの形状に相当することができる。

同じことが上記ピンリングの歯部にも当てはまる。従って、上記第１の外歯の歯先の断面及び上記第２の外歯の歯先の断面は、式ｘ（ｔ）＝ｒ１＊ｃｏｓ（ｔ）＋ｒ２＊ｃｏｓ（ｎｔ）及びｙ（ｔ）＝ｒ１＊ｓｉｎ（ｔ）－ｒ２＊ｓｉｎ（ｎｔ）によって規定される歯車軌道に対する、特にピン半径の距離での外側等距離線に相当することができ、ここで半径ｒｌ、ｒ２に関して、
ｒｌ＞０、ｒ２＞０及びｒｌ＞ｒ２が適用され、ｒｌ、ｒ２及びｎは、上記外側歯車の歯部に関してと同一の値を有する。特に、この歯部の形状は、歯先の領域においてだけでなく、全周に沿って、上記歯部に適用されることができる。

更に、本明細書は、クランクシャフトに作用する径方向の力を測定するためのロードセルを開示し、これは軸受のリングを受けるための受承スリーブ、上記ロードセルを変速機ハウジング内に取り付けるための固定リング、及び上記軸受の上記リングを軸方向で支持するために上記固定リングに備えられた軸方向支持部分を有する。

更に、上記受承スリーブの、径方向の力を受けるための測定領域が備えられ、これは上記受承スリーブを上記固定リングに接続し、ここで上記測定領域のうちの少なくとも２つに歪みセンサが取り付けられる。

更に、本明細書は、外側の伝動フリーホイール及び内側のペダルシャフトフリーホイールを有する、フリーホイールアセンブリを開示する。上記フリーホイールアセンブリは、中空駆動シャフト、中空出力シャフト、及びペダルシャフトを備える。上記ペダルシャフト、上記中空出力シャフト及び上記中空駆動シャフトは、互いに同心に配置される。

更に、上記中空出力シャフトは、上記中空駆動シャフトの径方向内側に配置され、上記ペダルシャフトは、上記中空出力シャフトの径方向内側に配置され、上記ペダルシャフトフリーホイールは、上記ペダルシャフトと上記中空出力シャフトの間に配置される。上記伝動フリーホイールは、上記中空出力シャフトの、上記ペダルシャフトフリーホイールと反対側に配置される。上記中空出力シャフトは、各フリーホイールの領域の内側及び外側に、適合された部分を備える。

よってこの二重のフリーホイールは、別個の外側リング又は内側リングを必要とすることなく、上記ペダルシャフトの領域のスペースを節約しながら、歯車装置内に統合されることができる。この場合、外側のフリーホイールは特にクランプローラフリーホイールにされることができ、内側のフリーホイールは特に歯止めフリーホイールにされることができる。しかしながら、両方のフリーホイールをクランプローラフリーホイールとしてもよい。他の組み合わせも可能である。

更に、本明細書は、偏心変速機と好ましく併用される、単一部品ピンリングを開示する。

第１の実施形態では、上記単一部品ピンリングは金属で作られ、ピン保持リングと、上記ピン保持リングの２つの反対側の側部において軸方向で突出する複数のピンの配列とが、単一部品として作られる。

特に、上記ピンは、周方向において互いに接続されてもよく、これにより更なる安定性が提供され、またより効率的な生産を可能とすることができる。

更に、上記ピンは、上記２つの反対側の側部のうちの第１の側部に、内歯との係合に好適なハーフピンとして形成してもよく、また反対側の第２の側部の上記ピンは、内歯との係合、及び内歯の反対側の外歯との係合に好適な、完全なピンとして形成されてもよい。これにより、重量及び材料を節約することができる。

更なる実施形態では、上記単一部品ピン保持リングは、内側に滑らかな内周を備え、外側に丸みを帯びた隆起部を備え、上記隆起部は上記ピン保持リングと単一部品として作られる。この実施形態は、例えば偏心した２段減速歯車に好適である。

更に、上記丸みを帯びた隆起部の、少なくとも１つのヘッド領域は、半円形断面を備えてもよい。よって、同一の歯部を使用することができ、これは円筒状のピンを有するピンリングにも好適である。

更に、本明細書は、第１の外側歯車及び第２の外側歯車を有する減速歯車のための、支持リングアセンブリを開示し、上記支持リングアセンブリは、支持リング、第１の内歯を有する第１の外側歯車、及び第２の内歯を有する第２の外側歯車を備え、上記第１の外側歯車及び上記第２の外側歯車は、反対側の両側部において上記支持リング内に挿入され、上記支持リングは、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域、例えば軸方向孔を備える。

特に、上記第１の外側歯車及び上記第２の外側歯車は、プラスチックで作られることができる。更に、上記第１の外側歯車及び上記第２の外側歯車はそれぞれ、ピン－溝接続を介して支持リングと接続されることができ、それによりこれらを容易に組み立てることができる。

更に、本明細書は、中空シャフトを備えた減速歯車のための、単一部品回転子－トランスミッタ要素を開示し、上記中空シャフトは、第１の側部に、回転子パッケージを固定するための固定領域を備え、また上記第１の側部の反対側の第２の側部に、カムディスクを備え、上記カムディスクの外周は、玉軸受のための受承部分として構成される。

特に、上記単一部品回転子－トランスミッタ要素は、アルミニウムで作られることができる。更に、上記単一部品回転子－トランスミッタ要素の上記中空シャフトは、ペダルシャフトが上記中空シャフトを通過することができるように寸法が設定されてもよい。

更なる実施形態では、上記カムディスクは、上記中空シャフトの中心軸に対して偏心して配置された円形の外周を備える。他の実施形態では、上記カムディスクは、上記中空シャフトの中心軸に対して卵形の外周を備える。

更に、本明細書は、増速伝達機を提供するクランク歯車を開示する。第１の実施形態では、上記クランク歯車は、駆動シャフト、特にクランクシャフト又はペダルシャフトを備え、遊星歯車装置が上記駆動シャフトに配置され、上記遊星歯車装置の遊星キャリアは上記駆動シャフトに固定接続され、上記遊星歯車装置のリングギヤは、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域と、トルクセンサのための受承領域とを備え、上記遊星歯車装置の太陽歯車はリングギヤとして構成され、これは上記駆動シャフトに対して同心に配置され、上記太陽歯車は、上記駆動シャフトに回転可能に設置された上記遊星歯車装置の中空出力シャフトに接続される。

第２の実施形態では、上記クランク歯車は、駆動シャフト、特にクランクシャフト又はペダルシャフトを備え、遊星歯車装置が上記駆動シャフトに配置され、上記遊星歯車装置の遊星キャリアは、フリーホイールを介して上記駆動シャフトに取り付けられ、上記遊星歯車装置の太陽歯車は、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域と、トルクセンサのための受承領域とを備え、上記遊星歯車装置のリングギヤは、変速機ハウジングでの支持のために、玉軸受のための受承領域を備える。

第３の実施形態では、上記クランク歯車は、駆動シャフト、特にクランクシャフト又はペダルシャフトを備え、遊星歯車装置が上記駆動シャフトに配置され、上記遊星歯車装置の遊星キャリアは、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域を備え、上記遊星歯車装置の中空シャフトは、上記駆動シャフトに固定接続され、上記遊星歯車装置の太陽歯車は、上記駆動シャフトに対して同心に配置され、かつ上記駆動シャフトに回転可能に設置された、中空シャフトとして構成される。

更に、本明細書はサイクロイド歯車を開示し、上記サイクロイド歯車は以下の構成部品、
変速機ハウジング；上記変速機ハウジングに固定された内歯を有する外側歯車；及び上記外側歯車と同心に配置された入力シャフトを備え、上記入力シャフトは、第１の玉軸受が配置された駆動側偏心ディスクと、第２の玉軸受が配置された出力側偏心ディスクとを備える。

外歯を有する駆動側内側歯車が、上記第１の玉軸受に取り付けられ、外歯を有する出力側内側歯車が、上記第２の玉軸受に取り付けられる。上記駆動側内側歯車及び上記出力側内側歯車は、上記外側歯車の内側に配置され、上記駆動側内側歯車及び上記出力側外側歯車の上記外歯はそれぞれ、上記外側歯車の上記内歯と係合する。

特に、上記サイクロイド歯車は、上記入力シャフトに設置されたクランクシャフトと、駆動側において上記クランクシャフトに取り付けられた上述のロードセルとを備えることができる。

更に、上記入力シャフトは、上述の単一部品回転子トランスミッタ要素として構成されてもよい。

別の実施形態では、上記サイクロイド歯車は、上記入力シャフトに設置されたクランクシャフトを備え、上記クランクシャフトは、上述の遊星歯車装置のうちの１つを備え、上記クランクシャフトは、上記遊星歯車装置の上記駆動シャフトを形成する。

更なる実施形態では、第３の玉軸受が、上記出力側偏心ディスクの出力側において上記入力シャフトに配置され、被駆動プーリが上記第３の玉軸受に配置され、上記被駆動プーリはキャリアピンを備え、これは上記駆動側内側歯車及び上記出力側内側歯車の、軸方向に連続して配置された開口内に係合し、出力シャフトが上記被駆動プーリの径方向内側に形成される。

この場合、出力シャフトは上記被駆動プーリの径方向内側に形成され、上記第３の玉軸受は上記出力シャフトの内側肩部に配置される。更に、内側歯車玉軸受が、上記出力シャフトの外側肩部に、上記第３の玉軸受に対して軸方向において、上記軸受の中心に関して斜め反対側に配置され、上記内側歯車玉軸受は上記変速機ハウジングのハウジングカバーに支持される。

更なる他の実施形態では、上記内側歯車のうちの少なくとも１つは、第１の歯部及び第２の外歯を備える。上記サイクロイド歯車は、内歯を有する回転可能な外側歯車を更に備え、上記第２の外歯は、上記回転可能な外側歯車の上記内歯に係合し、上記回転可能な外側歯車は、出力シャフトを設置するための固定領域を備える。これにより、２段減速を提供することができる。

更に、上記内歯は上記外側歯車の内面によって形成されることができ、又は上記内歯はローラが配置される静止ピンの配列によって形成されることができる。

以下で、本明細書の対象物について、以下の図面を参照して更に詳細に説明する。

図１は、ハーモニックピンリング変速機の断面図である。図２は、図１の変速機の立体分解図の駆動側部分を示す。図３は、図１の変速機の立体分解図の出力側部分を示す。図４は、図１の変速機の内側部分の立体分解図である。図５は、図１の変速機の変速機アセンブリの斜視図を示す。図６は、図１の変速機のボトムブラケットの軸受アセンブリを示す。図７は、図６に示されたボトムブラケットの軸受アセンブリの断面図である。図８は、組み立てられた状態での図１の変速機の駆動側斜視図を示す。図９は、組み立てられた状態での図１の変速機の出力側斜視図を示す。図１０は、図１～９の変速機の構成概念による、ハウジングへの軸方向の力の伝達を示す。図１１は、偏心ディスクを備えたハーモニックピンリング変速機の断面図である。図１２は、図１１の変速機の立体分解図である。図１３は、図１１の変速機のサブアセンブリの側面図である。図１４は、図１３のサブアセンブリの断面図である。図１５は、図１１の変速機のピンリングの出力側平面図を示す。図１６は、図１５のピンリングの断面図を示す。図１７は、図１５のピンリングの部分図を示す。図１８は、図１５のピンリングの出力側平面図を示す。図１９は、図１１の変速機の出力側平面図を示す。図２０は、図１１の変速機のトルク曲線を示す。図２１は、駆動側から見たロードセルの斜視図を示す。図２２は、駆動側から見たロードセルの平面図を示す。図２３は、出力側から見たロードセルの平面図を示す。図２４は、図２２の切断線Ａ－Ａに沿ったロードセルの断面図である。図２５は、ロードセルの側面図を示す。図２６は、出力側から見たロードセルの斜視図である。図２７は、出力側から見たロードセルの平面図を示す。図２８は、図２７の横断線Ａ－Ａに沿った断面図である。図２９は、図２７の横断線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。図３０は、図２１のロードセルを備えたハーモニックピンリング変速機を示す。図３１は、図３０のピンリング変速機の一部を示す。図３２は、ロードセルを有する、斜めに設置された軸受の断面図を示す。図３３は、ロードセルを有する、斜めに設置された軸受の第１の断面図を示す。図３４は、ロードセルを有する、斜めに設置された軸受の更なる断面図を示す。図３５は、トルクセンサの第１の実施形態を示す。図３６は、トルクセンサの第２の実施形態を示す。図３７は、トルクセンサの第３の実施形態を示す。図３８は、トルクセンサの第４の実施形態を示す。図３９は、９０°間隔の対向する歪みゲージの２つのペアを有する、トルクセンサの第５の実施形態を示す。図４０は、対向する歪みゲージの２つの隣接するペアを有する、トルクセンサの第６の実施形態を示す。図４１は、図３８による力測定装置の一連の測定値を示す。図４２は、変形可能なセルにおける直接のトルク測定と比較した、図３７による力測定装置の更なる一連の測定値を示す。図４３は、図３０のＨＰＤ変速機と同様の、ロードセルを有する別のＨＰＤ変速機の断面図である。図４４は、図４３に示したＨＰＤ変速機の、ロードセルの部分における細部の拡大図を示す。図４５は、フリーホイールアセンブリの立体分解図である。図４６は、サイドカバーを取り外した、図４３のフリーホイールアセンブリの出力側の図を示す。図４７は、図４５のフリーホイールアセンブリ、ペダルシャフト、及び変速機の内側歯車の断面図である。図４８は、サイドカバーを取り外した、図４５のフリーホイールアセンブリの出力側斜視図を示す。図４９は、サイドカバーを取り外した、図４５のフリーホイールアセンブリの駆動側斜視図を示す。図５０は、図４５のフリーホイールアセンブリのペダルクランクの側面図である。図５１は、出力シャフトを有する図４５のフリーホイールの側面図である。図５２は、ペダルシャフトの、軸方向における平面図を示す。図５３は、出力シャフトの出力側平面図を示す。図５４は、出力シャフトの駆動側平面図を示す。図５５は、伝動フリーホイールのフリーホイールケージを示す。図５６は、伝動フリーホイールのクランプリングを示す。図５７は、出力シャフト及びセンサ装置を有するフリーホイールアセンブリの側面図を示す。図５８は、図５７の切断線Ｄ－Ｄに沿った、フリーホイールアセンブリの更なる断面図を示す。図５９は、図５７のフリーホイールアセンブリの、出力側から見た断面図を示す。図６０は、クランプローラフリーホイールを備えたハーモニックピンリング変速機の断面図である。図６１は、図６２の横断線に沿った、ハーモニックピンリング変速機を備えたギヤードモータの断面図である。図６２は、出力側におけるギヤードモータの側面図を示す。図６３は、図６１のギヤードモータの立体分解図の駆動側部分を示す。図６４は、図６１のギヤードモータの立体分解図の出力側部分を示す。図６５は、出力側から見た図６１のギヤードモータの斜視図を示す。図６６は、駆動側から見た図６１のギヤードモータの斜視図を示す。図６７は、ペダルシャフトに配置された遊星歯車装置を備えたハーモニックピンリング変速機を示し、出力は遊星キャリアを介して行われる。図６８は、図６７の遊星歯車装置アセンブリの斜視図を示す。図６９は、図６８の遊星歯車装置アセンブリの側面図を示す。図７０は、図６９の横断線Ｃ－Ｃに沿った断面図を示す。図７１は、図６９の横断線Ｂ－Ｂに沿った断面図を示す。図７２は、ペダルシャフトに配置された遊星歯車装置を備えたハーモニックピンリング変速機を示し、出力はリングギヤを介して行われる。図７３は、図７２の遊星歯車装置アセンブリの斜視図を示す。図７４は、図７３の遊星歯車装置アセンブリの側面図を示す。図７５は、図７４の横断線Ｃ－Ｃに沿った断面図を示す。図７６は、図７４の横断線Ｂ－Ｂに沿った断面図を示す。図７７は、サイクロイド歯車を有する電動自転車のためのモータ歯車ユニットの断面図である。図７８は、図７７のモータ歯車ユニットの立体分解図である。図７９は、出力側における図７７のサイクロイド歯車の側面図である。図８０は、図７９の横断線Ａ－Ａに沿った、図７７に示したサイクロイド歯車の断面図を示す。図８１は、図７９の側面図であり、図７９で隠れていた構成部品が破線で示されている。図８２は、テンションシャフト変速機を備えたモータ歯車ユニットの断面図を示す。図８３は、図８２のテンションシャフト変速機の立体分解図を示す。図８４は、図８２のテンションシャフト変速機の駆動側側面図を示す。図８５は、図８４の切断線Ａ－Ａに沿った断面図を示す。図８６は、図８４の切断線Ｂ－Ｂに沿った断面図を示す。図８７は、図８４の「Ｃ」部の拡大詳細図を示す。図８８は、組み立てられた状態のテンションシャフト変速機の駆動側斜視図を示す。図８９は、２部分ピンリングを備えた２段変速歯車装置の側面図を示す。図９０は、図８９の切断線Ａ－Ａでの２段減速歯車装置の断面図である。図９１は、図８９の側面図であり、図８９で隠れていた構成部品が破線で示されている。図９２は、図８９の２段減速歯車装置の３／４のセクションの出力側である。図９３は、図９２の３段減速歯車装置の３／４のセクションの駆動側斜視図である。図９４は、卵形のカムディスクを有するＨＰＤ－Ｆ変速機を示す。図９５は、単一の偏心ディスクを有するＨＰＤ－Ｅ変速機を示す。図９６は、ＨＰＤ－Ｅ変速機の内側歯車の歯部に関する周転円構法を示す。図９７は、ＨＰＤ－Ｅ変速機の外側歯車の歯部に関する周転円構法を示す。図９８は、ＨＰＤ－Ｆ変速機の内側歯車の歯部に関する周転円構法を示す。図９９は、ＨＰＤ－Ｆ変速機の外側歯車の歯部に関する周転円構法を示す。図１００は、第１の角度位置における、図９６の周転円構法の応用例を示す。図１０１は、第２の角度位置における、図１００の周転円構法を示す。図１０２は、第３の角度位置における、図１００の周転円構法を示す。図１０３は、第４の角度位置における、図１００の周転円構法を示す。図１０４は、第１の角度位置における、図９７の周転円構法の応用例を示す。図１０５は、第２の角度位置における、図１０４の周転円構法を示す。図１０６は、第３の角度位置における、図１０４の周転円構法を示す。図１０７は、第４の角度位置における、図１０４の周転円構法を示す。図１０８は、図９６及び図９７の構造に従った図９５の変速機に関する歯の形状を示す。図１０９は、出力側における図９５の変速機の平面図である。図１１０は、図２の変速機の断面図を示す。図１１１は、駆動側における図９５の変速機の平面図である。図１１２は、図９６及び図９７の構造による、５５個のピンを有する別のＨＰＤ－Ｅ変速機に関する歯部の形状、及び関連する歯車軌道を示す。図１１３は、図９８及び図９９の構造による、１５０個のピンを有するＨＰＤ－Ｆ変速機に関する歯部の形状を示す。図１１４は、図１１３の内側歯車の歯部の形状、及び関連する歯車軌道を示す。図１１５は、図９４による変速機の摩耗した歯部、及びこれに従って適合された歯の形状を示す。図１１６は、図９８及び９９に示した周転円構法による歯部と、一体的に形成されたピンリングとを有する、ＨＰＤ－Ｆ変速機の細部を示す。図１１７は、包絡線によって定められる歯形の公差範囲を示す。図１１８は、形状の変位によって定められる歯形の公差範囲を示す。図１１９は、第１の歯車装置の概略図を示す。図１２０は、更なる歯車装置の概略図を示す。図１２１は、波動歯車装置の概略図を示す。図１２２は、ハーモニックピンリングドライブの概略図を示す。図１２３は、偏心ドライブの概略図を示す。図１２４は、図８３の波動歯車装置と同様の波動歯車装置を有するモータ歯車ユニットの被駆動側の図を示す。図１２５は、図１２４の横断線Ａ－Ａに沿って切断された、図１２４のモータ歯車ユニットの斜視断面図である。図１２６は、図１２４の横断線Ａ－Ａに沿った断面図を示す。

以下の記載では、本明細書の実施形態を説明するために細部を提供する。しかしながら、これらの実施形態はそのような細部が無くても実施されることができることは、当業者には明らかであろう。

図１は、ハーモニックピンリング歯車１０の断面図を示す。図１の切断面Ａ－Ａは、図１９に示されている。図１では、左側がハーモニックピンリング歯車１０の駆動側に対応し、右側が出力側に対応する。右側が駆動の通常の配置に従えば、図１０の視線方向は進行方向を向いている。

ハーモニックピンリング歯車１０の固定子アセンブリの固定子２０は、モータハウジング２２内に配置される。固定子２０は、３相インバータの３つの相に接続するために、３つの別個のコイル２１を備える。固定子２０のこれら３つのコイルは、３つの端子２５を介して３相インバータに接続され、その端子のうちの１つが図１に示されている。

３相インバータは、プリント回路基板２３で構成されたパワーエレクトロニクスとして構成され、プリント回路基板２３は、駆動側でモータハウジング２２に取り付けられた冷却カバー２４内に配置される。プリント回路基板２３は環状ディスクとして構成され、これはモータハウジング及び冷却カバーの円筒状の突出部の外側に位置し、これによりプリント回路基板に配置されるモータの電子機器は、変速機のオイル及びグリースに対して密封される。

モータハウジング２２の中心を通って延びるペダルシャフト３５は、出力側において階段状にされて３つの段を備え、その直径は外側から内側に向かって増大し、各段にはシャフトシール５０、出力側ペダルシャフト玉軸受４６及びペダルシャフトフリーホイール４９が配置される。ペダルシャフト３５の直径は、駆動側においても階段状にされて２つの段を備え、外側の段にはシャフトシール及びセンサリング６８が配置され、また内側の段には玉軸受４５が配置される。このペダルシャフトの階段形状は、図４の斜視図にも示されている。

永久磁石を備えた外側回転子シャフト２６が、固定子２０の径方向内側に設置される。この外側回転子シャフトは、「回転子パッケージ」とも呼ばれる。外側回転子シャフト２６はその内側に弾性領域を備え、それは内側回転子シャフト２７の表面に差し込まれる。内側回転子シャフト２７の表面には、偏心して構成された卵形のカムディスク２８が出力側に形成され、これは図３に更に詳細に示されている。

内側回転子シャフト２７は、駆動側において、外側に対して駆動側回転子玉軸受２９によってモータハウジング２２内に支持される。即ち、駆動側回転子玉軸受２９の外側リングは、モータハウジング２２の円筒状凹部に配置される。

更に、内側回転子シャフト２７は出力側において、内側歯車７内にある径方向外側の出力側回転子玉軸受３０内に設置される。内側歯車７の中空シャフトは、内側歯車７の環状部分と出力側で一体的に接続され、その環状部分は外歯５を備える。

内側歯車７の中空シャフトは続いて、ねじ３４によってモータハウジング２２にねじ留めされたハウジングカバー３２に、径方向外側の内側歯車玉軸受３１を介して設置される。内側歯車玉軸受３１は、出力側回転子玉軸受３０から軸方向において出力側へオフセットされ、また径方向において外側へオフセットされる。更に、内側歯車玉軸受３１は、軸方向において出力側回転子玉軸受３０と重なる。

内側回転子シャフト２７のカムディスク２８には、内側リング及び外側リングが変形可能な、可撓性玉軸受又は薄肉玉軸受３３が挟持される。ピン１０１を備えたピン保持リング１０３は可撓性玉軸受３３に支持され、ピン１０１は、ピン保持リングの内側の円筒状凹部に保持される。図１の実施形態では、ピン１０１は互いに接続される。ピンリング１０２のピン１０１は、軸方向において両側で可撓性玉軸受３３及びピン保持リング１０３から突出する。簡単にするために、ピン保持リング１０３及びピン１０１を備えるピンリングアセンブリは、以下ではピンリング１０２とも呼ぶ。

カムディスク２８及び可撓性玉軸受３３は一緒にトランスミッタ構成を形成し、これはトルクを径方向の力に変換する。可撓性の内側及び外側リングを有する可撓性玉軸受の代わりに、ワイヤレース軸受若しくは外側リングを有しない可撓性玉軸受、又は異なる種類の可撓性転がり軸受を使用することができる。

ハウジングカバー３２は、モータハウジングの出力側の固定ねじ３４によって、モータハウジングにねじ留めされる。更に、駆動側外側歯車８’及び出力側外側歯車８は、支持リング３６内に挿入され、ねじ３４によって支持リング３６にねじ留めされる。支持リング３６は、２つの互いに鏡像対称となる半体へと軸方向で分割され、それらは一緒に、ピンリング１０３のための軌道６７を形成する。

駆動側外側歯車８’及び出力側外側歯車８は、軸方向においてカムディスク２８及び可撓性玉軸受３３の外側に配置される。径方向において、駆動側外側歯車８’は、軸方向においてピン保持リング１０３から駆動側に突出するピン１０１の部分と対向する。径方向において、出力側外側歯車８は、軸方向においてピン保持リング１０３から出力側に突出するピン１０１の部分と対向する。

駆動側において、駆動側スペーサディスク３７が、軸方向においてピン１０１の駆動側端面に面するようにしてモータハウジング２２内に配置される。同様に出力側では、出力側スペーサディスク３８が、軸方向においてピン１０１の出力側端面に面するようにしてモータハウジング２２内に配置される。

出力シャフト３９は、内側歯車７の中空シャフトの径方向内側に配置され、伝動フリーホイール４０が、内側歯車７の中空シャフトと出力シャフト３９の間に配置される。出力シャフト３９は、ハウジングカバー３２の円筒状凹部又は肩部に挿入された、径方向外側にある出力側の出力玉軸受４１内に設置される。出力シャフト３９の出力側領域は、軸方向でハウジングカバー３２から突出する。チェーンリングアダプタ４３は出力シャフト３９に取り付けられ、出力シャフト３９の雌ねじにねじ込まれる円形出力ナット４４を介して保持される。

ペダルシャフト３５は、一部が回転子シャフト２７の内部に、そして一部が出力シャフト３９の内部に配置され、そして回転子シャフト２７及び出力シャフト３９と同心である。ペダルシャフト３５は、径方向外側の駆動側ペダルシャフト玉軸受４５を介してロードセル４７内に設置され、そしてロードセル４７はモータハウジング２２内に挿入される。評価用電子機器を有する、「ＰＣＢ力センサ」とも呼ばれるプリント回路基板４８がロードセル４７に固定され、プリント回路基板４８のコネクタは、リボンケーブル６３によって径方向外向きに案内され、プリント回路基板２３の電子機器に接続される。

ロードセル４７は、駆動側ペダルシャフト玉軸受のサスペンションとして機能するロードセル４７の変形に対応する電気信号を生成する歪みゲージを備える。ロードセル４７は４つのウェブを備え、それらは周方向に４５°離して配置され、出力側ボトムブラケット玉軸受の外側リングが挿入されるリングに接続される。各場合において、これらのウェブのそれぞれに１つの歪みゲージを適用し、その歪みゲージは環状プリント回路基板２３に電気的に接続される。

出力側ペダルシャフト玉軸受４６の駆動側方向において、ペダルシャフトフリーホイール４９は、ペダルシャフト３５と出力シャフト３９の間に配置される。伝動フリーホイール４０、内側歯車７の中空シャフト、及び内側歯車玉軸受３１が、径方向外向きに続く。単一のペダルシャフトフリーホイール４９の代わりに、２つの隣接するフリーホイールを、又は単一のフリーホイール及び隣接する針状ころ軸受などの転がり軸受を設置することもできる。

出力側ペダルシャフト玉軸受４６の出力側では、内側シャフトシールリング５０が、出力側ペダルシャフト玉軸受４６と対向して、ペダルシャフト３５と出力シャフト３９の間に挿入される。更に、外側シャフトシールリング５１が、出力側の出力玉軸受４１と対向して、出力シャフト３９とハウジングカバー３２の間に配置される。別のシャフトシールリング５２は、駆動側において冷却カバー２４とペダルシャフト３５の間に配置される。Ｏリング４２は、出力側外側歯車８とハウジングカバー３２の間に径方向外向きに挿入される。

作動時に、入力トルクは、固定子２０を介した電磁力作用（これは、カムディスク２８及び可撓性玉軸受３３によって径方向の力に変換される）によって、外側回転子シャフト２６へ、更にそこから内側回転子シャフト２７へ伝達される。この径方向の力は、外側歯車８、８’の内歯６、６’及び内側歯車７の外歯５の歯面で出力トルクに変換され、そこでは内側歯車７が駆動され、外側歯車８、８’はハウジングに固定される。出力トルクは、減速比により入力トルクより大きい。

内側歯車７の外歯５によって形成される内側歯部は、出力側外側歯車８の内歯６と対向しており、それにより特に外歯５及び内歯６、６’の両方と当接するこれらのピン１０１によって、出力トルクを提供する。

図２は、図１の変速機の立体分解図を示し、駆動側から出力側に向かって見て、駆動側回転子玉軸受２９、内側回転子シャフト２７、カムディスク２８、出力側回転子玉軸受３０、第２の外側歯車８’、可撓性玉軸受３３、ピン１０１を備えたピン保持リング１０３、支持リング３６、第１の外側歯車８、内側歯車中空シャフトを有する内側歯車７、及び内側歯車玉軸受３１が示されている。

各外側歯車８、８’はジャーナル５３を備え、これは各外側歯車８、８’から径方向外向きに突出し、外側歯車８、８’の外周に規則的な間隔で分散される。支持リング３６は、ジャーナル５３に径方向で対向する、円周に分散された径方向スロット５４を備える。更に、外側歯車を固定するためのねじ穴５５が備えられ、それらは図２の実施形態では一部が外側歯車８、８’内に、一部が支持リング３６にある。

駆動側回転子玉軸受２９とモータハウジング２２の間では、波形バネ６１が駆動側回転子玉軸受２９の駆動側に配置され、スペーサリング６２が、駆動側回転子玉軸受２９の出力側での駆動側回転子玉軸受２９と外側回転子シャフト２６の間に配置される。

特に、支持リング３６はアルミニウムで作られることができ、外側歯車８、８’はポリアミド６６（ＰＡ６６）などのプラスチックで作られることができ、支持リング３６は特にアルミニウムダイキャストで作られることができ、外側歯車は特にプラスチックの射出成形によって作られることができる。更に、内側回転子シャフト２７はアルミニウムで作られることができる。

図１に示されるように、ねじ３４は、組み立てられた状態では、変速機カバー３２、第１の外側歯車８、第２の外側歯車８’、及び支持リング３６を通ってモータハウジング２２内ヘ延びる。

図２は、図１の変速機の立体分解図の駆動側部分を示し、この図では駆動側から見て、冷却カバー２４、プリント回路基板２３、固定子２０及び１つ又は複数のコイル２１を備えたモータハウジング２２、プリント回路基板４８、ロードセル４７、波形バネ６１、駆動側スペーサディスク３７、内歯６’を有する第２の外側歯車８’、駆動側回転子玉軸受２９、スペーサリング６２、外側回転子シャフト２６、並びに内側回転子シャフト２７の一部が示されている。

図３は、図１の変速機の立体分解図の出力側部分を示し、この図では駆動側から見て、カムディスク２８を有する内側回転子シャフト２７、出力側回転子玉軸受３０、ピン保持リング１０３及びピン１０１を有するピンリング１０２、支持リング３６、出力側外側歯車８、外歯５を有する内側歯車７、出力シャフト３７、伝動フリーホイール４０、Ｏリング、出力側スペーサディスク３８、内側歯車玉軸受３１、固定ねじ３４を有するハウジングカバー３２、並びにシャフト密封リング５０が示されている。

図３に示されるように、伝動フリーホイール４０は、クランプケージ６５内に配置される円筒状ローラ６４を備える。円筒状ローラ６４を押圧するために、コイルバネ６６がクランプケージ６５に備えられる。

図４は、図１の変速機の内側アセンブリ、特にペダルシャフトフリーホイール４９の立体分解図を示す。詳細には、図４は駆動側から見て、センサリング６８、駆動側ペダルシャフト玉軸受４５、ペダルシャフト３５、ペダルシャフトフリーホイール４９、出力側ペダルシャフト玉軸受４６、スペーサ６９、チェーンリングアダプタ４３、波形バネ７０、内側シャフトシール５０、Ｏリング７６、及び出力ナット４４を示す。

図４に示されるように、ペダルシャフトフリーホイール４９は、ペダルシャフト３５表面に形成された刃の形をした段７１を備える。歯止め７３及びコイルバネ７２は、段７１の間に配置される。ペダルシャフトの両端には、ペダルクランクのための固定領域７４、７５が備えられ、これらは図１では断面図で示されている。

図５は、組み立てられた状態での図１の変速機の内側アセンブリの斜視図を示す。分かりやすくするために、図５では内側歯車７及び可撓性玉軸受３３が省略されている。

図６は、図１の変速機１０のペダルシャフトアセンブリ８０又はペダルシャフトユニット８０を示し、そこでは駆動側が右であり、出力側が左である。ペダルシャフトアセンブリ８０は、フリーホイールアセンブリ８１及びセンサアセンブリ８２を含む。図６の視線方向は、設置された状態における運転方向の反対である。

図７は、図６のフリーホイールアセンブリ８１を通る横断線Ｄ－Ｄに沿った断面図を示し、この図は出力側から見たものであり、背後にはセンサアセンブリ８２のフラットケーブル６３が見える。更にロードセル４７の右側にはねじのねじ頭が見られ、これらのねじによって環状のプリント回路基板２３がロードセル４７にねじ留めされる。

フリーホイールアセンブリ８１は、ペダルシャフトフリーホイール４９及び伝動フリーホイール４０を備え、出力シャフト３９は更に、ペダルシャフトフリーホイール４９の外側リング、及び伝動フリーホイール４０の内側リングとして構成される。図７に示されるように、ペダルシャフトフリーホイール４９は歯止めフリーホイールとして構成され、一方で伝動フリーホイール４０は、円筒状のクランプローラ６４を有するクランプローラフリーホイールとして構成される。出力シャフト３９の内周は鋸刃状の階段を形成し、その段は歯止め７３のための段を形成し、歯止め７３はコイルバネ７２によって出力シャフト３９の内周に押し付けられる。

同様に、出力シャフト３９の外周は、「星形」とも呼ばれる鋸刃状の階段を形成し、その段は、伝動フリーホイール４０の円筒状ローラ６４のための段を形成する。フリーホイールケージ６５及びそれにより円筒状ローラ６４は、出力シャフト３９の外周とフリーホイールケージ６５の間に配置されるコイルバネ６６によって、駆動シャフト３９の外周に押し付けられる。

駆動シャフト３９の段は、ペダルシャフトフリーホイール４９及び伝動フリーホイール４０の自由回転方向が、図７において反時計回り方向となるように配置される。この自由回転方向は、各場合において、それぞれの駆動方向又はロック方向に対して逆向きとなる。

従ってペダルシャフト３５は、出力シャフト３９がペダルシャフト３５より速く動かない限りにおいて、出力シャフト３９を時計回り方向に駆動することができ、また内側歯車７の内側部分によって形成される伝動フリーホイール４０の外側リングは、出力シャフト３９がその外側リングより速く動かない限りにおいて、出力シャフト３９を時計回り方向に駆動することができる。フリーホイール４０、４９の駆動及びロック方向がそれぞれ、図７に矢印で示されている。

図１０は、図１の変速機で使用されるロードセル４７、及び斜めに設置された軸受の使用を示す、簡略化された断面図である。簡単にするために、電気モータ及び電気モータの駆動系はこの図では省略されており、従ってペダルシャフト３５がハウジングカバー３２’に直接設置されている。

図１０では、駆動側ペダルシャフト玉軸受４５及び出力側ペダルシャフト玉軸受４６はそれぞれアンギュラ玉軸受として構成され、これらは軸方向の力をある一定の程度まで受けることができる。玉軸受の代わりに他のタイプの軸受を備えることができ、それはテーパ転がり軸受など、径方向の力に加えて軸方向の力も受けることもできる。しかしながらこれは、通常は玉軸受の使用よりもコストが高い。

軸受４５を介してペダルシャフト３５に取り付けられたロードセル４７は、支持突起９１及び測定用突起９０を備える。支持突起９１は軸方向においてその玉軸受の外側リングに支持され、測定用突起９０は径方向においてその外側リングに支持される。歪みゲージは、測定用突起９０のうちの少なくとも２つに取り付けられる。玉軸受４５の内側リングは、ペダルシャフト３５の中央に向かって、ペダルシャフト３５の肩部又は段において当接する。

玉軸受４６の内側リングは、波形バネ７０によって、ペダルシャフト３５の肩部においてペダルシャフト３５の中央に向かって当接する。玉軸受４６の外側リングは、スペーサディスクを介して変速機カバー４４’に当接する。

作動時に、運転者は、ペダルクランクを介してペダルシャフト３５に径方向の力を伝達する。これらの径方向の力は測定突起９０によって受けられ、測定突起９０の変形を引き起こし、この変形は歪みゲージによって測定される。対照的に、玉軸受４５の外側リングは、第２の突起の変形を引き起こさない。その代わりに、軸方向の力はロードセル４７の支持突起９１によって吸収され、これによって玉軸受４５は横方向に保持される。

ロードセルに対する運転者の力に比べて、補助駆動によるいずれの既存のトルクも、第２の突起の変形を引き起こさないか又はわずかしか引き起こさない。よって、運転者の寄与を別に測定することができる。更に、角度位置センサを備えることができ、これを用いてペダルクランクの位置、従ってペダルのレバーアームの位置を測定することができる。記憶されているプログラム及び／又は回路によって実施される好適な計算モデルによって、運転者によって供給されるトルクを測定された径方向の力から再構成することができる。

図１０は、図１～９の変速機の構成概念による、ハウジング内の軸方向の力の伝達を示す。

図１０の右下に示されるように、ペダルシャフト３５の出力側の軸方向の力は、ペダルシャフト３５の肩部、出力側ペダルシャフト玉軸受４６、波形バネ７０、出力ナット４４、出力中空シャフト３９の雌ねじ、出力中空シャフト３９、出力中空シャフト３９の段、出力玉軸受４１、ハウジングカバー３２、ねじ３４、及びねじ山６０を介してハウジング２２へ伝達される。

ペダルシャフト３５の駆動側の軸方向の力は、ペダルシャフト３５の駆動側段１２３、駆動側ペダルシャフト玉軸受４５、ロードセル４７の軸方向支持突起、及びロードセル４７の取り付けリングを介してハウジング２２へ伝達される。

図１０の右上に示されるように、回転子シャフト２７の出力側の軸方向の力は、出力側回転子玉軸受３０、内側歯車７、及び内側歯車玉軸受３１を介してハウジングカバーへ伝達される。そこからその軸方向の力は、図１０の右下に示されるように、ねじ３４を介してハウジング２２へ伝達される。

回転子シャフト２７の駆動側の軸方向の力は、回転子シャフト２７の肩部９、外側回転子シャフト２６、スペーサリング６２、駆動側回転子玉軸受２９、及び波形バネ６１を介してハウジング２２へ伝達される。

更に、カムディスクに配置された玉軸受３３に対する軸方向の力は、内側歯車７及び玉軸受３１を介して変速機ハウジング２２へ伝達される。これに対する反力は、カムディスク２８の段９を介して回転子シャフト２７へ、そしてそこから上述のような経路を介してハウジング２２へ伝達される。

内側歯車７は、径方向内向きに外周にテーパが付けられており、それにより玉軸受３３の外側リングだけが内側歯車７に当接する。玉軸受３３の外側リングは、ピンリング１０１及び内側歯車７と本質的に同期して動くが、玉軸受３３の内側リングはそうではなく、玉軸受３３の内側リングは内側歯車７よりはるかに速く回転する。波形バネ７０の幅は、チェーンリングアダプタ４３がハウジングカバー３２に当接しないように調整される。

図１１～２０は、偏心カムディスクを備えたハーモニックピンリング変速機を示し、そこではその偏心カムディスクは、偏心して配置された円形ディスクである。

図１１は、ハーモニックピンリング変速機１０の断面図を示す。図１１の切断面Ａ－Ａは、図１９に示されている。図１１では、左側がハーモニックピンリング歯車１０の駆動側に対応し、右側が出力側に対応する。

ハーモニックピンリング変速機１０の固定子アセンブリの固定子２０は、モータハウジング２２内に配置される。固定子２０は、３相インバータの３つの相に接続するために、３つの別個のコイル２１を備える。３相インバータは、プリント回路基板２３で構成されたパワーエレクトロニクスとして構成され、プリント回路基板２３は、駆動側でモータハウジング２２に取り付けられた冷却カバー２４内に配置される。固定子２０のこれら３つのコイルは、３つの端子２５を介して３相インバータに接続され、その端子のうちの１つが図１１に示されている。

モータハウジング２２及び冷却カバー２４はそれぞれ、モータハウジング２２の中心を通って延びるペダルシャフト３５を取り囲む、円筒状の突出部分を有する。プリント回路基板２３は穿孔されたディスクとして形成され、これは突出部分の外側に位置し、これによりそこに配置された電子機器は、変速機のオイル及びグリースに対して密封される。

永久磁石を備えた外側回転子シャフト２６が、固定子２０の径方向内側に設置される。この外側回転子シャフト２６は、「回転子パッケージ」とも呼ばれる。外側回転子シャフト２６はその内側に弾性領域を備え、それは内側回転子シャフト２７の表面に差し込まれる。内側回転子シャフトの表面には、偏心して配置された円形の偏心ディスク２８’が出力側に形成され、これは図１２に更に詳細に示されている。

駆動側において、内側回転子シャフト２７は、外側に対して駆動側回転子玉軸受２９によってモータハウジング２２内に支持される。即ち、駆動側回転子玉軸受２９の外側リングは、モータハウジング２２の円筒状凹部に配置される。

内側歯車７の中空シャフトは続いて、ねじ３４によってモータハウジング２２にねじ留めされたハウジングカバー３２に、径方向外側の内側歯車玉軸受３１を介して取り付けされる。内側歯車玉軸受３１は、出力側回転子玉軸受３０から軸方向において出力側へオフセットされ、また径方向において外側へオフセットされる。更に、内側歯車玉軸受３１は、軸方向において出力側回転子玉軸受３０と重なる。

内側回転子シャフト２７の偏心円形ディスク２８には、玉軸受３３が挟持される。ピン１０１を備えたピン保持リング１０３は玉軸受３３に支持され、ピン１０１は、ピン保持リングの内側の円筒状凹部に保持される。

ピン１０１及びピン保持リング１０３のピンリングアセンブリが、図１５～１７に更に詳細に示されている。図１５～１７の実施形態では、ピンリング１０２は、図１～１０の実施形態とは異なり、単一部品から形成されて、ピン１０１及びピン保持リング１０３に対応する部分を備える。ピンリング１０２のこの単一部品の実施形態は、ピンリングが変形しない又はわずかしか変形しない変速機に特によく適している。これは、例えば図１１～２０、６１～６６、６７及び７２に示されている偏心して配置された円形ディスクの場合である。ピンリング１０２のピン１０１は、軸方向において両側で、可撓性玉軸受３３及びピン保持リング１０３から突出する。

偏心ディスク２８’及び玉軸受３３は一緒にトランスミッタアセンブリを形成し、これは回転運動を、玉軸受３３及びピン保持リング１０３によってピン１０１に伝達される径方向運動に変換し、径方向運動はその後に、外側歯車８、８’へのピン１０１の係合によって再び回転運動に変換される。

ハウジングカバー３２は、モータハウジングの出力側の固定ねじ３４によって、モータハウジングにねじ留めされる。更に、駆動側外側歯車８’及び出力側外側歯車８は、支持リング３６内に挿入され、ねじ３４によって支持リング３６にねじ留めされる。Ｏリング４２は、出力側外側歯車８とハウジングカバーの間に径方向外向きに挿入される。

駆動側外側歯車８’及び出力側外側歯車８は、軸方向において偏心ディスク２８’及び玉軸受３３の外側に配置される。径方向において、駆動側外側歯車８’は、軸方向においてピン保持リング１０３から駆動側に突出するピン１０１の部分と対向する。径方向において、出力側外側歯車８は、軸方向においてピン保持リング１０３から出力側に突出するピン１０１の部分と対向する。

出力シャフト３９は、内側歯車７の中空シャフトの径方向内側に配置され、伝動フリーホイール４０が、内側歯車７の中空シャフトと出力シャフト３９の間に配置される。出力シャフト３９は、ハウジングカバー３２の円筒状凹部又は肩部に挿入された、径方向外側にある出力側の出力玉軸受４１内に取り付けされる。出力シャフト３９の出力側領域は、軸方向でハウジングカバー３２から突出する。チェーンリングアダプタ４３は出力シャフト３９に取り付けられ、出力シャフト３９の雌ねじにねじ込まれる変速機カバー４４を介して保持される。

上述のペダルシャフト３５は、一部が回転子シャフト２７の内部に、そして一部が出力シャフト３９の内部に配置され、そして回転子シャフト２７及び出力シャフト３９と同心である。ペダルシャフト３５は、径方向外側の駆動側ペダルシャフト玉軸受４５を介してロードセル４７内に設置され、そしてロードセル４７はモータハウジング２２内に挿入される。力センサを有するプリント回路基板４８がロードセル４７に固定され、プリント回路基板４８のコネクタは、リボンケーブル６３によって径方向外向きに案内され、プリント回路基板２３の電子機器に接続される。

出力側ペダルシャフト玉軸受４６の出力側では、内側シャフトシールリング５０が、出力側ペダルシャフト玉軸受４６と対向して、ペダルシャフト３５と出力シャフト３９の間に挿入される。更に、外側シャフトシールリング５１が、出力側の出力玉軸受４１と対向して、出力シャフト３９とハウジングカバー３２の間に配置される。別のシャフトシールリング５２は、駆動側において、冷却カバー２４とペダルシャフト３５の間に配置される。

作動時に、入力トルクは、固定子２０を介した電磁力作用によって、外側回転子シャフト２６へ、更にそこから内側回転子シャフト２７へ伝達され、偏心ディスク２８’及び玉軸受３３によって径方向の力に変換される。この径方向の力は、外側歯車８、８’の内歯６、６’及び内側歯車７の外歯５の歯面で出力トルクに変換され、そこでは内側歯車７が駆動され、外側歯車８、８’はハウジングに固定される。出力トルクは、減速比により入力トルクより大きい。

図１２は、図１１の変速機の立体分解図を示し、駆動側から出力側に向かって見て、駆動側回転子玉軸受２９、内側回転子シャフト２７、偏心ディスク２８’、出力側回転子玉軸受３０、第２の外側歯車８’、玉軸受３３、ピン１０１を備えたピン保持リング１０３、支持リング３６、第１の外側歯車８、内側歯車中空シャフトを有する内側歯車７、及び内側歯車玉軸受３１が示されている。

各外側歯車８、８’はジャーナル５３を備え、これは各外側歯車８、８’から径方向外向きに突出し、外側歯車８、８’の外周に規則的な間隔で分散される。支持リング３６は、ジャーナル５３に径方向で対向する、円周に分散された径方向スロット５４を備える。更に、外側歯車を固定するためのねじ穴５５が備えられ、それらは図１２の実施形態では一部が外側歯車８、８’に、一部が支持リング３６にある。

図１１に示されるように、ねじ３４は、組み立てられた状態では、変速機カバー３２、第１の外側歯車８、第２の外側歯車８’、及び支持リング３６を通ってモータハウジング２２内ヘ延びる。

図１３は、内側回転子シャフト２７、内側歯車７、ピン１０１及び外側歯車８の組み立てられた配置の、出力側から見た側面図を示す。図１３に示されるように、偏心ディスク２８’の所定の位置において、ピン１０１は第１の位置において外側内歯６に完全に当接し、第１の位置と反対側の第２の位置において、ピン１０１は内側外歯５と完全に当接する。

図１４は、図１３の配置の横断線Ｅ－Ｅに沿った断面図を示す。図１４の断面図に示されるように、偏心ディスク２８’は駆動側に段１１を備え、玉軸受３３の内側リングはこの段１１によって駆動側から保持される。

図１５は、図１１の変速機で使用されるピンリング１０２の出力側の図を示す。図１６及び１７は、図１５のピンリング１０２の詳細図を示し、図１８は図１５のピンリング１０２の駆動側の図を示す。

ピンリング１０２は、ピン保持リング１０３及びピン１０１を備える。ピンリング１０２は一体的に形成され、ピン保持リング１０３及びピン１０１はそれぞれ、単一部品として形成されたピンリング１０２の一部によって形成される。ピン１０１はそれぞれ、出力側及びその反対側の駆動側が異なるようにして形成される。

即ち、ピン１０１が内側歯車７及び外側歯車８の両方に係合する、ピンリング１０２の出力側のピンはレンズ形であり、径方向で反対に位置する２つの領域はそれぞれ円弧形状の境界を備え、周方向で反対に位置する２つの領域はそれぞれテーパが付けられる。これは、図１５に「Ｇ」で示されている図１７の側面図に最も良く示される。

他方で、ピン１０１が第２の外側歯車８’のみと係合する駆動側では、ピン１０１は「ハーフピン」として形成され、これらはそれぞれ図１６の断面図及び図１８の図に示されるように、ピンリング１０２の外周に沿って延在する櫛状の歯を形成する。

図１７の側面図では、ピン１０１の、トルクを内側歯車７に伝達する第１の領域２５５と、トルクを外側歯車８に伝達する径方向で反対に位置する第２の領域５６とが示されている。ピン１０１の間の接線方向の遷移部は、ピン１０１の領域が周方向に沿ってテーパにされることによってもたらされる。その結果、一方ではピン１０１の経済的なＣＮＣ生産をすることができ、他方ではピン１０１のより高い接線方向の剛性を得ることができる。

別の製造方法では、ピンリングはトランスファー成形で作られる。この方法では、最初に中空リングが製造され、次にこの中空リングから、突切り加工又はフライス削りによってピン１０１が形成される。フライス削りによる成形では、円形の線を移動する回転フライス盤を使用することができ、ピンは初めに内側から、次に外側から径方向に形成される。

トランスファー成形は更に、例えば規格ＤＩＮ８５８２及びＤＩＮ８５８３において定義される。ある特定の方法では、加工される被加工物はまず、マンドレルに取り付けられる。次に加工される被加工物は、トランスファー成形ホイールによって外側から変形され、このトランスファー成形ホイールは、横行駆動システムによって制御下で駆動され、被加工物をプレスし、材料を制御下で薄くする。

更に、ピン１０１の出力側に、段５７が径方向内向きに形成される。図１１に示されるように、この段５７は出力側において、ピンリング１０２が設置された状態において、玉軸受３３の外側リングに支持される。

図１８のピンリング１０２の駆動側の図に示されるように、丸みを帯びた凹部５８及び中間平坦部５９を有する櫛状部が、ピンリング１０２の駆動側に形成される。中間平坦部５９は、図１７に詳細に示されるピン１０１の延長部分を形成し、従ってピン１０１の駆動側領域とみなすことができる。

図１９は、図１１の組み立てられた変速機の出力側の図を示し、そこでは図１１の切断面が「Ａ」で表示されている。

図２０は、図１１～１９の変速機の構成概念による、ハウジングへの軸方向の力の伝達を示す。

図２０の右下に示されるように、ペダルシャフト３５の出力側の軸方向の力は、ペダルシャフト３５の肩部、出力側ペダルシャフト玉軸受４６、波形バネ７０、出力ナット４４、出力中空シャフト３９の雌ねじ、出力中空シャフト３９、出力中空シャフト３９の段、出力玉軸受４１、ハウジングカバー３２、ねじ３４、及びねじ山６０を介してハウジング２２へ伝達される。

図２０の右上に示されるように、回転子シャフト２７の出力側の軸方向の力は、出力側回転子玉軸受３０、内側歯車７、及び内側歯車玉軸受３１を介してハウジングカバーへ伝達される。そこからその軸方向の力は、図２０の右下に示されるように、ねじ３４を介してハウジング２２へ伝達される。

回転子シャフト２７の駆動側の軸方向の力は、回転子シャフト２７の駆動側段、外側回転子シャフト２６、スペーサリング６２、駆動側回転子玉軸受２９、及び波形バネ６１を介してハウジング２２へ伝達される。

更に、軸方向の力は、カムディスク２８の肩部９を介して玉軸受３３へ、そしてピンリング１００の肩部１０、内側歯車７及び玉軸受３１を介して変速機ハウジング２２へ伝達される。これに対する反力は、カムディスク２８の段９を介して回転子シャフト２７へ、そしてそこから上述のような経路を介してハウジング２２へ伝達される。

図２１～４４の実施形態は、電気駆動によって支援される自転車のペダルシャフトに加えられるトルクを測定するための装置及び方法を開示する。

ペダルシャフトでのトルクを測定することにより、電動自転車のための電気モータの支援を調整することができる。この目的のためには様々な方法が公知である。例えば、ペダルシャフトのねじれの磁気測定を用いて、接触せずにトルクを測定することができる。他の方法は、ボトムブラケットの玉軸受サスペンションの機械的変形を測定する。対応する装置は、例えばドイツ国公開特許公報第１０２０１３２２０８７１号明細書に開示されている。この装置では、単一の電磁センサ又は機械的センサを用いて、ボトムブラケットの玉軸受サスペンションの水平方向の撓み又は変形を測定する。

本明細書は、軸受のリングを受けるための受承スリーブ、及び変速機ハウジング内にロードセルを取り付けるための固定リングを用いて、クランクシャフトに作用する径方向の力を測定するためのロードセルを開示する。軸方向支持部分が、第１の軸受の外側リングを軸方向で支持するために、固定リングに備えられる。受承スリーブを固定リングに接続する測定領域が、受承スリーブの径方向の力を受けるために備えられる。

歪みセンサは、測定領域のうちの少なくとも２つに取り付けられる。歪みセンサは特に歪みゲージとして構成されることができ、この歪みゲージは、測定領域の表面に接着されてもよい。

軸方向支持部分及び測定領域は特に、突起又は指状部として構成されることができる。更に、測定領域は、角度の付けられた突起として構成されてもよい。クランクシャフトに作用する径方向の力は、軸受を介してクランクシャフトから受承スリーブに伝達される、受承スリーブに作用する径方向の力によって間接的に測定される。クランクシャフトは特に、ペダルシャフトにされることができる。

ロードセルは特に、電動自転車においてモータの支援を調節するために使用されることができ、ペダルシャフトはロードセルによって軸方向で支持される。広義には、ロードセルは、シャフトで径方向の力がシャフトの回転運動に変換されるいずれかの場所、特に自転車のペダルシャフト、又は内燃機関若しくは別の駆動によって駆動されるピストンに使用されることができる。この場合、ロードセルによる径方向の力の測定は、シャフトに加えられるトルクの算出を可能とする。しかしながら、この径方向の力を用いて、トルクの算出という中間ステップを行わずに、制御信号を生成することもできる。

歯車変速機におけるように径方向の力の変換がない場合、本明細書に記載のロードセルをシャフトの不均衡を決定するために使用することもできる。ロードセルは特に、ペダルシャフトなどの機械的な駆動の場合に有利である。この場合には、加えられるトルクはモータの動力によって容易に測定されることができないためである（これは、例えば電気モータを用いる場合には容易に可能である）。

本明細書によるロードセルでは、径方向の力及び軸方向の力は、軸方向の力が軸方向支持部分又は突起によって受けられ、そして径方向の力が測定領域又は突起によって受けられるという事実によって分離される。従ってロードセルは、Ｏ字形配置又はＸ字形配置などの斜めに設置された軸受において使用されることができる。更に、径方向の力を軸方向の力から分離することにより、径方向の力の成分をより正確に測定することができ、従ってシャフトに加えられるトルクをより正確に測定することができる。

本明細書によるロードセルは簡単なものであり、変速機内に、特に軸方向において、わずかなスペースしか必要としない。ロードセルの全幅は本質的に、軸受の幅及び軸方向で隣接する固定領域の幅によって決定される。従ってロードセルは、軸方向において比較的狭くされることができ、例えば転がり軸受の幅の約２倍以下の幅しか有しないことができる。

ロードセルによる軸方向の力の吸収は、有利には玉軸受の固定された外側リングにおいて行われ、相対的な動きによって摩擦損失が発生することになる可動の内側リング又はシャフトでは行われない。よって、軸方向支持部分は、有利には軸受の外側リングにしか接触しない。軸方向支持部分の支持機能は特に、軸方向支持部分又は突起が、受承スリーブの内面で径方向内向きに突出することによって得られることができ、軸方向支持部分は軸受リングの幅に相当するため、軸方向支持部分が内向きに突出するだけで十分である。軸方向支持部分はまた、軸受リングと整列するための形状を有してもよい。

測定用突起は、有利には角ブラケットとして構成され、受承スリーブに接続された角ブラケットの軸方向領域は軸方向に延び、固定領域に接続された角ブラケットの径方向領域は径方向に延びる。従って角ブラケットは、径方向の向きについての測定用突起の径方向位置の曲がりを引き起こすレバーアームを形成する。この曲がりによって、測定用突起の１つの表面は伸長又は圧縮され、軸方向で反対側の面は圧縮又は伸長される。この圧縮又は伸長を、径方向領域の２つの表面のうちの一方に付けられた歪みゲージによって検出する。

測定用突起で形成される角ブラケットの上記２つの領域は、例えばより大きな変形を可能とするために、軸方向又は径方向の向きに関してわずかに傾斜されることもできる。有利には、測定用突起は、良好な変形を可能とするために軸方向において十分に薄くされる。この場合、第２の領域が第１の領域より薄くされてもよい。更に、角ブラケットの頂部付近の変形を避けるために、角ブラケットの頂部付近で第２の領域を補強してもよい。

測定用突起の軸方向領域は、有利には転がり軸受と接する受承スリーブの表面を越えて突出しないように構成される。これにより、受承スリーブが接する転がり軸受のリングが測定用突起に当接して、軸方向の力が測定用突起を介して伝達されるのが避けられる。特に、軸方向領域は、受承スリーブの表面と面一にされることができ、その表面は受承スリーブの円筒状内面である。

ある例示的実施形態では、測定領域は、角ブラケットとして形成された測定用突起を備えるか、又は角度のある形状の測定用突起として構成される。更なる例示的実施形態では、測定用突起は、径方向領域と、その径方向領域に隣接する軸方向領域とを備える。この場合、径方向領域は固定リングに接続され、そして軸方向領域は受承スリーブに接続され、ここで径方向領域は、軸方向領域に対しておよそ９０°の角度で配置される。

ある有利な実施形態では、シャフトが４方向で支持されるようにして、４つの測定領域又は測定用突起を備えることができる。特に、その方向が互いに対して直角となるようにして、その測定用突起を９０°の間隔で配置することができる。測定用突起は同時に、径方向支持のための支持突起である。用語「測定用突起」は、測定用突起の変形を用いて、径方向において受承スリーブに作用する力を測定することができることを意味する。

更なる実施形態では、ある所定の方向の力を検出するために及び良好な変形を可能とするために、周方向における測定用突起の角度に関する大きさを適切に選択することができる。例えば、周方向での測定用突起の角度に関する大きさは、３０°以下、又は２５°以下に限定されることができ、ここで９０°は直角に相当する。

一実施形態では、ロードセルは４つの測定領域を備え、これらは９０°の間隔で配置される。よって、４つ全ての測定領域又は測定用突起が歪みセンサを備える場合、径方向の力を４つの互いに直角な方向において測定することができる。

この場合、少なくとも１つ、複数、又は全ての歪みセンサを歪みゲージとして形成してもよく、これは特に光学歪み測定に比べて、安価かつロバストである。

特に、径方向の力を多くの方向において測定するために、歪みセンサはそれぞれの測定領域又は測定用突起に取り付けられることができる。歪みゲージの取り付けを容易にするために、歪みゲージが取り付けられる測定領域の表面は、歪みセンサ又は歪みゲージの取り付けのための凹部又はポケットを有してもよい。

例えば変速機ハウジングに取り付けられたプリント回路基板への電気的接続を可能な限り短くするために、又はより大きな変形の発生により、歪みゲージは固定領域に近接して配置されてもよい。

更なる実施形態では、軸方向支持部分又は突起は、径方向スロットによって測定領域から離される。更に、軸方向支持部分又は突起は、周方向スロットによって受承スリーブから離される。特にこれによって、軸方向支持部分及び測定領域を被加工物から容易に形成することができる。しかしながら、ロードセルがこの形態で鋳造されてもよい。好都合には、径方向又は周方向スロットは、それぞれが径方向又は周方向において真っ直ぐなスロットである。しかしながらその形状は直線でなくてもよい。

例えば、測定用突起を内側で更に先細にするために、径方向スロットの方向を径方向から逸らしてもよい。例えば径方向スロットの向きを、径方向に対して最大５°又は最大１０°、内向きに傾斜させることができる。

一実施形態では、変速機ハウジングへの取り付けのために、固定リングは固定領域を備え、この固定領域には固定孔が備えられる。固定領域は固定リングの一部であっても、固定リングから突出する延長部分であってもよい。

有利には、この取り付けはロードセルを、軸方向においても、また周方向の回転に対しても固定し、この取り付けは再び機械的に解放されることができる。別の実施形態では、これは印籠嵌合又はスナップ嵌合などの確実な接続によってなされることができる。

再び緩めることが容易でない、リベット接合又は溶接などの接続も可能である。しかしながら、これらは保守のためにはあまり適していない。

更なる実施形態では、固定リングは凹部を備え、測定領域はこの凹部に配置され、この凹部は径方向及び軸方向に形成されることができる。これにより、例えば、測定用突起が変速機ハウジングに直接当接することを避けることができ、又は固定リングの厚さを測定用突起の厚さとは独立して調整することができる。

更なる実施形態では、測定用突起及びこの測定用突起の大きさを定めるスリットの角度に関する大きさは、軸方向支持部分の角度に関する大きさとおおよそ等しい。

更なる実施形態では、周方向における測定用突起の角度に関する大きさは３０°以下であり、それによりある所定の方向において力を測定することができるようにされる。

本明細書によるロードセルの設計は、例えば鋳造鋳型からの鋳造及び機械的後処理ステップによってロードセルを金属から一体的に製造するために、特に好適である。

別の態様では、本明細書は、クランクシャフト、特にペダルシャフトに作用する力を測定するための測定装置を開示する。測定装置は、クランクシャフト（クランクシャフトに配置された軸受を有する）、及び上述の実施形態のうちの１つによるロードセルを備える。この装置では、ロードセルの受承スリーブは軸受の外側リングに配置され、ロードセルの軸方向支持部分は、軸受の外側リングにおいて軸方向に支持される。更に、評価用電子機器が、ロードセルの歪みセンサに接続される。

更に、本明細書は、上述の測定装置を有する変速装置を開示する。上記変速装置は、変速機ハウジングと、クランクシャフト、特にペダルシャフトとを備える。クランクシャフトは、変速機ハウジング内に直接、又は第１の駆動側軸受及び第２の出力側軸受を介して間接的に、受け入れ又は格納される。軸受は特に転がり軸受によって備えることができる。

更に、クランクシャフトは中空出力シャフトを通過してもよく、特にペダルシャフトを中空駆動シャフトから分離するために、フリーホイールを、ペダルシャフトと中空駆動シャフトの間に配置することができる。

第１の軸受は、ロードセルを介して変速機ハウジング内に受けられ、ロードセルは変速機ハウジング内に受けられるか、又は固定リングを介して変速機ハウジングに固定される。受承スリーブは第１の軸受の外側リングを受承し、軸方向支持部分は第１の軸受の外側リングに支持される。

更なる例示的実施形態では、変速装置のクランクシャフトは、その２つの端部よりも中央において大きな直径を備える。その結果、クランクシャフトの第１の段及び第２の段が形成される。測定装置の第１の軸受の内側リングは、ペダルシャフトの上記第１の段に当接し、また第２の軸受の内側リングは、ペダルシャフトの第２の段に当接する。その結果、斜めに設置された軸受のＸ字形配置が形成され、またロードセルはこの斜めに設置された軸受の力の一部を吸収する。

更なる実施形態では、測定装置の第１の軸受及び第２の軸受はそれぞれ、単列アンギュラ玉軸受として形成される。更なる実施形態では、測定装置の第１の軸受及び第２の軸受はそれぞれ、斜めに設置された円筒状ローラ軸受として形成される。

更なる実施形態では、第２の軸受は、波形バネを介して、ペダルシャフトの第２の段、又はハウジング上若しくはハウジングに接続された構成部品に支持される。

更なる実施形態では、第２の転がり軸受は更に、スペーサディスクを介して、ペダルシャフトの第２の段、又はハウジング上若しくはハウジングに接続された構成部品に支持される。

更に、本明細書は、以下の特徴を更に備える変速装置を開示する：モータ；上記モータに接続された減速歯車；及び上記減速歯車に接続された中空出力シャフト。電動自転車に好適なこの変速装置では、クランクシャフトはペダルシャフトとして構成され、第１の軸受及び第２の軸受はそれぞれ転がり軸受として構成され、ペダルシャフトは中空出力シャフトを通過し、ペダルシャフトを中空出力シャフトから分離するために、ペダルシャフトと中空出力シャフトの間にフリーホイールを備える。

更に、本明細書は、上述の変速装置を有する電動車両、特に電動自転車を開示し、モータは電気モータとして構成され、電動車両のバッテリは電気モータに接続される。

以下の記載では、上記例示的実施形態を説明するための更なる詳細が与えられる。これらの実施形態を、これらの詳細を用いずに実施してもよいことは、当業者には明らかであろう。

図２１は、駆動側から見たロードセル４７の斜視図である。ロードセル４７は、玉軸受４５の外側リングが軸方向に支持される４つの軸方向支持突起９１と、それぞれに１つの歪みゲージ９２が付けられる、軸方向支持突起９１間に配置された４つの測定用突起９０とを備える。歪みゲージ９２の位置決めを容易にするために、測定用突起９０の表面は凹状にされてもよい。

軸方向支持突起９１は、玉軸受の外側リングに接する外側部分９３と、内側部分９４とを備える。玉軸受の外側リングが接する部分は、図３２の断面図に詳細に示される。

測定用突起９０及び軸方向支持突起９１は、それぞれがフライス削り加工された径方向スロット９５によって横方向に離される。出力側において、測定用突起９０が受承スリーブ９６へと変わり、これは玉軸受４５の外側リングを受ける。この受承スリーブ９６は、図２６に最も良く示される。

駆動側では、突起９０、９１は外側リング９７へと変わる。測定用突起９０及び径方向スロット９５と面する外側リング９７の領域はそれぞれ、径方向において測定用突起９０の径方向大きさのおおよそ半分である周方向スロット１０５を備える。第１の径方向スロット９５、周方向スロット１０５、及び第２の径方向スロット９５は一緒に制限スロットを形成し、これは角のあるＵ字形に延び、軸方向支持突起９１を受承スリーブ９６及び隣接する測定用突起から隔てる。

外側リング９７は４つの固定孔９８を備え、これによってロードセル４７を、図１には示されない変速機ハウジングに固定することができ、ここで外側リング９７の前面は変速機ハウジングに接する。変速機ハウジングへのロードセル４７の取り付けは、例えば図１２～１４に示されている。

図２２は、玉軸受４５がロードセル４７内に配置された、駆動側から見たロードセル４７の平面図を示す。

図２３は、玉軸受４５がロードセル４７内に配置された、出力側から見たロードセル４７の平面図を示す。図２３に示されるように、測定用突起９０は、外側リング９７の出力側端面に、外側リング９７の出力側端面に対してわずかに凹状になった部分９９を備える。その結果、測定用突起の厚さを減らすことができ、それによりより大きな変形がもたらされる。

図２４は、図２２の切断線Ａ－Ａに沿ったロードセル４７の断面図を示し、そこでは凹部９９、スリーブ９６、及び外側リング９７を見ることができる。

図２５は、ロードセル４７の側面図を示し、この図ではスロット１０４が見られ、これは支持突起９１の反対側にあり、それによって支持突起９１がスリーブ９６から離される。

図２６は、出力側から見たロードセル４７の斜視図を示す。

図２７は、出力側から見たロードセル４７の平面図を示す。

図２８は、図２７の横断線Ａ－Ａに沿ったロードセル４７の断面図を示す。

図２９は、図２７の横断線Ｂ－Ｂに沿った断面図を示す。

図３０は、図２１のロードセル４７が組み込まれた、以下で詳細に説明されるハーモニックピンリング変速機を示す。図３０では、左側がハーモニックピンリング歯車１０の駆動側に対応し、右側が出力側に対応する。右側が駆動の通常の配置に従えば、図１０の視線方向は進行方向を向いている。

ハーモニックピンリング歯車１０の固定子アセンブリの固定子２０は、モータハウジング２２内に配置される。固定子２０は、３相インバータの３つの相に接続するために、３つの別個のコイル２１を備える。固定子２０のこれら３つのコイルは、３つの端子２５を介して３相インバータに接続され、その端子のうちの１つが図３０に示されている。

モータハウジング２２の中心を通って延びるペダルシャフト３５は、出力側において階段状にされて３つの段を備え、その直径は外側から内側に向かって増大し、各段にはシャフトシール５０、出力側ペダルシャフト玉軸受４６及びペダルシャフトフリーホイール４９が配置される。ペダルシャフト３５の直径は、駆動側においても階段状にされて２つの段を備え、外側の段にはシャフトシール及びセンサリング６８が配置され、また内側の段には玉軸受４５が配置される。

永久磁石を備えた外側回転子シャフト２６が、固定子２０の径方向内側に設置される。この外側回転子シャフトは、「回転子パッケージ」とも呼ばれる。外側回転子シャフト２６はその内側に弾性領域を備え、これは内側回転子シャフト２７の表面に差し込まれる。内側回転子シャフト２７の表面には、偏心して構成された卵形のカムディスク２８が出力側に形成される。

内側回転子シャフト２７のカムディスク２８には、内側リング及び外側リングが変形可能な、可撓性玉軸受又は薄肉玉軸受３３が挟持される。

ピン１０１を備えたピン保持リング１０３は可撓性玉軸受３３に支持され、ピン１０１は、ピン保持リングの内側の円筒状凹部に保持される。図３０の実施形態では、ピン１０１は互いに接続される。ピンリング１０２のピン１０１は、軸方向において両側で可撓性玉軸受３３及びピン保持リング１０３から突出する。簡単にするために、ピン保持リング１０３及びピン１０１を備えるピンリングアセンブリは、以下ではピンリング１０２とも呼ぶ。

ハウジングカバー３２は、モータハウジングの出力側の固定ねじ３４によって、モータハウジングにねじ留めされる。更に、駆動側外側歯車８’及び出力側外側歯車８は、支持リング３６内に挿入され、ねじ３４によって支持リング３６にねじ留めされる。支持リング３６は、２つの互いに鏡像対称となる半体へと軸方向に分割され、これらは一緒に、ピンリング１０３のための軌道６７を形成する。

出力シャフト３９は、内側歯車７の中空シャフトの径方向内側に配置され、伝動フリーホイール４０が、内側歯車７の中空シャフトと出力シャフト３９の間に配置される。出力シャフト３９は、ハウジングカバー３２の円筒状凹部又は肩部に挿入された、径方向外側にある出力側の出力玉軸受４１内に設置される。出力シャフト３９の出力側領域は、軸方向でハウジングカバー３２から突出する。チェーンリングアダプタ４３は出力シャフト３９に取り付けられ、出力シャフト３９の雌ねじにねじ込まれる円形出力ナット４４によって保持される。

モータハウジング２２は、Ｏリング４２によって変速機カバー３２に対して密封され、また更なるＯリング７７によって冷却カバー２４に対して密封される。

図３１は、図３０のピンリング変速機のロードセル４７の領域における細部を示す。図３１に示されるように、センサリング６８はペダルシャフト３５に配置される。使用時に、センサリング６８を用いて、ペダルシャフト３５の位置又は速度を測定することができる。

簡単にするために、以下では測定用突起がそれぞれ路面に対して垂直及び水平に、即ち運転者のペダルを漕ぐ運動に対して平行及び垂直に配置されるようにして、ロードセルが配向されているものと仮定する。他の向きも同様に可能である。

上述のロードセルを、特に電動自転車の変速機で使用して、ペダルシャフトに加えられる力の測定値、従って必要なモータ支援を決定することができる。ロードセルは可動部品を有さず、また特に軸方向においてわずかなスペースしか取らず、それにより利用可能なスペースのより良好な使用を可能とすることができる。電動自転車ではスペースは限られているため、そこでロードセルを使用するのは特に有利となり得る。特に軸方向の空間は、ペダルクランクの所定の最適距離により厳しく限定される。

作動中に、運転者は、ペダル、特に下がるペダルに力を加える。その結果、蹴られたペダルの側においてペダルシャフトに下向きの力が作用する。更に、蹴られたペダルの側においてペダルシャフトに前方への力が作用する。ペダルシャフトの軸受に接したレバーアームにより、反対側のペダルシャフトにはそれぞれの反作用力が作用する。

ペダルを漕ぐ時に、左のペダルと右のペダルは交互に蹴られる。従って均一なリズムにより、周期的に交互に起こる力が、垂直方向及び水平方向にも発生する。この力の振幅は、ペダルシャフトに加えられるトルクと相関している。測定用突起を垂直方向及び水平方向のそれぞれに配置した場合、ペダルシャフトに対する垂直方向の力は、垂直方向に整列した測定用突起のペアの歪みゲージによって検出され、ペダルシャフトに対する水平方向の力は、水平方向に整列した測定用突起のペアの歪みゲージによって検出される。

歪みゲージの電気信号は、径方向で対向する歪みゲージの信号に対して、符号が反対で概ね等しいものとなる。よって、一連の径方向で対向する歪みゲージを用いて、測定振幅を２倍にすることができる。これは、信号の減算的重ね合わせによって得られることができ、これはアナログ電子機器によって、又は信号のデジタル化の後に、実施されることができる。

歪みゲージの信号は、接続線を介して、変速機ハウジングに固定されたプリント回路基板に配置された評価用電子機器へと伝送される。ある簡単な評価によると、評価用電子機器の永久メモリに記憶された較正カーブに従って、歪みゲージの信号の１つ以上の時間的に隣接する最大撓みから平均トルクを決定し、その平均トルクから、ペダルシャフトに加えられるトルクと簡単な方法で相関を有する出力信号を、例えば比例依存によって生成する。

より緻密な評価によると、電子的評価に信号の更なる時間的展開も含まれ、そこからメモリに事前に記録されたデータ、例えば較正カーブ及びパラメータを用いて、出力信号を生成する。更に、ペダルシャフトの現在の角度位置及び／又は回転速度を測定して、この電子的評価に含めてもよい。

続いて出力信号を評価用電子機器の更なる部分に転送することができ、その部分は電動自転車の電気モータによる必要なモータ支援を決定し、対応するモータ制御信号を生成する。このモータ制御信号は、車両の傾斜の角度、現在の速度、バッテリの状態、又は縁石を乗り越えての運転、停止状態からの始動、若しくは斜面での始動などのパラメータから導かれる特定の運転状況に依存してもよい。

一方では、構成部品の特性から較正カーブ及び他の較正パラメータを直接算出し、これをメモリに記憶することによって較正を実施することができる。他方では、ペダルシャフトの実際の変形、従ってペダルシャフトに加えられるトルクを測定する更なるセンサを取り付け、それと同時に試験装置によってペダルシャフトのペダルに周期的なペダル力が加えられることによって、較正を実施することもできる。

較正パラメータは、加えられるペダル力と実際のトルクとの相関から決定される。次にこれらの較正パラメータを、同一モデルの全ての電動自転車について、評価用電子機器のメモリに記憶することができる。また、同一のメモリ内に異なる複数のモデルに関する較正パラメータを記憶することもでき、ここでは別の記憶された情報は、現在使用されている電動自転車のモデルを意味する。

較正を目的とするペダルシャフトに加えられるトルクの測定を、ペダルシャフトに直接設置されたセンサを用いずに、出力シャフト又は下流の伝動要素におけるトルクが測定されて実施することもできる。

図３２～３４は、Ｘ字形配置でペダルシャフトに設置された２つのペダルシャフト玉軸受とロードセル４７とによる、径方向及び軸方向の力の吸収を示す。図３２～３４の視線方向は、走行方向である。

図３２によれば、ロードセル４７は、引張荷重を受けるねじによって固定される。しかしながら、図３０及び３１に示されるように、ロードセルを変速機ハウジングの反対側に取り付けることもできる。この場合、軸方向外向きの力は、変速機ハウジングによって直接受けられる。

図３２は、第１の実施形態によるロードセル４７を有する変速装置の構成を示し、そこではロードセル４７は、斜めに設置された軸受の駆動側玉軸受４５に支持される。

斜めに設置された軸受はペダルシャフト３５を備え、ペダルシャフト３５は両端部よりも中央において大きな直径を有し、これにより駆動側段１０６及び出力側段１０７が形成される。駆動側玉軸受４５の内側リングは、軸方向において駆動側段１０６に支持され、出力側玉軸受４６の内側リングは、軸方向においてペダルシャフト３５の出力側段１０７によって支持される。

シャフトにおける玉軸受４５、４６のこのような内側で支持される配置は、「Ｘ字形配置」とも呼ばれる。斜めに設置された軸受の玉軸受４５、４６は、単列アンギュラ玉軸受として構成され、各内側リングの上側はペダルシャフト３５の中心を向いている。

断面図で示されているロードセル４７の支持突起は、軸方向においてペダルシャフト３５の駆動側段で支持される。その後ろに位置する、歪みゲージ９２が取り付けられた測定用突起９０は、径方向において駆動側玉軸受４５の外側リングに支持される。

図３３及び３４は図３２と類似の構成を示し、そこでは測定用突起９０のある径方向部分と、支持突起９１とが、同一平面にある。分かりやすくするために、図３３の切断平面は支持突起９１を通って延び、図３４の切断平面はロードセル４７の測定用突起９０を通って延びる。図３３に示されるように、歪みゲージ９２の領域における測定用突起９０の軸方向断面は、支持突起９１の軸方向断面よりも狭い。

その結果、歪みゲージ９２の領域では、より大きな変形を得ることができる。断面を薄くするのは、例えばフライス削りによってなされることができる。

図３５～５２は、ペダルシャフトの力測定センサについての更なる実施形態を示す。この力測定センサを用いて、ペダルシャフトのサスペンションに対する径方向の力を測定することができる。間接的には、これを用いて運転者がペダルシャフトに加えるトルクを測定することができる。このため、径方向の力を測定することに対応する装置は、以下においてトルク測定装置とも呼ばれる。

図３５は、ボトムブラケット軸受１０９に配置されたトルク測定装置１１０の更なる実施形態を示す。ボトムブラケット軸受１０９は、ペダルクランクのための固定領域（ここでは図示されていない）を有するペダルシャフト１１１を含む。

カップ状スリーブ１１４は、第１の転がり軸受１１２と第２の転がり軸受１１３の間でペダルシャフト１１１に配置される。カップ状スリーブ１１４は、端面１１５においてペダルシャフト１１１に固定される。その端面の反対側の端部では、スリーブ１１４は、トルク伝達部分１１６を備える。

第１の歪みゲージ１１７は、スリーブ１１４と第１の転がり軸受１１２の間でペダルシャフト１１１に配置される。第２の歪みゲージ１１８は、スリーブ１１４内でペダルシャフト１１１に配置され、第３の歪みゲージ１１９はスリーブ１１４の外面１２０に配置される。

歪みゲージ１１７、１１８、１１９はそれぞれ別々に、ペダルシャフト１１１の外側に配置されたスリップリング１２１に電気的に接続される。ペダルシャフト１１１からのスリーブ１１４を介したトルクの流れを、図３５に矢印で示す。

図３６は、トルク測定装置１１０’の第２の実施形態を示す。第１の実施形態とは対照的に、スリーブ１１４の外面１２０の歪みゲージ１１９が接続されるスリップリング１２１は、スリーブ１１４の外面１２０に配置される。

図３７は、トルク測定装置１１０’’の第３の実施形態を示す。図３５及び３６の上述の実施形態とは対照的に、歪みゲージ１１７、１１８及び１１９は送信機１２２に接続される。

図３８は、トルク測定装置１１０’’’の第４の実施形態を示す。この実施形態では、歪みゲージ１２４は、右側玉軸受１１２の外側リングに配置される。あるいは歪みゲージは、中間リングに配置されることもできる。

図３９及び４０は、変速機ハウジングの変形が測定される、トルク測定装置１３０の別の実施形態を示す。

トルク測定装置１３０では、径方向で対向する歪みゲージ１３１、１３２の第１のペアがハウジング１３５に配置され、そして径方向で対向する歪みゲージ１３３、１３４の第２のペアは、ハウジング１３５に配置されて、歪みゲージ１３１、１３２の第１のペアから９０°オフセットされる。

更に、プリント回路基板１３６がハウジング１３５に配置され、このプリント回路基板１３６には、歪みゲージ１３１、１３２、１３３、１３４の信号のための評価論理が備えられる。個々の歪みゲージを９０°変位させることによって、この装置をいずれの向き又は角度位置にも設置することができる。これは、他の向きよりも適した優先される向きの存在を排除するものではない。

図４０は、図３９の実施形態と類似した、トルク測定装置１３０’の別の実施形態を示す。図３９の実施形態とは異なり、歪みゲージの第２のペアは、歪みゲージの第１のペアからわずかしか、例えばおよそ１０°しかオフセットされていない。

図４１は、図３９によるトルクセンサの第１の一連の測定値を示す。

図４２は、図３９によるトルクセンサの更なる一連の測定値を示す。この場合、ミリボルトを単位とする測定信号の値の範囲が右側の軸に示されており、またニュートン・メートルを単位とする測定信号から導かれる力の値の範囲が左側の軸に示されている。

図４３は、図３０の変速機１０と類似した、ロードセル４７を有する別のＨＣＤ変速機１０’の断面図を示す。

図３０の変速機とは異なり、磁気トランスミッタリング１３７が、玉軸受４５の内側リングに接続された玉軸受４５のサイドカバーに一体化されている。軸方向においてトランスミッタリング１３７と対向する回転速度センサ１３８は、トランスミッタリング１３７の回転によって生じる磁界の変化を記録する。特に、トランスミッタリング１３７は、トランスミッタリング１３７の回転運動が回転速度センサ１３８の位置で周期的に変動する磁界を生成するよう、Ｎ極とＳ極とが交互になるように磁性を有することができる。

更に、ペダルシャフト３５は中空シャフトとして構成され、段の付近の部分のみに拡大された外周を備える。外側回転子シャフト２６は、内側回転子シャフト２７のねじ１４０にねじ留めされる。内側回転子シャフト２７は駆動側段１４１を備え、そこに玉軸受２９が支持される。カムディスク２８は環状突出部１３９を備え、これによってカムディスク２８は、駆動側において外側回転子シャフト２６に軸方向で支持される。

よって、外側回転子シャフト２６の軸方向位置は、駆動側方向においては内側回転子シャフト２７のねじ１４０によって、及び出力側方向においてはカムディスク２８の突出部１３９によって、支持される。駆動側の第１の力の流れは、カムディスク２８から、外側回転子シャフト２６及びねじ１４０を介して、ペダルシャフト３５の出力側領域へと進む。駆動側の第２の力の流れは、内側回転子シャフト２７の駆動側段１４１から、玉軸受２９及び波形バネ６１を介して変速機ハウジング２２へと進む。

図３０の変速機とは異なり、図４３の実施形態では、ペダルシャフトフリーホイール４９’は、モータフリーホイール４０に類似したクランプローラフリーホイールとして構成される。クランプローラフリーホイール４９’のクランプローラ保持リングは、ペダルシャフト３５の段に配置され、Ｏリング１４２によって支持される。

図４４は、ロードセル４７の領域における図４３の拡大図を示す。

以上の記載は多くの詳細を含むが、それらはこれらの実施形態の範囲を限定するものと解釈されはならず、単に想定される実施形態の例示としてのみ解釈される。特に、これらの実施形態の上述の利点は、これらの実施形態の範囲を限定するものと解釈されるべきでなく、上述の実施形態を実施した場合に生じ得る効果の単なる例示として解釈される。従って、これらの実施形態の範囲は、記載された例によってではなく、特許請求の範囲及びその均等物によって決定される。

図４５～６０は、ペダルシャフトアセンブリ、及びそのペダルシャフトアセンブリを備えたハーモニックピンリング変速機を示す。

それについて、以下の図面を参照して更に説明する。

以下の記載は、本明細書の実施形態を説明するために細部、例えばフリーホイールの部品の形状及び数に言及する。各場合において、実際にはこれらの細部なしで実施形態を実施することができることは、当業者には明らかである。

図４５は、ペダルシャフトアセンブリ８０の立体分解図を示し、この図では駆動側から出力側へ向かって、内側歯車７、外側又は伝動フリーホイール４０のコイルバネ６６、伝動フリーホイール４０の円筒状クランプローラ６４、ペダルシャフト３５、内側又はペダルシャフトフリーホイール４９のコイルバネ７２、ペダルシャフトフリーホイール４９の歯止め７３、出力シャフト３９、及び伝動フリーホイール４９のフリーホイールケージ６５が示されている。

ペダルシャフトアセンブリ８０の出力側は，ここでは出力のための出力シャフト３９の受承領域２２０が配置される側として理解される。従って駆動側は出力側の反対側である。

ペダルシャフト３５の半径は、駆動側に２つの段２２２、２２３が形成され、出力側に３つの段２２４、２２５、２２６が形成されるようにして段にされている。図４７に最もよく示される段２２２、２２３、２２４、２２５、２２６は、図４５には示されていない更なる伝動要素のための受承部分を形成する。更に、スパイク７１を有する星形構成２２７が、出力側の第３の段に形成される。

伝動フリーホイール４０は「モータフリーホイール」とも呼ばれ、これはペダルシャフト３５が遊星歯車装置などの中間歯車を介して出力シャフト３９に接続される際の分離のために有用である。

出力シャフト３９の外面は、駆動側において、クランプローラ６４のための階段状転動領域２２８と、コイルバネ６６のための凹部とを備える。出力シャフト３９又は中空出力シャフト３９の内面は、階段状転動領域１２８の径方向で反対に位置する、歯止め７３のための階段状停止部分２２９を備える。

更に、出力シャフト３９は、出力側に出力手段（図４５には示されない）のための受承領域２２０を備え、その出力手段は特にチェーンリングアダプタであってもよく、また出力シャフト３９は、その出力手段のための受承領域の径方向で反対に位置する、変速機カバー（図４５には示されない）を固定するための雌ねじを備える。

図４６は、ペダルシャフトアセンブリ８０の出力側からの側面図を示し、この図ではフリーホイールのサイドカバーは、伝動フリーホイール４０及びペダルシャフトフリーホイール４９の図示を容易にするために取り除かれている。この図では、内側から外側へ見て、ペダルクランク（図４６には示されない）のための出力側受承領域７５、歯止め７３及びコイルバネ６６を備えた星形構成２２７、ペダルシャフトフリーホイール４９の階段状停止部分２２９、出力手段のための受承領域、伝動フリーホイール４０のフリーホイールケージ６５、伝動フリーホイールのピンチローラ６４、伝動フリーホイール４０の外側リング６５、並びに人ハーモニックピンリング歯車（図４６には示されない）の内側歯車７が示されている。

図４７は、図４６に示された切断線に沿った、図４５のペダルシャフトアセンブリ８０の断面図を示す。図４７に示されるように、中空シャフトとして構成された出力シャフト３９の内径は段状になっており、３つの段２３０、２３１、２３２を形成する。出力シャフト３９の最も外側の段は、雌ねじ２３３を備える。出力シャフト３９の外側から２番目の段及び対向するペダルシャフト３５の外側から２番目の段は、図４７には示されない玉軸受を受ける役割を果たす。

内側歯車７では、出力側に中空シャフト２３４が形成され、これは同時に伝動フリーホイール４０の外側リングを形成する。更に、内側歯車７は、外歯５を有するディスク状領域２３５を駆動側に備える。

駆動側において、出力シャフト３９の側端に環状の肉厚部分が形成され、そこで駆動シャフト３９が内側歯車７の中空シャフト２３４内に挿入される。出力シャフト３９の外側の半径もまた段状になっており、径方向において最も外側の段は、径方向においてフリーホイールケージ６５を受けるために構成される。出力シャフト３９の外側の更なる段は、シャフトシールを含む玉軸受（ここでは図示されていない）を受けるため、及び出力手段（ここでは図示されていない）を受けるために構成される。

図４８は、図４５のペダルシャフトアセンブリ８０の出力側から見た斜視図を示し、この図ではサイドカバーが取り除かれており、ペダルシャフトフリーホイール４９、フリーホイールケージ６５及びクランプローラ６４の停止領域を部分的に見ることができる。

図４９は、図４５の変速機アセンブリの駆動側から見た更なる斜視図を示し、この図では特に、ペダルシャフトフリーホイール４９の内側階段状部分２２９、歯止め７３、コイルバネ７２及び外側階段状部分２２８、並びに伝動フリーホイール４０のクランプローラ６４、フリーホイールケージ６５及びコイルバネ６６が示される。

図５０は、図４５のペダルシャフトアセンブリ８０のペダルシャフト３５の側面図を示し、特にクランクシャフト受承部分７４、７５、ペダルシャフト３５の外周の階段形状、及び星形構成２２７を示す。

図５０及び５２に示されるように、星形構成２２７のスパイク７１（図５０ではそのうちの４つのスパイク７１が見える）はそれぞれ、転動領域２４３、端部２４４、及び歯止め受承領域２４５を備える。スパイク７１はそれぞれ、コイルバネ７２（図５０には示されない）を受けるための孔２３６を備え、孔２３６は転動領域２４３に対して垂直にされる。孔２３６は、歯止め受承領域２４５に向かって転動領域２４３の中心からわずかにずらされる。

図５１は、出力シャフト３５の側面図を示し、この図では特にコイルバネ７２（図５１には示されない）のための受承領域を有する転動領域２４３、外周の段２２８、及び出力手段のための受承領域２２０が示されている。

図５２は、駆動側からペダルシャフト３５の中心軸に沿って見たペダルシャフト３５の側面図を示し、この図では特にペダルクランクのための受承領域７４、ペダルシャフト３５の外径の出力側階段形状、及び星形構成２２７が示されている。スパイク７１の端部２４４は、片側に面取り部分２３７を備える。

作動中に、コイルバネ７２は歯止め７３を、出力シャフト３９の内側の階段状部分２２９に対して外向きに押し付け、それによりペダルシャフト３５が、歯止め７３の向き及び段の向きによって与えられる駆動方向において駆動シャフト３９より速く動いた時に、歯止め７３の先端が対向する段に係合する。

ペダルシャフト３５が駆動シャフト３９よりゆっくりと駆動方向に動く場合又は駆動シャフト３９と反対方向に動く場合、歯止め７３は段に沿って摺動し、次の段に到達するまで、コイルバネ７２のばね力に対抗して内向きに押される。２つの段での移動時に、歯止め７３はコイルバネ７２の作用によって外側へと飛び出して、これにより特徴的なカチッという音が生じる。

ペダルシャフトフリーホイール４９のカチッという音は、モペッド又はスクーターとは違って比較的静かに駆動する電動自転車に通行人が気づくという点で、警告機能を果たすことができる。更にこのカチッという音により、ノイズによる機能制御が可能となり、アイドリングノイズに慣れている顧客の期待に答えることができる。

図５３は、出力シャフト３９の出力側の図を示す。駆動方向は、段のヒール部分の方向によって事前に定められており、図５３では時計回り方向である。この場合、内側階段状部分２２９の傾きの小さい段部分が段のヒール部分を形成し、傾きの大きな段のヒール部分が段の停止部分を形成する。

これらの段は、従来の方法で出力が右側の走行方向に供給された場合に、駆動方向が走行方向に対応するように整列されている。しかしながら、出力は反対に、左側の走行方向に供給される場合もある。これは特に、三輪又は四輪車の場合に起こり得る。この場合、走行方向での駆動を可能とするために、段の方向は図５３の構成に対して反対にされなければならない。

三輪車又は四輪車の場合、特に車両が荷物を搬送するように装備されている場合に、例えば傾斜を上がって後方に駆動するために、切り替え式フリーホイール、又はモータの逆駆動を可能とする切り替え式クラッチなどの追加の駆動接続が目的にかなう場合もある。

図５４は、出力シャフト３５に関する図５３に対応する駆動側からの平面図を示す。

図５５はフリーホイールケージ６５の側面図を示し、そこでは視線方向はペダルシャフト３５の中心軸に対して垂直である。図５６は伝動フリーホイール４０の側面図を示し、この図ではクランプローラ６４及びフリーホイールケージ６５が部分的に示されている。

フリーホイールケージ６５は、外周に均等に分布するウェブ２５０と、出力シャフト３９の凹部と整列した、コイルバネ６６のための２つの反対側にある受承領域２５１、２５２とを備える。

図５７は、図１に示されたフリーホイールアセンブリ８１の内側部分と、図１には示されていないセンサアセンブリとを備えたペダルシャフトアセンブリ８０の側面図を示す。

図５８は、図５７に示された切断線Ｄ－Ｄでの断面図である。

図５９は、図５８の断面図と同様の断面図であるが、この図では視線方向は駆動側から向けられる。この場合、図５８には示されない内側歯車７の中空シャフト部分２３５が追加で示されており、これは伝動フリーホイール４０の外側リングを形成する。

ペダルシャフトフリーホイール４９での階段状部分の歯止め７３は、嵌め合い円形ヒンジ部分２４７に係合する円筒状ヒンジ部分２４６を片側に備える。更に、その歯止めはプレート状部分２４８を備え、これは一方の端部においてヒンジ部分２４７と繋がり、反対側の端部は面取り加工されて鋭い縁部２４９となっている。

ペダルシャフトフリーホイール４９の組み立て又は保守中に、必要なヒンジを形成するために軸などの更なる構成部品を必要とすることなく、ペダルシャフト３５に形成された円形ヒンジ部分２４７に、出力側から歯止め７３を容易に挿入することができる。

伝動フリーホイール４０の２つのバネ６６は、フリーホイールケージ６５を介して、図５９に示されたほぼ端部又は牽引位置においてすべてのクランプローラ６４を押す。その結果、クランプローラ６４は、内側歯車７の中空シャフト部分２３４によって形成される外側リングと接触し、外側リングの相対的な動きによって端部へと移動することができる。この場合、ケージ６５の個々のウェブは弾性変形することができ、それにより個々のクランプローラ６４に対する不均一な接触圧力を補償することができる。

しかしながら、伝動フリーホイール４０の外側リングが駆動方向において出力シャフト３９よりゆっくりと移動する場合、クランプローラ６４は、段の底部に向かって転動して外側リングから持ち上げられ、それにより内側歯車７との摩擦接続が解除される。

図６０は、ハーモニックピンリング歯車１０’の断面図を示し、この図ではペダルシャフトフリーホイール４９’はクランプローラフリーホイールとして構成される。従ってこの実施形態では、出力シャフトの内側に、歯止めのための段状係合領域が存在しない。

クランプローラフリーホイール４９’のクランプローラ保持リングは、ペダルシャフト３５の段に配置され、Ｏリング１４２によって支持される。

図６１～６６は、偏心ディスクを有するハーモニックピンリング変速機を備えたギヤードモータを示す。

図６１は、ハーモニックピンリング変速機１０の断面図を示す。図６１の切断面Ａ－Ａは、図６２に示されている。図６１では、左側がハーモニックピンリング歯車１０の駆動側に対応し、右側が出力側に対応する。

ハーモニックピンリング変速機１０の固定子アセンブリの固定子２０は、モータハウジング２２内に配置される。固定子２０は、電源への接続のための固定子コイル２１（図６１には示されない）を備える。

永久磁石を備えた外側回転子シャフト２６が、固定子２０の径方向内側で内側回転子シャフト２７に接して設置される。内側回転子シャフト２７には、偏心して配置された円形偏心ディスク２８’、又は偏心円形ディスク２８’が出力側に形成され、これは図６４の立体分解図に詳細に示されている。

駆動側において、内側回転子シャフト２７は、外側に対して駆動側回転子玉軸受２９によってモータハウジング２２内に支持される。駆動側回転子玉軸受２９の外側リングは、モータハウジング２２の円筒状凹部に配置される。駆動側において、センサリング６８が、軸方向で外側回転子シャフト２６に隣接して内側回転子シャフト２７に配置され、モータハウジング２２内に配置されたホールセンサ３５３に対向している。

出力側において、内側回転子シャフト２７は、内側歯車７内にある径方向外側の出力側回転子玉軸受３０内に支持される。内側歯車７の中空シャフトは、内側歯車７の環状部分と出力側で一体的に接続され、その環状部分は外歯５を備える。

出力側において、ハウジングカバー３２はねじ３４によってモータハウジング２２にねじ留めされる。反対側の駆動側では、内側ハウジング３４６はねじ３４７によってモータハウジング２２にねじ留めされる。内側ハウジングは支持シリンダ３４８を備える。

内側歯車７の中空シャフト３５２は続いて、径方向外側の内側歯車玉軸受３１を介してハウジングカバー３２に取り付けられる。内側歯車玉軸受３１は、出力側回転子玉軸受３０から軸方向において出力側へオフセットされ、また出力側回転子玉軸受３０に対して径方向において外側へオフセットされる。更に、内側歯車玉軸受３１は、軸方向において出力側回転子玉軸受３０と重なる。

内側回転子シャフト２７の偏心円形ディスク２８には、トランスミッタ玉軸受３３が配置される。偏心ディスク２８及びトランスミッタ玉軸受３３は一緒に、トルクを径方向の力に変換するトランスミッタ構成を形成する。トランスミッタ玉軸受３３には、ピン１０１を備えたピン保持リング１０３が設置され、ピン１０１は、ピン保持リング１０３の内側の円筒状凹部に保持される。ピンリング１０２のピン１０１は、軸方向において両側で、可撓性玉軸受３３及びピン保持リング１０３から突出する。簡単にするために、ピン保持リング１０３及びピン１０１のピンリング構成は、以下ではピンリング１０２とも呼ぶ。

駆動側外側歯車８’及び出力側外側歯車８は、モータハウジング２２のウェブ３４９内に挿入される。モータハウジング２２のウェブ３４９は、図６３の立体分解図に示されている。モータハウジング２２とハウジングカバー３２の間には、Ｏリング４２が出力側での径方向外側に配置される。別のＯリング４４が、駆動側において、内側回転子シャフト２７の段と駆動側回転子玉軸受２９の間に配置される。

駆動側外側歯車８’及び出力側外側歯車８は、軸方向において偏心ディスク２８’及びトランスミッタ玉軸受３３の外側に配置される。径方向において、駆動側外側歯車８’は、軸方向においてピン保持リング１０３から駆動側に突出するピン１０１の部分と対向する。径方向において、出力側外側歯車８は、軸方向においてピン保持リング１０３から出力側に突出するピン１０１の部分と対向する。

駆動側において、駆動側スペーサディスク３７が、軸方向においてピン１０１の駆動側端面に面するようにしてモータハウジング２２内に配置される。同様に出力側では、出力側スペーサディスク３８が、軸方向においてピン１０１の出力側端面に面するようにしてモータハウジング２２内に配置される。内側歯車７の中空シャフト３５２は、出力の接続のためのねじ穴（図６１には示されない）を備える。

内側ハウジング４６の内側シリンダ３４８とハウジングカバー３２の間には、内側シャフトシール５０が挿入される。更に、外側シャフトシール５１が、出力側ペダルシャフト玉軸受３１と対向して、内側歯車７の中空シャフトとハウジングカバー３２の間に配置される。

作動時に、入力トルクは、固定子２０を介した電磁力作用によって、外側回転子シャフト２６へ、更にそこから内側回転子シャフト２７へ伝達され、偏心ディスク２８’及び可撓性玉軸受３３によって径方向の力に変換される。この径方向の力は、外側歯車８、８’の内歯６、６’及び内側歯車７の外歯５の歯面で出力トルクに変換され、そこでは内側歯車７が駆動され、外側歯車８、８’はハウジングに固定される。出力トルクは、減速比により入力トルクより大きい。

図６３は、図６１の変速機の立体分解図の駆動側部分を示し、この図では駆動側から出力側に見て、内側シリンダ３４８を有する内側ハウジング３４６、駆動側回転子玉軸受２９、円形ワイヤ波形バネ４４、駆動側スペーサディスク３７を備えたモータハウジング２２、センサリング６８、及び回転子シャフト２６が示されている。

図６４は、図６１の変速機の立体分解図の出力側部分を示し、この図では駆動側から出力側に見て、偏心ディスク２８を有する回転子シャフト２７、第２の外側歯車８’、ピン１０１及びピン保持リング１０３を有するピンリング１０２、トランスミッタ玉軸受３３、出力側回転子玉軸受３０、第１の外側歯車８、シャフトシール５０、内側歯車中空シャフトを有する内側歯車、被駆動側スペーサディスク３８、内側歯車玉軸受３１、変速機カバー３２、並びにシャフトシール５１が示されている。

外側歯車８、８’はそれぞれ溝３５４を備え、この溝３５４は、外側歯車８、８’のそれぞれの外周から径方向内側に向けられており、また外側歯車８、８’のそれぞれの外周に等間隔に分布している。モータハウジング２２は、溝３５４に対応する周方向で離されたジャーナル３５５を備える。

図６１に示されるように、組み立てられた状態では、ねじ３４は、変速機カバー３２、第１の外側歯車８、第２の外側歯車８’、及び支持リング３６を通ってモータハウジング２２内ヘ延びる。

図６７～７６は、クランク歯車を備えたハーモニックピンリング変速機を備える。クランク歯車は遊星歯車装置であり、これはペダルシャフトに配置され、運転者のリズムを増速して伝達する。特にこの遊星歯車装置が、例えばＲａｖｉｇｎｅａｕｘ型又はＬｅｐｅｌｌｅｔｉｅｒ型遊星歯車装置である場合のように、図６７～７６には示されない更なるギヤ段を含む場合、遊星歯車装置は切り替え式として形成されることもできる。

最も単純な場合においては、ギヤの切り換えによって１：１の伝達と増速伝達の間での選択が可能である。クランク歯車のギヤの切り換えは、操作用要素を介して手動で、又は自動で実施されることができる。自動変速の場合、ギヤの切り換えはトルクセンサの測定値に基づいて実施されることができる。

図１～４０の実施形態と比較すると、ボトムブラケットの軸受センサユニットがクランク歯車で置換されている。増速する遊星歯車装置の伝達によって、後輪への二次伝達を小さくすることができる。これにより、出力シャフトをより速く回転させることができ、従ってモータ及び／若しくは減速歯車をより小さくすることができ、又はモータ及び／若しくは減速歯車は同一の寸法でより多くの動力を送達することができる。

更に、遊星歯車装置を用いて、遊星歯車装置のハウジングに固定された要素の支持力を例えば接着された歪みゲージで測定することにより、ペダルシャフト又はペダルクランクでのトルクを測定することができる。

図７２～７６の実施形態のように、太陽歯車がハウジングに固定されてリングギヤが駆動される場合、例えば１．５９：１の増速伝達を提供することができ、これは出力モータ動力を０．６３倍に低減することができる。図６７～７１の実施形態のように、リングギヤがハウジングに固定されて太陽歯車が駆動される場合、例えば３：１の増速伝達を提供することができる。これにより、モータの出力トルクを０．３３倍に更に低減することができる。

遊星歯車装置の伝達を用いて、例えば出力密度を増加させることができるが、しかしこれはモータの速度、従ってモータのノイズも大きくし得る。更に遊星歯車装置は、一体型変速歯車を備えたモータの基礎として使用されることができる。この場合、モータ出力密度の増加により、これに対応して変速歯車を比較的小さい寸法にすることができる、つまり変速歯車のために必要なスペースを小さくすることができる。

図６７～７１は、ペダルシャフトに配置された遊星歯車装置を備えたハーモニックピンリング変速機を示し、このハーモニックピンリング変速機では、駆動はペダルシャフトに確実に接続された遊星キャリアを介して行われ、そして出力は太陽歯車を介して行われる。

図７２～７６は、ペダルシャフトに配置された遊星歯車装置を備えたハーモニックピンリング変速機を示し、このハーモニックピンリング変速機では、駆動はペダルシャフトに回転可能に設置された遊星キャリアを介して行われ、そして出力は変速機ハウジング内に回転可能に設置されたリングギヤを介して行われる。

これらの変速機は、偏心ディスクを備える図１１のハーモニックピンリング変速機と同様のものである。しかしながら、図６７～７６のクランク歯車を他の減速歯車と組み合わせることも可能である。特に、図６７～７６のクランク歯車は、図１の変速機と同様の、卵形のカムディスク及び可撓性玉軸受を備えるハーモニックピンリング変速機と組み合わされることができる。

分かりやすくするために、図１又は図１１に既に示されている構成部品は、図６９～７６においてその全てが符号を用いて再び提示されている訳ではない。

図６８は、図６７の遊星歯車装置アセンブリ４００の斜視図を示し、この図ではリングギヤ４０１、リングギヤ４０１の取り付けスリーブ４０２、及び出力シャフト３９が示される。図６９は、図６８の遊星歯車装置アセンブリ４００の側面図を示す。

図７０は、図６９の横断線Ｃ－Ｃでの遊星歯車装置アセンブリ４００の断面図を示す。太陽歯車４０３は中空シャフトとして構成され、ペダルシャフト３５に対して回転することができるように、空隙４０４によってペダルシャフト３５から離されている。遊星歯車４０５はそれぞれ遊星歯車軸４０６に配置され、転がり軸受又はスライド層によって形成された滑り軸受が、遊星歯車４０５の間に配置される。

図７１は、図６９の横断線Ｂ－Ｂに沿った遊星歯車装置アセンブリ４００の断面図を示す。この断面図では、遊星歯車軸４０６が、ペダルシャフト３５に確実に接続された遊星キャリア４０７に配置されていることが更に示されている。

太陽歯車４０３は、太陽歯車４０３よりわずかに大きな直径を有する別の中空シャフト４１０と一体的に接続されており、これは図７１の実施形態の２つの針状ころ軸受を備える転がり軸受４０８を、中空シャフト４１０とペダルシャフト３５の間に配置することができるように寸法が設定されている。第２の中空シャフト４１０には、ペダルシャフトフリーホイール４９が配置される。

ペダルシャフト３５から出力シャフトへのトルクの流れが、図７１に矢印で示されている。図６７に示されるように、リングギヤの固定用フランジ４０２は変速機ケース２２に固定される。固定されたリングギヤは、運転者がペダルを漕ぐ運動によって生じる対向する力を吸収する。

更なる実施形態では、評価用電子機器に接続された歪みゲージなどの変形センサが、リングギヤ４０１に取り付けられる。より正確な測定のために、変形センサが取り付けられるリングギヤの部分を薄くすることができる。

図７２は、ペダルシャフト３５に配置された遊星歯車装置を備えたハーモニックピンリング変速機を示し、この変速機では、出力はリングギヤを介して行われる。

図７３は、図７２の遊星歯車装置アセンブリ４００’の斜視図である。図７４は、図７３の遊星歯車装置アセンブリ４００’の側面図である。

図７５は、図７４の横断線Ｃ－Ｃに沿った断面図を示す。太陽歯車４０３’は空隙４０４によってペダルシャフトから離されている。図７２に示されるように、太陽歯車４０３’は、固定領域で変速機ケース２２に接続される。特に、この固定領域はロードセルとして構成されることができる。遊星歯車４０５は、遊星キャリア４０７に配置された遊星歯車軸４０６に回転可能に設置される。

図７６は、図７４の横断線Ｂ－Ｂに沿った断面図を示す。図７６に示されるように、遊星キャリア４０７の一部分は、ペダルシャフトフリーホイール４９’を介してペダルシャフト３５に配置される中空シャフト４０９として形成される。

ここでは図示されない更なる実施形態では、ペダルシャフトに配置された遊星歯車装置の中空シャフトは、駆動側においてハウジングに固定され、遊星歯車装置の中空シャフトは、ペダルシャフトに固定接続され、太陽歯車はペダルシャフトフリーホイールを介して出力シャフトに連結される。このために、中空シャフトの取り付けは、駆動側から遊星歯車装置の周りで案内されてもよい。ここ及び他のクランク歯車では、ペダルシャフトは、内燃機関のクランクシャフトなどのクランクシャフト又は駆動装置の駆動シャフトであってもよい。上述の２つのクランク歯車と同様に、このクランク歯車もまた増速伝達を提供する。

更に、回転方向の逆転が生じ、これは逆転歯車を有しない電動自転車とは異なり、荷重の回転方向がクランク歯車のクランクシャフト又は駆動シャフトの回転方向と反対の方向に設定されている場合には、回転方向の更なる逆転が不要であるので有利となり得る。

図７７～８１は、本明細書によるサイクロイド歯車、及びそのサイクロイド歯車を有するモータ歯車ユニットを示す。

図７７は、サイクロイド歯車が減速歯車として使用される、電動自転車のためのモータ歯車ユニットの断面図である。

これ以前の図、特に図１～３及び１０～１４の説明において既に説明した構成部品については、ここでは再び説明しない。図１及び１０に示された変速機と同様に、サイクロイド歯車は３つの軸受構成を備え、出力要素は中空出力シャフトと単一部品として形成され、内向きには、ハウジングカバーに斜めに対向する２つの軸受で支持され、外側に向かっては内側中空シャフトで支持される。よって、回転子シャフト、出力要素及び中空出力シャフトを支持するには、軸受は３つしか必要ない。

この３つの軸受構成では、回転子シャフトの外側軸受を更に除くことができる。これは特に電動自転車のためのモータ歯車ユニットの場合に当てはまり、ここではより少ない数の軸受を用いることによって、限られた軸方向空間がより良好に利用される。よって軸受及び回転子シャフトに対する外側傾斜モーメントのてこ作用が小さくなり、回転子シャフトを薄型の円筒として構成することができる。これは、多くのこのようなエンジン歯車ユニットを用いる場合に当てはまる。

図７７のサイクロイド歯車では、中空出力シャフトが形成されている出力要素は、キャリアピン及びキャリアローラが配置された出力プーリよって形成される。図１及び図１０に示したモータ歯車ユニットでは、これは中空出力シャフトが形成された出力内側歯車によって形成されている。

サイクロイド歯車の内側回転子シャフト２７’は、駆動シャフト４２６と、そこに取り付けられた回転子シャフト４２７とで形成される。駆動シャフト４２６は、駆動側円形偏心ディスク４２８、出力側円形偏心ディスク４２９、及び中心に配置された円形ディスク４３０を備え、これらは駆動シャフト４２６に形成されて、互いに連続して配置される。出力側偏心ディスク４２９は、駆動側偏心ディスク４２８から１８０°オフセットされる。

駆動側偏心ディスク４２８には第１の玉軸受４２３が配置され、そこに駆動側内側歯車４３３が取り付けられる。出力側内側歯車４３４は、第２の玉軸受４２４を介して出力側偏心ディスク４２９に取り付けられる。駆動側内側歯車４３３及び出力側内側歯車４３４は同一の構成であり、それぞれ外歯４３５、４３６を備え、これらはいずれもハウジングに固定して接続された外側歯車４３９の対向する内歯４３７に係合する。

出力プーリ４４０は、中心に配置された円形ディスク４３０に配置されたリング４４１を介して、第３の玉軸受４２５に取り付けられる。出力プーリ４４０はキャリアピン４４２を備え、これは出力プーリ４４０に等間隔に配置され、２つの内側歯車４３３、４３４の円形開口部４４４に係合する。キャリアピン４４２は、キャリアピン４４２に回転可能に設置されたローラ４４３を備える。

内側回転子シャフト２７’の駆動シャフト４２６は、サイクロイド減速歯車の中空駆動シャフト４２６として機能する。

内側回転子シャフト２７’の回転子シャフト４２７には、圧力ディスク４５１と、圧力ディスクの反対側のねじ４５０とが形成される。図７７の断面図に示されるように、圧力リング４５２はそのねじにねじ込まれ、これによって回転子パック２６又は外側回転子シャフト２６が圧力リングと保持リングの間に挟持される。これは図３０の構成に対応しており、回転子パックが、内側回転子シャフトに配置されたスペーサと内側回転子シャフトの肩部の間に保持される図１の構成とは異なる。

駆動側内側歯車４３３及び出力側内側歯車４３４は、「カムディスク」とも呼ばれる。外側歯車４３９の内歯４３７の代わりに、図７９に示されている固定されたピンリングを備えることもできる。この固定されたピンリングはローラを有してもよく、これにより摩擦力及びせん断力が低減され、転動運動が可能となる。

図７８の立体分解図は、左から右に向かって見て、内歯４３７を有する外側歯車４３９、出力側内側歯車４３３、第１の玉軸受４２３、駆動側偏心ディスク４２８と出力側偏心ディスク４２９と中心に配置された円形ディスク４３０とが配置された内側回転子シャフト２７’、第２の玉軸受４２４、出力側内側歯車４３４，スペーサ４４５、リング４４１、第３の玉軸受４２５、出力プーリ４４０に配置されたキャリアローラ４４３及びャリアピン４４２、並びに出力プーリ４４０を示す。

更に、図７８は、駆動側円形偏心ディスク４２８と出力側偏心ディスク４２９の間に備えられた突起部４４６を示す。

内側から外側に向かって見た図７９の側面図は、リング４４１、第３の玉軸受４２５、出力プーリ４４０、外歯４３６を有する出力側内側歯車４３４、駆動側内側歯車４３３の外歯４３５、及び外側歯車４３９の内歯４３７を示す。静止ピン４４７は２つの位置で示されており、これは外側歯車４３９の内歯の代わりに備えられることができる。

図８０の断面図は、図７７のモータ歯車ユニットのサイクロイド歯車の断面図を示し、この図では、駆動側偏心ディスク４２８及びそれに取り付けられた駆動側内側歯車４３３を備えた内側回転子シャフト２７’、出力側偏心ディスク４２９及びそれに取り付けられた出力側内側歯車４３４、中心に配置された円形ディスク４３０及びそこに取り付けられた、キャリアピン４４２及びキャリアローラ４４３を備えた出力ディスク４４０、並びに内歯４３７を有する外側歯車４３９が示されている。

図８０の下部には、外側歯車４３９の固定用開口４４８が示されている。図７７の断面図に示されるように、外側歯車４３９は、固定用開口４４８を通過する固定用ボルトによって変速機ケースに固定される。

図８１は、図７７のサイクロイド歯車の詳細な側面図を示し、この図では、隠れた構成部品も見ることができる。図８１では、２つの内側歯車の全ての歯の頂部が、固定された外側歯車の内歯と係合又は接触していることが示されている。更に図８１は同時に他の実施形態を示し、この他の実施形態では、内歯の代わりに外側歯車が、ローラが配置された静止ピン又はボルトの構成を備える。

以下で、例として上述の図７７～８１を参照して、サイクロイドドライブの組み立てを説明する。

モータハウジング２２内で回転子シャフト４２７の駆動側にある要素は、モータハウジング２２内に挿入されるか、又はモータハウジング２２に取り付けられる。とりわけ、駆動側回転子玉軸受２９、ロードセル４７、駆動側ペダルシャフト玉軸受４５、及びモータの固定子アセンブリは、モータハウジング２２内に挿入される。外側歯車４３９はモータハウジング２２にねじ込まれる。

回転子シャフト４２７は、駆動側で出力シャフト４２６に取り付けられる。駆動側内側歯車４３３及び第１の玉軸受４２３は、駆動側から駆動側偏心ディスク４２８に配置される。回転子パックは、駆動側から内側回転子シャフト２７’に配置され、圧力リング４５２は回転子パックに対してねじ留めされる。続いて、複数の構成部品が設置された、回転子シャフト４２７と出力シャフト４２６とのアセンブリが、出力側からモータ歯車ユニット内へと挿入される。

第２の玉軸受４２４及び出力側内側歯車４３４は、出力側から出力側偏心ディスク４２９に配置される。リング４４１は、中心に配置された円形ディスク４３０に配置され、第３の玉軸受４２５はリング４４１に配置される。

キャリアローラ４４３は出力プーリ４４０のキャリアピン４４２に配置され、出力プーリ４４０は、出力プーリ４４０の内側肩部が第３の玉軸受４２５の外側リングに当接するようにして、第３の玉軸受４２５に配置される。この場合、キャリアピン４４２及びキャリアローラ４４３は、出力側内側歯車４３３及び駆動側内側歯車４３４の円形開口部４４４を通って案内される。玉軸受３１は出力プーリの肩部に設置され、変速機カバーは外側歯車と共にモータハウジング２２にねじ留めされ、そこで変速機カバーの固定用開口と外側歯車の固定用開口とは重なり合う。

回転子パック２６及び内側回転子シャフト２７’は、固定子２２に通電することによって回転する。この回転は、偏心ディスク４２８、４２９に伝達される。次に偏心ディスク４２８、４２９は、そこに配置された内側歯車４３３、４３４を偏心円運動で作動させ、それにより内側歯車４３３、４３４の歯部は、固定された外側歯車４３９の歯部を越えて移動する。その結果、外側歯車４３９の内歯４３７は、内側歯車４３３、４３４に反力を加える。外側歯車４３９のこの反力により、内側歯車４３３、４３４は、それぞれの回転軸周りの回転運動で作動される。この回転はキャリアピン４４２に取り入れられて出力プーリに伝達され、それにより内側歯車４３３、４３４の運動が、中心の円運動に変換される。回転はそこから直接、ギヤードモータなどでの荷重に伝達されるか、又は例えば電動自転車の場合のように、フリーホイール４０を介して最初に出力シャフト３９に伝達される。

図８２～８８は、テンションシャフト変速機、及び本明細書でのテンションシャフト変速機を備えたモータ歯車ユニットを示す。

図８２は、本明細書によるテンションシャフト変速機又はフレクスプライン変速機を備えたモータ歯車ユニットの断面図を示す。ここで図示されない要素は、図１の要素に対応する。

テンションシャフト４５３の外歯５’’は、可撓性玉軸受３３を有するカムディスク４５５’と、モータハウジング２２にねじ留めされた、内歯６’’を有する外側歯車４５７との間に配置される。このテンションシャフトは、固定領域でリベットによって出力シャフト４５８に固定され、この出力シャフト４５８は、斜めに対向する玉軸受３１、３０に取り付けられる。

図８３は、図８２のテンションシャフト変速機又はフレクスプライン変速機の立体分解図を示し、ここでは固定された外側歯車８’’に、以下においてＨＰＤ－Ｆ変速機のための歯部として言及される歯部が備えられる。その結果、２つの歯部の特に良好な係合を得ることができる。

その後、外側歯車の内歯は、実質的に以下によって定義される歯車軌道に対する外側等距離線となる。
ｘ（ｔ）＝ｒ１＊ｃｏｓ（ｔ）＋ｒ２＊ｃｏｓ（（ｎ＋１）＊ｔ）＋ｒ３＊ｃｏｓ（（ｎ＋３）＊ｔ）、及び
ｙ（ｔ）＝ｒ１＊ｓｉｎ（ｔ）－ｒ２＊ｓｉｎ（（ｎ＋１）＊ｔ）＋ｒ３＊ｓｉｎ（（ｎ＋３）＊ｔ）
ｔは０～２π／Ｚ＿ｏｕｔｅｒ又は３６０°／Ｚ＿ｏｕｔｅｒであり、例えば等距離線は、歯車軌道までピン半径分の距離を有する。

テンションシャフトの対向する外歯は、円筒状ピンを有するピンリングの形状から導かれる。よって、軸方向に対して垂直な平面における歯の先端の断面は、扇形、好ましくは半円に相当する。これは図８７に示される。

図８３の立体分解図は、左から右に、即ち出力側から駆動側に向かって見て、固定された外側歯車８’’又は外側リング８’’、内歯６’’及び固定領域４５４を備えたカップ状テンションシャフト４５３、可撓性玉軸受３３、並びに卵形の外周及び固定用フランジ４５６を備えた駆動シリンダ４５５をそれぞれ示す。図８３の駆動シリンダは、例えばギヤードモータに好適であり、内側回転子シャフトに配置された図８２のカムディスク４５５’とは異なる。

本明細書では、「卵形」は、好ましくは楕円形又は正弦曲線を重ね合わせた円形などの、２つの互いに垂直な鏡面対称軸又は主軸を有する卵形を意味する。しかしながら「卵形」は、例えば３つの対称軸を有する卵形を指す場合もあり、ここでこれらの軸の距離は最大であり、それにより歯が完全に噛み合う２つの係合領域の代わりに、３つの係合領域が生成される。

テンションシャフトの固定領域４５４は、出力シャフトの固定に適する。更に、固定された外側歯車８’’は、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域４５７を備え、また駆動シリンダ４５５は、駆動軸の固定のためのフランジ４５６を備える。電動自転車のためのテンションシャフト変速機の一実施形態では、駆動シリンダ４５５は、内側回転子シャフトの一部として形成されることもでき、この場合には固定用フランジ４５６を有する必要がない。

図８４は、組み立てられた状態での図８２のテンションシャフト変速機の駆動側からの側面図を示し、この図では内側から外側に向かって、テンションシャフトの固定領域、駆動シリンダ、可撓性玉軸受、テンションシャフトの外歯、外側歯車の内歯、及び外側歯車が示されている。

図８５は、駆動シリンダ４５５の短軸に沿って延びる図８４の切断線Ａ－Ａに沿った断面図を示す。図８５の断面図では、テンションシャフト４５３が内向きに付勢されているため、駆動シリンダ４５５の短軸の領域において、可撓性玉軸受３３の外側リングに当接することが示される。

図８６は、駆動シリンダ４５５の長軸に沿って延びる図８４の切断線Ｂ－Ｂに沿った断面図を示す。図８５、８６の断面図に示されるように、外側歯車８’’及びテンションシャフト４５３はそれぞれが滑らかな円筒状の孔又は開口を備え、その一方で駆動シリンダ４５５はねじ付き孔を備える。

図８７は、上述の図８４の「Ｃ」部の拡大詳細図を示し、この図では偏心した歯部の形状を見ることができる。

図８８は、組み立てられた状態の図８２のテンションシャフト変速機を示す。

図８９～９３は、２部分一体型ピンリング１０２’及び２つの外側歯車８’’’、８^（４）を備えた２段減速歯車を示し、そこでは２部分一体型ピンリング１０２’は偏心ディスクに取り付けられる。

２部分一体型ピンリング１０２は、第１の部分に第１の外歯５’’’を備え、第１の部分に隣接して配置された部分に第２の外歯５^（４）を備える。ピンリング１０２’の第１の外歯５’’’は、回転可能に設置された外側歯車８’’’の第１の内歯６’’’に対向して配置され、ピンリング１０２’の第２の外歯５^（４）は、固定された外側歯車８^（４）の第２の内歯６^（４）に対向して配置される。

第１の外歯５’’’の歯の数は内歯６’’’の歯の数より少なく、そして第２の外歯５^（４）の歯の数は内歯６^（４）の歯の数より少ない。高減速比歯車の１つの例示的実施形態では、第１の外歯５’’’の歯の数は２８であり、可動の外側歯車８’’’の内歯６’’’の歯の数は２９であり、第２の外歯の歯の数は２９であり、固定された外側歯車の内歯６^（４）の歯の数は３０である。

よってこの実施形態では、駆動側の第１の歯車段の減速は、出力側の第２の歯車段の減速より大きく、そしてそれぞれの外側歯車の歯の数は、径方向で対向するピンリングの各歯部の歯の数より多い。その結果、内側の外歯は、外側の内歯を基準として駆動と反対に移動する。よって、可動の外側歯車の内歯は駆動方向に移動し、第１の歯車段の減速を低減する。一般に、対向する歯部の歯の数は異なっていてもよい。

偏心ディスクを用いる場合、歯の数の差は少なくとも１でなければならない。更に、玉軸受及びそこに配置されるピンリングなどの伝動要素は、変形可能である必要はない。偏心ディスク及び可撓性玉軸受の代わりに卵形のディスクを備える他の実施形態では、対向する歯部の歯の数の差は２の倍数である。

例えば図８３のテンションシャフト変速機、又は図８９の２段偏心歯車におけるように、内側歯車と外側歯車の間に配置される伝動手段を有さず、伝動手段が同時に外歯を有する内側歯車として機能する実施形態では、歯の数の差は、伝動手段の歯部及び伝動手段と対向する歯部を指す。

図８９は、出力側からの２段減速歯車の側面図を示す。

図９０は、図８９に示した視線方向における、図８９の切断線Ａ－Ａに沿った断面図を示す。よって、図９０の上半分は断面図を示し、図９０の下半分は側面図を示す。

図９１は、図８２の２段減速歯車の側面図を示し、ここでは対向する歯部の係合を図示するために、隠れた構成部品が破線で示されている。

図９２は、出力側又は可動の外側歯車８’’’の側から見た、図８２の２段減速歯車の部分切り取り斜視図である。

図９３は、駆動側又は固定された外側歯車８^（４）の側から見た、図８２の２段減速歯車の部分切り取り斜視図である。固定された外側歯車８^（４）は、図８９～９３には示されない変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域を備える。同様に、可動の外側歯車８’’’は、図８９～９３には示されない出力シャフトを固定するための固定領域を備える。

図８９～９３の２段ピンリング変速機の２部分ピンリングは、特に歯部の形状が、従来技術による外側に歯を有するテンションシャフトと異なっている。２つの歯部を備えたピンリングの歯部の形状は、本質的に偏心ディスクを備えたハーモニックピンリング変速機の歯車軌道に関して下で与えられる式（１）によって決定される歯車軌道に対する、内側等距離線であり、その等距離線は、好ましくは歯車軌道（１）までピン半径分の距離を有する。

ハーモニックピンリング変速機は、ＨＰＤ－Ｅ変速機とも呼ばれる。式（１）は、１つの周転円での非逆行周転円軌道を記載する。

これに対応して、固定された外側歯車８^（４）及び可動の外側歯車８’’’の歯部は、式（１）で示される歯車軌道に対する、好ましくはピン半径分の距離での外側等距離線である。歯の数は、式（１）のパラメータ「ｎ」によって決定される。外歯及び内歯の両方に関して、歯の頂部のみが式（１）によって決定されれば十分となり得る。

好ましくは、図８９～９３の２段変速機の歯部は、第１の歯車段の減速が第２の歯車段によって更に減速され、第２の歯車段によって生成される第２の角速度は、第１の歯車段によって生成される第１の角速度に対して反対方向である、高ギヤ比変速機が形成されるようにして構成される。更に、第２の角速度は第１の角速度の２倍未満であり、それにより変速機の出力において得られる角速度は、第１の歯車段の角速度よりも大きさが小さくなる。

第２の角速度は第１の角速度より大きくされることもでき、それにより回転方向の逆転が生じ、従ってこの時には出力が駆動と同一の方向に発生する。回転方向の逆転は、例えばハイブリッド車の発電機モードのために、又は駆動及び出力の回転運動を重ね合わせるために、有利となり得る。

作動時に、偏心ディスクは、モータ、例えば電気モータによって回転する。この回転運動は、玉軸受によって２部分ピンリングの偏心運動に変換される。その結果、２部分ピンリングの歯は、２つの外側歯車の外歯を越えて案内されるか、又は外歯内に引き込まれる。

これは、固定された外側歯車に対するピンリングの回転運動、及びピンリングに対する可動の外側歯車の回転運動を発生させ、これらは出力回転運動となる。

２段減速歯車は、卵形のトランスミッタ、変形可能な玉軸受、及び変形可能な２部分ピンリングで構成されることもできる。この場合、図８９～９３に示されているものとは別の内歯が、好ましくは使用される。例えば、図８３～８７に示されているテンションシャフト変速機の歯部の形状を用いてもよい。

特に、２段減速歯車は反対方向に作動されて、増速伝達のために使用されることもできる。例えば、高い歯車比は、毎秒数千回転し得る回転ミラーを備えたストリークカメラのために有用となり得る。

出力外側歯車を備えた２段伝動歯車を、サイクロイド歯車で使用することもできる。この場合、キャリアピンを有する出力プーリは取り除かれる。その代わりに、少なくとも１つの内側歯車は、２つの異なる歯部を有する分割した内側歯車として構成され、回転可能な外側歯車の内歯は、これら２つの歯部のうちの第２のものに対向して配置される。

以下の図９４～１１８の説明は、本明細書の変速機、特にハーモニックピンリング変速機で使用することができる内側歯車及び外側歯車の歯部を開示する。

特に本明細書は、「ＨＰＤ－Ｅ変速機」とも呼ばれる、偏心ディスクを備えたハーモニックピンリング変速機を開示する。このＨＰＤ－Ｅ変速機は、第１の歯部を有する第１の歯車と、第２の歯部を有する第２の歯車と、丸みを帯びた係合領域を有するピンリングとを備える。

ピンリングは、円筒状のピンが挿入された可撓性ピン保持リングによって形成されることができる。これは単一部品で作られることもでき、この場合には単一部品ピンリングは環状部分を備え、そこからピン状延長部分が軸方向において側方へ突出する。

特に、支持歯車として第３の歯車が備えられる場合、及びピン又はピン状延長部分が、回転することができないようにして環状部分又は可撓性ピン保持リングに接続される場合、支持歯車の側部のピン又はピン状延長部分を、丸みを帯びた係合領域として片側のみに構成することができる。

例えば、外側歯車及び内側歯車を有する構成では、第２の外側歯車を、第１の外側歯車と同心に整列した支持歯車として備えてもよく、そこでは第２の外側歯車の半径及び歯部は第１の外側歯車と一致し、更に第２の外側歯車の歯部は、歯の頂部が軸方向で並ぶようにして第１の外側歯車の歯部と整列される。

更なる実施形態では、ピンリングは単一部品として形成され、丸みを帯びた歯の頂部を備えた内歯及び外歯を有する。

ピンリングの丸みを帯びた係合領域は円形断面の一部を備え、そして一般に、ピンリングのピン、ピンリングのピン状延長部分、又はピンリングの円形の歯の頂部によって形成されることができる。円形断面の一部は、好ましくは変速機の軸方向に沿って不変である。特に、円形断面の一部は、半円又は完全な円の形状を取ることができる。

更に、ＨＰＤ－Ｅ変速機は、ピンリングの係合領域を、第１の歯車の第１の歯部及び第２の歯車の第２の歯部へ引き込むための回転トランスミッタを備える。この場合、第１の歯車、回転トランスミッタ及び第２の歯車は互いに同心に配置され、回転トランスミッタはピンリングの径方向内側に配置される。

ピンリングは、第１の歯車と第２の歯車の間に配置される。内側歯車及び外側歯車を有する構成の場合のように、第１の歯車及び第２の歯車が同一の軸直角平面にある場合、第１の歯車と第２の歯車の間の構成は、丸みを帯びた係合領域、ピン又はピン状延長部分が、第１の歯車と第２の歯車の間の少なくとも一部に径方向において配置されることを意味することを理解されたい。

２つの外側歯車を有し、その外側歯車のうちの１つが駆動され、もう一方の外側歯車がハウジングに固定して接続される構成の場合のように、第１の歯車及び第２の歯車が異なる軸直角平面にある場合、第１の歯車と第２の歯車の間の構成は、ピン保持リング、又はピン保持リングに相当するピンリングの一部分が、軸方向において第１の歯車と第２の歯車の間に配置されることを意味することを理解されたい。

回転トランスミッタは、変速機中心軸に対して偏心して配置されたトランスミッタディスク又はカムディスクを備え、そのディスクは特に円形ディスクとして構成されることができる。ここで、支柱を介して回転トランスミッタのシャフトに取り付けられるリングなどの環状構造体も、ディスクとみなされる。作動時に、回転トランスミッタはピンリングを変形させ、これにより外側歯車及び内側歯車が互いに対して回転する。

第１の歯車の第１の歯部及び第２の歯車の第２の歯部はそれぞれ、周転円構法に従って形成され、この周転円構法は、周転円構法に従った内側歯車又は外側歯車に関して以下で更に詳細に説明される。

周転円構法によると、第１の歯部又は第２の歯部のそれぞれの歯面での位置は、周期角度の関数として、変速機中心軸からの径方向距離によって決定される。

そして径方向距離は、歯車軌道に対する等距離線によって決定され、ここで歯車軌道での位置はそれぞれ、周期ベクトル及び周転円ベクトルのベクトル和によって決定される。この場合、周期ベクトルの後端は変速機中心軸にあり、周転円ベクトルの後端は周期ベクトルの先端にある。

更に、周転円ベクトルの周転円角度は周期角度のｎ倍であり、周期ベクトルの長さは周転円ベクトルの長さより長く、ここでｎは、ハーモニックピンリング変速機の丸みを帯びた係合領域の数であり、少なくとも３である。

この輪郭形状は以下の式によってまとめることもでき、ここで正の記号は内側歯車の歯部を指し、負の符号は外側歯車の歯部を指す。

ピンリングの設計に応じて、上述の丸みを帯びた係合領域は、ピン、ピン状延長部分、又はピンリングの歯部の丸みを帯びた歯の頂部を指す。

一実施形態では、第１の歯車は外歯を有する内側歯車であり、第２の歯車は内歯を有する外側歯車である。従って、第１の歯部は内側歯車の外歯であり、第２の歯部は外側歯車の内歯である。この実施形態では、内側歯車は外側歯車の径方向内側に配置される。

内側歯車の外歯では、周転円角度は周期角度と同一方向において測定され、等距離線は内側等距離線である。対照的に外側歯車の内歯では、周転円角度は周期角度と反対の方向において測定され、等距離線は外側等距離線である。このような歯部の構成については、内側歯車及び外側歯車それぞれに関して、以下で更に詳細に説明する。

ＨＰＤ－Ｅ変速機の更なる例示的実施形態では、第１の歯車及び第２の歯車はそれぞれ、内歯を有する外側歯車である。従って、第１の歯部は第１の外側歯車の内歯によって形成され、第２の歯部は第２の外側歯車の内歯によって形成される。

２つの外側歯車の内歯では、周転円角度は周期角度と反対の方向において測定され、等距離線は外側等距離線である。

特に、第１の歯部又は第２の歯部のそれぞれの等距離線は、丸みを帯びた係合領域の半径と補正値の合計の距離での等距離線とすることができ、その補正値はバックラッシュに依存する。円筒状ピンの場合、丸みを帯びた係合領域の半径はピンのピン半径に等しい。概ね円筒状であるピンの場合、半径はピンの丸みを帯びた係合領域の半径に相当する。補正値はゼロ以上であり、特にゼロとされることもできる。補正値がゼロより大きい場合、補正係数は、丸みを帯びた係合領域の半径の割合、例えば５％又は１０％に相当する。

一実施形態では、ハーモニックピンリング変速機は転がり軸受を備えてもよく、これはトランスミッタディスクに当接し、ここでは周期半径は転がり軸受の直径の半分に等しい。別の実施形態では、ピンリングの丸みを帯びた係合領域がトランスミッタディスクに直接当接し、周期半径はトランスミッタディスクの直径の半分に等しい。この場合、トランスミッタディスクは、内側に回転可能に設置されることができる。

特に、周転円は、トランスミッタディスクが変速機中心軸に対してオフセットされている偏心オフセットの半分に等しくされることができる。

ＨＰＤ－Ｅ変速機に関して、駆動及び出力の異なる組み合わせが可能である。これらの選択肢は、ＨＰＤ－Ｅ変速機及びＨＰＤ－Ｆ変速機の両方に利用可能である。駆動シャフトは、特に電気モータの回転子として構成されることができる。

特に、駆動シャフトを回転トランスミッタに接続することができる。この場合、出力シャフトは、第１の歯車、第２の歯車、又はピンリングに接続されてもよい。出力シャフトが第１の歯車又は第２の歯車に接続される場合、他方の歯車は通常はハウジングに固定されるか、又は変速機ハウジングに接続される。

出力トルクをピンから受ける際、これは例えば、ピンを挿入するための開口を備えた缶状構成部品によって実施されることができる。そして、この缶状又は円筒状構成部品は、安定化のために変速機ハウジングに設置されることができる。この場合、通常は外側歯車又は内側歯車がピンリングに沿って移動し、その一方で他方の歯車が変速機ハウジングに固定される。またこの場合には、ピンリングと共にしか移動しない歯車を省略することもできる。

更に、本明細書は、丸みを帯びた係合領域を有するピンリングを備えた、単一の偏心を有する「ＨＰＤ－Ｅ変速機」のための内側歯車を開示する。内側歯車は外歯を備え、その外歯の歯面の幾何学的位置はそれぞれ、周期角度α（＝記号α）の関数として、内側歯車の中心軸からの径方向距離によって決定される。

その径方向距離は、歯車軌道に対する内側等距離線によって決定される。歯車軌道での幾何学的位置はそれぞれ、周期ベクトル及び周転円ベクトルのベクトル和によって決定される。この場合、周期ベクトルの後端は外側歯車の中心軸にあり、周転円ベクトルの後端は周期ベクトルの先端にある。更に、周期ベクトル及び１つ以上の周転円ベクトルは、中心軸に対して垂直な共通平面に位置する。

周期角度、及び周転円ベクトルの周転円角度は、内側歯車の中心軸に対して垂直な、内側歯車の中心軸を通る基準線に関して決定される。これは、以下で言及する周期角度及び周転円角度にも当てはまり、それらは各歯車の中心軸に対して垂直に、各歯車の中心軸を通って延びる基準線に関して決定される。歯車又は内側若しくは外側歯車が設置された状態において、この中心軸は変速機中心軸と一致する。

周転円ベクトルの周転円角度は周期角度よりｎ倍大きく、ここで周転円角度は、周期角度と同一方向において測定され、ここでｎはハーモニックピンリング変速機のピンの数であり、２より大きい。内側歯車の歯の数Ｚ＿ｉｎｎｅｒは、少なくとも２であり、好ましくはピンの数より１少ない。従って、内側歯車の歯の数に基づくと、周転円角度は周期角度の（Ｚ＿ｉｎｎｅｒ＋１）倍大きく、ここでＺ＿ｉｎｎｅｒは少なくとも２である。

周期ベクトルの長さは、周転円ベクトルの長さより長い。特に、ベクトル和の半径又は長さは、歯車軌道が逆行しないようにして、即ち自己交差をしないようにして選択されてもよい。

内側歯車の歯部のこのような輪郭形状は、以下の式によってまとめることもできる。

更に、本明細書は、単一の偏心を備えたハーモニックピンリング変速機のための外側歯車を開示し、ここでピンは、好ましくは円形の断面を有する。外側ホイールは内歯を備え、その内歯の歯面の幾何学的位置はそれぞれ、周期角度αの関数として、外側歯車の中心軸からの径方向距離によって決定される。

その径方向距離は、歯車軌道に対する外側等距離線によって決定される。用語「内側等距離線」及び「外側等距離線」は、歯車の中心軸からの距離について理解される。

歯車軌道での幾何学的位置はそれぞれ、周期ベクトル及び周転円ベクトルのベクトル和によって決定され、ここで周期ベクトルの後端は外側歯車の中心軸にあり、周転円ベクトルの後端は周期ベクトルの先端にある。

更に、周転円ベクトルの周転円角度は周期角度よりｎ倍大きく、ここで周転円角度は、周期角度と反対方向において測定され、ここでｎはハーモニックピンリング変速機のピンの数であり、２より大きい。外側歯車の歯の数Ｚ＿ｏｕｔｅｒは、好ましくはピンの数より１多い。従って、外側歯車の歯の数Ｚ＿ｏｕｔｅｒに基づくと、周転円角度は周期角度の（Ｚ＿ｏｕｔｅｒ－１）倍大きく、ここでＺ＿ｏｕｔｅｒは少なくとも４である。

周期ベクトルの長さは、周転円ベクトルの長さより長い。特に、これらのベクトルの長さ、又はベクトルの長さの比は、歯車軌道が自己交差をしないようにして選択されることができる。

周転円構法では、周期ベクトルの長さは、中心軸から歯部の平均距離、即ちピッチ円を決定し、その一方で１つ以上の周転円ベクトルの長さは、歯の高さを決定する。

好ましくは、歯の形状、即ち歯車の中心軸からの径方向距離は、軸方向における中心軸での位置とは無関係である。ピンが備えられる場合、ピンの断面は、好ましくはピンの長手方向軸での位置とは無関係である。ピンの断面は好ましくは円形であるが、円形以外の形状であってもよい。例えば、ピンは、ピンリングの周方向において、その周方向に垂直な方向よりもわずかに大きな直径を備えてもよい。従って、丸みを帯びた係合領域の断面は、好ましくは軸方向位置とは無関係である。

外側歯車の歯部のこのような輪郭形状は、以下の式によってまとめることもできる。

別の態様では、卵形のトランスミッタ又は２つの偏心を備えたハーモニックピンリング変速機のための内側歯車を開示し、ここで卵形は卵状の設計とも呼ばれ、例えば楕円形状を有する。この変速機は、「ＨＰＤ－Ｆ変速機」とも呼ばれる。

内側歯車は外歯を備え、その外歯の歯面は、周期角度αの関数として、外側歯車の中心軸からの径方向距離によって決定される。そして、中心軸からの径方向距離は、歯車軌道に対する内側等距離線によって決定される。

歯車軌道での幾何学的位置は、周期ベクトル、第１の周転円ベクトル及び第２の周転円ベクトルのベクトル和によって決定される。周期ベクトルの後端は内側歯車の中心軸にあり、第１の周転円ベクトルの後端は周期ベクトルの先端にあり、第２の周転円ベクトルの後端は第１の周転円ベクトルの先端にある。

この２つの周転円による設計では、第１の周転円ベクトルは一次周転円ベクトルとも呼ばれ、第２の周転円ベクトルは二次周転円ベクトルとも呼ばれる。従って、関連する周転円も、それぞれ一次又は二次周転円とも呼ばれる。周転円が１つしかない設計では、これに従って一次周転円のみが存在する。

更に、第１の周転円ベクトルの周転円角度は周期角度より（ｎ－１）倍大きく、そして第２の周転円ベクトルの周転円角度は周期角度より（ｎ－３）倍大きい。ここでｎはハーモニックピンリング変速機のピンの数であり、２より大きい、即ち少なくとも３である。第１の周転円角度は周期角度と同一方向において測定され、第２の周転円角度は周期角度と反対の方向において測定される。内側歯車は少なくとも２つの歯を備え、好ましくはピンの数よりも２つ少ない歯を備える。

よって、内側歯車の歯の数Ｚ＿ｉｎｎｅｒに基づくと、第１の周転円角度は周期角度より（Ｚ＿ｉｎｎｅｒ＋２－１）＝（Ｚ＿ｉｎｎｅｒ＋１）倍大きく、そして第２の周転円角度は周期角度より（Ｚ＿ｉｎｎｅｒ＋２－３）＝（Ｚ＿ｉｎｎｅｒ－１）倍大きく、ここでＺ＿ｉｎｎｅｒは少なくとも２である。

ここで、周期ベクトルの長さは、第１の周転円ベクトル及び第２の周転円ベクトルの長さの和より長く、第１の周転円ベクトルの長さは、第２の周転円ベクトルの長さより長い。特に、長さの比又は半径の比は、歯車軌道が自己交差をしないように選択される。

更に、本明細書は、卵形の偏心若しくは２つの偏心を備えたハーモニックピンリング変速機のための、又はＨＰＤ－Ｆ変速機のための外側歯車を開示する。外側歯車は内歯を備え、その内歯の歯面での幾何学的位置はそれぞれ、周期角度αの関数として、外側歯車の中心軸からの径方向距離によって決定される。

そして、その径方向距離は歯車軌道に対する外側等距離線によって定められ、その歯車軌道での幾何学的位置はそれぞれ、周期ベクトル、第１の周転円ベクトル及び第２の周転円ベクトルのベクトル和によって決定される。

周期ベクトルの後端は中心軸にあり、第１の周転円ベクトルの後端は周期ベクトルの先端にあり、第２の周転円ベクトルの後端は第１の周転円ベクトルの先端にある。

更に、第１の周転円ベクトルの周転円角度は周期角度より（ｎ＋１）倍大きく、また第２の周転円ベクトルの周転円角度は周期角度より（ｎ＋３）倍大きい。ここでｎはハーモニックピンリング変速機のピンの数であり、３より大きい、即ち少なくとも４である。

好ましくは、外側歯車の歯の数Ｚ＿ｏｕｔｅｒは、ピンの数より２だけ多い。従って、外側歯車の歯の数Ｚ＿ｏｕｔｅｒに基づくと、第１の周転円角度は周期角度より（Ｚ＿ｏｕｔｅｒ－２＋１）＝（Ｚ＿ｏｕｔｅｒ－１）倍大きく、そして第２の周転円角度は周期角度より（Ｚ＿ｏｕｔｅｒ－２＋３）＝（Ｚ＿ｏｕｔｅｒ＋１）倍大きく、ここでＺ＿ｏｕｔｅｒは、最小の数を用いてこの関係を表現するために、少なくとも２＋２＋２＝６である。

第１の周転円角度は周期角度と反対の方向において測定され、第２の周転円角度は周期角度と同一の方向において測定される。更に、周期ベクトルの長さは、第１の周転円ベクトル及び第２の周転円ベクトルの長さの和より長く、第１の周転円ベクトルの長さは、第２の周転円ベクトルの長さより長い。好ましくは、これらの長さの比又は半径の比は、歯車軌道が自己交差をしないように選択される。

更に、本明細書は、ＨＰＤ－Ｆ変速機に関して上述した外歯を有する内側歯車と、ＨＰＤ－Ｆ変速機に関して上述した内歯を有する外側歯車とを備えたハーモニックピンリング変速機を開示する。

更に、この変速機は、丸みを帯びた係合領域を有するピンリングを備える。特に、この丸みを帯びた係合領域は、好ましくは円形の断面を備える、ピン又はピン状延長部分によって形成される。ピンリングの丸みを帯びた係合領域を、外側歯車の内歯及び内側歯車の外歯に引き込むために、回転トランスミッタが備えられる。内側歯車、回転トランスミッタ、及び外側歯車は互いに同心に配置され、回転トランスミッタは、ピンリングの径方向内側に配置される。

ピンリング、又はピンリングの丸みを帯びた係合領域、ピン若しくはピン状延長部分は、内側歯車と外側歯車の間に径方向に配置される。回転トランスミッタは、卵形のカムディスク又は２つの偏心を備える。作動時に、カムディスク又は２つの偏心はピンリングを変形させ、それにより外側歯車及び内側歯車は互いに対して回転する。

内側歯車と外側歯車の１つのペアを有する構成では、内側歯車及び外側歯車は、第１の軸直角平面に配置される。ピン保持リングに対応しかつ回転トランスミッタに接触するピンリングの部分は、第２の軸直角平面に配置される。好都合には、更なる外側歯車が、ピンリングを支持するために第３の軸直角平面に備えられ、この第２の外側歯車は、第１の外側歯車と実質的に同一の寸法及び同一の歯の形状を有し、そして歯部は第１の外側歯車の歯部と整列される。第２の軸直角平面は、第１の軸直角平面と第３の軸直角平面の間にある。これらの設計は、ＨＰＤ－Ｅ変速機及びＨＰＤ－Ｆ変速機の両方に適用される。

別の実施形態では、本明細書は、ＨＰＤ－Ｆ変速機に関して上述した内歯を有する第１の外側歯車と、ＨＰＤ－Ｆ変速機に関して上述した内歯を有する第２の外側歯車とを備えたハーモニックピンリング変速機を開示する。

更に、このハーモニックピンリング変速機は、丸みを帯びた係合領域を有するピンリングと、ピンリングの丸みを帯びた係合領域を第１の外側歯車の内歯及び第２の外側歯車の内歯に引き込むための回転トランスミッタとを備える。

この変速機では、回転トランスミッタ、第１の外側歯車、及び第２の外側歯車は互いに同心に配置され、回転トランスミッタは、ピンリングの径方向内側に配置される。内側歯車及び外側歯車の上述のペアとは異なり、第１の外側歯車及び第２の外側歯車は異なる軸直角平面にあり、ピンリング、又はピンリングのピン保持リングに対応する中央部分は、軸方向において第１の外側歯車と第２の外側歯車の間に配置される。

ＨＰＤ－Ｅ変速機と同様に、ＨＰＤ－Ｆ変速機もまた、駆動シャフト及び出力シャフトを接続するための様々な選択肢を有する。

とりわけ、駆動シャフトを回転トランスミッタに接続してもよい。この場合、出力シャフトをピンリングに接続してもよい。更に、内側歯車及び外側歯車の１つのペアを用いる構成では、出力シャフトを内側歯車又は外側歯車に接続してもよい。

上述のＨＰＤ－Ｅ変速機と同様に、上述のＨＰＤ－Ｆ変速機にも駆動シャフト及び出力シャフトを接続するための様々な可能性が存在し、駆動シャフトは特に、電気モータの回転子として構成されることができる。

２つの外側歯車を有する構成では、特に、これらの外側歯車のうちの一方を駆動することができ、もう一方をハウジングに固定することができる。このために、出力シャフトを出力外側歯車に接続してもよい。２つの外側歯車の構成では、内側歯車を径方向において外側歯車に対面させる必要はない。駆動されない歯車は、好都合には、ハウジングに接続されるか又はハウジングに固定される。

２つの外側歯車を有する構成では、第２の外側歯車は、ピンリングから回転運動を受ける役割を果たす。この場合、第２の外側歯車の歯の数は、より良好な係合を確保するために、ピンリングの丸みを帯びた係合領域の数に対応してもよい。この場合、第１の外側歯車の歯の数が、ピンリングのピン又は丸みを帯びた係合領域の数より多いことにより、ピンリングはわずかにねじれる。

２つの外側歯車を有する構成、並びに内側歯車と外側歯車の１つのペア及び更なる外側歯車を有する構成の両方において、中央領域を備え、ピンリングのピン、ピン状延長部分又は丸みを帯びた係合領域が、２つの反対側の側部において軸方向で突出するピンリングを使用することが好都合である。特に、ピンリングが単一部品で作られる場合、丸みを帯びた係合領域は、しかしながら一方から他方の側部へ連続して延びることもできる。

周転円構法の各等距離線は、丸みを帯びた係合領域の半径と補正値の合計の距離での等距離線であってもよく、この補正値はバックラッシュによって決定される。この場合、丸みを帯びた係合領域は特に、ピン又はピン状延長部分によって形成されることもできる。

一実施形態では、上述のハーモニックピンリング変速機の回転トランスミッタは、卵形のカムディスク及び可撓性転がり軸受を備え、ここでは「卵形」は特に「卵様（ｏｖａｌ－ｌｉｋｅ）」も含む。卵様の形状は、例えば楕円方程式のテイラー展開によって得られる正弦曲線を重ね合わせた円形である。

可撓性転がり軸受は、卵形のカムディスクに当接する。歯の形状の各周転円構法に関する周期半径は、可撓性転がり軸受の直径の半分と補正係数の和に等しい。可撓性転がり軸受の直径は、ピンリング、又はピンリングによって形成されるピン構成の、変形していない状態での基準円直径に相当する。

更なる実施形態では、ハーモニックピンリング変速機は、変速機中心軸に対して偏心して配置された第１の円形ディスクと、変速機中心軸に対して偏心して配置された第２の円形ディスクとを備える。この変速機では、周期半径は、２つの偏心して配置された円形ディスクの包絡線の平均半径と補正係数の合計に等しい。包絡線は、ピンリングなどの牽引手段が円形ディスクに保持される時に、牽引手段の内周によって形成される曲線である。

別の実施形態では、第１の周転円の半径は、ピンリングのストロークの半分と第２の補正係数の合計以下であり、この第２の補正係数はゼロ以下である。ピンのストロークは、変形した状態における可撓性転がり軸受の最大半径と最小半径の間の差によって決定される。特に、第１の周転円の半径は、ピンリングのストロークの１／４より大きくされることができ、特にピンのストロークの３／８に等しくされることができる。

ピンリングのストロークは、ピンリングの丸みを帯びた係合領域のストローク、即ち、ピンリングが回転トランスミッタによって変形した時に、丸みを帯びた係合領域が径方向に移動する距離である。

更なる実施形態では、第２の周転円ベクトルの長さは、第１の周転円ベクトルの長さの約１／３であり、ここで「約」は、特にプラス又はマイナス１０％若しくは５％の範囲を意味することができる。

本明細書の変速機の公差は、長さ及び角度についてはＤＩＮ７１６８Ｔ１若しくはＴ２などの、又はピンと歯の間の歯部の精度に関してはＤＩＮ３９６１若しくはＤＩＮ３９７６などの通常の技術的公差に相当する。

所定の基準に従って算出した公差を用いて、特に所与の歯部が公差内で本明細書による歯部に適合するかどうかを決定することができる。このために、歯車の形状の正規化された写真の使用、又は歯車の表面を機械的若しくは光学的に走査する歯面試験装置などの歯車測定機の使用が可能である。

公差は特に、歯の厚さ又は中心距離に関連し得る。対応する適合方式は、「単位中心距離」又は「単位歯厚」適合方式とも呼ばれる。例えば、測定された歯形は、歯面からの距離が所定の歯厚の５％又は１％を超えない場合に、本明細書による所定の歯形と一致するとみなすことができる。

上記距離は、例えば歯面に対して垂直に、又は歯車の中心軸の方向における距離として、測定されることができる。公差の順守はまた、例えばガウス曲線などの標準的な確率分布を使用した場合に９０％の確率など、静的な意味で当てはまり得る。これはまた、複数の測定点のうち所定のパーセンテージだけ、例えば９０％だけ公差限界内となる必要があるという点で、モデルに依存しないものとして考慮に入れることができる。そのため、歯形をおおよそ検出するために十分な数の測定点が、歯面全体に十分に均一に分布しているものとする。

図９４～１１８を参照して、下記で歯部について更に詳細に説明する。

図９４及び９５は、例として２つのタイプのハーモニックピンリング変速機を示し、これらについての対応する歯の形状が本明細書に開示されている。

図９４は、カムディスク及びそれに当接する変形可能な軸受を備えたハーモニックピンリング変速機（ＨＰＲＤ－Ｆ）５１０を示す。ＨＰＲＤ５１０は回転子５１３を備え、これは玉軸受（ここには図示されない）を介して変速機ハウジングに支持されている。回転子５１３の外側に同心に配置された外側リング又は外側歯車５０８は、第１の側の内歯として形成された第１の外側歯車歯部又は外側歯部５０６を備える。

外側リング５０８は円筒状ハウジング部分５０９に取り付けられる。外側リングが駆動される場合、このハウジング部分は変速機ハウジングに回転可能に設置される。内歯として形成された第２の外側歯車歯部又は外側歯部５０６’が第２の外側リング５０８’に形成されて、この第２の外側リング５０８’は、第１の側の反対側において円筒状ハウジング部分５０９内に挿入される。

外歯として形成された第１の内側歯車歯部又は内側歯部５０５は、内側リング又は内側歯車５０７の外周に形成されて、第１の外側歯部５０６内に同心に配置される。同様に、外歯として形成された第２の内側歯車歯部又は内側歯部５０５’は、第２の内側リング５０７’の外周に形成されて、第２の外側歯部５０６’内に同心に配置される。

内側歯部５０５、５０５’及び外側歯部５０６、５０６’は、変速機中心軸に対して同心に配置され、内側歯部５０５、５０５’は変速機中心軸を中心に回転可能である。他の実施形態では、どの歯部を介して出力又は駆動が行われるかに応じて、外側歯部５０６、５０６’、又は外側及び内側歯部が、変速機中心軸を中心に回転可能にされることができ、又は内側歯部が変速機ハウジングに取り付けられることができる。

可撓性薄肉玉軸受５０２は、回転子シャフト５１３の特別に形成されたフランジ５０４に取り付けられる。フランジ５０４はトランスミッタを形成し、そして例えば、卵形、卵様、又は正弦曲線を重ね合わせた円形として形成されてもよい。回転子シャフト５１３に形成されたフランジ５０４の代わりに、これに相当するように形成されたディスク又はリングをモータシャフトに備えてもよい。

カムディスク及びそれに取り付けられる可撓性軸受の代わりに、図９４の変速機タイプのトランスミッタは、いわゆる２つの偏心を有してもよく、これは変速機中心軸に対して偏心して配置された２つの円形ディスクによって形成される。これらの円形ディスクは、それぞれの対称軸を中心に回転可能に設置されることができ、ピンリングが円形ディスクに取り付けられる。あるいは、円形ディスクを回転するトランスミッタに取り付けて、可撓性転がり軸受をその円形ディスクに設置してもよく、ここでピンリングはその転がり軸受に当接する。

可撓性ピン保持リング５０３は、可撓性薄肉玉軸受５０２と外側歯部５０６、５０６’の間に配置される。内側において、可撓性ピン保持リング５０３は、ピン保持リング５０３に等間隔に配置されたピン５０１を受けるための溝を備える。ピンは円筒状に形成されて、円形断面を有する。

ピン保持リング５０３は、フランジ５０４の角度位置に応じて変形することができるように可撓性に作られる。その剛性により、ピン保持リング５０３及びピン５０１によって形成されたピンリングは、出力伝動部品を引き抜くための引き抜き手段、及び出力伝動部品を押すための圧力手段の両方として機能する。

図９５は、内側歯車５０７及び外側歯車５０８の第１のペアが第１の軸直角平面にあり、内側歯車５０７’及び外側歯車５０８’の第２のペアが第２の軸直角平面にあり、トランスミッタが、第１の軸直角平面と第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面にある、３列構成を示す。

同様に、内側歯車及び外側歯車の１つのペアと、別の外側歯車とを有する２．５列構成が可能である。これは特に、被駆動内側歯車の場合に有利である。それは、第２の内側歯車の出力が一般的に外側へ導かれることができないためである。この場合、３列構成では、第２の内側歯車はピンを支持するためにのみ作動する。

安定性を理由として、ピンリングが内向き及び外向きの両方で支持されると有利である。しかしながら、ＨＰＤ－Ｆ変速機及びＨＰＤ－Ｅ変速機の両方に関して、変速機中心軸に対して同心に配置された２つの外側歯車のみ又は２つの内側歯車のみを有する構成もまた可能であり、ここでは一方の歯車は変速機ハウジングに固定され、他方の歯車は回転可能である。これらの構成では、ピンリングは、２つの内側歯車の間又は２つの外側歯車の間に軸方向に配置されて、ピンはそれぞれの内側歯車又は外側歯車と係合する。

図９５は、簡潔に「ＨＰＤ－Ｅ」変速機とも呼ばれる、単一の偏心ディスクを備えたハーモニックピンリング変速機５１０’の立体分解図を示す。図９４の構成部品と同様の構成部品は、同一の符号又はアポストロフィ「’」を有する符号を有する。図９５のＨＰＤ－Ｅ変速機５１０’は特に簡単な設計を有し、そこでは内側歯車は２つの歯しか備えず、また外側歯車は４つの歯しか備えない。一般に、このタイプの変速機では、外側歯車は常に内側歯車よるも２つ多い歯を備える。

図９５の変速装置では、２つの歯の内側歯車５０５は、第１の４つの歯の外側歯車５０６’内に同心に、かつ第１の軸直角平面において変速機中心軸５１５と同心に配置される。第１の外側歯車５０６’と本質的に同一である第２の外側歯車５０６は、第２の軸直角平面において変速機中心軸５１５と同心に配置される。第１の軸直角平面と第２の軸直角平面の間にある第３の軸直角平面には、変速機中心軸に偏心して配置されたディスク５１４と、ピン保持リング５０３とが配置される。偏心して配置されたディスク５１４はシャフト（ここには図示されない）に配置され、そのシャフトは、例えばモータの回転子シャフトにし得る。

ピン保持リング５０３は３つの半円状凹部５１６を備え、これらはピン保持リング５０３の内周に等間隔で配置される。３つのピン５０１は、外側歯車歯部５０６、５０６’及び内側歯車歯部と係合するために、ピン保持リング５０３から２つの反対側の側部において軸方向で突出して、それぞれが第１及び第２の軸直角平面へ突出するようにして、半円状凹部５１６内に配置される。

単一の偏心を備えたハーモニックピン変速機では、外側歯車は内側歯車より２つ多い歯を備え、ピンの数は歯の数の算術平均である。最も簡単な場合、これは図９５に示されるような、２つの歯の内側歯車、３つのピン、及び４つの歯の外側歯車を用いる変速機をもたらす。原則として、歯の数の差は２の倍数となり得るが、歯の数の差が小さいほど、より大きな減速及びより良好なトルクの支援が得られる。

ピンリングが外側歯車の歯部の１つの歯の位置においてのみ押圧される、単一の偏心を備えたハーモニックピン変速機を、以下において「ＨＰＤ－Ｅ変速機」とも呼ぶ。広義には、この用語はまた、このような歯の位置が外側歯車１つあたり１つしか利用することができない、複数の外側歯車を備えたハーモニックピン変速機を意味する。特にこれは、図２の実施形態におけるように、２つ以上の外側歯車に対して共通の偏心が備えられる場合に当てはまる。

図９６～９９は、本明細書による歯の形状を生成するための周転円構法を示し、図９６はＨＰＤ－Ｅ変速機の内側歯車歯部を示し、図９７はＨＰＤ－Ｅ変速機の外側歯車歯部を示し、図９８はＨＰＤ－Ｆ変速機の内側歯車歯部を示し、図９９はＨＰＤ－Ｆ変速機の外側歯車歯部を示す。これらの周転円構法について、以下で更に詳細に説明する。

図９６～９９では、ピンの断面を円５２０で表し、また歯車軌道の位置ベクトルを符号５２１で示す。円形のピン断面は、その中心を位置ベクトル５２１に有する。周期ベクトル及び周転円ベクトル、又は周期ベクトル及び２つの周転円ベクトルは、図９６～９９の角度表示によれば角度αで回転し、ピン断面５２０は２つの包絡線を特定し、それらは歯車軌道に対する内側及び外側等距離線を定め、そして変速機の内側歯車歯部及び外側歯車歯部をそれぞれ決定する。角度表示において、「ｎ」はピンの数を示す。

本明細書によると、周転円構法によって歯車軌道が生成され、そしてこの歯車軌道から、円形ピンの包絡線として又は等距離線として、ＨＰＤ－Ｅ変速機のそれぞれの歯の形状が得られる。

ＨＰＤ－Ｅ変速機の内側歯車歯部の歯車軌道は、周期の半径が変速機軸を中心に３６０°回転し、その一方で周転円の半径が同一方向に、変速機軸の基準系に対してｎ×３６０°回転するという事実から得られ、ここでｎはピンの数である。他方で、原点から周転円の中心までの接続線に対して、周転円の半径は（ｎ－１）×３６０°回転し、ここでｎ－１は内側歯車の歯の数である。周転円の半径のｎ－１回の回転は、全半径でのｎ－１個の極大点及びｎ－１個の極小点をもたらし、それらは歯と、歯と歯の間の凹部又は歯根部表面とに対応する。

ここで、周期の半径ｒ＿１は、ピンが当接する軸受の半径とピンの半径の合計に等しい。この半径は、「一次半径」とも呼ばれる。周転円の半径ｒ＿２は、ピン半径の半分に等しい。周転円の先端はピンの軌道を描く。内側の転曲線は、ピン半径と軸受のクリアランスの合計によって生じる距離でのピンの軌道に対する等距離線として生じる。この内側の転曲線は、内側歯車歯部の歯の形状に等しい。

ＨＰＤ－Ｅ変速機の外側歯車歯部の歯の形状は、同様の構造から得られ、それにより周期の半径が変速機軸を中心に３６０°回転し、その一方で周転円の半径は反対方向にｎ×３６０°回転する。他方で、原点から周転円の中心までの接続線に対して、周転円の半径は（ｎ＋１）×３６０°回転し、ここでｎ＋１は内側歯車の歯の数である。周転円の半径のｎ＋１回の回転は、全半径でのｎ＋１個の極大点及びｎ＋１個の極小点をもたらし、それらは歯と、歯と歯の間の凹部又は歯根部表面とに対応する。

式で表現すると、ＨＰＤ－Ｅ変速機の歯車軌道は、

によって記載され、正の符号は内側歯車歯部を表し、負の符号は外側歯車歯部を表す。

これは、パラメータαを用いた歯車軌道のパラメータ表示である。軌道の法線は接線に対して垂直であるため、距離ｄにおける等距離線は、以下の式（２ａ）及び（２ｂ）によるパラメータ表示から得られることができ、

ここで、角度が反時計回り方向である場合、上側の符号が外歯の歯車軌道に適用され、下側の符号が内歯の歯車軌道に適用される。ここで符号ｘ’又はｙ’は、角度に対するそれぞれの導関数を意味する。

ＨＰＤ－Ｅ変速機の特定の場合には、これは以下をもたらす。

以下の境界条件がＨＰＤ－Ｅ変速機に適用される。

ここでｈ（Ｄ_１，ｒ_１）は、ピンリングの外周長さである。

例えば、あるＨＰＤ－Ｅ変速機に関して、具体的には以下の表１の値を与えることができる。

最初の４つの値ｎ、ｔｋｐｉｎ、ｄｐｉｎ及びＥｘｖｅｒから、以下の表２の導出値が得られる。

偏心を有するＨＰＤ変速機に関して上で示されたものと同様に、卵形のカムディスク及び変形可能な軸受を有するＨＰＤ変速機に関して、歯の形状を周転円構法によって、ただし一次及び二次周転円を用いることによって、得ることができる。このような変速機は、簡潔のために「ＨＰＤ－Ｆ」変速機とも呼ばれる。

ＨＰＤ－Ｆ変速機の内歯に関して、歯車軌道は、半径ｒ＿１を有する周期、半径ｒ＿２を有する一次周転円、及び半径ｒ＿３を有する二次周転円の重ね合わせとして得られる。ここで、一次周転円は同一方向において周期より（ｎ－１）倍速く回転し、そして二次周転円は反対方向において周期より（ｎ－３）倍速く回転する。

これら３つの運動の重ね合わせとして、ＨＰＤ－Ｆ変速機の内側歯部の歯車軌道は、

をもたらし、従って

をもたらす。

２つの内側の車、４つのピン、及び６つの外側の歯を用いる最も簡単な場合に関して、内側歯部の歯車軌道は次をもたらす。

ｒ＿１、ｒ＿２及びｒ＿３の値に関して、特に次の値を用いることができる。ｒ＿１は、変形していないピン構成の基準円の直径の半分に相当することができ、ｒ＿２は、ピンのストロークの３／８に相当することができ、ｒ＿３は、半径ｒ＿２の１／３に相当することができる。ピンのストロークはやはり、カムディスクの最大半径と最小半径の間の差によって与えられる。

別の実施形態では、パラメータａ及びｂによって決定される補正項が挿入される。この補正によると、半径ｒ＿１は有効半径ｒ＿１＋（ａ＋ｂ）／２で置換され、半径ｒ＿２は有効半径ｒ＿２－（ｂ－ａ）／２で置換される。この補正を考慮すると、

が得られ、ここでｒ_{１，ｅｆｆ}＝ｒ_１＋（ａ＋ｂ）／２、及びｒ_{２，ｅｆｆ}＝ｒ_２－（ｂ－ａ）／２である。

上述のＨＰＤ－Ｅ変速機の場合と同様に、歯の形状は、ピン半径の距離での歯車軌道に対する等距離線として生じ、これにはバックラッシュを考慮するために正の補正係数を加えてもよい。

従って、外歯は、半径ｒ＿１を有する周期、半径ｒ＿２を有する一次周転円、及び半径ｒ＿３を有する二次周転円の重ね合わせとして得られる。ここで、一次周転円は反対方向において周期より（ｎ＋１）倍速く回転し、そして二次周転円は同一方向において周期より（ｎ＋３）倍速く回転する。

よって、ＨＰＤ－Ｆ変速機の外歯の歯車軌道に関して、以下の式が得られる。

それに応じて、上述の補正項は外歯の歯車軌道にも適用され、これによって以下の式が得られる。

以下の条件が、周転円半径とピン半径の比、及びピン直径に対する一次周転円の周転円軌道の比に適用される。

よって、ｒ＿２は常にピン半径の半分より大きく、ｆは常にピン直径のｎ倍より大きく、これはピンリングの周に関する下限である。

例えば、あるＨＰＤ－Ｆ変速機に関して、具体的には以下の表３の値を与えることができる。

上の表の最初の５つの値ｎ、ｔｋＰｎｏｍ、ｄｐｉｎ、Ｈｕｂ及びａｅｄＦｌから、以下の表４の導出値がＨＰＤ－Ｆ変速機に関して得られる。

ＨＰＤ－Ｆ変速機のピンの中心によって形成される軌道は、以下の２つのベクトルによって形成される正弦曲線を重ね合わせた円形から導かれる。

ピンの中心点の軌道は、以下の２つのベクトルを加算することによって得られる。

ＨＰＤ－Ｅ変速機に関して、ピンの中心点の軌道は半径ｒ１を有する円であり、これはピンのストロークの半分だけ、又は変速機中心軸５１５に対する偏心オフセットだけ、オフセットされている。ピンの中心点の各軌道は、駆動されたトランスミッタにより、変速機中心軸５１５を中心に入力シャフトの速度で回転する。これは、個々のピンの軌道ももたらし、これらのピンはこの回転軌道を中心に、出力伝動部分の角速度で回転する。

図１００～１０３は、２つの内側歯車の歯及び４つの外側歯車の歯を有するＨＰＤ－Ｅ変速機の内側歯車歯部に関する、歯車軌道及びそれに対する等距離線の生成を示す。同様に、図１０４～１０７は、ＨＰＤ－Ｅ変速機の外側歯車歯部に関する、歯車軌道及びそれに対する等距離線の生成を示す。

内側歯車歯部の歯面は、歯車軌道５１８に対する、ピン半径の半分の距離での等距離線５１９によって生成される。図１００～１０３では、ピンの断面を円５２０で表す。ここで等距離線は、変速機中心軸５１５に近い内側等距離線を意味する。

歯車軌道５１８での位置５２１は、図９６にも示されるように、周期ベクトルと周転円ベクトルの合計又は重ね合わせとして与えられる。

外側歯車歯部の歯面は、歯車軌道５１８に対する、ピン半径の半分の距離での等距離線５１９によって生成される。図１０４～１０７では、ピンの断面を円５２０で表す。ここで、等距離線は、変速機中心軸５１５から遠い外側等距離線を意味する。

図１０８は、以下の表５のパラメータを用いて３つのピンを有するＨＰＤ－Ｅ変速機に関して得られた、内側歯車及び外側歯車に関する歯の形状を示す。

周期半径は、０．５×（ｄｂｅａｒｉｎｇ＋ｄｐｉｎ）＝３５ｍｍに設定され、周転円半径は、偏心オフセットＥｘｖｅｒの５ｍｍに等しく設定される。

図１０９～１１１は、図９５に立体分解図で示されている、３つのピンを有するＨＰＤ－Ｅ変速機５１０’の様々な図を示す。

図１０９は、偏心ディスク５１４の側からのＨＰＤ－Ｅ変速機５１０’の平面図を示す。

図１１０は、図１０９に示された切断線Ａ－Ａに沿ったＨＰＤ－Ｅ変速機５１０’の断面図を示す。

図１１１は、内側歯車５０７の側からのＨＰＤ－Ｅ変速機５１０’の平面図を示す。

図１１２は、上述のパラメータを備えた、５８個のピンを有するＨＰＤ－Ｅ変速機に関して得られた別の歯の形状を示す。ここで、内側歯車歯部は、内側歯車の歯車軌道５２８に対する等距離線５２９から得られ、外側歯車歯部は、外側歯車の歯車軌道５２８’に対する等距離線５２９’から得られる。

図１１３は、上述のパラメータを備えた、１５０個のピンを有するＨＰＤ－Ｆ変速機に関して得られた別の歯の形状を示す。ここでは分かりやすくするために、関連する歯車軌道は示されておらず、歯の形状を定める等距離線５２９、５２９’だけが示されている。

例示のために、図１１２には合計５８個のピンのうちの２つのピン１が示されており、また図１１３には合計１５０個のピンのうちの３つのピン１が示されている。ピン１の各中心点は、図１１２に示されるように、内側歯車の歯車軌道５２８と外側歯車の歯車軌道５２８’の交点付近にある。

図１１４は、図１１３の変速機の内側歯車の歯車軌道５２８、及び関連する等距離線５２９を示す。

図１１５は、補正なしの周転円構法によって製造された歯部の当初輪郭５２５と、１４７時間の作動後に摩耗した歯部５２７と、減少の影響が準備によって既に考慮された補正済みの歯部５２６を示す。変速機の慣らし運転中に、トルクは一方向のみに伝動されるため、摩耗は主に歯の右側面で発生した。より良好な例示のために、図１１５は、根部の円又は当初輪郭５２５の対称軸などの、追加の補助線を含む。

この準備は、例えばＨＰＤ－Ｆ変速機に関して上述された補正係数ａ及びｂによって考慮に入れることができる。この補正は、ＨＰＤ－Ｆ変速機の歯部は、ＨＰＤ－Ｅ変速機の丸みを帯びた歯の形状に比べてより鋭い歯の形状を有し、作動中に丸められることによってより大きく変化するので、特にＨＰＤ－Ｆ変速機の歯部に関連する。

図１１５の例におけるような、歯面に対する片側だけの応力は、車両の駆動において一般的に与えられる。片側だけの応力が存在する場合、非対称補正の適用が有用となり得る。周転円構法では、これは１つ以上の周転円の角度に依存した半径によって考慮されることができ、ここで周転円半径は、開始角度に到達した時に、内側歯車歯部に関して比較的小さい半径が得られ、そして外側歯車歯部に関して比較的大きい半径が得られるようにして選択され、その開始角度は、選択された回転方向において、歯の中心より前に位置する。

次にこの半径を、終了角度に到達するまで当初輪郭５２５の半径に連続的に近づけ、ここでその終了角度は、特に歯の基部の角度位置によって与えられることができる。例えば、当初曲線の周転円半径と補正済み曲線の周転円半径の間の差は、線形関数、多項式、ガウス曲線、指数関数、又は角度関数に従って、ゼロまで減少し得る。

例えば図９５に示されるような、２つの外側歯車と１つだけの内側歯車とを有する２．５列変速装置では、外側歯車に対してよりも内側歯車に対して大きな力が伝動される。その結果、内側歯車において摩耗が多く発生する。このため、内側歯車歯部のみに対して補正を提供することが有用となり得る。更に、内側歯車を２つの外側歯車よりも硬質の材料で製造することが有用となり得る。例えば内側歯車を鋼で作ることができ、１つ以上の外側歯車をプラスチックで作ることができる。好適な材料としては、例えばクロム－モリブデン鋼及びポリアミドが挙げられる。図１１６は、図９８及び９９に示されている周転円構法に従った歯部、及び一体的に形成されたピンリング５３０を有する、ＨＰＤ－Ｆ変速機の細部を示す。図１１３の実施形態とは異なり、牽引手段は、弾性のピン保持リング５０３内に挿入された円筒状のピン５０１によって形成されるのではなく、一体的に形成されたピンリング５３０によって形成される。この一体的に形成されたピンリング５３０は、内歯及び外歯を備え、これらの歯の先端は力伝達領域において丸みを帯びている。

ピン５０１の代わりに、一体的に形成されたピンリング５３０は内歯及び外歯を備え、その内歯及び外歯は、円弧形状の外側領域又は歯５３１と、円弧形状の内側領域又は歯５３２とをそれぞれ備え、これらは遷移領域５３３によって相互接続される。

ピンリング５３０の外側歯部の歯の基部５３２は、各場合において内側歯部の歯５３１と対向しており、そして内側歯部の歯５３１は、各場合において外側歯部の歯の基部５３２と対向している。外側及び内側歯部の歯５３１の数は、図１１３の実施形態ではピンの数と対応している。従ってピンリング５３０の各歯部は、内側歯車より２つ多い歯及び外側歯車より２つ少ない歯を備える。

一体型のピンリング５３０は、ゴム、プラスチック若しくは金属などの弾性材料、又は複合弾性材料から形成される。特にピンリング５３０は、環状要素のフライス削りによって形成されることができる。ピンリング５３０はＨＰＤ－Ｅ変速機に使用されてもよく、この場合には歯の数は、内側歯車の歯の数より１大きく、外側歯車の歯の数より１少ない。

図１１７は、所定の歯形５３６の内側包絡線５３３及び外側包絡線５３４によって定められる公差範囲５３５を示す。第１の測定方法によると、測定対象の歯形５３７は、それが所定の歯形５３６から距離Δ（デルタ）を有する包絡線５３６、５３７内にある場合に、所定の歯形５３６と一致すると考えられる。

距離Δは、例えば歯の幅ｓの一部、歯のピッチｐの一部、歯車の中心軸からの距離ｒの一部、又は絶対的に予め定められたものにされることができる。この場合、歯の幅ｓは例えば、歯の基部と歯の先端の間の中間点で、又は形状曲線５３６の変曲点の高さで測定されることができる。歯部の寸法に応じて、値デルタは例えば０．５ｍｍ、０．２ｍｍ若しくは０．０８ｍｍにされることができ、又は例えば歯の幅ｓの５％、１％、０．５％若しくは０．２％にされることができ。

更なる比較方法によると、比較値を、複数の所定の測定点における所与の形状に対する距離の平均によって、例えば算術平均値又は平方平均値として決定する。歯部の寸法に応じて、例えば≦０．５ｍｍ、≦０．２ｍｍ又は≦０．０８ｍｍの比較値を、所定の形状５３６との良好な一致とみなすことができる。その距離は、特に所定の形状曲線５３６に対して垂直に測定されることができる。更なる比較方法を、上述の工業規格から得ることができる。

特に、所定の歯形５３６は、本明細書に従って得られる歯形にされることができ、これは例えば上述の式（１）、（３）又は（５）によって事前に定められる。式（１）、（３）及び（５）は一連の形状曲線を記載しており、その一連の形状曲線から、測定対象の歯と選択された形状曲線の間の比較値が所与の境界条件下で最小となる形状曲線が選択される。例えば、境界条件は測定対象の歯部から決定され、三角関数の引数において半径の合計と数ｎを予め特定することができる。

このアプローチでは、歯面の線の偏差、ピッチの偏差及び振れなどの、所定の歯部と比較した測定対象の歯部の更なる偏差は考慮されないままである。これはとりわけ、所与の側面視で個々の歯のみを比較することによって、又はこのようなずれを測定される偏差に含めることによってなされることができる。

図１１８は、形状の変位によって定められる歯形の公差範囲５３５’を示す。外側の曲線５３４’は、径方向において距離デルタだけ外向きに変位した形状５３６によって与えられ、内側の曲線５３３’は、径方向において距離デルタだけ内向きに変位した形状５３６によって与えられる。

図１１７の例と同様に、測定対象の歯形は、全ての測定点、又は統計的には例えば全ての測定点のうちの９５％において、外側の曲線５３４’及び内側の曲線５３３’によって定められる公差範囲内にあるならば、所与の形状と一致するとみなされることができる。

回転子シャフト、出力要素及びそれに接続された出力シャフトの軸受に特に関連する本明細書の軸受の概念によると、３つの軸受が備えられ、そこにハウジング内において上述の構成部品が取り付けられる。特に出力要素及び出力シャフトは、２つの斜めに対向する軸受によって、回転子シャフトに対して内向きに及びハウジングに対して外向きに支持されるようにして構成される。

更に、回転子シャフトに２つの更なる軸受によって支持されるペダルシャフトが存在する場合、この３つの軸受構成は５つの軸受構成へと拡張される。この場合、出力要素に接続された中空出力シャフトは外側中空出力シャフトを形成し、これは外側フリーホイールを介して更なる中空出力シャフトに接続される。更に、ペダルシャフトは内側フリーホイールを介して中空出力シャフトに接続され、例えば図６７～７６に示されている遊星歯車装置により、増速伝達をペダルシャフトと出力シャフトの間で切り替えることができる。

有利には、内側歯車及び出力シャフトは、２つの相互接続された中空シャフトによって単一部品として作られることができ、中空出力シャフトは内側歯車よりも小さな直径を備える。そして、内側軸受を中空出力シャフトの内側肩部に配置してもよく、斜めに対向する外側軸受を中空出力シャフトの外側肩部に配置してもよく、ここでこの外側肩部は、内側歯車と中空出力シャフトの間の接続領域に位置する。

本明細書では、玉軸受が概して転がり軸受に使用されることもできる。ローラ軸受は特に、支持の役割を果たす軸受に使用されることができる。カムディスク又は偏心ディスクに配置される減速歯車の軸受については、複数のボールを有する玉軸受を使用することが好ましいが、ローラ軸受も使用することができる。

図１１９は、第１の歯車装置の概略図を示す。

この歯車装置では、駆動トルクはモータから減速歯車へ、そして減速歯車から出力シャフトへと伝達され、ここで減速歯車は、例えば概略図１２１～１２４に示されるような、本明細書に記載されているタイプの変速機である。

特に、モータは、３相外部回転子ロータなどの電気モータにされることができる。本明細書で言及されている全ての減速歯車は、図１１９に示されるように、クランクシャフトを用いずにモータ歯車ユニット内に、例えばギヤードモータ内に設置されることもできる。この場合、ペダルシャフトに配置された構成部品は除外される。このような設計は、例えばロボットアームに好適である。

図１２０は、別の歯車装置の概略図を示す。

この歯車装置では、駆動トルクはモータから減速歯車へ、そして減速歯車から２つのフリーホイールの外側フリーホイール及び出力シャフトへと伝達される。

別の駆動トルクは、ペダルシャフトから２つのフリーホイールの内側フリーホイール及び出力シャフトへと伝達される。ペダルシャフトの代わりに、別のタイプのクランクシャフト、又は通常は駆動シャフトを備えてもよい。一般に、内側駆動シャフトを別のモータによって又は風力若しくは水力などの別の機械的駆動によって、駆動してもよい。

図１２１は、本明細書によるフレクスプライン又はテンションシャフトドライブの概略図を示す。このフレクスプラインドライブでは、モータトルクはトランスミッタへ、そしてトランスミッタからフレクスプラインへと伝達される。フレクスプラインは、例えば変形可能な玉軸受によって、トランスミッタに回転可能に設置される。

フレクスプラインは、ハウジングに固定された静止した外側歯車に支持される。この支持は双方向矢印で示されている。従って外側歯車及びハウジングは、出力の反力を吸収する。

図１２２は、ハーモニックピンリングドライブの概略図を示す。モータ動力はトランスミッタへ、そしてトランスミッタからピンリングへと伝達される。ピンリングは、例えば変形可能な玉軸受によって、トランスミッタに回転可能に設置される。

出力トルクは、ピンリングから回転可能に設置された内側歯車へ、及びピンリングから出力シャフトへと伝達される。ピンリングは、ハウジングに固定された静止した外側歯車に支持され、これもまた双方向矢印で示されている。従って外側歯車及びハウジングは、出力の反力を吸収する。

図１２３は、本明細書による偏心変速機の概略図を示す。モータトルクは１つ以上の偏心ディスクへ、そしてその偏心ディスクから１つ以上の内側歯車へと伝達される。内側歯車はそれぞれ、偏心ディスクの軸受によって回転可能に支持される。軸受及びジャーナルの配置によって、トルクは出力プレートに伝達される。

軸受及びジャーナルの配置は、１：１の比を有するセンタリング装置又はセンタリング変速機を表す。特に、互いに１８０°オフセットされた２つの偏心ディスクを備えることができる。

図１２４～１２６は、テンションシャフト変速機を用いた更なるモータ変速機ユニットを示す。図８２の実施形態とは異なり、ここでのテンションシャフト４５３’は、テンションシャフト４５３がリベットで外側出力シャフト４５８に取り付けられるのではなく、外側出力シャフト４５８に形成される。テンションシャフト４３５を有する外型出力シャフト４５８は、斜めに対向する玉軸受３０、３１に支持される。これは、玉軸受３０、３１、２９を用いる３つの軸受構成、又は玉軸受３０、３１、２９、４５、４６を用いる５つの軸受構成に対応する。外側出力シャフト４５８と同様に、出力シャフト３９もまた、スペースを節約する方法で、斜めに互いにオフセットされたわずか２つの玉軸受４６、４１に取り付けられる。

上述した、例えば図１に関連して上述した構成部品については、ここで再び説明せず、また分かり易さのために全体として符号を別に付さない。

図９４～１２３の実施形態の特徴は、以下のリストの特徴にも開示され、これらは本明細書の他の特徴と組み合わされることもできる。特に、上述の歯部の形状は、本明細書の全ての変速機と組み合わされることができ、ここで２つの周転円による周転円歯車軌道に基づく歯部は、卵形のトランスミッタを有する変速機に使用されることが好ましく、そして１つの周転円による歯車軌道に基づく歯部は、偏心変速機に使用されることが好ましい。

対向する歯部、及び存在するならば中間伝動手段の寸法設定は、特に、ピンリング変速機、テンションシャフト変速機又はサイクロイド歯車のいずれにおいても、完全な歯の係合が存在するようにして本明細書に従って選択されることができ、ここでピンリング変速機及びテンションシャフト変速機は、偏心トランスミッタを有する設計として、又は卵形のトランスミッタを有する設計として、構成されることができる。

１．ハーモニックピンリング変速機であって、
－第１の歯部を有する第１の歯車と、
－第２の歯部を有する第２の歯車と、
－丸みを帯びた係合領域を有するピンリングと、
－前記ピンリングの前記係合領域を、前記第１の歯車の前記第１の歯部及び前記第２の歯車の前記第２の歯部に引き込むための回転トランスミッタと
を備え、前記第１の歯車、前記回転トランスミッタ、及び前記第２の歯車は互いに同心に配置され、前記回転トランスミッタは、前記ピンリングの径方向内側に配置され、前記ピンリングは、前記第１の歯車と前記第２の歯車の間に配置され、前記回転トランスミッタは、変速機中心軸に対して偏心して配置されたトランスミッタディスクを備え、前記第１の歯車の前記第１の歯部及び前記第２の歯車の前記第２の歯部は、周転円構法に従って形成され、
前記第１の歯部及び前記第２の歯部のそれぞれの歯面での位置は、周期角度の関数として、前記変速機中心軸からの径方向距離として決定され、
前記径方向距離は、歯車軌道に対する等距離線によって決定され、前記歯車軌道での位置はそれぞれ、周期ベクトル及び周転円ベクトルのベクトル和によって決定され、前記周期ベクトルの後端は前記変速機中心軸にあり、前記周転円ベクトルの後端は前記周期ベクトルの先端にあり、前記周転円ベクトルの周転円角度は前記周期角度よりｎ倍大きく、前記周期角度の長さは前記周転円角度の長さより長く、ｎは、前記ハーモニックピンリング変速機の丸みを帯びた係合領域の数であって少なくとも３である、ハーモニックピンリング変速機。

２．前記第１の歯車は外歯を有する内側歯車であり、前記第２の歯車は内歯を有する外側歯車であり、前記内側歯車の前記外歯に関して、前記周転円角度は前記周期角度と同一方向において測定され、前記等距離線は内側等距離線であり、前記外側歯車の前記内歯に関して、前記周転円角度は前記周期角度と反対方向において測定され、前記等距離線は外側等距離線である、第１項に記載のハーモニックピンリング変速機。

３．前記第１の歯車及び前記第２の歯車はそれぞれ、内歯を有する外側歯車であり、２つの前記外側歯車の前記内歯に関して、前記周転円角度は前記周期角度と反対方向において測定され、前記等距離線は外側等距離線である、第１項に記載のハーモニックピンリング変速機。

４．それぞれの前記等距離線は、前記丸みを帯びた係合領域の半径と補正値の合計の距離での等距離線であり、前記補正値はバックラッシュに依存する、第３項に記載のハーモニックピンリング変速機。

５．前記ハーモニックピンリング変速機は、前記トランスミッタディスクに当接する転がり軸受を備え、前記周期半径は、前記転がり軸受の直径の半分に等しい、第３項又は第４項に記載のハーモニックピンリング変速機。

６．前記周期半径は、前記トランスミッタディスクの直径の半分に等しい、第３項又は第４項に記載のハーモニックピンリング変速機。

７．前記周転円半径は、前記トランスミッタディスクが前記変速機中心軸からオフセットされる偏心オフセットの半分に等しい、第３項～第６項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

８．駆動シャフトが前記回転トランスミッタに接続される、第３項～第７項との交点のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

９．出力シャフトが前記第１の歯車に接続される、第８項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１０．出力シャフトが前記第２の歯車に接続される、第８項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１１．出力シャフトが前記ピンリングに接続される、第８項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１２．外歯を有する、ハーモニックピンリング変速機のための内側歯車であって、前記外歯の歯面は、周期角度の関数として、前記内側歯車の中心軸からの径方向距離によって決定され、
前記中心軸からの径方向距離は、歯車軌道に対する内側等距離線によって決定され、
前記歯車軌道での位置は、周期ベクトル、第１の周転円ベクトル及び第２の周転円ベクトルのベクトル和によって決定され、前記周期ベクトルの後端は前記中心軸にあり、前記第１の周転円ベクトルの後端は前記周期ベクトルの先端にあり、前記第２の周転円ベクトルの後端は前記第１の周転円ベクトルの先端にあり、
前記第１の周転円ベクトルの周転円角度は前記周期角度よりｎ－１倍大きく、前記第２の周転円ベクトルの周転円角度は前記周期角度よりｎ－３倍大きく、ここでｎは、前記ハーモニックピンリング変速機のピンの数であって少なくとも４であり、前記第１の周転円角度は前記周期角度と同一方向において測定され、前記第２の周転円角度は前記周期角度と反対の方向において測定され、前記周期ベクトルの長さは、前記第１の周転円ベクトルと前記第２の周転円ベクトルの長さの和より長く、前記第１の周転円ベクトルの長さは、前記第２の周転円ベクトルの長さより長い、内側歯車。

１３．内歯を有する、ハーモニックピンリング変速機のための外側歯車であって、前記内歯の歯面での位置はそれぞれ、周期角度の関数として、前記外側歯車の中心軸からの径方向距離によって決定され、
前記径方向距離は、歯車軌道に対する外側等距離線によって定められ、
前記歯車軌道での位置はそれぞれ、周期ベクトル、第１の周転円ベクトル及び第２の周転円ベクトルのベクトル和によって決定され、前記周期ベクトルの後端は前記中心軸にあり、前記第１の周転円ベクトルの後端は前記周期ベクトルの先端にあり、前記第２の周転円ベクトルの後端は前記第１の周転円ベクトルの先端にあり、
前記第１の周転円ベクトルの周転円角度は前記周期角度よりｎ＋１倍大きく、前記第２の周転円ベクトルの周転円角度は前記周期角度よりｎ＋３倍大きく、ここでｎは、前記ハーモニックピンリング変速機のピンの数であって少なくとも４であり、前記第１の周転円角度は前記周期角度と反対の方向において測定され、前記第２の周転円角度は前記周期角度と同一方向において測定され、前記周期ベクトルの長さは、前記第１の周転円ベクトルと前記第２の周転円ベクトルの長さの和より長く、前記第１の周転円ベクトルの長さは、前記第２の周転円ベクトルの長さより長い、外側歯車。

１４．ハーモニックピンリング変速機であって、
－第１２項に記載の内側歯車と、
－第１３項に記載の外側歯車と、
－丸みを帯びた係合領域を有するピンリングと、
－前記ピンリングの前記係合領域を、前記外側歯車の内歯及び前記内側歯車の外歯に引き込むための回転トランスミッタと
を備え、前記内側歯車、前記回転トランスミッタ、及び前記外側歯車は互いに同心に配置され、前記回転トランスミッタは、前記ピンリングの径方向内側に配置され、前記ピンリングは、前記内側歯車と前記外側歯車の間に配置される、ハーモニックピンリング変速機。

１５．ハーモニックピンリング変速機であって、
－第１３項に記載の第１の外側歯車と、
－第１３項に記載の第２の外側歯車と、
－丸みを帯びた係合領域を有するピンリングと、
－前記ピンリングの前記係合領域を、前記第１の外側歯車の内歯及び前記第２の外側歯車の内歯に引き込むための回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタ、前記第１の外側歯車、及び前記第２の外側歯車は互いに同心に配置され、前記回転トランスミッタは、前記ピンリングの径方向内側に配置され、前記ピンリングは、前記第１の外側歯車と前記第２の外側歯車の間に軸方向に配置される、ハーモニックピンリング変速機。

１６．駆動シャフトが前記回転トランスミッタに接続される、第１４項又は第１５項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１７．出力シャフトが前記ピンリングに接続される、第１６項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１８．駆動シャフトが前記回転トランスミッタに接続され、出力シャフトが前記内側歯車に接続される、第１４項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１９．駆動シャフトが前記回転トランスミッタに接続され、出力シャフトが前記外側歯車に接続される、第１４項に記載のハーモニックピンリング変速機。

２０．駆動シャフトが前記回転トランスミッタに接続され、出力シャフトが２つの前記外側歯車のうちの一方に接続される、第１５項に記載のハーモニックピンリング変速機。

２１．それぞれの等距離線は、前記丸みを帯びた係合領域の半径と補正値の合計の距離での等距離線であり、前記補正値はバックラッシュによって決定される、第１４項～第２０項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

２２．前記回転トランスミッタは、卵形形状のカムディスクと、前記卵形形状のカムディスクに当接した可撓性転がり軸受とを備え、周期半径は、前記可撓性転がり軸受の直径の半分と補正値の和に等しい、第１４項～第２１項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

２３．前記回転トランスミッタは、変速機中心軸に対して偏心して配置された第１の円形ディスクと、前記変速機中心軸に対して偏心して配置された第２の円形ディスクとを備え、周期半径は、前記２つの偏心して配置された前記円形ディスクの包絡線の平均半径と補正値の合計に等しい、第１４項～第２１項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

２４．第１の周転円半径は、ピンリングストロークの半分と第２の補正値の合計以下であり、前記第２の補正値はゼロ以下である、第１４項～第２３項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

２５．第２の周転円ベクトルの長さは、第１の周転円ベクトルの長さの１／３である、第１４項～第２４項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

図１～９２の実施形態の特徴は、以下のリストの特徴にも開示され、これらは本明細書のあらゆる他の特徴と組み合わされることもできる。

１．入力シャフト及び出力シャフトを有するハーモニックピンリング変速機であって、該変速機は、
－第１の外側歯車と、
－第１の軸直角平面において前記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車と、
－第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車と、
－前記第１の外側歯車と前記内側歯車の間に延在する牽引手段と、
－前記牽引手段を前記内側歯車の外周から持ち上げて、前記第１の外側歯車の内周に押し付ける回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、該カムディスクは、前記第１の軸直角平面と前記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置され、
前記カムディスクは、前記中空駆動シャフトと単一部品として形成される、ハーモニックピンリング変速機。

２．前記牽引手段はピンリングとして形成され、ピンが２つの反対側の側部において中央部分から突出し、前記中央部分は前記第３の軸直角平面に配置され、前記回転トランスミッタは、前記ピンを前記内側歯車の外周から持ち上げ、前記ピンを前記第１の外側歯車の内周に押し付ける、第１項に記載のハーモニックピンリング変速機。

３．前記カムディスクの外周は卵形形状を有する、第１項又は第２項に記載のハーモニックピンリング変速機。

４．前記カムディスクの外周は円形状を有し、変速機中心軸に対して偏心して配置される、第１項又は第２項に記載のハーモニックピンリング変速機。

５．転がり軸受が前記カムディスクと前記牽引手段の間に配置される、第１項～第４項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

６．前記回転トランスミッタは本質的にアルミニウムからなる、第１項～第５項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

７．前記回転トランスミッタは、接続用支柱を介して前記中空駆動シャフトに接続されたリングを備える、第１項～第６項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

８．入力シャフト及び出力シャフトを有するハーモニックピンリング変速機であって、該変速機は、
－第１の外側歯車と、
－第１の軸直角平面において前記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車と、
－第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車と、
－前記第１の外側歯車と前記内側歯車の間に延在する牽引手段と、
－前記牽引手段を前記内側歯車の外周から持ち上げて、前記第１の外側歯車の内周に押し付ける回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、該カムディスクは、前記第１の軸直角平面と前記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置され、前記第１の外側歯車は第１の外側リングによって形成され、前記第２の外側歯車は第２の外側リングによって形成され、前記第１の外側リング及び第２の外側リングは支持リング内に挿入される、ハーモニックピンリング変速機。

９．前記第１の外側リング及び前記第２の外側リングはそれぞれ、プラスチックで作られる、第８項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１０．前記第１の外側リング及び前記第２の外側リングのそれぞれが、それぞれの前記外側リングの外周に分布する、径方向外向きに突出したジャーナルを備え、前記支持リングは、前記ジャーナルが挿入される適合する凹部を備える、第８項又は第９項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１１．前記支持リングはアルミニウムで作られる、第８項～第１０項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

１２．前記支持リングは、軸方向で当接する２つの部分リングを備える、第８項～第１１項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

１３．前記第１の外側リング、前記第２の外側リング、及び前記支持リングは、互いに適合するねじ穴を備える、第８項～第１２項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

１４．ねじが、変速機カバーのねじ穴、並びに前記第１の外側リング、前記支持リング及び前記第２の外側リングの前記適合するねじ穴を通過して、前記ハーモニックピンリング変速機の変速機ハウジングのねじにねじ込まれる、第１３項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１５．入力シャフト及び出力シャフトを有するハーモニックピンリング変速機であって、該変速機は、
－第１の外側歯車と、
－第１の軸直角平面において前記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車と、
－第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車と、
－前記第１の外側歯車と前記内側歯車の間に延在する牽引手段と、
－前記牽引手段を前記内側歯車の外周から持ち上げて、前記第１の外側歯車の内周に押し付ける回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、該カムディスクは、前記第１の軸直角平面と前記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置され、
前記変速機は、モータフリーホイールを介して前記内側歯車に設置される中空出力シャフトと、ペダルシャフトフリーホイールを介して前記中空出力シャフトに設置されるペダルシャフトとを備え、前記ペダルシャフトは、外周に前記モータフリーホイールのための受承領域を備え、内周に前記ペダルシャフトフリーホイールのための受承領域を備える、ハーモニックピンリング変速機。

１６．前記モータフリーホイールはクランプローラフリーホイールとして構成され、前記ペダルシャフトフリーホイールは歯止めフリーホイールとして構成される、第１５項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１７．前記出力シャフトは、前記中空駆動シャフトの出力側において軸方向に延び、玉軸受が前記中空出力シャフトと前記ペダルシャフトの間に配置され、前記中空出力シャフトは、出力要素のための固定領域を備える、第１５項又は第１６項に記載のハーモニックピンリング変速機。

１８．外側のクランプローラフリーホイール及び内側の歯止めフリーホイールを有するフリーホイールアセンブリであって、
－中空駆動シャフトと、
－中空出力シャフトと、
－ペダルシャフトと
を備え、前記ペダルシャフト、前記中空出力シャフト、及び前記中空駆動シャフトは互いに対して同心に配置され、前記中空出力シャフトは、前記中空駆動シャフトの径方向内側に配置され、前記ペダルシャフトは、前記中空出力シャフトの径方向内側に配置され、
前記中空出力シャフトは、内周に階段状歯止め係合領域を備え、外周に階段状クランプローラ転動領域を備え、前記ペダルシャフトは、歯止めのための星形受承領域を備え、該星形受承領域は、歯止め台座と、該歯止め台座に隣接して配置されたバネ台座とを備える、フリーホイールアセンブリ。

１９．前記中空出力シャフトの前記外周の前記階段状クランプローラ転動領域、及び前記中空出力シャフトの前記内周の前記階段状歯止め係合領域は、本質的に同一の軸直角平面に位置する、第１８項に記載のフリーホイールアセンブリ。

２０．前記中空駆動シャフトは、外歯を有するディスク状領域を備え、前記外歯は、前記ディスク状領域の外周に備えられる、第１８項又は第１９項に記載のフリーホイールアセンブリ。

２１．前記中空出力シャフトは、第１の端部に環状の肉厚部分を備え、前記第１の端部の反対側の第２の端部に、出力手段のための固定領域を備える、第１８項～第２０項のいずれかに記載のフリーホイールアセンブリ。

２２．前記中空出力シャフトの前記外周は、玉軸受のための軸受領域を備える、第１８項～第２１項のいずれかに記載のフリーホイールアセンブリ。

２３．前記中空出力シャフトの前記内周は、玉軸受のための軸受領域を備える、第１８項～第２２項のいずれかに記載のフリーホイールアセンブリ。

２４．前記中空出力シャフトの前記内周は、一方の端部に雌ねじを備える、第１８項～第２３項のいずれかに記載のフリーホイールアセンブリ。

２５．前記歯止め台座に回転可能に設置された歯止めと、前記バネ台座に配置されて前記歯止めに接続されたバネ要素と、
ウェブと、該ウェブの間に配置されたクランプローラとを有するフリーホイールケージと
を更に備え、前記フリーホイールケージ及び前記クランプローラは、前記中空出力シャフトの前記クランプローラ転動領域と前記中空駆動シャフトの内周の間に径方向に配置される、第１８項～第２４項のいずれかに記載のフリーホイールアセンブリ。

２６．前記歯止め台座は円筒状であり、一方の端部は壁によって閉鎖され、反対側の端部は開放されている、第１８項～第２５項のいずれかに記載のフリーホイールアセンブリ。

２７．前記階段状クランプローラ転動領域及び前記フリーホイールケージはそれぞれ、バネ要素のための少なくとも２つの受承領域を備え、各場合において、前記バネ要素は、前記クランプ本体転動領域の受承領域と前記フリーホイールケージの受承領域の間に配置される、第１８項～第２６項のいずれかに記載のフリーホイールアセンブリ。

２８．前記ペダルシャフトは力センサユニットを備え、該力センサユニットはロードセル及びペダルシャフト玉軸受を備え、前記ロードセルは前記ペダルシャフト玉軸受に配置される、第１８項～第２７項のいずれかに記載のフリーホイールアセンブリ。

２９．前記ロードセルは、固定突起を介して外側環状部分に取り付けられた内側環状部分を備え、前記ペダルシャフト玉軸受は前記内側環状部分に挿入される、第２８項に記載のフリーホイールアセンブリ。

３０．前記ロードセルの前記内側部分及び前記外側部分は互いに対して径方向にオフセットされ、前記固定突起は、径方向スロットによって横方向での境界を定められ、前記固定突起のうちの少なくとも２つは歪みゲージを備える、第２９項に記載のフリーホイールアセンブリ。

３１．前記外側リングの軸方向厚さは、前記固定突起の領域で減少する、第２９項又は第３０項に記載のフリーホイールアセンブリ。

３２．フリーホイールアセンブリのためのペダルシャフトであって、該ペダルシャフトは、ペダルクランクのための第１の端部での第１の固定領域と、ペダルクランクのための前記第１の端部の反対側の第２の端部での第２の固定領域とを備え、前記ペダルシャフトは、前記第１の端部の付近に、歯止めのための星形受承領域を備える、ペダルシャフト。

３３．前記星形受承領域は段を備え、それぞれの前記段は、第１の側面と、第２の側面と、周方向に対して所定の方向に傾斜した、バネ台座を備える歯止め支持領域と、外周に対して本質的に平行な上面と、歯止め台座を有する端部領域とを備え、前記歯止め台座は円筒状であり、軸方向の一方で開放され、軸方向反対側で閉鎖されている、第３２項に記載のペダルシャフト。

３４．入力シャフト及び出力シャフトを有するハーモニックピンリング変速機であって、該変速機は、
－第１の外側歯車と、
－第１の軸直角平面において前記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車と、
－第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車と、
－前記第１の外側歯車と前記内側歯車の間に延在する牽引手段と、
－前記牽引手段を前記内側歯車の外周から持ち上げて、前記第１の外側歯車の内周に押し付ける回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、該カムディスクは、前記第１の軸直角平面と前記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置され、
前記変速機は、モータフリーホイールを介して前記内側歯車に設置される中空出力シャフトと、ペダルシャフトフリーホイールを介して前記中空出力シャフトに設置されるペダルシャフトとを備え、前記ペダルシャフトは、外周に前記モータフリーホイールのための受承領域を備え、内周に前記ペダルシャフトフリーホイールのための受承領域を備える、ハーモニックピンリング変速機。

３５．前記モータフリーホイールはクランプローラフリーホイールとして構成され、前記ペダルシャフトフリーホイールは歯止めフリーホイールとして構成される、第３４項に記載のハーモニックピンリング変速機。

３６．前記出力シャフトは、前記中空駆動シャフトの出力側において軸方向に延び、玉軸受が前記中空出力シャフトと前記ペダルシャフトの間に配置され、前記中空出力シャフトは、出力要素のための固定領域を備える、第３４項又は第３５項に記載のハーモニックピンリング変速機。

３７．入力シャフト及び出力シャフトを有するハーモニックピンリング変速機であって、該変速機は、
－第１の外側歯車と、
－第１の軸直角平面において前記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車と、
－第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車と、
－前記第１の外側歯車と前記内側歯車の間に延びるピンを有するピンリングと、
－前記ピンリングの前記ピンを前記内側歯車の外周から持ち上げて、前記第１の外側歯車の内周に押し付ける回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、該カムディスクは、前記第１の軸直角平面と前記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置され、
前記ピンリングは単一部品として形成され、かつ金属で作られ、前記ピンは、前記ピンリングの中央領域の２つの反対側の側部から突出する突出部によって形成され、前記中央領域は、軸受に当接するための内側軸受面を備える、ハーモニックピンリング変速機。

３８．前記突出部は、前記２つの反対側の側部のうちの第１の側部において円筒状であり、前記突出部は、前記２つの反対側の側部のうちの第２の側部において部分的に円筒状であり、円筒状の領域が、前記ピンリングの外側で径方向に配置される、第３７項に記載のハーモニックピンリング変速機。

３９．前記突出部は、前記２つの反対側の側部のうちの第１の側部に、丸みを帯びた内側係合領域及び丸みを帯びた外側係合領域を備え、前記突出部は、前記２つの反対側の側部のうちの第２の側部に、丸みを帯びた外側係合領域を備える、第３７項に記載のハーモニックピンリング変速機。

４０．軸受が前記カムディスクと前記ピンリングの間に配置され、前記ピンリングは、前記軸受を支持するための肩部を内側に備える、第３７項～第３９項のいずれかに記載のハーモニックピンリング変速機。

４１．単一部品として形成され、かつ金属で作られた、ハーモニックピンリング変速機のためのピンリングであって、該ピンリングは、前記ピンリングの中央領域の２つの反対側の側部から突出する突出部によって形成されるピンを備え、前記中央領域は、軸受の外側軸受面に当接するための内側軸受面を備える、ピンリング。

４２．前記突出部は、前記２つの反対側の側部のうちの第１の側部において円筒状であり、前記突出部は、前記２つの反対側の側部のうちの第２の側部において部分的に円筒状であり、円筒状の領域が、前記ピンリングの外側で径方向に配置される、第４１項に記載のピンリング。

４３．前記突出部は、前記２つの反対側の側部のうちの第１の側部に、丸みを帯びた内側係合領域及び丸みを帯びた外側係合領域を備え、前記突出部は、前記２つの反対側の側部のうちの第２の側部に、丸みを帯びた外側係合領域を備える、第４１項に記載のピンリング。

４４．ウェブが、各場合において前記２つの反対側の側部のうちの第１の側部の前記突出部の間に配置され、前記突出部の外側境界線は、前記ウェブの外側境界線と滑らかに繋がる、第４１項に記載のピンリング。

４５．軸受が前記カムディスクと前記ピンリングの間に配置され、前記ピンリングは、前記軸受を支持するための肩部を内側に備える、第４１項～第４４項のいずれかに記載のピンリング。

４６．入力シャフト及び出力シャフトを有するハーモニックピンリング変速機であって、該変速機は、
－第１の外側歯車と、
－第１の軸直角平面において前記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車と、
－第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車と、
－前記第１の外側歯車と前記内側歯車の間に延在する牽引手段と、
－前記牽引手段を前記内側歯車の外周から持ち上げて、前記第１の外側歯車の内周に押し付ける回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、該カムディスクは、前記第１の軸直角平面と前記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置され、
ペダルシャフトが前記出力シャフトの径方向内側に配置され、前記ペダルシャフトは、駆動側のペダルシャフト玉軸受及びロードセルを介してモータハウジング内に取り付けられる、ハーモニックピンリング変速機。

４７．前記ロードセルは、固定突起を介して外側環状部分に取り付けられた内側環状部分を備え、前記ペダルシャフト玉軸受は前記内側環状部分に挿入され、前記外側環状部分は、前記モータハウジングの円筒状領域に挿入される、第４６項に記載のハーモニックピンリング変速機。

４８．波形バネが、前記ロードセルと駆動側回転子玉軸受の間に配置される、第４６項又は第４７項に記載のハーモニックピンリング変速機。

４９．入力シャフト及び出力シャフトを有するハーモニックピンリング変速機であって、該変速機は、
－第１の外側歯車と、
－第１の軸直角平面において前記第１の外側歯車に対して同心に配置された内側歯車と、
－第２の軸直角平面に配置された第２の外側歯車と、
－前記第１の外側歯車と前記内側歯車の間に延在する牽引手段と、
－前記牽引手段を前記内側歯車の外周から持ち上げて、前記第１の外側歯車の内周に押し付ける回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、該カムディスクは、前記第１の軸直角平面と前記第２の軸直角平面の間に位置する第３の軸直角平面に配置され、ペダルシャフトは前記出力シャフトの径方向内側に配置され、更に遊星歯車装置及びペダルシャフトフリーホイールが、前記ペダルシャフトと前記出力シャフトの間の力の流れの中に配置される、ハーモニックピンリング変速機。

５０．前記遊星歯車装置の遊星キャリアは前記ペダルシャフトに接続され、前記遊星歯車装置のリングギヤは、変速機ハウジングへの接続のための接続領域を備え、前記遊星歯車装置の太陽歯車は、前記ペダルシャフト表面に取り付けられ、前記ペダルシャフトフリーホイールは、前記太陽歯車に接続された中空シャフトと前記出力シャフトの間に配置される、第４９項に記載のハーモニックピンリング変速機。

５１．前記ペダルシャフトフリーホイールは、前記遊星歯車装置の遊星キャリアの間に配置され、前記遊星歯車装置のリングギヤは、前記ハーモニック変速機内に回転可能に設置され、前記遊星歯車装置の太陽歯車は、固定されたハウジング部分へ取り付けられるように構成される、第４９項に記載のハーモニックピンリング変速機。

５２．テンションシャフト変速機であって、該テンションシャフト変速機は、
－内歯を有する外側歯車と、ここで該外側歯車は、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域を備え、
－外歯を有するテンションシャフトと、ここで該テンションシャフトは、軸直角平面において前記外側歯車に対して同心に配置され、
－前記テンションシャフトを前記外側歯車の前記内歯に押し付ける回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、玉軸受が前記カムディスクの周りに配置され、
前記テンションシャフトの前記外歯の歯先の断面は、本質的に扇形に相当し、
前記外側歯車の軸に対して、前記外側歯車の前記内歯は本質的に、式ｘ（ｔ）＝ｒ１＊ｃｏｓｔ（ｔ）＋ｒ２＊ｃｏｓ（（ｎ＋１）＊ｔ）＋ｒ３＊ｃｏｓ（（ｎ＋３）＊ｔ）及びｙ（ｔ）＝ｒ１＊ｓｉｎ（ｔ）－ｒ２＊ｓｉｎ（（ｎ＋１）＊ｔ）＋ｒ３＊ｓｉｎ（（ｎ＋３）＊ｔ）で規定される歯車の軌道に対する外側等距離線によって定められ、ここでｎ＋１は、前記外側歯車の前記内歯の歯の数であり、半径ｒｌ、ｒ２及びｒ３はゼロより大きく、半径の大きさに関して、ｒ２＞ｒ３及びｒ１＞ｒ２＋ｒ３が適用される、テンションシャフト変速機。

５３．前記テンションシャフトはカップ形状であり、該カップ形状の底部に、出力シャフトを固定するための固定領域が形成される、第５２項に記載のテンションシャフト変速機。

５４．中央円形開口部が前記カップ形状の前記底部に形成され、前記テンションシャフトの前記固定領域は、前記中央円形開口部の周りに配置された固定孔を備える、第５３項に記載のテンションシャフト変速機。

５５．前記テンションシャフトは円筒状の形状を有し、前記変速機は、出力シャフトを固定するための固定領域を備える第２の外側歯車を備え、該外側歯車の内歯は、第１の前記外側歯車の前記内歯と同一の構造によって定められる、第５２項に記載のテンションシャフト変速機。

５６．テンションシャフト変速機であって、該テンションシャフト変速機は、
－内歯を有する外側歯車と、ここで該外側歯車は、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域を備え、
－外歯を有するテンションシャフトと、ここで該テンションシャフトは、軸直角平面において前記外側歯車に対して同心に配置され、前記テンションシャフトの前記外歯の歯先の断面は、本質的に扇形に相当し、
－前記テンションシャフトを前記外側歯車の前記内歯に押し付ける回転トランスミッタと
を備え、前記回転トランスミッタは、中空駆動シャフト及びカムディスクを備え、
前記外側歯車の前記内歯の歯面は、周期角度の関数として、前記内側歯車の中心軸からの径方向距離によって決定され、前記中心軸からの径方向距離は、歯車軌道に対する内側等距離線によって決定され、前記歯車軌道での位置はそれぞれ、周期ベクトル、第１の周転円ベクトル、及び第２の周転円ベクトルのベクトル和によって決定され、前記周期ベクトルの後端は前記中心軸にあり、前記第１の周転円ベクトルの後端は前記周期ベクトルの先端にあり、前記第２の周転円ベクトルの後端は前記第１の周転円ベクトルの先端にあり、
前記第１の周転円ベクトルの周転円角度は前記周期角度のｎ＋１倍大きく、前記第２の周転円ベクトルの周転円角度は前記周期角度のｎ＋３倍大きく、ｎは、前記ハーモニックピンリング変速機のピンの数であって少なくとも４であり、前記周期ベクトルの長さは、前記第１の周転円ベクトルと前記第２の周転円ベクトルの長さの和より長く、前記第１の周転円ベクトルの長さは、前記第２の周転円ベクトルの長さより長い、テンションシャフト変速機。

５７．２段減速歯車であって、該２段減速歯車は、
－第１の内歯を有する固定された外側歯車と、ここで該外側歯車は、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域を備え、
－第２の内歯を有する回転可能な外側歯車と、ここで該外側歯車は、出力シャフトへの取り付けのための固定領域を備え、
－２部分一体型ピンリングと、ここで該２部分一体型ピンリングは、第１の外歯及び第２の外歯を備え、前記２部分一体型ピンリングの前記第１の外歯は、前記固定された外側歯車の前記内歯に係合し、前記２部分一体型ピンリングの前記第２の外歯は、前記回転可能な外側歯車の前記内歯に係合し、
－前記固定された外側歯車の前記内歯及び前記回転可能な外側歯車の前記内歯に前記２部分一体型ピンリングを押し付けるように構成された回転トランスミッタと
を備える、２段減速歯車。

５８．前記固定された外側歯車の前記内歯の歯の数は、前記第１の外歯の歯の数より多く、前記回転可能な外側歯車の前記内歯の歯の数は、前記第２の外歯の歯の数より多く、前記固定された外側歯車の歯の数は、前記回転可能な外側歯車の歯の数より多く、前記第１の外歯の歯の数は、前記第２の外歯の歯の数より多い、第５７項に記載の２段減速歯車。

５９．前記回転トランスミッタは、前記固定された外側歯車の軸に対して偏心した円形リングを備える、第５７項又は第５８項に記載の２段減速歯車。

６０．前記第１の外歯の歯先の断面及び前記第２の外歯の歯先の断面は、本質的に扇形に相当する、第５７項～第５９項のいずれかに記載の２段減速歯車。

６１．前記第１の外歯の歯先の断面及び前記第２の外歯の歯先の断面は、式ｘ（ｔ）＝ｒ１＊ｃｏｓ（ｔ）＋ｒ２＊ｃｏｓ（ｎｔ）及びｙ（ｔ）＝ｒ１＊ｓｉｎ（ｔ）＋ｒ２＊ｓｉｎ（ｎｔ）によって規定される歯車軌道に対する等距離線に相当し、ここで半径ｒｌ、ｒ２に関して、ｒｌ＞０、ｒ２＞０及びｒｌ＞ｒ２が適用される、第５７項～第６０項のいずれかに記載の２段減速歯車。

６２．前記第１の外歯の歯先の断面及び前記第２の外歯の歯先の断面は、式ｘ（ｔ）＝ｒ１＊ｃｏｓ（ｔ）＋ｒ２＊ｃｏｓ（ｎｔ）及びｙ（ｔ）＝ｒ１＊ｓｉｎ（ｔ）－ｒ２＊ｓｉｎ（ｎｔ）によって規定される歯車軌道に対する等距離線に相当し、ここで半径ｒｌ、ｒ２に関して、ｒｌ＞０、ｒ２＞０及びｒｌ＞ｒ２が適用される、第５７項～第６１項のいずれかに記載の２段減速歯車。

６３．クランクシャフトに作用する径方向の力を測定するためのロードセルであって、該ロードセルは、
－軸受のリングを受けるための受承スリーブと、
－前記ロードセルを変速機ハウジング内に取り付けるための固定リングと、
－前記軸受のリングを軸方向で支持するために前記固定リングに備えられた軸方向支持部分と、
－前記受承スリーブの径方向の力を受けるための測定領域と、ここで該測定領域は、前記受承スリーブを前記固定リングに接続し、前記測定領域のうちの少なくとも２つに歪みセンサが取り付けられ、
を備える、ロードセル。

６４．外側の伝動フリーホイール及び内側のペダルシャフトフリーホイールを有するフリーホイールアセンブリであって、該フリーホイールアセンブリは、
－中空駆動シャフトと、
－中空出力シャフトと、
－ペダルシャフトと
を備え、前記ペダルシャフト、前記中空出力シャフト及び前記中空駆動シャフトは互いに同心に配置され、前記中空出力シャフトは、前記中空駆動シャフトの径方向内側に配置され、前記ペダルシャフトは、前記中空出力シャフトの径方向内側に配置され、前記ペダルシャフトフリーホイールは、前記ペダルシャフトと前記中空出力シャフトの間に配置され、前記伝動フリーホイールは、前記中空出力シャフトの、前記ペダルシャフトフリーホイールとの反対側に配置され、前記中空出力シャフトは、各フリーホイールの領域での内側及び外側に適合された部分を備える、フリーホイールアセンブリ。

６５．金属で作られた単一部品ピンリングであって、ピン保持リングと、２つの反対側の側部において前記ピン保持リングから軸方向に突出する複数のピンの配列とが単一部品として作られる、単一部品ピンリング。

６６．前記ピンは、周方向において互いに接続される、第６５項に記載の単一部品ピンリング。

６７．前記２つの反対側の側部のうちの第１の側部において、前記ピンは、内歯と係合するよう適合されたハーフピンとして形成され、前記反対側の第２の側部において、前記ピンは、内歯との係合及び内歯の反対側の外歯との係合に好適な、完全なピンとして形成される、第６５項又は第６６項に記載の単一部品ピンリング。

６８．金属で作られる単一部品ピンリングであって、該単一部品ピン保持リングは、内側に滑らかな内周を備え、外側に丸みを帯びた隆起部を備え、該隆起部は前記ピン保持リングと単一部品として作られる、単一部品ピンリング。

６９．前記丸みを帯びた隆起部の少なくとも１つのヘッド領域は、半円形断面を備える、第６８項に記載の単一部品ピンリング。

７０．第１の外側歯車及び第２の外側歯車を有する減速歯車のための支持リングアセンブリであって、該支持リングアセンブリは、支持リング、第１の内歯を有する第１の外側歯車、及び第２の内歯を有する第２の外側歯車を備え、前記第１の外側歯車及び前記第２の外側歯車は、反対側の両側部において前記支持リング内に挿入され、前記支持リングは、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域を備える、支持リングアセンブリ。

７１．前記第１の外側歯車及び前記第２の外側歯車は、プラスチックで作られる、第７０項に記載の支持リングアセンブリ。

７２．前記第１の外側歯車及び前記第２の外側歯車はそれぞれ、ピン－溝接続を介して支持リングと接続される、第７１項又は第７２項に記載の支持リングアセンブリ。

７３．中空シャフトを備えた減速歯車のための単一部品回転子－トランスミッタ要素であって、前記中空シャフトは、回転子パッケージを固定するための固定領域を第１の側部に備え、前記第１の側部の反対側の第２の側部にカムディスクを備え、該カムディスクの外周は、玉軸受のための受承部分として構成される、単一部品回転子－トランスミッタ要素。

７４．前記単一部品回転子－トランスミッタ要素は、アルミニウムで作られる、第７３項に記載の単一部品回転子－トランスミッタ要素。

７５．前記中空シャフトは、ペダルシャフトが前記中空シャフトを通過することができるように寸法が設定される、第７３項又は第７４項に記載の単一部品回転子－トランスミッタ要素。

７６．前記カムディスクは、前記中空シャフトの中心軸に対して偏心して配置された円形の外周を備える、第７３項～第７５項に記載の単一部品回転子－トランスミッタ要素。

７７．前記カムディスクは、前記中空シャフトの中心軸に対して卵形の外周を備える、第７３項～第７５項に記載の単一部品回転子－トランスミッタ要素。

７８．駆動シャフトに配置された遊星歯車装置を備えた前記駆動シャフトであって、前記遊星歯車装置の遊星キャリアは前記駆動シャフトに固定接続され、前記遊星歯車装置のリングギヤは、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域と、トルクセンサのための受承領域とを備え、前記遊星歯車装置の太陽歯車はリングギヤとして構成されて前記駆動シャフトに対して同心に配置され、前記太陽歯車は、前記駆動シャフトに回転可能に設置された前記遊星歯車装置の中空出力シャフトに接続される、駆動シャフト。

７９．駆動シャフトに配置された遊星歯車装置を備えた前記駆動シャフトであって、前記遊星歯車装置の遊星キャリアは、フリーホイールを介して前記駆動シャフトに取り付けられ、前記遊星歯車装置の太陽歯車は、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域と、トルクセンサのための受承領域とを備え、前記遊星歯車装置のリングギヤは、変速機ハウジングでの支持のために、玉軸受のための受承領域を備える、駆動シャフト。

８０．駆動シャフトに配置された遊星歯車装置を備えた前記駆動シャフトであって、前記遊星歯車装置の遊星キャリアは、変速機ハウジングへの取り付けのための固定領域を備え、前記遊星歯車装置の中空シャフトは、前記駆動シャフトに固定接続され、前記遊星歯車装置の太陽歯車は、前記駆動シャフトに対して同心に配置されかつ前記駆動シャフトに回転可能に設置された中空シャフトとして構成される、駆動シャフト。

８１．サイクロイド歯車であって、該サイクロイド歯車は、
－変速機ハウジングと、
－前記変速機ハウジングに固定された内歯を有する外側歯車と、
－前記外側歯車と同心に配置された入力シャフトと、ここで該入力シャフトは、第１の玉軸受が配置された駆動側偏心ディスクと、第２の玉軸受が配置された出力側偏心ディスクとを備え、
－前記第１の玉軸受に取り付けられた外歯を有する駆動側内側歯車と、前記第２の玉軸受に取り付けられた外歯を有する出力側内側歯車と
を備え、前記駆動側内側歯車及び前記出力側内側歯車は、前記外側歯車の内側に配置され、前記駆動側内側歯車及び前記出力側外側歯車の前記外歯はそれぞれ、前記外側歯車の前記内歯と係合する、サイクロイド歯車。

８２．前記サイクロイド歯車は、前記入力シャフトに設置されたクランクシャフトと、駆動側において前記クランクシャフトに取り付けられた上述のロードセルとを備える、第８１項に記載のサイクロイド歯車。

８３．前記入力シャフトは、第７３項～第７７項のいずれかに記載の単一部品回転子トランスミッタ要素として構成される、第８１項又は第８２項に記載のサイクロイド歯車。

８４．前記サイクロイド歯車は、前記入力シャフトに設置されたクランクシャフトを備え、前記クランクシャフトは、第７８項～第８０項のいずれかに記載の遊星歯車装置を備え、前記クランクシャフトは、前記遊星歯車装置の前記駆動シャフトを形成する、第８１項～第８３項のいずれかに記載のサイクロイド歯車。

８５．第３の玉軸受が、前記出力側偏心ディスクの出力側において前記入力シャフトに配置され、被駆動プーリが前記第３の玉軸受に配置され、前記被駆動プーリはキャリアピンを備え、該キャリアピンは、前記駆動側内側歯車及び前記出力側内側歯車の開口内に係合し、出力シャフトが前記被駆動プーリの径方向内側に形成される、第８１項～第８４項のいずれかに記載のサイクロイド歯車。

８６．出力シャフトが前記被駆動プーリの径方向内側に形成され、前記第３の玉軸受は前記出力シャフトの内側肩部に配置され、内側歯車玉軸受が、前記出力シャフトの外側肩部において、前記第３の玉軸受に対して斜め反対側に配置され、前記内側歯車玉軸受は前記変速機ハウジングに支持される、第８５項に記載のサイクロイド歯車。

８７．前記内側歯車のうちの少なくとも１つは、第１の歯部及び第２の外歯を備え、前記サイクロイド歯車は、内歯を有する回転可能な外側歯車を備え、前記第２の外歯は、前記回転可能な外側歯車の前記内歯に係合し、前記回転可能な外側歯車は、出力シャフトを設置するための固定領域を備える、第８１項～第８３項のいずれかに記載のサイクロイド歯車。

本明細書の目的は、以上の一覧によっても説明されることができる。以上の一覧に開示された特定の特徴の組み合わせは、本明細書の他の特徴と組み合わせられることもできる独立した項目とみなすことができる。

特に、トルク測定装置に関連する図２１～４０の特徴、フリーホイール装置に関連する図４５～５９の特徴、及びクランク歯車に関連する図６７～７６の特徴は、図１～１０、１１～２０及び６１～６６に示されているハーモニックピンリング変速機、並びに図７７～９３及び１２４～１２６に示されている他の減速歯車又はモータ歯車ユニットと組み合わせられることができる。これらの特徴は、ここで示されていない変速機又は減速歯車と組み合わせられることもできる。

更に、図１に示されている軸受構成は、本明細書に示されている他の変速機ユニットと組み合わせられることもできる。単一部品回転子－トランスミッタ要素、並びに１つ以上の外側歯車のための、及び変速機がピンリングを備える場合は単一部品ピンリングのための支持リング構成にも、同じことが当てはまる。

５外歯
５’ 外歯
６内歯
６’ 内歯
７内側歯車
８外側歯車
８’ 外側歯車
９段
１０モータ歯車ユニット
１１段
１２モータ
１３減速歯車
２０固定子
２１コイル
２２モータハウジング
２３プリント回路基板
２４冷却カバー
２５端子
２６外側回転子シャフト
２７内側回転子シャフト
２８カムディスク
２８’ 偏心ディスク
２９駆動側回転子玉軸受
３０出力側回転子玉軸受
３１内側歯車玉軸受
３２ハウジングカバー
３３可撓性玉軸受
３３’ 玉軸受
３４固定ねじ
３５ペダルシャフト
３６支持リング
３７駆動側スペーサディスク
３８出力側スペーサディスク
３９出力シャフト
４０伝動フリーホイール
４１出力玉軸受
４１’ 駆動側出力玉軸受
４２Ｏリング
４３チェーンリングアダプタ
４４出力ナット、変速機カバー
４５駆動側ペダルシャフト玉軸受
４６出力側ペダルシャフト玉軸受
４７ロードセル
４８環状プリント回路基板／ＰＣＢ力センサ
４９ペダルシャフトフリーホイール
５０内側シャフトシールリング
５１外側シャフトシールリング
５２駆動側シャフトシールリング
５３ジャーナル
５４径方向スロット
５５ねじ穴
５６伝動領域
５７段
５８丸みを帯びた凹部
５９平坦部
６０ねじのねじ山
６１波形バネ
６２スペーサリング
６３リボンケーブル
６４円筒状ローラ
６５クランプケージ
６６コイルバネ
６７軌道
６８センサリング
６９スペーサ
７０波形バネ
７１段
７２コイルバネ
７３歯止め
７４固定領域
７５固定領域
７６Ｏリング
８０ペダルシャフトアセンブリ
８１フリーホイールアセンブリ
８２センサアセンブリ
９０測定用突起
９１支持突起
９２歪みゲージ
９３外側部分
９４内側部分
９５径方向スロット
９６スリーブ
９７外側リング
９８固定孔
９９凹部
１０１ピン
１０２ピンリング
１０３ピン保持リング
１０４スロット
１０５周方向スロット
１０６駆動側段
１０７出力側段
１０９ボトムブラケット軸受
１１０トルク測定装置
１１１ペダルシャフト
１１２第１の転がり軸受
１１３第２の転がり軸受
１１４スリーブ
１１５端面
１１６部分
１１７歪みゲージ
１１８歪みゲージ
１１９歪みゲージ
１２０外面
１２１スリップリング
１２２トランスミッタ
１２４歪みゲージ
１３０トルク測定装置
１３１歪みゲージ
１３２歪みゲージ
１３３歪みゲージ
１３４歪みゲージ
１３５ハウジング
１３６プリント回路基板
１３７トランスミッタリング
１３８センサ
１３９突出部
１４０ねじ
１４１段
１４２Ｏリング
２２０受承領域
２２２段、駆動側
２２３段、駆動側
２２４段、出力側
２２５段、出力側
２２６段、出力側
２２７星形構成
２２８転動領域
２２９転動領域
２３０段
２３１段
２３２段
２３３雌ねじ
２３４中空シャフト部分
２３５ディスク状領域
２３６孔
２３７面取り部分
２４３転動領域
２４４端部
２４５歯止め受承領域
２４６ヒンジ部分
２４７ヒンジ部分
２４８プレート状部分
２４９縁部
２５０ウェブ
２５１受承領域
２５２受承領域
２５５第１の領域
２５７センサリング
２５８回転速度センサ
３４３Ｏリング
３４４Ｏリング
３４５センサリング
３４６内側ハウジング
３４７ねじ
３４８支持シリンダ
３４９ウェブ
３５２中空シャフト
３５３ホールセンサ
３５４溝
３５５ジャーナル
４００、４００’ 遊星歯車装置アセンブリ
４０１、４０１’ リングギヤ
４０２固定用フランジ
４０３太陽歯車
４０５遊星歯車
４０６遊星歯車軸
４０７遊星キャリア
４０８転がり軸受
４０９中空シャフト
４１０中空シャフト
４２３玉軸受
４２４玉軸受
４２５玉軸受
４２６駆動シャフト
４２７回転子シャフト
４２８偏心ディスク
４２９偏心ディスク
４３０中心に配置された円形ディスク
４３３内側歯車
４３４内側歯車
４３５外歯
４３６外歯
４３７内歯
４４０出力プーリ
４４２キャリアピン
４４３キャリアローラ
４４１リング
４４４円形開口部
４４５スペーサ
４４６突起部
４４７静止ピン
４４８固定用開口
４５０外側のねじ
４５１圧力ディスク
４５２圧力リング
４５３テンションシャフト
４５４固定領域
４５５駆動シリンダ
４５６固定用フランジ
４５７固定領域
４５８出力シャフト
５０１ピン
５０２可撓性薄肉玉軸受
５０３ピン保持リング
５０４フランジ
５０５、５０５’ 内側歯車歯部
５０６、５０６’ 外側歯車歯部
５０７内側リング又は内側歯車
５０８外側リング又は外側歯車
５０９円筒状ハウジング部分
５１０ＨＰＲＤ変速機
５１３回転子
５１４偏心ディスク
５１５変速機中心軸
５１６半円状の凹部
５１８歯車軌道
５１９等距離線
５２０ピン断面
５２１歯車軌道の位置
５２５当初輪郭
５２６準備を伴った輪郭
５２７摩耗した輪郭
５２８内側歯車の歯車軌道
５２８’ 外側歯車の歯車軌道
５２９内側歯車の歯車軌道の等距離線
５２９’ 外側歯車の歯車軌道の等距離線
５３０一体的に形成されたピンリング
５３１ピンリングの歯
５３２ピンリングの歯の基部
５３３内側包絡線
５３４外側包絡線
５３６所定の歯形
５３７測定対象の歯形

Claims

クランクシャフトに作用する径方向の力を測定するためのロードセル（４７）であって、該ロードセル（４７）は、
－軸受（４５）のリングを受けるための受承スリーブ（９６）と、
－前記ロードセル（４７）を変速機ハウジング（２２）内に取り付けるための固定リング（９７）と、
－前記軸受（４５）のリングを軸方向で支持するために前記固定リング（９７）に備えられた軸方向支持部分（９１）と、
－前記受承スリーブ（９６）の径方向の力を受けるための複数の測定領域と、ここで該測定領域は、前記受承スリーブ（９６）を前記固定リング（９７）に接続し、前記測定領域のうちの少なくとも２つに歪みセンサ（９２）が取り付けられ、
を備え、前記軸方向支持部分（９１）は、径方向スロット（９５）によって前記測定領域から離されており、前記軸方向支持部分（９１）は、周方向スロット（１０４）によって前記受承スリーブ（９６）から離されており、第１の径方向スロット（９５）、周方向スロット（１０５）、及び第２の径方向スロット（９５）は一緒に制限スロットを形成し、該制限スロットは、軸方向支持部分（９１）を前記受承スリーブ（９６）及び隣接する測定領域から隔て、前記軸方向支持部分（９１）は、前記受承スリーブ（９６）の内面で径方向内向きに突出する、ロードセル（４７）。
前記測定領域は、角ブラケットとして形成された測定用突起（９０）を備える、請求項１に記載のロードセル（４７）。
前記測定用突起（９０）は、径方向領域と、該径方向領域に隣接した軸方向領域とを備え、前記径方向領域は前記固定リング（９７）に接続され、前記軸方向領域は前記受承スリーブ（９６）に接続され、前記径方向領域は、前記軸方向領域に対しておよそ９０°の角度で配置される、請求項２に記載のロードセル（４７）。
前記軸方向領域は、前記受承スリーブ（９６）の円筒形の内面と面一である、請求項３に記載のロードセル（４７）。
前記歪みセンサ（９２）のうちの少なくとも１つは、歪みゲージ（９２）として構成される、請求項１から４のいずれかに記載のロードセル（４７）。
１つの歪みセンサ（９２）が、それぞれの前記測定領域に取り付けられる、請求項１から５のいずれかに記載のロードセル（４７）。
前記測定領域のうちの少なくとも２つは、前記歪みセンサ（９２）を取り付けるための低くなった部分を備える、請求項１から６のいずれかに記載のロードセル（４７）。
前記ロードセル（４７）は、９０°の間隔で配置された４つの前記測定領域を備える、請求項１から７のいずれかに記載のロードセル（４７）。
前記固定リング（９７）は、固定孔（９８）が備えられた固定領域を有する、請求項１から８のいずれかに記載のロードセル（４７）。
前記固定リング（９７）は凹部を備え、前記測定領域は前記凹部に配置される、請求項１から９のいずれかに記載のロードセル（４７）。
前記測定用突起（９０）と、前記測定用突起（９０）の大きさを定める前記スロット（９５）の角度に関する大きさが、前記軸方向支持部分（９１）の角度に関する大きさにおおよそ対応する、請求項１から１０のいずれかに記載のロードセル（４７）。
周方向における前記測定領域の角度に関する大きさは、３０°以下である、請求項１から１１のいずれかに記載のロードセル（４７）。
前記ロードセル（４７）は金属で一体的に作られる、請求項１から１２のいずれかに記載のロードセル（４７）。
クランクシャフトに作用する力を測定するための測定装置であって、
－前記クランクシャフトに配置された軸受（４５）を備えた前記クランクシャフトと、
－請求項１から１３のいずれかに記載のロードセル（４７）と、ここで前記ロードセル（４７）の受承スリーブ（９６）は、前記軸受（４５）の外側リングに配置され、前記ロードセル（４７）の前記軸方向支持部分（９１）は、前記軸受（４５）の前記外側リングに軸方向で支持され、
－前記ロードセル（４７）の前記歪みセンサ（９２）に接続された評価用電子機器（４８）と
を備えた測定装置。
変速機ハウジング（２２）及びクランクシャフトを備え、前記クランクシャフトは、第１の軸受（４５）及び第２の軸受（４６）を介して前記変速機ハウジング（２２）内に設置され、前記第１の軸受（４５）は、前記測定装置の前記ロードセル（４７）を介して前記変速機ハウジング（２２）内に受けられ、前記ロードセル（４７）は、前記固定リング（９７）を介して前記変速機ハウジング（２２）内に受けられ、前記受承スリーブ（９６）は、前記第１の軸受（４５）の外側リングを受承し、前記軸方向支持部分（９１）は前記第１の軸受（４５）の前記外側リングで支持される、請求項１４に記載の測定装置を備えた変速装置。
前記測定装置の前記第１の軸受（４５）及び前記測定装置の前記第２の軸受（４６）は、単列アンギュラ玉軸受として構成される、請求項１５に記載の変速装置。
前記クランクシャフトは、第１の段（２２３）及び第２の段（２２６）を備え、前記測定装置の前記第１の軸受（４５）の内側リングは、前記クランクシャフトの前記第１の段（２２３）に配置され、前記第２の軸受（４６）の内側リングは、前記クランクシャフトの前記第２の段（２２６）に配置され、それにより斜めに設置された軸受のＸ字形配置が形成される、請求項１５又は１６に記載の変速装置。
前記第２の軸受（４６）は、前記クランクシャフトの前記第２の段（２２６）に又は前記ハウジングに、波形バネ（７０）によって支持される、請求項１７に記載の変速装置。
前記第２の軸受（４６）は、更に前記クランクシャフトの前記第２の段（２２６）又は前記ハウジングに、スペーサディスク（６９）によって支持される、請求項１８に記載の変速装置。
モータ（１２）と、該モータ（１２）に接続された減速歯車（１３）と、該減速歯車（１３）に接続された中空出力シャフト（３９）とを更に含み、前記クランクシャフトはペダルシャフト（３５）として構成され、前記第１の軸受（４５）及び前記第２の軸受（４６）はそれぞれ転がり軸受として構成され、前記ペダルシャフト（３５）は前記中空出力シャフト（３９）を通り、前記ペダルシャフト（３５）を前記中空出力シャフト（３９）から切り離すために、フリーホイール（４９）が前記ペダルシャフト（３５）と前記中空出力シャフト（３９）の間に備えられる、請求項１５から１９のいずれかに記載の変速装置。
請求項２０に記載の変速装置を備えた電動車両であって、前記モータ（１２）は電気モータ（１２）として構成され、前記電動車両のバッテリは前記電気モータ（１２）に接続される、電動車両。