WO2016033623A1 - Ansteuerung eines getriebes mit segmentierten rädern mittels elektrischer stellelemente - Google Patents

Ansteuerung eines getriebes mit segmentierten rädern mittels elektrischer stellelemente Download PDF

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WO2016033623A1
WO2016033623A1 PCT/AT2015/000115 AT2015000115W WO2016033623A1 WO 2016033623 A1 WO2016033623 A1 WO 2016033623A1 AT 2015000115 W AT2015000115 W AT 2015000115W WO 2016033623 A1 WO2016033623 A1 WO 2016033623A1
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adjusting device
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radkranzsegment
rotating
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Gregor Schuster
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Gregor Schuster
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H55/32—Friction members
    • F16H55/52—Pulleys or friction discs of adjustable construction
    • F16H55/54—Pulleys or friction discs of adjustable construction of which the bearing parts are radially adjustable

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device of a transmission ratio between a traction means and a wheel axle rotatable about a wheel axle, which comprises at least two wheel blades, which are optionally wrapped by the traction means, wherein at least one of the wheel blades is composed of a plurality of independently adjustable Radkranzsegmenten, wherein by the adjusting device an adjustment of the Radkranzsegmente with respect to a fixed plane ("flight plane") in which the traction device wraps around the wheel, is effected in a direction transverse to the alignment plane, the actuating device at least one electrically actuable actuator, in particular a servomotor, includes.
  • a positioning device is described, for example, in US 2002/0084618 A1.
  • a respective Radkranzsegment associated mechanical actuating elements are successively moved by accumulating on a standing switch or ramp and so their movement or the associated movement of the Radkranzsegmente is enforced.
  • Such actuators may be, for example, eccentrics that move the segment in and out of the work area or wedges that effect this by axial movement.
  • solutions in which the movement of all wheel segments is triggered simultaneously by a central and dreydkoppelten by the stationary control actuator.
  • the actuators by means of a power storage, in particular a spring element, biased and prevented the wheel segments on their Umstellieri until the correct switching time is reached, whereupon the change takes place by the action of the energy storage.
  • Some solutions use the principle of the temporary method of split, segmented or broken sprockets only during the switching process itself to "fetch" the chain to the next larger or smaller diameter.
  • Such solutions are described, for example, in US 4,127,038 or US 4,580,997.
  • the chain is brought into the alignment of the next chainring by pivoting or axial movement of the larger or smaller adjacent chainring sector.
  • the escape of the chain changes accordingly with the change of the transmission ratio.
  • the CH 617 992 A5 shows a principle in which the chain segments are gradually fed to the escape of the chain.
  • the chainring segments are individually mounted by means of bolts on a co-rotating device. This allows a smaller design. This makes it possible in principle to design a derailleur that provides the entire range of ratios on only one axis.
  • the adjustment of the Radkranzsegmente is accomplished by mechanical power transmission between a co-rotating with the Radkranzsegmenten part of the actuator and a non-co-rotating part of the actuator.
  • the non-co-rotating part is attached, for example, to the bicycle frame and performs a Stellhub from, which causes by appropriate interaction with a co-rotating part of the adjusting device, the conversion of the Radkranzsegmente during rotation.
  • the invention provides that the at least one control element with the at least two wheel blades is arranged co-rotating.
  • inventively designed electrically controlled actuators for moving the Radkranzseg- elements overcomes the disadvantages of the aforementioned approaches. It eliminates the mechanical interface between stationary and rotating unit. This eliminates previous tolerance problems that lead to unwanted touches or switching operations when moving the rotating unit and twists by the input or output. Also eliminates a significant proportion of the assembly effort, since the entire device consists only more of a self-contained unit. In addition, the control of such units can be done without linkage or ropes, which are subject to wear and temperature or age-related changes in length. The otherwise existing requirement of readjustment is therefore eliminated.
  • the at least one adjusting element is designed to effect a closing path by closing a circuit and thereby to guide at least one Radkranzsegment or a block of such in or out of its working area. Furthermore, it is preferably provided that each Radkranzsegment its own mitrot Schlierendes, electrically actuated actuator is assigned. This succeeds in a simple manner a separate control of the Umstellterrorism each wheel rim sector. The movement of the Radkranzsegmentes caused by the electrical control element can only happen in that area in which the traction means is not on the Radkranzsegment or may not be initiated where the first Radkranzsegment has just passed the incoming train medium.
  • each wheel rim segment is assigned its own co-rotating actuator element
  • the control can preferably take place in that each actuator is associated with a sensor which is designed to query the presence of the traction means at a specific position and, in the case of a negative interrogation to actuate the associated actuator.
  • the adjusting movement of the at least one adjusting element such as the rotational movement of the servomotor
  • the individual Radkranzsegmente known mechanisms can be used.
  • the at least one actuating element is drivingly connected to a threaded spindle, wherein the spindle cooperates with a non-rotatably connected to the respective Radkranzsegment nut to effect by screwing or unscrewing the nut the adjusting process.
  • the at least one adjusting element is drivingly connected to a threaded spindle, wherein the threaded spindle cooperates with a nut, so that by screwing in or unscrewing the nut which is connected to an eccentric moves the Radkranzsegmente in or out of its working area become.
  • a single adjusting element can be used, which is preferably arranged centrally, in particular in the region of the axis of rotation of the wheel blades.
  • the central actuating element can be arranged, for example, such that it carries out a rotation about the axis of rotation of the wheel blades or a linear movement along the axis of rotation of the wheel blades.
  • the actuating element with at least one energy storage in particular a spring element, cooperates to charge or bias this, the charged energy storage a Conversion force exerts on the at least one Radkranzsegment, wherein the adjustment of the at least one Radkranzsegmentes is prevented until the Radkranzsegment is located in the non-looped region of the traction means.
  • each Radkranzsegment its own energy storage, in particular a spring element is assigned, with which the centrally arranged, co-rotating, electrically driven actuator cooperates to charge the energy storage all Radkransegmente simultaneously.
  • the centrally arranged adjusting element cooperates with the force accumulators through the intermediary of a cam disk, wherein the cam disc has a cam elevation for each energy accumulator.
  • a central adjusting element is provided, which is designed to drive a spindle of the individual Radkranzsegmente via a friction clutch, and thus only when releasing the adjusting movement by a mechanical element, these actually proceed.
  • the mechanical element thus detects the presence of the traction means and the movement is only allowed when the traction device has left the corresponding area.
  • the adjusting elements may on the one hand preferably be servomotors, which directly or via a lifting spindle, an eccentric o wedges accomplish the movement of the Radkranzsegmente and lock them in their working position so that the Radkranzsegmente are fixed after their adjustment in this position until the servomotor or The lifting spindle, the eccentric or the wedge is moved again and thereby releases the fixation.
  • the at least one adjusting element can also be formed by an electrically operated lifting magnet.
  • the solenoid causes the movement and fixation of the Radkranzsegmente directly or via an eccentric or wedge.
  • the power supply of the electrical adjusting elements is arranged on the rotating unit.
  • a closed system which can be inserted without interface and without adjustment effort in the bicycle frame.
  • the assembly effort is significantly reduced and on the other hand prevents a possible adjustment of the actuating mechanism, so that no readjustment is required and is always switched at the optimum time.
  • This is especially beneficial for bicycles with sprung rear end assemblies, because the free area of the chain changes as a result of the compression.
  • a co-rotating electronic control unit and power supply is preferably provided.
  • the at least one adjusting element is connected via a slip ring contact with a power supply.
  • the at least one actuating element is actuated by the closing of a contact with the stationary voltage supply caused in the rotating movement.
  • the adjusting device is designed as an autonomously functioning unit, which can receive the command for actuating the co-rotating electrical control elements without contact.
  • the electronic control unit comprises a receiving circuit for receiving wirelessly transmitted control signals for the adjusting device.
  • the wireless signal transmission of control commands for the at least one control element can in this case be effected in particular by means of radio transmission, whereby conventional transmission standards can be used.
  • the transmission device for transmitting the control signals can be installed, for example, in an operating device mounted on the handlebar of a bicycle.
  • a sensor is provided, which is designed to measure the rotational speed and / or the driving force and thereby triggered automatically to effect the gear change.
  • the training is preferably made in this case, in that a measuring device is provided for detecting the rotational speed and / or the driving force, wherein the measuring device cooperates with a control device in order to actuate the at least one actuating element as a function of the detected rotational speed or driving force.
  • the adjusting device according to the invention is thus preferably designed as an automatic transmission with corresponding sensors. For example, when the speed and load are interrogated, the automatic gear changes and the changes made by the electronics can take place depending on these parameters.
  • the adjusting mechanism according to the invention is particularly suitable for a gearshift, in which the adjusting mechanism is mounted on a gear, for example, serving as a drive wheel of a bicycle transmission gear.
  • control elements according to the invention can also be used on a driven wheel, which in turn can be the driving wheel of a vehicle, in particular a bicycle.
  • Fig. 1 shows an actuating mechanism of an undivided small sprocket and four pivotally mounted sprocket segments, each with a servomotor of a lifting spindle moves the sprocket segments.
  • Fig. 2 is an end view of a control device according to a first embodiment with sensors that query the presence of the chain. 1 with a solenoid per toothed ring segment, which moves it directly and is supplied and operated via a co-rotating control unit and power supply without connection to the stationary unit.
  • Fig. 4 the adjusting mechanism of Fig. 3 as an end view.
  • FIG. 5 shows a control mechanism of FIG. 1 with a solenoid per sprocket segment this moves over an eccentric lever.
  • FIG. 6 shows an adjusting mechanism according to FIG. 1 with a single central, annular lifting magnet, which is arranged around the shaft and moves the sprocket segments via an eccentric lever.
  • Fig. 7 shows an adjusting mechanism according to FIG. 1 with a single central, annular servomotor which is arranged around the shaft and via a cam disc and a respective eccentric lever moves the sprocket segments.
  • Fig. 8 the adjusting mechanism of FIG. 7 as an end view.
  • Fig. 9 shows an actuating mechanism according to FIG. 1 with a single central, annular servomotor, which is arranged around the shaft and moves the toothed ring segments via friction wheels.
  • FIG. 10 the adjusting mechanism of FIG. 9 as an end view.
  • a first aspect of the invention avoids as much as possible a contact between stationary and rotating unit, namely that the mechanism at a standing point, which causes the displacement of the sectored, divided or interrupted sprockets omitted.
  • the adjusting mechanism in Fig. 1 shows Radkranzsegmente 1 which are moved by turning a spindle 2 in and out of their work area. The rotational movement takes place by the switching on and off or the change of direction of a servo motor 3 per wheel rim segment 1 which is supported on a fixed part, in this case the small, undivided ring gear 4.
  • Fig. 2 shows an embodiment according to Fig.l, but a sensor 5 per actuator 3, which queries the presence of the chain 6, so fixed that the adjusting movement or the switching of the servo motor 3 and the beginning of the adjustment of the Radkranzsegmentes 1 starts at the right time and so the Radkranzsegment 1 only adjusted when it is in the non-entwined area of the traction means 6.
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment with one lifting magnet 7 per wheel rim segment 1, which moves the rim segment 1 directly into and out of the working position.
  • a co-rotating power supply 8 and electronics 9 are operated by radio 10 by a transmitter 11 without contact.
  • the presence of the traction means 6 is queried and the adjusting process per Radkranzsegment 1 accomplished at the appropriate time in the rotation when the Radkranzsegment 1 is in the non-looped region of the traction means 6.
  • Fig. 5 shows an embodiment with sprocket segments 1 which are forced by a lever 12 for movement by a solenoid 7.
  • a lifting magnet 7 which has no tension in its end position no force for fixing the Radkranzsegmentes 1, as occurs by a favorable curve self-locking.
  • the respective rim segment 1 is fixed in its respective end position.
  • FIG. 7 shows an embodiment according to FIG. 6, but the plungers 14 are actuated by a positioning motor 3 arranged centrally about the shaft and by way of a cam disk 16.
  • the mechanical query of the presence of the chain 6 is accomplished here by an extension on the lever 12.
  • FIG. 8 shows the front view of an arrangement of FIG. 7.
  • Fig. 9 shows an embodiment with a central servo motor 3, which drives a first friction wheel 17, that in turn frictionally drives a second friction wheel 18 which, connected to a spindle 2, moves the sprocket segment 1.
  • the second friction wheel 18 is prevented from moving and thus from adjusting the wheel rim segment 1 until the chain 6 has left the region of the small toothed ring.
  • 10 shows the front view of the arrangement according to FIG. 9.

Abstract

Bei einer Stellvorrichtung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen einem Zugmittel und einem um eine Radachse drehbaren Radsatz, welcher wenigstens zwei Radblätter umfasst, die wahlweise von dem Zugmittel umschlungen werden, wobei zumindest eines der Radblätter aus mehreren voneinander unabhängig stellbaren Radkranzsegmenten zusammengesetzt ist, wobei durch die Stellvorrichtung ein Verstellen der Radkranzsegmente in Bezug auf eine festbleibende Ebene ("Fluchtebene"), in der das Zugmittel den Radsatz umschlingt, in einer im Wesentlichen quer zu der Fluchtebene liegenden Richtung bewirkt wird, wobei die Stellvorrichtung mindestens ein elektrisch betätigbares Stellelement (3,7), insbesondere einen Stellmotor, umfasst, ist vorgesehen, dass das mindestens eine Stellelement (3,7) mit den wenigstens zwei Radblättern mitrotierend angeordnet ist.

Description

Ansteuerung eines Getriebes mit segmentierten Rädern mittels elektrischer Stellelemente
Gebiet der Erfindung und technischer Hintergrund
Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen einem Zugmittel und einem um eine Radachse drehbaren Radsatz, welcher wenigstens zwei Radblätter umfasst, die wahlweise von dem Zugmittel umschlungen werden, wobei zumindest eines der Radblätter aus mehreren voneinander unabhängig stellbaren Radkranzsegmenten zusammengesetzt ist, wobei durch die Stellvorrichtung ein Verstellen der Radkranzsegmente in Bezug auf eine festbleibende Ebene ("Fluchtebene"), in der das Zugmittel den Radsatz umschlingt, in einer im Wesentlichen quer zu der Fluchtebene liegenden Richtung bewirkt wird, wobei die Stellvorrichtung mindestens ein elektrisch betätigbares Stellelement, insbesondere einen Stellmotor, umfasst. Eine solche Stellvorrichtung ist bspw. in der US 2002/0084618 AI beschrieben.
Für die Ansteuerung von änderbaren Übersetzungen mit Radkranzsegmenten sind verschiedene Lösungsprinzipien bekannt.
Dabei werden nacheinander jeweils einem Radkranzsegment zugeordnete mechanische Stellelemente bewegt, indem sie auf eine stehende Weiche oder Rampe auflaufen und so ihre Bewegung bzw. damit verbunden die Bewegung der Radkranzsegmente erzwungen wird. Solche Stellelemente könne zum Beispiel Exzenter sein, die das Segment in und aus dem Arbeitsbereich bewegen oder Keile, die dies durch axiales Verfahren bewirken. Ebenso bekannt sind Lösungen, bei denen die Bewegung aller Radsegmente gleichzeitig durch eine zentrale und von der stehenden Ansteuerung drehentkoppelten Stellvorrichtung ausgelöst wird. Hierbei werden die Stellglieder mit Hilfe eines Kraft- Speichers, insbesondere eines Federelements, vorgespannt und die Radsegmente an ihrer Umstellbewegung solange gehindert, bis der richtige Schaltzeitpunkt erreicht ist, worauf die Umstellung durch die Wirkung des Kraftspeichers erfolgt. Einige Lösungen bedienen sich des Prinzips des temporären Verfahrens der geteilten, segmentierten oder unterbrochenen Zahnkränze nur während des Schaltvorganges selbst, um die Kette auf den nächst größeren oder kleineren Durchmesser "zu holen". Solche Lösungen sind z.B. in US 4,127,038 oder US 4,580,997 beschrieben. Hierbei wird die Kette durch Einschwenken oder axiale Bewegung des größeren oder kleineren benachbarten Kettenblattsektors in die Flucht des nächsten Kettenblattes geholt. Die Flucht der Kette verändert sich demnach bei dem Wechsel des Übersetzungsverhältnisses.
Die CH 617 992 A5 zeigt ein Prinzip, bei dem die Kettensegmente nach und nach der Flucht der Kette zugeführt werden. Die Kettenblattsegmente sind einzeln mittels Bolzen auf einer mitrotierenden Vorrichtung gelagert. Dadurch wird eine kleinere Bauform ermöglicht. Dies macht es prinzipiell möglich, eine Kettenschaltung, die das gesamte Spektrum an Übersetzungsverhältnissen an nur einer Achse bereitstellt, zu konstruieren.
Bei allen derzeit bekannten Prinzipien wird die Verstellung der Radkranzsegmente durch mechanische Kraftübertragung zwischen einem mit den Radkranzsegmenten mitdrehenden Teil der Stellvorrichtung und einem nicht mitdrehenden Teil der Stellvorrichtung bewerkstelligt. Der nicht mitdrehende Teil ist zum Beispiel am Fahrradrahmen befestigt und führt einen Stellhub aus, der durch entsprechendes Zusammenwirken mit einem mitdrehenden Teil der Stellvorrichtung die Umstellung der Radkranzsegmente während der Rotation bewirkt. Dadurch entsteht der Nachteil, dass bei Betrieb des Systems ständig eine mechani- sehe Berührung und somit Reibung besteht. Dies führt neben unerwünschter Belastung und Verschleiß auch zu Geräuschentwicklung und erfordert die Einhaltung von genauen Toleranzen bei der Fertigung bzw. hohen Einstellungsaufwand bei der Montage. Dies macht solche Prinzipien in der Praxis teuer und erschwert deren Montage.
Aus dem Stand der Technik sind sowohl händisch betätigbare Stellvorrichtungen als auch elektrisch betätigbare Stellvorrichtungen bekannt. Eine elektrische betätigbare Stellvorrich- tung für ein Übersetzungsgetriebe mit segmentierten Zahnkränzen ist beispielsweise in der US 2002 / 0084618 AI beschrieben, die jedoch die gleichen Nachteile im Zusammenhang mit der Kraftübertragung von einem stehenden auf einen mitrotierenden Teil der Stellvorrichtung aufweist wie dies oben im Zusammen- hang mit den händisch betätigbaren Stellvorrichtungen erläutert wurde. Des Weiteren sind elektrische Stellvorrichtungen für herkömmlichen UmwerferSchaltungen bekannt, die jedoch ebenfalls den Nachteil aufweisen, dass ein am stehenden Teil (z.B. Fahrradrahmen) montierter Umwerfer den Wechsel des Zug- mediums zwischen den ungeteilten Radblättern erzwingt. Auch hier existiert eine Schnittstelle zwischen rotierender und stehender Einheit.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ausgehend von dem Ansatz der Verwendung von segmentierten, geteilten und/oder unterbrochenen Zahnkränzen, die eingangs genannten Nachteile zu überwinden. Insbesondere soll eine Stellvorrichtung der ein- gangs genannten Art bereitgestellt werden, die keine stehende Einheit für den Schaltvorgang benötigt.
Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das mindestens eine Stellelement mit den wenigstens zwei Radblättern mitrotierend angeordnet ist.
Der Einsatz von erfindungsgemäß ausgebildeten elektrisch angesteuerten Stellelementen für das Verschieben der Radkranzseg- mente überwindet die Nachteile der eingangs genannten Ansätze. Es entfällt die mechanische Schnittstelle zwischen stehender und rotierender Einheit. Dadurch entfallen bisherige Toleranzprobleme, die bei Bewegung der rotierenden Einheit und Verwin- dungen durch die An- oder Abtriebskraft zu unerwünschten Be- rührungen oder Schaltvorgängen führen. Ebenfalls entfällt ein markanter Anteil des Montageaufwandes, da die gesamte Vorrichtung nur mehr aus einer eigenständig funktionierenden Einheit besteht. Hinzu kommt, dass die Ansteuerung solcher Einheiten ohne Gestänge oder Seile erfolgen kann, die einem Verschleiß und temperatur- bzw. alterungsbedingten Längenänderungen unterliegen. Das sonst bestehende Erfordernis der Nachjustierung entfällt daher.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest eine Stellelement ausgebildet ist, um durch Schließen eines Stromkreises einen Stellweg zu bewirken und dadurch mindestens ein Radkranzsegment oder einen Block solcher in bzw. aus dessen Arbeitsbereich zu führen. Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass jedem Radkranzsegment ein eigenes mitrotierendes, elektrisch betätigbares Stellelement zugeordnet ist. Dadurch gelingt in einfacher Art und Weise eine gesonderte Ansteuerung der Umstellbewegung jedes einzelnen Radkranzsektors. Die durch das elektrische Ansteuerungselement bewirkte Bewegung des Radkranzsegmentes kann nur in jenem Bereich geschehen, in dem sich das Zugmittel nicht auf dem Radkranzsegment befindet bzw. darf nicht dort eingeleitet werden, wo das erste Radkranzsegment gerade das einlaufende Zugmedium passiert hat. Dadurch ist es erforderlich den geeigneten Bereich für die Umstellung der einzelnen Radkranzsegmente zu erkennen. Die Radkranzsegmente eines Radblattes werden bei der erfindungsgemä- ßen Bauart der Stellvorrichtung somit nicht alle gleichzeitig umgestellt, sondern bevorzugt nacheinander. Es ist somit von Vorteil eine geeignete Ansteuerung der Umstellbewegung der einzelnen Radkranzsegmente vorzusehen. Bei einer Ausbildung, bei der jedem Radkranzsegment ein eigenes mitrotierendes Stel- lelement zugeordnet ist, kann die Ansteuerung bevorzugt dadurch erfolgen, dass jedem Stellelement ein Sensor zugeordnet ist, der ausgebildet ist, um das Vorhandensein des Zugmittels an einer bestimmten Position abzufragen und bei negativer Abfrage das zugehörige Stellelement zu betätigen. Alternativ kann dies geschehen indem ein Sensor direkt das Vorhandensein des Zugmediums auf der rotierenden Einheit selbst abfragt und so bei negativer Abfrage den Schaltvorgang des zugehörigen Radsegmentes auslöst. Im Hinblick auf die Umsetzung der Stellbewegung des wenigstens einen Stellelements, wie z.B. der Rotationsbewegung des Stellmotors, in die Umstellbewegung der einzelnen Radkranzsegmente können bekannte Mechanismen zur Anwendung gelangen. In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass das wenigstens ei- ne Stellelement antriebsmäßig mit einer Gewindespindel verbunden ist, wobei die Spindel mit einer drehfest mit dem jeweiligen Radkranzsegment verbundenen Mutter zusammenwirkt, um durch Ein- bzw. Ausschrauben der Mutter den Stellvorgang zu bewirken. Alternativ ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Stellelement antriebsmäßig mit einer Gewindespindel verbunden ist, wobei die Gewindespindel mit einer Mutter zusammenwirkt, sodass durch Ein- bzw. Ausschrauben der Mutter, die mit einem Exzenter verbunden ist, die Radkranzsegmente in bzw. aus ihrem Arbeitsbereich bewegt werden.
Um den Aufwand für das Vorsehen einer der Anzahl der Radkranz- segmente entsprechenden Anzahl von Stellelementen zu reduzieren, kann gemäß einer bevorzugten Ausbildung ein einziges Stellelement zum Einsatz gelangen, das bevorzugt zentral angeordnet ist, insbesondere im Bereich der Rotationsachse der Radblätter. Das zentrale Stellelement kann beispielsweise so angeordnet sein, dass es eine Rotation um die Rotationsachse der Radblätter oder eine Linearbewegung entlang der Rotationsachse der Radblätter ausführt.
Um bei einer Ausbildung mit einem einzigen Stellelement eine geeignete sequentielle Ansteuerung der Umstellung der einzelnen Radkranzsegmente zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Stellelement mit wenigstens einem Kraftspeicher, insbesondere einem Federelement, zusammenwirkt, um diesen aufzuladen bzw. vorzuspannen, wobei der aufgeladene Kraftspeicher eine Umstellkraft auf das wenigstens eine Radkranzsegment ausübt, wobei die Verstellung des wenigstens einen Radkranzsegmentes so lange verhindert wird, bis das Radkranzsegment sich im nicht umschlungenen Bereich des Zugmittels befindet. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass jedem Radkranzsegment ein eigener Kraftspeicher, insbesondere ein Federelement zugeordnet ist, mit denen das zentral angeordnete, mitrotierende, elektrisch angetriebene Stellelement zusammenwirkt, um die Kraftspeicher aller Radkransegmente gleichzeitig aufzuladen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zentral angeordnete Stellelement unter Vermittlung einer Nockenscheibe mit den Kraftspeichern zusammenwirkt, wobei die Nockenscheibe für jeden Kraftspeicher eine Nockenerhebung aufweist.
In einer bevorzugten Ausbildung ist ein zentrales Stellelement vorgesehen, das ausgebildet ist, um über eine Reibkupplung eine Spindel der einzelnen Radkranzsegmente anzutreiben, und so erst bei einer Freigabe der Stellbewegung durch ein mechanisches Element diese tatsächlich verfahren. Das mechanische Element erfasst also das Vorhandensein des Zugmittels und die Bewegung wird erst dann zugelassen, wenn das Zugmittel den entsprechenden Bereich verlassen hat.
Die Stellelemente können einerseits bevorzugt Stellmotoren sein, die direkt oder über eine Hubspindel, einen Exzenter o- der Keile die Bewegung der Radkranzsegmente bewerkstelligen und diese in ihrer Arbeitsposition so verriegeln, dass die Radkranzsegmente nach ihrem Stellvorgang in dieser Position fixiert sind, bis der Stellmotor bzw. die Hubspindel, der Exzenter oder der Keil erneut bewegt wird und dadurch die Fixierung löst. Andererseits kann das wenigstens eine Stellelement auch von einem elektrisch betätigten Hubmagneten gebildet sein. Der Hubmagnet bewirkt direkt oder über einen Exzenter oder Keil die Bewegung und Fixierung der Radkranzsegmente . Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Spannungsversorgung der elektrischen Stellelemente an der rotierenden Einheit angeordnet ist. Dadurch wird ein geschlossenes System bereitgestellt, welches ohne Schnittstelle und ohne Einstellungsaufwand in den Fahrradrahmen eingeschoben werden kann. Dadurch wird einerseits der Montageaufwand erheblich reduziert und andererseits eine mögliche Verstellung der Stellmechanik verhindert, sodass keine Nachjustierung erforderlich ist und immer zum optimalen Zeitpunkt geschalten wird. Dies ist vor allem bei Fahrrädern mit gefederten Hinterbauten von Vorteil, weil sich der freie Bereich der Kette durch das Einfedern verändert. Insbesondere ist bevorzugt eine mitrotierende elektronische Steuereinheit und Spannungsversorgung vorgesehen. Alternativ ist vorgesehen, dass das mindestens eine Stellelement über einen Schleifringkontakt mit einer Spannungsversorgung verbunden ist. Hierbei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das mindestens eine Stellelement durch das in der rotierenden Bewegung hervorgerufene Schließen eines Kontaktes zur stehenden Spannungsversorgung betätigt wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Stellvorrichtung als autonom funktionierende Einheit ausgebildet ist, die berührungslos den Befehl zur Betätigung der mitrotierenden elektrischen Stellelemente erhalten kann. Die Ausbildung ist hierbei bevorzugt so getroffen, dass die elektronische Steuereinheit eine Empfangsschaltung zum Empfangen von drahtlos übertragenen Steuersignalen für die Stellvorrichtung umfasst. Die drahtlose Signalübertragung von Steuerbefehlen für das wenigstens eine Stellelement kann hierbei insbesondere mittels Funkübertragung erfolgen, wobei auf herkömmliche ÜbertragungsStandards zurückgegriffen werden kann. Die Sendevorrichtung zum Senden der Steuersignale kann beispielsweise in eine am Lenker eines Fahrrads angebrachte Betätigungsvorrichtung eingebaut sein.
Bevorzugt ist eine Sensorik vorgesehen, die ausgebildet ist, um die Rotationsgeschwindigkeit und/oder die Antriebskraft zu messen und dadurch ausgelöst den Gangwechsel automatisch zu bewirken. Die Ausbildung ist hierbei bevorzugt so getroffen, dass eine Messeinrichtung zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit und/oder der Antriebskraft vorgesehen ist, wobei die Messeinrichtung mit einer Steuervorrichtung zusammenwirkt, um das wenigstens eine Stellelement in Abhängigkeit von der er- fassten Rotationsgeschwindigkeit bzw. Antriebskraft zu betätigen. Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung ist also bevorzugt als Automatikgetriebe mit entsprechender Sensorik ausgebildet. So kann bei Abfrage der Drehzahl und Last abhängig von diesen Parametern der automatische und durch die Elektronik veran- lasste Gangwechsel erfolgen.
Die erfindungsgemäße Stellmechanik eignet sich besonders für eine Gangschaltung, bei der die Stellmechanik auf ein Getrieberad montiert ist, beispielsweise ein als Antriebsrad einer Fahrradschaltung dienendes Getrieberad.
Die erfindungsgemäßen Ansteuerungselemente können jedoch auch an einem Abtriebsrad verwendet werden, das wiederum das Antriebsrad eines Fahrzeugs, insbesondere Fahrrads, sein kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung samt weiteren Einzelheiten und Vorzügen wird nachfolgend anhand von bevorzugten, nicht einschränkenden Aus- führungsbeispielen der Erfindung näher erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Diese zeigen:
Fig. 1 eine Stellmechanik aus einem ungeteilten kleinen Zahnkranz sowie vier schwenkbar gelagerten Zahnkranzsegmenten mit je einem Stellmotor der über eine Hubspindel die Zahnkranzsegmente bewegt. Fig. 2 eine Stirnansicht einer Stellvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit Sensoren, die das Vorhandensein der Kette abfragen. Fig. 3 eine Stellmechanik gemäß Fig. 1 mit einem Hubmagnet je Zahnkranzsegment, der dieses direkt bewegt und über eine mitrotierende Steuereinheit und Spannungsversorgung ohne Anbin- dung an die stehende Einheit versorgt und betätigt wird. Fig. 4 die Stellmechanik der Fig. 3 als Stirnansicht.
Fig. 5 eine Stellmechanik gemäß Fig. 1 mit einem Hubmagnet je Zahnkranzsegment der dieses über einen Exzenterhebel bewegt. Fig. 6 eine Stellmechanik gemäß Fig. 1 mit einem einzelnen zentralen, ringförmigen Hubmagnet, der um die Welle angeordnet ist und über je einen Exzenterhebel die Zahnkranzsegmente bewegt . Fig. 7 eine Stellmechanik gemäß Fig. 1 mit einem einzelnen zentralen, ringförmigen Stellmotor der um die Welle angeordnet ist und über eine Nockenscheibe und je einen Exzenterhebel die Zahnkranzsegmente bewegt. Fig. 8 die Stellmechanik der Fig. 7 als Stirnansicht.
Fig. 9 eine Stellmechanik gemäß Fig. 1 mit einem einzelnen zentralen, ringförmigen Stellmotor, der um die Welle angeordnet ist und über Reibräder die Zahnkranzsegmente bewegt.
Fig. 10 die Stellmechanik der Fig. 9 als Stirnansicht. Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung Ein erster Aspekt der Erfindung vermeidet weitestgehend ein Berühren zwischen stehender und rotierender Einheit, nämlich dadurch, dass die Mechanik an einem stehenden Punkt, die die Verschiebung der sektorierten, geteilten oder unterbrochenen Zahnkränze bewirkt, entfällt. Die Stellmechanik in Fig. 1 zeigt Radkranzsegmente 1 die durch Drehen einer Spindel 2 in und aus ihrem Arbeitsbereich bewegt werden. Die Drehbewegung erfolgt durch das Ein- und Ausschalten bzw. den Richtungswechsel eines Stellmotors 3 je Radkranzsegment 1 der sich auf ei- nem fixen Teil, hier dem kleinen, ungeteilten Zahnkranz 4 abstützt. Der zugehörige Stellmotor 3 wird unter Strom gesetzt, wenn durch die Rotationsbewegung der Kontakt zur stehenden Spannungsversorgung herstellt ist. Fig. 2 zeigt eine Ausführung gemäß Fig.l, jedoch ist ein Sensor 5 je Stellmotor 3, der das Vorhandensein der Kette 6 ab- frägt, so befestigt, dass die Stellbewegung bzw. das Einschalten des Stellmotors 3 bzw. der Beginn des Stellvorganges des Radkranzsegmentes 1 zum richtigen Zeitpunkt startet und so das Radkranzsegment 1 sich erst dann verstellt, wenn es im nichtumschlungenen Bereich des Zugmittels 6 ist.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform mit je einem Hubmagnet 7 je Radkranzsegment 1, der das Radkranzsegment 1 di- rekt in und aus der Arbeitsposition bewegt. Eine mitrotierende Spannungsversorgung 8 und Elektronik 9 werden über Funk 10 von einem Sender 11 berührungslos betätigt. Durch einen Sensor 5 wird das Vorhandensein des Zugmittels 6 abgefragt und der Stellvorgang je Radkranzsegment 1 zum geeigneten Zeitpunkt in der Rotation bewerkstelligt, wenn das Radkranzsegment 1 sich im nicht umschlungenen Bereich des Zugmittels 6 befindet.
Fig. 4 zeigt die Stirnansicht der Fig. 3. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform mit Zahnkranzsegmenten 1 die über einen Hebel 12 zur Bewegung durch einen Hubmagneten 7 gezwungen werden. In dieser Ausführungsform ist es möglich, einen Hubmagneten 7, der spannungslos in seiner Endlage keine Kraft zur Fixierung des Radkranzsegmentes 1 hat, zu verwenden, da durch einen günstigen Kurvenverlauf Selbsthemmung auftritt. Das jeweilige Radkranzsegment 1 wird so in seiner jeweiligen Endlage fixiert. Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform mit einem zentralen, ringförmig um die Drehachse angeordneten Hubmagneten 7 , der durch seinen Positionswechsel zwischen zwei axialen Endlagen über einen keilförmigen Ring 13 einen Stößel 14 je Radkranzsegment 1 betätigt, der wiederum über einen Federzwischenspeicher 15 die Bewegung des Hebels 12 erst dann ausführt, wenn die Kette 6 den kleinen Zahnkranz verlassen hat.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform gemäß Fig. 6, jedoch werden die Stößel 14 durch einen zentral um die Welle angeordneten Stellmotor 3 und über eine Nockenscheibe 16 betätigt. Die mechanische Abfrage des Vorhandenseins der Kette 6 wird hier durch einen Fortsatz am Hebel 12 bewerkstelligt.
Fig. 8 zeigt die Stirnansicht einer Anordnung der Fig. 7.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform mit einem zentralen Stellmotor 3, der ein erstes Reibrad 17 antreibt, dass reibschlüssig wiederum ein zweites Reibrad 18 antreibt, das verbunden mit einer Spindel 2 das Zahnkranzsegment 1 bewegt. Durch die No- ckenscheibe 16 wird das zweite Reibrad 18 solange an seiner Bewegung und damit am Verstellen des Radkranzsegmentes 1 gehindert bis die Kette 6 den Bereich des kleinen Zahnkranzes verlassen hat. Fig. 10 zeigt die Stirnansicht der Anordnung gemäß Fig. 9.
Es versteht sich, dass die hier gezeigten und beschriebenen Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung und deren Einzel- heiten miteinander kombiniert werden können.

Claims

Patentansprüche :
1. Stellvorrichtung eines Übersetzungsverhältnisses zwischen einem Zugmittel und einem um eine Radachse drehbaren Radsatz, welcher wenigstens zwei Radblätter umfasst, die wahlweise von dem Zugmittel umschlungen werden, wobei zumindest eines der Radblätter aus mehreren voneinander unabhängig stellbaren Radkranzsegmenten zusammengesetzt ist, wobei durch die Stellvor- richtung ein Verstellen der Radkranzsegmente in Bezug auf eine festbleibende Ebene ("Fluchtebene"), in der das Zugmittel den Radsatz umschlingt, in einer im Wesentlichen quer zu der Fluchtebene liegenden Richtung bewirkt wird, wobei die Stellvorrichtung mindestens ein elektrisch betätigbares Stellele- ment (3,7), insbesondere einen Stellmotor, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stellelement (3,7) mit den wenigstens zwei Radblättern mitrotierend angeordnet ist .
2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Stellelement ausgebildet ist, um durch Schließen eines Stromkreises einen Stellweg zu bewirken und dadurch mindestens ein Radkranzsegment (1) oder einen Block solcher in bzw. aus dessen Arbeitsbereich zu führen.
3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass jedem Radkranzsegment (1) ein eigenes mitrotierendes, elektrisch betätigbares Stellelement (3,7) zugeordnet ist.
4. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stellelement (3,7) ein Sensor (5) zugeordnet ist, der ausgebildet ist, um das Vorhandensein des Zugmittels (6) an einer bestimmten Position abzufragen und bei negativer Abfrage das zugehörige Stellelement (3,7) zu betätigen.
5. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stellelement
(3,7) antriebsmäßig mit einer Gewindespindel (2) verbunden ist, wobei die Spindel mit einer drehfest mit dem jeweiligen Radkranzsegment (1) verbundenen Mutter zusammenwirkt, um durch Ein- bzw. Ausschrauben der Mutter den Stellvorgang zu bewir- ken.
6. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stellelement (3,7) antriebsmäßig mit einer Gewindespindel (2) verbunden ist, wobei die Gewindespindel mit einer Mutter zusammenwirkt, sodass durch Ein- bzw. Ausschrauben der Mutter, die mit einem Exzenter verbunden ist, die Radkranzsegmente (1) in bzw. aus ihrem Arbeitsbereich bewegt werden.
7. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement mit wenigstens einem Kraftspeicher (15), insbesondere einem Federelement, zusammenwirkt, um diesen aufzuladen bzw. vorzuspannen, wobei der aufgeladene Kraftspeicher (15) eine Umstellkraft auf das we- nigstens eine Radkranzsegment (1) ausübt, wobei die Verstellung des wenigstens einen Radkranzsegmentes (1) so lange verhindert wird, bis das Radkranzsegment (1) sich im nicht umschlungenen Bereich des Zugmittels (6) befindet.
8. Stellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Radkranzsegment ein eigener Kraftspeicher, insbesondere ein Federelement zugeordnet ist, mit denen ein zentral angeordnetes, mitrotierendes, elektrisch angetriebenes Stel- lelement zusammenwirkt, um die Kraftspeicher aller Radkransegmente gleichzeitig aufzuladen.
9. Stellvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zentral angeordnete Stellelement unter Vermittlung einer Nockenscheibe mit den Kraftspeichern zusammenwirkt, wobei die Nockenscheibe für jeden Kraftspeicher eine Nockenerhebung aufweist.
10. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein zentrales Stellelement (3,7), das ausgebildet ist, um über eine Reibkupplung eine Spindel (2) der einzelnen Radkranzsegmente anzutreiben, und so erst bei einer Freigabe der Stellbewegung durch ein mechanisches Element dies tatsächlich verfahren.
11. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stellelement von einem elektrisch betätigten Hubmagenten gebildet ist.
12. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stellelement (3,7) über einen Schleifringkontakt mit einer nicht mitrotierenden Spannungsversorgung verbunden ist.
13. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Stellelement (3,7) durch ein in der rotierenden Bewegung hervorgerufenes Schließen eines Kontaktes zu einer stehenden Spannungsversor- gung betätigt wird.
14. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine mitrotierend angeordnete elektronische Steuereinheit zur Ansteuerung des wenigstens einen Stellele- ments und eine ggf. mitrotierende Spannungsversorgung (8) für das wenigstens eine Stellelement.
15. Stellvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich- net, dass die elektronische Steuereinheit eine Empfangsschaltung zum Empfangen von drahtlos übertragenen Steuersignalen für die Stellvorrichtung umfasst.
16. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ge- kennzeichnet durch eine Messeinrichtung zum Erfassen der Rotationsgeschwindigkeit und/oder der Antriebskraft, wobei die Messeinrichtung mit einer Steuervorrichtung zusammenwirkt, um das wenigstens eine Stellelement in Abhängigkeit von der er- fassten Rotationsgeschwindigkeit bzw. Antriebskraft zu betäti- gen.
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