WO2023222259A1 - Bottom bracket gear shift device with actuation device for a bicycle, and bicycle comprising such a bottom bracket gear shift device - Google Patents

Bottom bracket gear shift device with actuation device for a bicycle, and bicycle comprising such a bottom bracket gear shift device Download PDF

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WO2023222259A1
WO2023222259A1 PCT/EP2023/051067 EP2023051067W WO2023222259A1 WO 2023222259 A1 WO2023222259 A1 WO 2023222259A1 EP 2023051067 W EP2023051067 W EP 2023051067W WO 2023222259 A1 WO2023222259 A1 WO 2023222259A1
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WO
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gear
bottom bracket
actuating
gears
switching shaft
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PCT/EP2023/051067
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Karlheinz Nicolai
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Karlheinz Nicolai
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Definitions

  • the invention relates to a bottom bracket circuit with an actuating device for a bicycle and a bicycle with such an actuating device for a bottom bracket circuit.
  • bottom bracket circuit with an actuating device
  • this also means an actuating device for a bottom bracket circuit.
  • bottom bracket gear, bottom bracket gear, multiple gear or gear unit are often used in the literature and patents for the same thing.
  • clutch device and switching device are also often used in the literature and patent specifications for the same thing.
  • Bicycles optionally also have an auxiliary drive that supports the pedaling movement of a cyclist. These bicycles are then also called electric bicycles. Gear shifting on a bicycle ensures that you can pedal over a wide speed range with an approximately constant cadence.
  • the auxiliary drive of the electric bicycles considered here is located near the bottom bracket.
  • derailleur gears or hub gears are usually used because there is not enough space at the bottom bracket.
  • derailleur gears are disadvantageous in that the components of the gear shift, namely the sprockets on the rear hub, the at least one chainring and the chain and the chain derailleur are unprotected and therefore easily dirty. A derailleur gear is therefore comparatively maintenance-intensive.
  • Hub gears are used instead of or together with derailleur gears on the rear wheel.
  • the hub gears are encapsulated from the outside environment and arranged in a housing and are therefore largely maintenance-free.
  • the disadvantage of hub gears is the high weight on the rear wheel, which leads to an unfavorable weight distribution.
  • the high weight on the rear wheel hub is disruptive not only when carrying, but also when cornering or during sporty off-road driving.
  • a manual transmission with an auxiliary drive is also known from DE19750659A1 and US2011/0120794A1, which is arranged near the bottom bracket.
  • DE19750659A1 and US2011/0120794A1 which is arranged near the bottom bracket.
  • these constructions are relatively large and heavy, which can be seen as a disadvantage.
  • Another disadvantage of these designs is that it is not possible to change gears under load without interrupting the pedaling movement.
  • a structure of the manual transmission according to EP1445088A2 is advantageous.
  • This is a transmission unit of a vehicle powered by muscle power, with a first shaft, which is usually arranged parallel to the bottom bracket shaft and on which a plurality of idler gears are mounted, and a corresponding number of gears, which are mounted on at least one second shaft , wherein the idler gears can each be connected to the first shaft by means of coupling means, the first shaft being designed as a hollow shaft and having one or two coaxially internal switching pins, characterized in that the switching pin or pins is or are connected to drive means which are designed for this purpose to move the switching pin(s) axially for actuation.
  • the first wave is also often called the switching wave.
  • the coupling means also often called switching clutches or switching means, are designed as positive freewheels and are arranged on axially displaceable switching pins. Freewheel bodies are therefore arranged on the switching pins.
  • a torque which is introduced by the cyclist onto the gearbox while driving and also during the switching process, must be transmitted from the shaft via the coupling means into the respective gear. Shifting under load is very difficult with this type of manual transmission, since the more torque the driver introduces, the more difficult it is for the axial movement of the clutch means to occur.
  • the cause is the increased surface pressure between the force-transmitted components.
  • the actuating means which are also often called drive means, are no longer able to move the clutch means when shifting under load due to the increased surface pressure.
  • the switching force is the force that the actuating means must apply to the clutch means to move. If the shifting force within a transmission increases depending on the driver's torque, this should be seen as a major disadvantage inherent in the system.
  • each individual idler gear can be coupled to the shift shaft with the help of one freewheel tooth, which is movably arranged on the shift shaft.
  • the freewheel teeth are constantly pressed by springs towards the clutch teeth of the idler gears.
  • the geometry of the freewheel teeth is chosen so that they remain reliably engaged in the clutch teeth of the idler gear under load and no reaction force is created in the direction of the actuating means during operation.
  • the actuating means which in this design rotates within the switching shaft as a camshaft, must release the relevant freewheel tooth from its positive locking position when shifting under load and thereby overcome enormous frictional forces.
  • the switching force increases when the user feeds increased torque into the bottom bracket shaft via the pedals. This can be seen as a disadvantage.
  • the actuating means as part of the entire actuating device is usually operated by the human hand on the handlebars of the bicycle.
  • actuation by electrical actuators is also common. Since the human hand and also small electric motors, such as those used in actuators, can only perform a limited amount of mechanical work, there is a need for an actuating device for a bottom bracket circuit with low switching forces and improved power shifting behavior.
  • the coupling means have a freewheeling function and can be controlled from the outside by an actuating means.
  • This bottom bracket gear is characterized in that the state of at least two coupling means changes simultaneously during the switching process. Controlling the change in the state of the clutch means during the switching process so that idling does not occur is achieved in this way.
  • the coupling means are controlled by rotation of the actuating means. Since the actuating means is located as part of the actuating device on a shaft that rotates while driving, the switching command must be transmitted from the stationary housing to the rotating shaft using a superposition gear. If the superposition gear, which is usually designed as a planetary gear, is located coaxially and laterally next to the switching shaft according to the prior art, the overall width of the gear increases disadvantageously.
  • the Q factor on a bicycle determines the stance width and describes the lateral distance between the mounting points of the pedals on the cranks. If the gearbox housing exceeds a certain width, the Q factor becomes too large and this has ergonomic and biomechanical disadvantages.
  • stepping gears For example, a mechanical input movement is divided into two output movements with different timing.
  • An axially particularly space-saving stepping gear from Siemens is known, for example, from patent DE1113618.
  • a bottom bracket shifter with enough space for an actuating device that contains at least one superposition gear and a stepper gear, so that these gears can also transmit high switching forces when shifting under load.
  • the entire installation space of the bottom bracket gear should also be as small as possible towards the rear wheel so that there is enough space for the tires, a short chainstay length and also enough space for pivot points for optimal suspension kinematics.
  • Electric bicycles without bottom bracket shifting according to the state of the art have enough space in their housing to accommodate a technologically required torque sensor and a To accommodate a speed sensor.
  • the sum of all sensors and electronic components that are used within an electric bicycle with an auxiliary drive, in particular in the form of a mid-engine, to generate signals that are necessary for controlling or regulating the motor in the manner desired by the user are referred to below as Sensor arrangement referred to.
  • the invention solves these problems by a bottom bracket circuit according to claim 1.
  • An advantageous embodiment of the bottom bracket circuit with an actuating device, in particular for a vehicle powered by muscle power, with a transmission, the transmission having a switching shaft on which a plurality of idler gears are mounted, which form wheel pairs with a corresponding plurality of gears, the idler gears can be connected to the switching shaft using coupling bodies, is characterized by any combination of the following features to solve the problem:
  • the reference gear (69) is located laterally next to and coaxial with that of the switching shaft (67),
  • an actuating gear (68) is located coaxially with the reference gear (69) and laterally next to the reference gear (69),
  • the actuating gear (68) is designed with external teeth and internal teeth (71),
  • the actuating gear of the superposition gear (178) and the reference gear of the superposition gear (177) are arranged coaxially to one another and are not coaxial with the switching shaft (67).
  • the superposition gear can be arranged parallel to the shift shaft to save space and the overall width of the bottom bracket gear remains advantageously narrow.
  • An actuator can be arranged in a space-saving manner within the actuating device if an actuating sun gear is arranged concentrically to the reference gear of the superposition gear.
  • the bottom bracket circuit is characterized in that a sun gear fixed to the housing is arranged concentrically to the actuating gear of the superposition gear and this sun gear fixed to the housing is connected directly or indirectly, at least in a twisted manner, to a frame or housing.
  • the sun gear fixed to the housing can thus be manufactured in one piece together with a housing wall.
  • the bottom bracket circuit is preferably characterized in that the actuating sun gear can be rotated through an angle relative to a frame or housing in order to actuate the bottom bracket circuit.
  • This configuration is advantageous because by arranging an actuation interface you can not only use an electrically operated actuator to carry out the switching process, but also simple and inexpensive controls within the actuation device via a cable, hydraulics or other actuations as required can integrate the technology. If the actuating gear of the superposition gear and the reference gear of the superposition gear and the actuating sun gear and the sun gear fixed to the housing are arranged as a planetary gear, the entire actuating device only requires a small installation space. It should be noted that the planetary gear should preferably not be coaxial with the shift shaft.
  • the superposition gear has a simple structure and can be produced inexpensively using the sintering process if it is characterized in that within the planetary gear there are planetary gears which are connected to one another via planetary gear axles and at least one planetary gear is in engagement with the actuating sun gear and at least one further planetary gear is in engagement with the
  • the sun gear fixed to the housing is engaged and wherein within the planetary gear there are planet gears which are connected to one another via planetary gear axles and wherein at least one planet gear is in engagement with the reference gear of the superposition gear and at least one further planet gear is in engagement with the actuating gear of the superposition gear.
  • the planetary gear becomes fully functional as a superposition gear when the planetary gear axles are arranged on the web of the planetary gear.
  • the actuating device does not spread the housing when the reference gear of the superposition gear and the reference gear are coplanar to one another and when their axes of rotation are parallel to one another.
  • the narrow design can also be further reduced if the actuation gear is rotatably mounted directly on the reference gear for the actuation.
  • bottom bracket circuit with preferred actuating means in particular for a vehicle powered by muscle power with an electric auxiliary drive, is characterized in that a first sub-transmission and a second sub-transmission are connected in series for power transmission, the first sub-transmission and the second sub-transmission having a shift shaft in which a plurality of idler gears are mounted, which form wheel pairs of the respective sub-transmission with a corresponding plurality of gears and these idler gears can be connected to the shift shaft by means of coupling bodies, then bottom bracket gears can be implemented with a large number of gear stages.
  • the superposition gear can be advantageously positioned within the transmission if the outside diameter of the reference gear and the outside diameter of the actuating gear are larger than the outside diameter of the switching shaft. In this way, there is no interference between the gear parts of the superposition gear and the actuator with the idler gears, since superposition gear can be placed far enough away and parallel spaced.
  • a very simple connection between the actuating device and the switching means can be achieved if the actuating gear has internal teeth in addition to the external teeth, the internal teeth being connected to at least two pinions, these pinions being at least indirectly connected to the pivotable supports.
  • a large number of gears can only be easily operated in the bottom bracket transmission if the switching means of two or more gear stages can be operated simultaneously.
  • a preferred narrow actuation is achieved if the bottom bracket circuit is characterized in that the axis of rotation of the shift shaft is arranged coaxially to the axis of rotation of the stepper gear and the stepper gear is located at least to a large extent laterally next to the shift shaft.
  • the actuating device can be operated easily and with little energy and good efficiency if the bottom bracket gear is characterized in that a switching process is initiated at least when the actuating gear is rotated relative to the reference gear and this rotation is triggered via a superposition gear. If this superposition gear is then additionally spaced parallel to the axes of rotation and not coaxial with the switching shaft, the narrow design is achieved in an advantageous manner.
  • the bottom bracket circuit is characterized in that a signal that the cyclist triggers on a control element indirectly triggers or causes an angular rotation on the actuation sun wheel of the actuation device.
  • the sensor for gear stage detection is preferably connected directly or indirectly to the actuating sun gear or to the servomotor assembly with transmission. In this embodiment, the installation space within the actuating device is well utilized.
  • the actuating device achieves good shiftability under load if there are at least two pivotable supports within the switching shaft, which are equipped with a pinion at their ends and are directly or indirectly in engagement with the internal teeth of the actuating gear.
  • the actuating device is able to preferably also control the clutch means of different gear stages simultaneously if the bottom bracket circuit is advantageously characterized in that the reference gear is firmly connected to a short cylindrical ring on a side surface, the ring being arranged concentrically to the reference gear and a Has a surface that can come into contact with a ball and the surface has depressions that form a backdrop-like surface.
  • actuating gear is firmly connected to a short cylindrical ring on one side surface, the ring being arranged concentrically to the actuating gear and the ring having a groove or opening in which the ball is movably arranged and wherein the ring is disposed proximate and rotatable relative to the cylindrical ring on the reference gear.
  • a ring gear has internal toothing, the internal toothing being in mesh with at least two toothed pinions, the two toothed pinions being connected to pivotable supports and the ring gear being located concentrically to the actuating gear and the Ring gear has a surface that can come into contact with a ball and the surface has depressions or depressions into which the ball can snap.
  • the stepping gear can be easily integrated into the actuating device and can control two gear stages if the bottom bracket shift is thereby activated is characterized in that at least partially during the switching processes within the actuating device, the ring gear can assume a first state in which it moves in the same direction together with the actuating gear relative to the switching shaft and can assume a second state in which it does not carry out any rotary movement relative to the switching shaft .
  • Fig. 1 A side view of an electric bicycle with a bottom bracket shifter in a first embodiment.
  • FIG. 2 A perspective view of the bottom bracket circuit from Figure 1 from the left rear.
  • Fig. 3 A side view of the bottom bracket gear from the right.
  • Fig. 4 A sectional view through the plane that is spanned by the axis of rotation of the bottom bracket shaft and by the axis of rotation of the shift shaft.
  • FIG. 5 A cross section through the plane AB from Figure 4.
  • FIG. 6 A perspective view of the bottom bracket circuit from Figure 2 without the housing.
  • Fig. 7 A perspective view of the assembly of the switching shaft.
  • FIG. 9 Schematic representations of the switching states from Figure 8.
  • FIG. 10 Schematic representation of the coupling means in comparison to the prior art.
  • Fig. 11 The switching shaft and the coupling means in a detailed perspective view.
  • Fig. 12 A section through the actuating gear of the switching shaft of the bottom bracket gearshift.
  • Fig. 13 A section through the stepper gear of the shift shaft of the bottom bracket gearshift.
  • Fig. 14 A schematic representation of the right end of the switching shaft and the actuating means within the actuating device.
  • FIG. 15 Different representations of the idler gear 51 from Figure 4.
  • Fig. 16 A perspective view of the output gears.
  • Fig. 17 A perspective view of the drive gears.
  • FIG 1 shows the side view of an electric bicycle with bottom bracket shifting in a first embodiment.
  • the electric drive motor is also integrated in the bottom bracket circuit.
  • the frame 1 is assembled from a top tube 2, a down tube 3 and a seat tube 4.
  • the battery 5 is integrated around the down tube 3.
  • the rear wheel 13 is attached to a swing arm 14 and rotates about the axis of rotation 19.
  • the vehicle has a front wheel suspension 15 and also a rear wheel suspension 16. The cyclist feeds his mechanical power into the crank arms 7 via the pedals 6.
  • the human drive power is fed into the bottom bracket circuit 10 via the crank arms 7.
  • the gear ratio which was selected by the user via a control element 11 on the handlebar 12, is regulated. Additional power is added to the pedaling power exerted by humans within the bottom bracket circuit 10. This additional power is provided by an electric motor.
  • the bottom bracket circuit 10 can be designed with or without an auxiliary drive.
  • the output shaft of the bottom bracket gearshift is coaxial with the bottom bracket shaft and carries the front pulley 8.
  • the front pulley 12 thus forms the transmission output. It rotates at different speeds relative to the crank arms 7, depending on which gear was engaged by the user of the vehicle.
  • the mechanical power is transmitted to the rear wheel 13 via a belt 12.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the bottom bracket circuit 10 from Figure 1 from the rear left.
  • the pedals 6 and the crank arms 7 are not shown.
  • the frame is cut free and partially shows the down tube 3 and the seat tube 4.
  • the swing arm 14 is also cut free.
  • the rocker arm 14 is attached to the holder 9 via a rocker arm bearing 17.
  • Anti-squat is a device on wheeled vehicles that is intended to prevent or reduce “diving” when accelerating and thus a pitching movement of the body backwards through the dynamic shift of the wheel load. It is also known as pitch compensation.
  • a position of the swingarm bearing 17 near the bottom bracket shaft 18, usually above and slightly behind the bottom bracket shaft 18, is advantageous.
  • it is advantageous for the geometry and the resulting driving behavior of the bicycle if the distance from the bottom bracket shaft 18 to the axis of rotation of the rear wheel 19 is as small as possible.
  • the output shaft of the bottom bracket gearshift is not visible here on the right side of the vehicle coaxially with the bottom bracket shaft 18 and carries the front pulley 8.
  • the front pulley 12 thus forms the transmission output.
  • the mechanical power is transmitted to the rear wheel via a belt 12.
  • the belt tensioner 20 is attached to the housing 22 of the bottom bracket circuit 10 via fastening plates 21.
  • the tension roller 23 is a component of the belt tensioner 20 and ensures correct belt tension in the belt 12, regardless of the position in which the rear wheel 13 is due to the suspension 16.
  • the bottom bracket circuit has a left protective cap 24, which protects the bottom bracket circuit from environmental influences. Another left protective cap 24 is located in front of the switching shaft, which is not visible here.
  • the belt tensioner 20 is constructed in such a way that its tension roller can be located to the right of the tire and its housing can be located in front of the tire.
  • Figure 3 shows a side view of the bottom bracket circuit 10 from the right.
  • the illustration shows an example of an advantageous embodiment of the bottom bracket circuit with an integrated electric drive motor and electric switching actuation for bicycles with electric auxiliary drive.
  • the belt 12, the pedals 6 and the crank arms 7 are not shown in this illustration.
  • the bottom bracket circuit 10 in this embodiment can be dismantled into three assemblies, which are accommodated in a common multi-part housing and are described individually in more detail below.
  • the installation space of the respective assembly is outlined in dashed lines in Figure 3.
  • the manual transmission assembly 84 also contains the clutch and the connection to the actuating means as well as the new sensor arrangement with the electronic components that are responsible for determining the torque and the speed on the bottom bracket shaft 18.
  • the pulley 8 is screwed to the driver 30 using six fastening screws 82.
  • the driver 30 is connected to the hollow output shaft 36 via a spline 73 and secured axially with the aid of a shaft nut 29.
  • the electric drive assembly 83 is located in front of the manual transmission assembly 84 in the direction of travel.
  • the shaft of the electric motor rotates about the axis of rotation of the electric motor X3.
  • the actuation assembly 85 is arranged below and on the right side of the manual transmission assembly 84 and is pulled up laterally upwards to the right of the shift shaft 67.
  • the actuation device 85 which can also be called the actuation assembly 85, there is the stepping gear, superposition gear as well as the electrically operated actuator and an actuator gear and a sensor system.
  • the right gear housing 34 is partially filled with oil to lubricate the gears and is closed by the right side cover 81.
  • the sensors and processing electronics which determine the speed and position of the electric motor, the actuator motor and the transmission actuation, are located in another chamber that is closed by the right outer cover 86.
  • This exemplary design of the gear housing is particularly space-saving and in this way ensures a narrow Q factor and low weight.
  • Figure 4 shows a sectional view through the plane that is spanned by the axis of rotation X1 of the bottom bracket shaft 18 and by the axis of rotation X2 of the switching shaft 67.
  • the area of the electric drive assembly 83 is cut away in this illustration and a large area of the actuation assembly 85 is not visible in this illustration.
  • the cranks 7 are attached laterally to teeth on the bottom bracket shaft 18 on both sides. Behind the teeth there are 18 locking rings 33 and a spacer sleeve 28 on both sides of the bottom bracket shaft, which form a stop for the cranks and at the same time the inner ring axially fix the left ball bearing 32.
  • Shaft seals 31 on both sides of the bottom bracket shaft ensure that the oil filling 72 cannot escape from the right and left housing 34,35.
  • a spline 73 onto which an axially movable freewheel body 46 is twisted. It has a sawtooth-shaped face toothing on its left side, which is pressed via a spring 50 against a complementary toothing on a fixed freewheel body 46 and engages in a form-fitting manner.
  • the axially fixed freewheel body 47 is part of an input hollow shaft 60, which is rotatably mounted coaxially on the bottom bracket shaft 18 with the aid of plain bearings 48. The input hollow shaft 60 cannot move axially because it is fixed via two retaining rings 33 in.
  • a sensor 59 is arranged on the lateral surface of the input hollow shaft 60.
  • the cyclist's torque is thus directed from the pedals via the cranks 7 into the bottom bracket shaft 18 on both sides and then continued into the input hollow shaft 60.
  • a signal with information about the torque can be generated via the sensor 59, which rotates together with the input hollow shaft 60 during operation.
  • the sensor 59 which in an advantageous embodiment is designed as a strain gauge, not only the input hollow shaft 60 rotates, but also a rotating circuit board 44, which is able to further process the information about the torque.
  • the rotating circuit board 44 there are also sensors on the rotating circuit board 44 which are able to determine the position, orientation and speed of the input hollow shaft 60 in relation to the gear housing, to the stationary circuit board 45 and, if necessary, to the earth's magnetic field or gravity.
  • the signal transmission between the rotating and stationary circuit boards 44, 45 can take place wirelessly via radio, for example.
  • the energy that is required on the rotating circuit board 44 can be transmitted inductively from the circuit board 45 fixed to the housing. Other types of transmission are also possible.
  • the rotating circuit board 44 and the housing-fixed circuit board 45 are located centrally near the bottom bracket shaft 18 exactly between the first gear stage 74, which is located on the left in the direction of travel, and the second gear stage, which is located on the right in the direction of travel.
  • the novel bottom bracket circuit 10 has three drive gears 41, 42 and 43, which are coaxially firmly connected to the input hollow shaft 60.
  • the drive gear 41 has twenty teeth
  • the drive gear 42 has thirty-two teeth
  • the drive gear 43 has 53 teeth.
  • these gears are made in one piece and are twisted via a spline 73 the input hollow shaft 60 connected.
  • Axial securing takes place, for example, via a shaft nut 29, which presses the drive gears axially against a shoulder of the input hollow shaft 60.
  • the strength of the drive gear 41 with 20 teeth can be greatly increased if the lateral flanks of this spur toothing are materially connected to the lateral flat surface 76 of the drive gear 42.
  • the teeth are connected to one another laterally via a web.
  • a very narrow design is created if the rotating circuit board 49 is attached directly to one of the drive gears 41, 42, 43. If the largest drive gear 43 is located far outside in relation to the input hollow shaft 60, there is enough space for large electronic components 77 that are located on the circuit board 45 fixed to the housing.
  • the teeth of the three drive gears 41, 42, 43 roll with the teeth of the idler gears 51, 52, 53 during operation.
  • the idler gears are arranged coaxially to the switching shaft 67.
  • the axis of rotation X2 of the switching shaft 67 is located at a distance parallel to the axis of rotation
  • the drive gear 42 with 32 teeth is connected to an idler gear 52, which also has 17 teeth.
  • the drive gear 43 with 53 teeth is connected to an idler gear 51, which has 15 teeth.
  • the switching shaft 67 is mounted in the left housing 35 via a ball bearing 28.
  • the ball bearing 28 is axially secured via locking rings 33 and a spacer sleeve 28.
  • the idler gear with the smallest number of teeth is located at the outer end of the shift shaft 67 near the side wall of the left gear housing 35 and is connected to the largest drive gear. In this way, the shape of the switching shaft 67 can be chosen so that the deflection of the switching shaft 67 due to the radial gearing forces is minimized.
  • This idler gear with the smallest number of teeth has further properties: There is an optional needle bearing 27 between the idler gear 51 and the switching shaft 67. In addition, this idler gear with the smallest number of teeth has an internal toothing 57, which is axially spaced laterally from the running toothing.
  • This structure is advantageous for the service life of the running teeth, since here too the teeth are connected to one another laterally in a materially bonded manner via a ring 78.
  • this cohesively connected ring 78 carries an internal toothing 57.
  • a coupling body 58 can positively engage this internal toothing 57 and enable the idler gear 51 to transmit torque to the switching shaft 67.
  • the idler gears 52 and 53 also have internal teeth 57 in the clutch body 58, which are movable on the lateral surface of the switching shaft 67 are embedded, can engage in a form-fitting manner.
  • the coupling bodies 58 are part of the coupling means K1 to K6. As already described above, the coupling bodies 58 are part of the coupling means.
  • the idler gears 51, 52, 53 can only transmit torque to the switching shaft 67 in one direction.
  • the coupling means are constructed due to the shape of the internal toothing 57 and with the help of springs (not shown) in such a way that torques can only be positively transmitted in one direction.
  • the coupling body 58 slides on the internal teeth 57 and no torque can be transmitted.
  • the coupling means K1, K2 or K3 can assume an inactive state.
  • the table shows that the shift shaft 67 always rotates at least at the same speed as the bottom bracket shaft. This configuration is advantageous in that higher torques are never generated on the shift shaft 67 compared to the bottom bracket shaft. The torques on the switching shaft 67 are even much lower when the clutch means K3 or K2 are activated.
  • the novel switching shaft 67 shown has several non-coaxial bores in which there are several pivotable supports 61-66. The supports are cylindrical components that can pivot about their own axis and are led out of the switching shaft 67 at one axial end.
  • these pivotable supports 61-66 are led out to the right and each have a toothed pinion 79 at their right end, which in turn is connected to the respective internal teeth 71 of two components of a stepping gear 70 is connected.
  • the axes of rotation of the pivotable supports 61-66 are located in the sectional plane of the illustration in FIG. 4.
  • the pivotable supports can also be located at any other position within the switching shaft 67.
  • the switching shaft is firmly connected to a reference gear 69 on the right side. This reference gear is designed so that it also acts as an axial stop for the inner ring of the ball bearing 32 '.
  • the actuating gear 68 is located on the side directly next to the reference gear 69. Both gears have external teeth.
  • the actuating gear 68 is mounted on the reference gear 69 via a plain bearing 48 and secured axially outwards directly on the right side cover 81.
  • the actuating gear 68, the reference gear 69, the stepping gear 70 with the two associated internal teeth 71 and the six pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 form part of the actuating means.
  • all six supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 are pivoted and thus the coupling means K1, K2, K3, K4, K5 and K6 are actuated.
  • the idler gear 54 which has 20 teeth, is coupled to the switching shaft 67 via the activated clutch means K4.
  • the idler gear 55 which has 21 teeth, is coupled to the switching shaft via the activated clutch means K5.
  • the coupling means K6 couples the idler gear 56, which also has 21 teeth, to the switching shaft 67 in the same way.
  • the internal toothings 57 are geometrically the same in the first and second gear stages 74,75, but are arranged in mirror images, since in the second gear stage 75 the torques have to be transmitted from the shift shaft 67 to the idler gears 54,55 or 56.
  • the output hollow shaft 36 is arranged coaxially to the bottom bracket shaft 18 and, in an advantageous embodiment, is connected in one piece to three output gears.
  • the output gear 37 has 20 teeth, is arranged in the middle of the gear and meshes with the idler gear 54, which also has 20 teeth.
  • the output gear 38 has 32 teeth and meshes with the idler gear 55, which has 21 teeth.
  • the output gear 39 has 26 teeth and is located on the far right on the housing wall of the right gear housing 34. It meshes with the idler gear 56, which has 21 teeth.
  • the structure can be summarized as follows: It is a bottom bracket gear 10 with an actuating device, in particular for a vehicle powered by muscle power, with a first sub-gear 74 and a second sub-gear 75 which are connected in series for power transmission, the first Sub-transmission 74 and the second sub-transmission 75 have a switching shaft 67, on which a plurality of idler gears 51-56 are mounted, which are connected to a corresponding plurality of gears 37, 38, 39, 41, 42, 43 pairs of wheels form the respective partial transmission, the idler wheels being connectable to the switching shaft 67 by means of pivoting coupling bodies 61-66.
  • the switching shaft 67 has a plurality of axial bores and the several axial bores of the switching shaft 67 are not designed coaxially to the switching shaft 67 and there is a pivotable support 61-66 within each of the axial bores is located and in each case a pivotable support 61-66 is directly or indirectly connected to exactly one coupling body exclusively via its cylindrical lateral surface.
  • the following table shows the three possible gear ratios of the second gear stage 75 depending on the state of the clutch means K4, K5 and K6:
  • the output gears 37, 38 and 39 are connected to the side surfaces of the teeth via webs and are designed in one piece in such a way that excessive tooth root tensions can be prevented. Since the output hollow shaft 36 rotates at different speeds compared to the bottom bracket shaft 18, a double needle bearing 27 is provided. The bearing distance is specified via a spacer sleeve 26.
  • a driver 30 is attached to the hollow output shaft 36 using a spline 73 and secured axially using a shaft nut 29.
  • This structure also makes sense, as the inner ring of the ball bearing 32” is also fixed in this way.
  • a shaft sealing ring 31 is arranged between the bottom bracket shaft 18 and the output hollow shaft 36.
  • the shaft seal ring 3T ensures a seal between the driver 30 and the right gear housing 34.
  • the driver 30 transmits the torque to the front pulley 8. Both components are screwed together.
  • This preferred novel design of a Bottom bracket gearshift provides nine gears through the combination of gear stages 74, 75. The following table shows the nine possible gear stages of the bottom bracket gear 10 depending on the state of all clutch means K1 to K6:
  • the exemplary design of the new product provides nine gears with even gradations, all of which are between 23.1 and 23.8%.
  • This gear gradation and the entire range of gear ratios of 538% is a very advantageous design, especially for bicycles with electrical support.
  • the innovation can be used in all e-bike categories, as the driving speed, which also depends on the diameter of the vehicle's driven wheel, can be adjusted using the so-called secondary gear ratio.
  • the secondary gear ratio is the ratio of the number of teeth on the front pulley 10 and the rear pulley, which is usually mounted on the rear wheel 13.
  • the novelty can not only be used on bicycles with electric assistance; this new bottom bracket circuit can also be used on vehicles without an auxiliary drive.
  • the bandwidth of 538% even allows use on a mountain bike. By omitting individual pairs of gears, the new product can also be manufactured more cost-effectively and enable use in categories that require fewer aisles and less bandwidth.
  • Figure 5 shows a cross section through the plane AB from Figure 4.
  • the bottom bracket shaft 18 rotates about the axis of rotation X1. Visible in this section is the shaft sealing ring 31, which prevents oil from escaping from the left gearbox housing 35. Also visible is the largest drive gear 43, which has 53 teeth. As already explained before, this gear is used exclusively in gears seven, eight and nine for the three fastest or longest gear ratios. According to the advantageous design of the novelty, in order to save weight and installation space, the mechanical power of the auxiliary drive is also fed in via this gear 43.
  • at least one gear which is arranged coaxially to the bottom bracket shaft 18, is constantly connected to two other gears, one of the two gears being a step gear 98.
  • a step gear 98 consists of two gears that have a different number of teeth, are coaxially aligned with one another and are firmly connected to one another.
  • a step gear 98 is made in one piece.
  • the gear 87, which has 15 teeth, and the gear 88, which has 30 teeth, are designed in one piece as a step gear 98 and rotate about the rotation axis X7. X7 is therefore a rotation axis of the reducer.
  • This step gear 98 is mounted on an axle 99 fixed to the housing with the aid of a ball bearing 32′′.
  • the electric motor used small and light it is designed for a high speed and this high speed is then reduced to the natural cadence of the human being with the help of a multi-stage reduction gear, which drives the bottom bracket shaft 18 at approx. 50-90 revolutions per minute. reduced.
  • At least one gear of the novelty which is coaxial with the bottom bracket, is used simultaneously as a component of the reduction gear and as a component of the manual gearbox. In the illustration, this is the gear 43.
  • the shaft 100 of the electric motor rotates about the axis of rotation X3 and carries the gear 91 with 12 teeth.
  • the gear runs in the same oil bath as all other gears.
  • the gear 92 is connected via a freewheel to the gear 90, which has 14 teeth and is designed in one piece as a shaft.
  • This freewheel 97 rotates about the rotation axis X5 and ensures that the cyclist does not have to drag the electric motor along empty or even operate it as a generator when the auxiliary drive is switched off.
  • the gear 89 has 21 teeth, rotates about the rotation axis X6 and establishes a connection between the gear 90 and the gear 88.
  • the following table shows the gear ratios of the individual reduction stages and their rotation axes:
  • the entire reduction gear is advantageously constructed in such a way that the engine speed at the shaft 100 up to the bottom bracket shaft 18 is reduced by a factor of 34.7.
  • the size of the gear 89 has no influence on this overall ratio. However, this gear 89 bridges the distance to the neighboring gear stage within the novelty.
  • Figure 6 shows a perspective view of the bottom bracket circuit 10 from Figure 2. It shows the structure of the novel bottom bracket circuit 10 with an electric auxiliary drive in an advantageous embodiment. The electrical actuation is not visible in this view.
  • the left and right housing, the side covers, all screws, the pedal cranks 7, the front pulley 8, the plug contacts, the circuit board with the power electronics are not shown.
  • the advantageous embodiment is characterized in that the smallest idler gear 51 forms a pair of wheels with the largest drive gear 43 and is arranged laterally on the left in the direction of travel and that the largest drive gear 43 is also in a force-transmitting connection with a further gear 87, this further gear 87 is in direct or indirect connection to the shaft 100 of the additional electric drive 102.
  • this additional gear 87 is located near or directly below the smallest idler gear 51. If you look at the cylindrical volume that encloses the largest drive gear 43, the left ball bearing of the bottom bracket shaft is also located in this volume.
  • the largest drive gear 43 has a bell-like shape and is materially connected to two further drive gears 41 and 42.
  • the three output gears 37, 38 and 39 are also materially connected to one another. Since this structure is very space-saving, in this advantageous embodiment two circuit boards 44, 45 with electronic components can be placed in the frame of the sensor arrangement coaxially and centrally to the bottom bracket shaft 18 between the first and second partial gears 74, 75, one circuit board 44 with the same Speed rotates, as the bottom bracket shaft 18 and the second circuit board 45 cannot move relative to the housing, both circuit boards being arranged directly next to one another, exchanging electrical signals with one another and at least one signal being generated on one of the two circuit boards, which is representative of the torque of the cyclist.
  • the circuit board which is stationary relative to the housing, has attachment points 103 which are connected to the housing and the circuit board, which rotates at the same speed as the bottom bracket shaft, has attachment points which are connected to one of the three drive gears 41 , 42, 43 are connected.
  • the electric additional drive 102 with the rotor and stator is preferably located in front of the second partial gear 75 in the direction of travel, so that the space on the left side in the direction of travel can be used for the necessary gear stages 91, 92, 90, 89, 87, which reduce the speed of the electric motor 102.
  • the pairs of gears that reduce the speed of the electric drive motor 102 are located in front of and below the first partial transmission in the direction of travel. More generally, the axes of rotation X5,X6,X7 of the reduction gear stages and the axis of rotation of the electric motor Located in an advantageous embodiment
  • the circuit board 104 which electronically determines the position or orientation of the rotor of the electric motor 102, is to the right of the electric motor 102 in the direction of travel. In this way, this circuit board 104 can be accommodated in a dry installation space and the gear 91, which is on the motor shaft 100 can run in an oil bath.
  • the reaction forces of the gear 91 can be easily absorbed by a needle bearing 27 and the electric motor 102 can be well sealed from the oil bath with a shaft seal 31.
  • the idler gears have running teeth on their lateral surface, with the side surfaces of the teeth of at least one idler gear 51 being connected to one another on one side via a web 101. This shape is very advantageous for the durability of the gearing.
  • the novelty is characterized by the fact that axially next to the idler gear 51 there is a cylindrical disk or a ring 78, which is cohesively connected to the gear and has at least a diameter that is larger than the root circle of the idler gear 51.
  • FIG. 7 shows a perspective view of the assembly of the switching shaft 67.
  • the components that are arranged on the switching shaft 67 are shown in a sectional view.
  • the switching shaft has a smaller diameter on the left side than in the middle of the shaft.
  • the switching shaft 67 is mounted in the housing, not shown, via a ball bearing 32.
  • the ball bearing 32 is axially attached to the shaft collar 105 via a spring ring 33 and a spacer sleeve 28.
  • the switching shaft also has a smaller diameter on the left side compared to the middle of the shaft because the idler gear 51 only has 15 teeth and this results in a small diameter.
  • the idler gears 51, 52, 53, 54, 55, 56 can be connected to the switching shaft 62 by means of coupling bodies 58.
  • This preferred embodiment is characterized in that these six coupling bodies 58 can form a positive connection with the matching internal teeth. In Figure 7, only two coupling bodies 58 are visible. However, each of the idler gears 51, 52, 53, 54, 55, 56 each has an internal toothing 57.
  • the novelty in this advantageous embodiment is characterized in that on at least one idler gear 51, the internal toothing 57 is laterally spaced apart from the external toothing. This embodiment also shows that each coupling body 58 is connected to a worm spring 106.
  • Each worm spring 106 is located in a groove 107, which is located on the lateral surface of the switching shaft 67.
  • the switching shaft 67 is also mounted in the right gear housing 34 via a ball bearing 32 '.
  • the ball bearing 32' is supported axially on a further collar 105' and on the reference gear 69 of the switching shaft.
  • the reference gear 69 is attached to the switching shaft 67 and rotates at the same speed during operation.
  • the actuating gear 68 of the switching shaft 67 is carried out by rotating this actuating gear 68 in relation to the reference gear 69.
  • this actuating gear 68 which also has internal teeth 71, three of the six illustrated pivoting supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 are rotated directly within the bores that are located on the right plan side of the switching shaft 67.
  • pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 only the toothings at the ends can be seen in FIG. 7 and are not labeled with reference numbers for better visibility.
  • the coupling bodies 58 which are located within a recess 107 on the lateral surface of the switching shaft, can assume different states.
  • the remaining three of the six pivoting supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 shown are only rotated at certain times within the bores of the switching shaft 67, since they are connected to the actuating gear 68 via a stepper gear 70.
  • This embodiment has the advantage that a rotation of, for example, 40 degrees on the actuating gear 68 causes a rotation of, for example, 120 degrees on the respective pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66.
  • the nine gear stages shown above are thus switched through with the help of a rotary movement of 8 times 40 degrees on the actuating gear 68. This corresponds to a rotation of 320 degrees.
  • the useful new gear ratios listed above can be easily implemented within the scope of the embodiment shown if the gear unit is characterized in that the root diameter of the external toothing of the idler gear 51, which has an internal toothing 57 that is laterally spaced, is characterized in that the root diameter is smaller or is equal to the maximum diameter of the internal teeth.
  • this design can even be improved in terms of strength if the novelty is characterized in that at least this one idler gear 51, which has internal teeth that are laterally spaced, is characterized in that the teeth of the external Teeth, which represents the running teeth, are laterally materially connected to each other. In parallel, there is also further reinforcement if at least the idler gear 51, which has an internal toothing 57 that is laterally spaced, is characterized in that the teeth of the internal toothing 57 are materially connected to one another laterally. It is clear from the illustration that the switching shaft 67 in the area in which it is connected to the idler gear 51, which has internal teeth 57 that are laterally spaced, is characterized by the fact that the switching shaft 67 has two different outer diameters in this area owns.
  • the larger outer diameter is preferably located within the clutch teeth 57.
  • the idler gear 51 which has an internal toothing 57 that is laterally spaced, is preferably in engagement with the largest gear or drive gear 43, which is coaxial with the bottom bracket shaft 18.
  • the plane E1 is perpendicular to the axis of rotation of the switching shaft 67 and is located in the middle of the idler gear 56.
  • Figure 8a, Figure 8b and Figure 8c each show a section through the plane E1 of the idler gear 56 of the bottom bracket circuit in the view from the left.
  • the gearbox housing is not shown on the right.
  • the coupling means K6 consisting of the internal toothing 57, the coupling body 58, the worm spring 106 and the pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66. It is clear from the illustration that only the one is pivotable Support 66 for which a clutch body 58 is responsible.
  • none of the bores in which the pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 are arranged are located concentrically to the switching shaft 67.
  • the novel bottom bracket circuit is designed in such a way that the bores in which the pivotable Supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 are arranged at the same distance from the lateral surface of the switching shaft 67, each hole also being at the same distance from the two adjacent holes.
  • the coupling body 58 is provided with a slot so that the worm spring 106 can apply a defined force to the coupling body 58. Worm feathers are subjected to tension and can be connected at the ends to form a ring shape. By subsequently joining them together, the worm spring is often used within shaft seals and is therefore an industrially produced and cost-effective machine element.
  • Figure 8a shows the clutch body 58 completely submerged within the pocket, which is milled as a recess on the lateral surface of the switching shaft 67.
  • the coupling body 58 is not connected to the internal toothing 57 of the idler gear 56.
  • the idler gear 56 can rotate freely in both directions of rotation.
  • the coupling means is deactivated in both directions of rotation.
  • the pivoting support 66 is not in direct contact with the coupling body.
  • Figure 8b shows the coupling body 58 completely inserted into the internal teeth 57 of the ring gear coupled.
  • the coupling agent is activated.
  • the cylindrical lateral surface of the pivotable support 66 is in a force-transmitting connection with the clutch body 58.
  • FIG. 8c shows the state when the idler gear 56 rotates clockwise faster than the switching shaft 67 when the clutch means is activated. In this state, the back of the clutch body 58 slides over the internal teeth 57. This state can occur briefly during the switching process.
  • FIG 9a, Figure 9b and Figure 9c show the detail A1 from the sectional view of Figure 8 in a schematic representation in general for such a coupling means K according to the novelty.
  • the switching shaft 67 rotates about the rotation axis X2.
  • the idler gear 109 rotates counterclockwise and drives the switching shaft 67.
  • the internal toothing 57 is located concentrically in the idler gear 109. It has bearing surfaces 112, pressure surfaces 110 and sliding surfaces 111.
  • the switching shaft 67 preferably has three or more than three axial bores 113, which are arranged parallel or almost parallel to the axis X2 of the switching shaft 67.
  • Figure 9a, Figure 9b and Figure 9c show representatively and schematically only one of these axial bores 113.
  • the pivotable support 114 is located in the bore 113.
  • the pivotable support 114 can, as shown in Figures 9a and 9b, assume a first state, in in which the pivotable support is directly connected to exactly one coupling body 58.
  • the coupling means is activated and it can also be seen that the coupling body 58 can be brought into a force-transmitting connection to the idler gear 109.
  • the force-transmitting connection to the idler gear 109 is achieved when the idler gear 109 rotates counterclockwise as shown in Figure 9a and drives the switching shaft 67.
  • the force-transmitting connection to the idler gear 109 is not achieved if the idler gear 109, as shown in Figure 9b, rotates clockwise and cannot drive the switching shaft 67, since the coupling body 58 cannot form a positive connection with the pressure surface of the internal toothing 110. If the idler gear 109 rotates clockwise, as shown in Figure 9b, the coupling body 58 slides, among other things, against the sliding surfaces of the internal toothing 111 and no torque can be transmitted from the idler gear 109 to the shaft 67.
  • the coupling body 58 has a spring mounting surface 117 which is constantly in contact with a spring 118, for example a worm spring 106, and ensures that the coupling body 58 can assume different states and does not move erroneously between the Internal teeth 57 and the switching shaft 67 can jam. So does the worm feather 106 cannot jam during operation between the switching shaft 67, the coupling body 58 and the internal toothing 57 of the idler gear 108, the switching shaft preferably has several grooves on its cylindrical lateral surface in which the almost annular spiral springs, also called worm springs 106, are inserted. For the same reason, the coupling body 58 has a groove in which the almost annular spiral springs, also called worm springs 106, are inserted. The above-mentioned spring fastening surface 117 is located within this groove.
  • a spring 118 for example a worm spring 106
  • the pivotable support 114 can assume a second state in which the pivotable support 114 is not connected to the coupling body 114. In this second state, this clutch body 114 cannot be brought into a force-transmitting connection to the idler gear 109 and, regardless of the direction of rotation of the idler gear 109, no surface of the internal toothing 57 can come into connection with the clutch body 58.
  • the idler gear 109 can slide on the switching shaft 67 without making any noise.
  • the coupling means is shown deactivated in Figure 9c. 9 also shows that the recess 107, in which a coupling body 58 is located, is connected to the bore 113 via an opening 119, in each of which there is a pivotable support 114.
  • FIG 10a shows the coupling means according to the novelty in a detail from Figure 9a in a schematic representation.
  • the idler gear 109 and the switching shaft 67 are only shown in a section and are able to rotate about the rotation axis X2.
  • the idler gear 109 has internal teeth 57 which are arranged symmetrically and concentrically in the idler gear 109.
  • the internal toothing 57 has pressure surfaces 110 which transmit the forces from the idler gear 109 to the pressure surfaces 116 of the clutch body 58.
  • the pressure surfaces 116 and the pressure surfaces 110 are both slightly curved in the same direction.
  • the force arrow Fk 124 represents these forces in the illustration.
  • This type of arrangement is of course also able to transfer the forces in reverse from the clutch body to the idler gear 109.
  • the following description selects the case in which the forces from the idler gear 109 are transmitted to the clutch body 58 on the clutch body 58.
  • the clutch body 58 is located on the switching shaft 67 within a pocket 107, which can also be described as a recess within the lateral surface of the switching shaft 67.
  • the clutch body 58 is mounted on surface 137 on the switching shaft 67 and can therefore rotate about the rotation axis X8.
  • the force Fk 124 which is applied to the clutch body 58 by the idler gear 109, is derived from the support force Fa 140 into the switching shaft 67.
  • the lever arm Ik should preferably be made short and the lever arm Ib somewhat longer, since this allows the support force Fb on the pivotable support 114 to be minimized.
  • it is therefore a self-disengaging clutch body 58.
  • the shape of the clutch body 58 and the internal toothing 57 are selected so that the torque Ma when the support 114 is pivoted out, the static friction between the pressure surface 116 of the clutch body 58 and the pressure surface 110 of the internal toothing 57 overcomes and deactivates the coupling agent.
  • the mechanical work to overcome the static friction is therefore carried out by the cyclist himself.
  • the actuating means must only use mechanical work to move the pivoting support.
  • the friction on the pivoting support is determined exclusively by the force Fb, which was minimized as part of the advantageous design of the coupling body.
  • the torque Mb 126 is easily applied to the pivoting support 114 by an actuating means since the pivoting support 114 rotates about its own axis X9.
  • the pivotable supports 114 have a cylindrical shape, with the diameter of the cylinder being at least a factor of three smaller than the diameter of the switching shaft. A cylinder that is to be pivoted through a certain angle within a bore under radial load can be pivoted more easily the smaller its diameter.
  • the bearing surface 139 of the pivotable support 114 on the switching shaft 67 and the surface within the axial bore 113 of the switching shaft 67 are made of steel and are hardened. If the axial bore 113 is connected to the recess 107 in the lateral surface of the switching shaft 67 only via a single opening 119, the strength of the switching shaft 67 is maintained, since the switching shaft 67 is not, as is usually the case in designs according to the prior art, is weakened by a large concentric bore.
  • Figure 10b shows the coupling means according to the prior art in a comparable schematic representation.
  • the force Fk 124 which is transmitted from the idler gear 109 via the pressure surface 110 of the internal toothing 57 to the clutch body 58, ensures a counterclockwise torque Mp about the axis of rotation X8.
  • this torque Mp leads to self-locking.
  • the clutch body 58 transmits the forces completely and exclusively via the bearing surface 137 of the clutch body on the switching shaft 67.
  • the torque Mp ensures that the clutch body is supported on the internal toothing 57 with the force Fr.
  • an exemplary preferred bottom bracket gear with a switching device is characterized in that idler gears have concentric bores and the bores are designed with internal teeth 57 and the switching shaft 67 and the coupling bodies 58 and at least part of the pivotable supports 114 are located and the internal toothings 57 have pressure surfaces 110 which transmit the forces from the idler gear 109 to the pressure surfaces 116 of the clutch body 58 and the pressure surfaces 116 of the clutch body 58 and the pressure surfaces 110 of the internal toothing 57 are both the same direction are slightly curved.
  • this exemplary embodiment is characterized in that the clutch body can assume a state in which the force that is transmitted from an idler gear to this clutch body can be simultaneously conducted from the clutch body into the shift shaft and into a support and wherein the support is in relation its position and orientation relative to the switching shaft can be changed via an actuating means.
  • Figure 11a shows the switching shaft 67 from Figure 7 in a perspective view without the idler gears 51 to 56.
  • the right housing 34 and the left housing 35 are also not shown.
  • the representation is exemplary.
  • the idler gears are supported axially to the left against this spacer sleeve 28 and to the right against the shaft collar 120”.
  • the switching shaft 67 has several grooves 142 on its cylindrical lateral surface, in which almost annular spiral springs 106 can be inserted.
  • the annular spiral springs 106 are not shown in Figure 11a.
  • the switching shaft 67 has six chambers 143 in its interior, which are arranged parallel or almost parallel to the axis of the switching shaft. These chambers are not designed to be coaxial with the axis of rotation X2 of the switching shaft 67.
  • Each pivotable support 61-66 can assume a first state in which the pivotable support 61-66 is directly or indirectly connected to exactly one coupling body 144-149. It can be seen that the clutch body 149 is folded up and so in this first state this clutch body 149 is in a force-transmitting connection to the idler gear 56, not shown.
  • the lateral surface of the switching shaft 67 has recesses 107 in which the coupling bodies 144-149 are located. Only three coupling bodies 142, 146 and 149 are visible in Figure 11a.
  • the plurality of depressions 107 are preferably evenly distributed over the circumference of the lateral surface. So that the coupling bodies can be controlled, the six recesses 107 are each connected via an opening 119 to the six chambers in which the pivotable supports 61-66 are located.
  • the ball bearing 32' is located on the right side.
  • the ball bearing 32' is fixed axially via the reference gear 69.
  • the actuating gear 68 is located on the far right of the switching shaft 67 and is able to operate the six pivoting supports 61-66.
  • FIG. 11b shows the assembly from FIG in which the two supports 61 and 66 are directly connected to exactly one coupling body 144 and 149.
  • the coupling bodies are folded up and can transmit forces.
  • the coupling means K1 and K6 are activated.
  • This first state corresponds to the principle which was described in the illustration in FIG. 9a.
  • the four pivoting supports 62, 63, 64, 65 are in a second state in which each of the four pivoting supports 62, 63, 64, 65 is not connected to one of the respective coupling bodies.
  • the pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 have a cylindrical shape and have recesses 150 on the cylindrical lateral surface 151 have, and wherein the recesses 150 are located near the coupling bodies 141-146.
  • the coupling means K2, K3, K4 and K5 are deactivated.
  • This second state corresponds to the principle which was described in the illustration in FIG. 9c. In this second state, this clutch body cannot be brought into a force-transmitting connection to an idler gear.
  • the pivoting supports 61-66 have different lengths and are located within the switching shaft 67 in a chamber with a cylindrical shape. This shape can preferably be implemented in production using axial bores of different depths.
  • the clutch bodies 144, 145 and 146 transmit torques from the idler gears 51, 52 and 53 to the idler gears 51, 52 and 53 within the first sub-gearbox Switching shaft 67.
  • the clutch bodies 147, 148 and 149 are rotated by 180 degrees within the switching shaft 67 and are part of the second partial transmission.
  • one of the three clutch bodies 144, 145, 146 and one of the three clutch bodies 147, 148, 149 must be folded up.
  • Each sub-transmission has three gears.
  • the series connection of the partial transmissions results in 9 gears.
  • the three pivoting supports 61-63 or 64-66 in the partial transmission rotate simultaneously around their own axis of their cylindrical shape by 120 degrees.
  • the recesses 150 on the cylindrical lateral surfaces of the pivotable supports must therefore extend over a range of 240 degrees in this exemplary embodiment, since only a single gear in the partial transmission may be activated over a 360 degree pivoting movement.
  • 11 b also shows that it is advantageous for the strength of the switching shaft 67 if the axial bores in which the pivotable supports 61-66 are arranged are at the same or similar distance from the lateral surface of the switching shaft 67.
  • the shape of the coupling bodies 144-149 is also the same. If each hole is at the same or similar distance from the two adjacent holes, a good voltage curve can be achieved within the switching shaft.
  • the coupling bodies 144-149 have a groove as a spring support surface 117, with the worm spring 106 within the groove ensuring that the functions of the coupling bodies 144-149 are achieved as described above.
  • the pivoting supports 61-66 are led out laterally from the switching shaft 67 and are provided with gears 152, 153, 154, 155, 156, 157 at their end. Instead of gears, the pivoting supports 61-66 can also be provided with other gear elements for control.
  • the exemplary embodiment has six pivoting supports 61-66 with six actuating gears 152-157. The gears are not in the same plane. Three gears 152, 153, 154 and 155, 156, 157 are located in one plane. The exact gears that are connected to the pivoting supports and which are responsible for the first or second gear stage must be in one plane.
  • the actuating gears 152, 153, 154 for the first sub-transmission are located in one plane and the actuating gears 155, 156, 157 for the second sub-transmission are in a second level.
  • Figure 11d shows an enlargement of the right area from Figure 11c.
  • Each gear 152-157 has 13 teeth.
  • the gears 152, 153, 154, which are responsible for the coupling means K4, K5, K6, are located on the outside.
  • the gears 155, 156, 157, which are responsible for the clutch bodies K1, K2, K3, are slightly offset to the inside.
  • the gears are preferably made in one piece with the pivoting supports 61-66.
  • the gears 152-157 are attached and fastened. So that the angular position of the pivotable supports 61-66 can be locked in an advantageous manner, the pivotable supports 61-66 have three depressions 158 on their lateral surface at a distance of 120 degrees into which a resilient pressure piece 80 can engage.
  • the resilient pressure pieces 159 are screwed into the switching shaft 67 at the right end below the bearing seat of the ball bearing 32 '.
  • a resilient pressure piece 80 is assigned to each pivotable support 61-66.
  • Each pivoting support 61-66 can lock into three positions after being operated from the outside. The actuation should be designed so that each pivoting support 61-66 is always rotated exactly 120 degrees in this preferred embodiment for switching from one gear to the next gear.
  • Each individual pivoting support has two locking points at which the coupling means is deactivated.
  • Each pivotable support has another locking point at which the coupling means is activated. If you look at Table 3 listed above in the text, it becomes clear that the pivoting supports of the clutch means K1, K2 and K3 only have to be moved between third and fourth gear and between 6 and 7 gear. In this preferred embodiment, the pivoting supports of the first sub-transmission are only moved at two times simultaneously together with the pivoting supports of the second sub-transmission, so that the gears from one to nine can be shifted through.
  • Figure 12a shows a section on the right side of the bottom bracket shaft in a view from above. Only the bottom bracket shaft 67 with the right gear housing 34, the idler gear 56 and the idler gear 55 are visible.
  • the novel bottom bracket gear is preferably characterized in that a reference gear 69 is firmly connected to the side of the switching shaft 67 and an actuation gear 68 is in turn located laterally next to the reference gear.
  • these two gears have external teeth with the same diameter, the diameter being larger than the outside diameter of the switching shaft and the actuating gear 68 being connected to at least part of the pivotable supports via one or more gear elements and the actuating gear 68 being on the reference gear 69 is stored.
  • a switching process during operation of the bottom bracket shifter is carried out by moving the actuating gear 68 about the axis X2 relative to the reference gear 69.
  • Figure 12b shows the section CD through the actuating gear 68 from Figure 12a.
  • the actuating gear 68 has an internal toothing 71 in addition to the external toothing, the internal toothing 71 being connected to three toothed pinions 79, these toothed pinions 79 being connected to the pivotable supports 64, 65 and 66.
  • the actuating gear 68 is therefore indirectly connected to the pivotable supports of the clutch means K4, K5 and K6, since these clutch means have to be changed with every gear change according to Table 3 above.
  • the actuating gear 68 controls the gears 155, 156 and 157, since these are responsible for the coupling means K4, K5 and K6.
  • Figure 13a shows a section on the right side of the bottom bracket shaft in a view from above.
  • the bottom bracket shaft 67 is covered by the ball bearing 32' in the view.
  • the gear housing 34, the idler gear 56 and the idler gear 55 from Figure 12a are not shown.
  • reference gear 69 which has a short cylindrical ring 159 on its right plan side on which the actuating gear 68 is mounted.
  • Figure 13b shows the section EF through the reference gear 69 in Figure 13a at the level of the middle of the short cylindrical ring 159.
  • the section shows a stepper gear, which allows the gears 152, 153, 154, which are responsible for the actuation of the clutch means K1, K2, K3, to be moved only in the periods when the actuating gear 58 is shifted from third to fourth and from sixth to seventh gear.
  • the reference gear 69 is made in one piece together with a short cylindrical hollow shaft stub 159.
  • the actuation gear 68 also has a short cylindrical ring 161 which is mounted in the ring 159.
  • This ring 159 has a groove 162 in which a ball 165 is movably inserted.
  • the actuating gear 68 forms with its ring 161 the input of the stepper gear 160.
  • the ball 168 is radially displaced by a link 166 on the inner ring surface of the ring 159 at certain angular transitions and can the internal ring gear 164, which is for the actuation the coupling means K1, K2, K3 is responsible.
  • the ring gears 164 and 71 have 39 teeth.
  • the ring gear 164 forms the output of the stepping gear 160, since this ring gear 164 only moves step by step.
  • a rotation of the ring gear 164 by 40 degrees causes the gears 152, 153, 154 to rotate by 120 degrees, since these gears preferably have 13 teeth.
  • Figure 13b shows the novelty as an example in the first of 9 gears.
  • the angular movement that must be carried out on the ring 161 in order to select nine gear steps consists of eight individual movements of 40 degrees each, which are shown with the help of arrows within Figure 13b.
  • the nine gear levels are marked with Roman numerals.
  • the illustration shows the ball 165 in the first gear position, marked I.
  • To engage the second gear the ball 165 is rotated counterclockwise about the axis X2 using the ring 61 until the ball has reached position II.
  • the ball 165 is rotated counterclockwise around the axis X2 using the ring 61 until the ball has reached position III.
  • the ball 165 is rotated counterclockwise about the axis X2 by an additional 40 degrees using the ring 61 until the ball has reached position IV.
  • the ball is pressed inwards by the ring 159 and engages within a groove 167 on the ring gear 164 and takes the ring gear with it in the counterclockwise rotation.
  • the ring 159 which works as a frame within this stepper gear 160, has no internal milling on its link 166. For this reason, the ball moves on an inner diameter 168.
  • the three gears 152, 153, 154 are simultaneously rotated by 120 degrees by the ring gear 164.
  • the ball 165 is further rotated counterclockwise by another 40 degrees using ring 61 until the ball has reached position V.
  • the three gears 152, 153, 154 are no longer rotated by the ring gear 164 because the ball 165 cannot take the ring gear 164 with it.
  • the ball 165 is located on its outer barrel diameter 169. It also remains there when switching from fifth gear to sixth gear and the ball 165 continues to rotate counterclockwise with the help of the ring 61 until the ball has reached position VI.
  • the process that already took place from third to fourth gear is repeated.
  • the ball 165 is pushed inwards by the link of the outer ring 159 within the groove 162 and snaps into a recess 167.
  • the recess 167 is made as a groove 167 and is located on the ring gear 164.
  • the ring gear 164 is rotated from position VI to position VII together with the actuating gear 68, which is connected in one piece to the ring 161.
  • ball 165 is rotated counterclockwise about axis X2 by another 40 degrees using ring 61 until the ball reaches position VIII. In this area, the ring gear 164 is again not rotated.
  • the ball 165 slides within the link 166, which is located as a milling on the inside of the ring 161.
  • the ball 165 is rotated counterclockwise by a further 40 degrees about the axis X2 using the ring 61 until the ball has reached position IX.
  • the pivotable supports 64, 65, 66 in the axial bores are rotated by the actuating gear 68.
  • the pivotable supports 61, 62, 63 which are connected to the gears 152, 153, 154, are not rotated during this movement.
  • This stepping gear 160 in this preferred embodiment moves exclusively in a range of 320 degrees. A complete rotation is not desired in this exemplary embodiment.
  • the movement can be clockwise or counterclockwise.
  • a clockwise rotation corresponds to shifting from a high gear to a lower gear.
  • the functionality works in both directions of rotation. 13b also shows that the axial bores in which the pivotable supports are arranged are evenly spaced on a pitch circle on the lateral axial flat surface of the switching shaft and the pitch circle is arranged concentrically to the axis of rotation X2 of the switching shaft 67.
  • FIG 14 shows a schematic representation of the stepping gear 160 coupled to the switching shaft 67 in connection with the actuation assembly 85. All actuation means are located within the actuation assembly 85. Within the representation is still the right part of the switching shaft 67 and the right ball bearing 32 'shown cut off. As already explained above, the state of the three clutch means K1, K2 and K3 is only changed between the third and fourth gear and between the sixth and seventh gear via the stepping gear 160. On the one hand, the actuating gear 68 actuates the coupling means K4, K5, K6 directly and the coupling means K1, K2, K3 via the ring gear 164. When the cyclist pedals while driving, the bottom bracket shaft 67 constantly rotates about the axis of rotation X2.
  • the entire stepping gear 160 with the reference gear 69 and the actuating gear 68 rotates at the same speed as the switching shaft 67.
  • the axis of rotation X2 of the switching shaft 67 is coaxial with the axis of rotation X11 of the stepping gear 160 and that Stepper gear 160 is located at least to a large extent laterally next to the switching shaft 67 and next to the ball bearing 32 'of the switching shaft 67.
  • the switching shaft 67 is preferably connected to a reference gear 69 with external teeth, which has a larger diameter compared to the outer diameter of the switching shaft 67 and wherein the stepping gear 160 has an actuating gear 68 with external teeth that have a similar or the same diameter compared to the reference gear 69.
  • the switching process is initiated by rotating the actuation gear relative to the reference gear 69. This switching process must also work when the switching shaft is rotating.
  • the superposition gear 170 which is located parallel and not coaxial to the switching shaft, the actuating gear 68 can be rotated in relation to the reference gear 69 from a stationary housing 121.
  • the superposition gear 170 has a sun gear 173, this sun gear 173 being arranged in a twisted manner on a housing 180. This connection can also be made indirectly.
  • An actuating sun gear 174 is mounted in the housing 180 coaxially with this fixed sun gear 173. Both sun gears 173, 174 are in engagement with planetary gears 176. Both sun gears 173, 174 preferably have the same diameter and, in a preferred embodiment, all planetary gears 176, 176', 176", 176"' also have the same diameter.
  • the planetary gears 176, 176', 176", 176'" are mounted on the web 175 via planetary gear axles 179.
  • the planet gears 176, 176', 176", 176'" are preferably in contact with two internal toothings 182,182'.
  • the first internal toothing 182 is located within a concentric bore of an externally toothed reference wheel 177 of the superposition gear.
  • the second internal toothing 182 ' is located within a concentric bore with an externally toothed actuator.
  • the actuating wheel 178 of the superposition gear 170 is constantly in engagement with the actuation gear 68 of the stepper gear 160.
  • the reference wheel 177 of the superposition gear 170 is constantly in engagement with the reference gear 69 of the stepper gear 160.
  • the bottom bracket shaft rotates 67 constantly around the rotation axis X2. If no switching movement is carried out during this journey, the entire stepping gear 160 with the reference gear 69 and the actuating gear 68 rotates at the same speed as the switching shaft 67. Consequently, the reference gear 177 of the superposition gear 170 and the actuation wheel 178 of the superposition gear 170 also rotate during operation constant. Since the sun gear 173 is fixed to the housing, the web also rotates about the axis X10. The actuation sun gear 174 stands still in relation to the housing 180 during operation.
  • an actuation torque MBT is introduced at an actuation interface 181
  • this rotational movement leads to a relative rotation of the actuation gear 68 in relation to the reference gear 69.
  • the actuation is also possible while the Switching shaft 67 rotates.
  • the torque flow that occurs during operation of the manual transmission is shown schematically in FIG. 14 as a thick black line.
  • an electric servomotor 183 is arranged on the actuation interface 181 via a reduction gear 184. In this way, high torques can be fed into the actuation interface 181 to enable shifting under load on the bottom bracket gear.
  • the torques are generated by the electric servomotor 183, amplified by the reduction gear 184, fed into a rotating system within the superposition gear 170, divided into several load paths within the stepper gear 160 and into the clutch means K1 to K6 fed in.
  • This enables the coupling means to connect the individual idler gears to the shift shaft in the correct sequence.
  • an electrically operated actuator 172 can carry out the switching process at the actuation interface 181, but simple and cost-effective controls via a cable, hydraulics or other prior art controls are also possible.
  • a sensor assembly 171 for gear step detection is preferably arranged within the actuation assembly 85 near the actuation interface 181.
  • This assembly consists of a gear 187, which picks up the rotation angle information near the actuation interface 181 and forwards it to the sensor assembly 171.
  • a further gear ratio 186 is arranged behind the gear 187 in order to better prepare the angle information for the electronic position sensor.
  • Figure 15a shows a perspective view of the idler gear 51 from Figure 4 in an advantageous embodiment.
  • the idler gear 51 is on the switching shaft 67, not shown, and is designed with internal teeth 57.
  • the external toothing 190 is in engagement with the drive gear 43, not shown.
  • the teeth of the external teeth 190 are preferably connected to one another laterally via a web 191.
  • the coupling bodies 58 can have a positive connection with internal teeth 57.
  • the internal toothing (57) is advantageously spaced laterally from the external toothing 190.
  • a number of teeth of 15 teeth on the idler gear 51 is necessary. This gearing has a very small root circle.
  • the internal toothing 57 must be on a larger diameter next to the external toothing 190.
  • Such a preferred one-piece design can be produced using the extrusion process.
  • Figure 15b shows one of the idler gear 51 from Figure 4 viewed from the right.
  • the teeth of the internal toothing 57 are connected to one another laterally via a web (191).
  • the footbridge forms a flat surface on the ground.
  • the web here is not a single web, but is formed circularly as an internal ring, the ring being made in one piece together with the external teeth 190 and the internal teeth 57.
  • Figure 15c shows a sectional view of the idler gear 51 from Figure 15b.
  • the teeth of the external toothing 190 and the teeth of the internal toothing 57 are completely connected to one another in a materially bonded manner via a reinforcing ring 78.
  • the external toothing 190 and the internal toothing 57 are advantageously reinforced laterally by the ring 192. The material stresses in the tooth root under load are reduced in an advantageous manner.
  • Figure 15d shows the sectional view of the idler gear 51 from Figure 15b in a two-fold cutaway form.
  • the component is cut at the bottom of the internal toothing 57 and at the lateral end of the external toothing 190 and the resulting parts are shown shifted laterally in order to make the principle clear.
  • the reinforcing ring 78 is arranged axially between the external toothing 190 and the internal toothing 57 and is connected in a materially bonded manner.
  • the idler gear 51 is made from a single piece of steel. It can be seen that a bearing 112 is arranged within the volume which is formed by the lateral surface of the external toothing 190. This bearing surface is preferably hardened and ground and is hardened and ground surface of the switching shaft 67 in contact.
  • the clutch means K1 When the clutch means K1 is activated, there is no relative movement between the idler gear 51 and the switching shaft 67 and the radial forces can be transmitted directly from the external toothing 190 to the switching shaft 67.
  • the flat surfaces 192 of the idler gears are also ground and ensure there is no axial play within the transmission.
  • the transitions between the reinforcing ring 78, the external teeth 190 and the internal teeth 57 are rounded with radii in order to minimize the notch effect.
  • Another description of the reinforcing ring is annular reinforcing disk.
  • FIG. 15 is characterized in that in the area in which it is connected to the idler gear 51, which has an internal toothing 57 which is laterally spaced, it is characterized in that the switching shaft 67 has two different outer diameters in this area.
  • Figure 16a shows a perspective view of the three output gears 37, 38, 39 from Figure 4.
  • These three output gears 37, 38, 39 are made in one piece and, in a preferred embodiment, form wheel pairs 189 with the matching three idler gears 54, 55, 56 , which are arranged on the switching shaft.
  • these three output gears 36, 37, 38 are also made in one piece together with the toothed output hollow shaft 36.
  • the tooth root strength of the three output gears 37, 38, 39 is improved in an advantageous manner if the teeth of the external toothing 190 are at least partially connected to one another laterally via a web, as shown.
  • the illustration also shows an exemplary embodiment of the bottom bracket circuit (10), characterized in that an annular reinforcing disk (78) is cohesively arranged axially laterally and between two output gears (38, 39), the outer diameter of the reinforcing disk (78) being larger than that Root circle diameter of at least one of the two gears.
  • Figure 16b shows an enlargement of a section from Figure 16a.
  • the web 191 laterally bridges the tooth flanks of the output gear 38 and reinforces it.
  • this web 191 together with the side surfaces of the teeth of the driven gear 38, forms an annular reinforcing disk 78, which in turn also reinforces the teeth of the driven gear 39 and is materially connected to it.
  • the side surfaces of the are also in the same preferred embodiment
  • Output gear 37 is completely cohesively connected to the side surfaces of the gear 38 in order to increase the strength of the output gear 37.
  • the bottom bracket gear is preferably also characterized by the fact that at least two pairs of the drive or output gears 37, 38, 39, 41, 42, 43, which are arranged coaxially to the bottom bracket shaft 18, are cohesively connected to one another on the side surfaces of the teeth of the external teeth.
  • Figure 17a shows a perspective view of the three drive gears 43, 42, 41 from Figure 4.
  • These three drive gears 43, 42, 41 are made in one piece and, in a preferred embodiment, form pairs of wheels 189 with the matching three idler gears 51, 52, 53, which are arranged on the switching shaft.
  • these three drive gears 43, 42, 41 are also made in one piece together with the spline 73.
  • the tooth root strength of the drive gear 41 improves in an advantageous manner if the teeth of the external toothing 190 of the drive gear 41 are materially connected to one another with the drive gear 42 on the side surface of the teeth of the external toothing.
  • the illustration also shows that the side surface of the drive gear 42 preferably forms the web that laterally connects the teeth of the drive gear 41 to one another.
  • Figure 17b shows a further perspective view of the three drive gears 43, 42, 41 from Figure 4.
  • the illustration shows a preferred embodiment, which is characterized in that a third drive gear 43 is arranged laterally next to the two drive gears 41, 42, which is fixed is connected to the two drive gears 41, 42 via an annular hollow body 193.
  • the illustration also shows the screw connection 49 for the rotating circuit board, which is part of the sensor device.
  • the bottom bracket circuit 10 is characterized in that a sensor board 44 with electronic components is attached to a drive gear 41, 42, the electronic components providing an electronic signal which represents at least the torque of the cyclist.
  • crank arm crank front pulley
  • Screw connection rotating plate. Screw connection, fixed to the housing.
  • Idler gear with 15 teeth Idler gear with 17 teeth.
  • Idler gear with 20 teeth Idler gear with 20 teeth.
  • Idler gear with 21 teeth Idler gear with 21 teeth

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Abstract

The invention relates to a bottom bracket gear shift device (10) with an actuation device (85), in particular for a muscle-powered vehicle, comprising a gearing mechanism that has a selector shaft (67) on which a plurality of idler wheels (109) are mounted, said idler wheels forming wheel pairs (189) together with a corresponding plurality of gear wheels, wherein the idler wheels (109) can be connected to the selector shaft (67) by means of coupling bodies (58). The bottom bracket gear shift device is characterized in that a speed modulation gearbox (170) is arranged within the actuation device (85), and the selector shaft (67) is rigidly connected to a reference gear wheel (69). The reference gear wheel (69) is located laterally next to and coaxially to the selector shaft (67). Furthermore an actuation gear wheel (68) is located coaxially to the reference gear wheel (69) and laterally next to the reference gear wheel (69). The actuation gear wheel (68) is formed with an outer toothing and an inner toothing (71), and the inner toothing of the actuation gear wheel (68) is directly or indirectly connected to the shifting means or the coupling means. The outer toothing of the actuation gear wheel (68) is additionally in engagement with an actuation gear wheel of the speed modulation gearbox (178), and the outer toothing of the reference gear wheel (69) is likewise in engagement with a reference gear wheel of the speed modulation gearbox (177). The actuation gear wheel of the speed modulation gearbox (178) and the reference gear wheel of the speed modulation gearbox (177) are arranged coaxially to each other and are not coaxial to the selector shaft (67).

Description

Tretlagerschaltung mit Betätigungsvorrichtung für ein Fahrrad und ein Fahrrad mit einer solchen Tretlagerschaltung Bottom bracket gear with actuating device for a bicycle and a bicycle with such a bottom bracket gear
Die Erfindung betrifft eine Tretlagerschaltung mit Betätigungsvorrichtung für ein Fahrrad sowie ein Fahrrad mit einer solchen Betätigungsvorrichtung für eine Tretlagerschaltung. The invention relates to a bottom bracket circuit with an actuating device for a bicycle and a bicycle with such an actuating device for a bottom bracket circuit.
Wenn im Rahmen der folgenden Beschreibung von einer Tretlagerschaltung mit Betätigungsvorrichtung die Rede ist, so sind in gleicher weise damit eine Betätigungsvorrichtung für eine Tretlagerschaltung gemeint. Auch ist an dieser Stelle anzuführen, dass die Begriffe Tretlagerschaltung, Tretlagergetriebe, Mehrfachgetriebe oder Getriebeeinheit oft in der Literatur und Patentschriften für die gleiche Sache verwendet werden. Zusätzlich ist an dieser Stelle anzuführen, dass die Begriffe Kupplungsvorrichtung und Schaltvorrichtung ebenfalls oft in der Literatur und Patentschriften für die gleiche Sache verwendet werden. If the following description refers to a bottom bracket circuit with an actuating device, this also means an actuating device for a bottom bracket circuit. It should also be noted at this point that the terms bottom bracket gear, bottom bracket gear, multiple gear or gear unit are often used in the literature and patents for the same thing. In addition, it should be noted at this point that the terms clutch device and switching device are also often used in the literature and patent specifications for the same thing.
Fahrräder weisen optional auch einen Hilfsantrieb auf, der die Tretbewegung eines Radfahrers unterstützt. Diese Fahrräder werden dann auch Elektrofahrräder genannt. Eine Gangschaltung sorgt beim Fahrrad dafür, dass über einen weiten Geschwindigkeitsbereich mit etwa gleichbleibender Trittfrequenz pedal iert werden kann. Bicycles optionally also have an auxiliary drive that supports the pedaling movement of a cyclist. These bicycles are then also called electric bicycles. Gear shifting on a bicycle ensures that you can pedal over a wide speed range with an approximately constant cadence.
Der Hilfsantrieb sitzt bei den hier betrachteten Elektrofahrrädern in der Nähe des Tretlagers. Bei dieser Konfiguration kommen üblicherweise Kettenschaltungen oder Nabenschaltungen zum Einsatz, weil am Tretlager nicht ausreichend Platz zur Verfügung steht. Kettenschaltungen sind jedoch insofern nachteilig, als die Komponenten der Gangschaltung, nämlich die Ritzel an der Hinternabe, das wenigstens eine Kettenblatt sowie die Kette nebst Kettenumwerfer ungeschützt sind und daher leicht verschmutzen. Eine Kettenschaltung ist daher vergleichsweise wartungsintensiv. The auxiliary drive of the electric bicycles considered here is located near the bottom bracket. In this configuration, derailleur gears or hub gears are usually used because there is not enough space at the bottom bracket. However, derailleur gears are disadvantageous in that the components of the gear shift, namely the sprockets on the rear hub, the at least one chainring and the chain and the chain derailleur are unprotected and therefore easily dirty. A derailleur gear is therefore comparatively maintenance-intensive.
Nabenschaltungen werden anstelle von oder zusammen mit Kettenschaltungen am Hinterrad verwendet. Die Nabenschaltungen sind von der Außenumgebung abgekapselt in einem Gehäuse angeordnet und daher weitgehend wartungsfrei. Nachteilig ist jedoch bei Nabenschaltungen das hohe Gewicht am Hinterrad, das zu einer ungünstigen Gewichtsverteilung führt. Nicht nur beim Tragen, sondern auch in Kurvenfahrten oder bei sportlicher Fahrt im Gelände ist das hohe Gewicht an der Hinterradnabe störend. Hub gears are used instead of or together with derailleur gears on the rear wheel. The hub gears are encapsulated from the outside environment and arranged in a housing and are therefore largely maintenance-free. However, the disadvantage of hub gears is the high weight on the rear wheel, which leads to an unfavorable weight distribution. The high weight on the rear wheel hub is disruptive not only when carrying, but also when cornering or during sporty off-road driving.
Eine deutlich vorteilhaftere Gewichtsverteilung ergibt sich, wenn die Gangschaltung mittig im Fahrrad positioniert ist, wie dies beispielsweise bei Tretlagerschaltungen der Fall ist. Allerdings sind Tretlagerschaltungen recht groß, so dass um das Tretlager herum kein Platz für den Elektromotor bleibt. Zudem sind die Tretlagerschaltungen von sich aus bereits so schwer, dass das zusätzliche Gewicht eines Hilfsantriebs zu einem Elektrofahrrad führen würde, das für den Alltag oder für die Weiterfahrt bei leerer Batterie zu schwer wäre. A significantly more advantageous weight distribution results when the gear shifter is positioned in the middle of the bicycle, as is the case with bottom bracket shifters, for example. However, bottom bracket gears are quite large, so there is no space around the bottom bracket for the electric motor. In addition, the bottom bracket gears are already so heavy that this The additional weight of an auxiliary drive would result in an electric bicycle that would be too heavy for everyday use or to continue riding when the battery is empty.
Bereits ab den 50er Jahren des 20sten Jahrhunderts wurden Fahrräder der Marke NSU Quickly mit Hilfsantrieb und Gangschaltung in der Nähe des Tretlagers in Serie gebaut. Beispielhaft sei an dieser Stelle die DE967668 genannt. Bereits hier konnte der Fahrer seine T rittfrequenz an die Fahrgeschwindigkeit durch Einlegen von unterschiedlichen Gängen einregeln. As early as the 1950s, bicycles of the NSU Quickly brand were built in series with auxiliary drive and gear shifting near the bottom bracket. DE967668 is mentioned as an example here. Here the driver could already adjust his cadence to the driving speed by selecting different gears.
Auch ist aus der DE19750659A1 und der US2011/0120794A1 ein Schaltgetriebe mit Hilfsantrieb bekannt, welches in der Nähe des Tretlager angeordnet ist. Diese Konstruktionen sind leider relativ groß und schwer, was als nachteilig zu werten ist. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktionen ist, dass ein Gangwechsel unter Last ohne Unterbrechung der Tretbewegung nicht möglich ist. A manual transmission with an auxiliary drive is also known from DE19750659A1 and US2011/0120794A1, which is arranged near the bottom bracket. Unfortunately, these constructions are relatively large and heavy, which can be seen as a disadvantage. Another disadvantage of these designs is that it is not possible to change gears under load without interrupting the pedaling movement.
Im Laufe der Jahre wurden Tretlagerschaltungen Fahrräder immer weiter entwickelt. In Bezug auf Baugröße und Gewicht ist ein Aufbau des Schaltgetriebes gemäß EP1445088A2 vorteilhaft. Hierbei handelt es sich um eine Getriebeeinheit eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs, mit einer ersten Welle, die meist parallel zur Tretlagerwelle angeordnet ist und an der eine Mehrzahl von Losrädern gelagert sind, und einer entsprechenden Anzahl von Zahnrädern, die an wenigstens einer zweiten Welle gelagert sind, wobei die Losräder jeweils mittels Kupplungsmitteln mit der ersten Welle verbindbar sind, wobei die erste Welle als Hohlwelle ausgebildet ist und einen oder zwei koaxial innenliegende Schaltbolzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Schaltbolzen mit Antriebsmitteln verbunden ist oder sind, die dazu ausgelegt sind, den oder die Schaltbolzen axial zur Betätigung zu verschieben. Die erste Welle wird auch oft Schaltwelle genannt. Die Kupplungsmittel, auch oft Schaltkupplungen oder Schaltmittel genannt, sind hierbei als formschlüssige Freiläufe ausgeführt und befinden sich auf axial verschiebbaren Schaltbolzen angeordnet. Es sind somit Freilaufkörper auf den Schaltbolzen angeordnet. Over the years, bottom bracket gears on bicycles have been further developed. In terms of size and weight, a structure of the manual transmission according to EP1445088A2 is advantageous. This is a transmission unit of a vehicle powered by muscle power, with a first shaft, which is usually arranged parallel to the bottom bracket shaft and on which a plurality of idler gears are mounted, and a corresponding number of gears, which are mounted on at least one second shaft , wherein the idler gears can each be connected to the first shaft by means of coupling means, the first shaft being designed as a hollow shaft and having one or two coaxially internal switching pins, characterized in that the switching pin or pins is or are connected to drive means which are designed for this purpose to move the switching pin(s) axially for actuation. The first wave is also often called the switching wave. The coupling means, also often called switching clutches or switching means, are designed as positive freewheels and are arranged on axially displaceable switching pins. Freewheel bodies are therefore arranged on the switching pins.
Ein Drehmoment, welches vom Fahrradfahrer auf das Getriebe während der Fahrt und auch während des Schaltvorgangs eingeleitet wird, muss von der Welle über die Kupplungsmittel in das jeweilige Zahnrad geleitet werden. Ein Schalten unter Last ist bei dieser Art von Schaltgetrieben sehr schlecht möglich, da die axiale Bewegung des Kupplungsmittels umso schwerer geht, je mehr Drehmoment durch den Fahrer eingeleitet wird. Die Ursache ist die erhöhte Flächenpressung zwischen den kraftübertragenen Bauteilen. A torque, which is introduced by the cyclist onto the gearbox while driving and also during the switching process, must be transmitted from the shaft via the coupling means into the respective gear. Shifting under load is very difficult with this type of manual transmission, since the more torque the driver introduces, the more difficult it is for the axial movement of the clutch means to occur. The cause is the increased surface pressure between the force-transmitted components.
Die Betätigungsmittel, die auch oft Antriebsmittel genannt werden, sind beim Schalten unter Last aufgrund der erhöhte Flächenpressung nicht mehr in der Lage die Kupplungsmittel zu bewegen. Die Schaltkraft ist die Kraft, die das Betätigungsmittel aufbringen muss, um die Kupplungsmittel zu bewegen. Falls sich innerhalb eines Getriebes die Schaltkraft in Abhängigkeit vom Drehmoment des Fahrers erhöht, ist das als großer systemimmanenter Nachteil zu werten. The actuating means, which are also often called drive means, are no longer able to move the clutch means when shifting under load due to the increased surface pressure. The switching force is the force that the actuating means must apply to the clutch means to move. If the shifting force within a transmission increases depending on the driver's torque, this should be seen as a major disadvantage inherent in the system.
Schaltgetriebe nach dem Stand der Technik besitzen diesen systemimmanenten Nachteil. Betrachtet man die EP 2 379402 B2, so kann hier jedes einzelne Losrad mit Hilfe von jeweils einem Freilaufzahn, welcher auf der Schaltwelle beweglich angeordnet ist, zur Schaltwelle eingekuppelt werden. Die Freilaufzähne werden durch Federn ständig in Richtung die Kupplungsverzahnungen der Losräder gedrückt. Die Geometrie der Freilaufzähne ist so gewählt, dass sie betriebssicher unter Last in der Kupplungsverzahnung des Losrades eingekuppelt verbleiben und während des Betriebs keine Reaktionskraft in Richtung des Betätigungsmittels entsteht. Das Betätigungsmittel, welches in dieser Konstruktion innerhalb der Schaltwelle als Nockenwelle rotiert, muss beim Schalten unter Last den relevanten Freilaufzahn aus seinem Formschluß lösen und hierbei enorme Reibkräfte überwinden. Auch hier erhöht sich die Schaltkraft, wenn durch den Benutzer ein erhöhtes Drehmoment über die Pedalen in die Tretlagerwelle eingespeist wird. Dieses ist als Nachteil zu werten. Manual transmissions according to the state of the art have this inherent disadvantage. If you look at EP 2 379402 B2, each individual idler gear can be coupled to the shift shaft with the help of one freewheel tooth, which is movably arranged on the shift shaft. The freewheel teeth are constantly pressed by springs towards the clutch teeth of the idler gears. The geometry of the freewheel teeth is chosen so that they remain reliably engaged in the clutch teeth of the idler gear under load and no reaction force is created in the direction of the actuating means during operation. The actuating means, which in this design rotates within the switching shaft as a camshaft, must release the relevant freewheel tooth from its positive locking position when shifting under load and thereby overcome enormous frictional forces. Here too, the switching force increases when the user feeds increased torque into the bottom bracket shaft via the pedals. This can be seen as a disadvantage.
Betrachtet man die Patentschrift DE 10 2013 112 788 B4 oder die US10526044B2, so wird hier das Schaltverhalten unter Last zwar durch eine optimierte Gestalt des Betätigungsmittels zwar verbessert, der Umstand, dass die Reibkräfte zwischen den Freilaufzähnen und der Innenverzahnung der Losräder dennoch vollständig durch das Betätigungsmittel überwunden werden müssen, ist als Nachteil dieser Ausführung zu werten. If you look at the patent DE 10 2013 112 788 B4 or US10526044B2, the switching behavior under load is improved by an optimized shape of the actuating means, but the fact that the frictional forces between the freewheel teeth and the internal teeth of the idler gears is still completely controlled by the actuating means must be overcome is seen as a disadvantage of this design.
Das Betätigungsmittel als Teil der gesamten Betätigungsvorrichtung wird meist nach dem Stand der Technik durch die menschliche Hand am Lenker des Fahrrades betätigt. In neuartigen Ausführungen nach dem Stand der Technik ist auch eine Betätigung durch elektrische Aktuatoren üblich. Da die menschliche Hand und auch kleine Elektromotoren, wie sie innerhalb von Aktuatoren Verwendung finden, nur eine begrenzte mechanische Arbeit erbringen können, besteht also Bedarf an einer Betätigungsvorrichtung für eine Tretlagerschaltung mit geringen Schaltkräften und verbessertem Lastschaltverhalten. According to the prior art, the actuating means as part of the entire actuating device is usually operated by the human hand on the handlebars of the bicycle. In new designs according to the prior art, actuation by electrical actuators is also common. Since the human hand and also small electric motors, such as those used in actuators, can only perform a limited amount of mechanical work, there is a need for an actuating device for a bottom bracket circuit with low switching forces and improved power shifting behavior.
Beim Radfahren darf es während eines Gangwechsels niemals zu einem Durchrutschen der Pedalen kommen. Der Fahrradfahrer darf nicht plötzlich “ins Leere“ treten. Hierdurch können Verletzungen, besonders im Kniebereich, auftreten. Viele Getriebe nach dem Stand der Technik sind so aufgebaut, dass kein Leerlauf zwischen einzelnen Gängen während des Gangwechsels auftreten kann. Beispielhaft sei an dieser Stelle die Patentschrift DE102004045364.0 angeführt. Die Kupplungsmittel besitzen eine Freilauffunktion und sind von aussen durch ein Betätigungsmittel ansteuerbar. Dieses Tretlagergetriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß sich während des Schaltvorganges der Zustand von mindestens zwei Kupplungsmitteln gleichzeitig ändert. Die Änderung des Zustands der Kupplungsmittel innerhalb des Schaltvorgangs so zu steuern, daß kein Leerlauf eintritt, wird so erreicht. When cycling, the pedals should never slip while changing gears. The cyclist must not suddenly step “into the void”. This can cause injuries, especially in the knee area. Many prior art transmissions are constructed in such a way that no idling between individual gears can occur during gear changes. The patent specification DE102004045364.0 is cited as an example here. The coupling means have a freewheeling function and can be controlled from the outside by an actuating means. This bottom bracket gear is characterized in that the state of at least two coupling means changes simultaneously during the switching process. Controlling the change in the state of the clutch means during the switching process so that idling does not occur is achieved in this way.
Ein weiteres Beispiel für eine gute Ausführung kann aus der Patentschrift WO 2009/132605 A1 entnommen werden. Auch diese Ausführung besitzt viele Losräder, die nebeneinander auf einer Welle gelagert sind und sich mit Hilfe von schaltbare Freiläufen mit der Welle verbinden lassen. Damit es in keiner Situation zu einem Durchrutschen kommen kann, gibt es zwischen 2 Gängen innerhalb des Schaltvorgangs immer einen bestimmten Zeitraum, in welchem zwei Freilaufkörper betätigt sind und aktiv in Innenverzahnungen der Losräder gedrückt werden und somit in eine Drehrichtung dafür sorgen, daß eines von den zwei relevanten Losrädem Drehmoment auf die Welle übertragen kann. Another example of good execution can be found in patent specification WO 2009/132605 A1. This version also has many idler gears that are mounted side by side on a shaft and can be connected to the shaft using switchable freewheels. So that slipping cannot occur in any situation, there is always a certain period of time between 2 gears during the shifting process, during which two freewheel bodies are actuated and are actively pressed into the internal teeth of the idler gears and thus ensure in one direction of rotation that one of the two relevant idler gears can transmit torque to the shaft.
Betrachtet man Getriebe nach dem Stand der Technik wie zum Beispiel in der Patentschrift EP 1982913A1 dargestellt, so werden auch hier die Kupplungsmittel durch Rotation des Betätigungsmittels angesteuert. Da sich das Betätigungsmittel als Teil der Betätigungsvorrichtung an einer Welle befindet, die während der Fahrt rotiert, muß der Schaltbefehl mit Hilfe eines Überlagerungsgetriebes vom stehenden Gehäuse auf die rotierende Welle übertragen werden. Falls das Überlagerungsgetriebe, welches meist als Planetengetriebe ausgestaltet ist, sich gemäß dem Stand der Technik koaxial und seitlich neben der Schaltwelle befindet, vergrößert sich die Baubreite des Getriebes in nachteilhafter Weise. If one considers gearboxes according to the prior art, as shown, for example, in patent specification EP 1982913A1, here too the coupling means are controlled by rotation of the actuating means. Since the actuating means is located as part of the actuating device on a shaft that rotates while driving, the switching command must be transmitted from the stationary housing to the rotating shaft using a superposition gear. If the superposition gear, which is usually designed as a planetary gear, is located coaxially and laterally next to the switching shaft according to the prior art, the overall width of the gear increases disadvantageously.
Der Q-Faktor beim Fahrrad bestimmt die Standbreite und bezeichnet den seitlichen Abstand der Montagepunkte der Pedale an den Kurbeln. Falls das Getriebegehäuse eine bestimmte Baubreite überschreitet, wird der Q-Faktor zu groß und das hat ergonomische und biomechanische Nachteile. The Q factor on a bicycle determines the stance width and describes the lateral distance between the mounting points of the pedals on the cranks. If the gearbox housing exceeds a certain width, the Q factor becomes too large and this has ergonomic and biomechanical disadvantages.
Es besteht also Bedarf an einer Tretlagerschaltung mit einer integrierten Betätigungsvorrichtung innerhalb eines schmalen Getriebegehäuses. Falls Getriebe nach dem Stand der Technik zusätzlich über eine hohe Anzahl an nutzbaren Gängen verfügen sollen, werden oft zwei Getriebestufen hintereinandergeschaltet, um dieses Ziel zu erreichen. There is therefore a need for a bottom bracket gearshift with an integrated actuating device within a narrow gearbox housing. If state-of-the-art transmissions are also required to have a high number of usable gears, two gear stages are often switched in series to achieve this goal.
Gut erkennbar ist ein solcher Aufbau beispielhaft in Figur 1 in der Patentschrift US5924950 oder in der Figur 8 aus der EP1445088A2 dargestellt. In diesem Fall verfügen diese Getriebe über mehrere Betätigungsmittel die durch den Benutzer im Fall von bestimmten Gangwechseln gleichzeitig angesteuert werden müssen. Die Notwendigkeit einer zweifachen Bedienung der Betätigungsmittel durch den Benutzer des Fahrrades ist nachteilig. Es wäre eine Betätigungsvorrichtung vorteilhaft, die dieses Problem löst. Such a structure is clearly visible, for example, in Figure 1 in the patent specification US5924950 or in Figure 8 from EP1445088A2. In this case, these gearboxes have several actuation means that have to be controlled by the user at the same time in the case of certain gear changes. The need for the user of the bicycle to operate the actuation means twice is disadvantageous. It would be advantageous to have an actuator that solves this problem.
Der Benutzer möchte nur einen Bedienbefehl auslösen, um von einen Gang in einen anderen Gang zu wechseln. Um diese Funktion umzusetzen, sind dem Fachmann die sogenannten Schrittschaltgetriebe bekannt. Hier wird zum Beispiel eine mechanische Eingangsbewegung in zwei Ausgangsbewegungen mit unterschiedlichem Takt aufgeteilt. Ein axial besonders platzsparendes Schrittschaltgetriebe von Siemens ist beispielsweise aus der Patentschrift DE1113618 bekannt. The user just wants to trigger an operating command to change from one gear to another gear. In order to implement this function, the person skilled in the art is familiar with the so-called stepping gears. Here, for example, a mechanical input movement is divided into two output movements with different timing. An axially particularly space-saving stepping gear from Siemens is known, for example, from patent DE1113618.
Getriebe, die mehrere Betätigungsmittel und Kupplungsmittel mit Hilfe von Schrittschaltgetrieben gleichzeitig ansteuern, sind beispielweise aus den Patentschriften FR2776613A1 , DE102009060484B4 oder DE000019720794A1 bekannt. In den genannten Ausführungen steht jedoch meist für das Schrittschaltgetriebe nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung, sodass auch nur eine begrenzte Schaltkraft übertragen werden kann. Transmissions that control several actuating means and coupling means simultaneously using stepper gears are known, for example, from the patents FR2776613A1, DE102009060484B4 or DE000019720794A1. In the versions mentioned, however, there is usually only a limited installation space available for the stepper gearbox, so that only a limited switching force can be transmitted.
Um Lastschaltfähigkeit zu erreichen, wird eine hohe Schaltkraft benötigt. Es besteht folglich Bedarf an einer T retlagerschaltung mit genügend Bauraum für eine Betätigungsvorrichtung, die mindestens ein Überlagerungsgetriebe und ein Schrittschaltgetriebe enthält, damit diese Getriebe auch hohe Schaltkräfte beim Schalten unter Last übertragen können. Der gesamte Bauraum der Tretlagerschaltung sollte zusätzlich jedoch rückwärtig zum Hinterrad möglichst klein sein, damit genug Platz für die Bereifung, eine kurze Kettenstrebenlänge und ebenfalls genug Platz für Drehpunkte einer optimalen Federungskinematik zur Verfügung steht. In order to achieve power shifting capability, a high switching force is required. There is therefore a need for a bottom bracket shifter with enough space for an actuating device that contains at least one superposition gear and a stepper gear, so that these gears can also transmit high switching forces when shifting under load. The entire installation space of the bottom bracket gear should also be as small as possible towards the rear wheel so that there is enough space for the tires, a short chainstay length and also enough space for pivot points for optimal suspension kinematics.
Es besteht also Bedarf an einer Betätigungsvorrichtung für Tretlagerschaltungen eines Fahrrades, die so klein und schmal baut, dass sie optional auch mit einem Hilfsantrieb am Tretlager kombiniert werden kann, nur ein geringes Gewicht aufweist und mit modernen Federungskonstruktionen kompatibel ist. Zusätzlich besteht Bedarf an einer Betätigungsvorrichtung für Tretlagerschaltungen mit verbessertem Lastschaltverhalten, wobei jedoch in keiner Fahrsituation und Schaltsituation ein Durchrutschen der Pedalen auftreten darf. Die Schaltkräfte sollten im Vergleich zum Stand der Technik reduziert sein. There is therefore a need for an actuating device for the bottom bracket gears of a bicycle that is so small and narrow that it can optionally be combined with an auxiliary drive on the bottom bracket, is light in weight and is compatible with modern suspension designs. In addition, there is a need for an actuating device for bottom bracket gearshifts with improved powershift behavior, although the pedals must not slip in any driving or switching situation. The switching forces should be reduced compared to the state of the art.
Elektrofahrräder ohne Tretlagerschaltung nach dem Stand der Technik besitzen in ihrem Gehäuse genügend Bauraum, um einen technologisch benötigten Drehmomentsensor und einen Drehzahlsensor unterzubringen. Die Summe aller Sensoren und elektronischen Bauteile, die innerhalb eines Elektrofahrrads mit Hilfsantrieb, insbesondere in Form eines Mittelmotors, verwendet werden, um Signale zu erzeugen, die für die Steuerung oder Regelung des Motors in der vom Benutzer gewünschten Weise erforderlich sind, seien im folgenden als Sensoranordnung bezeichnet. Electric bicycles without bottom bracket shifting according to the state of the art have enough space in their housing to accommodate a technologically required torque sensor and a To accommodate a speed sensor. The sum of all sensors and electronic components that are used within an electric bicycle with an auxiliary drive, in particular in the form of a mid-engine, to generate signals that are necessary for controlling or regulating the motor in the manner desired by the user are referred to below as Sensor arrangement referred to.
Um die oben beschriebenen Probleme der Integration einer vorteilhaften Tretlagerschaltung in ein Elektrofahrrads mit Hilfsantrieb, insbesondere in Form eines Mittelmotors, zu lösen, bedarf es eines sehr leicht und bauenden Getriebes mit einer schmalen Sensoranordnung. Die Zahnräder innerhalb des Getriebes, die auf der einen Seite die Drehzahl des Elektromotors reduzieren und die Zahnräder, die als Antriebs-, Abtriebs- und Losräder für die Schaltfunktion verantwortlich sind, können nicht klassisch mit der Methode des Abwälzfräsens hergestellt werden, da sie sonst viel zu schwer werden würden und auch einen zu großen Bauraum einnehmen würden. Dieser Bauraum wird jedoch für die Betätigungsvorrichtung benötigt. In order to solve the problems described above of integrating an advantageous bottom bracket shifter into an electric bicycle with an auxiliary drive, especially in the form of a mid-engine, a very light and compact transmission with a narrow sensor arrangement is required. The gears within the transmission, which on the one hand reduce the speed of the electric motor and the gears which are responsible for the switching function as drive, output and idler gears, cannot be manufactured in the classic way using the hobbing method, otherwise they would require a lot would become too heavy and would also take up too much space. However, this installation space is required for the actuating device.
Es besteht also Bedarf einer verbesserten Betätigungsvorrichtung für eine Tretlagerschaltung eines Fahrrades. Hierzu müssen neben der Sensoranordnung auch die Zahnräder verbessert werden und sollten eine Gestalt haben, die zu einer geringen Masse und eine schmale Baubreite der Tretlagerschaltung führt, damit die Betätigungsvorrichtung ohne Verschlechterung des Q- Faktors in den zur Verfügung stehenden Bauraum integriert werden kann. There is therefore a need for an improved actuation device for a bottom bracket shifter of a bicycle. For this purpose, in addition to the sensor arrangement, the gears must also be improved and should have a shape that leads to a low mass and a narrow overall width of the bottom bracket circuit so that the actuating device can be integrated into the available installation space without deteriorating the Q factor.
Die Erfindung löst diese Probleme durch eine Tretlagerschaltung nach Anspruch 1. The invention solves these problems by a bottom bracket circuit according to claim 1.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Tretlagerschaltung mit einer Betätigungsvorrichtung, insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, mit einem Getriebe, wobei das Getriebe eine Schaltwelle aufweist, an der eine Mehrzahl von Losrädern gelagert sind, die mit einer entsprechenden Mehrzahl von Zahnrädern Radpaare bilden, wobei die Losräder mittels Kupplungskörpern mit der Schaltwelle verbindbar sind, zeichnet sich zur Problemlösung durch eine beliebige Kombination der folgenden Merkmale aus: An advantageous embodiment of the bottom bracket circuit with an actuating device, in particular for a vehicle powered by muscle power, with a transmission, the transmission having a switching shaft on which a plurality of idler gears are mounted, which form wheel pairs with a corresponding plurality of gears, the idler gears can be connected to the switching shaft using coupling bodies, is characterized by any combination of the following features to solve the problem:
A. innerhalb der Betätigungsvorrichtung (85) ist ein Überlagerungsgetriebe (170) angeordnet ist, A. a superposition gear (170) is arranged within the actuating device (85),
B. die Schaltwelle (67) ist fest mit einem Referenzzahnrad (69) verbunden, B. the switching shaft (67) is firmly connected to a reference gear (69),
C. das Referenzzahnrad (69) befindet sich seitlich neben und koaxial zu der der Schaltwelle (67), C. the reference gear (69) is located laterally next to and coaxial with that of the switching shaft (67),
D. ein ein Betätigungszahnrad (68) befindet sich koaxial zum Referenzzahnrad (69) und seitlich neben dem Referenzzahnrad (69), E. das Betätigungszahnrad (68) mit einer Aussenverzahnung und einer Innenverzahnung (71) ausgestaltet, D. an actuating gear (68) is located coaxially with the reference gear (69) and laterally next to the reference gear (69), E. the actuating gear (68) is designed with external teeth and internal teeth (71),
F. die Innenverzahnung des Betätigungszahnrades (68) steht mittelbar oder unmittelbar mit den Schaltmitteln oder den Kupplungsmitteln in Verbindung, F. the internal teeth of the actuating gear (68) are directly or indirectly connected to the switching means or the coupling means,
G. die Aussenverzahnung des Betätigungszahnrades (68) steht mit einem Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes (178) im Eingriff, G. the external teeth of the actuating gear (68) are in engagement with an actuating gear of the superposition gear (178),
H. die Aussenverzahnung des Referenzzahnrades (69) steht mit einem Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes (177) im Eingriff, H. the external teeth of the reference gear (69) are in engagement with a reference gear of the superposition gear (177),
I. das Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes (178) und das Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes (177) sind koaxial zueinander angeordnet sind und befinden sich nicht koaxial zur Schaltwelle (67). I. the actuating gear of the superposition gear (178) and the reference gear of the superposition gear (177) are arranged coaxially to one another and are not coaxial with the switching shaft (67).
Dadurch, dass innerhalb der Betätigungsvorrichtung ein Überlagerungsgetriebe angeordnet ist und wobei das Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes und das Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes mit einer Aussenverzahnung und einer Innenverzahnung ausgestaltet sind, kann das Überlagerungsgetriebe platzsparend parallel zur Schaltwelle angeordnet werden und die Baubreite der Tretlagerschaltung bleibt vorteilhaft schmal. Because a superposition gear is arranged within the actuating device and the actuating gear of the superposition gear and the reference gear of the superposition gear are designed with external teeth and internal teeth, the superposition gear can be arranged parallel to the shift shaft to save space and the overall width of the bottom bracket gear remains advantageously narrow.
Ein Aktuator kann platzsparend innerhalb der Betätigungsvorrichtung angeordnet werden, wenn konzentrisch zum Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes ein Betätigungssonnenrad angeordnet ist. An actuator can be arranged in a space-saving manner within the actuating device if an actuating sun gear is arranged concentrically to the reference gear of the superposition gear.
Es werden Bauteile eingespart, wenn Tretlagerschaltung dadurch gekennzeichnet ist, dass konzentrisch zum Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes ein gehäusefestes Sonnenrad angeordnet ist und wobei dieses gehäusefestes Sonnenrad mittelbar oder unmittelbar mindestens verdrehtest mit einem Gestell oder Gehäuse verbunden ist. Das gehäusefeste Sonnenrad kann so einstückig zusammen mit einer Gehäusewand gefertigt werden. Components are saved if the bottom bracket circuit is characterized in that a sun gear fixed to the housing is arranged concentrically to the actuating gear of the superposition gear and this sun gear fixed to the housing is connected directly or indirectly, at least in a twisted manner, to a frame or housing. The sun gear fixed to the housing can thus be manufactured in one piece together with a housing wall.
Bevorzugt ist die Tretlagerschaltung dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungssonnenrad relativ zu einem Gestell oder Gehäuse um einen Winkel gedreht werden kann, um die Tretlagerschaltung zu betätigen. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da man so durch die Anordnung einer Betätigungsschnittstelle nicht nur ein elektrisch betriebener Aktuator benutzen kann, um den Schaltvorgang durchführen, sondern man innerhalb der Betätigungsvorrichtung auch einfache und kostengünstige Ansteuerungen über einen Seilzug, über eine Hydraulik oder andere Betätigungen nach dem Stand der Technik integrieren kann. Wenn das Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes und das Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes und das Betätigungssonnenrad und das gehäusefeste Sonnenrad als Planetengetriebe angeordnet sind, benötigt die gesamte Betätigungsvorrichtung nur einen kleinen Bauraum. Hierbei ist zu beachten, daß sich das Planetengetriebe bevorzugt nicht koaxial zur Schaltwelle befinden sollte. The bottom bracket circuit is preferably characterized in that the actuating sun gear can be rotated through an angle relative to a frame or housing in order to actuate the bottom bracket circuit. This configuration is advantageous because by arranging an actuation interface you can not only use an electrically operated actuator to carry out the switching process, but also simple and inexpensive controls within the actuation device via a cable, hydraulics or other actuations as required can integrate the technology. If the actuating gear of the superposition gear and the reference gear of the superposition gear and the actuating sun gear and the sun gear fixed to the housing are arranged as a planetary gear, the entire actuating device only requires a small installation space. It should be noted that the planetary gear should preferably not be coaxial with the shift shaft.
Das Überlagerungsgetriebe ist einfach aufgebaut und preisgünstig im Sinterverfahren herstellbar, wenn es dadurch gekennzeichnet ist, dass innerhalb des Planetengetriebes sich Planetenräder befinden, die über Planetenradachsen miteinander verbunden sind und wobei mindestens ein Planetenrad im Eingriff mit dem Betätigungssonnenrad steht und wobei mindestens ein weiteres Planetenrad mit dem gehäusefesten Sonnenrad im Eingriff steht und wobei sich innerhalb des Planetengetriebes Planetenräder befinden, die über Planetenradachsen miteinander verbunden sind und wobei mindestens ein Planetenrad im Eingriff mit dem Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes steht und wobei mindestens ein weiteres Planetenrad mit dem Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes im Eingriff steht. Das Planetengetriebe wird als Überlagerungsgetriebe vollständig funktionsfähig, wenn die Planetenradachsen am Steg des Planetengetriebes angeordnet sind. The superposition gear has a simple structure and can be produced inexpensively using the sintering process if it is characterized in that within the planetary gear there are planetary gears which are connected to one another via planetary gear axles and at least one planetary gear is in engagement with the actuating sun gear and at least one further planetary gear is in engagement with the The sun gear fixed to the housing is engaged and wherein within the planetary gear there are planet gears which are connected to one another via planetary gear axles and wherein at least one planet gear is in engagement with the reference gear of the superposition gear and at least one further planet gear is in engagement with the actuating gear of the superposition gear. The planetary gear becomes fully functional as a superposition gear when the planetary gear axles are arranged on the web of the planetary gear.
Die Betätigungsvorrichtung verbreitet das Gehäuse in vorteilhafter Ausgestaltung nicht, wenn sich das Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes und das Referenzzahnrad koplanar zueinander befinden und wenn ihre Drehachsen zueinander parallel sind. In an advantageous embodiment, the actuating device does not spread the housing when the reference gear of the superposition gear and the reference gear are coplanar to one another and when their axes of rotation are parallel to one another.
Der gleiche Vorteil einer schmalen Bauform ergibt sich, wenn das Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes und das Betätigungszahnrad koplanar zueinander angeordnnet sind und ihre Drehachsen zueinander parallel sind. The same advantage of a narrow design results when the actuating gear of the superposition gear and the actuating gear are arranged coplanar to one another and their axes of rotation are parallel to one another.
Auch kann die schmale Bauform weiter verringert werden, wenn das Betätigungszahnrad direkt auf dem Referenzzahnrad für die Betätigung drehbar gelagert ist. The narrow design can also be further reduced if the actuation gear is rotatably mounted directly on the reference gear for the actuation.
Wenn die Tretlagerschaltung mit bevorzugtem Betätigungsmittel, insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug mit elektrischem Hilfsantrieb, dadurch gekennzeichnet ist, dass ein erstes Teilgetriebe und ein zweite Teilgetriebe zur Kraftübertragung in Reihe geschaltet sind, wobei das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe eine Schaltwelle aufweist, an der eine Mehrzahl von Losrädern gelagert sind, die mit einer entsprechenden Mehrzahl von Zahnrädern Radpaare der jeweiligen Teilgetriebes bilden und diese Losräder mittels Kupplungskörpern mit der Schaltwelle verbindbar sind, dann lassen sich Tretlagergetriebe mit einer großen Anzahl an Gangstufen umsetzen. Das Überlagerungsgetriebe kann innerhalb des Getriebes vorteilhaft positioniert werden, wenn der Aussendurchmesser des Referenzzahnrades und der Aussendurchmesser des Betätigungszahnrades größer ist als der Aussendurchmesser der Schaltwelle. Auf diese Weise gibt es keine Interferenz zwischen den Getriebeteilen des Überlagerungsgetriebes und des Aktuators mit den Losrädern, da Überlagerungsgetriebe weit genug entfernt und parallel beabstandet platziert werden kann. If the bottom bracket circuit with preferred actuating means, in particular for a vehicle powered by muscle power with an electric auxiliary drive, is characterized in that a first sub-transmission and a second sub-transmission are connected in series for power transmission, the first sub-transmission and the second sub-transmission having a shift shaft in which a plurality of idler gears are mounted, which form wheel pairs of the respective sub-transmission with a corresponding plurality of gears and these idler gears can be connected to the shift shaft by means of coupling bodies, then bottom bracket gears can be implemented with a large number of gear stages. The superposition gear can be advantageously positioned within the transmission if the outside diameter of the reference gear and the outside diameter of the actuating gear are larger than the outside diameter of the switching shaft. In this way, there is no interference between the gear parts of the superposition gear and the actuator with the idler gears, since superposition gear can be placed far enough away and parallel spaced.
Eine sehr einfache Verbindung zwischen der Betätigungsvorrichtung und den Schaltmitteln kann erreicht werden, wenn das Betätigungszahnrad zusätzlich zu der Aussenverzahnung eine Innenverzahnung besitzt, wobei die Innenverzahnung mit mindestens zwei Zahnritzeln in Verbindung steht, wobei diese Zahnritzel mit den schwenkbaren Auflager wenigstens mittelbar verbunden sind. A very simple connection between the actuating device and the switching means can be achieved if the actuating gear has internal teeth in addition to the external teeth, the internal teeth being connected to at least two pinions, these pinions being at least indirectly connected to the pivotable supports.
Eine große Anzahl an Gängen können in dem T retlagergetriebe nur dann einfach betätigt werden, wenn die Schaltmittel von zwei oder mehr Getriebestufen gleichzeitig betätigt werden können. Eine bevorzugte schmal bauende Betätigung wird erreicht, wenn die Tretlagerschaltung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rotationsachse der Schaltwelle koaxial zur Rotationsachse des Schrittschaltgetriebes angeordnet ist und das Schrittschaltgetriebe sich mindestens zu großen Teilen seitlich neben der Schaltwelle befindet. A large number of gears can only be easily operated in the bottom bracket transmission if the switching means of two or more gear stages can be operated simultaneously. A preferred narrow actuation is achieved if the bottom bracket circuit is characterized in that the axis of rotation of the shift shaft is arranged coaxially to the axis of rotation of the stepper gear and the stepper gear is located at least to a large extent laterally next to the shift shaft.
Die Betätigungsvorrichtung kann einfach und mit wenig Energie und gutem Wirkungsgrad betrieben werden, wenn das Tretlagergetriebe dadurch gekennzeichnet ist, das ein Schaltvorgang mindestens eingeleitet wird, wenn das Betätigungszahnrad relativ zum Referenzzahnrad gedreht wird und wobei diese Drehung über ein Überlagerungsgetriebes ausgelöst wird. Wenn sich diese Überlagerungsgetrieb dann zusätzlich Bezug auf die Drehachsen parallel beabstandet und und nicht koaxial zur Schaltwelle befindet, wird die schmale Bauform in vorteilhafter Weise erreicht. The actuating device can be operated easily and with little energy and good efficiency if the bottom bracket gear is characterized in that a switching process is initiated at least when the actuating gear is rotated relative to the reference gear and this rotation is triggered via a superposition gear. If this superposition gear is then additionally spaced parallel to the axes of rotation and not coaxial with the switching shaft, the narrow design is achieved in an advantageous manner.
Eine einfache Betätigung vom Lenker des Fahrrades wird möglich, wenn die Tretlagerschaltung dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Signal, welches der Fahrradfahrer an einem Bedienelement auslöst, mittelbar eine Winkeldrehung am Betätigungssonnenrad der Betätigungsvorrichtung auslöst oder bewirkt. Simple operation from the handlebars of the bicycle is possible if the bottom bracket circuit is characterized in that a signal that the cyclist triggers on a control element indirectly triggers or causes an angular rotation on the actuation sun wheel of the actuation device.
Analog hierzu ist eine bevorzugte Betätigung vom Lenker des Fahrrades einfach möglich, wenn das Signal, welches der Fahrradfahrer an einem Bedienelement auslöst, ebenfalls mittelbar eine Aktivierung der Stellmotorbaugruppe mit Getriebe auslöst oder bewirkt. Es werden Gehäusebauteile eingespart, wenn die Stellmotorbaugruppe mit Getriebe innerhalb der Betätigungsvorrichtung angeordnet ist und direkt mit dem Betätigungssonnenrad in drehmomentübertragender Verbindung steht. Analog hierzu kann das gleiche Gehäuse auch bevorzugt genutzt werden, um durch die Anordnung eines Sensors innerhalb der Betätigungsvorrichtung eine Detektion des eingelegten Ganges zu erreichen. Analogously to this, preferred actuation from the handlebars of the bicycle is easily possible if the signal that the cyclist triggers on a control element also indirectly triggers or causes an activation of the servomotor assembly with gear. Housing components are saved if the servomotor assembly with gear is arranged within the actuating device and is in a torque-transmitting connection directly with the actuating sun gear. Analogously to this, the same housing can also preferably be used to achieve detection of the engaged gear by arranging a sensor within the actuating device.
Bevorzugt befindet sich der Sensor für die Gangstufendetektion mittelbar oder unmittelbar mit dem Betätigungssonnenrad oder mit der Stellmotorbaugruppe mit Getriebe verbunden. In dieser Ausgestaltung wird der Bauraum innerhalb der Betätigungsvorrichtung gut ausgenutzt. The sensor for gear stage detection is preferably connected directly or indirectly to the actuating sun gear or to the servomotor assembly with transmission. In this embodiment, the installation space within the actuating device is well utilized.
Die Betätigungsvorrichtung erreicht eine gute Schaltbarkeit unter Last, wenn sich innerhalb der Schaltwelle mindestens zwei schwenkbare Auflager befinden, die an ihren Enden mit einem Zahnritzel ausgestattet sind und sich mittelbar oder unmittelbar im Eingriff mit der Innenverzahnung des Betätigungszahnrades befinden. The actuating device achieves good shiftability under load if there are at least two pivotable supports within the switching shaft, which are equipped with a pinion at their ends and are directly or indirectly in engagement with the internal teeth of the actuating gear.
Die Betätigungsvorrichtung ist in der Lage, bevorzugt auch die Kupplungsmittel von unterschiedlichen Getriebestufen gleichzeitig anzusteuern, wenn die Tretlagerschaltung vorteilhaft dadurch gekennzeichnet ist, dass das Referenzzahnrad auf einer Seitenfläche fest mit einem kurzen zylinderförmigen Ring verbunden ist, wobei der Ring konzentrisch zum Referenzzahnrad angeordnet ist und eine Oberfläche besitzt, die in Kontakt mit einer Kugel treten kann und wobei die Oberfläche Vertiefungen besitzt, die eine kulissenartige Oberfläche bilden. Diese gleichzeitige Ansteuerung wird bevorzugt dadurch möglich gemacht, dass das Betätigungszahnrad auf einer Seitenfläche fest mit einem kurzen zylinderförmigen Ring verbunden ist, wobei der Ring konzentrisch zum Betätigungszahnrad angeordnet ist und wobei der Ring eine Nut oder Öffnung besitzt, in der die Kugel beweglich angeordnet ist und wobei der Ring in der Nähe und drehbar gegenüber dem zylinderförmigen Ring am Referenzzahnrad angeordnet ist. Zusätzlich wird die gleichzeitige Ansteuerung bevorzugt dadurch möglich gemacht, dass ein Hohlrad eine Innenverzahnung aufweist, wobei die Innenverzahnung im Zahneingriff mit mindestens zwei Zahnritzeln steht, wobei die zwei Zahnritzeln in Verbindung zu schwenkbaren Auflagern stehen und wobei sich das Hohlrad konzentrisch zum Betätigungszahnrad befindet und wobei das Hohlrad eine Oberfläche besitzt, die in Kontakt mit einer Kugel treten kann und wobei die Oberfläche Vertiefungen oder Einsenkungen besitzt, in die die Kugel einrasten kann. The actuating device is able to preferably also control the clutch means of different gear stages simultaneously if the bottom bracket circuit is advantageously characterized in that the reference gear is firmly connected to a short cylindrical ring on a side surface, the ring being arranged concentrically to the reference gear and a Has a surface that can come into contact with a ball and the surface has depressions that form a backdrop-like surface. This simultaneous control is preferably made possible in that the actuating gear is firmly connected to a short cylindrical ring on one side surface, the ring being arranged concentrically to the actuating gear and the ring having a groove or opening in which the ball is movably arranged and wherein the ring is disposed proximate and rotatable relative to the cylindrical ring on the reference gear. In addition, the simultaneous control is preferably made possible in that a ring gear has internal toothing, the internal toothing being in mesh with at least two toothed pinions, the two toothed pinions being connected to pivotable supports and the ring gear being located concentrically to the actuating gear and the Ring gear has a surface that can come into contact with a ball and the surface has depressions or depressions into which the ball can snap.
Das Schrittschaltgetriebe kann in vorteilhafter Ausgestaltung einfach in die Betätigungsvorrichtung integriert werden und zwei Getriebestufen ansteuern, wenn die Tretlagerschaltung dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens teilweise während der Schaltvorgänge innerhalb der Betätigungsvorrichtung das Hohlrad einen ersten Zustand einnehmen kann, in dem es sich gleichsinnig zusammen mit dem Betätigungszahnrad relativ zur Schaltwelle bewegt wird und einen zweiten Zustand einnehmen kann in dem es relativ zur Schaltwelle keine rotative Bewegung ausführt. In an advantageous embodiment, the stepping gear can be easily integrated into the actuating device and can control two gear stages if the bottom bracket shift is thereby activated is characterized in that at least partially during the switching processes within the actuating device, the ring gear can assume a first state in which it moves in the same direction together with the actuating gear relative to the switching shaft and can assume a second state in which it does not carry out any rotary movement relative to the switching shaft .
Im Folgenden ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von beispielhaften Ausgestaltung exemplarisch erläutert. Nach Maßgabe der obigen Ausführungsformen können einzelne Merkmale weggelassen werden, sollte es auf den technischen Effekt eines Merkmals bei einer bestimmten Anwendung nicht ankommen. Umgekehrt kann ein bei einer beispielhaften Ausgestaltung nicht beschriebenes oder dargestelltes Merkmal hinzugenommen werden, wenn es auf den technischen Effekt dieses Merkmals bei einer bestimmten Anwendung ankommen sollte. The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying drawings using exemplary embodiments. According to the above embodiments, individual features can be omitted if the technical effect of a feature in a particular application is not important. Conversely, a feature that is not described or shown in an exemplary embodiment can be added if the technical effect of this feature in a specific application is important.
In den Zeichnungen sind für Elemente, die einander hinsichtlich Aufbau und/oder Funktion entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet. In the drawings, the same reference numerals are used for elements that correspond to one another in terms of structure and/or function.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 Eine Seitenansicht von einem Elektrofahrrad mit Tretlagerschaltung in einer ersten Ausgestaltung. Fig. 1 A side view of an electric bicycle with a bottom bracket shifter in a first embodiment.
Fig. 2 Eine perspektivische Darstellung der Tretlagerschaltung aus Figur 1 von links hinten. Fig. 2 A perspective view of the bottom bracket circuit from Figure 1 from the left rear.
Fig. 3 Eine Seitenansicht der Tretlagerschaltung von rechts. Fig. 3 A side view of the bottom bracket gear from the right.
Fig. 4 Eine Schnittdarstellung durch die Ebene, die durch die Rotationsachse der Tretlagerwelle und durch die Rotationsachse der Schaltwelle aufgespannt wird. Fig. 4 A sectional view through the plane that is spanned by the axis of rotation of the bottom bracket shaft and by the axis of rotation of the shift shaft.
Fig. 5 Einen Querschnitt durch die Ebene A-B aus Figur 4. Fig. 5 A cross section through the plane AB from Figure 4.
Fig. 6 Eine perspektivische Darstellung der Tretlagerschaltung aus Figur 2 ohne Gehäuse. Fig. 6 A perspective view of the bottom bracket circuit from Figure 2 without the housing.
Fig. 7 Eine perspektivische Darstellung der Baugruppe der Schaltwelle. Fig. 7 A perspective view of the assembly of the switching shaft.
Fig.8 Schnitte durch ein Losrad der T retlagerschaltung in der Ansicht von links in unterschiedlichen Zuständen. Fig.8 Sections through an idler gear of the bottom bracket shifter viewed from the left in different states.
Fig. 9 Schematische Darstellungen der Schaltzustände aus Figur 8. Fig. 9 Schematic representations of the switching states from Figure 8.
Fig. 10 Schematische Darstellung des Kupplungsmittels im Vergleich zum Stand der Technik. Fig. 11 Die Schaltwelle und die Kupplungsmittel in detaillierter perspektivischer Darstellung. Fig. 10 Schematic representation of the coupling means in comparison to the prior art. Fig. 11 The switching shaft and the coupling means in a detailed perspective view.
Fig. 12 Einen Schnitt durch das Betätigungszahnrad der Schaltwelle der Tretlagerschaltung. Fig. 12 A section through the actuating gear of the switching shaft of the bottom bracket gearshift.
Fig. 13 Einen Schnitt durch das Schrittschaltgetriebe der Schaltwelle der Tretlagerschaltung. Fig. 13 A section through the stepper gear of the shift shaft of the bottom bracket gearshift.
Fig. 14 Eine schematische Darstellung des rechten Endes der Schaltwelle und der Betätigungsmittel innerhalb der Betätigungsvorrichtung. Fig. 14 A schematic representation of the right end of the switching shaft and the actuating means within the actuating device.
Fig. 15 Unterschiedliche Darstellungen des Losrades 51 aus Figur 4. Fig. 15 Different representations of the idler gear 51 from Figure 4.
Fig. 16 Eine perspektivische Darstellung der Abtriebszahnräder. Fig. 16 A perspective view of the output gears.
Fig. 17 Eine perspektivische Darstellung der Antriebszahnräder. Fig. 17 A perspective view of the drive gears.
Figur 1 zeigt die Seitenansicht von einem Elektrofahrrad mit Tretlagerschaltung in einer ersten Ausgestaltung. In vorteilhafter Ausgestaltung ist der elektrische Antriebsmotor ebenfalls in der Tretlagerschaltung integriert. Der Rahmen 1 ist aus einem Oberrohr 2, einem Unterrohr 3 und einem Sitzrohr 4 zusammengefügt. Die Batterie 5 ist um Unterrohr 3 integriert. Am unteren Ende des Sitzrohrs 4 und des Unterrohres 3 befindet sich eine Halterung 9, in der die Tretlagerschaltung 10 eingeschraubt ist. Das Hinterrad 13 ist an einer Schwinge 14 befestigt und rotiert um die Drehachse 19. Das Fahrzeug besitzt eine Vorderradfederung 15 sowie auch eine Hinterradfederung 16. Der Fahrradfahrer speist seine mechanische Leistung über die Pedalen 6 in die Kurbelarme 7 ein. Über die Kurbelarme 7 wird die menschliche Antriebsleistung in die Tretlagerschaltung 10 eingespeist. Innerhalb der Tretlagerschaltung 10 wird die Getriebeübersetzung, die vom Benutzer über ein Bedienelement 11 am Lenker 12 ausgewählt wurde, eingeregelt. Der vom Menschen aufgebrachten Tretleistung wird innerhalb der Tretlagerschaltung 10 eine zusätzliche Leistung hinzugefügt. Diese zusätzliche Leistung wird durch einen Elektromotor aufgebracht. Diese Darstellung in Figur 1 ist nur beispielhaft. Die Tretlagerschaltung 10 kann mit oder ohne Hilfsantrieb ausgestaltet werden. Die Abtriebswelle der Tretlagerschaltung befindet sich koaxial zur Tretlagerwelle und trägt die vordere Riemenscheibe 8. Die vordere Riemenscheibe 12 bildet somit den Getriebeausgang. Sie rotiert mit unterschiedlichen Drehzahlen relativ zu den Kurbelarmen 7, je nachdem welcher Gang von dem Benutzer des Fahrzeugs eingelegt wurde. Über einen Riemen 12 wird in dieser Ausgestaltung die mechanische Leistung an das Hinterrad 13 weiterleitet. Optional kann eine solche Weiterleitung der Leistung an das Hinterrad 13 auch über jede andere Art der Transmission stattfinden. Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Tretlagerschaltung 10 aus Figur 1 von links hinten. Die Pedalen 6 und die Kurbelarme 7 sind nicht dargestellt. Der Rahmen ist freigeschnitten und zeigt teilweise das Unterrohr 3 und das Sitzrohr 4. Am unteren Ende des Sitzrohrs 4 und des Unterrohres 3 befindet sich eine Halterung 9, in der die Tretlagerschaltung 10 eingeschraubt ist. Die Schwinge 14 ist ebenfalls freigeschnitten. In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Schwinge 14 an der Halterung 9 über eine Schwingenlagerung 17 befestigt. Unter Anti-Squat versteht man eine Vorrichtung an Radfahrzeugen, die das „Eintauchen“ beim Beschleunigen und damit eine Nickbewegung des Aufbaus nach hinten durch die dynamische Radlastverlagerung verhindern oder vermindern soll. Sie wird auch als Anfahrnickausgleich bezeichnet. Um bei Fahrrädern ein gutes Anti-Squat Verhalten umzusetzen, ist eine Position der Schwingenlagerung 17 in der Nähe des T retlagerwelle 18, meist oberhalb und leicht hinter der T retlagerwelle 18, vorteilhaft. Zusätzlich ist es für die Geometrie und das resultierende Fahrverhalten des Fahrrades vorteilhaft, wenn der Abstand von der Tretlagerwelle 18 zur Drehachse des Hinterrades 19 möglichst gering ist. Die Abtriebswelle der Tretlagerschaltung befindet sich hier nicht sichtbar auf der rechten Seite des Fahrzeugs koaxial zur Tretlagerwelle 18 und trägt die vordere Riemenscheibe 8. Die vordere Riemenscheibe 12 bildet somit den Getriebeausgang. Über einen Riemen 12 wird die mechanische Leistung an das Hinterrad weiterleitet. Der Riemenspanner 20 ist über Befestigungsbleche 21 an dem Gehäuse 22 der Tretlagerschaltung 10 befestigt. Die Spannrolle 23 ist Bauteil des Riemenspanners 20 und sorgt für eine korrekte Riemenspannung im Riemen 12, unabhängig davon, in welcher Position sich das Hinterrad 13 aufgrund der Federung 16 befindet. Die Tretlagerschaltung besitzt eine linke Schutzkappe 24, die die Tretlagerschaltung vor Umwelteinflüssen schützt. Eine weitere linke Schutzkappe 24 befindet sich vor der hier nicht sichtbaren Schaltwelle. In vorteilhafter Ausgestaltung befinden sich innerhalb der Tretlagerschaltung fest stehenden Lagerachsen, die mit Hilfe von Befestigungsschrauben 25 mit dem Gehäuse 22 verbunden sind. Betrachtet man eine vertikale Ebene A, die durch die Rotationsachse der Tretlagerwelle verläuft und sich senkrecht zur Fahrbahn befindet, so erkennt man die vorteilhafte Ausgestaltung der Neuheit: Sämtliche Getriebewellen befinden sich vor dieser Ebene, damit genügend Reifenfreiheit und genügend Platz für eine technologisch sinnvolle Position der Schwingenlagerung 17 in Kombination mit einer vorteilhaften Positionierung der Sensoranordnung in der Nähe der Tretlagerwelle erreicht werden kann. Der Riemenspanner 20 ist so aufgebaut, daß sich seine Spannrolle rechts neben dem Reifen und sein Gehäuse vor dem Reifen befinden kann. Figure 1 shows the side view of an electric bicycle with bottom bracket shifting in a first embodiment. In an advantageous embodiment, the electric drive motor is also integrated in the bottom bracket circuit. The frame 1 is assembled from a top tube 2, a down tube 3 and a seat tube 4. The battery 5 is integrated around the down tube 3. At the lower end of the seat tube 4 and the down tube 3 there is a holder 9 into which the bottom bracket circuit 10 is screwed. The rear wheel 13 is attached to a swing arm 14 and rotates about the axis of rotation 19. The vehicle has a front wheel suspension 15 and also a rear wheel suspension 16. The cyclist feeds his mechanical power into the crank arms 7 via the pedals 6. The human drive power is fed into the bottom bracket circuit 10 via the crank arms 7. Within the bottom bracket circuit 10, the gear ratio, which was selected by the user via a control element 11 on the handlebar 12, is regulated. Additional power is added to the pedaling power exerted by humans within the bottom bracket circuit 10. This additional power is provided by an electric motor. This representation in Figure 1 is only an example. The bottom bracket circuit 10 can be designed with or without an auxiliary drive. The output shaft of the bottom bracket gearshift is coaxial with the bottom bracket shaft and carries the front pulley 8. The front pulley 12 thus forms the transmission output. It rotates at different speeds relative to the crank arms 7, depending on which gear was engaged by the user of the vehicle. In this embodiment, the mechanical power is transmitted to the rear wheel 13 via a belt 12. Optionally, such a transfer of power to the rear wheel 13 can also take place via any other type of transmission. Figure 2 shows a perspective view of the bottom bracket circuit 10 from Figure 1 from the rear left. The pedals 6 and the crank arms 7 are not shown. The frame is cut free and partially shows the down tube 3 and the seat tube 4. At the lower end of the seat tube 4 and the down tube 3 there is a holder 9 into which the bottom bracket circuit 10 is screwed. The swing arm 14 is also cut free. In an advantageous embodiment, the rocker arm 14 is attached to the holder 9 via a rocker arm bearing 17. Anti-squat is a device on wheeled vehicles that is intended to prevent or reduce “diving” when accelerating and thus a pitching movement of the body backwards through the dynamic shift of the wheel load. It is also known as pitch compensation. In order to implement good anti-squat behavior on bicycles, a position of the swingarm bearing 17 near the bottom bracket shaft 18, usually above and slightly behind the bottom bracket shaft 18, is advantageous. In addition, it is advantageous for the geometry and the resulting driving behavior of the bicycle if the distance from the bottom bracket shaft 18 to the axis of rotation of the rear wheel 19 is as small as possible. The output shaft of the bottom bracket gearshift is not visible here on the right side of the vehicle coaxially with the bottom bracket shaft 18 and carries the front pulley 8. The front pulley 12 thus forms the transmission output. The mechanical power is transmitted to the rear wheel via a belt 12. The belt tensioner 20 is attached to the housing 22 of the bottom bracket circuit 10 via fastening plates 21. The tension roller 23 is a component of the belt tensioner 20 and ensures correct belt tension in the belt 12, regardless of the position in which the rear wheel 13 is due to the suspension 16. The bottom bracket circuit has a left protective cap 24, which protects the bottom bracket circuit from environmental influences. Another left protective cap 24 is located in front of the switching shaft, which is not visible here. In an advantageous embodiment, there are fixed bearing axles within the bottom bracket circuit, which are connected to the housing 22 using fastening screws 25. If you look at a vertical plane A, which runs through the axis of rotation of the bottom bracket shaft and is perpendicular to the road, you can see the advantageous design of the new product: All transmission shafts are located in front of this plane, so that there is enough tire clearance and enough space for a technologically sensible position of the Swing arm bearing 17 can be achieved in combination with an advantageous positioning of the sensor arrangement near the bottom bracket shaft. The belt tensioner 20 is constructed in such a way that its tension roller can be located to the right of the tire and its housing can be located in front of the tire.
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Tretlagerschaltung 10 von rechts. Auch hier zeigt die Darstellung beispielhaft eine vorteilhafter Ausgestaltung der Tretlagerschaltung mit integriertem elektrischen Antriebsmotor und elektrischer Schaltbetätigung für Fahrräder mit elektrischem Hilfsantrieb. Der Riemen 12, die Pedalen 6 und die Kurbelarme 7 werden in dieser Darstellung nicht gezeigt. Die Tretlagerschaltung 10 in dieser Ausgestaltung lässt sich in drei Baugruppen zerlegen, die in einem gemeinsamen mehrteiligen Gehäuse untergebracht sind und im folgenden einzeln näher beschrieben werden. Der Bauraum der jeweiligen Baugruppe ist in Figur 3 gestrichelt umrandet. Die Schaltgetriebebaugruppe 84 beinhaltet neben den einzelnen Getriebestufen auch die Kupplungs- und die Verbindung zu den Betätigungsmitteln sowie auch die neuartige Sensoranordnung mit den elektronischen Bauteile, die für die Ermittlung des Drehmomentes und der Drehzahl an der Tretlagerwelle 18 verantwortlich sind. Die Rotationsachse X1 der Tretlagerwelle 18 und die Rotationsachse X2 der Schaltwelle 67 liegen im Zentrum von dieser Schaltgetriebebaugruppe 84. Sichtbar ist das rechte Getriebegehäuse 34, aus dem der Abtreiber 30 und die Abtriebshohlwelle 36 austritt. Die Riemenscheibe 8 ist mit Hilfe von sechs Befestigungsschrauben 82 an dem Abtreiber 30 verschraubt. Der Abtreiber 30 ist mit der Abtriebshohlwelle 36 über eine Steckverzahnung 73 verbunden und mit Hilfe einer Wellenmutter 29 axial gesichert. Die elektrische Antriebsbaugruppe 83 befindet sich in Fahrtrichtung vor der Schaltgetriebebaugruppe 84. Die Welle des Elektromotors rotiert um die Rotationsachse des Elektromotors X3. Die Betätigungsbaugruppe 85 ist unterhalb und auf der rechten Seite der Schaltgetriebebaugruppe 84 angeordnet und rechts von der Schaltwelle 67 seitlich nach oben hochgezogen. Innerhalb der Betätigungsvorrichtung 85, die man auch Betätigungsbaugruppe 85 nennen kann, befindet sich das Schrittschaltgetriebe, Überlagerungsgetriebe sowie der elektrisch betriebene Aktuator und ein Aktuatorgetriebe und eine Sensorik. Das rechte Getriebegehäuse 34 ist teilweise mit Öl zur Schmierung der Zahnräder gefüllt und wird durch den rechten Seitendeckel 81 verschlossen. Die Sensoren und Verarbeitungselektronik, die die Drehzahl und Lage des Elektromotors, des Aktuatormotors und der Getriebebetätigung ermittelt, befindet sich in einer weiteren Kammer, die durch den rechten Aussendeckel 86 verschlossen wird. Diese beispielhafte Ausgestaltung der Getriebegehäuse ist besonders platzsparend und sorgt auf diese Weise für einen schmalen Q- Faktor und ein geringes Gewicht. Figure 3 shows a side view of the bottom bracket circuit 10 from the right. Here too, the illustration shows an example of an advantageous embodiment of the bottom bracket circuit with an integrated electric drive motor and electric switching actuation for bicycles with electric auxiliary drive. The belt 12, the pedals 6 and the crank arms 7 are not shown in this illustration. The bottom bracket circuit 10 in this embodiment can be dismantled into three assemblies, which are accommodated in a common multi-part housing and are described individually in more detail below. The installation space of the respective assembly is outlined in dashed lines in Figure 3. In addition to the individual gear stages, the manual transmission assembly 84 also contains the clutch and the connection to the actuating means as well as the new sensor arrangement with the electronic components that are responsible for determining the torque and the speed on the bottom bracket shaft 18. The axis of rotation X1 of the bottom bracket shaft 18 and the axis of rotation The pulley 8 is screwed to the driver 30 using six fastening screws 82. The driver 30 is connected to the hollow output shaft 36 via a spline 73 and secured axially with the aid of a shaft nut 29. The electric drive assembly 83 is located in front of the manual transmission assembly 84 in the direction of travel. The shaft of the electric motor rotates about the axis of rotation of the electric motor X3. The actuation assembly 85 is arranged below and on the right side of the manual transmission assembly 84 and is pulled up laterally upwards to the right of the shift shaft 67. Within the actuation device 85, which can also be called the actuation assembly 85, there is the stepping gear, superposition gear as well as the electrically operated actuator and an actuator gear and a sensor system. The right gear housing 34 is partially filled with oil to lubricate the gears and is closed by the right side cover 81. The sensors and processing electronics, which determine the speed and position of the electric motor, the actuator motor and the transmission actuation, are located in another chamber that is closed by the right outer cover 86. This exemplary design of the gear housing is particularly space-saving and in this way ensures a narrow Q factor and low weight.
Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Ebene, die durch die Rotationsachse X1 der Tretlagerwelle 18 und durch die Rotationsachse X2 der Schaltwelle 67 aufgespannt wird. Der Bereich der elektrischen Antriebsbaugruppe 83 ist in dieser Darstellung weggeschnitten und auch ein großer Bereich der Betätigungsbaugruppe 85 ist in dieser Darstellung nicht sichtbar. Die Kurbeln 7 sind auf beiden Seiten seitlich auf eine Verzahnung der Tretlagerwelle 18 aufgesteckt. Hinter der Verzahnung befindet sich auf beiden Seiten der Tretlagerwelle 18 Sicherungsringe 33 und eine Distanzhülse 28, die einen Anschlag für die Kurbeln bilden und gleichzeitig den Innenring des linken Kugellagers 32 axial fixieren. Wellendichtringe 31 sorgen auf beiden Seiten der Tretlagerwelle dafür, daß die Ölfüllung 72 nicht aus dem rechten und linken Gehäuse 34,35 austreten kann. In der Mitte der Tretlagerwelle befindet sich eine Steckverzahnung 73, auf der ein axial beweglicher Freilaufkörper 46 verdrehtest aufgesteckt ist. Er besitzt auf seiner linken Seite eine sägezahnförmige Planverzahnung, die über eine Feder 50 gegen eine komplementäre Verzahnung an einem feststehenden Freilaufkörper 46 gedrückt wird und formschlüssig eingreift. Der axial feststehende Freilaufkörper 47 ist Teil einer Eingangshohlwelle 60, die drehbar mit Hilfe von Gleitlagern 48 koaxial auf der Tretlagerwelle 18 gelagert ist. Die Eingangshohlwelle 60 kann sich axial nicht bewegen, weil sie über zwei Sicherungsringe 33 in festgelegt ist. Auf der Mantelfläche der Eingangshohlwelle 60 befindet sich ein Sensor 59 angeordnet. Das Drehmoment des Radfahrers wird somit von den Pedalen über die Kurbeln 7 beidseitig in die Tretlagerwelle 18 geleitet und dann in die Eingangshohlwelle 60 weitergeführt. Dort kann über den Sensor 59, der im Betrieb zusammen mit der Eingangshohlwelle 60 rotiert, ein Signal mit Informationen über das Drehmoment erzeugt werden. Zusammen mit dem Sensor 59, der in vorteilhafter Ausgestaltung als Dehnungsmessstreifen ausgeführt ist, rotiert nicht nur die Eingangshohlwelle 60, sondern auch eine rotierende Platine 44, welche in der Lage ist, die Informationen über das Drehmoment weiter zu verarbeiten. Parallel und in geringem Abstand zur rotierenden Platine 44 befindet sich eine feststehende Platine 45, die in dieser beispielhaften Ausgestaltung am rechten Getriebegehäuse 34 über eine Verschraubung 50 befestigt ist. Auf der rotierenden Platine 44 befinden sich in vorteilhafter Ausgestaltung ebenfalls Sensoren, die in der Lage sind, die Lage, Orientierung und die Drehzahl der Eingangshohlwelle 60 in Relation zum Getriebegehäuse, zur feststehenden Platine 45 und ggfs. zum Erdmagnetfeld oder zur Gravitation zu ermitteln. Die Signalübertragung zwischen der rotierenden und feststehenden Platine 44, 45 kann gemäß dem Stand der Technik beispielsweise drahtlos über Funk erfolgen. Ebenso kann die Energie, die auf der rotierenden Platine 44 benötigt wird, induktiv von der gehäusefesten Platine 45 übertragen werden. Auch andere Arten der Übertragung sind möglich. In vorteilhafter Ausgestaltung befinden sich die rotierende Platine 44 und die gehäusefeste Platine 45 mittig in der Nähe der Tretlagerwelle 18 genau zwischen der ersten Getriebestufe 74, die sich in Fahrtrichtung links befindet und der zweiten Getriebestufe, die sich in Fahrtrichtung rechts befindet. Die neuartige Tretlagerschaltung 10 weist in der Darstellung in Figur 4 drei Antriebszahnräder 41 , 42 und 43 auf, die koaxial fest mit der Eingangshohlwelle 60 verbunden sind. In der gezeigten Ausführung besitzt das Antriebszahnrad 41 zwanzig Zähne, das Antriebszahnrad 42 besitzt zweiunddreißig Zähne und das Antriebszahnrad 43 besitzt 53 Zähne. In vorteilhafter, Platz- und Gewicht sparender Ausführung sind diese Zahnräder aus einem Stück ausgeführt und über eine Steckverzahnung 73 verdrehtest mit der Eingangshohlwelle 60 verbunden. Eine axiale Sicherung erfolgt beispielsweise über eine Wellenmutter 29, die die Antriebszahnräder axial gegen eine Schulter der Eingangshohlwelle 60 drückt. Die Festigkeit des Antriebszahnrades 41 mit 20 Zähnen kann stark gesteigert werden, wenn die seitlichen Flanken dieser Stirnverzahnung stofflich mit der seitlichen Planfläche 76 des Antriebszahnrades 42 verbunden sind. In dieser Ausgestaltung sind die Zähne seitlich über einen Steg miteinander verbunden. Zusätzlich entsteht eine sehr schmale Bauform, wenn direkt an einem der Antriebszahnräder 41, 42 , 43 die rotierende Platine 49 befestigt ist. Wenn sich das größte Antriebszahnrad 43 weit außen in Relation zur Eingangshohlwelle 60 befindet, entsteht genügend Platz auch für große elektronische Bauteile 77, die sich auf der gehäusefesten Platine 45 befinden. Die Verzahnungen der drei Antriebszahnräder 41 , 42, 43 wälzen während des Betriebs mit den Verzahnungen der Losräder 51 , 52, 53 ab. Die Losräder sind koaxial zur Schaltwelle 67 angeordnet. Die Rotationsachse X2 der Schaltwelle 67 befindet sich in einem Abstand parallel zur Rotationsachse X1 der Tretlagerwelle 18. Das Antriebszahnrad 41 mit 20 Zähnen steht in Verbindung mit einem Losrad 53, welches ebenso über 20 Zähne verfügt. Das Antriebszahnrad 42 mit 32 Zähnen steht in Verbindung mit einem Losrad 52, welches ebenso über 17 Zähne verfügt. Das Antriebszahnrad 43 mit 53 Zähnen steht in Verbindung mit einem Losrad 51 , welches über 15 Zähne verfügt. Die Schaltwelle 67 ist über ein Kugellager 28 im linken Gehäuse 35 gelagert. Die axiale Sicherung des Kugellagers 28 erfolgt über Sicherungsringe 33 und einer Distanzhülse 28. Um Montagefähigkeit und Dichtigkeit zu gewährleisten, befindet sich in dieser Ausgestaltung eine linke Schutzkappe 24 auf der Aussenseite des linken Getriebegehäuses 35. In vorteilhafter Ausgestaltung befindet sich das Losrad mit der kleinsten Zähnezahl am äußeren Ende der Schaltwelle 67 in der Nähe der Seitenwand des linken Getriebegehäuses 35 und steht in Verbindung mit dem jeweils größten Antriebszahnrad. Auf diese Weise kann die Gestalt der Schaltwelle 67 so gewählt werden, daß die Durchbiegung der Schaltwelle 67 aufgrund der radialen Verzahnungskräfte minimiert wird. Dieses Losrad mit der kleinsten Zähnezahl besitzt weitere Eigenschaften: Zwischen dem Losrad 51 und der Schaltwelle 67 befindet sich optional eine Nadellagerung 27. Zusätzlich besitzt dieses Losrad mit der kleinsten Zähnezahl einen Innenverzahnung 57, die axial seitlich von der Laufverzahnung beabstandet ist. Dieser Aufbau ist vorteilhaft für die Lebensdauer der Laufverzahnung, da auch hier wieder die Zähne seitlich stoffschlüssig über einen Ring 78 miteinander verbunden sind. Dieser stoffschlüssig verbundene Ring 78 trägt in dieser vorteilhaften Ausgestaltung einen Innenverzahnung 57. Ein Kupplungskörper 58 kann formschlüssig in diese Innenverzahnung 57 einkuppeln und das Losrad 51 befähigen, Drehmomente auf die Schaltwelle 67 zu übertragen. Auch die Losräder 52 und 53 besitzen Innenverzahnungen 57, in die Kupplungskörper 58, die auf der Mantelfläche der Schaltwelle 67 beweglich eingelassen sind, formschlüssig einkuppeln können. Die Kupplungskörper 58 sind Teil der Kupplungsmittel K1 bis K6. Wie bereits oben stehend beschrieben, sind die Kupplungskörper 58 ein Teil des Kupplungsmittel. Falls die Kupplungsmittel K1 ,K2 oder K3 sich in einem aktivierten Zustand befinden, können die Losräder 51 , 52, 53 Drehmomente nur in eine Richtung auf die Schaltwelle 67 übertragen. Um diese Funktion zu gewährleisten, sind die Kupplungsmittel aufgrund von der Gestalt der Innenverzahnung 57 und mit Hilfe von nicht dargestellten Federn so aufgebaut, daß Drehmomente formschlüssig nur in eine Richtung übertragen werden können. In die Gegenrichtung gleitet der Kupplungskörper 58 auf der Innenverzahnung 57 ab und es können keine Drehmomente übertragen werden. Ebenso können die Kupplungsmittel K1 , K2 oder K3 einen inaktiven Zustand einnehmen. In diesem Zustand werden die Kupplungskörper 58 mit Hilfe von schwenkbaren Auflagern 61 ,62 oder 62 und mit Hilfe von nicht dargestellten Federn in eine Lage gebracht, dass die Kupplungskörper 58 nicht weiter in Verbindung zu den Innenverzahnungen 57 der Losräder stehen. In diesem inaktiven Zustand können die jeweiligen Losräder geräuscharm auf der Schaltwelle gleiten. Die folgende Tabelle zeigt die drei möglichen Übersetzung der ersten Getriebestufe 74 in Abhängigkeit von dem Zustand der Kupplungsmittel K1 , K2 und K3:
Figure imgf000019_0001
Figure 4 shows a sectional view through the plane that is spanned by the axis of rotation X1 of the bottom bracket shaft 18 and by the axis of rotation X2 of the switching shaft 67. The area of the electric drive assembly 83 is cut away in this illustration and a large area of the actuation assembly 85 is not visible in this illustration. The cranks 7 are attached laterally to teeth on the bottom bracket shaft 18 on both sides. Behind the teeth there are 18 locking rings 33 and a spacer sleeve 28 on both sides of the bottom bracket shaft, which form a stop for the cranks and at the same time the inner ring axially fix the left ball bearing 32. Shaft seals 31 on both sides of the bottom bracket shaft ensure that the oil filling 72 cannot escape from the right and left housing 34,35. In the middle of the bottom bracket shaft there is a spline 73, onto which an axially movable freewheel body 46 is twisted. It has a sawtooth-shaped face toothing on its left side, which is pressed via a spring 50 against a complementary toothing on a fixed freewheel body 46 and engages in a form-fitting manner. The axially fixed freewheel body 47 is part of an input hollow shaft 60, which is rotatably mounted coaxially on the bottom bracket shaft 18 with the aid of plain bearings 48. The input hollow shaft 60 cannot move axially because it is fixed via two retaining rings 33 in. A sensor 59 is arranged on the lateral surface of the input hollow shaft 60. The cyclist's torque is thus directed from the pedals via the cranks 7 into the bottom bracket shaft 18 on both sides and then continued into the input hollow shaft 60. There, a signal with information about the torque can be generated via the sensor 59, which rotates together with the input hollow shaft 60 during operation. Together with the sensor 59, which in an advantageous embodiment is designed as a strain gauge, not only the input hollow shaft 60 rotates, but also a rotating circuit board 44, which is able to further process the information about the torque. Parallel and at a short distance from the rotating circuit board 44 there is a fixed circuit board 45, which in this exemplary embodiment is attached to the right gear housing 34 via a screw connection 50. In an advantageous embodiment, there are also sensors on the rotating circuit board 44 which are able to determine the position, orientation and speed of the input hollow shaft 60 in relation to the gear housing, to the stationary circuit board 45 and, if necessary, to the earth's magnetic field or gravity. According to the prior art, the signal transmission between the rotating and stationary circuit boards 44, 45 can take place wirelessly via radio, for example. Likewise, the energy that is required on the rotating circuit board 44 can be transmitted inductively from the circuit board 45 fixed to the housing. Other types of transmission are also possible. In an advantageous embodiment, the rotating circuit board 44 and the housing-fixed circuit board 45 are located centrally near the bottom bracket shaft 18 exactly between the first gear stage 74, which is located on the left in the direction of travel, and the second gear stage, which is located on the right in the direction of travel. 4, the novel bottom bracket circuit 10 has three drive gears 41, 42 and 43, which are coaxially firmly connected to the input hollow shaft 60. In the embodiment shown, the drive gear 41 has twenty teeth, the drive gear 42 has thirty-two teeth, and the drive gear 43 has 53 teeth. In an advantageous, space- and weight-saving design, these gears are made in one piece and are twisted via a spline 73 the input hollow shaft 60 connected. Axial securing takes place, for example, via a shaft nut 29, which presses the drive gears axially against a shoulder of the input hollow shaft 60. The strength of the drive gear 41 with 20 teeth can be greatly increased if the lateral flanks of this spur toothing are materially connected to the lateral flat surface 76 of the drive gear 42. In this embodiment, the teeth are connected to one another laterally via a web. In addition, a very narrow design is created if the rotating circuit board 49 is attached directly to one of the drive gears 41, 42, 43. If the largest drive gear 43 is located far outside in relation to the input hollow shaft 60, there is enough space for large electronic components 77 that are located on the circuit board 45 fixed to the housing. The teeth of the three drive gears 41, 42, 43 roll with the teeth of the idler gears 51, 52, 53 during operation. The idler gears are arranged coaxially to the switching shaft 67. The axis of rotation X2 of the switching shaft 67 is located at a distance parallel to the axis of rotation The drive gear 42 with 32 teeth is connected to an idler gear 52, which also has 17 teeth. The drive gear 43 with 53 teeth is connected to an idler gear 51, which has 15 teeth. The switching shaft 67 is mounted in the left housing 35 via a ball bearing 28. The ball bearing 28 is axially secured via locking rings 33 and a spacer sleeve 28. In order to ensure assembly capability and tightness, in this embodiment there is a left protective cap 24 on the outside of the left gear housing 35. In an advantageous embodiment, the idler gear with the smallest number of teeth is located at the outer end of the shift shaft 67 near the side wall of the left gear housing 35 and is connected to the largest drive gear. In this way, the shape of the switching shaft 67 can be chosen so that the deflection of the switching shaft 67 due to the radial gearing forces is minimized. This idler gear with the smallest number of teeth has further properties: There is an optional needle bearing 27 between the idler gear 51 and the switching shaft 67. In addition, this idler gear with the smallest number of teeth has an internal toothing 57, which is axially spaced laterally from the running toothing. This structure is advantageous for the service life of the running teeth, since here too the teeth are connected to one another laterally in a materially bonded manner via a ring 78. In this advantageous embodiment, this cohesively connected ring 78 carries an internal toothing 57. A coupling body 58 can positively engage this internal toothing 57 and enable the idler gear 51 to transmit torque to the switching shaft 67. The idler gears 52 and 53 also have internal teeth 57 in the clutch body 58, which are movable on the lateral surface of the switching shaft 67 are embedded, can engage in a form-fitting manner. The coupling bodies 58 are part of the coupling means K1 to K6. As already described above, the coupling bodies 58 are part of the coupling means. If the coupling means K1, K2 or K3 are in an activated state, the idler gears 51, 52, 53 can only transmit torque to the switching shaft 67 in one direction. In order to ensure this function, the coupling means are constructed due to the shape of the internal toothing 57 and with the help of springs (not shown) in such a way that torques can only be positively transmitted in one direction. In the opposite direction, the coupling body 58 slides on the internal teeth 57 and no torque can be transmitted. Likewise, the coupling means K1, K2 or K3 can assume an inactive state. In this state, the coupling bodies 58 are brought into a position with the aid of pivotable supports 61, 62 or 62 and with the aid of springs (not shown) so that the coupling bodies 58 are no longer in connection with the internal teeth 57 of the idler gears. In this inactive state, the respective idler gears can slide quietly on the shift shaft. The following table shows the three possible translations of the first gear stage 74 depending on the state of the clutch means K1, K2 and K3:
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Tabelle 1 Table 1
Die Tabelle zeigt, daß die Schaltwelle 67 sich immer mindestens mit der Drehzahl dreht, wie die Tretlagerwelle. Diese Ausgestaltung ist insofern vorteilhaft, dass an der Schaltwelle 67 niemals höhere Drehmomente entstehen im Vergleich zur Tretlagerwelle. Die Drehmomente an der Schaltwelle 67 sind sogar sehr viel niedriger, wenn die Kupplungsmittel K3 oder K2 aktiviert sind. Die dargestellte neuartige Schaltwelle 67 besitzt mehrere nicht koaxiale Bohrungen, in denen sich mehrere schwenkbare Auflager 61-66 befinden. Die Auflager sind zylinderförmige Bauteile, die sich um ihre eigene Achse schwenken können und an einem axialen Ende aus der Schaltwelle 67 herausgeführt sind. In der dargestellten Ausgestaltung sind diese schwenkbare Auflager 61- 66 rechts herausgeführt und besitzen an ihrem rechten Ende jeweils ein Zahnritzel 79, welche wiederum mit der jeweiligen Innenverzahnung 71 von zwei Bauteilen eines Schrittschaltgetriebes 70 in Verbindung steht. In dieser Ausgestaltung befinden sich die Drehachsen der schwenkbare Auflager 61-66 in der Schnittebene der Darstellung Figur 4. Die schwenkbaren Auflager können sich auch an jeder anderen Position innerhalb der Schaltwelle 67 befinden. Die Schaltwelle ist auf der rechten Seite fest mit einem Referenzzahnrad 69 verbunden. Dieses Referenzzahnrad ist so ausgestaltet, daß es ebenfalls als axialer Anschlag für den Innenring des Kugellagers 32' wirkt. Seitlich direkt neben dem Referenzzahnrad 69 befindet sich das Betätigungszahnrad 68. Beide Zahnräder besitzen eine Außenverzahnung. Das Betätigungszahnrad 68 ist über ein Gleitlager 48 am Referenzzahnrad 69 gelagert und axial nach außen direkt am rechten Seitendeckel 81 gesichert. Das Betätigungszahnrad 68, das Referenzzahnrad 69, das Schrittschaltgetriebe 70 mit den zwei dazugehörigen Innenverzahnungen 71 und die sechs schwenkbaren Auflager 61 , 62, 63, 64, 65, 66 bilden einen Teil des Betätigungsmittels. Durch Veränderung der rotativen Lage des Betätigungszahnrades 68 in Relation zum Referenzzahnrad 69 werden alle sechs Auflager 61 , 62, 63, 64, 65, 66 geschwenkt und somit die Kupplungsmittel K1 , K2, K3, K4, K5 und K6 betätigt. Innerhalb der zweiten Getriebestufe 75 wird über das aktivierte Kupplungsmittel K4 das Losrad 54, dass 20 Zähne besitzt, zur Schaltwelle 67 eingekoppelt. Ebenfalls wird innerhalb der zweiten Getriebestufe 75 über das aktivierte Kupplungsmittel K5 das Losrad 55, das 21 Zähne besitzt, zur Schaltwelle eingekoppelt. Das Kupplungsmittel K6 kuppelt in gleicher Art und Weise das Losrad 56, welches ebenfalls 21 Zähne besitzt, zur Schaltwelle 67 ein. Die Innenverzahnungen 57 sind in der ersten und zweiten Getriebestufe 74,75 geometrisch gleich, jedoch jeweils spiegelbildlich angeordnet, da in der zweiten Getriebestufe 75 die Drehmomente von der Schaltwelle 67 auf die Losräder 54,55 oder 56 übertragen werden müssen. In der ersten Getriebestufe 74 werden die Drehmomente von den Losrädern 51 ,52 und 53 auf die Schaltwelle 67 übertragen. Die Abtriebshohlwelle 36 ist koaxial zur Tretlagerwelle 18 angeordnet und in vorteilhafter Ausgestaltung einstückig mit drei Abtriebszahnrädern verbunden. Das Abtriebszahnrad 37 besitzt 20 Zähne, ist mittig im Getriebe angeordnet und kämmt mit dem Losrad 54, welches ebenfalls 20 Zähne besitzt. Das Abtriebszahnrad 38 besitzt 32 Zähne und kämmt mit dem Losrad 55, welches 21 Zähne besitzt. Das Abtriebszahnrad 39 besitzt 26 Zähne und befindet sich ganz rechts an der Gehäusewand des rechten Getriebgehäuses 34. Es kämmt mit dem Losrad 56, welches 21 Zähne besitzt. Allgemein formuliert kann man den Aufbau wie folgt zusammenfassen: Es handelt sich um ein Tretlagergetriebe 10 mit einer Betätigungsvorrichtung, insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, mit einem ersten Teilgetriebe 74 und einem zweiten Teilgetriebe 75 die zur Kraftübertragung in Reihe geschaltet sind, wobei das erste Teilgetriebe 74 und das zweite Teilgetriebe 75 eine Schaltwelle 67 aufweisen, an der eine Mehrzahl von Losrädern 51-56 gelagert sind, die mit einer entsprechenden Mehrzahl von Zahnrädern 37, 38, 39, 41 , 42, 43 Radpaare der jeweiligen Teilgetriebes bilden, wobei die Losräder mittels schwenkbarer Kupplungskörper 61-66 mit der Schaltwelle 67 verbindbar sind. Es wird aus der Darstellung deutlich, dass die Neuheit dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaltwelle 67 mehrere axiale Bohrungen aufweist und die mehreren axialen Bohrungen der Schaltwelle 67 nicht koaxial zur Schaltwelle 67 ausgeführt sind und sich innerhalb der axialen Bohrungen jeweils ein schwenkbares Auflager 61-66 befindet und wobei jeweils ein schwenkbares Auflager 61-66 ausschließlich über seine zylindrische Mantelfläche mittelbar oder unmittelbar mit genau einem Kupplungskörper in Verbindung steht. Die folgende Tabelle zeigt die drei möglichen Übersetzung der zweiten Getriebestufe 75 in Abhängigkeit von dem Zustand der Kupplungsmittel K4, K5 und K6:
Figure imgf000021_0001
The table shows that the shift shaft 67 always rotates at least at the same speed as the bottom bracket shaft. This configuration is advantageous in that higher torques are never generated on the shift shaft 67 compared to the bottom bracket shaft. The torques on the switching shaft 67 are even much lower when the clutch means K3 or K2 are activated. The novel switching shaft 67 shown has several non-coaxial bores in which there are several pivotable supports 61-66. The supports are cylindrical components that can pivot about their own axis and are led out of the switching shaft 67 at one axial end. In the embodiment shown, these pivotable supports 61-66 are led out to the right and each have a toothed pinion 79 at their right end, which in turn is connected to the respective internal teeth 71 of two components of a stepping gear 70 is connected. In this embodiment, the axes of rotation of the pivotable supports 61-66 are located in the sectional plane of the illustration in FIG. 4. The pivotable supports can also be located at any other position within the switching shaft 67. The switching shaft is firmly connected to a reference gear 69 on the right side. This reference gear is designed so that it also acts as an axial stop for the inner ring of the ball bearing 32 '. The actuating gear 68 is located on the side directly next to the reference gear 69. Both gears have external teeth. The actuating gear 68 is mounted on the reference gear 69 via a plain bearing 48 and secured axially outwards directly on the right side cover 81. The actuating gear 68, the reference gear 69, the stepping gear 70 with the two associated internal teeth 71 and the six pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 form part of the actuating means. By changing the rotational position of the actuating gear 68 in relation to the reference gear 69, all six supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 are pivoted and thus the coupling means K1, K2, K3, K4, K5 and K6 are actuated. Within the second gear stage 75, the idler gear 54, which has 20 teeth, is coupled to the switching shaft 67 via the activated clutch means K4. Likewise, within the second gear stage 75, the idler gear 55, which has 21 teeth, is coupled to the switching shaft via the activated clutch means K5. The coupling means K6 couples the idler gear 56, which also has 21 teeth, to the switching shaft 67 in the same way. The internal toothings 57 are geometrically the same in the first and second gear stages 74,75, but are arranged in mirror images, since in the second gear stage 75 the torques have to be transmitted from the shift shaft 67 to the idler gears 54,55 or 56. In the first gear stage 74, the torques are transmitted from the idler gears 51, 52 and 53 to the shift shaft 67. The output hollow shaft 36 is arranged coaxially to the bottom bracket shaft 18 and, in an advantageous embodiment, is connected in one piece to three output gears. The output gear 37 has 20 teeth, is arranged in the middle of the gear and meshes with the idler gear 54, which also has 20 teeth. The output gear 38 has 32 teeth and meshes with the idler gear 55, which has 21 teeth. The output gear 39 has 26 teeth and is located on the far right on the housing wall of the right gear housing 34. It meshes with the idler gear 56, which has 21 teeth. In general terms, the structure can be summarized as follows: It is a bottom bracket gear 10 with an actuating device, in particular for a vehicle powered by muscle power, with a first sub-gear 74 and a second sub-gear 75 which are connected in series for power transmission, the first Sub-transmission 74 and the second sub-transmission 75 have a switching shaft 67, on which a plurality of idler gears 51-56 are mounted, which are connected to a corresponding plurality of gears 37, 38, 39, 41, 42, 43 pairs of wheels form the respective partial transmission, the idler wheels being connectable to the switching shaft 67 by means of pivoting coupling bodies 61-66. It is clear from the illustration that the novelty is characterized in that the switching shaft 67 has a plurality of axial bores and the several axial bores of the switching shaft 67 are not designed coaxially to the switching shaft 67 and there is a pivotable support 61-66 within each of the axial bores is located and in each case a pivotable support 61-66 is directly or indirectly connected to exactly one coupling body exclusively via its cylindrical lateral surface. The following table shows the three possible gear ratios of the second gear stage 75 depending on the state of the clutch means K4, K5 and K6:
Figure imgf000021_0001
Tabelle 2 Table 2
Auch hier fällt auf, dass von der Schaltwelle zur Abtriebshohlwelle in der zweiten Getriebestufe 75 die Drehzahl entweder gleich bleibt oder reduziert wird. Dieser neuartige Aufbau für zu einer guten Festigkeit in den Laufverzahnungen, weil viele Zahnräder über kleine Zähnezahlen und einen großen Modul verfügen. Die Abtriebszahnräder 37, 38 und 39 sind an den Seitenflächen der Zähne über Stege verbunden und so einstückig ausgebildet, dass überhöhte Zahnfußspannungen verhindertwerden können. Da die Abtriebshohlwelle 36 mit unterschiedlichen Drehzahlen rotiert im Vergleich zur Tretlagerwelle 18 ist eine zweifache Nadellagerung 27 vorgesehen. Der Lagerabstand wird über eine Distanzhülse 26 vorgegeben. Um die Drehmomente aus dem Tretlagergetriebe 10 heraus zu führen, wird ein Abtreiber 30 mit Hilfe einer Steckverzahnung 73 an der Abtriebshohlwelle 36 befestigt und axial mit Hilfe einer Wellenmutter 29 gesichert. Dieser Aufbau ist ebenfalls sinnvoll, da auf diese Weise ebenfalls der Innenring des Kugellagers 32” festlegt wird. Damit kein Öl aus dem Tretlagergetriebe 10 entweichen kann, ist zwischen der Tretlagerwelle 18 und der Abtriebshohlwelle 36 ein Wellendichtring 31 angeordnet. Zusätzlich sorgt der Wellendichtring 3T für eine Abdichtung zwischen Abtreiber 30 und dem rechten Getriebegehäuse 34. Der Abtreiber 30 überträgt die Drehmomente auf die vordere Riemenscheibe 8. beide Bauteile sind miteinander verschraubt. Diese bevorzugte neuartige Ausgestaltung einer Tretlagerschaltung stellt durch die Kombination der Getriebestufen 74, 75 neun Gänge bereit. Die folgende Tabelle zeigt die neun möglichen Gangstufen des Tretlagergetriebes 10 in Abhängigkeit von dem Zustand aller Kupplungsmittel K1 bis K6:
Figure imgf000022_0001
Here, too, it is noticeable that the speed from the switching shaft to the hollow output shaft in the second gear stage 75 either remains the same or is reduced. This new design results in good strength in the running gears, because many gears have small numbers of teeth and a large module. The output gears 37, 38 and 39 are connected to the side surfaces of the teeth via webs and are designed in one piece in such a way that excessive tooth root tensions can be prevented. Since the output hollow shaft 36 rotates at different speeds compared to the bottom bracket shaft 18, a double needle bearing 27 is provided. The bearing distance is specified via a spacer sleeve 26. In order to lead the torques out of the bottom bracket gear 10, a driver 30 is attached to the hollow output shaft 36 using a spline 73 and secured axially using a shaft nut 29. This structure also makes sense, as the inner ring of the ball bearing 32” is also fixed in this way. So that no oil can escape from the bottom bracket gear 10, a shaft sealing ring 31 is arranged between the bottom bracket shaft 18 and the output hollow shaft 36. In addition, the shaft seal ring 3T ensures a seal between the driver 30 and the right gear housing 34. The driver 30 transmits the torque to the front pulley 8. Both components are screwed together. This preferred novel design of a Bottom bracket gearshift provides nine gears through the combination of gear stages 74, 75. The following table shows the nine possible gear stages of the bottom bracket gear 10 depending on the state of all clutch means K1 to K6:
Figure imgf000022_0001
Tabelle 3 Table 3
Die gesamte Baugruppe der sechs Kupplungsmittel K1 bis K6 ist innerhalb der Darstellung in Figur 4 gestrichelt gezeichnet und mit dem Bezugskennzeichen K markiert. The entire assembly of the six coupling means K1 to K6 is shown in dashed lines within the illustration in Figure 4 and marked with the reference symbol K.
Man erkennt, dass die beispielhafte Ausgestaltung der Neuheit neun Gänge mit gleichmäßigen Abstufungen, die alle zwischen 23,1 und 23,8 % liegen, bereit stellt. Diese Gangabstufung und die gesamte Bandbreite der Übersetzungen in Höhe von 538% ist eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung insbesondere für Fahrräder mit elektrischer Unterstützung. Die Neuheit ist in allen E-Bike Kategorien einsetzbar, da die Fahrgeschwindigkeit, die ja auch von dem Durchmesser des angetriebenen Rades des Fahrzeugs abhängt, durch die sogenannte Sekundärübersetzung angepasst werden kann. Die Sekundärübersetzung ist das Verhältnis der Zähnezahlen der vorderen Riemenscheibe 10 und der hinteren Riemenscheibe, die üblicherweise am Hinterrad 13 montiert ist. Die Neuheit kann aber nicht nur alleine an Fahrrädern mit elektrischer Unterstützung verwendet werden, auch an Fahrzeugen ohne Hilfsantrieb ist diese neuartige Tretlagerschaltung einsetzbar. Die Bandbreite von 538 % lässt sogar den Einsatz an einem Mountainbike zu. Durch Weglassen von einzelnen Zahnradpaaren kann die Neuheit auch preisgünstiger gefertigt werden und den Einsatz in Kategorien ermöglichen, die weniger Gänge und weniger Bandbreite benötigen. It can be seen that the exemplary design of the new product provides nine gears with even gradations, all of which are between 23.1 and 23.8%. This gear gradation and the entire range of gear ratios of 538% is a very advantageous design, especially for bicycles with electrical support. The innovation can be used in all e-bike categories, as the driving speed, which also depends on the diameter of the vehicle's driven wheel, can be adjusted using the so-called secondary gear ratio. The secondary gear ratio is the ratio of the number of teeth on the front pulley 10 and the rear pulley, which is usually mounted on the rear wheel 13. The novelty can not only be used on bicycles with electric assistance; this new bottom bracket circuit can also be used on vehicles without an auxiliary drive. The bandwidth of 538% even allows use on a mountain bike. By omitting individual pairs of gears, the new product can also be manufactured more cost-effectively and enable use in categories that require fewer aisles and less bandwidth.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch die Ebene A-B aus Figur 4. Die Tretlagerwelle 18 rotiert um die Rotationsachse X1. Sichtbar in diesem Schnitt ist der Wellendichtring 31 , der verhindert, dass Öl aus dem linken Getriebegehäuse 35 austreten kann. Erkennbar ebenfalls das größte Antriebszahnrad 43, welches über 53 Zähne verfügt. Wie bereits vorab erklärt, wird dieses Zahnrad für die drei schnellsten oder längsten Übersetzungen ausschließlich in Gang sieben, acht und neun benutzt. Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung der Neuheit wird, um Gewicht und Bauraum zu sparen, ebenfalls die mechanische Leistung des Hilfsantriebs über dieses Zahnrad 43 eingespeist. Allgemein formuliert steht mindestens ein Zahnrad, welches koaxial zur Tretlagerwelle 18 angeordnet ist, mit zwei weiteren Zahnrädern ständig in Verbindung, wobei eines der zwei Zahnräder ein Stufenzahnrad 98 ist. Ein Stufenzahnrad 98 besteht aus zwei Zahnrädern, die eine unterschiedliche Anzahl an Zähnen besitzen, koaxial zueinander ausgerichtet sind und fest miteinander verbunden sind. In bevorzugter Ausführung ist ein Stufenzahnrad 98 aus einem Stück gefertigt. In der dargestellten Ausführung ist das Zahnrad 87, dass über 15 Zähne verfügt, und das Zahnrad 88, dass über 30 Zähne verfügt, als Stufenzahnrad 98 einstückig ausgeführt und dreht sich um Rotationsachse X7. X7 ist somit eine Rotationsachse des Reduziergetriebes. Dieses Stufenzahnrad 98 ist mit Hilfe von einem Kugellager 32'” auf einer gehäusefesten Achse 99 gelagert. Um den verwendeten Elektromotor klein und leicht zu bauen, wird er auf eine hohe Drehzahl ausgelegt und diese hohe Drehzahl wird dann mit Hilfe eines mehrstufigen Reduziergetriebes auf die natürliche Trittfrequenz des Menschen, der die Tretlagerwelle 18 mit ca. 50-90 Umdrehungen pro Minute antreibt, reduziert. Mindestens ein Zahnrad der Neuheit, welches sich koaxial zum Tretlager befindet, wird gleichzeitig als Bauteil des Reduziergetriebes und als bauteil des Schaltgetriebes benutzt. In der Darstellung handelt es sich hierbei um das Zahnrad 43. Um das gesamte Reduziergetriebe in Fig. 5 darzustellen befindet sich ein zusätzlicher Ausschnitt 95 mit Ansicht auf die erste Reduzierstufe. Die Welle 100 des Elektromotors rotiert um die Drehachse X3 und trägt das Zahnrad 91 mit 12 Zähnen. Das Zahnrad läuft in dem gleichen Ölbad wie auch alle anderen Zahnräder. Hinter dem Zahnrad 91 befindet sich ein Wellendichtring 31 ”. Er sorgt dafür, daß der Rotor und Stator mit allen Magneten, Wicklungen und auch der Platine der Leistungselektronik mit der Anbindung der einzelnen Motorphasen 93 sich in einer trockenen Kammer 94 vor Öl geschützt befinden. Die Platine mit dem Motorcontroller ist im Detail nicht dargestellt. Sichtbar jedoch die Steckkontakte 96, die sich ebenfalls im trockenen Bereich befinden und mit der Platine verbunden sind. Über die Steckkontakte wird das Tretlagergetriebe, welches im Falle der Kombination mit einem elektrischen Hilfsantrieb auch oft als Antriebssystem bezeichnet wird, mit dem bedienelement am Lenker verbunden. Ebenfalls werden die Batterie, Sensoren und Displayelemente über diese Steckverbindungen an das Antriebssystem angeschlossen. Das Zahnrad 91 mit 12 Zähnen steht in Verbindung mit dem Zahnrad 92 mit 55 Zähnen. Das Zahnrad 92 ist über einen Freilauf mit dem Zahnrad 90, welches 14 Zähne besitzt und einstückig als Welle ausgeführt ist, verbunden. Dieser Freilauf 97 rotiert um die Rotationsachse X5 und sorgt dafür, daß der Fahrradfahrer bei abgeschaltetem Hilfsantrieb den Elektromotor nicht leer mitschleppen muss oder ihn gar als Generator betreibt. Das Zahnrad 89 besitzt 21 Zähne, rotiert um die Rotationsachse X6 und stellt einen Verbindung zwischen dem Zahnrad 90 und dem Zahnrad 88 her. Die folgende Tabelle zeigt die Übersetzungen der einzelnen Reduzierstufen und ihre Rotationsachsen:
Figure imgf000024_0001
Figure 5 shows a cross section through the plane AB from Figure 4. The bottom bracket shaft 18 rotates about the axis of rotation X1. Visible in this section is the shaft sealing ring 31, which prevents oil from escaping from the left gearbox housing 35. Also visible is the largest drive gear 43, which has 53 teeth. As already explained before, this gear is used exclusively in gears seven, eight and nine for the three fastest or longest gear ratios. According to the advantageous design of the novelty, in order to save weight and installation space, the mechanical power of the auxiliary drive is also fed in via this gear 43. In general terms, at least one gear, which is arranged coaxially to the bottom bracket shaft 18, is constantly connected to two other gears, one of the two gears being a step gear 98. A step gear 98 consists of two gears that have a different number of teeth, are coaxially aligned with one another and are firmly connected to one another. In a preferred embodiment, a step gear 98 is made in one piece. In the embodiment shown, the gear 87, which has 15 teeth, and the gear 88, which has 30 teeth, are designed in one piece as a step gear 98 and rotate about the rotation axis X7. X7 is therefore a rotation axis of the reducer. This step gear 98 is mounted on an axle 99 fixed to the housing with the aid of a ball bearing 32″. In order to make the electric motor used small and light, it is designed for a high speed and this high speed is then reduced to the natural cadence of the human being with the help of a multi-stage reduction gear, which drives the bottom bracket shaft 18 at approx. 50-90 revolutions per minute. reduced. At least one gear of the novelty, which is coaxial with the bottom bracket, is used simultaneously as a component of the reduction gear and as a component of the manual gearbox. In the illustration, this is the gear 43. In order to show the entire reduction gear in FIG. 5, there is an additional section 95 with a view of the first reduction stage. The shaft 100 of the electric motor rotates about the axis of rotation X3 and carries the gear 91 with 12 teeth. The gear runs in the same oil bath as all other gears. Behind the gear 91 there is a shaft seal 31”. It ensures that the rotor and stator with all magnets, windings and also the circuit board of the power electronics with the connection of the individual motor phases 93 are protected from oil in a dry chamber 94. The circuit board with the motor controller is not shown in detail. However, the plug contacts 96 are visible, which are also in the dry area and are connected to the circuit board. The bottom bracket gear, which is often referred to as a drive system when combined with an electric auxiliary drive, is connected via the plug contacts. connected to the control element on the handlebars. The battery, sensors and display elements are also connected to the drive system via these plug connections. The 12-tooth gear 91 is connected to the 55-tooth gear 92. The gear 92 is connected via a freewheel to the gear 90, which has 14 teeth and is designed in one piece as a shaft. This freewheel 97 rotates about the rotation axis X5 and ensures that the cyclist does not have to drag the electric motor along empty or even operate it as a generator when the auxiliary drive is switched off. The gear 89 has 21 teeth, rotates about the rotation axis X6 and establishes a connection between the gear 90 and the gear 88. The following table shows the gear ratios of the individual reduction stages and their rotation axes:
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Tabelle 4 Table 4
Das gesamte Reduziergetriebe ist in vorteilhafter Weise so aufgebaut, dass die Motordrehzahl an der Welle 100 bis zur Tretlagerwelle 18 um den Faktor 34,7 reduziert wird. Die Größe des Zahnrades 89 hat keinen Einfluß auf diese Gesamtübersetzung. Dieses Zahnrad 89 überbrückt jedoch innerhalb der Neuheit den Abstand zur benachbarten Getriebestufe. The entire reduction gear is advantageously constructed in such a way that the engine speed at the shaft 100 up to the bottom bracket shaft 18 is reduced by a factor of 34.7. The size of the gear 89 has no influence on this overall ratio. However, this gear 89 bridges the distance to the neighboring gear stage within the novelty.
Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung der Tretlagerschaltung 10 aus Figur 2. Es zeigt Aufbau der neuartigen Tretlagerschaltung 10 mit elektrischem Hilfsantrieb in vorteilhafter Ausgestaltung. Die elektrische Betätigung ist in dieser Ansicht nicht sichtbar. Das linke und rechte Gehäuse, die Seitendeckel,, sämtliche Schrauben, die Tretkurbeln 7, die vordere Riemenscheibe 8, die Steckkontakte, die Platine mit der Leistungselektronik sind nicht dargestellt. Es handelt sich um eine beispielhafte Darstellung des Tretlagergetriebes, insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug mit elektrischem Zusatzantrieb, mit einem ersten Teilgetriebe 74 und einem zweiten Teilgetriebe 75, die zur Kraftübertragung in Reihe geschaltet sind, wobei das erste Teilgetriebe 74 und das zweite Teilgetriebe 75 eine Schaltwelle 67 aufweisen, an der eine Mehrzahl von Losrädem 51 , 52, 53, 54, 55, 56 gelagert sind, die mit einer entsprechenden Mehrzahl von Zahnrädern 43, 42, 41 , 37, 38, 39 Radpaare der jeweiligen Teilgetriebes bilden, wobei die Losräder mittels Kupplungskörpern mit der Schaltwelle 67 verbindbar sind. Zusätzlich ist die vorteilhafte Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass das kleinste Losrad 51 mit dem größten Antriebszahnrad 43 ein Radpaar bildet und seitlich in Fahrtrichtung links angeordnet ist und dass das größten Antriebszahnrad 43 ebenfalls mit einem weiteren Zahnrad 87 in kraftübertragender Verbindung steht, wobei dieses weitere Zahnrad 87 in mittelbarer oder unmittelbarer Verbindung zur Welle 100 des elektrischen Zusatzantriebs 102 steht. In vorteilhafter Ausgestaltung befindet sich dieses weitere Zahnrad 87 in der Nähe oder direkt unterhalb des kleinsten Losrades 51. Betrachtet man das zylinderförmige Volumen, welches das größten Antriebszahnrad 43 umschließt, so befindet sich in diesem Volumen ebenfalls die linke Kugellagerung der T retlagerwelle. In diesem dargestellten vorteilhaften Aufbau besitzt das größten Antriebszahnrad 43 eine glockenartige Form und ist stoffschlüssig mit zwei weiteren Antriebszahnrädern 41 und 42 verbunden. Zusätzlich sind ebenfalls die drei Abtriebszahnräder 37, 38 und 39 stoffschlüssig miteinander verbunden. Da dieser Aufbau sehr platzsparend ist, können in dieser vorteilhaften Ausgestaltung im rahmen der Sensoranordnung koaxial und mittig zur Tretlagerwelle 18 zwischen der ersten und zweiten Teilgetriebe 74, 75 zwei Platinen 44, 45 mit elektronischen Bauteilen platziert werden, wobei die eine Platine 44 mit der gleichen Drehzahl rotiert, wie die Tretlagerwelle 18 und die zweite Platine 45 sich relativ zum Gehäuse nicht bewegen kann, wobei beide Platinen unmittelbar nebeneinander angeordnet sind, elektrische Signale miteinander austauschen und wobei auf einer der beiden Platinen mindestens ein Signal erzeugt wird, welches repräsentativ für das Drehmoment des Radfahrers ist. Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Platine, die relativ zum Gehäuse stillsteht, Befestigungspunkte 103 besitzt, die mit dem Gehäuse in Verbindung stehen und wobei die Platine, die mit dergleichen Drehzahl rotiert wie die Tretlagerwelle, Befestigungspunkte besitzt, die mit einem der drei Antriebszahnräder 41 , 42, 43 in Verbindung stehen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung befindet sich der elektrische Zusatzantrieb 102 mit dem Rotor und Stator vorzugsweise in Fahrtrichtung vor dem zweiten Teilgetriebe 75, damit auf der in Fahrtrichtung linken Seite der Platz genutzt werden kann für die notwendigen Zahnradstufen 91 , 92, 90, 89, 87, die die Drehzahl des Elektromotor 102 reduzieren. Die Zahnradpaare, die die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors 102 reduzieren, befinden sich in vorteilhafter Ausgestaltung in Fahrtrichtung vor und unterhalb des ersten Teilgetriebes. Allgemeiner ausgedrückt befinden sich die Rotationsachsen X5,X6,X7 der Reduziergetriebestufen und die Rotationsachse des Elektromotors X3 unterhalb einer Ebene, die von der Rotationsachse X1 der Tretlagerwelle 18 und der Rotationsachse X2 der Schaltwelle 67 aufgespannt wird. In vorteilhafter Ausgestaltung befindet sich die Platine 104, die elektronisch die Lage oder Orientierung des Rotors des Elektromotors 102 ermittelt, in Fahrrichtung rechts neben dem Elektromotor 102. Auf diese Weise kann diese Platine 104 in einem trockenen Bauraum untergebracht werden und das Zahnrad 91 , welches sich auf der Motorwelle 100 befindet, kann in einem Ölbad laufen. Die Reaktionskräfte des Zahnrades 91 können gut über ein Nadellager 27 aufgefangen werden und der elektrische Motor 102 kann gut mit einen Wellendichtring 31 gegenüber dem Ölbad abgedichtet werden. Man erkennt ebenfalls in Figur 6, dass die Losräder auf ihrer Mantelfläche eine Laufverzahnung besitzen, wobei die Seitenflächen der Zähne von mindestens einem Losrad 51 auf einer Seite über einen Steg 101 miteinander verbunden sind. Diese Gestalt ist sehr vorteilhaft für die Dauerhaltbarkeit der Verzahnung. Anders ausgedrückt zeichnet sich die Neuheit dadurch aus, dass sich axial neben dem Losrad 51 eine zylindrische Scheibe oder ein Ring 78 befindet, der mit dem Zahnrad stoffschlüssig verbunden ist und mindestens einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Fußkreis des Losrades 51. Axial seitlich neben des zylindrischen Scheibe befindet sich ebenfalls stoffschlüssig verbunden die Kupplungsverzahnung, die als Innenverzahnung ausgestaltet ist und mit dem Kupplungskörper verbindbar ist. Das Losrad 51 , die zylindrische Scheibe und die Kupplungsverzahnung sind einstückig gestaltet oder stoffschlüssig gefügt. Figure 6 shows a perspective view of the bottom bracket circuit 10 from Figure 2. It shows the structure of the novel bottom bracket circuit 10 with an electric auxiliary drive in an advantageous embodiment. The electrical actuation is not visible in this view. The left and right housing, the side covers, all screws, the pedal cranks 7, the front pulley 8, the plug contacts, the circuit board with the power electronics are not shown. This is an exemplary representation of the bottom bracket gear, in particular for a muscle-powered vehicle with an additional electric drive, with a first sub-gear 74 and a second sub-gear 75, which are connected in series for power transmission, the first Sub-transmission 74 and the second sub-transmission 75 have a switching shaft 67, on which a plurality of idler gears 51, 52, 53, 54, 55, 56 are mounted, which are connected to a corresponding plurality of gears 43, 42, 41, 37, 38, 39 Wheel pairs of the respective partial transmission form, the idler wheels being connectable to the switching shaft 67 by means of coupling bodies. In addition, the advantageous embodiment is characterized in that the smallest idler gear 51 forms a pair of wheels with the largest drive gear 43 and is arranged laterally on the left in the direction of travel and that the largest drive gear 43 is also in a force-transmitting connection with a further gear 87, this further gear 87 is in direct or indirect connection to the shaft 100 of the additional electric drive 102. In an advantageous embodiment, this additional gear 87 is located near or directly below the smallest idler gear 51. If you look at the cylindrical volume that encloses the largest drive gear 43, the left ball bearing of the bottom bracket shaft is also located in this volume. In this advantageous structure shown, the largest drive gear 43 has a bell-like shape and is materially connected to two further drive gears 41 and 42. In addition, the three output gears 37, 38 and 39 are also materially connected to one another. Since this structure is very space-saving, in this advantageous embodiment two circuit boards 44, 45 with electronic components can be placed in the frame of the sensor arrangement coaxially and centrally to the bottom bracket shaft 18 between the first and second partial gears 74, 75, one circuit board 44 with the same Speed rotates, as the bottom bracket shaft 18 and the second circuit board 45 cannot move relative to the housing, both circuit boards being arranged directly next to one another, exchanging electrical signals with one another and at least one signal being generated on one of the two circuit boards, which is representative of the torque of the cyclist. In addition, it is advantageous if the circuit board, which is stationary relative to the housing, has attachment points 103 which are connected to the housing and the circuit board, which rotates at the same speed as the bottom bracket shaft, has attachment points which are connected to one of the three drive gears 41 , 42, 43 are connected. In a further advantageous embodiment, the electric additional drive 102 with the rotor and stator is preferably located in front of the second partial gear 75 in the direction of travel, so that the space on the left side in the direction of travel can be used for the necessary gear stages 91, 92, 90, 89, 87, which reduce the speed of the electric motor 102. In an advantageous embodiment, the pairs of gears that reduce the speed of the electric drive motor 102 are located in front of and below the first partial transmission in the direction of travel. More generally, the axes of rotation X5,X6,X7 of the reduction gear stages and the axis of rotation of the electric motor Located in an advantageous embodiment The circuit board 104, which electronically determines the position or orientation of the rotor of the electric motor 102, is to the right of the electric motor 102 in the direction of travel. In this way, this circuit board 104 can be accommodated in a dry installation space and the gear 91, which is on the motor shaft 100 can run in an oil bath. The reaction forces of the gear 91 can be easily absorbed by a needle bearing 27 and the electric motor 102 can be well sealed from the oil bath with a shaft seal 31. It can also be seen in Figure 6 that the idler gears have running teeth on their lateral surface, with the side surfaces of the teeth of at least one idler gear 51 being connected to one another on one side via a web 101. This shape is very advantageous for the durability of the gearing. In other words, the novelty is characterized by the fact that axially next to the idler gear 51 there is a cylindrical disk or a ring 78, which is cohesively connected to the gear and has at least a diameter that is larger than the root circle of the idler gear 51. Axial to the side Next to the cylindrical disk there is also a materially connected coupling toothing, which is designed as an internal toothing and can be connected to the coupling body. The idler gear 51, the cylindrical disk and the clutch teeth are designed in one piece or are joined in a materially bonded manner.
Figur 7 zeigt eine perspektivische Darstellung der Baugruppe der Schaltwelle 67. Die Bauteile, die auf der Schaltwelle 67 angeordnet sind, sind in geschnittener Darstellung abgebildet. In dieser vorteilhaften beispielhaften Ausführung besitzt die Schaltwelle auf der linken Seite einen geringeren Durchmesser als in der Mitte der Welle. Auf der linken Seite ist die Schaltwelle 67 im nicht dargestellten Gehäuse über ein Kugellager 32 gelagert. Das Kugellager 32 wird über einen Federring 33 und über eine Distanzhülse 28 zu dem Wellenbund 105 axial befestigt. Die Schaltwelle besitzt auch auf der linken Seite einen geringeren Durchmesser im Vergleich zur Mitte der Welle, weil das Losrad 51 nur über 15 Zähne verfügt und hieraus ein kleiner Durchmesser resultiert. Man erkennt in der Darstellung das die Losräder 51 , 52, 53, 54, 55, 56 mittels Kupplungskörpern 58 mit der Schaltwelle 62 verbindbar sind. Diese bevorzugte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass diese sechs Kupplungskörper 58 eine formschlüssige Verbindung mit den passenden Innenverzahnung einnehmen können. In der Figur 7 sind nur zwei Kupplungskörper 58 sichtbar. Jedes der Losräder 51 , 52, 53, 54, 55, 56 besitzt jedoch jeweils eine Innenverzahnung 57. Die Neuheit ist in dieser vorteilhaften Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Losrad 51 die Innenverzahnung 57 seitlich gegenüber der Aussenverzahnung beabstandet ist. Ebenso zeigt diese Ausgestaltung, dass jeder Kupplungskörper 58 mit jeweils einer Wurmfeder 106 in Verbindung steht. Jede Wurmfeder 106 befindet sich jeweils in einer Nut 107, die sich auf der Mantelfläche der Schaltwelle 67 befindet. In der Darstellung befinden sich sechs Wurmfedern 107, die für die korrekte Funktion der Kupplungskörper 58 sorgen. Da die Losräder 51 , 52, 53, 54, 55, 56 in einem Ölbad laufen, und sie deswegen relativ axial zueinander und radial zur Schaltwelle 67 gut gleitgelagert sind, können sie relativ zueinander unterschiedliche Geschwindigkeiten ohne große Reibungsverluste einnehmen. Das axiale Lagerspiel kann über die korrekte Auswahl der Dicke einer Gleitscheibe 108 eingestellt werden. Auf der rechten Seite ist die Schaltwelle 67 ebenfalls über ein Kugellager 32' in dem rechten Getriebegehäuse 34 gelagert. Axial stützt sich das Kugellager 32'an einem weiteren Bund 105' und an dem Referenzzahnrad 69 der Schaltwelle ab. Das Referenzzahnrad 69 ist an der Schaltwelle 67 befestigt und rotiert mit der gleichen Geschwindigkeit während des Betriebs. Neben dem Referenzzahnrad 69 befindet sich das Betätigungszahnrad 68 der Schaltwelle 67. Durch Rotation dieses Betätigungszahnrades 68 in Relation zum Referenzzahnrad 69 wird der Schaltvorgang durchgeführt. Durch Rotation dieses Betätigungszahnrades 68, welches auch eine Innenverzahnung 71 besitzt, werden direkt drei der sechs dargestellten schwenkbaren Auflager 61 , 62, 63, 64, 65, 66 innerhalb der Bohrungen, die sich auf der rechten Planseite der Schaltwelle 67 befinden, rotiert. Von diesen schwenkbaren Auflagern 61 , 62, 63, 64, 65, 66 sind in Figur 7 nur die Verzahnungen an den Enden erkennbar und für bessere Sichtbarkeit auch nicht mit Bezugszeichen beschriftet. In unterschiedlichen rotativ einstellbaren Positionen der schwenkbaren Auflager 61 , 62, 63, 64, 65, 66 können die Kupplungskörper 58, die sich innerhalb einer Vertiefung 107 auf der Mantelfläche der Schaltwelle befinden, unterschiedliche Zustände einnehmen. Die restlichen drei der sechs dargestellten schwenkbaren Auflager 61 , 62, 63, 64, 65, 66 werden nur zu bestimmten Zeitpunkten innerhalb der Bohrungen der Schaltwelle 67 gedreht, da sie über ein Schrittschaltgetriebe 70 mit dem Betätigungszahnrad 68 in Verbindung stehen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine Drehung von beispielsweise 40 Grad am Betätigungszahnrad 68 eine Drehung von beispielsweise 120 Grad an den jeweiligen schwenkbaren Auflagern 61 , 62, 63, 64, 65, 66 bewirkt. Die obenstehend dargestellten neun Gangstufen werden somit mit Hilfe einer Drehbewegung von 8 mal 40 Grad am Betätigungszahnrad 68 durchgeschaltet. Das entspricht einer Drehung von 320 Grad. Die oben angeführten sinnvollen neuen Übersetzungsstufen lassen sind im Rahmen der dargestellten Ausführung einfach umsetzen, wenn die Getriebeeinheit dadurch gekennzeichnet, dass der Fußkreisdurchmesser der Außenverzahnung des Losrades 51 , welches eine Innenverzahnung 57 besitzt, die seitlich beabstandet ist, sich dadurch auszeichnet, daß der Fußkreisdurchmesser kleiner oder gleich ist als der maximale Durchmesser der Innenverzahnung. Diese Ausgestaltung sogar noch in Bezug auf die Festigkeit verbessert werden, wenn die Neuheit dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens dieses eine Losrad 51 , welches eine Innenverzahnung besitzt, die seitlich beabstandet ist, sich dadurch auszeichnet, daß die Zähne der Außen- Verzahnung, die die Laufverzahnung darstellt, seitlich miteinander stofflich verbunden sind. Parallel hierzu ergibt sich auch eine weitere Verstärkung, wenn mindestens das Losrad 51 , welches einen Innenverzahnung 57 besitzt, die seitlich beabstandet ist, sich dadurch auszeichnet, daß die Zähne der Innenverzahnung 57 seitlich miteinander stofflich verbunden sind. Aus der Darstellung wird deutlich, dass die Schaltwelle 67 in dem Bereich, in dem sie mit dem Losrad 51 in Verbindung steht, welches eine Innenverzahnung 57 besitzt, die seitlich beabstandet ist, sich dadurch auszeichnet, dass die Schaltwelle 67 in diesem Bereich zwei unterschiedliche Außendurchmesser besitzt. Hierbei befindet sich der größere Außendurchmesser bevorzugt innerhalb der Kupplungsverzahnung 57. Bevorzugt steht das Losrad 51 , welches einen Innenverzahnung 57 besitzt, die seitlich beabstandet ist, in Eingriff mit dem größten Zahnrad oder Antriebszahnrad 43, welches sich koaxial zur Tretlagerwelle 18 befindet. Die Ebene E1 steht senkrecht zur Rotationsachse der Schaltwelle 67 und befindet sich mittig im Losrad 56. Figure 7 shows a perspective view of the assembly of the switching shaft 67. The components that are arranged on the switching shaft 67 are shown in a sectional view. In this advantageous exemplary embodiment, the switching shaft has a smaller diameter on the left side than in the middle of the shaft. On the left side, the switching shaft 67 is mounted in the housing, not shown, via a ball bearing 32. The ball bearing 32 is axially attached to the shaft collar 105 via a spring ring 33 and a spacer sleeve 28. The switching shaft also has a smaller diameter on the left side compared to the middle of the shaft because the idler gear 51 only has 15 teeth and this results in a small diameter. It can be seen in the illustration that the idler gears 51, 52, 53, 54, 55, 56 can be connected to the switching shaft 62 by means of coupling bodies 58. This preferred embodiment is characterized in that these six coupling bodies 58 can form a positive connection with the matching internal teeth. In Figure 7, only two coupling bodies 58 are visible. However, each of the idler gears 51, 52, 53, 54, 55, 56 each has an internal toothing 57. The novelty in this advantageous embodiment is characterized in that on at least one idler gear 51, the internal toothing 57 is laterally spaced apart from the external toothing. This embodiment also shows that each coupling body 58 is connected to a worm spring 106. Each worm spring 106 is located in a groove 107, which is located on the lateral surface of the switching shaft 67. There are in the representation six worm springs 107, which ensure the correct function of the coupling bodies 58. Since the idler gears 51, 52, 53, 54, 55, 56 run in an oil bath and are therefore well-sliding relative to one another axially and radially to the switching shaft 67, they can assume different speeds relative to one another without major friction losses. The axial bearing play can be adjusted by correctly selecting the thickness of a sliding disk 108. On the right side, the switching shaft 67 is also mounted in the right gear housing 34 via a ball bearing 32 '. The ball bearing 32' is supported axially on a further collar 105' and on the reference gear 69 of the switching shaft. The reference gear 69 is attached to the switching shaft 67 and rotates at the same speed during operation. Next to the reference gear 69 is the actuating gear 68 of the switching shaft 67. The switching process is carried out by rotating this actuating gear 68 in relation to the reference gear 69. By rotating this actuating gear 68, which also has internal teeth 71, three of the six illustrated pivoting supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 are rotated directly within the bores that are located on the right plan side of the switching shaft 67. Of these pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66, only the toothings at the ends can be seen in FIG. 7 and are not labeled with reference numbers for better visibility. In different rotationally adjustable positions of the pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66, the coupling bodies 58, which are located within a recess 107 on the lateral surface of the switching shaft, can assume different states. The remaining three of the six pivoting supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 shown are only rotated at certain times within the bores of the switching shaft 67, since they are connected to the actuating gear 68 via a stepper gear 70. This embodiment has the advantage that a rotation of, for example, 40 degrees on the actuating gear 68 causes a rotation of, for example, 120 degrees on the respective pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66. The nine gear stages shown above are thus switched through with the help of a rotary movement of 8 times 40 degrees on the actuating gear 68. This corresponds to a rotation of 320 degrees. The useful new gear ratios listed above can be easily implemented within the scope of the embodiment shown if the gear unit is characterized in that the root diameter of the external toothing of the idler gear 51, which has an internal toothing 57 that is laterally spaced, is characterized in that the root diameter is smaller or is equal to the maximum diameter of the internal teeth. This design can even be improved in terms of strength if the novelty is characterized in that at least this one idler gear 51, which has internal teeth that are laterally spaced, is characterized in that the teeth of the external Teeth, which represents the running teeth, are laterally materially connected to each other. In parallel, there is also further reinforcement if at least the idler gear 51, which has an internal toothing 57 that is laterally spaced, is characterized in that the teeth of the internal toothing 57 are materially connected to one another laterally. It is clear from the illustration that the switching shaft 67 in the area in which it is connected to the idler gear 51, which has internal teeth 57 that are laterally spaced, is characterized by the fact that the switching shaft 67 has two different outer diameters in this area owns. Here, the larger outer diameter is preferably located within the clutch teeth 57. The idler gear 51, which has an internal toothing 57 that is laterally spaced, is preferably in engagement with the largest gear or drive gear 43, which is coaxial with the bottom bracket shaft 18. The plane E1 is perpendicular to the axis of rotation of the switching shaft 67 and is located in the middle of the idler gear 56.
Figur 8a, Figur 8b und Figur 8c zeigen jeweils einen Schnitt durch die Ebene E1 des Losrades 56 der Tretlagerschaltung in der Ansicht von links. In allen Figuren ist das Getriebegehäuse rechts nicht dargestellt. Sichtbar ebenfalls in allen Figuren das Kupplungsmittel K6, bestehend aus der Innenverzahnung 57, dem Kupplungskörper 58, der Wurmfeder 106 und den schwenkbaren Auflagern 61 , 62, 63, 64, 65, 66. Es wird aus der Darstellung deutlich, dass nur das eine schwenkbare Auflager 66 für den einen Kupplungskörper 58 verantwortlich ist. Bevorzugt befindet sich keine der Bohrungen, in denen die schwenkbaren Auflagern 61 , 62, 63, 64, 65, 66 angeordnet sind, konzentrisch zur Schaltwelle 67. In bevorzugter Ausführung ist die neuartige Tretlagerschaltung so ausgestaltet, dass sich die Bohrungen, in denen die schwenkbaren Auflagern 61 , 62, 63, 64, 65, 66 angeordnet sind, in gleichem Abstand zur Mantelfläche der Schaltwelle 67 befinden, wobei jede Bohrung zu den jeweils zwei benachbarten Bohrungen ebenfalls den gleichen Abstand besitzt. In bevorzugter Ausführung ist der Kupplungskörper 58 mit einem Schlitz versehen, damit die Wurmfeder 106 eine definierte Kraft auf den Kupplungskörper 58 aufbringen kann. Wurmfedern werden auf Zug beansprucht und können an den Enden so verbunden werden, dass sie eine Ringform bilden. Durch das nachträgliche Zusammenfügen wird die Wurmfeder gerne innerhalb von Wellendichtringen benutzt und ist deswegen ein industriell produziertes und kostengünstiges Maschinenelement. Figur 8a zeigt den Kupplungskörper 58 vollständig abgetaucht innerhalb der Tasche, die als Vertiefung auf der Mantelfläche der Schaltwelle 67 eingefräst ist. Der Kupplungskörper 58 steht in keiner Verbindung zu zur Innenverzahnung 57 des Losrades 56. Das Losrad 56 kann sich in beide Drehrichtungen frei drehen. Das Kupplungsmittel ist in beide Drehrichtungen deaktiviert. Das schwenkbare Auflager 66 steht in keinem direkten Kontakt mit dem Kupplungskörper. Figur 8b zeigt den Kupplungskörper 58 vollständig in die Innenverzahnung 57 des Hohlrades eingekoppelt. Das Kupplungsmittel ist aktiviert. Die zylindrische Mantelfläche des schwenkbare Auflagers 66 steht in kraftübertragender Verbindung mit dem Kupplungskörper 58. Die Schaltwelle kann in diesem Zustand im Uhrzeigersinn ein Drehmoment auf das Losrad 56 übertragen. Figur 8c zeigt den Zustand, wenn das Losrad 56 bei aktiviertem Kupplungsmittel im Uhrzeigersinn schneller rotiert als die Schaltwelle 67. In diesem Zustand gleitet der Rücken des Kupplungskörpers 58 über die Innenverzahnung 57. Dieser Zustand kann kurzzeitig während des Schaltvorgangs auftreten. Figure 8a, Figure 8b and Figure 8c each show a section through the plane E1 of the idler gear 56 of the bottom bracket circuit in the view from the left. In all figures, the gearbox housing is not shown on the right. Also visible in all figures is the coupling means K6, consisting of the internal toothing 57, the coupling body 58, the worm spring 106 and the pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66. It is clear from the illustration that only the one is pivotable Support 66 for which a clutch body 58 is responsible. Preferably, none of the bores in which the pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 are arranged are located concentrically to the switching shaft 67. In a preferred embodiment, the novel bottom bracket circuit is designed in such a way that the bores in which the pivotable Supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 are arranged at the same distance from the lateral surface of the switching shaft 67, each hole also being at the same distance from the two adjacent holes. In a preferred embodiment, the coupling body 58 is provided with a slot so that the worm spring 106 can apply a defined force to the coupling body 58. Worm feathers are subjected to tension and can be connected at the ends to form a ring shape. By subsequently joining them together, the worm spring is often used within shaft seals and is therefore an industrially produced and cost-effective machine element. Figure 8a shows the clutch body 58 completely submerged within the pocket, which is milled as a recess on the lateral surface of the switching shaft 67. The coupling body 58 is not connected to the internal toothing 57 of the idler gear 56. The idler gear 56 can rotate freely in both directions of rotation. The coupling means is deactivated in both directions of rotation. The pivoting support 66 is not in direct contact with the coupling body. Figure 8b shows the coupling body 58 completely inserted into the internal teeth 57 of the ring gear coupled. The coupling agent is activated. The cylindrical lateral surface of the pivotable support 66 is in a force-transmitting connection with the clutch body 58. In this state, the switching shaft can transmit a torque to the idler gear 56 in a clockwise direction. Figure 8c shows the state when the idler gear 56 rotates clockwise faster than the switching shaft 67 when the clutch means is activated. In this state, the back of the clutch body 58 slides over the internal teeth 57. This state can occur briefly during the switching process.
Figur 9a, Figur 9b und Figur 9c zeigen den Ausschnitt A1 aus der Schnittdarstellung der Figur 8 in schematisierter Darstellung ganz allgemein für ein solches Kupplungsmittel K gemäß der Neuheit. Die Schaltwelle 67 rotiert um die Rotationsachse X2. In dieser beispielhaften Darstellung dreht sich das Losrad 109 gegen den Uhrzeigersinn und treibt die Schaltwelle 67 an. Die Innenverzahnung 57 befindet sich konzentrisch im Losrad 109. Sie besitzt Lagerflächen 112, Druckflächen 110 und Abgleitflächen 111. Bevorzugt besitzt die Schaltwelle 67 drei oder mehr als drei axiale Bohrungen 113, die parallel oder nahezu parallel zur Achse X2 der Schaltwelle 67 angeordnet sind. Figur 9a, Figur 9b und Figur 9c zeigen repräsentativ und schematisch nur eine dieser axialen Bohrungen 113. In der Bohrung 113 befindet sich das schwenkbare Auflager 114. Das schwenkbares Auflager 114 kann, wie in Figur 9a und 9b dargestellt, einen ersten Zustand einnehmen, in dem das schwenkbare Auflager unmittelbar mit genau einem Kupplungskörper 58 in Verbindung steht. In diesem ersten Zustand ist das Kupplungsmittel aktiviert und ebenfalls erkennbar, dass der Kupplungskörper 58 in kraftübertragende Verbindung zu dem Losrad 109 gebracht werden kann. Die kraftübertragende Verbindung zu dem Losrad 109 wird erreicht, wenn das Losrad 109 wie in Figur 9a dargestellt gegen den Uhrzeigersinn rotiert und die Schaltwelle 67 antreibt. Die kraftübertragende Verbindung zu dem Losrad 109 wird nicht erreicht, wenn das Losrad 109, wie in Figur 9b dargestellt, mit dem Uhrzeigersinn rotiert und die Schaltwelle 67 nicht antreiben kann, da der Kupplungskörper 58 keine formschlüssige Verbindung mit der Druckfläche der Innenverzahnung 110 eingehen kann. Wenn das Losrad 109, wie in Figur 9b dargestellt, mit dem Uhrzeigersinn rotiert, gleitet der Kupplungskörper 58 unter anderem gegen die Abgleitflächen der Innenverzahnung 111 ab und es kann kein Drehmoment vom Losrad 109 auf die Welle 67 übertragen werden. Innerhalb dieser bevorzugten beispielhaften Ausgestaltung besitzt der Kupplungskörper 58 eine Federbefestigungsfläche 117, die sich ständig in Kontakt mit eine Feder 118, zum Beispiel eine Wurmfeder 106, befindet und dafür sorgt, dass der Kupplungskörper 58 unterschiedliche Zustände einnehmen kann und sich nicht in fehlerhafter Weise zwischen der Innenverzahnung 57 und der Schaltwelle 67 verklemmen kann. Damit auch die Wurmfeder 106 sich im Betrieb nicht zwischen wobei die Schaltwelle 67, den Kupplungskörper 58 und der Innenverzahnung 57 des Losrades 108 verklemmen kann, besitzt die Schaltwelle bevorzugt auf Ihrer zylindrischen Mantelfläche mit mehrer Nuten, in denen die nahezu ringförmige Spiralfedern, auch Wurmfedern 106 genannt, eingelegt sind. Auch besitzt aus gleichem Grund der Kupplungskörper 58 eine Nut, in der die nahezu ringförmige Spiralfedern, auch Wurmfedern 106 genannt, eingelegt ist. Innerhalb dieser Nut befindet sich die oben genannte Federbefestigungsfläche 117. Figure 9a, Figure 9b and Figure 9c show the detail A1 from the sectional view of Figure 8 in a schematic representation in general for such a coupling means K according to the novelty. The switching shaft 67 rotates about the rotation axis X2. In this exemplary representation, the idler gear 109 rotates counterclockwise and drives the switching shaft 67. The internal toothing 57 is located concentrically in the idler gear 109. It has bearing surfaces 112, pressure surfaces 110 and sliding surfaces 111. The switching shaft 67 preferably has three or more than three axial bores 113, which are arranged parallel or almost parallel to the axis X2 of the switching shaft 67. Figure 9a, Figure 9b and Figure 9c show representatively and schematically only one of these axial bores 113. The pivotable support 114 is located in the bore 113. The pivotable support 114 can, as shown in Figures 9a and 9b, assume a first state, in in which the pivotable support is directly connected to exactly one coupling body 58. In this first state, the coupling means is activated and it can also be seen that the coupling body 58 can be brought into a force-transmitting connection to the idler gear 109. The force-transmitting connection to the idler gear 109 is achieved when the idler gear 109 rotates counterclockwise as shown in Figure 9a and drives the switching shaft 67. The force-transmitting connection to the idler gear 109 is not achieved if the idler gear 109, as shown in Figure 9b, rotates clockwise and cannot drive the switching shaft 67, since the coupling body 58 cannot form a positive connection with the pressure surface of the internal toothing 110. If the idler gear 109 rotates clockwise, as shown in Figure 9b, the coupling body 58 slides, among other things, against the sliding surfaces of the internal toothing 111 and no torque can be transmitted from the idler gear 109 to the shaft 67. Within this preferred exemplary embodiment, the coupling body 58 has a spring mounting surface 117 which is constantly in contact with a spring 118, for example a worm spring 106, and ensures that the coupling body 58 can assume different states and does not move erroneously between the Internal teeth 57 and the switching shaft 67 can jam. So does the worm feather 106 cannot jam during operation between the switching shaft 67, the coupling body 58 and the internal toothing 57 of the idler gear 108, the switching shaft preferably has several grooves on its cylindrical lateral surface in which the almost annular spiral springs, also called worm springs 106, are inserted. For the same reason, the coupling body 58 has a groove in which the almost annular spiral springs, also called worm springs 106, are inserted. The above-mentioned spring fastening surface 117 is located within this groove.
Betrachtet man Figur 9 c, so erkennt man, dass das schwenkbares Auflager 114 einen zweiten Zustand einnehmen kann, in dem das schwenkbare Auflager 114 nicht mit dem Kupplungskörper 114 in Verbindung steht. In diesem zweiten Zustand kann dieser Kupplungskörper 114 nicht in kraftübertragende Verbindung zu dem Losrad 109 gebracht werden und unabhängig von der Drehrichtung des Losrades 109 kann keine Fläche der Innenverzahnung 57 in Verbindung zum Kupplungskörper 58 treten. Das Losrad 109 kann ohne Geräusche auf der Schaltwelle 67 abgleiten. Das Kupplungsmittel ist in Figur 9c deaktiviert dargestellt. Ebenfalls wird aus Figur 9 deutlich, dass die Vertiefung 107, in der sich ein Kupplungskörper 58 befindet, über einen Öffnung 119 mit der Bohrung 113 verbunden ist, in denen sich jeweils ein schwenkbares Auflager 114 befindet. If you look at Figure 9c, you can see that the pivotable support 114 can assume a second state in which the pivotable support 114 is not connected to the coupling body 114. In this second state, this clutch body 114 cannot be brought into a force-transmitting connection to the idler gear 109 and, regardless of the direction of rotation of the idler gear 109, no surface of the internal toothing 57 can come into connection with the clutch body 58. The idler gear 109 can slide on the switching shaft 67 without making any noise. The coupling means is shown deactivated in Figure 9c. 9 also shows that the recess 107, in which a coupling body 58 is located, is connected to the bore 113 via an opening 119, in each of which there is a pivotable support 114.
Figur 10a zeigt das Kupplungsmittel gemäß der Neuheit in einen Ausschnitt aus Figur 9a in schematischer Darstellung. Das Losrad 109 und die Schaltwelle 67 sind nur in einem Ausschnitt dargestellt und sind in der Lage, sich um die Rotationsachse X2 zu drehen. Das Losrad 109 besitzt eine Innenverzahnung 57, die symmetrisch und konzentrisch im Losrad 109 angeordnet ist. Die Innenverzahnung 57 besitzt Druckflächen 110, die die Kräfte von dem Losrad 109 auf die Druckflächen 116 des Kupplungskörpers 58 übertragen. In bevorzugter Ausgestaltung sind die Druckflächen 116 und die Druckflächen 110 beide in gleicher Richtung leicht gekrümmt. Der Kraftpfeil Fk 124 repräsentiert in der Darstellung diese Kräfte. Diese Art der Anordnung ist natürlich auch in der Lage die Kräfte umgekehrt von dem Kupplungskörper auf das Losrad 109 zu übertragen. Um das bevorzugte Prinzip zu beschreiben, wird in der folgenden Beschreibung jedoch der Fall ausgewählt, dass auf den Kupplungskörper 58 die Kräfte von dem Losrad 109 auf den Kupplungskörper 58 übertragen werden. Der Kupplungskörper 58 befindet sich an der Schaltwelle 67 innerhalb einer Tasche 107, die man auch als Vertiefung innerhalb der Mantelfläche der Schaltwelle 67 beschreiben kann. Der Kupplungskörper 58 ist auf Fläche 137 auf der Schaltwelle 67 gelagert und kann sich deswegen um die Rotationsachse X8 drehen. Die Kraft Fk 124, die vom Losrad 109 auf den Kupplungskörper 58 aufgebracht wird, wird aus Auflagerkraft Fa 140 in die Schaltwelle 67 abgeleitet. Da die Kraft Fk 124, die vom Losrad 109 in den Kupplungskörper 58 eingeleitet wird, jedoch in Bezug auf die Drehachse X8 einen Hebelarm Ik besitzt, entsteht ebenfalls ein Drehmoment und der Kupplungskörper 58 möchte sich im Uhrzeigersinn um die Achse X8 drehen. Diese Drehbewegung durch ein Drehmoment MA wird jedoch verhindert, da das schwenkbare Auflager 114, dass innerhalb einer axialen Bohrung 113 in der Schaltwelle 67 angeordnet ist, den Kupplungskörper 58 mit der Kraft Fb 125 abstützt. Es kommt zu einem Gleichgewicht der Drehmomente um die Achse X8: Figure 10a shows the coupling means according to the novelty in a detail from Figure 9a in a schematic representation. The idler gear 109 and the switching shaft 67 are only shown in a section and are able to rotate about the rotation axis X2. The idler gear 109 has internal teeth 57 which are arranged symmetrically and concentrically in the idler gear 109. The internal toothing 57 has pressure surfaces 110 which transmit the forces from the idler gear 109 to the pressure surfaces 116 of the clutch body 58. In a preferred embodiment, the pressure surfaces 116 and the pressure surfaces 110 are both slightly curved in the same direction. The force arrow Fk 124 represents these forces in the illustration. This type of arrangement is of course also able to transfer the forces in reverse from the clutch body to the idler gear 109. However, in order to describe the preferred principle, the following description selects the case in which the forces from the idler gear 109 are transmitted to the clutch body 58 on the clutch body 58. The clutch body 58 is located on the switching shaft 67 within a pocket 107, which can also be described as a recess within the lateral surface of the switching shaft 67. The clutch body 58 is mounted on surface 137 on the switching shaft 67 and can therefore rotate about the rotation axis X8. The force Fk 124, which is applied to the clutch body 58 by the idler gear 109, is derived from the support force Fa 140 into the switching shaft 67. However, since the force Fk 124, which is introduced into the clutch body 58 by the idler gear 109, has a lever arm Ik with respect to the axis of rotation X8, a torque also arises and the clutch body 58 wants to rotate clockwise around the axis Rotate X8. However, this rotational movement due to a torque MA is prevented because the pivotable support 114, which is arranged within an axial bore 113 in the switching shaft 67, supports the clutch body 58 with the force Fb 125. An equilibrium of torques about axis X8 occurs:
FK* IK = FB * IB = MA FK* IK = FB * IB = MA
Der Hebelarm Ik ist bevorzugt kurz zu gestalten und der Hebelarm Ib etwas länger, da hierdurch die Auflagerkraft Fb auf das schwenkbare Auflager 114 minimiert werden kann. Es handelt sich somit im Rahmen der Neuheit um einen selbstausrückenden Kupplungskörper 58. Die Gestalt des Kupplungskörpers 58 und der Innenverzahnung 57 sind so gewählt, das das Drehmoment Ma bei ausgeschwenktem Auflager 114 die Haftreibung zwischen der Druckfläche 116 des Kupplungskörpers 58 und der Druckfläche 110 der Innenverzahnung 57 überwindet und das Kupplungsmittel deaktiviert. Die mechanische Arbeit für die Überwindung der Haftreibung wird somit durch den Fahrradfahrer selbst aufgebracht. Das Betätigungsmittel muss ausschließlich die mechanische Arbeit aufwenden, um das schwenkbare Auflager zu bewegen. Die Reibung am schwenkbaren Auflager wird ausschließlich durch die Kraft Fb bestimmt, die im Rahmen der vorteilhaften Ausgestaltung des Kupplungskörpers minimiert wurde. Das Drehmoment Mb 126 ist am schwenkbaren Auflager 114 leicht durch ein Betätigungsmittel aufzubringen, da da schwenkbare Auflager 114 sich um seine eigene Achse X9 dreht. In vorteilhafter Ausgestaltung besitzen die schwenkbaren Auflager 114 eine zylindrische Form, wobei der Durchmesser des Zylinders mindestens um den Faktor drei kleiner ist als der Durchmesser der Schaltwelle. Ein Zylinder, der innerhalb einer Bohrung unter radialer Last um einen bestimmten Winkel geschwenkt werden soll, lässt sich umso leichter schwenken, je kleiner sein Durchmesser ist. In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Lagerfläche 139 des schwenkbaren Auflagers 114 an der Schaltwelle 67 und die Fläche innerhalb der axialen Bohrung 113 der Schaltwelle 67 in Stahl gefertigt und gehärtet ausgeführt. Wenn die axialen Bohrung 113 nur über eine einzelne Öffnung 119 mit der Vertiefung 107 in der Mantelfläche der Schaltwelle 67 verbunden ist, bleibt die Festigkeit der Schaltwelle 67 erhalten, da die Schaltwelle 67 nicht, wie meist in Konstruktionen nach dem Stand der Technik der Fall, durch eine große konzentrische Bohrung geschwächt ist. The lever arm Ik should preferably be made short and the lever arm Ib somewhat longer, since this allows the support force Fb on the pivotable support 114 to be minimized. As part of the novelty, it is therefore a self-disengaging clutch body 58. The shape of the clutch body 58 and the internal toothing 57 are selected so that the torque Ma when the support 114 is pivoted out, the static friction between the pressure surface 116 of the clutch body 58 and the pressure surface 110 of the internal toothing 57 overcomes and deactivates the coupling agent. The mechanical work to overcome the static friction is therefore carried out by the cyclist himself. The actuating means must only use mechanical work to move the pivoting support. The friction on the pivoting support is determined exclusively by the force Fb, which was minimized as part of the advantageous design of the coupling body. The torque Mb 126 is easily applied to the pivoting support 114 by an actuating means since the pivoting support 114 rotates about its own axis X9. In an advantageous embodiment, the pivotable supports 114 have a cylindrical shape, with the diameter of the cylinder being at least a factor of three smaller than the diameter of the switching shaft. A cylinder that is to be pivoted through a certain angle within a bore under radial load can be pivoted more easily the smaller its diameter. In an advantageous embodiment, the bearing surface 139 of the pivotable support 114 on the switching shaft 67 and the surface within the axial bore 113 of the switching shaft 67 are made of steel and are hardened. If the axial bore 113 is connected to the recess 107 in the lateral surface of the switching shaft 67 only via a single opening 119, the strength of the switching shaft 67 is maintained, since the switching shaft 67 is not, as is usually the case in designs according to the prior art, is weakened by a large concentric bore.
Im Vergleich zur oben stehend beschriebenen Figur 10a zeigt die Figur 10b das Kupplungsmittel gemäß dem Stand der Technik in einer vergleichbaren schematischen Darstellung. Die Kraft Fk 124, die vom Losrad 109 über die Druckfläche 110 der Innenverzahnung 57 auf den Kupplungskörper 58 übertragen wird, sorgt für ein Drehmoment Mp entgegen dem Uhrzeigersinn um die Drehachse X8. Dieses Drehmoment Mp führt in dieser Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik zu einer Selbsthemmung. Der Kupplungskörper 58 überträgt die Kräfte vollständig und ausschließlich über die Lagerfläche 137 des Kupplungskörpers auf der Schaltwelle 67. Das Drehmoment Mp sorgt dafür, das sich der Kupplungskörper an der Innenverzahnung 57 mit der Kraft Fr abstützt. Um einen Schaltvorgang nach diesem Stand der Technik einzuleiten, muss die Reibkraft, die aufgrund der Flächenpressung an der Druckfläche 116 des Kupplungskörpers entsteht, vollständig durch die eingeprägte Kraft Far 136 der Nockenwelle 138 aufgebracht werden. Aufgrund des relativ langen Hebelarms Ln 134 an der Nockenwelle 138, die gemäß dem Stand der Technik meist koaxial zur Schaltwelle 67 angebracht ist, müssen die durch das Betätigungsmittel eingeleiteten Drehmomente Mn sehr hoch sein, um den Kupplungskörper 58 aus der Innenverzahnung 57 zu lösen. Bei gleicher Kraft Fk ist das Betätigungsmoment Mb in der neuartigen Ausgestaltung gemäß Figur 10a deutlich geringer als das Betätigungsmoment Mn in Ausgestaltungen nach dem Stand der Technik gemäß Figur 10b. Damit sei gezeigt, dass die neuartige Ausgestaltung der Schaltvorrichtung innerhalb der Tretlagerschaltung einen Schaltvorgang auch unter Last durchführen kann. In comparison to Figure 10a described above, Figure 10b shows the coupling means according to the prior art in a comparable schematic representation. The force Fk 124, which is transmitted from the idler gear 109 via the pressure surface 110 of the internal toothing 57 to the clutch body 58, ensures a counterclockwise torque Mp about the axis of rotation X8. In this embodiment according to the prior art, this torque Mp leads to self-locking. The clutch body 58 transmits the forces completely and exclusively via the bearing surface 137 of the clutch body on the switching shaft 67. The torque Mp ensures that the clutch body is supported on the internal toothing 57 with the force Fr. In order to initiate a switching process according to this prior art, the frictional force that arises due to the surface pressure on the pressure surface 116 of the clutch body must be applied entirely by the impressed force Far 136 of the camshaft 138. Due to the relatively long lever arm Ln 134 on the camshaft 138, which according to the prior art is usually attached coaxially to the switching shaft 67, the torques Mn introduced by the actuating means must be very high in order to release the clutch body 58 from the internal toothing 57. With the same force Fk, the actuation torque Mb in the novel embodiment according to FIG. 10a is significantly lower than the actuation torque Mn in embodiments according to the prior art according to FIG. 10b. This shows that the novel design of the switching device within the bottom bracket circuit can also carry out a switching process under load.
Betrachtet man Figur 10a, so kann man zusammenfassen, dass ein beispielhaftes bevorzugtes Tretlagergetriebe mit einer Schaltvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass Losräder konzentrische Bohrungen besitzen und wobei die Bohrungen mit Innenverzahnungen 57 ausgestaltet sind und wobei sich innerhalb der Bohrungen die Schaltwelle 67 und die Kupplungskörper 58 und mindestens ein Teil der schwenkbaren Auflager 114 befinden und wobei die Innenverzahnungen 57 Druckflächen 110 besitzen, die die Kräfte von dem Losrad 109 auf die Druckflächen 116 des Kupplungskörpers 58 übertragen und wobei die Druckflächen 116 des Kupplungskörper 58 und die Druckflächen 110 der Innenverzahnung 57 beide in gleicher Richtung leicht gekrümmt sind. Zusätzlich ist diese beispielhafte Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper einen Zustand einnehmen kann in dem die Kraft, die von einem Losrad auf diesen Kupplungskörper übertragen wird, gleichzeitig von dem Kupplungskörper in die Schaltwelle und in ein Auflager geleitet werden kann und wobei das Auflager in Bezug auf seine Lage und Orientierung relativ zur Schaltwelle über ein Betätigungsmittel verändert werden kann. Looking at Figure 10a, one can summarize that an exemplary preferred bottom bracket gear with a switching device is characterized in that idler gears have concentric bores and the bores are designed with internal teeth 57 and the switching shaft 67 and the coupling bodies 58 and at least part of the pivotable supports 114 are located and the internal toothings 57 have pressure surfaces 110 which transmit the forces from the idler gear 109 to the pressure surfaces 116 of the clutch body 58 and the pressure surfaces 116 of the clutch body 58 and the pressure surfaces 110 of the internal toothing 57 are both the same direction are slightly curved. In addition, this exemplary embodiment is characterized in that the clutch body can assume a state in which the force that is transmitted from an idler gear to this clutch body can be simultaneously conducted from the clutch body into the shift shaft and into a support and wherein the support is in relation its position and orientation relative to the switching shaft can be changed via an actuating means.
Figur 11a zeigt die Schaltwelle 67 aus Figur 7 in perspektivischer Darstellung ohne die Losräder 51 bis 56. Das rechte Gehäuse 34 und das linke Gehäuse 35 ist ebenfalls nicht dargestellt. Die Darstellung ist beispielhaft. Auf der linken Seite befindet sich das Kugellager 32, das über einen Sicherungsring 33 axial festgelegt ist. Rechts neben dem Kugellager 32 befindet sich eine Distanzhülse 28. Die Losräder stützen sich axial nach links gegen diese Distanzhülse 28 und nach rechts gegen den Wellenbund 120” ab. Die Schaltwelle 67 besitzt auf Ihrer zylindrischen Mantelfläche mehrere Nuten 142, in denen nahezu ringförmige Spiralfedern 106 eingelegt werden können. Die ringförmigen Spiralfedern 106 sind in Figur 11a nicht dargestellt. Die Schaltwelle 67 besitzt in ihrem Inneren in dieser Ausgestaltung sechs Kammern 143, die parallel oder nahezu parallel zur Achse der Schaltwelle angeordnet sind. Diese Kammern sind nicht koaxial zur Rotationsachse X2 der Schaltwelle 67 ausgeführt. Innerhalb der sechs Kammern befindet sich jeweils ein schwenkbares Auflager 61-66. Jedes schwenkbare Auflager 61-66 kann einen ersten Zustand einnehmen, in dem das schwenkbare Auflager 61-66 mittelbar oder unmittelbar mit genau einem Kupplungskörper 144-149 in Verbindung steht. Man erkennt, dass der Kupplungskörper 149 hochgeklappt ist und so in diesem ersten Zustand dieser Kupplungskörper 149 in kraftübertragende Verbindung zu dem nicht dargestellten Losrad 56 steht. Man erkennt ebenfalls in der Darstellung, dass die Mantelfläche der Schaltwelle 67 Vertiefungen 107 besitzt, in denen sich die Kupplungskörper 144-149 befinden. Sichtbar in Figur 11a sind nur drei Kupplungskörper 142,146 und 149. Die mehreren Vertiefungen 107 sind bevorzugt gleichmäßig über dem Umfang der Mantelfläche verteilt. Damit die Kupplungskörper angesteuert werden können, sind die sechs Vertiefungen 107 jeweils über eine Öffnung 119 mit den sechs Kammern verbunden, in denen sich die schwenkbaren Auflager 61-66 befinden. Auf der rechten Seite befindet sich das Kugellager 32'. Das Kugellager 32'ist axial über das Referenzzahnrad 69 festgelegt. Das Betätigungszahnrad 68 befindet sich ganz rechts an der Schaltwelle 67 und ist in der Lage, die sechs schwenkbaren Auflager 61-66 zu betätigen. Figure 11a shows the switching shaft 67 from Figure 7 in a perspective view without the idler gears 51 to 56. The right housing 34 and the left housing 35 are also not shown. The representation is exemplary. On the left side there is the ball bearing 32, which has a Circlip 33 is axially fixed. To the right of the ball bearing 32 there is a spacer sleeve 28. The idler gears are supported axially to the left against this spacer sleeve 28 and to the right against the shaft collar 120”. The switching shaft 67 has several grooves 142 on its cylindrical lateral surface, in which almost annular spiral springs 106 can be inserted. The annular spiral springs 106 are not shown in Figure 11a. In this embodiment, the switching shaft 67 has six chambers 143 in its interior, which are arranged parallel or almost parallel to the axis of the switching shaft. These chambers are not designed to be coaxial with the axis of rotation X2 of the switching shaft 67. There is a pivoting support 61-66 within each of the six chambers. Each pivotable support 61-66 can assume a first state in which the pivotable support 61-66 is directly or indirectly connected to exactly one coupling body 144-149. It can be seen that the clutch body 149 is folded up and so in this first state this clutch body 149 is in a force-transmitting connection to the idler gear 56, not shown. It can also be seen in the illustration that the lateral surface of the switching shaft 67 has recesses 107 in which the coupling bodies 144-149 are located. Only three coupling bodies 142, 146 and 149 are visible in Figure 11a. The plurality of depressions 107 are preferably evenly distributed over the circumference of the lateral surface. So that the coupling bodies can be controlled, the six recesses 107 are each connected via an opening 119 to the six chambers in which the pivotable supports 61-66 are located. The ball bearing 32' is located on the right side. The ball bearing 32' is fixed axially via the reference gear 69. The actuating gear 68 is located on the far right of the switching shaft 67 and is able to operate the six pivoting supports 61-66.
Figur 11b zeigt die Baugruppe aus Figur 11a in gleicher perspektivischer Darstellung ohne die Schaltwelle 67, ohne die Kugellager 32, 32' und ohne die Distanzhülse 28. Man erkennt in der Darstellung gut, dass zwei der sechs schwenkbaren Auflager einen ersten Zustand eingenommen haben, in dem die zwei Auflager 61 und 66 unmittelbar mit genau einem Kupplungskörper 144 und 149 in Verbindung stehen. In diesem Zustand sind die Kupplungskörper hochgeklappt und können Kräfte übertragen. Die Kupplungsmittel K1 und K6 sind aktiviert. Dieser erste Zustand entspricht dem Prinzip, welches in der Darstellung Figur 9a beschrieben wurde. Die vier schwenkbaren Auflager 62, 63, 64, 65 befinden sich in einem zweiten Zustand, in dem jedes der vier schwenkbaren Auflager 62, 63, 64, 65 nicht mit einem der jeweiligen Kupplungskörper in Verbindung steht. Diese Entkopplung ist möglich, da die schwenkbaren Auflager 61 , 62, 63, 64, 65, 66 eine zylindrische Form besitzen und an der zylindrischen Mantelfläche 151 Aussparungen 150 besitzen, und wobei sich die Aussparungen 150 in der Nähe der Kupplungskörper 141-146 befinden. In diesem zweiten Zustand sind die Kupplungskörper heruntergeklappt und können keine Kräfte übertragen. Die Kupplungsmittel K2,K3,K4 und K5 sind deaktiviert. Dieser zweite Zustand entspricht dem Prinzip, welches in der Darstellung Figur 9c beschrieben wurde. In diesem zweiten Zustand können dieser Kupplungskörper nicht in kraftübertragende Verbindung zu einem Losrad gebracht werden. Die schwenkbaren Auflager 61-66 haben unterschiedliche Längen und befinden sich innerhalb der Schaltwelle 67 in Kammer mit einer zylindrischen Form. Diese Form kann durch axiale Bohrungen mit unterschiedlicher Tiefe bevorzugt in der Fertigung umgesetzt werden. 11b shows the assembly from FIG in which the two supports 61 and 66 are directly connected to exactly one coupling body 144 and 149. In this state, the coupling bodies are folded up and can transmit forces. The coupling means K1 and K6 are activated. This first state corresponds to the principle which was described in the illustration in FIG. 9a. The four pivoting supports 62, 63, 64, 65 are in a second state in which each of the four pivoting supports 62, 63, 64, 65 is not connected to one of the respective coupling bodies. This decoupling is possible because the pivotable supports 61, 62, 63, 64, 65, 66 have a cylindrical shape and have recesses 150 on the cylindrical lateral surface 151 have, and wherein the recesses 150 are located near the coupling bodies 141-146. In this second state, the coupling bodies are folded down and cannot transmit any forces. The coupling means K2, K3, K4 and K5 are deactivated. This second state corresponds to the principle which was described in the illustration in FIG. 9c. In this second state, this clutch body cannot be brought into a force-transmitting connection to an idler gear. The pivoting supports 61-66 have different lengths and are located within the switching shaft 67 in a chamber with a cylindrical shape. This shape can preferably be implemented in production using axial bores of different depths.
In dieser Darstellung der Schaltwelle des neuartigen Tretlagergetriebes wird ebenfalls deutlich, dass ein erstes Teilgetriebe und ein zweite Teilgetriebe zur Kraftübertragung in Reihe geschaltet sind: Die Kupplungskörper 144, 145 und 146 übertragen innerhalb des ersten Teilgetriebes Drehmomente von den Losrädern 51 ,52 und 53 auf die Schaltwelle 67. Die Kupplungskörper 147, 148 und 149 sind um 180 Grad gedreht innerhalb der Schaltwelle 67 angeordnet und sind Teil des zweiten Teilgetriebes. Um Drehmomente über beide Teilgetriebe zu übertragen, muss somit einer der drei Kupplungskörper 144, 145, 146 und einer der drei Kupplungskörper 147, 148, 149 hochgeklappt sein. Jedes Teilgetriebe besitzt drei Gänge. Die Reihenschaltung der Teilgetriebe ergeben 9 Gänge. Für einen Gangwechsel von einem Gang zu dem jeweils nächsten Gang rotieren die drei schwenkbaren Auflager 61-63 oder 64-66 im Teilgetriebe gleichzeitig jeweils um die eigene Achse ihrer zylindrischen Form um 120 Grad. Die Aussparungen 150 an den zylindrischen Mantelflächen der schwenkbaren Auflager müssen sich folglich in dieser beispielhaften Ausgestaltung über einen Bereich von 240 Grad erstrecken, da über 360 Grad Schwenkbewegung immer nur ein einzelner Gang im Teilgetriebe aktiviert sein darf. In this representation of the switching shaft of the new bottom bracket gearbox it is also clear that a first sub-gearbox and a second sub-gearbox are connected in series for power transmission: The clutch bodies 144, 145 and 146 transmit torques from the idler gears 51, 52 and 53 to the idler gears 51, 52 and 53 within the first sub-gearbox Switching shaft 67. The clutch bodies 147, 148 and 149 are rotated by 180 degrees within the switching shaft 67 and are part of the second partial transmission. In order to transmit torque via both partial transmissions, one of the three clutch bodies 144, 145, 146 and one of the three clutch bodies 147, 148, 149 must be folded up. Each sub-transmission has three gears. The series connection of the partial transmissions results in 9 gears. To change gears from one gear to the next gear, the three pivoting supports 61-63 or 64-66 in the partial transmission rotate simultaneously around their own axis of their cylindrical shape by 120 degrees. The recesses 150 on the cylindrical lateral surfaces of the pivotable supports must therefore extend over a range of 240 degrees in this exemplary embodiment, since only a single gear in the partial transmission may be activated over a 360 degree pivoting movement.
Ebenfalls wird durch Figur 11 b deutlich, dass es vorteilhaft für die Festigkeit der Schaltwelle 67 ist, wenn die axialen Bohrungen, in denen die schwenkbaren Auflagern 61-66 angeordnet sind, in gleichem oder ähnlichem Abstand zur Mantelfläche der Schaltwelle 67 befinden. In diesem Fall ist auch die Form der Kupplungskörper 144-149 gleich. Wenn jede Bohrung zu den jeweils zwei benachbarten Bohrungen ebenfalls einen gleichen oder ähnlichen Abstand besitzt, kann innerhalb der Schaltwelle ein guter Spannungsverlauf realisiert werden. Die Kupplungskörper 144-149 besitzen eine Nut als Federauflagefläche 117, wobei innerhalb der Nut die Wurmfeder 106 dafür sorgt, dass die Funktionen der Kupplungskörper 144-149 wie obenstehend beschrieben erreicht werden. Die schwenkbaren Auflagern 61-66 sind seitlich aus der Schaltwelle 67 herausgeführt und an ihrem Ende mit Zahnrädern 152, 153, 154, 155, 156, 157 versehen. Anstatt der Zahnräder können die schwenkbaren Auflagern 61-66 auch mit anderen Getriebeelementen zur Ansteuerung versehen werden. Die beispielhafte Ausgestaltung besitzt sechs schwenkbare Auflager 61-66 mit sechs Betätigungszahnrädern 152-157. Die Zahnräder befinden sich nicht in einer Ebene. Jeweils drei Zahnräder 152, 153, 154 und 155, 156, 157 befinden sich in einer Ebene. Es müssen sich genau die Zahnräder in einer Ebene befinden, die mit dem schwenkbaren Auflagern verbunden sind, welche für die erste beziehungsweise zweite Getriebestufe verantwortlich sind. In der vorteilhaften Ausgestaltung befinden sich somit die Betätigungszahnräder 152, 153, 154 für das erste Teilgetriebe in einer Ebene und die Betätigungszahnräder 155, 156, 157 für das zweite Teilgetriebe in einer zweiten Ebene. Dieser Umstand ist in Figur 11 d dargestellt. Figur 11 d zeigt eine Vergrößerung des rechten Bereiches aus Figur 11 c. Jedes Zahnrad 152-157 besitzt 13 Zähne. Die Zahnräder 152, 153, 154, die für die Kupplungsmittel K4, K5, K6 verantwortlich sind, befinden sich außen liegend. Die Zahnräder 155, 156, 157 die für die Kupplungskörper K1 , K2, K3 verantwortlich sind, befinden sich ein wenig nach innen versetzt. Die Zahnräder sind bevorzugt aus einem Stück mit den schwenkbaren Auflagern 61-66 gefertigt. Ebenso ist jedoch auch eine Ausgestaltung möglich, bei der die Zahnräder 152-157 aufgesteckt und befestigt sind. Damit die Winkellage der schwenkbaren Auflager 61-66 in vorteilhafter weise verrastet werden kann, besitzen die schwenkbaren Auflager 61-66 auf ihrer Mantelfläche im Abstand von 120 Grad drei Senkungen 158 in die ein federndes Druckstück 80 einrasten kann. Die federnden Druckstücke 159 sind in die Schaltwelle 67 am rechten Ende unterhalb des Lagersitzes des Kugellagers 32' eingeschraubt. Jedem schwenkbaren Auflager 61-66 ein federndes Druckstück 80 zugeordnet. Jedes schwenkbare Auflager 61-66 kann sich in drei Positionen verrasten, nachdem es von außen betätigt wurde. Die Betätigung sollte so aufgebaut sein, dass jedes schwenkbare Auflager 61-66 in dieser bevorzugten Ausgestaltung für das Umschalten von einen Gang in den nächsten Gang immer genau um 120 Grad gedreht wird. Jedes einzelne schwenkbare Auflager besitzt zwei Rastpunkte, bei welchen das Kupplungsmittel deaktiviert ist. Jedes schwenkbare Auflager besitzt einen weiteren Rastpunkt, an dem das Kupplungsmittel aktiviert ist. Betrachtet man die oben im Text angeführte Tabelle 3, so wird deutlich, dass die schwenkbaren Auflager der Kupplungsmittel K1 , K2 und K3 nur zwischen dem dritten und vierten Gang sowie zwischen dem 6 und 7 Gang bewegt werden müssen. In dieser bevorzugter Ausgestaltung werden die schwenkbaren Auflager des ersten Teilgetriebes nur zu zwei Zeitpunkten gleichzeitig zusammen mit mit den schwenkbaren Auflager des zweiten Teilgetriebes bewegt, damit die Gänge von eins bis neun durchgeschaltet werden können. Figur 12a zeigt einen Ausschnitt auf der rechten Seite der T retlagerwelle in der Ansicht von oben. Es sind ausschließlich die Tretlagerwelle 67 mit dem rechten Getriebegehäuse 34, dem Losrad 56 und dem Losrad 55 sichtbar. Ebenfalls sichtbar ist das Betätigungszahnrad 68 sowie das Referenzzahnrad 69. Das neuartige Tretlagergetriebe zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass ein Referenzzahnrad 69 seitlich fest mit der Schaltwelle 67 verbunden ist und ein Betätigungszahnrad 68 wiederum seitlich neben dem Referenzzahnrad befindet. In bevorzugter Ausgestaltung besitzen diese beiden Zahnräder eine Außenverzahnung mit gleichem Durchmesser, wobei der Durchmesser größer ist als der Aussendurchmesser der Schaltwelle und wobei das Betätigungszahnrad 68 über ein oder mehrere Getriebeelemente mit mindestens einem Teil der schwenkbaren Auflager verbunden ist und wobei das Betätigungszahnrad 68 auf dem Referenzzahnrad 69 gelagert ist. Ein Schaltvorgang während des Betriebs der Tretlagerschaltung wird durchgeführt, in dem das Betätigungszahnrad 68 relativ zu Referenzzahnrad 69 um die Achse X2 vollzogen wird. 11 b also shows that it is advantageous for the strength of the switching shaft 67 if the axial bores in which the pivotable supports 61-66 are arranged are at the same or similar distance from the lateral surface of the switching shaft 67. In this case, the shape of the coupling bodies 144-149 is also the same. If each hole is at the same or similar distance from the two adjacent holes, a good voltage curve can be achieved within the switching shaft. The coupling bodies 144-149 have a groove as a spring support surface 117, with the worm spring 106 within the groove ensuring that the functions of the coupling bodies 144-149 are achieved as described above. The pivoting supports 61-66 are led out laterally from the switching shaft 67 and are provided with gears 152, 153, 154, 155, 156, 157 at their end. Instead of gears, the pivoting supports 61-66 can also be provided with other gear elements for control. The exemplary embodiment has six pivoting supports 61-66 with six actuating gears 152-157. The gears are not in the same plane. Three gears 152, 153, 154 and 155, 156, 157 are located in one plane. The exact gears that are connected to the pivoting supports and which are responsible for the first or second gear stage must be in one plane. In the advantageous embodiment, the actuating gears 152, 153, 154 for the first sub-transmission are located in one plane and the actuating gears 155, 156, 157 for the second sub-transmission are in a second level. This circumstance is shown in Figure 11d. Figure 11d shows an enlargement of the right area from Figure 11c. Each gear 152-157 has 13 teeth. The gears 152, 153, 154, which are responsible for the coupling means K4, K5, K6, are located on the outside. The gears 155, 156, 157, which are responsible for the clutch bodies K1, K2, K3, are slightly offset to the inside. The gears are preferably made in one piece with the pivoting supports 61-66. However, an embodiment is also possible in which the gears 152-157 are attached and fastened. So that the angular position of the pivotable supports 61-66 can be locked in an advantageous manner, the pivotable supports 61-66 have three depressions 158 on their lateral surface at a distance of 120 degrees into which a resilient pressure piece 80 can engage. The resilient pressure pieces 159 are screwed into the switching shaft 67 at the right end below the bearing seat of the ball bearing 32 '. A resilient pressure piece 80 is assigned to each pivotable support 61-66. Each pivoting support 61-66 can lock into three positions after being operated from the outside. The actuation should be designed so that each pivoting support 61-66 is always rotated exactly 120 degrees in this preferred embodiment for switching from one gear to the next gear. Each individual pivoting support has two locking points at which the coupling means is deactivated. Each pivotable support has another locking point at which the coupling means is activated. If you look at Table 3 listed above in the text, it becomes clear that the pivoting supports of the clutch means K1, K2 and K3 only have to be moved between third and fourth gear and between 6 and 7 gear. In this preferred embodiment, the pivoting supports of the first sub-transmission are only moved at two times simultaneously together with the pivoting supports of the second sub-transmission, so that the gears from one to nine can be shifted through. Figure 12a shows a section on the right side of the bottom bracket shaft in a view from above. Only the bottom bracket shaft 67 with the right gear housing 34, the idler gear 56 and the idler gear 55 are visible. Also visible is the actuation gear 68 and the reference gear 69. The novel bottom bracket gear is preferably characterized in that a reference gear 69 is firmly connected to the side of the switching shaft 67 and an actuation gear 68 is in turn located laterally next to the reference gear. In a preferred embodiment, these two gears have external teeth with the same diameter, the diameter being larger than the outside diameter of the switching shaft and the actuating gear 68 being connected to at least part of the pivotable supports via one or more gear elements and the actuating gear 68 being on the reference gear 69 is stored. A switching process during operation of the bottom bracket shifter is carried out by moving the actuating gear 68 about the axis X2 relative to the reference gear 69.
Figur 12b zeigt den Schnitt CD durch das Betätigungszahnrad 68 aus Figur 12a. Das Betätigungszahnrad 68 besitzt in dieser vorteilhaften Ausgestaltung zusätzlich zu der Aussenverzahnung eine Innenverzahnung 71 , wobei die Innenverzahnung 71 mit drei Zahnritzeln 79 in Verbindung steht, wobei diese Zahnritzel 79 mit den schwenkbaren Auflager 64, 65 und 66 verbunden sind. Das Betätigungszahnrad 68 steht somit mittelbar mit den schwenkbaren Auflagern der Kupplungsmittel K4, K5 und K6 in Verbindung, da diese Kupplungsmittel gemäß der oben stehenden Tabelle 3 bei jedem Gangwechsel verändert werden müssen. In dieser vorteilhafter Ausgestaltung steuert das Betätigungszahnrad 68 die Zahnräder 155, 156 und 157 an, da diese für die Kupplungsmittel K4, K5 und K6 verantwortlich sind. Man erkennt in der Figur 12b ebenfalls, dass die axiale Bohrungen, in denen die schwenkbaren Auflager 64, 65 und 66 mit den darauf befestigten Zahnrädern 155, 156 und 157 angeordnet sind, sich gleichmäßig beabstandet auf einem Teilkreis auf der seitlichen axialen Planfläche der Schaltwelle befinden und wobei der Teilkreis konzentrisch zur Drehachse X2 der Schaltwelle 67 angeordnet ist. Figure 12b shows the section CD through the actuating gear 68 from Figure 12a. In this advantageous embodiment, the actuating gear 68 has an internal toothing 71 in addition to the external toothing, the internal toothing 71 being connected to three toothed pinions 79, these toothed pinions 79 being connected to the pivotable supports 64, 65 and 66. The actuating gear 68 is therefore indirectly connected to the pivotable supports of the clutch means K4, K5 and K6, since these clutch means have to be changed with every gear change according to Table 3 above. In this advantageous embodiment, the actuating gear 68 controls the gears 155, 156 and 157, since these are responsible for the coupling means K4, K5 and K6. 12b also shows that the axial bores, in which the pivotable supports 64, 65 and 66 with the gears 155, 156 and 157 attached thereto are arranged, are evenly spaced on a pitch circle on the lateral axial flat surface of the switching shaft and wherein the pitch circle is arranged concentrically to the axis of rotation X2 of the switching shaft 67.
Figur 13a zeigt einen Ausschnitt auf der rechten Seite der T retlagerwelle in der Ansicht von oben. Die Tretlagerwelle 67 wird vom Kugellager 32'in der Ansicht verdeckt. Das Getriebegehäuse 34, das Losrad 56 und das Losrad 55 aus Figur 12a sind nicht dargestellt. Ebenfalls sichtbar ist Referenzzahnrad 69, welches auf seiner rechten Planseite eine kurzen zylinderförmigen Ring 159 besitzt, auf dem das Betätigungszahnrad 68 gelagert ist. Figure 13a shows a section on the right side of the bottom bracket shaft in a view from above. The bottom bracket shaft 67 is covered by the ball bearing 32' in the view. The gear housing 34, the idler gear 56 and the idler gear 55 from Figure 12a are not shown. Also visible is reference gear 69, which has a short cylindrical ring 159 on its right plan side on which the actuating gear 68 is mounted.
Figur 13b zeigt den Schnitt EF durch das Referenzzahnrad 69 in Figur 13a auf Höhe der Mitte des kurzen zylinderförmigen Rings 159. Der Schnitt zeigt ein Schrittschaltgetriebe, welches es ermöglicht, die Zahnräder 152, 153, 154, die für die Betätigung der Kupplungsmittel K1 , K2, K3 verantwortlich sind, nur in den Perioden zu bewegen, wenn das Betätigungszahnrad 58 vom dritten in den vierten und vom sechsten in den siebten Gang geschaltet wird. Das Referenzzahnrad 69 ist aus einem Stück zusammen mit einem kurzen zylinderförmigen Hohlwellenstummel 159 gefertigt. Das Betätigungszahnrad 68 besitzt ebenfalls einen kurzen zylinderförmigen Ring 161 , der in dem Ring 159 gelagert ist. Dieser Ring 159 besitzt eine Nut 162, in der sich eine Kugel 165 beweglich eingelegt ist. Das Betätigungszahnrad 68 bildet mit seinem Ring 161 den Eingang des Schrittschaltgetriebes 160. Bei Drehung des Betätigungszahnrades 68 wird die Kugel 168 durch eine Kulisse 166 auf der Ringinnenfläche des Ringes 159 an bestimmten Winkelübergängen radial verschoben und kann den innen liegende Hohlrad 164, welches für die Betätigung der Kupplungsmittel K1 , K2, K3 verantwortlich ist, mitnehmen. Die Hohlräder 164 und 71 besitzen in bevorzugter Ausgestaltung 39 Zähne. Das Hohlrad 164 bildest den Ausgang des Schrittschaltgetriebes 160, da sich dieses Hohlrad 164 nur schrittweise bewegt. Eine Verdrehung des Hohlrades 164 um 40 Grad bewirkt an den Zahnrädern 152, 153, 154 eine Verdrehung um 120 Grad, da diese Zahnräder bevorzugt 13 Zähne besitzen. Wie bereits vorab beschrieben ist es somit möglich, die Kupplungsmittel innerhalb von einer Umdrehung der schwenkbaren Auflager in zwei deaktivierte und einen aktivierten Zustand zu versetzen und die 9 Gangstufen gemäß Tabelle 3 zu erreichen. Figur 13b zeigt die Neuheit beispielhaft in den ersten von 9 Gängen. Die Winkelbewegung, die am Ring 161 vollzogen werden muss, um neun Gangstufen einzulegen, besteht aus acht einzelnen Bewegungen mit jeweils 40 Grad, die mit Hilfe von Pfeilen innerhalb der Figur 13b dargestellt sind. Die neun Gangstufen sind mit römischen Zahlen gekennzeichnet. Die Darstellung zeigt die Kugel 165 in der Position des ersten Gangs, gekennzeichnet mit I. Um den zweiten Gang einzulegen, wird die Kugel 165 mit Hilfe des Rings 61 gegen den Uhrzeigersinn um die Achse X2 gedreht, bis die Kugel die Position II erreicht hat. Um den dritten Gang einzulegen, wird die Kugel 165 mit Hilfe des Rings 61 gegen den Uhrzeigersinn so um die Achse X2 gedreht, bis die Kugel die Position III erreicht hat. Um von dem dritten Gang in den vierten Gang zu schalten, wird die Kugel 165 mit Hilfe des Rings 61 gegen den Uhrzeigersinn um weitere 40 Grad um die Achse X2 gedreht, bis die Kugel die Position IV erreicht hat. Während dieser Bewegung wird die Kugel durch den Ring 159 nach innen gedrückt und rastet innerhalb einer Nut 167 am Hohlrad 164 ein und nimmt das Hohlrad gegen den Uhrzeigersinn in der Drehung mit. In diesem Bereich zwischen Position III und Position IV besitzt der Ring 159, der innerhalb dieses Schrittschaltgetriebes 160 als Gestell arbeitet, innen keine Einfräsung an seiner Kulisse 166. Aus diesem Grund bewegt sich die Kugel auf einem inneren Durchmesser 168. In diesem Bereich zwischen Position III und Position IV werden die drei Zahnräder 152, 153, 154 gleichzeitig von dem Hohlrad 164 um 120 Grad gedreht. Um von dem vierten Gang in den fünften Gang zu schalten, wird die Kugel 165 mit Hilfe des Rings 61 weiter gegen den Uhrzeigersinn um weitere 40 Grad gedreht, bis die Kugel die Position V erreicht hat. In diesem Bereich werden die drei Zahnräder 152, 153, 154 von dem Hohlrad 164 nicht weiter gedreht, da die Kugel 165 das Hohlrad 164 nicht mitnehmen kann. Die Kugel 165 befindet sich auf ihrem äußeren Laufdurchmesser 169. Dort verbleibt sie ebenfalls, wenn von dem fünften Gang in den sechsten Gang geschaltet wird und die Kugel 165 mit Hilfe des Rings 61 weiter gegen den Uhrzeigersinn, bis die Kugel die Position VI erreicht hat. Um von dem sechsten in den siebten Gang zu schalten, wiederholt sich der Prozeß, der bereits vom dritten in den vierten Gang vonstatten ging. Die Kugel 165 wird von der Kulisse des äußeren Rings 159 innerhalb der Nut 162 nach innen geschoben und rastet in einer Vertiefung 167 ein. Die Vertiefung 167 ist in bevorzugter Ausgestaltung als Nut 167 gefertigt und befindet sich am Hohlrad 164. Das Hohlrad 164 wird zusammen mit dem Betätigungszahnrad 68, welches ja einstückig mit dem Ring 161 verbunden ist, von der Position VI auf die Position VII gedreht. Um von dem siebten Gang in den achten Gang zu schalten, wird die Kugel 165 mit Hilfe des Rings 61 gegen den Uhrzeigersinn um weitere 40 Grad um die Achse X2 gedreht, bis die Kugel die Position VIII erreicht hat. In diesem Bereich wird das Hohlrad 164 wieder nicht mitgedreht. Die Kugel 165 gleitet innerhalb der Kulisse 166, die sich als Einfräsung auf der Innenseite Rings 161 befindet. Um von dem achten Gang in den neunten Gang zu schalten, wird die Kugel 165 mit Hilfe des Rings 61 gegen den Uhrzeigersinn um weitere 40 Grad um die Achse X2 gedreht, bis die Kugel die Position IX erreicht hat. Auch während dieser Bewegung werden nur die schwenkbaren Auflager 64, 65, 66 in den axialen Bohrungen durch das Betätigungszahnrad 68 gedreht. Die schwenkbaren Auf lager 61 , 62, 63, die mit den Zahnrädern 152, 153, 154 verbunden sind, werden während dieser Bewegung nicht gedreht. Dieses Schrittschaltgetriebe 160 in dieser bevorzugten Ausgestaltung bewegt sich ausschließlich in einem Bereich von 320 Grad. Eine vollständige Drehung ist in dieser beispielhaften Ausführung nicht gewünscht. Die Bewegung kann im oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen. Eine Drehung im Uhrzeigersinn entspricht den Schaltbewegungen von einem hohen Gang in einen niedrigeren Gang. Die Funktionsweise funktioniert in beide Drehrichtungen. Man erkennt in der Figur 13b ebenfalls, dass die axiale Bohrungen, in denen die schwenkbaren Auflager angeordnet sind, sich gleichmäßig beabstandet auf einem Teilkreis auf der seitlichen axialen Planfläche der Schaltwelle befinden und wobei der Teilkreis konzentrisch zur Drehachse X2 der Schaltwelle 67 angeordnet ist. Figure 13b shows the section EF through the reference gear 69 in Figure 13a at the level of the middle of the short cylindrical ring 159. The section shows a stepper gear, which allows the gears 152, 153, 154, which are responsible for the actuation of the clutch means K1, K2, K3, to be moved only in the periods when the actuating gear 58 is shifted from third to fourth and from sixth to seventh gear. The reference gear 69 is made in one piece together with a short cylindrical hollow shaft stub 159. The actuation gear 68 also has a short cylindrical ring 161 which is mounted in the ring 159. This ring 159 has a groove 162 in which a ball 165 is movably inserted. The actuating gear 68 forms with its ring 161 the input of the stepper gear 160. When the actuating gear 68 rotates, the ball 168 is radially displaced by a link 166 on the inner ring surface of the ring 159 at certain angular transitions and can the internal ring gear 164, which is for the actuation the coupling means K1, K2, K3 is responsible. In a preferred embodiment, the ring gears 164 and 71 have 39 teeth. The ring gear 164 forms the output of the stepping gear 160, since this ring gear 164 only moves step by step. A rotation of the ring gear 164 by 40 degrees causes the gears 152, 153, 154 to rotate by 120 degrees, since these gears preferably have 13 teeth. As already described above, it is therefore possible to put the clutch means into two deactivated and one activated states within one revolution of the pivoting supports and to achieve the 9 gear stages according to Table 3. Figure 13b shows the novelty as an example in the first of 9 gears. The angular movement that must be carried out on the ring 161 in order to select nine gear steps consists of eight individual movements of 40 degrees each, which are shown with the help of arrows within Figure 13b. The nine gear levels are marked with Roman numerals. The illustration shows the ball 165 in the first gear position, marked I. To engage the second gear, the ball 165 is rotated counterclockwise about the axis X2 using the ring 61 until the ball has reached position II. To engage third gear, the ball 165 is rotated counterclockwise around the axis X2 using the ring 61 until the ball has reached position III. To shift from third gear to fourth gear, the ball 165 is rotated counterclockwise about the axis X2 by an additional 40 degrees using the ring 61 until the ball has reached position IV. During this movement, the ball is pressed inwards by the ring 159 and engages within a groove 167 on the ring gear 164 and takes the ring gear with it in the counterclockwise rotation. In this area between position III and position IV, the ring 159, which works as a frame within this stepper gear 160, has no internal milling on its link 166. For this reason, the ball moves on an inner diameter 168. In this area between position III and position IV, the three gears 152, 153, 154 are simultaneously rotated by 120 degrees by the ring gear 164. To shift from fourth gear to fifth gear, the ball 165 is further rotated counterclockwise by another 40 degrees using ring 61 until the ball has reached position V. In this area, the three gears 152, 153, 154 are no longer rotated by the ring gear 164 because the ball 165 cannot take the ring gear 164 with it. The ball 165 is located on its outer barrel diameter 169. It also remains there when switching from fifth gear to sixth gear and the ball 165 continues to rotate counterclockwise with the help of the ring 61 until the ball has reached position VI. In order to shift from sixth to seventh gear, the process that already took place from third to fourth gear is repeated. The ball 165 is pushed inwards by the link of the outer ring 159 within the groove 162 and snaps into a recess 167. In a preferred embodiment, the recess 167 is made as a groove 167 and is located on the ring gear 164. The ring gear 164 is rotated from position VI to position VII together with the actuating gear 68, which is connected in one piece to the ring 161. To shift from seventh gear to eighth gear, ball 165 is rotated counterclockwise about axis X2 by another 40 degrees using ring 61 until the ball reaches position VIII. In this area, the ring gear 164 is again not rotated. The ball 165 slides within the link 166, which is located as a milling on the inside of the ring 161. To shift from the eighth gear to the ninth gear, the ball 165 is rotated counterclockwise by a further 40 degrees about the axis X2 using the ring 61 until the ball has reached position IX. Even during this movement, only the pivotable supports 64, 65, 66 in the axial bores are rotated by the actuating gear 68. The pivotable supports 61, 62, 63, which are connected to the gears 152, 153, 154, are not rotated during this movement. This stepping gear 160 in this preferred embodiment moves exclusively in a range of 320 degrees. A complete rotation is not desired in this exemplary embodiment. The movement can be clockwise or counterclockwise. A clockwise rotation corresponds to shifting from a high gear to a lower gear. The functionality works in both directions of rotation. 13b also shows that the axial bores in which the pivotable supports are arranged are evenly spaced on a pitch circle on the lateral axial flat surface of the switching shaft and the pitch circle is arranged concentrically to the axis of rotation X2 of the switching shaft 67.
Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung des Schrittschaltgetriebes 160 angekoppelt an die Schaltwelle 67 in Verbindung mit der Betätigungsbaugruppe 85. Innerhalb des Betätigungsbaugruppe 85 befinden sich sämtliche Betätigungsmittel. Innerhalb der Darstellung ist noch der rechte Teil der Schaltwelle 67 und das rechte Kugellager 32' abgeschnitten dargestellt. Wie bereits vorab erläutert, wird der Zustand der drei Kupplungsmittel K1 , K2 und K3 über das Schrittschaltgetriebe 160 nur zwischen dem dritten und vierten Gang sowie zwischen dem sechsten und siebten Gang geändert. Das Betätigungszahnrad 68 betätigt auf der einen Seite die Kupplungsmittel K4, K5, K6 direkt und die Kupplungsmittel K1 , K2, K3 über das Hohlrad 164. Wenn der Fahrradfahrer während der Fahrt in die Pedalen tritt, rotiert die Tretlagerwelle 67 ständig um die Rotationsachse X2. Wenn während dieser Fahrt keine Schaltbewegung durchgeführt wird, rotiert das gesamte Schrittschaltgetriebe 160 mit dem Referenzzahnrad 69 und den Betätigungszahnrad 68 mit der gleichen Drehzahl wie die Schaltwelle 67. In vorteilhafter Ausgestaltung liegt die Rotationsachse X2 der Schaltwelle 67 koaxial zur Rotationsachse X11 des Schrittschaltgetriebes 160 und das Schrittschaltgetriebe 160 befindet sich mindestens zu großen Teilen seitlich neben der Schaltwelle 67 und neben der Kugellagerung 32' der Schaltwelle 67. Hierbei ist bevorzugt die Schaltwelle 67 mit einem Referenzzahnrad 69 mit Aussenverzahnung verbunden, welches einen größeren Durchmesser besitzt im Vergleich zum Außendurchmesser der Schaltwelle 67 und wobei das Schrittschaltgetriebe 160 ein Betätigungszahnrad 68 mit einer Außenverzahnung besitzt, die einen ähnlichen oder gleichen Durchmesser im Vergleich zum Referenzzahnrad 69 hat. Wie bereits oben stehend beschrieben, wird der Schaltvorgang eingeleitet, indem das Betätigungszahnrad relativ zum Referenzzahnrad 69 verdreht wird. Dieser Schaltvorgang muss auch bei rotierender Schaltwelle funktionieren. Mithilfe des Überlagerungsgetriebes 170, welches sich parallel und nicht koaxial zur Schaltwelle befindet, kann das Betätigungszahnrad 68 in Relation zum Referenzzahnrad 69 von einem stehenden Gehäuse 121 aus verdreht werden. Figure 14 shows a schematic representation of the stepping gear 160 coupled to the switching shaft 67 in connection with the actuation assembly 85. All actuation means are located within the actuation assembly 85. Within the representation is still the right part of the switching shaft 67 and the right ball bearing 32 'shown cut off. As already explained above, the state of the three clutch means K1, K2 and K3 is only changed between the third and fourth gear and between the sixth and seventh gear via the stepping gear 160. On the one hand, the actuating gear 68 actuates the coupling means K4, K5, K6 directly and the coupling means K1, K2, K3 via the ring gear 164. When the cyclist pedals while driving, the bottom bracket shaft 67 constantly rotates about the axis of rotation X2. If no switching movement is carried out during this journey, the entire stepping gear 160 with the reference gear 69 and the actuating gear 68 rotates at the same speed as the switching shaft 67. In an advantageous embodiment, the axis of rotation X2 of the switching shaft 67 is coaxial with the axis of rotation X11 of the stepping gear 160 and that Stepper gear 160 is located at least to a large extent laterally next to the switching shaft 67 and next to the ball bearing 32 'of the switching shaft 67. Here, the switching shaft 67 is preferably connected to a reference gear 69 with external teeth, which has a larger diameter compared to the outer diameter of the switching shaft 67 and wherein the stepping gear 160 has an actuating gear 68 with external teeth that have a similar or the same diameter compared to the reference gear 69. As already described above, the switching process is initiated by rotating the actuation gear relative to the reference gear 69. This switching process must also work when the switching shaft is rotating. With the help of the superposition gear 170, which is located parallel and not coaxial to the switching shaft, the actuating gear 68 can be rotated in relation to the reference gear 69 from a stationary housing 121.
Das Überlagerungsgetriebe 170 gemäß der Neuheit besitzt ein Sonnenrad 173, wobei dieses Sonnenrad 173 verdrehtest an einem Gehäuse 180 angeordnet ist. Diese Verbindung kann auch mittelbar erfolgen. Koaxial zu diesem festen Sonnenrad 173 ist ein Betätigungssonnenrad 174 im Gehäuse 180 gelagert. Beide Sonnenräder 173, 174 stehen im Eingriff mit Planetenrädern 176. Bevorzugt besitzen beide Sonnenräder 173, 174 den gleichen Durchmesser und ebenfalls besitzen in bevorzugter Ausgestaltung alle Planetenräder 176, 176', 176", 176"'ebenfalls einen gleichen Durchmesser. Die Planetenräder 176, 176', 176", 176'" sind am Steg 175 über Planetenradachsen 179 gelagert. Die Planetenräder 176, 176', 176", 176'" stehen bevorzugt mit zwei Innenverzahnungen 182,182' in Kontakt. Die erste Innenverzahnung 182 befindet sich in vorteilhafter Ausgestaltung innerhalb einer konzentrischen Bohrung einen außen verzahnten Referenzrades 177 des Überlagerungsgetriebes. Die zweite Innenverzahnung 182' befindet sich in vorteilhafter Ausgestaltung innerhalb einer konzentrischen Bohrung einen außen verzahnten Betäti- gungsrades 178 des Überlagerungsgetriebes. Das Betätigungsrad 178 des Überlagerungsgetriebes 170 steht ständig im Eingriff mit dem Betätigungszahnrad 68 des Schrittschaltgetriebes 160. Das Referenzrades 177 des Überlagerungsgetriebes 170 steht ständig im Eingriff mit dem Referenzzahnrad 69 des Schrittschaltgetriebes 160. Wenn der Fahrradfahrer während der Fahrt in die Pedalen tritt, rotiert die Tretlagerwelle 67 ständig um die Rotationsachse X2. Wenn während dieser Fahrt keine Schaltbewegung durchgeführt wird, rotiert das gesamte Schrittschaltgetriebe 160 mit dem Referenzzahnrad 69 und den Betätigungszahnrad 68 mit der gleichen Drehzahl wie die Schaltwelle 67. Folglich rotieren auch das Referenzrad 177 des Überlagerungsgetriebes 170 und das Betätigungsrad 178 des Überlagerungsgetriebes 170 während des Betriebs ständig. Da das Sonnenrad 173 gehäusefest ist, rotiert der Steg ebenfalls um die Achse X10. Das Betätigungssonnenrad 174 steht während des Betriebs still in Relation zum Gehäuse 180. Wird an einer Betätigungsschnittstelle 181 ein Betätigungsdrehmoment MBT eingeleitet, so führt diese Drehbewegung zu einer relativen Verdrehung von dem Betätigungszahnrad 68 in Relation zum Referenzzahnrad 69. Die Betätigung ist auch möglich, während die Schaltwelle 67 rotiert. Der Drehmomentfluss, der sich während der Betätigung des Schaltgetriebes einstellt, ist in der Figur 14 als dicke schwarz Linie schematisch dargestellt. In dieser beispielhaften Ausgestaltung ist an der Betätigungsschnittstelle 181 elektrischer Stellmotor 183 über ein Reduziergetriebe 184 angeordnet. Auf diese Weise können hohe Drehmomente an der Betätigungsschnittstelle 181 eingespeist werden, um ein Schalten unter Last am Tretlagergetriebe möglich zu machen. Betrachtet man die gesamte Betätigungsbaugruppe 85 innerhalb der neuartigen Tretlagerschaltung, so werden die Drehmomente vom elektrischen Stellmotor 183 erzeugt, vom Reduziergetriebe 184 verstärkt, innerhalb des Überlagerungsgetriebes 170 in ein rotierendes System eingespeist, innerhalb des Schrittschaltgetriebes 160 in mehrere Lastpfade aufgeteilt und in die Kupplungsmittel K1 bis K6 eingespeist. Die Kupplungsmittel werden hierdurch in die Lage versetzt, die einzelnen Losräder in korrekter Abfolge mit der Schaltwelle zu verbinden. In anderer Ausgestaltungen kann an der Betätigungsschnittstelle 181 nicht nur ein elektrisch betriebener Aktuator 172 den Schaltvorgang durchführen, sondern es sind ebenfalls einfache und kostengünstige Ansteuerungen über einen Seilzug, über eine Hydraulik oder andere Betätigungen nach dem Stand der Technik möglich. Um absolut oder inkremental zu sensieren, welcher Gang während des Betriebs der Tretlagerschaltung eingelegt ist, ist vorzugsweise innerhalb der Betätigungsbaugruppe 85 in der Nähe der Betätigungsschnittstelle 181 eine Sensorbaugruppe 171 zur Gangstufendetektion angeordnet. Diese Baugruppe besteht aus einem Zahnrad 187, welches die Drehwinkelinformation in der Nähe der Betätigungsschnittstelle 181 abnimmt und in die Sensorbaugruppe 171 weitergeleitet. In vorteilhafter Ausgestaltung ist hinter dem Zahnrad 187 eine weitere Getriebeübersetzung 186 angeordnet, um die Winkelinformation für den elektronischen Lagesensor besser aufbereitet. Figur 15a zeigt eine perspektivische Ansicht des Losrades 51 aus Figur 4 in vorteilhafter Ausgestaltung. Das Losrad 51 ist auf der nicht dargestellten Schaltwelle 67 und mit einer Innenverzahnung 57 ausgestaltet sind. Die Aussenverzahnung 190 steht mit dem nicht dargestellten Antriebszahnrad 43 im Eingriff. An dem dargestellten Losrad 51 sind bevorzugt die Zähne der Aussenverzahnung 190 seitlich über einen Steg 191 miteinander verbunden, sind. In der Darstellung kann man ebenfalls gut erkennen, dass die hier nicht dargestellten Kupplungskörper 58 eine formschlüssige Verbindung mit einer Innenverzahnung 57 einnehmen können. Bei diesem Losrad 51 ist die Innenverzahnung (57) vorteilhaft seitlich gegenüber der Aussenverzahnung 190 beab- standet. Um die oben dargestellten 9 Gänge innerhalb des Tretlagergetriebes umzusetzen, ist eine Zähnezahl von 15 Zähnen am Losrad 51 notwenig. Diese Verzahnung hat einen sehr kleinen Fußkreis. Um dieses Losrad 51 mit Hilfe der Schaltvorrichtung 188 mit der Schaltwelle 67 zu verbinden, muss sich die Innenverzahnung 57 auf einem größeren Durchmesser neben der Aussenverzahnung 190 befinden. Eine solche bevorzugte Bauform aus einem Stück ist im Fließpressverfahren herstellbar. The superposition gear 170 according to the novelty has a sun gear 173, this sun gear 173 being arranged in a twisted manner on a housing 180. This connection can also be made indirectly. An actuating sun gear 174 is mounted in the housing 180 coaxially with this fixed sun gear 173. Both sun gears 173, 174 are in engagement with planetary gears 176. Both sun gears 173, 174 preferably have the same diameter and, in a preferred embodiment, all planetary gears 176, 176', 176", 176"' also have the same diameter. The planetary gears 176, 176', 176", 176'" are mounted on the web 175 via planetary gear axles 179. The planet gears 176, 176', 176", 176'" are preferably in contact with two internal toothings 182,182'. In an advantageous embodiment, the first internal toothing 182 is located within a concentric bore of an externally toothed reference wheel 177 of the superposition gear. In an advantageous embodiment, the second internal toothing 182 'is located within a concentric bore with an externally toothed actuator. transmission wheel 178 of the superposition gear. The actuating wheel 178 of the superposition gear 170 is constantly in engagement with the actuation gear 68 of the stepper gear 160. The reference wheel 177 of the superposition gear 170 is constantly in engagement with the reference gear 69 of the stepper gear 160. When the cyclist pedals while driving, the bottom bracket shaft rotates 67 constantly around the rotation axis X2. If no switching movement is carried out during this journey, the entire stepping gear 160 with the reference gear 69 and the actuating gear 68 rotates at the same speed as the switching shaft 67. Consequently, the reference gear 177 of the superposition gear 170 and the actuation wheel 178 of the superposition gear 170 also rotate during operation constant. Since the sun gear 173 is fixed to the housing, the web also rotates about the axis X10. The actuation sun gear 174 stands still in relation to the housing 180 during operation. If an actuation torque MBT is introduced at an actuation interface 181, this rotational movement leads to a relative rotation of the actuation gear 68 in relation to the reference gear 69. The actuation is also possible while the Switching shaft 67 rotates. The torque flow that occurs during operation of the manual transmission is shown schematically in FIG. 14 as a thick black line. In this exemplary embodiment, an electric servomotor 183 is arranged on the actuation interface 181 via a reduction gear 184. In this way, high torques can be fed into the actuation interface 181 to enable shifting under load on the bottom bracket gear. If one considers the entire actuation assembly 85 within the novel bottom bracket circuit, the torques are generated by the electric servomotor 183, amplified by the reduction gear 184, fed into a rotating system within the superposition gear 170, divided into several load paths within the stepper gear 160 and into the clutch means K1 to K6 fed in. This enables the coupling means to connect the individual idler gears to the shift shaft in the correct sequence. In other embodiments, not only an electrically operated actuator 172 can carry out the switching process at the actuation interface 181, but simple and cost-effective controls via a cable, hydraulics or other prior art controls are also possible. In order to sense absolutely or incrementally which gear is engaged during operation of the bottom bracket shifter, a sensor assembly 171 for gear step detection is preferably arranged within the actuation assembly 85 near the actuation interface 181. This assembly consists of a gear 187, which picks up the rotation angle information near the actuation interface 181 and forwards it to the sensor assembly 171. In an advantageous embodiment, a further gear ratio 186 is arranged behind the gear 187 in order to better prepare the angle information for the electronic position sensor. Figure 15a shows a perspective view of the idler gear 51 from Figure 4 in an advantageous embodiment. The idler gear 51 is on the switching shaft 67, not shown, and is designed with internal teeth 57. The external toothing 190 is in engagement with the drive gear 43, not shown. On the idler gear 51 shown, the teeth of the external teeth 190 are preferably connected to one another laterally via a web 191. In the illustration you can also clearly see that the coupling bodies 58, not shown here, can have a positive connection with internal teeth 57. In this idler gear 51, the internal toothing (57) is advantageously spaced laterally from the external toothing 190. In order to implement the 9 gears shown above within the bottom bracket gear, a number of teeth of 15 teeth on the idler gear 51 is necessary. This gearing has a very small root circle. In order to connect this idler gear 51 to the switching shaft 67 using the switching device 188, the internal toothing 57 must be on a larger diameter next to the external toothing 190. Such a preferred one-piece design can be produced using the extrusion process.
Figur 15b zeigt eine des Losrades 51 aus Figur 4 in der Ansicht von rechts. Die Zähne der Innenverzahnung 57 sind seitlich seitlich über einen Steg (191) miteinander verbunden. Der Steg bildet hier eine plane Fläche auf dem Grund. Der Steg ist hier kein einzelner Steg, sondern wird kreisförmig als innen liegender Ring gebildet, wobei der Ring aus einem Stück zusammen mit der Aussenverzahnung 190 und der Innenverzahnung 57 gefertigt ist. Figure 15b shows one of the idler gear 51 from Figure 4 viewed from the right. The teeth of the internal toothing 57 are connected to one another laterally via a web (191). Here the footbridge forms a flat surface on the ground. The web here is not a single web, but is formed circularly as an internal ring, the ring being made in one piece together with the external teeth 190 and the internal teeth 57.
Figur 15c zeigt eine Schnittdarstellung des Losrades 51 aus Figur 15b. An dem Losrad 51 sind die Zähne der Aussenverzahnung 190 und die Zähne der Innenverzahnung 57 vollständig über einen Verstärkungsring 78 stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Aussenverzahnung 190 und die Innenverzahnung 57 wird in vorteilhafter weise seitlich durch den Ring 192 verstärkt. Die Materialspannungen im Zahnfuß unter Lasteinwirkung werden in vorteilhafter Weise reduziert. Figure 15c shows a sectional view of the idler gear 51 from Figure 15b. On the idler gear 51, the teeth of the external toothing 190 and the teeth of the internal toothing 57 are completely connected to one another in a materially bonded manner via a reinforcing ring 78. The external toothing 190 and the internal toothing 57 are advantageously reinforced laterally by the ring 192. The material stresses in the tooth root under load are reduced in an advantageous manner.
Figur 15d zeigt die Schnittdarstellung des Losrades 51 aus Figur 15b in zweifach aufgeschnittener Form. Das Bauteil ist auf dem Grund der Innenverzahnung 57 und am seitlichen Ende der Aussenverzahnung 190 geschnitten und die entstehenden Teile seitlich verschoben dargestellt, um das Prinzip deutlich zu machen. Der Verstärkungsring 78 ist axial zwischen der Aussenverzahnung 190 und der Innenverzahnung 57 angeordnet und stoffschlüssig verbunden. Das Losrad 51 ist aus einem einzigen Stück Stahl gefertigt. Man erkennt, dass innerhalb des Volumens, welches durch die Mantelfläche der Aussenverzahnung 190 gebildet wird, eine Lagerung 112 angeordnet ist. Diese Lagerfläche ist bevorzugt gehärtet und geschliffen und steht mit der gehärtet und geschliffenen Mantelfläche der Schaltwelle 67 in Kontakt. Bei aktiviertem Kupplungsmittel K1 gibt es keine Relativbewegung zwischen dem Losrad 51 und der Schaltwelle 67 und die radialen Kräfte können direkt von der Aussenverzahnung 190 auf die Schaltwelle 67 übertragen werden. Die Planflächen 192 der Losräder sind ebenfalls geschliffen und sorgen für eine axiale Spielfreiheit innerhalb des Getriebes. In bevorzugter Ausgestaltung sind die Übergänge zwischen Verstärkungsring 78, der Aussenverzahnung 190 und der Innenverzahnung 57 mit Radien verrundet, um die Kerbwirkung zu minimieren. Eine anderen Beschreibung des Verstärkungsrings ist ringförmige Verstärkungsscheibe. Figure 15d shows the sectional view of the idler gear 51 from Figure 15b in a two-fold cutaway form. The component is cut at the bottom of the internal toothing 57 and at the lateral end of the external toothing 190 and the resulting parts are shown shifted laterally in order to make the principle clear. The reinforcing ring 78 is arranged axially between the external toothing 190 and the internal toothing 57 and is connected in a materially bonded manner. The idler gear 51 is made from a single piece of steel. It can be seen that a bearing 112 is arranged within the volume which is formed by the lateral surface of the external toothing 190. This bearing surface is preferably hardened and ground and is hardened and ground surface of the switching shaft 67 in contact. When the clutch means K1 is activated, there is no relative movement between the idler gear 51 and the switching shaft 67 and the radial forces can be transmitted directly from the external toothing 190 to the switching shaft 67. The flat surfaces 192 of the idler gears are also ground and ensure there is no axial play within the transmission. In a preferred embodiment, the transitions between the reinforcing ring 78, the external teeth 190 and the internal teeth 57 are rounded with radii in order to minimize the notch effect. Another description of the reinforcing ring is annular reinforcing disk.
Vergleicht man Figur 15 mit Figur 11a, so wird deutlich, dass die Tretlagerschaltung 10 vorteilhaft dadurch gekennzeichnet ist, dass der Durchmesser der Lagerung 112 bei einem Losrad 51 auf der Schaltwelle 67 kleiner ist als der kleinste Durchmesser innerhalb der Innenverzahnung 57 und wobei die Schaltwelle 67 dadurch gekennzeichnet ist, dass sie in dem Bereich, in dem sie mit dem Losrad 51 in Verbindung steht, welches eine Innenverzahnung 57 besitzt, die seitlich beabstandet ist, sich dadurch auszeichnet, dass die Schaltwelle 67 in diesem Bereich zwei unterschiedliche Außendurchmesser besitzt. If you compare FIG. 15 with FIG is characterized in that in the area in which it is connected to the idler gear 51, which has an internal toothing 57 which is laterally spaced, it is characterized in that the switching shaft 67 has two different outer diameters in this area.
Figur 16a zeigt eine perspektivische Ansicht von den drei Abtriebszahnrädern 37, 38, 39 aus Figur 4.. Diese drei Abtriebszahnrädern 37, 38, 39 sind aus einem Stück gefertigt und bilden in bevorzugter Ausgestaltung Radpaare 189 mit den passenden drei Losrädern 54, 55, 56, die auf der Schaltwelle angeordnet sind. In bevorzugter Ausgestaltung sind diese drei Abtriebszahnrädern 36,37,38 zusätzlich auch noch sind aus einem Stück zusammen mit der verzahnten Abtriebshohlwelle 36 gefertigt. Die Zahnfußfestigkeit der drei Abtriebszahnrädern 37, 38, 39 verbessert sich in vorteilhafter Weise, wenn die Zähne der Aussenverzahnung 190 wie dargestellt mindestens teilweise seitlich über einen Steg miteinander verbunden sind. Auch zeigt die Darstellung eine beispielhafte Ausgestaltung der Tretlagerschaltung (10), dadurch gekennzeichnet, dass axial seitlich und zwischen zwei Abtriebszahnrädern (38,39) eine ringförmige Verstärkungsscheibe (78) stoffschlüssig angeordnet ist, wobei der Außendurchmesser der Verstärkungsscheibe (78) größer ist als der Fußkreisdurchmesser von mindestens einem der beiden Zahnräder. Figure 16a shows a perspective view of the three output gears 37, 38, 39 from Figure 4. These three output gears 37, 38, 39 are made in one piece and, in a preferred embodiment, form wheel pairs 189 with the matching three idler gears 54, 55, 56 , which are arranged on the switching shaft. In a preferred embodiment, these three output gears 36, 37, 38 are also made in one piece together with the toothed output hollow shaft 36. The tooth root strength of the three output gears 37, 38, 39 is improved in an advantageous manner if the teeth of the external toothing 190 are at least partially connected to one another laterally via a web, as shown. The illustration also shows an exemplary embodiment of the bottom bracket circuit (10), characterized in that an annular reinforcing disk (78) is cohesively arranged axially laterally and between two output gears (38, 39), the outer diameter of the reinforcing disk (78) being larger than that Root circle diameter of at least one of the two gears.
Figur 16b zeigt eine Vergrößerung eines Ausschnitts aus Figur 16a. Der Steg 191 überbrückt die Zahnflanken des Abtriebszahnrades 38 seitlich und verstärkt es. Gleichzeitig bildet diese Steg 191 zusammen mit den Seitenflächen der Zähne des Abtriebszahnrades 38 eine ringförmige Verstärkungsscheibe 78, die wiederum auch die Zähne des Abtriebszahnrades 39 verstärkt und stofflich mit ihm verbunden ist. In gleicher bevorzugter Ausgestaltung sind auch die Seitenflächen des Abtriebszahnrades 37 vollständig stoffschlüssig mit den Seitenflächen des Zahnrades 38 verbunden um die Festigkeit des Abtriebszahnrades 37 zu erhöhen. Allgemein ausgedrückt zeichnet sich die Tretlagergetriebe bevorzugt auch dadurch aus, dass mindestens zwei Paar der Antriebsoder Abtriebszahnräder 37, 38, 39, 41 , 42, 43, die koaxial zur Tretlagerwelle 18 angeordnet sind, auf den Seitenflächen der Zähne der Aussenverzahnung stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Figure 16b shows an enlargement of a section from Figure 16a. The web 191 laterally bridges the tooth flanks of the output gear 38 and reinforces it. At the same time, this web 191, together with the side surfaces of the teeth of the driven gear 38, forms an annular reinforcing disk 78, which in turn also reinforces the teeth of the driven gear 39 and is materially connected to it. The side surfaces of the are also in the same preferred embodiment Output gear 37 is completely cohesively connected to the side surfaces of the gear 38 in order to increase the strength of the output gear 37. Generally speaking, the bottom bracket gear is preferably also characterized by the fact that at least two pairs of the drive or output gears 37, 38, 39, 41, 42, 43, which are arranged coaxially to the bottom bracket shaft 18, are cohesively connected to one another on the side surfaces of the teeth of the external teeth.
Figur 17a zeigt eine perspektivische Ansicht von den drei Antriebszahnrädern 43, 42, 41 aus Figur 4. Diese drei Antriebszahnrädern 43, 42, 41 sind aus einem Stück gefertigt und bilden in bevorzugter Ausgestaltung Radpaare 189 mit den passenden drei Losrädern 51, 52, 53, die auf der Schaltwelle angeordnet sind. In bevorzugter Ausgestaltung sind diese drei Antriebszahnrädern 43, 42, 41 zusätzlich auch noch sind aus einem Stück zusammen mit der Steckverzahnung 73 gefertigt. Die Zahnfußfestigkeit des Antriebszahnrades 41 verbessert sich in vorteilhafter Weise, wenn die Zähne der Aussenverzahnung 190 vom Antriebszahnrad 41 auf den Seitenfläche der Zähne der Aussenverzahnung stoffschlüssig mit dem Antriebszahnrad 42 miteinander verbunden sind. Auch zeigt die Darstellung, dass Seitenfläche des Antriebszahnrad 42 bevorzugt den Steg bildet, der Zähne des Antriebszahnrades 41 seitlich miteinander verbindet. Figure 17a shows a perspective view of the three drive gears 43, 42, 41 from Figure 4. These three drive gears 43, 42, 41 are made in one piece and, in a preferred embodiment, form pairs of wheels 189 with the matching three idler gears 51, 52, 53, which are arranged on the switching shaft. In a preferred embodiment, these three drive gears 43, 42, 41 are also made in one piece together with the spline 73. The tooth root strength of the drive gear 41 improves in an advantageous manner if the teeth of the external toothing 190 of the drive gear 41 are materially connected to one another with the drive gear 42 on the side surface of the teeth of the external toothing. The illustration also shows that the side surface of the drive gear 42 preferably forms the web that laterally connects the teeth of the drive gear 41 to one another.
Figur 17b zeigt eine weitere perspektivische Ansicht von den drei Antriebszahnrädern 43, 42, 41 aus Figur 4. Die Darstellung zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass seitlich neben den zwei Antriebszahnräder 41 , 42 ein drittes Antriebszahnrad 43 angeordnet ist, welches fest über einen ringförmigen Hohlkörper 193 mit den zwei Antriebszahnräder 41 , 42 verbunden ist. Die Darstellung zeigt ebenfalls die Verschraubung 49 für die rotierende Platine, die einen Teil der Sensorvorrichtung. Die Tretlagerschaltung 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass an einem Antriebszahnrad 41 , 42 eine Sensorplatine 44 mit elektronischen Bauteilen befestigt ist, wobei die elektronischen Bauteile ein elektronisches Signal bereitstellen, welches mindestens das Drehmoment des Fahrradfahrers repräsentiert. Figure 17b shows a further perspective view of the three drive gears 43, 42, 41 from Figure 4. The illustration shows a preferred embodiment, which is characterized in that a third drive gear 43 is arranged laterally next to the two drive gears 41, 42, which is fixed is connected to the two drive gears 41, 42 via an annular hollow body 193. The illustration also shows the screw connection 49 for the rotating circuit board, which is part of the sensor device. The bottom bracket circuit 10 is characterized in that a sensor board 44 with electronic components is attached to a drive gear 41, 42, the electronic components providing an electronic signal which represents at least the torque of the cyclist.
Durch die beispielhafte Beschreibungen innerhalb der Darstellungen in Figur 1 bis Figur 17 wird deutlich, dass mit Hilfe der Neuheit die beschriebenen Probleme der Integration einer vorteilhaften Tretlagerschaltung in ein Elektrofahrrads mit Hilfsantrieb, insbesondere in Form eines Mittelmotors, gelöst wird. Die oben stehend beispielhaft vorteilhafte Ausgestaltung der Tretlagerschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass The exemplary descriptions within the illustrations in Figure 1 to Figure 17 make it clear that with the help of the novelty the described problems of integrating an advantageous bottom bracket circuit into an electric bicycle with auxiliary drive, in particular in the form of a mid-engine, are solved. The advantageous embodiment of the bottom bracket circuit shown above is characterized in that:
• die beschriebenen Betätigungsvorrichtung und • die beschriebenen hochfesten Zahnräder und • the actuating device described and • the described high-strength gears and
• die beschriebene Schaltvorrichtung und • the switching device described and
• die beschriebene Sensoranordnung und • the sensor arrangement described and
• der beschriebene Anordnung der einzelnen Bauteilvolumen innerhalb des Gehäuses und• the described arrangement of the individual component volumes within the housing and
• der beschriebene Anbindung eines elektrischen Hilfsantriebs in der beschriebenen Art und Weise in den funktionalen Zusammenhang gestellt werden und dieses stellt eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar. • the described connection of an electric auxiliary drive can be placed in the functional context in the manner described and this represents an improvement over the prior art.
Bezugszeichen Reference symbols
Rahmen Frame
Oberrrohr Top tube
Unterrohr down tube
Sitzrohr Seat tube
Batterie battery
Pedale Pedals
Kurbelarm, Tretkurbeln vordere Riemenscheibe Crank arm, crank front pulley
Halterung bracket
Tretlagerschaltung, Tretlagergetriebe, GetriebeeinheitBottom bracket gear, bottom bracket gear, gear unit
Bedienelement Control element
Zugmittel, Riemen Traction device, straps
Hinterrad rear wheel
Schwinge swingarm
Vorderradfederung Front suspension
Hinterradfederung Rear suspension
Schwingenlagerung Swingarm bearing
Tretlagerwelle bottom bracket shaft
Drehachse des Hinterrades Axis of rotation of the rear wheel
Riemenspanner Belt tensioner
Befestigungsbleche Fastening plates
Gehäuse Housing
Spannrolle linke Schutzkappe linke Schutzkappe SchaltwelleTension roller left protective cap left protective cap switching shaft
Befestigungsschraube Lagerachse Mounting screw bearing axle
Nadellager Needle bearings
Distanzhülse Wellenmutter Spacer sleeve shaft nut
Abtreiber abortionist
Wellendichtring , 32', 32" Kugellager Shaft seal, 32', 32" ball bearing
Sicherungsring Circlip
Getriebegehäuse rechts Getriebegehäuse links Abtriebshohlwelle verzahnt 20 Zähne Abtriebszahnrad 32 Zähne Abtriebszahnrad 26 Zähne Abtriebszahnrad Feder Gearbox housing on the right Gearbox housing on the left Output hollow shaft toothed 20 teeth output gear 32 teeth output gear 26 teeth output gear Spring
20 Zähne Antriebszahnrad 32 Zähne Antriebszahnrad 53 Zähne Antriebszahnrad Platine rotierend Platine gehäusefest Tretlagerfreilauf beweglich T retlagerfreilauf starr Gleitlager 20 teeth drive gear 32 teeth drive gear 53 teeth drive gear PCB rotating PCB fixed to the housing Bottom bracket freewheel movable Bottom bracket freewheel rigid plain bearing
Verschraubung Platine rotierend Verschraubung Platine gehäusefest Losrad mit 15 Zähnen Losrad mit 17 Zähnen Losrad mit 20 Zähnen Losrad mit 20 Zähnen Losrad mit 21 Zähnen Losrad mit 21 ZähnenScrew connection, rotating plate. Screw connection, fixed to the housing. Idler gear with 15 teeth. Idler gear with 17 teeth. Idler gear with 20 teeth. Idler gear with 20 teeth. Idler gear with 21 teeth. Idler gear with 21 teeth
Innenverzahnung Kupplung Internal gear coupling
Kupplungskörper Dehnmessstreifen / Sensor Coupling body Strain gauge / sensor
Eingangshohlwelle schwenkbares Auflager des Kupplungsmittels K1 schwenkbares Auflager des Kupplungsmittels K2 schwenkbares Auflager des Kupplungsmittels K3 schwenkbares Auflager des Kupplungsmittels K4 schwenkbares Auflager des Kupplungsmittels K5 schwenkbares Auflager des Kupplungsmittels K6 Input hollow shaft pivoting support of the coupling means K1 pivoting support of the coupling means K2 pivoting support of the coupling means K3 pivoting support of the coupling means K4 pivoting support of the coupling means K5 pivoting support of the coupling means K6
Schaltwelle shift shaft
Betätigungszahnrad Schaltwelle Actuating gear selector shaft
Referenzzahnrad Schaltwelle Reference gear shift shaft
Schrittschaltgetriebe Stepper gearbox
Innenverzahnung Hohlrad Internal toothing of ring gear
Ölfüllung Oil filling
Steckverzahnung erste Getriebestufe, erstes Teilgetriebe zweite Getriebestufe, zweites Teilgetriebe seitliche Planfläche des Zahnrades elektronische Bauteile stoffschlüssig verbundener Ring, Verstärkungsring, VerstärkungsscheibeSpline teeth first gear stage, first sub-gear second gear stage, second sub-gear lateral flat surface of the gear electronic components cohesively connected ring, reinforcing ring, reinforcing disk
Zahnritzel, kleines Zahnrad federndes Druckstück rechter Seitendeckel Pinion, small gear spring-loaded pressure piece on the right side cover
Befestigungsschrauben elektrische Antriebsbaugruppe Fastening screws electric drive assembly
Schaltgetriebe baugruppe Manual transmission assembly
Betätig ungsbaug ru ppe rechter Aussendeckel Actuation assembly group, right outer cover
Zahnrad mit 15 Zähnen Gear with 15 teeth
Zahnrad mit 30 Zähnen Zahnrad mit 21 Zähnen Gear with 30 teeth Gear with 21 teeth
Zahnrad mit 14 Zähnen Gear with 14 teeth
Zahnrad mit 12 Zähnen Gear with 12 teeth
Zahnrad mit 55 Zähnen Gear with 55 teeth
Leistungselektronik mit direktem PhasenanschlussPower electronics with direct phase connection
Kammer, Raum für Elektronik, trockenChamber, room for electronics, dry
Ausschnitt mit Ansicht auf erste ReduktionsstufeDetail with view at the first reduction level
Steckkontakte Plug contacts
Freilauf Freewheel
98' Stufenzahnrad gehäusefeste Achse 98' step gear, housing-fixed axle
Welle Elektromotor seitlicher Steg zwischen Zähnen elektrischer Zusatzantrieb, elektrischer MotorShaft electric motor side bar between teeth electric additional drive, electric motor
Befestigungspunkte elektronische Platine mit SensorelementenAttachment points electronic circuit board with sensor elements
, 105', 105 " Wellenbund , 105', 105" wave collar
Wurmfeder, Zugfeder, ringförmige SpiralfederWorm spring, tension spring, annular spiral spring
Vertiefung in der Mantelfläche, TascheDepression in the lateral surface, pocket
Gleitscheibe Sliding disc
Losrad idler wheel
Druckflächen der InnenverzahnungPressure surfaces of the internal teeth
Abgleitflächen der InnenverzahnungSliding surfaces of the internal teeth
Lagerflächen der Innenverzahnung axiale Bohrungen schwenkbares Auflager Bearing surfaces of the internal teeth, axial bores, swiveling support
Rücken des Kupplungskörpers Back of the coupling body
Druckfläche des KupplungskörpersPressure surface of the coupling body
Federbefestigungsfläche, Federauflagefläche Feder Spring mounting surface, spring support surface Feather
Öffnung opening
,120', 120" Wellenbund '120', 120" wave collar
Getriebegehäuse Gearbox housing
Abtriebswelle output shaft
Sensoranordnung Sensor arrangement
Kraft vom Losrad auf den Kupplungskörper (Fk) Force from the idler gear to the clutch body (Fk)
Auflagerkraft des Kupplungskörpers am schwenkbaren Auflager (Fb)Support force of the coupling body on the pivoting support (Fb)
Betätigungsdrehmoment Mb Actuating torque Mb
Hebelarm am schwenkbaren Auflager Lever arm on the swiveling support
Hebelarm Ik am Kupplungskörper 58 Lever arm Ik on clutch body 58
Hebelarm Ib am Kupplungskörper 58 Lever arm Ib on clutch body 58
Hebelarm Ish am selbsthemmenden KupplungskörperLever arm Ish on the self-locking coupling body
Auflagerkraft Fr am selbsthemmenden KupplungskörperSupport force Fr on the self-locking coupling body
Hebelarm Ir am selbsthemmenden KupplungskörperLever arm Ir on the self-locking coupling body
Betätigungsmoment der Nockenwelle Mn Actuating torque of the camshaft Mn
Hebelarm Ln an der Nockenwelle Lever arm Ln on the camshaft
Hebelarm lar am selbsthemmenden KupplungskörperLever arm lar on the self-locking coupling body
Betätigungskraft Far Actuating force Far
Lagerfläche des Kupplungskörpers auf der SchaltwelleBearing surface of the clutch body on the shift shaft
Nockenwelle camshaft
Lagerfläche des schwenkbaren Auflagers an der SchaltwelleBearing surface of the pivoting support on the switching shaft
Auflagerkraft des Kupplungskörpers an der Schaltwelle (Fa) selbsthemmender Kupplungskörper Support force of the clutch body on the shift shaft (Fa) self-locking clutch body
Nuten auf Mantelfläche Grooves on lateral surface
Kammern für schwenkbare Auflager Chambers for pivoting supports
Kupplungskörper des Kupplungsmittels K1 Coupling body of the coupling means K1
Kupplungskörper des Kupplungsmittels K2 Coupling body of the coupling agent K2
Kupplungskörper des Kupplungsmittels K3 Kupplungskörper des Kupplungsmittels K4 Coupling body of the coupling agent K3 Coupling body of the coupling agent K4
Kupplungskörper des Kupplungsmittels K5 Coupling body of the coupling agent K5
Kupplungskörper des Kupplungsmittels K6 Coupling body of the coupling agent K6
Aussparungen an der Mantelfläche der schwenkbaren AuflagerRecesses on the lateral surface of the pivoting supports
Mantelfläche der schwenkbaren Auflager Lateral surface of the pivoting supports
Zahnrad zur Betätigung des Kupplungsmittels K1 Gear for actuating the clutch means K1
Zahnrad zur Betätigung des Kupplungsmittels K2 Gear for actuating the clutch means K2
Zahnrad zur Betätigung des Kupplungsmittels K3 Gear for actuating the clutch means K3
Zahnrad zur Betätigung des Kupplungsmittels K4 Gear for actuating the clutch means K4
Zahnrad zur Betätigung des Kupplungsmittels K5 Gear for actuating the clutch means K5
Zahnrad zur Betätigung des Kupplungsmittels K6 Gear for actuating the clutch means K6
Senkung, Vertiefung kurzer zylinderförmiger Ring am ReferenzzahnradCountersink, deepening of a short cylindrical ring on the reference gear
Schrittschaltgetriebe kurzer zylinderförmiger Ring am Referenzzahnrad Stepper gear short cylindrical ring on the reference gear
Nut, Gleitbahn für Kugel Groove, slideway for ball
Innenverzahnung am Hohlrad ; Ausgang des SchrittschaltgetriebesInternal teeth on the ring gear; Output of the stepper gearbox
Hohlrad für Betätigung der Kupplungsmittel K1 , K2, K3 Ring gear for actuating the clutch means K1, K2, K3
Kugel des Schrittschaltgetriebes Ball of the stepper gear
Oberfläche, Kulisse auf der Ringinnenfläche des Ringes am Betätigungszahnrad Surface, link on the inner surface of the ring on the actuating gear
Nut oder Vertiefung am Hohlarad des Schrittschaltgetriebes innere Laufbahn der Kugel, innerer Durchmesser äußere Laufbahn der Kugel, äußerer DurchmesserGroove or recess on the ring gear of the stepping gear inner raceway of the ball, inner diameter outer raceway of the ball, outer diameter
Überlagerungsgetriebe Superposition gear
Sensorbaugruppe zur Gangstufendetektion Sensor assembly for gear level detection
Aktuator, Aktuatorbaugruppe, Stellmotorbaugruppe mit Getriebe gehäusefestes Sonnenrad des Überlagerungsgetriebes betätigtes Sonnenrad am Überlagerungsgetriebe Actuator, actuator assembly, servomotor assembly with gearbox, housing-fixed sun gear of the superposition gearbox, actuated sun gear on the superposition gearbox
Steg des Überlagerungsgetriebes 176 Planeten des Überlagerungsgetriebes Bridge of the superposition gear 176 planets of the superposition gear
177 Referenzrad des Überlagerungsgetriebes 177 reference wheel of the superposition gear
178 Betätigungsrad des Überlagerungsgetriebes178 Actuating wheel of the superposition gear
179 Planetenradachsen 179 planetary wheel axles
180 Gehäuse 180 housing
181 Betätigungsschnittstelle 181 actuation interface
182 182' Innenverzahnungen am Überlagerungsgetriebe182 182' Internal gearing on the superposition gear
183 elektrischer Stellmotor 183 electric servomotor
184 Reduziergetriebe am Stellmotor 184 reduction gear on the servomotor
185 elektronischer Lagesensor 185 electronic position sensor
186 Getriebeübersetzung am Lagesensor 186 gear ratio on the position sensor
187 Zahnrad am Lagesensor 187 Gear on the position sensor
188 Die gesamte Schaltvorrichtung K 188 The entire switching device K
189 Radpaare 189 pairs of wheels
190 Aussenverzahnung 190 external teeth
191 Steg, Verbindungssteg zwischen Zähnen 191 bar, connecting bar between teeth
192 Planflächen des Losrades 192 flat surfaces of the idler wheel
193 ringförmiger Hohlkörper 193 ring-shaped hollow body
X1 Rotationsachse Tretlagerwelle X1 rotation axis bottom bracket shaft
X2 Rotationsachse Schaltwelle X2 rotation axis switching shaft
X3 Rotationsachse Elektromotor X3 rotation axis electric motor
X4 Rotationsachse Eingangswelle Aktuator ; RotationsX4 rotation axis input shaft actuator; Rotary
X5 Rotationsachse Reduziergetriebe X5 rotation axis reducer
X6 Rotationsachse Reduziergetriebe X6 rotation axis reducer
X7 Rotationsachse Reduziergetriebe X7 rotation axis reducer
X8 Rotationsachse Kupplungskörper X8 rotation axis coupling body
X9 Rotationsachse schwenkbares Auflager X9 rotation axis pivoting support
X10 Rotationsachse Überlagerungsgetriebe X10 rotation axis superposition gear
X11 Rotationsachse Schrittschaltgetriebe K1 Kupplungsmittel 1 X11 rotation axis stepper gear K1 coupling agent 1
K2 Kupplungsmittel 2 K2 coupling agent 2
K3 Kupplungsmittel 3 K3 coupling agent 3
K4 Kupplungsmittel 4 K4 coupling agent 4
K5 Kupplungsmittel 5 K5 coupling agent 5
K6 Kupplungsmittel 6 K6 coupling agent 6
E1 Ebene 1 E1 level 1
A1 Ausschnitt A1 A1 section A1
Ma resultierendes Drehmoment am KupplungskörperMa resulting torque on the coupling body
Mp selbsthemmendes Drehmoment am KupplungskörperMp self-locking torque on the coupling body
Mbt Betätigungsdrehmoment an der BetätigungsschnittstelleMbt actuation torque at the actuation interface
K Die Kupplungsmittel, Baugruppe aller Kupplungsmittel K The coupling means, assembly of all coupling means

Claims

Ansprüche Tretlagerschaltung (10) mit einer Betätigungsvorrichtung (85), insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, mit einem Getriebe, wobei das Getriebe eine Schaltwelle (67) aufweist, an der eine Mehrzahl von Losrädern (109) gelagert sind, die mit einer entsprechenden Mehrzahl von Zahnrädern Radpaare (189) bilden, wobei die Losräder (109) mittels Kupplungskörpern (58) mit der Schaltwelle (67) verbindbar sind, wobei innerhalb der Betätigungsvorrichtung (85) ein Überlagerungsgetriebe (170) mit einem Betätigungszahnrad und einem Referenzzahnrad angeordnet ist, und wobei das Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes (178) und das Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes (177) koaxial zueinander angeordnet sind und sich nicht koaxial zur Schaltwelle (67) befinden. Tretlagerschaltung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (67) fest mit einem Referenzzahnrad (69) verbunden ist. Tretlagerschaltung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Referenzzahnrad (69) seitlich neben und koaxial zu der der Schaltwelle (67) befindet. Tretlagerschaltung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenverzahnung des Referenzzahnrades (69) mit dem Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes (177) im Eingriff steht T retlagerschaltung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich koaxial zum Referenzzahnrad (69) und seitlich neben dem Referenzzahnrad (69) ein Betätigungszahnrad (68) befindet. Tretlagerschaltung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungszahnrad (68) mit einer Aussenverzahnung und einer Innenverzahnung (71) ausgestaltet ist. Tretlagerschaltung (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung des Betätigungszahnrades (68) mittelbar oder unmittelbar mit den Schaltmitteln oder den Kupplungsmitteln in Verbindung steht. T retlagerschaltung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenverzahnung des Betätigungszahnrades (68) mit einem Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes (178) im Eingriff steht. Tretlagerschaltung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Betätigungsvorrichtung (85) ein Überlagerungsgetriebe (170) angeordnet ist, wobei das Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes (178) und das Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes (177) mit einer Aussenverzahnung und einer Innenverzahnung (182, 182') ausgestaltet sind. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zum Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes (177) ein Betätigungssonnenrad (174) angeordnet ist. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zum Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes (178) ein gehäusefestes Sonnenrad (173) angeordnet ist und wobei dieses gehäusefestes Sonnenrad (173) mittelbar oder unmittelbar mindestens verdrehtest mit einem Gestell oder Gehäuse verbunden ist. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungssonnenrad (174) relativ zu einem Gestell oder Gehäuse um einen Winkel gedreht werden kann, um die Tretlagerschaltung zu betätigen. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes (178) und das Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes (177) und das Betätigungssonnenrad (174) und das gehäusefeste Sonnenrad (173) als Planetengetriebe angeordnet sind, wobei sich das Planetengetriebe nicht koaxial zur Schaltwelle (67) befindet. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Planetengetriebes sich Planetenräder (176) befinden, die über Planetenradachsen (179) miteinander verbunden sind und wobei mindestens ein Planetenrad (176) im Eingriff mit dem Betätigungssonnenrad (174) steht und wobei mindestens ein weiteres Planetenrad (176') mit dem gehäusefesten Sonnenrad (173) im Eingriff steht und wobei sich innerhalb des Planetengetriebes Planetenräder (176) befinden, die über Planetenradachsen (179) miteinander verbunden sind und wobei mindestens ein Planetenrad (176) im Eingriff mit dem Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes (177) steht und wobei mindestens ein weiteres Planetenrad (176') mit dem Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes (178) im Eingriff steht und wobei die Planetenradachsen (179) am Steg des Überlagerungsgetriebes (175) angeordnet sind. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzzahnrad des Überlagerungsgetriebes (177) und das Referenzzahnrad (69) koplanar zueinander befinden und dass ihre Drehachsen zueinander parallel sind. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungszahnrad des Überlagerungsgetriebes (178) und das Betätigungszahnrad (68) koplanar zueinander befinden und dass ihre Drehachsen zueinander parallel sind. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungszahnrad (68) auf dem Referenzzahnrad (69) für die Betätigung drehbar gelagert ist. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug mit elektrischem Hilfsantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Teilgetriebe (74) und ein zweite Teilgetriebe (75) zur Kraftübertragung in Reihe geschaltet sind, wobei das erste Teilgetriebe (74) und das zweite Teilgetriebe (75) eine Schaltwelle (67) aufweist, an der eine Mehrzahl von Losrädern (51 , 52, 53, 54) gelagert sind, die mit einer entsprechenden Mehrzahl von Zahnrädern (37, 38, 41 , 42) Radpaare der jeweiligen Teilgetriebes bilden, wobei die Losräder (51 , 52, 53, 54) mittels Kupplungskörpern mit der Schaltwelle (67) verbindbar sind. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des Referenzzahnrades (69) und der Aussendurchmesser des Betätigungszahnrades (68) größer ist als der Aussendurchmesser der Schaltwelle (67). Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungszahnrad (68) zusätzlich zu der Aussenverzahnung eine Innenverzahnung (71) besitzt, wobei die Innenverzahnung (71) mit mindestens zwei Zahnritzeln (79) in Verbindung steht, wobei diese Zahnritzel (79) mit den schwenkbaren Auflager (64, 65) wenigstens mittelbar verbunden sind. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (X2) der Schaltwelle (67) koaxial zur Rotationsachse (X11) eines Schrittschaltgetriebes (160) angeordnet ist und das Schrittschaltgetriebe (160) sich mindestens zu großen Teilen seitlich neben der Schaltwelle (67) befindet. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltvorgang mindestens eingeleitet wird, wenn das Betätigungszahnrad (68) relativ zum Referenzzahnrad (69) gedreht wird und wobei diese Drehung über ein Überlagerungsgetriebes (170) ausgelöst wird, welches sich in Bezug auf die Drehachsen parallel beabstandet und nicht koaxial zur Schaltwelle (67) befindet. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal, welches der Fahrradfahrer an einem Bedienelement (11) auslöst, mittelbar eine Winkeldrehung am Betätigungssonnenrad (174) der Betätigungsvorrichtung (85) auslöst oder bewirkt. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal, welches der Fahrradfahrer an einem Bedienelement (11) auslöst, mittelbar eine Aktivierung der Stellmotorbaugruppe mit Getriebe (172) auslöst oder bewirkt. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellmotorbaugruppe mit Getriebe (172) innerhalb der Betätigungsvorrichtung (85) angeordnet ist und mit dem Betätigungssonnenrad (174) in drehmomentübertragender Verbindung steht. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor für Gangstufendetektion (171) innerhalb der Betätigungsvorrichtung (85) angeordnet ist. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor für Gangstufendetektion (171) mittelbar oder unmittelbar mit dem Betätigungssonnenrad (174) oder mit der Stellmotorbaugruppe mit Getriebe (172) verbunden ist. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb der Schaltwelle (67) mindestens zwei schwenkbare Auflager (64, 65) befinden, die an ihren Enden mit einem Zahnritzel (79) ausgestattet sind und sich mittelbar oder unmittelbar im Eingriff mit der Innenverzahnung (71) des Betätigungszahnrades (68) befinden. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzzahnrad (69) auf einer Seitenfläche fest mit einem zylinderförmigen Ring (159) verbunden ist, wobei der Ring (159) konzentrisch zum Referenzzahnrad (69) angeordnet ist und eine Oberfläche (166) besitzt, die in Kontakt mit einer Kugel (165) treten kann und wobei die Oberfläche (166) Vertiefungen besitzt, die eine kulissenartige Oberfläche bilden. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungszahnrad (68) auf einer Seitenfläche fest mit einem zylinderförmigen Ring (161) verbunden ist, wobei der Ring (161) konzentrisch zum Betätigungszahnrad (68) angeordnet ist und wobei der Ring (161) eine Nut oder Öffnung besitzt, in der die Kugel (165) beweglich angeordnet ist und wobei der Ring in der Nähe und drehbar gegenüber dem zylinderförmigen Ring am Referenzzahnrad (159) angeordnet ist. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (164) eine Innenverzahnung (163) aufweist, wobei die Innenverzahnung (163) im Zahneingriff mit mindestens zwei Zahnritzeln (79) steht, wobei die zwei Zahnritzeln (79) in Verbindung zu schwenkbaren Auflagern (61 , 62) stehen und wobei sich das Hohlrad (164) konzentrisch zum Betätigungszahnrad (68) befindet und wobei das Hohlrad (164) eine Oberfläche (166) besitzt, die in Kontakt mit einer Kugel (165) treten kann und wobei die Oberfläche (166) Vertiefungen oder Einsenkungen besitzt, in die die Kugel (165) einrasten kann.. Tretlagerschaltung (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens teilweise während der Schaltvorgänge innerhalb der Betätigungsvorrichtung (85) das Hohlrad (164) einen ersten Zustand einnehmen kann, in dem es sich gleichsinnig zusammen mit dem Betätigungszahnrad (68) relativ zur Schaltwelle (67) bewegt wird und einen zweiten Zustand einnehmen kann in dem es relativ zur Schaltwelle (67) keine rotative Bewegung ausführt. Claims Bottom bracket circuit (10) with an actuating device (85), in particular for a vehicle powered by muscle power, with a transmission, the transmission having a switching shaft (67) on which a plurality of idler gears (109) are mounted, which have a corresponding one A plurality of gears form pairs of gears (189), the idler gears (109) being connectable to the switching shaft (67) by means of coupling bodies (58), a superposition gear (170) with an actuation gear and a reference gear being arranged within the actuating device (85), and wherein the actuating gear of the superposition gear (178) and the reference gear of the superposition gear (177) are arranged coaxially with one another and are not coaxial with the switching shaft (67). Bottom bracket circuit (10) according to claim 1, characterized in that the switching shaft (67) is firmly connected to a reference gear (69). Bottom bracket circuit (10) according to claim 2, characterized in that the reference gear (69) is located laterally next to and coaxial with that of the switching shaft (67). Bottom bracket gear (10) according to claim 2 or 3, characterized in that the external toothing of the reference gear (69) is in engagement with the reference gear of the superposition gear (177). Bottom bracket gear (10) according to one of claims 2 to 4, characterized in that There is an actuating gear (68) coaxially with the reference gear (69) and to the side next to the reference gear (69). Bottom bracket circuit (10) according to claim 5, characterized in that the actuating gear (68) is designed with external teeth and internal teeth (71). Bottom bracket circuit (10) according to claim 5 or 6, characterized in that the internal teeth of the actuating gear (68) are directly or indirectly connected to the switching means or the coupling means. T pedal bearing shift (10) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the external teeth of the actuating gear (68) are in engagement with an actuating gear of the superposition gear (178). Bottom bracket circuit (10) according to one of claims 1 to 8, characterized in that a superposition gear (170) is arranged within the actuating device (85), the actuation gear of the superposition gear (178) and the reference gear of the superposition gear (177) having external teeth and an internal toothing (182, 182 '). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that an actuating sun gear (174) is arranged concentrically to the reference gear of the superposition gear (177). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that a sun gear (173) fixed to the housing is arranged concentrically to the actuating gear of the superposition gear (178) and this sun gear (173) fixed to the housing is at least rotated indirectly or directly with a frame or Housing is connected. Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the actuating sun gear (174) can be rotated through an angle relative to a frame or housing in order to actuate the bottom bracket circuit. Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the actuating gear of the superposition gear (178) and the reference gear of the superposition gear (177) and the actuating sun gear (174) and the sun gear fixed to the housing (173) are arranged as a planetary gear, whereby the planetary gear is not coaxial with the switching shaft (67). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that within the planetary gear there are planetary gears (176) which are connected to one another via planetary gear axles (179) and at least one planetary gear (176) is in engagement with the actuating sun gear ( 174) and wherein at least one further planetary gear (176') is in engagement with the sun gear (173) fixed to the housing and wherein within the planetary gear there are planetary gears (176) which are connected to one another via planetary gear axles (179) and wherein at least one Planet gear (176) is in engagement with the reference gear of the superposition gear (177) and at least one further planet gear (176 ') is in engagement with the actuating gear of the superposition gear (178) and the planet gear axes (179) on the web of the superposition gear (175) are arranged. Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the reference gear of the superposition gear (177) and the reference gear (69) are coplanar to one another and that their axes of rotation are parallel to one another. Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 15, characterized in that the actuating gear of the superposition gear (178) and the actuating gear (68) are coplanar to one another and that their axes of rotation are parallel to one another. Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that the actuation gear (68) is rotatably mounted on the reference gear (69) for actuation. Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 17, in particular for a muscle-powered vehicle with an electric auxiliary drive, characterized in that a first sub-gear (74) and a second sub-gear (75) are connected in series for power transmission, whereby the the first sub-gear (74) and the second sub-gear (75) have a switching shaft (67) on which a plurality of idler gears (51, 52, 53, 54) are mounted, which are connected to a corresponding plurality of gears (37, 38, 41 , 42) form pairs of wheels of the respective partial transmission, the idler wheels (51, 52, 53, 54) being connectable to the switching shaft (67) by means of coupling bodies. Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 18, characterized in that the outside diameter of the reference gear (69) and the outside diameter of the actuation gear (68) are larger than the outside diameter of the switching shaft (67). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 19, characterized in that the actuating gear (68) has an internal toothing (71) in addition to the external toothing, the internal toothing (71) having at least two Pinions (79) are connected, these pinions (79) being at least indirectly connected to the pivotable supports (64, 65). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 20, characterized in that the axis of rotation (X2) of the switching shaft (67) is arranged coaxially to the axis of rotation (X11) of a stepping gear (160) and the stepping gear (160) is at least large Parts are located on the side next to the switching shaft (67). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 21, characterized in that a switching process is initiated at least when the actuating gear (68) is rotated relative to the reference gear (69) and this rotation is triggered via a superposition gear (170), which is spaced parallel to the axes of rotation and not coaxial with the switching shaft (67). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 22, characterized in that a signal which the cyclist triggers on an operating element (11) indirectly triggers or causes an angular rotation on the actuating sun gear (174) of the actuating device (85). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 23, characterized in that a signal which the cyclist triggers on a control element (11) indirectly triggers or causes an activation of the servomotor assembly with gear (172). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 24, characterized in that a servomotor assembly with a gear (172) is arranged within the actuating device (85) and is in a torque-transmitting connection with the actuating sun gear (174). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 25, characterized in that a sensor for gear step detection (171) is arranged within the actuating device (85). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 26, characterized in that a sensor for gear stage detection (171) is connected directly or indirectly to the actuating sun gear (174) or to the servomotor assembly with gearbox (172). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 27, characterized in that there are at least two pivotable supports (64, 65) within the switching shaft (67), which are equipped at their ends with a toothed pinion (79) and are located indirectly or are directly in engagement with the internal teeth (71) of the actuating gear (68). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 28, characterized in that the reference gear (69) is firmly connected to a cylindrical ring (159) on a side surface, the ring (159) being arranged concentrically to the reference gear (69). and has a surface (166) which can come into contact with a ball (165), and wherein the surface (166) has depressions which form a backdrop-like surface. Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 29, characterized in that the actuation gear (68) is firmly connected to a cylindrical ring (161) on a side surface, the ring (161) being arranged concentrically to the actuation gear (68). and wherein the ring (161) has a groove or opening in which the ball (165) is movably disposed and wherein the ring is disposed proximate and rotatable relative to the cylindrical ring on the reference gear (159). Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 30, characterized in that a ring gear (164) has internal teeth (163), the internal teeth (163) being in mesh with at least two toothed pinions (79), the two toothed pinions (79) are connected to pivotable supports (61, 62) and wherein the ring gear (164) is concentric to the actuating gear (68) and wherein the ring gear (164) has a surface (166) which is in contact with a ball ( 165) can occur and wherein the surface (166) has depressions or depressions into which the ball (165) can snap.. Bottom bracket circuit (10) according to at least one of claims 1 to 31, characterized in that at least partially during the switching operations within the actuating device (85), the ring gear (164) can assume a first state in which it moves in the same direction together with the actuating gear (68) relative to the switching shaft (67) and can assume a second state in which it moves relative to the switching shaft (67 ) does not carry out any rotational movement.
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