DE102014007271A1 - Stepless bottom bracket gearbox for LEVs (Light electric vehicles) with integrated electric motor - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Entwicklung eines stufenlosen Tretlagergetriebes für LEV's (z. B. Fahrräder, Pedelecs und E-Bikes) mit integrierbarem Elektromotor mit einer Gesamtübersetzung größer als 200%, einer Gesamtmasse kleiner als 5 kg inkl. Elektromotor und einem Wirkungsgrad größer als 90%. Realisiert wird dies durch die Kombination eines Doppelkegel-Ring-Regelreibgetriebes mit einer vorgeschalteten Stirnradstufe als Hochtreiberstufe und einer Reduzierstufe aus Ritzel am Getriebeausgang und Kettenblatt am antreibenden Rad. Anwendbar ist das Getriebe in LEV's z. B. Fahrrädern, Pedelecs und E-Bikes.Development of a stepless bottom bracket gear for LEVs (e.g. bicycles, pedelecs and e-bikes) with an integrable electric motor with a total gear ratio greater than 200%, a total mass less than 5 kg including electric motor and an efficiency greater than 90%. This is realized by the combination of a double-cone ring variable friction gear with an upstream spur gear stage as a high driver stage and a reduction stage consisting of a pinion on the gearbox output and chainring on the driving wheel. B. bicycles, pedelecs and e-bikes.

Description

Translated fromGerman

Sogenannte LEV's, ein- oder mehrspurige Leichtfahrzeuge bis 250 kg Gewicht die über einen Elektroantrieb verfügen, hier am Beispiel von Fahrrädern mit Elektroantrieb (Pedelecs und E-Bikes) betrachtet, erfreuen sich stetig wachsender Beliebtheit. Sie bieten die Möglichkeit der individuellen, kostengünstigen, emissionsarmen und platzsparenden Fortbewegung im urbanen Raum und sind nach Meinung des Verfassers dieses Textes die zwingende Antwort auf die Frage wie wir als Menschen unsere Mobilität im Nahbereich zukünftig gestalten wollen. Die zunehmende weltweite Verstädterung mit wachsenden Bevölkerungsdichten in Ballungszentren ist dabei eine große Motivation zum Gebrauch von emissionsarmen und platzsparenden Fortbewegungsmitteln.So-called LEVs, single or multi-lane light vehicles with a weight of up to 250 kg, which are equipped with an electric drive and are considered here with the example of bicycles with electric drive (pedelecs and e-bikes), are enjoying ever-increasing popularity. They offer the possibility of individual, low-cost, low-emission and space-saving transportation in urban areas and in the opinion of the author of this text are the compelling answer to the question of how we as humans want to shape our mobility in the near future. Increasing global urbanization with population densities in metropolitan areas is a great motivation for the use of low-emission and space-saving means of transportation.

Daneben gibt es einen ständigen Trend zu mehr Komfort/Convenience der sich beim Fahrrad durch den Wunsch nach Wartungsfreiheit und beim Fahrrad mit Elektroantrieb durch den Wunsch nach automatisiertem Schalten äußert. Auch denken große Unternehmen wie die Deutsche Bahn darüber nach, ihren Kunden LEV's an Bahnhöfen zur Verfügung zu stellen, welche den Bahnkunden eine individuelle Fortbewegung in den Innenstädten erlaubt. Solche LEV's sollten wartungsfrei und einfach zu bedienen sein (z. B. durch automatisiertes Schalten).In addition, there is a constant trend towards more comfort / convenience that expresses itself in the bicycle by the desire for maintenance-free and the bicycle with electric drive by the desire for automated switching. Also, big companies like Deutsche Bahn are thinking about providing their customers with LEVs at train stations, which allow rail customers to travel in their inner city individually. Such LEVs should be maintenance-free and easy to use (eg by automated switching).

Der heutige Stand der Technik kennt eine Vielzahl an LEV-Varianten. Im Folgenden werden auf Grund der Übersichtlichkeit nur einspurige, zweirädrige auf dem klassischen Fahrrad aufbauende Konzepte näher betrachtet. Diese beinhalten i.d.R. ein mehrstufiges, formschlüssig arbeitendes Getriebe (Nabengetriebe mit einem oder mehreren Planetenradsätzen, Tretlagergetriebe mit mehreren Stirnradstufen oder die klassische Kettenschaltung mit mehreren Kettenblättern und Ritzeln) und einen Elektromotor, welcher i.d.R. als bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) ausgeführt ist. Dabei sitzt der Motor meist entweder in der Vorderradnabe, in der Nähe des Tretlagers oder in der Hinterradnabe. Radial kleine und damit leichte Motoren bedürfen i.d.R. eines ins Langsame übersetzenden, mindestens einstufigen Getriebes, (meist Planetenradsatz) um die Drehzahl-/Drehmoment-Kennlinie an die Erfordernisse eines Fahrrades anzupassen. Gängige am Markt befindliche Getriebemotoren für Fahrradanwendungen erreichen ein Gewichtsminimum von derzeit 2 kg bei einem Durchmesser von rund 120 mm. Auch auf dem Markt befindliche sog. Direct Drive Motoren, welche ohne Getriebe fahrradspezifische Drehmomente realisieren, bauen vom Durchmesser größer (> 200 mm) und sind in der Regel schwerer (Gewicht ca. 4 kg). Eine Kombination aus E-Motor (mit oder ohne eigenem Getriebe) und mehrstufigem Fahrradgetriebe ist derzeit nur von einem Hersteller realisiert. Dabei ist eine Dreigangnabenschaltung von Sram und ein BLDC-Motor von BionX in die Hinterradnabe eines Elektrofahrrades integriert. (Modell easy von Grace)The current state of the art knows a variety of LEV variants. In the following, due to the clarity, only one-lane, two-wheeled concepts based on the classic bicycle are considered in more detail. These include i.d.R. a multi-stage, positive working gearbox (hub gearbox with one or more planetary gear sets, bottom bracket gearbox with multiple spur gears or the classic derailleur with multiple chainrings and pinions) and an electric motor, which i.d.R. is designed as a brushless DC motor (BLDC motor). The engine usually sits either in the front hub, in the vicinity of the bottom bracket or in the rear hub. Radially small and thus light engines require i.d.R. a slow translating, at least single-stage gearbox, (usually planetary) to adapt the speed / torque curve to the needs of a bicycle. Common geared motors for bicycle applications on the market reach a weight minimum of currently 2 kg with a diameter of around 120 mm. Also available on the market so-called direct drive motors, which realize gear-specific torques without gears, build larger diameter (> 200 mm) and are usually heavier (weight about 4 kg). A combination of electric motor (with or without its own gearbox) and multistage bicycle gearbox is currently only realized by one manufacturer. A three-hub hub from Sram and a BLDC engine from BionX are integrated into the rear hub of an electric bicycle. (Model easy by Grace)

Die gemeinsamen Anforderungen an den E-Motor und das Getriebe bei einem Einsatz in einem LEV sind kostengünstiger Aufbau, geringes Gewicht, hoher Wirkungsgrad, Robustheit, Wartungsarmut bzw. Wartungsfreiheit. Der E-Motor sollte zudem ein fahrradspezifisches Drehmoment von bis zu 50 Nm am antreibenden Rad zur Verfügung stellen und das Getriebe sollte einen möglichst großen Stellbereich (kleinster bis größter Gang) aufweisen um in jeder Fahrsituation (am Berg und in der Ebene) dem Fahrer und E-Motor einen günstigen Drehzahl-/bzw. Trittfrequenzbereich zu gestatten.The common requirements for the electric motor and the gearbox when used in a LEV are low-cost construction, low weight, high efficiency, robustness, low maintenance and no maintenance. The electric motor should also provide a bike-specific torque of up to 50 Nm at the driving wheel and the transmission should have the largest possible range (smallest to largest gear) in each driving situation (on the mountain and in the plane) the driver and Electric motor a favorable speed / resp. Cadence range to allow.

Unter den oben aufgeführten gemeinsamen Anforderungen an Getriebe und E-Motor ist die nach einem hohen Wirkungsgrad eine der wichtigsten, da man mit einem hohen Wirkungsgrad des Antriebsstranges hohe Reichweiten des Elektroantriebes erzielt bzw. die Baugröße und damit die Kosten und das Gewicht des Akkus bei gleichbleibender Reichweite reduzieren kann. Zudem wird das Fahren ohne elektromotorische Unterstützung einfacher, da die Fahrwiderstände geringer sind.Among the above-mentioned common requirements for transmission and electric motor, the high efficiency is one of the most important, since with a high efficiency of the drive train high ranges of the electric drive achieved or the size and thus the cost and weight of the battery at the same Can reduce range. In addition, driving without electromotive assistance is easier because the driving resistance is lower.

Aus der Anforderung „Hoher Wirkungsgrad” ergibt sich eine günstige Anordnung von E-Motor und mehrstufigem Fahrradgetriebe derart, dass der E-Motor (mit oder ohne eigenem Getriebe) das Fahrradgetriebe mit nutzt, da der Drehzahlbereich des E-Motors, in welchem er die zugeführte elektrische Energie effizient in mechanische Energie umwandelt (Wirkungsgrad > 80%), relativ schmal ist. Hinzu kommt, dass auch der Mensch als Antriebsmaschine nur einen schmalen Drehzahl- bzw. Trittfrequenzbereich (Trittfrequenz zwischen 50–80 UpM) nutzt, in welchem die Muskeln effizient arbeiten bzw. sich ein komfortables Gefühl einstellt. Insofern kann es als günstig angesehen werden, den Drehzahlbereich des höchsten Motorwirkungsgrades auf den vom Menschen als komfortabel empfundenen Trittfrequenzbereich abzustimmen und das Fahrradgetriebe gemeinsam zu benutzen.From the requirement "high efficiency" results in a favorable arrangement of electric motor and multi-stage bicycle transmission such that the electric motor (with or without its own gearbox) uses the bicycle transmission, since the speed range of the electric motor, in which he supplied electrical energy efficiently converted into mechanical energy (efficiency> 80%), is relatively narrow. In addition, even the human being as a prime mover uses only a narrow speed or cadence range (cadence between 50-80 rpm), in which the muscles work efficiently or a comfortable feeling sets in. In this respect, it can be considered favorable to tune the speed range of the highest engine efficiency on the perceived by humans as comfortable cadence range and to use the bicycle transmission together.

Aus der Anordnung des E-Motors vor dem Fahrradgetriebe ergibt sich folgende Problemstellung. Die herkömmlichen Fahrradgetriebe (formschlüssig arbeitende Kettenschalt- und Hinterradnabengetriebe) sind i.d.R. nicht für den Betrieb mit einem E-Motor ausgelegt bzw. entwickelt. Der Betrieb mit einem E-Motor führt zu Schaltgeräuschen, einem Haken der Schaltung und erhöhtem Verschleiß, bzw. kann zur Beschädigung des Getriebes führen, wenn im Moment der Leistungsabgabe des E-Motors ein Gangwechsel durch den Fahrer vollzogen wird.From the arrangement of the electric motor in front of the bicycle transmission results in the following problem. The conventional bicycle transmissions (form-fitting chain shifting and rear-wheel transmissions) are i.d.R. not designed or developed for operation with an electric motor. Operation with an electric motor leads to switching noises, a hook of the circuit and increased wear, or can lead to damage to the transmission, if at the moment of the power output of the electric motor, a gear change is made by the driver.

Insofern kann es als günstig angesehen werden, ein stufenlos arbeitendes Getriebe einzusetzen, welches auf Grund der reibschlüssigen Kraftübertragung eine Teillastschaltfähigkeit aufweist (das heißt, der Kraftfluss muss bei Übersetzungsveränderung nicht unterbrochen werden) und damit auch unter Teillast keine Schaltgeräusche emittiert und keinen Schaltverschleiß aufweist. Geräusche und Verschleiß resultieren bei herkömmlichen, formschlüssig arbeitenden Zahnrad- oder Kettenradgetrieben aus der Anforderung der Unterbrechung des Kraftflusses während des Schaltvorgangs, was z. B. beim PKW durch die Kupplung geschieht. Beim Fahrrad wäre eine Kupplung zu aufwändig und teuer zu integrieren, daher nimmt man die Geräusche und den Verschleiß in Kauf. In this respect, it can be considered favorable to use a continuously variable transmission, which has a part load switching capability due to the frictional power transmission (that is, the power flow must not be interrupted at gear ratio change) and thus also under part load no switching noise emitted and has no switching wear. Noise and wear resulting in conventional, form-fitting gear or sprocket gears from the requirement of interrupting the power flow during the switching process, which z. B. happens in the car through the clutch. With the bike, a clutch would be too costly and expensive to integrate, so you take the noise and wear into account.

Der heutige Stand der Technik kennt diverse, in ihrem Übersetzungsverhältnis stufenlos variierbare Getriebe, welche kraftschlüssig bzw. reibschlüssig arbeiten, auch Regelreibradgetriebe genannt. Die Antriebsleistung wird durch Umfangskräfte übertragen, welche zwischen rotationssymmetrischen Reibkörpern unter einer Anpresskraft in den dabei radial zur Rotationsachse der Reibkörper angeordneten Berührflächen wirken. Die dabei unter der Anpresskraft entstehenden Abplattungen an den Reibkörperberührstellen lassen sich nach Hertz bzw. Stribeck berechnen und sind punkt-, ellipsen- oder linienförmig. Die realisierten Regelreibradgetriebebauformen haben gemeinsam, dass sie die stufenlose Veränderung der Übersetzung durch eine stufenlose Veränderung des wirksamen Radius der Berührflächen relativ zu den Reibkörperrotationsachsen verwirklichen. Die Reibkörper sind dabei im Wesentlichen kegel- bzw. kugelförmig. Die Veränderung des Radius wird bei Kugelreibgetrieben meist durch die Verkippung der Kugeldrehachse relativ zu einem An-/Abtriebskörper und bei Kegelreibgetrieben im Wesentlichen durch die Verlagerung der Reibfläche längs der Kegelmantellinie realisiert. Abhängig von der nutzbaren Reibzahl und der zu übertragenden Umfangskraft sind hohe Anpresskräfte notwendig, welche die Reibkörper belasten.The current state of the art knows various, in their gear ratio continuously variable transmission, which operate non-positively or frictionally, also called Regelreibradgetriebe. The drive power is transmitted by circumferential forces, which act between rotationally symmetrical friction bodies under a contact force in the radial direction of rotation of the friction body disposed contact surfaces. The resulting flattening at the Reibkörperberührstellen under the contact force can be calculated according to Hertz or Stribeck and are point, elliptical or linear. The realized Regelreibradgetriebebauformen have in common that they realize the stepless change in the ratio by a stepless change in the effective radius of the contact surfaces relative to the Reibkörperrotationsachsen. The friction bodies are essentially conical or spherical. The change in radius is realized in Kugelreibgetrieben mostly by the tilting of the ball rotation axis relative to a drive / driven body and Kegelreibgetrieben essentially by the displacement of the friction surface along the cone surface line. Depending on the usable friction coefficient and the circumferential force to be transmitted high contact forces are necessary, which burden the friction body.

Für Fahrräder gibt es seit kurzem eine stufenlose Getriebenabe der Firma Fallbrook aus USA. Sie nennt sich NuVinci N360 und arbeitet mit einer Reibgetriebestufe mit kugelförmigen Reibkörpern, deren Rotationsachse verkippt werden kann. Dadurch werden die wirksamen Radien der Reibkugeln auf der An- und Abtriebsseite verändert und damit eine stufenlose Übersetzungsveränderung realisiert. Durch die Einstufigkeit werden sehr große Drehmomentanforderungen an das Getriebe, welches sich in der Hinterradnabe befindet, gestellt (Antriebsrad beim Fahrrad bis zu 250 Nm). Dies erfordert sehr große Anpresskräfte in den die Umfangskraft übertragenden Reibflächen des Getriebes, da der Hebelarm zur Erzeugung eines Drehmomentes, auf Grund des aus Gewichtsgründen kleinen Durchmessers des Getriebes, ebenfalls klein ist. Dadurch entstehen hohe hertz'sche Pressungen in den Berührflächen der Reibkörper. Die von sogenannten Spreizkupplungen proportional zur Größe des anliegenden Drehmomentes erzeugten Anpresskräfte, welche mehrere zehntausend Newton betragen können, müssen ihrerseits über das Nabengehäuse abgestützt werden, welches entsprechend stabil und damit schwer gebaut sein muss. Ein weiterer Nachteil dieser Bauform ist das zu kleinen und großen Übersetzungsverhältnissen hin progressiv ansteigende Bohr-/Wälzverhältnis in den Reibflächen und damit ein überproportionales Ansteigen der Verlustleistung. Dadurch wird der Stellbereich, in welchem das Getriebe effizient arbeitet, also einen für Fahrradgetriebe ausreichend hohen (> 90%) Wirkungsgrad aufweist, eingeschränkt. Daneben müssen bei dieser Bauform die zwischen den Reibringen und den kugelförmigen Reibkörper wirkenden Anpresskräfte über wälzgelagerte Ringe abgestützt werden. Dies führt zum einen, auf Grund der ungünstigeren geometrischen Verhältnisse, zu höheren hertz'schen Pressungen in diesen Stützstellen als in den Reibstellen und auch hier zu Verschleiß und Verlusten und zum anderen zu Lagerverlusten in den Wälzlagern der Ringe.For bicycles there is recently a stepless gear hub of the company Fallbrook from USA. It is called NuVinci N360 and works with a friction gear stage with spherical friction bodies whose rotation axis can be tilted. As a result, the effective radii of the friction balls are changed on the input and output side and thus realized a stepless transmission change. Due to the single stage, very large torque requirements are placed on the gearbox, which is located in the rear hub (drive wheel on a bicycle up to 250 Nm). This requires very large contact forces in the circumferential force transmitting friction surfaces of the transmission, since the lever arm for generating a torque, due to the small diameter of the gearbox due to weight reasons, is also small. This results in high hertzian pressure in the contact surfaces of the friction body. The contact forces generated by so-called Spreizkupplungen proportional to the size of the applied torque, which can be several tens of thousands Newton, must in turn be supported by the hub shell, which must be correspondingly stable and therefore heavy. Another disadvantage of this design is the small and large gear ratios towards progressively increasing Bohr- / Wälzverhältnis in the friction surfaces and thus a disproportionate increase in power loss. As a result, the setting range in which the transmission operates efficiently, that is to say has a sufficiently high (> 90%) efficiency for bicycle transmissions, is restricted. In addition, in this design, the forces acting between the friction rings and the spherical friction body contact forces must be supported by roller bearings. On the one hand, due to the unfavorable geometrical conditions, this leads to higher hertzian pressures in these support points than in the friction points and also here to wear and losses and on the other to bearing losses in the rolling bearings of the rings.

Untersucht man unter Berücksichtigung der Nachteile des NuVinci N360 Getriebes die Möglichkeiten des Einsatzes anderer bekannter Regelreibgetriebebauformen, ist es sinnvoll zunächst nach dem Wirkungsgrad zu fragen, da dieser wie oben gezeigt eine wichtige Anforderung darstellt. Der Wirkungsgrad lässt sich grundsätzlich an einem sog. Bohr/Wälzverhältnis ablesen. Wobei kleine Bohr/Wälzverhältnisse grundsätzlich für eine hohe Effizienz bei der Reibkraftübertragung und somit in der Regel für einen hohen Wirkungsgrad stehen. Dieses Bohr/Wälzverhältnis verändert sich in der Regel mit der Übersetzung. Möchte man Wirkungsgrade von über 90% realisieren bei gleichzeitig großem Übersetzungsverhältnis kommen nur folgende Bauformen in Betracht: Kegel-Scheiben-Getriebe, Doppelkegel-Ring-Getriebe, Voll- und Halbtoroidgetriebe, Kegelringgetriebe sowie Schub- und Zuggliederbandgetriebe. Untersucht man diese Bauformen im Hinblick auf die Randbedingungen Gewicht, Bauvolumen und Leistungsvermögen für den Einsatz in einem Fahrrad nach obigen Annahmen, bleiben die Getriebebauformen Doppelkegel-Ring-Getriebe und Voll-/Halbtoroidgetriebe übrig. Da bei Voll- und Halbtoroidgetrieben die Lagerung der sog. Roller und deren Kippwinkeleinstellung für eine Übersetzungsveränderung mechanisch sehr aufwendig ist, fallen auch diese beiden Bauformen weg. Auf eine detaillierte Darstellung des Auswahlverfahrens wird hier verzichtet.If, taking into account the disadvantages of the NuVinci N360 transmission, the possibilities of using other known types of control gearboxes are examined, it makes sense first to ask about the efficiency, since this is an important requirement, as shown above. The efficiency can basically be read on a so-called Bohr / Wälzverhältnis. Wherein small Bohr / Wälzverhältnisse basically for a high efficiency in the frictional force transmission and thus usually for a high efficiency. This Bohr / Wälzverhältnis usually changes with the translation. If you want to realize efficiencies of more than 90% with a large transmission ratio, only the following types are considered: tapered-disc gearbox, double-cone ring gearbox, full and half toroidal gearbox, bevel ring gearbox as well as push and pull belt transmission. If one examines these designs with regard to the boundary conditions of weight, construction volume and performance for use in a bicycle according to the above assumptions, the transmission types double-cone-ring transmission and full / half-toroidal transmission remain. Since in full and half-toroidal gearboxes the storage of the so-called. Rollers and their tilt angle adjustment for a ratio change is mechanically very expensive, fall even these two types. A detailed description of the selection process is omitted here.

Das Doppelkegel-Ring-Regelreibgetriebe wurde von Jean Ernst Kopp in den 1950er Jahren entwickelt und verbindet einen einfachen Aufbau, eine einfache Übersetzungsveränderung – durch axiale Verlagerung des Doppelkegelträgers – mit einem günstigen Bohr-/Wälzverhältnis, welches auf Grund der Kegelform der Reibkörper bei Übersetzungsveränderung nur moderat variiert und damit einem guten Wirkungsgrad > 90%. Daneben müssen die Anpresskräfte auf An- und Abtriebsseite nicht über zusätzliche Lager abgetragen werden, da sie sich gegenseitig über die doppelkegelförmigen Reibkörper nahezu aufheben. Dies alles realisiert einen Verschleiß- und Wirkungsgradvorteil gegenüber dem NuVinci N360 Getriebe von Fallbrook.The double-cone-ring-Regelreibgetriebe was developed by Jean Ernst Kopp in the 1950s and combines a simple structure, a simple translation change - by axial displacement of the double cone carrier - with a favorable Bohr- / Wälzverhältnis, which varies only moderately due to the conical shape of the friction body with translation change and thus a good efficiency> 90%. In addition, the contact forces on the input and output side must not be removed via additional bearings, since they cancel each other almost over the double-conical friction body. All this provides a wear and efficiency advantage over the NuVinci N360 gearbox from Fallbrook.

Beschreibung der Funktionsweise:Description of how it works:

Die vom Fahrer über Tretkurbeln rotatorisch angetriebene Tretkurbelwelle (1a) treibt das große Zahnrad (3a) einer Stirnradstufe an, welches ein kleines Zahnrad (3b) antreibt, das über einen mit ihm dreh- und achsfest verbundenen Mitnehmerkranz (4) den Stützring (16a) der Spreizkupplung (16) und damit den großen Reibring (2c) des Doppelkegel-Ring-Getriebes (2) antreibt.The pedal crankshaft rotatably driven by the driver via cranks ( 1a ) drives the big gear ( 3a ) of a spur gear, which is a small gear ( 3b ) drives, which via a rotatably and axially fixedly connected Mitnehmerkranz ( 4 ) the support ring ( 16a ) of the expansion coupling ( 16 ) and thus the large friction ring ( 2c ) of the double-cone ring gear ( 2 ) drives.

Die Tretkurbelwelle (1a) ist auf Seiten des großen Zahnrades (3a) im Getriebegehäuse (30) radial und axial wälzgelagert. Das große Zahnrad (3a) der Stirnradstufe ist dreh- und achsfest mit der Tretkurbelwelle (1a) verbunden. Das kleine Zahnrad (3b) der Stirnradstufe ist auf einer Hohlwelle (6) radial wälz- und axial gleitgelagert. Die Hohlwelle (6) ist auf Seiten des kleinen Zahnrades (3b) dreh- und achsfest mit dem Getriebegehäuse (30) verbunden. Der Steg (2a) des Reibgetriebes (2) ist innenverzahnt und auf der außenverzahnten (6az) Hohlwelle (6) axial verschiebbar und mit dieser drehfest verbunden.The crankshaft ( 1a ) is on the side of the large gear ( 3a ) in the transmission housing ( 30 ) radially and axially roller bearings. The big gear ( 3a ) of the spur gear is rotationally and axially fixed to the pedal crankshaft ( 1a ) connected. The small gear ( 3b ) of the spur gear is on a hollow shaft ( 6 ) radially rolling and axially slidably mounted. The hollow shaft ( 6 ) is on the side of the small gear ( 3b ) Rotationally and axially fixed to the transmission housing ( 30 ) connected. The footbridge ( 2a ) of the friction gear ( 2 ) is internally toothed and on the externally toothed ( 6az ) Hollow shaft ( 6 ) axially displaceable and rotatably connected thereto.

Der große Reibring (2c) treibt über die Reibkontakte (2c–2b) die Doppelkegelrollen (2b) an. Die axiale Vorspannung der Spreizkupplungen (16 und17) sorgt dabei dafür, dass die Doppelkegelrollen (2b) nicht zwischen den beiden Reibringen (2c und2d) durchrutschen sondern auf Ihnen abwälzen. Beim Drehmomentaufbau am Reibring (2c), erzeugt die Spreizkupplung (16) eine drehmomentproportionale Axialkraft, welche den Reibring (2c) auf die Kegeloberflächen presst und damit die nötige Normalkraft auf die Reibflächen (2c–2b) zur Übertagung der aus dem Drehmoment resultierenden Umfangskraft. Die Spreizkupplung (17) erzeugt ihrerseits eine drehmomentproportionale Axialkraft (induziert durch die Umfangskraft in den Reibstellen (2b–2d)), welche den Reibring (2d) auf die Kegeloberflächen presst und damit die nötige Normalkraft auf die Reibflächen (2b–2d) zur Übertagung der Umfangskraft.The big friction ring ( 2c ) drives over the friction contacts ( 2c - 2 B ) the double tapered rollers ( 2 B ) at. The axial preload of the Spreizkupplungen ( 16 and 17 ) ensures that the double tapered rollers ( 2 B ) not between the two friction rings ( 2c and 2d ) but slip on you. When torque is applied to the friction ring ( 2c ), the spreader coupling ( 16 ) a torque-proportional axial force which the friction ring ( 2c ) presses on the conical surfaces and thus the necessary normal force on the friction surfaces ( 2c - 2 B ) for transmitting the torque resulting from the circumferential force. The expansion coupling ( 17 ) generates in turn a torque-proportional axial force (induced by the circumferential force in the friction points ( 2 B - 2d )), which the friction ring ( 2d ) presses on the conical surfaces and thus the necessary normal force on the friction surfaces ( 2 B - 2d ) for transmitting the peripheral force.

Die in dem Steg (2a) wälzgelagerten Doppelkegelrollen (2b) stehen mit den Reibringen (2c und2d) in reibschlüssiger Verbindung (2b–2c und2b–2d). Die Reibringe (2c und2d) sind im Ruhezustand durch die Spreizkupplungen (16 und17) axial gegen die Doppelkegelrollenmantelflächen angefedert. Realisiert wird dies durch mehrere Druckfedern (16d und17d) in den Spreizkupplungen (16 und17), welche zwischen deren Stützringen (16a und17a) und den Reibringen (2c und2d) angeordnet sind.The in the jetty ( 2a ) roller bearing double cone rollers ( 2 B ) stand with the friction rings ( 2c and 2d ) in frictional connection ( 2 B - 2c and 2 B - 2d ). The friction rings ( 2c and 2d ) are at rest by the Spreizkupplungen ( 16 and 17 ) axially against the double-cone roller shell surfaces springing. This is realized by several compression springs ( 16d and 17d ) in the spreader couplings ( 16 and 17 ), which between their support rings ( 16a and 17a ) and the friction rings ( 2c and 2d ) are arranged.

Die Spreizkupplung (16) stützt sich axial im inneren Gehäuse (40) über ihren Laufring (16b) ab und ist mit ihrem Stützring (16a) drehfest aber axial verschiebbar über Nuten (16aN) und Zapfen (4Z) des Mitnehmerkranzes (4) mit diesem verbunden. Der Laufring (16b) und der Stützring (16a) haben jeweils eine Laufrinne (16aLr und16bLr), in welchen Wälzlagerkugeln in einem Käfig (16K) geführt die Axialkräfte aufnehmen. Laufring (16b), Stützring (16a) und die Wälzlagerkugeln bilden folglich ein Axialwälzlager zur Aufnahme der durch die Spreizkupplungen (16 und17) erzeugten Axialkräfte. Die Spreizkupplung (17) stützt sich axial im Inneren des Getriebegehäuses (30) über ihren Laufring (17b) ab und ist mit ihrem Stützring (17a) radial im Getriebegehäuse (30) walzgelagert. Der Laufring (17b) und der Stützring (17a) haben jeweils eine Laufrinne (17aLr und17bLr), in welchen Wälzlagerkugeln in einem Käfig (17K) geführt die Axialkräfte aufnehmen. Laufring (17b), Stützring (17a) und die Wälzlagerkugeln bilden folglich ein Axialwälzlager zur Aufnahme der durch die Spreizkupplungen (16 und17) erzeugten Axialkräfte. Der Stützring (17a) der Spreizkupplung (17) rotiert mit dem Reibring (2d) mit. Der Stützring (17a) der Spreizkupplung (17) hat ein Innengewinde (17aIG) und ist über dieses mit dem Ritzel (11) verschraubt. Die Trapezgewindespindel (8) ist im Ritzel (11) radial wälzgelagert.The expansion coupling ( 16 ) rests axially in the inner housing ( 40 ) over its raceway ( 16b ) and with its support ring ( 16a ) rotatably but axially displaceable via grooves ( 16an ) and cones ( 4Z ) of the entrainment ring ( 4 ) connected to this. The race ( 16b ) and the support ring ( 16a ) each have a trough ( 16aLr and 16bLr ), in which rolling bearing balls in a cage ( 16K ) guided to absorb the axial forces. Race ring ( 16b ), Support ring ( 16a ) and the rolling bearing balls thus form an axial rolling bearing for receiving by the Spreizkupplungen ( 16 and 17 ) generated axial forces. The expansion coupling ( 17 ) is supported axially in the interior of the transmission housing ( 30 ) over its raceway ( 17b ) and with its support ring ( 17a ) radially in the transmission housing ( 30 ) roller-mounted. The race ( 17b ) and the support ring ( 17a ) each have a trough ( 17aLr and 17bLr ), in which rolling bearing balls in a cage ( 17K ) guided to absorb the axial forces. Race ring ( 17b ), Support ring ( 17a ) and the rolling bearing balls thus form an axial rolling bearing for receiving by the Spreizkupplungen ( 16 and 17 ) generated axial forces. The support ring ( 17a ) of the expansion coupling ( 17 ) rotates with the friction ring ( 2d ) With. The support ring ( 17a ) of the expansion coupling ( 17 ) has an internal thread ( 17aIG ) and is about this with the pinion ( 11 ) screwed. The trapezoidal thread spindle ( 8th ) is in the pinion ( 11 ) Radially mounted roller.

Das Ritzel (11) treibt über eine Kette das größere Kettenblatt (31) eines Antriebsrades des Fahrrades an. In einer Ausführungsvariante ist der Stützring (17a) mit einem kleine Zahnriemenrad verschraubt, das über einen Zahnriemen das große Zahnriemenrad an einem Antriebsrad eines Fahrrades antreibt.The pinion ( 11 ) drives over a chain the larger chainring ( 31 ) of a drive wheel of the bicycle. In one embodiment, the support ring ( 17a ) screwed to a small toothed belt wheel, which drives the large toothed belt wheel on a drive wheel of a bicycle via a toothed belt.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung aus stufenlosem Getriebe mit integriertem E-Motor (1) liegt das Problem zu Grunde einen hohen Wirkungsgrad bei geringem Verschleiß zu realisieren.The invention specified in the claims of continuously variable transmission with integrated electric motor ( 1 ) is based on the problem to realize a high efficiency with low wear.

Gelöst wird dieses Problem auf Seiten des Getriebes durch die Verwendung eines Doppelkegel-Ring-Regelreibgetriebes (2) nach Kopp mit unter [012] genannten Wirkungsgradvorteilen, in Kombination mit einem davor geschalteten, einstufigen Stirnradgetriebe (3a und3b) als Hochtreiberstufe. Durch die Reduktion des Drehmomentes in der Hochtreiberstufe werden die hohen hertz'schen Pressungen wie im einstufig arbeitenden NuVinci N360 Getriebe und damit der Verschleiß in den Reibflächen durch z. B. Pitting reduziert. Auf Seiten des E-Motors (20) kann durch die gemeinsame Nutzung des Doppelkegel-Ring-Regelreibgetriebes (2) mit dem Fahrer der Drehzahlbereich des E-Motors (20) immer in der Nähe dessen Wirkungsgradmaximums liegen, wenn dieser auf die typische Trittfrequenz des Fahrers (50 bis 80 UpM) abgestimmt ist. Durch die Nutzung eines stufenlosen Getriebes (2) sind die unter [007] genannten Probleme des geräusch- und verschleißbehafteten Schaltens gelöst.This problem is solved on the part of the transmission by the use of a double-cone-ring-Regelreibgetriebes ( 2 ) according to Kopp with efficiency advantages mentioned under [012], in combination with a one-stage helical gearbox ( 3a and 3b ) as Hochtreiberstufe. By reducing the torque in the Hochtreiberstufe the high hertzian pressures as in the single-stage operating NuVinci N360 transmission and thus the wear in the friction surfaces by z. B. Pitting reduced. On the part of the electric motor ( 20 ) can be achieved by the joint use of the double-cone-ring-Regelreibgetriebes ( 2 ) with the driver the speed range of the electric motor ( 20 ) are always close to its maximum efficiency when it is tuned to the driver's typical cadence (50 to 80 rpm). By using a continuously variable transmission ( 2 ), the problems of noise and wear-related switching mentioned under [007] are solved.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung aus stufenlosem Getriebe mit integriertem E-Motor (1) liegt das Problem zu Grunde einen kostengünstigen Aufbau, ein geringes Gewicht, Robustheit und Wartungsarmut bzw. Wartungsfreiheit zu realisieren.The invention specified in the claims of continuously variable transmission with integrated electric motor ( 1 ) is based on the problem of a cost-effective design, low weight, robustness and low maintenance or freedom from maintenance to realize.

Gelöst wird dieses Problem durch eine Anordnung des Fahrradgetriebes und des E-Motors in einer integrierten Lösung in der Nähe des Tretlagers. Durch die Integration der beiden Komponenten können Kosten und Gewicht gespart werden. Es wird zum Beispiel nur eine Gehäuse benötigt. Durch die Anordnung in der Nähe des Tretlagers werden die Massekräfte auf die Komponenten verringert, da sie sich in der Nähe des Drehzentrums des Fahrrades befinden, was die Robustheit erhöht, da Erschütterungen durch Fahrbahnunebenheiten im Drehzentrum des Fahrrades geringere Beschleunigungswerte bewirken als außerhalb des Drehzentrums auf Höhe der Radachsen. Die Nähe zur Batterie am vorderen Rahmenrohr ermöglicht zudem eine innenliegende Verkabelung, was die Fehleranfälligkeit durch lose Kontakte, Oxidation der Kontakte oder Beschädigung derselben reduziert und damit einen etwaigen Wartungsaufwand reduziert. Zudem ist die Schwerpunktslage für eine verbesserte Fahrdynamik optimiert (die Massen von Batterie und Fahrradgetriebe/E-Motor liegen in der Nähe des Fahrradschwerpunktes bzw. auf Höhe des Schwerpunktes des Fahrers) und im Falle einer Hinterradfederung sind die ungefederten Massen minimiert, was eine exzellente Hinterradfederung durch das Fehlen einer Nabenschaltung bzw. eines Ritzelpaketes und Umwerfers am Hinterrad erlaubt.This problem is solved by an arrangement of the bicycle transmission and the electric motor in an integrated solution near the bottom bracket. By integrating the two components, costs and weight can be saved. For example, only one housing is required. The arrangement near the bottom bracket reduces the mass forces on the components because they are near the center of rotation of the bicycle, which increases the robustness, since bumps caused by road bumps in the center of rotation of the bicycle cause lower acceleration values than outside the turning center in height the wheel axles. The proximity of the battery to the front frame tube also allows for internal wiring, reducing the susceptibility to loosening of loose contacts, oxidation of the contacts or damage to them, thus reducing any maintenance required. In addition, the center of gravity for improved driving dynamics is optimized (the masses of battery and bicycle / electric motor are close to the center of gravity or the center of gravity of the driver) and in the case of a rear suspension, the unsprung masses are minimized, resulting in excellent rear suspension allowed by the absence of a hub gear or a sprocket set and derailleur on the rear wheel.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung aus stufenlosem Getriebe mit integriertem E-Motor (1) liegt das Problem zu Grunde ein Drehmoment von bis zu 340 Nm am Getriebeeingang, eingebracht durch die Tretlagerwelle (1a) zu bewältigen.The invention specified in the claims of continuously variable transmission with integrated electric motor ( 1 ) is based on the problem a torque of up to 340 Nm at the transmission input, introduced by the bottom bracket shaft ( 1a ) to manage something.

Gelöst wird das Problem durch die Kombination eines Doppelkegel-Ring-Regelreibgetriebes (2) mit einer Stirnradstufe (3a und3b), wobei diese als Hochtreiberstufe vor dem Reibgetriebe (2) angeordnet ist. Die Anordnung eines Zahnradgetriebes (3a und3b) vor dem Reibgetriebe (2) erlaubt die Reduktion des im Reibgetriebe (2) zu übertragenden Drehmomentes, welches generell einen limitierenden Faktor bei der Leistungsübertragung von Reibgetrieben darstellt. Die Übertragung eines hohen Drehmomentes und damit hoher Umfangskräfte, bei geforderter kleiner radialer Baugröße und damit kleinen Hebelarmen, erfordert in Reibgetrieben hohe Anpresskräfte, welche wiederum zu hohen hertz'schen Pressungen in den Reibflächen (2b–d und2b–c) und damit erhöhtem Verschleiß führen. Durch das Vorschalten einer Stirnradstufe (3a und3b) als Hochtreiberstufe verringert sich das hohe Drehmoment der Tretkurbelachse (1a) am Reibgetriebeeingang.The problem is solved by the combination of a double-cone ring Regelreibgetriebes ( 2 ) with a spur gear stage ( 3a and 3b ), this as Hochetreiberstufe before the friction gear ( 2 ) is arranged. The arrangement of a gear transmission ( 3a and 3b ) in front of the friction gear ( 2 ) allows the reduction of the friction in ( 2 ) to be transmitted torque, which generally represents a limiting factor in the power transmission of friction gears. The transmission of high torque and thus high circumferential forces, with required small radial size and thus small lever arms, requires high contact forces in friction gears, which in turn to high hertzian pressures in the friction surfaces ( 2 B -D and 2 B -C) and thus lead to increased wear. By connecting a spur gear stage ( 3a and 3b ) as Hochetreiberstufe the high torque of the pedal crank axle ( 1a ) at the friction gear input.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung aus stufenlosem Getriebe (2) mit integriertem E-Motor (20) liegt das Problem zu Grunde ein fahrradspezifisches Drehmoment (am Hinterrad bis zu 50 Nm) durch den E-Motor (20), bei kleiner radialer Baugröße desselben (0 < 100 mm) zu erzeugen. Damit stellt der E-Motor selbst nur ein geringes Drehmoment (2–3 Nm) bei hoher Drehzahl (1.000–2.000 UpM) zur Verfügung. Zudem soll auch verlustfrei ohne elektromotorische Unterstützung gefahren werden können.The invention specified in the claims of continuously variable transmission ( 2 ) with integrated electric motor ( 20 ) is based on the problem of a bike-specific torque (at the rear wheel up to 50 Nm) by the electric motor ( 20 ), with a small radial size of the same (0 <100 mm) to produce. Thus, the electric motor itself provides only a low torque (2-3 Nm) at high speed (1,000-2,000 rpm). In addition, lossless driving without electromotive assistance should be possible.

Gelöst wird dieses Problem durch die Erhöhung der Drehzahl am Getriebeeingang gegenüber der Trittfrequenz durch die Stirnradstufe (3a und3b), die Erhöhung des Drehmomentes des E-Motors (20) durch einen Stirnradsatz (21 und22) vor dem Getriebeeingang und die Erhöhung des Drehmomentes zwischen Getriebeausgang und antreibendem Rad durch eine Reduzierstufe aus Ritzel (11) und größerem Kettenblatt (31). Dabei ist der permanenterregte Rotor (20b) des BLDC-Motors (20) über einen Freilauf (23) auf dem Schaft des Zahnrades (21) gelagert, welches das Zahnrad (22) antreibt, welches dreh- und achsfest mit dem Mitnehmerkranz (4) verbunden ist. Der elektronisch kommutierte Stator (20a) ist dreh- und achsfest mit dem Getriebegehäuse (30) verbunden und nutzt diese als Kühlkörper. Der Freilauf (23) erlaubt ein Fahren ohne elektromotorische Unterstützung und entkoppelt dabei sowohl vom Schleppmoment des Motors als auch von Massenträgheitskräften des Rotors (20b). In einer Ausführungsvariante ist der Freilauf (23) zwischen Zahnrad (22) und Zahnrad (3b) angeordnet. Das Zahnrad (21) ist auf der Tretkurbelachse (1a) radial und axial wälzgelagert.This problem is solved by increasing the speed at the transmission input with respect to the cadence by the spur gear ( 3a and 3b ), increasing the torque of the electric motor ( 20 ) by a spur gear set ( 21 and 22 ) in front of the transmission input and the increase of the torque between transmission output and driving wheel by a reduction stage of pinion ( 11 ) and larger chainring ( 31 ). In this case, the permanent-magnet rotor ( 20b ) of the BLDC motor ( 20 ) via a freewheel ( 23 ) on the shaft of the gear ( 21 ), which the gear ( 22 ), which rotatably and axially fixed to the drive ring ( 4 ) connected is. The electronically commutated stator ( 20a ) is rotationally and axially fixed to the transmission housing ( 30 ) and uses them as a heat sink. The freewheel ( 23 ) allows driving without electromotive assistance and decouples both the drag torque of the engine and inertial forces of the rotor ( 20b ). In one embodiment, the freewheel ( 23 ) between gear ( 22 ) and gear ( 3b ) arranged. The gear ( 21 ) is on the pedal crank axle ( 1a ) radially and axially roller bearings.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde die Übersetzungsveränderung des Getriebes von außerhalb des Getriebes zu realisieren und dies mit einem geringen Drehmoment, welcher an einem Handdrehgriff am Lenker eines Fahrrades durch den Fahrer komfortabel erzeugt werden kann.The invention specified in the claims is based on the problem of realizing the ratio change of the transmission from outside the transmission and this with a low torque, which can be conveniently generated on a hand twist grip on the handlebar of a bicycle by the driver.

Gelöst wird dieses Problem durch die axiale Verstellung des Steges (2a) mittels einer mit ihm dreh- und achsfest verbundenen Trapezgewindemutter (7) und einer Trapezgewindespindel (8), welche in Fahrtrichtung gesehen an der linken Getriebeaußenseite rotatorisch angetrieben wird und in der Hohlwelle (6) radial wälzgelagert ist. In einer Ausführungsvariante wird der axiale Antrieb des Steges (2a) durch eine Kugelumlaufgewindemutter und Kugelumlaufgewindespindel, welche ihrerseits wälzgelagert sind realisiert.This problem is solved by the axial adjustment of the web ( 2a ) by means of a trapezoidal threaded nut connected thereto in a rotationally and axially fixed manner ( 7 ) and a trapezoidal threaded spindle ( 8th ), which is rotationally driven on the left outside of the transmission as seen in the direction of travel and in the hollow shaft ( 6 ) is mounted radially on roller bearings. In one embodiment, the axial drive of the web ( 2a ) realized by a recirculating ball screw nut and recirculating ball screw spindle, which in turn are roller bearings.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde die Fertigungs- und Montagetoleranzen bei der Positionierung des Steges (2a) während der Erstmontage des Getriebes auszugleichen.The invention specified in the claims addresses the problem of manufacturing and assembly tolerances in the positioning of the web ( 2a ) during initial assembly of the gearbox.

Gelöst wird dieses Problem durch ein Feingewinde (FG) zwischen Trapezgewindemutter (7) und Steg (2a) welches vor der Erstmontage mit Gewindesicherung bestrichen wird. Bei der Erstmontage und nicht ausgehärteter Gewindesicherung lässt sich somit die Position des Steges (2a) einstellen und damit die Fertigungs-/und Montagetoleranzen ausgleichen. Nach der Einstellung härtet die Gewindesicherung aus und der Steg (2a) ist dreh- und achsfest mit der Trapezgewindemutter (7) verbunden und kann mit dieser axial bewegt werden.This problem is solved by a fine thread (FG) between trapezoidal nut ( 7 ) and bridge ( 2a ) which is coated with thread protection before initial assembly. During initial assembly and uncured thread lock can thus be the position of the web ( 2a ) and thus compensate the manufacturing and assembly tolerances. After setting, the thread lock hardens and the bridge ( 2a ) is rotationally and axially fixed with the trapezoidal nut ( 7 ) and can be moved axially with this.

Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass das Trapezgewinde bei kleiner Steigung in Selbsthemmung geht. Würde eine Verdrehung der Trapezgewindespindel (8) von außen und damit eine axiale Verschiebung des Steges (2a) gegen einen festen Anschlag im Inneren des Gehäuses erfolgen, könnte es zu einer Verklemmung der Trapezgewindespindel (8) in der Trapezgewindemutter (7) kommen.The invention specified in the claims is based on the problem that the trapezoidal thread goes with small pitch in self-locking. Would a rotation of the trapezoidal threaded spindle ( 8th ) from the outside and thus an axial displacement of the web ( 2a ) take place against a fixed stop inside the housing, it could lead to a jamming of the trapezoidal threaded spindle ( 8th ) in the trapezoidal nut ( 7 ) come.

Gelöst wird dieses Problem durch die Anordnung von zwei Zylinderstiften (7a und7b) in der Trapezgewindemutter (7) auf Höhe der Gewindelauffläche gegen welche die Gewindeenden (8a und8b) der Trapezgewindespindel (8) anstoßen.This problem is solved by the arrangement of two cylindrical pins ( 7a and 7b ) in the trapezoidal nut ( 7 ) at the level of the threaded running surface against which the threaded ends ( 8a and 8b ) of the trapezoidal threaded spindle ( 8th ) nudge.

Claims (8)

Translated fromGerman

Stufenloses Tretlagergetriebe für LEV's (Light electric vehicles) mit integrierbarem Elektromotordadurch gekennzeichnet, dass eine von einem Fahrer über Tretkurbeln rotatorisch angetriebene Tretkurbelwelle (1a) über ein mit ihr dreh- und achsfest verbundenes großes Zahnrad (3a) und ein auf einer Hohlwelle (6) wälzgelagertes kleines Zahnrad (3b), einen mit dem kleinen Zahnrad (3b) dreh- und achsfest verbundenen Mitnehmerkranz (4) antreibt. Dieser Mitnehmerkranz (4) über Zapfen (4Z) und Nuten (16aN) den Stützring (16a) einer Spreizkupplung (16) antreibt, welche den großen Reibring (2c) eines Doppelkegel-Ring-Regelreibgetriebes (2) antreibt. Der große Reibring (2c) über die Reibkontakte (2c–2b) die Doppelkegelrollen (2b) antreibt. Die in dem Steg (2a) des Doppelkegel-Ring-Regelreibgetriebes (2) radial wälzgelagerten Doppelkegelrollen (2b) in reibschlüssiger Verbindung mit den Reibringen (2c und2d) stehen. Der Steg (2a) über eine Innenverzahnung drehfest aber axial verschiebbar mit der außenverzahnten (6az) Hohlwelle (6) verbunden ist. Die Hohlwelle (6) dreh- und achsfest mit dem Getriebegehäuse (30) verbunden ist. Die Reibringe (2c und2d) im Leerlauf und unter Last von den Spreizkupplungen (16 und17) gegen die Doppelkegelrollenmantelflächen gepresst werden, im Leerlauf von in den Spreizkupplungen (16 und17), zwischen den Reibringen (2c und2d) und den Stützringen (16a und17a) angeordneten Druckfedern (16d und17d) und unter Last durch die von den Spreizkupplungen (16 und17) drehmomentproportional erzeugten Axialkräfte. Die größere Spreizkupplung (16) sich über Ihren Laufring (16b) axial im inneren Gehäuse (40) abstützt. Die kleinere Spreizkupplung (17) sich über Ihren Laufring (17b) axial im Getriebegehäuse (30) abstützt. Die Doppelkegelrollen (2b) über den Reibkontakt (2b–2d) den Reibring (2d) rotatorisch antreiben. Der Reibring (2d) den Stützring (17a) der Spreizkupplung (17) rotatorisch antreibt. Der Stützring (17a) radial im Gehäuse (30) walzgelagert ist. Der Stützring (17a) das mit ihm verschraubte Ritzel (11) eines Kettentriebes antreibt, dessen Verzahnung sich außerhalb des Getriebegehäuses befindet. Das kleinere Ritzel (11) über eine Kette das dreh- und achsfest mit dem Antriebsrad eines Fahrrades verbundene größere Kettenblatt (31) antreibt.Stepless bottom bracket for LEV's (Light electric vehicles) with integrable electric motor,characterized in that a rotationally driven by a driver via cranks pedal crankshaft ( 1a ) via a large toothed wheel rotatably and axially connected thereto ( 3a ) and one on a hollow shaft ( 6 ) roller-mounted small gear ( 3b ), one with the small gear ( 3b ) rotatably and axially fixed entrainment ring ( 4 ) drives. This carrier wreath ( 4 ) over tenons ( 4Z ) and grooves ( 16an ) the support ring ( 16a ) a Spreizkupplung ( 16 ) which drives the large friction ring ( 2c ) a double-cone-ring-Regelreibgetriebes ( 2 ) drives. The big friction ring ( 2c ) via the friction contacts ( 2c - 2 B ) the double tapered rollers ( 2 B ) drives. The in the jetty ( 2a ) of the double-cone-ring-Regelreibgetriebes ( 2 ) radially rolling double cone rollers ( 2 B ) in frictional connection with the friction rings ( 2c and 2d ) stand. The footbridge ( 2a ) via an internal toothing rotatably but axially displaceable with the externally toothed ( 6az ) Hollow shaft ( 6 ) connected is. The hollow shaft ( 6 ) Rotationally and axially fixed to the transmission housing ( 30 ) connected is. The friction rings ( 2c and 2d ) at idle and under load from the Spreizkupplungen ( 16 and 17 ) are pressed against the double bevel roller shell surfaces, at idle by in the Spreizkupplungen ( 16 and 17 ), between the friction rings ( 2c and 2d ) and the support rings ( 16a and 17a ) arranged compression springs ( 16d and 17d ) and under load by the of the Spreizkupplungen ( 16 and 17 ) torque proportional generated axial forces. The larger spreader coupling ( 16 ) over your race ( 16b ) axially in the inner housing ( 40 ) is supported. The smaller spreader coupling ( 17 ) over your race ( 17b ) axially in the transmission housing ( 30 ) is supported. The double tapered rollers ( 2 B ) via the frictional contact ( 2 B - 2d ) the friction ring ( 2d ) drive rotationally. The friction ring ( 2d ) the support ring ( 17a ) of the expansion coupling ( 17 ) drives rotationally. The support ring ( 17a ) radially in the housing ( 30 ) is roller-mounted. The support ring ( 17a ) the bolted with him pinion ( 11 ) drives a chain drive whose teeth are located outside of the transmission housing. The smaller pinion ( 11 ) via a chain the rotatably and axially fixed to the drive wheel of a bicycle associated larger chainring ( 31 ) drives.Stufenloses Tretlagergetriebe für LEV's (Light electric vehicles) mit integrierbarem Elektromotordadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20b) eines Elektromotors (20) über einen Freilauf (23) ein auf der Tretkurbelwelle (1a) wälzgelagertes kleines Zahnrad (21) antreibt, welches ein größeres Zahnrad (22) antreibt, welches achs- und drehfest mit dem kleinen Zahnrad (3b) verbunden ist und der Stator (20a) des Elektromotors (20) mit dem Getriebegehäuse (30) dreh- und achsfest verbunden ist.Stepless bottom bracket gearbox for LEVs (Light electric vehicles) with integrated electric motorcharacterized in that the rotor ( 20b ) of an electric motor ( 20 ) via a freewheel ( 23 ) on the crankshaft ( 1a ) roller-mounted small gear ( 21 ) which drives a larger gear ( 22 ), which is axially and rotationally fixed with the small gear ( 3b ) and the stator ( 20a ) of the electric motor ( 20 ) with the transmission housing ( 30 ) is rotationally and axially connected.Stufenloses Tretlagergetriebe für LEV's (Light electric vehicles) mit integrierbarem Elektromotordadurch gekennzeichnet, dass die axiale Verschiebung des Steges (2a) durch eine mit ihm dreh- und achsfest verbundene Trapezgewindemutter (7) erfolgt. Die Trapezgewindemutter (7) durch eine Trapezgewindespindel (8) axial bewegt wird, welche außerhalb des Getriebes rotatorisch angetrieben wird. Die Trapezgewindespindel (8) in der Hohlwelle (6) radial wälzgelagert ist.Stepless bottom bracket gear for LEV's (Light electric vehicles) with integrated electric motor,characterized in that the axial displacement of the web ( 2a ) by a trapezoidal threaded nut connected thereto in a rotationally and axially fixed manner ( 7 ) he follows. The trapezoidal nut ( 7 ) by a trapezoidal threaded spindle ( 8th ) is moved axially, which is rotationally driven outside of the transmission. The trapezoidal thread spindle ( 8th ) in the hollow shaft ( 6 ) is mounted radially on roller bearings.Stufenloses Tretlagergetriebe für LEV's (Light electric vehicles) mit integrierbarem Elektromotordadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerkranz (4) nicht über seine Zapfen4Z in Nuten (16aN) des Stützringes (16a) eingreift sondern mit ihm ein Teil bildet. Stepless bottom bracket gearbox for LEVs (Light electric vehicles) with integrated electric motorcharacterized in that the driving ring ( 4 ) not about his cones 4Z in grooves ( 16an ) of the support ring ( 16a ) but forms part of it.Stufenloses Tretlagergetriebe für LEV's (Light electric vehicles) mit integrierbarem Elektromotordadurch gekennzeichnet, dass nicht zwischen Rotor (20b) und kleinem Zahnrad (21) ein Freilauf (23) montiert ist, sondern zwischen großem Zahnrad (22) und kleinem Zahnrad (3b).Stepless bottom bracket gearbox for LEVs (Light electric vehicles) with integrated electric motorcharacterized in that not between rotor ( 20b ) and small gear ( 21 ) a freewheel ( 23 ) is mounted, but between large gear ( 22 ) and small gear ( 3b ).Stufenloses Tretlagergetriebe für LEV's (Light electric vehicles) mit integrierbarem Elektromotordadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anfederung der Spreizkupplungen (16 und17) im Leerlauf über eine Wellenfeder oder mehrere Spiraldruckfedern zwischen Gehäuse (30) und Laufring (17b) bzw. innerem Gehäuse (40) und Laufring (16b) erfolgt.Stepless bottom bracket for LEV's (Light electric vehicles) with integrated electric motor,characterized in that the axial springing of the Spreizkupplungen ( 16 and 17 ) at idle via a wave spring or a plurality of helical compression springs between housing ( 30 ) and raceway ( 17b ) or inner housing ( 40 ) and raceway ( 16b ) he follows.Stufenloses Tretlagergetriebe für LEV's (Light electric vehicles) mit integrierbarem Elektromotordadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung des Steges (2a) zum Ausgleich von Fertigungs- und Montagetoleranzen bei Erstmontage über ein Feingewinde (FG) zwischen Trapezgewindemutter (7) und Steg (2a) erfolgt, welches vor der Montage mit Gewindesicherung bestrichen wird, die nach der Positionierung des Steges (2a) aushärtet und die Trapezgewindemutter (7) mit dem Steg (2a) dreh- und achsfest verbindet.Stepless bottom bracket gearbox for LEVs (Light electric vehicles) with integrated electric motor,characterized in that the positioning of the web ( 2a ) to compensate for manufacturing and assembly tolerances during initial assembly via a fine thread (FG) between trapezoidal nut ( 7 ) and bridge ( 2a ), which is coated prior to assembly with thread lock, which after the positioning of the web ( 2a ) and the trapezoidal nut ( 7 ) with the bridge ( 2a ) rotatably and axially connected.Stufenloses Tretlagergetriebe für LEV's (Light electric vehicles) mit integrierbarem Elektromotordadurch gekennzeichnet, dass der axiale Verfahrweg des Steges (2a) durch zwei Zylinderstifte (7a und7b) in der Trapezgewindemutter (7) auf Höhe der Gewindelaufbahn begrenzt wird, an welche die Gewindeenden (8a und8b) der Trapezgewindespindel (8) anstoßen.Stepless bottom bracket gear for LEVs (Light electric vehicles) with integrated electric motor,characterized in that the axial travel of the web ( 2a ) by two cylindrical pins ( 7a and 7b ) in the trapezoidal nut ( 7 ) is limited to the height of the threaded path to which the threaded ends ( 8a and 8b ) of the trapezoidal threaded spindle ( 8th ) nudge.

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