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用于车辆、特别是诸如自行车之类的人力车辆的变速器系统

文献发布时间:2024-04-18 20:02:40


用于车辆、特别是诸如自行车之类的人力车辆的变速器系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆,特别是诸如自行车之类的人力车辆的变速器系统,例如两轮自行车。

背景技术

用于自行车的变速器系统是已知的。在自行车中,尤其是竞赛自行车中,变速器系统传统上包括前拨链器和后拨链器,用于对变速器系统进行换挡。拨链器的替代方案是由齿轮轮毂形成,其中齿轮的换挡由通常位于后轮轮毂内部的齿轮换挡机构来实现。混合形式是已知的,其中具有至少两个可选择的齿轮比的齿轮轮毂扭矩变速器联接在后轮轮毂和后飞轮之间。在本文中,后飞轮可以包括可通过后拨链器选择的多个齿轮。此处,齿轮毂可以代替前拨链器。

这种齿轮毂齿轮换挡机构可以包括一个或多个行星齿轮组。行星齿轮包括至少三个旋转构件,诸如太阳齿轮、行星架和齿圈。离合器系统可以用于选择性地联接两个旋转构件,例如行星架和齿圈。当联接时,轮毂齿轮换挡机构根据第一齿轮比操作。当分离时,轮毂齿轮换挡机构根据第二齿轮比操作。

齿轮轮毂变速机构也是已知的,其中齿轮轮毂中包括用于提供多个不同传动比的机构,诸如五种、七种或十四种不同的传动比。

这些系统中的许多系统都有一个共同点,即升挡和降挡并不总是可行,这具体取决于骑手的踏板力。在一些系统中,要求骑手停止踩踏,或者至少停止向系统提供扭矩负载以允许升挡和/或降挡。

发明内容

一个目的是提供一种变速器系统,例如用于两轮自行车的变速器系统。替代地或附加地,一个目的是能够实现优选地电子致动的齿轮换挡,其中,升挡和降挡应当总是可能的,而不取决于骑手踏板力和/或电动马达扭矩。

根据一方面,提供了一种用于车辆,特别是诸如自行车之类的人力车辆的变速器系统,该系统包括输入部和输出部,其中输入部布置成连接至动力源,诸如曲柄和/或电动马达和/或用户输入部,并且输出部布置成连接至负载,诸如从动轮。该变速器系统包括位于输入部和输出部之间的第一变速器和第二变速器,其中,第一变速器和第二变速器串联连接。第一变速器能够根据第一传动比或第二传动比选择性地操作,并且具有用于将第一变速器从第一传动比切换到第二传动比和/或反之亦然的第一离合器。第二变速器能够根据第三传动比或第四传动比选择性地操作,并且具有用于将第二变速器从第三传动比切换到第四传动比和/或反之亦然的第二离合器。该变速器系统可以在输入部和输出部之间提供四种不同的系统传动比。本文中的术语“系统传动比”用于表示变速器系统的输入部与输出部之间的有效传动比。换言之,变速器系统可以充当四速变速器。第一离合器和第二离合器可以用于在不同系统传动比之间换挡。

第一变速器可以具有第一输入部和第一输出部,其中,第一输入部可以连接至系统输入部。第二变速器可以具有第二输入部和第二输出部,其中,第二输出部可以连接至系统输出部。第一输出部可以连接至第二输入部。第一输出部和第二输入部也可以连接至中间构件,诸如中间轴,以用于将扭矩从第一输出部传递到第二输入部。

串联布置的变速器的第一传动比和第二传动比之一与第三传动比和第四传动比之一的不同组合使得变速器系统能够根据系统的输入部和输出部之间的各种不同的系统传动比来操作。

当第一变速器根据第一传动比操作并且第二变速器根据第三传动比操作时,变速器系统例如可以根据第一系统传动比操作。类似地,当第一变速器根据第二传动比操作并且第二变速器根据第三传动比操作时,变速器系统例如可以根据第二系统传动比操作。此外,当第一变速器根据第一传动比操作并且第二变速器根据第四传动比操作时,变速器系统可以例如根据第三系统传动比操作。当第一变速器根据第二传动比操作并且第二变速器根据第四传动比操作时,变速器系统例如可以根据第四系统传动比操作。

可选地,第一离合器和第二离合器中的每一个都是布置成沿至少一个旋转方向传递扭矩的封闭形式的离合器。

可选地,第一离合器和第二离合器中的每一个都是布置成在负载下联接和/或分离的负载换挡离合器。可优选的是在负载下联接和/或分离变速器系统的离合器,以在通过变速器系统传递扭矩的同时在传动比之间切换。

可选地,第一变速器布置成当第一离合器处于第一状态时根据第一传动比操作,并且当第一离合器处于第二状态时根据第二传动比操作。第一离合器例如具有联接状态,在联接状态下,第一离合器的第一离合器输入部和第一离合器输出部联接以将扭矩从第一离合器输入部传递至第一离合器输出部。第一离合器还可具有分离状态,在分离状态下,第一离合器输入部和第一离合器输出部分离。第一离合器的第一状态可对应于联接状态,并且第一离合器的第二状态可对应于分离状态,或者反之亦然。

可选地,第二变速器布置成当第二离合器处于第一状态时根据第三传动比操作,并且当第二离合器处于第二状态时根据第四传动比操作。第二离合器例如具有联接状态,在联接状态下,第二离合器的第二离合器输入部和第二离合器输出部联接以将扭矩从第二离合器输入部传递至第二离合器输出部。第二离合器还可具有分离状态,在分离状态下,第二离合器输入部和第二离合器输出部分离。第二离合器的第一状态可对应于联接状态,并且第二离合器的第二状态可对应于分离状态,或者反之亦然。

第一离合器和第二离合器可选地至少基本上相同。

可选地,第一变速器装置包括第一变速器路径和平行于第一变速器路径的第二变速器路径,其中第一变速器路径和第二变速器路径中的至少一个包括第一离合器。因此,可以使用第一离合器选择性地通过第一变速器路径或第二变速器路径传递扭矩。例如,在第一离合器的联接状态下,扭矩可通过包括第一离合器的变速器路径,例如第一变速器路径传递。在第一离合器的分离状态下,扭矩不能通过包括第一离合器的变速器路径传递。相反,扭矩可以例如通过另一平行的变速器路径,例如第二变速器路径来传输。

第一变速器路径可以例如包括用于提供第一传动比的第一齿轮装置;第二变速器路径包括用于提供第二传动比的第二齿轮装置;第三变速器路径包括用于提供第三传动比的第三齿轮装置;第四变速器路径用于提供第四传动比的第四齿轮装置等。每个所述齿轮装置可以例如包括啮合齿轮,诸如啮合的主齿轮和副齿轮对,和/或带驱动轮,例如经由诸如带或链条之类的环形驱动构件驱动地连接主齿轮和副齿轮对。

可选地,第一离合器布置在第二变速器路径中,其中,第一变速器路径包括第一飞轮离合器。第一飞轮离合器可选地串联连接在第一变速器输入部和第一齿轮装置之间。第一飞轮离合器可以替代地串联连接在第一齿轮装置和第一变速器输出部之间。

可选地,第二变速器路径包括第二飞轮离合器。

可选地,第二飞轮的输出部连接至第一离合器的输入部。因此,当第一离合器处于联接状态时,也可以允许变速器输入部和变速器输出部之间的空转。

可选地,第二飞轮离合器串联连接在第二齿轮装置和第一离合器之间。

可选地,第一离合器串联连接在第二飞轮离合器和第二齿轮装置之间。

可选地,第二齿轮装置串联连接在第一离合器和第二飞轮离合器之间。

可选地,第二变速器包括第三变速器路径和平行于第三变速器路径的第四变速器路径,第三变速器路径和第四变速器路径中的至少一个包括第二离合器。例如,在第一离合器的联接状态下,扭矩可通过包括第一离合器的变速器路径,例如第三变速器路径传递。在第一离合器的分离状态下,扭矩不能通过包括第一离合器的变速器路径传递。相反,扭矩可以例如通过另一平行的变速器路径,例如第四变速器路径来传输。

可选地,第二离合器布置在第四变速器路径中,其中,第三变速器路径包括第三飞轮离合器。第三飞轮离合器可选地串联连接在第二变速器输入部和第三齿轮装置之间。第三飞轮离合器可以替代地串联连接在第三齿轮装置和第二变速器输出部之间。

可选地,第四变速器路径包括第四飞轮离合器。

可选地,第四飞轮的输出部连接至第二离合器的输入部。

因此,第二飞轮离合器可以在第一离合器的输入侧处串联连接至第一离合器,和/或第四飞轮离合器可以在第二离合器的输入侧处串联连接至第二离合器。

可选地,第四飞轮离合器串联连接在第四齿轮装置和第二离合器之间。

可选地,第二离合器串联连接在第四飞轮离合器和第四齿轮装置之间。

可选地,第四齿轮装置串联连接在第二离合器和第四飞轮离合器之间。

可选地,在特定的紧凑设置中,第二飞轮离合器串联连接在第二齿轮装置和第一离合器之间,并且第四齿轮装置串联连接在第二离合器和第四飞轮离合器之间。因此,第一变速器的输出部可以由第一离合器的输出部形成,并且第二变速器的输入部可以由第二离合器的输入部形成。第一离合器输出部和第二离合器输入部可以例如彼此联接或集成。

可选地,第一变速器和第二变速器中的至少一个包括行星齿轮组。

可选地,第一传动比、第二传动比、第三传动比和第四传动比中的至少一个传动比为1:1的传动比。可选地,第一变速器、第二变速器、第三变速器、第四变速器的最小传动比为1:1的传动比。可选地,变速器系统的最小系统传动比为1:1的传动比。对于街道或赛车自行车,1:1的系统传动比作为最小系统传动比可能是可期望的。对于山地自行车或全地形自行车,小于1:1的最小系统传动比可能是可期望的。

可选地,第一传动比或第二传动比与第三传动比或第四传动比相等或相反。

可选地,第一传动比或第二传动比等于1,并且第三传动比或第四传动比也等于1。

可选地,第三传动比等于最低期望系统传动比除以第一传动比。例如,第一传动比和第三传动比的乘积提供最低的系统传动比。

可选地,当第二传动比与第一传动比的比率等于U时,第四传动比与第三传动比的比率等于U

可选地,当第二传动比与第一传动比的比率等于U,例如在5%以内时,第一传动比与第四传动比的乘积等于U

可选地,第二传动比与第一传动比的比率等于第二传动比与第三传动比的乘积,例如在5%以内。

可选地,第二传动比与第一传动比的比率在1.1至1.3之间,优选地约为1.2。第二传动比与第一传动比的比率例如为1.20或1.24。第四传动比与第三传动比的比率例如为1.44或1.54。例如,第一传动比为1,第二传动比为1.2,第三传动比为1,第四传动比为1.44。

可选地,第二传动比或第四传动比为加速传动比。将理解的是,变速器的传动比限定为变速器的输出部的输出速度除以变速器的输入部的输入速度。因此,加速传动比对应于其中变速器的输出速度高于变速器的输入速度的变速器。因此加速传动比大于1。可选地,第一传动比、第二传动比、第三传动比或第四传动比为减速传动比。因此,减速传动比对应于其中变速器的输出速度低于变速器的输入速度的变速器。减速传动比小于1。

可选地,第二传动比大于第一传动比。特别地,第一离合器可以位于具有最大传动比的第一变速器的变速器路径中。

可选地,第一传动比和第二传动比中的至少一个为减速传动比,并且第三传动比和第四传动比中的至少一个为加速传动比。或者,第一传动比和第二传动比中的至少一个为减速传动比,并且第三传动比和第四传动比中的至少一个为加速传动比。

可选地,其中,第二传动比小于第一传动比。

可选地,当第一传动比或第二传动比例如在5%以内等于U时,第三传动比或第四传动比例如在5%以内等于U

可选地,当第一传动比或第二传动比例如在5%以内等于U时,第三传动比或第四传动比例如在5%以内等于U

可选地,变速器系统包括在输入部和输出部之间与第一变速器和第二变速器串联连接的第三变速器,该第三变速器具有第三离合器,并且第三变速器可根据第五传动比和第六传动比操作。因此,变速器系统可以在输入部和输出部之间提供八种系统传动比。第三离合器可选地是布置成沿至少一个旋转方向传递扭矩的封闭形式的离合器。第三离合器可布置成在负载下联接和/或分离。将理解的是,第三变速器可以类似于本文所描述的第一变速器和/或第二变速器。因此,本文鉴于第一变速器和/或第二变速器描述的任何特征同样适用于第三变速器。

可选地,第三变速器布置成当第三离合器处于第一状态时根据第五传动比操作,并且当第三离合器处于第二状态时根据第六传动比操作。第三离合器例如具有联接状态,在联接状态下,第三离合器的第三离合器输入部和第三离合器输出部联接以将扭矩从第三离合器输入部传递至第三离合器输出部。第三离合器还可具有分离状态,在分离状态下,第三离合器输入部和第三离合器输出部分离。第三离合器的第一状态可对应于联接状态,并且第三离合器的第二状态可对应于分离状态,或者反之亦然。

可选地,当第二传动比与第一传动比的比率等于U时,第四传动比与第三传动比的比率等于U

可选地,变速器系统包括在输入部和输出部之间平行于第一变速器和/或第二变速器的旁通变速器路径,所述旁通变速器路径包括旁通变速器离合器,诸如飞轮离合器。因此,旁通变速器路径可以在系统输入部和系统输出部之间提供附加的传动比。

可选地,变速器系统包括在输入部和输出部之间平行于第一变速器和/或第二变速器和/或第三变速器的旁通变速器路径,所述旁通变速器路径包括旁通离合器,诸如飞轮离合器。

可选地,提供旁通离合器致动器,用于在联接状态和分离状态之间选择性地致动旁通离合器,在联接状态下,旁通离合器将旁通离合器输入部与旁通离合器输出部联接以传递扭矩,在分离状态下,旁通离合器输入部与旁通离合器分离。

可选地,变速器系统包括中间轴,其中,第一变速器可在输入部与中间轴之间操作,第二变速器可在中间轴与输出部之间操作。第一变速器的第一输出部和第二变速器的第二输入部可以连接至或可连接至中间轴。

可选地,变速器系统包括与输入部相关联的输入轴和与输出部相关联的输出轴,其中,输入轴可经由中间轴连接至输出轴。

可选地,输出轴与输入轴同轴地延伸。因此,输入轴和输出轴可以基本上对准。

可选地,输出轴偏离输入轴。

可选地,每个离合器,例如第一离合器、第二离合器和第三离合器是布置成沿至少一个旋转方向传递扭矩的形状封闭的离合器。

可选地,每个离合器是布置成在负载下联接和/或分离的负载换挡离合器。

可选地,每个负载换挡离合器具有离合器输入部和离合器输出部,每个离合器包括:

第一单元,该第一单元可连接至离合器输入部或离合器输出部,第一单元包括至少一个第一抵接表面;

第二单元,该第二单元可分别连接至离合器输出部或离合器输入部,第二单元包括布置成选择性地接合第一抵接表面的至少一个第二抵接表面,第一抵接表面和第二抵接表面彼此适配以允许在负载下优选地沿两个方向脱离;

第三单元,该第三单元包括至少一个保持构件,第三单元布置成相对于第二单元选择性地处于第一模式或第二模式,其中,至少一个保持构件在第一模式中锁定至少一个第二抵接表面以用于将第二单元例如沿两个方向旋转地联接至第一单元,并且在第二模式中释放至少一个第二抵接表面以将第二单元与第一单元分离。包括这种负载换挡离合器(或多个离合器)的变速器系统能够以适合集成在两轮自行车中的小形状因数来制造。

可选地,每个离合器包括致动器,以用于相对于第二可旋转单元将第三单元从第一位置移动到第二位置或者从第二位置移动到第一位置。

可选地,第三单元包括至少一个致动构件,该至少一个致动构件布置成相对于第二可旋转单元将第三单元从第一位置移动到第二位置或者从第二位置移动到第一位置。

可选地,离合器包括可连接至输入部的第一可旋转单元;可连接至输出部的第二可旋转单元;布置成与第二可旋转单元共同旋转的第三可旋转单元,该第三可旋转单元布置成相对于第二可旋转单元选择性地处于第一旋转位置或第二旋转位置,其中,系统布置成选择性地在第一旋转位置中将第二可旋转单元旋转地联接至第一可旋转单元,并且在第二旋转位置中将第二可旋转单元与第一可旋转单元分离;其中,该系统布置成暂时改变第三可旋转单元相对于第二可旋转单元的旋转速度,以从第一位置旋转到第二位置,或者从第二位置旋转到第一位置。

可选地,每个离合器还包括第四单元,该第四单元包括选择器,该选择器布置成选择性地处于抓握模式或非抓握模式;处于抓握模式的选择器布置成抓握至少一个致动构件,以将第三可旋转单元相对于第二可旋转单元从第一位置旋转到第二位置或从第二位置旋转到第一位置;处于非抓握模式的选择器布置成不接合至少一个致动构件。

可选地,第一负载换挡离合器的第一单元和第二负载换挡离合器的第一单元联接或集成在一起。

可选地,第二负载换挡离合器的第二单元由第一负载换挡离合器的第一单元抵靠支承。

本文描述的离合器可以例如是如WO2018/199757A2、WO2020/085911A2或WO2021/080431A1中描述的负载换挡离合器,这些文献全文以参见的方式纳入本文。

可选地,变速器系统包括控制单元,该控制单元构造成接收第一换挡信号和第二换挡信号,并且构造成控制第一离合器和/或第二离合器(和/或第三离合器)以响应于接收第一换挡信号和/或第二换挡信号选择性地接合或分离。该控制器允许简化变速器系统的操作。通过使第一变速器和第二变速器串联连接,当独立和/或同时致动第一离合器和第二离合器时,不存在变速器系统锁止的风险。

可选地,第一换挡信号是升挡信号并且第二换挡信号是降挡信号,并且控制器构造成选择性地控制第一和/或第二(和/或第三)离合器以响应于接收升挡信号而选择下一个较高的系统传动比,以及响应于接收降挡信号而选择下一个较低的系统传动比。因此,骑手仅需要例如借助一个或多个控制器、杆、开关等来提供升挡信号或降挡信号。优选地,第一换挡信号和第二换挡信号是电信号。第一离合器和/或第二离合器和/或第三离合器可以分别包括第一致动器和/或第二致动器和/或第三致动器,用于电致动相应的离合器以联接或分离。然后控制器响应于骑手提供的升挡或降挡信号来控制第一和第二(和第三)致动器。根据在该时间点使用的系统传动比,可以通过致动第一致动器和/或第二致动器(和/或第三致动器)来实现下一个更高的系统传动比控制器构造成选择并致动适当的致动器。因此,对于用户来说,换挡变得简单。

可选地,第一换挡信号是升挡信号,第二换挡信号是降挡信号,并且控制器构造成选择性地控制第一和/或第二离合器(和/或第三离合器)以响应于接收跳出信号而选择接下来第二个、接下来第三个、接下来第四个较高或较低的系统传动比,该跳出信号例如同时或在通常小于1s的指定时间间隔内包括升挡信号和降挡信号。

可选地,第一换挡信号和第二换挡信号是无线信号,并且其中,控制单元布置成接收无线换挡信号。

可选地,该系统包括布置成致动离合器的一个或多个致动器,特别是一个或多个电动致动器。

可选地,一个或多个致动器操作地连接至控制单元。

可选地,控制单元和一个或多个致动器布置成无线通信。

可选地,该系统包括用于测量输入部处的输入扭矩的扭矩传感器,其中,扭矩传感器操作地连接至控制单元。扭矩传感器可以例如布置成测量曲柄处和/或曲轴处的扭矩。

可选地,扭矩传感器集成在变速器系统中。

可选地,控制单元和扭矩传感器布置成无线通信。

可选地,扭矩传感器布置成由曲柄和/或曲轴围绕曲柄轴线的旋转运动提供动力。

可选地,扭矩传感器布置成无线供电。

可选地,该系统包括车辆的用于推进或辅助推进的电动马达,其中,该电动马达连接至输入部、输出部或中间构件。

可选地,该系统包括电池,该电池布置成对电动马达供电,并且还布置成对一个或多个致动器和/或传感器供电。

可选地,无级变速器布置在第一变速器和第二变速器之间。

可选地,该系统包括布置在系统输入部和第一变速器之间或第二变速器和系统输出部之间的无级变速器。

可选地,无级变速器是棘轮类型的,例如使用飞轮或单向驱动模块。

根据另一方面,提供了一种用于自行车的曲柄组件,该组件包括联接至输入轴的曲柄和联接至输出轴以与环形驱动构件啮合的链轮,以及如本文所述的变速器系统,其中,变速器系统布置在曲柄和链轮之间。

可选地,输入轴和输出轴可围绕公共驱动轴线旋转,并且其中,曲柄组件包括连接至输入轴或输出轴的电动马达,其中,电动马达具有可旋转输出构件,该可旋转输出构件可围绕横向于驱动轴线延伸的电动马达输出轴线旋转。因此,可以获得特别紧凑的设置。

可选地,电动马达与中间轴成角度地间隔开。

根据另一方面,提供了一种自行车,其包括如本文所述的变速器系统或如本文所述的曲柄组件。

可选地,自行车包括扭矩传递系统,该扭矩传递系统具有扭矩传递构件,诸如链条或带或轴,其中,曲柄驱动扭矩传递系统的输入部,并且其中,扭矩传递系统的输出部驱动自行车的从动轮,其中,变速器系统布置在曲柄和扭矩传递系统的输入部之间。第一变速器和第二变速器(以及第三变速器)可以容纳在位于曲柄位置处的公共壳体中。

可选地,自行车包括扭矩传递系统,该扭矩传递系统具有扭矩传递构件,诸如链条或带或轴,其中,曲柄驱动扭矩传递系统的输入部,并且其中,扭矩传递系统的输出部驱动自行车的从动轮,其中,变速器系统布置在扭矩传递系统的输出部与从动轮的轮毂之间。第一变速器和第二变速器(以及第三变速器)可容纳在轮轴处的公共壳体中。

可选地,自行车包括扭矩传递系统,该扭矩传递系统具有扭矩传递构件,诸如链条或带或轴,其中,曲柄驱动扭矩传递系统的输入部,并且其中,扭矩传递系统的输出部驱动自行车的从动轮,其中,变速器系统的第一变速器布置在曲柄和扭矩传递系统的输入部之间,并且其中,变速器系统的第二变速器布置在扭矩传递系统的输出部和从动轮的轮毂之间。第一变速器可容纳在曲柄的位置处,并且第二变速器可容纳在轮轴处。

可选地,自行车包括扭矩传递系统,该扭矩传递系统具有扭矩传递构件,诸如链条或带或轴,其中,曲柄驱动扭矩传递系统的输入部,并且其中,扭矩传递系统的输出部驱动自行车的从动轮,其中,变速器系统的第一变速器和第二变速器布置在曲柄和扭矩传递系统的输入部之间,并且其中,变速器系统的第三变速器布置在扭矩传递系统的输出部和从动轮的轮毂之间。第一变速器和第二变速器可以容纳在位于曲柄位置处的公共壳体中,并且第三变速器可容纳在轮轴处。

可选地,自行车包括布置在第一变速器和第二变速器之间的无级变速器(CVT)。可选地,自行车包括布置在第二变速器和第三变速器之间的CVT。可选地,自行车包括布置在系统输入部和第一变速器之间或布置在第二变速器和系统输出部之间的CVT。可选地,自行车包括布置在系统输入部和第一变速器之间或布置在第三变速器和系统输出部之间的CVT。CVT可以是棘轮类型的CVT,例如使用飞轮或单向驱动模块。CVT可以用于增加系统传动比的数量。可以控制CVT以选择性地以两个或三个(或更多个)不同传动比之一操作。CVT可以被控制为以第一CVT传动比和第二CVT传动比操作。第二CVT传动比与第一CVT传动比的比率可以选择为例如大约第二传动比与第一传动比的比率的一半。CVT可以被控制为以第一CVT传动比、第二CVT传动比和第三CVT传动比操作。第二CVT传动比与第一CVT传动比的比率可以选择为例如大约第二传动比与第一传动比的比率的三分之一,并且第三CVT传动比与第一CVT传动比的比率可以选择为例如大约第二传动比与第一传动比的比率的三分之二。

CVT可例如包括可围绕第一轴线旋转的第一驱动元件;可围绕平行于第一轴线的第二轴线旋转的第二驱动元件,其中,第一驱动元件和第二驱动元件可沿横向于第一轴线和第二轴线的方向相对于彼此移动;以及第一联接元件,该第一联接元件设置在距第一轴线恒定的第一半径处和距第二轴线可变的第二半径处,以用于在第一驱动元件和第二驱动元件之间传递扭矩。

CVT可构造成可根据CVT传动比的连续范围内的任何传动比操作。CVT可特别地构造成可根据CVT传动比的连续范围内的预定有限组传动比来操作。因此,CVT可以用作离散变速器,其中离散传动比级是(预)可编程适应的。

本文所述的变速器的传动比具体是变速器的输出速度除以变速器的输入速度。

根据一方面,提供了一种例如用于自行车的无齿轮变速器单元,该无齿轮变速器单元提供至少两个离散的可选择传动比,其中,至少两个传动比中的第一传动比由第一环形驱动构件提供,并且其中,至少两个传动比中的第二传动比由第二环形驱动构件提供。

可选地,第一环形驱动构件和第二环形驱动构件平行地放置在无齿轮变速器单元的输入部和输出部之间,并且无齿轮变速器单元包括用于选择经由第一环形驱动构件或第二环形驱动构件的动力传输的选择器。

可选地,无齿轮变速器单元包括用于选择经由第一环形驱动构件或第二环形驱动构件的动力传输的离合器。

可选地,无齿轮变速器单元还包括第三环形驱动构件和第四环形驱动构件,其中,第三环形驱动构件和第四环形驱动构件平行地放置在第一环形驱动构件和第二环形驱动构件的输出部与无齿轮变速器单元的输出部之间,并且无齿轮变速器单元包括用于选择经由第三环形驱动构件或第四环形驱动构件的动力传输的选择器。

可选地,无齿轮变速器单元包括用于选择经由第三环形驱动构件或第四环形驱动构件的动力传输的离合器。

可选地,离合器布置成在负载下联接和/或分离。该离合器例如是负载换挡离合器。

可选地,第一、第二、第三和第四环形驱动构件中的至少一个是非润滑的。特别地,无齿轮变速器单元的每个环形驱动构件可以是非润滑的。因此,没有润滑流体设置在第一环形驱动构件、第二环形驱动构件、第三环形驱动构件和第四环形驱动构件中的至少一个上,特别是在所有的四个所述环形驱动构件上。因此可以获得干式驱动系统。

可选地,第一、第二、第三和第四环形驱动构件中的至少一个包括例如干式带或干式链条。

可选地,第一、第二、第三和第四环形驱动构件中的至少一个包括润滑链条。具体地,并且作为干式驱动系统的替代,无齿轮变速器单元的每个环形驱动构件可以例如用诸如油之类的润滑流体来润滑。

可选地,无级变速器单元包括无级变速器。

根据一方面,由本文所述的变速器系统提供的每个传动比是无油的,优选地是免润滑的。

根据一方面,提供了一种用于自行车的轮毂组件,该轮毂组件包括无齿轮变速器单元的。

根据一方面,提供了一种用于自行车的曲柄组件,该曲柄组件包括无齿轮变速器单元。根据一方面,提供了一种无齿轮变速器单元的自行车的曲柄组件。

根据一方面,提供了一种用于自行车的分布式变速器系统,该系统包括曲柄变速器和轮毂变速器,曲柄变速器包括如本文所述的第一变速器,轮毂变速器包括如本文所述的第二变速器。将理解的是,替代地,曲柄变速器可包括如本文所述的第二变速器,并且轮毂变速器可包括如本文所述的第一变速器。

将理解的是,可以组合上述方面、特征和选项中的任意一个或多个。将理解的是,针对一个方面描述的任何一个选项可以同等地应用于任何其他方面。同样清楚的是,考虑到变速器系统所描述的所有方面、特征和选项等同地适用于自行车。还将清楚的是,鉴于控制装置和控制系统描述的所有方面、特征和选项同样适用于传动系统、组件和自行车。

附图说明

将基于附图所示的示例性实施例对本发明作进一步阐述。示例性实施例以非限制性说明的方式给出。应当注意的是,附图仅是以非限制性示例的方式给出的本实用新型实施例的示意性表示。

在附图中:

图1示出了变速器系统的示意性示例;

图2A-2C示出了变速器系统的示意性示例;

图3示出了变速器系统的示意性布局。

图4A-4B示出了变速器系统的示意性示例;

图5A-5B示出了变速器系统的示意性示例;

图6A-6B示出了变速器系统的示意性示例;

图7A-7B示出了变速器系统的示意性示例;

图8示出了变速器系统的示意性示例;

图9A-9C示出了变速器系统的示意性示例;

图10示出了变速器系统的示意性示例;

图11A-11B示出了变速器系统的示意性示例;

图12A-12B示出了变速器系统的示意性示例;

图13A-13B示出了变速器系统的示意性示例;

图14示出了变速器系统的示意性布局;

图15A-15B示出了变速器系统的示意性布局;

图16A-16B示出了变速器系统的示意性布局;

图17A-17B示出了变速器系统的示意性布局;

图18A-18B示出了变速器系统的示意性布局;

图19A-19B示出了变速器系统的示意性布局;

图20A-20B示出了变速器系统的示意性示例;

图21A-21B示出了变速器系统的示意性布局;

图22示出了变速器系统的示意性布局;

图23A-23C示出了用于曲柄组件的变速器系统的示例;

图24示出了变速器系统的示意性示例;

图25示出了变速器系统的示意性示例;

图26示出了自行车的示例。

具体实施方式

图1示出了诸如用于两轮自行车的变速器系统1的示例。变速器系统1包括输入部I和输出部O。输入部I可以例如连接至自行车的曲柄。输出部O可以例如连接至自行车的前链环。在输入部I和输出部O之间,系统包括第一变速器100和第二变速器200。第一变速器100和第二变速器200彼此串联连接。第一变速器100的第一输入部101连接至系统输入部I。第二变速器200的第二输出部202连接至系统输出部O。第一变速器100的第一输出部102连接至第二变速器200的第二输入部201。将理解的是,第一输出部102和第二输入部201可以经由诸如中间轴之类的中间构件彼此连接。

第一变速器100可根据第一传动比和第二传动比操作。类似地,第二变速器200可根据第三传动比和第四传动比操作。第一变速器100和第二变速器200可包括相应的齿轮装置,例如一个或多个齿轮,用于分别提供第一输入部101和第一输出部102之间以及第二输入部201和第二输出部202之间的减小或增大的传动比。因此,第一变速器100和第二变速器200的串联布置可以在系统输入部I和系统输出部O之间提供四种不同的系统传动比。

为了在第一传动比和第二传动比之间换挡,第一变速器100包括第一离合器,在该示例中为负载换挡离合器C1。类似地,第二变速器100包括第二离合器,在该示例中为负载换挡离合器C2,用于选择性地在第二变速器200的第三传动比和第四传动比之间换挡。因此,第一负载换挡离合器C1和第二负载换挡离合器C2串联布置在系统输入部I和系统输出部O之间。

第一变速器100在第一输入部101和第一输出部102之间具有两条平行的变速器路径,即第一变速器路径100A和第二变速器路径100B。第一变速器路径100A和第二变速器路径100B中的至少一个包括第一负载换挡离合器C1。此外,平行的变速器路径100A、100B中的至少一个包括变速器齿轮装置。在该示例中,第一变速器路径100A包括布置成用于提供第一传动比的第一齿轮装置R1,并且第二变速器路径100B包括用于提供第二传动比的第二齿轮装置R2。

类似地,第二变速器200在第二输入部201和第二输出部202之间具有两条平行的变速器路径,即第三变速器路径200A和第四变速器路径200B。第三变速器路径200A和第四变速器路径200B中的至少一个包括第二负载换挡离合器C2。此外,第二变速器200的平行的变速器路径200A、200B中的至少一个包括变速器齿轮装置。在该示例中,第一变速器路径200A包括布置成用于提供第三传动比的第三齿轮装置R3,并且第四变速器路径200B包括用于提供第四传动比的第四齿轮装置R4。

负载换挡离合器C1和C2可以用于在系统输入部I和系统输出部O之间选择适当的变速器路径。更具体地,第一负载换挡离合器C1可以用于在第一变速器100的平行的第一变速器路径100A和第二变速器路径100B之间选择性地切换,并且第二负载换挡离合器C2可以用于在第二变速器200的平行的第三变速器路径200A和第四变速器路径200B之间选择性地切换。因此,在该示例中,四个不同的变速器路径可以在系统输入部I和系统输出部O之间获得,这可以使用负载换挡离合器C1、C2选择性地切换。

负载换挡离合器包括至少两种状态,例如联接状态和分离状态,其中,联接状态将离合器输入部与离合器输出部联接以通过离合器传递扭矩,并且分离状态将离合器输入部与离合器输出部分离以不通过离合器传递扭矩。在分离状态下,负载换挡离合器C1、C2使得扭矩能够通过不同的平行变速器路径传递。

在第一负载换挡离合器C1的联接状态下,扭矩可以通过第二传递路径100B从系统输入部I传递至第一输出部102。在分离状态下,扭矩可以通过第一变速器路径100A从系统输入部I传递至第一输出部102。类似地,在第二负载换挡离合器C2的联接状态下,扭矩可以通过第四传递路径200B从第二输入部201传递至系统输出部O。在分离状态下,扭矩可以通过第三变速器路径200A从第一输入部201传递至系统输出部O。

在该示例中,负载换挡离合器C1、C2分别设置在第二变速器路径100B和第四变速器路径200B中,但将理解的是,第一负载换挡离合器C1、C2也可以分别设置在第一变速器路径100A和第三变速器路径200A中。此处,第一负载换挡离合器C1设置在第一输入部101和第二齿轮装置R2之间,但是第一负载换挡离合器C1也可以设置在第二齿轮装置R2和第一输出部102之间。类似地,此处第二负载换挡离合器C2设置在第二输入部201和第四齿轮装置R4之间,但是第二负载换挡离合器C2也可以设置在第四齿轮装置R4和第二输出部202之间。

此处,第一传递路径100A包括第一飞轮离合器V1。例如,当通过第二变速器路径100B传递扭矩时,例如当第一输出部102比第一输入部101旋转得更快时,第一飞轮离合器V1可以被超速。此处,第三变速器路径200A包括第三飞轮离合器V2。例如,当通过第四变速器路径200B传递扭矩时,例如当第二输出部202比第二输入部201旋转得更快时,第三飞轮离合器V2可以被超速。当超速时,飞轮离合器V1、V2优选地是低摩擦的,以减少损失。

此处,飞轮离合器V1、V2连接至相应的第一齿轮装置R1和第三齿轮装置R3的输入部,但是将理解的是,飞轮离合器V1、V2也可以连接至相应的第一齿轮装置R1和第三齿轮装置R3的输出部。

至少在该示例中,负载换挡离合器C1、C2具体地布置成在负载下,即在通过负载换挡离合器传递扭矩时联接和分离。负载换挡离合器C1、C2例如是形状封闭的离合器。将理解的是,负载换挡离合器中的任一个也可以是力封闭离合器,其布置成沿至少一个旋转方向传递扭矩。

图2A-2C示出了变速器系统1,特别是如图1所示的变速器系统的不同示意性布局。图2A-2C中的附图标记对应于图1中的附图标记,如参照图1所解释的。图2A-2C示出了不同的布局,其中输入部I和输出部O经由中间构件,此处是中间轴400进行连接。第一变速器100在输入部I和中间轴400之间起作用,并且第二变速器200在中间轴和输出部O之间起作用。

图2A和2B示出了变速器1的布局,其中输入部I与输入轴相关联,并且输出部O与输出轴相关联,并且其中,输入轴和输出轴同轴布置。图2C示出了变速器1的布局,其中输出轴偏离输入轴。第一变速器路径100A的第一齿轮装置R1在该示例中由齿轮100A1和100A2形成。第二变速器路径100B的第二齿轮装置R2由齿轮100B1和100B2形成。第三变速器路径200A的第三齿轮装置R3由齿轮200A1和200A2形成。第四变速器路径200B的第四齿轮装置R4由齿轮200B1和200B2形成。每个齿轮装置R1-R4的齿轮可以相互作用,例如啮合,以建立齿轮装置的输入部和齿轮装置的输出部之间的传动比。例如,可以通过选择每个齿轮装置R1-R4的齿轮的适当(相对)尺寸来获得每个齿轮装置R1-R4的期望传动比。例如,第一齿轮装置R1的传动比可以由齿轮100A1相对于齿轮100A2的齿数之比来确定。

图2B具体示出了其中第一负载换挡离合器C1和第二负载换挡离合器C2以及第一飞轮离合器V1和第三飞轮离合器V2布置在中间轴400上的布局。

图3示出了如图1所示的变速器系统1的另一示意性布局。图3所示的示例性布局与图2B所示的布局类似。此处,设置固定安装轴401,以例如用于联接至自行车的车架。图3的示例特别适合于曲柄变速器,其中变速器系统1布置在自行车的曲柄和前链轮之间。

在图3的示例中,每个离合器C1、C2包括用于联接至离合器输入部且具有至少一个第一抵接表面的第一可旋转单元C1A、C2A,以及用于联接至离合器输出部且具有至少一个第二抵接表面的第二可旋转单元C1B、C2B,第二抵接表面布置成选择性地接合第一可旋转单元的第一抵接表面。此处,第一单元C1A、C2A和第二单元C1B、C2B可围绕固定安装轴401旋转。

第一抵接表面和第二抵接表面可彼此适配以允许在负载下脱离。

离合器C1、C2可包括第三可旋转单元,该第三可旋转单元包括至少一个保持构件,保持构件布置成相对于第二可旋转单元选择性地处于第一位置或第二位置,其中,至少一个保持构件在第一位置中锁定与至少一个第一抵接表面接合的至少一个第二抵接表面,用于将第二可旋转单元C1B、C2B旋转地联接至第一可旋转单元C1A、C2A,并且在第二位置中释放至少一个第二抵接表面以使第一抵接表面脱离,以用于将第二可旋转单元C1B、C2B与第一可旋转单元C1A、C2A分离。

在图3的示例中,离合器C1包括用于致动离合器C1、C2的相应致动器构件。离合器C1、C2可以使用各自的致动器构件独立地致动。此处,致动器构件与自行车车架相关联。

为了致动离合器C1、C2,离合器C1和C2可包括第四单元C1D、C2D,第四单元包括选择器,该选择器布置成选择性地处于抓握或非抓握模式。第三可旋转单元可各自包括至少一个致动构件,该至少一个致动构件布置成相对于第二可旋转单元将第三可旋转单元从第一位置移动到第二位置或者从第二位置移动到第一位置。选择器处于抓握模式,其布置成用于抓握至少一个致动构件,以相对于第二可旋转单元C1B、C2B将第三可旋转单元从第一位置旋转到第二位置或从第二位置旋转到第一位置;选择器处于非抓握模式,其布置成不接合至少一个致动构件。

将理解的是,本文例如结合任何附图描述的任何离合器可以与上面描述的类似。离合器可以具体地是如WO2018/199757A2、WO2020/085911A2或WO2021/080431A1中描述的负载换挡离合器,这些文献全文以参见的方式纳入本文。

图4A-4B所示的变速器系统1与图1、图2A-2C和图3所示的变速器系统类似。此处,第一变速器100和第二变速器200均包括另外的离合器。在该示例中,第一变速器100包括第二飞轮离合器VB1,并且第二变速器200包括第四飞轮离合器VB2。此处,第二飞轮离合器VB1和第四飞轮离合器VB2连接至负载换挡离合器C1、C2的相应的输入部,但将理解的是,飞轮离合器VB1和VB2也可以连接至负载换挡离合器C1、C2的相应的输出部。可优选地将第二飞轮离合器VB1和第四飞轮离合器VB2连接至负载换挡离合器C1、C2的相应输入部,使得负载换挡离合器C1、C2的输出部即使在没有通过其输入部输入任何扭矩的情况下也可以保持旋转。这可有利于负载换挡离合器C1、C2的联接和/或分离。离合器VB1和VB2可以具体地布置成允许输出部O的反向旋转方向,即相对于输入部I的驱动旋转方向相反。此处,第一离合器在第二变速器路径100B中串联连接在第二飞轮离合器VB1和第二齿轮装置R2之间。类似地,第二离合器在第四变速器路径200B中串联连接在第四飞轮离合器VB2和第四齿轮装置R4之间。将理解的是,其他布置也是可能的。图4B示出了图4A的变速器系统1的示例性(同轴)布局。

表1-6中给出了第一齿轮装置R1、第二齿轮装置R2、第三齿轮装置R3和第四齿轮装置R4的传动比的六个不同示例以及从输入部I到输出部O可获得的最终系统传动比。变速系统1的系统传动比是第一变速器的传动比(第一传动比或第二传动比)与第二变速器的传动比(第三传动比或第四传动比)相乘的结果。将理解的是,给定的示例性传动比以十进制数给出,并且因此可以是近似值,因为齿轮的齿数是离散的。

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在表1的示例中,获得至少近似为1.20的变速器系统1的基本上恒定的传动步长。

在表2的示例中,获得至少近似为1.24的变速器系统1的基本上恒定的传动步长。

在表3的示例中,获得至少近似为1.52的变速器系统1的基本上恒定的传动步长。

在表4的示例中,获得至少近似为1.41的变速器系统1的基本上恒定的传动步长。

在表5的示例中,获得至少近似为1.47的变速器系统1的基本上恒定的传动步长。

在表6的示例中,获得至少近似为1.41的变速器系统1的基本上恒定的传动步长。

在表1-4的示例中,通常认为R1<R2,并且R3<R4,并且第一变速器100和第二变速器200各自的传动比根据以下关系来选择:

可期望将第一传动比R1和第二传动比R2中的一个选择为1,并且还将第三传动比R3和第四传动比R4中的一个选择为1,因为统一的传动比可以减少变速器中的摩擦损失。例如,鉴于表1和2,当选择第一传动比R1和第二传动比R2中的第一个以及第三传动比R3和第四传动比R4中的第一个作为统一的传动比时,第一传动比R1和第二传动比R2中的第二个可以根据系统传动期望的传动步长来选择,并且第三传动比R3和第四传动比R4中的第二个可以被选择为第二传动比R2的平方。

在表1和2的示例中,第一传动比R1和第二传动比R2中的第二个以及第三传动比R3和第四传动比R4中的第二个大于1。在表3-6的示例中,第一传动比R1和第二传动比R2中的第二个小于1,并且第三传动比R3和第四传动比R4中的第二个大于1,或者反之亦然。

在表3和4的示例中,根据以下关系选择第一变速器100和第二变速器200的最大传动比和最小传动比,此处分别为R4和R1:R4=R1

将理解的是,第一变速器100和第二变速器200串联连接。因此,第一变速器100可以定位在第二变速器200的上游,即,第一变速器驱动第二变速器。也可以第二变速器200定位在第一变速器100的上游,即,第二变速器驱动第一变速器。因此,鉴于上述示例,第一齿轮装置R1和第二齿轮装置R2可以位于第三齿轮装置R3和第四齿轮装置R4的上游。或者,第三齿轮装置R3和第四齿轮装置R4可以位于第一齿轮装置R1和第二齿轮装置R2的上游。

图5A-5B示出了变速器系统1的另一个示例。图5A-5B的示例与图4A-4B所示的示例类似,其中,第二飞轮离合器VB1和第一离合器C1在第二变速器路径100B中布置在第二齿轮装置R2的输出部处,即在第二齿轮装置R2和第一变速器输出部102之间。此处,第二飞轮离合器VB1与中间轴400相关联。图5B示出了如图5A所示的变速器系统1的示意性布局。图5B具体示出了变速器系统1形成用于自行车的曲柄变速器的示例,但将理解的是,变速器系统1也可以用作用于自行车的轮毂变速器。在该示例中,输入部I与联接至自行车曲柄的曲柄主轴相关联,并且输出部O与前链环相关联。在轮毂变速器的情况下,输入部I可以与后链轮相关联并且输出部可以与自行车的从动轮的轮毂壳相关联。图5B示出了具有壳体490的变速器系统1,该壳体例如可以安装至自行车的车架。外壳490界定了空腔,在该空腔中变速器系统1的部件可以与环境密封隔离;从而形成密封的齿轮箱。将理解的是,表1-6中给出的以及参照图4A和4B描述的示例性传动比也可以通过如图5A和5B所示的示例性变速器系统1获得。

图6A-6B示出了变速器系统1的另一个示例,该变速器系统与图5A-5B所示的示例类似,但是其中,第四飞轮离合器VB2布置在第二离合器C2的输出部处。具体地,第四齿轮装置R4在第四变速器路径200B中串联连接在第二离合器和第四飞轮离合器VB2之间。在该布置中,第二离合器C2的输入部形成第二变速器输入部201;并且第一离合器C1的输出部形成第一变速器输出部102。因此,第一离合器输出部和第二离合器输入部可以彼此联接。在该示例中,第一离合器输出部和第二离合器输入部进行集成,以获得特别紧凑且高效的布置。此处,第一离合器C1的此处形成第一离合器C1的输出部的第二可旋转单元C1B与第二离合器C2的此处形成第二离合器C2的输入部的第二可旋转单元C2B集成在一起。此外,在该示例中,形成第一齿轮装置R1的次级齿轮的齿轮100A2联接至第一离合器C1的第二可旋转单元C1B,具体地是与第二可旋转单元C1B集成在一起。形成第四齿轮装置R4的主齿轮的齿轮200B1在该示例中联接至第二离合器C2的形成第二离合器C2的输出部的第一可旋转单元C2A,具体地是与第一可旋转单元C2A集成在一起。

将理解的是,鉴于图4A和图4B中所示的示例性变速器系统以及关于由此可获得的系统传动比的描述也适用于图5A、5B和6A、6B中所示的示例。

图7A-7B示出了变速器系统1的另一个示例。此处,在输入部I和输出部O之间设置平行于第一传输100和第二变速器200的旁通变速器路径402。旁通变速器路径402包括旁通离合器V3,此处旁通离合器实施为具有打开状态和闭合状态的可致动飞轮离合器。将理解的是,旁通变速器路径402还可以仅绕过第一变速器100或第二变速器200。在该示例中,旁通变速器路径402提供输入部I和输出部O之间的直接联接。旁通变速器路径402可以包括齿轮装置,但在该示例中它不包括。因此,在该示例中,旁通变速器路径402提供输入部I和输出部O之间的1:1传动。图7B示出了图7A的变速器系统的示例性(同轴)布局。

旁通变速器路径402可以提供从输入部I到输出部O的附加传动比,即除了通过串联连接的第一变速器100和第二变速器200可获得的传动比之外的传动比。表7中给出了如图7A-7B所示的变速器系统可获得的系统传动比的示例。

五速变速器系统1设置有如图7A-7B和表7所示的变速器系统。此外,在该示例中,对于如图7A-7B所示的变速器系统1获得了约1.24的基本上恒定的变速器步长。

图8示出了变速器系统1的示意性示例,其具有与第一变速器100和第二变速器200串联连接的第三变速器300。第三变速器300可根据第五传动比或第六传动比选择性地操作,并且具有第三离合器,此处是负载换挡离合器C3,其用于将第三变速器从第五传动比切换到第六传动比和/或反之亦然。第三变速器300包括第五变速器路径300A以及与第五变速器路径300A平行的第六变速器路径300B。第五变速器路径300A和第六变速器路径300B中的至少一个包括第三负载换挡离合器C3。此处,第六变速器路径300B包括第三负载转换离合器C3。第五变速器路径300A和第六变速器路径300B中的每一个可包括齿轮装置。在该示例中,第五变速器路径300A包括用于提供第五传动比的齿轮装置R5,并且第六变速器路径300B包括用于提供第六传动比的齿轮装置R6。将理解的是,变速器可以用附加的变速器来扩展,诸如与第一变速器100和第二变速器200和/或第三变速器300串联连接的第四变速器。还将理解的是,变速器从输入部到输出部的串联连接的顺序可以改变。如图8所示的变速器系统1可根据8个传动比操作。变速器系统1还可以包括平行于第一变速器100、第二变速器200和第三变速器300中的任何一个或多个的旁通变速器路径,如关于图7A-7B所描述的。

表8中给出了如图8所示的变速器系统1可获得的系统传动比的示例。

因此,八速变速器系统1设置有如图8和表8所示的变速器系统1,其具有约1.2的基本上恒定的变速器步长。

本文描述的任一变速器可包括行星齿轮组。例如,本文描述的任一变速器路径的齿轮装置可以包括行星齿轮组。行星齿轮组可包括至少三个旋转构件,诸如太阳齿轮51、用于承载一个或多个行星齿轮53的行星架52、以及齿圈54。图9A示出了变速器系统1的示例,其中第三变速器300物理地定位在第一变速器100和第二变速器200之间,并且其中第三变速器300包括行星齿轮组50。离合器或制动系统可布置成用于制动旋转构件中的至少一个或者将至少两个旋转构件彼此联接。图9B和9C示出了如图9A所示的变速器系统1的示例性布局,该布局非常紧凑。行星齿轮组50设置在第六变速器路径300B中,其中,第三变速器的离合器C3平行于第五变速器路径300A中的行星齿轮组50布置。因此,离合器C3可用于在第三变速器300的第五传动比和第六传动比之间选择性地换挡。此处,第六传动比通过行星齿轮组50获得。在该示例中,第五传动比是1:1的传动比。

在图9B和9C的示例性布局中,行星齿轮组布置在第一中间轴400A和第二中间轴400B之间。此处,第一变速器的输出部可联接至第一中间轴400A,并且第二变速器的输入部可联接至第二中间轴400B。此处,第三离合器C3可以将第一中间轴400A直接联接至第二中间轴400B。在该示例中,第一中间轴400A和第二中间轴400B可围绕固定安装轴401旋转,例如用于安装至自行车车架。

在该示例中,第一变速器100的输出部可连接至行星齿轮组50的齿圈54。第二变速器200的输入部可经由行星齿轮53连接至行星齿轮组50的行星架52。因此,此处第六传动比可以形成在环形齿轮54和行星架52之间。在该示例中,太阳齿轮51此处使用单向离合器V3沿一个方向被制动。离合器C3可以用于绕过行星齿轮组50。此处,在离合器C3的联接状态下,离合器C3将第一变速器100的输出部直接连接至第二变速器200的输入部。在离合器C3的分离状态下,扭矩经由第六变速器路径300B通过行星齿轮组50传递。表9中给出了如图9A-9C所示的变速器系统1可获得的系统传动比的示例。

在图9C的示例中,离合器C1、C2、C3具体地示出为具有相应的致动器A1、A2、A3,类似于结合图3的示例所描述的。

在图10的示例中,第一变速器100和第二变速器200布置在自行车的曲柄与诸如链条、带或轴之类的扭矩传递系统299的输入部之间。第一变速器100和第二变速器200例如容纳在曲柄处的公共壳体中。变速器系统1的第三变速器300布置在扭矩传递系统的输出部和自行车从动轮的轮毂之间。第三变速器300例如容纳在轮轴组件中。

表10和11中给出了如图10所示的变速器系统1可获得的系统传动比的两个示例。表10中的示例示出了具有约1.2的基本上恒定的变速器步长的八速变速器系统1。表11中的示例示出了具有约1.24的基本上恒定的变速器步长的八速变速器系统1。每个示例包括减速系统传动比,其由小于1的传动比表示。

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如图11A、11B所示的示例性变速器系统1包括与第一变速器100和第二变速器200串联连接的、特别是在第一变速器100和第二变速器200之间的无级变速器(CVT)403。如图11A所示的第一变速器100和第二变速器200类似于例如图4A所示的变速器。此处,负载换挡离合器C2和飞轮离合器VB2连接至齿轮装置R4的输出部。优选地,离合器C1和C2是负载换挡离合器,其布置成在负载下联接和/或分离,然而,将理解的是,离合器C1和C2不必是负载换挡离合器。

在该示例中,第一变速器100的输出部102连接至CVT 403的输入部404。CVT 403的输出部405连接至第二变速器200的输入部201。CVT 403布置成在CVT输入部404和CVT输出部405之间提供传动比。CVT 403例如可以根据输入部404和输出部405之间的至少第七传动比和第八传动比以及附加地第九传动比等进行操作。因此,CVT 403可布置成可根据CVT传动比的连续范围内的各种传动比来操作。CVT 403可特别地布置成可根据CVT传动比的连续范围内的预定有限组传动比来操作。例如,CVT 403可根据任意选定的一个或预定的有限组CVT传动比操作,诸如第七传动比、第八传动比等。变速器系统1可包括CVT致动器,该CVT致动器布置成用于致动CVT的传动比变化。

在该示例中,CVT输入部404连接至第一变速器100的输出部102,并且在此设置有用于与齿轮100A1啮合以形成第一变速器路径100A的齿轮100A2,以及与齿轮100B1啮合以形成第二变速器路径100B的齿轮100B2。CVT输出部405连接至第二变速器200的第二输入部201,并且在此设置有用于与齿轮200A2啮合以形成第三变速器路径200A的齿轮200A1,以及与齿轮200B2啮合以形成第四变速器路径200B的齿轮200B1。

在该示例中,CVT 403与中间轴400相关联,中间轴偏离输入轴I和输出轴O。在该示例中,中间轴400是分裂轴,其包括可相对于彼此旋转第一中间轴400A和第二中间轴400B。第一变速器100形成在输入轴I与第一中间轴400A之间。CVT 403构造成在第一中间轴400A和第二中间轴400B之间应用传动比,例如第七传动比和第八传动比。第二变速器200形成在第二中间轴400B和输出轴O之间。

将理解的是,CVT能够以各种方式实施。在该示例中,CVT是棘轮型CVT,其使用飞轮或单向驱动模块。然而,可以使用其他类型的CVT,诸如基于皮带轮的CVT、环形CVT、静液压CVT、电动CVT、锥体CVT、周转CVT、摩擦盘CVT、磁力CVT等。本文提及的CVT可以具体地是如共同未决申请NL2028686中所描述的CVT,该申请全文以参见的方式纳入本文。

变速器系统1可根据各种传动比操作,其中,CVT 403提供(预)可编程传动比。例如,表12示出了可由如图11A所示的变速器系统1获得的系统传动比的示例。表12的示例示出了具有大约1.25的基本上恒定的变速器步长的七速变速器系统1。

在表12的示例中,每次连续换挡都会使系统传动比改变大约25%。CVT 403的传动比RCVT可以被预编程。CVT可以相应地被控制以从一种预编程的传动比切换到另一种。

表13示出了可由如图11A所示的变速器系统1获得的系统传动比的另一示例。该示例示出了10速变速器系统1,其恒定变速器步长约为1.17。

在表13的示例中,每次连续换挡都会使系统传动比改变大约17%。CVT 403的传动比(RCVT)可以被预编程。CVT可以相应地被控制以从一种预编程的传动比切换到另一种。

表14示出了可由如图11A所示的变速器系统1获得的系统传动比的另一示例。该示例示出了16速变速器系统1,其恒定变速器步长约为1.10。

在表14的示例中,每次连续换挡都会使系统传动比改变大约10%。CVT 403的传动比(RCVT)可以被预编程。CVT可以相应地被控制以从一种预编程的传动比切换到另一种。

表15示出了可由如图11A所示的变速器系统1获得的系统传动比的另一示例。该示例示出了16速变速器系统1,其恒定变速器步长约为1.12。

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在表15的示例中,每次连续换挡都会使系统传动比改变大约12%。CVT 403的传动比(RCVT)可以被预编程。在该示例中,CVT 403仅被预编程为可根据四种不同的传动比操作。CVT可以被控制以从一种预编程的传动比切换到另一种。

在表15的该示例中,第一传动比,此处R1=1.11,通过63个齿的主齿轮100A1和57个齿的副齿轮100A2啮合获得;第二传动比,此处R2=1.73,通过76个齿的主齿轮100B1和44个齿的副齿轮100B2啮合获得;第三传动比,此处R3=0.55,通过78个齿的主齿轮200A1和42个齿的副齿轮200A2啮合获得;以及第四传动比,此处R4=1.35,通过51个齿的主齿轮200B1和69个齿的副齿轮200B2啮合获得。这些齿轮对使得每个啮合齿轮对的所有齿数总和相等。在这种情况下,每个啮合齿轮对的齿数总计为120个齿。齿轮对具体地使得每个主-副级齿轮对的半径之和对于所有齿轮对而言是相同的。因此,主齿轮可布置成围绕公共主轴线旋转,主轴线此处由同轴的输入轴I和输出轴O限定,并且副齿轮可布置成围绕公共副轴线旋转,副轴线此处由平行于主轴线的中间轴400限定,而每对齿轮可以永久啮合地接合。离合器C1和C2可以相应地用于选择用于传递扭矩的期望齿轮对,并因此选择期望的传动比,而无需使齿轮移位。该示例性第一传动比、第二传动比、第三传动比和第四传动比以及相关联的齿轮出齿总结在表16中。其他示例在表17-20中给出。

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表12-15的示例示出了系统传动比之间的关系,在连续的系统传动比之间具有基本上恒定的传动比步长。将理解的是,还可以使用CVT 403来获得任何关系,从而例如在连续的系统传动比之间逐渐增加和/或减小传动比步长。CVT 403可以例如使用控制单元相应地操作。

表16示出了可由如图11A所示的变速器系统10获得的系统传动比的另一示例。该示例包括对应于表4的示例的传动比R1、R2、R3、R4。CVT单元403被预编程以根据传动比的连续范围内的各种传动比RCVT来操作。

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与表4相比,CVT 403提供仅利用第一变速器100和第二变速器200可获得的系统传动比之间的中间传动比步长。因此,组合的第一变速器100和第二变速器200可以提供系统传动比的范围,而CVT 403可以用于提供连续比率之间的适当的中间步长。CVT 403还可以用于扩展由第一变速器100和第二变速器200提供的系统传动比的范围。

此处,连续的系统变速器步长是恒定的,此处是7%,从而提供了一组线性的系统传动比,此处是二十一个。将理解的是,非线性组也可以通过相应地编程CVT传动比RCVT来获得。例如,可以获得逐渐增加或减少的变速器步长。这些步长甚至可以例如通过适当地选择或重新编程CVT传动比RCVT而在运行中改变,即在变速器的操作期间改变。

在该示例中,传动比选择为使得不同CVT传动比RCVT的数量小于系统传动比的数量。不同CVT传动比RCVT的数量具体地小于系统传动比数量的一半,更具体地大约为系统传动比数量的25%。此处,CVT 403根据五个不同的传动比操作,具体地是1.00、1.07、1.15、1.23和1.32,其中,提供附加的CVT传动比1.42以扩展由第一变速器100和第二变速器200提供的范围。

表17-19提供了如图11A所示的变速器系统可获得的系统传动比组的其他示例,其中传动比R1、R2、R3、R4再次对应于表4的示例。与表16相比,表17-19分别示出了17速、13速和9速变速器系统,而不是21速变速器系统。系统传动比的整体范围在示例之间基本上相同,此处约为400%,但与表16相比,CVT提供的中间步骤较少。

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图11B示出了如图11A所示的变速器系统1的示例性示意性布局。在图11B的示例中,输入轴和输出轴相对于彼此同轴布置,但将理解的是,还可以提供一种偏置布置,其中输入轴和输出轴相对于彼此偏移。还将理解的是,CVT 403和/或输入部I和/或输出部O可以同轴布置。此处,与中间轴线406相关联的CVT 403设置为偏离输入轴和输出轴,以获得特定的紧凑设置。第一变速器输出部102和CVT输入部404彼此连接。CVT输出部405和第二变速器输入部201也彼此连接。可在CVT输入部404和CVT输出部405之间提供连续可变的传动比。

图12A示出了变速器系统1的另一个示例,其包括与第一变速器100和第二变速器200串联连接的无级变速器(CVT)403,该变速器类似于图11A的示例。然而,在该示例中,替代图11A的示例,CVT 403布置在第一变速器100的输入侧处,使得第一变速器100布置在CVT403和第二变速器200之间。如图12A所示的第一变速器100和第二变速器200类似于例如图11A所示的那些变速器。CVT 403也可以与图4A所示的CVT 403类似,例如是棘轮型CVT。

图12B示出了如图12A所示的变速器系统1的示例性示意性布局。在该示例中,作为图11A和11B所示的示例的替代,CVT输入部404与变速器系统1的系统输入部I相关联,例如连接至该系统输入部I,在该示例中系统输入部为可旋转输入轴。输入轴I可以例如附连至自行车的曲柄。因此,输入轴I可以是曲柄轴。因此,图12B所示的变速器可以是例如曲柄变速器。CVT输出部405连接至第一变速器100的第一输入部101。CVT 403布置成在CVT输入部404和CVT输出部405之间提供连续可变的传动比,例如一组预编程的CVT传动比。在该示例中,CVT输入部404固定至输入轴,而CVT输出部405可相对于输入轴旋转。CVT输出部405连接至第一变速器100的第一输入部101,并且在此设置有用于与齿轮100A2啮合以形成第一变速器路径的齿轮100A1,以及与齿轮100B2啮合以形成第二变速器路径100B的齿轮100B1。

在该示例中,CVT 403与输入轴I同轴布置。CVT构造成在此处可旋转地固定至输入轴I的CVT输入部404与CVT输出部405之间应用传动比,例如第七和第八传动比。第一变速器100形成在CVT输出部405和中间轴400之间。第二变速器200形成在中间轴400和输出轴O之间。在该示例中,中间轴400可相对于固定安装轴401旋转。固定安装轴401可以例如安装至变速器系统的壳体。

在图12B的示例中,离合器C1和C2可以例如是如WO2018/199757A2、WO2020/085911A2或WO2021/080431A1中所描述的离合器。因此,离合器C1具有在离合器输入部处连接至齿轮100B1的第一可旋转单元C1A和在离合器输出部处连接至齿轮100A2的第二可旋转单元C1B。第一可旋转单元C1A包括至少一个第一抵接表面。第二可旋转单元C1B包括布置成选择性地接合第一抵接表面的至少一个第二抵接表面,第一抵接表面和第二抵接表面彼此适配以允许在负载下优选地沿两个方向脱离。离合器C1还具有第三可旋转单元C1C。第三可旋转单元C1C包括至少一个保持构件,第三单元C1C布置成相对于第二单元C1B选择性地处于第一模式或第二模式,其中,至少一个保持构件在第一模式中锁定至少一个第二抵接表面以用于将第二单元C1B例如沿两个方向旋转地联接至第一单元C1A,并且在第二模式中释放至少一个第二抵接表面以将第二单元C1B与第一单元C1A分离。在该示例中,离合器C1包括第三可旋转单元C1C,该第三单元包括至少一个致动构件,该至少一个致动构件布置成相对于第二可旋转单元C1B将第三可旋转单元C1C从第一位置移动到第二位置或者从第二位置移动到第一位置。可选地,离合器C1还包括第四单元C1D,该第四单元包括选择器,该选择器布置成选择性地处于抓握模式或非抓握模式;处于抓握模式的选择器布置成抓握至少一个致动构件,以将第三可旋转单元C1C相对于第二可旋转单元从第一位置旋转到第二位置或从第二位置旋转到第一位置;处于非抓握模式的选择器布置成不接合至少一个致动构件。类似地,离合器C2包括连接至输入部的第一可旋转单元C2A、连接至输出部的第二可旋转单元C2B以及布置成与第二可旋转单元共同旋转的第三可旋转单元C2C。第三可旋转单元C2C布置成相对于第二可旋转单元选择性地处于第一旋转位置或第二旋转位置。离合器C2布置成选择性地在第一旋转位置中将第二可旋转单元C2B旋转地联接至第一可旋转单元C2A,并且在第二旋转位置中将第二可旋转单元C2B与第一可旋转单元C2A分离。离合器C2布置成暂时改变第三可旋转单元C2C相对于第二可旋转单元C2A的旋转速度,以从第一位置旋转到第二位置,或者从第二位置旋转到第一位置。

图12A、图12B的示例还包括可选的扭矩传感器465。扭矩传感器465布置成测量通过变速器系统1的扭矩传递,特别是在第一变速器100和第二变速器200之间,在该示例中扭矩被传递通过中间轴400。

图13A示出了变速器系统1的示例,类似于图9A-9C所示的示例,其中,电动马达450可连接至第一变速器100的输入部、第二变速器200的输入部、和/或连接至第一变速器100的输入部。图13B示出了变速器系统1的示例,类似于图12A-12B所示的示例,其中,电动马达450可连接至CVT 403的输入部404、连接至第一变速器100的第一输入部101、和/或连接至第二变速器200的第二输入部201。电动马达450可以用于推进或至少辅助推进车辆。因此,在该示例中,由电动马达450输入部的扭矩通过至少一个变速器来传递,诸如用于在电动马达450和系统输出部O之间提供适当的传动比。

图14示出了变速器系统1的示例,类似于图4B的示例,其中电动马达450连接在第一变速器100和第二变速器200之间,具体地是连接至第二变速器200的第二变速器路径200B。在该构造中,由电动马达450供应的扭矩不传递通过第一变速器100。

该示例中的变速器系统1还包括在系统输入部I和第一变速器100的输入部101之间的加速齿轮460。加速齿轮460提供来自系统输入部I和第一输入部101的速度增加。此处,加速齿轮460包括行星齿轮组,该行星齿轮组包括联接至输入轴的行星架461、由行星架461承载的行星齿轮462、以及联接至第一输入部101的齿圈463。行星齿轮462与齿圈463啮合。固定的太阳齿轮464也与行星齿轮262啮合,其中,太阳齿轮464例如相对于车辆的车架,更具体地是自行车的车架是固定的。在该示例中,太阳齿轮464连接至扭矩传感器465。扭矩传感器465布置成用于测量系统输入部I处的扭矩,例如自行车的曲柄扭矩。与非固定扭矩传感器相比,这种固定扭矩传感器465特别准确。

具体地对于自行车,而且对于其他车辆,系统输入部I的输入扭矩通常可以在相对低的速度下较高。因此,加速齿轮460在系统输入部I和第一输入部101之间提供速度增加以及扭矩减小。这减少了变速器系统1上的负载,具体地是第一变速器100、第二变速器200(以及任何另外的变速器)上的负载。

图15A、15B示出了变速器系统1的各个示例。图15A的示例与图5A、5B所示的示例类似,并且图15B的示例与图6A、6B所示的示例类似。在图15A、15B的示例中,电动马达450连接至第一变速器100的第一输入部101。电动马达450由壳体490保持,该壳体490还保持第一变速器100和第二变速器200。在这种情况下,电动马达490具体地经由减速齿轮装置联接至系统输入部I,此处是输入轴,该减速齿轮装置包括安装至输入轴的齿轮452、安装至电动马达输出部的齿轮453以及在一侧上与齿轮452啮合并在另一侧上与齿轮453啮合的阶梯式齿轮451。由电动马达490提供的扭矩通过第一变速器100和第二变速器200传递至系统输出部O。此处,电动马达450包括联接至壳体490的定子455和相对于定子455可旋转地驱动的转子456。电动马达450因此可以用于推进车辆,或至少结合系统输入部I处的用户输入部来辅助推进车辆。将理解的是,当由用户经由输入轴I驱动时,电动马达450还可以用作发电机。可以提供离合器用于选择性地将电动马达450与传动系联接和/或分离。

图16A、16B分别示出了与图15A、15B所示的示例类似的变速器系统1的相应示例,但没有电动马达450并且具有CVT 403。在这些示例中,CVT 403布置在系统输入部I和第一变速器100之间,如例如图12A示意性所示。CVT 403容纳在壳体490内。CVT输入部404安装至输入轴I并与其一起旋转。CVT 403在CVT输入部404和CVT输出部405之间应用CVT传动比。CVT传动比可从传动比的连续范围中选择。CVT 403例如可以布置成可根据连续传动比范围内的有限组预选CVT传动比中选择性的一个来操作。可提供CVT致动器用于致动CVT的传动比变化。CVT输出部405可围绕输入轴I相对于输入轴I旋转。第一变速器100的第一输入部101与CVT输出部405相关联或安装至CVT输出部405。在该示例中,第一变速器100的齿轮100A1和100B1安装至CVT输出部405或与CVT输出部405一体形成,以分别与齿轮100A2和齿轮100B2啮合,齿轮100A2和齿轮100B2与安装轴401相关联并可围绕安装轴401旋转,以形成第一变速器100的第一传动比和第二传动比。使用离合器C1选择第一传动比或第二传动比。第二变速器200形成在安装轴401和输出轴O之间。利用第二变速器200可获得的第三传动比和第四传动比可使用离合器C2来选择。

图17A、17B示出了与图16A、16B中所示的示例相似的变速器系统的相应示例,其包括电动马达450和CVT 403。在该示例中,电动马达450此处经由减速齿轮装置451、452、453联接至CVT输入部404。CVT输入部404又联接至输入轴I。因此,电动马达450经由CVT输入部404驱动输入轴I旋转。输入轴I可以附加地由附加动力源驱动,诸如通过用户的肌肉力量经由曲柄传递至输入轴I。

在图15A、15B、16A、16B和17A、17B的示例中,离合器C1和C2可以例如是如WO2018/199757A2、WO2020/085911A2或WO2021/080431A1中所描述的离合器,也如图11B所示。

图18A、18B示出了类似于图16B所示的示例的变速器系统1的示例。CVT输入部404可围绕CVT输入轴线411旋转。在该示例中,CVT输入部安装至输入轴I,并因此与输入轴I一起围绕CVT输入轴线411共同旋转。CVT输出部405可相对于CVT输入部405围绕CVT输出轴线412旋转。

在该示例中,CVT输出部405可沿横向于CVT输入轴线411的方向相对于CVT输入部404侧向移动。可以通过相对于CVT输入部404侧向移动CVT输出部405来获得各种CVT传动比。在该示例中,CVT输入部404和CVT输出部405通过联接元件联接,这些联接元件布置成以不同半径将扭矩从CVT输入部404传递到CVT输出部405。例如,联接元件可布置在距CVT输入轴线恒定的第一半径处和距CVT输出轴线可变的第二半径处,其中,第二半径可通过相对于CVT输入部404横向移动CVT输出部405而变化,从而使CVT输出轴线412偏离CVT输入轴线411。这种CVT的示例在共同未决的专利申请NL2028686中详细描述。

图18A示出了处于第一状态的变速器系统1,在第一状态下,CVT输入轴线411和CVT输出轴线412重合。在该第一状态下,CVT 403根据1:1传动比操作。图18B示出了处于不同的第二状态的变速器系统1,在第二状态下,CVT输出轴线412偏离CVT输入轴线411。通过相对于CVT输入部404沿横向于CVT输入轴411的方向移动CVT输出部405,变速器系统从第一状态转变到第二状态。

在该示例中,CVT输出部405可围绕平行轴线可枢转地驱动;平行于CVT输入轴线411。在该具体示例中,CVT输出部405通过枢转臂415可枢转地联接至固定安装轴401。枢转臂此处在安装轴401与CVT输出部405之间延伸。CVT输出部405可从安装轴401以恒定半径枢转地驱动;恒定半径由枢转臂415限定。在该示例中,第一变速器100的主齿轮100A1和100B1安装至CVT输出部405并且因此也可与CVT输出部405一起围绕安装轴401枢转。因为第一变速器100的副齿轮100A2和100B2与安装轴401旋转地相关联,所以当CVT输出部405围绕安装轴401枢转时,主-副齿轮对100A1-100A2和100B1-100B2可以保持啮合地接合。

CVT换挡致动器可布置成使枢转臂围绕安装轴401枢转,进而使CVT输出部405相对于CVT输入部404偏移。枢转臂415可例如固定至安装轴401,其中CVT换挡致动器布置成使安装轴401围绕其纵向轴线旋转。

图19A、19B示出了无齿轮变速器系统1的示例。该示例中的变速器系统1类似于图18A、18B中所示的示例,但是作为用于第一变速器100和第二变速器200的齿轮驱动器的替代,第一变速器和第二变速器包括用于传递扭矩的带驱动器。具体地,第一变速器100包括布置在第一变速器路径100A中的第一环形驱动构件110A和布置在第二变速器路径100B中的第二环形驱动构件110B。第一环形驱动构件110A和第二环形驱动构件110B,例如第一和第二带或链条,分别将例如主链轮的第一主轮100A1和第二主轮100B1与例如副链轮第一副轮100A2和第二副轮100B2进行连接。

在该示例中,第二变速器200类似地包括布置在第三变速器路径200A中的第三环形驱动构件210A和布置在第四变速器路径200B中的第四环形驱动构件210A。第三环形驱动构件210A和第四环形驱动构件210B,例如第三和第四带或链条,分别将例如主链轮的第三主轮200A1和第四主轮200B1与例如副链轮第三副轮200A2和第四副轮200B2进行连接。将理解的是,本文描述的变速器系统的任何齿轮驱动器也可以构造为带驱动器。

图19A、19B所示的示例性无齿轮变速器系统1不包括啮合齿轮,并且因此可以无需油润滑。不存在用于润滑变速器的旋转构件的油浴。替代地使用标准轴承,例如滚柱轴承。因此,在该示例中不需要油封来密封壳体290。作为润滑油的替代,可以应用最少量的润滑脂。环形驱动构件及其相关联的轮甚至可以完全无需润滑。

图20A-20B示出示例性变速器系统1,其中,CVT 403连接在第一变速器100的输入侧,并且其中,第一变速器100包括行星齿轮组50。此处,CVT 403串联连接至第一变速器100。行星齿轮组布置在第一变速器100的其中一个变速器路径中,此处是在第二变速器路径100B中。另一个变速器路径,此处是第一变速器路径100A,在该示例中提供1:1的传动比。此处,第一变速器100经由例如链条、带或万向驱动器的环形驱动构件55连接至第二变速器200。将理解的是,第二变速器200和环形驱动构件55可以被省略。在图20A、20B的示例性布置中,CVT 403和第一变速器100可构造成用作例如在自行车的曲柄和前链轮之间的曲柄变速器,并且第二变速器可构造成用作例如在自行车的后飞轮和轮毂之间的轮毂变速器。环形驱动构件55可以例如连接前链轮和后飞轮,用于将扭矩从前链轮传递至后飞轮。

图21A-21B示出了示例性变速器系统1,具体地是根据图20B的示例。行星齿轮组50相对于输入轴I同心地布置。行星齿轮组50包括至少三个旋转构件:此处为太阳齿轮51、承载一个或多个行星齿轮53的行星架52、以及齿圈54。此处,行星架52固定至CVT输出部405,并与其一起围绕输入轴线411共同旋转。在该示例中,行星架52承载多个行星齿轮53,其中示出了两个行星齿轮。

在图20A的示例中,行星齿轮旋转轴线平行于输入轴线411,而在图20B的示例中,行星齿轮旋转轴线布置成与输入轴线411成一定角度,具体地是横向于输入轴线411。

图20A中的行星齿轮53被实施为阶梯式行星齿轮。以这种方式,与具有非阶梯式行星齿轮的布置相比,能够增加利用行星齿轮可获得的传动比。因此,每个行星齿轮53包括彼此固定并且围绕各自的旋转轴线共同旋转的大行星构件53A和小行星构件53B。阶梯式行星齿轮的大行星构件53A与环形齿轮54接合,而小行星构件53B与太阳齿轮51接合。

第一变速器100可根据两个不同的传动比R1、R2选择性地操作,其中,此处,R1=1.00且R2=2.00。R2由行星齿轮组提供。利用离合器C1,第一变速器100能够在第一变速器路径100A和第二变速器路径100B之间切换。离合器C1可以连接在行星齿轮组的输入部处,或者连接在行星齿轮组50的输出部处。

扭矩从CVT输入部404传递至CVT输出部405。行星架52固定至CVT输出部405并与其一起围绕输入轴I共同旋转。扭矩从行星架52经由阶梯式行星齿轮53传递至太阳齿轮51,太阳齿轮可经由离合器C1联接至第一变速器输出部102。然而,如果离合器C1分离,则扭矩不通过行星齿轮组50传递,而是通过绕过行星齿轮组的第一变速器路径100A传递。经由第一变速器路径100A,扭矩从CVT输出部405经由飞轮离合器V1传递至第一变速器输出部102。第一变速器100的输出部102此处可以经由诸如链条或带之类的环形驱动构件55连接至第二变速器200的输入部201。还可设想其它连接。

图22示出了变速器系统1的示例,其可以是图21A-21B中所示的同轴示例的偏移替代构造。类似于图21A-21B的示例,第一变速器100的一个变速器路径在CVT输出部405和第一变速器输出部102之间提供1:1的传动比,并且另一变速器路径提供非统一传动比,此处是传动比2.00。作为如图19A和19B所示的同轴布置的行星齿轮组50的替代,第二变速器路径100B经由偏移的中间轴线延伸,中间轴线此处由固定安装轴401限定。与图21A、21B所示的同轴布置相比,图22的示例沿轴向方向是相对紧凑的。另一方面,与图22的偏移布置相比,图21A-21B的同轴布置沿径向方向是相对紧凑的。

图23A-23C示出了本文中描述为用于自行车的曲柄变速器的变速器系统1的示例性实施方式。该变速器系统类似于图3所示的变速器系统。图23A-23C具体示出了曲柄组件10,其中,变速器系统1布置在自行车的曲柄60和(前)链轮62之间。图23A示出了曲柄组件10的俯视图。图23B示出了曲柄组件10的侧视图。图23C示出了曲柄组件10的剖视图。

在该示例中,曲柄60连接至或形成系统输入部I,并且前链轮连接至或形成系统输出部O。前链轮62可以接合环形驱动构件,诸如链条或带。因此,变速器系统1可以选择性地在曲柄60和前链轮62之间提供多种传动比中的一种。

曲柄60和前链轮62分别与输入轴和输出轴相关联,输入轴和输出轴可围绕公共曲柄轴线407(同轴)旋转。曲柄60和前链轮62经由中间轴400连接,其可围绕平行于曲柄轴线407偏移的中间轴线406旋转。

作为曲柄62的附加或替代,电动马达450,此处为无刷DC马达布置成驱动前链轮62。电动马达450可以连接至输入轴、中间轴和输出轴中的任何一个。在该示例中,电动马达450此处经由小齿轮453连接至输入轴。此处,在电动马达450和中间轴之间设置单独的齿轮装置451、452,其包括安装在输入轴上的齿轮451和安装在中间轴上的齿轮452。因此,变速器系统可以在电动马达和前链轮62之间以及曲柄60和前链轮62之间提供不同的传动比。由电动马达450输入的扭矩从中间轴通过变速器系统的变速器路径传递,例如通过第二变速器的变速器路径。

此处,电动马达450的输出轴线408横向于曲柄轴线407延伸。电动马达可以容纳在自行车车架内,例如自行车车架的座管或下管内。在该示例中,输出轴线408相对于曲柄轴线407沿与自行车下管延伸的方向相对应的方向径向延伸。该示例中的电动马达450具体地具有用于容纳在下管中的圆柱形壳体。中间轴与电动马达450成角度地间隔开以提供紧凑的设置。对于用于自行车的曲柄变速器,表20中给出了第一齿轮装置R1、第二齿轮装置R2、第三齿轮装置R3和第四齿轮装置R4的传动比的六个不同示例以及从从曲柄60到前链轮62可获得的最终系统传动比。

图24示出了类似于图11A所示的变速器系统1。图25示出了类似于图12A所示的变速器系统。此处,如图24和25所示的变速器系统1包括控制单元500。将理解的是,本文描述的每个示例可以包括控制单元500,该控制单元构造成接收第一换挡信号和第二换挡信号,并且构造成控制第一负载换挡离合器和/或第二负载换挡离合器和/或第三负载换挡离合器以响应于接收第一换挡信号和/或第二换挡信号选择性地接合或分离。换挡信号可以例如从用户界面505,诸如从例如在自行车的车把处的手动换挡装置和/或一个或多个传感器506,例如扭矩传感器、速度传感器、踏频传感器和/或心率监测器发送。

第一换挡信号可以是升挡信号并且第二换挡信号可以是降挡信号。控制单元500可以构造成选择性地控制第一负载换挡离合器和/或第二负载换挡离合器和/或第三负载换挡离合器(以及可选地CVT),以响应于接收升挡信号而选择下一个较高的系统传动比,并且响应于接收降挡信号而选择下一个较低的系统传动比。控制器还可以构造成选择性地控制第一负载换挡离合器和/或第二负载换挡离合器和/或第三负载换挡离合器,以响应于接收跳出信号(bail-out signal)而选择接下来第二个、接下来第三个、接下来第四个、接下来第五个、接下来第六个、接下来第七个、接下来第八个较高或较低的系统传动比。跳出信号可以例如同时或在指定的时间间隔内包括升挡信号和降挡信号。

因此,控制单元500可以例如无线地连接至第一致动器501,用于致动第一离合器,例如第一负载换挡离合器C1,并且例如无线地连接至第二致动器502,用于致动第二离合器,例如第二负载换挡离合器C2。控制单元500还可以例如无线地连接至第三致动器503,用于致动CVT 403。CVT 403可以根据各种传动比来操作。每个CVT传动比可以被预先编程,并且适合于第一变速器100和第二变速器200的传动比。动力源507可以向控制单元500和致动器501、502、503,传感器506和/或用户界面505供应动力,例如电力。动力源可以例如包括电池。控制单元500还可以布置成操作电动马达450。控制单元500可以构造成调节电动马达450的输出功率或输出扭矩。控制单元500还可构造成操作离合器,以用于将电动马达450与变速器系统联接和分离。电动马达450可以由单独的动力源供电。控制单元500可以例如包括查找表以响应于换挡信号来同步一个或多个致动器的致动。

图26示出了自行车1000。自行车1000包括具有前叉1005和后叉1007的车架1002,以及分别位于前叉和后叉中的前轮1011和后轮1013。自行车1000还包括曲柄1017和前链轮1019。在该示例中,第一变速器100互连在曲柄1017和前链轮1019之间。自行车1000还包括后飞轮1021和后轮1013的后轮轮毂1022,其中,链条1023穿过前链轮1019和后飞轮1021。在该示例中,第二变速器200互连在后链轮1021和后轮毂1022之间。CVT 403可以布置在曲柄1017和前链轮1019之间,具体是布置在曲柄1017和第一变速器100之间,例如如图20A、20B、21A、21B和22所示。自行车1000还包括控制单元500,此处控制单元连接至车把1031。此处,自行车1000不包括前拨链器和后拨链器。

在本文中,参考本发明实施例的具体示例描述本发明。然而,显而易见的是,在不脱离本发明的实质的情况下,可以在其中进行各种修改和改变。出于清楚和简明描述的目的,本文将特征描述为相同或单独实施例的一部分,然而,还设想了具有这些单独实施例中描述的所有或一些特征的组合的替代实施例。

在权利要求中,括号内的任何参考符号不应解释为限制权利要求。“包括”一词不排除除了权利要求中所列出的之外的其它特征或步骤的存在。此外,词语“一”和“一个”不应被解释为限于“仅一个”,而是用于表示“至少一个”,并且不排除多个。在相互不同的权利要求中陈述某些手段的纯粹事实并不指示不能有利地使用这些手段的组合。

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