NL2002305C2

NL2002305C2 - Transmissie-eenheid voor een rijwiel.

Info

Publication number: NL2002305C2
Application number: NL2002305A
Authority: NL
Inventors: Roell Marie Druten; Bas Gerard Vroemen; Bart Richard Alexander Janssen; Johannes Petrus Catharina Michael Bastianen
Original assignee: Sparta B V; Dti Advanced Technologies B V
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-06-09
Also published as: EP2373538B1; WO2010068101A1; EP2373538A1; ES2443048T3

Description

Transmissie-eenheid voor een rijwiel BESCHRIJVING: 5

Gebied van de uitvinding.

De uitvinding heeft betrekking op een transmissie-eenheid voor een rijwiel, omvattende: 10 - een as die bij toepassing van de transmissie-eenheid in het rijwiel met een frame van het rijwiel is verbonden, een om de as draaibare wielnaaf, een concentrisch in de wielnaaf aanwezige transmissie met ten minste twee verschillende overbrengingsverhoudingen, welke transmissie is voorzien van een 15 afsteunlichaam dat met de as is verbonden, alsmede een ingang en een uitgang die concentrisch zijn aan de wielnaaf, waarbij de ingang is verbonden met een aandrijfwiel, een concentrisch in de wielnaaf aanwezige elektromotor met een stator en een rotor, waarbij de stator bij toepassing van de transmissie-eenheid in het rijwiel 20 met het frame of de as van het rijwiel is verbonden en de rotor met de ingang is verbonden, en een in de wielnaaf aanwezige planetaire tandwielset met ten minste drie rotatielichamen die gevormd zijn door een zonnewiel, een ringwiel en een planetendrager die ten minste één planeetwiel draagt.

25 Het rijwiel kan voorzien zijn van een motor zoals een brommer, een scooter, een fiets met hulpmotor voor trapondersteuning of kan zonder motor zijn uitgevoerd, zoals een fiets met trappers. In dit laatste geval vormt de fietser de aandrijfbron waarmee de ingang van de transmissie gekoppeld kan worden. De transmissie is bijvoorbeeld een algemeen bekende naafversnelling en de overbrenging 30 kan een riem- of kettingoverbrenging zijn waarbij het aandrijfwiel is gevormd door een riem- of kettingwiel en het andere riem- of kettingwiel is verbonden met trappers.

De as kan ook gevormd zijn door het afsteunlichaam van de transmissie. In dat geval is het afsteunlichaam rechtstreeks en niet via een as aan het frame van de 2 rijwiel bevestigd en is de stator aan het afsteunlichaam bevestigd en de wielnaaf op het afsteunlichaam gelagerd.

De planeetwielen kunnen hierbij getrapt zijn, d.w.z. elk planeetwiel kan ten minste twee concentrische naast elkaar aanwezige en met elkaar verbonden 5 tandwielen omvatten. Voorts kan hierbij de stator via een verbindingselement met het frame verbonden zijn of met de as zijn verbonden, waarbij de as vervolgens met het frame is verbonden. Het tweede rotatielichaam kan hierbij met ingang of uitgang van transmissie verbonden zijn.

10 Stand van de techniek

Een dergelijke transmissie-eenheid is bekend uit FR-A-2 873 090. Bij deze bekende transmissie-eenheid is de planetaire tandwielset aanwezig tussen de transmissie en de elektromotor, waarbij de planetendrager is bevestigd aan de as. De 15 vast overbrenging bevindt zich hierbij aan een zijde (excentrisch) van de as. Hierdoor wordt de beschikbare ruimte in de naaf niet optimaal benut en wordt de constructie asymmetrisch belast.

Samenvatting van de uitvinding.

20

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een transmissie-eenheid van de in de aanhef omschreven soort die compacter is dan de bekende transmissie-eenheid en waarbij de aandrijfkrachten doorgeleid worden met zo min mogelijke belasting van de constructie van de transmissie-eenheid. Hiertoe is de 25 transmissie-eenheid volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat van de rotatielichamen een eerste rotatielichaam, bij toepassing van de transmissie-eenheid in het rijwiel, is verbonden met het frame, een tweede rotatielichaam is verbonden met de transmissie, en het derde rotatielichaam is verbonden met de elektromotor of de wielnaaf, en dat de planetaire tandwielset concentrisch is ten opzichte van de as en naast het genoemde 30 planeetwiel ten minste één verder planeetwiel omvat dat door de planetendrager wordt gedragen, waarbij de rotatielichamen concentrisch ten opzichte van elkaar aanwezig zijn. Door de concentrische constructie wordt de constructie symmetrisch belast en kan de transmissie-eenheid compact geconstrueerd worden.

3

De wielnaaf kan een onderdeel van een aan te drijven wiel zijn of kan met een wielnaaf van een aan te drijven wiel verbonden worden.

Een uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat het tweede rotatielichaam is verbonden met de ingang van de 5 transmissie en het derde rotatielichaam met de elektromotor.

Bij deze uitvoeringsvorm is de planetaire tandwielset bij voorkeur aanwezig tussen de elektromotor en de ingang van de transmissie, waarbij het eerste rotatielichaam is gevormd door het ringwiel.

Een andere uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de 10 uitvinding is gekenmerkt, doordat het tweede rotatielichaam is verbonden met de uitgang van de transmissie en het derde rotatielichaam is verbonden met de wielnaaf.

Bij deze uitvoeringsvorm is het eerste rotatielichaam bij voorkeur gevormd door de planetendrager waarvan de planeetwielen ten minste twee paren van met elkaar in ingrijping zijnde planeetwielen vormen, waarbij van elk paar één 15 planeetwiel in ingrijping is met het ringwiel en het andere planeetwiel in ingrijping is met het zonnewiel.

Een verdere uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat het eerste rotatielichaam van de planetaire tandwielset is verbonden met een koppelelement dat tussen de wielnaaf en de ingang 20 van dc transmissie door tot buiten de wielnaaf steekt cn bij toepassing van de transmissie-eenheid in het rijwiel met het frame van het rijwiel is verbonden. Het koppelelement kan hierbij direct met het frame zijn verbonden of met de as zijn verbonden, waarbij de as met het frame is verbonden.

Voorts is bij voorkeur de ingang van de transmissie gezien in axiale 25 richting uitsluitend aan één zijde van de transmissie aanwezig.

Een verdere uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de transmissie-eenheid een koppelsensor omvat voor het meten van het koppel aan het aandrijfwiel, alsmede een met de koppelsensor en de elektromotor gekoppelde regeleenheid die indien geen koppel wordt gemeten door de 30 koppelsensor de elektromotor ook geen koppel laat leveren. De regeleenheid en de koppelsensor bevinden zich hierbij bij voorkeur in de wielnaaf.

Nog een verdere uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de regeleenheid tijdens het schakelen van de transmissie de elektromotor een tegenkoppel laat leveren dat tegengesteld is aan het 4 tijdens gebruik door het aandrijfwiel geleverde aandrijfkoppel. Hierdoor wordt de transmissie tijdens het schakelen ontlast.

Weer een verdere uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de transmissie een automatische transmissie is die 5 afhankelijk van het toerental cn/of het aandrijfkoppel aan de ingang schakelt tussen de overbrengingsverhoudingen.

Nog weer een verdere uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de transmissie twee parallelle aandrijflijnen omvat waarvan er altijd ten minste één het aandrijfkoppel doorleidt.

10 Een verdere uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de transmissie een schakclclcmcnt omvat dat tussen de as en de ingang door tot buiten de wielnaaf steekt.

Beknopte omschrijving van de tekeningen.

15

Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding. Hierbij toont:

Figuur 1 een lay-out van een eerste uitvoeringsvorm van de transmissie-20 eenheid volgens dc uitvinding;

Figuur 2 een schematische weergave van de in figuur 1 weergegeven transmissie-eenheid;

Figuur 3 een schematische weergave van een variant op de in figuur 2 weergegeven uitvoeringsvorm; 25 Figuur 4 een lay-out van een tweede uitvoeringsvorm van de transmissie- eenheid volgens de uitvinding;

Figuur 5 een schematische weergave van de in figuur 4 weergegeven transmissie-eenheid; en

Figuur 6 een schematische weergave van een variant op de in figuur 5 30 weergegeven uitvoeringsvorm.

Gedetailleerde omschrijving van de tekeningen.

5

In de figuren 1 en 2 is een eerste uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding weergegeven als onderdeel van een fiets. De transmissie-eenheid 1 is aanwezig tussen een riem- of kettingoverbrenging 3 die met trappers 5 is verbonden en een wiel 7 van de fiets. De transmissie-eenheid 1 heeft een as 9, die met 5 een frame van de tweewieler is verbonden, alsmede een om de as draaibare wielnaaf 11 waaraan spaken 13 van het wiel zijn bevestigd.

De transmissie-eenheid 1 heeft voorts een transmissie 15 met ten minste twee verschillende overbrengingsverhoudingen. De transmissie heeft een afsteunlichaam 17 (bijvoorbeeld het transmissiehuis) dat met de as 9 is verbonden, zie 10 figuur 2, alsmede een ingang 19 en een uitgang 21 die concentrisch zijn aan de wielnaaf 11. De ingang 19 is hierbij gevormd door een as waarop een aandrijfwicl 23 is bevestigd en de uitgang 21 is via een planetaire tandwielset 25 gekoppeld met de wielnaaf 11. De planetaire tandwielset heeft een eerste rotatielichaam 27, dat in deze uitvoeringsvorm is gevormd door een planetendrager, en dat vast met de as 9 is 15 verbonden, alsmede een tweede rotatielichaam 29, gevormd door een zonnewiel, dat is verbonden met de uitgang 21 van de transmissie, en een derde rotatielichaam 31, gevormd door een ringwiel, dat is verbonden met de wielnaaf 11. Op de planetendrager bevinden zich drie paren van met elkaar in ingrijping zijnde planeettandwielen, waarvan er één in ingrijping is met het zonnewiel en de andere met het ringwiel.

20 De transmissie-eenheid 1 heeft voorts een elektromotor 33 met een stator 35, die is verbonden met de as 9 en met het eerste rotatielichaam 27, en een rotor 37, die via een knooppunt 38 is verbonden met de ingang 19 van de transmissie. De stator 35 en rotor 37 van de elektromotor 33 zijn concentrisch met de wielnaaf 11, zie figuur 2.

Tijdens het schakelen van de transmissie 15 van de ene naar de andere 25 overbrenging kan de elektromotor 33 een tegenkoppel leveren dat tegengesteld is aan het door de aandrijfbron (fietser) via de trappers 5 geleverde aandrijfkoppel. De transmissie 15 kan een automatische transmissie zijn die afhankelijk van het toerental efrof het aandrijfkoppel aan de ingang 19 schakelt tussen de overbrengingsverhoudingen.

30 In figuur 3 is schematisch een variant op de in figuur 2 weergegeven uitvoeringsvorm weergegeven. Alle onderdelen die hierbij gelijk zijn aan die van de hiervoor beschreven eerste uitvoeringsvorm zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven. In tegenstelling tot de eerste uitvoeringsvorm is bij deze transmissie-eenheid 39 de planetendrager, die in deze uitvoeringsvorm het derde rotatielichaam 31 6 vormt, voorzien van enkele planeten en verbonden met de wielnaaf 11 en is het eerste rotatielichaam 27, dat nu is gevormd door het ringwiel, verbonden met de as 9.

In de figuren 4 en 5 is een tweede uitvoeringsvorm van de transmissie-eenheid volgens de uitvinding weergegeven, ook weer als onderdeel van een fiets. Alle 5 onderdelen die hierbij gelijk zijn aan die van de hiervoor beschreven eerste uitvoeringsvorm zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven,

Bij deze transmissie-eenheid 41 bevindt de planetaire tandwielset 25 zich niet tussen de transmissie 15 en de wielnaaf 11, maar tussen de elektromotor 33 en het knooppunt 38. Hierbij is het derde rotatielichaam 31 van de planetaire tandwielset 10 gevormd door het zonnewiel en verbonden met de rotor 37 van de elektromotor 33, het eerste rotatielichaam 27, gevormd door het ringwiel, verbonden met een frame 43 van de fiets en met de stator 35 van de elektromotor 33, en het tweede rotatielichaam 27, gevormd door de planetendrager, verbonden met de ingaande as 19 van de transmissie 15. Op de planetendrager bevinden zich drie planeettandwielen die in ingrijping zijn 15 met het zonnewiel en het ringwiel.

De ingaande as 19 van de transmissie 15 is via het knooppunt 38 verbonden met het aandrijfwiel 23 van de riem- of kettingoverbrenging 3. De uitgaande as 21 van de transmissie 15 is weer met de wielnaaf 11 verbonden.

In figuur 5 is voorts een schakelelement 45 voor het veranderen van de 20 overbrengingsverhouding van de transmissie 15 weergegeven. Het schakclclcmcnt steekt tussen de as en de ingang van de transmissie door tot buiten de wielnaaf. Bij deze transmissie-eenheid 41 kan de transmissie 15 uitgevoerd zijn als een handmatig of automatisch bediende transmissie. De elektronische regeleenheid 47 voor het regelen/aansturen van de elektromotor 33 is bij de in figuren 4 en 5 weergegeven 25 transmissie-eenheid 41 ondergebracht in de wielnaaf 11, zodat een compact geheel verkregen is.

De elektromotor 33, alsmede de transmissie 15 en de planetaire tandwielset 25 zijn bij deze transmissie-eenheid 41 allen concentrisch aan de wielnaaf 11 aanwezig, zie figuur 5.

30 In figuur 6 is schematisch een variant op de in figuur 5 weergegeven uitvoeringsvorm weergegeven. Alle onderdelen die hierbij gelijk zijn aan die van de hiervoor beschreven tweede uitvoeringsvorm zijn weer met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven. Hierbij bevindt de planetaire tandwielset 25 zich aan de andere zijde van de elektromotor 33.

7

Hoewel in het voorgaande de uitvinding is toegelicht aan de hand van de tekeningen, dient te worden vastgesteld dat de uitvinding geenszins tot de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen is beperkt. De uitvinding strekt zich mede uit tot alle van de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen afwijkende 5 uitvoeringsvormen binnen het door de conclusies gedefinieerde kader. Zo kan de transmissie 15 ook twee parallelle aandrijflijnen omvatten waarvan er altijd ten minste één het aandrijfkoppel doorleidt.

Claims

1. Transmissie-eenheid voor een rijwiel, omvattende: een as die bij toepassing van de transmissie-eenheid in het rijwiel met een frame van het rijwiel is verbonden, 5. een om de as draaibare wielnaaf, een concentrisch in de wielnaaf aanwezige transmissie met ten minste twee verschillende overbrengingsverhoudingen, welke transmissie is voorzien van een afsteunlichaam dat met de as is verbonden, alsmede een ingang en een uitgang die concentrisch zijn aan de wielnaaf, waarbij de ingang is verbonden met een 10 aandrijfwiel, een concentrisch in dc wielnaaf aanwezige elektromotor met een stator en een rotor, waarbij de stator bij toepassing van de transmissie-eenheid in het rijwiel met het frame of de as van het rijwiel is verbonden en de rotor met de ingang is verbonden, en 15. een in de wielnaaf aanwezige planetaire tandwielset met ten minste drie rotatielichamen die gevormd zijn door een zonnewiel, een ringwiel en een planetendrager die ten minste één planeetwiel draagt, met het kenmerk dat van de rotatielichamen een eerste rotatielichaam, bij toepassing van de transmissie-eenheid in het rijwiel, is verbonden met het frame, een tweede 20 rotatielichaam is verbonden met dc transmissie, en het derde rotatielichaam is verbonden met de elektromotor of de wielnaaf, en dat de planetaire tandwielset concentrisch is ten opzichte van de as en naast het genoemde planeetwiel ten minste één verder planeetwiel omvat dat door de planetendrager wordt gedragen, waarbij de rotatielichamen concentrisch ten opzichte van elkaar aanwezig zijn.

2. Transmissie-eenheid volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede rotatielichaam is verbonden met de ingang van de transmissie en het derde rotatielichaam met de elektromotor.

3. Transmissie-eenheid volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de planetaire tandwielset aanwezig is tussen de elektromotor en de ingang van de 30 transmissie, waarbij het eerste rotatielichaam is gevormd door het ringwiel.

4. Transmissie-eenheid volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede rotatielichaam is verbonden met de uitgang van de transmissie en het derde rotatielichaam is verbonden met de wielnaaf.

5. Transmissie-eenheid volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het eerste rotatielichaam is gevormd door de planetendrager waarvan de planeetwielen ten minste twee paren van met elkaar in ingrijping zijnde planeetwielen vormen, waarbij van elk paar één planeetwiel in ingrijping is met het ringwiel en het andere planeetwiel in 5 ingrijping is met het zonnewiel.

6. Transmissie-eenheid volgens conclusie 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat het eerste rotatielichaam van de planetaire tandwielset is verbonden met een koppelelement dat tussen de wielnaaf en de ingang van de transmissie door tot buiten de wielnaaf steekt en bij toepassing van de transmissie-eenheid in het rijwiel met het frame 10 van het rijwiel is verbonden.

7. Transmissie-eenheid volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ingang van de transmissie gezien in axiale richting uitsluitend aan één zijde van de transmissie aanwezig is.

8. Transmissie-eenheid volgens één der voorgaande conclusies, met het 15 kenmerk, dat de transmissie-eenheid een koppelsensor omvat voor het meten van het koppel aan het aandrijfwiel, alsmede een met de koppelsensor en de elektromotor gekoppelde regeleenheid die indien geen koppel wordt gemeten door de koppelsensor de elektromotor ook geen koppel laat leveren.

9. Transmissie-eenheid volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de 20 regeleenheid in de wielnaaf aanwezig is.

10. Transmissie-eenheid volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat de koppelsensor in de wielnaaf aanwezig is.

11. Transmissie-eenheid volgens conclusie 9, 10 of 11, met het kenmerk, dat de regeleenheid tijdens het schakelen van de transmissie de elektromotor een 25 tegenkoppel laat leveren dat tegengesteld is aan het tijdens gebruik door het aandrijfwiel geleverde aandrijfkoppel.

12. Transmissie-eenheid volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de transmissie een automatische transmissie is die afhankelijk van het toerental en/of het aandrijfkoppel aan de ingang schakelt tussen de 30 overbrengingsverhoudingen.

13. Transmissie-eenheid volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de transmissie twee parallelle aandrijflijnen omvat waarvan er altijd ten minste één het aandrijfkoppel doorleidt.

14. Transmissie-eenheid volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de transmissie een schakelelement omvat dat tussen de as en de ingang door tot buiten de wielnaaf steekt.