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DE29717977U1 - Infinitely adjustable hydrostatic compact transmission for bicycles - Google Patents

Infinitely adjustable hydrostatic compact transmission for bicycles

Info

Publication number
DE29717977U1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bicycles
compact transmission
hydrostatic compact
stator
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE29717977U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEISER HEROLD MARC RENE
Original Assignee
GEISER HEROLD MARC RENE
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Publication date
Application filed by GEISER HEROLD MARC RENE filed Critical GEISER HEROLD MARC RENE
Priority to DE29717977U priority Critical patent/DE29717977U1/en
Publication of DE29717977U1 publication Critical patent/DE29717977U1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M19/00Transmissions characterised by use of non-mechanical gearing, e.g. fluid gearing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Description

Herold Marc-Rene Geiser &iacgr;^&idigr; |*· * ,·.·,.^ydro§tetfches Kompaktgetriebe fiir FahrräderHerold Marc-Rene Geiser &iacgr;^&idigr; |*· * ,·.·,.^hydro§tetfches compact transmission for bicycles

PATENTBESCHREIBUNGPATENT DESCRIPTION

Stufenlos verstellbares hydrostatisches Kompaktgetriebe für FahrräderContinuously adjustable hydrostatic compact transmission for bicycles

Bekannt sind hydrostatische Antriebe für Fahrräder (PaLNr. DE 43 35 494 Al und PatNr. DE 39 28 231 Al). Sie alle verfolgen den Zweck, die Vorteile einer stufenlosen Schaltmöglichkeit sowie die des großen Übersetzungsbereiches zu nutzen.Hydrostatic drives for bicycles are well known (PaLNr. DE 43 35 494 Al and Pat. No. DE 39 28 231 Al). They all pursue the purpose of using the advantages of a continuously variable gear change option as well as the large gear ratio range.

Die Nachteile dieser Systeme liegen bei PaLNr. DE 43 35 494 Al darin, daß einerseits der Fahrradrahmen angepaßt werden muß, andererseits erfordert die Entfernung des Antriebrades eine Trennung der Leitungen, was wiederum einen erhöhten technischen Aufwand darstellL Auch ist der Motor des Systems nicht regelbar gedacht, weshalb die Verstellbarkeit des Getriebes nur über die Pumpe geregelt wird, mit dem Nachteil einer geringeren Pumpenleistung bei gleichem Schluckvermögen des Motors. Ausserdem handelt es sich nicht um ein Kompaktgetriebe und ist somit nicht ohne weiteres zu ersetzen.The disadvantages of these systems are that on the one hand the bicycle frame has to be adapted, on the other hand the removal of the drive wheel requires the cables to be separated, which in turn represents an increased technical effort. The system's motor is also not designed to be adjustable, which is why the adjustability of the gear is only controlled via the pump, with the disadvantage of lower pump performance with the same motor absorption capacity. In addition, it is not a compact gearbox and therefore cannot be easily replaced.

Bei PaLNr. DE 39 28 231 Al sind die Teile des Getriebes als integrierte Teile der Radnabe gedacht, werden also fest mit dem Rad verbunden und lassen sich nicht ohne weiteres austauschen oder auf ein anderes Laufrad montieren. Ausserdem erfordert die Verwendung der Taumelscheibentechnik einen großen Aufwand an Teilen, was die Produktion verteuert, und zusätzliches Gewicht bringt, was sich beim Fahrrad negativ auf Fahrverhalten und Image beim Kunden auswirkt.In PaLNr. DE 39 28 231 Al, the parts of the transmission are designed as integrated parts of the wheel hub, i.e. they are firmly connected to the wheel and cannot be easily replaced or mounted on a different wheel. In addition, the use of the swash plate technology requires a large number of parts, which makes production more expensive and adds weight, which has a negative effect on the bike's handling and image with customers.

Der in Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein kompaktes, leichtes, direkt auf dem Antriebsrad zu montierendes, hydrostatisch stufenlos zu regelndes Getriebe zu bauen. Das Getriebe sollte einen möglichst großen Drehzahlbereich abdecken. Die Anpassung an die Fahrverhältnisse soll selbständig oder auch manuell gesteuert erfolgen. Ferner soll der Wirkungsgrad so groß wie möglich sein, damit das Getriebe für FahrräderThe invention specified in claim 1 is based on the problem of building a compact, lightweight, hydrostatically continuously variable transmission that can be mounted directly on the drive wheel. The transmission should cover as wide a speed range as possible. The adaptation to the driving conditions should be carried out independently or manually controlled. In addition, the efficiency should be as high as possible so that the transmission can be used for bicycles

Herold Marc-Rene Geiser *··* ··* ··· ·· Hydrostatisches Kompaktgetriebe für FahrräderHerold Marc-Rene Geiser *··* ··* ··· ·· Hydrostatic compact transmission for bicycles

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geeignet ist Es soll möglich sein, das Getriebe ohne Umbau der vorhandenen Fahrzeugteile zu verwenden. Dabei soll es leicht zu demontieren sein, um es zu ermöglichen, das Laufrad bei Defekten schnell und kostengünstig zu ersetzen.
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It should be possible to use the gearbox without modifying the existing vehicle components. It should be easy to dismantle so that the impeller can be replaced quickly and inexpensively in the event of defects.

Dieses Problem wird durch die in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst:This problem is solved by the features listed in claim 1:

- konzentrische Anordnung von Pumpe und Motor- concentric arrangement of pump and motor

- ein Stator, der über eine nichtkonzentrische Bohrung verfügt und zwischen Pumpe und Motor angebracht ist- a stator with a non-concentric bore and mounted between the pump and the motor

- Kanäle im Stator- Channels in the stator

- verschiebbarer Stator- movable stator

Das vorgeschlagene Getriebe besticht durch seine Kompaktheit und die kurzen Wege der Betriebsflüssigkeit Es benötigt weniger Teile als die erwähnten Lösungen, läßt sich gut integrieren und der Wirkungsgrad ist durch die mitdrehenden Gehäusewände höher. Es läßt sich platzsparend direkt an / in ein Rad oder ähnliches einbauen. Die große Drehzahlspanne übertrifft die der bekannten Ketten- oder Nabenschaltungen bei weitem. Außerdem bringt es einen erheblichen Gewichtsvorteil. Es kann direkt auf bekannte Fahrradkomponenten angebracht werden, und benötigt keine Modifikation des Rahmens. Durch die stufenlose Regelung kann der Fahrer stets mit der für ihn optimalen Trittfrequenz arbeiten, was einen beträchtlichen Zuwachs an Komfort und Leistung bringt.The proposed transmission is impressive due to its compactness and the short paths of the operating fluid. It requires fewer parts than the solutions mentioned, is easy to integrate and the efficiency is higher due to the rotating housing walls. It can be installed directly on/in a wheel or similar to save space. The large speed range far exceeds that of the known derailleur or hub gears. It also offers a significant weight advantage. It can be attached directly to known bicycle components and does not require any modification of the frame. Thanks to the stepless control, the rider can always work at the optimal cadence for him, which brings a considerable increase in comfort and performance.

Beschreibung der FunktionsweiseDescription of how it works

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Flügelzellengetriebe. Zu sehen sind (1) der äußere Rotor,Fig. 1 shows a section through the vane cell gearbox. You can see (1) the outer rotor,

(2) der innere Rotor, (3) der nicht konzentrische Statorring, (4) einen der zwei Kanäle im Stator, (5) die Hügel. Der innere Rotor (2) wird - z.B. über Zahnriemen - angetrieben. Dadurch fließt die Betriebsflüssigkeit von der Druckseite (7) durch den Kanal (4) im Statorring (3) in die Saugseite (8), wodurch der äussere Rotor (1) in Bewegung versetzt wird und seine Drehbewegung an den Abtrieb weitergibt. In Folge des Gegendrucks baut sich ein Druck im inneren Teil des Getriebes auf, welches bewirkt, daß sich der Statorring (3) - der mittels einer(2) the inner rotor, (3) the non-concentric stator ring, (4) one of the two channels in the stator, (5) the hills. The inner rotor (2) is driven - e.g. via a toothed belt. As a result, the operating fluid flows from the pressure side (7) through the channel (4) in the stator ring (3) into the suction side (8), which sets the outer rotor (1) in motion and passes its rotational movement on to the output. As a result of the counterpressure, a pressure builds up in the inner part of the gear, which causes the stator ring (3) - which is connected by means of a

Herold Marc-Rene Geiser *··" ··* ··· ·· Hydrostatisches Kompaktgetriebe für FahrräderHerold Marc-Rene Geiser *··" ··* ··· ·· Hydrostatic compact transmission for bicycles

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Feder konzentrisch gehalten wird, und nicht mitdrehen kann - nach links verschiebt, wodurch sich der Saugraum (8) im äusseren Teil vergrößert. Gleichzeitig verkleinert sich der Druckraum (7) im inneren Teil. So regelt sich das Verhältnis zwischen der Fördermenge der Pumpe im inneren Teil und dem Schluckvermögen des Motors im äußeren Teil je nach den Kräfteverhältnissen zwischen An- und Abtrieb.
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Spring is held concentrically and cannot rotate - shifts to the left, whereby the suction chamber (8) in the outer part increases. At the same time, the pressure chamber (7) in the inner part decreases. In this way, the ratio between the pump's delivery rate in the inner part and the motor's absorption capacity in the outer part is regulated depending on the force ratio between the drive and output.

Dabei gilt:The following applies:

Pumpepump Motorengine hohes Drehmomenthigh torque kleiner Druckraumsmall pressure chamber großer Saugraumlarge suction chamber hohe Drehzahlhigh speed großer Druckraumlarge printing space kleiner Saugraumsmall suction chamber

Der Bau des inneren Flügelzellenmotors kann in bekannter Weise erfolgen, die Flügel (5) können durch Federkraft oder Druckbeaufschlagung an den Statorring angepreßt werden.The construction of the inner vane motor can be carried out in a known manner, the vanes (5) can be pressed against the stator ring by spring force or pressure.

Im äußeren Rotor hingegen ist eine Nut (9) angebracht, in die eine Feder oder ein Gummiband (10) eingelegt ist, die die Flügel (5) nach innen zum Statorring (3) drückt.In the outer rotor, however, there is a groove (9) into which a spring or rubber band (10) is inserted, which presses the vanes (5) inwards towards the stator ring (3).

Bei Nichtbenützung der Pumpe stellt sich bei dieser Anordnung durch Zentrierung des Statorringes automatisch Freilauf ein.When the pump is not in use, this arrangement automatically sets the pump to freewheel by centering the stator ring.

Möglich ist auch eine umgekehrte Anordnung von An - und Abtrieb, dabei muß lediglich der Statorring umgekehrt, d.h. mit seinem inneren Durchmesser zentriert werden. Der Statorring ist über eine Platte seitlich mit einer Feder verbunden. Die Vorspannung der Feder läßt sich verstellen, gegebenenfalls auch während des Betriebs. Möglich ist es auch, auf die Feder zu verzichten, und die Stellung des Stators manuell zu steuern. Das Volumenverhältnis zwischen Pumpe und Motor beträgt im Normalfall 1:1. Da aber extreme Statorstellungen nicht so effizient sind, kann das Verhältnis zwischen Pumpe und Motor auch geändert werden. Grundübersetzung beim Fahrrad z.B. 1:4.It is also possible to arrange the drive and output in reverse. The stator ring only needs to be reversed, i.e. centered with its inner diameter. The stator ring is connected to a spring on the side via a plate. The preload of the spring can be adjusted, even during operation if necessary. It is also possible to do without the spring and control the position of the stator manually. The volume ratio between the pump and the motor is normally 1:1. However, since extreme stator positions are not as efficient, the ratio between the pump and the motor can also be changed. The basic gear ratio on a bicycle is 1:4, for example.

Durch entsprechende Bauweise kann das Getriebe direkt auf handelsübliche Fahrradräder gesteckt oder geschraubt werden. Denkbar ist auch, es direkt in die Fahrradnabe einzubauen,Thanks to its design, the gearbox can be directly plugged or screwed onto standard bicycle wheels. It is also possible to install it directly into the bicycle hub.

Herold Marc-Rene Geiser ·· ·· ..·»* Hydrostatisches Kompaktgetriebe für FahrräderHerold Marc-Rene Geiser ·· ·· ..·»* Hydrostatic compact transmission for bicycles

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oder eine extra Nabe dafür anzufertigen, mit der das Getriebe mittels Steckkupplung zusammengebaut wird. Selbstverständlich kann das Getriebe auch an anderen Stellen des Fahrrades, z.B. beim Tretlager, montiert werden.
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or to make a special hub for it, to which the gearbox is connected using a plug-in coupling. Of course, the gearbox can also be mounted at other points on the bike, e.g. at the bottom bracket.

Weiter ist es auch möglich, die Flügelzellen durch Radialkolben zu ersetzen, deren Hübe ebenfalls durch einen nichtkonzentrischen Ring gesteuert werden.It is also possible to replace the vane cells with radial pistons, whose strokes are also controlled by a non-concentric ring.

Claims (8)

Herold Marc-Rene Geiser *··* ··* ···*·· Hydrostatisches Kompaktgetriebe fur FahrräderHerold Marc-Rene Geiser *··* ··* ···*·· Hydrostatic compact transmission for bicycles 1. Stufenlos verstellbares hydrostatisches Kompaktgetriebe für Fahrräder, dadurch gekennzeichnet, daß1. Continuously adjustable hydrostatic compact transmission for bicycles, characterized in that - ein Flügelzellenmotor und eine Flügelzellenpumpe so angeordnet sind, daß ein- a vane motor and a vane pump are arranged so that a äußerer Rotor konzentrisch um einen inneren Rotor kreißt, also mit ihm auf einer Ebene liegt, und diesen dabei umschließt,outer rotor orbits concentrically around an inner rotor, i.e. lies on the same level as it, and encloses it, - der Stator zwischen den beiden Getriebeeinheiten montiert wird, und aus einem nichtkonzentrischen Ring besteht.- the stator is mounted between the two gear units and consists of a non-concentric ring. - der Stator über Kanäle verfügt, die dazu geeignet sind, die Betriebsflüssigkeit- the stator has channels that are suitable for conveying the operating fluid von der Druckseite um eine halbe Umdrehung weiterzuleiten, um erst dort in den Saugteil des anderen Getriebeelements zu gelangen.from the pressure side by half a turn in order to reach the suction part of the other gear element. - es durch die Anordnung der Kanäle und die Nichtkonzentrität des Statorringes ermöglicht wird, diesen so zu verschieben, daß sich entweder das Schluckvermögen des Motors vergrößert, und dabei die Pumpenleistung- the arrangement of the channels and the non-concentricity of the stator ring make it possible to move it in such a way that either the engine's absorption capacity is increased, thereby increasing the pumping power verkleinert (für hohes Drehmoment), oder die Pumpenleistung vergrößert wird, während sich das Schluckvermögen des Motors verkleinert (für hohe Drehzahl).reduced (for high torque), or the pump power is increased, while the engine's displacement capacity is reduced (for high speed). • • 2. Stufenlos verstellbares hydrostatisches Kompaktgetriebe für Fahrräder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß2. Continuously variable hydrostatic compact transmission for bicycles according to claim 1, characterized in that - sowohl der äußere als auch der innere Rotor mit dem Antriebselement verbunden- both the outer and inner rotor are connected to the drive element sein kann, und somit die Funktion der Pumpe übernehmen kann.and can therefore take over the function of the pump. 3. Stufenlos verstellbares hydrostatisches Kompaktgetriebe für Fahrräder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß3. Continuously variable hydrostatic compact transmission for bicycles according to claim 1 and 2, characterized in that - der Statorring sowohl manuell während des Betriebes, als auch selbstregelnd durch Druckaufbau verstellt werden kann, wobei die Vorspannung der Feder,- the stator ring can be adjusted both manually during operation and self-regulating by pressure build-up, whereby the preload of the spring, die zum Druckaufbau nötig ist, während des Betriebes verstellbar sein kann.which is necessary to build up pressure and can be adjusted during operation. Herold Marc-Rene Geiser · „, * „.' »&iacgr;. *. #HydrosfatSches Kompaktgetriebe für FahrräderHerold Marc-Rene Geiser · „, * „.' »&iacgr;. *. #Hydrocarbon compact transmission for bicycles 4. Stufenlos verstellbares hydrostatisches Kompaktgetriebe für Fahrräder nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß4. Continuously variable hydrostatic compact transmission for bicycles according to claims 1-3, characterized in that - das Getriebe so ausgeführt wird, daß es für Fahrräder und andere Leichtbaufahrzeuge genutzt werden kann; insbesondere direkt auf die (Freilauf-)-Nabe eines ganz gewöhnlichen Hinterrades für Fahrräder gesteckt oder- the transmission is designed in such a way that it can be used for bicycles and other lightweight vehicles; in particular, it is fitted directly onto the (freewheel) hub of a normal rear wheel for bicycles or geschraubt werden kann.can be screwed. 5. Stufenlos verstellbares hydrostatisches Kompaktgetriebe für Fahrräder nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß5. Continuously adjustable hydrostatic compact transmission for bicycles according to claims 1-4, characterized in that - es direkt in die Nabe eingebaut wird, und somit als stufenfreie, selbsttätige Nabenschaltung funktioniert.- it is installed directly into the hub and thus functions as a stepless, automatic hub gear. 6. Stufenlos verstellbares hydrostatisches Kompaktgetriebe für Fahrräder nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß6. Continuously adjustable hydrostatic compact transmission for bicycles according to claims 1-5, characterized in that - es auch anderswo, z.B. am Tretlager montiert werden kann.- it can also be mounted elsewhere, e.g. on the bottom bracket. 7. Stufenlos verstellbares hydrostatisches Kompaktgetriebe für Fahrräder nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß7. Continuously adjustable hydrostatic compact transmission for bicycles according to claims 1-6, characterized in that - zwei ineinanderliegende Statorringe, die getrennt geregelt werden können, benutzt werden, wodurch die Effizienz vor allem der Pumpe gesteigert werden kann.- two nested stator rings that can be controlled separately are used, which increases the efficiency of the pump in particular. . . . . 8. Stufenlos verstellbares hydrostatisches Kompaktgetriebe für Fahrräder nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß8. Continuously adjustable hydrostatic compact transmission for bicycles according to claims 1-7, characterized in that - statt der Hügelzellenpumpen/-motoren auch Axialkolbenpumpen/ - motoren verwendet werden.- axial piston pumps/motors can also be used instead of hill cell pumps/motors.
DE29717977U 1997-10-09 1997-10-09 Infinitely adjustable hydrostatic compact transmission for bicycles Expired - Lifetime DE29717977U1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004020274A1 (en) * 2002-08-07 2004-03-11 Alberto Rizzi Fluid power propulsor for bicycle
IT202200004451A1 (en) 2022-03-10 2023-09-10 Stefano Revel CONTINUOUSLY VARIABLE GEARBOX FOR TWO-WHEEL VEHICLES

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