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Title:
TRANSMISSION HAVING CONTINUOUSLY VARIABLE GEAR RATIOS BETWEEN AN INPUT SHAFT AND AN OUTPUT SHAFT II
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/114882
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a transmission having continuously variable gear ratios between an input shaft (1) and an output shaft (2), said transmission comprising at least two pendulum arms (9) pivotally supported about an axis (10), which are caused to carry out uniform and alternating lifting movements (21), which overlap in the work cycles, by the rotation of the input shaft (1) and the cam disks (7) positively connected thereto, said movements being converted into the longitudinally variable back and forth movements of the two transmission elements (26) by means of two adjusting parts (15), which can be displaced along the pendulum arm adjusting travel (20), or by means of two pendulum arms (15), which can be displaced by the pendulum axis (10) along the pendulum arm adjusting travel (20), said alternate movements being transmitted at the two rotation direction-dependent clutches (27), where they in turn are converted into a continuous and uniform rotation of an output shaft (2), each pendulum arm (15) automatically canting under a work load with respect to the provided canting noses (18) in the pendulum arm pass-through (11).

Inventors:
NAGEL EDMUND F (AT)
Application Number:
PCT/AT2009/000099
Publication Date:
September 24, 2009
Filing Date:
March 23, 2009
Export Citation:
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Assignee:
NAGEL EDMUND F (AT)
International Classes:
F16H29/04; B62M1/36
Foreign References:
US4112778A1978-09-12
EP9301771W1993-07-02
US2080665A1937-05-18
US4182202A1980-01-08
DE3411130A11985-10-03
DE2938013A11980-04-24
DE69602840T22000-01-27
US5603240A1997-02-18
EP0615587B11998-06-10
EP0527864B11998-06-24
Other References:
MACHINE DESIGN, Nr. 15, 28. Juni 1979 (1979-06-28), XP001363597
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Claims:

Patentansprüche:

1. Getriebe mit einer stufenlos veränderbaren übersetzung zwischen einer Eingangswelle (1) und einer Ausgangswelle (2), welches mindestens zwei um eine Achse (10) schwenkbar gelagerte Pendelarme (9) aufweist, die durch die Drehung der Eingangswelle (1) und der damit formschlüssig verbundenen Kurvenscheiben (7) in eine gleichförmige, wechselweise und sich gegenseitig in den Arbeitszyklen überlappende Hubbewegung (21) versetzt werden, welche mittels zweier Verstellteile (15), die entlang des Pendelarm-Verstellweges (20) verschiebbar sind bzw. mittels zweier Pendelarme (15), welche durch die Pendelachse (10) entlang des Pendelarm-Verstellweges (20) verschiebbar sind, in die dermaßen längenvariable Hin- und Herbewegungen der beiden übertragungselemente (26) wandelt und diese wechselweise Bewegung an die beiden drehrichtungsabhängigen Kupplungen (27) übertragen wird, wo sie wiederum in eine kontinuierliche und gleichförmige Drehung einer Ausgangswelle (2) wandelt, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Pendelarm (15) unter Arbeitslast selbsttätig zu den dafür vorgesehen Verkantnasen (18) in der Pendelarm-Durchführung (11) verkantet.

2. Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verstellteile (108) durch das Auftreten einer über die übertragungselemente (109) angelegten Arbeitslast kraftschlüssig zum jeweiligen Pendelarm (104) verkanten und die Verstellteile (108) dermaßen während des Arbeitshubes (140) dynamisch und selbsttätig zum jeweiligen Pendelarm (104) unbeweglich fixiert werden.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kraft- bzw. Formschluss zwischen Verstellteil (108) und Pendelarm (104) mit Entfall der Arbeitslast während des Rückstellhubes (141) selbsttätig zumindest soweit löst, als sich der jeweilige Verstellteil (108) bei Bedarf mittels einer längs zur Pendelarm-Längsachse (142) gerichteten, weit unter der durchschnittlichen vom Verstellteil (108) übertragenen Zugkraft liegenden Kraft, verschieben lässt.

4. Getriebe nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Verstellteil (108) der Aufhängepunkt (112) für das übertragungselement (109) ausreichend - in eine der beiden Richtungen zur Pendelarm-Längsachse (142) - entfernt von jenem Bereich (13) angebaut ist, innerhalb dem sich der Verstellteil (108) mit den beiden zugkraftbelasteten und gegenüberliegenden Innenflanken (114) am Pendelarm (104) verkantet.

5. Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Pendelarm (15) bedingt durch eine auftretende Arbeitslast unverschiebbar gegenüber der folglich auf ihn wirkenden Kraft zu den dafür vorgesehen Verkantnasen (18) in der Pendelarm-Durchführung (11) verkantet.

6. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der über Sensoren (33, 34) Daten erfassende Fahrrad-Steuercomputer (31) das Getriebe automatisiert selbsttätig per motorischem Verstellglied (30) die Pendelarme (15) verstellt

7. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellen der Pendelarmlänge (16) bzw. der Verstellteile (108) mittels hydraulischer, pneumatischer, elektromotorischer Verstellmechanismen (24) oder per Bowdenzüge (25) erfolgt.

8. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von der Pendelarm-Rückholfeder auch ein Kraftvektor (36) für das Lösen der Verkantung zwischen Pendelarm-Durchführung (11) und Pendelarm (15) erzeugt wird.

9. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Pendelarme (11 bzw. 104) auf je einer separaten Pendelachse (10 bzw. 103) befinden die um eine halbe Sinuslänge bzw. eineinhalb, zweieinhalb, usw. Sinuslängen (37) einer Kurvenscheibennocke (8 bzw. 106) radial zueinander versetzt sind.

10. Getriebe nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Laufrollen (14 bzw. 130) der Abtastarme (13) gemeinsam auf einer einzelnen Kurvenscheibe (7 bzw 105) laufen.

1 1. Getriebe nach den an 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (7 bzw. 105) mit deren Vielzahl an Nocken (8 bzw. 106) im Bereich, in dem die Tretpedal- Längsachse (50) einen ungünstigsten Kraftvektorwinkel (51) zum auflastenden Bein bildet, die niedrigste Nockenhöhen (53) aufweist und umgekehrt im Bereich des günstigsten Kraftvektorwinkel (52) die maximale Nockenhöhen (54).

12. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der während eines Verstellvorganges aus der wechselweisen Verstellblockiertheit der Pendelarme (15) bzw. der Verstellteile (108) resultierte, nicht unmittelbar am Pendelarm (15) bzw. am Verstellteil (108) ausführbare Verstellweg (8) in einem mechanischen Pufferglied (41) zwischengespeichert und dieses mechanisches Pufferglied (41) beispielsweise aus eine sternförmigen Seilverknüpfung besteht oder die Bowdenzughüllen (43) oder die Bowdenzugseile (25), welche eine federnde Elastizität besitzen.

13. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedem übertragungselemente (26 bzw 109) ein Federelement (35) zwischengeschaltet ist, welches sich ab dem Auftreten einer bestimmten Last lastdynamisch reversibel streckt.

14. Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Lastfeder (35) im Arbeitshub (21) lastdynamisch verformt wird und die dermaßen gespeicherte Federspannung im nächsten Rückstellhub (22) arbeitswirksam, den Fahrzeugvortrieb zusätzlich unterstützend wieder abgegeben wird.

15. Getriebe nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass das lastdynamische Federelement (35) in einer erfindungsgemäßen Variante in dessen Federkraft von außen her verstellbar ist und eine solche Federkraftverstellung beispielsweise, durch eine hydraulisches Element (39), welches die Vorspannung des Federelementes (35) erhöht bzw. verringert, bewerkstelligt wird.

16. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die drehricht- ungsabhängige Kupplungseinrichtung (27 bzw. 110) einen rotationssymmetrischen Freilaufkern (45) aufweist auf dem zwei Klemmkörperfreilaufe (46) angeordnet sind, die von je einem rotationssymmetrischen Ring (47) ummantelt werden.

17. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes mit einer stufenlos veränderbaren übersetzung zwischen einer Eingangswelle (1) und einer Ausgangswelle (2), welches mindestens zwei um eine Achse (10) schwenkbar gelagerte Pendelarme (9) aufweist, die durch die Drehung der Eingangswelle (1) und der damit formschlüssig verbundenen Kurvenscheiben (7) in eine gleichförmige, wechselweise und sich gegenseitig in den Arbeitszyklen überlappende Hubbewegung (21) versetzt werden, welche mittels zweier Verstellteile (15), die entlang des Pendelarm-Verstellweges (20) verschiebbar sind bzw. mittels zweier Pendelarme (15), welche durch die Pendelachse (10) entlang des Pendelarm-Verstellweges (20) verschiebbar sind, in die dermaßen längenvariable Hin- und Herbewegungen der beiden übertragungselemente (26) wandelt und diese wechselweise Bewegung an die beiden drehrichtungsabhängigen Kupplungen (27) übertragen wird, wo sie wiederum in eine kontinuierliche und gleichförmige Drehung einer Ausgangswelle (2) wandelt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewichts- und Baugrößenreduktion eines solchen Fahrradgetriebes jeder der Pendelarme (9) innerhalb einer Tretkurbelumdrehung mehrere, aber möglichst eine Vielzahl an Ausschlägen tätigt, indem auf der, den bzw. die Pendelarm(e) (9) antreibende(n) Kurvenscheibe (7) mehrere, aber möglichst eine Vielzahl von Nocken (8) vorgesehen sind.

18. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass drehrichtungsabhängige Kupplungen (27 bzw. 110) eingesetzt werden, welche die erfindungsspezifisch hohe Schaltfrequenzen von unter Umständen bis ca. fünfzig Hz (50 öffnungs- und Schließvorgänge / Sekunde) und mit einem Schließweg von weniger als 3° der Drehung der Außenringe (47) zum Freilaufkern (45) bewältigen können.

19. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes nach den Ansprüchen 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass drehrichtungsabhängige Kupplungen (27 bzw. 110) eingesetzt werden, welche losbrechkraftfrei den Kraftschluss zwischen Außenring (47) und Freilaufkern (45) lösen.

20. Verfahren zum Betreiben eines Getriebes nach den Ansprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewältigung der erfindungsgemäß erforderlichen Anforderungen an die drehrichtungsabhängigen Kupplungen (27 bzw. 110) Klemmkörperfreiläufe (46) eingesetzt werden.

Description:

Getriebe mit stufenios veränderbarer übersetzung zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle Il

Getriebe mit einer stufenlos veränderbaren übersetzung zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, welches mindestens zwei um eine Achse schwenkbar gelagerte Pendelarme aufweist, die durch die Drehung der Eingangswelle und der damit formschlüssig verbundenen Kurvenscheiben in eine gleichförmige, wechselweise und sich gegenseitig in den Arbeitszyklen überlappende Hubbewegung versetzt werden, welche mittels zweier Verstellteile, die entlang des Pendelarm-Verstellweges verschiebbar sind in die längenvariable Hin- und Herbewegungen der beiden übertragungselemente wandeln und diese wechselweise Bewegung an die beiden, räumlich entfernten drehrichtungsabhängigen Kupplungen übertragen wird, wo sie wiederum in eine kontinuierliche und gleichförmige Drehung einer Ausgangswelle wandelt.

Sogenannte Schrittschaltgetriebe mit stufenloser übersetzungsverstellung sind bekannt und werden in der Patentliteratur in den verschiedensten Ausführungen gezeigt:

Aus der Patentschrift US 4,112,778 ist ein Getriebe bekannt, welches eine stufenlos veränderbare übersetzung zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle vollführt. Das Problem der ruckartigen Rotation an der Ausgangswelle wird in dieser Erfind-ung dadurch gemindert, dass eine Vielzahl von Pendelhebeln sich in ihren sinusförmigen Kraftübertragungsphasen an die Ausgangswelle überlappen. Es wird also jeweils nur ein Teil der Sinuskurve einer Kraftübertragung an die Ausgangswelle weiter geleitet um dann sofort die Kraft des nächsten Pendelarmes in selber Weise an die Ausgangswelle zu übertragen. Dadurch ist zwar die ruckartige Drehung der Ausgangswelle nicht mehr so stark ausgeprägt und schwere Fahrzeuge können von einem solchen Getriebe angetrieben werden. Für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Fahrrades mit seiner entsprechend geringen Eigenmasse, ist es aber ebenfalls ungeeignet.

Die PCT/EP93/01771 Patentschrift zeigt ein Schrittschaltgetriebe, in welchem ein Ring um die Eingangswelle mittels eines Stell-Hydraulikzylinders in eine mehr oder weniger ausgeprägte exzentrische Position geschoben wird. Je stärker der Ring in eine exzentrische Position verschoben wird, je stärker die um den Ring radial angeordneten Pendelarme drehwin- kelversetzt nacheinander auslenken. Diese Teildrehungen werden über überholgetriebe auf die einzelne Ausgangswelle übertragen. Auch bei dieser Konstruktion tritt die Schwierigkeit auf, dass die Rotation der Ausgangswelle nicht gleichförmig ist, sondern ruckartig erfolgt.

Daher ist dieses Getriebe für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Fahrrades mit seiner entsprechend geringen Eigenmasse, ebenfalls ungeeignet.

In der Erfindung US 2,080,665 wird dem Problem der ruckartigen Rotation der Ausgangswelle mit einem gleichförmigen Anstieg der vielfachen Nockenflanken zu Leibe gerückt. Es soll die ruckartige Rotation der Ausgangswelle weitestgehend vermieden werden. Dies kann aber nur zum Teil gelingen, da mit dem Verstellen des gezeigten Achspunktes des Pendelarmes sich die Anstellwinkel der Abtasthebel zu diesen Nocken verändern. Dadurch verändert sich die Geometrie von Nockenflanke zum Abtasthebel und die ursprüngliche Gleichförmigkeit einer Rotation geht mit dem Verändern des übersetzungsverhältnisses wieder in eine ruckartige Drehung der Ausgangswelle über. Für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Fahrrades mit seiner entsprechend geringen Eigenmasse, ist auch dieses Schrittschaltgetriebe ungeeignet.

Die Patentschrift US 4,182,202 zeigt nebst der in allen bisher benannten Schriften vorliegenden Problematik der ruckartigen Rotation der Ausgangswelle ein Verstellen der Aufhängelager der Schubstangen an den Pendelarmes mittels Seilzügen. In der gezeigten Darstellung wirkt die Arbeitslast über die Schräge der Pendelarme entsprechend auf die Seilzüge. Wenn nunmehr ein solches Schrittschaltgetriebe beispielsweise eine Arbeitslast von 6000 N zu bewegen hat (= reale Arbeitslast / Fahrrad), würden dermaßen auf die Seilzüge bis zu 3000 N wirken. Diese enorme Verstellast ist nur in Stationärmaschinen zu beherrschen, an Leichtfahrzeugen wie beispielsweise einem Fahrrad ist die dermaßen am Stellglied zu bewältigende Verstelllast um ein Vielfaches zu hoch. Auch die in einer Variante weiters vorgeschlagene Verstellung des Aufhängepunkt der Schubstangen mittels Zahnstangen und Rollengleitteilen ist für ein Leichfahrzeug nicht praktikabel. Bei solchen Fahrzeugen, wie beispielsweise Mountainbikes, spielen das Gewicht und der mechanische Aufwand eine sehr wesentliche Rolle. Gewicht und technischer Aufwand sind auf ein absolutes Mindestmaß zu reduzieren. Für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie beispielsweise eines Fahrrades, mit 1.) dessen geringen Eigengewicht, 2.) den erforderlich filigranen Bowdenzügen, 3.) dem erforderlich geringen Gewicht des Getriebes und 4.) dem erforderlich geringen technischen Aufwand, ist der Einsatz dieses Getriebes ausgeschlossen.

Das in der Offenlegungsschrift DE 34 11 130 AI gezeigte Schrittschaltgetriebe beseitigt das Problem der ruckartigen Rotation der Ausgangswelle. Es wird die Kurvenbahn einer Kurvenscheibe, auf welcher die Pendelarme laufen so angelegt, dass ein linearer Drehwinkelverlauf gegeben ist. Dadurch wird also die gleichförmige Rotation einer Eingangswelle auch in eine gleichförmige Rotation an der Ausgangswelle gewandelt. In der gezeigten Erfindung fehlt

allerdings eine praktikable Lösung um das Getriebe auf ein Leichtfahrzeug zu übertragen. Außerdem ist es nicht möglich den immensen Aufwand an Bestandteilen sinnvoll auf einem Leichtfahrzeug unterzubringen. Die Konstruktion ist ob ihrer relativ komplizierten Bauweise und großen Anzahl der Bestandteile, sowie wegen des Fehlen eines praktikabel umsetzbaren Schaltmechanismus für beispielsweise den Anbau am Fahrrad ungeeignet.

Das in der Offenleg ungsschrift DE 29 38 013 gezeigte Schrittschaltgetriebe für speziell Fahrräder weist ebenfalls das Kernproblem dieser Stufenlosgetriebe auf: Es verwandelt die gleichförmige Drehung einer Eingangswelle nicht in eine gleichförmige Drehung einer Ausgangswelle, sondern in eine ruckförmige Drehung. Um die Eingangswelle wird eine Exzenterscheibe in eine mehr oder weniger ausgeprägte exzentrische Position geschoben. Je stärker die Exzenterscheibe verschoben wird, je stärker die radial darum angeordneten Pendelarme drehwinkelversetzt nacheinander auslenken. Diese Teildrehungen werden über ein Ratschengetriebe auf die einzelne Ausgangswelle übertragen. Auch bei dieser Konstruktion tritt die Schwierigkeit auf, dass die Rotation der Ausgangswelle nicht gleichförmig ist, sondern ruckartig erfolgt. Daher ist dieses Getriebe für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie eines Fahrrades mit seiner geringen Eigenmasse, an sich auch ungeeignet.

Auch die deutsche Patentschrift DE 696 02 840 T2 zeigt ein ähnliches Getriebe für speziell Fahrräder und weist ebenfalls das Kernproblem der meisten sogenannten Schrittschalt- Stufenlosgethebe auf: Es verwandelt die gleichförmige Drehung einer Eingangswelle nicht in eine gleichförmige Drehung einer Ausgangswelle, sondern in eine ruckförmige Drehung. Um die Eingangswelle wird ein Exzenterring in eine mehr oder weniger ausgeprägte exzentrische Position geschoben. Je stärker die Exzenterring verschoben wird, je stärker die radial darum angeordneten drei Pendelarme drehwinkelversetzt nacheinander auslenken. Diese Teildrehungen werden über ein Ratschengetriebe mit Innenverzahnung auf die einzelne Ausgangswelle übertragen. Auch bei dieser Konstruktion tritt die Schwierigkeit auf, dass die Rotation der Ausgangswelle nicht gleichförmig ist, sondern ruckartig erfolgt. Daher ist dieses Getriebes für den Antrieb eines leichten Fahrzeuges, wie eines Fahrrades mit seiner entsprechend geringen Eigenmasse, an sich ebenfalls ungeeignet.

Auch aus der Patentschrift US 5,603.240 ist ein Schrittschaltgetriebe bekannt, welches eine Kurvenscheibe aufweist, die eine ruckartige Rotation der Ausgangswelle durch die entsprechende Profilierung der Kurvenbahnen verhindert. Mittels der drei, sich in deren Wirkung des Arbeitszyklus überlappenden Pendelarme wird eine gleichförmige und ununterbrochene Rotation der Antriebswelle erzielt. In der gezeigten Darstellung fehlt allerdings eine praktikable Lösung um das Getriebe auf ein Leichtfahrzeug zu übertragen. Zudem sind mehrere Zahn-

Schlüsse in diesem Getriebe vorhanden, welche bekanntermaßen den Wirkungsgrad soweit mindern, dass ein Einsatz am Fahrrad ausgeschlossen werden muss. Auch hier ist es nicht möglich den immensen Aufwand an Bestandteilen sinnvoll auf einem Leichtfahrzeug unterzubringen. Die Konstruktion ist ob ihrer relativ komplizierten Bauweise und großen Anzahl der Bestandteile sowie wegen des Fehlens praktikabel umsetzbarer Schaltmechanismen und des verminderten mechanischen Wirkungsgrades für beispielsweise die Adaption am Fahrrad ungeeignet.

Aus den europäischen Patentschriften EP 0615 587 B1 und EP 0527 864 B1 sind sogenannte „automatische Getriebe", bzw. „elektronische Steuersysteme für Fahrradgetriebe" bekannt. Es wird in den Titeln der Erfindungen der Eindruck erweckt, als ob solche Getriebe ohne weiteres Zutun des Fahrers ein automatisches Umschalten der Getriebeübersetzung vornehmen können. Dieser Eindruck ist grundfalsch, da die elektrisch betriebene Umschaltmechanik auf ein konventionelles Fahrradkettengetriebe wirkt. Dieses kann keinesfalls ohne das Zutun des Fahrers automatisch schalten, da ein nicht vom Fahrer willentliches, „elektronisch" gesteuertes Umschalten fatale Folgen hätte. Würde nämlich der vordere Werfer an den großen Kettenblätter unter Volllast betätigt, würde der Werfer sich in der Fahrradkette verkanten und zerstört werden bzw. die Kette herausspringen. Würde dagegen die hintere Gangschaltung ein nicht vom Fahrer willentlich betätigtes Umschalten unter Volllast stattfinden, würde der Fahrer am Tretpedal urplötzlich „ins Leere" stampfte. Dies hätte wahrscheinlich einen Sturz des Fahrers zur Folge. Die Bezeichnung „elektronisch" und „automatisch" ist in diesem Zusammenhang also irreführend und durch die Erfindungen nicht wirklich erfüllt.

Aufgabe der Erfindung ist es ein stufenloses Getriebe der eingangs erwähnten Art für die Nutzung speziell an Fahrräder zu schaffen. Das Getriebe soll keine „Gänge" aufweisen sondern vollkommen stufenlos schalten. Grundlegende Voraussetzung ist aber vor allem, dass die Drehung der Eingangswelle absolut gleichförmig in die Drehung der Ausgangswelle gewandelt wird. Ebenso unabdingbar ist, dass die Kraftübertragung im vollkommenen Formbzw. Kraftschluss zu erfolgt, sodass praktisch keine Reibeverluste auftreten. Folglich ist jeder Zahnradschluss oder insbesondere Reibeschluss zwischen irgendwelchen Bauteilen zu meiden und das Getriebe soll im Wirkungsgrad nicht unter dem der herkömmlichen Kettenschaltungen liegen. Zudem muss das Getriebe in der Bauweise zum einen recht einfach aufgebaut sein und darf nur aus sehr wenigen Bauteilen bestehen. Zum anderen muss es aber auch sehr leicht und platzsparend sein. Das Umschalten der übersetzung muss mit den gewohnt dünnen Bowdenzügen oder einfacher Hydraulik vonstatten gehen und - im Gegensatz zur herkömmlichen Kettengangschaltung der Fahrräder - soll auch unter Last jederzeit jedes

be-liebige Umschalten der übersetzung möglich sein. Dieses Umschalten soll im Regelfall durch einen kleinen Stellmotor, welcher vom Radcomputer nach voreingestellten Werten im Ab-gleich zu Werten von Fahrrad- und Fahrer-Sensoren völlig automatisiert und ohne jegliches unmittelbares Zutun des Fahrers angesteuert wird, zu erledigen sein. Die unterschiedlichen Kraftvektoren für den Fahrzeugvortrieb, weiche bedingt durch die unterschiedlichen Tretkurbel-Winkelstellung zu den auflastenden Fahrerbeinen auftreten, sollen durch eine dynamische übersetzungsanpassung innerhalb einer Halbumdrehung der Tretkurbel ausgeglich-en werden

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgte dadurch, dass dass sich jeder Pendelarm unter Arbeitslast selbsttätig zur dafür vorgesehen Verkantnasen in der Pendelarm-Durchführung verkantet. Zum Verstellen des übersetzungsverhältnisses werden die sich in einer gleichförmigen und gegenseitig überlappenden Hin- und Herbewegung befindlichen Pendelarme axial durch die Pendelarm-Durchführung verschoben. Schraub-zwingen-ähnlich verkanten sich die Verkantnasen selbsttätig im Arbeitstakt zwischen Pendelarm und Pendelarm-Durchführung. Sie verkanten sich mit dem Auftreten einer Arbeitslast im Arbeitshub also selbsttätig und unbeweglich fixiert ineinander. Ohne jegliche Zutun des Benutzers schließt sich also der Pendelarm während jeden Arbeitszyklus durch die Haftreibung mit der Pendelarm-Durchführung selbsttätig unbeweglich fixiert zusammen.

Alternativ kann die Lösung der Aufgaben auch so erfolgte, dass sich verschiebbare Verstellteile durch das Auftreten einer über die übertragungselemente angelegten Arbeitslast kraftschlüssig zum jeweiligen unverschiebaren Pendelarm verkanten und die Verstellteile dermaßen während des Arbeitshubes dynamisch und selbsttätig zum jeweiligen Pendelarm unbeweglich fixiert werden. Ohne jegliche Zutun des Benutzers schließt sich also der Verstellteil während jeden Arbeitszyklus absolut kraftschlüssig und somit verlustfrei mit dem Pendelarm zusammen. Je größer die Last am übertragungselement, je stärker dieser Kraftschluss selbsttätig, dynamisch sich verkantet.

Der Kraftschluss zwischen Verstellteil und Pendelarm löst sich mit Entfall der Arbeitslast - also während des Rückstellhubes - selbsttätig und ohne weiteres Zutun zumindest soweit, als sich der jeweilige Verstellteil bei Bedarf mittels einer längs zur Pendelarm-Längsachse gerichteten, weit unter der durchschnittlichen vom Verstellteil übertragenen Zugkraft liegenden Kraft verschieben lässt. Im Regelfall und der erfindungsgemäßen Konstruktion zufolge reichen hier schon Zugkräfte mit weniger als 10 kg. Demzufolge können auch die gewohnt dünnen, herkömmlichen Bowdenzüge eingesetzt werden und vor allem wird es

dermaßen möglich unverzüglich und auch unter Last das übersetzungsverhältnis - während des Rückstellhubes - beliebig zu verstellen.

An jedem der Verstellteile ist der Aufhängepunkt für das übertragungselement ausreichend - in eine der beiden Richtungen zur Pendelarm-Längsachse - entfernt von jenem Bereich angebaut, innerhalb dem sich der Verstellteil mit den beiden zugkraftbelasteten und gegenüberliegenden Innenflanken am Pendelarm verkantet. Dieses Funktionsprinzip findet man in ähnlicher Form bei der klassischen Schraubzwinge des Schreiners. Es verkantet sich der verschiebbare Bügel - in diesem Fall aber der Verstellteil - durch eine das Verstellteil schräg verkantende Last in einem zuverlässigen Kraftschluss, welcher sich mit Entfall der Last sofort wieder löst. Dieses Verkanten und Lösen des Kraftschlusses findet an jedem Pendelarm erfindungsgemäß bis zu mehr als 1000-mal pro Minute statt.

Ein Pendelarm wird bedingt durch eine auftretende Arbeitslast, unverschiebbar gegenüber der folglich auf ihn wirkenden Kraft, zu den dafür vorgesehen Verkantnasen in der Pendelarm-Durchführung fixiert. Diese Kräfte entstehen durch die aus dem Pendelausschlag resultierenden mehr oder weniger ausgeprägte Abweichung von der rechteckigen Stellung des Pendelarmes zum Zugelement. Durch eben diese Arbeitslast wird der Pendelarm für die Dauer des Auftretens einer Last durch eben diese Last unverschiebbar gegenüber der folglich auf ihn wirkenden Kraft zur jeweiligen Pendelarm-Durchführung verkantet und in den Verstellnasen fixiert. Je größer die Last am übertragungselement, je stärker die blockierende Haftreibung zu den Verstellnasen bzw zum Pendelarm wirkt.

Der Fahrrad-Steuercomputer erfasst Istwerte zu Fahrdaten des Fahrrades oder auch physiologische Daten des Radfahrer über Sensoren und in Abgleich zu vorprogrammierten Sollwerten steuert er selbsttätig vollautomatisiert und ohne unmittelbares Zutun des Radfahrers das Verstellglied für die Getriebeverstellung erforderlichenfalls an. Die erfassten Daten der Sensoren sind einerseits Tretfrequenz und Geschwindigkeit, anderseits erfassen Sensoren aber z. B. auch Herzfrequenz, Leistung des Fahrers, usw. Im Abgleich zu vorgegeben Daten wie z. B. Soll-tretfrequenz, Sollherzfrequenz, Sollleistung, usw. regelt der Computer über das Verstellglied selbsttätig automatisiert nach. Ein sogenanntes vollautomatisches Fahrradgetriebe mit elektronischem Steuersystem ohne jegliche Einschränkung wurde damit erstmals geschaffen. Ohne weiteres Zutun des Fahrers wird ein automatisches Umschalten der Getriebeübersetzung vorgenommen. Dieses Umschalten ist nur von den Daten, die der Radcomputer von den Sensoren erfährt abhängig und kann sofort und bei jeder beliebigen Getriebeauslastung stattfinden. Ein einzelnes Verstellglied kann die Getriebeübersetzung durch die wechselweise Freibeweglichkeit der Pendelarme zum jeweiligen Pendelarm-Durchlass

im Rückstellhub in jeder beliebigen Auslastung verstellen. Das Verstellglied verstellt das erfindungsgemäße Getriebe stufenlos ohne unmittelbares Zutun des Radfahrers absolut selbsttätig. Eine Elektronik zur Ansteuerung des Verstellmotors kann eine Verstellung des Getriebes naturgemäß wesentlich schneller und präziser als jedes händische Schalten durch den Fahrer erledigen.

Das Verstellen der Pendelarmlänge erfolgt mittels hydraulischer, pneumatischer oder elektromotorischer oder auch mittels Bowdenzügen. Diese Verstellelemente erzeugen eine Kraftvektoren, welche einer Federkraft der Rückstellfeder entgegen gerichtet ist. Grundsätzlich sind erfindungsgemäß verschiedene Verstellglieder denkbar wie z. B.: Direkt am Pendelarm oder über Bowdenzug wirkende elektrische Verstellmotoren, pneumatische oder hydraulische Verstellglieder, wobei das pneumatische Verstellglied z. B. aus einen an Bord befindlichen, auch händisch zu befüllenden Drucklufttank gespeist werden kann. Die Verstell-Bowdenzüge können von einem Stellmotor oder aber auch von einen händisch zu bedienenden Verstellelement angesteuert / verstellt werden.

Die Rüchstellfeder hat auch die Aufgabe das Lösen der Verkantung zwischen Pendelarm und Pendelarm-Durchlass während des Rückstellhubes aktiv zu unterstützt. Die Feder ist räumlich so angeordnet, dass sie eine der Federkraft zur Rückstellung der Kupplung und der übertragungselemente entgegen gerichtete Kraft zwischen den Bauteilen der Pendelarm- Durchführung und des Pendelarmes für das vollständige Lösen der Verkantung erzeugt. Durch diese, im Pendelarm der Federkraft zur Kupplungsrückstellung entgegen gerichtete Federkraft, wird also ein Kraftvektor erzeugt, welcher größer ist als jene, der im Rückstellhub noch an den übertragungselementen anliegt. Dadurch wird die Verkantung zwischen Pendelarm und Pendelarm-Durchführung im Rückstellhub vollständig gelöst und der Pendelarm zum Gleitteil im Pendelarm-Durchlass hin verschoben.

Die Pendelarme sind auf je einer separaten Pendelachse angebracht. Auf dieser Pendelachsen sitzen die Tastarme und daran die Tastrollen, welche radial um eine halbe Sinuslänge, oder eineinhalb, oder zweieinhalb, usw., einer Kurvenscheibennocke versetzt sind.

Dieser Abstand einer halben Sinuslänge erlaubt, dass die beiden Laufrollen der Tastarme gemeinsamauf einer einzelnen Kurvenscheibe laufen. Mit einer halben Sinuslänge ist die Hälfte jene Länge einer Kurvenscheibennocke vom UT bis zum OT und wieder zurück bis zum nächsten UT gemeint. Die Versetztheit um eine halbe Sinuslänge einer Kurvenscheibennocke muss sich aber nicht unbedingt auf einer Nocke abspielen, die Versetztheit kann sich auch beispielweise zwei Nocken mit 1 ,5 Sinusabständen oder 2,5, usw., abspielen,

Die Kurvenscheibe weist zu den Laufrollen in jenem Bereich, in welchem die Tretpedal- Längsachse den für die Kraftabgabe ungünstigsten Winkel zum Kraftvektor der auflastenden Beine des Fahrers bildet eine relativ niedrige Nockenhöhe auf. In dynamischem Ansteigen weist sie umgekehrt weist sie in jenem Bereich, in welchem die Tretpedal-Längsachse den für die Kraftabgabe günstigsten Winkel zum Kraftvektor der auflastenden Beine des Fahrers bildet, eine maximale Nockenhöhe auf. Beim Auflasten auf den Tretpedalen kann der Fahrer am OT bzw. OT, bedingt durch die Winkelstellung zur Tretpedal-Längsachse zu dem von ihm erzeugten Kraftvektor, die geringste nutzbare Vortriebskraft ausüben. Um die daraus resultierende Lastunwucht abzubauen bzw. zu glätten wird erfindungsgemäß durch die dynamische Nockenverflachung im Bereich des UT bzw. OT jeweils das überseztungsverhält- nis von Radumdrehung zu Pedalumdrehung verringert. Dies führt ergonomisch zu einer vergleichsweise ausgeglichen Auslastung des Fahrers.

Jener während eines Verstellvorganges versäumte Verstellweg, welcher wegen der wechselweisen Blockiertheit der Pendelarme nicht unmittelbar am Pendelarm in einen ausführbaren Verstellweg umsetzbar ist wird in einem mechanischen Pufferglied zwischengespeichert und generell im folgenden Rückstelltakt vom betroffenen Pendelarm wieder aufgeholt. In einer erfindungsgemäßen Variante besitzen die Bowdenzughüllen eine ausreichende federnde Stauchbarkeit um das mechanische Pufferglied darzustellen. In einer weiteren erfindungsgemäßen Variante besitzen die Seilzüge eine ausreichende federnde Elastizität um das mechanische Pufferglied darzustellen Werden für das Verstellen der Pendelarmlänge beispielsweise Bowdenzüge verwendet, ist den beiden Bowdenzügen ein Pufferglied zwischen- oder vorgeschalten, welches den Verstellweg während der wechselseitigen Blockiertheit eines Verstellvorganges reversibel aufnimmt / speichert. Sobald sich die Verkantung des Pendelarmes löst, ist dieser wieder beweglich und das Pufferglied gibt die versäumte Verstellwegstrecke an den betroffenen Pendelarm ab. Besitzen die Bowdenzughüllen eine ausreichende federnde Stauchbarkeit kann diese oder andere mechanische Pufferglieder entfallen, da der am Pendelarm nicht als Verstellweg ausführbare Verstellweg die Bowdenzughülle vorübergehend staucht, welche den besagten Verstellweg nach dem Freiwerden des blockierten Pendelarm an diesen abgibt / nachholt. Besitzen die Bowdenzüge eine ausreichende federnde Elastizität können andere mechanische Pufferglieder entfallen, da der am Pendelarm nicht als Verstellweg ausführbare Verstellweg die Bowdenzüge vorübergehend streckt, welche federnd den besagten Verstellweg nach dem Freiwerden des blockierten Pendelarm nachholt. Als mechanisches Pufferglied kann auch eine sternförmige Seilverknüpfung eingesetzt, bei welcher der den Verstellzug ausübende einzelne Stellzug mittig und die beiden zum Pendelarm führenden Seile seitlich versetzt auf den Verknüpfungspunkt im Sternmittel-

punkt zulaufen. Durch diese sternförmige Verknüpfung der Seile wird erreicht, dass die Seilverbindung zwischen blockiertem Seil und dem, vom Verstellmotor her Zug ausübenden Seil den Knick in der Sternmitte etwas glättet / streckt wird und folglich der nicht blockierte Pendelarm etwas schneller verstellt wird.

Jedem der übertragungselemente ist ein Schwerlast-Federelement zwischengeschaltet, welches sich ab dem Auftreten einer bestimmten Schwerlast lastdynamisch und reversibel zu strecken beginnt und sich dermaßen das übertragungselement lastdynamisch verlängert. Diese Einrichtung ersetzt quasi die kleinsten übersetzungen des Getriebes, da durch das Strecken der Schwerlastfeder diese weniger Weg an die Freiläufe abgeben können. Die in der Schwerlastfeder sodann eingespeicherte Energie wird jeweils zu Beginn des Rückholtaktes wieder dem nächsten Arbeitstakt, diesen unterstützend rückgeführt.

Die Lastfeder wird im Arbeitshub lastdynamisch verformt und die dermaßen gespeicherte Federspannung im nächsten Rückstellhub arbeitswirksam wieder abgegeben. Es herrscht am betroffenen Zugelement noch ein arbeitswirksamer Zug auf die drehrichtungsabhängige Kupplung, obwohl an der Kurvenscheibe bereits die Rückstellung des Pendelarms begonnen hat. Ein Weg, welcher im Arbeitshub am Zugelement erzeugt wurde wird also nicht zur Gänze an das Rad abgegeben sondern in der Feder gespeichert um im späteren Rückstellhub als zusätzliche Kraft für den Fahrzeugvortrieb zu wirken. Dabei kommt die Eigenheit der Stahlfedern dem Wirkungsgrad einer solchen erfindungsgemäßen Einrichtung sehr entgegen, da diese Federn eine als Verformung gespeicherte Energie bei deren Entspannung zu annähernd 100% wieder abgeben, also keine Verlustenergie - z. B. Wärme - produzieren.

In einer erfindungsgemäßen Variante kann das lastdynamische Federelement in dessen Federkraft von außen her verstellt werden. Eine solche Federkraftverstellung kann z. B. durch ein hydraulisches Element, welches die Vorspannung des Federelementes erhöht bzw. verringert, bewerkstelligt werden. Die Einrichtung der in der Federkraft verstellbaren Schwerlastfeder könnte an sich für sich alleine bereits ein einfaches lastdynamisches Stufen- losgetriebe darstellen. Diese Variante ist in der gegenständlichen Erfindung inkludiert und könnte jederzeit für sich alleine separat existieren. Es wäre bei diesem einfachen Schrittschaltgetriebe keine weiteren Verstelleinrichtungen erforderlich.

Die drehrichtungsabhängige Kupplungseinrichtung besteht aus einem rotationssymmetrischen Kern, der kraftschlüssig mit der Radnabe verbunden ist und auf dem axial nebeneinander zwei Klemmkörperfreilaufe angeordnet sind, die jeweils von einem rotationssymmetrischen Ring ummantelt sind, die ihrerseits äußerlich beide von einem damit formschlüssig verbünd-

enen Kettenritzel oder Zahnriemenscheibe umgeben sind. Durch den Einsatz der an sich bekannten Klemmkörperfreiläufe, welche axial nebeneinander auf einem rotationssymmetrischen Freilaufkern angeordnet sind erspart man sich einen Vielzahl an fetrigungstechni- schen Schritten. Dem gegenüber bedürfen Ratschen-Freiläufe, Klemmkugelfreiläufe, etc. nicht rotationssymmetrischer Bauteile mit wesentlich größerem fertigungstechnischem Aufwand. Zudem schrumpft durch die Anwendung der Klemmkörperfreiläufe nicht nur der fertigungstechnische Aufwand, sondern die Baugröße der drehrichtungsabhängigen Kupplung minimiert sich auf das denkbar kleinste Maß. Weiters weisen diese Klemmkörperfreiläufe den Vorteil auf, dass sie einerseits mit Beginn des Arbeitstaktes praktisch ohne Leerdrehung sofort schließen und anderseits mit Begin des Rückholtakts ohne sogenannte „Losbrechkraft" wieder öffnen.

In dem Verfahren zum Betreiben eines Getriebes mit einer stufenlos veränderbaren übersetzung zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle wird beschrieben, dass zur Gewichts- und Baugrößenreduktion eines solchen Fahrradgetriebes jeder der Pendelarme innerhalb einer Tretkurbelumdrehung mehrere, aber möglichst eine Vielzahl an Ausschlägen tätigen soll. Dies gelingt dadurch, indem auf der antreibenden Kurvenscheibe möglichst eine Vielzahl von Nocken vorgesehen sind. Sind beispielweise ein Dutzend Nocken vorgesehen, genügt bereits eine durchschnittliche Nockenhöhe von weniger als 2 cm um eine derartigen Hubweg der Abtastarme zu erzeugen, dass diese erfindungsgemäß ausreichend Weg beschreiten und umgekehrt nicht übermäßig Last an Ihnen anliegt.

Das Verfahren zum Betreiben eines Getriebes beschreibt des Weiteren, dass drehrichtungs- abhängige Kupplungen eingesetzt werden, welche die erfindungsspezifisch hohe Schaltfrequenzen von unter Umständen bis ca. fünfzig Hz bewältigen können. (50 öffnungs- und Schließvorgänge / Sekunde) und mit einem Schließweg von weniger als 3° der Drehung der Außenringe zum Freilaufkern bewältigen können. Diese hohe Schaltfrequenz ist Voraussetzung, dass das Getriebe im Gewicht reduziert werden kann. Eine Verdoppelung der Schaltfrequenz bedeutet de facto umgekehrt eine Halbierung der Last und somit auch annähernd eine Halbierung des Gewichtes.

Im Besonderen geeignet sind als erfindungsgemäß funktionierende drehrichtungsabhängige Kupplungen, welche losbrechkraftfrei den Kraftschluss zwischen Außenring und Freilaufkern lösen. Das Auftreten von Losbrechkräften würde oft starke bis gar nicht erfüllbare Rückstellkräfte für die Freilaufgetriebe erfordern. Es bestünde also die Gefahr, dass bei der Anwendung bestimmter Freilauf-Bauformen ein, die Funktion des Getriebes störende Blockiertheit für die Rückstellung aufträte.

Zur Bewältigung der erfindungsgemäß erforderlichen Anforderungen und zum Verhindern einer Blockiertheit im Rückstelltakt, sowie mit der erforderlich hohen Schaltfrequenz von drehrichtungsabhängige Kupplungen geschalten wird sind die sogenannten Klemmkörperfreiläufe geeignet. Diese Klemmkörperfreiläufe erfüllen als einzige bekannte Bauform alle erfindungsgemäßen Anforderungen vorzüglich.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des Getriebes mit deren einzelnen Kurvenscheibe und den zwei radial um eine halbe Sinuslänge einer Kurvenscheiben- nocke versetzten Pendelarmrollen sowie die Verstellung mit Bowsenzügen und der zugehörigen elektronischen Steuerung.

Fig. 2 zeigt den schematischen Schnitt A - A / Draufsicht aus der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine alternative Bauweis zu Fig. 1 mit einer schematische Darstellung einer Seitenansicht des Getriebes mit doppelter Kurvenscheibe.

Fig. 4 zeigt den Schnitt durch den Pendelarm in seiner längstmöglichen Einstellung und außerdem wird die Rückstellfeder für den Pendelarm und die Schwerlastfeder gezeigt. In dieser Darstellung erfolgt die Verstellung des Pendelarmes beispielhaft mittels Bowdenzüg- en.

Fig. 5 zeigt ebenfalls einen Schnitt durch den Pendelarm in einer Verstellung bei der er in etwa zur Hälfte ausgefahren ist. In dieser Darstellung erfolgt die Verstellung des Pendelarmes beispielhaft mittels hydraulischen Verstellgliedern.

Fig. 6 zeigt die beiden Pendelarme in Verbindung mit einer Verstelleinrichtung bei der die wechselweise vorübergehenden Verstell-Blockiertheit eines Pendelarmes durch die sternförmige Verschaltung der Seile als Pufferglied abgefangen / gespeichert wird.

Fig. 7 zeigt eine Sonderanwendung der Schwerlastfeder mit einer Verstelleinrichtung, welche von außen her während des Fahrbetriebes die Vorspannung der lastdynamischen Feder verändern kann.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die drehrichtungsabhängige Kupplung mit den zwei Klemmkörperfreiläufen und den Schnitt durch die Radnabe.

Fig. 9 zeigt eine schematische Seitenansicht der Kurvenscheibe und der Tretpedale zur dynamischen Verflachung bzw. Erhöhung der Kurvenscheibennocken für das Verringern des übersetzungsverhältnisse im Bereich UT / OT in Abhängigkeit zur Pedalstellung.

In Fig.1 wird eine mehrnockige Kurvenscheibe 7 gezeigt, sowie die Pendelachsen 10 mit den dadurch verschiebbaren Pendelarmen 15. Des Weiteren wird die Ansteuerung der Pendelarmverstellung via Bowlezügen 25 gezeigt und deren elektromotorische 30 Verstellung und dessen Ansteuerung von einem Bordcomputer 31 , der gegenüber einer Solleinstellung den von den Sensoren 33, 34 ermittelte Istwert durch Verstellen der Getriebeübersetzung nachjustiert.

Die Zahl der Nocken 8 ist auf der Zeichnung mit vier dargestellt. Im Regelfall sind aber eher rund ein Dutzend dieser Nocken 8 angeordnet, um einerseits den einzelnen Hub des Abtastarmes 13 auf ein vernünftiges Maß zu begrenzen (< 20 mm) bei gleichzeitig mechanisch bewältigbarer Last am Abtastarm 13 bzw. der Abtastarm-Laufrolle 14. Bleibt diese Last, wie erfindungsgemäß gelöst, gering können die kleinsten Standart-Lastwalzlager 14 eingesetzt werden.

Die Form der Nocken 8 zeigt außerdem, dass die ansteigende Rampe des Arbeitstaktes wesentlich länger ist, als die abfallende Rampe des Rückstelltaktes - der Arbeitshub 21 also ein größeres Winkelsegment einnimmt, als der Rückholtakt 22. Die Ursache hiefür liegt darin, dass die Arbeitstakte 21 zum ununterbrochenen Wirken am Laufrad 3 bzw. den Rücklaufsperren 27 sich überlappen müssen - der eine Arbeitstakt 21 also gerate noch aktiv ist, wenn der andere 21 gerade anfängt aktiv zu werden.

Bei der Anordnung der Pendelarmachsen 10 ist erkennbar, dass diese radial zueinander versetzt sind. Der Abstand beträgt in der gezeigten Darstellung eine halbe Sinuslänge einer Nocke 8. Dadurch kann auf eine zweite Kurvenscheibe 7 verzichtet werden weil sich eine, die Abtastarme 13 aktivierende Nocke 8 stets im sinngemäß richtigen Abstand zum nächsten Abtastarm 13 bzw. zur nächsten Abtastarmlaufrolle 14 befindet.

Die gezeigten Pendelarme 15 in der Stellung des schnellsten Gang können aus dieser Stellung durch die Bowdenzüge 25 gezogen - nach unten verstellt werden. Die Rückstellung der Pendelarme 15 erfolgt umgekehrt durch eine Rückstellfeder 28.

Die Bowdenzüge 25 werden parallel im Bedarfsfall durch den elektrische Stellmotor 30 verstellt. Dieser Stellmotor 30 könnte grundsätzlich natürlich auch durch beispielsweise ein pneumatisches Stellglied ersetzt werden oder auch durch einen einfach manuellen Verstellmechanismus.

Der den Stellmotor 30 ansteuerten Radcomputer 31 ist vom Fahrer auf einen bestimmte Sollwerte programmiert. Ein solcher Sollwert kann beispielsweise die Tretfrequenz sein. Am Sensor 33 misst der Radcomputer 31 ständig den Istwert, wird nun der Sollwert beispielsweise unterschritten, regelt der Radcomputer 31 über den Stellmotor 30 das übersetzungsverhältnis des Getriebes soweit zurück, bis Istwert und Sollwert wieder deckend sind.

Die Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A und den prinzipiellen Aufbau der Pendelachsen 10 mit den damit verbunden Abtastarmen 13 und deren räumliche Stellung zum Fahrradrahmen 4 und der Kurvenscheibe 7. Die gezeigte Sicht ist aus der Vogelperspektive zu verstehen. In der Darstellung wird auch die Durchführung der beiden radial und in der Tiefe versetzten Pendelarme 15 gezeigt. Die Pendelarmachsen 10 münden in einem Lagerbock, welcher seinerseits starr mit dem Fahrradrahmen 4 verbunden ist.

In der Darstellung ist der mechanischen Anknüpfungspunkt der übertragungselemente 26 an den Pendelarmen 15 nicht sichtbar.

Alternativ zu Fig. 1 wird in Fig. 3 dasselbe Getriebe mit dem Unterschied gezeigt, dass nicht ein Pendelarm verschiebbar ist sondern ein Verstellteil 108, welcher sich zum nicht verschiebbaren Pendelarm 104 verkantet. Im Prinzip geschieht bei Auftreten einer Arbeitslast das Selbe, wie in Fig. 1: Es wir durch diese Last eine selbsttätiges Verkanten eines Verstellteil 108 zum Hubgeber - in diesem Fall dem Pendelarm 104 - hergestellt. In der Darstellung ist zu sehen, dass für jeden dieser nicht verschiebbaren Pendelarme 104 eine eigne Kurvenscheibe 105 vorgesehen ist. Diese zweite Kurvenscheibe 105 ist strichliert dargestellt, auf die Darstellung des zweiten Pendelarm 104 und übertragungselement 109 wurde verzichtet da sich diese Teile in der Seitenansicht fast vollständig decken.

Alle übrigen Funktionen hinsichtlich Verstellens des Verstellteiles 108, Ansteuern der Ver- stell-Bowdenzüge, die Radcomputersteuerung, überlastfeder 35, etc. decken sich mit der Variante nach Fig. 1

Die Fig. 4 zeigt einen über Bowdenzüge 25 bewegten Pendelarm 15, der in der gezeigten Stellung den höchstmöglichen Hub am übertragungselement 26 erzeugt. Der Bowdenzug 25 holt den Pendelarm 15 über den Seilzug 25 nach unten - verringert so das übersetzungsverhältnis stufenlos. Umgekehrt stellt die Rückstellfeder 28 den Pendelarm 15 wieder nach oben - soweit dieser vom Seil 25 zurückgelassen wird.

Diese gezeigte Rückstellfeder 28 übt aber Grund ihrer geometrischen Form und Grund der Aufhängepunkte an der Pendelarmachse 10 und dem Pendelarm 15 nicht nur eine Rückstellkraft auf den Pendelarm 15 aus. Vielmehr übt sie auch eine Kraft aus, welche der Rückstellkraft von Freilauf 27 - und somit auch dem übertragungselement 26 entgegen gerichtet ist. Dadurch wird erreicht, dass der Pendelarm 15 im Rückstelltakt 22 tatsächlich aus der Verkantung zur Pendelarmachse 10 gelöst wird und ggf. jederzeit während jeden Rückstelltaktes 22 verstellt werden kann.

Die Fig. 5 zeigt einen über einen hydraulischen Zylinder/Kolben/Pleuel 24 bewegten Pendelarm 15, welcher in der gezeigten Stellung einen mittleren Hub 20 am übertragungselement 26 erzeugt. Der Pleuel holt den Pendelarm 15 nach unten - verringert so das übersetzungsverhältnis stufenlos. Umgekehrt stellt die Rückstellfeder 28 den Pendelarm 15 wieder nach oben - soweit dieser vom Seil 25 zurückgelassen wird.

Auch diese Form der Rückstellfeder 28 übt Grund der Aufhängepunkte an der Pendelarmachse 10 und dem Pendelarm 15 nicht nur eine Rückstellkraft auf den Pendelarm 15 aus. Vielmehr übt sie auch eine Kraft aus, welche der Rückstellkraft von Freilauf 27 - und somit auch übertragungselement 26 entgegen gerichtet ist. Dadurch wird erreicht, dass der Pendelarm 15 im Rückstelltakt tatsächlich aus der Verkantung zur Pendelarmachse 10 gelöst wird und ggf. jederzeit während jeden Rückstelltaktes 22 verstellt werden kann.

In Fig. 6 wird gezeigt mit welch einfacher Verknüpfung 41 der Seilzüge 25 eine ausgleichende „Federwirkung" zu den zu verstellenden Pendelarmen 15 erzielt ist. Ein solcher Federpuffer ist erforderlich, da eine der beiden Pendelarme 15 im Betrieb - also während des Arbeitstaktes 21 - unverstellbar blockiert ist. Wird nun eine Verstellung bei einem blockierten Pendelarm 15 vorgenommen, verschiebt sich das Sternmittel 42 der Seilverknüpfung 41 kurzfristig hin zum blockierten Pendelarm 15. Ist der Arbeitstakt 21 des entsprechenden Pendelarmes 15 wieder gelöst, öffnet der Pendelarm 15 seine Verkantung zur Pendelarmachse 10 und der „versäumte Verstellweg" wird nachgeholt - die Verknüpfung 41 sucht selbsttätig wider die Sternmitte 42, wird dorthin rückstellt.

In dieser Fig. 6 ist auch deutlich die Anordnung der Schwerlastfedern 35 zu sehen. Diese Schwerlastfedern 35 ersetzen quasi die „kleinen Gänge" eines Getriebes. Sie beginnen sich ab einer bestimmten Schwerlast zu dehnen, womit nicht mehr der ganze Hubweg des übertragungselementes 26 an die Freiläufe 27 übertragen wird. Der in die Schwerlastfeder 35 abgespeicherte verlorene Weg wird im anschließenden Rückstelltakt 22 über die Rampen des Rückstelltaktes 22 auf der Kurvenscheibe 7 dem benachbarten übertragungselement 26 als zusätzlich Zugkraft weitergegeben. Diese versetzte Abgabe der Arbeitsleistung mittels einer Zwischenspeicherung in einer metallischen Feder 35 funktioniert bekanntlich verlustfrei.

In Fig. 7 wir ein spezielle Anwendung der Erfindung gezeigt, bei der auf die Verstellbarkeit des Pendelarmes 15 gänzlich verzichtet wird und nur die lastdynamische Streckbarkeit einer Schwerlastfeder 35 für die Verstellung des übersetzungsverhältnisses vom Getriebe genutzt wird. Dazu war eine Einrichtung zu schaffen, welche eine Verstellung der Federkraft von außen her erlaubt. In der gezeigten Darstellung erfolgt diese Verstellung der Federkraft mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders 39. Andere, wie auch immer geartete Methoden zur Verstellung der Federkraft sind denkbar und verlassen dermaßen nicht den Erfindungsgegenstand.

In Fig. 8 wird der prinzipielle Aufbau der gesamten Freiläufe 27 und der Radnabe 2 im Schnitt gezeigt. Grund der Anwendung von Klemmkörperfreiläufen 46 besteht der Freilaufkern 45 aus einem einfachen rotationssymmetrischen Rohr. Auch die beiden Außenringe 47 mit deren formschlüssig umlaufenden Ritzeln 48 bestehen aus einfachen rotationssymmetrischen Ringen 47. Dies ist produkttechnisch höchst vorteilhaft. Die Radnabe 2 ist formschlüssig entlang einer gemeinsamen Mittelachse zum Freilaufkern 45 mit diesem verbunden. Freilaufkern 45 und Radnabe 2 sind zum äußeren Abschluss hin auf der Radachse 49 Kugel-gelagert.

Die Fig. 9 zeigt, dass die Nocken 8 umlaufen nicht gleich hoch sind, sondern in jener Stellung 51 , in der die Pedale in der OT/UT zum Fahrer stehen, niedriger 53 sind. Dadurch wird erreicht, dass der UT/OT-Durchgang der Pedale 6 schneller von Statten geht als jener, in dem die Pedale 6 die maximale Tretlast 52 aufnehmen können. Diese Einrichtung ist für den Fahrer von Vorteil, da dessen Auslastung auch innert einer Pedalumdrehung vollständiger und gleichmäßiger wird. Dies erbringt ergonomisch massive Vorteile.

Legende:

1. Eingangswelle / Tretkurbelwelle 32. Händisch bedienbar. Verstellhebel

2. Ausgangswelle/ Radnabe 33. Tretfrequenzsensor /

3. Laufrad Drehmomentsensor

4. Fahrradrahmen mit dem Lagerbock 34. Herzfrequenzsensor / sonstige für die Pendelarmachsen 10 Sensoren für physiologische Daten

5. Tretlager 35. Lastdynamisches Federelement

6. Treter (Lastfeder)

7. Kurvenscheibe 36. Kraftvektor der Rückstellfeder zum

8. Kurvenscheibennocken Lösen der Pendelarm-Verkantung

9. Pendelarm gesamt (inkl. 13 + 14) 37. Halbe Sinuslänge (1/2 Sinuswinkel)

10. Pendelarmachse einer Kurvenscheibennocke

11. Pendelarm-Durchführung 38. Einsschubbohrung für die Feder 28

12. Drehlager der Pendelarme 39. Hydraulisch verstellbares Element

13. Abtastarm an der Pendelarmachse zur Vorspannung der Feder 35

14. Abtastarm- Laufrollen zur 40. Rückstellfeder für den Rückstellhub Kurvenscheibe (für übertragungselemente,

15. Verschiebbare Pendelarme bzw. überholkupplungen + Pendelarme) Verstellteile 41. Pufferglied / sternförmige

16. Veränderbares Längenmass des Seilverknüpfung Pendelarmes 42. Verknüpfungspunkt im

17. übertragungselement- Stemmittelpunkt Aufhängepunkt am Pendelarm 43. Bowdenzugmantel (Endpunkte am

18. Verkantnasen in der Pendelarm- Fahrzeug fixiert) Durchführung 44. Einzelner Bowdenzug vom

19. Gleitflanken zum Verhindern eines Verstellglied 30 zum Verkantens im Rückstellhub Verknüpfungspunkt 42

20. Pendelarm-Verstellweg 45. Rotationssymmetrischer

21. Arbeitshub Freilaufkern

22. Rückstellhub 46. Klemmkörperfreiläufe

23. Längsachse des Verstellweges 47. Rotationssymmetrische Außenvom Pendelarm ringe um Klemmkörperfreiläufe

24. Hydraulischer oder pneumatischer 48. Kettenritzel oder ZahnriemenVerstellmechanismus scheibe auf den Außenringen 47

25. Verstell-Bowdenzug zum einzelnen 49. Laufradachse Pendelarm 15 50. Tretpedal-Längsachse

26. Flexible übertragungselemente 51. Ungünstigster Winkel zwischen

27. Drehrichtungsabhängige auflastendem Fahrerbein und Kupplungseinrichtung Tretpedal-Längsachse

28. Pendelarm-Rückholfeder 52. Günstigster Winkel zwischen

29. Federelement zwischen den auflastendem Fahrerbein und Verstellzügen 25 Tretpedal-Längsachse

30. elektromotorisches, hydraulischer 53. Minimale Nockenhöhe oder pneumatisches Verstellmotor 54. Maximale Nockenhöhe

31. Fahrrad-Steuercomputer

103 Pendelarmachsen

104 Pendelarm

105 Kurvenscheibe

106 Kurvenscheibennocke

108 Verstellteil

109 übertragungselemente

110 drehrichtungsabhängige Kupplungen

112 Aufhängepunkt des übertragungselements am Verstellteil

125 Tretkurbel

128 Fahrradrahmen

130 Pendelarm-Laufrollen

138 Hubweg des Pendelarmes

144 Mittelstellung des Pendelarms