NO333486B1 - Flertrinns navgir med gjennomgående bolt - Google Patents

Description

FLERTRINNS NAVGIR MED GJENNOMGÅENDE BOLT

OPPFINNELSENS VIRKEOMRÅDE

Foreliggende oppfinnelse er relatert til flertrinns interne planetnavgir for to- og trehjuls sykler, og andre helt eller delvis pedaldrevne kjøretøy. Mer spesifikt handler det om grensesnittet mellom slike interne navgir og kjøretøyet, og de interne og eksterne mekanismene som muliggjør slikt et grensesnitt.

BAKGRUNNSINFORMASJON

Fremskritt innen terrengsykkelsporten har bragt med seg et behov for girsystem med en stor girbredde og et stort antall utvekslinger for bruk i særskilt kupert terreng, som er tilstrekkelig robust for bruk i grovt terreng, og med egenskaper som muliggjør høy ytelse i konkurransesituasjoner. Heri ligger en utfordring i at interne navgir på markedet idag i så måte ikke anses attraktive. Ett trekk av særlig ulempe er deres mangel på sideveis stivhet, hvilket kan tilskrives grensesnittet mellom slike nav og kjøretøyet. Foreliggende oppfinnelse beskriver et navgir med et grensesnitt som løser denne utfordringen.

Stivhet i den bakre rammen av sykkelen er kritisk for høy-ytelses bruk i grovt terreng. Terrengsykling utsetter bakhjulet for høyere og mer plutselige sideveis krefter enn landeveissykling eller bysykling. Sideveiskreftene blir overført som torsjonskrefter til bakrammen via hjulnavet. Hvis navbolten er for myk eller utilstrekkelig forhåndslastet, vil festeanordningen mellom ramme og hjul kunne oppleve noe adskillelse fra navet under sideveis belastning. I dette tilfellet vil rammen i seg selv være den største bidragsyter til systemets stivhet, og systemet vil oppfattes som utilstrekkelig stivt for prestasjonsorientert sykling. I de senere år har bevissthet om at bruk av en vertikalskjærkraft-lastbærende gjennomgående bolt for å låse rammen til hjulet forbedrer stivheten gjort slike mekanismer vanlige på nav for avhoppsgir. Interne navgir ville på samme vis opplevd nytte av en slik økt stivhet, relevansen av en slik løsning er indikert av WO2009151334, som fremviser et nytt konsept for konstruksjon av interne navgirsystem, beskrivende et patronbasert navsystem bestående av et navskall og en patron, de foregående selektivt sammenføy ba re, patronen potensielt inneholdende forskjellige typer forseglede girmekanismer såsom planetnavgir, CVT-gir eller interne avhoppsgir, én utførelsesform angitt med en gjennomgående bolt for å bære lasten av de vertikale skjærkreftene. Å frembringe et navgir med et slikt grensestnitt krever imidlertid oppfinnelse av helt nye interne mekanismer. Foreliggende oppfinnelse beskriver en løsning på dette problemet.

Med vertikal skjærkraft er ment forskjellen i kraft overført vertikalt, på den ene side fra bakken, av hjulet og navet, og på den andre siden av kjøretøyet og rytteren, av hjulakselfestene. For å forhindre vertikal separasjon av nav og kjøretøy, er navet utstyrt med midler for å bære lasten av denne skjærkraften. Slike midler har tradisjonelt blitt fremstilt i to forskjellige varianter. I den første varianten ibefatter navet en aksel, definerende en rotasjonsakse, hvori middelet for å bære lasten av vertikalskjærkraften fremstår integrert med navet under bruk og fjerning av hjulet, som navtapper befinnende seg i de begge aksielle endene av navet. Tappene forhindrer ikke også aksiell separasjon av ramme og nav. Dette oppnås med for eksempel kraftige muttere, som blir skrudd på tappene, hvilket presser rammen mot tappene, og hvilket dermed gir tilstrekeklig stivhet for aktiv sykling i røft terreng. Imidlertid vil fjerning av et hjul festet med slike muttere, for eksempel i tilfelle av en punktering, ett dekkskifte, vedlikehold eller av andre typiske grunner, være komplisert og tidkrevende, det krever verktøy, kraft, og kompetanse. Alternativt kan aksiell separasjon forhindres ved bruk av en hurtigkobling, hvori navet og de aksielle tappene har en hul sentral tunnell gjennom den hele aksielle lengden av enheten, med en indre diameter som korresponderer med den ytre diameter av en ikke-lastbærende 05mm gjennomgående bolt, med en mutter i den ene enden og en kopp som styres av en spak i den andre. Når hurtigkoblings-spaken blir anvendt vil koppen trekke seg sammen mot mutteren, hvilket strammer rammen opp mot navet, og systemet overvinner dermed de stasjonære aksielle separasjonskreftene. Slike systemer er enkle, gir tilstrekkelig stivhet for vanlig transport på asfalterte veier, og krever ikke mye tid, verktøy eller kompetanse å bruke. Imidlertid er den 05mm ikke-vertikalskjærkraft-lastbærende hurtigkoblingsbolten, som mange andre deler brukt på terrengsykler idag, konstruert for bruk på landeveissykler, ikke for belastningen av aktiv terrengsykling. På grunn av den lille diameteren av bolten og dens dermed aksielle elastisitet gir ikke løsningen tilstrekkelig stivhet eller støtte mot de høye sideveisbelastningene forårsaket av slik sykling.

Brukere har søkt midler for å feste hjul til kjøretøysrammer hvilket tilbyr både ekstraordinær stivhet under bruk og enkel montering og demontering av hjulet, hvilket bringer oss til den andre varianten av midler for å bære lasten av de vertikale skjærkraftene. Avhoppsgirede kjøretøyer blir i økende grad sett med gjennomgående bolter av stor diameter, som både bærer lasten av de vertikale skjærkreftene og motvirker aksiell ramme-hjul separasjon. Navakselen og rammen vil da fungere som en kontinuerlig struktur, hvilket resulterer i et stivere system. Imidlertid må slike gjennomgående bolter være av en viss diameter for ikke å bli bøyd under bruk. For å imøtekomme dette må navet være spesialkonstruert med en samsvarende aksiell tunnell med stor diameter i dens fulle lengde, og spesiallagde lagre og tetninger. Opprinnelig var slike tykke bolter brukt bare på utforsykler, i en øvelse der gode resultater er avhengig av særlig sideveis stivhet, og hvor ekstra vekt og behovet for verktøy er mindre bekymringer enn i oppadstigende, langvarige øvelser. Utforsykler lages med en gjennomgående bolt i forhjulet med diameter på 020mm og en gjennomgående bolt i bakhjulet på 012mm, spesialfabrikerte rammefester, vesentlig overlapp mellom bolt og ramme, og muttere eller bolter som fester den gjennomgående bolten fast til rammen. I de senere år har imidlertid slike gjennomgående bolter blitt vanlige også i lavere hastighets-, tekniske øvelser såsom frikjøring og stisykling, og til og med rundbane. Sykler for disse øvelsene leveres typisk med gjennomgående bolter foran på 015mm eller 020mm og gjennomgående bakhjulsbolter på ØlOmm, standard eller spesialfabrikerte, bredt overlappende akselrammefester, og en hurtigkoblingsmekanisme for å forhindre aksiell separasjon. Når slike gjennomgående bolter utstyres med hurtigkobling, kombinerer de brukervennligheten av en ikke-skjærkraft-lastbærende hurtigkobling med stivheten av et mutterfestet akselsystem.

Interne navgir ville tilsvarende hatt fordel av denne ekstraordinære stivheten. Imidlertid krever interne navgir med mange utvekslinger og stor utvekslingsbredde omfattende omkonstruksjon for integrasjon av en skjærkraft-lastbærende gjennomgående bolt. Patent DE202010012075 beskriver et nylig frembragt nav med interne girmekanismer, konstruert for å være særlig egnet for terrengsykling og tursykling. Ett trekk som gjør dette mulig er dens bruk av en vertikalskjærkraft-lastbærende gjennomgående bolt, hvilket forhindrer hjul-ramme separasjon vertikalt og aksielt. Nevnte nav er frembragt med boltanordning for feste til rammen, som det krever spesialverktøy og potensielt kompetansen til en spesialist å bruke. Imidlertid er girmekanismene av en hybrid-løsning, som kombinerer robuste interne planetgirmekanismer med et skjørt eksternt bakgir av avhoppstypen. Planetgirenheten yter bare tre forskjellige utvekslinger med store intervaller, tilsvarende i utvekslinger som de gitt av et forgir av avhoppstypen. Sammenlignet med avanserte planetgirmekanismer med flere enn syv utvekslinger, har giret en forholdsvis enkel struktur og operasjonssekvens. Avhopps-seksjonen ibefatter et standard navboss, på hvilket en kjedehjulsenhet med flerfoldige kjedehjul er montert. Kombinert tilbyr hybridsystemet et stort antall utvekslinger og en stor utvekslingsbredde. Imidlertid krever det at rytteren styrer to forskjellige girenheter gjennom to skifterenheter med to alternative skifteretninger hver. Det er også en stor grad av overlapp mellom girene, tilsvarende som med avhoppsgirsystem. Hybridløsningen gjør videre ikke av med behovet for et bakgir av avhoppstypen, og trenger derfor hyppige reparasjoner og utskiftninger av girdeler. Nevnte oppfinnelse har ikke som mål å frembringe et internt navgir med en gjennomgående vertikalskjærkraft-lastbærende bolt, hvori de interne girmekanismene fullt og helt erstatter et avhoppsgirsystem ved aktiv sykling i kupert terreng.

Å frembringe en løsning som når dette målet krever konstruksjon av en fullstendig ny planetgir- og skiftestruktur. For at den gjennomgående bolten skal passe vil intern aksiell plass av en stor diameter og gjennom hele lengden av navet måtte frigjøres fra andre mekanismer. Denne aksielle plassen er i slike nav opptatt av kritiske interne gir- og skiftemekanismer, styrte aksielle eller radielle skiftemekanismer såsom skiftehylser eller skifteaksler, paler, tanngrepsklutsjer, og radielt styrte girposisjonerere, som kan sees i f.eks. US5273500, DE4142867A1, DE4203509A1, DE4342347C1, og US8074530. Disse skifteelementene er nøkkelen til operasjon av girstrukturene, og kan ikke med enkelhet flyttes andre steder. For å muliggjøre bruk av en vertikalskjærkraft-lastbærende gjennomgående bolt vil de måtte flyttes radielt vekk fra det rotasjonsmessige sentrum av navet. Hvor langt de må flyttes avhenger av diameteren på bolten, og denne faktoren er derfor av stor viktighet ved konstruksjonen av et slikt girsystem. Å flytte delene radielt vekk fra sentrum øker deres størrelse, hvilket øker vekten og kompliserer girskift-sekvensen. I de fleste tilfeller er det ganske enkelt ikke tilstrekkelig plass til å sette alle elementene på plass uten å øke størrelsen på navskallet. Kompleksiteten av oppgaven bekreftes ved det faktum at frem til idag, og til tross for nylige fremskritt i utviklingen av planetgirsystem så har ingen utvikler med hell realisert en slik enhet.

Fremskritt i planetgirteknologi har bragt med seg noen høyytelses flertrinns navgir. En slik er beskrevet i DE19720796A1, hvilket ibefatter et primært og et sekundært planetgirsystem, den primære enheten bestående av fire serier med to speilede seksjoner med doble planeter, to ringhjul, fire solhjul, ytende syv utvekslinger, den sekundære enheten ibefattende et fullseriegir med doble planeter som gir direkt utveksling eller en full girseries reduksjon. Det store antallet alternative utvekslinger og den store girbredden gjør dette til det eneste realiserte robuste interne navgir som er istand til å erstatte det svake og primitive avhoppsgirsystemet. Få planetnavgir med girutvekslinger på dette nivået har blitt realisert, hvor de mest notable er nevnte enhet, DE4342347 og EP2008927. Den primære skifteenheten har paler som selektivt låser hvert solhjul, og aksielle tanngrepsklutsjer som selektivt låser hvert sett med planeter til direkte utveksling. Den sekundære mekanismen består kun av aksielt styrte tanngrepsklutsjer. Skifting av palene gjøres av en roterbar skiftehylse med en ikke-roterende omkransende aksel som bærer planetgirmekanismene, med palene hengslet på den ytre akselen, hvor skiftehylsen har detenter som styrer palene når hylsen blir operasjonelt rotert, hvilket dermed låser eller løser ut elementer i planetgirstrukturen. Alle de aksielle tanngrepsklutsjene er tilsvarende styrt med den roterende skiftehylsen, som har omkringliggende spor med et aksielt avvik, en pinne anordnet i et gjennomgående aksielt spor i den ikke-roterende omkransende akselen slik at når hylsen roteres blir pinnen beveget aksielt, dermed styrende tanngrepsklutsjen aksielt ut av moment-inngrep, med fjærhjelp for inngrep. Siden anvendelse av tradisjonelle skiftemekanismer forhindrer bruk av en vertikalskjærkraft-lastbærende gjennomgående bolt, og navet er fastmontert til rammen med enten muttere som er klumsete og vanskelige å håndtere eller en tynn og elastisk hurtigkoblings-bolt, vil separasjon mellom ramme og hjul under bruk forekomme.

En alternative planetgirstruktur kan sees i patent DE19745419A1, som ibefatter to planetgirseksjoner festet isammen, assossiert med en skifte- eller kontrollenhet for å velge en ønsket utveksling, solhjulet av en av planetgirmekanismene er ikke-roterbart festet til navakselen, ringhjulet av den andre seksjonen dekker den første, og skifteenheten inkluderer tre koblingselementer som kan rotere rundt navakselen på hver side. Mulige skiftemekanismer er mange og kjente. Strukturen gir en enklere flertrinns planetgirstruktur enn den foregående nevnte enheten, samtidig som den gir det samme antall alternative utvekslinger som dens primære enhet. Imidlertid krever girstrukturen spesielt kompliserte skiftemekanismer, da strukturen har flere roterende ringer av forskjellige diametre som krever totalt seks forskjellige girskiftmekanismer for riktig operasjon av alle utvekslingene. En spesifikk utføreIsesform av nevnte struktur er beskrivet i DE102004011052A1, som styres utelukkende av et flertall av paler, typen mekanisme som for en fagmann vil være den første og opplagte type å benytte for å frembringe et funksjonelt produkt basert på den nevnte strukturen. Med tre sett paler aksielt spredt på hver side blir skiftemekanismene særlig komplekse, de tar opp mye plass aksielt og radielt, er krevende å sammenstille, følsomme for kraftmoment-topper, og det har få inngrepspunkter. Det ikke-roterbare solhjulet blir produsert separat og deretter festet til navakselen, i praksis medførende at de to opererer som en enkelt enhet gjennom levetiden til produktet. Produksjon av de to delene separat reduserer den effektive diameteren av akselen, hvilket forhindrer bruk av en gjennomgående bolt for å bære lasten av de vertikale skjærkreftene. Resultatet blir et komplisert, tungt og skjørt internt navgir med få utvekslinger, en smal utvekslingsbredde, vesentlig separasjon mellom hjul og ramme, og ytelse bare godt nok for bysykling på jevn asfalt.

Fra diskusjonen ovenfor burde det være opplagt at det er behov for forbedringer i konstruksjonen av flertrinns interne navgir og at den foreliggende oppfinnelsen som beskrevet representerer et vesentlig fremskritt i forhold til den kjente teknikk.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Hovedmålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en forseglet girenhet, som i forhold til skjøre avhoppsgir blir ansett attraktivt for aktivt bruk i kupert og røft terreng.

Et videre spesifikt mål er å frembringe et navgir med et system med en avtagbar vertikalskjærkraft-lastbærende gjennomgående bolt, der de forseglede interne girmekanismene, uavhengig av den valgte girstrukturen, fullt og helt erstatter et avhoppsgirsystem for sykling i kupert terreng. En konsekvens av dette er at det ikke er behov for å kombinere de interne girmekanismene med et skjørt eksternt avhoppsgirsystem.

Et videre spesifikt mål er å frembringe et flertrinns internt planetnavgir med mekanismer etter prinsippene i DE19745419A1, hvori navet og de interne gir og skiftemekanismene er konstruert for å omfatte en avtagbar vertikalskjærkraft-lastbærende gjennomgående bolt.

For å nå de overstående målene er et nav tilveiebragt med en vertikalskjærkraft-lastbærende gjennomgående bolt med hurtigkobling, hvilket uten at de indre mekanismene av navet eksponeres er skyvbart inn i en hul tunnell som strekker seg hele den aksielle lengden av navet, og festbar til rammen. Bruken av en slik gjennomgående bolt i kombinasjon med planetgirmekanismer krever en om konstruksjon av mekanismene og flytting av de sentralt befinnende skiftemekanismene radielt mot navskallet, hvilket hvis ikke motvirket av en fordelaktig om konstruksjon av strukturen, medfører en økning i størrelsen av navskallet og totalvekten. Av ytterste viktighet er derfor diameteren av bolten. Mens endelige mål for hvor stor diameter bolten må ha for å sikre høy ytelse ikke er tilgjengelig, er det for det meste ansett at de 05mm gjennomgående boltene som typisk benyttes idag på ikke-lastbærende hurtigkoblinger ikke er tilstrekkelig stive for å kunne anvendes til å bære lasten av de vertikale skjærkreftene. Tilsvarende empiri har vist at ØlOmm er tilstrekkelig for at den gjennomgående bolt av et gitt material skal kunne bære lasten av vanlig aktiv sykling. ØlOmm bolter gir en økning i forspenning på 400% i forhold til standard hurtigkoblingsbolter av same material, hvilket gir et akseptabelt nivå av styrke og stivhet for terrengsykling. For lettere bruk kunne en aluminiumsbolt benyttes, hvilket gir en økning i styrke på omtrent 160%. Med fremtidige forbedringer i materialteknologi kunne bolter med mindre diameter bli tilstrekkelig stive til å kunne bære lasten av den vertikale skjærkraften. Se figur 9, som viser en graf med plottet boltdiameter mot maksimum mulig forspenning for de to forskjellige materialene av bolten. For å oppsummere, navet burde ha en sentral tunnell, gjennom hele den aksielle lengden av enheten, med en innerdiameter som muliggjør bruk av en vertikalskjærkraft lastbærende gjennomgående bolt.

Nevnte nav har et skall som fullt dekker alle interne girmekanismer. Mekanismene er drevet av et enkelt kjedehjul, som er drevet av et kjede, belte eller tilsvarende. Det ibefatter ikke et fler-drevs boss, eller andre midler for montering av kjedehjul for eksterne avhoppsgir.

En mengde forskjellige skiftemekanismer og midler for selektiv styring kan anvendes, sirkumferiell rotasjon av en skiftehylse, aksiell gliding av pinner eller andre aktuelle bevegelser, og for å låse planetgirmekanismene kan kjente skiftemekanismer såsom radielt styrte hengslede paler og aksielle dog-klutsjer være anordnet. Nye skiftemekanismer kan også brukes. Kjernen i løsningen er ikke hvaslags type intern girstruktur eller skiftemekanisme som som benyttes, derimot at mekanismene fullt ut erstatter og eliminerer behovet for et eksternt avhoppsgirsystem, og at det gjør dette i kombinasjon med nevnte midler for sammenkobling av ramme og hjul. Bruken av enhver type planetgirstruktur er tenkelig, såsom den tradisjonelle typen hvor tre dobbeltplaneter i serie gir 8 utvekslinger, strukturene nevnt som kjent teknikk, eller andre typer.

Produksjon av akselen og solhjulet som én enhet øker sannsynligheten for at en gjennomgående bolt av en viss diameter vil passe. For å nå de gitte målene må den ytre kanten av kjedehjulene på solhjulet i noen utførelsesformer være laget ikke større enn den det generelle tverrsnittet av akselen. Kjedehjulets rot-diameter kan videre i noen utførelsesformer måtte være mindre enn det generelle tverrrsnittet av akselen.

Detaljerte beskrivelser av de foretrukne utførelsesformene er presentert nedenfor, med henvisning til de respektive figurer og modeller.

KORT BESKRIVELSE AVTEGNINGENE

Figur 1 viser et lengdesnitt av et flertrinns girsystem i samsvar med oppfinnelsen,

Fig. 2a, 3a og 4a viser tverrsnitt av de inngående girskiftmekanismene av den primære planetgirenheten, de utgående girskiftmekanismene av den primære planetgirenheten, og den sekundære planetgirenhetens skiftemekanisme henholdsvis, Figur 2b, 3b, og 4b viser tverrsnitt av skiftehylsen over den innkommende skiftekammen, den utgående skiftekammen, og den sekundære planetgirenheten henholdsvis, Figur 2c, 3c, og 4c viser i detalj den inngående girskiftmekanismen, den utgående girskiftmekanismen, og den sekundære planetgirenhetens skiftemekanisme henholdsvis,

Figur 5a, 5b, og 5c viser skjematisk de tre foretrukne utførelsesformene,

Figur 6 viser et snitt av giret der enkelte elementer er utelatt for et bedre overblikk,

Figur 7 viser hovedakselen med integrert solhjul,

Figur 8a og 8b viser den prinsipielle strukturen av skiftemekanismene på et lavt og et høyt kamnivå henholdsvis, Figur 9 viser et diagram der bolt-diameter er plottet mot maksimal forspenning gitt bolter av to forskjellige materialer, Figur 10 viser en delvis snitt av grensesnittet grensesnitt-området mellom ramme og hjul.

BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMER

Figur 1 viser en foretrukket utførelsesform av det flertrinns planetnavgiret, bestående av et navskall 1 med eikefester 2, for eiker (ikke vist) av et hjul, roterbart anordnet på en hul lastbærende intern aksel 7. Ikke-roterbart festet til en ende av den interne akselen 7 er en momentarm 14 som overfører moment fra den interne akselen 7 til sykkelrammen 10. En klemme eller bolter 5 blir benyttet for å feste en bremseskive 6 til navskallet 1. I en ende av den interne akselen 7 er et venstre endestykke 9 ikke-roterbart festet til den interne akselen 7.1 den motsatte enden er et høyre endestykke 12 ikke-roterbart montert til den interne akselen 7. En last-bærende hurtigkobling-operert gjennomgående bolt 15 er skjøvet gjennom den lastbærende interne akselen 7.

Det flertrinns planetnavgiret ibefatter også en primær planetgirenhet 18, en mellomaksel 21, og en sekundær planetgirenhet 23, hvori den primære planetgirenheten 18 er selektivt koblbar med den roterende inngående momentakselen 19 gjennom den inngående girskiftmekanismen 20 og selektivt koblbar gjennom den utgående girskiftmekanismen 22 til mellomakselen 21, og mellomakselen 21 er selektivt koblbar med det sekundære planetgirenheten 23 ved en girskiftmekanisme 65, overførende utgående moment til navskallet 1 gjennom det utgående elementet 66 av den sekundære planetgirenheten 23. Reaksjonsmomentet fra den primære planetgirenheten 18 og den sekundære planetgirenheten 23 er overført til den interne akselen 7.

Den hurtigkobling-opererte gjennomgående bolten 15 blir skjøvet gjennom den interne tunnellen i skiftehylsen 25, som videre strekker seg gjennom den interne akselen 7. Med henvisning til figur 10, den gjennomgående bolten 15 strekker seg forbi navet og gjennom kjøretøysrammen 10 på begge aksielle sider av navet, og i den foretrukne utførelsesformen, strammer med en hurtigkobling rammen 10 mot navet, overvinner med denne forspenning separasjonskreftene som måtte oppstå mellom rammen og delene under bruk, fester rammen til navet, hvilket holder hjulet og rammen 10 fast sammenkoblet. Den lastbærende gjennomgående bolten 15 hviler på det venstre endestykket 9 og det høyre endestykket 12, og dermed på den interne akselen 7. Dets 15 ytre diameter tilsvarer den indre diameteren av den interne tunnellen av skiftehylsen 25. Den gjennomgående bolten bærer lasten av skjærkraften mellom navet og rammen, forskjellen mellom den vertikale nedadrettede kraften illustrert som Fvl og den vertikale oppadrettede kraften illustrert som Fv2, og dets hurtigkoblingsmekanisme forspenner rammen mot navet, utøvende aksiell forspenning Fa, hvilket forhindrer aksiell ramme-hjul separasjon. I en foretrukken utførelsesform er diameteren til bolten lOmm, og den roterbare skiftehylsen 25 har en tilsvarende intern diametere på ØlOmm. Alle planetgirmekanismer, den fulle aksielle lengden av navet, er plassert på en tilstrekkelig radiell avstand fra rotasjonssentrum av navet til at bruken av en gjennomgående bolt 15 muliggjøres.

Inngående moment er overført fra sykkelens kjede (ikke vist), roterende et kjedehjul 32, hvilket er ikke-roterbart koblet til den roterbare inngående momentakselen 19, overførende moment fra den inngående girskiftmekanismen 20. Den inngående girskiftmekanismen 20 overfører moment til enten det indre 33, midtre 34, eller det ytre 35 roterende elementet av den primære planetgirenhet 18. Nevnte element 33, 34 og 35 roterer alltid med same ratio av roterende hastighet i forhold til hverandre, der det indre elementet 33 roterer med lavest hastighet og det ytre elementet 35 med den høyeste hastigheten.

Flerfoldige utførelsesformer er her forestil I bart; den første og foretrukne slike er fremstilt skjematisk i figur 5a. Det består av tre planetgirseksjoner; en første planetgirseksjon 82, som har et solhjul 84, en planetholder 85, et ringhjul 86 og planethjul 103, en andre planetgirseksjon 83, som har et solhjul 87, en planetholder 88, et ringhjul 89 og planethjul 104, og en tredje planetgirseksjon 23, som har et solhjul 98, en planetholder 100, et ringhjul 101 og planethjul 99. Planetgirseksjonene 82, 83, og 23 er koblet sammen som følger; solhjulet 84 av den første planetgirseksjonen 82 er ikke-roterbart koblet til planetholderen 88 av den andre planetgirseksjonen 83, ringhjulet 89 av den andre planetgirseksjonen 83 er ikke-roterbart koblet til planetholderen 85 av den første planetgirseksjonen 82, ringhjulet 86 av den første planetgirseksjonen 82 omkranser den andre planetgirseksjonen 83, og solhjulet 87 av den andre planetgirseksjonen 83 er ikke-roterbart koblet til akselen 7. Alternative utvekslinger er muliggjort ved å selektiv koble den inngående momentakselen 19 til solhjulet 84 av den første planetgirseksjonen 82, planetholderen 85 av den første planetgirseksjonen 82 eller ringhjulet 86 av den første planetgirseksjonen 82, og selektivt koble ringhjulet 89 av den andre planetgirseksjonen 83, ringhjulet 86 av den første planetgirseksjonen 82 eller planetholderen 88 av den andre planetseksjonen 83, til den utgående momentakselen 21. Den tredje planetseksjonen 23 er koblet til den andre planetseksjonen 83 gjennom mellomakselen 21, hvilket er i inngrep med solhjulet 98 av den tredje planetseksjonen 23, hvilket er i inngrep med minst én enkeltplanet 99 av den tredje planetseksjonen 23, hvilket er i inngrep med ringhjulet 101 av den tredje planetseksjonen 23, hvilket er koblet med den lastbærende interne akselen 7 gjennom en automatisk frihjulskobling 72. Solhjulet 98 av den tredje planetseksjonen 23 og mellomakselen 21 er selektivt koblbar til ringhjulet 101 av den tredje planetseksjonen 23, låsende seksjonen til direkt overføring. Planetholderen 100 av den tredje planetseksjonen 23 kobler til navskallet 1 gjennom det utgående elementet 66 av den tredje planetseksjonen 23.

En andre utførelsesform er vist skjematisk i figur 5b og består også av tre planetgirseksjoner; en første planetgirseksjon 90, som har et solhjul 92, en planetholder 93, et ringhjul 94 og planethjul 111, en andre planetgirseksjon 91, hvilket har et solhjul 95, en planetholder 96, et ringhjul 97 og planethjul 112. Girseksjonene 90, 91 er koblet sammen som følger; solhjulet 92 av den første planetgirseksjonen 90 er ikke-roterbart koblet til akselen 7, ringhjulet 97 av den andre planetgirseksjonen 91 omkranser den første planetgirseksjonen 90, planetholderen 96 av den andre planetgirseksjonen 91 er ikke-roterbart koblet til ringhjulet 94 av den første planetgirseksjonen 90, og planetholderen 93 av den første planetgirseksjonen 90 er ikke-roterbart koblet til solhjulet 95 av den andre planetgirseksjonen 91. Alternative utvekslinger er muliggjort ved å selektiv koble den inngående momentakselen 19 til ringhjulet 97 av den andre planetgirseksjonen 91, ringhjulet 94 av den første planetgirseksjonen 90 eller planetholderen 93 av den første planetgirseksjonen 90, og selektivt koble solhjulet 95 av den andre planetgirseksjonen 91, planetholderen 96 av den andre planetgirseksjonen 91 eller ringhjulet 97 av den andre planetgirseksjonen 91 til den utgående momentakselen 21. Den tredje planetgirseksjonen 23 er i denne utførelsesformen identisk med den tredje planetgirseksjonen 23 av utførelsesformen av figur 5.

En tredje utførelsesform er vist skjematisk i figur 5c, og består av fire planetgirseksjoner; en første planetgirseksjon 82 eller 90, har et solhjul 84 eller 92, en planetholder 85 eller 96, et ringhjul 86 eller 97 og planetgir 103 eller 111, en andre planetgirseksjon 83 eller 91, som har et solhjul 87 eller 95, en planetholder 88 eller 96, et ringhjul 89 eller 97 og planethjul 104 eller 112, en tredje 113 og en fjerde planetgirseksjon 114 med et tredje solhjul 105 koblet til den andre planetgirseksjonen 83 eller 91 gjennom mellomakselen 21, solhjulet 105 av planetgirseksjonen 113, er i inngrep med minst ett planethjul 106 av den tredje planetseksjonen 113, planethjulene 106 av den tredje planetgirseksjonen 113 er ikke-roterbart koblet til planethjulene 108 av den fjerde planetgirseksjonen 114, hvilket er i inngrep mot ringhjulet 109 av den fjerde planetgirseksjonen 114, hvilket er koblet til den bærende akselen 7 gjennom en automatisk frihjulskobling 72. Solhjulet 105 av den tredje planetgirseksjonen 113 og mellomakselen 21 er selektivt koblbare til ringhjulet 109 av den fjerde planetgirseksjonen 114, låsende den tredje 113 og den fjerde 114 planetgirseksjonen til direkte overføring. Planetholderen 100 av den tredje 113 og den fjerde 114 planetseksjonen kobles til navskallet 1 gjennom det utgående elementet 66 av den tredje planetgirseksjonen 113. Alternative inngående og utgående elementer av den tredje og fjerde planetgirseksjon er tenkbare der dette er kjent teknikk.

Som kan bli sett i figur 7 er solhjulet 87 maskinert ut av materialet til akselen 7. Hullene 73, 74, 75 gjennom hvilket skiftekulene 37, 51, 71 (vist i figurene 1, 2c, 3c og 4c) opererer skifteringene 38, 39; 52, 53; 69, 70 (vist i figurene 1, 2c, 3c og 4c) er ikke aksielle spor, derimot relativt runde hvis ikke sirkulære penetrasjoner av akselen 7. I den foretrukne utførelsesformen kan skiftekulene 37, 51, 71 bevege seg aksielt og radielt men ikke tangentielttil akselen 7. Dette vil bli forklart i detalj nedenfor.

Skiftemekanismer i henhold til den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet. Skiftemekanismene er skjematisk vist i figurene 5a-c. Siden skiftemekanismene i figurene 5a-c fungerer på samme vis, vil bare mekanismene i figur 5a bli forklart i detalj. Gitt denne forklaringen vil det være opplagt for en fagmann hvordan skiftemekanismene i figur 5b og 5c vil fungere.

Med henvisning til figur 5a består skiftemekanismene av en inngående girskiftmekanisme 20, en utgående girskiftmekanisme 22 og en sekundær girskiftmekanisme 65. Den inngående girskiftmekanismen 20 har tre medlemmer 41, 40, 44 hvilket selektivt overfører rotasjonen av den inngående momentakselen 19 til et av de følgende elementene av den første planetgirseksjonen 82: solhjulet 84, planetholderen 85 eller ringhjulet 86. Den utgående girskiftmekanismen 22 har tre medlemmer 55, 54, 58, hvilket selektivt overfører rotasjonen av en av de følgende elementene: enten ringhjulet 86 av den første planetgirseksjonen 82, ringhjulet 89 av den andre planetgirseksjonen 83, eller planetholderen 88 av den andre planetgirseksjonen 83, til solhjulet 98 av den tredje planetgirseksjonen 23.

Girskiftmekanismene vil nå bli beskrevet i detalj. Med henvisning til figurene 8a og 8b, vil først det generelle prinsippet bli forklart. Figur 8a viser hvordan skiftemekanismen er i en lukket, låst posisjon, figur 8b viser skiftemekanismen i en åpen, fri posisjon. To kileformede ringer 200, 201 kan enten være fri til å bevege seg aksielt, eller en av dem kan fungere som referanse og være aksielt festet til akselen 202, mens den andre vil separere skifteringene 203, 204. De to skifteringene 203, 204 kan enten være av toveis låsende, tanngreps-klutch type, eller frihjuls, enveis låsende. Vinkelen eller profilen av kileoverflatene 200a, 201a av kileringene 200, 201 kan varieres for å optimalisere skiftekarakteristikken. Skifteringene 200, 201 er fortrinnsvis rotasjonsmessig låst til akselen 202. Kilering-paret 200, 201 blir separert av et skifteelement 207 i form av en kule. Skifteelementet 207 er aksielt posisjonert av en skiftekam 208. Skifteelementet 207 er tangensielt posisjonert av et spor 210 i akselen 202 men fri til å bevege seg radielt og aksielt i sporet. Den inngående skifteringen er 203 rotasjonsmessig last til den inngående akselen 205, med flyttbar aksielt, og forhåndslastet av en fjær 209. De utgående skfiteringene 204 er rotasjonsmessig låst av en utgående aksel 206 og enten fri til å bevege seg aksielt og forhåndslastet av en fjær på et tilsvarende vis som den inngående skifteringen 203, eller aksielt posisjonert av den utgående akselen 206. En kam 208 er plassert på den roterbare skiftehylsen 211 og ibefatter to høye nivåer 208a og to lave nivåer 208b. Avhengig av den rotasjonsmessige vinkelen på skiftehylsen 211, vil skifteelementet hvile på et av de høye nivåene 208a eller på et av de lave nivåene 208b. Uavhengig av den aksielle posisjonen av de tilstøtende elementene 205, 206 og den aksielle posisjonen av kileringene 200, 201, vil skifteelementet 207 separere de to kileringene 200, 201 og de to skifteringene 203, 204 med en spesifikk aksiell avstand, avhengig kun av den radielle posisjonen av skifteelementet 207, gitt av kam høyden 208a, 208b, hvilket gjør skiftesystemet uavhengig av aksielle toleranser i stabelen av komponenter i girboksen. De generelt beskrevne skiftemekanismene kan benyttes for skifting av i prinsipp et hvilket som helst planetgirsystem for manuelt drevne kjøretøyer, uavhengig av f.eks. antall utvekslinger eller struktur av planetgirmekanismene eller planetgirets seksjoner.

Med henvisning til den foretrukne utførelsesformen og figur 1 vil nå girskiftmekanismene bli beskrevet i større detalj. Inne i den innvendige akselen 7 er det anordnet en selektivt roterbar skiftehylse 25. Skiftehylsen 25 er koblet sammen med skifteaktuatoren 26. For å skifte utveksling blir den roterbare skiftehylsen 25 rotert mellom skifteposisjoner ved bruk av skifteaktuatoren 26. Styringen av skifteaktuatoren 26 er ikke forklart her, da den er basert på teknologi hvilket som sådan er kjent for fagmannen. En indekseringsmekanisme 27 forsikrer at skiftehylsen 25 er posisjonert i riktig skifteposisjon for å gi den ønskede utvekslingsratio. Indekseringsmekanismen ibefatter en pluralitet av indekseringskuler 28. Indekseringskulene 28 er fjærbelastet av en indekseringsfjær 29, hvilket dytter indekseringskulene 28 mot en indekseringsring 30, hvilket er permanent festet til skiftehylsen 25. Når kulene 28 er i detentene av indekseringsringen 30, står skiftehylsen stasjonært, og når aktuatoren 26 roterer skiftehylsen 25, vil indekseringskulene 28 bevege seg over indekseringsringen 30, fra én detent til en annen, inntil skiftehylsen 25 igjen står stasjonært. Dette sikrer at skiftekammene 36, 50, 64 på den roterbare skiftehylsen 25 er posisjonert i den riktige skifteposisjonen til å gi den ønskede utvekslingen, og eliminerer behovet for indeksregulering i rytterens skift-operatør (ikke vist). Skiftehylsen 25 ibefatter en inngående skiftekam 36, hvilket virker på to inngående skiftekuler 37 (hvor kun én er vist i figur 1). Den ibefatter også en utgående skiftekam 50, hvilket fungerer på to utgående skifteballer 51 (hvor kun ett er vist i figur 1). Den primære planetgirseksjonen 18 er opererte med kun disse inngående 37 og utgående skiftekulene 51.

Den inngående skiftekammen 36 er vist i detalj i figur 2b, hvilket viser et tverrsnitt av skiftehylsen 25. Kammen 36 ibefatter to diametralt motsatte første høye kamnivåer 47, to diametralt motsatt andre høye kamnivåer 47a, to diametralt motsatt første midtre kamnivåer 48, to diametralt motsatte andre midtre kamnivåer 48a og to diametralt motsatt lave kam nivåer 49. Figur 2c viser funksjonen av den inngående girskiftmekanismen 20 i detalj. De inngående skiftekulene 37 virker mot en første inngående skiftering 38 på én side og en andre inngående skiftering 39 på den motsatte siden, til å dytte disse ringene aksielt fra hverandre imot fjærkraften ytet av de inngående girkontrollfjærene 43. Skifteringene 38, 39 er ikke fri til å rotere i forhold til hovedakselen 7. Den første inngående skifteringen 38 dytter mot et indre skifteelement 41 av den inngående girskiftmekanismen 20. Det indre skifteelementet 41 har en tannseksjon 41a. Den andre inngående skifteringen 39 dytter mot det indre elementet 33 av den primære planetgirenheten 18. Det indre elementet 33 har en tannseksjon 33a som går i inngrep med tannseksjonen 41a av det indre skifteelementet 41. Derav vil bevegelsen av kammene 36 bringe de indre elementene 41 og 33 inn og ut av rotasjonsmessig kobling. Tannseksjonene 41a og 33a vil være ute av kobling når de inngående kulene 37 hviler mot de midtre kamnivåene 48 og 48a og de høye kamnivåene 47 og 47a. De indre skifteelementene 41 dytter mot et midtre skifteelement 40, hvilket har en tannseksjon 40a som går i inngrep med en tannseksjon 33a på det midtre elementet 33 av den primære planetgirseksjonen 18. Det indre skifteelementet 41 har en viss frihetsgrad slik at når den første inngående skifteringen 38 dytter mot det indre skifteelementet 41, vil det indre skifteelementet 41 bevege seg en viss avstand før det støter mot det midtre skifteelementet 40. Dermed vil rotasjonsmessig kobling mellom det midtre skifteelementet 40 og det midtre elementet 33 ikke bli brutt før kulene 37 ligger på toppen av de høye nivåene 47 eller 47a av kammene 36. De inngående skifteelementene 41, 40, 44 er alle rotasjonsmessig koblet til den inngående momentakselen 19.

Den utgående skiftekammen 50 er vist i detalj i figur 3b, hvilket viser et tverrsnitt av skiftehylsen 25. Kammen 50 ibefatter to diametralt motsatte høye kamnivåer 61, to diametralt motsatte første midtre kamnivåer 62, to diametralt motsatte andre midtre kamnivåer 62a, to diametralt motsatte første lave kamnivåer 63 og to diametralt motsatte andre lave kamnivåer 63a. Figur 3c viser funksjonen av den utgående girskiftmekanismen 22 i detalj. De utgående skiftekulene 51 fungerer mot en første utgående skiftering 52 på den ene siden og en andre utgående skiftering 53 på den andre siden, til å dytte disse ringene aksielt fra hverandre imot fjærkraften ytet av de utgående girkontrollfjærer 57. De første utgående skifteringene 52 dytter imot et utgående skifteelement 55, hvilket har en tannseksjon 55a som går i inngrep med en tannseksjon 35a av det ytre elementet 35 av den primære enheten. Det ytre skifteelementet 55 er bragt ut av inngrep med det ytre elementet 35 når skiftekulene 51 ligger mot de midtre nivåene 62 og 62a og det høyere nivået 61 av kammene 50. Når det ytre skifteelementet 55 har blitt skiftet en viss avstand aksielt vekk fra det ytre elementet 35 vil det støte mot et midtre skifteelement 54 og bære denne aksielt også. Det midtre skifteelementet 54 har en tannseksjon 54a som er i inngrep med en tannseksjon 34a på det midtre elementet 34 av den primære planetgirenheten 18. Det midtre skifteelementet 54 og det midtre elementet 34 er ute av rotasjonsmessig inngrep når skiftekulene 51 hviler på de høye nivåene 61 av kammene 50. Når rotasjonen av skiftehylsen beveger de forskjellige nivåene av kammene 36 og 50 til å dytte kulene 37, 51 radielt, vil de inngående skifteringene 38, 39 og de utgående skifteringene 52, 53 dyttes aksielt fra hverandre og avhengig av hvilket nivå på kammene 36, 50 skiftekulene 37, 51 befinner seg på toppen av, dytte ett eller flere av elementene 33, 41; 34, 40; 55, 35; 54, 34 ut av rotasjonsmessig kobling.

Med henvisning til figur 2a vil valg av utveksling ved den inngående girskiftmekanismen 20 med dets tre medlemmer 40,41, og 44 bli forklart. Det inngående ytre elementet 44 er ikke-roterbart koblet til det ytre elementet 35 av den primære planetgirenheten 18 og overfører moment når de to andre inngående skifteelementene 40, 41 ikke er i inngrep. Den inngående midtre styrte skiftemekanismen 40 og den inngående indre styrte skiftemekanismen 41 har delvis uavhengig styring da de har frihet til å bevege seg aksielt uavhengig av hverandre men ikke radielt eller roterbart. Den inngående skiftekammen 36 på den roterbare skiftehylsen 25 beveger de inngående skiftekulene 37 radielt over tre forskjellige nivåer, som forklart ovenfor og vist i figur 2b. Skiftesekvensen er gjentatt ved 180 graders rotasjon av den roterbare skiftehylsen 25, slik at to inngående skiftekammer 36 er ikke-roterbart, omkringliggende, sekvensielt koblet til den roterbare skiftehylsen 25, hver med to sett med tre kamnivåer 47,48, og 49 og en inngående skiftekule 37 assosiert med hvert sett av kamnivåer. Når skiftekulene 37 beveger seg radielt vekk fra midtakselen dytter de fra hverandre to inngående skifteringer 38, 39. Den inngående girskiftmekanismen 20 ibefatter tre låsefunksjoner, hvor to inngående styrte girskiftmekanismer 41, 40 ibefatter styrte aksielle bevegelige tannkoblinger 42 låst av fjærer 43, og en inngående ytre automatisk frihjulskobling 44, hvilket ibefatter paler 45 og en betannet ring 46 (se figur 2a). Den ytre frihjulskoblingen 44 overfører moment når den inngående girskiftmekanismen 40, 41 er åpen. Alternativt kan denne mekanismen 44 konstrueres som en aksielt bevegelig betannet tanngrepsklutsj tilsvarende de av de inngående styrte girskiftmekanisme 41,40.

Begge de inngående styrte girskiftmekanismene 40, 41 har mulighet for friløp når de er i inngrep. Når de inngående skiftekammene 36 på den roterbare skiftehylsen 25 tilsier at de inngående skiftekulene 37 er i deres ytterste posisjon 47 og de inngående skifteringene 38, 39 er dyttet lengst fra hverandre, vil begge de inngående girskiftmekanismene 40, 41 være ute av inngrep og momentet fra kjedehjulet 32 bli overført gjennom den inngående ytre automatiske frihjulskoblingen 44 fra den inngående momentakselen 19 til det ytre roterende elementet 35 av den primære planetgirenheten 18. Når den inngående skiftekammen 36 på den roterbare skiftehylsen 25 flytter de inngående skiftekulene 37 til deres midtre posisjon 48, vil de indre skifteringene 38, 39 beveges sammen slik at den inngående midtre styrte girskiftmekanismen 40 av den inngående girskiftmekanismen 20 går i inngrep med det midtre roterende elementet 34 av den primære planetgirenheten 18. Momentet fra kjedehjulet 32 blir nå overført gjennom den inngående midtre styrte girskiftmekanismen 40 av den inngående girskiftmekanismen 20 til det midtre roterende elementet 34 av den primære planetgirenheten 18. I denne posisjonen, vil den inngående frihjulskoblingen 44 være i friløp. Når den inngående skiftekammen 36 på den roterbare skiftehylsen 25 beveger de inngående skiftekulene 37 til deres innerposisjoner 49 vil de inngående skifteringene 38, 39 bevege seg inn i inngrep med hverandre slik at den inngående indre styrte girskiftmekanismen 41 av den inngående girskiftmekanismen 20 er i inngrep med det indre roterende elementet 33 av den primære planetgirenheten 18. Momentet fra kjedehjulet 32 blir nå overført gjennom de den inngående indre girskiftmekanismen 41 av den inngående girskiftmekanismen 20 til det indre roterende elementet 33 av den primære planetgirenheten 18. I denne posisjonen vil både den inngående midtre styrte girskiftmekanismen 40 og den inngående ytre automatiske frihjulskoblingen 44 være i frilø<p.>

Figur 3a viser et tverrsnitt av den utgående girskiftmekanismen 22 med dets tre elementer 54, 55, og 58. Det utgående indre elementet 58 overfører moment når de to utgående girskiftmekanismene 54, 55 ikke er i inngrep. Den utgående midtre girskiftmekanismen 54 og den utgående ytre girskiftmekanismen 55 har delvis uavhengig styring da de har frihet til å bevege seg aksielt uavhengig av hverandre men ikke radielt eller roterbart. Utgående moment fra enten de indre 33, midtre 34 eller ytre 35 roterende elementer av den primære planetgirenhet 18 er overført til mellomakselen 21 gjennom den utgående girskiftmekanismen 22. Den utgående skiftekammen 50 på den roterbare skiftehylsen 25 beveger de utgående skifterkulene 51 radielt i tre forskjellige nivåer. Figur 3c viser et tverrsnitt av den utgående girskiftmekanismen 22 av den primære planetgirenheten 18, med skiftesekvensen gjentatt ved 180 graders rotasjon av den roterbare skiftehylsen 25. To utgående skiftekammer 50 er ikke-roterbart, omkringliggende, sekvensielt koblet til den roterbare skiftehylsen 25, hver med tre kamnivåer 61, 62, 63, og hver assossiert med en utgående skiftekule 51. Når de beveger seg radielt vekk fra skiftehylsen 25 vil skiftekulene 51 aksielt dytte fra hverandre to utgående skifteringer 52, 53. Den utgående girskiftmekanismen 22 ibefatter tre låsefunksjoner, hvor to utgående styrte girskiftmekanismer 54, 55, ibefattende styrte aksielle bevegelige tannkoblinger 56 (se figur 3a) låst av fjærer 57, og en utgående indre automatisk frihjulskobling 58, hvilket ibefatter paler 59 og en betannet ring 60 (se figur 3a) hvilket overfører moment når de to utgående styrte girskiftmekanismene 54, 55 er åpne. Alternativt kan mekanismene konstrueres som en aksielt bevegelig betannet tanngrepsklutsj, tilsvarende de av de utgående styrte girskiftmekanismene 54,55.

Begge de utgående styrte girskiftmekanismene 54, 55 har mulighet for friløp når de er i inngrep. Når den utgående skiftekammen 50 på den roterbare skiftehylsen 25 tilsier at de utgående skiftekulene 51 er i deres ytterste posisjon 61 og de utgående skifteringene 52, 53, er dyttet lengst fra hverandre, vil begge de utgående styrte girskiftmekanismene 54, 55 være ute av inngrep og momentet bli overført gjennom den utgående automatiske frihjulskoblingen 58 fra det indre roterende elementet 33 av den primære planetgirenheten 18 til mellomakselen 21. Når den utgående skiftekammen 50 på den roterbare skiftehylsen 25 beveger de utgående skiftekulene 51 inn i deres midterste posisjoner 62 vil de utgående skifteringene 52, 53 bevege seg sammen slik at de utgående midtre styrte girskiftmekanismene 54 av den utgående girskiftmekanismen 22 går i inngrep med det midtre roterende elementet 34 av den primære planetgirenheten 18. Momentet overføres nå gjennom den utgående midtre styrte girskiftmekanismen 54 av den utgående girskiftmekanismen 22 fra det midtre roterende elementet 34 av den primære planetgirenheten 18 til mellomakselen 21. I denne posisjonen er den utgående automatiske frihjulskoblingen 58 i friløp. Når den utgående skiftekammen 50 på den roterbare skiftehylsen 25 beveger de utgående skiftekulene 51 inn i deres indre posisjoner 63 vil de utgående skifteringene 52, 53 bli beveget mot hverandre slik at den utgående ytre styrte kontrollmekanismen 55 av den utgående girskiftmekanismen 22 går i inngrep med det ytre roterende elementet 35 av den primære planetgirenheten 18. Momentet er nå overført gjennom den utgående ytre styrte girskiftmekanismen 55 av den utgående girskiftmekanismen 22 fra det ytre roterende elementet 35 av den primære planetgirenheten 18 til mellomakselen 21.1 denne posisjonene er både dem midtre styrte girskiftmekanismen 54 og den utgående automatiske frihjulskoblingen 58 i friløp.

Som vist i figur 1 overføres momentet fra mellomakselen 21 til den sekundære planetgirenheten 23. Nevnte girskiftemekanisme styres av det sekundære planetgirkammer 64 på den roterbare skiftehylsen 25. De sekundære planetgirkammene 64a og 64b er vist i figurene 4a og 4b. De to kammene 64a, 64b er spredt 180° i forhold til hverandre langs omkretsen av shifterhylsen 25. Da bruken av to skiftekuler 71 er foretrukket for skifting av den sekundære planetgirenheten 23, er disse plassert noe aksielt forskjøvet i forhold til hverandre, og er hver styrt av en dedikert kam 64a eller 64b. Med 360 graders rotasjon av den roterbare skiftehylsen 25 girer den primære planetgirenheten 18 gjennom hele dens utvekslingsserie to ganger, én der den sekundære planetgirenheten 23 er låst til direkt overføring, og én der den ikke er låst.

Figur 4c viser girskiftmekanismen 65 av den tredje planetgirseksjonen 23 i detalj. Den ibefatter en første skiftering 69 og en andre skiftering 70, hvilket er forspent mot hverandre av den sekundære enhetens skiftefjær 68. Den første skifteringen 69 støter mot et koblingselement 67a hvilket har en tannseksjon 67 som er i inngrep med en tannseksjon 115a på et indre utgående element 115. Koblingselementet 67a er rotasjonsmessig låst til mellomakselen 21 gjennom inngripende tenner 67b. Mellomakselen 21 er videre rotasjonsmessig låst til det utgående elementet 66 av den sekundære planetgirenheten 23. Skifteringene 69, 70 er aksielt bevegelige men rotasjonsmessig låst til mellomakselen 21 og et tredje solhjul 98 (se figur 5a) henholdsvis. Med henvisning til figur 5a, den sekundære enheten ibefatter et solhjul 98, i inngrep med planethjul 99, montert i en planetholder 100 og i inngrep med et ringhjul 101. I den foretrukne utførelsesformer er planethjulene 99 av en enkel type, mens en annen utførelsesform ville ibefatte doble planethjul.

Den sekundære planetgirseksjonen 23 er styrt av girskiftmekanismen 65, vist i figurene 4a-c. Denne girskiftmekanismen avgjør hvorvidt hastigheten er redusert eller overført direkte fra mellomakselen 21 til det utgående elementet 66 av den sekundære planetgirseksjonen 23. Girskiftmekanismen 65 ibefatter tannkoblinger 67, lukket av fjærer 68 og åpnet med skifteringer 69, 70, dyttet fra hverandre med skiftekuler 71, aksielt styrt av skiftekammer 64, ikke-roterbart periferisk koblet til den roterbare skiftehylsen 25. Når girskiftmekanismen 65 er lukket, dvs når tannseksjonenen 67 og 105a er i inngrep, vil den sekundære planetgirseksjonen 23 rotere som en integrert del av mellomakselen 21. En frihjulskobling 72 overfører reaksjonsmomentet fra den sekundære planetgirseksjonen 23 til hovedakselen 7. Ikke-roterbart koblet til den roterbare skiftehylsen 25 er to sekundære planetgir-skiftekammer 64, hver med to skiftekuler 71, som er aksielt forskjøvet og rotert 180° i forhold til hverandre. Skiftekulene 71 virker mot de to skifteringene 69, 70.

Når den sekundære planetgirenheten 23 ikke er i operasjon og momentet er overført direkte fra mellomakselen 21 til det utgående elementet 66 vil frihjulskoblingen 72 forsikre at den sekundære planetgirenheten 23 kan rotere med frihjulsretningen rundt den lastbærende interne akselen 7. Momentet er overført fra det utgående elementet 66 av den sekundære planetgirenheten 23 av navskallet 1.

Oppfinnelsen har nå blitt forklart ved hjelp av en ikke-begrensende utførelsesform. Mens kun utvalgte utførelsesformer har blitt valgt for å illustrerer den foreliggende oppfinnelsen, vil det fra denne publikasjon være opplagt for en fagmann at implementering av et utall variasjoner og modifikasjoner av oppfinnelsen som definert i de vedlagte krav kan bli gjort uten å avvike fra rammen av oppfinnelsen. For eksempel kan størrelsen, formen, plasseringen og orienteringen av de forskjellige komponenter forandres etter oppfinnerens ønske, deler vist direkte sammenkoblet eller i kontakt med hverandre kan ha mellomliggende strukturer plassert imellom dem, funksjonene av ett element kan bli utført av flere, og vica versa, strukturene og funksjonene av én utførelsesform kan bli antatt i en annen utførelsesform, og det er ikke nødvendig for alle fordeler å være tilstede i en gitt utførelsesform på et hvilket som helst tidspunkt. Hvert trekk som er unikt fra kjent teknikk, alene eller i kombinasjon med andre trekk, skal også anses for uavhengige oppfinnelser utført av oppfinneren, og inkluderende de strukturelle og/eller funksjonelle konsepter inkludert av slik et trekk. De foregående beskrivelser av utførelsesformene i henhold til den foreliggende oppfinnelsen er tilveiebragt kun for illustrasjon, og ikke med den hensikt å begrense oppfinnelsen slik den er definert i de vedlagte krav og deres tilsvarende.

Claims (13)

1. Et flertrinns navgir for et manuelt drevet kjøretøy, bestående av et enkelt eksternt inngående kjedehjul, et navskall, interne girskift-mekanismer, en drivende enhet hvilket overfører moment fra kjedehjulet til girskift-mekanismene, en sentral tunnel som strekker seg gjennom hele den aksielle lengden av navgiret, og en avtagbar gjennomgående bolt operativt strukket gjennom tunnellen,karakterisert vedat den gjennomgående bolten bærer den vertikale skjærkraften mellom navgiret og kjøretøyet.

2. Et flertrinns navgir i henhold til krav 1,karakterisert vedat den ytre diameteren av den gjennomgående bolten er ØlOmm.

3. Et flertrinns navgir i henhold til krav 1,karakterisert vedthe innerste diameteren av den indre tunnellen er ØlOmm.

4. Et flertrinns navgir i henhold til krav 1,karakterisert vedat en hurtigkoblingsmekanisme operativt fester navet til kjøretøyet.

5. Et flertrinns navgir i henhold til krav 1,karakterisert vedat girenheten ibefatter et planetgirsystem.

6. Et flertrinns navgir i henhold til krav 5,karakterisert vedat en roterbar skifteaksel opererer planetgirsystemet.

7. Et flertrinns navgir i henhold til krav 6,karakterisert vedat en kam med flere nivåer er anordnet rundt omkretsen av skifterakselen.

8. Et flertrinns navgir i henhold til krav 6,karakterisert vedat skifterakselen opererer aksielle klutsjmekanismer.

9. Et flertrinns navgir i henhold til krav 5,karakterisert vedat planetgirsystemet ibefatter av en stasjonær giraksel med et ikke-roterbart solhjul maskinert av akselen.

10. Et flertrinns navgir i henhold til krav 6,karakterisert vedat rotdiameteren til solhjulet er mindre enn det største diameteren av akselen.

11. Et flertrinns navgir i henhold til krav 5,karakterisert vedat planetgirsystemet har syv eller flere forskjellige utvekslinger.

12. Et flertrinns navgir i henhold til krav 5,karakterisert vedat planetgirsystemet ibefatter en første og en andre planetgirseksjon, solhjulet av den første seksjonen er ikke-roterbart koblet til den bærende akselen, og ringhjulet av den andre seksjonen omkranser minst delvis den første seksjonen.

13. Et flertrinns navgir i henhold til krav 5,karakterisert vedat planetgirsystemet ibefatter en primær planetgirenhet og en sekundær planetgirenhet, den sekundære planetgirenheten tilveiebringende minst en av utvekslingene av primærseksjonen i direkte utveksling og i en full series reduksjon i hastighet.