CZ307074B6 - Smooth gearing of a bicycle - Google Patents

Description

Vynález řeší plynulý převod s automatickou regulací u jízdního kola.The invention solves a smooth transmission with automatic regulation of a bicycle.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současnosti používané převody u jízdního kola využívají převodu řetězem a řetězovými koly, přičemž řetězových kol může být několik jak vpředu u pedálů, tak vzadu u náboje zadního kola. Převody se mění buď manuálně, nebo existují systémy se změnou převodu pomocí motorku řízeného elektronikou. Nevýhodou je pak, že změna převodu není plynulá, ale odstupňovaná dle počtu řetězových kol a počtu jejich zubů. Vynález umožňuje plynulou změnu převodu pod zatížením s mechanickým řízením změny převodového poměru.The bicycle gears currently in use utilize chain and sprocket gears, with a number of sprockets at both the front of the pedals and the rear of the rear hub. The gears are changed either manually, or there are systems with gear change using an electronic motor. The disadvantage is that the gear change is not continuous, but graded according to the number of sprockets and the number of their teeth. The invention allows a continuous change of the transmission under load with mechanical control of the change of the transmission ratio.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že převod síly od pedálů k zadnímu kolu jízdního kola je zprostředkován pomocí třecího převodu s proměnlivým převodovým poměrem, který je umístěn u pedálů a převodu se stálým převodovým poměrem, jež se nachází u zadního kola, přičemž propojení těchto převodů je řešeno teleskopickou hřídelí s automaticky mechanicky nastavitelnou délkou. Převod u pedálů zprostředkovává disk, jenž je nasazen na osu spojující pedály a kolečko, jež je připevněno k přední části hřídele, jenž propojuje přední a zadní převod jízdního kola. Teleskopická hřídel je rozdělena na dvě části, přední a zadní, z přední části je přenášen kroutící moment na zadní část pomocí výstupků a drážek v obou částech hřídele, nebo pomocí samotného regulačního mechanismu, jenž posunuje přední částí hřídele. Přední část teleskopické hřídele je tedy posuvná v podélné ose a tímto posunem se nastavuje převodový poměr předního kolečka, jež je k této části hřídele připevněno, a disku spojeného s hřídelí pedálů. Zadní část teleskopické hřídele je pak pevně ustanovena v podélném směru a zadní převodový poměr kolečka k ní připevněnému a disku nebo ozubenému kolu na zadním kole se tedy nemění. Zadní převod může být rovněž třecí, nebo může být řešen ozubenými koly.The principle of the present invention is that the transmission of power from the pedals to the rear wheel of the bicycle is mediated by a variable friction transmission located at the pedals and a constant transmission ratio located at the rear wheel, interconnecting these transmissions. is designed with a telescopic shaft with an automatically mechanically adjustable length. The pedal transmission provides a disc that is mounted on an axle connecting the pedals and a wheel that is attached to the front of the shaft that connects the front and rear gears of the bicycle. The telescopic shaft is divided into two parts, front and rear, from the front part torque is transmitted to the rear by the projections and grooves in both parts of the shaft or by the control mechanism itself, which moves the front part of the shaft. Thus, the front portion of the telescopic shaft is displaceable along the longitudinal axis, and this displacement adjusts the transmission ratio of the front wheel that is attached to this portion of the shaft and the disc coupled to the pedal shaft. The rear portion of the telescopic shaft is then fixed in the longitudinal direction and the rear gear ratio of the wheel to the wheel attached thereto and the disc or gear on the rear wheel are therefore not changed. The rear transmission can also be frictional or can be solved by gears.

Regulační mechanismus, měnící převodový poměr posunováním přední části teleskopické hřídele, je řešen buď jako soustava dvou ramen se závažím, přičemž tyto dvojice ramen jsou rovnoměrně rozloženy po obvodu hřídele, nebo pomocí válečků, nebo kuliček pohybujících se vlivem odstředivé síly vyvolané otáčením hřídele v drážkách tvořených párovými krytkami, přičemž každá z páru krytek je připevněna na jedné části hřídele. V případě použití soustavy ramen je jedno rameno připevněno pohyblivě k pohyblivé části teleskopické hřídele a druhé rameno pohyblivě k pevné části teleskopické hřídele, přičemž na opačných koncích jsou obě ramena opět pohyblivě propojena. Součástí ramen, nebo ramene, může být závaží. Vlivem rotace obou částí hřídele pak dochází ke vzniku odstředivé síly, jež přitahuje ramena ve spodní části k sobě a tím dochází k posunu přední pohyblivé části hřídele a ke změně převodového poměru. Vratný pohyb pohyblivé části hřídele pak vyvolává pružina umístěná mezi oběma rameny. Páry ramen přitom musí být po obvodu teleskopické hřídele rozmístěny rovnoměrně. V případě použití regulačního mechanismu sestávajícího z kuliček, nebo válečků, pohybujících se v párových krytkách je vždy jedna z párových krytek připevněna k pohyblivé a druhá k nepohyblivé části teleskopické hřídele, přičemž v každé z krytek je dráha, která vede kuličku, nebo váleček. Tato dráha mezi oběma krytkami se směrem radiálním od hřídele zužuje a kulička, nebo váleček, vlivem odstředivé síly vyvolané rotací hřídele tlačí obě krytky a tím obě části hřídele od sebe. Vzhledem k tomu, že zadní část hřídele je nepohyblivá, pohybuje se pouze přední část hřídele a dochází ke změně převodového poměru. Aby se převodový poměr měnil s rostoucími otáčkami teleskopické hřídele správně, musí být krytka posunující přední částí hřídele umístěna až za krvtknn nřinpvnpnnn v nepohyblivé zadní části hřídele. Toto je řešeno tak, že přední krytka je spojena se zadní částí hřídele pomocí otvorů v přední pohyblivé části hřídele, nad níž se krytka pohybuje, otvory mají podlouhlý tvar a umožňují pohyb přední části hřídele vůči této krytce spojené se zadní nepohyblivou částí teleskopické hřídele. Páry krytek uzavírajících kuličku, nebo váleček, musí být opět po obvodu teleskopické hřídele rozmístěny rovnoměrně, zpětný pohyb pohyblivé části hřídele je pak řešen opět pružinou umístěnou mezi oběma částmi hřídele.The control mechanism, which changes the transmission ratio by shifting the front of the telescopic shaft, is designed either as a set of two arms with a weight, these pairs of arms are evenly distributed around the circumference of the shaft or by rollers or balls moving paired caps, each pair of caps being mounted on one part of the shaft. In the case of a boom assembly, one boom is movably attached to the movable part of the telescopic shaft and the other boom is movably attached to the fixed part of the telescopic shaft, at the opposite ends both arms being movably interconnected. The shoulders, or shoulders, may include weights. As a result of the rotation of the two shaft parts, a centrifugal force is generated which draws the arms in the lower part towards each other, thereby shifting the front movable part of the shaft and changing the transmission ratio. The reciprocating movement of the movable part of the shaft is then caused by a spring located between the two arms. The pairs of arms must be evenly distributed around the circumference of the telescopic shaft. In the case of using a control mechanism consisting of balls or rollers moving in the paired caps, one of the paired caps is always attached to the movable and the other to the stationary part of the telescopic shaft, with each track having a ball or roller guide. This path between the two caps narrows radially away from the shaft and the ball or roller, due to the centrifugal force caused by the rotation of the shaft, pushes the two caps and thus the two parts of the shaft apart. Since the rear of the shaft is stationary, only the front of the shaft moves and the transmission ratio changes. In order for the transmission ratio to change correctly as the speed of the telescopic shaft increases, the cover sliding the front of the shaft must be positioned beyond the blood pressure in the stationary rear of the shaft. This is done so that the front cap is connected to the rear of the shaft by holes in the front movable part of the shaft over which the cap moves, the holes have an elongated shape and allow movement of the front of the shaft relative to the cap associated with the rear stationary part of the telescopic shaft. The pairs of ball or roller caps must again be distributed evenly around the circumference of the telescopic shaft, the return movement of the movable part of the shaft is then resolved by a spring located between the two parts of the shaft.

Připevnění teleskopického hřídele k jízdnímu kolu může být řešeno tyčkami s kroužky, přičemž kroužky obepínají vpředu osu pedálů, nebo část rámu kola, kterou tato osa prochází a vzadu osu zadního kola. Přední upevnění umožňuje jednak rotační pohyb teleskopické hřídele a jednak umožňuje pohyb přední části hřídele v podélném směru, zadní upevnění umožňuje rotační pohyb hřídele a pomocí rozšířené části na tyčce a pouzdru na hřídeli zabraňuje podélnému pohybu zadní části hřídele.The attachment of the telescopic shaft to the bicycle can be accomplished by ring rods, with the rings encircling the pedal axis at the front, or the portion of the frame of the wheel through which this axis extends and the rear wheel axis at the rear. The front mounting allows rotational movement of the telescopic shaft and secondly allows the front of the shaft to move in the longitudinal direction, the rear mounting allows rotational movement of the shaft and prevents the longitudinal movement of the rear of the shaft by an extended portion on the shaft and bushing.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Obr. 1Giant. 1

Plynulý převod pro jízdní kolo s regulací převodového poměru pomocí rovnoměrně rozmístěných spojených dvojic ramen se závažími. Boční průřez.Infinitely variable transmission for the bicycle with gear ratio control by means of evenly spaced link arms and weights. Side cross section.

Obr. 2.Giant. 2.

Plynulý převod pro jízdní kolo s regulací převodového poměru pomocí válečků v rovnoměrně rozmístěných dvojicích pouzder. Boční průřez.Smooth transmission for bicycle with gear ratio control by rollers in evenly spaced pairs of bushings. Side cross section.

Obr. 3Giant. 3

Příčný průřez teleskopické hřídele s pouzdry a válečky.Cross section of telescopic shaft with bushes and rollers.

Obr. 4Giant. 4

Plynulý převod pro jízdní kolo s regulací převodového poměru pomocí válečků v rovnoměrně rozmístěných dvojicích pouzder, klidový stav. Boční průřez.Smooth transmission for bicycle with gear ratio control by rollers in evenly spaced pairs of bushings, standstill. Side cross section.

Obr. 5Giant. 5

Plynulý převod pro jízdní kolo s regulací převodového poměru pomocí válečků v rovnoměrně rozmístěných dvojicích pouzder, nejvyšší převodový poměr. Boční průřez.Smooth transmission for bicycle with gear ratio control by rollers in evenly spaced pairs of bushings, highest gear ratio. Side cross section.

Obr. 6Giant. 6

Připevnění obou částí teleskopické hřídele, vpředu u pedálů a vzadu u osy zadního kolo. Boční průřez.Attachment of both parts of the telescopic shaft, front pedals and rear rear axle. Side cross section.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Příklad řešení plynule měnitelného převodu pro jízdní kolo s automatickou regulací je na obr. 1. Teleskopická hřídel, spojující přední třecí převod s hnacím diskem 10 a zadní stálý převod s kuželovitým ozubeným kolem 3 a dalším ozubeným kolem 5 u zadního kola, je rozdělena na v podélném směru pevně uloženou zadní pevnou část 2 a v podélném směru posuvnou přední část 1, přičemž obě části 1, 2 do sebe zapadají podélnými výstupky 9 a podélnými drážkami. Na přední části 1 hřídele se nachází s ní pevně spojený váleček 4, který se odvaluje po hnacím disku H). Posun válečku 4 po disku 10 v podélném směru a tím i nastavení převodového poměru provádí regulační mechanismus sestávající z párů ramen 6 připevněných a vzájemně propojených otočnými čeov 8. na nichž může být závaží 7. Vždy jedno z páru ramen 6 je připevněno k nepohyblivé části 1 a druhé k pohyblivé části 2 teleskopické hřídele. Pružina 13 mezi páry ramen 6 slouží k zpětnému posunu pohyblivé části 2 hřídele. Na obr. 1 je dále znázorněna osa 14 zadního kola, náboj 15 kola, pedál 11 a osa 12 spojující pedály.An example of a continuously variable transmission solution for a bicycle with automatic regulation is shown in Fig. 1. The telescopic shaft connecting the front friction transmission with the drive disc 10 and the rear permanent transmission with the bevel gear 3 and the other gear 5 at the rear wheel is divided into a longitudinally fixed rear fixed portion 2 and a longitudinally displaceable front portion 1, wherein the two portions 1, 2 fit together by longitudinal projections 9 and longitudinal grooves. On the front part 1 of the shaft there is a roller 4 fixedly connected thereto, which rolls on the drive disk 11). The movement of the roller 4 along the disc 10 in the longitudinal direction and thus the gear ratio setting is performed by a control mechanism consisting of pairs of arms 6 attached and interconnected by a rotary rod 8 on which weights 7 can be mounted. and a second to the movable part 2 of the telescopic shaft. A spring 13 between the pairs of arms 6 serves to move back the movable part 2 of the shaft. FIG. 1 further shows a rear wheel axle 14, a wheel hub 15, a pedal 11, and an axle 12 connecting the pedals.

Příklad 2Example 2

Příklad řešení plynule měnitelného převodu pro jízdní kolo s automatickou regulací je na obr. 2. Teleskopická hřídel, spojující přední třecí převod s hnacím diskem 10 a zadní stálý převod s kuželovitým ozubeným kolem 3 a ozubeným kolem u zadního kola 5, je rozdělena na v podélném směru pevně uloženou zadní část 2 a v podélném směru posuvnou přední část £. Podélný posun pohyblivé části 2 teleskopické hřídele je řešen pomocí válečků £6, které se pohybují směrem radiálním od osy hřídele v párových pouzdrech £7, přičemž pouzdro 17 připevněné k pohyblivé části 2 hřídele se nachází až za pouzdrem připevněným k nepohyblivé části £ hřídele. Pouzdro 17 připevněné k nepohyblivé části £ teleskopické hřídele prochází skrze pohyblivou část 2 hřídele podélnými otvory v této pohyblivé části 2 hřídele. Pružina 13 nacházející se mezi oběma částmi £, 2 hřídele slouží k vratnému posunu pohyblivé části 2 hřídele. Na obr. 2 jsou dále znázorněny váleček 4 připevněný k pohyblivé části 2 teleskopické hřídele, osa 14 zadního kola, osa 12 pedálů a pedál ££. Na obr. 3 je znázorněn průřez oběma do sebe vloženými částmi £, 2 teleskopické hřídele v místě prostupu pouzdra 17 připevněného k nepohyblivé části £ hřídele pomocí výstupků 18 pohyblivou částí 2 hřídele. Jsou znázorněny i válečky £6, nacházející se v pouzdrech £7. Příklad řešení plynule měnitelného převodu pro jízdní kolo s automatickou regulací je na obr. 4, v bočním pohledu ve stavu nízkých otáček hnacího hřídele. Na obr. 4 jsou znázorněny: v podélném směru nepohyblivá část £ teleskopické hřídele, pohyblivá část 2 hřídele, ozubené kolo 3 na nepohyblivé části £ hřídele, ozubené kolo 5 na náboji zadního kola bicyklu, váleček 4 připevněný na pohyblivou Část 2 teleskopické hřídele a odvalující se po hnacím disku j_0, pedál ££, pouzdra 17 připevněná párově na nepohyblivou část £ a pohyblivou Část 2 teleskopické hřídele. Válečky £6, jsou uloženy v pouzdrech 17 a je zde i vratná pružina £3.An example of a continuously variable transmission solution for a bicycle with automatic regulation is shown in Fig. 2. The telescopic shaft connecting the front friction transmission to the drive disc 10 and the rear permanent transmission with the bevel gear 3 and the gear at the rear wheel 5 is divided into longitudinal. The rear portion 2 is fixed in the direction of travel and the front portion 4 is displaceable in the longitudinal direction. The longitudinal displacement of the movable part 2 of the telescopic shaft is solved by rollers 66 which move in a radial direction from the axis of the shaft in the paired bushings 7, the bush 17 attached to the movable part 2 of the shaft. The housing 17 attached to the stationary portion 6 of the telescopic shaft extends through the movable portion 2 of the shaft through the longitudinal holes in the movable portion 2 of the shaft. A spring 13 located between the two shaft parts 6, 2 serves to reciprocate the movable shaft part 2. FIG. 2 further shows a roller 4 attached to the movable part 2 of the telescopic shaft, a rear wheel axle 14, a pedal axle 12, and a pedal 44. FIG. 3 shows a cross-section of the two interposed telescopic shaft portions 2, 2 at the point of passage of the housing 17 attached to the stationary shaft portion 6 by the projections 18 through the movable shaft portion 2. Also shown are the rollers 6 in the bushings 7. An example of a continuously variable transmission solution for a self-regulating bicycle is shown in Fig. 4 in a side view in the low-speed state of the drive shaft. Fig. 4 shows: longitudinally stationary telescopic shaft part 6, movable shaft part 2, gear 3 on stationary shaft part 6, gear wheel 5 on the rear wheel hub, roller 4 mounted on movable telescopic shaft part 2 and rolling After the drive disc 10, the pedal 60, the bushings 17 are mounted in pairs on the stationary part 6 and the movable part 2 of the telescopic shaft. The rollers 66 are housed in bushings 17 and there is also a return spring 63.

Příklad řešení plynule měnitelného převodu pro jízdní kolo s automatickou regulací je na obr. 5, boční pohled ve stavu vysokých otáček hnacího hřídele. Na obr. 5 jsou znázorněny v podélném směru nepohyblivá část £ teleskopické hřídele, pohyblivá část 2 hřídele, ozubené kolo 3 na nepohyblivé části £ hřídele, ozubené kolo 5 na náboji zadního kola bicyklu, váleček 4 připevněný na pohyblivou část 2 teleskopické hřídele odvalující se po hnacím disku £0, pedál ££, pouzdra 17 připevněná párově na nepohyblivou část £ a pohyblivou část teleskopické hřídele. Válečky £6, které jsou uloženy v pouzdrech £7, a vratná pružina 13 je zde ve stlačeném stavu.An example of a continuously variable transmission solution for a self-regulating bicycle is shown in Fig. 5, a side view in the high-speed state of the drive shaft. Fig. 5 shows in longitudinal direction the stationary part 6 of the telescopic shaft, the movable part 2 of the shaft, the gear 3 on the stationary part 6 of the shaft, the gear 5 on the rear wheel hub, a roller 4 mounted on the movable part 2 a drive disk 60, a pedal 60, a bushing 17 mounted in pairs on the stationary portion 60 and the movable portion of the telescopic shaft. The rollers 66, which are housed in the sleeves 47, and the return spring 13 are here in a compressed state.

Obr. 6 znázorňuje připevnění předního a zadního konce teleskopické hřídele k jízdnímu kolu. Vpředu je na v podélném směru pohyblivé části 2 hřídele pevně připevněn váleček 19 odvalující se po hnacím disku a dále tyčka 20 kruhového průřezu vložená do pohyblivé části 2 hřídele. Tyčka 20 je připevněna k ose 22 pedálů pomocí kroužku 2£. Tyčka 20 je pevná a umožňuje otočný a podélný pohyb pohyblivé části 2 teleskopické hřídele. Vzadu je připevnění řešeno rovněž pomocí tyčky 23, která však má výstupek, jenž je fixován objímkou 26 připevněnou pevně z nepohyblivé části £ hřídele. Na tyčce se opět nachází kroužek 24, který je nasazen na osu 25 zadního kola. Tyčka 23 umožňuje rotační pohyb hřídele, ale fixuje ji v podélném směru. Na obr. 6 je ještě znázorněno zadní ozubené kolo 3 na pevné pohyblivé části £ teleskopické hřídele.Giant. 6 shows the attachment of the front and rear ends of the telescopic shaft to the bicycle. A roller 19 rolling on the drive disk and a rod 20 of circular cross-section inserted into the movable shaft part 2 are fixedly fixed in the longitudinal direction of the movable shaft part 2. The rod 20 is attached to the pedal axis 22 by a ring 26. The rod 20 is fixed and allows the movable part 2 of the telescopic shaft to rotate and longitudinally move. At the rear, the fastening is also provided by means of a rod 23, which however has a projection which is fixed by a sleeve 26 fixed firmly from the stationary part 6 of the shaft. On the rod is again a ring 24 which is fitted to the rear wheel axle 25. The rod 23 allows rotational movement of the shaft but fixes it in the longitudinal direction. FIG. 6 shows a rear gear 3 on a fixed movable part 6 of the telescopic shaft.

Claims (5)

1. Plynulý převod u jízdního kola, obsahující teleskopickou hřídel mezi proměnným převodem u pedálů a stálým převodem u zadního kola, vyznačující se tím, že dále obsahuje zajištění změny převodového poměru pomocí vzájemně propojených párů ramen (6), přičemž je jedno rameno (6) připevněno otočným čepem (8) k pevné části (1) a druhé rameno (6) k pohyblivé části (2) teleskopické hřídele a ramena (6) jsou na konci vzájemně propojena otočným čepem (8).A continuous bicycle transmission comprising a telescopic shaft between a variable transmission pedal and a permanent rear wheel transmission, further comprising providing a gear ratio change by means of interconnected pairs of arms (6), wherein there is one arm (6) secured by the pivot (8) to the fixed part (1) and the second arm (6) to the movable part (2) of the telescopic shaft and the arms (6) are interconnected at the end by the pivot (8). 2. Plynulý převod u jízdního kola, obsahující teleskopickou hřídel mezi proměnným převodem u pedálů a stálým převodem u zadního kola, vyznačující se tím, že dále obsahuje pro zajištění změny převodového poměru kuličky nebo válečky (16) umístěné v párových pouzdrech (17) se stoupajícími vodícími drážkami, která jsou připevněna každé k jedné z části (1,2) teleskopické hřídele, přičemž pouzdro (17), připevněné k nepohyblivé části (1) hřídele, se nachází před pouzdrem (17), připevněným k pohyblivé části (2) hřídele, a pohyblivou částí (2) hřídele prochází pouzdro (17) podélnými otvor}' v pohyblivé části (2) hřídele.A fluid bicycle transmission comprising a telescopic shaft between a variable transmission pedal and a permanent rear wheel transmission, further comprising balls or rollers (16) housed in paired housings (17) ascending to provide a gear ratio change guide grooves which are each attached to one of the telescopic shaft portions (1, 2), the housing (17) attached to the stationary shaft portion (1) is in front of the housing (17) attached to the movable shaft portion (2) and a sleeve (17) passes through the shaft movable part (2) through the longitudinal bores in the shaft movable part (2). 3. Plynulý převod u jízdního kola, obsahující teleskopickou hřídel mezi proměnným převodem u pedálů a stálým převodem u zadního kola, vyznačující se tím, že dále obsahuje pro zajištění převodového poměru kuličky nebo válečky (16) umístěné v párových pouzdrech (17) se stoupajícími vodícími drážkami, která jsou připevněna každé k jedné zčásti (1, 2) teleskopické hřídele, přičemž pouzdro (17), připevněné k nepohyblivé části (1) hřídele, se nachází před pouzdrem (17), připevněným k pohyblivé části hřídele (2), a přičemž pouzdro (17) připevněné k pohyblivé části (2) hřídele prochází podélnými otvory v nepohyblivé části (1) hřídele.3. A continuous bicycle transmission comprising a telescopic shaft between a variable transmission pedal and a permanent rear wheel transmission, further comprising balls or rollers (16) disposed in paired bushings (17) with ascending guideways to provide a transmission ratio. slots which are attached to each one (1, 2) of the telescopic shaft, the sleeve (17) attached to the stationary shaft part (1) is located in front of the housing (17) attached to the movable shaft part (2), and wherein the housing (17) attached to the movable shaft part (2) passes through the longitudinal holes in the stationary shaft part (1). 4. Plynulý převod u jízdního kola podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi oběma rameny (6) se nachází pružina (13), zajišťující vratný posun pohyblivé části (2) hřídele.Continuous transmission for a bicycle according to claim 1, characterized in that a spring (13) is provided between the two arms (6), providing a reciprocating movement of the movable shaft part (2). 5. Plynulý převod u jízdního kola podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že obsahuje pružinu (13) pro zpětnou změnu převodového poměru, tlačící obě části (1,2) hřídele směrem od sebe.The bicycle's continuous transmission according to claim 2 or 3, characterized in that it comprises a spring (13) for reversing the transmission ratio, pushing the two shaft parts (1,2) away from each other.