NL1008944C2 - Automatic continuously variable gear system for pedal bicycle has pedal chain wheel with variable effective diameter - Google Patents

Abstract

The effective diameter of the chain wheel driven by the pedal crank (5) is altered by moving segments of the chain grip gear radially with respect to the axis of the crank shaft. The segments are connected by bolts which pass through slots in two parallel discs (1, 2). The slots in one disc are radial (8), while those in the other disc spiral (6) out from the center. The spring hub (3, 18) varies the relative angle of the discs.

Description

MECHANISCHE AUTOMATISCHE FIETS-VERSNELLINGMECHANICAL AUTOMATIC BICYCLE GEAR

De uitvinding heeft betrekking op een door menskracht middels een ketting aangedreven variabele fiets-versnelling, 5 waarbij zijn stand met de pedalen wordt gewijzigd, bestaande uit een combinatie van twee schijven, welke in het eerste type voorzien is van gegolfde gleuven die spiraal-gewijs uitwaaieren en in het tweede type rechte gleuven die haaks van uit het middelpunt naar de buitenrand lopen en waarbij samenvoeging en 10 na draaiing van de schijven ten opzichte van elkaar ketting--dragers en twee ketting-transporteurs via de gleuven met een in en uitgaande beweging synchroon de diameter van de ketting--omloop kunnen bepalen. Deze voet-geschakelde versnelling is bekend uit het Octrooischrift Nr. EP 0091470 en WO 83/01424.The invention relates to a man-driven variable bicycle gear, which changes its position with the pedals, consisting of a combination of two discs, which in the first type are provided with corrugated grooves that fan out and in the second type of straight slots running perpendicularly from the center to the outer edge, with chain and carriers and two chain conveyors synchronized with an in and out movement through the slots after rotation of the disks relative to each other determine the diameter of the chain circulation. This gear-shifted gear is known from patent no. EP 0091470 and WO 83/01424.

15 De versnelling kan alleen op de trap-as worden aangebracht en is bedoeld om bij pedaal stilstand middels een rem op één van de schijven met dit pedaal de diameter van de ketting-omloop, hetzij te vergroten, dan wel te verkleinen.The gear can only be applied to the crankshaft and is intended to increase or decrease the diameter of the chain circulation when the pedal is stationary by means of a brake on one of the discs with this pedal.

Dit betekent dat iedere schakeling in deze versnelling 20 gepaard gaat met extra handelingen, tijd en energie-verlies.This means that each shift in this gear 20 involves additional operations, time and energy loss.

Om dit te vermijden zijn er verscheidene typen versnelling--automaten voor de fiets ontworpen en bekend, zoals vermeld in het octrooischrift no.EP 0208473. Deze is gemonteerd in de achter-naaf, maar heeft een bescheiden actieradius en is duur. 25 Nog een type automaat bekend uit octrooischrift no.WO 9119638 is een derailleur met een automatische ketting-wisselaar.To avoid this, several types of bicycle gears have been designed and known, as disclosed in Patent No. EP 0208473. It is mounted in the rear hub, but has a modest range and is expensive. Another type of automatic known from patent no. WO 9119638 is a derailleur with an automatic chain changer.

Deze heeft een grotere aktieradius, maar het nadeel dat het systeem kwetsbaar is en het schakelen óók energieverlies geeft.This has a larger action radius, but the disadvantage that the system is vulnerable and switching also causes energy loss.

De nieuwe uitvinding zal de voornoemde nadelen opheffen en 30 voorziet er daartoe in dat de gleuven in het eerste type schijf hier glad zijn, dat zij in het tweede type ook wel naar links, dan wel rechts gebogen naar de rand lopen en dat de schijf van het tweede type één kant op wordt gedraaid ten opzichte van het eerste type onder invloed van een orgaan dat een verstelbare 1008944 2 kracht levert.The new invention will obviate the aforementioned drawbacks and provides for this purpose that the slots in the first type of disc are smooth here, that in the second type they also run to the left or curved to the edge and that the disc of the second type is turned one way relative to the first type under the influence of a member providing an adjustable force 1008944 2.

Dit resulteert in een vol-automatische versnelling met, indien gewenst, een zéér grote actieradius zonder energie--verlies en toepasbaar op elke fiets met handremmen.This results in a fully automatic gearbox with, if desired, a very large range without energy loss and applicable to any bicycle with hand brakes.

5 De tegenkracht moet verstelbaar zijn vanwege de variateit in gewicht die een fiets kan belasten en/of de persoonlijke keus van de berijder betreffende zijn inzetbare spierkracht.5 The counterforce must be adjustable due to the variety in weight that a bicycle can load and / or the rider's personal choice of deployable muscle strength.

De weerstands-factor (starten, tegenwind, hellingen, etc.) zorgt direct en fasenloos voor de instelling van deze automaat. 10 Bij stilstand staat de de ketting-omloop vanwege deze interne tegenkracht in zijn grootste diameter, waarbij de berijder met enige druk op het pedaal deze diameter tot zijn kleinste stand dwingt en dus met de minste energie kan opstarten.The resistance factor (starting, headwind, slopes, etc.) ensures that this machine is set directly and without phases. 10 At a standstill, the chain circulation is in its largest diameter because of this internal counterforce, whereby the rider forces this diameter to its smallest position with some pressure on the pedal and can therefore start up with the least energy.

Zodra de fiets gang maakt ontstaat er ruimte in de ketting 15 (het vliegwiel-effect), waarna de onder zekere spanning staande synchronisatie-schijf kan draaien ten opzichte van de andere schijven, wat leidt tot een diameter-vergroting van de ketting--omloop, zodat de snelheid progressief kan worden opgebouwd.As soon as the bicycle gets underway, space is created in the chain 15 (the flywheel effect), after which the synchronized disc which is under tension can rotate relative to the other discs, which leads to an increase in diameter of the chain - circulation , so that the speed can be built up progressively.

Als de berijder hindernissen tegenkomt zoals wind, hellingen, 20 etc. zal de veerspanning weer zwakker zijn dan zijn trapkracht, waarbij de ketting-omloop zich op de nieuwe situatie instelt. Meerdere typen ketting-transporteurs zorgen voor een soepel ketting-verloop die bij soortgelijke systemen vaak ontbreekt. Een ketting-spanner houdt de ketting strak en evenwijdig.If the rider encounters obstacles such as wind, slopes, etc., the spring tension will be weaker again than his pedaling force, with the chain loop adjusting to the new situation. Multiple types of chain conveyors ensure a smooth chain run that is often lacking with similar systems. A chain tensioner keeps the chain tight and parallel.

25 Van deze eindeloze beweging in de verhouding tussen trap- en tegen-kracht zal de fietser behoorlijk gelijkmatige draai--bewegingen overhouden ten gevolge waarvan de knie-gewrichten minder belast zullen worden dan voorheen. De snelheid zal wél meer gaan variëren vanwege het basis-principe van dit systeem. 30 De maten betreffende omvang en dikte van de schijven kunnen variëren van extra groot, voor een ruime actie-radius op land--wegen en in de bergen, tot vrij compact voor het stadsverkeer.25 Of this endless movement in the ratio between pedaling and counter-force, the cyclist will have quite even turning movements, as a result of which the knee joints will be less stressed than before. The speed will vary more because of the basic principle of this system. 30 The sizes and thickness of the discs can vary from extra large, for a wide action radius on country roads and in the mountains, to quite compact for city traffic.

Ook is een combinatie van twee automaten mogelijk. In geval van een achterwiel-plaatsing werkt het systeem echter precies 1008844 3 contra vanwege de vereiste omkering van de veerkracht en de kantelbare ketting-transporteurs. De rest blijft ongewijzigd. Optioneel is een fixatie voor iedere stand,zodat deze automaat ook traditioneel als een multi versnelling gebruikt kan worden 5 en een extra trekkracht tussen de schijven voor zwaargewichten.A combination of two machines is also possible. However, in the case of rear wheel placement, the system works exactly 1008844 3 contra because of the required reversal of the spring force and the tilting chain conveyors. The rest remains unchanged. Optional is a fixation for every position, so that this machine can also be used traditionally as a multi-gear 5 and an extra pulling force between the discs for heavyweights.

Bij de hieropvolgende uitleg wordt via cijfers verwezen naar punten bij de desbetreffende figuren :In the following explanation, numbers are used to refer to points for the relevant figures:

Fig.l geeft weer het automatische versnelling-systeem van opzij en een dwars-doorsnede daarvan.Fig. 1 shows the automatic side acceleration system and a cross-section thereof.

10 Fig.2 geeft weer het automatische versnelling-systeem als een trap-as-plaatsing, ketting-spanner en -transporteurs met een synchroon-grip als optie.Fig. 2 shows the automatic gear system as a crank axle arrangement, chain tensioner and conveyors with a synchronous grip as an option.

Fig.3 geeft weer een optioneel type ketting-transporteur.Fig. 3 shows an optional type of chain conveyor.

Fig.4 geeft weer het automatische versnellings-systeem met 15 twee verschillende diameters van de ketting-omloop.Fig. 4 shows the automatic gear system with two different diameters of the chain circulation.

Het systeem bestaat uit de schijven 1 en 2, die gemonteerd zijn 3 op een lichaam 4 welk onlosmakelijk verbonden is met de trap-as 5, voorzien van meerdere gleuven 6 welke op één--derde afstand van de as spiraal-gewijs naar de buitenrand 20 uitwaaieren. Gelijk ertussen bevindt zich een derde schijf 7, met op dezelfde posities even zoveel gleuven 8 en 11, echter lopend van één derde afstand van de as hetzij haaks, of naar links danwel rechts gebogen richting buitenrand en alszodanig een sychroniserende taak vervullend, omdat deze schijf 7 los 25 van de eerste 1 geleid door ringen 9 beperkt kan draaien op het lichaam 4 dat onlosmakelijk met de trap-as 5 is verbonden. Indien de gleuven 6 over de gleuven 8 en 11 vallen worden er dus even zoveel gangen gecreërd dwars door alle schijven heen. Hierdoor lopen de bout-assen 10 die tussen de tweede 2 en de 30 derde 7 schijf het variabele diameter-systeem van de ketting--omloop creëren middels deze gleuf-geleiding 6, 8 en 11.The system consists of the disks 1 and 2, which are mounted 3 on a body 4 which is inseparably connected to the crankshaft 5, provided with several slots 6 which spiral one-third from the shaft to the outer edge 20 fan out. Immediately therebetween is a third disc 7, with the same number of slots 8 and 11 at the same positions, however running from one third distance from the shaft either perpendicularly, or curved to the left or right towards the outer edge and thus fulfilling a synchronizing task, because this disc 7, loose from the first 1, guided by rings 9, can rotate to a limited extent on the body 4 which is inextricably connected to the crank shaft 5. Thus, if the slots 6 fall over the slots 8 and 11, just as many passages are created across all the discs. As a result, the bolt shafts 10 which create the variable diameter system of the chain circulation between the second 2 and the third 7 sheave run through this slot guide 6, 8 and 11.

Via de brede gleuven 11 in de derde schijf 7 lopen twee ketting-transporteurs 12 welke om beurt in de ketting grijpen, zodat de omloop van deze zich continue kan instellen na iedere 1 00 89 4 4 4 weerstands-wijziging, aangezien de overige bout-assen 10 de vrijloop-geleiders 13 dragen. Bij de kleinste diameter vormen de ketting-transporteurs 12 en de vrijloop-geleiders 13 samen één cirkel 22 voor een zo gelijkmatig mogelijke ketting-loop.Two chain conveyors 12, which take turns engaging the chain, pass through the wide slots 11 in the third disc 7, so that the circulation of these can continuously adjust after each change of resistance, since the other bolt shafts 10 carry the freewheel guides 13. At the smallest diameter, the chain conveyors 12 and the freewheel guides 13 together form one circle 22 for the most uniform chain run.

5 De twee transporteurs 12 zijn identiek en voorzien van een verlopende vertanding 14 welk een onzuivere ketting-grip voorkomt, dus wanneer de tanden niet in de ketting-steken, maar tegen de ketting-tonnetjes ketsen, dit als gevolg van het variabele principe van het systeem. De transporteur 12 die 10 via de draaiende schijven 1,2 en 7 bij de ketting aankomt, zoekt zelf met zijn tanden 15 de openingen op. Indien er geen openingen aanwezig zijn wordt de transporteur 12 gedwongen te kantelen en grijpen de andere tanden 16 in. De transporteurs 12 hebben beperkte kantelmogelijkheden 17 tegen het omklappen. 15 Vóór op de eerste schijf 1 en om de trap-as 5 heen is een veer 18 in een draaibaar huis 19 geplaatst. Deze veer 18 is via de pen 20 verbonden met de derde schijf 7 en de spanning van deze veer 18 kan worden gewijzigd door verdraaiing van het huis 19, dat middels de blokkering 21 kan worden vastgezet.5 The two conveyors 12 are identical and have a tapered toothing 14 which prevents an impure chain grip, so when the teeth do not protrude into the chain, but bend against the chain barrels, due to the variable principle of the system. The conveyor 12, which arrives at the chain via the rotating discs 1, 2 and 7, searches for the openings with its teeth 15. If no openings are present, the conveyor 12 is forced to tilt and the other teeth 16 engage. The conveyors 12 have limited tilting options 17 against tipping over. A spring 18 is placed in a rotatable housing 19 in front of the first disc 1 and around the crank shaft 5. This spring 18 is connected to the third disc 7 via the pin 20 and the tension of this spring 18 can be changed by rotating the housing 19, which can be fixed by means of the lock 21.

20 Aangezien de ketting-omloop zich drastisch kan wijzigen, is vlak onder het aandrijf-tandwiel van het achterwiel een in zekere hoek gezette ketting-spanner geprojecteerd, die voor de opslag van het ketting-deel zorgt wat het versnelling-systeem verlaat, alsook dit ketting-deel evenwijdig houdt met het 25 ingaande gedeelte. Dit laatste is noodzakelijk om de opname en afgifte van de ketting via de transporteurs synchroon te laten verlopen en aldus de flexabiliteit van dit automatisch versnelling-systeem te kunnen garanderen.20 Since the chain circulation can change drastically, a chain tensioner set at a certain angle is projected just below the drive sprocket of the rear wheel, which ensures the storage of the chain part leaving the gear system, as well as this chain part parallel to the input part. The latter is necessary for synchronization of the pick-up and delivery of the chain via the conveyors and thus to guarantee the flexibility of this automatic gear system.

10089441008944

Claims (10)

1. Een door menskracht middels een ketting aangedreven variabele fiets-versnelling, waarbij zijn stand met de pedalen 5 wordt gewijzigd/bestaande uit een combinatie van twee schijven, welke in het eerste type voorzien is van gegolfde gleuven die spiraal-gewijs uitwaaieren en in het tweede type rechte gleuven die haaks van uit het middelpunt naar de buiterand lopen en waar bij samenvoeging en na draaiing van de schijven ten 10 opzichte van elkaar ketting-dragers en twee ketting-transpor--teurs via de gleuven met een in en uitgaande beweging synchroon de diameter van de ketting-omloop kunnen bepalen, met het kenmerk, dat de gleuven (6) in het eerste type schijf (1 en 2) hier glad zijn, dat zij in het tweede type 15 ook wel hetzij naar links, dan wel rechts gebogen naar de rand kunnen lopen en dat de schijf van het tweede type één kant op wordt gedraaid ten opzichte van het eerste type onder invloed van een orgaan (18) dat een verstelbare (21) kracht levert.1. A human-powered chain-driven variable bicycle gear, in which its position is changed with the pedals 5 / consisting of a combination of two discs, which in the first type are provided with corrugated slots that fan out and in the second type of straight slots that run perpendicularly from the center to the outer edge and where, when the discs are joined and rotated relative to each other, chain carriers and two chain conveyors via the slots synchronously with an in and out movement can determine the diameter of the chain path, characterized in that the slots (6) in the first type of disc (1 and 2) are smooth here, in the second type 15 they are also either left or right bent to the edge and that the second type disc is turned one way relative to the first type under the influence of a member (18) providing an adjustable (21) force. 2. Een automatische fiets-versnelling volgens conclusie 1, 20 met het kenmerk, dat het orgaan (18) bestaat uit stalen veren en/of olie- en/of lucht-druk.An automatic bicycle gear according to claim 1, 20, characterized in that the member (18) consists of steel springs and / or oil and / or air pressure. 3. Een automatische fiets-versnelling volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt door een montage op de trap-as en/of het achterwiel in plaats van het (de) traditionele 25 tandwiel(en) en uitsluitend voor fietsen met handremmen.An automatic bicycle gear according to claim 1 or 2, characterized by mounting on the crank axle and / or the rear wheel instead of the traditional gear (s) and only for bicycles with hand brakes. 4. Een automatische fiets-versnelling volgens conclusie 1, 2 of 3, gekenmerkt door minimaal drie schijven.An automatic bicycle gear according to claim 1, 2 or 3, characterized by at least three discs. 5. Een automatische fiets-versnelling volgens conclusie 1, 2, 3 of 4,met het kenmerk, dat de ketting- 30 -transporteurs (12) beperkt kunnen kantelen en voorzien zijn van meerdere tanden, welke verlopen ten opzichte van elkaar.An automatic bicycle gear according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the chain conveyors (12) are able to tilt to a limited extent and are provided with a plurality of teeth, which run relative to each other. 6. Een automatische fiets-versnelling volgens conclusie 1, 2, 3, of 4, gekenmerkt door ketting-transporteurs (23) die zijn voorzien van meerdere tanden welke verlopen ten 1008344 opzichte van elkaar en onafhankelijk ingedrukt kunnen worden.An automatic bicycle gear according to claim 1, 2, 3, or 4, characterized by chain conveyors (23) having a plurality of teeth which extend 1008344 relative to each other and can be pressed independently. 7.Een automatische fiets-versnelling volgens één der voor--gaande conclusies, gekenmerkt door een fixatie--mechaniek voor iedere diameter-stand van de ketting-omloop. 5An automatic bicycle gear according to any one of the preceding claims, characterized by a fixing mechanism for each diameter position of the chain circulation. 5 8.Een automatische versnelling volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ketting-trans--porteurs bestaan uit kleine ketting-tandwielen met een extra zij-vertanding (24) welke verbonden zijn door tandstrippen langs twee gleuven op één van de schijven, met als gevolg dat 10 de ketting-grip gesynchroniseerd kan worden.An automatic gear according to any one of the preceding claims, characterized in that the chain conveyors consist of small chain sprockets with an additional side toothing (24) connected by tooth strips along two slots on one of the discs, with the result that the chain grip can be synchronized. 9.Een automatische fiets-versnelling volgens één der voor--gaande conclusies, met het kenmerk, dat de as van de van de ketting-spanner onder een bepaalde hoek is gesitueerd ten opzichte van de geleide-wielen van deze ketting-spanner. 15An automatic bicycle gear according to any one of the preceding claims, characterized in that the axis of the chain tensioner is positioned at a certain angle relative to the guide wheels of this chain tensioner. 15 10.Een automatische versnelling volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze versnelling op meerdere aandrijf-systemen toepasbaar is waar het vliegwiel--effect werkzaam is. 1008944An automatic gear according to any one of the preceding claims, characterized in that this gear is applicable to several drive systems where the flywheel effect is effective. 1008944