<Desc/Clms Page number 1>
J.P. BERCK en J.VAN DER TOGT, verblijf houdende te ZWIUNDERCHT (Nederland) .
WISSELDRIJFWERK VOOR EEN RIJWIEL.
De uitvinding betreft een wisseldrijfwerk voor een rijwiel, dat voorzien is van een overbrenging, die wordt beinvloed door de bij het rijden ondervonden weerstand. Bij wisseldrijfwerken van dit type verandert de overbrengverhouding automatisch, zodra de rijweerstand zich wijzigt.
De uitvinding beoogt zulk een wisseldrijfwerk zodanig uit te voeren, dat het een eenvoudige constructie verkrijgt en toch betrouwbaar werkt, terwijl de overbrengverhouding tussen nul en een maximumilum varië- ren. Volgens de uitvinding grijpen in een tandkrans, welke vast is ver- bonden met het aandrijvende of aangedreven deel, één of meer rondsels, die slechts in één draairichting met hun as zijn verbonden, welke as een anm draagt, die samenwerkt met een verstelbare excentriek. Naarmate nu de excentriciteit van het excentriek zich wijzigt onder de invloed van veran- dering in de rijweerstand, verandert de draaiïngshoek van de rondsels en dus de draaisnelheid van de tandkrans, zodat bij constant toerental van de aandrijfas dat van het gedreven wiel zich wijzigt.
Op het verstelbare excentriek kan een veerinrichting werken, die in evenwicht is met de kracht, welke door de arm of armen van de rond- sels tengevolge van de bij het rijden ondervonden weerstand op het excen- triek wordt uitgeoefend.
Bij een doelmatige uitvoeringsvorm van dit wisseldrijfwerk is een verschuifbare tap zodanig met de aandrijfas verbonden, dat hij bij ver- schuiving ten opzichte van de aandrijfas draait, welke tap een schijf draagt, die tegen draaiing ten opzichte van de tap is geborgd en verbonden is met het verstelbare excentriek, waarbij de tap onder werking staat van een veer.
De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de te- kening, waarin fig. 1 een langsdoorsnede van een uitvoeringsvoorbeeld van een wisseldrijfwerk voor een rijwiel met hulpmotor voorstelt volgens de'lijn
<Desc/Clms Page number 2>
I-I in fig. 2, die zelf een aanzicht van het drijfwerk toont met doorsnede volgens de lijn II-II in fig. 1.
Fig. 3 toont een dwarsdoorsnede van de aandrijfas ter plaatse van de koppeling voor het centrale tandwiel.
Fig. 4 toont een axiale doorsnede van een drijfwerk, dat bij een rijwiel zonder hulpmotor kan worden toegepast.
De door de motor aangedreven as 1 draagt het centrale tandwiel 2, dat vrij draaibaar om de as is geschoven. Op de naaf 3 van dit tandwiel is een kettingwiel 4 bevestigd. De naaf 3 is tevens met een bus 6 gelagerd in het vaste huis 5.
In het tandwiel 2 grijpen enige, b. v. vijf rondsels 7, die zijn gelagerd in het vaste huis 5. Elk rondsel 7 heeft een boorgat, waarin een as 8 is geschoven , die aan haar omtrek een uitsparing 9 heeft, waarin een rol 10 is gelegen, waarop een veer 11 werkt. Deze rol met veer vormt een koppeling, welke bewerkt, dat de as 8 het rondsel 7 in de ene draairichting meeneemt, maar in de andere draairichting vrij loopt. Op de as 8 is een arm 12 onwrikbaar bevestigd, die aan zijn vrije einde een pen 13 draagt. Elke pen 13 grijpt in een groef 15 van een schijf 14, die draaibaar is om een pen 17, welke is bevestigd in een flens 16 van de aandrijfas 1.
In het holle einde van de aandrijfas 1 is een tap 18 geschoven, die met de as is verbonden door een pen 19, waarvan de einden in schroef- lijnvormige sleuven 27 van de as geleid zijn, zodanig, dat bij verschuiving van de tap 18 in de as 1 de tap 90 om zijn hartlijn draait.
Op de tap 18 is een ring 20 verschuifbaar, die met een nok in een axiale groef 26 van de tap 18 grijpt en daardoor tegendraaien t o. v. de tap is geborgd. De ring 20 heeft een radiale groef 21; waarin een aan de schijf 14 uitstekende pen 22 grijpt.
In het holle einde van de aandrijfas 1 bevinden zich twee ope- ningen 23, in elk waarvan een kogel 24 is gelegen. Deze openingen 23 worden aan de buitenzijde afgedekt door de naaf 3 van het centrale tandwiel en aan de binnenzijde door het mantelvlak van de tap 18, die ter plaatse van de kogels 24 zodanig verlopende groeven 25 heeft, dat in de stand van de tap volgens fig. 1 en 3, waarbij de tap zover mogelijk uit de holle aandrijfas is geschoven als de pan 19 dit toelaat, het tandwiel 2 met de as 1 moet meedraaien.
De tap 18 wordt door een veer 28 met regelbare spanning in de holle as 1 naar binnen gedrukt. Bij het naar buiten schuiven van de tap 18 neemt de spanning van de veer toe en wanneer de tap van zijn binnenste stand geheel naar zijn buitenste stand schuift draait de tap een kwartslag om zijn asli j n. Daarbij schuift de tap 18 door het boorgat van de ring 20 en ook de ring draait 90 om zijn hartlijn. De ring 20 zal bij deze draaiing onder tussenkomst van de pen 22 de schijf 14 meenemen, zodat deze om de pen 17 draait, zodat de excentriciteit van de schijf kleiner wordt. Is de tap 18 geheel uit de as geschoven dan komt de schijf centrisch om de as te liggen, terwijl bij geheel ingeschoven tap de excentriciteit van de schijf het grootst iso Door de pennen 17 en 22 wordt de schijf in elke stand t.o.v. de as 1 gefixeerd, zodat de schijf met de as meedraait.
Het beschreven wisseldrijfwerk werkt als volgt
Aangenomen wordt, dat de tap 18 zich in een bepaalde tussenstand bevindt, dan zal de schijf 14 eveneens in een tussenstand staan en dus een bepaalde excentriciteit ten opzichte van de aandrijfas 1 hebben. Bij het draaien van de as 1 zal dus het middelpunt van de schijfen daardoor de gehele schijf een cirkel beschrijven om de hartlijn van de as en in een vlak lood- recht op deze hartlijn. Bij deze rotatie van de schijf 14 zal de in de rond- gaande groef 15 grijpende pen 13 van elke arm 12 een heen en weer beweging
<Desc/Clms Page number 3>
ten opzichte van de hartlijn van de as 1 uitvoeren met een slag, die het dubbele is van de excentriciteit van de schijf 14.
Door deze beweging van de pennen 13 schommelen de armen 12 heen en weer en dus de daarmede ver- enigde assen 8 van de rondsels 7, zodat deze assen in de ene draairich- ting de rondsels meenemen onder tussenkomst van de rollenkoppeling 10,11.
Deze draaiing van de rondsels wordt op het centrale tandwiel 2 en dus op het kettingwiel 4 overgebracht. Daar er meerdere, b. v. vijf rondsels aan- wezig zijn, zal het centrale tandwiel en dus het kettingwiel 4 bij elke omwenteling van de aandrijfas 1 vijf in elkaar overgaande impulsen krij- gen en over een bepaalde hoek draaien.
Daar met de excentriciteit van de schijf 14 de slag van de pennen 13 verandert zal ook de draaiingshoek van de rondsels 7 en dus van het centrale tandwiel veranderen. Deze draaiïngshoek zal groter zijn naarmate de excentriciteit van de schijf 14 groter s. Bij een bepaald aantal omwentelingen van de aandrijfas 1 zal afhankelijk van de excentrici- teit'van de schijf 14 het aantal omwentelingen van het centrale tandwiel 2 dus veranderlijk en evenredig met deze excentriciteit zijn.
De weerstand, die het rijwiel op de weg ondervindt, wordt via de ketting op het kettingwiel 4 en het centrale tandwiel 2 en van daar op de rondsels 7 en de armen 12 overgebracht. Tijdens het draaien van de schijf
14 trachten de armen 12 met hun pennen 13 de schijf naar haar centrische stand te drukken maar deze verplaatsing van de schijf wordt belet door de veer 28, die onder tussenkomst van het drukstuk, 29 de tap 18 en de ring 20 de schijf 14 met de pen 22 naar de stand met maximum excentriciteit tracht te bewegen. De door het rijwiel ondervonden weerstand is dus in evenwicht met de veer 28 en bij een bepaalde rijweerstand behoort een bepaalde excen- triciteit van de schijf14. Naarmate de rijweerstand groter is zal de excen- triciteit van de schijf 14 kleiner zijn en omgekeerd.
Tengevolge van de klei- nere excentriciteit zal ook het toerental van het centrale tandwiel 2 kleiner zijn en bij grotere excentriciteit van de schijf 14 zal het toerental groter Lijn, Bij gelijk blijvend vermogen van de motor zal het draaimoment aan het centrale tandwiel omgekeerd evenredig zijn met zij toerental. Bij grotere weerstand van het rijwiel, b. v. bij het oprijden van een steile helling of bij tegenwind, zal dus de snelheid afnemen, maar het aangedreven wiel meer kracht uitoefenen, terwijl bij afnemende rijweerstand, b.v. bij het wegrij- den na het versnellen of bij wind mee het rijwiel een grotere snelheid dan normaal kan verkrijgen.
In de in fig. 1 weergegeven stand, waarbij de tap 18 zo ver mo- gelijk uit de as is geschoven, staat de schijf 14 in haar centrische stand, zodat de excentriciteit hul is en dus het centrale tandwiel 2 niet aange- dreven wordt. De motor is dus ontkoppeld. Dit kan worden bereikt door met behulp van de kabel 30 de druk van de veer 28 op de tap 14 op te heffen.
Bij stilstaande motor kan het rijwiel nu met de pedalen worden aangedre- ven. Door de veer in werking te stellen schuift de tap 18 een weinig naar binnen. Via het kettingwiel 4 enhet centrale tandwiel 2 wordt de as l en dus de motor onder-tussenkomst van de kogelkoppeling 24,25 gedreven, waar- door de motor aanloopt. De schijf 14 heeft daarbij nog slechts een geringe excentriciteit, zodat een zeer groot aanloopkoppel aanwezig is.
Bij de uitvoering volgens fig. 4 is de as 1 vast aan het rij- wielframe bevestigd, zodat zij niet kan draaien. De bus 3 is met kogels 31 op de vaste as 1 en met kogels 36 in de wielnaaf 34 gelagerd. Op de bus 3 zijn twee schijven 32,33 bevestigd, waarvan de schijf 32 is gevormd tot een kettingwiel. In de schijven 32, 33 zijn de rondsels 7 gelagerd, welke op de in fig. 2 aangegeven wijze slechts in de ene draairichting door hun as 8 onder tussenkomst van de rol 10 worden meegenomen.
De armen 12 van de assen 8 grijpen ook hier met hun pen 13 in een groef 15 van een excentriek 14, hetwelk hier echter niet meedraait.
De rondsels 7 grijpen in een inwendig getande krans 2, die vast bevestigd is in de wielnaaf 34. waaraan ook de spaken 35 zijn bevestigd.
<Desc/Clms Page number 4>
Het excentriek 14 kan om een vast punt zwaai Daar zijn, maar cok kan het excentriek draaibaar zijn om een vast op de as 1 bevestigd excentriek zodat door draaiing van het excentriek de resulterende excentriciteit veran- dert. De draaiing van het excentriek geschiedt ook hier onder de invloed van de bij Het rijden ondervonden weerstand tegen de werking in van een veer, diemet haar ene einde rechtstreeks aan het excentriek en met haar andere einde onder tussenkomst van een vëerspanner aan het frame van het rijwiel is bevestigd. Op overeenkomstige wijze als bij het drijfwerk volgens fig.
1 = 3 is beschreven zal de draaiing van de rondsels 7 afhankelijk zijn van de excentriciteit van de groef 15 en het excentriek t.o.v. de as 1, zodat bij vergroting van de excentriciteit het aantal omwentelingen van de in de rondsels 7 grijpende tandkrans 2 en dus van de naaf 34 bij gelijkblijvende draaiingssnelheid van het kettingwiel 32 zal toenemen. Is echter de excen- triciteit nul dan zullen de rondsels 7 niet t. o.v. het kettingwiel draaien, zodat de naaf 34 dan een gelijk aantal omwentelingen als het kettingwiel 32 zal maken.
De uitvoering volgens fig. 4 is ook geschikt voor een rijwiel zonder hulpmotor, waarbij dan het kettingwiel 32 door de pedalen wordt gedreven en onder tussenkomst van de bus 3 met een terugtrapremmechanisme wordt verbonden. Bij een rijwiel met hulpmotor wordt het kettingwiel 32 door de motor aangedreven en wordt een tweede kettingwiel voor aandrijving door de pedalen aangebracht, hetwelk dan met het remmechanisme wordt ver- bonden.
Opgemerkt wordt,dat ook bij de uitvoering volgens fig. 4 de in- wendig getande krans 2 kan worden vervangen door een centraal tandwiel, dat dan aan de naaf 34 moet worden bevestigd.
<Desc / Clms Page number 1>
J.P. BERCK and J. VAN DER TOGT, residing in ZWIUNDERCHT (the Netherlands).
INTERCHANGE GEAR FOR A CYCLING WHEEL.
The invention relates to an interchangeable gear for a bicycle which is provided with a transmission which is influenced by the resistance encountered during driving. With turnout gears of this type, the gear ratio changes automatically as soon as the running resistance changes.
It is an object of the invention to construct such an exchange gear so that it obtains a simple construction and yet works reliably, while the transmission ratio varies between zero and a maximumilum. According to the invention, in a gear ring which is rigidly connected to the driving or driven part, engage one or more pinions, which are connected to their shaft in one direction of rotation only, which shaft carries an arm which cooperates with an adjustable eccentric. As the eccentricity of the eccentric now changes under the influence of a change in the running resistance, the angle of rotation of the pinions and thus the rotation speed of the gear ring changes, so that at a constant speed of the drive shaft that of the driven wheel changes.
A spring device can act on the adjustable eccentric which is in balance with the force exerted on the eccentric by the arm or arms of the pinions as a result of the resistance experienced during travel.
In an expedient embodiment of this change-over gear, a slidable pin is connected to the drive shaft in such a way that it rotates when displaced with respect to the drive shaft, which pin carries a disc which is secured against rotation with respect to the pin and is connected to the adjustable eccentric, where the pin is under the action of a spring.
The invention will be further elucidated with reference to the drawing, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of an exemplary embodiment of an interchangeable gear for a bicycle with auxiliary motor along the line.
<Desc / Clms Page number 2>
I-I in Fig. 2, which itself shows a view of the gearbox with a section along the line II-II in Fig. 1.
FIG. 3 shows a cross-section of the drive shaft at the central gear coupling.
FIG. 4 shows an axial section of a transmission which can be used on a bicycle without an auxiliary motor.
The shaft 1 driven by the motor carries the central gear wheel 2, which is slid freely rotatably about the shaft. A sprocket wheel 4 is attached to the hub 3 of this sprocket. The hub 3 is also journalled with a bush 6 in the fixed housing 5.
A few, b. v. five pinions 7, which are journalled in the fixed housing 5. Each pinion 7 has a bore in which is slid a shaft 8, which has a recess 9 on its circumference, in which a roller 10 is located, on which a spring 11 acts. . This roller with spring forms a coupling, which ensures that the shaft 8 carries the pinion 7 along in one direction of rotation, but runs freely in the other direction of rotation. An arm 12 is fixedly fixed on the shaft 8 and carries a pin 13 at its free end. Each pin 13 engages in a groove 15 of a disc 14, which is rotatable about a pin 17, which is mounted in a flange 16 of the drive shaft 1.
Inserted into the hollow end of the drive shaft 1 is a pin 18, which is connected to the shaft by a pin 19, the ends of which are guided in helical slots 27 of the shaft, such that when the pin 18 is moved the shaft 1 rotates the stud 90 about its axis.
A ring 20 is slidable on the pin 18, which ring engages with a cam in an axial groove 26 of the pin 18 and is thereby secured against rotation with respect to the pin. The ring 20 has a radial groove 21; into which a pin 22 protruding from the disc 14 engages.
In the hollow end of the drive shaft 1 there are two openings 23, in each of which a ball 24 is located. These openings 23 are covered on the outside by the hub 3 of the central gear wheel and on the inside by the lateral surface of the pin 18, which has grooves 25 extending at the location of the balls 24 such that in the position of the pin according to fig. 1 and 3, whereby the pin has been slid out of the hollow drive shaft as far as possible as the pan 19 allows, the gear wheel 2 must turn with the shaft 1.
The pin 18 is pressed inwards in the hollow shaft 1 by a spring 28 with adjustable tension. As the pin 18 slides out, the tension of the spring increases and as the pin slides all the way from its inner position to its outer position, the pin pivots a quarter turn about its axis. In doing so, the tap 18 slides through the bore of the ring 20 and the ring also rotates 90 about its axis. During this rotation, the ring 20 will take along the disc 14 through the interposition of the pin 22, so that it rotates around the pin 17, so that the eccentricity of the disc becomes smaller. When the pin 18 is completely slid out of the shaft, the disc will lie centrally around the shaft, while with the pin fully retracted, the eccentricity of the disc is greatest.The pins 17 and 22 fix the disc in any position with respect to the shaft 1 so that the disc rotates with the shaft.
The described change gear works as follows
If it is assumed that the pin 18 is in a certain intermediate position, then the disc 14 will also be in an intermediate position and thus have a certain eccentricity with respect to the drive shaft 1. Thus, when the axis 1 is rotated, the center of the discs will thereby describe the entire disc in a circle about the axis of the axis and in a plane perpendicular to this axis. With this rotation of the disc 14, the pin 13 of each arm 12 engaging in the circular groove 15 will make a reciprocating movement.
<Desc / Clms Page number 3>
With respect to the axis of the shaft 1, perform a stroke which is twice the eccentricity of the disc 14.
Due to this movement of the pins 13, the arms 12 rock back and forth and thus the shafts 8 of the pinions 7 associated therewith, so that these shafts in one direction of rotation take along the pinions through the roller coupling 10,11.
This rotation of the pinions is transmitted to the central gear wheel 2 and thus to the sprocket wheel 4. Since there are several, b. When five pinions are present, the central gear wheel and thus the sprocket wheel 4 will receive five transverse pulses with each revolution of the drive shaft 1 and rotate through a certain angle.
Since the travel of the pins 13 changes with the eccentricity of the disc 14, the angle of rotation of the pinions 7 and thus of the central gear wheel will also change. This angle of rotation will be greater as the eccentricity of the disc 14 increases. At a certain number of revolutions of the drive shaft 1, depending on the eccentricity of the disc 14, the number of revolutions of the central gear wheel 2 will be variable and proportional to this eccentricity.
The resistance encountered by the bicycle on the road is transmitted via the chain to the sprocket wheel 4 and the central gear wheel 2 and from there to the pinions 7 and the arms 12. While spinning the disc
14, the arms 12 with their pins 13 try to push the disc to its centric position, but this displacement of the disc is prevented by the spring 28, which, through the pressure piece, 29, the pin 18 and the ring 20, the disc 14 with the pin 22 tries to move to the maximum eccentricity position. The resistance experienced by the bicycle is thus in equilibrium with the spring 28 and with a certain running resistance there is a certain eccentricity of the disc 14. The greater the driving resistance, the smaller the eccentricity of the disc 14 will be and vice versa.
As a result of the smaller eccentricity, the speed of the central gear wheel 2 will also be smaller and with a greater eccentricity of the disc 14 the speed will be greater Line. With the same power of the motor, the torque at the central gear will be inversely proportional to they speed. With greater resistance of the bicycle, b. v. when driving up a steep slope or in a headwind, the speed will decrease, but the driven wheel will exert more force, while with decreasing driving resistance, e.g. when starting off after accelerating or in a tailwind, the bicycle can achieve a higher speed than normal.
In the position shown in Fig. 1, in which the pin 18 has been slid out of the shaft as far as possible, the disc 14 is in its centric position, so that the eccentricity is helical and thus the central gear 2 is not driven. The motor is thus decoupled. This can be achieved by relieving the pressure of the spring 28 on the pin 14 by means of the cable 30.
With the engine stopped, the bicycle can now be driven with the pedals. Actuating the spring causes the pin 18 to slide in slightly. Via the chain wheel 4 and the central gear wheel 2, the shaft 1 and thus the motor is driven through the ball coupling 24,25, whereby the motor starts up. The disc 14 still has only a slight eccentricity, so that a very high starting torque is present.
In the embodiment according to Fig. 4, the axle 1 is fixedly attached to the bicycle frame, so that it cannot rotate. The bush 3 is mounted with balls 31 on the fixed axle 1 and with balls 36 in the wheel hub 34. Two discs 32,33 are mounted on the sleeve 3, the disc 32 of which is formed into a sprocket wheel. In the discs 32, 33 the pinions 7 are mounted, which are carried along by their shaft 8 through the roller 10 in the manner indicated in fig.
The arms 12 of the shafts 8 here also engage with their pin 13 in a groove 15 of an eccentric 14, which, however, does not rotate here.
The pinions 7 engage in an internally toothed ring 2, which is fixedly attached to the wheel hub 34 to which the spokes 35 are also attached.
<Desc / Clms Page number 4>
The eccentric 14 may swing about a fixed point there, but the eccentric may also be rotatable about an eccentric fixedly mounted on the shaft 1, so that by rotating the eccentric the resulting eccentricity changes. Here too the rotation of the eccentric takes place under the influence of the resistance encountered during the ride against the action of a spring, with one end directly on the eccentric and with the other end through a spring tensioner on the frame of the bicycle. is attached. In the same way as with the gear according to FIG.
1 = 3, the rotation of the pinions 7 will depend on the eccentricity of the groove 15 and the eccentricity with respect to the shaft 1, so that when the eccentricity is increased, the number of revolutions of the gear ring 2 engaging in the pinions 7 and thus of the hub 34 will increase with the same rotational speed of the sprocket wheel 32. However, if the eccentricity is zero, the pinions 7 will not t. o.v. rotate the sprocket so that the hub 34 will then make an equal number of revolutions as the sprocket 32.
The embodiment according to Fig. 4 is also suitable for a bicycle without an auxiliary motor, in which case the sprocket wheel 32 is driven by the pedals and is connected to a coaster brake mechanism through the sleeve 3. In a motor-assisted bicycle, the sprocket 32 is driven by the motor and a second sprocket is provided for drive by the pedals, which is then connected to the brake mechanism.
It is noted that also in the embodiment according to Fig. 4, the internally toothed ring 2 can be replaced by a central gear wheel, which must then be attached to the hub 34.