CZ292694A3

CZ292694A3 - Driving crank mechanism, particularly for driving bicycles

Info

Publication number: CZ292694A3
Application number: CZ942926A
Authority: CZ
Inventors: Emil Manda
Original assignee: Emil Manda
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 1996-08-14

Abstract

Hnaci klikový mechanismus sestává z pedálového hřídele (1) s připevňovacími místy pro kliky (2,2’) pedálů (3,3’) na jeho obou stranách, propojeného s hnacím řetězovým kolem (7) spojkou (4, 5), umožňující periodické dvojí vypnutí a dvojí sepnutí během jedné otáčky pedálového hřídele (1). Vypínání první poloviny (4) spojky před horní a dolní úvratí klik (2,2’) a jejíspínání za horní a za dolní úvratí klik (2,2’) je ovládáno vačkovou drahou (9), vytvořenou na otočném kotouči (8), který je blokován pomocí stavěči páčky (14), ovládané cyklistou.The drive crank mechanism consists of a pedal shaft (1) with attachment points for handles (2,2 ’) pedals (3,3’) to its two sides, linked to the drive sprocket (7) a clutch (4, 5) allowing a periodic double shutdown of a double switching during one pedal shaft speed (1). Switching off the first coupling half (4) before the top and bottom dead center clicks (2,2 ’) and clicks on top and bottom clicks (2,2’) it is controlled by a cam track (9) formed on the pivot a disc (8) which is locked by a lever (14), controlled by a cyclist.

Description

Hnací klikový mechanismus, obzvláště k pohoritr~jí zdních kolThe drive crank mechanism, especially to off-set the rear wheels

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká hnacího klikového mechanismu s pedály obzvláště k pohonu jízdního kola, sestávajícího z pedálového hřídele, na jehož koncích jsou upevněny pedálové kliky, který je propojen s hnacím řetězovým kolem.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a drive crank mechanism with pedals, in particular to a bicycle drive consisting of a pedal shaft, at the ends of which a pedal crank is attached, which is connected to a drive sprocket.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Jsou známy hnací klikové mechanismy jízdních kol, kde hnací řetězové kolo je vytvořeno přibližně jako elipsa a kliky pedálů jsou s ním propojeny tak, že jejich podélné osy jsou rovnoběžné s kratší osou elipsy. Cílem takto vytvořeného řetězového kola je taková plynulá změna převodového poměru mezi hnacím a hnaným řetězovým kolem, aby v úsecích, kdy rameno síly vyvolané tlakem nohy na pedál je největší (a vyvolává tudíž největší kroutící moment M. ), byl převod největší a v úsecích, kdy je rameno síly nulové nebo velmi malé (a tudíž i kroutící moment nulový nebo minimální) byl převod nejmenší.Bicycle drive crank mechanisms are known, wherein the drive sprocket is formed approximately as an ellipse and the pedal cranks are connected therewith so that their longitudinal axes are parallel to the shorter ellipse axis. The aim of the sprocket is to change the transmission ratio between the drive and driven sprockets so that the transmission is greatest in the areas where the arm of the force exerted by the pressure of the foot on the pedal is greatest (and thus produces the greatest torque M.) when the arm of the force is zero or very small (and hence the torque is zero or minimal), the transmission was the least.

Tímto klikovým mechanismem se sice docílí periodicky rychlejší přetáčení řetězového kola a ramen pedálů přes . úseky horní a dolní úvratě, má ale na rozdíl od kruhového řetězového kola tu nevýhodu, že ještě více zvětšuje rozdíl mezi minimálním a maximálním přenášeným kroutícím momentem a tím i značných změn hodnoty periodicky se měnící hnací síly jízdního kola. Nevýhody periodicky se měnícího průběhu hnací síly se markantně projeví při překonávání větších odporů, například při jízdě do prudkého kopce nebo v těžkém terénu, kdy dochází k periodickému zpomalování až zastavování a zrychlování jízdního kola. Další nevýhodou plynoucí z pro2 měnlivého poloměru eliptického kola, je kmitání hnacího řetězu ve vertikálním směru a jeho spadávání z ozubených kol a nemožnost použití více hnacích řetězových kol s různým počtem zubů s přesmýkačkou.This crank mechanism achieves periodically faster rotation of the sprocket and pedal arms over. however, it has the disadvantage that it further increases the difference between the minimum and maximum transmitted torque and hence the considerable changes in the value of the periodically varying driving force of the bicycle. The disadvantages of the periodically varying driving force are noticeably manifested when overcoming larger resistances, for example when driving up a steep hill or in difficult terrain, where the bicycle slows down to stop and accelerate periodically. Another disadvantage of the variable elliptical wheel radius is the oscillation of the drive chain in the vertical direction and falling from the gears and the impossibility of using multiple drive sprockets with a different number of teeth with the derailleur.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Výše uvedené nevýhody zmírňuje na minimum hnací klikový mechanismus s řetězovým kolem, obzvláště pro jízdní kola, sestávající z pedálového hřídele s připojovacími místy pro kliky pedálů na obou jeho stranách, propojeného s hnacím řetězovým kolem, jehož podstata spočívá v tom, že propojení je provedeno spojkou, umožňující periodické dvojí vypnutí a dvojí sepnutí během jedné otáčky pedálového hřídele.The aforementioned disadvantages are minimized by a sprocket crank mechanism, in particular for bicycles, consisting of a pedal shaft with attachment points for the pedal cranks on both sides thereof, connected to a drive sprocket, the principle being that the coupling is made by a clutch , allowing periodic double switching off and double switching during one revolution of the pedal shaft.

Je výhodné, je-li hnací řetězové kolo uspořádáno neotočně na dutém hřídeli, uloženým souose na pedálovém hřídeli, na němž je neotočně a axiálně posuvně uložena první polovina spojky, spolupracující s druhou polovinou spojky, pevně uloženou na dutém hřídeli, přičemž souose se spojkou je otočně uložen kotouč s čelní prstencovou vačkovou dráhou o níž se opírají vypínací rolny prvé poloviny spojky, přičemž kotouč je opatřen zařízením k volitelnému neotočnému spojení s nábojem klikového mechanismu.Preferably, the drive sprocket is disposed non-rotatably on the hollow shaft coaxially mounted on the pedal shaft, on which the first half of the clutch cooperating with the second half of the clutch is fixedly rotatably and axially slidably mounted on the hollow shaft, coaxial with the clutch. a disc with a front annular cam track rotatably supported on which the release rollers of the first half of the clutch are supported, the disc being provided with a device for selectively non-rotatably engaging with the crankshaft hub.

Dále je výhodné, je-li pedálová hřídel třecím způsobem otočně propojena s dutým hřídelem. Je rovněž výhodné, je-li mezi pedálovým hřídelem a dutým hřídelem uspořádáno třecí pouzdro. Je výhodné, je-li pedálová hřídel pevně spojena s nábojem, na němž je otočně uloženo alespoň jedno řetězové kolo, přičemž první polovina spojky je uložena radiálně posuvně v náboji a její vypínací rolny dosedají na vačkovou dráhu vytvořenou na vnitřním obvodě kotouče, otočně uloženého souose s pedálovou hřídelí, přičemž kotouč je opatřen zavíráním k volitelnému neotočnému spojení s nábojem klikového mechanismu a druhá polovina spojky je pevně spojena s řetězovým kolem. Je rovněž výhodné, je-li vačková dráha sestavena ze dvou vzájemně úhlově nastavitelných vačkových drah.Furthermore, it is advantageous if the pedal shaft is rotationally connected to the hollow shaft by friction. It is also advantageous if a friction bushing is provided between the pedal shaft and the hollow shaft. Preferably, the pedal shaft is rigidly coupled to a hub on which at least one sprocket is rotatably supported, the first half of the clutch being mounted radially displaceably in the hub and its release rollers abutting a cam track formed on the inner periphery of the disc rotatably aligned with the pedal shaft, the disc being provided with a closure for optional non-rotatable engagement with the crankshaft hub and the other half of the clutch being fixedly coupled to the sprocket. It is also advantageous if the cam track is formed from two angularly adjustable cam tracks.

Hnacím klikovým mechanxš'mém“pďdrě’*^řTS7ř^že'né'ho^_'vynálě2u je možné zvýšit účinnost přenášeného výkonu vyvolaného cyklistou šlapáním do pedálů až o 1/3 proto, že je odstraněno jalové působení síly do pedálů v rozmezí přibližně 30° před a za horní resp. dolní úvratí, čímž se dosáhne podstatně příznivějšího kolísání hnací síly v rozmezí mezi 70 % - 100 % maximální síly, přičemž se čas potřebný na otočení klikového mechanismu o 1 otáčku sníží až o 1/3. Na rozdíl od pohonu kruhovými řetězovými koly bude úhlová rychlost šlapání kolísavá (menší v tahu, větší v prokluzu).The driving crank mechanxš'mém "pďdrě '* ^ řTS7ř že'né'ho ^ ^_' vynálě2u is possible to increase the efficiency of transmit power caused by a cyclist pedaling on the pedals to about 3.1 because it is removed by the reactive force to the pedal in the range of about 30 ° before and after the upper resp. lower dead center, thereby achieving a much more favorable variation of the driving force in the range between 70% - 100% of the maximum force, while the time required to rotate the crank mechanism by 1 revolution is reduced by up to 1/3. In contrast to the circular sprocket drive, the angular pedaling speed will vary (less in traction, more in slip).

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na přiložených výkresech je blíže objasněn příklad provedení vynálezu, kde obr. 1 představuje schematicky 1. alters _w nativu hnacího klikového mechanismu v řezu, obr. 2 představuje čelní pohled na kotouč s vačkovou dráhou, obr. 3 představuje řez A - A z obr. 2 a obr. 4 představuje schematickyThe accompanying drawings illustrate example embodiments of the invention, wherein Fig. 1 shows schematically a first Alters _w Native driving crank mechanism in section, FIG. 2 is a front view of the disc with the cam track, FIG. 3 is a section A - A of FIG. 2 and 4 represent schematically

2. alternativu hnacího klikového mechanismu v řezu.a obr. 5 představuje diagram jedné otáčky klikového mechanismu.And Fig. 5 is a diagram of one revolution of the crank mechanism.

Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Jak vyplývá z přiložených obrázků, jsou po obou stranách pedálového hřídele upevněny kliky 2_, 2/ pedálů 3_* J,·As is apparent from the accompanying figures, cranks 2, 2 / pedals 3 * are mounted on both sides of the pedal shaft.

Na pedálovém hřídeli 2 je neotočně a axiálně posuvně uložena první polovina 4_ zubové spojky. Na jednom konci dutého hřídele _6, uloženého souose na pedálovém hřídeli J_, je upevněna druhá polovina 5. zubové spojky a na jeho druhém konci je upevněno hnací řetězové kolo 7_ s druhým a třetím talířem 7,' Z', které neznázorněným řetězem pohání řetězový pastorek hnacího kola. Souose s pedálovým hřídelem 2 je otočně uložen kotouč 8, na jehož čele je vytvořena prstencovitá vačková dráha 9. periodického vypínání a zapínání obou polovin 4, 5. zubové spojky.On the pedal shaft 2, the first half 4 of the clutch is mounted in a non-rotatable and axially displaceable manner. At one end of the hollow shaft 6 coaxially mounted on the pedal shaft 7, the second gear coupling half 5 is fixed and at its other end a drive sprocket 7 is mounted with second and third plates 7, 'Z' which drive a sprocket pinion (not shown). drive wheel. Coaxially with the pedal shaft 2 is a rotatably mounted disc 8, on the face of which is an annular cam track 9 of periodically switching off and on the two clutch halves 4, 5.

Na vačkovou dráhu 2 jsou dotlačovány rolny 1 0, 1 0 \ otočně uložené na první polovině 4. zubové spojky, pomocí předepnut©” pružiny J_1_, uložené mezi první polovinou _4 spojky a dnem 1_2 krycího pouzdra. Kotouč 8. vačkové dráhy je na svém obvodě opatřen alespoň jednou zarážkou _1_3 z která spolupracuje se stavěči páčkou 1 4, výkyvné uloženou na rámu, resp. náboji 1 5 jízdního kola a ovládanou táhlem 16 cyklistou.Rolls 10, 10 'are rotatably mounted on the cam track 2 rotatably mounted on the first half 4 of the clutch by means of a preloaded spring 11 located between the first half 4 of the clutch and the bottom 12 of the housing. The cam track disk 8 is provided with at least one stop 13 on its periphery, which cooperates with the adjusting lever 14 pivotally mounted on the frame or the frame. hub 15 of the bicycle and controlled by a 16 cyclist rod.

Podle výhodného provedení je pedálová hřídel 1 propojena s dutým hřídelem 6. třecím způsobem pomocí třecího pouzdra 1 7 uloženého mezi oběma hřídeli J_» 1· Třecí propojení obou hřídelů 1 ^a 2 zmírňuje jak tvrdost záběru, tak i zvětšení úhlové rychlosti otáčení klik 2, 2/při vypnuté spojce a následném sepnutí. Tvrdost záběru je dále možné omezit vložením elastic kého členu mezi nábojovou a obvodovou část jedné poloviny spojky.According to a preferred embodiment, the pedal shaft 1 is connected to the hollow shaft 6 in a frictional manner by means of a friction sleeve 17 disposed between the two shafts 1. The friction coupling of the two shafts 1 ^and 2 reduces both the hardness of engagement and the increase in angular rotation speed / with the clutch disengaged and then engaged. The engagement hardness can be further reduced by inserting an elastic member between the hub and circumferential portion of one half of the coupling.

Jak vyplývá z obr. 2, je vačková dráha 9_ vytvořena ze dvou parciálních vačkových drah 91 a 92, vytvořených na soustředných prstencích, vložených do sebe a vzájemně úhlově nastavitelných. Vzájemným úhlovým nastavením obou vačkových drah 91 a 92 je možno měnit úhel sepnutí a rozepnutí obou polovin £, 5. spojky.As shown in FIG. 2, the cam track 9 is formed from two partial cam tracks 91 and 92 formed on concentric rings interposed and mutually angularly adjustable. The angular adjustment of the two cam tracks 91 and 92 can be used to change the engagement and disengagement angle of the two coupling halves.

Je pochopitelně možné v rámci vynálezu umístit první polovinu 4. spojky v náboji řetězového kola ]_, který je pevně spojen s pedálovou hřídelí a na němž je otočně uloženo řetězové kolo 2 i ^s druhým talířem Ί_' ^a druhou polovinou 5/ spojky (obr. 4). První polovina _4 spojky je ovládána přes rol ny Ιθ.' vačkovou dráhou 3, umístěnou na vnitřním obvodu kotouče 2/ který je stejně jako u 1 . alternativy, blokovatelný stavěči páčkou 21' ovládanou cyklistou.It is of course possible within the framework of the invention to place the first coupling half 4 in the sprocket hub 10, which is fixedly connected to the pedal shaft and on which the sprocket 2 is rotatably mounted ^{with the} second plate 11 ' ^{and the} second coupling half 5'. 4). The first coupling half 4 is actuated via the rolls rolθ. ' a cam track 3 disposed on the inner periphery of the disc 2, which is as in 1. alternatively, lockable by the cyclist-controlled adjusting lever 21 '.

Klikový mechanismus funguje následovně:The crank mechanism works as follows:

Nemusí-li cyklista překonávat velké odpory, tedy většinou při jízdě po rovině, vysune stavěči páčku 14 ze zarážky 13 bučíte pomocí ovládacího táhla 16 nebo samočinně sešlápnutím v opačném směru otáčení o jednu otáčku. Je-li kotouč 8 ooatřen dvě5 ma zarážkami 13 po 180°, pak pouze o půl otáčky. Tím dojde_ k uvolnění kotouče 8. s vačkovou dráhou 9_ a k jeho otáčení současně se sepnutými oběma polovinami _4, 5. zubové spojky.If the cyclist does not have to overcome large resistances, that is to say, when driving on a flat surface, the adjusting lever 14 is pulled out of the stop 13 by the control rod 16 or by self-depressing in the opposite direction of rotation by one revolution. If the disc 8 is provided with two 5 m and stops 13 by 180 °, then only half a turn. This will release the disc 8 with the cam track 9 and rotate it simultaneously with the two clutch halves 4, 5 engaged.

Má-li cyklista překonávat větší odpory, to jest většinou při jízdě do kopce nebo v těžkém terénu, zablokuje stavěči páčkou 14 otáčení kotouče 8_ s vačkovou dráhou 9_. Rolny 1 0, 10^zprvní poloviny _4 zubové spojky sledují při jejím otáčení neotočnou vačkovou dráhu 9_ a podle jejího tvaru vysunou první polovinu _4 spojky ze záběru s druhou polovinou spojky _5, blíží-li se kliky 2, 2' pedálů horní, resp. dolní úvrati. V tomto okamžiku se přeruší pevná vazba mezi pedálovým hřídelem a hnacím řetězovým kolem Ί_ a pedálová hřídel J_ se i s klikami 2, 2' pedálů přetočí velmi rychle do polohy přibližně 30 40° za horní úvrat, kdy vačková dráha zajistí sepnutí prvé poloviny 4. spojky, dotlačované pružinou 11 do směru spínáníIf the cyclist is to overcome greater resistance, that is to say, when driving uphill or in difficult terrain, the adjusting lever 14 blocks the rotation of the disc 8 with the cam track 9. The rollers 10, 10 ^{of the} first clutch half 4 follow the non-rotatable cam track 9 as it rotates, and depending on its shape, the first clutch half 4 is disengaged from the second clutch half 5 when the cranks 2, 2 ' Lower dead center. At this point, the rigid coupling between the pedal shaft and the drive sprocket 7 is broken, and the pedal shaft 11, with the cranks 2, 2 'of the pedals, rotates very quickly to a position of approximately 30 40 ° at the top dead center. , pushed by the spring 11 into the switching direction

.. ₅ a kopírování vačkové dráhy 9_} s druhou polovinou _5 spojky... ₅ and the copying cam tracks _9} _5 with the other half of the coupling.

V tento okamžik,kdy již síla P šlapání na rameni R^ vyvolá.dostatečný kroutící moment, a tedy dostatečnou hnací silu kola, dojde opět k pevné vazbě mezi pedálovým hřídelem J_ a hnacím řetězovým kolem 7. Podle výhodných provedení vynálezu je možné vytvořit vypínací a spínací vačkovou dráhu 2 ^ze dvou soustředných prstencovitých vačkových drah _9, 9_', na něž dosedají rolny 1 0, J_0/ první poloviny _4 spojky, přičemž vzájemným natočením a následným pevným spojením jedné prstencovité vačkové dráhy 9. vzhledem ke druhé prstencovité vačkové dráze 2 je možno měnit velikost obvodového úhlu sepnutí a vypnutí spojky a tím podle potřeby využívat větší nebo menší rameno působením síly.At this point, when the pedal force P on the arm R1 already generates a sufficient torque and thus a sufficient wheel drive force, the coupling between the pedal shaft 7 and the drive sprocket 7 is again firmly coupled. a switching cam track 2 ^of two concentric annular cam tracks 9, 9 ' on which the rollers 10, 10 ' of the first coupling half 4 abut, and rotating and then rigidly connecting one annular cam track 9 relative to the second annular cam track 2 it is possible to vary the magnitude of the clutch engagement and disengagement angles to utilize a larger or smaller arm as required.

Claims

A crank mechanism, in particular for a drive / bicycle, comprising a pedal shaft with a pedal crank mounting on both sides thereof, connected to a drive chain sprocket, characterized in that the coupling is made by a clutch allowing periodic double switch off and double switch on within one revolution of the pedal shaft (1).

claim

Drive crank mechanism according to Claim 1, characterized in that the drive sprocket (7) is arranged non-rotatably on a hollow shaft (6) mounted coaxially on the pedal shaft (1) on which the first half (4) is rotatably and axially displaceably mounted. clutch cooperating with the second half (5) of the coupling fixedly mounted on the hollow shaft (6), coaxially with the clutch is rotatably mounted disc (8) having a front annular cam track (9) _y of which is based breaking rollers (10,

10 ^? ) of the first coupling half, wherein the disc (8) is provided with a device for selectively non-rotatably engaging with the crank mechanism hub (15).

claim

Drive crank mechanism according to Claim 2, characterized in that the pedal shaft (1) is rotationally connected to the hollow shaft (6).

claim.

Drive crank mechanism according to claim 3, characterized in that a friction bush (17) is arranged between the pedal shaft (1) and the hollow shaft (6).

M + eye

5. Drive crank mechanism according to claim 1, characterized in that the pedal shaft (1) is rigidly connected to a hub (18) on which at least one sprocket (7, 7) is rotatably mounted, the first coupling half (4) being rotatably mounted. is disposed radially displaceable in the hub (18) and its release rollers (10, 10 ') abut a cam track (9) formed on the inner periphery of the disc (8) rotatably mounted coaxially with the pedal shaft (1), wherein the disc (8) is gripped by a device for selectively non-rotatably engaging the crank mechanism hub (15) and the second clutch half (5) is rigidly connected to the chain wheel (7).

claim.

Drive crank mechanism according to soda 2 and 5, characterized in that the cam track (9) is composed of two angularly adjustable cam tracks.