DE102007007991A1

DE102007007991A1 - Transmission gear wheel for gear shift system in chain-driven machines, comprises gear wheel ring with multiple radially adjustable gear wheel segments

Info

Publication number: DE102007007991A1
Application number: DE102007007991A
Authority: DE
Inventors: Christopher Rösner; Pattrick Pankotsch
Original assignee: PANKOTSCH PATRICK
Current assignee: PANKOTSCH PATRICK
Priority date: 2007-02-17
Filing date: 2007-02-17
Publication date: 2008-08-28

Abstract

The transmission gear wheel comprises a gear wheel ring with multiple radially adjustable gear wheel segments (01). The gear wheel arranged over a gear shift system is operated by an adjustable cable pull system (10). The gear is shifted around the radius of the gear wheel ring. The gear wheel has adjustable gear wheel guide arms which are adjustable by compression spring (09) and cable pull system.

Description

Das bekannteste System eines Getriebes für kettenbetriebene Maschinen mit außerhalb der Narbe liegender Technik ist das, welches man auch bei Fahrradgetrieben/einer Fahrradgangschaltung anwendet. Bei diesem System für Fahrräder sind am Hinterrad mehrere Zahnräder (Ritzel) von innen nach außen in kleiner werdender Reihenfolge in Form eines sogenannten Ritzelpakets nebeneinander angeordnet. An den Pedalen befinden sich drei Ritzel, die von innen nach außen größer werden. Um die Kette von dem einen Ritzel auf das andere zu heben, benutzt man einen Umwerfer, sowohl vorne als auch hinten; das Patent DE4128866A1 zeigt beispielsweise ein elektrisches System. Um die Spannung der Kette zu erhalten wird ein Kettenspanner eingesetzt. Im oben genannten Patent trägt dieser Kettenspanner in der 2 die Ziffer 55. Zum Schalten wird meist ein System am Lenkergriff benutzt, das den Seilzug zur Steuerung des Umwerfers kontrolliert. Dieses System wird im Patent DE69824816T2 in der 2 gezeigt.The best-known transmission system for out-of-the-grain chain-driven machines is that which is also used in bicycle transmissions / bicycle gears. In this system for bicycles a plurality of gears (pinion) are arranged from the inside to the outside in decreasing order in the form of a so-called sprocket pack next to each other on the rear wheel. There are three pinions on the pedals, which increase in size from the inside out. To lift the chain from one pinion to the other, use a derailleur, both front and rear; the patent DE4128866A1 shows, for example, an electrical system. To maintain the tension of the chain, a chain tensioner is used. In the above patent, this chain tensioner carries in the 2 the numeral 55. For switching, a system is usually used on the handlebar handle, which controls the cable to control the derailleur. This system is in the patent DE69824816T2 in the 2 shown.

Bei diesem System mit mehreren Ritzeln nebeneinander ist aber nicht immer der optimale Lauf der Kette garantiert und beim Schaltvorgang kann die Kette von den Ritzeln springen.at this system with multiple pinions next to each other is not always guarantees the optimum run of the chain and during the switching process the chain can jump off the pinions.

Die Erfindung betrifft ein System entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und hat den Zweck, einen optimalen Lauf der Kette zwischen zwei Zahnrädern zu ermöglichen und das Springen der Kette beim Schaltvorgang komplett zu unterbinden.The The invention relates to a system according to the preamble of the claim 1 and has the purpose of optimally running the chain between two gears to allow and the jumping of the chain during the switching process completely to stop.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Ritzel an beiden Stellen, beim Fahrrad betrifft dies die Ritzel an der Hinterradachse und die an den Pedalen, in einem Zahnrad zu vereinen um den optimalen Lauf der Kette immer zu garantieren und ein Springen der Kette beim Schaltvorgang unmöglich zu machen.The The object of the invention is the pinion in both places, the Bicycle this affects the pinions on the rear wheel axle and the the pedals, in a gear to unite the optimal run Always guarantee the chain and jumping the chain during the switching process impossible to do.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausführeng der Erfindung zum Gegenstand.These The object is achieved by the invention having the features of the claim 1 solved. The subclaims have advantageous Ausführeng the invention of the subject.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass der optimale Lauf der Kette immer garantiert ist und ein Springen der Kette beim Schaltvorgang unmöglich ist. Auch sind die Hauptbestandteile der Schaltung im Innern des Zahnrads verborgen und somit vor Schmutz geschützt.The Advantages of the invention are that the optimal running of Chain is always guaranteed and jumping the chain during the switching process is impossible. Also, the main components of the circuit hidden inside the gear and thus protected from dirt.

Der Aufbau und der Schaltablauf der Erfindung werden im folgenden Text beschrieben, der sich auf die unten beigefügten Zeichnungen bezieht.Of the Structure and the switching sequence of the invention will be in the following text described on the drawings attached below refers.

Es zeigen:It demonstrate:

1: gesamtes Ritzel von innen (mittlere Schicht) 1 : entire pinion from inside (middle layer)

2: einen Zahnradsegmentführungsarm im Detail von innen (mittlere Schicht), teilweise ausgefahren 2 : a gear segment guide arm in detail from the inside (middle layer), partially extended

3: Fixierung der Zähne mittels fein geriffelter Metallplatten 3 : Fixation of the teeth by means of finely corrugated metal plates

4: Kugellager für das drehbar gelagerte Seil des Seilzugsystems ("Seilkugellager") 4 : Ball bearing for the rotatably mounted cable of the cable system ("ball bearings")

5: Längsschnitt durch das Ritzel an ein Fahrradhinterrad angebracht 5 : Longitudinal section through the pinion attached to a bicycle rear wheel

Das Ritzel besteht aus 8 ausfahrbaren Zahnradsegmentführungsarmen auf denen Zahnradsegmente (Zähne) (01) sitzen.The pinion consists of 8 extendable gear segment guide arms on which gear segments (teeth) ( 01 ) to sit.

Das Ritzel wird über eine Kette (16) angetrieben. Maximal liegen 5 Zahnradsegmentführungsarme im Eingriff der Kette (16) (7). Wenn sich ein Zahnradsegmentführungsarm im Ketteneingriff befindet wir dieser durch den Einrastmechanismus blockiert, um eine radiale Verschiebung des Zahnradsegmentführungsarms durch den Druck der Kette (16) zu vermeiden.The pinion is connected via a chain ( 16 ). A maximum of 5 gear segment guide arms engage the chain ( 16 ) ( 7 ). When a gear segment guide arm is in chain engagement, it is locked by the latch mechanism to cause radial displacement of the gear segment guide arm by the pressure of the chain (FIG. 16 ) to avoid.

Damit die Kette (16) in jeder Größe des Ritzels immer optimal in die Zähne eingreifen kann, sind diese solange kein Kettendruck herrscht frei beweglich und werden von zwei Federn (02) zentriert. Wenn nun die Kette (16) in die Zähne eingreift kann die Kette (16) die Zähne in die optimale Position verschieben, bevor die Zähne durch den Druck der Kette (16) nach unten gedrückt werden. Um nach dem positionieren ein Verrutschen der Zähne durch den Zug der Kette (16) in Richtung des Umfangs zu vermeiden sind auf der Unterseite der Zähne und auf der gegenüberliegenden Seite des Kopfes des Zahnradsegmentführungsarms entweder Gummi- bzw. Kunststoffschichten aufgetragen, die für hohe Reibung sorgen oder jeweils eine fein geriffelte Metallplatte, die sich dann gegenseitig verhaken (3). Zur Erklärung, 3 zeigt auf der linken Seite die Zähne (01) frei nach rechts und links beweglich, da sie nicht unter Kettendruck stehen und somit nicht nach unten gedrückt werden. Weiter Rechts ist dann der gleiche Ausschnitt noch einmal dargestellt. Diesmal stehen die Zähne (01) jedoch unter Kettendruck, zu erkennen auch die Kette (16), und werden somit nach unten gedrückt. Da nun die geriffelten Metallplatten (03) ineinandergreifen, sind die Zähne fixiert.So that the chain ( 16 ) in each size of the pinion can always optimally engage in the teeth, these are as long as no chain pressure prevails freely movable and are of two springs ( 02 centered). If now the chain ( 16 ) engages the teeth can the chain ( 16 ) move the teeth to the optimal position before the teeth are replaced by the pressure of the chain ( 16 ) are pressed down. To position after slipping the teeth by pulling the chain ( 16 To avoid in the direction of the circumference are applied to the underside of the teeth and on the opposite side of the head of the Zahnradsegmentführungsarms either rubber or plastic layers that provide high friction or one finely corrugated metal plate, which then interlock ( 3 ). For explanation, 3 shows the teeth on the left side ( 01 ) freely to the right and left movable, since they are not under chain pressure and thus not pressed down. Next right then the same section is shown again. This time the teeth are ( 01 ) but under chain pressure, the chain ( 16 ), and are thus pressed down. Now that the ribbed metal plates ( 03 ) mesh, the teeth are fixed.

Der Einrastmechanismus funktioniert wie folgt:
Wenn die Zähne durch den Druck der Kette (16) nach unten gedrückt werden, drücken die Zähne auf den Arretierstift (04). Der Arretierstift bewegt sich dadurch auch nach unten in radialer Richtung. Wenn der Arretierstift ganz nach unten gefahren ist, blockiert er die Zahnräder (06). Die Zahnräder (06) greifen in die Taschen (07), die übereinander im festen Teil des Ritzels (schraffierter Teil) angeordnet sind. Wenn nun die Zahnräder blockiert sind ist der zu den Zahnrädern gehörende Zahnradsegmentführungsarm fest mit dem feststehenden Teil des Ritzels (schraffierter Teil) verbunden und somit unbeweglich und gegen ein Verschieben in radialer Richtung gesichert. Sobald sich der Druck durch die Kette (16) löst drückt die Druckfeder (05) den Arretierstift (04) und die Zähne (01) wieder nach oben. Dadurch sind die Zahnräder (06) nicht mehr blockiert; der Zahnradsegmentführungsarm ist beweglich. Um die Druckfeder (05) zu Stabilisieren ist ein Teleskop eingebaut.The locking mechanism works as follows:
If the teeth are damaged by the pressure of the chain ( 16 ) are pressed down, press the teeth on the locking pin ( 04 ). The locking pin moves thereby also down in the radial direction. When the locking pin has moved all the way down, it blocks the gears ( 06 ). The gears ( 06 ) reach into the pockets ( 07 ), which are arranged one above the other in the fixed part of the pinion (hatched part). Now, when the gears are blocked, the gear segment guide arm associated with the gears is fixedly connected to the stationary part of the pinion (hatched part) and thus immovable and secured against displacement in the radial direction. As soon as the pressure through the chain ( 16 ) releases the compression spring ( 05 ) the locking pin ( 04 ) and the teeth ( 01 ) back up. This causes the gears ( 06 ) no longer blocked; the gear segment guide arm is movable. To the compression spring ( 05 ) to stabilize a telescope is installed.

Das Aus- bzw. Einfahren der Zahnradsegmentführungsarme funktioniert mittels Druckfedern (09), unter jedem Zahnradsegmentführungsarm sitzt davon eine. Um in eine kleinere Übersetzung zu bekommen, muss sich der Umfang des Ritzels vergrößern. Dazu werden die Zahnradsegmentführungsarme durch die Druckfedern (09) in radialer Richtung nach außen gedrückt. Die Größe der Bewegung wird über den Seilzug (10) kontrolliert, der zum Ausfahren der Zahnradsegmentführungsarme gelockert werden muss. Um die Zahnradsegmentführungsarme wieder einzufahren um somit eine größere Übersetzung zu erhalten und den Umfang des Ritzels zu verringern wird der Seilzug (10) angezogen. Wenn Seil gegeben wird, dann hält der Druck der Kette (16) den Zahnradsegmentführungsarm solange unten. bis die Kette (16) den Zahnradsegmentführungsarm frei gibt und wenn das Seil (10) angezogen wird hält der Einrastmechanismus dagegen, bis dieser durch das Verschwinden der Kette (16) geöffnet wird. Die Steuerung des Seilzugsystems (10) kann über verschiedene Systeme durchgeführt werden, wie sie auch bei der heutigen hauptsächlich benutzten Schaltung benutzt werden. Ein Beispiel wäre das System des Patents DE 199 15 997 A1 .The extension and retraction of the gear segment guide arms works by means of compression springs ( 09 ), under each gear segment guide arm sits one of them. In order to get into a smaller translation, the circumference of the pinion must increase. For this purpose, the gear segment guide arms by the compression springs ( 09 ) pressed in the radial direction to the outside. The size of the movement is via the cable ( 10 ), which must be loosened to extend the gear segment guide arms. In order to retract the gear segment guide arms in order to obtain a larger translation and to reduce the circumference of the pinion, the cable ( 10 ) dressed. If rope is given, then the pressure of the chain ( 16 ) the gear segment guide arm as long as below. until the chain ( 16 ) releases the gear segment guide arm and when the rope ( 10 ) is held against the latching mechanism until it by the disappearance of the chain ( 16 ) is opened. The control of the cable system ( 10 ) can be performed on various systems, as they are used in today's mainly used circuit. An example would be the system of the patent DE 199 15 997 A1 ,

Um zu vermeiden, dass bei Blockierung eines Zahnradsegmentführungsarms durch den Einrastmechanismus, alle Zahnradsegmentführungsarme unbeweglich werden, da die Seilzüge (10) der einzelnen Zahnradsegmentführungsarme zu einem Strang zusammengeführt werden und somit durch Blockierung der Bewegung eines Zahnradsegmentführungsarms die Zugbewegung des Seilzugs (10) unterbunden wird, werden Druckfedern (08) eingesetzt. Bei Blockierung des Zahnradsegmentführungsarms durch den Einrastmechanismus nehmen die Druckfedern (08) des Zahnradsegmentführungsarms die Kraft des Seilzugs (10) auf und gestatten somit dem Seilzug (10) die Zugbewegung. Somit sind die anderen nicht blockierten Zahnradsegmentführungsarme beweglich.In order to avoid that, when blocking a gear segment guide arm by the latching mechanism, all gear segment guide arms become immobile, since the cables ( 10 ) of the individual gear segment guide arms are brought together in one strand and thus by blocking the movement of a Zahnradsegmentführungsarms the pulling movement of the cable ( 10 ), pressure springs ( 08 ) used. When blocking the Zahnradsegmentführungsarms by the latching mechanism take the compression springs ( 08 ) of the Zahnradsegmentführungsarms the force of the cable ( 10 ) and thus allow the cable ( 10 ) the train movement. Thus, the other non-blocked gear segment guide arms are movable.

Um die Spannung der Kette (16) bei der Größenveränderung des Ritzels zu erhalten wird ein Kettenspaner, wie er auch im oben genannten Patent DE4128866A1 vorkommt, verwendet.To increase the tension of the chain ( 16 ) in the size change of the pinion is a Kettenspaner, as in the above-mentioned patent DE4128866A1 occurs, used.

Das Seil (10) des Seilzugsystems wird auf einer Seite des Ritzels in die Drehachse eingeführt. Um ein Verzwirbeln des Seils (10) zu verhindern, wird es drehbar gelagert (5 zeigt einen Längs- und Querschnitt des "Seilkugellagers"/11). Im Zahnradinnern teilt der Seilzug (10) sich dann auf die acht Zahnradsegmentführungsarme auf.The rope ( 10 ) of the cable system is inserted on one side of the pinion in the axis of rotation. To twirl the rope ( 10 ), it is rotatably mounted ( 5 shows a longitudinal and cross section of the "ball bearing" / 11). Inside the gear, the cable divides ( 10 ) then onto the eight gear segment guide arms.

Wenn man die Erfindung für die Gangschaltung eines Fahrrads anwenden möchte müssen noch geringe Änderungen am Fahrrad vorgenommen werden (5):
Um das Seil für den Seilzug (10) in das Innere des Ritzels an einem Fahrrad angebracht zu bringen, ist die Achse (12) des Hinterrades durch zwei, jeweils an den Verbindungsstellen mit dem Rahmen (13) liegenden Kugellagern (14) aufzuhängen und die Naben des Ritzels und des Hinterrades (15) sind fest mit der Achse (12) verbunden. Bei einer konventionellen Aufhängung sind Ritzel und Radnabe fest miteinander verbunden und drehen sich auf einem Kugellager um die Achse, die dann wiederum fest mit dem Rahmen des Fahrrades verbunden ist.If you want to apply the invention for the gear shift of a bicycle still minor changes to the bike must be made ( 5 ):
To the rope for the cable ( 10 ) in the interior of the pinion attached to a bicycle, the axis ( 12 ) of the rear wheel by two, respectively at the connection points with the frame ( 13 ) ball bearings ( 14 ) and the hubs of the pinion and the rear wheel ( 15 ) are fixed to the axis ( 12 ) connected. In a conventional suspension pinion and hub are firmly connected and rotate on a ball bearing about the axis, which in turn is firmly connected to the frame of the bicycle.

Um den Aufbau des Zahnrads zu vereinfachen kann es aus insgesamt 4 Schichten zusammengesetzt werden (5). Es gibt 2 Schichten in der Mitte, die die komplette Mechanik einschließen und die Zahnradsegmentführungsarme darstellen. Die beiden außenliegenden Schichten schützen die Zahnradsegmentführungsarme und halten die seitlichen Kräfte der Zahnradsegmentführungsarme. Als bester Baustoff dient wohl am ehesten ein leichtes Metall.To simplify the construction of the gear, it can be composed of a total of 4 layers ( 5 ). There are 2 layers in the middle that enclose the complete mechanism and represent the gear segment guide arms. The two outer layers protect the gear segment guide arms and hold the lateral forces of the gear segment guide arms. The best building material is most likely to be a light metal.

In den Zeichnungen ist das Ritzel mit 7 verschiedenen Übersetzungsstufen dargestellt, zu erkennen daran, dass sieben Taschen (07) vorhanden sind. Um eine nahezu stufenlos verstellbare Übersetzung zu bekommen muss man die Zahnräder (06) mit möglichst vielen Zähnen ausstatten, da somit der Abstand zwischen den Zähnen geringer wird und man dadurch dann auch den Höhenunterschied der Taschen (07) verringern kann. Es wäre somit definitiv eine Version mit 14 unterschiedlichen Übersetzungsstufen möglich, da versucht wurde bei den Zeichnungen möglichst eindeutig zu sein und deshalb die Zähne der Zahnräder (06) relativ groß gezeichnet wurden und somit nur 7 Taschen (07) möglich waren.In the drawings, the pinion is shown with 7 different gear ratios, recognizable by the fact that seven pockets ( 07 ) available. In order to get a nearly infinitely adjustable translation you have to use the gears ( 06 ) equip with as many teeth as possible, because thus the distance between the teeth becomes smaller and thereby also the height difference of the pockets ( 07 ). It would thus definitely a version with 14 different gear ratios possible because it was trying to be as unique as possible in the drawings and therefore the teeth of the gears ( 06 ) were drawn relatively large and thus only 7 pockets ( 07 ) were possible.

Was die Größe des Ritzels angeht, es gibt keine festgelegte Größe, denn will man das Ritzel bei Fahrrädern oder Motorrädern anwenden, so muss es möglichst klein gehalten werden, wird das System jedoch bei großen Maschinen angewendet. so kann es auch in großem Maßstab hergestellt werden.As for the size of the pinion, there is no fixed size, because if you want to use the pinion with bicycles or motorcycles, so it must be kept as small as possible, but the system is applied to large machines. that's the way it can be also be produced on a large scale.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 4128866 A1 [0001]
- DE 69824816 T2 [0001]
- DE 19915997 A1 [0018]
DE 41288661 A1 [0020]

Claims

Transmission gear as a gear system based on gears for a chain-driven machine for use as a gear shift by means of a cable system, characterized by, - a gear rim consisting of several radially displaceable gear segments ( 01 ), - by a arranged in the gear and operated via a circuit cable system ( 10 ) can be moved to change the radius of the sprocket and thus the transmission ratio.

Transmission gear as a circuit system based on gears for a chain-driven machine according to claim 1, characterized in that the gear has at least 8 extendable gear segment guide arms which are slidably mounted in corresponding guides in the gear and by means of compression spring ( 09 ) and cable system ( 10 ) are adjustable.

Transmission gear as a gear system based on gears for a chain-driven machine according to claim 1, characterized in that a latching mechanism to the gear segments, the gear segment guide arms, triggered by the chain pressure, the gear segments ( 01 ) and the associated Zahnradsegmentführungsarme experienced during the rotation, and thereby engages the Zahnradsegmentführungsarme against a radial displacement, triggered by this chain pressure arrested.

Transmission gear as a gear system based on gears for a chain-driven machine according to claim 1, characterized in that the latching mechanism, arranged on the Zahnradsegmentführungsarmen, gears ( 06 ) formed laterally stacked in the base body (corrugated part) of the pinion pockets ( 07 ) and at a pressure load of the gear segments ( 01 ) when engaging the chain ( 16 ) by a guided in the respective Zahnradsegmentführungsarm locking pin ( 03 ) caused by the pressure of the chain ( 16 ) of the gear segments against the force of a compression spring ( 05 ) is displaced down, blocked and thus block the respective slidable Zahnradsegmentführungsarm.

Transmission gear as a gear system based on gears for a chain-driven machine according to any one of the preceding claims, characterized in that the gear segments ( 01 ) are guided on both sides of the heads of the gear segment guide arms along the circumference of the gear rim and on both sides of the gear segment (FIG. 01 ) in the Zahnradsegmentführungsarm arranged compression springs ( 02 ) in relation to the chain ( 16 ) can be moved to an ideal position.

Transmission gear as a gear system based on gears for a chain-driven machine according to any one of the preceding claims, characterized in that on the underside of the gear segments ( 01 ) and on the directly opposite piece of the head of the Zahnradsegmentarmes a rubber or plastic layer or a finely corrugated metal plate ( 03 ) is applied, the pressure on the gear segments ( 01 ) through the chain ( 16 ) mesh with the head of the Zahnradsegmentarmes and thus the gear segments ( 01 ) against displacement in the direction of the circumference on the head of the Zahnradsegmentarmes fix.

Transmission gear as a gear system based on gears for a chain-driven machine according to any one of the preceding claims, characterized in that for moving the Zahnradsegmentführungsarme as force members on the underside of the gear segment guide arms compression springs ( 09 ), which by cables (also attached to the underside of the gear segment guide arms ( 10 ) can be compressed.

Transmission gear as a gear system based on gears for a chain-driven machine according to any one of the preceding claims, characterized in that the channels of the cables ( 10 ) extend radially from a lateral bore in the center of the pinion into the guides of the gear segment guide arms.

Transmission gear as a circuit system based on gears for a chain-driven machine according to any one of the preceding claims, characterized in that the cables ( 10 ) of the gear segment guide arms via pulleys in a seated in the axis of the pinion ball bearing ( 11 ) converge.

Transmission gear as a gear system based on gears for a chain-driven machine according to any one of the preceding claims, characterized in that in one embodiment of the gear rim with 8 gear segment guide arms each having a gear segment ( 01 ) always 5 gear segments ( 01 ) are in chain engagement and 3 gear segments ( 01 ) are free.

Transmission gear as a circuit system based on gears for a chain-driven machine according to any one of the preceding claims, characterized in that by the cables ( 10 ) into the gear segment guide arms Force in compression springs ( 08 ), which store this force and upon release of the gear segment ( 01 ) and thus the release of the Zahnradsegmentführungsarmes by the latching mechanism, this force in the compression springs ( 09 ) of the gear segment guide arms is passed and thus upsets.