DE10242317A1

DE10242317A1 - Infinitely variable change-speed gear for bicycle has hydraulic slide cylinders operated by hand from handlebar and rigidly fitted on rear axle and pedal crank respectively

Info

Publication number: DE10242317A1
Application number: DE2002142317
Authority: DE
Inventors: Christian Braun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-01

Abstract

The infinitely variable change-speed gear for a bicycle has a hydraulic slide cylinder which is fitted around the corresponding axle of the pedal crank or rear axle, and is operated by hand from the handlebar. When oil pressure increases in a corresponding cylinder a piston extends to change the position of the cylindrical components. A slide cylinder is rigidly fitted on the rear axle and pedal crank respectively.

Description

Nach dem heutigen Stand der Technik sind keine stufelosen Fahrradschaltgetriebe der nachfolgend dargelegten Funktionsweise bekannt. Das Problem der dem heutigen Stand der Technik gängigen Schaltgetriebe ist, dass ein Gangwechsel unter Last nur schwer und unter erheblichem Kraftaufwand zu realisieren ist. Ein weiteres Problem ist, dass während eines Gangwechsels keine direkte Kraftübertragung an das Antriebsrad möglich ist. Ein weiteres Manko sind die vielen einzelnen Übersetzungszahnräder, welche eine exakte Schaltung im Dauerbetrieb nur schwer ermöglichen. Durch ein stufenloses Schaltgetriebe wird ermöglicht, dass zu jeder Situation die entsprechende passende Übersetzung zur Verfügung steht.According to the current state of the art are not a continuously variable bicycle transmission of the types set out below Functionality known. The problem of the current state of the art common manual transmission is that changing gears under load is difficult and under considerable Force is to be realized. Another problem is that while a gear change no direct power transmission to the drive wheel possible is. Another shortcoming are the many individual translation gears, which it is difficult to enable exact switching in continuous operation. A stepless gearbox enables that to every situation the appropriate translation to disposal stands.

Der den Patentansprüchen zugrundeliegenden Erfindung, liegt das Problem zugrunde ein stufenloses Schaltgetriebe zu realisieren, welches sich durch eine einfache und robuste Funktionsweise auszeichnet und damit den Fahrkomfort, die Zuverlässigkeit und den Wirkungsgrad erheblich verbessert. Durch die nachfolgend beschriebene Schaltung ist außerdem gewährleistet, dass sich der Umfang der Kette nie ändert, was im Vergleich zu herkömmlichen Schaltungen, Elemente wie Kettenspanner und die damit verbundenen Reibungsverluste, überflüssig macht.The basis of the claims Invention, the problem is based on a continuously variable transmission to realize, which is characterized by a simple and robust mode of operation and thus driving comfort, reliability and efficiency significantly improved. Through the circuit described below Moreover guaranteed that the scope of the chain never changes compared to what usual Circuits, elements such as chain tensioners and the associated Loss of friction, makes it superfluous.

Diese Probleme werden durch die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmalen gelöst.These problems are solved by the in the patent claims listed Features resolved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass weniger Teile zur Realisierung der Radschaltung notwendig sind, als bisher, was die Zuverlässigkeit und Präzision der Schaltung im Dauerbetrieb verbessert. Stehen bei einer herkömmlichen Radschaltung nur eine begrenzte Anzahl an Gängen zur Verfügung, so kann durch diese Erfindung eine unbegrenzte Anzahl an Übersetzungen gewählt werden.The advantages achieved with the invention consist of fewer parts to realize the gearshift are necessary than before, what the reliability and precision of the Switching in continuous operation improved. Stand with a conventional gear shift only a limited number of courses for available this invention allows an unlimited number of translations chosen become.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben:An embodiment is in the drawings and is described in more detail below:

Zeichnungen Nr. 1 ff: Der SchaltzylinderDrawings No. 1 ff: The shift cylinder

Zeichnungen Nr. 2 ff: Die eigentliche SchaltvorrichtungDrawings No. 2 ff: The real one switching device

Zeichnung Nr. 3: Die AntriebsketteDrawing No. 3: The drive chain

Zeichnung Nr. 4: Gesamtansicht der SchaltungDrawing No. 4: General view of the circuit

sZeichnungen Nr. 5 ff: Schaltzylinder in der Achse integriertDrawings No. 5 ff: shift cylinder integrated in the axis

Zur Zeichnung 1:About drawing 1:

Sie zeigt in 1.1 den Schaltzylinder, welcher sich jeweils an der Hinterachse und der Tretkurbel befindet. Das Rad in dieser Zeichnung ist ein schwarzer senkrechter Strich, die sich drehende Achse eine schraffierte Fläche.It shows in 1.1 the shift cylinder, which is located on the rear axle and the pedal crank. The wheel in this drawing is a black vertical line, the rotating axis is a hatched area.

Der Schaltzylinder ist mit dem Rahmen fest verbunden, wobei durch den Zylinder die Achse des Rades, bzw. die Tretwelle, geführt wird.The shift cylinder is with the frame firmly connected, whereby the axis of the wheel or the pedal wave becomes.

Der Zylinder besteht aus einem Mantel (1.2.1), welcher eine Bohrung für die Fahrradachse/Tretwelle enthält. Zwischen dieser Bohrung und dem Außenmantel enthält dieser Zylinder einen Hohlraum (1.2.1 grau gezeichnet), welcher nur nach oben offen ist, und einen weiteren Zylinder (Rohr) in sich aufnehmen kann. (1.2.2). Der Boden des Zylinders ist zum Rad/Rahmen hin geschlossen, einzig eine Öffnung für die Zuführung des Öls. Man kann sich diesen Zylinder als normalen Hydraulikzylinder vorstellen, nur mit dem Unterschied, dass er eine Bohrung für die Fahrradachse/Tretwelle enthält. 1.2 soll den Zusammenhang der einzelnen beschriebenen Teile nochmals verdeutlichen. Wird nun der Öldruck, welcher durch eine Ölleitung dem Zylinder zugeführt erhöht, so wird der kleinere Zylinder (1.2/1.2.2) nach „außen" gedrückt.The cylinder consists of a jacket ( 1.2.1 ), which contains a hole for the bicycle axle / pedal shaft. This cylinder contains a cavity between this bore and the outer jacket ( 1.2.1 drawn in gray), which is only open at the top, and can accommodate another cylinder (tube). ( 1.2.2 ). The bottom of the cylinder is closed towards the wheel / frame, only one opening for the supply of the oil. You can think of this cylinder as a normal hydraulic cylinder, with the only difference that it contains a hole for the bicycle axle / pedal shaft. 1.2 is intended to clarify the relationship between the individual parts described. If the oil pressure, which is supplied to the cylinder through an oil line, is increased, the smaller cylinder ( 1.2 / 1.2.2 ) pushed "outside".

Die 1.2.11 zeigt nochmals eine Draufsicht auf den äußeren Zylinder, wobei die graue Fläche den Hohlraum für den in 1.2.2.1 (Draufsicht) gezeigten Zylinder darstellt.The 01/02/11 shows again a top view of the outer cylinder, with the gray area the cavity for the in 1.2.2.1 (Top view) cylinder shown.

Am Kopf des kleineren Schiebezylinders befindet sich eine Scheibe, welche fest mit dem Zylinder verbunden ist und mehrere kleine Rollenlager enthält. (1.3 Draufsicht und 1.2 Gesamtansicht). Diese Scheibe mit Rollen-, bzw. Kugellagern bildet die Verbindung zwischen dem festsitzenden Schaltzylinder und der sich drehenden Rad-, Tretachse. Die eingezeichneten Rollenlager sollen dabei den Kontakt und die Reibung möglichst gering halten.At the head of the smaller sliding cylinder there is a disc that is firmly connected to the cylinder and contains several small roller bearings. ( 1.3 Top view and 1.2 Overall view). This disc with roller or ball bearings forms the connection between the stuck shift cylinder and the rotating wheel, pedal axis. The roller bearings shown should keep contact and friction as low as possible.

Zur Zeichnung 2:About drawing 2:

Die in der 2 gezeigte Darstellung enthält ein Auszug der Gesamtansicht der Komponenten an den jeweiligen Achsen. Der senkrechte schwarze Strich soll hierbei wieder das Rad darstellen, die schraffierte Fläche die Achse. Unmittelbar neben dem Rad befindet sich wieder der Schaltzylinder, welcher hier nicht mehr näher erläutert werden soll. Die wichtigsten Bestandteile in dieser Abbildung sind die beiden trapezförmig eingezeichneten Komponenten. Zu Beachten ist hierbei, dass jeweils nur die zum Rad/Rahmen befindliche Komponente in seiner Stellung variabel gestaltet ist, die äußere fest.The in the 2 The illustration shown contains an extract of the overall view of the components on the respective axes. The vertical black line should again represent the wheel, the hatched area the axis. Immediately next to the wheel is the shift cylinder, which will not be explained in more detail here. The main components in this figure are the two trapezoidal components. It should be noted here that only the component to the wheel / frame is designed to be variable in its position, the outer component is fixed.

2.1 zeigt eine Einzelansicht dieser Komponenten. Die schraffierte Fläche ist hierbei wiederum die Achse. Pro Achse werden zwei solcher Komponenten, welche ineinander „verzahnt" sind, benötigt. Dieses Bauteil lässt sich am einfachsten als zylindrischen „Lampenschirm" umschreiben. 2.1 shows a single view of these components. The hatched area is again the axis. Two such components, which are "interlocked" with each other, are required for each axis. The easiest way to describe this component is as a cylindrical "lampshade".

2.1.1 zeigt die Draufsicht des „Bodens", bzw. des Kopfes dieser zylindrischen Komponente. Der Boden, bzw. Kopf des Zylinders bilden jeweils zwei Ringe, welche durch Verstrebungen miteinander verbunden sind. Der innere Ring befindet sich unmittelbar um die eigentliche Achse und enthält „Führungsnasen", welche die Stabilität durch Verschieben an der Achse, erhöhen soll. Wobei hierbei zu beachten ist, dass die Achse einzeln, in Längsrichtung eingelassene Führungsschienen enthalten muss (nicht eingezeichnet). Der Boden unterscheidet sich dem Kopf nur derart, dass der Umfang des äußeren Ringes erhöht wurde, um die zylindrische Anordnung zu gewährleisten. Diese beiden Elemente (Boden und Kopf) werden nun durch einzelne Lamellen (2.1) verbunden. Wobei der Einfachheit halber hier nur vier einzelne Lamellen eingezeichnet wurden. 2.1.1 shows the top view of the "bottom" or the head of this cylindrical component. The bottom or head of the cylinder each form two rings which are connected to one another by struts. The inner ring is located directly around the actual axis and contains "guide lugs ", which the stability by Ver push on the axis, should increase. It should be noted here that the axis must contain guide rails embedded in the longitudinal direction (not shown). The bottom differs from the head only in that the circumference of the outer ring has been increased to ensure the cylindrical arrangement. These two elements (bottom and head) are now separated by individual slats ( 2.1 ) connected. For the sake of simplicity, only four individual slats have been drawn in here.

2 zeigt die „Verzahnung" der beiden Komponenten. Wobei die Schnittstellen der einzelnen Lamellen den Umfang der Kettenführung bilden. Dadurch, dass die beiden Komponenten leicht versetzt angebracht sind, „schneiden" sich die einzelnen Lamellen parallel (2/übertrieben dargestellt, durch die beiden schwarzen Balken). Die unterschiedliche Farbgebung der schräg zulaufenden Lamellen soll hierbei darstellen, dass sich die schwarze Lamelle jeweils vor der weißen Lamelle befindet. Jeder dieser Kreuzungspunkte bildet nun die einzelnen Angriffspunkte der in Zeichnung 3:
dargestellten Kette. Diese Kette lässt sich mit den herkömmlichen Fahrradketten vergleichen, mit dem Unterschied, dass sich an der Unterseite von jedem einzelnen Glied ein Zahn befindet, welcher sich in die Kreuzungspunkte der Lamellen verzahnt. 2 shows the "interlocking" of the two components. The interfaces of the individual slats form the circumference of the chain guide. Because the two components are slightly offset, the individual slats "cut" in parallel ( 2 / exaggerated, by the two black bars). The different colors of the sloping slats should show that the black slat is in front of the white slat. Each of these crossing points now forms the individual points of attack in Figure 3:
illustrated chain. This chain can be compared to the conventional bicycle chains, with the difference that there is a tooth on the underside of each individual link, which meshes with the intersection points of the slats.

Funktionsweise Zur Zeichnung 4:How it works For drawing 4:

Diese Abbildung stellt nun die wesentlichen Komponenten der Schaltung an der Tretkurbel, bzw. Hinterachse dar. Jede Achse besteht aus den gleichen, bzw. ähnlichen Komponenten. Die beiden Schaltzylinder sind in dieser Zeichnung mit einer grauen Fläche versehen, welche den jeweiligen Ölstand in den Zylindern darstellen soll. Erhöht sich nun bspw., wie in der Zeichnung dargestellt, der Öldruck in dem Zylinder der Tretkurbel, so wird der bewegliche innere Schaltzylinder nach außen gedrückt. Dies hat zur Folge, dass sich die innere bewegliche zylindrische Komponente an der Tretkurbel nach „außen" schiebt und somit den Abstand zur anderen zylindrischen, festen Komponente verringert. Der Reibungsverlust des fest angeordneten Schaltzylinders und der sich drehenden zylindrischen Komponenten wird durch die in 1.2 und 1.3 dargestellten Scheibe mit Rollenlager verhindert. Hierbei steht die Scheibe fest, ermöglicht aber eine Positionierung, sowie eine Drehung des zylindrischen Schaltelements durch die eingezeichneten Rollenlager.This figure shows the main components of the circuit on the pedal crank or rear axle. Each axle consists of the same or similar components. In this drawing, the two shift cylinders are provided with a gray area, which should represent the respective oil level in the cylinders. If, for example, the oil pressure in the cylinder of the pedal crank increases, as shown in the drawing, the movable inner shift cylinder is pressed outwards. This has the consequence that the inner movable cylindrical component on the pedal crank pushes "outward" and thus reduces the distance to the other cylindrical, fixed component. The friction loss of the fixedly arranged shift cylinder and the rotating cylindrical components is caused by the in 1.2 and 1.3 shown disc with roller bearings prevented. Here, the disc is fixed, but enables positioning and rotation of the cylindrical switching element through the roller bearings shown.

Durch diese Verschiebung verändern sich die Schnittpunkte der Lamellen und bilden somit einen größeren Umfang der Kettenführung. Durch die schräg angeordneten Lamellen „rutscht" nun die in 3 eingezeichnete Kette an den Kreuzungspunkten nach „oben" und verändert somit die Übersetzung des Antriebs. Stellt man sich nun weiterhin vor (nicht eingezeichnet), dass beide Schaltzylinder (Tretkurbel und Hinterachse) über einen gemeinsamen Öldruckbehälter verfügen, welcher bei Verschiebung (Schaltung) der vorderen Komponente den Öldruck im Tretkurbel Schaltzylinder erhöht, und im selben Maße dadurch der Druck im hinteren Schaltzylinder verringert wird, so erhöht sich der Abstand der beiden Komponenten an der Hinterachse. Die Kreuzungspunkte der Lamellen bilden nun einen kleineren Radius zur Achse gesehen, und verringern somit den Umfang der Kettenführung an der Hinterachse. Die Kette „rutscht" an den schräg angeordneten Lamellen nach „unten".As a result of this shift, the intersection points of the slats change and thus form a larger scope of the chain guide. Due to the diagonally arranged slats, the slides in 3 drawn chain at the crossing points "up" and thus changes the translation of the drive. If you now imagine (not shown) that both shift cylinders (pedal crank and rear axle) have a common oil pressure tank, which when shifting (shifting) the front If the component increases the oil pressure in the pedal crank shift cylinder, and the pressure in the rear shift cylinder is reduced to the same extent, the distance between the two components on the rear axle increases Circumference of the chain guide on the rear axle. The chain "slides" on the slanted slats "down".

Durch diese Anordnung wird nicht nur eine stufenlose Schaltung ermöglicht, es ist auch kein Kettenspanner wie bei herkömmlichen Schaltungen erforderlich, da sich der Umfang der Kette nicht verändert, da sich der Umfang einer Komponente (Hinterachse oder Tretkurbel) im selben Maße erhöht, wie sich der Umfang der anderen Komponente verringert.This arrangement will not only a stepless shift enables, it is also not a chain tensioner like conventional ones Circuits required because the scope of the chain does not change because the extent of a component (rear axle or pedal crank) in the same dimensions elevated, how the size of the other component decreases.

Zur Zeichnung 5:About drawing 5:

Diese Abbildung stellt eine weitere Verbesserung der Schaltung dar, da auf die angegebenen Schaltzylinder ganz verzichtet werden kann da die Schaltzvlin

1. Reibung zwischen den Rollenlagern und der zylindrischen Elemente verursachen
2. und aus Platzgründen und Gewichtsgründen besser ausgespart werden

This figure represents a further improvement of the circuit, since the specified shift cylinders can be completely omitted because the shift cycle

1.Cause friction between the roller bearings and the cylindrical elements
2. and be better left out for reasons of space and weight

In den bisherigen Zeichnungen wurde aber auf diese Verbesserung bewusst verzichtet, um die Anschaulichkeit und Wirkungsweise besser darstellen zu können.In previous drawings but deliberately avoided this improvement in order to make it clearer and to be able to better illustrate how it works.

An der restlichen Anordnung ändert sich nichts, nur dass die für die Schaltung notwendige Vorrichtung in die eigentliche Achse eingearbeitet wurde.Nothing changes in the rest of the arrangement, only that for the circuit necessary device was incorporated into the actual axis.

5.1 zeigt diese Anordnung. (Die schraffierte Fläche stellt den Ölstand dar) Hierbei muss ein Teil der Achse hohl sein, in diesem Teil wird der Schiebezylinder mit eingebaut. Die Achse weist an der mit dem Rahmen verbunden Teil ein Gitter auf, welches die Stabilität der Achse gewährleistet, aber es außerdem ermöglicht von außen, (Rahmen) Öl zuzuführen, bzw. abzulassen. Erhöht sich nun der Druck, durch dem von außen durch das Gitter eingelassenen Öls, so wird der Schaltschieber in der Achse nach außen gedrückt. Dieser Schaltschieber ist durch eine Führungsschiene nach außen verbunden und kann somit wieder mit den zylindrischen Komponenten verbunden werden. 5.1 shows this arrangement. (The hatched area represents the oil level) Here part of the axis must be hollow, in this part the sliding cylinder is installed. The axle has a grille on the part connected to the frame, which ensures the stability of the axle, but also allows oil to be supplied or drained from the outside. If the pressure increases due to the oil let in from the outside through the grille, the switch slide in the axis is pressed outwards. This slide switch is connected to the outside by a guide rail and can thus be connected again to the cylindrical components.

Claims

Continuously variable transmission for the bicycle: A hydraulic "sliding cylinder" ( 1 ff) which is attached around the corresponding axis of the pedal crank or rear axle, and by hand can be controlled on the steering wheel. If the oil pressure in one of the corresponding cylinders increases, a piston is extended which changes the position of the cylindrical component. Characterized in that such a "sliding cylinders" are each fixedly attached to the rear axle of the bicycle and the crank.

Continuously variable transmission for the bicycle: two cylindrical bodies ( 2 ff), which are "interlocked" in opposite directions and are connected to the corresponding axis. The respective outer "cylinder" is firmly attached. Whereby the inner "cylinder" can change its position horizontally by means of the sliding cylinders mentioned. The cylinder is equipped with "guide lugs" which are fixed in the respective axis by means of a corresponding inlet (guide rail). The individual lamellae of the cylindrical components then form the interface for the subsequent drive chain. Characterized in that 2 of the cylindrical components are located on the pedal crank or the rear axle.

Continuously variable transmission for the bicycle: Another improvement is not to arrange the sliding cylinder around the corresponding axes, but to integrate this shifting device into the corresponding axis. ( 5 ) Part of the axis is hollow and forms a cavity for the oil or the slide. Oil entry into the rotating axle is from the frame through a grid-like inlet on the axle. Characterized in that in each case 2 of these switching devices are required on the pedal crank or rear axle.