DE60128265T2

DE60128265T2 - Ausfahrbares antriebskettenrad für eine fahrradgetriebeanordnung

Info

Publication number: DE60128265T2
Application number: DE60128265T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Mercat; Bertrand Cauvin
Original assignee: Salomon SAS
Current assignee: Salomon SAS
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: US7156764B2; WO2002053451A1; DE60128265D1; FR2818952A1; FR2818952B1; ATE361229T1; US20040029667A1; EP1345808A1; EP1345808B1

Description

Die Erfindung betrifft eine ausdehnbare Antriebsscheibe für die Übertragungsgesamtheit bzw. das Getriebe eines Zweirades.
Derartige ausdehnbare Scheiben sind bekannt, um einen progressiven Gangwechsel zu realisieren.
So beschreibt das französische Patent FR 961 243 eine Scheibe, welche vier Ritzel für den Antrieb der Kette aufweist, welche radial ausdehnbar bzw. ausfahrbar sind.
Für diese Art von Konstruktion folgt die Kette auf Höhe der Scheibe einer polygonalen Bahn mit hohen Variationen in der Distanz zu der Achse der Scheibe, welche auf Höhe der Kraft der Tretkurbelgesamtheit zurückgeworfen werden.
Das französische Patent FR 1 140 134 oder auch das FR 1 542 594 beschreiben eine andere Konstruktionsart, nach welcher die Scheibe nicht Ritzel, sondern Sektoren eines Rades bzw. Zahnrades aufweist, welche radial ausdehnbar sind, wie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert.
Das Problem dieser Art von Konstruktion ist es, schalttransiente Phasen bzw. Übergangsphasen zu verwalten. Man versteht leicht, dass die Sektoren in dem nicht-ausgestreckten Zustand aneinander angrenzend sind und dass sie in ihren verschiedenen Ausfahrungszuständen untereinander einen Zwischenraum lassen, welcher gleich einer ganzen Zahl einer Teilung der Kette ist. In dem Fall einer radialen Ausdehnung stellt sich jedoch das Problem, mit dem Raum zwischen den beiden aneinander angrenzenden Sektoren während den Übergangsphasen umzu gehen, d.h. beim Übergang der Segmente in die anschließende Ausdehnungsphase oder Einziehungsphase.
Ein anderer Mangel dieser bekannten Konstruktionen ist, dass sie danach suchen, die Anzahl von Übertragungsgängen zu multiplizieren, d.h. die Anzahl von Ausfahrungspositionen der Sektoren. Je weiter man jedoch die Sektoren von den Scheiben entfernt, umso mehr trifft man auf Schwierigkeiten zum Wechseln der Positionssektoren und umso mehr ist das Phänomen einer polygonalen Bahn bzw. Laufbahn, das zuvor angesprochen wurde, empfindlich.
Ein anderer Mangel ist, dass der Mechanismus zur radialen Ausdehnung der Segmente in Richtung zu der Mitte des Sektors angeordnet ist. Er erduldet direkt die Beanspruchungen, welche aus der Spannung der Kette resultieren. Andererseits ist er jedes Mal im Überhang belastet, wenn ein Sektor teilweise mit der Kette in Eingriff steht. Hierzu kommt noch die Tatsache hinzu, dass die Scheibe den gespannten Abschnitt der Kette angreift, d.h. den Abschnitt, welcher die maximale Spannung aufweist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine ausdehnbare Scheibe vorzuschlagen, welche den Gangwechsel verbessert.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine ausdehnbare Scheibe vorzuschlagen, bei welcher die Sektoren in besten Bedingungen arbeiten.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Antriebsscheibe für eine Tretkurbel eines Zweirades vor, welche ein mit Zähnen versehenes Rad aufweist, dessen Zahnung eine Teilung in Übereinstimmung mit einer Teilung einer Kette aufweist, wobei das Rad in eine Mehrzahl von Sektoren unterteilt ist, wobei die Sektoren von einem Träger getragen werden, welcher in Drehung um eine Achse der Tretkurbel beweglich ist, wobei jeder Sektor der Scheibe relativ zu dem Träger in einer Ebene senkrecht zu der Achse der Tretkurbel zwischen einer tiefen (bzw. unteren) und einer hohen (bzw. oberen) Position, in welcher er mehr von der Achse der Tretkurbel entfernt ist, beweglich ist, wobei so ein Zustand von kleinem Durchmesser und ein fiktiver Zustand von großem Durchmesser der Scheibe definiert wird, ein System zum Überführen jedes Sektors, um den Sektor von einer Position zu der anderen zu überführen, und einen Indexierungsmechanismus zum Steuern des Systems zur Umschaltung der Sektoren. Jeder Sektor ist lose bzw. schwimmend im Verhältnis zu dem Träger montiert und in seiner Überführungsbewegung gemäß einer Bahn bzw. Laufbahn geführt, welche eine radiale Komponente aufweist. Die Scheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Überführungsbewegung jedes Sektors ebenfalls eine Tangens-Komponente aufweist.
Das Überführungssystem und der Indexierungsmechanismus stellen einen Wechsel des Zustands der Scheibe zwischen einem Zustand von kleinem Durchmesser, in welchem die Gesamtheit von Sektoren in tiefer Position ist, und einem Zustand von großem Durchmesser, in welchem sich alle Sektoren in hoher Position befinden, sicher. Der Übergang von einem Zustand zu dem anderen erfolgt unter einem sukzessiven Überführen der Sektoren von einer Position in die andere im Moment der Drehung der Scheibe, in welchem der Sektor nicht mit der Kette in Eingriff steht, d.h. in seiner Wiederaufstiegsphase.
Die Erfindung basiert auf der nachfolgenden Beobachtung. Durch ein Verstellen der Sektoren eins um eins gemäß einer Laufbahn gleichzeitig radial und tangential zu dem Aufstieg oder dem Abstieg ist es möglich, im Wesentlichen in Synchronisation mit der Teilung der Kette für jeden Zustandswechsel der Scheibe zu verbleiben. Die Überführung der Kette von einem Zustand zu dem anderen der Scheibe erfolgt unter einem Halten der Zahnung der Sektoren in Kongruenz mit der Teilung der Kette mit einer akzeptierbaren Toleranz insbesondere während dem Ankommen unter dem gespannten Abschnitt eines Sektors, welcher eine tiefe Position oder eine hohe Position aufweist, die verschieden ist von dem vorigen oder ihm zuvorkommenden Sektor. Der Zustandswechsel der Scheibe erfolgt so mit auf eine weiche Art und Weise, ohne irgendein Einhaken oder Zwängen der Kette.
Die Erfindung wird besser verstanden werden, indem man sich auf die unten gegebene Beschreibung und auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, welche ihr hinzugefügt sind.
1 stellt auf allgemeine Art und Weise ein Zweirad dar und stellt schematisch eine Scheibe gemäß der Erfindung im zurückgezogenen Zustand dar.
2 zeigt das Zweirad mit seiner Scheibe im ausgedehnten Zustand.
3 stellt den Träger einer ersten Konstruktionsart der Scheibe dar.
4 ist eine Schnittansicht des Trägers.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Scheibe, gesehen von der Außenseite.
6 zeigt die Scheibe in Perspektive, gesehen von der Innenseite.
7 stellt einen Sektor der Scheibe dar.
8 ist eine Seitenansicht eines Steuerhebels.
9 stellt den Hebel in einer Draufsicht dar.
10 zeigt die Rückstellfeder eines Sektors.
11 stellt in Perspektive die Steuerungsvorrichtung von Hebeln dar, welche auf dem Rahmen montiert ist.
12 bis 14 zeigen die Steuerungsvorrichtung in ihren verschiedenen Positionen.
15 stellt die Scheibe mit der Gesamtheit an Sektoren in tiefer bzw. unterer Position dar.
16 und 17 zeigen zwei Phasen eines Aufstiegs eines Sektors.
18 ist eine Ansicht der Scheibe mit der Gesamtheit ihrer Sektoren in hoher (bzw. oberer) Position.
19 zeigt auf schematische Art und Weise das elektronische Verwaltungssystem des Servomotors.
20 entspricht einer anderen Konstruktionsart der Scheibe.
21 und 22 stellen eine andere Konstruktionsart der Scheibe dar.
23 und 24 betreffen eine andere Konstruktionsart.
Die 1 stellt ein Zweirad 1 dar, welches auf bekannte Art und Weise einen Rahmen 2, zwei Räder, ein vorderes Rad 3 und ein hinteres Rad 4, sowie ein Schaltungssystem bzw. Übersetzungssystem 5 aufweist. Das Übersetzungssystem ist aus einer Antriebskette 6 zusammengesetzt, welche in Drehung durch eine Tretkurbel 8 angetrieben wird, welche um eine Achse der Tretkurbel 9 beweglich ist, welche durch den Rahmen getragen wird. Die Kette treibt ihrerseits das Hinterrad über Ritzel 10 an, welche eine verschiedene Anzahl von Zähnen aufweisen. Ein hinterer Gangversteller, welcher bei 11 schematisch angedeutet ist, steuert die Überführung der Kette von einem Ritzel zum anderen.
Die Tretkurbel 8 weist auf bekannte Art und Weise eine Scheibe 13 auf, deren Umfang eine Zahnung in der Teilung der Kette 6 aufweist.
Um das Übersetzungsverhältnis zu verändern, ist die Scheibe 13 mit beweglichen Sektoren konstruiert, deren Position man im Verhältnis zu der Achse der Tretkurbel modifiziert. Die Sektoren können zwei stabile Positionen entsprechend zu den Zuständen von einem unterschiedlichen Durchmesser der Scheibe einnehmen.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten Realisierungsart weist die Scheibe ein mit Zähnen versehenes Rad auf, das aus vier Sektoren 14a, 14b, 14c, 14d gebildet ist, wobei jeder einen Winkel von neunzig Grad abdeckt.
Die 1 stellt die vier Sektoren des Rades in ihrer tiefen Position dar. In dieser Position sind die Sektoren angrenzend zueinander und bilden ein kontinuierliches, mit Zähnen versehenes Rad. Dies entspricht dem Zustand eines kleinen Durchmessers des Rades.
In der 2 sind die vier Sektoren 14a, 14b, 14c, 14d in ihrer hohen Position, welche dem Zustand eines großen Durchmessers des Rades entspricht.
Auf bekannte Art und Weise sind die Sektoren in der Position von großem Durchmesser voneinander um einen Abstand entfernt, welcher einer ganzen Zahl der Teilung entspricht, um die Kontinuität des Zahneingriffs der Kette auf der Zahnung der Scheibe beizubehalten.
Wenn man zum Beispiel eine Scheibe in Betracht zieht, welche in ihrem Zustand von kleinem Durchmesser 44 Zähne aufweist, die aus vier Sektoren mit 11 Zähnen jeweils gebildet ist, ist es durch eine Ausdehnung der Sektoren möglich, einen Abstand von einer Teilung der Kette zwischen zwei aufeinanderfolgenden Scheiben zu erzeugen. Dies führt zu einer fiktiven Scheibe mit 48 Zähnen, d.h. einer Scheibe, welche eine Übersetzung von 48 Zähnen aufweist. Wenn man die Sektoren gemäß einer rein radialen Laufbahn verstellt, gibt es eine Diskontinuität der Teilung der Zahnung der Scheibe beim Übergang zwischen zwei Sektoren, welche verschiedene Positionen aufweisen. Dieser Abstand entspricht in etwa einer halben Teilung der Kette. Bei diesen Bedingungen steigt die Kette zeitweise auf die Zähne auf bis zu dem Ende dieser Übergangsperiode, in welcher sie wieder eine richtige Zahneingriffsposition einnimmt.
Im Gegensatz dazu sieht die Erfindung vor, die Sektoren eins zu eins gemäß einer Bahn bzw. Laufbahn zu verstellen, welche eine radiale Komponente und eine Tangens-Komponente aufweist.
Wenn man somit das vorherige Beispiel wieder nimmt, sind die Sektoren beim Zustandswechsel der Scheibe von einem Zustand von 44 Zähnen in Richtung zu einem fiktiven Zustand von 48 Zähnen eins zu eins verstellt gemäß einer radialen Komponente, welche sie auf den Radius der fiktiven Scheibe mit 48 Zähnen bringt, und einer tangentialen Komponente bzw. Tangens-Komponente. Die Tangens-Komponente wird festgelegt, damit bei der Schnittstelle der beiden aneinan der angrenzenden Sektoren, der eine in Position mit 44 Zähnen, der andere in Position mit 48 Zähnen, die Zahnung der beiden Sektoren in Übereinstimmung bzw. Kongruenz mit der Zahnung der Kette ist. In der Praxis hat man gute Ergebnisse erhalten unter einem Verstellen des Sektors gemäß einer tangentialen oder quasitangentialen Laufbahn, welche den in Frage stehenden Sektor in der Drehrichtung der Scheibe um einen zusätzlichen Bruchteil verstellt, welcher den Abstand bzw. die Entfernung der Zähne an der Schnittelle der beiden Scheiben kompensiert, welche durch den Unterschied im Radius hervorgerufen wird. Anders gesagt bewerkstelligt man es, zwischen den beiden Sektoren keinerlei Teilung oder keinerlei Bruch der Zwischenteilung der Kette einzuleiten.
In der Folge der Drehung der Scheibe wechseln die anderen Sektoren ihre Position gemäß der gleichen radialen und tangentialen Laufbahn, welche sie voneinander um einen Abstand entsprechend zu einer Teilung der Kette entfernt. In dem Zustand von großem Durchmesser der Scheibe weisen die Sektoren von 11 Zähnen untereinander einen Abstand von einer Teilung der Kette auf, was insgesamt eine fiktive Zahnung von 48 Zähnen ergibt.
Bei einem derartigen Vorgehen hat man bemerkt, dass hingegen im Verlaufe des Übergangs der Scheibe von ihrem fiktiven Zustand von großem Durchmesser zu ihrem Zustand von kleinem Durchmesser die beschriebene Bahn des Sektors im umgekehrten Sinne einen entsprechenden Abstand bzw. Zwischenraum aufrechterhält entsprechend zu einer Teilung der Kette zwischen zwei aufeinanderfolgende Sektoren, wobei der eine in einer Position von 48 Zähnen und der andere in einer Position von 44 Zähnen ist, mit einer akzeptierbaren Toleranz. Die anderen Sektoren folgen nacheinander der gleichen Bahn, wobei die Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden zwei Sektoren verschwinden, bis die Scheibe vollständig in ihren Zustand von 44 Zähnen zurückgekehrt ist.
Somit wird bei diesen Bedingungen das Zusammentreffen zwischen der Zahnung der Scheibe und der Teilung der Kette permanent aufrechterhalten und insbeson dere bei allen Übergangsphasen einer Ausdehnung oder einer Zurückziehung der Sektoren mit einer akzeptierbaren bzw. akzeptablen Toleranz. Der Zustandswechsel der Scheibe erfolgt somit bei sehr guten Bedingungen, obwohl sie auf dem gespannten Abschnitt der Kette betrieben wird. Es gibt tatsächlich keinen Wechsel der Scheibe im wortwörtlichen Sinne. Des Weiteren trifft die Kette auf keinerlei ausgeprägte Diskontinuität der Zahnungen insbesondere während einem Zustandswechsel der Scheibe.
In der hohen Position der Scheibe folgt die Zahnung der Sektoren nicht exakt einer kreisförmigen Kurve. Jedoch liegt für das weiter oben genannte Beispiel die Variierung im Radius in einer Größenordnung von 2%, was hinsichtlich der Geschwindigkeit der Tretkurbelgesamtheit quasi nicht spürbar ist.
Vorteilhafterweise ruft man den Positionswechsel eines Sektors in der Phase des Aufstiegs des fraglichen Sektors unter dem gespannten Abschnitt der Kette hervor. Bei diesen Bedingungen kann man den Sektor mehrere mögliche Bahnen folgen lassen, vorausgesetzt, dass er seine letztendliche hohe oder tiefe Position in dem Moment erreicht, in welchem er sich unter dem gespannten Abschnitt der Kette einfindet.
Vorteilhafterweise ruft der Zustandswechsel der Scheibe eine relativ geringe oder schwache Variierung der linearen Geschwindigkeit der Kette und somit der Übersetzung hervor. Alles in allem liegt diese Variierung bei dem vorliegenden Beispiel in der Größenordnung von 9%. Die Scheibe gemäß der Erfindung ist vorteilhafterweise einer Kassette an Ritzeln hinzugefügt, deren Variierung der Anzahl an Zähnen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ritzeln in der Größenordnung von 18% liegt, damit die Variierungsrate auf Höhe der Scheibe niedriger bleibt als die Variierungsrate auf Höhe der beiden aufeinanderfolgenden Ritzel.
Beispielhaft hat man gute Ergebnisse für ein Straßenfahrrad mit einer derartigen Scheibe erzielt, welche zu einer Kassette von acht Ritzeln zugehörig ist, welche jeweils 11, 13, 15, 18, 21, 25, 30 und 36 Zähne aufweisen. Vorteilhafterweise ist der hintere Gangwechsler entsprechend der Patentanmeldung EP 558 425 konstruiert, und die Gangwechsel an der Vorderseite und an der Hinterseite werden durch ein elektronisches Verwaltungssystem gesteuert, weiches eine synchronisierte Steuerung der Gangwechsel auf Höhe der Scheibe und des hinteren Gangwechslers gewährleistet. Dieses System ist vorgesehen, um auf die nachfolgende Art und Weise zu funktionieren. Ausgehend von zum Beispiel dem größten Übersetzungsgang besteht der erste Gangwechsel aus einem Zustandswechsel der Scheibe von ihrem Zustand von großem Durchmesser zu ihrem Zustand von kleinem Durchmesser, der zweite aus einem gleichzeitigen Wechsel der Ritzel und einem Wechsel des Zustands der Scheibe, um sie auf ihren anfänglichen Zustand zurückzubringen, sodann erneut einem Zustandswechsel der Scheibe alleine und so weiter.
Die nachfolgende Tabelle gibt die Übersetzungsgänge und die Variierungen der Gänge für dieses auf ein Straßenfahrrad angepasste System wieder.
Der Bereich der Übersetzungsgänge erstreckt sich von 4,36 bis 1,22, was eine allgemeine Verhältniszahl von 3,57 ergibt.
Wenn man diese Tabelle mit einem herkömmlichen System vergleicht, stellt man fest, dass es keinerlei Überlappung mehr in der Aufeinanderfolge der verschiedenen Gänge gibt. Die Variierung der Gänge ist des Weiteren viel regelmäßiger und zentrierter auf einen Wert von 8%, was den Komfort und die Weichheit der Verwendung des Systems verbessert. Außerdem ist der Bereich der Gänge weitreichender.
Des Weiteren kann man feststellen, dass ein Gangbereich einer äquivalenten Übersetzung zu dem Bereich eines herkömmlichen Systems mit lediglich sechs Ritzeln abgedeckt werden könnte, indem man die Ritzel von größtem Durchmesser unterdrückt bzw. weglässt.
Durch ein Reduzieren der Anzahl an Ritzeln im Verhältnis zu einem herkömmlichen System schwächt man die Probleme, welche mit einer Fehlrausrichtung der Kette verbunden sind, ab. Diese Fehlausrichtung stellt sich tatsächlich über eine reduziertere, winkelbezogene Amplitude bzw. Bandbreite ein.
Auch reduziert man den Raumbedarf der Kassette an Ritzeln auf dem Nabenkörper, was es erlaubt, die Befestigungsflansche der Speichen auf der Nabe voneinander zu entfernen, woraus sich ein besseres Gleichgewicht der Spannungen der Speichen und eine größere Steifigkeit des Rades ergibt. Man erhält hinsichtlich der Ritzel ebenso einen Gewichtsgewinn.
Es ist gewiss, dass es hier im Verhältnis zu einem herkömmlichen System mehr Gangwechsel auf Höhe der sekundären Untergesamtheit gibt.
Diese Gangwechsel stellen sich jedoch lediglich alleine oder in Kombination mit einem einzigen Gangwechsel des Ritzels ein. Des Weiteren rufen sie eine reduziertere Variierung des Verhältnisses hervor als im traditionellen Fall. Schließlich werden sie durch eine Expansion der Scheibe hervorgerufen und nicht durch einen Gangwechsler, welcher auf den gespannten Abschnitt der Kette einwirkt. Die Leistung ist somit weit besser, und die Übergangszeiten sind viel kürzer.
Selbstverständlich ist diese Ausführungsart nicht beschränkend. Man kann insbesondere andere Werte für Zahlen von Zähnen annehmen.
Gemäß der Konstruktionsart der Scheibe, welche nun beschrieben wird, wird die Verstellung eines Sektors von einer Position zu der anderen mit einer doppelten Kippbewegung betrieben. Diese Bewegung ermöglicht es, die Laufbahn des Sektors gemäß den beiden Komponenten, der radialen Komponente und der tangentialen Komponente, zu bewerkstelligen. Die Realisierungsart, welche beschrieben werden wird, bezieht sich auf nichtbeschränkende Art und Weise auf eine Scheibe mit 44 Zähnen, welche aus 4 Sektoren von 11 Zähnen gebildet ist, die zu einem fiktiven Zustand von 48 Zähnen ausdehnbar sind.
Um die Beschreibung zu vereinfachen, werden die Elemente mit einem Bezugszeichen und, wenn es angebracht ist, einem Index a, b, c oder d unter einem Sichbeziehen auf einen Sektor bezeichnet werden. Von einem Sektor zu dem anderen werden die gleichen Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, jedoch mit einem verschiedenen Index.
Die Scheibe weist einen zentralen Träger 16 zum Stützen auf, welcher die vier Sektoren trägt. Der Träger ist in der 3 dargestellt. Es handelt sich nach der Figur um eine flache Struktur von einer in etwa viereckigen Form. Entlang der Seiten dieser viereckigen Form weist der Träger Zonen 17a, 17b, 17c, 17d auf, welche eingerichtet sind, um die Führung der Enden der beiden aneinander angrenzenden Sektoren der Scheibe zu erlauben.
Die Zone 17a weist in Aufwärtsrichtung und in Abwärtsrichtung bei Berücksichtigung der normalen Drehrichtung des Trägers Führungsoberflächen 18a und 19a für jede der Zonen, die aufwärts gelegene Zone und die abwärts gelegene Zone, eines Sektors auf. Die Abwärtsoberfläche 19a erstreckt sich am Rand eines Hohlraums 20a, der für eine Rückstellfeder vorgesehen ist, welche später beschrieben werden wird. Am Rand des Hohlraums ist eine Bohrung 21a für das Einhaken der zuvor genannten Feder vorgesehen. Drei andere Bohrungen 22a, 23a, 24a sind jeweils dafür bestimmt, als jeweilige Aufnahme für einen Führungsstift, die Anlenkungsachse eines Kipphebels und einen Führungsanschlag zu dienen. Diese verschiedenen Elemente werden im Folgenden beschrieben werden.
Die anderen Zonen sind ähnlich zu demjenigen, was beschrieben wurde.
Zwischen den Hohlräumen 20a, 20b, 20c, 20d weist der Träger Durchbrüche 25a, 25b, 25c, 25d zum Leichtermachen auf. Diese Durchbrüche sind fakultativ, ihre Form ist nicht beschränkend.
In Richtung zu der Achse der Tretkurbel ist eine Nut 26a in etwa auf halbem Abstand zwischen der Bohrung 23a ausgearbeitet, welche für den Kipphebel und die Achse der Tretkurbel vorgesehen ist. Diese Nut ist auf die Bohrung 23a zentriert. Ihre Funktion ist es, die winkelmäßige Verstellung des Hebels, welcher später beschrieben werden wird, zu begrenzen.
Platten, wie z.B. die Platte 29a, sind vorgesehen, um gegenüber von den Führungsoberflächen der beiden angrenzenden Sektoren, insbesondere 19a und 18b, in einer Art und Weise montiert zu werden, um einen Zwischenraum zur Führung für die aufwärts gelegene Zone und die abwärts gelegene Zone der beiden aneinander angrenzenden Sektoren zu lassen. Diese Platten weisen Bohrungen 30a, 31a in Übereinstimmung mit den Bohrungen 24a und 22b auf. Die Platten werden auf dem Träger durch jedes geeignete Mittel montiert, z.B. Schrauben und Abstands hülsen. Die Platten weisen am Rücken einen Anschlag 45a zur Führung für die abwärts gelegene Zone des von der Bohrung 30a durchquerten Trägers auf.
Um das Verständnis der Zeichnungen zu erleichtern, sind die Platten in den folgenden Figuren nicht dargestellt, nur der Führungsanschlag ist sichtbar.
Ein Kurbelarm 32 ist fest mit dem Träger verbunden, welcher im Zentrum eine viereckige Bohrung 33 für die Achse der Tretkurbel und den anderen Kurbelarm aufweist. Eine andere Konstruktionsart von Kurbeln kann ebenso passen.
Der Sektor 14a wird nun unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben werden, die anderen Sektoren sind identisch. Der Sektor 14a weist im Großen und Ganzen die Form eines Halbmonds auf mit einer aufwärts gelegenen Zone 34a, einer mittleren Zone 35a und einer abwärts gelegenen Zone 36a, unter Berücksichtigung ihrer normalen Drehrichtung, welche durch den Pfeil R wiedergegeben ist.
Der Sektor 14a weist an seinem Umfang eine Zahnung 38a von 11 Zähnen auf, welche in der Teilung der Kette realisiert sind. In dem vorliegenden von vier Sektoren deckt die Zahnung das Viertel der Zahnung der Scheibe ab. Die Zahnung erstreckt sich entlang einer kreisförmigen Kurve, welche auf die Achse der Tretkurbel zentriert ist, wenn der Sektor in einer tiefen Position ist, d.h. der Position der 1. In einer Variante könnte die Kurve auf die Achse der Tretkurbel zentriert sein, wenn der Sektor in hoher Position ist oder auch in einer Zwischenposition ist.
Vorzugsweise ist der letzte Zahn 39a des Sektors entlang seiner Abstiegsoberfläche bearbeitet, und die Tiefe des anderen Zahns bzw. Zwischenzahns (frz. l'entre dent), welcher ihm folgt, ist erhöht. Diese Vorkehrung hat als Ziel, es der Kette zu erlauben, unter einer tangentialen Richtung auf den Sektor in abwärts gelegener Richtung des Sektors einzutauchen. Dies erleichtert die Überführung der Kette während einer Zurückziehung der Sektoren.
In der aufwärts gelegenen Zone weist der Sektor 14a ein Führungslangloch 40a in der Form einer Bohne auf. Das Langloch ist in etwa gemäß einer radialen Richtung ausgerichtet, mit dem zentralen Teil der Bohne in Richtung zu der abwärts gelegenen Zone gerichtet.
Das Langloch ist vorgesehen, um von einem Führungsstift 41a durchquert zu werden, welcher in der Bohrung 22a des Trägers aufgenommen ist. Der Stift zirkuliert in dem Langloch ohne transversales Spiel mit knappem Funktionsspiel, und mit seinen Enden begrenzt das Langloch die Verstellung der aufwärts gelegenen Zone 34a des Sektors während seines Positionswechsels. Die radiale Länge des Langlochs ist in etwa gleich der radialen Verstellungsamplitude des Sektors nahe bei dem Durchmesser des Stifts. In der tiefen Position des Sektors führt der Stift das Langloch, damit der erste Zahn 37a des Sektors im Abstand von einer Teilung der Kette vom letzten Zahn des vorherigen Sektors ist, der sich auch in tiefer Position befindet. Die Scheibe weist somit 44 Zähne auf. In hoher Position führt der Stift das Langloch, damit der erste Zahn 37a sich entfernt von der Achse der Nabe um einen Abstand entsprechend in etwa dem Radius einer Scheibe von 48 Zähnen befindet und damit er von dem Zahn, welcher ihm vorhergeht, um einen Abstand gleich einer Teilung der Kette entfernt ist, wobei sich der vorherige Sektor in tiefer Position befindet.
An dem Ende seiner abwärts gelegenen Zone 36a des Sektors befindet sich eine Einkerbung 43a. Der Rand der Einkerbung stützt sich gegen den Führungsanschlag 45a ab, der sich auf der Rückseite der Scheibe befindet, wenn sich die abwärts gelegene Zone 36a in tiefer Position befindet.
An der Basis des Sektors, d.h. in Richtung zu der Achse der Tretkurbel, wird der Sektor durch eine Rampe 48a begrenzt, welche vorgesehen ist, um mit einem Kipphebel zusammenzuwirken, welcher später beschrieben werden wird. Die Rampe 48a weist eine Richtung im Allgemeinen senkrecht zu einer radialen Rich tung auf. Sie umfasst zwei Schrägen 49a, 50a, welche jede in Richtung zu einer aufwärts gelegenen bzw. aufwärtsgerichteten Zone und einer abwärts gelegenen bzw. abwärtsgerichteten Zone des Sektors angeordnet ist und welche untereinander ein Dieder von einem Winkel an der Spitze leicht niedriger zu einem flachen Winkel bilden.
An ihrem abwärts gelegenen Ende schließt sich die Schräge 50a wieder durch eine Umkehrung 51a, welche dafür bestimmt ist, als Anschlag für den Kipphebel zu dienen. Wenn der Sektor auf dem Träger an Ort und Stelle ist, befinden sich die Umkehrung 51a und die Bohrung 23a für die Schwenkachse des Hebels in etwa auf einer gleichen radialen Richtung.
In dieser abwärts gelegenen Zone des Sektors ist eine Bohrung 52a für eine Rückstellfeder vorgesehen, welche später beschrieben werden wird. Die Bohrung 52a ist auf dem Sektor in seiner tiefen Position angeordnet, zwischen dem Langloch 40a und der Einkerbung 43a, damit eine Zugkraft, welche durch die Feder ausgeübt wird, eine Rückstellwirkung in Richtung der Achse der Tretkurbel auf die eine und die andere aufwärts gelegene und abwärts gelegene Zone ausüben kann.
Ein Kipphebel 53a für den Positionswechsel des Sektors 14a ist in den 8 und 9 dargestellt. Der Hebel weist zwei Äste 54a und 55a auf, die sich beiderseits einer Schwenkachse 56a erstrecken und untereinander einen Winkel bilden, der ein wenig größer ist als ein rechter Winkel. Die Schwenkachse 56a ist in der Bohrung 23a des Trägers aufgenommen. Der längere Ast 54a weist einen Kopf 58a auf, der vorgesehen ist, um mit der Rampe 48a des Sektors zusammenzuwirken. Die Länge des Astes 54a ist in Abhängigkeit von der Rampe 48a festgelegt, um die Zahnung der abwärts gelegenen Zone 36a des Sektors in etwa auf den Radius einer Scheibe von 48 Zähnen zu bringen.
Beim gleichen Abstand von der Schwenkachse 56a trägt jeder der Äste 54a und 55a einen Mitnehmer 60a, 61a zur Indexierung des Nebels. Der Mitnehmer 60a, welcher auf der gleichen Seite der Achse 56a wie der Kopf 58a angeordnet ist, wird als Ausdehnungsmitnehmer bezeichnet. Der andere Mitnehmer 61a, der näher zu der Achse der Tretkurbel ist, wird als Zurückziehungsmitnehmer bezeichnet.
Ein Stab 63a, welcher auf dem kürzeren Ast gegenüber von dem Mitnehmer 61a angeordnet ist, läuft in der Nut 26a des Trägers. In der einen der stabilen Positionen des Hebels befindet sich der Stab am Boden der Nut 26a.
Jeder der Sektoren wird durch eine Rückstellfeder, welche ihn mit dem Träger verbindet, elastisch in die tiefe Position zurückgestellt und in dieser Position gehalten. Für den Sektor 14a ist eine Feder 66a vorgesehen, wobei ihre beiden Enden 67a und 68a jeweils in den Bohrungen 52a der abwärts gelegenen Zone des Sektors und 21a des Trägers aufgenommen sind. Der Körper der Feder selbst ist in dem Hohlraum 20a des Trägers aufgenommen. Gemäß der bevorzugten Konstruktionsart der Feder, welche in den Figuren dargestellt ist, umfasst der Körper der Feder zwei Aufwicklungen 69a, 70a, die untereinander und mit den Enden durch Äste 71a, 72a, 73a verbunden sind. Die Feder 66a ist bei diesen Bedingungen nicht linear, und sie weist einen geringen Raumbedarf auf. Ihre Rückstellkraft nimmt schnell auf einen Ausdehnungsbereich zu, welcher ihrer ursprünglichen Vorspannung entspricht. Sodann ist ihre Rückstellkraft relativ stabil.
Ein Indexierungsmechanismus ist vorgesehen, um das Kippen der Hebel und somit die Überführung der Sektoren von einer Position in die andere zu steuern. Dieser Mechanismus ist zum Beispiel fest auf dem Rahmen 2 des Zweirades montiert. Er umfasst ein Plättchen 75, welches z.B. auf dem Lager der Tretkurbelachse montiert ist und welches mit der Spannmutter der Achse eingespannt ist. Das Plättchen trägt einen beweglichen Indexierungsschwingarm 76, welcher um eine Achse 77 angelenkt ist, welche durch das Plättchen getragen wird. Von der Seite gesehen befindet sich die Achse 77 in der Nähe der Laufbahn der Schwenkachsen der Hebel und insbesondere der Achse 56a des Hebels 53a. Gegenüber von der Achse 77 weist der Schwingarm einen Fuß 78 auf. Der Fuß 78 weist eine Endabstützoberfläche auf, welche im Wesentlichen senkrecht zu der longitudinalen Richtung ist, die durch den Schwingarm definiert ist, und vorzugsweise umfasst er eine flexible Zone 79, welche in Richtung zur Außenseite der Scheibe ausgerichtet ist. Gemäß der dargestellten Realisierungsart wird der Schwingarm durch ein Gestänge 80 angetrieben, das selbst mit dem Ausgangsnocken 81 eines Servomotors 82 verbunden ist, welcher elektrisch gesteuert ist. Andere Mittel können ebenso geeignet sein, wie ein drehender Elektromagnet oder ein linearer Elektromagnet oder ein piezoelektrischer Betätiger.
Der Servomotor wird durch ein elektronisches Verwaltungssystem gesteuert, welches später beschrieben werden wird. Je nach der winkelbezogenen Position des Schwingarms ist der Fuß vorgesehen, um gegenüber den Mitnehmern zur Indexierung des Hebels ein Hindernis zu bilden oder im Gegensatz dazu den fraglichen Mitnehmern während der Drehung der Scheibe auszuweichen.
Die 12 und 13 stellen jeweils den Schwingarm in der Position dar, in welcher er gegenüber den Ausdehnungsmitnehmern und den Zurückziehungsmitnehmern ein Hindernis bildet, d.h. den Mitnehmern 61a und 60a für den Hebel 53a.
Die 14 zeigt den Schwingarm in einer Zwischenposition, in welcher er sich außerhalb der Reichweite der verschiedenen Mitnehmer befindet.
Die Überführung des Sektors 14a von einer Position zu der anderen ist in den 15 bis 18 dargestellt.
Anfänglich, wie dies in der 15 dargestellt ist, sind der Sektor 14a und die anderen Sektoren in tiefer Position und werden in dieser Position durch ihre jeweilige Rückstellfeder gehalten. In dieser Position sind die Zahnungen der Sektoren fortlaufend bzw. aneinander angrenzend. Die Scheibe arbeitet im Großen und Ganzen wie eine Scheibe von einem kleinen Durchmesser.
Die Hebel und insbesondere der Hebel 53a befinden sich in der stabilen Position, die in der 15 dargestellt ist. Unter der Wirkung der Feder 66a, welche den Sektor 14a in tiefe Position zurückstellt, befindet sich der Kopf 58a des Astes 54a in Richtung zu der Achse der Tretkurbel zurückgebracht, und das Ende 61a des anderen Astes 55a wird in Anlage an dem Boden der Nut 26a gehalten.
Der Steuerschwingarm ist in eine Zwischenposition gesetzt, diejenige der 14, welche seinen Fuß 78 außerhalb der Reichweite der Mitnehmer 60a und 61a der Schwenkung des Hebels setzt.
Um einen Positionswechsel des Sektors 14a anzusteuern, steuert der Servomotor den Schwingarm derart, um den Fuß 78 auf die Laufbahn des Mitnehmers 60a zur Ausdehnung derart zu bringen, um das Schwenken des Hebels 53a mit der Drehung der Scheibe hervorzurufen. Diese Position des Steuerschwingarms ist in der 13 dargestellt.
In einer ersten Schwenkphase des in der 16 dargestellten Hebels beschreibt der Kopf 58a des Hebels die Schräge 49a der Rampe 48a. Der Hebel betreibt somit ein erstes Kippen des Sektors 14a. Die aufwärts gelegene Zone entfernt sich von der Achse der Tretkurbel, bis der Stift 41a am Ende des Langlochs 40a ankommt. Der Stift erreicht das Ende des Langlochs 40a gleichzeitig, wie der Kopf des Hebels an der Verbindung der beiden Schrägen 49a und 50a ankommt. Die Position der Schräge 49a nahe zu der aufwärts gelegenen Zone 34a des Sektors und ihre relative Neigung bei dem Angriffswinkel des Kopfes 58a erlauben diese erste Kippbewegung der aufwärts gelegenen Zone 34a.
In einer zweiten Phase fährt der Schwingarm fort, sich dem Übergang des Mitnehmers 60a entgegenzusetzen. Der Hebel 53a fährt fort, mit der Drehung der Scheibe zu kippen. Sein Kopf 58a trifft auf die zweite Schräge 50a der Rampe 48a und zwingt die abwärts gelegene Zone des Sektors dazu, sich von der Achse der Tretkurbel gegen die Rückstellkraft der Feder zu entfernen.
Am Ende dieser zweiten Kipp-Phase ist, wie es in der 17 gezeigt ist, der Kopf 58a des Hebels 53a gegen die Umkehrung 51a in Anlage. Der Mitnehmer 60a geht aus dem Schwingarm 76 durch eine Biegung der flexiblen Zone 79 des Fußes 78 heraus.
In dieser Position des Hebels 53 hindert der Ast 54a den Sektor daran, um eine Achse zu schwenken, welche durch den Stift 41a definiert wird. Der Ast ist gerade bis zu der Wirkungslinie der durch den Sektor ausgeübten Kraft ausgerichtet, obwohl der Hebel und der Sektor in einer stabilen Position gehalten werden.
Die aufwärts gelegene Zone wird ebenso in einer stabilen Gleichgewichtsposition gehalten. Tatsächlich ist bei dem Nichtvorhandensein einer Belastung seitens der Kette die Rückstellkraft der Feder 53a ausreichend, um das untere Ende des Langlochs 40a in Bohnenform in Anschlag gegen den Stift 41a zu halten. Wenn der Sektor einer Spannung seitens der Kette ausgesetzt wird, ist die Belastung, welche daraus resultiert, im Wesentlichen gemäß einer Tangente zu der Krümmung des Sektors ausgerichtet. Bei diesen Bedingungen wirkt der Stift mit dem Rand seines Langlochs zusammen, um diese tangentiale Belastung wieder aufzunehmen. Die Reaktion, welche der Stift auf den Sektor ausübt, verstärkt die stabile Position dieser aufwärts gelegenen Zone unter Berücksichtigung der Abstützung des Sektors auf den Kopf des Hebels und der Krümmung des Langlochs in Bohnenform.
Bei dieser hohen Position bzw. oberen Position weist der Sektor 14a seinen ersten Zahn 37a auf, welcher um eine Teilung der Kette von dem letzten Zahn des Sektors, der ihm vorausgeht, entfernt ist.
Wenn der Schwingarm in seiner winkelbezogenen Position aus der 12 gehalten wird, fährt er mit der Ausdehnung der Sektoren je nach der Drehung der Scheibe fort und je nachdem, wie sich die Ausdehnungsmitnehmer gegen seinen Fuß anlegen bzw. abstützen werden.
Wenn einmal die Gesamtheit der Sektoren in die Ausdehnungsposition übergeführt worden ist, bringt der Servomotor den Schwingarm in seine Zwischenposition der 14 außerhalb der Reichweite der Indexierungsmitnehmer.
Die Überführung der Scheiben in Richtung zu ihrer Rückziehungsposition erfolgt unter einem Bringen des Schwingarms in die Position aus der 12, in welcher er sich auf der Laufbahn der Zurückziehungsmitnehmer, insbesondere des Mitnehmers 61a des Hebels 53a befindet.
In ihrer Ursprungsposition nehmen die Sektoren allesamt eine hohe Position ein, welche in der 18 dargestellt ist. Unter einem Festsetzen des Mitnehmers zur Zurückziehung zwingt der Schwingarm den Hebel 14a, in einer Art und Weise zu schwenken, dass sein Kopf 58a die Abstützung der Umkehrung 51a verlässt und die Rampe 50a im umgekehrten Sinn beschreibt bzw. auf ihr läuft. Im Verlaufe dieser ersten Phase kippt der Sektor unter der Zugkraftwirkung der Feder um den Stift 41a. Seine abwärts gelegene Zone wird zu der Achse der Tretkurbel angenähert, bis sich die Einkerbung 43a wieder gegen den Führungsanschlag 45a abstützen wird.
Der Sektor 14a befindet sich in der gleichen Konfiguration wie derjenigen, welche in der 16 dargestellt ist.
Die Scheibe fährt mit ihrer Drehung fort, der Hebel 53a wird in die Position zurückgebracht, welche er in der 15 einnimmt, wobei so die aufwärts gelegene Zone des Sektors freigegeben wird, welcher in Richtung zu der Achse der Tretkurbel durch die restliche Zugkraft der Feder zurückgestellt wird.
In dieser Position weist der Sektor 14a, welcher in tiefe Position zurückgebracht ist, seinen ersten Zahn 37a in einem Abstand von zwei Teilungen der Kette von dem letzten Zahn 39d des ihm vorhergehenden Sektors 14d auf.
Die Bearbeitung des letzten Zwischenzahns, welcher weiter oben erwähnt ist, erleichtert das Eintauchen der Kette.
Konstruktionsvarianten der Scheibe sind möglich. Insbesondere könnte die Führung der aufwärts gelegenen Zone des Sektors durch andere Mittel realisiert werden. Insbesondere kann man das Langloch und den Stift umkehren, um das Langloch auf dem Träger und den Stift auf der Scheibe zu haben. Man könnte auch die doppelte Kippbewegung umkehren, d.h. zuerst die abwärts gelegene Zone des Sektors und als letztes die aufwärts gelegene Zone des Sektors aufsteigen lassen. Die Bewegung des Sektors gemäß einer tangentialen Richtung kann eine umgekehrte Richtung aufweisen, damit man beim Aufstieg des Sektors einen Zwischenraum von einer Teilung der Kette aufwärts des Sektors anstatt abwärts von ihm hat.
Ein einziger Steuerhebel ist für das Überführen der Scheibe von einer Position zu der anderen bevorzugt. In einer Variante könnte man zwei Hebel, wie z.B. den Hebel 53a, haben, welcher jeder damit beschäftigt ist, den Aufstieg oder den Abstieg einer Zone der Scheibe zu steuern. Man könnte die Funktionsweise eines Hebels umkehren, damit sich seine Anlenkung auf dem Sektor und die Rampe auf dem Träger befindet.
Die 19 stellt auf schematische Art und Weise das elektronische Verwaltungssystem dar, welches den Servomotor steuert. Dieser Schaltkreis umfasst vier Magnete 85a, 85b, 85c, 85d, welche auf der Scheibe im rechten Winkel zueinander montiert sind. Ein Relais vom Typ Reed 86 ist auf dem Rahmen des Zweirades befestigt. Der Übergang eines Magneten vor dem Relais entspricht einer präzisen Position eines Steuerhebels im Verhältnis zum Fuß des Schwingarms.
Das System umfasst einen Steuerknopf 88, welcher gegebenenfalls aufgespaltet werden kann, und einen Behandlungsschaltkreis 90. Der Behandlungsschaltkreis umfasst eine Zähleinheit, welche angepasst ist, um die Schließimpulse des Reed-Relais zu zählen, und eine Behandlungseinheit, welche den Servomotor 82 steuert. Anfänglich befindet sich der Servomotor in seiner Zwischenposition, und seine letzte Steuerungsposition des Schwingarms wird gespeichert.
Beim Aussenden eines Befehls zum Wechseln des Zustands der Scheibe steuert die Behandlungseinheit, sobald die Zähleinheit einen Impuls gezählt hat, den Servomotor in die entgegengesetzte Position zu seiner letzten Indexierungsposition. Sodann wird die Zähleinheit ausgelöst. Sobald sie vier Impulse entsprechend einer vollständigen Umdrehung der Scheibe gezählt hat, steuert die Behandlungseinheit den Servomotor, um ihn in seine Zwischenposition zurückzubringen, und speichert die neue Steuerungsposition, von welcher der Servomotor zurückkommt.
Der Servomotor wird ausreichend schnell ausgewählt, damit ein Positionswechsel des Schwingarms ausgeführt werden kann, bevor sich ein neuer Magnet vor dem Reed-Relais einfindet, und zwar dies in einem vernünftigen Geschwindigkeitsbereich der Drehung der Scheibe.
Andere Steuerungsarten des Servomotors sind ebenso möglich, gleichermaßen wie andere Steuerungsmodi der Hebel möglich sind. Insbesondere kann man die Hebel auf eine rein mechanische Art und Weise steuern. Man kann auch den Übergang von Sektoren anders als über Magnete und ein Reed-Relais erfassen.
Es ist ebenso möglich, das elektronische Verwaltungssystem mit einem Verwaltungssystem des hinteren Gangwechslers zu koppeln, wenn der hintere Gangwechsler einer mit elektronischer Steuerung ist, um einen Gangwechsel auf Höhe der Scheibe mit einem Gangwechsel auf Höhe des hinteren Gangwechslers zu koordinieren oder aber um die beiden Übersetzungssysteme mit Hilfe einer einzigen Steuerung zu verwalten.
Gemäß einer anderen Ausnutzungsart des Verwaltungssystems kann man einen Zwischenzustand der Scheibe kreieren, in welchem ein Teil der Sektoren in hoher Position und ein Teil in tiefer Position ist. In dem Fall von vier Sektoren kann man zwei Sektoren diametral entgegengesetzt in hoher Position und zwei andere Sektoren in einer tiefen Position haben. Die Scheibe hätte bei diesen Bedingungen eine analoge Funktionsweise wie eine ovale Scheibe. Die 20 stellt eine andere Konstruktionsart der Scheibe dar. Die allgemeine Idee ist es hier, jeden der Sektoren von einer Position zu der anderen durch eine reine Drehbewegung zu verstellen. Die tiefe Position und die hohe Position eines Sektors sind identisch zu demjenigen, was zuvor beschrieben worden ist. Da diese Positionen festgelegt sind, ist es möglich, eine augenblickliche Mitte der Drehung zu identifizieren, um welche der Sektor gemäß einer reinen Drehung schwenken muss, um von einer Position zu der anderen überzugehen.
Somit stellt die Figur vier Sektoren 94a, 94b, 94c, 94d dar. Jeder Sektor und insbesondere der Sektor 94a ist fest mit dem Ende eines Arms 95a verbunden, welcher selbst über eine Anlenkung um eine Achse 96a mit dem radialen Ast 97a eines Trägers 98 verbunden ist. Die Position der Achse 96a wurde festgelegt, damit diese Achse mit der augenblicklichen Rotationsmitte bzw. -zentrum des Sektors zusammenfällt. Wie man es in der Figur sehen kann, befindet sich die Achse 96a in etwa am Schnittpunkt einer tangentialen Geraden zu der aufwärts gelegenen Zone des Sektors und einer Geraden einer radialen Richtung, welche in etwa durch die Mitte des Sektors geht, welcher aufwärts von dem Sektor angeordnet ist.
Der Positionswechsel von jedem der Sektoren wird durch einen Hebel, wie z.B. den Hebel 99a, gesteuert. Dieser Hebel weist einen ersten Ast 100a auf, welcher mit einem Langloch 101a des Sektors zusammenwirkt, um die Amplitude der winkelbezogenen Bewegung um die Achse 96a herum zu kontrollieren, und zwei Hilfsäste, welche jeder einen Indexierugsmitnehmer 102a, 103a tragen, welche es erlauben, das Kippen des Hebels zu steuern. Diese Steuerungsart des Kippens des Hebels ist ähnlich zu demjenigen, was zuvor beschrieben wurde, und der Hebel ist vorgesehen, um mit einem Schwingarm zusammenzuwirken, welcher nicht im Detail beschrieben werden wird.
Um die Erfindung darzustellen, ist der Sektor 94b in hoher Position dargestellt, wohingegen die anderen Sektoren in tiefer Position dargestellt sind. Man kann sehen, dass die Zahnung am Übergang zwischen den Sektoren 94a und 94b in Kongruenz bzw. Übereinstimmung mit der Teilung der Kette ohne Zwischenteilung ist. Am Übergang bzw. an der Schnittstelle mit dem abwärts gelegenen Sektor 96c gibt es eine Zwischenteilung der Kette. Somit wird bei dem Aufstieg wie bei dem Abstieg die Zahnung der Scheibe in Kongruenz mit der Teilung der Kette gehalten.
Eine andere Konstruktionsart ist auf schematische Art und Weise in den 21 und 22 dargestellt. Gemäß dieser Konstruktionsart steuert man die Laufbahn eines Sektors 105a mit Hilfe von zwei Exzentern 106a, 107a, wobei der eine in der aufwärts gelegenen Zone angeordnet ist und der andere in der abwärts gelegenen Zone angeordnet ist. Die Exzenter schwenken um Achsen 108a und 109a, welche auf dem Sektor montiert sind, und um Außer-Mitte- bzw. dezentrierte Achsen 110a und 111a, welche auf einem Träger der Tretkurbel montiert sind. Jeder Exzenter weist eine Zahnung 114a, 115a an seinem Umfang auf.
Die Drehung der Exzenter wird gegebenenfalls auf synchronisierte Art und Weise durch ein Ritzel 119a gesteuert, welches ebenso auf der Scheibe montiert ist, und mit Hilfe von zwei Mitnehmern 120a, 121a, welche gemäß der gleichen Funktionsart wie die vorherigen Mitnehmer betrieben werden. Gemäß einer Konstruktionsvariante können die Exzenter durch Schwingarme ersetzt werden.
Die relative Position der Achse 108a, 110a, 109a, 111a und der ursprüngliche Durchmesser der Zahnungen 114a und 115a werden festgelegt, damit der Sektor wie in den vorherigen Fällen gemäß einer radialen Komponente und einer Tangens-Komponente verstellt wird, welche die Zahnung in Übereinstimmung bzw. Kongruenz mit der Teilung der Kette während den transienten Phasen einer Ausdehnung und eines Zurückziehens halten.
Gemäß der Variante der 23 und 24 wird die Laufbahn eines Sektors 120a durch ein Kippelement 121a und einen Exzenter 122a gesteuert, welche miteinander über einen Schwingarm 123a verbunden sind. Das Kippelement 121a ist schwenkend um eine Achse 125a montiert, welche durch den Träger der Scheibe getragen wird. Dieser Träger ist in den 23 und 24 nicht dargestellt.
In Richtung zu der Achse 125a weist das Kippelement zwei Äste 126a, 127a auf, welche vorgesehen sind, um über ein Indexierungsbauteil, z.B. einen Indexierungsschwingarm wie den zuvor beschriebenen Schwingarm 79, in einer Art und Weise eingehakt zu werden, um den Zustandswechsel des Sektors zu steuern.
Das Schwingelement 121a weist darüber hinaus einen Kopf 128a mit einem Stift 129a auf, welcher in einem Langloch 130a läuft, das auf der Seite des abwärts gelegenen Endes des Sektors 120a ausgestanzt ist.
Das Langloch 130a weist insgesamt eine „S"-Form auf, mit einem zentralen Teil, welcher in etwa auf radiale Art und Weise ausgerichtet ist, und zwei abgerundeten Enden für die beiden Positionen, die hohe Position und die tiefe Position, des Sektors.
In Richtung zu dem anderen Ende wird der Sektor durch einen Exzenter 122a verstellt, welcher um eine Achse 132a angelenkt ist, die durch den Träger getragen wird und welche mit dem aufwärts gelegenen Ende des Sektors 120a durch einen Stift 133a verbunden ist. Der Stift 133a wird durch den Exzenter beiderseits eines gedachten Kreises verstellt, welcher auf die Achse der Scheibe zentriert ist und durch die Achse 132a hindurchgeht. Das Kippelement 121a und der Exzenter 122a sind über einen Schwingarm 123a verbunden, welcher ihre Bewegung synchronisiert.
Die Drehung des Kippelements ruft eine Verstellung des stromabwärts gelegenen Endes des Sektors gemäß der radialen Komponente und der tangentialen Komponente hervor. Der Exzenter ruft eine Verstellung des Sektors hauptsächlich gemäß einer radialen Komponente hervor.
Auf optionale Art und Weise sind das Kippelement 121a und der Exzenter 122a in hohlen Aufnahmen in dem Träger der Scheibe aufgenommen. Die seitlichen Wände dieser Aufnahmen dienen als Anschlag zum Wiederaufnehmen von Kraft für die beiden extremen Positionen des Kippelements und des Exzenters, derart, damit sie die durch die Spannung der Kette eingeleiteten Kräfte aufnehmen.
Wie in den vorherigen Fällen sind in tiefer Position die ersten Zähne der verschiedenen Sektoren nebeneinandergesetzt zu den letzten Zähnen des ihnen vorhergehenden Sektors, damit die Zahnung der verschiedenen Sektoren fortlaufend und zusammenfallend mit der Teilung der Kette ist. In hoher Position sind die Zähne um eine Teilung der Kette entfernt. Die Sektoren werden individuell gesteuert, und vorzugsweise wird der Positionswechsel jedes Sektors ausgeführt, wenn sich der fragliche Sektor in der Wiederaufstiegszone der Scheibe befindet.
Selbstverständlich wird die vorliegende Beschreibung nur zu Zwecken eines Beispiels gegeben, und man kann andere Umsetzungsarten der Erfindung annehmen, ohne dadurch den Rahmen von dieser zu verlassen.
Insbesondere ist die Anzahl von Sektoren der Scheibe nicht beschränkend, und man kann mehr oder weniger als vier Sektoren haben. Des Weiteren ist die Anzahl von Zähnen der Scheibe ebenso nicht beschränkend. Man hat ein Beispiel mit einer Scheibe beschrieben, welche einen Zustand von 44 Zähnen und einen fiktiven Zustand von 48 Zähnen hat. Man kann die Erfindung auf eine Scheibe von 48 Zähnen anwenden, welche einen fiktiven Zustand von 52 Zähnen durch Ausdehnung von Scheiben aufweist, oder auch eine Scheibe von 49 Zähnen, die ausdehnbar zu 53 Zähnen sind, unter einem Umsetzen von nichtidentischen Sektoren, drei von 12 Zähnen und einer von 13 Zähnen.
Die Erfindung erlaubt es somit, die Übersetzung des vorderen Übersetzungssystems zu modifizieren unter einem Wechseln des Zustands der Scheibe durch eine Ausdehnung ihrer Zahnung. Da es keine seitliche Überführung der Kette gibt und da auch die Variierung der hervorgerufenen Übersetzung relativ schwach ist, erfolgt der Zustandswechsel der Scheibe in sehr guten Weichheits- und Sanftheitsbedingungen, selbst während die Kette einer erhöhten Spannung ausgesetzt ist.
Des Weiteren ist die Energie, welche für den Zustandswechsel der Scheibe notwendig ist, hauptsächlich aus der Drehung selbst der Scheibe entnommen. Der Servomotor oder ein anderes äquivalentes System, welches einen Zustandswechsel der Scheibe steuert, verbraucht sehr wenig Energie.

Claims

Antriebsscheibe für eine Tretkurbel eines Zweirades, aufweisend ein mit Zähnen versehenes Rad, dessen Zahnung eine Teilung in Übereinstimmung mit einer Teilung einer Kette aufweist, wobei das Rad in eine Mehrzahl an Sektoren (14a, 14b, 14c, 14d, 94a, 94b, 94c, 94d, 105a, 120a) unterteilt ist, wobei die Sektoren von einem Träger (16, 98) getragen werden, welcher in Drehung um eine Achse der Tretkurbel beweglich ist, wobei jeder Sektor der Scheibe relativ zu dem Träger in einer Ebene senkrecht zu der Achse der Tretkurbel zwischen einer tiefen Position und einer hohen Position, in welcher er mehr von der Achse der Tretkurbel entfernt ist, beweglich ist, wobei so ein Zustand von kleinem Durchmesser und ein fiktiver Zustand von großem Durchmesser der Scheibe definiert wird, ein System zum Überführen jedes Sektors, um den Sektor von einer Position zu der anderen zu überführen, und einen Indexierungsmechanismus zum Steuern des Systems zur Umschaltung der Sektoren, wobei jeder Sektor (14a, 14b, 14c, 14d, 94a, 94b, 94c, 94d, 105a, 120a) lose bzw. schwimmend im Verhältnis zu dem Träger (16, 98) montiert ist und in seiner Überführungsbewegung gemäß einer Laufbahn geführt ist, welche eine radiale Komponente umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführungsbewegung jedes Sektors ebenfalls eine Tangens-Komponente aufweist.
Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus vier Sektoren (14a, 14b, 14c, 14d, 94a, 94b, 94c, 94d) von 11 Zähnen jeweils gebildet ist, welche in tiefer Position angrenzend zueinander sind in tiefer Position und untereinander einen Abstand entsprechend zu einer Teilung der Kette in hoher Position aufweisen.
Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Komponente der Laufbahn eines Sektors und die Tangens-Komponente festgelegt ist, damit die Sektoren in hoher Position untereinander einen Abstand entsprechend zu einer ganzen Zahl der Teilung der Kette aufweisen, damit der erste Zahn (37a) eines Sektors im Wesentlichen mit dem letzten Zahn des Sektors, welcher ihm vorhergeht und welcher in tiefer Position ohne Zwischenteilung bzw. Zwischenschritt sein wird, zusammenfallend ist.
Scheibe nach Anspruch 1, wobei jeder Sektor (14a, 14b, 14c, 14d) eine aufwärtsgerichtete Zone (34a) und eine abwärtsgerichtete Zone (36a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der Zonen (36a) des Sektors im Verhältnis zu der Nut durch einen Stift (41a) geführt wird, welcher im Inneren eines Langlochs (40a) läuft, und dass zumindest ein kippbarer Hebel (56a) die Verstellung von der anderen Zone des Sektors (37a) steuert.
Scheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung eines Sektors über ein einziges Kippelement (53a) gesteuert wird, welches einen Ast (54a) in Anlage gegen eine Rampe (48a) hat, die an der Basis des Sektors (14a) angeordnet ist.
Scheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Sektoren durch eine Rückstellfeder (66a), welche zwischen dem Sektor und dem Träger montiert ist, elastisch in die tiefe Position zurückgestellt ist.
Scheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der kippbare Hebel (53a) zwei Äste (54a, 55a) aufweist, von denen jeder einen Mitnehmer (60a, 61a) zur Indexierung des Hebels in der einen oder der anderen seiner Steuerpositionen zur Verstellung trägt.
Scheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingarm (76), welcher vorgesehen ist, um auf dem Rahmen des Zweirades montiert zu sein, die Kippbewegung des Hebels unter einem Sichverstellen auf der Laufbahn des einen oder des anderen der Mitnehmer (60a, 61a) zur Indexierung steuert.
Scheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung des Schwingarms durch ein Bauteil (82) gesteuert wird, welches über ein elektronisches Verwaltungssystem angesteuert wird, das ein Erfassungsbauteil von jedem der Sektoren (85a, 85b, 85c, 85d, 86) und einen Behandlungsschaltkreis aufweist, welcher eine Zähleinheit und eine Behandlungseinheit zum Ansteuern des Bauteils (82) zur Verstellung des Schwingarms aufweist.
Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Sektoren (94a, 94b, 94c, 94d) an dem Ende eines Arms (95a, 95b, 95c, 95d) befestigt ist, der selbst mit dem radialen Ast (97a, 97b, 97c, 97d) eines Trägers um eine Achse (96a, 96b, 96c, 96d) verbunden ist, welche im augenblicklichen Drehzentrum angeordnet ist.
Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel der Position eines Sektors (105a) durch zwei Exzenterteile (106a, 107a) angesteuert wird, wobei das eine in der aufwärts gelegenen bzw. aufwärtsgerichteten Zone angeordnet ist und das andere in der abwärtsgerichteten Zone der Scheibe angeordnet ist, deren synchronisierte Drehung durch ein Ritzel (119a) gesteuert wird.
Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel der Position eines Sektors (120a) von einer Seite über ein Kippelement (121a) angesteuert wird, welches um eine Achse (125a) schwenkt, die durch den Träger getragen wird und welche mit dem Sektor über einen Stift (129a) verbunden ist, welcher an seinem Kopf (128a) angeordnet ist, und von der anderen Seite über ein Exzenterteil (122a), welches um eine Achse (132a) schwenkt, welche durch den Träger getragen wird und welche mit dem Sektor über einen Stift (133a) verbunden ist, wobei das Kippelement (121a) und das Exzenterteil (122a) miteinander über einen Verbindungsschwingarm (123a) verbunden sind.
Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Wechsel des Zustands eine relativ geringe Variation ihrer Entwicklung bzw. ihrer Übersetzung, in der Größenordnung von 10%, hervorruft.
Scheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie 44 bis 49 Zähne im Zustand von kleinem Durchmesser aufweist und dass sie in dem Zustand von großem Durchmesser eine Entwicklung bzw. Übersetzung von 3 bis 5 zusätzlichen Zähnen aufweist.
Übersetzungssystem für ein Zweirad, aufweisend eine Übersetzungskette und hinten eine Gesamtheit an Ritzeln mit einem Gangversteller zum Überführen der Kette von einem Ritzel zu dem anderen, dadurch gekennzeichnet, dass es vorne eine Antriebsscheibe nach irgendeinem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.
System nach Anspruch 15, in welchem der hintere Gangversteller ein Gangversteller mit elektrischer Steuerung ist, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Gangversteller und die Scheibe durch ein elektronisches Verwaltungssystem gesteuert werden, welches die Befehle des hinteren Gangverstellers und der Scheibe koordiniert.
System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es vorne eine Scheibe aufweist, welche zwischen zwei Zuständen von 44 und 48 Zähnen erweiterbar ist, und hinten eine Kassette an Ritzeln, welche vollständig oder teilweise einen Satz an Ritzeln von 11, 13, 15, 18, 21, 25, 30, 36 Zähnen aufweist.