FI75033B

FI75033B - AUTOMATISK REGLERVAEXEL FOER CYKEL.

Info

Publication number: FI75033B
Application number: FI862580A
Authority: FI
Inventors: Veikko Ilmasti; Matti Kaje
Original assignee: Variped Oy
Priority date: 1986-06-17
Filing date: 1986-06-17
Publication date: 1987-12-31
Also published as: FI862580A0; FI75033C

Description

7503375033

POLKUPYÖRÄN AUTOMAATTINEN SÄÄTÖVAIHDE - AUTOMATISK REGLER-VÄXEL FÖR CYKELAUTOMATIC BICYCLE ADJUSTMENT GEAR - AUTOMATISK REGLER-VÄXEL FÖR CYKEL

Tämän keksinnön kohteena on polkupyörän automaattinen säätö-vaihde, jossa vaihteessa välityslenkkinä poljinakselilta vetävälle pyörälle on kiilahihna tai vastaava, jossa vaihteessa poikimien kohdalla oleva hihnapyörä muodostuu yhteen-puristuvista lautaskiekoista, joiden lautaskiekkojen välinen etäisyys kasvaa keskimääräisen vääntömomentin kasvaessa ja pienenee keskimääräisen vääntömomentin pienentyessä, joka vääntömomentti sekä poikimien poljinvoima vaihtelevat, jossa vaihteessa vetävän pyörän kohdalla oleva hihnapyörä on kiinteä tai säätyvä, ja jossa vaihteessa on hydraulipiiri, jolla hydraulipiirillä lautaskiekkojen välinen etäisyys on säädettävissä .The present invention relates to an automatic adjustment gear for a bicycle, in which a gear for the drive shaft from the pedal shaft is a V-belt or the like, in which the gear pulley the pedal force of the calves varies, in which gear the pulley at the driving wheel is fixed or adjustable, and in which gear there is a hydraulic circuit with which the distance between the disc discs is adjustable.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan täysin automaattisesti ja portaattomasti toimiva vaihde, joka säätää välitys-suhdetta poljinakselilta vetävään pyörään siten, että poljinvoima pysyy lähes vakiona, vaikka ajovastus vaihtelee. Tämän tapaisia säätövaihteita on yritetty rakentaa vuosikausia, mutta huonolla menestyksellä. Kaikissa tunnetuissa ratkaisuissa on ollut epäkohtia, kuten liian suuria kitkavoimia tai liian monimutkaisia ja kalliita ratkaisuja.The object of the invention is to provide a fully automatic and stepless gear which adjusts the transmission ratio from the pedal axle to the driving wheel so that the pedal force remains almost constant, even if the running resistance varies. Attempts to build control gears like this have been going on for years, but with little success. All known solutions have had drawbacks, such as excessive frictional forces or too complex and expensive solutions.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uudentyyppinen säätövaihde, jossa edellä esitetyt epäkohdat on eliminoitu. Keksinnön mukaiselle säätövaihteelle on tunnusomaista se, että hydraulipiirissä on poikimiin kytketty, poljinvoimaan reagoiva paine-elin, kuten painesylinteri, johon poljettaessa syntyy puristusvoima, joka on johdettu lautaskiekkojen välissä oleviin puristuselimiin, kuten työsylintereihin, jotka paineen kavaessa levittävät lautaskiekot toisistaan pienentäen hihnapyörän halkaisijaa. Keksinnön mukainen säätö-vaihde on yksinkertainen ja sitä on helppo säätää.The object of the present invention is to provide a new type of control gear in which the above-mentioned drawbacks have been eliminated. The control gear according to the invention is characterized in that the hydraulic circuit has a pedal-responsive pressure member, such as a compression cylinder, connected to the crossbars. The adjustment gear according to the invention is simple and easy to adjust.

2 750332 75033

Keksinnön mukaisen säätövaihteen eräälle edulliselle sovellu-tusmuodolle on tunnusomaista se, että hydraulipiirissä on elektroniikka, jolla hydraulipiiri on ohjattavissa.A preferred embodiment of the control gear according to the invention is characterized in that the hydraulic circuit has electronics with which the hydraulic circuit can be controlled.

Keksinnön mukaisen säätövaihteen eräälle edulliselle sovellu-tusmuodolle on myös tunnusomaista se, että hydraulipiirissä olevat kuristimet ovat ohjattavissa hydraulipiirin elektroniikalla.A preferred embodiment of the control gear according to the invention is also characterized in that the chokes in the hydraulic circuit can be controlled by the electronics of the hydraulic circuit.

Keksinnön mukaisen säätövaihteen eräälle edulliselle sovellu-tusmuodolle on myös tunnusomaista se, että hydraulipiirissä on painerajoitinventtiili, jolla poljinvoimasta tuleva puris-tuspaine on säädettävissä työsylintereihin.A preferred embodiment of the control gear according to the invention is also characterized in that the hydraulic circuit has a pressure relief valve with which the compression pressure from the pedal force can be adjusted to the working cylinders.

Keksinnön mukaisen säätövaihteen, jossa molemmat hihnapyörät ovat yhteenpuristuvista lautaskiekoista muodostuvia säätöpyö- - - riä, ja jossa vetävän pyörän kohdalla olevan hihnapyörän lau- taskiekkojen välinen etäisyys pienenee keskimääräisen vääntö-momentin pienentyessä, eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on myös tunnusomaista se, että vetävän pyörän kohdalla olevan hihnapyörän lautaskiekkojen välinen etäisyys on säädettävissä hydraulijärjstelmän avulla.According to a preferred embodiment of the adjusting gear according to the invention, in which both pulleys are adjustable wheels made of compressible discs, and in which the distance between the disc discs of the pulley at the driving wheel decreases as the average torque decreases, it is also characterized by the distance between the disc discs is adjustable by means of a hydraulic system.

Keksinnön eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on myös tunnusomaista se, että hydraulijärjestelmässä on elektroniikka hydraul i p i ir in ohjaamiseksi.A preferred embodiment of the invention is also characterized in that the hydraulic system has electronics for controlling the hydraulic pressure.

Elektroniikan avulla saavutetaan erittäin nopea säätö.The electronics achieve very fast adjustment.

— Lisäksi on mahdollista ohjata tarvittavaa poljinvoimaa halutulla tavalla.- In addition, it is possible to control the required pedal force as desired.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossaThe invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawing, in which

IIII

3 750333 75033

Kuvio 1 esittää polkupyörän takanapaa halki leikattuna.Figure 1 shows a cross-section of the rear hub of a bicycle.

Kuvio 2 esittää kaaviomaisesti takapyörän akselin kautta johdettua hydraulijärjestelmää ja kuristuspiiriä.Figure 2 schematically shows a hydraulic system and a throttling circuit guided through the rear wheel axle.

Kuvio 3 esittää poikimien kohdalla olevaa hihnapyörää sekä hydrauliikkapiiriä.Figure 3 shows the pulley at the calves and the hydraulic circuit.

Kuvio 4 esittää poikimien kohdalla olevan hydrauliikan kytkentäkaaviota .Figure 4 shows a circuit diagram of the hydraulics at the calves.

Kuviossa 1 on esitetty polkupyörän takanapa halkileikattuna. Kuvio 2 esittää kaaviomaisesti takapyörän akselin kautta johdettua hydraulijärjestelmää 12 ja kuristuspiiriä. Kuvio 3 esittää poikimien 27 kohdalla olevaa hihnapyörää ja hydrauli-piiriä. Kuviossa 4 on poikimien 27 kohdalla olevan hydrauli-piirin kytkentäkaavio. Keksinnön mukaisessa polkupyörän automaattisessa säätövaihteessa on hydraulipiiri, jolla hydrauli-piirillä tarvittava poljinvoima on määrättävissä vääntömomen-tin vaihtelun avulla. Hydraulipiirillä voidaan myös säätää poljinten 27 kohdalla olevien lautaskiekkojen 24 ja 25 välistä etäisyyttä. VääntÖmomentin vaihtelu aiheutuu poljin-voiman vaihtelusta, joka vuorostaan johtuu esimerkiksi poikimien 27 asennon muuttumisesta.Figure 1 shows a cross-section of the rear hub of a bicycle. Figure 2 schematically shows a hydraulic system 12 and a throttling circuit guided through the rear wheel axle. Figure 3 shows the pulley and hydraulic circuit at the calves 27. Figure 4 is a circuit diagram of the hydraulic circuit at the calves 27. The automatic bicycle adjustment gear according to the invention has a hydraulic circuit, with which the pedal force required by the hydraulic circuit can be determined by means of the variation of the torque. The hydraulic circuit can also be used to adjust the distance between the disc discs 24 and 25 at the pedals 27. The variation of the torque is caused by the variation of the pedal force, which in turn is due to, for example, a change in the position of the calves 27.

Poikimien kohdalla oleva hihnapyörä muuttaa automaattisesti halkaisijansa keskimääräisestä vääntömomentista johtuen ja vastakkaiseen suuntaan kuin vetävän pyörän kohdalla oleva hihnapyörä. Hihnapyörän lautaskiekot 24, 25 ovat jousien 26 avulla joustavasti kiristetty toisiaan kohti. Hihnapyörään kuuluu myös hydraulipiiri, joka on esitetty kuviossa 4, jossa on poikimiin 27 kytketty poljinvoimaan F reagoiva painesylin-teri 28, johon poljettaessa syntyy puristusvoima, joka on hydraulisesti johdettu lautaskiekkojen 24, 25 välissä oleviin työsylintereihin 29, 30, jotka paineen kasvaessa levittävät lautaskiekot toisistaan pienentäen hihnapyörän halkaisijaa.The pulley at the pulleys automatically changes its diameter due to the average torque and in the opposite direction to the pulley at the drive wheel. The pulley discs 24, 25 are resiliently tightened towards each other by means of springs 26. The pulley also includes the hydraulic circuit shown in Fig. 4, which has a pressure cylinder 28 responsive to the pedal force F connected to the calipers 27, which, when pedaled, generates a compressive force hydraulically applied to reducing the pulley diameter.

4 7 5 0 3 34 7 5 0 3 3

Hydraulipiiriin kuuluu paineenrajoitinventtiili 31, jolla poljinvoimasta tuleva puristuspaine on säädettävinä työ-sylintereihin 29, 30 nähden. Hydraulipiiriin kuuluu myös paineenra joitinventtiilin 31 yhteyteen suuntaisventtiili 32 ja säädettävä kuristin 33. Hydraulipiiriin kuuluu myös paluu-johto, johon myös on kytketty suuntaisventtiili 34 ja säädettävä kuristusventtii1i 35. Paine purkautuu työsylintereistä 29 ja 30 paluupiirin kautta painesylinteriin 28.The hydraulic circuit includes a pressure relief valve 31 with which the compression pressure from the pedal force is adjustable relative to the working cylinders 29, 30. The hydraulic circuit also includes a directional valve 32 and an adjustable throttle 33 in connection with the pressure relief valve 31. The hydraulic circuit also includes a return line to which a directional valve 34 and an adjustable throttle valve 35 are also connected. Pressure is released from the working cylinders 29 and 30 through the return circuit to the pressure cylinder 28.

Polkupyörän portaattoman säätövaihteen välityslenkkinä pol-jinakselista 1 vetävälle pyörälle 2 on kiilahihna 3, jolloin vetävän pyörän kohdalla oleva hihnapyörä muodostuu yhteen-puristuvista lautaskiekoista 4, 5 muodostaen säätöpyörän. Hihnapyörä muuttaa keskimääräisestä vääntömomentista johtuen automaattisesti välityssuhteen poikimien ja vetävän pyörän välillä. Hihnapyörän lautaskiekot 4, 5 kiristyvät toisiaan kohti, kun keskimääräinen vääntömomentti kasvaa liikkuvan lautaslevyn 4 pyörän akselilla 6 liikkuvan sisäholkin 7 ja samalla akselilla pyörivän pyörän ulkoholkin 8 välisellä ruu-vikierteellä 9. Vastaavasti hihnapyörän lautaskiekot erkanevat toisistaan, kun keskimääräinen vääntömomentti pienenee. Ulkoholkin 8 ja sisäholkin välinen kierre 9 muodostuu kuula-; ruuvikierteestä. Ulkoholkin 8 ja sisäholkin välissä on säätö- . jousi 10, joka suurentaa lautaslevyjen välistä etäisyyttä eli pienentää hihnapyörän halkaisijaa, kun keskimääräinen vääntö-momentti pienenee. Hihnapyörän 4, 5 ja vetävän pyörän 2 välissä on vapaakytkin 11. Vapaakytkin 11 toimii myös pyörän toisena laakerina. Säätöjousen 10 voima on akselin 6 kautta ' toimivan hydraulijärjestelmän 12 ja aksiaalisuunnassa liikutettavan, säätöjouseen nojaavan kiristysrenkaan 13 avulla säädettävissä. Painesylinteristä 14 voidaan säätää tarvittava paine, mikä on luettavissa mittarista 15, jolloin aikaansaadaan putkien 16, 17 tilaan 18 paine, joka liikuttaa kiristys-renkaan 13 kuviossa vasemmalle. Säätöjousi 10 vaikuttaa näinollen suuremmalla voimalla sisäholkin 7 kautta lautaskiekkoon 4. Liikkuvan lautaslevyn 4 aksiaalinen liike on hydraulisellaThe transmission link of the stepless adjustment gear of the bicycle from the pedal shaft 1 to the driving wheel 2 is a V-belt 3, whereby the pulley at the driving wheel consists of compressible disc discs 4, 5 forming an adjusting wheel. Due to the average torque, the pulley automatically changes the gear ratio between the calipers and the drive wheel. The pulley discs 4, 5 tighten towards each other as the average torque increases with a screw thread 9 between the inner sleeve 7 movable on the wheel shaft 6 of the movable disc 4 and the outer sleeve 8 of the wheel rotating on the same shaft. The thread 9 between the outer sleeve 8 and the inner sleeve is formed by a ball; screw thread. There is an adjustment between the outer sleeve 8 and the inner sleeve. a spring 10 which increases the distance between the discs, i.e. decreases the diameter of the pulley, as the average torque decreases. There is a freewheel 11 between the pulley 4, 5 and the drive wheel 2. The freewheel 11 also acts as a second bearing for the wheel. The force of the adjusting spring 10 can be adjusted by means of a hydraulic system 12 acting through the shaft 6 and an axially movable tension ring 13 resting on the adjusting spring. The required pressure can be adjusted from the pressure cylinder 14, which can be read from the meter 15, whereby a pressure is provided in the space 18 of the pipes 16, 17, which moves the clamping ring 13 to the left in the figure. The adjusting spring 10 thus acts with greater force through the inner sleeve 7 on the disc disc 4. The axial movement of the movable disc plate 4 is hydraulically

IIII

5 75033 kuristuspiiri11ä 19 saatu vaimennetuksi. Kuristuspiiri muodostuu paineakusta 20 ja säädettävästä kuristusventtiilistä 21 , joka on kytketty akselissa 6 olevan kanavan 22 kautta tilaan 23, joka pienenee, kun lautaskiekko 4 ja sisäholkki 7 yhdessä liikkuvat vasempaan, ja päinvastoin suurenee, kun lautaskiekko 4 ja sisäholkki 7 liikkuvat oikealle.5 75033 choke circuits 19 obtained attenuated. The throttle circuit consists of a pressure accumulator 20 and an adjustable throttle valve 21 connected via a channel 22 in the shaft 6 to a space 23 which decreases as the disc 4 and the inner sleeve 7 move together to the left and vice versa as the disc 4 and the inner sleeve 7 move to the right.

Sekä poikimien kohdalla olevan hihnapyörän hydraulipiiriä että vetävän pyörän hydraulijärjestelmää 12 on mahdollista ohjata elektroniikan avulla. Poikimien 27 kohdalla olevan hihnapyörän hydraulipiiriä ohjaavalla elektroniikalla esimerkiksi mitataan po1jinvoimasta tuleva paine ja säädetään työ-sylintereihin 29 ja 30 menevä paine. Elektroniikalla on myös mahdollista säätää tarvittavia viiveitä ja kuristuksia. Kuvion 4 mukainen hydrauliikan kytkentäkaavio yksinkertaistuu ohjauselektroniikkaa käytettäessä, koska paineenrajoitinvent-tiiliä 31 ei välttämättä tarvita. Paineenrajoi tus tapahtuu e 1ektroniikkaohjaukse1la ohjaamalla sähköhydraulisia venttii-leitä 33 ja 35. Vastaavasti voidaan ohjata vetävän pyörän kohdalla olevan hydraulijärjestelmän venttiiliä 21. Elektroniikan avulla voidaan tarvittava poljinvoima määrätä halutunlaiseksi, esimerkiksi vakioksi.It is possible to control both the hydraulic circuit of the pulley at the calves and the hydraulic system 12 of the drive wheel by means of electronics. For example, the electronics that control the hydraulic circuit of the pulley at the pulleys 27 measure the pressure from the buoyancy and adjust the pressure to the work cylinders 29 and 30. The electronics also make it possible to adjust the necessary delays and chokes. The hydraulic circuit diagram according to Fig. 4 is simplified when using control electronics, because the pressure relief valve 31 is not necessarily needed. The pressure limitation is effected by electronic control by controlling the electro-hydraulic valves 33 and 35. The valve 21 of the hydraulic system at the driving wheel can be controlled, respectively. The electronics can be used to set the required pedal force to a desired, for example constant.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutusmahdollisuudet eivät rajoitu ainoastaan ede1läkuvattuun ; esimerkiin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimukset puitteissa.It will be apparent to one skilled in the art that the various embodiments of the invention are not limited to those described above; example, but may vary within the scope of the claims set forth below.

Claims

1. Automatic variator for a bicycle, in which variator a V-belt (3) or the corresponding constitutes a link between the pedal shaft (1) and the driving wheel (2), in which the variator pulleys are located at the pedals (27). 24.25) are saraman compressible, where the distance between the discs (24,25) grows as the average torque grows and decreases as the average torque decreases, which torque and the pedaling force (27) can vary, in which the pulley variant at the driving wheel is fixed or adjustable, and in which variator there is a hydraulic circuit, with which the distance between the discs (24,25) is adjustable, characterized in that in the hydraulic circuit there is one for the pedals (27 ) coupled pressure means responsive to the pedal force such as a pressure cylinder (28), in which a thrust force is produced during trampling, which is led between the discs (24,25) which act as a working::: cylinder (29,30), which increase the pressure on the discs (24,25), thus decreasing the diameter of the pulley.

Variator according to claim 1, characterized in that there is electronics in the hydraulic circuit with which the circuit can be controlled.

Variator according to claim 1 or 2, characterized in that the chokes (33,35) present in the hydraulic circuit can be controlled with the electronics of the hydraulic circuit.

4. Variator according to claim 1, characterized in that in the hydraulic circuit there is a pressure limiting valve (31) with which the pressure derived from the pedal force in the working cylinders (29, 30) can be controlled. II