NL2000691C1 - Aandrijfsysteem voor een rijwiel en rijwiel voorzien van een dergelijk aandrijfsysteem. - Google Patents

Description

Aandrijfsysteem voor een rijwiel en rijwiel voorzien van een dergelijk aandrijfsysteem

5 ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

De uitvinding betreft een aandrijfsysteem voor een rijwiel dat bevat een trappermechanisme met heen en weer beweegbare trappers waarop een kettingmechanisme is aangesloten, en een dubbel aandrijfmechanisme met alternerend 10 vrijloopmechanisme om telkens in synchronisatie met alternerende trapperslagen een aandrijfkracht te ontvangen, respectievelijk een vrijloopstand aan te nemen, volgens de kop van conclusie 1. Rijwielen en aandrijvingen daarvoor zijn algemeen bekend. Onder rijwielen worden verstaan tweewielers, drie- en meerwielers, zogenoemde ligfietsen, alsook apparaten om zonder voortbeweging te trainen voor het eigenlijke wielrijden, of die 15 werken op een manier die een virtuele voortbeweging modelleert, zoals hometrainers, en dergelijke. Een standaardaandrijving met de voeten gebeurt met trappers die op een traptandwiel zijn bevestigd, met een ketting die om een eerste, het traptandwiel, en om een tweede, het aandrijftandwiel, is geslagen, en waarbij het aandrijftandwiel de kracht opneemt en overbrengt op het rijwiel of op een virtueel rijwielmechanisme.

20 Het bovenstaande systeem is energetisch niet efficiënt, omdat de trappers ten opzichte van het rijwiel in een cirkel bewegen, zodat de overgedragen kracht sterk varieert, en met name nabij de bovenste en nabij de onderste stand van een trapper zeer klein is. Er zijn vele voorstellen gedaan waarin de trappers bewegen langs een min of meer rechte lijn. De overdracht van de trapper-beweging op het aangedreven wiel kan op 25 velerlei manier gebeuren, maar bij het gebruik van een kettingmechanisme gecombineerd met vrijloop-tandwiel blijken het rendement en het omschakelen van de trapkracht tussen de trappers efficiënt. De uitvinder heeft zich geplaatst gezien tegenover het probleem dat de beschikbare ruimte voor het trappermechanisme, voor het tandwielmechanisme op het aangedreven wiel en voor de overbrenging van de trapperbeweging op de aandrijvende 30 ketting zeer beperkt is. Een geschikte oplossing leverde echter een aandrijftandwiel op de achteras met te weinig tanden. Dan zijn zowel slijtage, het overbrengen van de krachten, als de kracht uitgeoefend op het aandrijftandwiel minder dan optimaal.

2

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Dientengevolge is het een doelstelling van de uitvinding om een systeem volgens de kop van Conclusie 1 te verschaffen, waarin een groter aandrijftandwiel gebruikt kan 5 worden, door met name de kettingslag, dus de verplaatsing van de ketting, voor het aandrijftandwiel te vergroten.

Derhalve is volgens één van haar aspecten de uitvinding gekenmerkt doordat een takelwiel aanwezig is dat door de trapperslagen wordt aangedreven, en waaromheen een versnel-takelkabel is geslagen die aan één kant is aangesloten op genoemd 10 vrijloopmechanisme en aan de andere kant op een frame gefixeerd is. Het blijkt dat “fietsen” met de nieuwe apparatuur bijzonder natuurlijk aanvoelt, en dat de noodzakelijke inspanning relatief klein is.

Op zichzelf beschrijft de UK Octrooiaanvrage 2 104 462 een aandrijving die verscheidene aspecten met de uitvoeringen van de onderhavige uitvinding deelt, maar uit 15 de Figuren van die Octrooiaanvrage blijkt onmiddellijk hoe onvoordelig klein het aandrijftandwiel is geworden, en hoe dit weer leidt tot onhandige dimensionering van verschillende onderdelen van de aandrijving.

Bij voorkeur is genoemd takelwiel dubbel uitgevoerd om telkens met één trapper samen te werken voor het overdragen van een aandrijfkracht. Deze oplossing is vaak iets 20 duurder maar blijkt ergonomisch zeer aantrekkelijk. De uitvinding betreft mede een rijwiel voorzien van een aandrijfsysteem volgens Conclusie 2.

Bij voorkeur zijn telkens een trapper en een bijbehorend takelwiel geplaatst op een stel paarsgewijze verbonden hefboomarmen. Dit levert een lichte constructie, waarbij de beperkte lengte van de traparm een zekere kromming veroorzaakt voor de trapbeweging, 25 die echter lang niet een halve cirkel beschrijft. Virtueel heeft een dergelijke aandrijving juist een zeer groot trappertandwiel.

Bij voorkeur is de trapperarm langer dan de takelwielarm. Dit is een ergonomisch en technisch voordelige dimensionering. Bij voorkeur vormen de trapperarm en de takelwielarm een hoek van meer dan 90°. Zo wordt de beschikbare ruimte goed gebruikt. 30 Bij voorkeur is een synchronisatiekabel aanwezig die de takelkabels op elkaar aansluit via een vrij lopend synchronisatie-kabelwiel. Dit geeft een zeer natuurlijk gevoel aan de gebruiker. Bij voorkeur is de trapperslag variabel en/of instelbaar. Dit is een uniek aspect van de uitvinding waarbij de slag bijvoorbeeld automatisch aangepast kan worden aan de beenlengte van de gebruiker. De lakelwielen zijn bij voorkeur opgesteld aan de 3 binnenkanten van de takelwielarmen. Dit maakt bijvoorbeeld het voorzien van een afscherming gemakkelijker. Bij voorkeur is aanwezig een met de takelkabel samenwerkend mechanisme om meerdere versnellingen te realiseren. Verschillende oplossingen zijn hiervoor te realiseren.

5

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENING

Deze en verdere eigenschappen, aspecten en voordelen van de uitvinding zullen hierna meer in detail worden besproken aan de hand van de beschrijving van een 10 voorkeursuitvoering, en meer in het bijzonder aan de hand van Figuren die het volgende illustreren:

Figuur 1, een schematisch zijaanzicht van een rijwiel volgens de uitvinding;

Figuur 2, een schematisch zijaanzicht van een aandrijving volgens de uitvinding;

Figuur 3, een schematisch bovenaanzicht van een aandrijving volgens de 15 uitvinding;

Figuur 4, een schematisch perspectiefbeeld van een aandrijving volgens de uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERING

20

Figuur 1 illustreert een schematisch zijaanzicht van een rijwiel volgens de uitvinding. Het rijwiel zelf kan van een algemeen gangbaar type zijn, in dit geval een herenfiets van het “Hollandse type”, waarvan alleen aangegeven zijn een standaard driehoek-frame 20, stuur met stuurstang en voorvork 22, voorwiel 24, zadel 26, het 25 achterwiel 30 en de ophanging 28 daarvoor. Verder is nog een verbinding 32 aangegeven tussen de ophanging van de achteras en het onderste punt van het driehoeksframe. De fiets kan verder in allerlei uitvoeringen worden geleverd, met remmen, versnellingen, bagagedrager, verlichting, banden, afschermkappen, dames-uitvoering, enzovoorts, maar daarop heeft de uitvinding geen betrekking, en de verdere beschrijving gaat hieraan dan 30 ook voorbij.

Het aandrijfsysteem volgens de getoonde uitvoering bevat twee trappers waarvan alleen de rechtse 34 te zien is, samen met de hefboom 36. De uitvoeringen van deze en andere onderdelen zijn voldoende stevig, zoals in de rijwieltechniek gebruikelijk is, en toegesneden op de bedoelde gebruiker, bijvoorbeeld gezien lengte, leeftijd, gewicht, soort 4 gebruik, enzovoorts. De hefboom 36 is door een asconstructie 38 met het frame verbonden, zodat de trapper 34 in vrijwel verticale richting beweegbaar is. De lengte van de trapperhefboom ligt bijvoorbeeld in het gebied van 30 tot 55 cm. Verder is met de trapperarm verbonden een takelwielarm 40. Deze is korter, bijvoorbeeld in het gebied van 5 10 tot 25 cm, en vormt een stompe hoek van bijvoorbeeld 110° tot 150° met de trapperarm. Op de takelwielarm is bevestigd een takclwiel 42, waarom een takclkabel 44 is geslagen. Bij punt 46 is deze takelkabel ten opzichte van het frame gefixeerd. De andere kant van de takelkabel 44 is geslagen om het achtertandwiel 48 dat van een niet-getoond vrijloopmechanisme is voorzien. Door het voorzien van het takelwiel 42 wordt de lineaire-10 verplaatsing van de takelkabel 44 om het achter-tandwiel 48 ongeveer verdubbeld.

Daardoor kan de takelwiel-arm relatief kort zijn, en heeft de berijder daar bij het fietsen minder last van. Bovendien wordt de stabiliteit van het rijwiel door deze voorziening verbeterd. Het wiel 52 zal later worden besproken. In dit verband geeft de geciteerde UK Octrooiaanvrage als alternatief het gebruik van een veer-verbinding tussen de kabel en het 15 onderste punt van het driehoeksframe.

Figuur 2 illustreert een schematisch zijaanzicht van een aandrijving volgens de uitvinding. Zo een aandrijving kan los geleverd worden, bijvoorbeeld als proefmodel, en kan met klemmen of met bouten en moeren op een bestaand frame worden bevestigd, na verwijdering van overbodige onderdelen. De gestippelde lijn geeft de takelkabel 44/50 20 weer. Ter plaatse van het achtertandwiel is deze bij voorkeur uitgevoerd als ketting, bijvoorbeeld als een min of meer normale fïetsketting. Hierna zijn overeenkomstige onderdelen telkens van overeenkomstige verwijzingscijfers voorzien. Ter plaatse van het takelwiel 42 kan deze kabel ook als ketting uitgevoerd zijn, bijvoorbeeld als een voortzetting van de eerder vermelde ketting. Anderszins is een constructie als poelie ook 25 mogelijk. Het bevestigingspunt 46 met het frame kan samenvallen met de as van het achtertandwiel 48; de plaats wordt mede bepaald door de gewenste krachten die de gebruiker moet/kan aanwenden. Verschuiving van het punt 46 kan gebruikt worden om de overbrengingsverhouding van de aandrijving te wijzigen (versnelling): bij beweging naar rechts in de Figuur wordt de “versnelling” kleiner. De lengte van de takelkabel kan daarbij 30 constant gehouden worden door dat het bevestigingspunt dan ook deels in verticale richting wordt verplaatst. De instelling van de versnelling kan vanuit het stuur van het rijwiel gebeuren. Op zichzelf toont de geciteerde UK Octrooiaanvrage ook een dergelijk versnellingsmechanisme.

Het wiel 52 heeft een verticale as en is bevestigd op het frame, dus niet op de 5 trapper(s). Het dient om de alternerende beweging van de trappers te synchroniseren: de kabel 50 is aan de andere kant van het rijwiel aangesloten op een corresponderende kabel van de andere trapper. Ter plaatse van het wiel 52 kan de kabel 50 uitgevoerd zijn als een conventionele staalkabel, band, en dergelijke. Het is ook mogelijk om de kabel uit te 5 voeren als een ketting, bijvoorbeeld als een conventionele fietsketting. Tussen de wielen 48 en 52 moet dan echter de oriëntatie van de schakels over 90° zijn gedraaid. Er wordt verder op gewezen dat de kettinggedeelten van de aandrijfkabel en de respectievelijke wielen 42, 48 en 52 in alle standen van de trappers met elkaar overeen moeten komen. Dit bepaalt dus bijvoorbeeld onmiddellijk waar de kettingdelen van ketting 44/50 in andere 10 kettingdelen of in een band mogen overgaan.

Er wordt op gewezen dat de lengte van de trapperslag niet op zichzelf hoeft vast te liggen: de gebruiker kan zowel lange als kortere slagen maken met het in Figuur 2 getoonde mechanisme. Om de slaglengte te beperken kunnen stopelementen zijn voorzien. Deze kunnen bij voorbeeld in Figuur 1 aan het frame zijn bevestigd, zodat daar de traparm 15 36 slechts een bepaalde afstand naar beneden kan bewegen. Deze stopelementen kunnen instelbaar en/of variabel worden gemaakt, eventueel zelfs met een kabelinstelling vanaf het stuur.

Figuur 3 illustreert een schematisch bovenaanzicht van een aandrijving volgens de uitvinding. De onderscheidene onderdelen hebben, dezelfde verwijzingscijfers als eerder, 20 zij het met de suffix L(links), respectievelijk rechts R (rechts). In hel bijzonder geeft de Figuur de opstelling van synchronisatiewiel 52. Merk op dat de takelwielen 42 L/R aan de binnenzijden van de hefboomarmen zijn opgesteld. De blokjes 46 L/R geven de verbindingspunten met het frame weer. Verder is de achteras 64 goed te zien. Verder is nog aanwezig een kabel 60. Bij het aan de hand bewegen van een rijwiel in achterwaartse 25 richting hebben veel gebruikelijke vrijloopmechanismen de neiging om het trapmechanisme te bewegen in de “achterwaartse” richting. Bij de uitvoering als getoond gaan dan dus beide traparmen naar “boven”. Dit kan verschillende ongewenste effecten hebben, bijvoorbeeld dat een takelkabel “ontspoort”. Door de beide takelwielarmen op de getoonde manier met elkaar te verbinden middels kabel 60 kan dit nadeel echter worden 30 voorkomen.

Figuur 4 illustreert een schematisch perspectiefbeeld van een aandrijving volgens de uitvinding. De elementen zijn dezelfde als die in de Figuren 2 en 3, en de werking van de uitvoering is vanzelfsprekend.

De uitvinding is hierboven beschreven aan de hand van enkele uitvoeringen 6 daarvan. Deze uitvoeringen mogen echter niet beschouwd worden in beperkende zin, maar moeten binnen de omvang van de uitvinding als gedefinieerd door de bijgevoegde Conclusies als voorbeelden beschouwd worden.

Claims (10)

1. Een aandrijfsysteem voor een rijwiel dat bevat een trappermechanisme met heen en weer beweegbare trappers (34LR) waarop een kettingmechanisme is aangesloten, 5 en een dubbel aandrijfmechanisme met alternerend vrijloopmechanisme om telkens in synchronisatie met alternerende trappcrslagen een aandrijfkracht te ontvangen, respectievelijk een vrijloopstand aan te nemen, met het kenmerk dat een takelwiel (42LR) aanwezig is dat door de trapperslagen wordt aangedreven, en waaromheen een versnel-takelkabel (44LR) is 10 geslagen die aan één kant is aangesloten op genoemd vrijloopmechanisme (48LR) en aan de andere kant op een frame (32,46LR) gefixeerd is.

2. Een aandrijfsysteem volgens Conclusie 1, waarin genoemd takelwiel (42LR) dubbel is uitgevoerd om telkens één takelwiel met één trapper te laten 15 samenwerken voor het overdragen van een aandrijfkracht.

3. Een rijwiel voorzien van een aandrijfsysteem volgens Conclusie 2.

4. Een rijwiel volgens Conclusie 3, waarbij telkens een trapper en een 20 bijbehorend takelwiel (42LR)geplaatst zijn op een stel paarsgewijze verbonden aan hun uiteinden verbonden hefboomarmen (36LR, 40LR).

5. Een rijwiel volgens Conclusie 4, waarbij van een stel hefboomarmen de trapperarm (36LR) langer is dan de takclwielarm (40LR). 25

6. Een rijwiel volgens Conclusie 5, waarbij de trapperarm (36LR, 40LR) en de takelwielarm een hoek van meer dan 90° met elkaar vormen.

7. Een rijwiel volgens Conclusie 4, en bevattende een synchronisatiekabel 30 (50LR) die genoemde takelkabels (44LR) op elkaar aansluit via een vrijlopend synchronisatie-kabclwiel (52).

8. Een rijwiel volgens Conclusie 4, en waarbij door een instelmechanisme een trapperslag variabel en/of instelbaar is.

9. Een rijwiel volgens Conclusie 4, waarbij de takelwielen (42LR) bevestigd zijn aan de binnenzijden van de takelwielarmen (40LR).

10. Een rijwiel volgens Conclusie 4, en verder bevattende een met de takelkabel samenwerkend mechanisme om meerdere versnellingen te realiseren.