NL2011278C2 - Schakelinrichting. - Google Patents

Description

SCHAKELINRICHTING

De uitvinding heeft betrekking op een schakelinrichting voor een versnellingseenheid. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een schakelinrichting voor het schakelen tussen versnellingen van een versnellingseenheid voor een fiets.

De juiste versnelling tijdens het fietsen is van groot belang voor het comfort van de rijder. Daarom is het belangrijk dat deze te allen tijde en onder alle omstandigheden veranderd kan worden. Versnellingsnaven, en de thans in opkomst zijnde versnellingsbakken voor fietsen, bieden deze mogelijkheden. Zij zijn daarnaast onderhoudsvriendelijk en robuust.

De commercieel verkrijgbare Rohloff Speedhub versnellingsnaaf van het Duitse bedrijf Rohloff GmbH is een voorbeeld van een dergelijke versnellingsnaaf. De fietser heeft hiermee de mogelijkheid 14 versnellingen te schakelen door middel van een ingekapseld tandwielstelsel. Door dit tandwielstelsel, dat zich in het achterwiel bevindt, is het mogelijk om te schakelen tijdens het rijden, tijdens stilstand en zelfs tijdens het achteruit trappen.

Het schakelen gebeurt met een draaischakelaar die in het verlengde van het rechter handvat aan de binnenkant wordt gemonteerd en via twee kabels met de naaf is verbonden. Deze twee kabels bewegen tegelijkertijd in tegenovergestelde richting. De bijbehorende draaischakelaar is echter niet geschikt om in alle omstandigheden te worden bediend, waardoor het potentieel van de naaf niet volledig kan worden benut.

Onder natte weersomstandigheden kan de grip van de fietser op de draaischakelaar zodanig afnemen dat het verstellen van de draaischakelaar veel moeite kost. In dat geval is veel knijpkracht vereist om te voorkomen dat de vingers over de draaischakelaar heen glijden.

In het bijzonder bij het zogenaamde down hill mountainbiken, waarbij met grote snelheid van een onverharde helling wordt afgedaald, heeft een draaischakelaar grote beperkingen. Dit komt met name doordat de onverharde helling tot een wilde rit leidt, waarbij de fietser zijn stuur goed vast dient te houden. Het is dan erg lastig en zelfs gevaarlijk om een draaischakelaar te verdraaien, omdat de controle over het stuur eenvoudig verloren kan raken.

Tevens is een draaischakelaar ongeschikt voor mensen met polsklachten.

Resumerend, is een draaischakelaar voor een versnellingsnaaf voor fietsen een beperkende factor in het volledig en veilig kunnen benutten van de gehele potentie van een dergelijke versnellingsnaaf.

Daarnaast is de draaischakelaar zoals die bijvoorbeeld thans voor de Rohloff Speedhub beschikbaar is op een aantal punten niet gebruiksvriendelijk en kan deze niet op de gewenste plek gemonteerd worden in het geval van een gekromd racefietsstuur.

De uitvinding heeft nu tot doel een schakelinrichting van de hiervoor beschreven soort te verschaffen, waarbij de genoemde nadelen zich niet, of althans in mindere mate voordoen. In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel dat het potentieel van de versnellingsnaaf vollediger en veiliger kan worden benut.

Het genoemde doel is bereikt met de schakelinrichting voor het schakelen tussen versnellingen van een versnellingseenheid volgens de uitvinding, omvattende: - een eerste schakelorgaan met een in een eerste behuizing aangebrachte eerste spoel, waarbij deze eerste spoel in een ruststand in hoofdzaak vrij in ten minste een afrolrichting kan roteren en in een bedrijfsstand zodanig aangrijpbaar is met een meeneemmechanisme, dat de eerste spoel met behulp van het meeneemmechanisme in een oprolrichting roteerbaar is; - een tweede schakelorgaan met een in een tweede behuizing aangebrachte tweede spoel, waarbij deze tweede spoel in een ruststand in hoofdzaak vrij in ten minste een afrolrichting kan roteren en in een bedrijfsstand zodanig aangrijpbaar is met een meeneemmechanisme, dat de tweede spoel met behulp van het meeneemmechanisme in een oprolrichting roteerbaar is; - één of meer in hoofdzaak flexibele trekorganen die zodanig met ten minste één spoel zijn verbonden dat ze op deze spoel in de oprolrichting oprolbaar en van deze spoel in de afrolrichting afrolbaar zijn; en - waarbij de één of meer trekorganen aangrijpbaar zijn verbonden met een verstelorgaan van de versnellingseenheid en direct of indirect via de versnellingseenheid de eerste en de tweede spoel met elkaar verbinden.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de schakelinrichting ingericht om bij bediening van één van beide schakelorganen het daaraan verbonden trekorgaan op de spoel van dat respectievelijke schakelorgaan in de oprolrichting op te rollen en tegelijkertijd het trekorgaan dat aan de spoel van het andere schakelorgaan is verbonden een zelfde lengte in de afrolrichting van de spoel af te rollen, waarbij de één of meer trekorganen het verstelorgaan van de versnellingseenheid verstellen.

In de uitvoering dat twee trekorganen worden toegepast, vormt ieder van beide trekorganen een flexibele verbinding tussen een spoel van een schakelorgaan en het verstelorgaan van de versnellingseenheid. Wanneer dit verstelorgaan m.b.v. één van beide schakelorganen wordt versteld, zal deze verstelling via het andere trekorgaan worden doorgeleid aan het andere schakelorgaan. De zich daar in ruststand bevindende spoel zag vervolgens roteren en een deel trekorgaan afrollen en vrijgeven om deze verstelling van het verstelorgaan van de versnellingseenheid toe te laten. Alternatief is het mogelijk dat één enkel trekorgaan wordt toegepast dat aangrijpbaar met het verstelorgaan is aangebracht en vanaf de spoel van een eerste schakelorgaan via het verstelorgaan doorloopt naar de andere spoel van het tweede schakelorgaan.

Door volgens een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm een beperkte frictie tussen de spoel en zijn rotatie-as te bewerkstelligen, bijvoorbeeld met behulp van een nauwe passing rondom deze rotatie-as of door de spoel langs een wrijvingsoppervlak te laten lopen, wordt voorkomen dat de spoel in de ruststand roteert en daarmee het flexibel trekorgaan ongewenst zal afrollen en ontspant.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvatten één of meer van de in hoofdzaak flexibele trekorganen een kabel. Een kabel is een flexibel en goed verkrijgbaar trekorgaan, dat in opgerolde toestand ook eenvoudig als reserveonderdeel in een fietstas kan worden meegenomen. Bovendien is een kabel met weinig gereedschap, en dus ook tijdens een fietstocht, ter plekke te vervangen.

Opgemerkt wordt, dat hoewel een kabel een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm is, als alternatief bijvoorbeeld een tandriem of ketting kan worden toegepast. Bovendien is het denkbaar dat het trekorgaan nabij zijn uiteinden die op de spoelen oprolbaar dienen te zijn een kabel omvat, doch in het gedeelte dat aangrijpt met het verstelorgaan van de versnellingseenheid alternatief is uitgevoerd, bijvoorbeeld als tandriem of ketting.

Volgens een nog verdere voorkeursuitvoeringsvorm is het verstelorgaan van de versnellingseenheid een loopwiel of as waar de kabel één of meer slagen omheen gewikkeld is. Wanneer de kabel op de spoel van één van beide schakelinrichting wordt opgerold, en van de spoel van de andere schakelinrichting afrolt, zal deze kabel het loopwiel of de as waarom de kabel heen gewikkeld is doen roteren, waardoor de versnellingseenheid in een andere versnelling kan worden ingesteld.

In het geval dat één enkele kabel als trekorgaan wordt toegepast, is deze kabel met één of meer wikkelingen om het verstelorgaan aangebracht en staat de kabel aan ieder van zijn uiteinden direct in verbinding met een spoel van de schakelinrichting.

In de uitvoering dat bijvoorbeeld twee kabels worden toegepast, is ieder van deze kabels met één uiteinde verbonden met een spoel, en is het andere uiteinde één of meer slagen om een verstelorgaan van de versnellingseenheid gewikkeld. In dat geval verschaft het verstelorgaan een indirecte verbinding tussen beide kabels.

Het is tevens denkbaar dat de versnellingseenheid een versnellingsbak is die bijvoorbeeld twee uitgaande assen als verstelorganen omvat. In dat geval zal één kabel met een eerste verstelorgaan zijn verbonden en de andere kabel met het tweede verstelorgaan zijn verbonden. De verstelorganen verschaffen in deze uitvoering via de versnellingseenheid een indirecte verbinding tussen beide kabels.

Een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm ontstaat wanneer het schakelorgaan van een hendel is voorzien die het meeneemmechanisme in aangrijping met de spoel brengt.

De spoel is volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm in hoofdzaak rotatievast verbonden met een tandwiel, en het meeneemmechanisme is aangrijpbaar met dit tandwiel. Hierdoor wordt een schakelinrichting verschaft waarbij de spoel in een ruststand in hoofdzaak vrij kan roteren teneinde de kabel te laten afrollen, terwijl de spoel in een bedrijfsstand een betrouwbare aangrijping heeft.

Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de hendel met een veer voorgespannen, waarbij de veer de hendel in onbediende toestand in een ruststand brengt, en waarbij het meeneemmechanisme een scharnierbaar aangrijporgaan omvat dat zodanig met een veer is voorgespannen dat deze veer het aangrijporgaan in een bedrijfsstand, waarbij de hendel door een gebruiker wordt bediend, in aangrijping met het tandwiel brengt.

Volgens een nog verdere voorkeursuitvoeringsvorm loopt het aangrijporgaan in de ruststand waarin de hendel onbediend is tegen een in de behuizing van het schakelorgaan aangebracht nokorgaan aan, waardoor de voorspankracht van de veer van het aangrijporgaan wordt overwonnen en het aangrijporgaan uit aangrijping met het tandwiel wordt gebracht.

Volgens een nog verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de versnellingseenheid meer bij voorkeur een fietsversnellingseenheid die een versnellingsnaaf of een versnellingsbak omvat.

Wanneer volgens een nog verdere voorkeursuitvoeringsvorm de behuizing van het eerste schakelorgaan en de behuizing van het tweede schakelorgaan zijn geïntegreerd in één enkele behuizing, kan een fietser met één enkele hand zowel op- als afschakelen. Naar wens kan een dergelijke geïntegreerde behuizing aan de linker of rechter stuurhelft worden aangebracht.

In de navolgende beschrijving worden voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding aan de hand van de tekening verder verklaard, waarin toont:

Figuur 1: een perspectivisch aanzicht van een fiets met een versnellingsnaaf en een schakelinrichting volgens de uitvinding;

Figuur 2: een schematische weergave van de in figuur 1 getoonde combinatie van versnellingsnaaf en schakelinrichting;

Figuur 3A: een schematische weergave van de schakelinrichting in een ruststand;

Figuur 3B: een schematische weergave van de schakelinrichting in een bedrijfsstand;

Figuur 4: een perspectivisch bovenaanzicht van een schakelorgaan volgens de uitvinding;

Figuur 5: een perspectivisch onderaanzicht van het in figuur 4 getoonde schakelorgaan; en

Figuur 6: een opengewerkte weergave van het in figuren 4 en 5 getoonde schakelorgaan.

De in figuur 1 getoonde fiets 2 betreft een mountainbike waarbij op het stuur 4 een eerste schakelorgaan 10 en een tweede schakelorgaan 40 van een schakelinrichting 1 volgens de uitvinding zijn aangebracht. Deze schakelorganen 10, 40 staan via kabels 34 in verbinding met een in het achterwiel van de fiets 2 aangebrachte versnellingsnaaf 6. Teneinde de versnellingsnaaf 6 te verstellen grijpen de kabels 34 aan op een verstelorgaan 8 van deze versnellingsnaaf 6.

In figuur 2 wordt de configuratie van figuur 1 uitvergroot weergegeven. De schakelorganen 10, 40 zijn van hendels 14, 44 voorzien waarmee de fietser de versnellingsnaaf 6 kan verstellen. Dit principe van verstellen zal nader worden toegelicht aan de hand van de figuren 3A en 3B, waarbij figuur 3A een schematische weergave van een ruststand toont.

In de in figuur 3A aangetoonde ruststand van de schakelinrichting 1 bevinden de beide hendels 14, 44 zich in een ruststand, waardoor de in verbinding met deze hendels 14, 44 staande meeneemmechanismes 18, 48 uit aangrijping met de tandwielen 20, 50 zijn. De spoelen 16, 46 zitten respectievelijk aan de tandwielen 20, 50 vast, waardoor de eerste spoel 16 en de tweede spoel 46 zich in de in figuur 3A getoonde ruststand in hoofdzaak vrij rondom hun respectievelijke rotatieassen 26, 56 kunnen roteren.

Beide meeneemmechanismes 18, 48 omvatten een aangrijporgaan 30, 60 dat zodanig door een (niet getoonde) veer zijn voorgespannen dat zij in de richting van de tandwielen 20, 50 worden geduwd. In de in figuur 3A getoonde ruststand bevinden de hendels 14, 44 zich echter op een zodanige positie dat de daarmee in verbinding staande aangrijporganen 30, 60 tegen in de behuizing van de schakelinrichting 1 aangebrachte nokorganen 32, 62 aanlopen. Deze nokorganen 32, 62 duwen de aangrijporganen 30, 60 tegen hun veervoorspanning in en zorgen er op deze wijze voor dat de aangrijporganen 30, 60 uit aangrijping met de tandwielen 20, 50 zijn wanneer de hendels 14, 44 zich in een ruststand bevinden.

Wanneer de fietser van versnelling wenst te veranderen zal hij tegen één van beide hendels 14, 44 aanduwen. In de in figuur 3B getoonde situatie duwt de fietser hendel 44 in, waardoor het met de hendel 44 in verbinding staande aangrijporgaan 60 van het nokorgaan 62 af beweegt en door de veervoorspanning om de rotatie-as 61 in de richting van het tweede tandwiel 50 roteert, waarmee het vervolgens in aangrijping komt. Wanneer de gebruiker de hendel 44 verder verplaatst zal het aangrijporgaan 60 het tandwiel 50 meenemen en daardoor zal de rotatievast met dit tandwiel 50 verbonden tweede spoel 46 in de oprolrichting O roteren en kabel 34 oprollen. Tegelijkertijd bevindt het eerste schakelorgaan 10 zich nog steeds in de in figuur 3 getoonde ruststand, waardoor de eerste spoel 16 ook in de in figuur 3B getoonde toestand in hoofdzaak vrij rond de rotatie-as 26 kan roteren. Van de eerste spoel 16 zal evenveel kabellengte 34 afrollen als bij het tweede schakelorgaan 40 op de tweede spoel 46 zal worden opgerold.

Terwijl de kabel op de tweede spoel 46 oprolt en van de eerste spoel 16 afrolt verplaatst deze kabel zich van het eerste schakelorgaan 10 in de richting van het tweede schakelorgaan 40, waarbij de kabel 34 het verstelorgaan 8 van de versnellingseenheid 6 aandrijft in de verstelrichting V.

Opgemerkt wordt dat een fietser bij het schakelen door de afstand waarmee hij de hendel 14, 44 verplaatst, de rotatie waarover het aangrijporgaan 30, 60 van het meeneemmechansime 18, 48 het tandwiel 20, 50 meeneemt bepaalt, opdat naar wens één of meer versnellingen in één enkele duwbeweging op- of afgeschakeld kunnen worden.

In de figuren 4-6 wordt het tweede schakelorgaan 40 in meer detail toegelicht, waarbij wordt opgemerkt dat het eerste schakelorgaan 10 overeenkomstig doch gespiegeld is uitgevoerd. Het tweede schakelorgaan 40 omvat een behuizing 42 en een hendel 44, en is met een stuurbevestigingsring 64 aan het stuur 4 van de fiets 2 bevestigbaar.

Teneinde de verschillende onderdelen duidelijk te tonen is het in figuren 4 en 5 getoonde tweede schakelorgaan 40 in figuur 6 opengewerkt en uiteengetrokken weergegeven.

De tweede spoel 46 omvat een kabelgoot 66 waarin de kabel 34 opneembaar is. De tweede spoel 46 en het tweede tandwiel 50 zijn met behulp van niet getoonde borgorganen rotatievast vergrendelbaar door het in de openingen 52, 54 aanbrengen van een borgorgaan.

Wanneer de hendel 44 buiten de behuizing 42 wordt bediend roteert binnen de behuizing 42 een hendel 45 waarop een aangrijporgaan 60 roteerbaar rond een as 61 is aangebracht. Dit aangrijporgaan 60 is met een niet getoonde veer voorgespannen en wordt in de in figuur 6 getoonde toestand door een nokorgaan 62 in een toestand gedwongen waarin het uit aangrijping is met de tanden van het tweede tandwiel 50.

De hierboven beschreven uitvoeringsvorm is, hoewel het een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding toont, enkel bedoeld om de onderhavige uitvinding te illustreren en niet om op enigerlei wijze de omschrijving van de uitvinding te beperken. Hoewel de uitvinding beschreven is aan de hand van een versnellingsnaaf, is het principe tevens toepasbaar op elke versnellingsbak waarbij de verstelling plaatsvindt door het roteren van een as. Bovendien wordt opgemerkt dat de uitvinding is toegelicht met één enkele tussen beide spoelen 16, 46 doorlopende kabel 34 als trekorgaan, maar dat de uitvinding op vergelijkbare wijze toepasbaar is met een eerste trekorgaan 34 tussen het eerste schakelorgaan 10 en een verstelorgaan, en een tweede trekorgaan 34 tussen het tweede schakelorgaan 40 en een verstelorgaan 8 van de versnellingseenheid 6. Het is zelfs denkbaar dat voor opschakelen en afschakelen afzonderlijke verstelorganen 8 op de versnellingseenheid zijn aangebracht.

De beschreven rechten worden bepaald door de navolgende conclusies in de strekking waarvan vele modificaties denkbaar zijn. Wanneer maatregelen in de conclusies gevolgd worden door verwijzingscijfers, dienen dergelijke verwijzingscijfers enkel om bij te dragen aan het begrip van de conclusies, maar zijn ze op geen enkele wijze beperkende voor de beschermingsomvang.

Claims (12)

1. Schakelinrichting voor het schakelen tussen versnellingen van een versnellingseenheid, omvattende: - een eerste schakelorgaan met een in een eerste behuizing aangebrachte eerste spoel, waarbij deze eerste spoel in een ruststand in hoofdzaak vrij in ten minste een afrolrichting kan roteren en in een bedrijfsstand zodanig aangrijpbaar is met een meeneemmechanisme, dat de eerste spoel met behulp van het meeneemmechanisme in een oprolrichting roteerbaar is; - een tweede schakelorgaan met een in een tweede behuizing aangebrachte tweede spoel, waarbij deze tweede spoel in een ruststand in hoofdzaak vrij in ten minste een afrolrichting kan roteren en in een bedrijfsstand zodanig aangrijpbaar is met een meeneemmechanisme, dat de tweede spoel met behulp van het meeneemmechanisme in een oprolrichting roteerbaar is; - één of meer in hoofdzaak flexibele trekorganen die zodanig met ten minste één spoel zijn verbonden dat ze op deze spoel in de oprolrichting oprolbaar en van deze spoel in de afrolrichting afrolbaar zijn; en - waarbij de één of meer trekorganen aangrijpbaar zijn verbonden met een verstelorgaan van de versnellingseenheid en direct of indirect via de versnellingseenheid de eerste en de tweede spoel met elkaar verbinden.

2. Schakelinrichting volgens conclusie 1, waarbij de schakelinrichting is ingericht om bij bediening van één van beide schakelorganen het daaraan verbonden trekorgaan op de spoel van dat respectievelijke schakelorgaan in de oprolrichting op te rollen en tegelijkertijd het trekorgaan dat aan de spoel van het andere schakelorgaan is verbonden een zelfde lengte in de afrolrichting van de spoel af te rollen, waarbij de één of meer trekorganen het verstelorgaan van de versnellingseenheid verstellen.

3. Schakelinrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij één of meer van de in hoofdzaak flexibele trekorganen een kabel omvatten.

4. Schakelinrichting volgens conclusie 3, waarbij het verstelorgaan van de versnellingseenheid een loopwiel of as is waar de kabel één of meer slagen omheen gewikkeld is.

5. Schakelinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het schakelorgaan van een hendel is voorzien die het meeneemmechanisme in aangrijping met de spoel brengt.

6. Schakelinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de spoel rotatievast is verbonden met een tandwiel, en waarbij het meeneemmechanisme aangrijpbaar is met dit tandwiel.

7. Schakelinrichting volgens conclusie 6, waarbij de hendel met een veer is voorgespannen die de hendel in onbediende toestand in een ruststand brengt; - waarbij het meeneemmechanisme een scharnierbaar aangrijporgaan omvat dat zodanig met een veer is voorgespannen dat deze veer het aangrijporgaan in een bedrijfstand, waarbij de hendel door een gebruiker wordt bediend, in aangrijping met het tandwiel brengt.

8. Schakelinrichting volgens conclusie 7, waarbij het aangrijporgaan in de ruststand waarin de hendel onbediend is tegen een in de behuizing van het schakelorgaan aangebracht nokorgaan aanloopt, waardoor de voorspankracht van de veer van het aangrijporgaan wordt overwonnen en het aangrijporgaan uit aangrijping met het tandwiel wordt gebracht.

9. Schakelinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de versnellingseenheid een versnellingsnaaf is.

10. Schakelinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de versnellingseenheid een versnellingsbak is.

11. Schakelinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de versnellingseenheid een fietsversnellingseenheid is.

12. Schakelinrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de behuizing van het eerste schakelorgaan en de behuizing van het tweede schakelorgaan zijn geïntegreerd in één enkele behuizing.