NL8004284A

NL8004284A - CRANKSHAFT SYSTEM.

Info

Publication number: NL8004284A
Application number: NL8004284A
Authority: NL
Original assignee: Collet Bernard Gaston
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1981-01-29
Also published as: GB2055077A; IT1133460B; IT8012601A0; FR2462331A1

Description

»\ < '~-v D Ho/Se/Collet 1 Trapasstelsel.D \ Ho-Se / Collet 1 Crank system.

De uitvinding betreft een trapasstelsel voor een rijwiel omvattende twee armen, die verbonden zijn met een trapas, die een of meer tandwielen draagt, welke samenwerken met een ketting of overbrengingsmiddel dat het aan-5 drijfwiel van het rijwiel aangrijpt, waarbij het uiteinde van elke arm een pedaal draagt, die vrij roteerbaar is rond een as die evenwijdig loopt aan de trapas.The invention relates to a bicycle bottom bracket system comprising two arms connected to a bottom bracket carrying one or more gears which interact with a chain or transmission means engaging the drive wheel of the bicycle, the end of each arm carries a pedal, which is freely rotatable about an axis parallel to the bottom bracket.

Bij een trapasstelsel is de lengte van de hefboomas, d.w.z. de afstand die ligt tussen de geometri-10 sche as van een pedaal en de geometrische as rond welke het trapasstelsel draait in overeenstemming met een lengte die afhangt van de fysieke eigenschappen van de fietser.In a bottom bracket assembly, the length of the lever shaft, that is, the distance between the geometric axis of a pedal and the geometric axis about which the bottom bracket assembly rotates is in accordance with a length that depends on the physical properties of the rider.

De lengte van de momenteel gebruikte hefboomarm is een gemiddelde .The length of the lever arm currently used is an average.

15 Het is moeilijk zo niet onmogelijk mathematisch de door de fietser opgewekte energie bij elke pedaalslag, d.w.z. bij elke omwenteling van het pedaal, te analyseren.It is difficult, if not impossible, to mathematically analyze the energy generated by the cyclist with each pedal stroke, i.e. with every revolution of the pedal.

Dit is afhankelijk van de variatie van de tijdens een omwenteling van het pedaal uitgeoefende kracht. Of beter gezegd 20 deze kracht is afhankelijk van de fysiologische eigenschappen van de fietser.This depends on the variation of the force applied during one revolution of the pedal. Or rather this force depends on the physiological properties of the cyclist.

Wanneer evenwel proefnemingen worden gedaan door verschillende fietsers op een identiek en relatief lang parcours, ontstaat een duidelijke algemene mening van de 25 gebruiker (min of meer snel vermoeid, moeilijk....). Wanneer dergelijke proefnemingen op grote schaal zou verrichten kan men de ideale stand van de hefboomarm van het trapasstelsel vaststellen. Tegengesteld aan wat men vanzelfsprekend zal achten, is het niet mogelijk de lengte van de hef-30 boomarmen te vergroten om een groter koppel te krijgen in vergelijking met een zelfde door de fietser uitgeoefende kracht bij een veel kortere hefboomarm. Dit resulteert in een 2eer grote vermoeidheid zonder dat de geleverde energie wordt vergroot. De winst, die men krijgt door de vergroting 35 van de hefboomarm wordt vertaald in een snelle vermoeidheid Λ Λ n L n O LHowever, when tests are carried out by different cyclists on an identical and relatively long track, a clear general opinion of the user arises (more or less quickly tired, difficult ...). If such experiments were to be carried out on a large scale, the ideal position of the lever arm of the crankshaft system can be determined. Contrary to what one would take for granted, it is not possible to increase the length of the lever arms to obtain greater torque compared to the same force exerted by the cyclist with a much shorter lever arm. This results in a great fatigue without increasing the delivered energy. The gain, which is obtained by the enlargement of the lever arm, is translated into rapid fatigue L n O L

-2- van de fietser, aangezien elke voet een cirkelbaan doorloopt, die in dezelfde mate groter is geworden als de lengte van de hefboomarm.-2- of the cyclist, as each foot traverses a circular path, which has increased to the same extent as the length of the lever arm.

Een vergroting van de lengte van de hefboom-5 arm in de grootte orde van 10% b.v. (hetgeen overeenkomt met een lengte van 15 a 20 mm) is niet mogelijk zonder de vermoeidheid aanzienlijk te vergroten.An increase in the length of the lever-5 arm on the order of 10% e.g. (which corresponds to a length of 15 to 20 mm) is not possible without significantly increasing fatigue.

De uitvinding stelt zich ten doel deze bezwaren te ondervangen en verschaft een middel om de door de 10 fietser geleverde energie te vergroten zonder dat daarmede een snelle vermoeidheid gepaard gaat.The object of the invention is to overcome these drawbacks and to provide a means of increasing the energy supplied by the cyclist without accompanying rapid fatigue.

De uitvinding betreft een trapasstelsel met het kenmerk, dat elke arm een verbindingsmiddel aangebracht aan het uiteinde van de krukpen van de pedaal omvat tenein-15 de de lengte van de hefboomas van de pedaal tussen de pe-daalas rond welke de arm roteert en de geometrische as van de krukpen van de pedaal te wijzigen.The invention relates to a crankshaft assembly, characterized in that each arm comprises a connecting means arranged at the end of the crank pin of the pedal in the length of the lever shaft of the pedal between the pedal axis around which the arm rotates and the geometric change the axis of the crankpin of the pedal.

Volgens een voorkeursuitvoering is het verbindingsmiddel een orgaan met twee evenwijdige verschoven 20 assen, waarbij een van de assen roteerbaar aangebracht aan het uiteinde van de arm van het pedaalstelsel en de andere de krukpen van de pedaal vormt, waarbij deze beide assen op zichzelf weer evenwijdig lopen aan de as van het pedaal-stelsel en waarbij met name de pedaalas een schijf is,die 25 rotatievrij aangebracht is in een lager korresponderend met het uiteinde van elke pedaalarm, welke op gedecentreer'de wijze de tweede as die de krukpen van de pedaal vormt, draagt.According to a preferred embodiment the connecting means is a member with two parallel shifted axes, one of the axles being rotatably mounted on the end of the arm of the pedal system and the other forming the crank pin of the pedal, the two axes being parallel in themselves to the axle of the pedal assembly, and in particular the pedal axle is a disc, which is rotatably mounted in a bearing corresponding to the end of each pedal arm, which in a decentralized manner forms the second axle forming the crank pin of the pedal , wear.

Volgens de uitvinding wordt dus het koppel dat 30 de fietser levert vergroot zonder de baan die de voet van de fietser moet doorlopen te vergroten. De mathematische analyse van de energie die de fietser levert is zoals in het voorgaande is vermeld, vrijwel onmogelijk uit te voeren. Niettemin hebben in het geheim uitgevoerde proefnemingen 35 in het kader van de onderhavige uitvinding aangetoond, dat het veel minder vermoeiend is een bepaald parcours af te leggen (vlak, lange helling, steile helling) met een rijwiel uitgerust met een trapasstelsel volgens de uitvin- 80042 84 * Ί -3- ding ten opzichte van een bekend rijwiel of met andere woorden het bleek mogelijk met dezelfde graad van vermoeidheid eenbepaald parcours met het rijwiel volgens de uitvinding sneller af te leggen.According to the invention, the torque supplied by the cyclist is thus increased without increasing the path that the cyclist's foot must pass. The mathematical analysis of the energy supplied by the cyclist is, as mentioned above, almost impossible to perform. Nevertheless, secretly conducted experiments in the context of the present invention have shown that it is much less tiring to complete a given course (flat, long slope, steep slope) with a bicycle equipped with a crank system according to the invention 80042 With respect to a known bicycle or in other words it proved possible to complete a certain course with the bicycle according to the invention with the same degree of fatigue.

5 De snelheidswinst (of winst aan vermoeidheid) die verkregen werd bij de experimenten leverde een verbetering op in de orde grootte van 5 a 10 %.The speed gain (or fatigue gain) obtained in the experiments yielded an improvement of the order of 5 to 10%.

Het is met name interessant de pedaalas aan te brengen op een cirkelvormige plaat met eventueel een kogel-10 of naaldlagering. Hierdoor wordt een stijve konstruktie verkregen zonder de wrijvingskrachten te vergroten.It is particularly interesting to mount the pedal shaft on a circular plate with possibly a ball-10 or needle bearing. A rigid construction is hereby obtained without increasing the frictional forces.

Een zeer eenvoudig stelsel wordt verkregen door een van de assen van het verbindingsmiddel vrij roteerbaar aan te brengen aan het uiteinde van de pedaal en het door 15 middel van een verbindingsorgaan te bevestigen aan de as, die de pedaal opneemt.A very simple system is obtained by arranging one of the shafts of the connecting means in a freely rotatable manner at the end of the pedal and attaching it to the shaft receiving the pedal by means of a connecting member.

De uitvinding wordt aan de hand van de tekeningen van een uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt.The invention is elucidated on the basis of the drawings of an exemplary embodiment.

In de tekeningen toont: 20 Figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een trapasstelsel met twee armen volgens de uitvinding,In the drawings: Figure 1 shows a schematic side view of a two-arm bottom bracket system according to the invention,

Figuur 2 een bovenaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede van het stelsel uit fig.l,Figure 2 is a top view, partly in section, of the system of Figure 1,

Figuur 3 - 6 in zijaanzicht en bovenaanzicht een 25 andere uitvoeringsvorm, die in fig.3 en 4 de armen in de werkstand, de figuren 5 en 6 de armen in de niet-werkstand enFigures 3-6 in side view and top view of another embodiment, in which Figures 3 and 4 show the arms in the working position, Figures 5 and 6 the arms in the non-working position and

Figuur 7 een variant van het stelsel uit de figuren 1 en 2.Figure 7 is a variant of the system from Figures 1 and 2.

30 Volgens de figuren 1 en 2 bestaat het stelsel uit twee armen 1,1* die verbonden zijn met de as 3 welke een of meer tandwielen draagt , die met een ketting of rondsel afhankelijk van de wijze van overbrenging van het rijwiel samenwerkt. Deze delen zijn algemeen bekend en worden niet 35 in detail beschreven.According to Figures 1 and 2, the system consists of two arms 1,1 * which are connected to the shaft 3 which carries one or more sprockets, which cooperates with a chain or pinion depending on the mode of transmission of the bicycle. These parts are well known and are not described in detail.

De armen 1,1' zijn bijvoorbeeld op de as 2 bevestigd door middel van verbindingsorganen in de vorm van wiggen die opgenomen zijn in de ruimten 3.The arms 1,1 'are, for example, fixed to the shaft 2 by means of connecting members in the form of wedges which are received in the spaces 3.

800 4 2 84 -4-800 4 2 84 -4-

De rest van de beschrijving beperkt zich tot een beschrijving van de arm 1 en de organen, die de arm dragen. Voor overeenkomstige elementen worden de verwijzingscijfers gebruikt voorzien van een of meerdere accenten.The rest of the description is limited to a description of the arm 1 and the members carrying the arm. For corresponding elements, the reference numbers are used with one or more accents.

5 Het uiteinde 4 van de am 1 draagt vrij roteer- baareen as 5, die vast verbonden is met een as 6. De assen 5 en 6 liggen evenwijdig maar niet coaxiaal. De as 6 vormt de krukpen die de pedaal 7 draagt, en die eventueel verbonden is met een voetsteun 8. Voor de eenvoud van de beschrij-10 ving met name voor wat betreft het funktioneren van de inrichting volgens de uitvinding is het van belang de plaats vast te stellen van de geometrische assen X-X, Y-Y, Z-Z respektievelijk van de assen 2,5 en 6 welke evenwijdig lopen. De as Y-Y ligt op een afstand R van de as X-X en de as Y-Y 15 ligt op een afstand a van de as Z-Z.The end 4 of the am 1 carries freely rotatable shaft 5, which is fixedly connected to a shaft 6. The shafts 5 and 6 are parallel but not coaxial. The shaft 6 forms the crank pin which carries the pedal 7, and which is optionally connected to a footrest 8. For the simplicity of the description, it is important to use the device according to the invention. to determine the geometric axes XX, YY, ZZ and the axes 2,5 and 6 which are parallel. The axis Y-Y is at a distance R from the axis X-X and the axis Y-Y 15 is at a distance a from the axis Z-Z.

Onder deze omstandigheden is wanneer de assen X-X, Y-Y en Z-Z in deze volgorde liggen in een zelf'de vlak (rechter deel van de figuren 1,2) de as Z-Z op een afstand van(R+a) van de as X-X, terwijl indien de assen in hetzelfde vlak 20 liggen en de volgorde hebben X-X , Z-Z , Y-Y (linker gedeelte van fig.1,2) de afstand tussen de assen Z-Z en X-X gelijk aan (R-a) is.Under these conditions, when the axes XX, YY and ZZ are in this order in a self-plane (right part of Figures 1,2), the axis ZZ is at a distance (R + a) from the axis XX, while if the axes are in the same plane 20 and have the order XX, ZZ, YY (left part of fig. 1,2), the distance between the axes ZZ and XX is (Ra).

In een voorkeursuitvoering volgens de figuren 1 en 2 is het uiteinde van de as 5 in feite gevormd door 25 een schijf, die geplaatst is in een korresponderende opening aan het uiteinde van de pedaal. Elke pedaalarm heeft derhalve de vorm van een tennisracket. Teneinde de wrijvings-krachten tussen de schijf 5a,die het begin van de as 5 vormt en de ruimte la aan het uiteinde van de as 1 te 30 verminderen, kan men gebruik maken van kogel- of naaldlagers.In a preferred embodiment according to figures 1 and 2, the end of the shaft 5 is in fact formed by a disc, which is placed in a corresponding opening at the end of the pedal. Each pedal arm therefore has the shape of a tennis racket. In order to reduce the frictional forces between the disc 5a, which forms the start of the shaft 5 and the space 1a at the end of the shaft 1, use can be made of ball or needle bearings.

De krukpen 6 van de pedaal wordt gedragen door de schijf 5a, waarbij de straal van de schijf 5a enigszins groter is dan de afstand a tussen de assen Y-Y en Z-Z.The crank pin 6 of the pedal is carried by the disc 5a, the radius of the disc 5a being slightly greater than the distance a between the axes Y-Y and Z-Z.

In dit geval wordt het verbindingsorgaan 9 dat 35 verbonden is met de assen 5,6 gevormd door de schijf of de ring 5a.In this case, the connector 9 connected to the shafts 5,6 is formed by the disc or the ring 5a.

Het is eveneens interessant om de schijf te vervangen door een holle schijf of een ring.It is also interesting to replace the disc with a hollow disc or a ring.

800 4 2 84 « -5-800 4 2 84 «-5-

De figuren 3-6 tonen een tweede uitvoering die goedkoper en eenvoudiger is, dan de eerste. In dit geval wordt het verbindingsorgaan 9 gevormd door een arm die twee assen 5,6 draagt. Het uiteinde van de as 5 is uitstekend 5 vanaf één zijde van het orgaan 9 en de krukpen 6 steekt uit vanuit de andere zijde van het orgaan 9.Figures 3-6 show a second embodiment that is cheaper and simpler than the first. In this case, the connector 9 is formed by an arm carrying two shafts 5,6. The end of the shaft 5 protrudes 5 from one side of the member 9 and the crank pin 6 protrudes from the other side of the member 9.

Be figuren 3 en 4 tonen respektievelijk een zijaanzicht en een bovenaanzicht van een trapasstelsel waarin de krukpen 6 van de pedaal 7 op een afstand (Rta) van de 10 geometrische rotatieas van het stelsel X-X gelegen is.Figures 3 and 4 respectively show a side view and a top view of a crankshaft system in which the crank pin 6 of the pedal 7 is located at a distance (Rta) from the geometric axis of rotation of the system X-X.

Daarentegen is in de figuren 5 en 6 die respektieveli jk een zijaanzicht en een bovenaanzicht zijn, de as 6 van de krukpen van de pedaal naar binnen gebracht en bevindt de as zich op een afstand (R-a) van de rotatieas X-X 15 van het stelsel.In contrast, in Figures 5 and 6, which are respectively a side view and a top view, the shaft 6 of the crank pin of the pedal is introduced and the shaft is spaced (R-a) from the axis of rotation X-X 15 of the system.

Enerzijds zijn de figuren 1,2 en anderzijds de figuren 3,4 weergaven van de uiterste standen, die de as 6 of de pedaal 7 ten opzichte van de geometrische as X-X kan innemen.On the one hand, figures 1,2 and on the other hand figures 3,4 are representations of the extreme positions which axis 6 or pedal 7 can take with respect to geometric axis X-X.

20 Wanneer de wielrijder afwisselend op de pedalen trapt (rechts of links), die bij elke omwenteling zich voor hem in de richting van de verplaatsing bevindt, zal de as 6 op natuurlijke wijze de neiging hebben in de meest vooruit gelegen stand te komen d.w.z. dat de as 6 en de pedaal 25 7 een stand innemen, die ligt nabij die welkein de figuren 1 en 2 is aangeduid. Dankzij de op de pedaal 7 uitgeoefende kracht die gericht is naar achteren en naar voren, volgens de vector A (fig.l) , zal de hoek , die gevormd wordt tussen de arm 1 en hetverbindingsorgaan 9 tussen de assen of 30 dekrukpennen 5,6 de neiging hebben te openen en dichtbij 180° komen te liggen. Vervolgens beweegt de stand van het geheel zich langs de cirkelbaan waarbij de hoek minder groot wordt maar steeds nabij de 180° blijft over de helft van de omwentelingsbaan.20 When the rider alternately steps on the pedals (right or left), which in front of each revolution is in the direction of displacement, axle 6 will naturally tend to be in the most forward position ie that the shaft 6 and the pedal 25 assume a position close to that indicated in Figures 1 and 2. Thanks to the force exerted on the pedal 7 which is directed backwards and forwards, according to the vector A (fig. 1), the angle formed between the arm 1 and the connecting member 9 between the shafts or 30 crankpins 5,6 tend to open and come close to 180 °. Subsequently, the position of the whole moves along the circular path, the angle becoming less great, but always remaining close to 180 ° over half the rotation path.

35 In de terugkerende stand of achterste stand, d.w.z.35 In the recurring or rearmost position, i.e.

ongeveer op de helft van de achterste cirkelbaan van het pedaal (deel van de baan, die gelegen is achter een vertikaal door de geometrische as X-X) wanneer de voet van de gebruiker geen enkele kracht levert, maar door de beweging 800 42 84 -6- van de andere arm van het stelsel wordt meegenomen, neemt het verbindingsorgaan gevormd door de assen 5,6 en het verbindingselement 9 een stand in, die gelijk is aan die in de figuren 3 en 4 d.w.z. dat de as 6 of Z-Z zich bevindt 5 tussen de geometrische assen X-X en Y-Y.about half of the rear circular trajectory of the pedal (part of the track, which is located behind a vertical through the geometric axis XX) when the user's foot does not exert any force, but by the movement 800 42 84 -6- of the other arm of the system, the connecting member formed by the shafts 5,6 and the connecting element 9 assumes a position equal to that in Figures 3 and 4, ie the shaft 6 or ZZ is located between the geometric axes XX and YY.

In een eerste benadering neemt de voet van de wielrijder een konstante politie op de bewegingsbaan in, aangezien de as 6 een baan beschrijft, die vrijwel cirkel-vormig is en ontleend wordt aan de cirkelvormige baan van 10 de as 5 met middelpunt de geometrische as X-X gevolgd door een translatie overeenkomstig de afstand tussen de assen Y-Y/Z-Z ei vervolgens de helling van de voet van de wielrijder.In a first approximation, the cyclist's foot occupies a constant police force on the trajectory, since the axis 6 describes a trajectory, which is almost circular and derived from the circular trajectory of the axis 5 with the geometric axis XX center followed by a translation corresponding to the distance between the axles YY / ZZ and then the slope of the rider's foot.

Afgezien van de lichte verschillen in de helling 15 van de voet, is in de praktijk de baan niet precies cirkelvormig. Deze afwijkingen zijn echter klein en kunnen meestal verwaarloosd worden. De voet van de wielrijder doorloopt dus een cirkelvormige baan met dezelfde straal R als de straal van de baan van de as 5 rond de as X-X, hetgeen be-20 tekent, dat de beweging van de voet analoog is aan die welke uitgevoerdlwordt in een bekend pedaalstelsel, waarbij echter de arm van de hefboom op belangrijke wijze varieert daar, in het aktieve deel van de baan (de voorste helft) de lengte van de hefboomas groter is dan de lengte R en gelijk is 25 in het belangrijkste deel van de baan aan (R+a). In het passieve deel van de baan (achterste helft) is de lengte kleiner dan de lengte R en ligt in de buurt van (R-a).Apart from the slight differences in the slope of the foot, in practice the track is not exactly circular. However, these deviations are small and can usually be neglected. Thus, the cyclist's foot traverses a circular trajectory of the same radius R as the radius of the trajectory of axle 5 about axis XX, which means that the movement of the foot is analogous to that performed in a known pedal system, however, the arm of the lever varies significantly there, in the active part of the track (the front half) the length of the lever shaft is greater than the length R and equals 25 in the main part of the track (R + a). In the passive part of the track (rear half), the length is less than the length R and is close to (R-a).

Fig.7 toont schematisch een uitvoeringsvorm van de arm 1, in de vorm van een racket, die lichter gemaakt 30 is door middel van een uitsparing lb en waarvan de opening een ring 5a opneemt, die voorzien is van een gat 5b om de krukpen van het pedaal 7 (niet getekend) op te nemen.Fig. 7 schematically shows an embodiment of the arm 1, in the form of a racket, which has been made lighter by means of a recess 1b and of which the opening receives a ring 5a, which is provided with a hole 5b around the crank pin of to record the pedal 7 (not shown).

In de praktijk is de lengte "a" in de grootte orde van 10 è 40 mm.In practice, the length "a" is of the order of 10 to 40 mm.

800 42 84800 42 84

Claims

1. Bicycle crank system comprising two arms connected to a rotary shaft carrying one or more gears which interact with a chain or transmission means engaging the drive wheel of the bicycle, the end of each pedal arm carries a pedal freely rotatable about an axis which is parallel to the axis of the crankshaft assembly, characterized in that each arm carries a connector connected at its end to the crank pin of the pedal to achieve the length of the lever arm of the pedal between the axle. of the crankshaft around which the arm rotates and change the geometric axis of the crankpin of the pedal.

2. Crank system according to claim 1, characterized in that the connecting means is a member with two parallel shifted shafts, one of the shafts being rotatably mounted on the end of the arm and the other shaft the crank pin of the pedal, both axes themselves being parallel to the axis of the pedaling axis system.

3. Crank system according to claim 2, characterized in that the pedal shaft is a disc, which is freely rotatably arranged in a corresponding opening at the end of each arm and which supports the second axis forming the crank pin for the pedal in a decentralized manner. .

Crank system according to claim 3, characterized in that the disc has a recess and has the shape of a ring.

5. Crank system according to claim 2, characterized in that the connecting member with two shifted axes is formed by a part carrying two axes, which are connected by a connecting member. 800 4284