NL9101657A - Transmissie met een trekorgaan, alsmede een vertand wiel voor toepassing daarin. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Transmissie met een trekorgaan, alsmede een vertand wiel voor toepassing daarin.

De uitvinding heeft betrekking op een transmissie met een trekorgaan, dat over een aandrijvend wiel en een aangedreven wiel ligt, waarbij beide wielen en het trekorgaan zijn voorzien van corresponderende vertandingen en uitsparingen.

Een dergelijke transmissie is bekend als onderdeel van een fiets voor het overbrengen van een roterende beweging van een, via crancks met pedalen verbonden, aandrijvend tandwiel naar een met het achterwiel coaxiaal, aangedreven tandwiel .

Teneinde over meerdere overbrengingsverhoudingen te kunnen beschikken is het bekend het aangedreven tandwiel en ge-bruikelijkerwijs ook het aandrijvende tandwiel meervoudig uit te voeren, waarbij naast elkaar opgestelde, opeenvolgende tandwielen toe- of afnemende aantallen tanden hebben, waarbij de transmissie is uitgerust met middelen voor het in axiale richting verplaatsen van het als een ketting uitgevoerde trekorgaan.

In verband met de beschikbare ruimte en de, naarmate de ketting over verder uit lijn staande tandwielen loopt, toenemende wrijving en slijtage, zijn gebruikelijkerwijs maximaal drie aandrijvende tandwielen en ten hoogste zeven aangedreven tandwielen aangebracht. Daarbij zijn diametraal tegenover elkaar gelegen, aandrijvende en aangedreven tandwielen om de voornoemde reden bovendien in de praktijk niet in combinatie bruikbaar. Het aantal praktisch beschikbare overbrengingen is derhalve kleiner dan het produkt van het aantal aandrijvende en het aantal aangedreven tandwielen.

Een bezwaar van deze bekende transmissie is, dat relatief grote verschillen tussen opeenvolgende beschikbare overbrengingen optreden. Dit is in het bijzonder het geval indien een grote spreiding van overbrengingen gekozen is.

Behalve de genoemde wrijving en slijtage bij gebruik van onderling niet in lijn staande tandwielen kleeft aan deze bekende transmissie bovendien het bezwaar, dat deze gecompliceerd en storingsgevoelig is, in het bijzonder naarmate het aantal tandwielen groter is.

De uitvinding heeft als doel een transmissie te verschaffen, waarbij de voornoemde bezwaren zijn ondervangen.

Dit doel wordt volgens de onderhavige uitvinding bereikt, doordat bij een transmissie van het in de aanhef beschreven type ten minste één van de wielen een variabele, instelbare effectieve diameter heeft en is voorzien van een in omtreksrichting verlopende streng die de vertanding van dat wiel draagt, welke streng op ten minste één plaats tegen verdraaien om de hartlijn van het wiel verankerd is en een neutrale buiglijn heeft, die in hoofdzaak een zelfde kromtestraal heeft als de neutrale buiglijn van het het over die streng gelegen trekorgaan.

Doordat ten minste één van de wielen een variabele effectieve diameter heeft, is het niet noodzakelijk voor het variëren van de overbrengingsverhouding het trekorgaan naar een ander, in axiale richting naastgelegen vertand wiel te verplaatsen. Het vertande trekorgaan kan desalniettemin in aan-grijping blijven met het vertande wiel, doordat de vertanding is aangebracht aan een in omtreksrichting verlopende streng. Wanneer de effectieve diameter van het wiel wordt gewijzigd, zal het op het verankerde gedeelte van de streng in omtreksrichting verplaatsen, zodat de steek van de vertanding in overeenstemming kan worden gehouden met de steek van de vertanding van het over het wiel verlopende trekorgaan. De vertanding van het trekorgaan kan aldus steeds in aangrijping blijven met de vertanding van het wiel, waarvan de effectieve diameter wordt gewijzigd.

De effectieve diameter kan zodanig stapsgewijs worden gewijzigd, dat het aantal tanden van de vertanding van het wiel telkens met één toe- of afneemt. Hierdoor staat tussen het grootste en het kleinste aantal tanden dat kan worden ingesteld een maximaal aantal mogelijkheden ter beschikking.

Doordat het trekorgaan steeds over dezelfde vertan-ding loopt wordt wrijving en slijtage door een over uit lijn staande tandwielen lopend trekorgaan vermeden.

Het trekorgaan kan bijvoorbeeld een conventionele fietsketting zijn, in welk geval de steek van de vertanding steeds gelijk blijft ongeacht de effectieve diameter van het wiel.

Het trekorgaan kan echter ook zijn voorzien van naar het wiel uitstekende tanden, zoals bijvoorbeeld bij een tand-riem het geval is, in dat geval dient de streng zodanig te zijn uitgevoerd, dat de steek van de vertanding bij een afnemende effectieve diameter afneemt in overeenstemming met de effectieve steek van een over het wiel verlopend trekorgaan. In het bijzonder dient de neutrale lijn van de streng in hoofdzaak een zelfde kromtestraal te hebben als de neutrale lijn van een over die streng verlopend trekorgaan.

De uitvinding is tevens belichaamd in een vertand wiel met een variabele effectieve diameter, dat is aangepast voor toepassing in een transmissie volgens de uitvinding.

Navolgend wordt de uitvinding nader geïllustreerd en toegelicht aan de hand van een de meeste voorkeur genietend uitvoeringsvoorbeeld, waarbij wordt verwezen naar de tekening. Daarbij toont: fig. 1 een zijaanzicht in doorsnede volgens de lijn II in fig. 2 van een vertand wiel met een gedeelte van een trekorgaan voor toepassing in een transmissie volgens een uitvoeringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding, fig. 2 een achteraanzicht in doorsnede volgens de lijn II-II in fig. 1, en fig. 3 een zijaanzicht overeenkomstig fig. 1 van een achtergedeelte van een fiets uitgerust met een transmissie volgens de onderhavige uitvinding.

In fig. 3 is een uitvoeringsvorm van de transmissie volgens de onderhavige uitvinding aangepast voor toepassing op een fiets in zijn geheel en in ingebouwde toestand weergegeven.

De transmissie omvat een trekorgaan 1, dat over een aandrijvend wiel 2 en een aangedreven wiel 3 ligt, waarbij beide wielen en het trekorgaan zijn voorzien van corresponderende vertandingen. Het trekorgaan is uitgevoerd als een ketting 1. de ketting loopt over een omleidingswiel 4 en een kettingspan-wiel 5.

Eén van de wielen 2, 3 - volgens dit voorbeeld het aangedreven wiel 3 - heeft een variabele, instelbare effectieve diameter en is voorzien van een in omtreksrichting verlopende streng 6 (figuren 1 en 2) die de vertanding van dat wiel 3 draagt. Met doorgetrokken lijnen is het wiel 3 in een eerste stand weergegeven en met onderbroken lijnen is het wiel 3 in een tweede stand met een kleinere effectieve diameter weergegeven.

De streng 6 is op ten minste één verankeringsplaats 7 tegen verdraaien om de as 31 van het wiel 3 verankerd. De streng is op zijn beurt uitgevoerd als een tandketting 6 met afwisselend brede schakels 8 en smalle schakels 9, die zijn verbonden door scharnierpennen 10. De scharnierpennen 10 definiëren een neutrale buiglijn 11 van de tandketting 6, die een zelfde kromtestraal heeft als de neutrale buiglijn 12 van de aandrijfketting 1.

Doordat de streng is uitgevoerd als een tandketting 6 kunnen de tanden op eenvoudige wijze uit hard materiaal zijn uitgevoerd, kan deze rekarm zijn en is deze combineerbaar met een conventionele aandrijfketting als trekorgaan.

Wanneer de effectieve diameter van het wiel 3 bij -voorbeeld wordt verkleind, roteert het op de verankeringsplaats 7 aansluitende gedeelte van de tandketting 6 om de hartlijn van het wiel van de verankeringsplaats 7 af, zodat de steek van de vertanding van de tandketting 6 niet evenredig aan de effectieve diameter van het wiel 3 verkleind wordt, maar aangepast blijft aan de steek van de over de vertanding liggende aandrijfketting 1. Bij toepassing van een aandrijfketting 1 volgens het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld blijft de steek steeds gelijk. Bij vergroting van de effectieve diameter van het wiel 3 treedt uiteraard het omgekeerde effect op.

Bij de transmissie volgens het in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld is één uiteinde 7 van de tandketting 6 tegen verdraaien om de hartlijn van het wiel 3 verankerd. De tandketting 6 loopt vanaf dat ene uiteinde 7 om tot een geleiding 13 nabij dat ene uiteinde 7 en langs die geleiding 13 naar een centraal gedeelte 14 van het wiel 3. Een op het andere uiteinde 15 van de tandketting 6 aansluitend gedeelte van die tandketting 6 bevindt zich in het centrale gedeelte 14 van het wiel 3.

Bij verkleinen van de effectieve diameter van het wiel 3 wordt telkens een schakel 10, 11 van de tandketting langs de geleiding 13 naar het centrale gedeelte 14 van het wiel geleid. Bij vergroten van het wiel 3 wordt telkens een schakel 10, 11 langs de geleiding naar de omtrek van het wiel 3 gevoerd. Doordat de tandketting 6 naar een centraal gedeelte 14 van het wiel 3 gevoerd wordt, kan worden volstaan met het buigen van de tandketting 6 om assen evenwijdig aan de hartlijn van het wiel 3 en is geen zijdelingse buiging van de tandketting 6 noodzakelijk. Dit voordeel treedt ook op indien de streng anders is uitgevoerd, bijvoorbeeld als een riem met uitsparingen en/of tanden of als een ketting zonder uitstekende tanden.

Het andere uiteinde 15 van de tandketting 6 is verbonden met een veerkrachtig orgaan 16, dat de tandketting 6 in het centrale gedeelte 14 van het wiel 3 opgewikkeld houdt. Door het veerkrachtige orgaan 16, dat is uitgevoerd als een spiraal-veer, wordt de tandketting 6 steeds strak getrokken gehouden, terwijl het veerkrachtige orgaan 16 bij vergroting van de effectieve diameter van het wiel 3 meegeeft, zodat het vereiste aantal schakels naar de buitenzijde van het wiel 3 kan schuiven.

Ter vergroting van de capaciteit van het centrale gedeelte 14 van het wiel 3 in axiale richting voor het axiaal naast elkaar leggen van wikkelingen van de streng 6 in het een- trale gedeelte, zonder' de streng 6 in zijdelingse richting af te hoeven buigen, kan deze om een conische kern (niet getoond) zijn gewikkeld. Hierbij hoeft de streng 6, voor het mogelijk maken van een bepaalde axiale afbuiging daarvan, slechts in beperkte mate tordeerbaar te zijn.

Van corresponderende tanden van opeenvolgende schalmen 8, 9 heeft er telkens ten minste één een tandvorm met een ondersnijding 37, d.w.z. dat één van de tandflanken van die tand van buiten naar binnen terugwijkt. Hierdoor wordt de grootte van door de tanden op de aandrijfketting 1 uitgeoefende, van het wiel af gerichte reactiekrachten beperkt. Bij voorkeur bevindt de ondersnijding zich telkens aan de buitenzijde van een schakel van de tandketting, zodat de vrije ruimte tussen twee opvolgende tanden van de tandketting bij ombuigen van de ketting niet verkleind wordt.

Het wiel 3 met een variabele effectieve diameter omvat, over zijn omtrek verdeeld, een aantal in radiale richting verplaatsbare segmenten 17, 18. De tandketting 6 strekt zich over van de hartlijn van het wiel 3 af gekeerde oppervlakken van die segmenten 17, 18 uit.

Door de segmenten 17, 18 in radiale richting te verplaatsen wordt de effectieve diameter van het wiel 3 vergroot of verkleind, terwijl de van de hartlijn af gekeerde oppervlakken van de segmenten de tandketting 6 steunen. Hiertoe is het aantal segmenten 17, 18 bij voorkeur zo groot, dat in de stand, waarin het wiel 3 zijn grootste effectieve diameter heeft, elke schakel 8, 9 op ten minste één segment 17, 18 steunt.

De segmenten 17, 18 zijn voorzien van groeven 36, die gezamenlijk een groef on omtreksrichting vormen, die de streng 6 geleidt en tegen kantelen ondersteunt.

De van de hartlijn van het wiel af gekeerde oppervlakken van de segmenten 17, zijn zodanig gekromd, dat deze, wanneer de segmenten 17 in de uiterste naar de hartlijn toe gelegen positie zijn gelegen, een in hoofdzaak cilindervormig oppervlak vormen. Hierdoor wordt in elke stand van het wiel 3 steeds een ondersteuning van de streng 6 zonder scherpe over-gangen verkregen.

Eén segment 18 is voorzien van een opening met de geleiding 13, waarlangs de streng 6 van de effectieve buitenomtrek van het wiel naar het centrale gedeelte 14 afgebogen is en is tevens verbonden met het verankerde uiteinde 7 van de tand-ketting 6. De ruimte tussen de laatste schakel van de tandket-ting 6 en de laatste schakel van de ketting die nog langs de effectieve buitenomtrek van het wiel 3 is gelegen kan zodoende tot een minimum beperkt blijven.

De streng 6 is tussen twee schijven 19, 20 gelegen, die elk zijn voorzien van een naar de streng 6 toe gekeerd conisch oppervlak 21, 22. Door de schijven 19, 20 naar elkaar toe te verplaatsen wordt de streng 6 naar buiten gedwongen, zodat de effectieve diameter van het wiel 3 wordt vergroot. Bij van elkaar af verplaatsen van de schijven 19, 20 treedt het omgekeerde effect op. Eventueel kan slechts één van de schijven zijn voorzien van een conisch oppervlak en kan de andere schijf bijvoorbeeld vlak zijn uitgevoerd. Het is dan van belang, dat maatregelen zijn getroffen, die kantelen van de streng 6 naar de vlakke schijf toe verhinderen.

Voor het onderling verplaatsen van de schijven 19 en 20 omvat het wiel 3 een verstel-element 23 met om de hartlijn verlopende, tegengesteld gewikkelde schroefdraden 24, 25 en hebben de schijven 19 en 20 met de genoemde schroefdraden 24, 25 samenwerkende schroefdraden 26 en 27. Door het verstel-element ten opzichte van de schijven 19, 20 te verdraaien worden die schijven naar elkaar toe verplaatst of van elkaar af verplaatst. Toepassing van schroefdraden biedt het voordeel, dat een grote krachtsversterking kan worden verkregen, die het mogelijk maakt de schijven 19, 20 zelfs dan naar elkaar toe te verplaatsen, wanneer op de aandrijfketting 1 een voortdurende aandrijfkracht wordt uitgeoefend. Een verder voordeel van het toepassen van schroefdraden voor het verstellen van de afstand tussen de schijven 19, 20 is, dat bij een voldoende kleine spoed een zelfremmend systeem wordt verkregen, waarbij verstel- ling door op de schijven uitgeoefende axiale krachten onmoge-lijk is.

De schijven zijn via pennen 28 onverdraaibaar en axiaal verschuifbaar verbonden met een wiel 29 van een fiets. Uiteraard kan tussen de schijven 19, 20 en het wiel 29 een vrijloopsysteem zijn aangebracht.

In plaats van twee tegengesteld gewikkelde schroefdraden kan het verstel-element ook zijn voorzien van slechts één met een schijf samenwerkende schroefdraad, waarbij de andere schijf axiaal gefixeerd is.

Voor het aandrijven van het verstel-element 23 is dit uitgerust met een verstel-wiel 30, waarbij de transmissie middelen 32 voor het afremmen van het verstel-element 23 ten opzichte van de schijven 19, 20 en middelen 33 voor het versnellen van het verstel- element 23 ten opzichte van de schijven 19, 20 omvat. Het verstel-wiel 30 maakt het uitoefenen van een relatief groot moment op het verstel-element 23 mogelijk en biedt een vergroot aangrijpingsgebied voor de genoemde middelen voor het versnellen of vertragen van het verstel-element 23 ten opzichte van de schijven 19, 20.

De middelen 33 voor het versnellen van het verstel-element 23 ten opzichte van de schijven 19, 20 omvatten een door het trekorgaan 1 aangedreven schijf 34 die in aangrijping kan worden gebracht met het verstel-wiel 30. Dit maakt het mogelijk door het trekorgaan 1 aangevoerde energie af te tappen en te benutten voor het bekrachtigen van het verstel-element 23.

De door het trekorgaan 1 aangedreven schijf 34 is verbonden met het omleidingswiel 4 en wordt daardoor in bedrijf meegenomen. Door deze schijf 34 in de met een pijl 35 aangeduide richting te verplaatsen kan deze in aangrijping worden gebracht met het verstel-wiel 30.

De middelen 32 voor het vertragen van het verstel-element 23 ten opzichte van de schijven 19, 20 zijn uitgevoerd als een door een bowden-kabel bediende rem. Ook hierbij kan door het trekorgaan 1 toegevoerde energie benut worden voor het bekrachtigen van het verstel-element 23.

Teneinde te bereiken, dat effectieve diameter van het wiel 3 telkens zodanig wordt versteld, dat een geheel aantal tanden aan de buitenomtrek wordt toegevoegd dan wel van de buitenomtrek wordt weggenomen, zijn de spoed van de schroefdraden 24, 25 van het verstel-element 23 en de hellingen van de conische gedeeltes 21, 22 van de schijven 19, 20 zodanig gekozen, dat een bepaalde hoekverdraaiing van het verstel-element 23 ten opzichte van de schijven 19, 20 resulteert in een verandering van het aantal langs de buitenomtrek gelegen tanden van de streng 6 met één tand. Daarbij zijn bij voorkeur aanslagen aangebracht voor het verdraaien van het verstel - element 23 over de bedoelde hoekverdraaiing, wanneer de middelen 32 of 33 voor het verdaaien van het verstel- element 23 ten opichte van de schijven 19, 20 éénmaal bediend worden.

De streng 6 kan direct tegen de conische oppervlakken van de schijven aanliggen. Voor het verkrijgen van een gemakkelijke verstelbaarheid van het wiel 3 is het echter bevorderlijk indien, zoals in de figuren 1 en 2 is weergegeven, de segmenten 17, 18 in radiale groeven 38 tussen de schijven 19, 20 verschuifbaar zijn.

Voor het variëren van de diameter van het wiel 3 zijn binnen het kader van de onderhavige uitvinding, behalve het voorgestelde systeem, nog vele andere systemen denkbaar. Zo kan bijvoorbeeld voor het in radiale richting verstellen van de segmenten een systeem worden toegepast zoals het in EP-A-0 084 160 - waarnaar hierbij wordt verwezen - beschreven systeem voor het verstellen van de positie van meenemers, waarop het trekorgaan aangrijpt.

Claims (16)

1. Transmissie met een trekorgaan (1), dat over een aandrijvend wiel (2) en een aangedreven wiel (3) ligt, waarbij beide wielen (2 en 3) en het trekorgaan (1) zijn voorzien van corresponderende vertandingen en uitsparingen, met het kenmerk, dat ten minste één van de wielen (2, 3) een variabele, instelbare effectieve diameter heeft en is voorzien van een in om-treksrichting verlopende streng (6) die de vertanding van dat wiel (3) draagt, welke streng (6) op ten minste één plaats (7) tegen verdraaien om de hartlijn van het wiel (3) verankerd is en een neutrale buiglijn (11) heeft, die in hoofdzaak een zelfde kromtestraal heeft als de neutrale buiglijn (12) van het over die streng (6) gelegen trekorgaan (1).

2. Transmissie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat één uiteinde van de streng (6) tegen verdraaien om de hartlijn van het wiel (3) verankerd is, de streng (6) vanaf dat ene uiteinde omloopt tot een geleiding (13) nabij dat ene uiteinde en langs die geleiding (13) naar een centraal gedeelte (14) van het wiel (3), waarin een op het andere uiteinde (15) van de streng (6) aansluitend gedeelte van de streng zich bevindt.

3. Transmissie volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het andere uiteinde (15) van de streng (6) is verbonden met een veerkrachtig orgaan (16), dat de streng (6) in het centrale gedeelte (14) van het wiel (3) opgewikkeld houdt.

4. Transmissie volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de streng (6) om een conische kern is gewikkeld .

5. Transmissie volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de streng (6) een ketting omvat, waarvan elke schalm (8, 9) twee radiaal uitstekende tanden omvat en twee opeenvolgende schalmen (8 en 9) telkens door een zich door de corresponderende tanden uitstrekkende pen (10) onderling zijn verbonden.

6. Transmissie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat van corresponderende tanden van opeenvolgende schalmen er telkens ten minste één een tandvorm met een ondersnijding (37) heeft.

7. Transmissie volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het wiel (3) met een variabele effectieve diameter, over zijn de omtrek verdeeld, een aantal in radiale richting verplaatsbare segmenten (17, 18) omvat, waarbij de streng (6) zich over van de hartlijn van het wiel (3) af gekeerde oppervlakken van de segmenten (17, 18) uitstrekt.

8. Transmissie volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de van de hartlijn van het wiel (3) af gekeerde oppervlakken van de segmenten (17, 18) zodanig gekromd zijn, dat deze, wanneer de segmenten (17, 18) in de uiterste naar de hartlijn toe gelegen positie zijn gelegen, een in hoofdzaak cilindervormig oppervlak vormen.

9. Transmissie volgens conclusie 2 en conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat één van de segmenten (18) is voorzien van een opening met de geleiding (13) waarlangs de streng (6) van de buitenomtrek van het wiel (3) naar het centrale gedeelte (14) afgebogen is, en tevens is verbonden met het verankerde uiteinde van de streng (6) .

10. Transmissie volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de streng (6) tussen twee schijven (19, 20) is gelegen, waarvan er ten minste één is voorzien van een naar de streng toe gekeerd conisch oppervlak (21, 22).

11. Transmissie volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het wiel (3) een verstel-element (23) met een om de hartlijn verlopende schroefdraad (24, 25) omvat en ten minste één van de schijven (19, 20) een met de genoemde schroefdraad (24, 25) samenwerkende schroefdraad (26, 27) heeft.

12. Transmissie volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het verstel-element (23) is uitgerust met een verstel -wiel (30), waarbij de transmissie middelen (32) voor het afremmen van het verstel-element (23) ten opzichte van de schijven (19, 20) en middelen (33) voor het versnellen van het verstel-element (23) ten opzichte van de schijven (19, 20) omvat.

13. Transmissie volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de middelen (33) voor het het versnellen van het verstel -element ten opzichte van de schijven (19, 20) een door het trekorgaan (1) aangedreven schijf (34) omvatten, die in aan-grijping kan worden gebracht met het verstel-wiel (23).

14. Transmissie volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat de schroefdraad (24, 25) van het verstel-element (23) en de helling van het conische gedeelte (21, 22) van de schijf (19, 20) zodanig is gekozen, dat een bepaalde hoekver-draaiing van het verstel-element (23) ten opzichte van de schijf (19, 20) resulteert in een verandering van het aantal langs de buitenomtrek gelegen tanden van de streng (6) met één tand, waarbij aanslagen zijn aangebracht voor het verdraaien van het verstel-wiel (23) over de bedoelde hoekverdraaiing wanneer de voor het verdraaien van het verstel-element (23) ten opzichte van de schijf (19, 20) éénmaal bediend worden.

15. Transmissie volgens één der conclusies 7-9 en één der conclusies 10-14, met het kenmerk, dat de segmenten (17, 18. in radiale groeven (38) tussen de schijven (19, 20) verschuifbaar zijn.

16. Vertand wiel (3) met een verstelbare effectieve diameter voor toepassing in een transmissie volgens één der voorgaande conclusies.