(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1. (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/PL94/00013

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Numer zgłoszenia: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/PL94/00013 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO95/01277, PCT Gazette nr 03/95 (51) IntCl6. B62M9/08 F16H 55/54 F16H 9/10 (54) Bezstopniowa przekładnia rowerowa z samoczynną regulacją przełożenia (30) Pierwszeństwo: ,DE,P (73) Uprawniony z patentu: Warszewski Jarosław Piotr, Chodzież, PL Zgłoszenie ogłoszono: BUP 17/95 (72) Twórca wynalazku: Jarosław Piotr Warszewski, Chodzież, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/98 (74) Pełnomocnik: Gołębniak Andrzej, Biuro Usług Patentowych PL B1 (57) 1. Bezstopniowa przekładnia rowerowa z samoczynną regulacją przełożenia, w której wieniec zębaty związany z korbami pedałów oraz wieniec zębaty tylnego koła rowerowego są opasane elastycznym cięgnem bez końca, zwłaszcza pasem zębatym, zaś co najmniej jeden z tych wieńców składa się z kilku zębatych segmentów o łukowym, przede wszystkim ewolwentowym zarysie zewnętrznym, równomiernie rozmieszczonych i wahhwie ułożyskowanych na obwodzie obrotowego korpusu nośnego, przy czym każdy segment jest wyposażony w sprężynę, wychylającą go względem korpusu nośnego, znamienna tym, że zębaty wieniec (4) tylnego koła rowerowego jest utworzony z niezależnie wychylnych, zębatych segmentów (6), które są sprzężone za pomocą cięgna (5) z przednim, zębatym wieńcem (2), związanym z korbami (1) pedałów, a nośny korpus (10) tylnego, segmentowego wieńca (4) jest przyłączony do piasty (3) tylnego koła rowerowego, zwłaszcza do mechanizmu (9) wolnego koła, przy czym segmenty (6) tylnego, zębatego wieńca (4) mają powrotne sprężyny (8, 8 ), których oddziaływanie jest skierowane w stronę wnętrza nośnego korpusu (10). F ig 1

2 Bezstopniowa przekładnia rowerowa z samoczynną regulacją przełożenia Zastrzeżenia patentowe 1. Bezstopniowa przekładnia rowerowa z samoczynną regulacją przełożenia, w której wieniec zębaty związany z korbami pedałów oraz wieniec zębaty tylnego koła rowerowego są opasane elastycznym cięgnem bez końca, zwłaszcza pasem zębatym, zaś co najmniej jeden z tych wieńców składa się z kilku zębatych segmentów o łukowym, przede wszystkim ewolwen towym zarysie zewnętrznym, równomiernie rozmieszczonych i wahliwie ułożyskowanych na obwodzie obrotowego korpusu nośnego, przy czym każdy segment jest wyposażony w sprężynę, wychylającą go względem korpusu nośnego, znam ienna tym, że zębaty wieniec (4) tylnego koła rowerowego jest utworzony z niezależnie wychylnych, zębatych segmentów (6), które są sprzężone za pomocą cięgna (5) z przednim, zębatym wieńcem (2), związanym z korbami (1) pedałów, a nośny korpus (10) tylnego, segmentowego wieńca (4) jest przyłączony do piasty (3) tylnego koła rowerowego, zwłaszcza do mechanizmu (9) wolnego koła, przy czym segmenty (6) tylnego, zębatego wieńca (4) mają powrotne sprężyny (8, 8 ), których oddziaływanie jest skierowane w stronę wnętrza nośnego korpusu (10). 2. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 1, znam ienna tym, że nośny korpus (10) tylnego, zębatego wieńca (4) składa się z dwóch tarcz (12), posiadających na swym obwodzie występy (11), przy czym pomiędzy tarczami (12) są rozmieszczone zębate segmenty (6), a przez występy (11) tarcz (12) przenikają trzpienie (13), na których są ułożyskowane wahliwie tylne części zębatych segmentów (6). 3. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 1, znam ienna tym, że każda sprężyna powrotna ma postać zginanej sprężyny (8). 4. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 1, znam ienna tym, że każda sprężyna powrotna ma postać rozciąganej sprężyny (8 ). 5. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 2 albo 3, znam ienna tym, że każdy trzpień (13) łożyskujący zębaty segment (6) wystaje swym końcem z jednej spośród dwóch tarcz (12) korpusu (10) i na tym końcu trzpienia (13) jest osadzona zwinięta część (14) powrotnej sprężyny (8), podczas gdy jeden koniec (15) powrotnej sprężyny (8), wystający stycznie z jej zwiniętej części (14), przenika obie tarcze (12), a drugi stycznie wystający koniec (16) powrotnej sprężyny (8) w jej napiętym stanie przenika przednią część zębatego segmentu (6) w pewnym odstępie od zwiniętej części (14) powrotnej sprężyny (8). 6. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 5, znam ienna tym, że wystające końce (16) napiętych, powrotnych sprężyn (8), które przenikają zębate segmenty (6), stykają się z zewnętrznym obwodem co najmniej jednej tarczy (12) korpusu (10), ograniczając wewnętrzne wychylenie zębatych segmentów (6). 7. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 5, znam ienna tym, że każdy segment (6) w stanie pełnego wychylenia na zewnątrz styka się z wystającym końcem (15) swej powrotnej sprężyny (8), przenikającym obie tarcze (12) korpusu (10). 8. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 1, znam ienna tym, że do zębatego wieńca (4) tylnego koła rowerowego jest przyporządkowany napinacz (17), który napręża zębaty pas (5). 9. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 1, znam ienna tym, że zębaty wieniec (4) tylnego koła rowerowego składa się z trzech zębatych segmentów (6). 10. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 1, znam ienna tym, że przedni, zębaty wieniec (2), związany z korbami (1) pedałów, składa się z kilku, najlepiej z trzech niezależnie wychylnych i równomiernie rozmieszczonych na jego obwodzie zębatych segmentów (19), które na swych zewnętrznych, ewolwentowych obrzeżach mają zęby (20) i w pobliżu swych tylnych końców są wahliwie ułożyskowane w obwodowo otwartym, obrotowym korpusie nośnym (22),

3 złączonym z korbami (1) pedałów, przy czym każdy zębaty segment (19) ma ściskaną sprężynę (23) o działaniu wypychającym, która z jednej strony jest przyłączona do przedniej części zębatego segmentu (19), a z drugiej strony do korpusu (22) w pobliżu osi przedniego, zębatego wieńca (2). 11. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 10, znam ienna tym, że ściskana sprężyna (23) ma postać sprężyny teleskopowej. 12. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 10, znam ienna tym, że ściskana sprężyna (23) ma postać sprężyny śrubowej. 13. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 1 albo 2, albo 10, znam ienna tym, że w każdym zębatym segmencie (6, 19) tylnego i przedniego wieńca (4, 2) co najmniej trzy zęby (7, 20) są zazębione z zębatym pasem (5). 14. Bezstopniowa przekładnia według zastrz. 1 albo 2, znam ienna tym, że korpus (10) podtrzymujący zębate segmenty (6) tylnego wieńca (4) stanowi zewnętrzną ścianę mechanizmu (9) wolnego koła. * * * W ynalazek dotyczy bezstopniowej przekładni rowerowej z samoczynną regulacją przełożenia, w której wieniec zębaty związany z korbami pedałów i wieniec zębaty tylnego koła rowerowego są opasane elastycznym cięgnem bez końca, zwłaszcza pasem zębatym. Z opisu patentowego EP nr znana jest przekładnia bezstopniowa z automatyczną regulacją przełożenia, stosowana przede wszystkim jako przekładnia rowerowa. Korby pedałów roweru są przytwierdzone do obrotowego korpusu nośnego, ułożyskowanego w ramie roweru. Na obwodzie tego korpusu znajduje się zespół sześciu równomiernie rozmieszczonych, wychylnych dźwigni dwuramiennych. Krótsze ramiona tych dźwigni są powiązane za pomocą wahli wych łączników, tworząc czworoboki przegubowe. Na dłuższych ramionach dźwigni znajdują się łukowe segmenty o ewolwentowym zarysie zewnętrznym. Cztery segmenty mają gładkie obrzeża, zaś dwa przeciwległe segmenty są uzębione. Para dźwigni jest wyposażona w spiralne sprężyny, które powodują wychylanie segmentów na zewnątrz korpusu nośnego. W korpusie tym znajdują się ponadto dwa mechanizmy hamulcowe, ograniczające wewnętrzne wychylanie segmentów. Na skutek wzajemnego powiązania wszystkie segmenty wychylają się jednocześnie i pod takim samym kątem, tworząc przedni wieniec zębaty przekładni. Piasta tylnego koła rowerowego ma wieniec zębaty o zasadniczo stałej średnicy roboczej. Oba wieńce są opasane elastycznym cięgnem bez końca, na przykład łańcuchem lub pasem zębatym. Znana przekładnia bezstopniowa ma bardzo skomplikowaną budowę i stosunkowo mały zakres regulacji przełożenia, ograniczony na skutek wzajemnego sprzężenia wychylnych segmentów w przednim wieńcu zębatym. Istota wynalazku polega na tym, że w przekładni bezstopniowej zębaty wieniec tylnego koła rowerowego jest utworzony z niezależnie wychylnych segmentów, które są sprzężone za pomocą cięgna z przednim wieńcem zębatym, związanym z korbami pedałów. Korpus nośny tylnego, segmentowego wieńca zębatego jest przyłączony do piasty tylnego koła rowerowego, zwłaszcza do mechanizmu wolnego koła. Poszczególne segmenty tylnego wieńca zębatego mają sprężyny powrotne, których oddziaływanie jest skierowane w stronę wnętrza korpusu nośnego. Korpus ten składa się z dwóch tarcz, posiadających na swym obwodzie występy. Pomiędzy tarczami są rozmieszczone segmenty zębate, a przez występy tarcz przenikają trzpienie, na których są ułożyskowane wahliwie tylne części tych segmentów. Każda sprężyna powrotna ma postać sprężyny zginanej lub rozciąganej. Z kolei każdy trzpień łożyskujący segment zębaty wystaje jednym swym końcem z jednej spośród dwóch tarcz korpusu i na tym końcu trzpienia jest osadzona zwinięta część sprężyny powrotnej. Jeden koniec tej sprężyny, wystający stycznie z jej zwiniętej części, przenika obie tarcze korpusu. Drugi stycznie wystający koniec sprężyny powrotnej, w jej napiętym stanie, przenika przednią część segmentu zębatego w pewnym odstępie od zwiniętej części tej sprężyny. Wystające końce napiętych sprężyn powrotnych, które przenikają segmenty zębate, stykają się z zewnętrznym

4 obwodem co najmniej jednej tarczy korpusu, ograniczając wewnętrzne wychylenie tych segmentów. Każdy segment w stanie pełnego wychylenia na zewnątrz, styka się z wystającym końcem swej sprężyny powrotnej, przenikającym obie tarcze korpusu nośnego. Do zębatego wieńca tylnego koła rowerowego jest przyporządkowany napinacz, który napręża pas zębaty. Wieniec ten składa się najlepiej z trzech segmentów zębatych. W korzystnym rozwiązaniu wynalazku również przedni wieniec zębaty, związany z korbami pedałów, składa się z kilku, najkorzystniej trzech niezależnie wychylnych segmentów zębatych, równomiernie rozmieszczonych na jego obwodzie. Segmenty te mają zęby na swych zewnętrznych, ewolwentowych obrzeżach i w pobliżu swych tylnych końców są wahliwie ułożyskowane w otwartym na obwodzie, obrotowym korpusie nośnym, który jest złączony z korbami pedałów. Każdy segment zębaty ma ściskaną sprężynę o działaniu wypychającym, która z jednej strony jest przyłączona do przedniej części segmentu, a z drugiej strony do korpusu nośnego w pobliżu osi przedniego wieńca zębatego. Sprężyna ściskana segmentu ma najlepiej postać sprężyny teleskopowej lub sprężyny śrubowej. W każdym segmencie zębatym przedniego i tylnego wieńca zębatego co najmniej trzy zęby są zazębione z pasem zębatym. Korpus podtrzymujący segmenty tylnego wieńca zębatego stanowi korzystnie zewnętrzną ścianę mechanizmu wolnego koła. Bezstopniowa przekładnia według wynalazku ma prostą i niezawodną konstrukcję, a dzięki zastosowaniu co najmniej jednego wieńca utworzonego z niezależnie wychylanych segmentów zębatych odznacza się szerokim zakresem regulacji przełożenia. W jej podstawowym rozwiązaniu tylko wieniec zębaty tylnego koła rowerowego ma wychylne segmenty, natomiast przedni wieniec zębaty, związany z korbami pedałów, ma zasadniczo stałą średnicę. Nastawianie przełożenia przekładni odbywa się samoczynnie, w zależności od sił wywieranych na pedały. Jeśli te siły są duże, na przykład podczas jazdy pod górę, wówczas nacisk pasa zębatego na wieniec tylnego koła powoduje wychylanie segmentów zębatych na zewnątrz korpusu nośnego wbrew oddziaływaniu sprężyn powrotnych. W rezultacie zwiększa się średnica tylnego wieńca zębatego, wskutek czego osiąga się mniejsze przełożenie przekładni. Ponieważ obciążenie poszczególnych segmentów ulega zmianom, w obrębie tylnego wieńca pas zębaty przemieszcza się po zmiennym torze o nieregularnym zarysie. Dzięki temu pokonywane są tak zwane punkty martwe, a momenty obrotowe są równomiernie przenoszone pasem zębatym pomiędzy obu wieńcami zębatymi. Jeżeli przekładnia bezstopniowa jest wykorzystywana w rowerach, przeznaczonych dojazdy w trudnych warunkach terenowych, wtedy również przedni wieniec zębaty, związany z korbami pedałów, tworzy się z wychylnych segmentów zębatych. Przy małym obciążeniu segmenty zębate tego wieńca są wychylane sprężynami na zewnątrz korpusu nośnego, a jednocześnie segmenty zębate tylnego wieńca są wpychane sprężynami powrotnymi do wnętrza korpusu nośnego, co odpowiada zwiększeniu przełożenia przekładni. Przy wzroście obciążenia układu napędowego, segmenty zębate obu wieńców wychylają się w odwrotnych kierunkach. Pod naciskiem pasa zębatego przedni wieniec zmniejsza, a tylny wieniec zwiększa swą średnicę, wskutek czego następuje zmniejszenie przełożenia przekładni. Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, którego kolejne figury przedstawiają: fig. 1 - widok z boku bezstopniowej przekładni rowerowej, w której wieniec zębaty tylnego koła rowerowego ma wychylne segmenty w stanie spoczynku; fig. 2 - widok z boku przekładni, w której oba wieńce zębate mają wychylne segmenty w stanie spoczynku; fig. 3 - widok z boku przekładni, w której oba wieńce zębate mają wychylne segmenty w stanie pełnego obciążenia. Jak pokazano na fig. 1, bezstopniowa przekładnia rowerowa według wynalazku posiada przedni wieniec zębaty 2, złączony z korbami 1 niepokazanych na rysunku pedałów, a także tylny wieniec zębaty 4, związany z piastą 3 niepokazanego tylnego koła rowerowego. Oba wieńce zębate 2 i 4 są opasane elastycznym cięgnem bez końca w postaci pasa zębatego 5. W pobliżu tylnego wieńca zębatego 4 znajduje się napinacz 17, naprężający dolny odcinek pasa 5. Tylny wieniec 4 jest utworzony z trzech niezależnie wychylnych segmentów zębatych 6, które są równomiernie rozmieszczone i wahliwie ułożyskowane na obrotowym korpusie nośnym 10. Korpus ten jest zamocowany do piasty 3 tylnego koła i stanowi zewnętrzną ścianę mechanizmu 9 wolnego koła. Segmenty 6 są wyposażone w sprężyny powrotne w postaci rozciąganych

5 sprężyn 8, które łączą przednie części segmentów 6 z korpusem 10, w związku z czym oddziaływanie tych sprężyn jest skierowane do wnętrza korpusu 10. Zewnętrzne obrzeże każdego segmentu 6 ma zarys ewolwentowy i posiada zęby 7. Pomiędzy zębami 7 znajdują się powierzchnie nośne 18. Do tych powierzchni przylega pas zębaty 5, który opasuje wychylne segmenty 6 tylnego wieńca 4 i sprzęga je z przednim wieńcem 2 o stałej średnicy roboczej. Zgodnie z fig. 2 i 3 nośny korpus 10 tylnego wieńca 4 składa się z dwóch równoległych tarcz 12 z obwodowymi występami 11, przy czym pomiędzy tarczami 12 są umieszczone segmenty zębate 6. Każdy z nich ma sprężynę powrotną w postaci zginanej sprężyny 8 typu agrafkowego. Przez występy 11 tarcz 12 przenikają poprzeczne trzpienie 13, na których są ułożyskowane wahliwie tylne części segmentów 6. Każdy trzpień 13 wystaje swym końcem z jednej spośród dwóch tarcz 12. Na wystającym końcu trzpienia 13 jest osadzona zwinięta część 14 zginanej sprężyny powrotnej 8, z której wystają stycznie dwa końce 15, 16. Pierwszy z nich przenika poprzecznie obie tarcze 12 korpusu 10 i w ten sposób jest unieruchomiony, natomiast drugi koniec 16 napiętej sprężyny 8 przenika poprzecznie przednią część segmentu 6 w pewnym odstępie od zwiniętej części 14 sprężyny 8. Wahliwy ruch segmentów 6 ograniczają oba wystające końce 15, 16 ich napiętych sprężyn 8. Końce 16, związane z segmentami 6, stykają się z zewnętrznym obwodem co najmniej jednej tarczy 12 korpusu 10 i w ten sposób ograniczają wewnętrzne wychylenie segmentów 6. Każdy segment 6 w stanie pełnego wychylenia na zewnątrz w kierunku obrotów korpusu 10 styka się z końcem 15 swej sprężyny 8, który przenika obie tarcze 12. Jak widać na fig. 2 i 3, również przedni wieniec 2 jest utworzony z trzech niezależnie wychylnych segmentów zębatych 19, równomiernie rozmieszczonych na jego obwodzie. Na ich zewnętrznych obrzeżach o zarysie ewolwentowym znajdują się zęby 20. Tylne części segmentów 19 są wahliwie ułożyskowane w otwartym od strony obwodu, obrotowym korpusie nośnym 22, do którego są przytwierdzone korby 1 niepokazanych pedałów. Segmenty 19 mają ściskane sprężyny 23, które wypychają je poza obręb korpusu 22. Każda ściskana sprężyna 23 jest zamocowana jednym końcem do przedniej części segmentu 19, a drugim końcem do korpusu 22 w pobliżu osi przedniego wieńca zębatego 2. Sprężyny 23 mają najkorzystniej postać pneumatycznych lub hydraulicznych sprężyn teleskopowych, lecz mogą być także zwykłymi sprężynami śrubowymi. Dzięki takiemu rozwiązaniu segmenty 19 w stanie spoczynku są wychylone przednimi końcami na zewnątrz korpusu 22. Ten wychylny ruch segmentów 19 jest ograniczony za pomocą niepokazanych zderzaków, które w przypadku stosowania sprężyn teleskopowych mieszczą się w ich wnętrzu. Ewolwentowy zarys segmentów 6, 19 sprawia, że pas zębaty 5 otacza 2/3 obwodu wieńców zębatych 4 i 2. W każdym segmencie 6, 19 co najmniej trzy zęby 7, 20 zazębiają się z pasem 5, co ogranicza jednostkowe naciski na pojedyncze zęby. Zgodnie z wynalazkiem przestawianie bezstopniowej przekładni rowerowej odbywa się samoczynnie pod wpływem sił, przenoszonych przez pas zębaty 5 z przedniego wieńca zębatego 2 na tylny wieniec zębaty 4. Gdy obciążenie wzrasta, zwłaszcza podczas jazdy pod górę, wówczas w rozwiązaniu przekładni według fig. 1 segmenty 6 tylnego wieńca 4 obracają się wokół trzpienia 13, pokonując opór sprężyn 8 i wychylają się na zewnątrz korpusu 10. W rezultacie wzrasta średnica tylnego wieńca zębatego 4, a więc maleje przełożenie przekładni. Przy spadku obciążenia segmenty 6 pod wpływem sprężyn 8 wychylają się z powrotem do wnętrza korpusu 10, zaś przełożenie przekładni odpowiednio wzrasta. Dzięki temu wysiłek rowerzysty jest w przybliżeniu stały. Znacznie większy zakres regulacji możliwy jest w rozwiązaniu przekładni przedstawionym na fig. 2 i 3. Przy dużym nacisku na pedały związane z przednim wieńcem 2, zębaty pas 5 powoduje wychylenie segmentów 19 do wnętrza korpusu 22 wbrew oporowi ściskanych sprężyn 23. Jednocześnie segmenty 6 tylnego wieńca 4 są wychylane na zewnątrz korpusu 10, wskutek czego przełożenie przekładni wydatnie zmniejsza się. Takie rozwiązanie samoczynnej przekładni bezstopniowej jest szczególnie przydatne w rowerach sportowych, na przekładni w rowerach górskich. Wysiłek rowerzysty można dodatkowo regulować przez odpowiedni dobór sprężyn 8, 8 i 23 o zróżnicowanych współczynnikach sprężystości.

6 Fig. 2

7 Fig. 3

8 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł.