DE627600C

DE627600C - Device for automatically changing the transmission ratio on bicycles, motorcycles and other power transmission devices

Info

Publication number: DE627600C
Application number: DES114954D
Authority: DE
Original assignee: WILLI SEIFERT
Current assignee: WILLI SEIFERT
Priority date: 1934-08-01
Filing date: 1934-08-01
Publication date: 1936-03-19

Description

Vorrichtung zum selbsttätigen Ändern der übersetzung bei Fahrrädern, Motorrädern und anderen Kraftübertragungsvorrichtungen Bei Fahrrädern, Motorrädern o. dgl. besteht das Bedürfnis, die Übersetzung zwischen der Kurbelwelle und der Hinterradachse derart veränderlich zu machen, daß beim Fahren auf ebener Strecke eine große und beim Befahren von Bergstrecken eine kleine Übersetzung wirksam ist, wobei sich die Geschwindigkeit der Kurbelwelle nicht zu verändern braucht. Zu diesem Zweck hat man bereits Vorrichtungen gebaut, mit deren Hilfe verschiedene Übersetzungsverhältnisse eingestellt werden 'können. Es ist auch bekannt, das durch den veränderlichen Widerstand der Fahrbahn gegen die Fortbewegung hervorgerufene veränderliche Drehmoment zum selbsttätigen Verändern der von den Antriebsachsen .aufeinander ausgeübten Drehkräfte zu verwenden. Zu diesem Zweck wurden bei Fahrrädern die auf der Tretkurbelwelle und auf der Hinterradachse befestigten Kettenräder ersetzt durch Spiralfedern, deren inneres Ende auf der zugehörigen Achse befestigt war, während das äußere Ende auf der darunterliegenden Spiralwindung schleifte. Diese Spiralfedern, über die ein Treibriemen gelegt wurde, 'waren so angeordnet, daß die eine Spiralfeder im normalen Zustand zum Teil. aufgewickelt, die andere teilweise zusammengewickelt ist. Bei scharfem Antrieb windet sich die auf der Tretkurbehvelle befestigte Spiralfeder weiter zusammen, wogegen sich die auf der Hinterradachsie befestigte Spiralfederentsprechend aufrollt. Der Durchmesser des Antriebsrades verkleinert sich also, und der Durchmesser des angetriebenen Rades vergrößert sich, so daß das übersetzungsverhältnis kleiner und damit günstiger wird.Device for automatically changing the gear ratio on bicycles, Motorcycles and other power transmission devices On bicycles, motorcycles o. The like. There is a need, the translation between the crankshaft and the To make rear axle so changeable that when driving on a flat track a large and a small translation is effective when driving on mountain stretches, the speed of the crankshaft need not change. To this Purpose one has already built devices with the help of different gear ratios can be set '. It is also known that through the variable resistance the road against the movement caused variable torque to automatic changing of the rotary forces exerted on one another by the drive axles to use. For this purpose, bicycles were fitted with the pedal crankshaft and sprockets attached to the rear wheel axle replaced by spiral springs, whose inner end was attached to the associated axle, while the outer end was on the spiral winding underneath dragged. These coil springs over which a Drive belts were placed, 'were arranged so that the one spiral spring in the normal Condition in part. wound, the other is partially wound together. at The spiral spring attached to the crank shaft winds with a sharp drive further together, whereas the spiral spring attached to the rear axle moves accordingly rolls up. The diameter of the drive wheel is therefore reduced, and so is the diameter of the driven wheel increases, so that the transmission ratio is smaller and thus becomes cheaper.

Wenn auch der Grundgedanke dieser Vorrichtung ausführbar und richtig ist, so ergeben sich doch im Betriebe Schwierigkeiten insofern, als das Spannen und Entspannen der Spiralfedern Hemmungen erleidet und überhaupt die Anwendung solcher radial federnder Spiralen beim Fahrradantrieb nicht wünschenswert erscheint.Even if the basic idea of this device is feasible and correct is, then difficulties arise in the company insofar as the tensioning and relaxation of the coil springs suffers inhibitions and the application of such in general radially resilient spirals appear undesirable in the bicycle drive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun;Ue, eine verbesserte Vorrichtung zum selbsttätigen Ändern der Übersetzung bei Fahrrädern, Motorrädern u. dgl. zu schaffen, wobei insbesondere die bisher bekannten Spiralfedern rur°h Bauteile ersetzt werden, die in radialei Rizhtung starr sind.The invention is therefore based on the object of an improved Device for automatically changing the gear ratio on bicycles, motorcycles To create and the like, in particular the previously known spiral springs rur ° h Components are replaced that are rigid in radial direction.

Die Erfii:`,%lg löst diese Aufgabe dadurch, daß die Übersetzungsräder (also beim Fahrrad das Tretkurbelrad und das Antriebsrad des Hinterrades) aus je zwei an sich bekannten, im Abstande veränderlichen, starren Scheiben mit kegeligean Zwischenraum bestehen, von denen jeweils eine Scheibe mit Innengewinde versehen ist und auf Centsprechenden Gewindegängen der zugehörigen Welle gegenüber der anderen, axial unverschiebbaren Scheibe verschraubt werden kann. Dabei werden die mit dem übertragungsmittel (Seil, Kette, Rieirien o. dgl.) zusamm@enwirkenden Radkränze von radial beweglichen Stegen gebildet, die zwischen den kegeligen Scheiben angeordnet und mittels rollender Zwischenglieder, z. B. Kugeln, in radialen Nuten oder Vertiefungen der Scheiben geführt sind. Die Stege bilden in ihrer Gesamtheit den Radkranz, um den das übertragungsmittel .eineinhalbmal herumgelegt ist.The result: `,% lg solves this problem in that the transmission gears (So on a bicycle the crank wheel and the drive wheel of the rear wheel) from each two per se known, variable in distance, rigid disks with conical Gaps exist, each of which is provided with a disc with an internal thread is and on cent-speaking Threads of the associated shaft can be screwed against the other, axially immovable disc. Included are those that interact with the means of transmission (rope, chain, rope, etc.) Wheel rims formed by radially movable webs between the conical discs arranged and by means of rolling intermediate members, for. B. balls in radial grooves or recesses of the disks are performed. The webs form in their entirety the wheel rim around which the transmission device is wrapped one and a half times.

Auf diese Weise entsteht eine zuverlässige Kraftübertragung, die allen Anforderungen, wie sie beim Fahrrad- und Motorradbetrieb gestellt werden müssen, entspricht und sich stufenlos dem veränderlichen Drehmoment des Kurbelantriebes anpaßt.In this way, a reliable power transmission is created for everyone Requirements as they have to be made when using bicycles and motorcycles, corresponds to the variable torque of the crank drive adapts.

Gegenüber -den bekannten Wechselgetrieben mit aus zwei gegeneinander einstellbaren kegeligen Scheiben bestehenden übersetzungsrädern hat der Erfindungsgegenstand den Vorteil des leichten Anspreehens und des - dadurch ermöglichten .selbsttätigen Verstelllens. Das Übertragungsmittel liegt nämlich nicht unmittelbar ;auf der Innenfläche der gegeneinander verschiebbaren Scheiben an, sondern auf besonderen, den Radkranz bildenden Stegen. Diese Stegstücke gleiten auf den Innenflächen der kegeligen Scheiben mit rollender. Reibung, also mit geringstem Widerstand, so daß der durch Federn erzeugte Axialdruck vollkommen genügt, um, die Segmentstücke bei jeder kleinsten Änderung des Drehmoments völlig selbsttätig entsprechend nach innen oder nach außen zu' verschieben.Compared to the known change gears with out of two against each other adjustable tapered disks existing transmission gears is the subject of the invention the advantage of being easy to address and the - thereby enabled. self-acting Adjustment. The transmission medium is not directly on the inner surface the mutually displaceable disks, but on a special one, the wheel rim forming webs. These web pieces slide on the inner surfaces of the conical washers with rolling. Friction, so with the least resistance, so that the springs The generated axial pressure is completely sufficient to, the segment pieces with every smallest Change of torque completely automatically inwards or outwards accordingly to 'move.

In. der Zeichnung' ist als Erläuterung des Erfindungsgegenstandes eile Ausführungsbeispiel dargestellt.In. the drawing 'is as an explanation of the subject matter of the invention Express embodiment shown.

Fig. i -ist ein Aufriß der Antriebsscheibe, die auf der Tretkurbelwelle sitzt.Fig. I - is an elevation view of the drive pulley resting on the crankshaft sits.

Fig.2 zeigt eine Seitenansicht im Schnitt nach der Linie II-II der Fig. i.Fig.2 shows a side view in section along the line II-II of Fig. I.

Fig.3 ist ein Aufri:ß der Antrnebsscheibe des Hinterrades. ' Fig. q. ist eine Seitenansicht im Schnitt nach der Linie IV- IV der Fig. 3.Fig. 3 is an elevation of the rear wheel drive disc. 'Fig. q. FIG. 3 is a side view in section along the line IV-IV of FIG.

Fig. 5 zeigt schematisch zwei Stellungen der Kraftübertragung: Auf der Hinterradachse i o. ist ein Gewindekörper i i befestigt, dessen Gewinde in ein entsprechendes Muttergewinde der Scheibe 12 eingreift. Gegenüber der Scheibe 12. ist eine zweite ähnliche Scheibe 13 angeordnet, die lose drehbar, aber gegeit axiale Verschiebung gesichert, auf der Schraubkappe 14 angeordnet ist. An der Scheibe 13 Sind Stifte 15 befestigt, deren freie Enden durch entsprechende Löcher in der Scheibe i2 hindurchragen. Zwischen den beiden Scheiben 12 und 13 ist eine Feder 16 angeordnet, die bestrebt ist, die Scheibe 12 von der Scheibe 13 zu entfernen, also den Abstand zwischen den beiden Scheiben zu vergrößern. Die Vorspannung der Feder 16 kann mit Hilfe der Schraubkappe 14 verändert werden. Die Scheiben 12 und i_3 sind so angeordnet und ausgebildet, daß sich ih: Zwischenraum 17 von außen= nach innen verjüngt. Die Innenwand jeder Scheibe ist mit radialen Nuten 18 ausgestattet. In diesen Nuten laufen Kugeln i9 o. dgl., und diese wiederum sind in Stegen 2o gelagert.Fig. 5 shows schematically two positions of the power transmission: On the rear axle i o. A threaded body i i is attached, the thread of which is in a corresponding nut thread of the disk 12 engages. Opposite the disc 12. a second similar disc 13 is arranged, loosely rotatable but mutually axial Shift secured on the screw cap 14 is arranged. On the disc 13 Are pins 15 attached, their free ends through corresponding holes in the disc i2 protrude. A spring 16 is arranged between the two disks 12 and 13, which strives to remove the disc 12 from the disc 13, so the distance between the two discs to enlarge. The bias of the spring 16 can with Using the screw cap 14 can be changed. The disks 12 and i_3 are arranged in this way and designed that ih: space 17 tapers from the outside = to the inside. the The inner wall of each disk is provided with radial grooves 18. In these grooves balls run i9 or the like, and these in turn are stored in webs 2o.

Das auf der Tretkurb,el-#velle 2 i befestigte Übersetzungsrad ist ähnlich ausgebildet wie das übersetzungsrad auf der Hinterradachse. Auf der Tretkurbelwelle 2 1 ist eine Scheibe 22 lose drehbar, aber gegen Axialverschiebung gesichert, angeordnet. Die zweite Scheibe 23 ist auf das Gewinde 2q. der Tretkurbelwelle 21 aufgeschraubt und trägt die Führungsstifte 25. Eine Feder 26, deren Vorspainlüng mit Hilfe der Mutter 27 verändert werden kann, ist bestrebt, die Scheibe 23 stets an die Scheibe 2a heranzupressen. In deal kegeligen Zwischenraum der Scheiben 22 und 23 sind die Stege 28 ,angeordnet, deren das Übertragungsmittel tragende Fläche 29 halbkreisförmig gekrümmt ist. Die Stege 28 sind mit Kugeln, Rollen, Walzen o. dgl. 3o versehen, die in den radialen Nuten 31 der beiden Scheiben verschiebbar geführt sind.The transmission wheel attached to the pedal crank, el- # velle 2 i similar to the transmission wheel on the rear axle. On the crankshaft 2 1, a disk 22 is loosely rotatable but secured against axial displacement. The second washer 23 is on the thread 2q. the crankshaft 21 screwed and carries the guide pins 25. A spring 26 whose Vorspainlüng with the help of Nut 27 can be changed, endeavors to keep the washer 23 always on the washer 2a to press. In deal tapered space between the discs 22 and 23 are the Web 28, arranged, whose surface 29 carrying the transmission medium is semicircular is curved. The webs 28 are provided with balls, rollers, cylinders or the like 3o, which are slidably guided in the radial grooves 31 of the two disks.

Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel besteht das zur Kraftübertragung benutzte Mittel aus einem Seil 32, das um, jedes Rad eineinhalbmal herumgelegt .ist. Das Seil ist durch eine elastische Kupplung geschlossen. Die Reibung, die für eine gleitlose Übertragung der Kraft nötig ist, wird durch entsprechende Spannung des Seiles erzeugt. Durch Verwendung eines geeigneten Baustoffes oder Zwischenschaltung eines aus geeignetem Baustoff bestehenden Körpers läßt sich jede gewünschte Reibungshöhe erzielen.. Die axial bewegliche Scheibe 23 der Tretkurbelwelle ist in Richtung der Vorwärtsfahrt auf der rechten Seite, die axial bewegliche Scheibe 12 der Hillterradachse auf der linken Seite der senkreehteri Mittellängsebene des Seiltriebes angeordnet, so daß das Antriebsseil immer in einer zu den Scheiben parallelen Ebene geführt wird.In the chosen embodiment, used for power transmission means consists of a cable 32, which at any wheel .is wrapped one and a half. The rope is closed by an elastic coupling. The friction that is necessary for a smooth transmission of the force is generated by the appropriate tension on the rope. Any desired level of friction can be achieved by using a suitable building material or interposing a body made of a suitable building material Arranged perpendicular central longitudinal plane of the cable drive so that the drive cable is always guided in a plane parallel to the pulleys.

In Fig.2 ist die äußerste Stellung der Scheibe 23 und die innerste Stellung der Stege 28 mit gestrichelten Linien dargestellt, wogegen Fig. q. die äußerste Stellung der Stege 2o und die entsprechende Stellung der axial beweglichen Scheibe 12 mit gestrichelten Linien zeigt. Im oberen Teil der Fig. i sind drei Stege in ihrer äußersten Stellung abgebildet" im mittleren Teil der Fig. i sind drei Stege. in ihrer innersten Stellung gezeichnet, und im unteren Teil der Fig. i sind nur die Führungsnuten 31 veranschaulicht. Im rechten oberen Teil der Fig. 3 ist mit gestrichelten Linien die äußerste Stellung und mit ausgezogenen Linien die innerste Stellung eines Steges dargestellt.In Fig.2 is the outermost position of the disc 23 and the innermost Position of the webs 28 shown with dashed lines, whereas Fig. Q. the outermost position of the webs 2o and the corresponding position of the axially movable Disc 12 shows with dashed lines. In the upper part of Fig. I are three webs shown in their outermost position "in the middle part of Fig. i are three webs. drawn in their innermost position, and in the lower part of the Only the guide grooves 31 are illustrated in FIG. In the upper right part of the Fig. 3 is the extreme position with dashed lines and with solid lines the innermost position of a web is shown.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Im Ruhezüstiande nehmen alle Teile die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage ein. Das Antriebsrad A (Fig. 5) der Tretkurbehvelle hat also seinen größten Durchmesser, das Übersetzungsrad B auf der Hinterradachs.e seinen kleinsten Durchmesser, d. h. die Stege 28 befinden sich in ihrer äußersten Stellung, wogegen sich die Stege 2o in ihrer innersten Stellung .befinden. Sobald aber die Tretkurbelwelle 21-mit bestimmter gleichbleibender Kraft gedreht wird, schraubt sich das Gewinde 24 dieser Welle in das Innengewinde der Scheibe 23 hinein. Die Scheibe 23 wird daher von der Scheibe 22 weg axial verschoben, da sie durch die Stifte 2,5 ,am Drehen verhixldert ist. Das axiale Verschieben der Scheibe 23 hat ein Spannen der Feder 26 zur Folge: Infolgedessen kommt das Verschieben der Scheibe 23 in dem Augenblick zum Stillstand, in dem die Kraft, die die Scheibe 23 von der Scheibe 22 zu entfernen sucht, der Spannkraft der Feder 26 das Gleichgewicht hält. Das Vergrößern des Abstandes zwischen den Scheiben 22 und 23 hat zur Folge, daß sich die Stege 29 nach der Welle 21 zu bewegen. Der wirksame Durchmesser des Antriebsrades wird also verringert. Sobald der Gleichgewichtszustand zwischen der Antriebskraft und der Gegenkraft der Feder 26 ,erreicht ist, wird die Antriebskraft von den Pedalen auf das Seil und von diesem ,auf den Antrieb am Hinterrad übertragen. Diese Kraft versucht nun, am Hinterrad die Scheiben 12 und 13 zu drehen. Das Drehen der Scheibe 12 hat aber zur Folge, daß sie sich auf das Gewinde i i unter Spannung der Feder 16 aufschraubt. Da sie sich hierbei der Scheibe 13 nähert, wird der Abstand zwischen den beiden Scheiben verringert, was eine entsprechende radiale Biewegung der Stege 2o nach außen und damit ein Vergrößern des wirksamen Durchmessers des Antriebsrades zur Folge hat. Sobald sich zwischen der Antriebskraft und der durch die Spannung der Feder 16 erzeugten Gegenkraft der Gleichgewichtszustand ausgebildet hat, wird die Nabe mitgenommen und das Hinterrad gedreht.The mode of operation of the device described is as follows: At rest all parts assume the position shown with solid lines. The drive wheel A (Fig. 5) of the pedal crank shaft has its largest diameter, the transmission wheel B on the rear axle. E its smallest diameter, d. H. the webs 28 are located in their outermost position, whereas the webs 2o are in their innermost position .are located. But as soon as the crankshaft 21-with a certain constant force is rotated, the thread 24 of this shaft is screwed into the internal thread of the Washer 23 in. The disk 23 is therefore axially displaced away from the disk 22, since it is entangled in turning by the pins 2.5. The axial displacement of the Washer 23 causes the spring 26 to be tensioned: as a result, it moves the disk 23 comes to a standstill at the moment when the force exerted by the disk 23 from the disc 22 seeks to remove the tension force of the spring 26 the balance holds. Increasing the distance between the discs 22 and 23 has the consequence that the webs 29 move after the shaft 21. The effective diameter of the The drive wheel is therefore reduced. As soon as the state of equilibrium between the Driving force and the opposing force of the spring 26 is reached, the driving force from the pedals to the rope and from this to the drive on the rear wheel. This force tries to turn the disks 12 and 13 on the rear wheel. The turning but the consequence of the disk 12 is that it is under tension on the thread i i the spring 16 is screwed on. Since it approaches the disk 13 here, the distance becomes between the two discs is reduced, resulting in a corresponding radial bending movement the webs 2o to the outside and thus an increase in the effective diameter of the Drive wheel has the consequence. As soon as there is between the driving force and the through the tension of the spring 16 generated counterforce the state of equilibrium formed the hub is taken along and the rear wheel is turned.

Bei Annahme einer bestirninten Antriebskraft (Tretkraft) ergibt sich für die übersetzung das im unteren Teil der Fig. 5 schematisch veranschaulichte Bild. Die übersetzung, die sich auf diese Weise eingestellt hat, ist abhängig von der Größe..der Kraft und dem Widerstand, der am Hinterrad wirksam ist. Vergrößert sich der Widerstand am Hinterrad, wie es beim Fahrrad beim Überwinden einer Steigung eintritt, so vergrößert sich an der Hinterradnabe die Axialteilkraft der Druckkraft, so daß sich die Scheibe 12 der Scheibe 13 nähert und der wirksame Durchmesser des Übersetzungsrades 12, 13 auf der Hin,terradachse vergrößert. In demselben Maße verkleinert sich der wirksame Durchmesser des aus den Scheiben 22 und 23 und den Stegen 28 bestehenden Übersetzungsrades der Tretkurbelwelle. Wird aber der Widerstand am Hinterrad kleiner, läuft das Fahrrad bergab, dann tritt der entsprechende entgegengesetzte Vorgang ein.Assuming a certain driving force (pedaling force) results for the translation that illustrated schematically in the lower part of FIG Image. The translation that has been achieved in this way depends on the size .. the force and the resistance that is effective on the rear wheel. Enlarged the resistance at the rear wheel, as is the case with a bicycle when negotiating an incline occurs, the partial axial force of the compressive force increases at the rear wheel hub, so that the disc 12 approaches the disc 13 and the effective diameter of the Translation wheel 12, 13 on the Hin, terradachse enlarged. Downsized to the same extent the effective diameter of the disks 22 and 23 and the webs 28 existing Transmission wheel of the crankshaft. But if the resistance on the rear wheel becomes smaller, If the bike runs downhill, the corresponding opposite process occurs a.

Es liegt auf der Hand, daß die beschriebene Vorrichtung sich nicht nur für Fahrräder und Motorräder, sondern auch für andere Zwecke verwenden läßt. Auch lassen sich bauliche Abänderungen treffen, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. So kann beispielsweise das Antriebsseil durch :einen Riemen oder eine Kette ersetzt werden. An Stelle der Federn 26 bzw. 16 können andere geeignete Druckmittel Verwendung finden.It is obvious that the device described is not can only be used for bicycles and motorcycles, but also for other purposes. Structural changes can also be made without leaving the inventive concept. For example, the drive rope can be replaced by: a belt or a chain will. Instead of the springs 26 or 16, other suitable pressure media can be used Find.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for automatically changing the translation on bicycles, motorcycles and other power transmission devices by adapting the diameter of the transmission gears to the torque, characterized in that the transmission gears each consist of two rigid disks (12, 13 or 22, 23) exist with a conical gap, of which one disc (12 or 23) is provided with an internal thread and can be screwed onto corresponding threads of the associated shaft with respect to the other, axially non-displaceable disc (13 or 22), and that the wheel rims of the conical disks (12, 13 or 22, 23) which interact with the transmission means (rope, chain, belt, etc.) are arranged between them by means of rolling intermediate links, e.g. B. balls (16 or 30), guided in radial grooves or depressions (18 or 31) of the two discs, radially movable webs (2o and 28) are formed.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the two conical Washers (12, 13 or 22, 23) are constantly under the influence of an axially acting spring (16 or 26) stand, which move the disks (22, 23) closer to each other in the driving wheel and when driven Wheel (12, i 3,) seeks to move away from each other. 1 '

3. Apparatus according to claim i and 2, characterized in that the axially movable discs (r2 or 23) on different sides of the vertical central longitudinal plane are arranged.

4. Apparatus according to claim i to 3, characterized in that the spring acting on the axially movable disc (12 or 23) with a device (i4 or 27) is provided for setting a certain preload.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the force transmission means forming rope or the like at least one and a half times around that of the webs (20 or 28) formed wheel rim is looped around: