ES3057929T3

ES3057929T3 - Gear shift arrangement

Info

Publication number: ES3057929T3
Application number: ES14864539T
Authority: ES
Inventors: Marthinus Briers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2026-03-05
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: CN106414228A; US10099746B2; WO2015075582A1; EP3074302B1; EP3074302A4; EP3074302C0; EP3074302A1; US20170158286A1

Abstract

La invención describe un dispositivo de cambio de marchas que incluye un casete de rueda dentada adaptado para ser montado de forma deslizable sobre un cubo que está adaptado para moverse sobre un eje horizontal de un husillo, estando además el casete de rueda dentada adaptado para acoplarse operativamente con una cadena de modo que, durante el funcionamiento, la cadena permanece en un plano vertical; y medios de movimiento adaptados para mover el casete de rueda dentada a lo largo del cubo transversalmente con respecto a la cadena. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Disposición de cambio de marchas

[0003] Campo de invención

[0004] La presente invención se refiere a una disposición de cambio de marchas.

[0005] Más particularmente, la presente invención se refiere a una disposición de cambio de marchas para bicicletas en donde una cadena de accionamiento permanece en un plano operativo vertical.

[0006] Antecedentes de la invención

[0007] Los engranajes de bicicleta actuales funcionan moviendo una cadena de bicicleta entre piñones de diferentes tamaños proporcionados en el eje del pedal (también conocido como juego de bielas) y en el eje de la rueda posterior. La cadena se mueve mediante palancas de trinquete manuales normalmente ubicadas en el manillar que tiran o liberan los cables respectivos para accionar un desviador frontal o posterior. En la figura 1 se ilustra un mecanismo de engranaje de bicicleta típico de la técnica anterior. El desviador o jaula frontal está asociado con el eje del pedal y empuja contra los lados de la cadena para forzarla hacia otro piñón. El desviador posterior, que también sirve para mantener la cadena tensada, está asociado al eje de la rueda posterior y mueve la cadena a lo largo del casete sobre piñones de diferentes tamaños para cambiar las relaciones de transmisión. A modo de ejemplo, una bicicleta de montaña moderna utiliza una configuración 2x10, con dos piñones en el eje del pedal y un casete de diez piñones en el eje de la rueda posterior, lo que en teoría permite veinte combinaciones de relaciones de marcha. Sin embargo, este diseño presenta algunos problemas inherentes, a saber: • muchas de las combinaciones de relaciones de transmisión se repiten o están muy próximas entre sí y, por lo tanto, un mecanismo de cambio de marchas de 2x10 en la práctica no suministra 20 combinaciones de relaciones diferentes;

[0008] • se produce una fricción excesiva con combinaciones de relaciones de transmisión que requieren que la cadena se mueva fuera de un plano vertical, lo que genera una distorsión en la cadena con la consiguiente pérdida de potencia; y

[0009] • el trayecto de selección durante el cambio de marchas da lugar a combinaciones de relaciones erráticas que no aumentan ni disminuyen secuencialmente.

[0010] • el ciclista debe cambiar entre piñones frontales y posteriores para intentar minimizar la pérdida de potencia mientras selecciona las relaciones requeridas.

[0011] Un objeto de la invención es sugerir una disposición de cambio de marchas de bicicleta que ayude a superar estos problemas.

[0012] La técnica anterior en este campo incluye el documento WO97/27099, que describe una bicicleta convencional con cambio de marchas en la que al menos uno de los piñones puede ser movido independientemente por el ciclista con medios de movimiento para alinear la cadena.

[0013] El documento GB2280002 describe un juego de piñones con su desviador asociado que está adaptado para deslizarse sobre el eje para compensar la desalineación de la cadena después del cambio.

[0014] El documento WO 03/064242 describe un mecanismo que reduce la fricción del ensamblaje de casete en el eje de la rueda.

[0015] El documento FR2610060A1 describe un casete de piñón posterior móvil y un desviador posterior móvil que alineará el piñón posterior seleccionado en el casete de piñón posterior con el piñón frontal seleccionado con medios de movimiento.

[0016] El documento DE202009001802U1 describe múltiples piñones de pedalier que se mueven axialmente, así como ensamblajes de piñones posteriores que se mueven axialmente con elementos guía fijos en la reivindicación 8.

[0017] El documento WO0068068 describe medios de movimiento sensibles al torque para enganchar el casete posterior movible axialmente con la cadena de accionamiento.

[0018] El documento FR2522102 describe un medio de movimiento para un casete de piñón posterior móvil.

[0019] El documento US4571219 describe un medio de movimiento de cambio automático para mover un piñón de varias velocidades con fuerza centrífuga.

[0020] El documento US3769848 describe medios de movimiento con detección de torque.

[0021] El documento DE3941119A1 describe un casete de piñón posterior móvil para evitar la desalineación de la cadena.

[0022] El documento US5681234 describe una palanca de cambios automática para bicicletas donde se utilizan las entradas de torque y velocidad para determinar los cambios ascendentes y descendentes.

[0023] El documento US4490127 describe un sistema de engranajes operado eléctricamente para una bicicleta que mide la velocidad de desplazamiento y la velocidad de rotación para determinar qué engranaje de transmisión seleccionar.

[0024] El documento JP2007030598 divulga un dispositivo de transmisión que puede obtener una pluralidad de relaciones de transmisión, divulgando las características del preámbulo de la reivindicación 1.

[0025] Resumen de la invención

[0026] De acuerdo con la invención, se proporciona una disposición de cambio de marchas de bicicleta como se define en las reivindicaciones adjuntas.

[0027] Los medios de movimiento están adaptados para enganchar diferentes piñones del casete de piñones con la cadena, provocando así cambios en las relaciones de transmisión. De esta forma, es posible enganchar diferentes combinaciones de dos juegos de piñones (frontal y posterior en el caso de una bicicleta) para obtener las relaciones requeridas y más deseables con menos piñones.

[0028] A modo de ejemplo: las bicicletas actuales cambian de 12 a 11 dientes para llegar a la marcha más alta (9ª a 10ª), lo que supone una reducción del 9% en la velocidad del pedaleo. Al cambiar de 8ª a 9ª la velocidad del pedal cae un 8.3%. Mediante la disposición según la invención es posible tener una relación más amplia a velocidades inferiores y una relación más cercana a velocidades más altas. Esta es una ventaja considerable. De esta forma, utilizando las sugerencias anteriores, con cinco piñones posteriores y tres piñones frontales, se pueden obtener 15 relaciones, las mismas o más relaciones utilizables que las que se obtienen con diez piñones posteriores y dos piñones frontales en bicicletas convencionales. Esto también equivale a un ahorro de peso sustancial.

[0029] Los medios de movimiento requieren que cualquier sistema eléctrico, electrónico, mecánico, hidráulico o neumático se active y se posicione para engancharse con la cadena de manera controlada para obtener las relaciones de transmisión requeridas.

[0030] La selección de marchas se puede controlar con pulsadores que permiten al usuario seleccionar marchas. Los pulsadores podrían enviar una señal a un procesador que selecciona combinaciones de piñones para obtener la relación requerida.

[0031] La selección de marchas se puede automatizar utilizando la velocidad de entrada del pedal para determinar la mejor relación para mantener al ciclista en el rango de velocidad del pedal deseado.

[0032] A continuación se describe una disposición de cambio de marchas de bicicleta que efectuará la selección de marchas con una cadena fijada en un plano vertical de acuerdo con la invención.

[0033] Los medios de movimiento pueden incluir miembros de rampa primero y segundo que se deslizan de manera complementaria y que se proporcionan entre el casete de piñón y un marco de bicicleta.

[0034] El casete de piñón puede incluir un resorte de desvío adaptado para desviar el casete de piñón hacia la rueda. El resorte de desvío puede ser un resorte de torsión.

[0035] El medio de movimiento puede incluir un cojinete de empuje adaptado para aislar los miembros de rampa del casete de piñón y del buje para permitir la rotación independiente de los miembros de rampa. Los medios de movimiento pueden incluir medios de accionamiento por cable convencionales que están adaptados para provocar la rotación de los miembros de rampa para así provocar el movimiento del casete de piñón a lo largo del buje.

[0036] La disposición puede sellarse en una cubierta tipo tambor.

[0037] Los medios de movimiento pueden incluir un motor electrónico adaptado para operar la rotación de los miembros de rampa.

[0038] El motor electrónico puede ser un motor paso a paso/de control.

[0039] El motor electrónico puede incluir software preprogramado con relaciones de transmisión específicas adaptadas para evitar la repetición de relaciones de transmisión específicas y permitir la selección secuencial de relaciones de transmisión.

[0040] La invención se extiende a una bicicleta proporcionada de una disposición de cambio de marchas de bicicleta como se describe en este documento.

[0041] Breve descripción de los dibujos

[0042] La invención se describirá ahora a modo de ejemplo con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos. En los dibujos se muestra:

[0043] Figura 1: Vista lateral de un mecanismo de engranaje de bicicleta de la técnica anterior;

[0044] Figura 2: Una vista en perspectiva de un ejemplo de una disposición de cambio de marchas de bicicleta de acuerdo con la invención; y

[0045] Figura 3: Una vista lateral de la disposición de cambio de marchas de la bicicleta que se muestra en la figura 2.

[0046] Descripción detallada de los dibujos

[0047] En la figura 1 se ilustra un mecanismo de engranaje de bicicleta típico de la técnica anterior. El desviador o jaula frontal está asociado con el eje del pedal y empuja contra los lados de la cadena para forzarla hacia otro piñón. El desviador posterior, que también sirve para mantener la cadena tensada, está asociado al eje de la rueda posterior y mueve la cadena a lo largo del casete sobre piñones de diferentes tamaños para cambiar las relaciones de transmisión.

[0048] En referencia a las figuras 2 y 3 de los dibujos, se muestra una disposición de cambio de marchas de bicicleta según la invención, indicado generalmente con el numeral de referencia 10. La disposición de cambio de marchas 10 está adaptada para funcionar con una cadena de bicicleta estándar 12 para accionar una rueda posterior 14 montada en el eje 16. La rueda 14 tiene un buje 18 del que sobresale radialmente un número de radios 20 de forma convencional.

[0049] Un casete de piñón 22, adaptado para engancharse operativamente con la cadena 12, está montado de manera deslizable en el buje 18 de modo que se puede mover hacia adelante y hacia atrás a lo largo del buje 18 en las direcciones indicadas por la flecha 24. El casete de piñones 22 incluye un número de piñones adyacentes (no mostrados) de diámetros variables convencionales, en donde el piñón de mayor diámetro se encuentra más cerca de los radios 20 y el piñón de menor diámetro se encuentra más alejado de los radios 20. El casete de piñones 22 incluye un resorte de desvío (no mostrado) ubicado entre el casete de piñones 22 y el buje 18 para desviarlo de los radios 20. El resorte de desvío puede ser un resorte de torsión. La cadena 12 está adaptada para permanecer en un plano vertical constante a una distancia fija de los radios 20 durante el uso mientras el casete de piñones 22 se mueve con relación a la cadena 12, como lo indica la flecha 24, para enganchar diferentes piñones con la cadena 12 y así provocar cambios en las relaciones de transmisión.

[0050] Un primer miembro de rampa anular 26 está unido al casete de piñón 22. El primer miembro de rampa 26 tiene un número de dientes de rampa 28 proporcionados en su lado que se proyectan lejos del casete de piñón 22. Un cojinete de empuje 30 aísla el miembro de rampa 26 del casete de piñón 22 y del buje 18 de modo que el miembro de rampa 26 puede rotar independientemente de ellos durante el uso.

[0051] Un segundo miembro de rampa anular 32 está unido fijamente a un marco 34 de la bicicleta. El segundo miembro de rampa 32 también tiene un número de dientes de rampa 36 proporcionados en su lado que se proyecta lejos del marco 34, con lo que los respectivos dientes de rampa 28, 36 se enganchan de manera deslizante entre sí.

[0052] En uso, se utiliza un accionamiento por cable convencional para rotar el primer miembro de rampa 26 en sentido antihorario como lo indica la flecha 38 (Fig.2). El movimiento deslizante de los dientes de la rampa de enganche 28, 36 empuja el primer miembro de rampa 26 lejos del marco 34, lo que a su vez empuja el casete de piñón 22 para deslizarlo a lo largo del buje más cerca de los radios 20. De este modo, un piñón con un diámetro más pequeño se engancha con la cadena 12.

[0053] Por el contrario, al relajar el accionamiento del cable, el resorte de desvío empuja el casete de piñón 22 alejándolo de los radios 20, lo que provoca que el miembro de rampa 26 rote en sentido horario y le permite acercarse al marco 34. Entre las ventajas de esta disposición 10 se encuentran: la simplicidad del diseño, su pequeño perfil que no sobresale excesivamente del marco 34, el movimiento lineal de la cadena 12 que se mantiene plano y la facilidad de mantenimiento. La disposición 10 también es muy ligera, ya que los miembros de rampa 26, 32 pueden estar hechos de nailon.

[0054] La disposición 10 se instala o adapta con relativa facilidad a una bicicleta y permite su extracción sin necesidad de desensamblarlo. La disposición 10 se puede sellar en una cubierta tipo tambor para mantener alejados el polvo y otros agentes de desgaste.

[0055] Un tensor de cadena (no se muestra) absorberá cualquier holgura en la cadena 12 debido a su enganche en un piñón de diámetro más pequeño y guiará la cadena para que permanezca en un plano vertical fijo.

[0056] El actuador de cable se puede unir a un motor electrónico para operar el movimiento de rotación del primer miembro de rampa 26. El motor electrónico puede ser potenciado por un paquete de baterías ligero y compacto. El motor electrónico permitirá cambios secuenciales, así como la posibilidad de saltar piñones (es decir, muchas relaciones) a la vez. Las relaciones de transmisión se programan electrónicamente en el software del motor electrónico para que ninguna de ellas se repita, lo que permite al usuario cambiar a las relaciones de transmisión correctas de forma secuencial.

[0057] El motor electrónico puede ser un motor paso a paso/de control. Los motores paso a paso requieren un microcontrolador programado por separado y pueden controlarse con mucha precisión de esta manera, aunque este control suele realizarse en muchas revoluciones. Los motores paso a paso ofrecen un control muy preciso con reacciones rápidas y son rentables como unidad de motor. Se puede utilizar una disposición similar como medio de movimiento para los engranajes de la cadena frontal. Una guía de cadena fija situada en el borde delantero de los piñones frontales mantendrá la cadena en un plano vertical.

[0058] El software ayuda al ciclista a seleccionar y cambiar las marchas, garantizando que las marchas secuenciales estén disponibles sin tener que pensarlo. Este software también permitirá omitir relaciones y tomará la ruta más corta para alcanzar la relación deseada, eliminando errores y confusiones del ciclista. El movimiento de cadena plana reduce las pérdidas por fricción y fuerza angular, el desgaste de la transmisión y los problemas de cadena cruzada.

[0059] El cambio electrónico sugerido a combinaciones de marchas preseleccionadas proporciona una solución de trabajo práctica. Las ventajas son una cadena recta con la consiguiente reducción de fricción y pérdida, y menos engranajes logran la relación requerida, lo que ahorra peso.

[0060] A modo de ejemplo: las bicicletas actuales cambian de 12 a 11 dientes para llegar a la marcha más alta (9ª a 10ª), lo que supone una reducción del 9% en la velocidad del pedaleo. Al cambiar de 8ª a 9ª la velocidad del pedal cae un 8.3%. Mediante la disposición según la invención es posible tener una relación más amplia a velocidades inferiores y una relación más cercana a velocidades más altas. Esta es una ventaja considerable. De esta forma, utilizando las sugerencias anteriores, se pueden obtener relaciones iguales o más utilizables que con diez piñones posteriores y dos piñones frontales en bicicletas convencionales, utilizando cinco piñones posteriores y tres piñones frontales.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Una disposición de cambio de marchas de bicicleta (10), que incluye:

un casete de piñón posterior (22) que incluye un número de piñones adyacentes de diámetros variables convencionales, estando el casete de piñón posterior montado de forma deslizable sobre un buje que está adaptado para moverse sobre un eje horizontal de un husillo;

un casete de piñón frontal (22) que incluye un número de piñones adyacentes de diámetros variables convencionales, estando el casete de piñón frontal montado de forma deslizable sobre un buje que está adaptado para moverse sobre un eje horizontal de un husillo;

el casete de piñón posterior y el casete de piñón frontal están además adaptados para engancharse operativamente con una cadena (12) de modo que, en operación, la cadena permanece en un plano vertical; medios de movimiento adaptados para mover el casete de piñón posterior y el casete de piñón frontal transversalmente con respecto a la cadena para enganchar selectivamente la cadena con uno de los piñones respectivos en cada uno de los casetes de piñón posterior y frontal; caracterizado porque:

el medio de movimiento comprende un sistema eléctrico, electrónico, mecánico, hidráulico o neumático configurado para mover el casete del piñón posterior, el casete del piñón frontal o tanto el casete del piñón posterior como el casete del piñón frontal para enganchar la cadena de una manera controlada para obtener una relación de transmisión requerida.

2. Una disposición como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye cinco piñones posteriores y tres piñones frontales adaptados para obtener 15 relaciones, las mismas o más relaciones utilizables que las que se logran con los diez piñones posteriores y dos piñones frontales en bicicletas convencionales.

3. Una disposición como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la selección de marchas se controla con botones pulsadores que permiten al usuario seleccionar marchas.

4. Una disposición como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la selección de marchas se automatiza utilizando una velocidad de entrada del pedal para determinar la mejor relación para mantener al ciclista en un rango de velocidad del pedal deseado.

5. Una disposición como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios de movimiento incluyen miembros de rampa complementarios primero y segundo (26, 32) que se enganchan de forma deslizante, proporcionados entre el primer casete de piñones y un marco de bicicleta.

6. Una disposición como se reivindica en la reivindicación 5, en la que el primer casete de piñón incluye un resorte de desvío que está adaptado para desviar el casete de piñón hacia una rueda.

7. Una disposición como la reivindica la reivindicación 6, en la que el resorte de desvío es un resorte de torsión.

8. Una disposición como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en la que los medios de movimiento incluyen un cojinete de empuje (30) adaptado para aislar los miembros de rampa del primer casete de piñón y del buje para permitir la rotación independiente de los miembros de rampa.

9. Una disposición como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en la que los medios de movimiento incluyen medios de accionamiento por cable convencionales adaptados para provocar la rotación de los miembros de rampa y, de este modo, provocar el movimiento del primer casete de piñones a lo largo del buje.

10. Una disposición como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en la que los medios de movimiento incluyen un motor electrónico adaptado para operar la rotación de los miembros de rampa.

11. La disposición de cambio de marchas de la reivindicación 10, cuando depende de la reivindicación 9, en donde el motor electrónico permite el cambio secuencial, así como la posibilidad de saltar piñones (es decir, muchas relaciones) a la vez.

12. Una disposición según se reivindica en la reivindicación 10, en la que el motor electrónico es un motor paso a paso/de control.

13. Una disposición como se reivindica en las reivindicaciones 10 o 12, en la que el motor electrónico incluye un software preprogramado con relaciones de transmisión específicas adaptadas para evitar la repetición de relaciones de transmisión específicas y permitir la selección secuencial de relaciones de transmisión.