Unidad de transmisión.

Dispositivo de cambio de marcha (104; 310) para una unidad de transmisión (10;

110) de un vehículo quefunciona con fuerza muscular, con un primer árbol (72; 154), sobre el que está montada una pluralidad de ruedaslocas (53, 54, 55, 56, 57, 58, 62, 63, 64), un número correspondiente de ruedas dentadas (46-51, 66-68), que estánmotadas sobre al menos un segundo árbol (30, 32), en el que las ruedas locas pueden conectarse en cada caso pormedio de medios de cambio (142) con el primer árbol (72; 154), en el que el primer árbol (72; 154) está configuradocomo árbol hueco y presenta uno o dos pernos de cambio (74; 156; 174, 240) situados coaxialmente en el interior,caracterizado por que el o los perno(s) de cambio (74; 156; 174; 240) está o están conectados con medios deaccionamiento (84; 242), que están configurados para rotar el o los perno(s) de cambio (74; 156; 174; 240), paraaccionar los medios de cambio (142), en el que los medios de cambio (142) están configurados como piñones libresconmutables (142) y sobre el o los perno(s) de cambio (74; 156; 174; 240) están configuradas secciones deaccionamiento (164), por medio de las que pueden accionarse los piñones libres (142), en el que las secciones deaccionamiento (164) están dispuestas sobre el o los perno(s) de cambio (74; 156; 174; 240) de tal manera que lospiñones libres (142) pueden accionarse simultáneamente por dos marchas sucesivas.

Unidad de transmisión La invención se refiere a un dispositivo de cambio de marcha para una unidad de transmisión de un vehículo que funciona con fuerza muscular.

La invención se refiere además a una unidad de transmisión para un vehículo que funciona con fuerza muscular.

La invención se refiere también a una caja de cambios para una unidad de transmisión de un vehículo accionado con fuerza muscular.

Las unidades de transmisión de este tipo sirven para multiplicar o desmutiplicar la fuerza muscular y de esta manera facilitar el accionamiento del vehículo.

En principio existen tres tipos de cambios de marcha para vehículos o bicicletas accionadas con fuerza muscular, en concreto cambios por cadena, cambios de cubos y engranajes de bicicleta.

El cambio por cadena no se ha modificado esencialmente en las últimas décadas. A este respecto una cadena transmite la fuerza de accionamiento desde una biela hasta el eje trasero de la bicicleta, en el que está montado un paquete de piñones montado en el eje trasero con hasta 10 piñones, entre los que por medio de un mecanismo de trinquete fijado al bastidor puede alternarse para la dirección de la cadena. Además, la mayoría de las bicicletas están provistas adicionalmente con un cambio de velocidades en el plato del cojinete de pedal. A este respecto están colocadas hasta tres platos en la biela, entre los que puede alternarse por medio de un cambiador fijado al bastidor. Los cambios por cadena de este tipo ofrecen hasta 30 marchas, siendo no obstante redundantes en cuanto al sistema muchas marchas y debido a elevadas pérdidas por fricción por un curso de cadena diagonal algunas marchas no pueden aprovecharse o sólo de manera limitada.

En el principio del cambio por cadena es desventajoso además de la pluralidad de marchas redundantes y las pérdidas por fricción, que los componentes están expuestos y por tanto están sometidos directamente a influencias ambientales, tales como agua y suciedad, y pueden dañarse muy ligeramente por golpes.

El segundo tipo de cambios de bicicletas comercialmente disponibles es el cambio de cubos. A diferencia del cambio por cadena por éste se entiende un engranaje incorporado en la caja del piñón del eje trasero. Un cambio de cubos no presenta habitualmente ningún componente de cambio externo y por lo tanto no es susceptible de golpes y se somete menos a las influencias ambientales que el cambio por cadena. Un cambio de cubos, tal como se conoce por ejemplo por el documento DE 197 20 794 A1, puede realizar en la actualidad hasta 14 marchas. En el principio del cambio de cubos en el eje trasero es desventajoso que el peso de las masas en rotación sea elevado y, en el caso de bicicletas con suspensión trasera, que la masa no suspendida considerada con respecto al peso total es elevada. Además se desplaza el centro de gravedad de la bicicleta en la dirección del eje trasero, lo que en particular en el caso de bicicletas de montaña con suspensión trasera repercute desfavorablemente en las propiedades de conducción de la bicicleta.

Un cambio de cubos de este tipo se conoce por ejemplo por el documento EP 0 383 350 B1, en el que dos engranajes planetarios están dispuestos coaxialmente con respecto a un cubo fijado a la caja, pudiendo conectarse el árbol de entrada con soportes de piñón y pudiendo conectarse de manera fija con respecto al giro a través de un dispositivo de cambio de marcha que puede girar los piñones satélite de los engranajes planetarios con el cubo fijado a la caja, para realizar diferentes relaciones de multiplicación del engranaje total. En este engranaje es desventajoso que el engranaje total es complicado y por consiguiente por un lado su producción es de coste elevado y por otro lado debido al alto número de componentes presenta un elevado peso con, al mismo tiempo, un menor número de marchas realizables.

Los engranajes de bicicleta o engranajes de cojinete de pedal montados en la zona del cojinete de pedal representan la tercera variante de los cambios de bicicletas. Este tipo de cambio de bicicletas no está extendido o sólo muy ocasionalmente en las bicicletas comercialmente disponibles. En general los engranajes de bicicleta de este tipo tienen la ventaja con respecto a los cambios de cadena o cambios de cubos convencionales, de que no presentan ningún componente expuesto y, por consiguiente, están protegidos contra golpes y las influencias ambientales y, por otro lado, desplazan el centro de gravedad de la bicicleta hacia el centro, reduciéndose al mismo tiempo el total de la masa no suspendida. Esto es especialmente ventajoso en el deporte de bicicleta de montaña. Un desafío técnico en los engranajes de bicicleta de este tipo es realizar una forma constructiva compacta con al mismo tiempo un gran número de marchas conmutables.

Por el documento US 5.924.950 A se conoce un engranaje de bicicleta, con un árbol de entrada, sobre el que está montada una pluralidad de ruedas impulsoras, y un árbol intermedio, sobre el que está montado un número correspondiente de ruedas accionadas conmutables. Las ruedas conmutables del árbol intermedio se cambian por medio de varios pernos de cambio y piñones libres axialmente desplazables, dispuestos en el árbol intermedio, estando conectado el árbol intermedio a través de un engranaje planetario con un piñón como elemento de salida del engranaje de bicicleta. El piñón está conectado a través de un acoplamiento con el piñón satélite del engranaje planetario y la rueda hueca del engranaje planetario puede frenarse por medio de un cable Bowden. Mediante este engranaje de bicicleta pueden realizarse 14 marchas. En este sistema es desventajosa la forma constructiva axialmente grande y el pequeño número en comparación de 14 marchas realizables.

Asimismo por el documento WO 2008/089932 A1 se conoce una unidad de transmisión para bicicletas, en la que a través de dos árboles intermedios y un engranaje parcial adicional puede realizarse un elevado número de marchas mediante la multiplicación de las marchas individuales de los dos engranajes parciales y, al mismo tiempo, una forma constructiva compacta. En esta unidad de transmisión es desventajoso que para cambiar las ruedas locas se desplaza axialmente un árbol de levas y de esta manera el engranaje requiere un gran espacio en dirección axial.

Por el documento EP 144 5 088 se conoce un dispositivo de cambio de marcha con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Por lo tanto el objetivo de la presente invención es proporcionar una unidad de transmisión mejorada, un dispositivo de cambio de marcha mejorado y una caja de cambios mejorada para un vehículo que funciona con fuerza muscular, mediante lo cual puede realizarse una forma constructiva más compacta y un gran número de marchas con, al mismo tiempo, un peso reducido.

Este objetivo se soluciona según la reivindicación 1 de la invención mediante un dispositivo de cambio de marcha para una unidad de transmisión de un vehículo que funciona con fuerza muscular con un primer árbol, sobre el que está montada una pluralidad de ruedas locas, un número correspondiente de ruedas dentadas, que están motadas sobre al menos un segundo árbol, en el que las ruedas locas pueden conectarse en cada caso por medio de medios de cambio con el primer árbol, en el que el primer árbol está configurado como árbol hueco y presenta uno o dos pernos de cambio situados coaxialmente en el interior, en el que el o los perno (s) de cambio en cada caso está o están conectados con medios de accionamiento, que están configurados para rotar el o los perno (s) de cambio, para accionar los medios de cambio, en el que los medios de cambio están configurados como piñones libres conmutables y sobre el o los perno (s) de cambio están configuradas secciones de accionamiento, por medio de las que los piñones libres pueden accionarse, en el que las secciones de accionamiento están dispuestas sobre el o los perno (s) de cambio de tal manera que los piñones libres pueden accionarse simultáneamente por dos marchas sucesivas.

Una ventaja de la invención es que los pernos de cambio permite una forma constructiva axialmente compacta de la unidad de transmisión, porque los pernos de cambio se rotan para accionar los medios de cambio en el segundo árbol.

El objetivo de la presente invención se soluciona por lo tanto por completo.

Con la invención se prefiere cuando los medios de accionamiento están configurados para rotar el perno de cambio correspondiente de manera sincrónica con respecto al primer árbol, para mantener un estado de cambio y para rotar el perno de cambio con respecto al primer árbol, para realizar un cambio de marcha.

De esta manera el... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de cambio de marcha (104; 310) para una unidad de transmisión (10; 110) de un vehículo que funciona con fuerza muscular, con un primer árbol (72; 154) , sobre el que está montada una pluralidad de ruedas locas (53, 54, 55, 56, 57, 58, 62, 63, 64) , un número correspondiente de ruedas dentadas (46-51.

6. 68) , que están motadas sobre al menos un segundo árbol (30, 32) , en el que las ruedas locas pueden conectarse en cada caso por medio de medios de cambio (142) con el primer árbol (72; 154) , en el que el primer árbol (72; 154) está configurado como árbol hueco y presenta uno o dos pernos de cambio (74; 156; 174, 240) situados coaxialmente en el interior, caracterizado por que el o los perno (s) de cambio (74; 156; 174; 240) está o están conectados con medios de accionamiento (84; 242) , que están configurados para rotar el o los perno (s) de cambio (74; 156; 174; 240) , para accionar los medios de cambio (142) , en el que los medios de cambio (142) están configurados como piñones libres conmutables (142) y sobre el o los perno (s) de cambio (74; 156; 174; 240) están configuradas secciones de accionamiento (164) , por medio de las que pueden accionarse los piñones libres (142) , en el que las secciones de accionamiento (164) están dispuestas sobre el o los perno (s) de cambio (74; 156; 174; 240) de tal manera que los piñones libres (142) pueden accionarse simultáneamente por dos marchas sucesivas.

2. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los medios de accionamiento (84; 242; 311) están configurados para rotar el perno de cambio (74; 156; 104; 240) correspondiente de manera sincrónica con respecto al primer árbol (72) , para mantener un estado de cambio y para rotar el perno de cambio (74; 156; 174; 240) con respecto al primer árbol (72) , para realizar un cambio de marcha.

3. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que los pernos de cambio (74; 156; 174; 240) están asociados a diferentes de las ruedas locas (53-64) y en el que los medios de accionamiento (84; 242) están configurados para rotar los pernos de cambio (74; 156; 174; 240) unos con respecto a otros, para accionar medios de cambio (142) de las ruedas locas asociadas en cada caso (53-64) por separado.

4. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los dos pernos de cambio pueden rotarse independientemente uno de otro.

5. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que los medios de accionamiento (84; 311) presentan un mecanismo de transmisión de superposición de velocidad (84; 311) .

6. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el mecanismo de transmisión de superposición de velocidad (84; 311) está configurado como engranaje planetario (84; 311) .

7. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el primer árbol (72; 154) está conectado de manera fija con respecto al giro con un piñón satélite (86) del engranaje planetario (84) y el perno de cambio (74; 156; 174) de manera fija con respecto al giro con un soporte de piñón (92) del engranaje planetario (84) y en el que una rotación de una rueda hueca (90) del engranaje planetario (84) puede transmitirse como rotación del perno de cambio (74; 156; 174) con respecto al primer árbol (74; 154) .

8. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en el que el mecanismo de transmisión de superposición de velocidad (84; 311) está dispuesto de manera desplazada axialmente con respecto al primer árbol (72; 154) .

9. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los pernos de cambio (74; 156; 174; 240) están conectados en cada caso con un mecanismo de transmisión de superposición de velocidad (84; 311) , y en el que los mecanismos de transmisión de superposición de velocidad (84; 311) están dispuestos coaxialmente entre sí y de manera desplazada axialmente con respecto al primer árbol (72; 154) .

10. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que las secciones de accionamiento (164) están configuradas como entalladuras (164) en el o en los pernos de cambio (74; 156; 174; 240) .

11. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que a cada rueda loca (53-58.

6. 64) está asociada una pluralidad de trinquetes de piñón libre (142) y en el que los trinquetes de piñón libre (142) de un piñón libre (142) están distribuidos a lo largo de la circunferencia del árbol (72; 154) de tal manera que sólo puede engranarse uno de los trinquetes de piñón libre (142) simultáneamente con la rueda loca (53-58, 6264) .

12. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que las secciones de accionamiento (164) están configuradas de tal manera que sólo pueden accionarse piñones libres (142) conformados de manera correspondiente.

13. Dispositivo de cambio de marcha de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el o al menos uno de los pernos de cambio (74; 156; 174; 240) está configurado de manera desplazable axialmente.

14. Unidad de transmisión (10; 110) para un vehículo accionado con fuerza muscular, con un árbol de entrada (30) , un árbol de salida (32) y un árbol intermedio (52) y con un dispositivo de cambio de marcha (70; 104) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13.