Dispositivo de cambio y unidad de transmisión.

Dispositivo de cambio (60) para una unidad de transmisión (10) de un vehículo propulsado especialmente porfuerza muscular,

con un primer árbol (36, 46) que está realizado como árbol hueco en el que está soportada unapluralidad de ruedas locas (38-43), donde las ruedas locas (38-43) están en engrane con una pluralidadcorrespondiente de ruedas dentadas (30-35) soportadas en un segundo árbol, donde el segundo árbol (20) estárealizado como árbol de paso que para la propulsión puede conectarse por sus extremos a palancas, donde lasruedas locas (38-43) pueden conectarse al primer árbol (36, 46) mediante medios de cambio (98, 142), donde losmedios de cambio (98, 142) pueden accionarse por medio de un árbol de levas (64; 174) dispuesto coaxialmentedentro del primer árbol (36, 46), donde el árbol de levas (64; 174) está conectado a medios de propulsión (66) parahacerse rotar con respecto al primer árbol (36, 46) para accionar los medios de cambio (98; 142), caracterizado porque los medios de propulsión (66) presentan un engranaje de superposición del número de revoluciones (66) queestá dispuesto coaxialmente con respecto al primer árbol (36, 46).

Dispositivo de cambio y unidad de transmisión La presente invención se refiere a un dispositivo de cambio para una unidad de transmisión de un vehículo propulsado especialmente por fuerza muscular, con un primer árbol que está realizado como árbol hueco en el que está soportada una pluralidad de ruedas locas, donde las ruedas locas están en engrane con una pluralidad correspondiente de ruedas dentadas soportadas en un segundo árbol, donde las ruedas locas pueden conectarse al primer eje mediante medios de cambio, donde los medios de cambio pueden accionarse mediante un árbol de levas dispuesto en el primer árbol, y donde el árbol de levas está conectado a medios de propulsión a fin de hacerse rotar con respecto al primer árbol para accionar los medios de cambio.

Además, la presente invención se refiere a una unidad de transmisión para un vehículo propulsado especialmente por fuerza muscular, con un primer árbol en el que está soportada una pluralidad de primeras ruedas dentadas, y

con un segundo árbol en el que está soportada una pluralidad correspondiente de segundas ruedas dentadas, donde el primer árbol y el segundo árbol están soportados en una caja de transmisión que envuelve al menos en parte la unidad de transmisión.

Las unidades de transmisión de este tipo sirven para realizar diferentes multiplicaciones para la propulsión de un vehículo propulsado especialmente por fuerza muscular.

En líneas generales, existen tres tipos de cambios de marcha para vehículos o bicicletas propulsados por fuerza muscular, a saber cambios por cadena, cambios de cubo y engranajes de bicicleta.

El cambio por cadena no se ha modificado esencialmente en las últimas décadas. Una cadena transmite la fuerza de propulsión de una manivela de pedal al eje trasero de la bicicleta, estando montado en el eje trasero un paquete de piñones con hasta 10 piñones, entre los que se puede cambiar por medio de un mecanismo de cambio fijado al cuadro para guiar la cadena. Además, la mayoría de las bicicletas están provistas adicionalmente de un cambio de marchas en el plato del cojinete de pedal. Están colocados hasta tres platos en la manivela de pedal, entre los que se puede cambiar por medio de un cambiador fijado al cuadro. Los cambios por cadena de este tipo ofrecen hasta 30 marchas, aunque muchas marchas son redundantes debido al sistema y a causa de elevadas pérdidas por fricción debidas a un curso de cadena diagonal algunas marchas no pueden aprovecharse o sólo de manera limitada.

En el principio del cambio por cadena, además de la multitud de marchas redundantes y las pérdidas por fricción, resulta desventajoso que los componentes están al descubierto y por tanto están expuestos directamente a influjos ambientales como el agua y la suciedad, y pueden dañarse con mucha facilidad por golpes.

El segundo tipo de cambios de bicicletas usuales en el mercado es el cambio de cubo. A diferencia del cambio por cadena por éste se entiende un engranaje incorporado en la caja de piñón del eje trasero. Habitualmente, un cambio de cubo no presenta ningún componente de cambio exterior y por lo tanto no es sensible a los golpes y queda menos expuesto a las influencias ambientales que el cambio por cadena. Un cambio de cubo, tal como se conoce por ejemplo por el documento DE19720794A1, puede realizar en la actualidad hasta 14 marchas. En el principio del cambio de cubo en el eje trasero resulta desventajoso que el peso de las masas en rotación es elevado y que, en el

caso de bicicletas con suspensión trasera, es elevada la masa no suspendida con respecto al peso total. Además, el centro de gravedad de la bicicleta se desplaza en dirección hacia el eje trasero, lo que especialmente en el caso de las bicicletas de montaña con suspensión trasera repercute desfavorablemente en las propiedades de conducción de la bicicleta.

Un cambio de cubo de este tipo se conoce por ejemplo por el documento EP0383350 B1, en el que dos engranajes planetarios están dispuestos coaxialmente con respecto a un cubo fijo a la caja, donde el árbol de entrada puede conectarse a portapiñones satélite y, a través de un dispositivo de cambio giratorio, las ruedas satélite de los engranajes planetarios pueden conectarse de forma no giratoria al buje fijo a la caja para realizar diferentes relaciones de multiplicación del engranaje total. En este engranaje resulta desventajoso que es compleja la 55 estructura del engranaje total y, por consiguiente, por una parte es costosa su fabricación y, por otra parte, debido al gran número de componentes presenta un elevado peso y al mismo tiempo un menor número de marchas realizables.

La tercera variante de los cambios de bicicletas la constituyen los engranajes de bicicleta o engranajes de cojinete de pedal montados en la zona del cojinete de pedal representan. Este tipo de cambio de bicicleta no está extendido o sólo muy aisladamente en las bicicletas usuales en el mercado. Generalmente, los engranajes de bicicleta de este tipo ofrecen frente a los cambios por cadena o cambios de cubo convencionales la ventaja de que no presentan ningún componente al descubierto y, por consiguiente, están protegidos contra los golpes y los influjos 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 resulta especialmente ventajoso en el deporte de bicicleta de montaña. Un desafío técnico en los engranajes de bicicleta de este tipo consiste en realizar una forma de construcción compacta y al mismo tiempo un gran número de marchas cambiables.

Por el documento US5, 924, 950A se conoce un engranaje de bicicleta con las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2, con un árbol de entrada en el que está montada una pluralidad de ruedas de propulsión, y con un árbol intermedio en el que está montado un número correspondiente de ruedas cambiables propulsadas. Las ruedas cambiables del árbol intermedio se cambian por medio de varios pernos de cambio y ruedas libres axialmente desplazables, dispuestos en el árbol intermedio, estando conectado el árbol intermedio, por medio de un engranaje planetario, a un piñón como elemento de salida del engranaje de bicicleta. El piñón está conectado, por medio de un acoplamiento, a la rueda 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 resulta desventajosa la forma de construcción axialmente grande y el número relativamente pequeño de 14 marchas realizables.

Además, por el documento WO2008/089932A1 se conoce una unidad de transmisión para bicicletas, en la que a través de dos árboles intermedios y un engranaje parcial adicional es posible realizar un elevado número de marchas mediante la multiplicación de las marchas individuales de los dos engranajes parciales y, al mismo tiempo, una forma de construcción compacta. En esta unidad de transmisión resulta desventajoso que para el cambio de las ruedas locas se desplaza axialmente un árbol de levas, por lo que el engranaje tiene una forma de construcción grande axialmente.

Por el documento EP1982913A1 se dio a conocer un engranaje para bicicletas en el que están soportadas ruedas locas en un árbol de entrada del engranaje, que por medio de un casquillo soportado dentro del árbol pueden conectarse de forma selectiva al árbol de entrada, donde el casquillo se hace girar con respecto al árbol de entrada por medio de dos engranajes planetarios para realizar el cambio de las ruedas locas. Los engranajes planetarios están dispuestos coaxialmente con respecto al árbol de entrada y se accionan por medio de un árbol de cambio que está desplazado paralelamente con respecto al árbol de entrada y que está conectado a un cable Bowden. El árbol de cambio está conectado de forma no giratoria a un portapiñón satélite de uno de los engranajes planetarios, a través de un engranaje recto, a fin de transmitir la rotación del árbol de cambio al casquillo. En este engranaje resulta desventajoso que la rotación adicional se transmite al engranaje planetario mediante el árbol de cambio desplazado paralelamente, por lo que se requiere mucho espacio de construcción para la unidad de transmisión.

Por lo tanto, la presente invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo de cambio mejorado o una unidad de transmisión mejorada para un vehículo propulsado especialmente por fuerza muscular, que permita realizar una forma de construcción más compacta en comparación con los dispositivos de cambio o las unidades de transmisión conocidos, un gran número de marchas y al... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de cambio (60) para una unidad de transmisión (10) de un vehículo propulsado especialmente por fuerza muscular, con un primer árbol (36, 46) que está realizado como árbol hueco en el que está soportada una pluralidad de ruedas locas (38-43) , donde las ruedas locas (38-43) están en engrane con una pluralidad correspondiente de ruedas dentadas (30-35) soportadas en un segundo árbol, donde el segundo árbol (20) está realizado como árbol de paso que para la propulsión puede conectarse por sus extremos a palancas, donde las ruedas locas (38-43) pueden conectarse al primer árbol (36, 46) mediante medios de cambio (98, 142) , donde los medios de cambio (98, 142) pueden accionarse por medio de un árbol de levas (64; 174) dispuesto coaxialmente dentro del primer árbol (36, 46) , donde el árbol de levas (64; 174) está conectado a medios de propulsión (66) para hacerse rotar con respecto al primer árbol (36, 46) para accionar los medios de cambio (98; 142) , caracterizado por que los medios de propulsión (66) presentan un engranaje de superposición del número de revoluciones (66) que está dispuesto coaxialmente con respecto al primer árbol (36, 46) .

2. Dispositivo de cambio (60) para una unidad de transmisión (10) de un vehículo propulsado especialmente por fuerza muscular, con un primer árbol (36, 46) que está realizado como árbol hueco en el que está soportada una pluralidad de ruedas locas (38-43) , donde las ruedas locas (38-43) están en engrane con una pluralidad correspondiente de ruedas dentadas (30-35) soportadas en un segundo árbol (20) , donde las ruedas locas (38-43) pueden conectarse al primer árbol (36, 46) mediante medios de cambio (98, 142) , donde los medios de cambio (98, 142) pueden accionarse mediante un árbol de levas (64; 174) dispuesto dentro del primer árbol (36, 46) , donde el árbol de levas (64; 174) está conectado a medios de propulsión (66) para hacerse rotar con respecto al primer árbol (36, 46) para el accionamiento de los medios de cambio (98, 142) , caracterizado por que los medios de propulsión (66) presentan un engranaje de superposición del número de revoluciones (66) que está dispuesto coaxialmente con respecto al primer árbol (36, 46) , estando dispuesto coaxialmente dentro del primer árbol (36, 46) un segundo árbol

de levas (172) para conectar una pluralidad de segundas ruedas locas (48-50) soportadas en el primer árbol (36, 46) al primer árbol (36, 46) mediante medios de cambio (98, 142) .

3. Dispositivo de cambio según la reivindicación 1, o según el preámbulo de la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que los medios de propulsión (66) presentan dos engranajes planetarios (68, 70) , estando conectados entre sí portapiñones satélite (76) de los engranajes planetarios (68, 70) .

4. Dispositivo de cambio según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por que una rueda satélite (72) de un primer engranaje planetario (68, 70) está conectado de forma no giratoria al árbol de levas (64) y una rueda satélite (82) de un segundo engranaje planetario (68, 70) está conectado de forma no giratoria al primer árbol (62) .

5. Dispositivo de cambio según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que una rueda hueca (86) del segundo engranaje planetario (68, 70) está conectado a medios de accionamiento (88) .

6. Dispositivo de cambio según una de las reivindicaciones 1 a 5 o según el preámbulo de la reivindicación 2, caracterizado por que el árbol de levas (64) se puede conectar al primer árbol (62) en al menos una posición de rotación mediante medios de retención (114) .

7. Dispositivo de cambio según la reivindicación 6, caracterizado por que los medios de retención (114) presentan un

primer elemento de retención (116) que está conectado de forma no giratoria al árbol de levas (64) y un segundo 45 elemento de retención (118) que está conectado de forma no giratoria al primer árbol (62) .

8. Dispositivo de cambio según la reivindicación 7, caracterizado por que al menos uno de los elementos de retención (116, 118) está soportado de forma deslizable axialmente de manera elástica.

9. Dispositivo de cambio según el preámbulo de la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que coaxialmente dentro del primer árbol (36, 46) está dispuesto un segundo árbol de levas (172) que puede hacerse girar con respecto al primer árbol (36, 46) por medio de un arrastrador (186) del primer árbol de levas (64) .

10. Dispositivo de cambio según la reivindicación 9, caracterizado por que el segundo árbol de levas (172) puede 55 conectarse al primer árbol (62) , en al menos una posición de rotación, mediante medios de retención (206, 212) .

11. Dispositivo de cambio según la reivindicación 9 o 10, caracterizado por que el segundo árbol de levas (172) está soportado de forma deslizable axialmente de manera elástica.

12. Dispositivo de cambio según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que el arrastrador (186) presenta un elemento arrastrador (190) móvil que se desliza sobre una sección de deslizamiento (200) conectada de forma no giratoria al primer árbol (62) .

13. Dispositivo de cambio según la reivindicación 12, caracterizado por que el elemento arrastrador (190) está 65 soportado de forma móvil en sentido radial en una cavidad (196) de un elemento arrastrador (188) .

14. Dispositivo de cambio según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que los medios de cambio (98; 142) están realizados como ruedas libres (98; 142) y por que los árboles de levas (64, 174) están realizados de tal forma que las ruedas libres (98; 142) de dos marchas sucesivas pueden ponerse en engrane al mismo tiempo con las ruedas locas (38-43.

4. 50) .

15. Dispositivo de cambio según una de las reivindicaciones 1 a 14 o según el preámbulo de la reivindicación 2, caracterizado por que en el primer árbol (62) está dispuesto un casquillo de resorte (224, 226) que envuelve el árbol de levas (64, 174) circunferencialmente para pretensar los medios de cambio (98) con una fuerza elástica.