Велосипедное устройство переключения передач (варианты) - RU2248296C2

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к велосипедным устройствам переключения передачи, в частности к заднему переключателю передач велосипеда с направляющим роликом для троса управления.

Уровень техники

Задние переключатели передач обычно используются на велосипедах для перемещения цепи с одной звездочки заднего колеса на другую звездочку заднего колеса для переключения передачи велосипедной трансмиссии. Типичный задний переключатель передач содержит кронштейн, прикрепляемый к раме велосипеда, и подвижный элемент, на котором закреплена направляющая цепи, причем подвижный элемент соединен с кронштейном с помощью рычажного механизма. Подвижный элемент перемещается относительно кронштейна таким образом, что направляющая цепи переводит цепь с одной звездочки на другую. Для управления работой переключателя передач часто используется трос управления, имеющий внутренний трос, который скользит внутри наружной оболочки. Как правило, наружная оболочка прикреплена к кронштейну, а внутренний трос прикреплен к рычажному механизму таким образом, что при натягивании и ослаблении внутреннего троса (с помощью устройства управления переключением передач, установленного на руле) к рычажному механизму прикладывается усилие. Это усилие, в свою очередь, заставляет перемещаться подвижный элемент и направляющую цепи вперед и назад, обеспечивая совмещение цепи с требуемой звездочкой.

Трос управления обычно прикреплен к переключателю передач сзади таким образом, что внутренний трос выходит вперед к рычажному механизму. В результате трос управления, проходя от средства управления переключением передач, установленного на руле, до переключателя передач, подвергается значительному изгибу. При этом возникает сильное трение между внутренним тросом и наружной оболочкой троса управления, что, в свою очередь, негативно влияет на работу переключателя передач. Некоторые переключатели передач, как это показано в Патентах США 3979962; 4306871 и 4470823, содержат направляющий штырь или направляющий ролик троса для изменения направления внутреннего троса на переключателе передач. Эти технические решения эффективны, когда кронштейн переключателя передач жестко прикреплен к раме велосипеда, однако в тех случаях, когда кронштейн шарнирно соединен с рамой велосипеда, их эффективность снижается. Например, подобные шарнирные задние переключатели передач часто используются в сочетании с передним переключателем передач, который переключает цепь между несколькими передними звездочками, прикрепленными к педалям. Когда передний переключатель передач переключает цепь с одной передней звездочки на другую, из-за возникающего изменения натяжения цепи происходит поворот кронштейна заднего переключателя передач, что вызывает изменение натяжения внутреннего троса управления. Это, в свою очередь, приводит к боковому смещению подвижного элемента внутрь или наружу относительно кронштейна, что нарушает правильную установку направляющей цепи относительно требуемой задней звездочки.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание велосипедного устройства переключения передач и, в частности, заднего переключателя передач, в котором может быть существенно изменено направление прокладки троса управления, используемого для управления переключателем передач, так, что шарнирное перемещение переключателя передач относительно рамы велосипеда не вызывает нежелательного изменения натяжения троса управления. В одном из вариантов конструктивного выполнения настоящего изобретения велосипедное устройство переключения передач содержит кронштейн, промежуточный элемент и подвижный элемент крепления направляющей цепи. Промежуточный элемент шарнирно соединен с кронштейном с возможностью поворота относительно кронштейна вокруг области шарнирного соединения, расположенной вокруг оси шарнирного соединения, а крепление подвижного элемента обеспечивает его перемещение относительно промежуточного элемента. В устройстве переключения передач имеется направляющий ролик троса, у которого есть направляющая поверхность троса, причем направляющая поверхность троса визуально пересекается с областью шарнирного соединения, если смотреть в направлении оси шарнирного соединения (в проекции в направлении оси шарнирного соединения). Таким образом, когда переключатель передач поворачивается вокруг оси шарнирного соединения, внутренний трос может закручиваться вокруг направляющей поверхности троса направляющего ролика троса или раскручиваться обратно практически без какого-либо изменения натяжения внутреннего троса.

Направляющий ролик троса может быть установлен либо на кронштейне, либо на промежуточном элементе, необходимо лишь, чтобы направляющая поверхность троса пересекала область шарнирного соединения, если смотреть в направлении оси шарнирного соединения. При желании на промежуточном элементе может быть сделан канал троса, который сможет направлять трос к рычажному механизму и предотвращать соскакивание троса с направляющего ролика троса в сложных условиях эксплуатации.

Перечень фигур чертежей и иных материалов

На Фиг.1 представлен вид сбоку снаружи конкретного варианта выполнения заднего переключателя передач согласно настоящему изобретению;

На Фиг.2 представлен вид сзади переключателя передач, показанного на Фиг.1;

На Фиг.3 представлен вид сбоку изнутри кронштейна и промежуточного элемента переключателя передач, показанного на Фиг.1, изображающий механизм регулировки углового положения кронштейна относительно части рамы велосипеда;

На Фиг.4 изображены в разобранном виде кронштейн, промежуточный элемент, направляющий ролик троса и пружина, предназначенная для создания опорного усилия, прижимающего промежуточный элемент к кронштейну;

На Фиг.5.1-5.3 показано положение внутреннего троса управления в процессе поворота промежуточного элемента относительно кронштейна;

На Фиг.6 представлен вид сбоку снаружи другого варианта выполнения заднего переключателя передач в соответствии с настоящим изобретением;

На Фиг.7 представлен вид сзади переключателя передач, показанного на Фиг.6;

На Фиг.8 представлен вид сбоку изнутри кронштейна и промежуточного элемента переключателя передач, показанного на Фиг.6, изображающий механизм регулировки углового положения кронштейна относительно части рамы велосипеда;

На Фиг.9.1-9.3 показано положение внутреннего троса управления в процессе поворота промежуточного элемента относительно кронштейна;

На Фиг.10 представлен вид сбоку снаружи еще одного варианта выполнения заднего переключателя передач в соответствии с настоящим изобретением; и

На Фиг.11 представлен вид сзади переключателя передач, показанного на Фиг.10.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На Фиг.1 представлен вид сбоку снаружи конкретного варианта выполнения заднего переключателя 10 передач в соответствии с настоящим изобретением, а на Фиг.2 - вид сзади переключателя 10 передач. В настоящем описании термины "внутренний", "наружный", "верхний", "нижний", "передний" и "задний" следует интерпретировать согласно чертежам на Фиг.1 и 2, где передняя часть переключателя 10 передач находится на Фиг.1 справа, задняя часть переключателя 10 передач находится на Фиг.1 слева, наружная часть переключателя 10 передач находится на Фиг.2 справа, а внутренняя часть переключателя 10 передач находится на Фиг.2 слева.

Как показано на Фиг.1 и 2, переключатель 10 передач содержит кронштейн 14 с отверстием 15 для крепления переключателя 10 к задней части рамы 16 велосипеда посредством крепежного болта 17, промежуточный элемент 18, подвижный элемент 22 крепления направляющей (26) цепи, соединенный с промежуточным элементом 18 посредством соединительного механизма (установленного между промежуточным элементом 18 и подвижным элементом 22 с возможностью перемещения или поворота подвижного элемента 22 относительно промежуточного элемента 18), например рычажного механизма 24, и направляющую 26 цепи, шарнирно (с возможностью поворота относительно оси) соединенную с подвижным элементом 22 посредством шарнирного пальца (стержня) и пружины (не показаны). Направляющая 26 цепи содержит обычный направляющий ролик 30 и натяжной ролик 34, посредством которых обычным способом поддерживается цепь (не показана).

Как показано на Фиг.3, кронштейн 14 содержит выступ 35 фиксации положения, в котором на резьбе закреплен винт 36 регулировки положения. Конец винта 36 регулировки положения расположен так, что он упирается в зуб 37 фиксации положения, образованный на раме 16. Угловое положение кронштейна 14 по отношению к раме 16 может регулироваться поворотом винта 36 регулировки.

Как показано более подробно на Фиг.1-4, промежуточный элемент 18 связан с кронштейном 14 посредством средства крепления промежуточного элемента к кронштейну, например, посредством шарнирного пальца 38 с возможностью поворота промежуточного элемента 18 относительно кронштейна 14 вокруг области 39 шарнирного соединения (шарнира), расположенной вокруг оси шарнирного соединения. Область 39 шарнирного соединения представляет собой область, занимаемую поперечным сечением шарнирного пальца 38, если смотреть в направлении оси Х шарнирного соединения, которая, в свою очередь, совпадает с продольной осью шарнирного пальца 38 (т.е. шарнирный палец 38 расположен концентрически с осью шарнирного соединения).

Промежуточный элемент 18 содержит коробку 40 пружины с кольцевым отверстием 41 для размещения пружины, образованным наружной поверхностью обоймы 42 шарнирного пальца и внутренней поверхностью внешней цилиндрической части 43 коробки 40 пружины. Первый конец 45 цилиндрической пружины 44 удерживается в отверстии 46 в кронштейне 14, а второй конец 47 удерживается в отверстии 48 в коробке 40 пружины. Таким образом, пружина 44 выполняет роль механизма смещения, толкающего промежуточный элемент 18 против часовой стрелки относительно кронштейна 14. Стопорный болт 49 фиксации шарнирного пальца, имеющий резьбу на его наружной поверхности 50, ввинчивается в резьбовое отверстие 51 во внешней цилиндрической части 43, проходит сквозь отверстия 52 в обойме 42 шарнирного пальца (на Фиг.4 показано только одно отверстие) и входит в зацепление с наружным пазом 53 на шарнирном пальце 38 для крепления шарнирного пальца 38 и кронштейна 14 к промежуточному элементу 18 с возможностью вращения, но с фиксацией положения вдоль оси. Коробка 40 пружины расположена с внутренней стороны кронштейна 14 и выступает вбок внутрь в направлении заднего колеса велосипеда. В результате переключатель передач имеет меньше выступающих сбоку наружу деталей, которые могут быть повреждены при падении или столкновении.

Направляющий ролик 54 троса, имеющий направляющую поверхность 55 троса, установлен с возможностью вращения с наружной стороны кронштейна 14 посредством болта 56, ввинчивающегося в резьбовое отверстие 57 в кронштейне 14. Направляющая поверхность 55 троса визуально пересекает область 39 шарнирного соединения в проекции в направлении оси шарнирного соединения и, в частности, пересекает ось Х шарнирного соединения, если смотреть в направлении оси Х шарнирного соединения.

Рычажный механизм 24 содержит наружное первое звено 58 и внутреннее второе звено 62. Первый конец первого звена 58 шарнирно соединен с промежуточным элементом 18 посредством шарнирного пальца 66, а второй конец первого звена 58 шарнирно соединен с подвижным элементом 22 посредством шарнирного пальца 70. Аналогично, первый конец второго звена 62 шарнирно соединен с промежуточным элементом 18 посредством шарнирного пальца 74, а второй конец второго звена 62 шарнирно соединен с подвижным элементом 22 посредством шарнирного пальца 78. Эта конструкция образует рычажный механизм в виде параллелограмма. Возвратная пружина 82 установлена внутри рычажного механизма 24 между промежуточным элементом 18 и подвижным элементом 22 и является средством смещения подвижного элемента 22 в боковом направлении внутрь по отношению к промежуточному элементу 18 (т.е., в сторону заднего колеса велосипеда).

Провод 86 троса управления, приходящий от передней части велосипеда, проходит к задней части переключателя 10 передач, а затем меняет свое направление, охватывая направляющую поверхность 55 троса направляющего ролика 54 троса, и направляется вперед сквозь цилиндрический канал 90 троса, сделанный на верхней внутренней части промежуточного элемента 18. Затем трос 86 прикрепляется к элементу 94 крепления троса, выступающему вверх над внутренней стороной второго звена 62 (так же, как и элемент 94’ крепления троса в варианте выполнения, показанном на Фиг.6).

На Фиг.5.1-5.3 показано положение троса 86 троса управления при повороте против часовой стрелки промежуточного элемента 18 относительно кронштейна 14. Вообще, идеальным положением является такое, когда середина троса 86 управления пересекает область 38 шарнирного соединения и, более точно, ось Х шарнирного соединения. Чертеж на фиг.5.1 иллюстрирует ситуацию, когда цепь находится в зацеплении с самой маленькой (внутренней) передней звездочкой блока зубчатых колес, содержащего три звездочки, а трос 86 управления слегка перекрывает ось Х шарнирного соединения; на Фиг.5.2 показана ситуация, когда цепь находится в зацеплении со средней передней звездочкой, а середина троса 86 управления пересекает ось Х шарнирного соединения в начальной точке контакта троса 86 управления и направляющей поверхности 55 троса; и на Фиг.5.3 показана ситуация, когда цепь находится в зацеплении с самой большой (наружной) передней звездочкой, а трос 86 управления продолжает пересекать ось Х шарнирного соединения. По мере поворота промежуточного элемента 18 относительно кронштейна 14 трос 86 наматывается на направляющую поверхность 55 троса, благодаря чему не происходит существенного изменения эффективной длины или натяжения троса 86. Этим обеспечивается отсутствие нарушения взаимного расположения направляющей 26 цепи и выбранной задней звездочкой при перемещении цепи на другую переднюю звездочку в переднем переключателе передач. В проведенных испытаниях эффективная длина троса 86 изменилась только на 0,06 мм при переходе из положения, показанного на Фиг.5.1, в положение, показанное на Фиг.5.2, и эффективная длина троса 86 изменилась только на 0,118 мм при переходе из положения, показанного на Фиг.5.2, в положение, показанное на Фиг.5.3.

На Фиг.6 представлен вид сбоку снаружи заднего переключателя 10’ передач согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения, на Фиг.7 представлен вид сзади переключателя 10’ передач, а на Фиг.8 - вид сбоку изнутри кронштейна и промежуточного элемента. Этот вариант имеет, по существу, те же узлы, что и вариант, показанный на Фиг.1-4, поэтому одни и те же элементы имеют одинаковые обозначения. Отличие данного варианта состоит в том, что направляющий ролик 54 троса установлен с возможностью вращения на промежуточном элементе 18, а не на кронштейне 14; цилиндрический канал 90’ троса выполнен на верхней наружной части промежуточного элемента 18; трос 86 прикреплен к элементу 94’ крепления троса, расположенному с нижней наружной стороны второго звена 62; а коробка 40’ пружины расположена с наружной стороны кронштейна 14 и выступает наружу вбок от заднего колеса велосипеда.

На Фиг.9.1-9.3 показано положение троса 86 управления при повороте против часовой стрелки промежуточного элемента 18 по отношению к кронштейну 14. На Фиг.9.1 показана ситуация, когда цепь находится в зацеплении с самой маленькой (внутренней) передней звездочкой блока зубчатых колес, содержащего три звездочки, а трос 86 управления слегка перекрывает ось Х шарнирного соединения; на Фиг.9.2 показана ситуация, когда цепь находится в зацеплении со средней передней звездочкой, а середина троса 86 управления пересекает ось Х шарнирного соединения в начальной точке контакта троса 86 управления и направляющей поверхности 55 троса; и на Фиг.9.3 показана ситуация, когда цепь находится в зацеплении с самой большой (наружной) передней звездочкой, а трос 86 управления продолжает пересекать ось Х шарнирного соединения. Как и в первом варианте выполнения, по мере поворота промежуточного элемента 18 относительно кронштейна 14 трос 86 наматывается на направляющую поверхность 55 троса, благодаря чему не происходит существенного изменения эффективной длины или натяжения троса 86. Этим обеспечивается отсутствие нарушения взаимного расположения направляющей 26 цепи и выбранной задней звездочкой при перемещении цепи на другую переднюю звездочку в переднем переключателе передач. В проведенных изобретателем испытаниях эффективная длина троса 86 изменилась только на 0,06 мм при переходе из положения, показанного на Фиг.9.1, в положение, показанное на

Фиг.9.2, и эффективная длина троса 86 изменилась только на 0,118 мм при переходе из положения, показанного на Фиг.9.2, в положение, показанное на Фиг.9.3.

На Фиг.10 представлен вид сбоку снаружи еще одного варианта выполнения заднего переключателя 10’’ передач в соответствии с настоящим изобретением, а на Фиг.11 представлен вид сзади переключателя 10" передач. Этот переключатель является, по существу, таким же, что и переключатель 10, показанный на Фиг.1-4, за исключением того, что кронштейн 14’, имея L-образную форму, спускается от рамы 16 таким образом, что шарнирный палец 38 и направляющий ролик 54 троса расположены относительно промежуточного элемента 18’ дальше назад; цилиндрический канал 90’ троса выполнен на верхней наружной части промежуточного элемента 18’ (по аналогии с вариантом выполнения, показанным на Фиг.6); трос 86 прикреплен к элементу 94’’ крепления троса, расположенному на нижней наружной стороне второго звена 62 (снова по аналогии с вариантом выполнения, показанным на Фиг.6); коробка 40’’ пружины расположена под рамой 16 таким образом, что рама 16 расположена примерно над серединой коробки 40’’ пружины, чем достигается большая компактность конструкции; а второй направляющий ролик 100 троса с направляющей поверхностью 104 троса установлен с возможностью вращения на кронштейне 14’ коаксиально с болтом 108, которым крепится кронштейн 14’ к раме 16. Функционирование переключателя передач происходит так же, как и функционирование переключателя 10 передач, показанное на Фиг.5.1-5.3. Переключатель 10" передач лучше подходит для велосипедов, у которых трос переключателя проходит вдоль нижней трубы рамы, в то время как переключатель 10 передач лучше приспособлен для велосипедов, у которых трос переключателя проходит вдоль верхней трубы велосипеда.

Выше было приведено описание различных вариантов конструктивного выполнения настоящего изобретения, однако могут иметь место модификации изобретения, не нарушающие существа и не выходящие за границы объема притязаний настоящего изобретения. Например, размеры, форма, положение или ориентация различных частей могут быть при необходимости изменены. Возвратная пружина 82 может быть установлена для приложения усилия к подвижному элементу 22 снаружи сбоку относительно промежуточного элемента 18 (т.е., в направлении от заднего колеса велосипеда). Направляющий ролик 54 троса не обязательно должен быть круглым, а может представлять собой дугу конечного размера. Действительно, направляющий ролик 54 троса может быть заменен неподвижной направляющей троса, имеющей направляющую поверхность троса в виде дуги или другой формы. Кронштейн может составлять единое целое с рамой 16 велосипеда. Функции одного элемента могут быть выполнены двумя элементами, или наоборот. Нет необходимости и в том, чтобы один конкретный вариант конструктивного выполнения обладал сразу всеми преимуществами. Каждый признак, отличающийся от известных из уровня техники признаков, один или в комбинации с другими признаками также следует рассматривать в качестве отдельного описания в рамках заявляемого изобретения, включая конструктивные и/или функциональные концепции, выражаемые этим признаком(ми). Таким образом, область

притязаний изобретения не должна ограничиваться описанными конкретными конструкциями или очевидным акцентом на конкретную конструкцию или признак.

Реферат

Изобретение относится к переключателям передач велосипеда с помощью троса. Промежуточный элемент (18) посредством шарнирного пальца (38) соединен с кронштейном (14) с возможностью поворота вокруг области (39) шарнирного соединения, являющейся поперечным сечением шарнирного пальца (38). Направляющая поверхность (55) троса расположена визуально пересекающей область (39) шарнирного соединения в проекции в направлении оси шарнирного соединения. Промежуточный элемент (18) может быть расположен на внутренней боковой стороне кронштейна (14), а направляющий ролик (54) троса может быть расположен на наружной боковой стороне кронштейна (14). Ось направляющего ролика (54) троса может быть расположена на промежуточном элементе (18) между областью (39) шарнирного соединения и соединительным механизмом в виде рычажных звеньев (58, 62). Предлагаемое техническое решение направлено на устранение нежелательного натяжения троса при повороте промежуточного элемента (18) относительно шарнирного пальца (38) во время переключения передач, что позволяет повысить точность переключения передач. 4 с. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Формула