МЕХАНИЗМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ ВЕЛОСИПЕДА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК B62K25/02 B62M9/12 

Настоящее изобретение относится, в целом, к элементам конструкции велосипедов, в частности к механизмам переключения передач (переключателям передач велосипеда), которые могут быть легко установлены на раму велосипеда и сняты с нее.

Уровень техники
В Европейском патенте ЕР-0655386 представлен обычный переключатель передач велосипеда, представляющий один из двух типов устройств переключения передач, обычно используемых на велосипедах (другой тип - планетарное устройство переключения, устанавливаемое во втулке колеса). Подобный обычный переключатель передач велосипеда включает в себя базисное звено, подвижное звено, поддерживающее поводок цепи, и рычажные звенья, связывающие базисное звено с подвижным таким образом, что подвижное звено способно перемещаться относительно базисного. На подвижном звене установлен поводок (направляющая) цепи с направляющей звездочкой (роликом), осуществляющей перестановку цепи в блоке ведомых звездочек заднего колеса с одной на другую. Как обычно, в базисном звене выполнено сквозное отверстие, в которое вставлен крепежный винт, посредством которого базисное звено крепится непосредственно к раме велосипеда, или к промежуточному звену, которое, в свою очередь, крепится к раме велосипеда. Переключатель передач расположен ниже оси заднего колеса.

Переключатель передач также соединен посредством троса управления с устройством управления, воздействуя на которое велосипедист осуществляет натяжение или ослабление троса, посредством чего осуществляется поворот подвижного звена и через него - поводка цепи. Поводок цепи перемещает цепь с одной звездочки на другую, имеющую больший или меньший диаметр и, таким образом, осуществляется переключение передач (скоростей) велосипеда.

Для нормального переключения передач необходимо, чтобы направляющая звездочка была правильно выставлена в радиальном направлении по отношению к блоку звездочек. В переключателях передач, где базисное звено жестко крепится (по крайней мере в направлении оси колеса) к раме велосипеда, для установки направляющей звездочки в правильное радиальное положение базисное звено поворачивают относительно рамы велосипеда до тех пор, пока направляющая звездочка не займет нужное положение, после чего гаечным ключом затягивают крепежный винт. Когда требуется подрегулировать радиальное положение направляющей звездочки, крепежный винт слегка отворачивают гаечным ключом, базисное звено доворачивается относительно рамы велосипеда до тех пор, пока направляющая звездочка не займет новое желательное положение, после чего крепежный винт снова затягивают гаечным ключом.

Процесс регулировки является трудоемким и требует применения специального инструмента. Кроме того, поскольку точка крепления базисного звена смещена относительно оси колеса, при регулировке радиального положения направляющей звездочки отсутствует четкая, интуитивно понятная взаимосвязь между углом поворота базисного звена и изменением радиального положения направляющей звездочки. И наконец, в велосипедах, изготавливаемых различными производителями, взаимное положение переключателя передач и оси колеса различаются. Это усложняет процесс регулировки и препятствует созданию универсального переключателя передач, подходящего ко всем конструкциям рам велосипедов.

Еще один недостаток, связанный со смещением точки крепления базисного звена переключателя передач к раме относительно оси колеса, заключается в том, что переключатель передач затрудняет снятие колеса. В частности, при снятии колеса с рамы переключатель передач необходимо вручную повернуть, чтобы колесо освободило переключатель передач. Когда колесо требуется повторно установить на раму, переключатель передач снова необходимо повернуть. Часто при выполнении таких передач руки велосипедиста становятся грязными. Что особенно неприятно при необходимости снять колесо для восстановления камеры после прокола.

Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание механизма переключения передач, например заднего переключателя передач велосипеда, который может быть легко отрегулирован, установлен и снят, в частности, без применения специального инструмента, и который по своей конструкции подходит к любой раме велосипеда. Такой переключатель передач может быть снят вместе с колесом или отдельно от него.

Согласно первому варианту изобретения велосипедный переключатель передач содержит базисное звено, подвижное звено, на котором установлен поводок цепи, рычажные звенья, связывающие базисное и подвижное звенья с возможностью перемещения подвижного звена относительно базисного, тяговый стержень, на одном конце имеющий ползун, расположенный в базисном звене с возможностью поворота, а на втором конце - гайку, закрепленную на нем посредством резьбового соединения, и кулачок, установленный в базисном звене и соединенный с ползуном с возможностью перемещения тягового стержня в базисном звене при повороте кулачка, что обеспечивает быструю установку, съем и регулирование положения переключателя передач.

Тяговый стержень выходит из базисного звена и имеет ползун, ведомый кулачком и расположенный в базисном звене. Кулачок установлен в базисном звене и взаимодействует с ползуном таким образом, что поворот кулачка приводит к втягиванию тягового стержня в базисное звено. Причем при втягивании тягового стержня в базисное звено последнее вместе с гайкой жестко зажимает переключатель передач между концами вилки колеса рамы велосипеда. При желании, к кулачку может быть присоединен рычаг, выходящий из базисного звена таким образом, что поворот рычага приводит к повороту кулачка, что облегчает втягивание тягового стержня или его отпускание. Таким образом, поворачивая рычаг, можно очень быстро установить, снять переключатель передач и отрегулировать его положение. При этом специальный инструмент не требуется.

Тяговый стержень обычно проходит через полую втулочную ось, поэтому точка крепления базисного звена находится на оси вращения заднего колеса. Это упрощает регулировку и позволяет конструкторам создать переключатель передач, подходящий к различным типам велосипедных рам.

Согласно второму варианту настоящего изобретения переключатель передач велосипеда содержит базисное звено, в котором выполнено отверстие с резьбой, подвижное звено, на котором установлен поводок цепи и рычажный механизм, связывающий базисное звено с подвижным с возможностью перемещения подвижного звена относительно базисного звена. Причем отверстие в базисном звене имеет резьбу, а механизм дополнительно снабжен корпусом, тяговым стержнем, первый конец которого закреплен в резьбовом отверстии базисного звена, а второй конец закреплен в корпусе вне базисного звена, ползуном, расположенным на втором конце тягового стержня, кулачком, установленным в корпусе с возможностью поворота и соединенным с ползуном с возможностью перемещения тягового стержня при повороте кулачка, что обеспечивает быструю установку, съем и регулирование положения переключателя. Наличие резьбового отверстия в базисном звене делает возможным его присоединение непосредственно к втулочной оси, если это необходимо, или к тяговому стержню. В любом случае, базисное звено установлено по оси вращения заднего колеса, что упрощает для конструктора проектирование переключателя передач, а для владельца велосипеда - регулировку его положения.

Кулачок, установленный в корпусе, взаимодействует с ползуном таким образом, что поворот кулачка приводит к втягиванию тягового стержня в корпус. При этом корпус и базисное звено жестко зажимают переключатель передач между концами вилки колеса и рамы велосипеда.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, для облегчения поворота кулачка, переключатель передач может быть снабжен поворотным рычагом, расположенным снаружи корпуса и соединенным с кулачком. Желательно, чтобы базисное звено и корпус имели притертые поверхности для контакта с рамой велосипеда, которые, прижимаясь к соответствующим концам вилки с повышенной силой сцепления, предотвращают самоотворачивание этих элементов.

При необходимости в отверстии базисного звена с возможностью вращения может быть установлена зажимная гайка, имеющая отверстие, на одной части которого выполнена резьба. Такая зажимная гайка может иметь наружную головку, на внешней периферийной поверхности которой, с целью облегчения вращения зажимной гайки от руки, могут быть выполнены ребра или выступ. Зажимная гайка, для облегчения ее вращения, также может иметь гнездо с многоугольным профилем под зажимной инструмент, выполненное в другой части отверстия в виде профилированного гнезда, или имеет корпусную часть, в которой установлен рычаг.

Перечень фигур чертежей
На фиг. 1 предложен вид сзади предложенного в настоящем изобретении велосипедного переключателя передач, в первом варианте исполнения.

На фиг. 2 приведен вид сбоку велосипедного переключателя передач, изображенного на фиг.1.

На фиг. 3 в разрезе представлен частный вариант кулачкового механизма, размещенного в базисном звене переключателя передач, изображенного на фиг.1.

На фиг.4 приведен вид сзади предложенного в настоящем изобретении велосипедного переключателя передач, во втором варианте исполнения.

На фиг.5 в разрезе предложен второй вариант исполнения базисного звена с зажимной гайкой, которая может быть применена в велосипедном переключателе передач, изображенном на фиг.4.

На фиг.6 приведено объемное изображение зажимной гайки в одном варианте исполнения, который согласно настоящему изобретению может быть применен в велосипедном переключателе передач, изображенном на фиг.5.

На фиг.7 приведено объемное изображение зажимной гайки в другом варианте исполнения, который согласно настоящему изобретению может быть применен в переключателе передач, изображенном на фиг.5.

На фиг.8А и 8В приведены, соответственно, вид в разрезе и объемное изображение базисного звена с зажимной гайкой во втором варианте исполнения, который может быть применен в велосипедном переключателе передач, изображенном на фиг.4.

На фиг.9 приведено объемное изображение базисного звена с зажимной гайкой в еще одном варианте исполнения, который может быть применен в велосипедном переключателе передач, изображенном на фиг.4.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг.1 предложенный в описании велосипедный переключатель передач 10 в первом варианте исполнения показан в виде сзади установленным на заднее колесо велосипеда, а на фиг.2 переключатель передач 10 показан сбоку. Велосипедный переключатель передач 10 содержит базисное звено 20, подвижное звено 24, на котором установлен поводок 28 цепи и рычажные звенья (рычажный механизм) 30, соединяющие базисное звено 20 и подвижное звено 24 таким образом, чтобы подвижное звено 24 могло перемещаться относительно базисного звена 20. Переключение передач велосипеда осуществляется обычным образом, например как это описано в Европейском патенте ЕР-0655386. В частности, переключатель передач 10 соединен с устройством управления (не показано), посредством которого осуществляется поворот рычажных звеньев 30 и через него перемещение подвижного звена 24 относительно базисного звена 20. Поводок цепи 28, установленный на подвижном звене 24, также перемещается относительно базисного звена 20 и перемещает цепь с одной звездочки на другую, и, таким образом, осуществляется переключение передач велосипеда.

Согласно настоящему изобретению переключатель передач 10 крепится относительно рамы велосипеда посредством тягового стержня 34, выходящего из базисного звена 20, и имеет установленный внутри базисного звена ползун 38, ведомый кулачком 42, который закреплен на базисном звене 20 и взаимодействует с ползуном 38 таким образом, что поворот кулачка 42 в одном направлении приводит к втягиванию тягового стержня 34 в базисное звено 20 (на фиг.1 в правую сторону), а поворот кулачка в противоположном направлении выдвигает тяговый стержень 34 из базисного звена 20 (на фиг.1 в левую сторону).

Между концами F задней колесной вилки на полой втулочной оси 44 с возможностью вращения установлена втулка Н, имеющая блок звездочек S. Тяговый стержень 34 проходит через полую втулочную ось 44 и заканчивается резьбовым концом 48. На резьбовом конце 48 тягового стержня 34 закреплена посредством резьбового соединения гайка 52. В гайке 52 выполнена выемка под пружину 58, которая отжимает тяговый стержень 34 влево (как показано на фиг.1). Базисное звено 20 и гайка 52 имеют притертые поверхности 62 и 64 соответственно, которые, прижимаясь к соответствующим концам F вилки с повышенной силой сцепления, предотвращают самоотворачивание базисного звена 20 или гайки 52, способное в итоге привести к расшатыванию узла крепления колеса.

На фиг. 3 в разрезе представлен частный вариант кулачкового механизма, размещенного в базисном звене 20 переключателя передач 10, изображенного на фиг. 1. Как показано на фиг.3, кулачок 42 имеет уширенную часть 70, которая расположена в соответствующем отверстии 72 с одной стороны базисного звена 20, эксцентриковую часть 74, которая расположена в отверстии 78 ползуна 38 тягового стержня 34, зауженную часть 82, расположенную в соответствующем отверстии 83 фиксатора 85, который в свою очередь расположен в отверстии 84 с противоположной стороны базисного звена 20, а также приводной вал 88, выходящий наружу из базисного звена 20. В этом варианте изобретения по наружной поверхности приводного вала выполнены шлицы для посадки на вал рычага 96, имеющего ответные внутренние шлицы для фиксации последнего от проворачивания на валу. Таким образом, поворот рычага 96 вызывает поворот эксцентриковой части 74 кулачка, что обеспечивает чередующееся втягивание и вытягивание тягового 34 стержня из базисного звена 20. При смещении тягового стержня 34 вправо (втягивании в базисное звено) базисное звено 20 и гайка 52 обжимают соответствующие концы вилки F, что обеспечивает надежное крепление переключателя передач 10 и втулки Н колеса на концах F вилки.

На фиг. 4 приведен вид сзади другого варианта предложенного быстросъемного велосипедного переключателя передач 100. В этом варианте переключатель передач 100 содержит базисное звено 110, подвижное звено 114, на котором установлен поводок 118 цепи, и рычажные звенья 121, связывающие базисное звено 110 с подвижным звеном 114 так, чтобы подвижное звено 114 могло перемещаться относительно базисного звена 110. Тяговый стержень 122 имеет первый конец 124 с резьбой, ввернутый в глухое резьбовое отверстие 128 в базисном звене 110. На втором конце 136 тягового стержня 122 расположен ползун 132, ведомый кулачком. Второй конец 136 тягового стержня 122 расположен внутри корпуса 140, в котором закреплен кулачок 144, взаимодействующий с ползуном 132 таким образом, что при повороте кулачка 144 в одном направлении тяговый стержень 122 втягивается в корпус 140 (на фиг.4 - влево), а при повороте кулачка 144 в противоположном направлении тяговый стержень 122 выдвигается из корпуса 140 (на фиг. 4 - вправо). Кулачок 144 может иметь такую же конструкцию, как и кулачок 42, изображенный на фиг.3, а также может быть снабжен рычагом 156, облегчающим поворот кулачка. Базисное звено 110 и корпус 140 могут иметь притертые поверхности 160 и 162 соответственно, предназначенные для надежного сцепления этих элементов с соответствующими концами вилки, аналогично тому, как это предусмотрено в переключателе передач, изображенном на фиг.1.

На фиг. 5 в разрезе показан другой вариант базисного звена 210, который может быть применен в переключателе передач, изображенном на фиг.4. В этом варианте базисное звено имеет сквозное отверстие 214. В отверстии 214 базисного звена с возможностью вращения расположен зажимной (затяжной) болт (гайка) 218 с отверстием 222 и наружной головкой 226. В этом варианте зажимная гайка 218 с возможностью вращения удерживается в отверстии 214 базисного звена посредством стопорного кольца 230, установленного в паз на внешней периферийной поверхности внутренней части 232 зажимной гайки 218 и упирающегося во внутренний уступ 231 базисного звена 210. Отверстие 222 зажимной гайки 218 на всем протяжении или на некотором участке может иметь резьбу 233. Таким образом, зажимная гайка 218 действует подобно гайке 52 в варианте, показанном на фиг.1, и ее можно использовать для грубой затяжки втулки колеса с переключателем передач на раме. Что позволяет избежать поворота рычага 156 в неудобное положение.

Зажимную гайку 218 можно вращать от руки, прилагая усилие к ее наружной головке 226. Для облегчения такого вращения на периферийной поверхности головки 226 могут быть выполнены ребра 240, как показано на фиг.6, и/или может быть предусмотрен выступ 244, как показано на фиг.7.

В том случае, когда использование зажимной гайки с наружной головкой является нежелательным, может быть применено базисное звено 310, изображенное на фиг. 8А и 8В. В этом варианте изобретения базисное звено 310 имеет сквозное отверстие 314. В отверстии 314 базисного звена посредством стопорного кольца 330, установленного в паз на внешней периферийной поверхности внутренней части 332 и упирающегося во внутренний уступ 331 базисного звена 310, установлена зажимная гайка 318. Отверстие 322 зажимной гайки в своей внутренней части 332 имеет резьбу 333, а наружу отверстие 322 зажимной гайки выходит через профилированное гнездо 344, которое в данном варианте изобретения может иметь профиль многоугольника, например шестиугольника, что наиболее четко показано на фиг.8В. Для вращения зажимной гайки 318 в профилированную часть ее отверстия 322 можно вставить соответствующий инструмент, например внутренний торцевой гаечный ключ (не показан). Хотя в этом варианте изобретения и требуется специальный инструмент, в нем точка установки переключателя передач совмещена с осью вращения заднего колеса, что упрощает регулировку положения переключателя передач и позволяет конструкторам создать переключатель передач, подходящий к любому типу велосипедных рам.

На фиг. 9 приведено объемное изображение еще одного варианта базисного звена 410 с зажимной гайкой 418, который может быть применен в переключателе передач, изображенном на фиг.4. В этом варианте зажимная гайка 418 может быть установлена с возможностью вращения в отверстии базисного звена - как и в вариантах, показанных на фиг.5 и 8А, или может быть неподвижно закреплена на базисном звене 410. Зажимная гайка 418 имеет корпусную часть 422, прикрепленную к головке 424. В корпусной части 422 с возможностью вращения или неподвижно может быть установлен рычаг 426 и установлен кулачковый механизм, подобный кулачковому механизму, показанному на фиг.4. Если кулачковый механизм отсутствует (что возможно), поворот рычага 426 не будет сопровождаться перемещением тягового стержня в осевом направлении.

Несмотря на то что настоящее изобретение было описано в различных вариантах, оно может быть осуществлено и в других видоизменениях, формах при условии, что они не нарушают изобретательского замысла и не выходят за рамки настоящих патентных притязаний. Таким образом, испрашиваемый для изобретения объем правовой охраны не следует ограничивать рассмотренными частными вариантами изобретения, а нужно определять по приведенной ниже формуле изобретения.

Изобретение относится к задним переключателям скоростей, закрепленным на оси колеса. Тяговый стержень (34) выходит из базисного звена (20) и имеет ползун (38), ведомый кулачком (42) и расположенный в базисном звене (20). Кулачок (42) установлен в базисном звене (20) и взаимодействует с ползуном (38) так, что поворот кулачка (42) приводит к втягиванию тягового стержня в базисное звено (20). На другом конце тягового стержня (34) установлена гайка (52), и при этом базисное звено (20) и гайка (52) жестко крепят переключатель (10) передач к концам (F) вилки колеса. Техническое решение направлено на обеспечение легкости регулировки, установки и снятия переключателя передач без специального инструмента для любой рамы. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Механизм переключения передач велосипеда, содержащий базисное звено, подвижное звено, на котором установлен поводок цепи, и рычажный механизм, связывающий базисное и подвижное звенья с возможностью перемещения подвижного звена относительно базисного, отличающийся тем, что он снабжен тяговым стержнем, на одном конце имеющим ползун, расположенный в базисном звене с возможностью поворота, а на втором конце - гайку, закрепленную на нем посредством резьбового соединения, и кулачком, установленным в базисном звене и соединенным с ползуном с возможностью перемещения тягового стержня в базисном звене при повороте кулачка.2. Механизм переключения передач по п.1, отличающийся тем, что он снабжен поворотным рычагом, расположенным снаружи базисного звена и соединенным с кулачком.3. Механизм переключения передач по п.1 или 2, отличающийся тем, что базисное звено имеет притертую поверхность для контакта с рамой велосипеда.4. Механизм переключения передач велосипеда, содержащий базисное звено, в котором выполнено отверстие, подвижное звено, на котором установлен поводок цепи, и рычажный механизм, связывающий базисное и подвижное звенья с возможностью перемещения подвижного звена относительно базисного звена, отличающийся тем, что отверстие в базисном звене имеет резьбу, а механизм переключения передач дополнительно снабжен корпусом, тяговым стержнем, первый конец которого закреплен в резьбовом отверстии базисного звена, а второй конец закреплен в корпусе вне базисного звена, ползуном, расположенным на втором конце тягового стержня, и кулачком, установленном в корпусе с возможностью поворота и соединенным с ползуном с возможностью перемещения тягового стержня при повороте кулачка.5. Механизм переключения передач по п.4, отличающийся тем, что он снабжен поворотным рычагом, расположенным снаружи корпуса и соединенным с кулачком.6. Механизм переключения передач по п.4 или 5, отличающийся тем, что базисное звено имеет притертую поверхность для контакта с рамой велосипеда.7. Механизм переключения передач по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что корпус имеет притертую поверхность для контакта с рамой велосипеда.8. Механизм переключения передач по любому из пп.4-7, отличающийся тем, что он содержит зажимную гайку, имеющую отверстие и установленную в базисном звене с возможностью вращения.9. Механизм переключения передач по п.8, отличающийся тем, что на одной части отверстия в зажимной гайке выполнена резьба.10. Механизм переключения передач по п.9, отличающийся тем, что другая часть отверстия в зажимной гайке выполнена в виде профилированного гнезда.11. Механизм переключения передач по п.9 или 10, отличающийся тем, что зажимная гайка имеет наружную головку.12. Механизм переключения передач по п.11, отличающийся тем, что наружная периферийная поверхность головки выполнена ребристой.13. Механизм переключения передач по п.11 или 12, отличающийся тем, что на наружной периферийной поверхности головки выполнен выступ.14. Механизм переключения передач по любому из пп.8-13, отличающийся тем, что он снабжен рычагом, а зажимная гайка имеет корпусную часть, в которой установлен рычаг.