ВЕЛОСИПЕДНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С ТРОСОВЫМ ПРИВОДОМ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК B62M25/02 B62K23/00 B62L1/14 B62L3/02 

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к механическим механизмам с управляющим тросом, а более конкретно, к устройствам управления с тросовым приводом, которые могут быть использованы для управлением тормозными или переключающими передачу устройствами на велосипеде.

Уровень техники
В велосипедных тормозных и переключающих устройствах часто используются управляющие тросы такого типа, где внутренний трос скользит в пределах внешней оболочки. Такие управляющие тросы обычно соединены между управляющими устройствами, такими как тормозной рычаг, рычаг переключения передач или механизм переключения с поворачивающимся наконечником руля, и управляемыми устройствами, такими как тормоз или трансмиссия. Поскольку управляемое устройство первоначально расположено на некотором расстоянии от управляющего устройства и поскольку управляемое устройство первоначально смонтировано в фиксированном положении, определенном конфигурацией велосипеда, управляющий трос часто должен следовать по искривленной траектории от управляющего устройства к управляемому устройству. К сожалению, когда трос должен следовать по крутой траектории, внешняя оболочка иногда не может сгибаться удовлетворительно либо трение между внутренним тросом и внешней оболочкой, вызванное искривленной траекторией, становится избыточным. В результате такие крутые траектории не могут быть использованы для управляющего троса.

Один способ, использованный для преодоления проблемы загибания внешней оболочки при следовании резким кривым, включает использование ролика, установленного на раме, причем радиус кривизны внешней периферии ной поверхности ролика установлен для согласования с требуемой кривой. Рама может содержать часть ввода троса и часть вывода троса, при этом внутренняя проволока входит в часть ввода троса, проходит вокруг ролика и выходит из части вывода троса. Хотя такой способ удовлетворителен для многих применений, тем не менее радиус ролика не может быть сделан слишком малым, поскольку внутренний трос также оказывает сопротивление изгибу. Например, когда внутренняя проволока сконструирована из множества жил, свитых вместе, оптимальный радиус ролика в 200 раз превышает диаметр одной жилы. Для типового диаметра жилы 0,32 мм оптимальный радиус ролика должен составлять примерно 64 мм. Такой ролик слишком велик и во многих случаях не является для применения. Следовательно, использовались меньшие ролики несмотря на то, что такие меньшие ролики не являются предпочтительными. Однако даже если внутренний трос будет форсирован для прохождения над внешней периферийной поверхностью такого меньшего ролика, он оказывает сопротивление такому изгибу и имеет тенденцию к истиранию области ввода троса и области вывода троса на раме. Чем меньше радиус ролика, тем больше сопротивление изгибу проволоки и тем больше истирание. Такое истирание может вызвать излишнее трение и, таким образом, исключает преимущество использования ролика для направления внутреннего троса вокруг крутых кривых.

Сущность изобретения
Объектом данного изобретения является устройство управления с тросовым приводом.

Предпочтительные примеры осуществления настоящего изобретения включают трос, который может быть направлен вокруг крутых кривых без излишнего трения. В одном предпочтительном примере осуществления настоящего изобретения устройство управления с тросовым приводом содержит подвижный управляющий элемент, раму, связанную с подвижным управляющим элементом, и направляющий элемент троса, смонтированный на раме для вращения вокруг оси направляющего элемента. Направляющий элемент троса содержит закругленную внешнюю периферийную направляющую поверхность, расположенную радиально во внешнюю сторону от оси направляющего элемента для направления троса. Подшипник, имеющий направляющую поверхность, расположен радиально во внешней стороне от внешней периферийной направляющей поверхности. Когда направляющий элемент троса имеет малый радиус кривизны, трос может контактировать с подшипником и, таким образом, исключать избыточное трение, возникающее в известном уровне техники.

В другом предпочтительном примере осуществления настоящего изобретения устройство управления с тросовым приводом содержит подвижный управляющий элемент, раму, связанную с подвижным управляющим элементом, и направляющий элемент троса, смонтированный на раме для вращения вокруг оси направляющего элемента. Направляющий элемент троса содержит искривленную внешнюю периферийную направляющую поверхность, расположенную радиально во внешнюю сторону от оси направляющего элемента для направления троса. Первый подшипник, имеющий первую направляющую поверхность, расположен радиально во внешнюю сторону от внешней периферийной направляющей поверхности, а второй подшипник, имеющий вторую направляющую поверхность, расположен радиально во внешнюю сторону от внешней периферийной направляющей поверхности. Первый подшипник отделен от второго подшипника в направлении окружности внешней периферийной направляющей поверхности троса. Когда направляющий элемент имеет малый радиус кривизны, трос может контактировать с первым и вторым подшипниками и снова устраняет избыточное трение, возникающее в известном уровне техники.

В более специфическом предпочтительном примере осуществления настоящего изобретения рама содержит первый канал троса и второй канал троса. Первый канал имеет первое отверстие, которое тангенциально выровнено с внешней периферийной направляющей поверхностью направляющего элемента, а второй канал имеет второе отверстие, которое тангенциально выровнено с внешней периферийной направляющей поверхностью направляющего элемента. Внутренняя проволока проходит через первый канал вокруг внешней периферийной направляющей поверхности направляющего элемента и через второй канал. Первый подшипник выровнен между первым каналом и внешней периферийной направляющей поверхностью направляющего элемента, а второй подшипник выровнен между вторым каналом и внешней периферийной направляющей поверхностью направляющего элемента. Таким образом, подшипники позиционированы для максимального снижения трения, когда внешняя периферийная направляющая поверхность имеет малый радиус кривизны. Если желательно, первый и второй подшипники могут содержать первый и второй ролики, которые подходят для троса с очень малым трением.

В другом предпочтительном примере осуществления настоящего изобретения устройство управления с тросовым приводом содержит подвижный управляющий элемент, раму, связанную с подвижным управляющим элементом, и направляющий элемент троса, смонтированный на раме для вращения вокруг оси направляющего элемента. Направляющий элемент троса содержит искривленную внешнюю периферийную направляющую поверхность, расположенную радиально во внешнюю сторону от оси направляющего элемента для направления троса, причем направляющая поверхность троса завершается на первом и втором концах. Направляющий элемент содержит первый упор и раму, имеющую второй упор для контактирования с первым упором при ограничении диапазона перемещения направляющего элемента. В более специфическом примере осуществления изобретения направляющий элемент и направляющая поверхность каждая имеет примерно полукруглую форму. Направляющий элемент имеет ограниченное отверстие, формирующее первый упор, и второй упор, а рама имеет выступающий элемент, который формирует третий упор, расположенный между первым и вторым упорами для контактирования с последними и ограничения диапазона перемещения направляющего элемента. Направляющий элемент троса, сконструированный таким образом, имеет уменьшенные размеры и вес по сравнению с известными конструкциями.

Направляющая троса, сконструированная в соответствии с настоящим изобретением, может быть использована, когда трос по желанию сгибается. Например, направляющая троса может быть расположена на управляющем устройстве, таком как тормозной рычаг, рычаг переключения передачи, механизм переключения с поворачивающимся наконечником руля или другое управляющее устройство. Альтернативно направляющая троса может быть расположена на управляемом устройстве, таком как тормозная рукоятка, тормоз ступицы, механизм переключения передач, трансмиссия с внутренней ступицей либо другое управляемое устройство.

Перечень фигур чертежей
Фиг. 1 представляет вид спереди с частичным поперечным сечением конкретного примера осуществления направляющей троса согласно настоящему изобретению.

Фиг.2 представляет вид сзади устройства, показанного на фиг.1.

Фиг. 3 показывает устройство фиг.1 и 2, прикрепленное к тормозной рукоятке.

Фиг. 4 показывает устройство фиг.1 и 2, прикрепленное к управляющему рычагу.

Фиг. 5 показывает устройство фиг.1 и 2, прикрепленное к механизму переключения передач.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Фиг. 1 представляет вид спереди с частичным поперечным сечением конкретного предпочтительного примера осуществления направляющей 10 троса согласно настоящему изобретению, а фиг.2 представляет вид сзади направляющей 10 троса. Как показано на этих фигурах, направляющая 10 троса содержит раму 14, имеющую первый канал 18 троса и второй канал 22 троса. В этом предпочтительном примере осуществления первый и второй каналы 18 и 22 сформированы в виде трубчатых элементов, имеющих первое и второе отверстия 26 и 30 канала троса. Как показано на фиг. 1 и 3, первое отверстие 26 имеет размеры для приема внешней оболочки 40 управляющего троса 42, а второе отверстие 30 имеет размеры для приема внутреннего троса 34 управляющего троса 42 через него.

Направляющий элемент 50 троса, имеющий искривленную внешнюю периферийную направляющую поверхность 54, смонтирован на раме 14 посредством шарнирного вала 58 для вращения вокруг оси Х направляющего элемента. В этом предпочтительном примере осуществления направляющий элемент 50 и направляющая поверхность 54 имеют примерно полукруглую форму и содержат отверстия 60, 62 и 64 для снижения размеров и веса структуры. Отверстие 62 имеет упоры 65 и 66, которые взаимодействуют с упором, образованным стопорным штырем 44, проходящим с боковой стороны рамы 14, для ограничения диапазона перемещения направляющего элемента 50. Отверстие 62 должно иметь угловое расстояние, которое соответствует примерно назначенной длине хода троса. Стопорный штырь 44 и упоры 65 и 66 позволяют использовать направляющий элемент 50, имеющий полукруглую форму, без риска отделения внутреннего троса 34 от направляющей поверхности 54.

Первый подшипник в виде первого ролика 70 смонтирован на раме 14 посредством шарнирного вала 74 для вращения вокруг оси Y первого ролика, а второй подшипник в виде второго ролика 78 смонтирован на раме 14 посредством шарнирного вала 80 для вращения вокруг оси Z второго ролика, причем ось Х направляющего элемента, ось Y первого ролика и ось Z второго ролика в основном параллельны одна другой. Ролик 70 расположен радиально в нижнем направлении от внешней периферийной направляющей поверхности 54 в непосредственной близости от первого канала 18 и выровнен между первым каналом 18 и внешней периферийной направляющей поверхностью 54. Аналогично ролик 78 расположен радиально в нижнем направлении от внешней периферийной направляющей поверхности 54 в непосредственной близости от второго канала 22 и выровнен между вторым каналом 22 и внешней периферийной направляющей поверхностью 54. В этом предпочтительном примере осуществления направляющий элемент 50, первый ролик 70 и второй ролик 78 полностью экспонированы на раме 14.

Как показано на фиг.1, отверстия 26 и 30 первого и второго каналов оба в основном тангенциально выровнены с внешней периферийной направляющей поверхностью 54. Кроме того, первый и второй ролики 70 и 78 включают соответственно первую и вторую направляющие поверхности 86 и 88, которые лежат в основном в той же плоскости, что и внешняя периферийная направляющая поверхность 54. В этом предпочтительном примере осуществления первый и второй ролики 70 и 78 позиционированы в основном на одинаковом радиальном расстоянии от оси Х направляющего элемента. Внутренний трос 34 проходит через отверстие 26 первого канала, вокруг внешней периферийной направляющей поверхности 54 и через отверстие 30 второго канала. Если внешняя периферийная направляющая поверхность 54 имеет малый радиус кривизны и, следовательно, определяет крутую кривую, так что внутренний трос 34 сопротивляется изгибанию вокруг внешней периферийной направляющей поверхности 54, то внутренний трос 34 будет контактировать с первой направляющей поверхностью 86 и/или с второй направляющей поверхностью 88. В отличие от известных структур очень малое трение создавалось между внутренним тросом 34 и роликами 70 и 78, так что технические параметры троса не ухудшались. В этом предпочтительном примере осуществления направляющий элемент может иметь радиус 17,5 мм или более, предпочтительно 19,2 или 20 мм по центральной линии внутреннего троса.

Фиг. 3 показывает направляющую 10 троса, смонтированную на тормозной сборке 100. В этом предпочтительном примере осуществления тормозная сборка 100 содержит тормозную рукоятку 104 и тормозную рукоятку 106. Тормозной башмак 108 смонтирован в промежуточном положении тормозной рукоятки 104, а тормозной башмак 110 установлен в промежуточном положении тормозной рукоятки 106. Соединительное звено 114, имеющее монтажный фланец 115, смонтировано с возможностью вращения на верхнем конце тормозной рукоятки 104 через шарнирный вал 118, а проволочный соединитель 122 расположен на верхнем конце тормозной рукоятки 106. Рама 14 направляющей 10 троса смонтирована на соединительном звене 114 путем установки второго канала 22 в монтажном фланце 115. Внешняя оболочка 40 управляющего троса 42 прикреплена в пределах отверстия 26 первого канала, а конец внутреннего троса 34 закреплен на проволочном соединителе 122. Уплотняющий элемент 116 подогнан вокруг второго канала 22 и внутренней проволоки 34 во избежание попадания загрязнений из второго канала 22. В результате действия направляющего элемента 50, первого ролика 70 и второго ролика 78 внутренний трос 34 изгибается под углом примерно 90^o с малым трением, которое возникает от тормозной рукоятки 104 к тормозной рукоятке 106.

Фиг. 4 показывает направляющую 10 троса, смонтированную на сборке 200 управляющего рычага. В этом предпочтительном примере осуществления монтажный держатель 204 предназначен для установки управляющего элемента, такого как тормозной рычаг 208, на рулевой Н. Тормозной рычаг 208 шарнирно установлен на монтажном держателе 204 при помощи шарнирного вала 212, а монтажный держатель 204 содержит втулку 216 регулировки троса, через отверстие 220 которой проходит внутренний трос 34. Рама 14 направляющей 10 троса установлена на монтажном держателе 204 путем вставки второго канала 22 в отверстие 220 втулки. В результате действия направляющего элемента 50, первого ролика 70 и второго ролика 78 внутренний трос 34 изгибается под углом примерно 90^o с малым трением, которое возникает из первого канала 18 до точки крепления троса (не показано) на рычаге 208.

Фиг. 5 показывает направляющую 10 троса, установленную на механизме 300 переключения передач. Механизм 300 может быть обычным, который содержит элемент 304 основания, монтирующий механизм 300 переключения передач к раме велосипеда (не показано), элементы 308 и 312 связи, а также подвижный элемент 316, поддерживающий направляющую 320 цепи. Элемент 304 основания, элементы 308 и 312 связи и подвижный элемент 316 соединены вместе обычным путем для формирования четырехреечного связующего механизма для направления направляющей 320 цепи среди нескольких звездочек (не показаны), смонтированных на заднем колесе велосипеда. Конечно изобретение также может быть применимо к фронтальным механизмам переключения передач и также могут быть использованы другие механизмы кроме четырехреечного типа. В этом предпочтительном примере осуществления первый канал 18 и второй канал 22 образуют острый угол, а не угол 90^o, сформированный в предыдущих примерах. Рама 14 направляющей 10 троса установлена на механизме 300 переключения передач путем вставки второго канала 22 в отверстие 322 направляющей 324 троса, сформированной в элементе 304 основания. В обычном механизме переключения передач отверстие 322 первоначально имеет размер для приема внешней оболочки 40 управляющего троса 42, так что второй канал 22 имеет примерно тот же внешний размер, что и внешняя оболочка 40. Внутренний трос 34 управляющего троса 42 проходит через направляющую 324 троса и прикреплен к соединителю 330 троса, фиксированному на боковой стороне связи 308. В результате действия направляющего элемента 50, первого ролика 70 и второго ролика 78 внутренний трос 34 может быть изогнут под очень острым углом (или любым желательным углом) с малым трением, которое возникает от первого канала 18 к соединителю 330 троса.

Хотя выше представлено описание различных предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения, другие модификации могут быть сделаны в объеме изобретения. Например, направляющий элемент 50 может быть сформирован как полный круг, как показано прозрачно на фиг.1, вместо полукруга. Направляющий элемент может быть сформирован как твердое тело, а стопорный штырь 44 может быть исключен. Рама 14 может быть сформирована для закрытия части или всего направляющего элемента 50, первого ролика 70 или второго ролика 78, вместо того, чтобы оставить эти компоненты открытыми. Ролики 70 и 78 могут быть заменены твердыми элементами, имеющими низкие коэффициенты трения. Первый канал 18 и второй канал 22 могут иметь форму для согласования с любой требуемой структурой и они могут быть помещены при ориентации, как это желательно, для изгиба внутреннего троса при желательном угле. Компоненты могут быть сформированы из многих различных материалов. Например, направляющий элемент 50, первый ролик 70 и второй ролик 78 могут быть сформированы из полиоксиметилэтилена, а рама 14 может быть сформирована из алюминия. Таким образом, объем изобретения не должен быть ограничен описанными специфическими структурами. Вместо этого действительный объем настоящего изобретения определяется следующей формулой.

Изобретение относится к направляющим троса и может быть использовано в переключателе передач, тормозах с рычагами на разных осях, рукоятках управления. Устройство для направления троса 34 содержит раму 14, на которой с возможностью вращения установлен направляющий элемент 50, выполненный в виде сектора. Подшипник 70, 78 в виде ролика установлен так, что трос проходит между направляющим элемента 50 и подшипником 70, 78. При этом трос 34 может контактировать с подшипником 70, 78, когда направляющий элемент 50 троса имеет малый радиус кривизны, и в результате избегать избыточного давления. Предлагаемое техническое решение направлено на уменьшение размера направляющего элемента. 2 с. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Велосипедное устройство управления с тросовым приводом, содержащее подвижный управляющий элемент, раму, соединенную с подвижным управляющим элементом, направляющий элемент троса, установленный на раме с возможностью поворота вокруг оси направляющего элемента и имеющий искривленную внешнюю периферийную направляющую поверхность, расположенную радиально во внешнюю сторону от оси направляющего элемента для направления троса, отличающееся тем, что оно содержит подшипник, расположенный радиально во внешнюю сторону от внешней периферийной направляющей поверхности, причем подшипник имеет направляющую поверхность.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подшипник содержит ролик.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ролик установлен с возможностью вращения вокруг оси ролика, причем ось ролика в основном параллельна оси направляющего элемента.4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что рама содержит канал троса, имеющий отверстие канала, которое выровнено между внешней периферийной направляющей поверхностью и подшипником, а подшипник выровнен между каналом троса и внешней периферийной направляющей поверхностью.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что отверстие канала в основном тангенциально выровнено с внешней периферийной направляющей поверхностью троса.6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что подвижный управляющий элемент содержит тормозную рукоятку.7. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что подвижный управляющий элемент содержит монтажный держатель, имеющий канал для прохода троса через него, тормозной рычаг, шарнирно установленный на монтажном держателе, причем рама связана с монтажным держателем.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что рама смонтирована на канале троса монтажного держателя.9. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что подвижный управляющий элемент содержит механизм переключения передач.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что механизм переключения передач содержит элемент основания, направляющую цепи, установленную с возможностью перемещения относительно элемента основания, причем рама связана с элементом основания.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что элемент основания содержит отверстие направления троса, а рама установлена на этом отверстии.12. Велосипедное устройство управления с тросовым приводом, содержащее подвижный управляющий элемент, раму, соединенную с подвижным управляющим элементом, направляющий элемент троса, установленный на раме с возможностью поворота вокруг оси направляющего элемента и имеющий искривленную внешнюю периферийную направляющую поверхность, расположенную радиально во внешнюю сторону от оси направляющего элемента для направления троса, отличающееся тем, что оно содержит первый и второй подшипники, причем первый подшипник расположен радиально во внешнюю сторону от внешней периферийной направляющей поверхности и имеет первую направляющую поверхность троса, второй подшипник расположен радиально во внешнюю сторону от внешней периферийной направляющей поверхности и имеет вторую направляющую поверхность троса, а первый подшипник отделен от второго подшипника в круговом направлении внешней периферийной направляющей поверхности.13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что рама содержит первый канал троса и второй канал троса.14. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что подвижный управляющий элемент содержит тормозную рукоятку.15. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что подвижный управляющий элемент содержит монтажный держатель, имеющий канал для прохода троса через него, тормозной рычаг, шарнирно установленный на монтажном держателе, причем рама связана с монтажным держателем.16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что рама смонтирована на канале троса монтажного держателя.17. Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что подвижный управляющий элемент содержит механизм переключения передач.18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что механизм переключения передач содержит элемент основания, направляющую цепи, установленную с возможностью перемещения относительно элемента основания, причем рама связана с элементом основания.19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что элемент основания содержит отверстие направления троса, а рама установлена на этом отверстии.