МЕХАНИЗМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК B62M25/08 B62M9/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к электрическим устройствам управления переключением передач для велосипедной трансмиссии и, в частности, к механизму переключения передач (переключателю передач) для использования с узлом звездочек велосипеда.

Уровень техники

Автоматическая велосипедная трансмиссия, которой велосипедист не должен управлять вручную, становится все более популярной. Некоторые автоматические трансмиссии содержат переключатели передач с электроприводом, которые управляются электрическими переключателями и/или командами, вырабатываемыми компьютером, установленным на руле велосипеда. Например, двигатель переключателя передач с электроприводом может быть установлен на раме вдали от переключателя передач, а управление от двигателя к переключателю передач передается посредством троса Боудена, проложенного к переключателю по раме. Переключатель передач с электроприводом этого типа чересчур громоздок, а погрешности, вносимые в процесс переключения тросом Боудена, могут сделать переключение невозможным. В патенте США №5480356 представлен другой тип переключателя передач с электроприводом, в котором электропривод включен между противоположными углами параллелограмма связующего (рычажного) механизма переключателя, причем ведущий вал двигателя имеет вид винта, выдвигаемого из кожуха двигателя и убираемого обратно, которым соответственно раздвигаются и сдвигаются противоположные углы связующего механизма. Один из недостатков переключателя передач этого типа состоит в том, что на нем задерживается попадающая грязь. Загрязнение вызывает нарушение работы двигателя или связующего механизма переключателя, а очистка очень затруднена, либо даже невозможна.

В патенте США №3919891 (ближайшем аналоге настоящего изобретения) представлен еще один тип переключателя передач с электроприводом, в котором связующий элемент соединен с элементом основания или с подвижным элементом посредством связующе-соединительного элемента, установленного с возможностью вращения двигателем. Однако подобный переключатель также в целом представляет собой довольно громоздкий блок.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении используется переключатель передач, который отличается компактностью в сочетании с высокой устойчивостью к воздействию загрязнений.

В одном из вариантов исполнения настоящего изобретения переключатель передач содержит элемент основания, подвижный элемент, а также связующий механизм, содержащий связующий элемент, соединенный с элементом основания и с подвижным элементом таким образом, что подвижный элемент перемещается относительно элемента основания, а связующий элемент шарнирно соединен с элементом основания с помощью первого связующе-соединительного элемента. Для вращения первого связующе-соединительного элемента используется двигатель вращения первого связующе-соединительного элемента, причем перемещение подвижного элемента относительно элемента основания происходит в результате вращения первого связующе-соединительного элемента. Двигатель вращения первого связующе-соединительного элемента расположен в кожухе, имеющем отверстия. При этом в связующем элементе выполнены отверстия, в которых расположен первый связующе-соединительный элемент, а подвижный элемент установлен с возможностью перемещения относительно элемента основания в ответ на вращение первого связующе-соединительного элемента. В одном отверстии в связующем элементе расположена часть первого связующе-соединительного элемента, проходящая через одно отверстие в кожухе, а в другом отверстии в связующем элементе расположена другая часть первого связующе-соединительного элемента, проходящая через другое отверстие в кожухе.

При желании, для большей компактности конструкции двигатель может быть установлен непосредственно на элемент основания или на связующем элементе. Связующий механизм может также содержать второй связующий элемент, соединенный с возможностью поворота с элементом основания и подвижным элементом.

В другом варианте осуществления изобретения первый связующе-соединительный элемент установлен шарнирно соединяющим связующий элемент с подвижным элементом, и переключатель передач дополнительно содержит червячное колесо или коническую шестерню, а двигатель имеет вал, расположенный в связующем элементе с возможностью вращения первого связующе-соединительного элемента относительно связующего элемента через червячное колесо или коническую шестерню.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения двигатель расположен в связующем элементе. Переключатель передач также может содержать кожух, в основном полностью закрывающий двигатель.

В еще одном варианте осуществления изобретения для предотвращения повреждения переключателя передач при возникновении слишком большого сопротивления перемещению подвижного элемента в тракт передачи усилия между первым связующе-соединительным элементом и подвижным элементом вводится средство аккумулирования энергии вращения первого связующе-соединительного элемента и имеется приводной элемент, установленный с возможностью вращения вместе с первым связующе-соединительным элементом, причем средство аккумулирования энергии установлено в тракте передачи усилия между первым связующе-соединительным элементом с приводным элементом и подвижным элементом. Такие приспособления сохраняют энергию вращения первого связующе-соединительного элемента, пока не исчезнет сопротивление, после чего энергия вращения передается подвижному элементу для завершения операции переключения, при этом обеспечивается дополнительная защищенность от загрязнений в плане попадания в переключатель посторонних включений и предметов (например, ветки дерева) при сохранении в целом компактности переключателя передач.

В частных вариантах осуществления изобретения средство аккумулирования энергии содержит пружину, имеющую первый конец пружины, соединенный с приводным элементом, и второй конец, соединенный со связующим элементом. Переключатель передач может также содержать второй связующе-соединительный элемент, при этом связующий элемент соединен с элементом основания посредством первого связующе-соединительного элемента и соединен с подвижным элементом посредством второго связующе-соединительного элемента, причем средство аккумулирования энергии содержит пружину, первый конец которой соединен с приводным элементом, а часть пружины представляет собой спираль, расположенную намотанной вокруг второго связующе-соединительного элемента.

Двигатель может содержать ведущую шестерню и веерную шестерню, закрепленную на первом связующе-соединительном элементе с возможностью приведения ее в движение ведущей шестерней и вращения первого связующе-соединительного элемента в ответ на вращение ведущей шестерни.

В другом варианте в тракт передачи усилия между двигателем и первым связующе-соединительным элементом может быть введена сцепная муфта, что позволит ведущему валу двигателя продолжать вращаться даже при возникновении чрезмерно большого сопротивления перемещению подвижного элемента.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения муфта содержит первый диск муфты, соединенный с возможностью вращения с двигателем, второй диск муфты, соединенный с возможностью вращения с первым связующе-соединительным элементом, причем первый диск муфты и второй диск муфты установлены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга, и механизм смещения первого диска муфты в направлении второго диска муфты. Муфта имеет механизм фиксации, расположенный между первым диском муфты и вторым диском муфты, содержит ряд первых углублений, выполненных на боковой поверхности первого диска муфты, ряд вторых углублений, выполненных на боковой поверхности второго диска муфты, и ряд шариков, размещенных в первых углублениях и вторых углублениях.

В другом варианте осуществления изобретения переключатель передач содержит первый сенсор, прикрепленный к элементу основания с возможностью контроля вращения узла управляемых механизмом переключения передач звездочек. Подобная установка сенсора повышает компактность всего переключателя передач.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения первый сенсор содержит магнитный датчик. Переключатель передач может также содержать второй сенсор, прикрепленный к элементу основания с возможностью контроля вращения узла управляемых механизмом переключения передач звездочек, причем первый сенсор расположен смещенным по окружности относительно второго сенсора. Первый сенсор содержит первый магнитный датчик, а второй сенсор содержит второй магнитный датчик. Первый сенсор может размещаться на элементе основания.

В другом варианте осуществления изобретения повышение компактности механизма достигается за счет соединения механизма определения положения подвижного элемента относительно элемента основания непосредственно с переключателем передач посредством первого связующе-соединительного элемента.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения механизм определения положения содержит потенциометр, установленный на элемент основания.

Ниже, для иллюстрации, приводятся описания вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Перечень фигур чертежей и иных материалов

На Фиг.1 представлен вид сбоку задней части велосипеда, в котором используется вариант исполнения велосипедной трансмиссии, содержащий переключатель передач с электроприводом и датчик вращения (движения);

на Фиг.2 представлен вид спереди велосипедной трансмиссии, показанной на Фиг.1;

на Фиг.3 представлено аксонометрическое изображение части переключателя передач с электроприводом, показанного на Фиг.1;

на Фиг.4 представлена в разобранном виде часть переключателя передач с электроприводом, показанная на Фиг.3;

на Фиг.5 представлен узел электропривода для показанного на Фиг.3 переключателя передач, иллюстрирующий вариант исполнения узла переключения передач;

на Фиг.6 представлен в разобранном виде узел электропривода, показанный на Фиг.3-5;

на Фиг.7 представлен в разобранном виде датчик вращения, показанный на Фиг.1 (звездочки сняты);

на Фиг.8 представлен вид датчика вращения, показанного на Фиг.1, с частичным разрезом;

на Фиг.9 представлен вид сбоку другого варианта исполнения узла звездочек с сенсорными элементами, закрепленными на стопорном кольце;

на Фиг.10 представлен в разобранном виде другой вариант исполнения переключателя передач с электроприводом;

на Фиг.11 представлен в собранном виде узел муфты, использованный в переключателе передач, показанном на Фиг.10;

на Фиг.12 представлен в собранном виде с частичным вырезом переключатель передач с электроприводом, показанный на Фиг.10 (переключатель показан в исходном положении); и

на Фиг.13 представлен в собранном виде с частичным вырезом переключатель передач с электроприводом, показанный на Фиг.10 (переключатель показан в растянутом состоянии).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На Фиг.1 представлен вид сбоку задней части велосипеда, в котором используется вариант осуществления велосипедной трансмиссии 10, содержащей переключатель 14 передач с электроприводом и датчик 18 вращения, установленный на раме 22 велосипеда. В частности, узел 28 звездочек, содержащий набор звездочек от 28А до 28G, установлен коаксиально с возможностью вращения на оси 32 (Фиг.7), образуя часть колесной втулки 320 свободного хода. Как показано на Фиг.1-6, переключатель 14 передач содержит элемент основания 44 с отверстием 48 под ось, обеспечивающий закрепление переключателя 14 передач на раме 22 путем введения оси 32 в отверстие 48 и навертывания гайки 52 на ось 32. Кожух 56 узла электропривода и крышка 60 узла электропривода выполнены как часть элемента основания 44 и прикреплены винтами 64 и 66, проходящими соответственно сквозь отверстия 70 и 74 в крышке 60 узла электропривода и отверстия 78 и 82 в кожухе 56 узла электропривода и ввернутыми в резьбовые отверстия 86 и 90 в элемент основания 44.

Связующий элемент 94, имеющий выступы 96 и 98, шарнирно (с возможностью поворота) соединен с элементом основания 44 и узлом 56 электропривода с помощью оси 100 шарнира, которая, проходя сквозь отверстие 102 в элемент основания 44 и сквозь отверстие 103 в выступе 96, входит в отверстие (не показано) в кожухе 56 узла электропривода, и оси 112 шарнира, которая, проходя сквозь отверстие 113 в кожухе 56 узла электропривода и сквозь отверстие 104 в выступе 98, входит в отверстие 114 в крышке 60 узла электропривода. Таким образом, выступ 96 расположен между элементом основания 44 и кожухом 56 узла электропривода, а выступ 98 расположен между кожухом 56 узла электропривода и крышкой 60 узла электропривода. Стопорные болты 111 (только один из них показан на Фиг.4) входят в отверстия 115 в выступах 96 и 98, фиксируя положение осей 100 и 112 шарнира. Связующий элемент 108 шарнирно соединен с кожухом 56 узла электропривода с помощью части 150А (Фиг.6) первого связующе-соединительного элемента, например, оси 150 шарнира, которая проходит в отверстие 116 в связующем элементе 108, а связующий элемент 130 шарнирно соединен с кожухом 56 узла электропривода с помощью части 150В оси 150 шарнира, которая проходит в отверстие 154 в связующем элементе 130. Как показано более подробно далее, ось 150 шарнира также служит приводным валом управления переключателем передач. Другой конец связующего элемента 94 шарнирно соединен с подвижным элементом 158 с помощью оси 160 шарнира, которая проходит сквозь отверстие 164 в связующем элементе 94 и отверстия 168 и 170 в подвижном элементе 158. Другие концы связующих элементов 108 и 130 аналогичным образом шарнирно соединены с подвижным элементом 158 с помощью второго связующе-соединительного элемента, например, шарнирного пальца 172, который проходит сквозь отверстие 174 в связующем элементе 108, сквозь отверстие 178 в связующем элементе 130 и через отверстия 180 и 182 в подвижном элементе 158. Шарнирный палец 172 также проходит сквозь отверстие 184 во втулке 188, установленной между связующими элементами 108 и 130. Таким образом, кожух 56 узла электропривода, связующие элементы 94, 108 и 130, а также подвижный элемент 158 образуют четырехзвенный связующий механизм (в котором связующие элементы 108 и 130 работают как один связующий элемент), при этом подвижный элемент 158 перемещается относительно элемента основания 44 и кожуха 56 узла электропривода. Направляющая 190 цепи, имеющая направляющий ролик 194 и натяжной ролик 198, шарнирно прикреплена к подвижному элементу 158 обычным способом с помощью оси 199 шарнира для осуществления переключения цепи 200 между звездочками с 28А до 28G.

Приводной элемент в виде приводного рычага 204 с помощью отверстия на одном из концов приводного рычага 204 закреплен на оси 150 шарнира с лыской 210 так, что не может вращаться относительно оси 150. Другой конец приводного рычага 204, в исходном положении опирающийся на выступы 211А и 211В на связующие элементы 108 и 130, имеет отверстие или паз 212 для первого конца 214 цилиндрической (винтовой) пружины 218, которая надета на втулку 188. Второй конец 222 пружины 218 вставлен в отверстие 226 связующего элемента 108. Втулки 230 и 234 размещены между пружиной 218 и соответственно связующими элементами 108 и 130 для уменьшения трения между пружиной 218 и связующими элементами 108 и 130.

Как показано на Фиг.5 и 6, кожух 56 узла электропривода содержит первую секцию 56А кожуха, вторую секцию 56В кожуха и прокладку 250 между ними. Внутри кожуха 56 узла электропривода размещен крепежный элемент основания 254, установленный в пазу 258 первой секции 56А кожуха и пазу 260 второй секции 56В кожуха. Двигатель 262 вращения первого связующе-соединительного элемента, имеющий ведущий вал 263, неподвижно прикреплен к крепежному элементу основания 254 винтами 264 и 268. Управление двигателем 262 осуществляется сигналами, получаемыми по соединительному кабелю 272, подключенному к узлу 276 управления (Фиг.1), который, в свою очередь, закреплен на раме 22 с помощью крепежного хомута 280. Узел 276 управления двигателем также соединен с пультом управления (не показан, но обычно устанавливается на велосипедном руле) соединительным кабелем 284.

На ведущем валу 263 двигателя с помощью установочного винта 294 закреплено червячное колесо 290, которым через зубчатый редуктор 800 приводится во вращение ось 150 шарнира. Зубчатый редуктор 800 содержит шестерню 804 большего диаметра, которая находится в зацеплении с червячным колесом 290. Шестерня 804 большего диаметра размещена внутри первой секции 56А кожуха, вращаясь на оси 808 шарнира, вставленной в углубление 810 в первой секции 56А кожуха. Шестерня 814 меньшего диаметра неподвижно закреплена относительно шестерни 804 большего диаметра, вместе с которой она может вращаться, и находится в зацеплении с другой шестерней 818 большего диаметра. Шестерня 818 большего диаметра шарнирно установлена в первую секцию 56А кожуха с помощью оси 822 шарнира, которая вставлена в углубление 826 в первой секции 56А кожуха. Шестерня 830 меньшего диаметра неподвижно закреплена на оси 822 шарнира, вместе с которым она может вращаться, и находится в зацеплении с веерной шестерней 834, которая неподвижно закреплена на оси 150 шарнира, хотя и может вращаться вместе с ним. Ось 150 шарнира выходит наружу через отверстие 836 в первой секции 56А кожуха и через отверстие 838 во второй секции 56В кожуха. На оси 150 шарнира по обеим сторонам веерной шестерни 834 надеты уплотнительные кольца 840 и 844, которые препятствуют попадания загрязнений внутрь кожуха 56 узла электропривода через отверстия 836 и 838. На части 150А оси 150 шарнира установлен механизм определения положения подвижного элемента относительно элемента основания, содержащий, например, потенциометр 870 для определения углового положения оси 150 шарнира и соответственно подвижного элемента 158.

При включении двигатель 262 через зубчатый редуктор 800 вращает ось 150 шарнира против часовой стрелки, чтобы заставить направляющую 190 цепи перевести цепь 200 со звездочки 28В-28G большего диаметра на звездочку 28А-28F меньшего диаметра, или двигатель 262 через зубчатый редуктор 800 вращает ось 150 шарнира по часовой стрелке, чтобы заставить направляющую 190 цепи перевести цепь 200 со звездочки 28А-28F меньшего диаметра на звездочку 28В-28G большего диаметра. Когда двигатель 262 вращает ось 150 шарнира против часовой стрелки, приводной рычаг 204 вращается против часовой стрелки и тянет вверх первый конец 214 пружины 218. Если движение подвижного элемента 158 не встречает заметного сопротивления, приводной рычаг 204 остается на выступах 211А и 211В, а движение вверх приводного рычага 108 заставляет пружину приподниматься над втулкой 188. Это, в свою очередь, заставляет подвижный элемент 158 поворачиваться вверх, тем самым вызывая перемещение цепи 200 в направлении меньшей звездочки 28А-28F. Закручивания первого конца 214 пружины 218 вокруг втулки 188 при этом не происходит.

Если же движение подвижного элемента 158 вызывает сильное сопротивление, в случае, например, когда велосипедист не крутит педали, то приводной рычаг 204 поднимается от выступов 211А и 211В, в то время, как подвижный элемент 158 остается неподвижным, а поворот вверх приводного рычага 204 заставляет первый конец 214 пружины закручиваться вокруг втулки 188, тем самым усиливая напряжение цилиндрической пружины 218.

Средство аккумулирования энергии, установленное в тракте передачи усилия, например, описанная выше цилиндрическая пружина 218 таким образом запасает энергию для осуществления переключения до момента, когда сопротивление перемещению подвижного элемента прекратится, например, если велосипедист снова начнет крутить педали. Когда сопротивление исчезает, подвижный элемент 158 поворачивается вверх, тем самым заставляя цепь 200 перемещаться в сторону звездочки 28А-28F меньшего диаметра, а выступы 211А и 211В на связующие элементы 108 и 130 подниматься, пока они не упрутся в приводной рычаг 204.

Следует отметить, что цилиндрическая пружина 218 также служит в качестве амортизатора в случае падения велосипеда и удара переключателя передач о землю. При этом, если подвижный элемент 158 на Фиг.2 подвергается удару слева, подвижный элемент 158 стремится сместиться вниз. Как следует из чертежа на Фиг.4, выступы 211А и 211В в результате отходят от приводного рычага 204 вниз, тем самым поглощая удар.

Когда двигатель 262 вращает ось 150 шарнира по часовой стрелке, приводной рычаг 204 давит на выступы 211А и 211В, заставляя подвижный элемент 158 поворачиваться вниз, вызывая перемещение цепи 200 на звездочки 28В-28G большего диаметра.

Датчик 18 вращения (Фиг.1, 2, 7 и 8) показывает угловое положение набора звездочек 28А-28G. Эта информация может быть использована для определения скорости вращения набора звездочек 28А-28G и/или углового положения набора звездочек 28А-28G. Эта информация может быть использована для определения возможности и момента включения двигателя 262 для переключения передач. Например, если набор звездочек 28А-28G не вращается, и создается значительное сопротивление перемещению подвижного элемента 158, целесообразно отложить операцию переключения, пока велосипедист снова не начнет крутить педали. В том случае, если же набор звездочек 28А-28G содержит установленные в определенных положениях средства для обеспечения переключения (описаны ниже), то может оказаться желательным включать двигатель 262 только, когда средства для обеспечения переключения занимают нужные положения по отношению к направляющему ролику 199 переключателя передач.

Как показано на чертежах на Фиг.1, 2, 7 и 8, датчик 18 вращения содержит держатель 300 датчика, устанавливаемый коаксиально с узлом 28 звездочек таким образом, что держатель 300 датчика вращается вместе с узлом 28 звездочек. Несколько первых сенсорных элементов 304 в виде или содержащие элементы подачи сигнала, таких, как например, магниты, размещены внутри или каким-либо другим способом размещены по окружности держателя 300 датчика для вращения вместе держателем 300 датчика. Второй сенсорный элемент 308 установлен на элемент основания 44 или закреплен каким-либо другим способом в непосредственной близости к держателю 300 датчика таким образом, что держатель 300 датчика вращается относительно второго сенсорного элемента 308. В этом варианте осуществления второй сенсорный элемент 308 содержит раму 310, прикрепленную к элементу основания 44 болтами 311, первый сенсор, например сенсорный компонент 308А связи с несколькими первыми сенсорными элементами 304, и второй сенсор, например сенсорный компонент 308В связи с несколькими первыми сенсорными элементами 304. Каждый сенсорный компонент 308А и 308В содержит элемент приема сигнала, как, например, магнитный датчик или приемник магнитного сигнала, а первый сенсорный компонент 308А сдвинут относительно второго сенсорного компонента 308В по окружности (Фиг.7). Таким образом, направление вращения узла 28 звездочек может быть определено по тому, который из сенсорных компонентов 308А или 308В первым получает магнитный сигнал от каждого первого сенсорного элемента 304. Промежуток времени между приемом сигнала первым сенсорным компонентом 308А и приемом сигнала вторым сенсорным компонентом 308В при данной скорости вращения узла 28 звездочек является вторым источником данных о скорости вращения узла 28 звездочек в дополнение к используемому обычно интервалу времени между магнитными сигналами, принимаемыми при следующих один за другим оборотах узла 28 звездочек. Принятые сигналы передаются на пульт 276 управления по соединительному кабелю 309, который конструктивно объединен с соединительным кабелем 272, идущим от двигателя 262, образуя общий соединительный кабель 313 (Фиг.1).

В этом варианте осуществления держатель 300 датчика приспособлен для установки на колесной втулке 320 свободного хода. Втулка 320 содержит корпус 324 втулки и два фланца 328 и 330 для спиц, соответственно, с отверстиями 334 и 338 для спиц (не показаны), соединяющих втулку 320 с ободом колеса (не показан). Цилиндрический барабан 340 крепления звездочек закреплен с возможностью вращения на оси 32 через одностороннюю муфту сцепления (не показана) таким образом, что барабан 340 крепления звездочек передает вращательное усилие от узла 28 звездочек корпусу 324 втулки только при вращении узла 28 звездочек в одну сторону. Конструкция и функционирование колесной втулки 320, содержащей барабан 340 крепления звездочек и одностороннюю муфту сцепления, хорошо известны, поэтому подробного описания этих компонентов не приводится.

На внешней периферийной (краевой) поверхности барабана 340 крепления звездочек сделано несколько шлицов 350 для стыковки с ответными шлицами 354, имеющимися на внутренней периферийной поверхности держателя 300 датчика. Аналогичные шлицы (не показаны) имеются и на внутренних периферийных поверхностях каждой из набора звездочек 28А-28G. В данном варианте осуществления изобретения используется установочный шлиц 358, имеющий большую ширину, чем другие шлицы 354. Установочному шлицу 358 соответствует установочный паз большей ширины (не показан) на барабане 340 крепления звездочек, с которым он входит в зацепление, что обеспечивает закрепление держателя 300 датчика на барабане 340 крепления звездочек только в одном угловом положении. С той же целью такой же установочный шлиц (не показан) сделан и на внутренней периферийной поверхности каждой из набора звездочек 28А-28G. Таким образом, не только держатель 300 датчика и звездочки 28А-28G устанавливаются на барабане 340 крепления звездочек только в одном угловом положении, но также определяется и угловое положение держателя 300 датчика относительно узла 28 звездочек. Это обстоятельство имеет значение в случае, когда набор звездочек 28А-28G содержит средства обеспечения переключения для облегчения перевода цепи с одной звездочки на другую, как более подробно описано ниже.

На свободном конце барабана 340 крепления звездочек имеется резьба на внутренней периферийной поверхности 360 для соединения с резьбой на наружной периферийной поверхности 364 стопорного кольца 368. При завинчивании стопорного кольца 368 в барабан 340 крепления звездочек узел 28 звездочек и держатель 300 датчика неподвижно закрепляются на втулке 320, хотя следует иметь в виду, что и узел 28 звездочек, и держатель 300 датчика вращаются вместе со втулкой 320. На стопорном кольце 368 также имеется несколько шлицов 370 для использования инструмента (не показан), с помощью которого стопорное кольцо 368 может быть при необходимости установлено на барабан 340 крепления звездочек или снято с него.

На Фиг.9 представлен вид сбоку другого варианта исполнения узла 28' звездочек. В этом варианте в качестве держателя датчика используется стопорное кольцо 368', которое в целом имеет ту же конструкцию, что и стопорное кольцо 368, а первые сенсорные элементы 304 встроены внутри стопорного кольца 368', или каким-либо образом закреплены на нем. Кроме этого, узел 28' звездочек содержит средства обеспечения переключения для облегчения перевода цепи с одной звездочки на другую. Например, звездочка 28G' содержит средство 400 обеспечения переключения, выполненное в виде углубления 404 на боковой поверхности звездочки 28G' и одного или более наклоненных и/или скошенных зубьев 408 звездочки для облегчения перевода цепи со звездочки 28F' на звездочку 28G'. В настоящее время такие средства хорошо известны и описаны, например, в Патенте США №4889521, используемом в настоящем описании в качестве ссылки. Звездочка 28G' также имеет средство 410 обеспечения переключения в виде углубления 414 на боковой поверхности звездочки 28G' и одного или более наклоненных и/или скошенных зубьев 418 звездочки для облегчения перевода цепи со звездочки 28G' на звездочку 28F'. При использовании таких средств обеспечения переключения перевод цепи переключателем передач желательно производить в момент, когда направляющий ролик 199 оказывается в непосредственной близости от средств для обеспечения переключения. Такая информация может быть получена при использовании датчика 18 вращения по настоящему изобретению.

На Фиг.10 представлен в разобранном виде другой вариант осуществления переключателя 500 с электроприводом согласно настоящему изобретению. Если в переключателе передач с электроприводом, показанном на Фиг.1-6, двигатель является составной частью элемента основания, то в данном варианте двигатель интегрирован с одним из связующих элементов. В частности, переключатель 500 передач содержит элемент основания 504 и крепежный болт 506 для крепления переключателя 500 передач к раме 22. Связующий элемент 508 шарнирно прикреплен к элементу основания 504 с помощью оси 510 шарнира, проходящей сквозь отверстие 514 в связующем элементе 508 и сквозь отверстия 518 и 522 в элементе основания 504. Связующий элемент 530 шарнирно прикреплен к элементу основания 504 винтами 534 и 538, проходящими соответственно сквозь отверстия 544 и 548 в элементе основания 504 и ввернутыми соответственно в резьбовые отверстия 554 и 558 в связующем элементе 530. Подвижный элемент 560 шарнирно соединен с другим концом связующего элемента 508 винтами 564 и 568, проходящими сквозь соответствующие отверстия 574 и 578 и ввернутыми соответственно в резьбовые отверстия 584 и 588 в связующем элементе 508. Подвижный элемент 560 также шарнирно соединен с другим концом связующего элемента 530 с помощью трубчатого элемента с внутренней резьбой 594, проходящего сквозь отверстие 604 в подвижном элементе 560 и отверстие 618 в связующем элементе 530. Трубчатый элемент 598 с наружной резьбой проходит сквозь отверстие 608 в подвижном элементе, сквозь отверстие 610 в веерной шестерне 780, отверстие 611 в узле 612 скользящих электрических контактов, отверстие 613 в узле 614 резистивных контактов и ввертывается в трубчатый элемент 594 с внутренней резьбой. Подвижный элемент 560, трубчатый элемент 594 с внутренней резьбой, трубчатый элемент 598 с наружной резьбой, веерная шестерня 780 и узел 612 скользящих электрических контактов вместе вращаются относительно связующего элемента 530, а узел 614 резистивных контактов остается неподвижным. Направляющая 650 цепи, содержащая направляющий ролик 654 и натяжной ролик 658, шарнирно закреплена на подвижном элементе 560 обычным способом, с помощью оси 660 с резьбой, ввернутой в отверстие 664 с резьбой в подвижном элементе 560.

В данном варианте осуществления изобретения в связующем элементе 530 имеется цилиндрическое отверстие 700, в которое вставлен двигатель 704 с ведущим валом 708. Ведущая шестерня 712 жестко посажена на ведущий вал 708, вместе с которым она может вращаться, и сцеплена с конической шестерней 716. Как показано на Фиг.11, коническая шестерня 716 имеет соединительный вал 720 со шлицами 724, входящими в зацепление с ответными шлицами 728 на одном конце промежуточного вала 730 таким образом, что промежуточный вал 730 не может вращаться относительно соединительного вала 720, но промежуточный вал 730 может перемещаться на некоторое расстояние вдоль оси по отношению к соединительному валу 720. Другой конец промежуточного вала 730 жестко соединен с первым диском 734 муфты, установленной в тракте передачи усилия, который имеет несколько полусферических углублений 738 со стороны, противоположной конической шестерне 716. В полусферические углубления 738 входят несколько шариков 740. Промежуточная шестерня 744, которая находится в зацеплении с веерной шестерней 780, крепится с возможностью вращения к подвижному элементу 560 винтом 748, проходящим сквозь отверстие 752 в подвижном элементе 560 и ввернутым в отверстие с резьбой в промежуточной шестерне 744. Второй диск 760 муфты жестко прикреплен к промежуточной шестерне 744, вместе с которой он может вращаться, причем второй диск 760 муфты имеет несколько полусферических углублений, в которые входят несколько шариков 740.

Первый диск 734 муфты прижимается ко второму диску 760 муфты посредством механизма смещения, например, распорной пружины 770, благодаря чему шарики 740 в первых углублениях 738 и вторых углублениях 764 выполняют роль фиксаторов, а вместе они представляют один из вариантов механизма фиксации. При этом конусная шестерня 716 и промежуточная шестерня 744 обычно вращаются как единое целое, за исключением случая, когда вращение промежуточной шестерни 744 встречает существенное сопротивление. Если вращению промежуточной шестерни 744 оказывается существенное сопротивление, вращение конусной шестерни 716 заставляет шарики 740 выходить из углублений 738 и/или 764, толкая промежуточный вал 730 на Фиг.11 вправо и делая возможным взаимное вращение между конусной шестерней 716 и промежуточной шестерней 744. Когда существенное сопротивление вращению промежуточной шестерни 744 исчезает, шарики 740 снова занимают углубления 738 и 764, а промежуточная шестерня 744 снова начинает вращаться вместе с конусной шестерней 716. Таким образом, при вращении ведущего вала 708 веерная шестерня 780 перемещает подвижный элемент 560 относительно связующих элементов 508 и 530, как это показано на Фиг.12 и 13. Положение подвижного элемента 560 относительно связующих элементов 508 и 530 может быть определено взаимодействием узла 612 скользящих электрических контактов и узла 614 резистивных контактов, которые образуют потенциометр.

Выше приведено описание различных вариантов осуществления настоящего изобретения, однако могут иметь место модификации изобретения, не выходящие за границы объема настоящего изобретения. Например, размеры, форма, положение или ориентация различных частей могут быть изменены. Функции одного элемента могут быть выполнены двумя элементами, или наоборот. Нет необходимости и в том, чтобы один конкретный вариант осуществления обладал сразу всеми преимуществами.

Каждый признак, отличающийся от известных из уровня техники признаков, один или в комбинации с другими признаками, также должен рассматриваться в качестве отдельного описания дополнительных изобретений заявителя, включая конструктивные и/или функциональные концепции, выражаемые этим признаком(ми).

Кожух 56 узла электропривода может быть выполнен заодно с элементом основания 44, а первые сенсорные компоненты 308А и 308В могут быть выполнены прямо на элементе основания 44 или какой-либо другой части переключателя передач. Потенциометр датчика положения может быть расположен в кожухе 56 узла электропривода или в каком-либо другом месте переключателя передач. Можно отказаться от применения шестеренчатого редуктора, и какие-либо другие средства (шаговый двигатель, например) могут быть использованы для прямого управления переключателем. Таким образом, объем изобретения не должен ограничиваться описанными конкретными конструкциями или очевидным акцентом на конкретную конструкцию или признак.

Изобретение относится к электрическому приводу устройств переключения передач в велосипедах. Связующе-соединительный элемент (150) установлен с возможностью вращения от электродвигателя и шарнирно соединяет связующий элемент (108, 130) с элементом основания (44) или подвижным элементом (158). Части (150А, 150В) связующе-соединительного элемента (150) проходят через противоположные отверстия в кожухе (56) электродвигателя и расположены в противоположных отверстиях (116, 154) в связующем элементе (108, 130). Приводной элемент (204) может быть установлен с возможностью вращения вместе со связующе-соединительным элементом (150) и соединен со средством (218) аккумулирования энергии вращения связующе-соединительного элемента (150). Сцепная муфта может быть установлена в тракте передачи усилия между двигателем и связующе-соединительным элементом (150). Двигатель может быть расположен в связующем элементе (94, 108, 130) с возможностью вращения связующе-соединительного элемента (150) через червячное колесо или коническую шестерню. Сенсор контроля вращения звездочек может быть прикреплен к элементу основания (44). Механизм определения положения подвижного элемента (158) относительно элемента основания (44) может быть присоединен посредством связующе-соединительного элемента (150). Техническое решение обеспечивает компактность в сочетании с устойчивостью к воздействию загрязнений. 6 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Механизм переключения передач, содержащий элемент основания (44), подвижный элемент (158), установленный с возможностью перемещения относительно элемента основания (44), связующий механизм, снабженный связующим элементом (108, 130), соединенным с элементом основания (44) и подвижным элементом (158), первый связующе-соединительный элемент (150), установленный с возможностью вращения и шарнирно соединяющим связующий элемент с элементом основания, и двигатель (262) вращения первого связующе-соединительного элемента, расположенный в кожухе (56), имеющем отверстия, при этом в связующем элементе выполнены отверстия (116, 154), в которых расположен первый связующе-соединительный элемент (150), а подвижный элемент (158) установлен с возможностью перемещения относительно элемента основания (44) в ответ на вращение первого связующе-соединительного элемента (150), отличающийся тем, что в одном отверстии (116) в связующем элементе расположена часть (150А) первого связующе-соединительного элемента, проходящая через отверстие (836) в кожухе, а в другом отверстии (154) в связующем элементе расположена другая часть (150В) первого связующе-соединительного элемента, проходящая через другое отверстие (838) в кожухе.2. Механизм переключения передач по п.1, отличающийся тем, что двигатель (262) расположен на элементе основания (44).3. Механизм переключения передач по п.1, отличающийся тем, что связующий механизм содержит второй связующий элемент (94), соединенный с возможностью поворота с элементом основания (44) и подвижным элементом (158).4. Механизм переключения передач по п.1, отличающийся тем, что он содержит средство (218) аккумулирования энергии вращения первого связующе-соединительного элемента (150), установленное в тракте передачи усилия между первым связующе-соединительным элементом (150) и подвижным элементом (158).5. Механизм переключения передач, содержащий элемент основания (504), подвижный элемент (560), установленный с возможностью перемещения относительно элемента основания (504), связующий механизм, снабженный связующим элементом (530), соединенным с элементом основания (504) и подвижным элементом (560), первый связующе-соединительный элемент (594, 598), установленный с возможностью вращения и шарнирно соединяющим связующий элемент с подвижным элементом, и двигатель (704) вращения первого связующе-соединительного элемента, при этом подвижный элемент (560) установлен с возможностью перемещения относительно элемента основания (504) в ответ на вращение первого связующе-соединительного элемента (594, 589), отличающийся тем, что он дополнительно содержит червячное колесо (290) или коническую шестерню (716), а двигатель (704) имеет вал (708), расположенный в связующем элементе (530) с возможностью вращения первого связующе-соединительного элемента (594, 598) относительно связующего элемента (530) через червячное колесо (290) или коническую шестерню (716).6. Механизм переключения передач по п.5, отличающийся тем, что двигатель (704) расположен в связующем элементе (530).7. Механизм переключения передач по п.5, отличающийся тем, что он содержит кожух, в основном полностью закрывающий двигатель (704).8. Механизм переключения передач по п.5, отличающийся тем, что связующий механизм содержит второй связующий элемент (508), соединенный с возможностью поворота с элементом основания (504) и подвижным элементом (560).9. Механизм переключения передач, содержащий элемент основания (44), подвижный элемент (158), установленный с возможностью перемещения относительно элемента основания (44), связующий механизм, снабженный связующим элементом (108, 130), соединенным с элементом основания (44) и подвижным элементом (158), первый связующе-соединительный элемент (150), установленный с возможностью вращения и шарнирно соединяющим связующий элемент с элементом основания или подвижным элементом, и двигатель (262) вращения первого связующе-соединительного элемента, при этом подвижный элемент (158) установлен с возможностью перемещения относительно элемента основания (44) в ответ на вращение первого связующе-соединительного элемента (150), отличающийся тем, что он содержит средство (218) аккумулирования энергии вращения первого связующе-соединительного элемента и приводной элемент (204), установленный с возможностью вращения вместе с первым связующе-соединительным элементом, причем средство (218) аккумулирования энергии установлено в тракте передачи усилия между первым связующе-соединительным элементом с приводным элементом (204) и подвижным элементом.10. Механизм переключения передач по п.9, отличающийся тем, что средство аккумулирования энергии содержит пружину (218), имеющую первый конец (214) пружины (218), соединенный с приводным элементом (204), и второй конец (222), соединенный со связующим элементом (108).11. Механизм переключения передач по п.10, отличающийся тем, что он содержит второй связующе-соединительный элемент (172), при этом связующий элемент (108, 130) соединен с элементом основания (44) посредством первого связующе-соединительного элемента (150), и соединен с подвижным элементом (158) посредством второго связующе-соединительного элемента (172), причем средство аккумулирования энергии содержит пружину (218), первый конец (214) которой соединен с приводным элементом (204), а часть пружины (218) представляет собой спираль, расположенную намотанной вокруг второго связующе-соединительного элемента (172).12. Механизм переключения передач по п.9, отличающийся тем, что двигатель (262) содержит ведущую шестерню (290) и веерную шестерню (834), закрепленную на первом связующе-соединительном элементе с возможностью приведения ее в движение ведущей шестерней (290) и вращения первого связующе-соединительного элемента в ответ на вращение ведущей шестерни (290).13. Механизм переключения передач, содержащий элемент основания (504), подвижный элемент (560), установленный с возможностью перемещения относительно элемента основания (504), связующий механизм, снабженный связующим элементом (530), соединенным с элементом основания (504) и подвижным элементом (560), первый связующе-соединительный элемент (594, 598), установленный с возможностью вращения и шарнирно соединяющим связующий элемент с подвижным элементом, и двигатель (704) вращения первого связующе-соединительного элемента, при этом подвижный элемент (560) установлен с возможностью перемещения относительно элемента основания (504) в ответ на вращение первого связующе-соединительного элемента (594, 589), отличающийся тем, что он содержит сцепную муфту (734, 740, 760), установленную в тракте передачи усилия между двигателем (704) и первым связующе-соединительным элементом (594, 598).14. Механизм переключения передач по п.13, отличающийся тем, что муфта содержит первый диск (734) муфты, соединенный с возможностью вращения с двигателем (704), второй диск (760) муфты, соединенный с возможностью вращения с первым связующе-соединительным элементом (594, 598), причем первый диск (734) муфты и второй диск (760) муфты установлены с возможностью перемещения друг к другу и друг от друга, и механизм (770) смещения первого диска (734) муфты в направлении второго диска (760) муфты.15. Механизм переключения передач по п.14, отличающийся тем, что муфта имеет механизм (738, 740, 764) фиксации, расположенный между первым диском (734) муфты и вторым диском (760) муфты.16. Механизм переключения передач по п.15, отличающийся тем, что механизм фиксации содержит ряд первых углублений (738), выполненных на боковой поверхности первого диска (734) муфты, ряд вторых углублений (764), выполненных на боковой поверхности второго диска (760) муфты и ряд шариков (740), размещенных в первых углублениях (738) и вторых углублениях (764).17. Механизм переключения передач, содержащий элемент основания (44, 504), подвижный элемент (158, 560), установленный с возможностью перемещения относительно элемента основания (44, 504), связующий механизм, снабженный связующим элементом (108, 130, 530), соединенным с элементом основания (44, 504) и подвижным элементом (158, 560), первый связующе-соединительный элемент (150, 594, 598), установленный с возможностью вращения и шарнирно соединяющим связующий элемент с элементом основания или подвижным элементом, и двигатель (262, 704) вращения первого связующе-соединительного элемента, при этом подвижный элемент (158, 560) установлен с возможностью перемещения относительно элемента основания (44, 504) в ответ на вращение первого связующе-соединительного элемента (150, 594, 598), отличающийся тем, что он содержит первый сенсор (308А), прикрепленный к элементу основания (44) с возможностью контроля вращения узла (28, 28') управляемых механизмом переключения передач звездочек.18. Механизм переключения передач по п.17, отличающийся тем, что первый сенсор (308А) содержит магнитный датчик.19. Механизм переключения передач по п.17, отличающийся тем, что он содержит второй сенсор (308В), прикрепленный к элементу основания (44) с возможностью контроля вращения узла (28, 28') управляемых механизмом переключения передач звездочек.20. Механизм переключения передач по п.19, отличающийся тем, что первый сенсор (308А) расположен смещенным по окружности относительно второго сенсора (308В).21. Механизм переключения передач по п.20, отличающийся тем, что первый сенсор (308А) содержит первый магнитный датчик, а второй сенсор (308В) содержит второй магнитный датчик.22. Механизм переключения передач по п.19, отличающийся тем, что первый сенсор (308А) размещен на элементе основания (44).23. Механизм переключения передач, содержащий элемент основания (44, 504), подвижный элемент (158, 560), установленный с возможностью перемещения относительно элемента основания (44, 504), связующий механизм, снабженный связующим элементом (108, 130, 530), соединенным с элементом основания (44, 504) и подвижным элементом (158, 560), первый связующе-соединительный элемент (150, 594, 598), установленный с возможностью вращения и шарнирно соединяющим связующий элемент с элементом основания или подвижным элементом, и двигатель (262, 704) вращения первого связующе-соединительного элемента, при этом подвижный элемент (158, 560) установлен с возможностью перемещения относительно элемента основания (44, 504) в ответ на вращение первого связующе-соединительного элемента (150, 594, 598), отличающийся тем, что он содержит присоединенный к нему посредством первого связующе-соединительного элемента (150, 594, 598) механизм (870, 612, 614) определения положения подвижного элемента (158, 560) относительно элемента основания (44, 504).24. Механизм переключения передач по п.23, отличающийся тем, что механизм определения положения содержит потенциометр (870, 612, 614), установленный на элемент основания.