устройство изменения направления усилия для велосипеда

Формула изобретения

1. Устройство изменения направления усилия для велосипеда как устройство педалирования в двух направлениях, содержащее солнечную шестерню, связанную с педальным валом, водило, к которому вращательно прикреплено множество планетарных шестерен, и ведущую звездочку с шестерней справа по внутренней стороне обода колпачка звездочки, а также содержащее корпус вала для поддержания вращающегося педального вала, имеющий, по крайней мере, одно или более отверстий на внутренней стороне обода правого колпачка корпуса вала, в которые вставлено множество кулачков, и отверстие на боковой стенке корпуса вала, в которое вставлено устройство для управления кольцом изменения, причем кулачки корпуса вала взаимодействуют со внешним храповиком водила, кольцо изменения, расположенное между корпусом вала и внешним храповиком водила, имеющее шестерню на одной стороне его, обращенной к педальному валу, в соединении с устройством для управления кольца изменения и, по крайней мере, одно или более отверстий на поверхностном участке, позволяющих выступание или утапливание кулачков корпуса вала, причем водило в форме полого цилиндра имеет храповики на внешней и внутренней сторонах левого участка водила, и правый участок, содержащий кольцо с, по крайней мере, одним или более отверстиями, расположенными там, где правый участок интегрально связан с левым участком так, что одна или более планетарных шестерен вращательно установлены посредством вала планетарных шестерен в кольце, а внутренний храповик водила взаимодействует с кулачками солнечной шестерни, причем внутренний участок планетарных шестерен взаимодействует с шестерней, расположенной на внешней стороне солнечной шестерни, а внешний участок их взаимодействует с шестерней, выполненной на внутренней стороне колпачка звездочки, причем солнечная шестерня в форме полого цилиндра с уступами имеет, по крайней мере, одно или более отверстий на внешней стороне левого участка ее меньшего диаметра, при этом кулачки введены в эти отверстия, а центральное отверстие связано с педальным валом на внутренней стороне левого участка, и шестерню на внешней стороне правого участка большего диаметра, причем колпачок звездочки содержит шестерню справа по внутренней стороне обода его, и при этом колпачок звездочки свободно вращается независимо на педальном валу и прикреплен к педальному валу фиксирующей гайкой.

2. Устройство по п.1, в котором восемь кулачков расположены в отверстиях корпуса вала.

3. Устройство по п.1, в котором устройство для управления кольцом изменения является шестерней.

4. Устройство по п.3, в котором устройство для управления кольцом изменения, являющееся шестерней, управляется посредством установления рычага изменения на внешней стороне корпуса вала.

5. Устройство по п.1, в котором число отверстий кольца изменения составляет восемь.

6. Устройство по п.1, в котором число планетарных шестерен водила составляет восемь.

7. Устройство по п. 1, в котором четыре кулачка вставлены в отверстия солнечной шестерни.

8. Устройство по любому из пп.2, 7, в котором пружинное устройство вставлено между отверстиями и кулачками.

9. Устройство по п.8, в котором пружинным устройством является одна кольцевая пружина для соединения пазов кулачков.

10. Устройство по п.1, в котором солнечная шестерня имеет центральное отверстие шестиугольной формы.

11. Устройство по п.1, в котором солнечная шестерня имеет центральное отверстие шлицеобразной формы.

12. Устройство по п.1, в котором колпачок звездочки имеет резьбовую поверхность на внешней стороне левого участка обода его и, по крайней мере, одну или более скоб на внешней стороне правого участка его, так, что одна или более ведущих звездочек со множественными ступенями связаны с колпачком звездочки.

13. Устройство по п.12, в котором подшипник прикреплен к центру колпачка звездочки.

14. Устройство изменения направления усилия для велосипеда как устройство педалирования в двух направлениях, содержащее солнечную шестерню, связанную с педальным валом, водило, к которому вращательно прикреплено множество планетарных шестерен, и ведущую звездочку с шестерней на внутренней стороне обода колпачка звездочки, а также содержащее корпус вала для поддержания вращающегося педального вала, имеющий круглую пластинного типа боковую стенку и полое цилиндрическое удлинение с правой стороны, по крайней мере, один или более кулачков на внешней стороне и отверстие для вставления устройства для управления кольцом изменения, кольцо изменения, расположенное между кулачками корпуса вала и внутренним храповиком водила, имеющее шестерню на одной стороне его, обращенной к внешней стороне педального вала со связью с устройством для управления кольцом изменения и, по крайней мере, одно или более отверстий на поверхностном участке, где кулачки корпуса вала управляются, причем водило содержит, по крайней мере, один или более кулачков и храповик на внешней и внутренней стороне левого участка его соответственно и правый участок, содержащий кольцо с, по крайней мере, одним или более отверстиями, расположенными там, где правый участок интегрально связан с левым участком так, что по крайней мере, одна или более планетарных шестерен вращательно установлены посредством вала планетарных шестерен в кольце, а кулачки водила взаимодействуют с храповиком колпачка звездочки, тогда как храповик водила взаимодействует с кулачками корпуса вала, а внутренний участок планетарных шестерен взаимодействует с шестерней на внешней стороне солнечной шестерни, а внешний участок их взаимодействует с шестерней на внутренней стороне колпачка звездочки, причем солнечная шестерня содержит внутреннюю сторону, прикрепленную к педальному валу, и внешнюю сторону с шестерней; причем колпачок звездочки содержит по внутренней стороне обода шестерню справа и храповик слева, и при этом колпачок свободно, независимо вращается на педальном валу и прикреплен к педальному валу фиксирующей гайкой.

15. Устройство по любому из пп.1, 14, в котором корпус вала совместимо установлен на ступице педалей велосипеда посредством выполнения внешней стороны корпуса вала с множественными уступами последовательно влево и посредством использования соединительной трубы с правосторонней резьбовой внешней поверхностью, имеющей внешний диаметр тот же, что и диаметр ступицы педалей, а внутренний диаметр тот же, что диаметр корпуса вала, и гайки с левосторонней внешней резьбой и левой внутренней стороной с конусным сужением.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к устройству изменения направления усилия для велосипеда, и более конкретно, к устройству изменения направления усилия, присоединенному к ступице вала педали, при котором велосипед может двигаться вперед все время посредством управления рычагом изменения, когда педалирование велосипеда осуществляется вперед или назад, свободный ход также допускается, если требуется, когда педалирование велосипеда осуществляется назад подобно тому, как осуществляется педалирование назад у обычного велосипеда.

В общем велосипед включает переднее и заднее колеса впереди и сзади рамы велосипеда и пару педалей между колесами как источник подачи энергии. Ведущее усилие для велосипеда получают посредством педалирования, а затем эта сила передается на заднее колесо через ведущую звездочку, цепь и приводную звездочку. Этот обычный велосипед двигается вперед при педалировании вперед велосипедистом, а при педалировании назад заднее колесо велосипеда вращается без нагрузки благодаря однонаправленному храповику ступицы заднего колеса, при котором вращение заднего колеса без нагрузки названо "свободным ходом".

Были раскрыты изобретения по новым деталям велосипеда, которые позволяют осуществлять двунаправленное педалирование к обычному велосипеду, для которого допускается только однонаправленное педалирование. В частности, изобретения Мантзурсоса и др., а также Фостера и др., как изложено ниже.

В соответствии с изобретением Мантзурсоса и др. (публикация ЕПВ N 0369925) две шестерни установлены на валу педали и вспомогательная шестерня установлена между двумя шестернями, подлежащая отсоединению. В данном случае велосипед по этому изобретению может двигаться подобно обычному велосипеду, когда педалирование осуществляется в режиме, где вспомогательная шестерня отсоединена. Однако велосипед может двигаться вперед посредством изменения направления вращения вала педали вспомогательной шестерней при педалировании назад, если вспомогательная шестерня подсоединена.

С другой стороны, в соответствии с изобретением Фостера и др. (патент США N 5435583) коробка передач установлена на валу педали, включающая две шестерни, две муфты между ними и коническое зубчатое колесо между зубьями двух шестерен. В данном случае велосипед по этому изобретению может двигаться подобно обычному велосипеду - при педалировании в то время, когда муфта сцепления связана с правой шестерней. Однако велосипед может двигаться вперед при изменении направления вращения вала педали коническим зубчатым колесом, когда педалирование осуществляется назад в то время, когда муфта сцепления связана с левой шестерней.

Два вышеупомянутых изобретения значительны в аспекте устройства педалирования в двух направлениях, которое может приводить в движение велосипед вперед посредством средней шестерни, когда педалирование осуществляется назад. Однако срок службы устройства двунаправленного педалирования сокращен вследствие абразивного износа специфического участка, к которому прилагается сила, необходимая для изменения направления усилия, а также имеется некоторое неудобство в работе устройства для изменения направления усилия.

Устройство двунаправленного педалирования с решением вышеупомянутых недостатков раскрыто в патентной заявке Кореи N 94-13391. В соответствии с этой заявкой образуют заданное закрытое пространство между одним концом вала педали и ведущей звездочкой, а два однонаправленных храповика устанавливаются на внешнем и внутреннем участках этого пространства. Кроме того, в закрытом пространстве предусмотрены храповое колесо, к которому вращательно установлены множество планетарных шестерен, и рычаг изменения для управления запиранием и отмыканием внешнего однонаправленного храповика. Механизм двунаправленного педалирования велосипеда в устройстве двунаправленного педалирования описан ниже.

При педалировании вперед педаль, храповое колесо и ведущая звездочка вращаются интегрально для приведения велосипеда в движение вперед. Тогда как при педалировании назад внешний однонаправленный храповик задействуется вместо внутреннего однонаправленного храповика рычагом изменения. Здесь имеются два случая, когда внешний храповик заблокирован и разблокирован. Первое, при педалировании назад в то время, как внешний храповик блокирован, множество планетарных шестерен вращаются вокруг собственных осей так, что направление вращения вала педали изменяется, а затем усилие от вала педали передается к ведущей звездочке, таким образом приводя велосипед в движение вперед. Второе, при педалировании назад в то время, как внешний храповик разблокирован, планетарные шестерни вращаются и одновременно поворачиваются вокруг вала педали во взаимодействии с храповым колесом. В результате усилие от вала педали не может передаваться к ведущей звездочке, что приводит к холостому ходу педали.

В соответствии с вышеописанной корейской заявкой N 94-13391 концентрация силы на специфическом участке посредством изменения направления силы предотвращена посредством распределения силы, используя множество планетарных шестерен. Таким образом продлен срок службы устройства двунаправленного педалирования, а направление вращения вала педали может быть изменено простым образом посредством использования рычага изменения. Кроме того, устройство двунаправленного педалирования может работать эффективно благодаря включению небольших и точных деталей.

Однако по вышеупомянутой корейской патентной заявке N 94-13391 массовое производство деталей и сборка каждой детали затруднены, а устройство двунаправленного педалирования не может быть поставлено на обычный велосипед, так что детали его должны быть частично усовершенствованы. Кроме того, каждая составная деталь может быть сломана нагрузкой реверсирования, вызванной движением назад велосипеда.

Как усовершенствование по отношению к велосипеду, раскрытому в патенте Кореи N 94-13391, настоящее изобретение имеет целью предложить устройство изменения направления усилия для велосипеда, которое могло бы изготовляться массово за счет усовершенствования формы каждой составной детали, пригодной для простого изготовления и сборки, а также непосредственного установления на обычный велосипед, посредством усовершенствования деталей и включения вспомогательных средств с одновременным предотвращением повреждения деталей, вызванного нагрузкой реверсирования.

Устройство изменения направления усилия по настоящему изобретению включает основные составные элементы для велосипеда, такие как вал педали, заднее колесо, ведущая звездочка, вращающаяся на валу педали, приводная звездочка для передачи ведущей силы ведущей звездочке к заднему колесу, а также цепь, соединяющая ведущую звездочку и приводную звездочку. Основная характеристика настоящего изобретения заключается в названии: "Устройство для изменения направления усилия", выполненное в закрытом пространстве между валом педали и ведущей звездочкой. В данном случае формой деталей, используемых для изготовления устройства изменения направления усилия, является полый цилиндр кольцевого или шестеренчатого типа.

Устройство для изменения направления усилия по настоящему изобретению расположено между валом педали и ведущей звездочкой и включает корпус вала, кольцо изменения направления, водило, солнечную шестерню и колпачок звездочки. Функции каждого составного элемента изложены ниже.

В корпусе вала размещены кольцо изменения направления, водило, солнечная шестерня и он поддерживает вращающийся вал педали и одновременно управляет водилом, используя множество кулачков, которые выходят и вставляются во множество отверстий, выполненных на внутренней стороне обода правого колпачка корпуса вала, при педалировании назад. Кольцо изменения направления освобождает и вставляет кулачки в корпус вала при педалировании назад, а водило, имеющее храповики на внешней и внутренней сторонах левого участка его, а кроме того, множество планетарных шестерен, вращательно установленных на правом участке, поддерживают или изменяют направление усилия от вала педали, таким образом передавая усилие к ведущей звездочке. Солнечная шестерня передает ведущее усилие от вала педали к водилу при связи с валом педали. Кроме того, колпачок звездочки, имеющий шестерню на правой внутренней стороне обода его, воспринимает усилие от водила для приведения велосипеда в движение вперед все время, независимо от направления педалирования - вперед или назад.

Велосипед движется вперед при педалировании вперед и назад, когда устройство для изменения направления усилия установлено на велосипеде. Устройство для изменения направления усилия по настоящему изобретению, как одно из "устройств двунаправленного педалирования" отличается от обычного устройства двунаправленного педалирования составляющими деталями и механизмом работы. В дополнение к этому, в соответствии с устройством изменения направления усилия по настоящему изобретению формы каждого из составляющих элементов оптимизированы, таким образом предотвращая концентрацию нагрузки на специфический участок. Кроме того, все составляющие детали выполнены интегрально, что упрощает процесс их сборки. Устройство для изменения направления усилия включает изменяющий рычаг для легкости управления им, а также вспомогательное кольцо для установки устройства на обычный велосипед без модификации обычного велосипеда.

Фиг. 1 - сечение устройства для изменения направления усилия для велосипеда в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 2 - изометрический вид разобранного устройства для изменения направления усилия в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 3 - вид с правой стороны, показывающий пример солнечной шестерни, включенной в устройство для изменения направления усилия в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 4A - рабочая схема устройства для изменения направления усилия в разрезе по линии A-A от фиг. 1, когда кольцо изменения позволяет первым кулачкам выступать из отверстий корпуса вала;

фиг. 4B - рабочая схема устройства для изменения направления усилия в разрезе по линии A-A от фиг. 1, когда кольцо изменения блокирует выход первых кулачков из отверстий корпуса вала;

фиг. 5 - поперечный разрез устройства для изменения направления усилия по линии B-B от фиг. 1;

фиг. 6 - поперечный разрез устройства для изменения направления усилия в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего изобретения;

фиг. 7 - вид с правой стороны корпуса вала, включенного в устройство для изменения направления усилия, показанное на фиг. 6;

фиг. 8 - вид слева водила, включенного в устройство для изменения направления усилия, показанное на фиг. 6;

фиг. 9 - вид слева колпачка звездочки, включенного в устройство для изменения направления усилия, показанное на фиг. 6;

фиг. 10 - вид справа устройства для управления кольцом изменения в соответствии с другим вариантом изобретения;

фиг. 11 - поперечный разрез, когда устройство для изменения направления усилия установлено на обычном велосипеде в соответствии с еще одним вариантом настоящего изобретения.

Настоящее изобретение будет описано подробно со ссылками на фиг. 1-5.

Как показано на фиг. 1 и 2, корпус вала 30, кольцо изменения 40, водило 50, солнечная шестерня 60 и колпачок звездочки 70 связаны последовательно на валу педали 20 велосипеда для составления цельного устройства для изменения направления усилия посредством присоединения фиксирующей гайки 90 к внешней стороне колпачка звездочки 70. Структура каждой детали и функции их будут описаны последовательно.

Корпус вала 30 поддерживает вращающийся вал педали 20 и имеет множество отверстий 31 на внутренней стороне обода правого колпака корпуса вала 30, в которые вставлены множество кулачков 32. Кроме того, в боковой стенке правого колпака выполнено отверстие 33, в которое введена шестерня 81 для управления кольцом изменения 40. Корпус вала 30, имеющий вышеупомянутую конструкцию, удерживает кольцо изменения 40, водило 50 и солнечную шестерню 60 последовательно и одновременно выполняет функцию вращения водила 50 или предотвращения вращения водила 50 посредством кулачков 32, размещенных на ободе корпуса 30 при педалировании назад. Здесь вставлена пружина между корпусом вала и кулачками 32 для упругого удержания кулачков 32 в отверстиях 31.

Кольцо изменения 40 имеет шестерню 41 с одной стороны его по направлению к валу педали и множество отверстий 42 на поверхностном участке, шестерня 41 находится в зацеплении с шестерней 81 для вращения кольца изменения 40, а отверстия 42 позволяют выступать или утапливаться кулачкам 32. Водило 50 не может вращаться, когда кулачки 32 проскальзывают в отверстия 42, но водило 50 может вращаться, когда кольцо изменения 40 блокирует кулачки 32 в отверстиях 31 корпуса вала 30.

Водило 50, имеющее форму полого цилиндра, имеет храповики 51 и 52 на внешней и внутренней стороне левого участка соответственно, а также кольцо 53, имеющее множество отверстий, на правом участке водила 50, где правый участок интегрально связан с левым участком, так что множество планетарных шестерен 54 вращательно установлены валом планетарных шестерен 55 в кольце 53. Внешний храповик 51 водила 50, имеющий вышеупомянутую конструкцию, взаимодействует с кулачками корпуса вала 30, а внутренний храповик 52 взаимодействует с кулачками 62 солнечной шестерни 60, которая будет описана ниже. С другой стороны, внутренний участок планетарных шестерен 54 водила 50 взаимодействует с шестерней 61 солнечной шестерни 60, а внешний участок их взаимодействует с шестерней 71, выполненной на внутренней стороне колпачка звездочки 70, которые будут описаны ниже.

Водило 50 имеет функцию передачи усилия от вала педали 20 к колпачку звездочки 70 посредством поддержания или изменения направления усилия от вала педали 20, что является наиболее важным в настоящем изобретении. Планетарные шестерни 54 водила 50 рассеивают силу, сконцентрированную на специфическом участке, посредством изменения направления усилия и предпочтительно, чтобы число планетарных шестерен было восемь.

Солнечная шестерня 60 имеет форму полого цилиндра с уступами, причем левый участок с меньшим диаметром солнечной шестерни 60 имеет множество отверстий 63 по внешней стороне, где установлены кулачки 62, а внутренняя сторона левого участка имеет центральное отверстие шестиугольной; шлицеобразной формы, так что левый участок интегрально прикреплен к валу педали 20. Кроме того, правый участок с большим диаметром солнечной шестерни 60 имеет шестерню 61 по внешней стороне. В солнечной шестерне 60, имеющей вышеупомянутую конструкцию, кулачки 62 находятся во взаимодействии со внутренним храповиком 52 водила 50, а шестерня 61 взаимодействует с планетарными шестернями 54 водила 50. Здесь предпочтительное число кулачков - четыре.

Придание упругости кулачкам 32 и 62 может быть обеспечено нижеследующими способами. Первое, спиральная или полосная пружина вставляется под кулачки. Второе, в каждом кулачке выполняется паз с заданным углом, как показано на фиг. 3, а затем каждый кулачок соединяется кольцевой пружиной 65 для обеспечения линейного натяжения.

Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением кулачки 32 и кольцо изменения 40 расположены на внешней стороне водила 50 для управления водилом только тогда, когда вал педали 20 вращается в обратном направлении. К тому же, кулачки 62 расположены на внешней стороне солнечной шестерни 60 и обеспечивают водилу 50 однонаправленное вращение при вращении вперед.

Поскольку солнечная шестерня 60 интегрально связана с валом педали 20, солнечная шестерня 60 передает усилие от вала педали 20 к водилу 50, вращаясь в том же направлении по направлению вращения вала педали 20.

Колпачок звездочки 70 имеет шестерню 71 на правой стороне по фиг. 1 внутренней стороны обода его и множество резьб или крепежных скоб 72 на внешней стороне обода, так что ведущие звездочки 73, имеющие множественные ступени присоединены к нему. Кроме того, подшипник 74 закреплен в центре колпачка звездочки 70 так, что колпачок звездочки 70 может свободно, независимо вращаться на валу педали 20. Шестерня 71 колпачка звездочки 70, имеющая вышеупомянутую конструкцию, взаимодействует с планетарными шестернями 54, таким образом воспринимая усилие от вала педали 20 через водило 50.

Колпачок звездочки 70 вращается вперед все время, независимо от направления вращения вала педали 20.

Позиции 10, 11, 21 и 22 на фиг. 1, которые не были объяснены выше, представляют соответственно раму велосипеда, ступицу вала педали, подшипник вала и шайбу.

При соединении корпуса вала 30 с колпачком звездочки 70 на валу педали 20 велосипеда между ними образуется закрытое пространство, а кольцо изменения 40, водило 50 и солнечная шестерня 60 собраны так, что взаимодействуют друг с другом в этом пространстве, затем фиксирующая гайка 90 закрепляется на внешней стороне колпачка звездочки 70, таким образом составляя цельное устройство для изменения направления усилия.

Устройство изменения усилия собрано в нижеследующей последовательности. Первое, вал педали 20 вращательно устанавливается в корпусе вала 30, а затем кольцо изменения 40, водило 50, солнечная шестерня 60 и колпачок звездочки 70 собираются в последовательности, центрируя вал педали 20 корпуса вала 30. Затем фиксирующая гайка 90 закрепляется на внешней стороне колпачка звездочки 70, таким образом получая цельное устройство для изменения направления усилия.

Кроме того, рычаг изменения 80 для управления кольцом изменения 40 устанавливается на боковой стороне корпуса вала 30 и присоединяется к шестерне 81. Рычаг изменения 80 перемещает кольцо изменения 40, используя движение шестерни 81.

Работа и эффект устройства для изменения направления усилия в соответствии с настоящим изобретением, имеющего вышеупомянутую конструкцию, будут описаны ниже.

Для удобства описания работа настоящего изобретения будет описана с разделением способа работы на "движение вперед посредством педалирования вперед, "движение вперед посредством педалирования назад" и "свободный ход посредством педалирования назад".

Первое, "движение вперед посредством педалирования вперед" означает, что велосипед движется вперед при приводе вала педали 20 по часовой стрелке (это направление обозначено на основе случая, когда на велосипед смотрят справа относительно направления движения велосипеда, что применимо также к нижеследующему описанию), как показано на фиг. 4 и 5. Здесь усилие от вала педали 20 передается как описано ниже.

При приводе вала педали 20 по часовой стрелке солнечная шестерня 60 вращается по часовой стрелке во взаимодействии с валом педали 20. Здесь, поскольку кулачки 62 взаимодействуют со внутренним храповиком 52, водило 50 вращается в том же направлении, что вал педали 20. Соответственно, планетарные шестерни 54 не вращаются, тогда как шестерня 71 колпачка звездочки 70, которая взаимодействует с планетарными шестернями 54, вращается по часовой стрелке. Таким образом, вал педали 20 и колпачок звездочки 70 вращают в том же направлении друг друга, обеспечивая движение велосипеда вперед.

Второе, "движение вперед педалированием назад" означает, что велосипед движется вперед при приводе вала педали 20 против часовой стрелки. В данном случае усилие от вала педали 20 передается нижеследующим образом. Для этого режима кулачки 32 и внешний храповик 51 должны взаимодействовать друг с другом посредством управления кольцом изменения 40, как показано на фиг. 4A.

При приводе вала педали 20 против часовой стрелки солнечная шестерня 60 вращается против часовой стрелки во взаимодействии с валом педали 20. В данном случае, поскольку кулачки 62 проскальзывают по внутреннему храповику 52, невозможно передавать усилие к водилу 50. Между тем, как показано на фиг. 5, шестерня 61 солнечной шестерни 60 передает усилие к планетарным шестерням 54, которые взаимодействуют с солнечной шестерней 60, таким образом вращая планетарные шестерни 54 по часовой стрелке. В данном случае вращение планетарных шестерен 54 обеспечивает усилие для вращения водила 50, которое интегрально связано с планетарными шестернями 54. Однако водило 50 не может вращаться против часовой стрелки, поскольку кулачки 32 взаимодействуют со внешним храповиком 51 водила 50, как показано на фиг. 4A. Таким образом, колпачок звездочки 70, взаимодействующий с планетарными шестернями 54, вращается по часовой стрелке, тогда как только планетарные шестерни 54 вращаются как показано на фиг. 5. Этой работой направление ведущей силы, прилагаемой к валу педали 20 против часовой стрелки, изменяется через устройство изменения направления усилия по настоящему изобретению, вращая колпачок звездочки 70 по часовой стрелке.

Третье, "свободный ход посредством педалирования назад" означает, что велосипед не может двигаться, поскольку усилие не передается к колпачку звездочки 70 в то время, как происходит только холостой ход при приводе вала педали 20 против часовой стрелки. В данном случае усилие от вала педали 20 передается нижеследующим образом. Для этого режима кулачки 32 корпуса вала 30 и внешний храповик 51 водила 50 не должны взаимодействовать друг с другом посредством управления кольцом изменения 40, как показано на фиг. 4B.

В данном случае процесс передачи усилия для вышеупомянутой работы такой же, как при "движении вперед педалированием назад" до фазы, где усилие против часовой стрелки прилагается к водилу 50 планетарными шестернями 54, за исключением того, что само водило вращается вокруг вала педали 20 против часовой стрелки в то время, как планетарные шестерни вращаются, поскольку кулачки 32 не взаимодействуют со внешним храповиком 51. Таким образом, усилие от вала педали 20 передается только к водилу 50, не к колпачку звездочки 70, так что велосипед не может двигаться.

Холостой ход педалированием назад в обычном велосипеде отличается от "холостого хода педалированием назад" посредством устройства для изменения направления усилия по настоящему изобретению по нижеследующим аспектам. При холостом ходе педалированием назад в обычном велосипеде ведущая звездочка и цепь вращаются в обратном направлении во взаимодействии с валом педали. Однако ведущая звездочка и цепь не вращаются в настоящем изобретении.

Как описано выше, устройство по настоящему изобретению, как одно из "устройств двунаправленного движения вперед" передает усилие отличным от обычного устройства образом посредством включения новых деталей. Кроме того, поскольку форма каждой составной детали оптимизирована, концентрация нагрузки на специфический участок предотвращена. Каждой детали придана законченная форма, так, сборка может выполняться простым образом. В дополнение, для упрощения работы устройства присоединен рычаг, конструкция корпуса вала модифицирована для непосредственной установки на обычном велосипеде, что будет объяснено в нижеследующих вариантах настоящего изобретения.

Ниже описаны первый, второй и третий варианты настоящего изобретения. В первом варианте расположения однонаправленного храповика, используемого для вращения вперед, и храповика для управления обратным вращением, смещают друг друга. Во втором варианте рычаг изменения заменен проволокой. Кроме того, в третьем варианте форма корпуса вала модифицирована, так что устройство для изменения направления усилия может быть присоединено непосредственно без модификации обычного велосипеда.

Вариант 1

По фиг. 6 - 9 основным признаком этого варианта является изменение расположений однонаправленного храповика, используемого для вращения вперед, и храповика для управления обратным вращением. Это значит, что расположение храповика, используемого для вращения вперед, смещено с внутренней стороны водила к внешней стороне его, тогда как расположение храповика, используемого для управления обратным вращением, смещается в обратном порядке.

Для смещения расположений вышеупомянутых двух храповиков каждая составная деталь изготовлена по форме, отличной от вышеописанного настоящего изобретения. Однако число деталей то же, что и по вышеупомянутому настоящему изобретению, и работа его подобна вышеупомянутому настоящему изобретению. Форма модифицированных деталей будет описана ниже.

Как показано на фиг. 6 и 7, корпус вала 130 имеет полое цилиндрическое удлинение с правой стороны и множество отверстий 131 с внешней стороны, в которые вставлено множество кулачков 132. Корпус вала 130 имеет круглую пластинного типа боковую стенку и отверстие 133 для размещения шестерни 81 по настоящему изобретению в положении, близком к валу 120 по сравнению с отверстием 33 по настоящему изобретению, поскольку корпус вала 130 образуют посредством удаления обода корпуса вала 30.

Кольцо изменения 140 по этому варианту отличается от кольца изменения 40 по вышеупомянутому настоящему изобретению тем, что шестерня 141 выполнена на одной стороне его к внешней стороне вала педали 120. Кольцо изменения 140 расположено между кулачками 132 и внутренним храповиком 151 водила 150.

Как показано на фиг. 6 и 8, водило 150 по этому варианту имеет множество отверстий 153а, в которые вставлено множество кулачков 152 на внешней стороне левого участка водила 150, и храповик 151 на внутренней стороне левого участка. Кроме того, правый участок водила 150 является таким же, что и водила 50 по настоящему изобретению. В водиле 150, имеющем вышеупомянутую конструкцию, кулачки 152 взаимодействуют с храповиком 172 колпачка звездочки 170, а храповик 151 водила 150 взаимодействует с кулачками 132 корпуса вала 130.

Солнечная шестерня 160 по этому варианту имеет внутреннюю сторону, прикрепленную к валу педали, и внешнюю, имеющую шестерню 161, которая взаимодействует только с множеством планетарных шестерен 154.

Кроме того, как показано на фиг. 6 и 9, колпачок звездочки 170 имеет шестерню 171 справа по фиг. 6 по внутренней стороне обода и храповик 172 слева. Таким образом, шестерня 171 взаимодействует с планетарными шестернями 154 водила 150, а храповик 172 взаимодействует с кулачками 152 водила 150.

Другие детали являются теми же, что и по вышеупомянутому настоящему изобретению. Кроме того, на фиг. 6-9 позицией 110 обозначена рама велосипеда, 111 - ступица вала педали, 153 - кольцо водила, 155 - вал планетарных шестерен, а позицией 173 обозначен крепежный элемент звездочки.

Работа и эффект этого варианта, имеющего упомянутую конструкцию, будут описаны ниже.

Первое, "движение вперед педалированием вперед" выполняется посредством нижеследующего механизма. Когда вал педали 120 вращается по часовой стрелке, солнечная шестерня 160 вращается в том же направлении, что и вал педали 120, планетарные шестерни 154 вращаются против часовой стрелки. Однако само водило 150 вращается по часовой стрелке со скоростью вращения, отличной от скорости вала педали 120, а кулачки 152 водила 150 взаимодействуют с храповиком 172 колпачка звездочки 170, таким образом вращая колпачок звездочки 170 по часовой стрелке.

Следующее, "движение вперед педалированием назад" осуществляется, когда кулачки 132 корпуса вала 130 взаимодействуют с храповиком 151 водила 150 после того, как кольцо изменения 140 позволяет выход кулачкам 132 из отверстий кольца изменения 140. Это означает, что движение вперед педалированием назад осуществляется в то время, когда водило 150 зафиксировано. Таким образом, планетарные шестерни 154 изменяют направление усилия от солнечной шестерни 160, вращаясь относительно своих собственных осей и передавая усилие к колпачку звездочки 170 по часовой стрелке.

И наконец, "холостой ход педалированием назад" осуществляется посредством нижеследующего механизма. Кольцо изменения 140 блокирует выход кулачков 132 из отверстий корпуса вала, так что водило 150 вращается в том же направлении, что и вал педали 120. В результате усилие от солнечной шестерни 160 не может быть передано к колпачку звездочки 170.

Вариант 2

Второй вариант настоящего изобретения относится к управлению кольцом изменения 40.

Кольцо изменения 40 освобождает и блокирует кулачки 32 посредством использования шестерни 81 (см. фиг. 1 и 2), выполненной на боковой стенке корпуса вала 30. Для управления шестерней 81 в корпусе вала 30, корпус вала 30 должен быть просверлен для получения отверстия 33, через которое рычаг изменения 80 вставлен извне. При повороте рычага изменения 80 вперед и назад шестерня 81 вращается во взаимодействии с рычагом изменения 80, а кольцо изменения 40 во взаимодействии с шестерней 81 вращается в том же направлении, что и рычаг изменения 80, таким образом освобождая и блокируя кулачки 32.

Упомянутый рычаг 80 выступает к внешней стороне корпуса вала 30, так что выступающий рычаг изменения 80 предотвращает присоединение устройства для изменения направления усилия к обычному велосипеду.

Таким образом, второй вариант является усовершенствованием с устранением упомянутого недостатка. В данном случае используется стальная проволока вместо рычага изменения для легкости присоединения устройства для изменения направления усилия к обычному велосипеду, таким образом управляя кольцом изменения.

Как показано на фиг. 10, устройство для управления кольцом изменения 43 по второму варианту имеет петлю 44 на одном конце кольца изменения 43, имеющего множество отверстий 45. В данном случае петля 44 служит для соединения стальной проволоки 46 от внешней стороны корпуса вала 30 через отверстие 33, таким образом управляя кольцом изменения 43. Это значит, что кольцо изменения 43 блокирует кулачки 32, когда стальную проволоку тянут, а кольцо изменения 43 освобождает кулачки 32, когда стальная проволока 46 проталкивается.

Вариант 3

Третий вариант относится к корпусу вала 30, в котором форма корпуса вала 30 модифицирована в форму, которая удобна для непосредственного присоединения устройства для изменения направления усилия по настоящему изобретению к обычному велосипеду без модификации обычного велосипеда.

Фиг. 11 показывает устройство для изменения направления усилия по настоящему изобретению, присоединенное к обычному велосипеду. В третьем варианте внешняя форма корпуса вала 30, имеющего форму полого цилиндра, усовершенствована.

Корпус вала 34 по этому варианту имеет многоступенчатый вид. Это означает, что цилиндрический корпус вала 34 является многоступенчатым последовательно в левую сторону, где диаметр левой стороны меньше правой стороны корпуса вала 34. Кроме того, введена соединительная труба 15 для обеспечения совместимости при присоединении устройства для изменения направления усилия к ступице педалей 11 обычного велосипеда. На внешней стороне соединительной трубы 15 имеется правосторонняя резьба 35. Кроме того, внешний диаметр соединительной трубы 15 тот же, что ступицы педалей 11, а внутренний диаметр ее тот же, что и внешний диаметр корпуса вала 34. С другой стороны, дополнительная гайка 36 изготовлена нижеследующим образом. Левосторонняя резьба 37 имеется на внешней стороне гайки 36, а левая внутренняя сторона гайки 36 обработана таким образом, что имеет сужение 38.

Соответственно, корпус вала 34 установлен на обычный велосипед посредством нижеследующих операций. Первое, соединительная труба 15 соединяется с корпусом вала 34 через шпоночное соединение. Затем гайка 36 навинчивается на противоположной стороне посредством левостороннего резьбового соединения с помощью левосторонней резьбы 37, а после этого сборка завершается, используя шайбу 39.

При присоединении устройства для изменения направления усилия по этому варианту к обычному велосипеду корпус вала 34 очень плотно присоединен к ступице педалей 11 даже при приложении обратной нагрузки, вызванной качением велосипеда назад, к устройству для изменения направления усилия по настоящему изобретению через ведущую звездочку. Это значит, что обратная нагрузка, прилагаемая к устройству для изменения направления усилия, увеличивается, корпус вала 34 очень плотно присоединен к ступице педалей 11 посредством конусного сужения 38, выполненного на внутренней стороне гайки 36, поскольку правосторонняя резьба соединительной трубы 15 и левосторонняя резьба 37 гайки 36 соединены в противоположном направлении друг другу.

Кроме того, корпус вала 30 и ступица педалей 11 могут быть плотно присоединены друг к другу посредством обработки контактного участка между сторонами корпуса вала 30 и ступицей педалей 11 таким образом, чтобы иметь ребро и канавку.

Велосипед движется вперед при педалировании вперед и назад, когда устройство для изменения направления усилия установлено на велосипеде. Кроме того, может происходить холостой ход, если требуется, при педалировании назад, когда устройство для изменения направления усилия установлено на велосипеде. Устройство для изменения направления усилия по настоящему изобретению как одно из "устройств двунаправленного педалирования" отличается от обычного устройства двунаправленного педалирования составными деталями и механизмом работы. В дополнение, в соответствии с устройством для изменения направления усилия по настоящему изобретению формы каждого составного элемента оптимизированы, предотвращая таким образом концентрацию нагрузки на специфический участок. Кроме того, все составные части выполнены в совершенной форме, упрощая таким образом процесс сборки их. Устройство для изменения направления усилия включает рычаг изменения для легкости работы устройства и вспомогательное кольцо, которое служит для установления устройства для изменения направления усилия на обычный велосипед без модификации обычного велосипеда.