держатель датчика (варианты) и устройство датчика для велосипедной трансмиссии, узел звездочек велосипеда

Формула изобретения

1. Держатель датчика для узла звездочек велосипеда со средством (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками на по меньшей мере одной из звездочек, содержащий кольцевой элемент (300, 368'), установленный с возможностью вращения коаксиально с узлом (28, 28') звездочек велосипеда, и сенсорный элемент (304), прикрепленный к кольцевому элементу (300, 368'), отличающийся тем, что он имеет шлицы (354), выполненные на внутренней периферийной поверхности кольцевого элемента (300, 368').

2. Держатель по п.1, отличающийся тем, что кольцевой элемент (300, 368') имеет резьбу на наружной периферийной поверхности (364).

3. Держатель по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что сенсорный элемент (304) встроен в кольцевой элемент (300, 368').

4. Держатель по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что он содержит ряд сенсорных элементов (304), прикрепленных к кольцевому элементу (300, 368') и имеющих интервал между друг другом в направлении вдоль окружности.

5. Держатель по любому из пп.1-2, отличающийся тем, что сенсорный элемент (304) или каждый сенсорный элемент (304) содержит магнит.

6. Устройство датчика для узла звездочек велосипеда со средством (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками на по меньшей мере одной из звездочек, содержащее первый сенсорный элемент (304), установленный с возможностью вращения с узлом (28, 28') звездочек, второй сенсорный элемент (308), установленный закрепленным в зоне узла (28, 28') звездочек с возможностью вращения первого сенсорного элемента (304) относительно второго сенсорного элемента (308), и держатель (300, 368') датчика, к которому присоединен первый сенсорный элемент (304), отличающееся тем, что держатель (300, 368') датчика имеет на своей внутренней периферийной поверхности шлицы (354, 370).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что держатель (300, 368') датчика установлен коаксиально с узлом (28, 28') звездочек с возможностью вращения вместе с узлом (28, 28') звездочек, причем первый сенсорный элемент (304) соединен с держателем (300, 368') датчика с возможностью вращения вместе с ним, а второй сенсорный элемент (308) установлен закрепленным в зоне держателя (300, 368') датчика с возможностью вращения держателя (300, 368') датчика относительно второго сенсорного элемента (308).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что первый сенсорный элемент (304) встроен в держатель (300, 368') датчика.

9. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что держатель (300, 368') датчика имеет резьбу на наружной периферийной поверхности (364).

10. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что оно содержит ряд первых сенсорных элементов (304), прикрепленных к держателю (300, 368') датчика и имеющих интервал между друг другом в направлении вдоль окружности.

11. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что первый или каждый первый сенсорный элемент (304) содержит магнит.

12. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что держатель (300, 368') датчика содержит кольцевой элемент.

13. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что первый сенсорный элемент (304) содержит элемент подачи сигнала, а второй сенсорный элемент (308) содержит элемент приема сигнала.

14. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что второй сенсорный элемент (308) содержит первый сенсорный компонент (308А) связи с первым сенсорным элементом (304) и второй сенсорный компонент (308В) связи с первым сенсорным элементом (304).

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что первый сенсорный компонент (308А) расположен смещенным по окружности относительно второго сенсорного компонента (308В).

16. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что узел (28, 28') звездочек содержит набор звездочек (28A-28G, 28A'-28G'), установленных вместе с возможностью вращения вокруг общей оси.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что набор звездочек (28A-28G, 28A'-28G') содержит первую звездочку (28G') и вторую звездочку (28F'), причем средство (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками расположено на одной из первой и второй звездочек (28G', 28F').

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что средство (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками выполнено с возможностью перевода цепи (200) с первой звездочки (28G') на вторую звездочку (28F').

19. Устройство по п.17, отличающееся тем, что средство (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками выполнено с возможностью перевода цепи (200) со второй звездочки (28F') на первую звездочку (28G').

20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что сенсорный элемент (304) установлен в определенном угловом положении по отношению к средству (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками.

21. Устройство по п.17, отличающееся тем, что средство облегчения перевода цепи между звездочками содержит углубление (404, 414) на боковой поверхности первой звездочки (28G').

22. Устройство по п.17, отличающееся тем, что первая звездочка (28G') имеет на ее внутренней периферийной поверхности приспособление позиционирования первой звездочки, а устройство датчика имеет на его внутренней периферийной поверхности приспособление (358) позиционирования держателя и устройства датчика в заданном положении относительно первой звездочки (28G').

23. Узел звездочек велосипеда, содержащий набор звездочек (28A-28G, 28A'-28G'), установленных вместе с возможностью вращения вокруг общей оси, сенсорный элемент (304), соединенной с возможностью вращения с набором звездочек (28A-28G, 28A'-28G'), кольцевой элемент (300, 368'), к которому присоединен сенсорный элемент (304), отличающийся тем, что по меньшей мере одна из звездочек снабжена средством (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками, а кольцевой элемент (300, 368') содержит шлицы (354, 370) на его внутренней периферийной поверхности.

24. Узел звездочек по п.23, отличающийся тем, что он имеет ряд сенсорных элементов (304), соединенных с возможностью вращения с набором звездочек (28A-28G, 28A'-28G').

25. Узел звездочек по п.23 или 24, отличающийся тем, что сенсорный элемент (304) или каждый сенсорный элемент (304) содержит магнит.

26. Узел звездочек по любому из пп.23-24, отличающийся тем, что кольцевой элемент (300, 368') установлен коаксиально набору звездочек (28A-28G, 28A'-28G') с возможностью вращения вместе с ними, причем сенсорный элемент (304) установлен на кольцевом элементе (300, 368').

27. Узел звездочек по п.26, отличающийся тем, что сенсорный элемент (304) встроен в кольцевой элемент (300, 368').

28. Узел звездочек по п.26, отличающийся тем, что кольцевой элемент (300, 368') имеет резьбу на наружной периферийной поверхности (364).

29. Узел звездочек по любому из пп.23-24, отличающийся тем, что набор звездочек (28A-28G, 28A'-28G') содержит первую звездочку (28G') и вторую звездочку (28F'), причем средство (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками расположено на одной из первой и второй звездочек (28G', 28F').

30. Узел звездочек по п.29, отличающийся тем, что средство (400) облегчения перевода цепи между звездочками выполнено с возможностью перевода цепи (200) с первой звездочки (28G') на вторую звездочку (28F').

31. Узел звездочек по п.29, отличающийся тем, что средство (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками выполнено с возможностью перевода цепи (200) со второй звездочки (28F') на первую звездочку (28G').

32. Узел звездочек по п.29, отличающийся тем, что сенсорный элемент (304) установлен в определенном угловом положении относительно средства (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками.

33. Узел звездочек по п.29, отличающийся тем, что средство (400, 410) облегчения перевода цепи между звездочками содержит углубление (404, 414) на боковой поверхности первой звездочки (28G').

34. Узел звездочек по п.29, отличающийся тем, что первая звездочка (28G') имеет на ее внутренней периферийной поверхности приспособление позиционирования первой звездочки, а держатель (300, 368') имеет на его внутренней периферийной поверхности приспособление (358) позиционирования держателя (300, 368') датчика в заданном угловом положении относительно первой звездочки (28G').

35. Держатель датчика определения частоты вращения или углового положения звездочки велосипедной трансмиссии, отличающийся тем, что он содержит элемент крепления переключателя передач к раме велосипеда и сенсорный элемент, прикрепленный к элементу крепления.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к электрическим устройствам управления переключением передач для велосипедных трансмиссий и, в частности, к датчику вращения (движения) для использования в узле звездочек велосипеда.

Уровень техники

Датчики вращения обычно используются в велосипедах для определения скорости вращения колеса или шатуна педали с тем, чтобы велосипедным компьютером могли быть вычислены скорость велосипеда и частота вращения педалей и выведены на дисплей велосипедисту. Эта информация также может быть использована для управления автоматической или полуавтоматической велосипедной трансмиссией, где по скорости велосипеда или частоте вращения педалей определяется, когда следует переключать передачи. Типовой датчик вращения обычно имеет магнит, закрепленный на колесе или рычаге шатуна, и магнитный датчик, установленный на раме велосипеда. Когда магнит проходит вблизи магнитного датчика, датчик выдает импульс на компьютер велосипеда. При этом скорость велосипеда или частота вращения педалей могут быть вычислены по интервалу времени между соседними импульсами.

Недостатком существующих датчиков вращения является то, что их использование приводит к нежелательному увеличению количества деталей в различных частях велосипеда. Кроме того, магнит, вращающийся со спицами, может создавать неудобства. К том уже, по мере увеличения числа компонентов с электронным управлением также нарастает и количество проводов, необходимых для их соединения между собой. Например, если велосипед снабжен трансмиссией с электронным управлением, провода должны быть подведены к магнитному датчику колеса, магнитному датчику шатуна, передней трансмиссии и задней трансмиссии.

В публикации DE 29701522 представлено устройство датчика для узла передних звездочек велосипеда, имеющего электропривод колес, обеспечивающее определение направления вращения звездочки для управления двигателем, в частности для обеспечения автоматического отключения двигателя при торможении. Устройство содержит держатель датчика, имеющий два кольцевых элемента с сенсорными элементами, один из которых установлен с возможностью вращения коаксиально с узлом звездочек, а другой прикреплен к раме велосипеда. За счет такого расположения частично решается проблема с размещением проводов, однако для крепления устройства требуются дополнительный опорный элемент, выступающий из рамы, что усложняет производство самой рамы и в ряде случаев может мешать эксплуатации велосипеда. Кроме того, в данном устройстве невозможно зафиксировать держатель датчика относительно узла звездочек и обеспечить контролируемое переключение цепи при определенном положении узла звездочек относительно сенсорных элементов. Такое неконтролируемое переключение может приводить к рывкам или даже заклиниванию цепи, что особенно опасно в случае велосипеда с электроприводом колес.

Сущность изобретения

Для решения указанных проблем предлагается датчик вращения для узла звездочек велосипеда со средством облегчения перевода цепи между звездочками на по меньшей мере одной из звездочек. Держатель такого датчика содержит кольцевой элемент, установленный с возможностью вращения коаксиально с узлом звездочек велосипеда, и сенсорный элемент, прикрепленный к кольцевому элементу. Отличие предложенного держателя заключается в том, что он имеет шлицы, выполненные на внутренней периферийной поверхности кольцевого элемента. В предложенном держателе магнит или первый сенсорный элемент установлен так, что он вращается вместе с узлом звездочек. Это позволяет установить магнитный датчик или второй сенсорный элемент в непосредственной близости к трансмиссии велосипеда. Объединение первого сенсорного элемента с узлом звездочек позволяет не устанавливать первый сенсорный элемент на спицах, а установка второго сенсорного элемента на держателе, содержащем элемент крепления переключателя передач к раме велосипеда, прикрепленным к этому элементу крепления дает возможность совместить провода, идущие ко второму сенсорному элементу, если они понадобятся, с любыми проводами или кабелями, уже проложенными к переключателю передач.

Держатель первого сенсорного элемента содержит кольцевой элемент, установленный с возможностью вращения коаксиально с узлом звездочек велосипеда и сенсорный элемент, прикрепленный к кольцевому элементу.

Держатель датчика согласно изобретению имеет ряд шлицов, выполненных на внутренней периферийной поверхности кольцевого элемента, что позволяет устанавливать сенсорные элементы в заданном положении относительно узла звездочек и обеспечивать переключение передач при определенном положении звездочек.

Таким образом, описанный держатель датчика, а также устройство датчика для узла звездочек велосипеда и узел звездочек велосипеда, согласно приведенной в формуле изобретения совокупности признаков, позволяют уменьшить в конструкции велосипеда количество деталей и проводов при обеспечении контролируемого переключения передач при определенном угловом положении звездочек.

В частном варианте осуществления изобретения кольцевой элемент может иметь резьбу на наружной периферийной поверхности.

В другом частном варианте осуществления изобретения сенсорный элемент встроен в кольцевой элемент.

В еще одном частном варианте осуществления изобретения держатель датчика содержит ряд сенсорных элементов, прикрепленных к кольцевому элементу и расположенных с интервалом между друг другом в направлении вдоль окружности. Сенсорный элемент или каждый сенсорный элемент может содержать магнит.

Для установки вышеупомянутого второго сенсорного элемента используется держатель датчика определения частоты вращения или углового положения звездочки велосипедной трансмиссии, который содержит элемент крепления переключателя передач к раме велосипеда и сенсорный элемент, прикрепленный к элементу крепления. Подобное выполнение держателя датчика позволяет уменьшить количество деталей в конструкции велосипеда. Следует иметь ввиду, что данный держатель датчика может обладать одним, некоторыми или всеми признаками держателя датчика, описанного выше.

Объектом изобретения является также устройство датчика для узла звездочек велосипеда со средством облегчения перевода цепи между звездочками на по меньшей мере одной из звездочек, которое содержит первый сенсорный элемент, соединенный с возможностью вращения с узлом звездочек, и второй сенсорный элемент, закрепленный в непосредственной близости к узлу звездочек так, что первый сенсорный элемент имеет возможность вращения относительно второго сенсорного элемента.

При необходимости первый сенсорный элемент может содержать элемент подачи сигнала, например магнит, а второй сенсорный элемент может содержать элемент приема сигнала, например магнитный датчик. Второй сенсорный элемент может содержать первый сенсорный компонент связи с первым сенсорным элементом и второй сенсорный компонент связи с первым сенсорным элементом, причем первый сенсорный компонент смещен по окружности относительно второго сенсорного компонента. Такая конструкция обеспечивает определение как направления вращения набора звездочек, так и скорости вращения.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается узел звездочек велосипеда, который содержит набор звездочек, установленных вместе с возможностью вращения вокруг общей оси, и сенсорный элемент, соединенный с возможностью вращения с набором звездочек. Набор звездочек может содержать первую звездочку и вторую звездочку, причем первая звездочка содержит средство для обеспечения переключения цепи со второй звездочки на первую звездочку. В этом варианте первый сенсорный элемент может быть установлен в заданном угловом положении по отношению к средству для обеспечения переключения, благодаря чему может быть определено и положение средства для обеспечения переключения. Это свойство может быть особенно полезным, если устройство датчика используется в сочетании с переключателем передач с электронным управлением, поскольку в этом случае команда на перевод цепи со второй звездочки на первую может подаваться на переключатель передач, когда средство для обеспечения переключения находится в оптимальном угловом положении.

Ниже 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 осуществления велосипедной трансмиссии, содержащий переключатель передач с электроприводом и датчик вращения;

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

на Фиг.3 представлена аксонометрическая проекция 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 конкретный вариант осуществления 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 осуществления узла звездочек с сенсорными элементами, закрепленными на стопорном кольце;

на Фиг.10 представлен в разобранном виде другой вариант осуществления 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 вращения) соединен с элементом основания 44 и узлом 56 электропривода с помощью оси 100 шарнира, который, проходя сквозь отверстие 102 в элементе 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) 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 при водным 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 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 (рычажный) 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 связующих элементов 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, 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 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 и находится в зацеплении с веерной шестерней 834, которая зафиксирована на оси 150 шарнира без возможности вращения относительно нее. 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 попаданию загрязнений внутрь кожуха 56 узла электропривода через отверстия 836 и 838. На части 150А оси 150 шарнира установлен 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. 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 связующих элементах 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 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 211 А 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 кольцевого элемента 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 сенсорный компонент 308А связи с несколькими первыми сенсорными элементами 304, и второй сенсорный компонент 308В связи с несколькими первыми сенсорными элементами 304. Каждый сенсорный компонент 308А и 308В содержит элемент приема сигнала, как, например, 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 приспособления позиционирования звездочки, например, шлицы (не показаны) имеются и на внутренних периферийных поверхностях каждой из набора звездочек 28А-28G. В данном варианте осуществления изобретения для приспособления позиционирования держателя и устройства датчика в заданном положении 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 ввиду, 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 осуществления узла 28' звездочек. В этом варианте в качестве держателя датчика используется кольцевой элемент или элемент крепления трансмиссии к раме велосипеда, например 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 средства обеспечения перевода цепи со звездочки 28F' на звездочку 28G', например, 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 №4.889.521, используемом в настоящем описании в качестве ссылки. Звездочка 28G' также имеет средство 410 обеспечения переключения в виде средства обеспечения перевода цепи со звездочки 28F' на звездочку 28G', например, 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.

На Фиг.10 представлен в разобранном виде другой вариант осуществления переключателя 500 с электроприводом. 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 элемент основания 504. Связующий элемент 530 шарнирно прикреплен к элементу основания 504 винтами 534 и 538, проходящими соответственно сквозь отверстия 544 и 548 в элемент 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, имеющим 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 ввернутом 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 распорной пружины 770, благодаря чему шарики 740 в углублениях 738 и 764 выполняют роль фиксаторов. 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).

Несмотря на то, что держатель 300 датчика был выполнен в виде кольцевого элемента, держатель 300 датчика может иметь любую форму и необязательно должен быть в виде замкнутого кольца или многоугольника. Не является также обязательным равномерное расположение сенсорных элементов 304 по окружности, а в некоторых случая может потребоваться только один сенсорный элемент 304. Сенсорные компоненты 308А и 308В могут быть расположены прямо на элементе основания 44. Средства 400 и 410 обеспечения переключения цепи, показанные на Фиг.9, могут быть введены в вариант осуществления, показанный на Фиг.1, или они могут не использоваться. Таким образом, объем изобретения не должен ограничиваться описанными конкретными конструкциями или очевидным акцентом на конкретную конструкцию или признак.