RU2038253C1

RU2038253C1 - Step speed-change control for endless chain transmission

Info

Publication number: RU2038253C1
Application number: RU92014098A
Authority: RU
Inventors: Святослав Валерьевич Чуриков
Original assignee: Святослав Валерьевич Чуриков
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: bicycles; chain transmissions. SUBSTANCE: step change-speed control has housing with fitted-in spring-loaded member which has axle with speed-changing member and gear rack. Spring-loaded slider with tooth engages with gear rack. Device has also spring-loaded detent. Slider is installed on guides of turning lever and is furnished with flexible cable drive. The latter has lever which is force-returned to middle position and special device to adjust tension of cable. To increase accuracy of setting of speed-changing member relative to movable member, device has arrangement for adjusting position of axle of speed-changing member relative to movable member. EFFECT: enlarged operating capabilities. 8 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к трансмиссиям с бесконечными цепями с переменным передаточным отношением и может быть использовано преимущественно в велостроении. The invention relates to transmissions with infinite chains with a variable gear ratio and can be used mainly in bicycle construction.

Известны конструктивные схемы задних переключателей передач для велосипедов, в которых основным характерным элементом является шарнирный параллелограмм, размещенный своим основанием на ось, жестко связанной с рамой велосипеда, при этом на другом его конце выполнена оси, на которой с возможностью вращения на ней размещен блок роликов, включающий две щеки и собственно ролики (Любовицкий В.П. Гоночные велосипеды. Л. Машиностроение 1989, с.70-74). Known structural schemes of rear gearshifts for bicycles, in which the main characteristic element is a hinged parallelogram, placed on its base on an axis rigidly connected to the frame of the bicycle, while on its other end there is an axis on which the roller block is rotatably mounted on it, including two cheeks and the actual rollers (Lubovitsky VP Racing bicycles. L. Mechanical Engineering 1989, p. 70-74).

В известных конструкциях перемещение переключающего органа, которым является блок роликов, осуществляется с помощью троса, при этом натяжением последнего создается перемещение переключающего органа из одного положения в другое, каждое из которых должно соответствовать той или иной передаче трансмиссии. При этом соответствие положения переключающего органа той или иной передаче устанавливается по субъективным ощущениям оператора (велосипедиста). Однако даже при наличии достаточного опыта не удается достичь безошибочного переключения передач, без неизбежного поиска правильного положения переключающего органа. Последнее обстоятельство является негативным и не столько беспокоит в отношении субъективных ощущений оператора, а объективно заключается в том, что ведет к повышенному износу сопрягаемых при переключении элементов, а именно: цепи и звездочек. In known designs, the movement of the switching body, which is a block of rollers, is carried out using a cable, while pulling the latter creates a movement of the switching body from one position to another, each of which must correspond to a particular transmission of the transmission. In this case, the correspondence of the position of the switching organ to one or another gear is established by the subjective sensations of the operator (cyclist). However, even with sufficient experience, error-free gear shifting cannot be achieved without the inevitable search for the correct position of the shifting body. The latter circumstance is negative and not so much worrying about the subjective sensations of the operator, but objectively lies in the fact that it leads to increased wear of the elements mating when switching, namely: chains and sprockets.

Известны неоднократные попытки решения этой задачи путем фиксации переключающего органа в тех положениях, в которых сопрягаемые при переключении элементы, цепь и звездочка находятся в правильном для их работы взаимоположении. Repeated attempts to solve this problem by fixing the switching body in those positions in which the elements being mated when switching, the chain and the sprocket are in the correct position for their work are known.

Запатентованы устройства ступенчатого переключения передач, содержащие упомянутый шарнирный параллелограмм и переключающий орган, при этом к основанию параллелограмма прикреплена планка с углублениями (патент Великобритании N 1581932, 1977) или планка с отверстиями (патент Великобритании N 1571622, 1976), а фиксатор, взаимодействующий с планкой, закреплен на пареллелограмме. Такое техническое решение позволяет снизить требования к навыку оператора (велосипедиста) и уменьшить износ сопрягаемых при переключении элементов за счет повышения точности их взаимной установки. Вместе с тем, фиксирующее устройство реализуется на базе прежнего по конструкции параллелограммного механизма, который обладает как всякий реальный многозвенный механизм определенным люфтом в подвижных сочленениях. Последнее обстоятельство заметно уменьшает тот положительный результат, который следовало бы ожидать от вышеописанного технического решения. Patented gearshift devices containing the aforementioned articulated parallelogram and a shifting body, while a strip with recesses (UK patent N 1581932, 1977) or a plate with holes (UK patent N 1571622, 1976) is attached to the base of the parallelogram, and a latch interacting with the strip fixed on a parallelogram. This technical solution allows to reduce the requirements for the skill of the operator (cyclist) and to reduce the wear of the mating elements when switching elements by increasing the accuracy of their mutual installation. At the same time, the fixing device is implemented on the basis of the former parallelogram mechanism, which, like any real multi-link mechanism, has a certain backlash in movable joints. The latter circumstance noticeably reduces the positive result that would be expected from the above technical solution.

Несколько выше результат был получен в запатентованном переключателе, в котором кроме описанных узлов применены постоянные магниты, взаимодействующие друг с другом и с элементами фиксирующего механизма. Кроме того тросовый привод выполнен двухлинейным для передачи прямого и обратного перемещения элементов переключателя. Такое выполнение дает некоторое преимущество в точности установки элементов сопряжения (цепь звездочка) в сравнении с вышеописанными (патент Великобритании N 15073640, 1975). A slightly higher result was obtained in a patented switch, in which, in addition to the described nodes, permanent magnets are used that interact with each other and with elements of the locking mechanism. In addition, the cable drive is made two-linear for the transmission of direct and reverse movement of the switch elements. This embodiment gives some advantage in the accuracy of the installation of the interface elements (chain sprocket) in comparison with the above (UK patent N 15073640, 1975).

Цель изобретения увеличить точность установки и, как следствие, резко снизить износ сопрягаемых при переключении элементов. Для этого в предлагаемом переключателе вмеcто параллелограммного механизма применен подвижный элемент с зубчатой рейкой, установленный в корпусе и снабженный механизмом перебора передач. В связи с такой конструкцией гибкий привод имеет рычаг с принудительным возвратом в среднее положение и требует лишь однократного нажатия на него для переключения передачи на одну ступень при переходе с меньшей звездочки на большую. При этом переключатель не критичен ко времени выполнения этой операции; результат переключения передачи не зависит в этом случае от умения оператора (велосипедиста). Для перехода с большей звездочки на меньшую время удержания рычага в другом крайнем положении имеет значение, но благодаря повышенной точности установки позволяет без затруднений угадывать нужную передачу. Такое выполнение расширяет возможности переключателя в том отношении, что при резком изменении профиля дороги (переход от подъема к спуску) почти всегда требуется переход сразу через одну или несколько звездочек, вплоть до полного перебора. В этом режиме предлагаемый переключатель не имеет себе равных. Весь переключатель может быть выполнен полностью изолированным от окружающей среды, что чрезвычайно трудно осуществить при конструкции с параллелограммом. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the installation and, as a result, sharply reduce the wear of the mating elements when switching elements. To do this, in the proposed switch instead of a parallelogram mechanism, a movable element with a gear rack installed in the housing and equipped with a gear-shift mechanism is used. In connection with this design, the flexible drive has a lever with a forced return to the middle position and requires only a single press on it to shift the gear one step when moving from a smaller asterisk to a larger one. Moreover, the switch is not critical to the time this operation is performed; the result of the gear shift does not depend in this case on the skill of the operator (cyclist). To switch from a larger sprocket to a shorter time of holding the lever in the other extreme position, it matters, but thanks to the increased installation accuracy, it allows you to guess the right gear without difficulty. This embodiment expands the capabilities of the switch in the sense that with a sharp change in the profile of the road (transition from ascent to descent), it is almost always necessary to go through one or more asterisks at once, right through to exhaustive search. In this mode, the proposed switch is unparalleled. The entire switch can be made completely isolated from the environment, which is extremely difficult to implement with a parallelogram design.

На фиг. 1 изображен предлагаемый переключатель, общий вид; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 фиксатор и ползун, вид сверху; на фиг.4 рычаг переключения, общий вид; на фиг.5 вид по стрелке Б на фиг.4; на фиг.6 вид по стрелке В на фиг.4; на фиг.7 блок ведомых звездочек. In FIG. 1 shows the proposed switch, General view; figure 2 is a view along arrow A in figure 1; in Fig.3 latch and slider, a top view; figure 4 shift lever, General view; figure 5 is a view along arrow B in figure 4; Fig.6 is a view along arrow B in Fig.4; in Fig.7 block driven stars.

Ступенчатый переключатель передач содержит корпус 1 с рабочей полостью 2, в которой размещен подвижный элемент 3 с внутренней полостью 4 в виде цилиндрической расточки. Во внутренней полости 4 размещена ось 5 переключающего органа 6 с охватывающей ее пружиной 7 кручения, при этом ось 5 опирается на поверхность цилиндрической расточки с возможностью вращения в ней. Ось 5 переключающего органа 6 снабжена средствами регулировки ее положения относительно подвижного элемента 3, которые включают буртик 8 на конце оси 5, охваченный чашеобразной гайкой 9. Гайка 9 своей наружной резьбой 10 установлена на резьбе 11, выполненной на части цилиндрической расточки вспомогательной полости 4 подвижного элемента 3. Гайка 9 застопорена резьбовой заглушкой 12, завернутой с упором в нее, при этом между резьбовой заглушкой 12 и торцовой поверхностью 13 буртика 8 выполнен зазор "в". На подвижном элементе 3 выполнен боковой упор 14, выступающий в боковую полость 15 корпуса 1, при этом в боковой полости 15 между боковым упором 14 и торцовой стенкой 16 размещена пружина 17 сжатия. В боковой полости 15 могут быть выполнены отверстия с установленными на резьбе съемными органичителями 18, например в виде винтов. На подвижном элементе 3 выполнена зубчатая рейка 19 с числом зубьев, по крайней мере равном количеству передач. В корпусе 1 выполнена также дополнительная полость 20, в которой размещен механизм перебора передач, выполненный в виде рычага 21, вращающегося на опоре 22. На рычаге 21 выполнены направляющие 23, в которых установлен ползун 24, а свободный конец рычага 21 опирается на регулятор 25 исходного положения рычага 21. Ползун 24 снабжен рабочим зубом 26, а направляющие 23 имеют ограничитель 27 рабочего хода ползуна 24 и ограничитель 28 предохранения схода ползуна 24 с направляющих 23. Между ползуном 24 и торцовой стенкой 29 дополнительной полости 20 установлена пружина 30 сжатия. Через ползун 24 и пружину 30 сжатия пропущен трос 31 гибкого привода. Кроме того, в дополнительной полости 20 установлен фиксатор 32 на оси 33, имеющий упорный зуб 34 и выступ 35. Ответный ему выступ 36 выполнен на ползуне 24. Фиксатор 32 прижимается к зубчатой рейке 19 пластинчатой пружиной 37, закрепленной одним концом в шипе 38, запрессованном неподвижно в корпусе 1. The step gear switch comprises a housing 1 with a working cavity 2, in which a movable element 3 with an internal cavity 4 in the form of a cylindrical bore is placed. In the inner cavity 4, the axis 5 of the switching body 6 is placed with a torsion spring 7 covering it, while the axis 5 rests on the surface of the cylindrical bore with the possibility of rotation in it. The axis 5 of the switching body 6 is equipped with means for adjusting its position relative to the movable element 3, which include a flange 8 at the end of the axis 5, covered by a cup-shaped nut 9. The nut 9 with its external thread 10 is mounted on the thread 11, made on the part of the cylindrical bore of the auxiliary cavity 4 of the movable element 3. The nut 9 is locked with a threaded plug 12, wrapped with an emphasis in it, while a gap "b" is made between the threaded plug 12 and the end surface 13 of the shoulder 8. A lateral stop 14 is formed on the movable element 3, protruding into the lateral cavity 15 of the housing 1, while a compression spring 17 is placed in the lateral cavity 15 between the lateral stop 14 and the end wall 16. In the side cavity 15, holes can be made with removable organizers 18 mounted on the thread, for example in the form of screws. A gear rack 19 is made on the movable element 3 with the number of teeth at least equal to the number of gears. An additional cavity 20 is also made in the housing 1, in which there is a gear-selection mechanism made in the form of a lever 21 rotating on a support 22. On the lever 21 there are guides 23 in which the slider 24 is mounted, and the free end of the lever 21 is supported by the regulator 25 of the original the position of the lever 21. The slider 24 is equipped with a working tooth 26, and the guides 23 have a limiter 27 for the working stroke of the slider 24 and a limiter 28 for preventing the sliding of the slider 24 from the guides 23. Between the slider 24 and the end wall 29 of the additional cavity 20, springs are installed and 30 compression. A cable 31 of a flexible drive is passed through a slider 24 and a compression spring 30. In addition, in the additional cavity 20, a latch 32 is mounted on the axis 33, having a stop tooth 34 and a protrusion 35. The protrusion 36 protruding to it is made on the slider 24. The latch 32 is pressed against the gear rack 19 by a leaf spring 37 fixed at one end in a stud 38, pressed into place motionless in the housing 1.

Гибкий привод состоит из нефиксируемого рычага 39, состоящего из корпуса 40 и вкладыша 41, установленных на неподвижной оси 42 и ограниченно-подвижно относительно друг друга и представляющих собой натяжитель троса 31. При этом вкладыш 41 имеет выступ 43, размещенный в полости 44 корпуса 40 и взаимодействующий с регулировочным упором 45, например в виде винта. Рычаг 39 также снабжен механизмом принудительного возврата в среднее положение, выполненным в виде пластинчатой пружины 46, один конец 47 которой жестко закреплен на неподвижной оси 42, а другой конец 48 заневолен в теле рычага 39. The flexible drive consists of a non-fixed lever 39, consisting of a housing 40 and a liner 41 mounted on a fixed axis 42 and limitedly movable relative to each other and representing a cable tensioner 31. The liner 41 has a protrusion 43 located in the cavity 44 of the housing 40 and interacting with the adjusting stop 45, for example in the form of a screw. The lever 39 is also equipped with a mechanism of forced return to the middle position, made in the form of a leaf spring 46, one end 47 of which is rigidly fixed to the fixed axis 42, and the other end 48 is worn in the body of the lever 39.

Предлагаемый ступенчатый переключатель передач работает следующим образом. The proposed gear shift operates as follows.

Для переключения передачи с меньшей звездочки на большую необходимо нажать на рычаг 39 так, чтобы он совершил перемещение из среднего положения (положение "0") в крайнее (левое по чертежу) положение. В результате этого трос 31 переместит ползун 24 в сторону торцовой стенки 29 дополнительной полости 20 до контакта ползуна 24 с ограничителем 27 рабочего хода, после чего под действием троса 31 начнет происходить совместное с рычагом 21 вращение на опоре 22. В результате ползун 24 своим рабочим зубом 26 войдет в зацепление с одним из зубов зубчатой рейки 19 и произойдет смещение подвижного элемента 3 совместно с переключающим органом 6. Последний произведен переброс цепи с меньшей звездочки на большую. Для обратного переключения достаточно нажать на рычаг 39 так, чтобы он совершил перемещение из среднего положения (положение "0") в крайнее (правое по чертежу) положение. При этом пока оператор (велосипедист) удерживает рычаг 39, будет происходить переход цепи с каждой большей звездочки на последующую меньшую звездочку. Кратковременный же нажим рычага 39 обеспечит изменение передачи на одну ступень. To switch gears from a smaller asterisk to a larger one, it is necessary to press the lever 39 so that it moves from the middle position (position "0") to the extreme (left in the drawing) position. As a result of this, the cable 31 will move the slider 24 towards the end wall 29 of the additional cavity 20 until the slider 24 contacts the working stroke limiter 27, after which, under the action of the cable 31, joint rotation with the lever 21 will begin on the support 22. As a result, the slider 24 with its working tooth 26 will mesh with one of the teeth of the rack 19 and the movable element 3 will shift together with the switching member 6. The latter is transferred from the smaller sprocket to the larger one. To switch back, it is enough to press the lever 39 so that it moves from the middle position (position "0") to the extreme (right in the drawing) position. In this case, while the operator (cyclist) holds the lever 39, the chain will transition from each larger chainring to the next smaller chainring. Short-term pressure of the lever 39 will provide a gear change by one step.

Для обеспечения качественной работы переключателя необходимо произвести его предварительную настройку, заключающуюся в следующем. Укрепленный на раме велосипеда переключатель устанавливается в начальное положение с помощью средств регулировки оси относительно подвижного элемента. Для этого следует установить передачу с меньшей ведомой звездочкой и вывернув заглушку 12, вращением гайки 9 добиться правильного положения переключающего органа 6 относительно меньшей звездочки. После этого завернуть заглушку 12 в упор в гайку 9. В зависимости от количества звездочек в блоке устанавливается один из съемных ограничителей с тем, чтобы боковой упор 14 останавливался в нужном положении, т.е. цепь не выходила бы за пределы блока звездочек. Для обеспечения правильного движения ползуна 24 без контакта с зубьями зубчатой рейки 19 необходима настройка винта 25, выполняющего роль регулятора исходного положения рычага 21, добиться отсутствия нежелательного зацепления зуб за зуб. To ensure high-quality operation of the switch, it is necessary to pre-configure it, which consists in the following. The switch mounted on the bicycle frame is set to its initial position by means of axis adjustment relative to the movable element. To do this, install the gear with a smaller driven sprocket and unscrew the plug 12, by rotating the nut 9 to achieve the correct position of the switching body 6 relative to the smaller sprocket. After that, screw the plug 12 into the stop in the nut 9. Depending on the number of sprockets in the block, one of the removable stops is installed so that the side stop 14 stops in the desired position, i.e. the chain would not go beyond the sprocket block. To ensure the correct movement of the slider 24 without contact with the teeth of the rack 19, it is necessary to adjust the screw 25, which acts as a regulator of the initial position of the lever 21, to achieve the absence of unwanted tooth engagement.

Claims

1. A step gear for a transmission with an endless chain, containing a base in the form of a housing, in the working cavity of which there is a movable element with an internal cavity in the form of a bore, in which the axis of the switching body is installed with a torsion spring element having the ability to adjust the degree of twist relative to the movable element made with a gear rack, as well as a gear selection mechanism interacting with a gear rack, made in the form of a lever mounted on a support and equipped with means of return to the initial position, and the switching body, a flexible drive connected with a lever, characterized in that the emphasis is made on the movable element in the lateral cavity of the housing and provided with a means of returning the movable element, the number of rack teeth is at least the number of gears, and the gear-searching mechanism is located in an additional cavity of the housing, its lever is equipped with a slider installed in the lever guides having travel stops and having a working tooth, while the slider is made from it is connected with the rod of the flexible drive of the switching organ, in the additional cavity on the axis there is a latch with a thrust tooth, spring-loaded towards the toothed rack and provided with a protrusion for interacting with the reciprocal protrusion of the slide, and the switching organ in the form of a lever is installed freely and equipped with its mechanism forced return to the middle position after shifting gears.

2. The switch according to claim 1, characterized in that the axis of the switching body is equipped with means for adjusting its position relative to the movable element, made in the form of a shoulder on the end of the axis, covered by a bowl-shaped nut, an external thread mounted on a thread on a part of a cylindrical bore of the auxiliary cavity of the movable element, and a locked threaded plug wrapped with a stop in the nut, while a gap is made between the plug and the end surface of the shoulder.

3. The switch according to claims 1 and 2, characterized in that the means for returning the movable element is a compression spring located between the stop of the movable element and the end wall of the side cavity of the housing.

4. The switch according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that at least one removable limiter is placed in the side cavity of the housing with the possibility of its interaction with the focus of the movable element.

5. The switch according to claims 1 to 4, characterized in that the free end of the gear selector lever is arranged to interact with the lever initial position controller.

6. The switch according to claims 1-5, characterized in that the spring-loaded latch is made in the form of a lever, the end of which, opposite the protrusion, is placed on the axis, and the spring is made of a leaf contacting the lever with one end, the other end of which is fixed in the groove of the spike, rigidly mounted in the housing.

7. The switch according to claims 1 to 6, characterized in that the mechanism for forcing the shift lever to return to the middle position is made in the form of a leaf spring, one end of which is rigidly fixed to the stationary axis of rotation of the lever, and the other in the body of the lever.

8. The switch according to paragraphs. 1 to 7, characterized in that the shift lever is equipped with a cable tensioner made in the form of a liner installed with limited mobility in the housing of the shift lever and provided with a protrusion in contact with an adjustable stop mounted in the housing of the shift lever.