Велосипедная втулка с внутренним переключением передач

Велосипедная втулка с внутренним переключением передач

Реферат

 

Изобретение относится к планетарным передачам, встроенным во втулку колеса велосипеда. В велосипедной втулке (10) в процессе переключения передач в сторону повышенной передачи мощность передается от ведущего элемента (22) на обойму (43) через вторую одностороннюю муфту (51) без участия муфты (45) сцепления. В процессе переключения передач в сторону пониженной передачи переключатель (49), установленный с возможностью поворота на оси (21) втулки, упирается в кулачковую поверхность (47) муфты (45) сцепления. При этом передаваемое муфте (45) сцепления приводное вращающее усилие преобразуется во вспомогательное усилие в осевом направлении муфты (45) сцепления для смещения муфты (45) сцепления даже при наличии большого сопротивления отключению первой односторонней муфты (50) или муфты (45) сцепления. Предлагаемое техническое решение обеспечивает легкость переключения передач даже при передаче приводного усилия во время движения. 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к велосипедной втулке, и в частности к втулке с внутренним переключением передач, которая может быть смонтирована на раме велосипеда для передачи мощности от входного элемента выходному элементу с определенным выбранным передаточным отношением зубчатой передачи.

Велосипеды, и особенно прогулочные велосипеды, которые называют также городскими, недороги и легки в управлении и поэтому широко используются для поездок на работу, в школу, за покупками. В велосипедах такого типа на заднем колесе иногда монтируется велосипедная втулка с внутренним переключением передач для того, чтобы ездить с большой скоростью по ровной местности или подниматься по склону с минимальной затратой усилий.

Велосипедная втулка с внутренним переключением передач обычно включает укрепленную на раме велосипеда ось втулки, корпус втулки, который может вращаться вокруг оси втулки, механизм планетарной передачи (планетарный механизм), размещенный внутри корпуса втулки, механизм переключения для выбора одного из множества трактов силовой передачи с введенным в него планетарным механизмом, и коленчатый рычаг для перемещения муфты сцепления (см. например, патент РФ 2019467, опубл. 15.04.94, МПК В 62 М 11/16). Эта конструкция является наиболее близкой и принята в качестве прототипа. Механизм переключения содержит муфту сцепления для переключения трактов силовой передачи посредством перемещения в осевом направлении и толкающий шток, который толкает муфту сцепления. Для управления переключением передач коленчатый рычаг связан, например, посредством тягового троса управления с рычагом переключения, смонтированным на руле.

В такой велосипедной втулке с внутренним переключением передач приведение в действие рычага переключения вызывает намотку и натяжение внутреннего троса тягового троса управления, что вызывает воздействие коленчатого рычага на толкающий шток, смещение муфты сцепления в одном осевом направлении и переключение передачи от более высокой на более низкую ступень скорости. Однако, когда внутренний трос ослабляется, муфта сцепления не может быть смещена в другую сторону одним только толкающим штоком. Соответственно, используется смещающее усилие возвратной пружины или т.п. для смещения муфты сцепления в другом осевом направлении и переключения зубчатой передачи, например, с более низкой на более высокую ступень скорости.

В описанной выше известной велосипедной втулке с внутренним переключением передач во время движения, когда велосипед приводится в движение педалями с приложением большого приводного усилия, между муфтой сцепления и частями, образующими планетарный механизм, создается большое сопротивление. В частности, когда прикладывается приводное усилие, увеличивается фрикционное усилие во взаимодействующих частях муфты сцепления и планетарного механизма, что затрудняет переключение зубчатых элементов посредством смещения муфты сцепления.

Для предотвращения этого муфта сцепления должна быть продвинута с достаточной силой, чтобы преодолеть фрикционные силы, когда внутренний трос натягивается и муфта сцепления подталкивается толкающим штоком, и это означает, что при намотке троса управления требуется более высокое усилие. Упругое усилие возвратной пружины также должно быть достаточно большим, чтобы преодолеть фрикционные силы, когда трос управления ослабляется, и муфта сцепления смещается обратно возвратной пружиной. Однако, если увеличить усилие возвратной пружины, то на толкающий шток нужно будет передавать усилие больше, чем усилие возвратной пружины, так что более высокое усилие потребуется при намотке внутреннего троса рычагом переключения.

Следовательно, необходимо повышенное усилие воздействия на рычаг переключения для того, чтобы обеспечить переключение передач независимо от направления переключения в положении, когда во время движения передается приводное усилие. По этой причине применительно к втулке с внутренним переключением передач трудно осуществлять переключение передач с небольшим рабочим усилием при работе педалями, когда передается приводное усилие.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение переключения передач в любом направлении и с легким рабочим усилием во втулке, даже когда приводное усилие приложено во время движения.

Велосипедная втулка с внутренним переключением передач в соответствии с изобретением представляет собой втулку, которая может быть смонтирована на раме велосипеда и в которой мощность от входного элемента передается на выходной элемент с определенным выбранным передаточным отношением; эта втулка включает ось втулки, ведущий элемент, трубчатый ведомый элемент, планетарный механизм, первую одностороннюю муфту, вторую и третью односторонние муфты, трубчатую муфту сцепления и элемент управления переключением. Ось втулки может быть зафиксирована на раме. Ведущий элемент установлен с возможностью вращения вокруг оси втулки и связан с входным элементом. Ведомый элемент выполнен с внутренней полостью, установлен с возможностью вращения вокруг оси втулки и связан с выходным элементом. Планетарный механизм размещен во внутренней полости ведомого элемента, передает мощность от ведущего элемента на ведомый и содержит центральную шестерню, выполненную заодно с осью втулки коаксиально ей, сателлит, входящий в зацепление с центральной шестерней, водило, на котором установлен сателлит с возможностью его вращения и которое установлено с возможностью его вращения вокруг оси втулки, и кольцевую шестерню (эпицикл или обойму), которая установлена с возможностью вращения вокруг оси втулки и зацепления с сателлитом на его внешней стороне. Первая односторонняя муфта расположена между обоймой и ведомым элементом, может передавать мощность только в одном направлении и может переключаться между состояниями передачи мощности и разрыва передачи мощности в состоянии под нагрузкой передаваемой мощности. Вторая и третья односторонние муфты расположены соответственно между ведущим элементом и обоймой и между водилом и ведомым элементом и передают мощность только в одном направлении. Муфта сцепления установлена на оси втулки с возможностью вращения и смещения в осевом направлении, и переключает посредством своего перемещения в осевом направлении ведущий элемент и водило между положением сцепления и положением расцепления, а также переключает первую одностороннюю муфту между состояниями передачи мощности и разрыва передачи мощности. Элемент управления переключением перемещает муфту сцепления в осевом направлении и взаимодействует с муфтой сцепления с возможностью преобразования вращающего приводного усилия муфты сцепления в ее перемещение в осевом направлении.

В этой втулке с внутренним переключением передач при вращении входного элемента в одном направлении и установке муфты сцепления с помощью элемента управления переключением в позицию пониженной передачи, в которой она отсоединяет ведущий элемент от водила и переводит первую одностороннюю муфту в состояние разрыва передачи мощности, вращение подается на обойму через ведущий элемент и вторую одностороннюю муфту и снимается с водила через планетарный механизм с понижением скорости на величину, определяемую отношением (число зубьев обоймы) : (число зубьев центральной шестерни + число зубьев обоймы). Это вращение с понижением передается через третью одностороннюю муфту от водила на ведомый элемент, и выходной элемент вращается в том же направлении с пониженной скоростью.

При вращении входного элемента в одном направлении и установке муфты сцепления с помощью элемента управления переключением в позицию прямой передачи, в которой она разделяет ведущий элемент и водило и переводит первую одностороннюю муфту в состояние передачи мощности, вращение передается на обойму через ведущий элемент и вторую одностороннюю муфту, при этом вращение от ведущего элемента передается на ведомый элемент через первую одностороннюю муфту, и выходной элемент вращается с той же скоростью в том же направлении.

При вращении входного элемента в одном направлении и установке муфты сцепления с помощью элемента управления переключением в позицию повышенной передачи, в которой она обеспечивает непосредственную связь ведущего элемента с водилом и переводит первую одностороннюю муфту в состояние передачи мощности, вращение передается на водило через ведущий элемент и муфту сцепления и снимается с обоймы через планетарный механизм с повышением скорости на величину, определяемую отношением (число зубьев центральной шестерни + число зубьев обоймы) : (число зубьев обоймы). Это вращение с повышением передается через первую одностороннюю муфту от обоймы на ведомый элемент, и выходной элемент вращается в том же направлении с повышенной скоростью.

При этом, когда муфта сцепления переводится из позиции пониженной передачи в позицию повышенной передачи через позицию прямой передачи, то даже если вращение подается на муфту сцепления, она будет просто свободно вращаться без передачи вращающего усилия, так что для перемещения муфты сцепления в этом направлении требуется очень небольшое усилие. В обратном случае, когда муфта сцепления переводится из позиции повышенной передачи в позицию прямой передачи, фрикционное сцепление между муфтой сцепления и водилом делает более затруднительным отсоединение муфты сцепления от водила, а когда муфта сцепления смещается из позиции прямой передачи в позицию пониженной передачи, происходит передача вращающего приводного усилия через первую одностороннюю муфту, которая соединяет водило с корпусом втулки, что делает затруднительным разрыв передачи мощности. Однако при взаимодействии элемента управления переключением с муфтой сцепления вращающее приводное усилие муфты сцепления преобразуется в смещение в осевом направлении, создается вспомогательное усилие, и вращающее приводное усилие велосипеда используется муфтой сцепления для облегчения ее перемещения в осевом направлении. Соответственно, требуется меньшее усилие для смещения муфты сцепления из позиции повышенной передачи в позицию пониженной передачи. Таким образом, переключение передач может осуществляться в любом направлении с небольшим усилием управления даже при передаче приводного усилия во время движения.

В соответствии со вторым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в первом исполнении, элемент управления переключением выполнен в виде примыкающей к оси втулки направляющей поверхности, переключателя для перемещения муфты сцепления в осевом направлении посредством его перемещения по направляющей поверхности, и толкающего элемента для передачи давления на переключатель, а муфта сцепления установлена с возможностью ударного контакта с переключателем и снабжена расположенной наклонно к оси втулки кулачковой поверхностью для преобразования вращающего приводного усилия в перемещение в осевом направлении при вращении в одном направлении при ударном контакте с переключателем.

В данном случае, когда переключатель вступает в ударный контакт с кулачковой поверхностью муфты сцепления, вследствие ее вращения в одном направлении он следует по кулачковой поверхности, и вращающее приводное усилие преобразуется в перемещение муфты сцепления в осевом направлении. Соответственно, с помощью простой конструкции достигается преобразование вращающего приводного усилия в перемещение в осевом направлении.

В соответствии с третьим исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана во втором исполнении, ось втулки снабжена прорезью, выполненной насквозь через ось втулки и закрученной по спирали в противоположном направлении относительно первого направления, а направляющая поверхность образована частью поверхности сквозной прорези и наклонена под определенным углом к оси втулки.

В данном исполнении, поскольку направляющая поверхность сквозной прорези имеет наклон относительно оси и закручена по спирали в направлении, противоположном первому направлению, то когда муфта сцепления вращается в первом направлении, а переключатель следует вверх по кулачковой поверхности, он прижимается кулачковой поверхностью к направляющей поверхности по всей длине своей части контакта с последней, и отойти в осевом направлении переключателю труднее, чем муфте сцепления. Далее, когда передается особенно большое приводное усилие, в осевом направлении скорее сместится переключатель, а не муфта сцепления, так что в этом положении, когда приводное усилие слишком велико, переключения передачи не произойдет, и это снижает ударные нагрузки при переключении передач и предотвращает повреждения частей механизма силовой трансмиссии вследствие повышенного приводного усилия.

В соответствии с четвертым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в третьем исполнении, прорезь с направляющей поверхностью наклонена к оси втулки под углом, лежащим в пределах от 10 до 50^o. Если угол наклона будет меньше 10^o, то переключатель будет иметь тенденцию к отходу в осевом направлении при прижиме к кулачковой поверхности. Однако, если угол будет больше 50^o, то при передаче давления на переключатель толкающим элементом сопротивление будет велико, и потребуется более высокое усилие управления для переключения передач.

В соответствии с пятым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в третьем или четвертом исполнении, угол наклона кулачковой поверхности муфты сцепления относительно оси втулки больше угла наклона прорези и заключен в пределах от 20 до 70^o. В результате того, что угол наклона кулачковой поверхности больше угла наклона прорези, угол направляющей поверхности, по которой перемещается переключатель, оказывается меньше угла наклона кулачковой поверхности при ударном контакте переключателя с муфтой сцепления, так что переключатель может отойти назад от кулачковой поверхности. Если угол наклона будет меньше 20^o, то наклон будет слишком крутым, и вращающее приводное усилие не может быть эффективно преобразовано в перемещение в осевом направлении, но если угол будет превышать 70^o, то наклон будет слишком пологим, и не будет достигнуто достаточное смещение в осевом направлении, и даже если вращающее приводное усилие будет преобразовано в перемещение в осевом направлении, муфту сцепления будет трудно отделить от водила, а следовательно, трудно будет перевести первую одностороннюю муфту из состояния передачи мощности в состояние разрыва передачи мощности.

В соответствии с шестым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в четвертом или пятом исполнении, переключатель выполнен с треугольным поперечным сечением и расположен в сквозной прорези таким образом, что его продольное направление перпендикулярно оси втулки. В данном случае обеспечивается возможность перемещения переключателя простой формы в закрученной по спирали сквозной прорези, и это перемещение может быть ограничено фрикционными силами. В частности, когда кулачковая поверхность вступает в ударный контакт с одной из треугольных поверхностей переключателя и прижимает его, другая его поверхность контактирует с направляющей поверхностью, и фрикционные силы затрудняют перемещение переключателя в осевом направлении. Во время смещения переключателя под действием толкающего элемента только одна его поверхность находится в контакте, а другая свободна, и это снижает сопротивление во время перемещения.

В соответствии с седьмым исполнением изобретения велосипедная втулка с внутренним переключением передач, как она описана в любом из исполнений со второго по шестое, снабжена первым смещающим элементом (первой винтовой пружиной) для смещения (прижима) муфты сцепления в сторону водила, вторым смещающим элементом (второй винтовой пружиной) для смещения (прижима) переключателя в сторону муфты сцепления и третьим смещающим элементом (третьей винтовой пружиной), расположенным между переключателем и муфтой сцепления и предназначенным для отжима этих двух элементов в противоположных направлениях посредством упругой силы до ударного контакта переключателя с муфтой сцепления при толкающем воздействии на них.

Здесь, поскольку муфта сцепления прижимается в сторону водила первым смещающим элементом, когда муфта сцепления вводится в зацепление с водилом во время своего движения в сторону повышенной передачи, даже если они не находятся в положении кинематической связи, они легко могут войти в зацепление с помощью вращения муфты сцепления. Далее, поскольку переключатель прижимается в сторону муфты сцепления вторым смещающим элементом, муфта сцепления может быть надежно смещена в сторону пониженной передачи, когда она движется в ее сторону. Кроме того, поскольку переключатель и муфта сцепления отжимаются друг от друга третьим смещающим элементом, то даже если переключатель упирается в кулачковую поверхность во время переключения на пониженную передачу, переключатель и кулачковая поверхность отделятся друг от друга, если муфта сцепления отделится от водила. Соответственно, кулачковая поверхность не будет ударять по переключателю в процессе движения, и шум не будет возникать.

В соответствии с восьмым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в седьмом исполнении, третий смещающий элемент выполнен в виде винтовой пружины, ограниченной до определенной общей длины. В этом случае может быть отрегулировано смещающее прижимное усилие на момент ударного контакта переключателя с муфтой сцепления. Это означает, что когда сопротивление отделению невелико, зазор между переключателем и муфтой сцепления будет равен установленной длине данного смещающего элемента, так что муфта сцепления будет позиционирована более точно.

В соответствии с девятым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в седьмом или восьмом исполнении, толкающий элемент передает на переключатель давление, прижимая его к водилу. В этом случае, когда переключатель не находится под давлением, муфта сцепления находится в позиции пониженной передачи, а когда на него передается давление, она смещается из позиции прямой передачи в позицию повышенной передачи.

В соответствии с десятым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в девятом исполнении, этот толкающий элемент выполнен в виде стержнеобразного элемента, а смещающие прижимные усилия трех смещающих элементов таковы, что второй смещающий элемент выполнен самым сильным, третий смещающий элемент слабее, а первый смещающий элемент слабее всех. В этом случае, когда толкающий элемент отступает в сторону, противоположную направлению его толкающего усилия, смещающее прижимное усилие второго смещающего элемента больше, чем усилия других смещающих элементов, так что муфта сцепления может быть смещена вторым смещающим элементом. Далее, поскольку смещающее усилие третьего смещающего элемента больше, чем усилие первого смещающего элемента, переключатель не так легко передаст ударное воздействие упорного усилия на муфту сцепления, когда на него давит толкающий элемент, так что муфта сцепления перемещается в сторону повышенной передачи первым смещающим элементом.

В соответствии с одиннадцатым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в девятом исполнении, толкающий элемент выполнен в виде управляющего элемента, представляющего стержень определенной длины, исполнительного элемента, имеющего возможность относительного перемещения в осевом направлении на удаленном конце управляющего элемента, и смещающего элемента, расположенного между управляющим и исполнительным элементами с возможностью их отжима в противоположных направлениях, причем переключатель установлен с возможностью передачи давления на муфту сцепления в обоих осевых направлениях, смещающий элемент является первым смещающим элементом, а смещающие усилия установлены такими, что первый смещающий элемент выполнен самым сильным, второй смещающий элемент слабее, а третий смещающий элемент слабее всех.

В этом случае, поскольку смещающее усилие первого смещающего элемента больше усилия второго смещающего элемента, переключатель может быть смещен толкающим элементом в сторону повышенной передачи против действия второго смещающего элемента, так что муфта сцепления перемещается со стороны пониженной передачи в сторону повышенной передачи. В результате переключатель передает давление на муфту сцепления, и она смещается в сторону повышенной передачи. Когда толкающий элемент отступает в противоположную толкающему усилию сторону, смещающее усилие второго смещающего элемента больше усилия третьего смещающего элемента, так что муфта сцепления может быть смещена вторым смещающим элементом.

Далее, поскольку первый смещающий элемент, который имеет наибольшее усилие, вставлен в толкающий элемент, число его витков может быть увеличено, и жесткость пружины будет снижена. В результате жесткость других смещающих элементов может быть также снижена, что дает возможность снизить усилие управления в общем процессе переключения передач. Кроме того, поскольку смещающее прижимное усилие второго смещающего элемента больше усилия третьего смещающего элемента, переключатель надежно передает толкающее усилие муфте сцепления в тот момент, когда требуется вспомогательное усилие во время ее перемещения первым смещающим элементом в сторону пониженной передачи.

В соответствии с двенадцатым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в седьмом или восьмом исполнении, толкающий элемент передает на переключатель давление, прижимая его к муфте сцепления. В этом случае, когда переключатель не находится под давлением, муфта сцепления находится в позиции повышенной передачи, а когда на него передается давление, она перемещается из позиции прямой передачи в позицию пониженной передачи.

В соответствии с тринадцатым исполнением изобретения в велосипедной втулке с внутренним переключением передач, как она описана в двенадцатом исполнении, толкающий элемент выполнен в виде управляющего элемента, представляющего стержень определенной длины, исполнительного элемента, имеющего возможность относительного перемещения в осевом направлении на удаленном конце управляющего элемента, и смещающего элемента, расположенного между управляющим и исполнительным элементами с возможностью их отжима в противоположных направлениях, причем переключатель установлен с возможностью передачи давления на муфту сцепления в обоих осевых направлениях, смещающий элемент является вторым смещающим элементом, а смещающие усилия установлены такими, что второй смещающий элемент выполнен самым сильным, третий смещающий элемент слабее, а первый смещающий элемент слабее всех.

В этом случае, поскольку смещающее усилие второго смещающего элемента больше усилия первого смещающего элемента, переключатель может быть смещен толкающим элементом в сторону пониженной передачи против действия второго смещающего элемента, так что муфта сцепления перемещается со стороны повышенной передачи в сторону пониженной передачи. В результате переключатель передает давление на муфту сцепления, и она смещается в сторону пониженной передачи. Кроме того, поскольку смещающее усилие второго смещающего элемента больше усилия третьего смещающего элемента, переключатель надежно передает толкающее усилие муфте сцепления в тот момент, когда требуется вспомогательное усилие во время перемещения в сторону пониженной передачи. Когда же толкающий элемент отступает в противоположную толкающему усилию сторону, и на муфту сцепления действует смещающее усилие первого смещающего элемента, смещающее усилие третьего смещающего элемента больше усилия первого смещающего элемента, так что муфта сцепления может быть смещена в сторону повышенной передачи в положении, когда муфта сцепления и переключатель удалены друг от друга третьим смещающим элементом.

Далее изобретение будет описано подробно со ссылками на чертежи, на которых изображено: на фиг.1 - вид сбоку велосипеда с втулкой согласно изобретению; на фиг.2 - конструкция втулки с внутренним переключением передач в вертикальном поперечном сечении; на фиг. 3 - показанный с увеличением вид втулки с внутренним переключением передач в позиции включения пониженной передачи; на фиг.4 - вид в перспективе приводного механизма; на фиг. 5 - схематичное изображение относительного положения переключателя и кулачковой поверхности; на фиг.6 - продольное сечение толкающего штока; на фиг.7 - вид, соответствующий фиг.3 и представляющий втулку с внутренним переключением передач в позиции прямой передачи; на фиг.8 - вид, соответствующий фиг.3 и представляющий втулку с внутренним переключением передач в позиции повышенной передачи; на фиг.9 - вид, соответствующий фиг.3 и представляющий второй пример выполнения; на фиг.10 - вид, соответствующий фиг, 3 и представляющий третий пр имер выполнения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Первый пример выполнения Общая компоновка Велосипед, в котором применено изобретение, показан на фиг.1 в виде прогулочного велосипеда, который содержит раму 1, включающую каркас 2 из двух элементов и переднюю вилку 3, рулевой узел 4, узел привода 5, переднее колесо 6, заднее колесо 7, на котором смонтирована трехскоростная втулка 10 с внутренним переключением передач, переднее тормозное устройство 8 и устройство 9 управления переключением передач для удобного ручного дистанционного управления втулкой с внутренним переключением.

На раме 1 смонтированы различные узлы, включая седло 11, рулевой узел 4, переднее колесо 6 и заднее колесо 7.

Рулевой узел 4 имеет стойку 14, закрепленную в верхней части передней вилки 3, и рулевую поперечину 15, зафиксированную на стойке 14. Тормозной рычаг 16, который составляет часть переднего тормозного устройства 8, ручка 17 и устройство 9 управления переключением передач смонтированы на правом конце рулевой поперечины 15. Устройство 9 управления переключением передач смонтировано на тормозном рычаге 16 с его внутренней стороны и связано со втулкой 10 с внутренним переключением с помощью троса 73 управления переключением, состоящего из внутреннего троса и внешней оболочки. Устройство 9 управления переключением передач имеет обычную конструкцию, включающую рычаг намотки для наматывания внутреннего троса и рычаг освобождения, который освобождает намотку, выполненную рычагом намотки, и отпускает внутренний трос; устройство как таковое не описывается здесь подробно.

Узел привода 5 включает зубчатый рычаг (звездочку) 18 с педалями, установленную в нижней части (на нижнем кронштейне) каркаса 2 рамы, цепь 19, которая огибает звездочку с педалями, и втулку 10 с внутренним переключением передач.

Конструкция втулки с внутренним переключением передач.

Втулка 10 с внутренним переключением передач представляет собой снабженную тормозом инерционного движения втулку с трехступенчатой трансмиссией, включающей тракты силовой передачи для пониженной передачи, прямого привода и повышенной передачи. Как показано на фиг.2, втулка 10 с внутренним переключением передач имеет ось 21 втулки, зафиксированную на задней собачке 2а каркаса 2 рамы велосипеда, ведущий элемент 22, охватывающий внешнюю поверхность одного конца оси 21 втулки, корпус 23 втулки, также охватывающий внешнюю поверхность оси 21 втулки и ведущий элемент 22, механизм планетарной передачи (планетарный механизм) 24, приводной механизм 25 для выбора тракта силовой передачи, коленчатый рычаг 26 для приведения в действие приводного механизма 25, и тормоз 27 инерционного движения.

Как показано на фиг.2 и 3, ось 21 втулки представляет собой элемент в форме круглого стержня, имеющего больший диаметр в средней части и два конца меньшего диаметра с нанесенной на них резьбой. В оси 21 втулки выполнен внутренний осевой рабочий канал 21а, который проходит от ее правого конца до середины, как показано на фиг.2. Сквозная прорезь 21b, которая проходит через ось 21 втулки, выполнена вблизи от глухого конца внутреннего рабочего канала 21а. Сквозная прорезь 21Ь проходит насквозь через ось 21 втулки наклонно под определенным углом к ее оси (см. фиг.5) и выполнена по спирали с ходом спирали в сторону, противоположную прямому направлению вращения, то есть справа налево на фиг.5. Эту сквозную прорезь 21b выполняют путем применения сверла определенного диаметра для сверления через ось сквозных отверстий, а затем сверло подают к центру в осевом направлении, одновременно медленно поворачивая ось 21 втулки в прямом направлении вращения. В результате сквозная прорезь 21b имеет форму непрерывной спирали, в которой пересекающиеся на обоих концах сквозные отверстия постепенно поворачиваются по мере смещения в осевом направлении. Угол наклона прорези должен лежать в пределах от 10 до 50^o.

Один конец ведущего элемента 22 поворотно установлен на оси 21 втулки посредством шариков 30 и внутреннего конуса 31 втулки, а звездочка 32 втулки укреплена на одном конце ведущего элемента. На другом конце ведущего элемента 22 на его внутренней поверхности выполнено множество проходящих в осевом направлении внутренних пилообразных зубьев 22а.

Корпус 23 втулки выполнен в виде трубчатого элемента, и в его внутренней полости 23а размещены ведущий элемент 22 и планетарный механизм 24. Корпус 23 втулки установлен с возможностью вращения вокруг оси 21 втулки с опорой на шарики 33 и 34 и внутренний конус 35. Фланцы 36 и 37 для крепления спиц 7а (см. фиг.1) укреплены вблизи обоих концов наружной поверхности корпуса 23 втулки.

Конструкция планетарного механизма Планетарный механизм 24 содержит центральную шестерню 40, которая выполнена заодно с осью 21 втулки коаксиально ей, водило 41, установленное на оси 21 втулки, три сателлита 42 (только один из них показан на чертеже), входящие в зацепление с центральной шестерней 40, и обойму 43.

Водило 41 представляет собой трубчатый элемент и установлено на оси 21 втулки с возможностью вращения. В водиле 41 выполнены три гнезда 41а, расположенных по окружности, и в них на пальцах 44 установлены с возможностью вращения сателлиты 42. На одном конце водила 41 на его внутренней поверхности выполнены внутренние пилообразные зубья 41b, а на другом конце на наружной поверхности выполнены наружные пилообразные зубья 41с (см. фиг.1).

Обойма 43 имеет форму, близкую к цилиндрической и размещена от сателлитов 42 до наружной поверхности ведущего элемента 22. Внутренние зубья 43b выполнены на внутренней поверхности обоймы на ее конце, удаленном от ведущего элемента 22. Сателлиты 42 входят в зацепление с центральной шестерней 40, как уже было упомянуто, а также с внутренними зубьями 43b обоймы 43.

У одного конца обоймы 43 выполнено гнездо 43а, и в этом гнезде 43а на пальце 54 установлена с возможностью поворота собачка 53, которая образует часть первой односторонней муфты 50, как показано на фиг.4. Собачка 53 прижимается в поднятую позицию спиральной пружиной 55 кручения. Первая односторонняя муфта 50 передает приводное усилие вращения от обоймы планетарного механизма 24 на корпус 23 втулки только при прямом направлении вращения. Собачка 53 входит в зацепление с зубьями 23b храповика, расположенными на внутренней поверхности корпуса 23 втулки, только тогда, когда обойма планетарного механизма 24 вращается в прямом направлении. Даже в положении передачи приводного усилия, при котором обойма планетарного механизма 24 вращается в прямом направлении, эта первая односторонняя муфта 50 может переключаться из положения замыкания трансмиссии, при котором собачка 53 введена в зацепление с зубьями 23b храповика, в положение размыкания трансмиссии с отведением от зубьев 23b храповика путем смещения муфты, как будет описано далее.

Вторая односторонняя муфта 51, которая передает приводное усилие вращения от ведущего элемента 22 на обойму планетарного механизма 24 только в переднем направлении вращения, установлена между ведущим элементом 22 и обоймой планетарного механизма 24. Третья односторонняя муфта 52, которая передает приводное усилие вращения от водила 41 на корпус 23 втулки только в прямом направлении вращения, расположена между водилом 41 и корпусом 23 втулки. Третья односторонняя муфта 52 имеет трубчатый охватывающий корпус 56 с внутренними пилообразными зубьями 56а, расположенными на внутренней поверхности с одного конца. Эти внутренние пилообразные зубья 56а входят в зацепление с наружными пилообразными зубьями 41с на водило 41, и охватывающий корпус 56 муфты вращается вместе с водилом 41 как одно целое. Две указанные односторонние муфты 51 и 52, в отличие от первой односторонней муфты 50, не могут переключаться в положении замыкания трансмиссии (передачи приводного усилия).

Конструкция приводного механизма Приводной механизм 25 используется для выбора тракта силовой передачи и включает муфту 45 сцепления и элемент 46 управления переключением.

Муфта 45 сцепления переключает ведущий элемент 22 и водило 41 между позициями взаимного зацепления и расцепления, а также переключает первую одностороннюю муфту 50 между положениями передачи мощности и разрыва тракта передачи мощности. Муфта 45 сцепления установлена на наружной поверхности оси 21 втулки с возможностью вращения и смещения в осевом направлении.

Как показано на фиг.4, муфта 45 сцепления выполнена в виде трубчатого элемента, имеющего на одном конце наружные пилообразные зубья 45а, которые могут входить в зацепление с внутренними пилообразными зубьями 22а. На другом конце муфты 45 сцепления выполнена часть 45b увеличенного диаметра с наружными пилообразными зубьями 45с на наружной поверхности. Наружные пилообразные зубья 45с выполнены с возможностью введения в зацепление с внутренними пилообразными зубьями 41b на водиле 41. Между одним концом муфты 45 и частью 45b увеличенного диаметра выполнена конусная поверхность 45d. Эта конусная поверхность 45d предусмотрена для того, чтобы опускать собачку 53 первой односторонней муфты 50 из поднятой позиции (позиции передачи мощности), показанной на фиг.4 сплошными линиями, в отведенную (нерабочую) позицию, т. е. позицию разрыва тракта передачи мощности, показанную штрих-пунктиром. Когда муфта 45 сцепления смещается слева направо в позицию пониженной передачи, собачка 53 следует по конусной поверхности 45d вверх на часть 45b увеличенного диаметра и опускается (разворачивается) в нерабочую позицию, Как показано на фиг.3, на внутренней поверхности муфты 45 сцепления выполнены два уступа 45е и 45f, отстоящих друг от друга в осевом направлении. Как показано на фиг.4, на левом уступе 45f выполнены неско