Устройство управления переключением передач велосипеда (варианты)

Устройство управления переключением передач велосипеда (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к автоматическому переключению передач в зависимости от скорости велосипеда. С помощью блока управления переключением передач ступени скорости переключаются вверх при увеличении скорости велосипеда (первая передача -Т3). При этом устанавливается режим повышенной передачи. В этом режиме, если скорость велосипеда понизится, блок управления включит третью передачу (Т1), при которой ступени скорости переключаются вниз и в которой значения ступеней скорости более низкие, чем во второй передаче (Т2). Вторая передача (Т2) обеспечивает переключение ступеней скорости вниз при понижении скорости велосипеда, если не установлен режим повышенной передачи. При этом устанавливается режим пониженной передачи. В этом режиме, если скорость велосипеда повысится, блок управления включит четвертую передачу (Т4), которая обеспечивает переключение ступеней скорости вверх и в которой значения ступеней скорости более высокие, чем в первой передаче (Т3). Режим повышенной или пониженной передачи устанавливается, когда производится переключение, для того, чтобы скорость изменялась на передаче (третьей - Т1 или четвертой - Т4), отличной от обычных передач переключения (первой - Т3 или второй - Т2), чтобы ускорить переключение передач. Предлагаемое техническое решение направлено на обеспечение удобства эксплуатации. 4 c. и 6 з.п.ф-лы, 16 ил.

Область техники Настоящее изобретение относится к устройству управления переключением передач, в частности к велосипедному устройству переключения передач для автоматического переключения нескольких ступеней скорости механизма переключения в соответствии с определенной скоростью велосипеда.

Уровень техники Известные велосипеды снабжены механизмами переключения передач, содержащими несколько ступеней скорости. Эти механизмы переключения могут быть выполнены в виде механизмов с внешним переключением передач или механизмов с внутренним переключением передач. Механизм с внешним переключением передач содержит, например, зубчатую втулку, имеющую несколько зубчатых колес, установленных на заднем колесе, и сбрасыватель для перемещения цепи между зубчатыми колесами. Механизм с внутренним переключением передач имеет втулку с внутренним переключением передач. Эти механизмы переключения соединены с помощью тросиков переключения с рычагами переключения, закрепленными на рукоятках или т.п. В велосипедах, снабженных такими механизмами переключения, оптимальные ступени скорости, соответствующие условиям езды, могут быть выбраны с помощью ручного управления рычагами переключения.

Однако рычаги переключения чаще всего расположены на рукоятке рядом с тормозными рычагами. При уменьшении скорости (во время торможения) тормозные рычаги и рычаги переключения должны управляться одновременно, что приводит к ухудшению условий переключения. Принимая это во внимание, предложено устройство управления переключением передач для автоматического переключения ступеней скорости в соответствии со скоростью велосипеда (выложенная патентная заявка Японии 8-113131). В этом устройстве управления время переключения изменяется в зависимости от величины повышения или понижения скорости. При этом целью является уменьшение времени переключения в условиях быстрого увеличения или уменьшения скорости для снижения дискомфорта велосипедиста.

Вышеупомянутый традиционный механизм позволяет управлять временем переключения не только с учетом скорости, но также и с учетом ускорения. Исходя из этого, возникает необходимость в обеспечении механизма датчиками ускорения или в установке методики типового расчета ускорения на основе скорости. Следовательно, существует вероятность того, что потребуется сложное автоматическое управление переключением и что реакция на управляющее воздействие будет замедленной. К тому же процесс управления еще более осложняется из-за того, что ступени скорости должны быть определены на основе комплексных двухразмерных таблиц, в которых используются и скорость, и ускорение.

Сущность изобретения Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение удобства эксплуатации устройства управления переключением передач велосипеда в процессе переключения передач, основанном на простой программе управления.

Велосипедное устройство управления переключением передач в соответствии с первым вариантом исполнения изобретения, представляющее собой устройство для автоматического переключения нескольких ступеней скорости механизма переключения в зависимости от измеренной скорости велосипеда, содержит средство ввода скорости велосипеда, первое средство переключения передачи на повышенную, первое средство переключения передачи на пониженную, средство установки режима повышенной передачи, второе средство переключения передачи на пониженную, средство установки режима пониженной передачи и второе средство переключения передачи на повышенную.

Средство ввода скорости велосипеда представляет собой устройство для введения измеренной скорости велосипеда. Первое средство переключения передачи на повышенную представляет собой устройство для переключения ступеней скорости с низшей ступени на высшую ступень, когда велосипед находится в положении первой передачи. Первое средство переключения передачи на пониженную представляет собой устройство для переключения ступеней скорости с высшей ступени на низшую ступень, когда велосипед находится в положении второй передачи. Средство установки режима повышенной передачи представляет собой устройство для установки режима повышенной передачи, когда приведено в действие первое средство переключения передачи на повышенную. Второе средство переключения передачи на пониженную представляет собой устройство для переключения ступеней скорости с высшей ступени на низшую, когда установлен режим повышенной передачи, и скорость велосипеда переведена со второй передачи на более низкую, третью передачу. Средство установки режима переключения передачи на пониженную представляет собой устройство установки режима пониженной передачи, когда приведено в действие первое средство переключения передачи на пониженную. Второе средство переключения передачи на повышенную представляет собой устройство для переключения ступеней скорости с низшей ступени на высшую, когда установлен режим пониженной передачи, и скорость велосипеда переведена с первой передачи на более высокую, четвертую передачу.

При использовании этого устройства управления переключением передач ступени скорости переключаются на одну ступень, когда велосипед начинает движение, разгоняется и достигает первой передачи. Устанавливается режим повышенной передачи. Во время этого режима ступени скорости остаются в таком положении до тех пор, пока не достигнут третьей передачи (которая является более низкой, чем вторая передача), а после установки третьей передачи они переключаются на более низкую ступень. В то же время ступени скорости переключаются на более низкую ступень, когда во время торможения скорость достигает второй ступени при условии, что режим пониженной передачи еще не установлен. Таким образом, устанавливается режим пониженной передачи, во время которого ступени скорости остаются в этом положении до тех пор, пока они не достигнут четвертой передачи (которая является более высокой, чем первая передача), а после введения четвертой передачи они переключаются на более высокую ступень.

В этом случае каждое срабатывание переключения передач устанавливает режим повышенной или пониженной передачи, причем переключение производится при скорости (четвертой или третьей), отличной от обычной скорости переключения (первой или второй), и время переключения изменяется. В частности, время переключения снижено таким образом, что цепь перемещается на более низкую, третью передачу, когда понижение передачи производится в режиме пониженной передачи, и на более высокую, четвертую передачу, когда повышение передачи производится а режиме пониженной передачи, причем переключение производится при более высоких скоростях во время повышения передачи и при более низких скоростях во время понижения передачи. Обычное время переключения таким образом уменьшается. В результате этого может быть сокращено бесполезное последующее переключение передач (на холостом ходу), а удобное переключение может быть произведено при уменьшенном времени переключения. Кроме того, удобное переключение может осуществляться с помощью простой процедуры управления, поскольку время переключения устанавливается только на основе скорости.

В соответствии со вторым вариантом исполнения изобретения велосипедное устройство управления переключением передач, представляющее собой устройство для автоматического переключения нескольких ступеней скорости механизма переключения в зависимости от определенной скорости велосипеда, содержит средство ввода скорости велосипеда, первое средство переключения передачи на повышенную, первое средство переключения передачи на пониженную, средство установки режима повышенной передачи, второе средство переключения передачи на пониженную, средство установки режима пониженной передачи, второе средство переключения передачи на повышенную, средство отмены режима повышенной передачи и средство отмены режима пониженной передачи. Средство ввода скорости велосипеда представляет собой устройство для введения измеренной скорости велосипеда. Первое средство переключения передачи на повышенную представляет собой устройство для переключения ступеней скорости с низшей ступени на высшую ступень, когда велосипед находится в положении первой передачи. Первое средство переключения передачи на пониженную представляет собой устройство для переключения ступеней скорости с высшей ступени на низшую ступень, когда велосипед находится в положении второй передачи. Средство установки режима повышенной передачи представляет собой устройство для установки режима повышенной передачи, когда приведено в действие первое средство переключения передачи на повышенную. Второе средство переключения передачи на пониженную представляет собой устройство для переключения ступеней скорости с высшей ступени на низшую, когда установлен режим повышенной передачи, и скорость велосипеда переведена со второй передачи на более низкую, третью передачу. Средство установки режима пониженной передачи представляет собой устройство для установки режима пониженной передачи, когда приведено в действие первое средство переключения передачи на пониженную. Второе средство переключения передачи на повышенную представляет собой устройство для переключения ступеней скорости с низшей ступени до высшей, когда установлен режим пониженной передачи, и скорость велосипеда переведена с первой передачи на более высокую, четвертую передачу. Средство отмены режима повышенной передачи представляет собой устройство для вывода из режима повышенной передачи. Средство отмены режима пониженной передачи представляет собой устройство для вывода из режима пониженной передачи.

В этом варианте изобретения устройство по первому варианту дополнительно снабжено средствами для отмены установленных режимов пониженной и повышенной передачи. Даже когда эти режимы установлены, они отменяются, как только предписанные условия удовлетворены, и выбирается первая или вторая передача в соответствии с обычным коротким временем переключения.

Далее, велосипедное устройство управления переключением передач, как оно определено во втором исполнении, предусматривает, что средство отмены режима повышенной передачи отключает режим повышенной передачи на пятой передаче, являющейся более высокой, чем первая передача, а средство отмены пониженной передачи отключает режим пониженной передачи на шестой передаче, являющейся более низкой, чем вторая передача. В этом случае вибрация (дребезжание) вблизи скорости переключения менее вероятна, поскольку каждый режим отменяется в соответствии со временем, большим, чем обычное время переключения.

Кроме того, велосипедное устройство управления переключением передач предусматривает, что средство отмены режима повышенной передачи и средство отмены режима пониженной передачи имеют, соответственно, группу элементов (набор шестерен) пятой передачи и группу элементов (набор шестерен) шестой передачи, обеспеченных соответствующими установками для пятой и шестой передач каждой из ступеней скорости. При этом каждый режим может быть отменен с помощью простой программы управления, в которой текущая скорость велосипеда сравнивается со ступенями скорости, разбитыми на группы скорости.

Кроме того, устройство управления переключением передач предусматривает, что средство отмены режима пониженной передачи отключает режим пониженной передачи, когда скорость велосипеда достигает скорости, которая согласуется с каким-нибудь из элементов (шестерен) шестой передачи, соответствующих ступеням скорости группы элементов шестой передачи, или когда первое или второе средства переключения передачи на повышенную приведены в действие. При этом отмена режима пониженной передачи может быть обеспечена.

Кроме того, устройство управления переключением передач предусматривает, что средство отмены режима повышенной передачи отключает режим повышенной передачи, когда скорость велосипеда достигает значения, которое согласуется с каким-нибудь из элементов (шестерен) пятой передачи, соответствующих ступеням скорости группы элементов пятой передачи, или когда первое или второе средства пониженной передачи приведены в действие. При этом может быть обеспечена отмена режима повышенной передачи.

Далее, устройство управления переключением передач предусматривает, что первое и второе средства повышенной передачи имеют, соответственно, группу элементов (набор шестерен) первой передачи и группу элементов четвертой передачи, обеспеченные соответствующими установками для первой и четвертой передач, которые соответствуют повышенной передаче на каждой ступени скорости; первое и второе средства переключения передачи на пониженную имеют, соответственно, группу элементов (набор шестерен) второй передачи и группу элементов (набор шестерен) третьей передачи, обеспеченные соответствующими установками для второй и третьей передач, которые соответствуют пониженной передаче на каждой ступени скорости. При этом переключение передач может быть осуществлено в соответствии с простой программой управления, в которой текущая скорость велосипеда сравнивается со ступенями скорости, разбитыми на группы скоростей.

В соответствии с третьим вариантом исполнения изобретения велосипедное устройство управления переключением передач, представляющее собой устройство для автоматического переключения нескольких ступеней скорости механизма переключения в зависимости от определенной скорости велосипеда, содержит средство ввода скорости велосипеда, средство переключения передачи на повышенную, первое средство поддержания переключения передач, первое средство переключения передачи на пониженную, второе средство поддержания переключения передач, и второе средство переключения передачи на пониженную. Средство ввода скорости велосипеда представляет собой устройство для введения измеренной скорости велосипеда.

Средство переключения передачи на повышенную представляет собой устройство для повышения ступеней скорости, когда скорость велосипеда возрастает выше скорости А. Первое средство поддержания переключения передач представляет собой устройство для поддержания включенных на повышенную передачу ступеней скорости, когда скорость велосипеда превышает скорость А, но все еще ниже более высокой скорости В. Первое средство переключения передачи на пониженную представляет собой устройство для понижения передачи ступеней скорости с помощью первого средства поддержания переключения передач, когда скорость велосипеда падает до скорости С, значение которой ниже, чем скорость А. Второе средство поддержания переключения передач - это устройство для поддержания включенных на повышенную передачу ступеней скорости, когда скорость велосипеда превышает скорость В, но все еще ниже более высокой скорости D. Второе средство переключения передачи на пониженную представляет собой устройство для понижения передачи ступеней скорости с помощью второго средства поддержания переключения передач, когда скорость велосипеда падает до скорости Е. значение которой ниже скорости В, но выше скорости А.

Устройство управления переключением передач переключается вверх на одну ступень, когда скорость велосипеда поднимается выше скорости А. Повышенная ступень скорости поддерживается до тех пор, пока скорость велосипеда остается выше скорости А, но ниже скорости В, и эта ступень скорости также поддерживается, пока скорость велосипеда остается ниже скорости D. Устройство переключается вниз на одну ступень, когда скорость велосипеда падает до скорости С, оставаясь ниже скорости В, а также понижающее переключение осуществляется тогда, когда скорость велосипеда падает до скорости Е после подъема выше скорости В. При этом скорость понижающего переключения ниже (а время понижающего переключения больше), чем при скорости вышеупомянутой скорости В, так как эта скорость достигается одиночным воздействием повышающего переключения. Как результат, вероятность возникновения вибраций, вызванных повышенной передачей; меньше, даже когда осуществляется такое переключение на повышенную передачу.

В соответствии с четвертым вариантом исполнения изобретения велосипедное устройство управления переключением передач, представляющее собой устройство для автоматического переключения нескольких ступеней скорости механизма переключения в зависимости от определенной скорости велосипеда, содержит средство ввода скорости велосипеда, средство переключения передачи на пониженную, первое средство поддержания переключения передач, первое средство переключения передачи на повышенную, второе средство поддержания переключения передач и второе средство переключения передачи на повышенную. Средство ввода скорости велосипеда представляет собой устройство для введения измеренной скорости велосипеда. Средство переключения передачи на пониженную представляет собой устройство для понижения ступеней скорости, когда скорость велосипеда падает ниже скорости А. Первое средство поддержания переключения передач представляет собой устройство для поддержания включенных на пониженную передачу ступеней скорости, когда скорость велосипеда падает ниже скорости А, но все еще выше более низкой скорости В. Первое средство переключения передачи на повышенную представляет собой устройство для повышения ступеней скорости с помощью первого средства поддержания переключения передач, когда скорость велосипеда возрастает до скорости С, значение которой выше, чем скорость А. Второе средство поддержания переключения передач представляет собой устройство для поддержания включенных на повышенную передачу ступеней скорости, когда скорость велосипеда падает ниже скорости В, но все еще выше более низкой скорости D. Второе средство переключения передачи на повышенную представляет собой устройство для повышения ступеней скорости с помощью второго устройства поддержания переключения передач, когда скорость велосипеда возрастает до скорости Е, значение которой выше скорости В, но ниже скорости А.

Устройство управления переключением передач переключается вниз на одну ступень, когда скорость велосипеда падает ниже скорости А. Пониженная ступень скорости поддерживается до тех пор, пока скорость велосипеда остается ниже скорости А, но выше скорости В, и эта ступень скорости также поддерживается, пока скорость велосипеда остается выше скорости D. Устройство переключается вверх на одну ступень, когда скорость велосипеда возрастает до скорости С, оставаясь выше скорости В, а также повышающее переключение осуществляется тогда, когда скорость велосипеда возрастает до скорости Е после падения ниже скорости В. При этом скорость повышающего переключения выше (а время понижающего переключения меньше), чем при скорости ниже упомянутой скорости В, пока эта скорость достигается одиночным воздействием понижающего переключения. В результате, вероятность возникновения вибраций, вызванных пониженной передачей, меньше, даже когда осуществляется такое переключение передачи на пониженную передачу.

Перечень фигур чертежей Особенности и преимущества объекта изобретения поясняются далее прилагаемыми чертежами, на которых подробно показаны предпочтительные примеры исполнения изобретения: фиг. 1 - вид сбоку велосипеда, в котором использован пример исполнения настоящего изобретения; фиг.2 - наклонный вид рулевой части велосипеда; фиг.3 - блок-схема структуры системы управления; фиг.4 - схема, иллюстрирующая примеры таблиц скоростей; фиг. 5 - продольный разрез втулки с внутренним переключением передач, управляемой в соответствии с примером исполнения изобретения; фиг. 6 - схема взаимодействия между приводными кулачками и первой центральной шестерней, когда велосипед находится на четвертой передаче; фиг.7 - схематическое изображение увеличенного поперечного сечения механизма блокировки во время обычной езды; фиг. 8 - схематическое изображение увеличенного поперечного сечения заблокированного механизма блокировки; фиг. 9 - схематическое изображение операции блокирования механизма блокировки и механизма блокировки во время езды; фиг.10 - вид спереди стопорного кольца; фиг. 11 - блок-схема последовательности операций основной программы управления переключением передач; фиг.12 - блок-схема последовательности операций программы Р шкалы; фиг. 13 - блок-схема последовательности операций программы регистрации пароля; фиг.14 - блок-схема программы автоматического переключения передач 1; фиг.15 - блок-схема программы автоматического переключения передач 2; фиг.16 - блок-схема программы ручного переключения передач.

Примеры конкретного выполнения изобретения На фиг. 1 велосипед, в котором использовано настоящее изобретение, показан в виде прогулочного велосипеда, содержащего раму 1 с каркасом 2 из двух замкнутых элементов и передней вилкой 3; рулевой узел 4; узел привода 5; переднее колесо 6; заднее колесо 7, на котором смонтирована четырехскоростная втулка 10 с внутренним переключением передач; переднее и заднее тормозные устройства 8 (на чертеже показано только переднее тормозное устройство); и устройство 9 управления переключением передач для удобного управления втулкой 10 с внутренним переключением.

На раме 1 смонтированы различные узлы, включая седло 11 и рулевой узел 4. На передней вилке 3 установлен датчик 12 скорости велосипеда, снабженный чувствительным элементом, воспринимающим скорость велосипеда. Этот датчик 12 вырабатывает выходной сигнал скорости велосипеда с помощью магнита 13, смонтированного на переднем колесе 6.

Рулевой узел 4 имеет рулевую стойку 14, закрепленную в верхней части передней вилки 3, и рулевую поперечину 15, зафиксированную на стойке 14. Тормозные рычаги 16 и рукоятки 17, которые составляют часть тормозных устройств 8, установлены на обоих концах рулевой поперечины 15. Устройство 9 управления переключением передач установлено с правой стороны на тормозном рычаге 16.

Как показано на фиг. 2, устройство 9 управления переключением передач содержит приборный щиток 20, объединенный с правым тормозным рычагом 16 переднего колеса, две управляющие клавиши 21 и 22, расположенные рядом друг с другом слева и справа в нижней части приборного щитка 20, управляющую шкалу 23, размещенную над управляющими клавишами 21 и 22, и жидкокристаллический индикатор 24, расположенный слева от управляющей шкалы 23. Блок 25 управления переключением передач (фиг.3) для осуществления управления переключением передач размещен внутри приборного щитка 20.

Управляющие клавиши 21 и 22 выполнены в виде треугольных нажимных клавиш. Управляющая клавиша 21 с левой стороны предназначена для осуществления переключения передач на высшую ступень скорости с низшей ступени скорости, тогда как управляющая клавиша 22 с правой стороны предназначена для осуществления переключения передач на низшую ступень скорости с высшей ступени скорости. Управляющая шкала 23, которая представляет собой шкалу для переключения между тремя режимами переключения передач и режимом парковки (Р), имеет четыре стационарных позиции: Р, А1, А2 и М. Так, режим переключения передач включает режим автоматического переключения 1 (А1), режим автоматического переключения 2 (А2) и режим ручного переключения (М). Режимы автоматического переключения 1 и 2 предназначены для автоматического переключения втулки 10 с внутренним переключением передач с помощью сигнала скорости велосипеда от датчика 12 скорости велосипеда. Режим автоматического переключения 1 (А1) - это режим переключения, используемый, в основном, когда автоматическое переключение осуществляется на равнинной местности, а режим автоматического переключения 2 (А2) - это режим переключения, используемый, когда автоматическое переключение осуществляется на склоне. Исходя из этого, режим автоматического переключения 2 (А2) установлен так, чтобы время переключения передачи на повышенную было меньше, чем в режиме автоматического переключения 1 (А1), тогда как время переключения на пониженную передачу было больше, чем в режиме автоматического переключения 1 (А1). Режим ручного переключения предназначен для переключения втулки 10 с внутренним переключением передач посредством воздействия управляющих клавиш 21 и 22. Режим парковки предназначен для блокировки втулки 10 с внутренним переключением передач и управления вращением заднего колеса 7. Текущая скорость велосипеда отображается на жидкокристаллическом индикаторе 24 так же, как и ступень скорости, выбранная во время переключения.

Блок 25 управления переключением передач содержит микрокомпьютер, включающий центральный процессор (CPU), запоминающее устройство (ЗУ) с произвольной выборкой (RAM), постоянное запоминающее устройство ПЗУ (ROM), и интерфейс ввода-вывода. Как показано на фиг.3, блок 25 управления переключением передач соединен с датчиком 12 скорости велосипеда, датчиком 26 положения срабатывания, выполненным в виде потенциометра (например, потенциометра, который определяет положение срабатывания втулки 10 с внутренним переключением передач), управляющей шкалой 23 и управляющими клавишами 21 и 22. Блок 25 управления переключением также соединен с блоком питания 27 (состоящим из батареи), приводом 28 электродвигателя, жидкокристаллическим индикатором 24, блоком памяти 30 и другими элементами ввода - вывода. Электродвигатель 29 переключения передач подключен к приводу 28 электродвигателя.

Блок памяти 30 выполнен в виде электронно-стираемого программируемого ПЗУ (EEPROM) или другого типа энергонезависимого ЗУ с оперативной записью и считыванием. В блоке памяти сортируются данные различного вида, такие как пароль (PW), описанный ниже, или диаметр покрышки. Записываются также шесть видов данных о группах скорости (в дальнейшем именуемых "таблицы скоростей"), выражающих соответственные зависимости между каждой ступенью скорости и скоростями во время режима автоматического переключения 1 (А1) и режима автоматического переключения 2 (А2). Блок 25 управления переключением передач управляет электродвигателем 29 в соответствии с различными режимами, а также управляет дисплеем жидкокристаллического индикатора 24.

На фиг.4 приведены примеры шести таблиц скорости, используемых во время режима автоматического переключения передач 1 (А1).

Как показано на фиг.4, таблица 1 - это таблица скоростей, содержащая набор скоростей (третьей передачи), который соответствует ступеням скорости пониженной передачи, достигнутым во время режима автоматического переключения 1 (А1), когда установлен режим повышенной передачи, описанный ниже, а таблица 2 - это таблица скоростей, содержащая набор скоростей (второй передачи), который установлен во время обычной пониженной передачи. Таблица 3 - это таблица скоростей, содержащая набор скоростей (первой передачи), установленный во время обычной повышенной передачи, а таблица 4 - это таблица скоростей, содержащая набор скоростей (четвертой передачи), достигаемых во время повышения передачи, когда установлен режим пониженной передачи, описанный ниже.

Далее, таблица 5 - это таблица скоростей, содержащая набор скоростей (шестой передачи), достигаемых, когда режим пониженной передачи отменен, а таблица 6 - это таблица скоростей, содержащая набор скоростей (пятой передачи), достигаемых, когда отменен режим повышенной передачи. Несмотря на то, что таблицы скоростей для режима автоматического переключения передач 2 (А2) не показаны, значения в этих таблицах стремятся к более низкому пределу, чем соответствующие скорости, показанные на фиг.4. В каждой из этих таблиц данные скоростей являются только примерными, а числовые их значения никак не ограничены.

Узел привода 5 содержит звездочку 18 с педалями, установленную в нижней части каркаса 2 рамы 1, цепь 19, которая огибает звездочку 18, и втулку 10 с внутренним переключением передач.

Как показано на фиг.5, втулка 10 с внутренним переключением передач в основном содержит ось 41 втулки, зафиксированную на задней части рамы 1 велосипеда, ведущий элемент 42, охватывающий внешнюю поверхность одного конца оси 41 втулки, корпус 43 втулки, также охватывающий внешнюю поверхность оси 41 втулки и ведущий элемент 42, механизм планетарной передачи (планетарный механизм) 44 для передачи движущей силы между ведущим элементом 42 и корпусом 43 втулки и противоугонное устройство 85. Планетарный механизм 44 в целом состоит из четырех ступеней, одной прямой и трех повышающих.

Ведущий элемент 42 выполнен в виде элемента, имеющего примерно цилиндрическую форму, один конец которого поворотно установлен на оси 41 втулки посредством шариков 45 и конуса 46 втулки. Звездочка 47 втулки закреплена на внешней поверхности одного конца ведущего элемента 42 как входной элемент. В ведущем элементе 42 выполнена V-образная выемка 42а, которая расширяется наружу в радиальном направлении от центра. Три такие выемки 42а выполнены по окружности примерно под одинаковыми углами.

Корпус 43 втулки выполнен в виде цилиндрического элемента, имеющего несколько ступеней в осевом направлении, а ведущий элемент 42 размещен во внутренней полости 43а на внутренней поверхности корпуса. Один конец корпуса 43 втулки установлен с возможностью вращения на внешней поверхности ведущего элемента 42 с опорой на шарики 50, а другой конец установлен с возможностью вращения вокруг оси 41 втулки с помощью шариков 51 и конуса 52 втулки. Фланцы 53 и 54 для крепления спиц 7а (фиг.1) заднего колеса 7 закреплены вокруг наружной поверхности обоих концов корпуса 43 втулки. Кожух 55 установлен на наружной стороне стенки одного конца ведущего элемента 42, а удаленный край кожуха 55 перекрывает наружную поверхность корпуса 43 втулки с одного конца. Между внутренней поверхностью удаленного края кожуха 55 и наружной поверхностью корпуса 43 втулки установлен уплотнительный элемент 56.

Планетарный механизм 44 размещен во внутренней полости 43а внутри корпуса 43 втулки и содержит первую, вторую и третью центральные шестерни 60, 61 и 62 соответственно, три сателлита 63 (на чертежах показан только один сателлит), входящие в зацепление с центральными шестернями, и обойму 64. Центральные шестерни 60, 61, 62 установлены одна за другой в осевом направлении на внутренней поверхности ведущего элемента 42 и на наружной поверхности оси 41 втулки, с возможностью вращения относительно оси 41 втулки. Сателлиты 63 установлены с возможностью вращения посредством опорных пальцев 65 в выемках 42а ведущего элемента 42. Первая шестерня 63а, вторая шестерня 63b и третья шестерня 63с выполнены за одно целое с сателлитами 63. Первая шестерня 63а входит в зацепление с первой центральной шестерней 60, вторая шестерня 63b входит в зацепление со второй центральной шестерней 61, и третья шестерня 63с входит в зацепление с третьей центральной шестерней 62. Обойма 64 размещена на наружной поверхности сателлитов 63, а внутренние зубья выполнены на ее внутренней поверхности. Эта обойма 64 входит в зацепление со второй шестерней 63b сателлитов 63.

Как показано на фиг.6, пара стопорных выступов 41а выполнена в тех местах, где центральные шестерни 60, 61, 62 (на фиг.6 показана только центральная шестерня 60) расположены на наружной поверхности оси 41 втулки. Кроме того, на внутренней поверхности каждой из центральных шестерен 60, 61, 62 выполнены по окружности на расстоянии одна от другой четыре выемки 60а, 61а, 62а.

Между осью 41 втулки и внутренней поверхностью центральных шестерен 60-62 размещен селективный механизм сцепления 70 для предотвращения относительного вращения центральных шестерен 60-62 в прямом направлении или для обеспечения возможности их вращения относительно оси 41 втулки и исполнительный механизм 91 для функционирования селективного механизма сцепления 70, как показано на фиг.5.

Селективный механизм сцепления 70 предназначен для выборочного соединения и разъединения одной из трех центральных шестерен 60-62 с осью 41 втулки. Селективный механизм сцепления 70 содержит несколько приводных кулачков 71, 72 и 73, удаленные концы которых могут входить в зацепление со стопорными выступами 41а оси 41 втулки, а также кольцевые пружины 74, 75 и 76 для подачи удаленных концов приводных кулачков 71-73 к оси 41 втулки. Приводные кулачки 71-73 освобождаются по двое из четырех выемок 60а - 62а соответствующих центральных шестерен 60-62, установлены с возможностью качания своих основных концов в выемках 60а-62а и могут входить в зацепление своими удаленными концами со стопорными выступами 41а. Когда приводные кулачки 71-73 остановлены стопорными выступами 41а оси 41 втулки и тем самым соединены с осью 41 втулки, центральные шестерни 60-62 не могут больше вращаться в прямом направлении (по часовой стрелке на фиг.6) относительно оси 41 втулки, но могут осуществлять относительное вращение в обратном направлении (против часовой стрелки на фиг. 6). Когда приводные кулачки освобождены, относительное вращение возможно в обоих направлениях.

Исполнительный механизм 91 снабжен втулкой 77, которая установлена с возможностью вращения на наружной поверхности оси 41 втулки и содержит несколько приводных упорных элементов 94а, размещенных там, где на внешней поверхности расположены приводные кулачки 71-73. Когда эти приводные упорные элементы 94а ударяют по какому-нибудь из приводных кулачков 71-73, эти кулачки поднимаются, и сцепление между осью 41 втулки и центральными шестернями 60-62 размыкается. На одном конце втулки 77 закреплено управляющее устройство (манипулятор) 78, посредством вращения которого может вращаться втулка 77. Вращение втулки 77 заставляет затем приводные упорные элементы 94а выборочно воздействовать на приводные кулачки 71-73 таким образом, чтобы управлять сцеплением центральных шестерен 60-62 с осью 41 втулки.

Как показано на фиг.5, манипулятор 78 связан с редуктором 95, который уменьшает скорость вращения электродвигателя 29 переключения передач и передает ее на манипулятор 78. Внутри редуктора 95 размещен датчик 26 положения срабатывания, который используется для фиксации втулки 77 втулки 10 в одном из положений срабатывания VP (в одном из положений переключения от V1 до V4 ступеней скорости или в положении блокировки РК).

Благодаря такой конструкции создается тракт силовой передачи с большим повышением скорости (соответствует положению переключения V4) с наибольшим передаточным отношением увеличения скорости, когда приводной кулачок 71 толкает стопорный выступ 41а оси 41 втулки и выбирается первая центральная шестерня 60; тракт силовой передачи со средним повышением скорости (соответствует положению переключения V3) со вторым по величине передаточным отношением увеличения скорости создается тогда, когда выбирается вторая центральная шестерня 61; и создается тракт силовой передачи с малым повышением скорости (соотве