BG62764B1 - велосипедна трансмисия - Google Patents

Abstract

Устройството е предназначено за безстепенна промяна на въртящия момент навелосипедна трансмисия чрез промяна на дължината на рамото в зависимост от натоварването върху педалите. Устройството се състои от водещо верижно колело (2),на което е монтирано рамото (4), изместено от центъра (0) шарнирно спрямо него. Устройството действа посредством силата, която водачът упражнява върху педалите чрез рамената (4 и 7). В зависимост от размера на тази сила съответното рамо се завърта около точка, представляваща геометричнияцентър на зъбния венец, и му предава въртящ момент, който е в зависимост от рамоR1. При определени условия рамената се завъртат около друг център и предаватвъртящ момент на зъбния венец, зависим от рамо R2. Ходът на педалите може да бъде променян, като се използва малкото рамо R1, а при нужда - да се увеличи максимално до размера, съответстващ на рамото R2.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до велосипедна трансмисия с водещо верижно колело, което предава въртящ момент на трансмисия, намираща приложение в областта на машиностроенето, трансмисиите, зъбните предавки и механизмите.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е класически механизъм за задвижване на велосипед посредством верига със зъбно колело, монтирано в средата на долната част на рамата, и зъбно колело-венец, закрепено на главината на задното колело. Посредством задвижващия механизъм от тази конструкция се осъществява кръгово движение на двигателното зъбно колело също чрез кръгово задвижване на педалите. Посредством веригата, свързваща двигателното зъбно колело и венеца, се осъществява задвижването на велосипеда.

Недостатъкът на този вид механизъм за задвижване е, че при въртенето на педалите се изразходва енергия за целия оборот на педала, която трябва да се повиши при повишаване на натоварването и съпротивлението за движение на велосипеда. Известен е и механизъм за задвижване на велосипед при движение на педалите за единия и за другия крак по на около 90° надолу и нагоре. При тази конструкция няма двигателно зъбно колело. То е заместено с друго колело, което е поставено високо на рейката и е с по-сложна конструкция със свободен венец и други. Педалите на този механизъм задвижват последователно нагоре и надолу лостове, подвижно свързани със задния край на долната част на рамата, близо до оста на задната главина. Задвижващите вериги са свързани с венеца, като преминават през зъбното колело със свободен венец и след това - към задвижващия венец на задното колело. Всичко това усложнява конструкцията на задвижващия механизъм и намалява коефициента на полезно действие.

Известно е решение (US 5294140), съгласно което самозадвижващо се транспортно средство се състои от рамка, която има задвиж ващо колело в единия си край и друго - в противоположния край, двойка педали, закачени към рамката от всяка страна и притиснати към рамката, съединител за свободен ход за всеки от крачните педали, имащи задвижван елемент, комплектован със съответния крачен педал, задвижващ компонент, комплектован със задвижващото колело, и планетарен предавателен механизъм за всеки от крачните педали и задвижващото колело.

Недостатъците на това решение са невъзможността да се променя задвижващото усилие при различните режими на натоварване, утежнената конструкция с наличието на съединители, сателитни зъбни колела и други, което прави конструкцията тежка и трудно приложима за детски модели транспортни средства.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да създаде такава велосипедна трансмисия, като се използват основните части на класическия механизъм, при която, съобразно необходимата двигателна сила при различните условия на натоварване (съпротивление) при каране, автоматично да се променя работният ход на рамената, с което се улеснява ездачът на велосипеда при продължително каране по разнообразен профил и релеф на местността.

Задачата е решена с велосипедна трансмисия, състояща се от водещо верижно колело, лагерувано на рама. Педаленият механизъм се състои от рамена и педали. Рамената лагеруват осово съответно с водещото верижно колело и конзола в точки, изместени от геометричния център на ротация на верижното колело. На верижното колело са монтирани ограничители, между които ротира в свободния си край едното рамо. Пружината е захваната с верижното колело и е рамото. Рамената от своя страна са свързани чрез зъбен механизъм, състоящ се от две двойки зъбни колела и синхронизираща ос. Ограничителите са монтирани на водещото верижно колело така, че ротацията на рамото около точката на закрепване към зъбния механизъм да е под ъгъл 90°. Предимство на това решение е, че се променят работният ход на използваните рамена и по този начин с помалко усилия от страна на ездача на велосипеда се преодоляват по-големи натоварвания, свър2 зани с преодоляване на наклони при каране. Конструкцията е лесна за изпълнение, не се изискват много части, с което се намалява тежестта на цялото превозно средство, и което го прави по-удобно за експлоатация. Елементите на устройството не са е утежнени конструктивни и технологични особености, вследствие на което се изработват лесно, при ниска себестойност, достъпна за по-широк кръг потребители.

Описание на приложените фигури

На фиг. 1 е показан обектът на изобретението в общ план, като схематично са изобразени конструкцията и кинематиката на педалния механизъм, свързан с водещото верижно колело 2 на велосипеда. Педалният механизъм е показан в момент на най-голямо натоварване, при което пружината 5 е опъната до крайност. Рамото 4 на педалния механизъм с педал 3 е опряно в ограничителя 6. Педалът 3' с рамо 7 са в симетрично положение на педала 3 с рамото 4.

На фиг. 2 са показани в поглед отдясно елементите на устройството, включително водещото верижно колело 2, рамото 4 с педала 3 и пружината 5. Точка 0 е геометричният център на водещото верижно колело, около който то се завърта. В тази точка верижното колело е лагерувано към рамата на велосипеда или към друг елемент от превозното или друго средство. Точка 0' е мястото, в което е лагеруван единият край на рамото 4 към водещото колело 2. При определени условия рамото е е възможност за ротация около точка 0' в сектор, ограничен в положение А-1 от ограничител 18, до положение А-3, фиксирано от ограничителя 6, с междинни положения, едно от които е произволно показано с положение А-2.

На фиг. 3 е показан друг вариант на конфигурация и разположение на отделните елементи от педалния механизъм и зъбните предавки. Показани са също мислените линии, които свързват в различни точки диаметрално противоположно разположените две страни на педалния механизъм, които се пресичат в една точка - точката 0. Означени са и три оси. Около оста 0 ротират верижното колело 2 и конзолата 11, около оста 0' ротира рамото 4 спрямо верижното колело 2, а около ос 0' ротира рамото 7 спрямо конзолата 11. На рамата на велосипеда 1 е монтирана предпазната кутия 12, в която от своя страна са поместени зъбните колела 9 и 10 и конзолата 11, която в този случай е монтирана по-близо до рамата 1 в сравнение със зъбните колела 9 и 10. Зъбните колела 14 и 15 са монтирани извън кутията 12. Ограничителите би 18 са монтирани на верижното колело 2 така, че да осъществяват основната си функция и да не пречат на движението на зъбните колела 14 и 15.

На фиг. 4 е показано устройството, при което на рамката 1 са монтирани всички останали елементи. Водещото верижно колело 2, което е лагерувано към рамата 1, е свързано посредством верига със задното колело на велосипеда. Педалният механизъм се състои от педали 3 и 3', дясно рамо 4, ляво рамо 7, свързани помежду си чрез зъбно колело 9, зъбно колело 10, синхронна ос 13, зъбно колело 14 и зъбно колело 15. Лявото рамо 7 е монтирано на конзолата 11. В този случай зъбните колела 14 и 15 са в рамките на предпазната кутия 12. Конзолата 11 е изнесена към периферията спрямо зъбната двойка 9 и 10.

Примери за изпълнение

Едно примерно изпълнение на изобретението е показано на фигури 2 и 4, при което на водещото верижно колело 2 са монтирани ограничителите 6 и 18. Движението на рамото 4 се ограничава в диапазона на определен ъгъл от положение А-1 до положение А-3. Една пружина 5, която може да бъде винтова и да работи на опън или листова и да работи на огъване, е захваната в точката В на верижното колело 2 и в точката В1 на рамото 4. В случая, показан на фиг. 4, предавателният механизъм се състои от зъбно колело 15, което е неподвижно спрямо рамото 4 и е лагерувано в точка 0', зъбни колела 9 и 14, които са с еднакъв диаметър и брой зъби и са захванати неподвижно към оста 13, и зъбно колело 10, захванато неподвижно към лявото рамо 7. В този случай условието двата педала от педалния механизъм винаги да са в противостояние се осъществява чрез системата от зъбни предавки.

Условието за противостояние на педалите е те да са на 180° един от друг и да лежат на права, свързваща точките, представляващи център на ротация на самите педали и минаваща през точката на пресичане на рамата 1 и оста 13. В случая зъбните предавки са подбрани съобразно осъществяване на предаването на въртящ момент в двете посоки - както от рамото 4 към рамото 7, така и в другата посока от рамото 7 към рамото 4.

Друго примерно изпълнение на изобретението е показано на фиг. 3. И в този случай на водещото верижно колело 2 са монтирани ограничителите 6 и 18. Движението на рамото 4 и на рамото 7 се ограничава в диапазона на определен ъгъл от положението на ограничителите 6 и 18. Предавателният механизъм се състои от зъбно колело 15, което е неподвижно спрямо рамото 4 и е лагерувано в точка O', зъбни колела 9 и 14, които са с еднакъв диаметър и брой зъби и са захванати неподвижно към оста 13, и зъбно колело 10, захванато неподвижно към лявото рамо 7. В този случай зъбните колела 14 и 15 са изнесени извън предпазната кутия 12 и оста 13 преминава и през задвижващото колело 2.

Устройството действа посредством силата, която упражнява водача върху педалния механизъм. Тази сила създава въртящ момент, който се предава от водещо верижно колело чрез верига на задния зъбен венец, което задвижва велосипеда. В случай, че силата на въртене, с която се действа на педалите, е помалка от пружинната сила Fnp., раменете ротират около осите О’ и O’” и предават въртящ момент на водещото верижно колело, който въртящ момент е във функция от рамото R1. Рамото R1 е отсечката между точките О и А1, т.е. това е разстоянието между геометричния център на зъбния венец и точката, в която е съсредоточена силата на водача на велосипеда, съвпадаща с педала. В случай, че въртящият момент, който създава силата, с която се действа на педалите, е по-голям от съпротивлението, създадено от пружинната сила Fnp., раменете се завъртат спрямо верижното зъбно колело в осите на лагеруваните им зъбни колела и същевременно ротират около геометричната ос заедно със зъбния венец и конзолата. В това положение, когато дясното рамо е между ограничителите би 18, се предава въртящ момент на водещото колело 2, който е във функция с рамото R2. Рамото R2 е отсечката между точките А-2 и В-2, т.е. това е разстоянието между перпендикуляр, спуснат от точка 0 към рамото и точката, в която е съсредоточена силата на водача на велосипеда, съвпадаща с педала.

Рамото R3 е отсечката между точките 5 0' и А-3, т.е. това е разстоянието между шарнирната връзка на рамото с верижното колело и педала. Конструкцията съгласно изобретението позволява да се променя хода на педалите, като може да се използва малкото 10 рамо R1, а при нужда - да се увеличи максимално до размера, съответстващ на рамото R3.

Приложение на изобретението

Изобретението е приложимо преди всичко при конструирането на велосипеди, които да се експлоатират от любители, т.е. туристически велосипеди. Това не изключва възмож20 ността да се използва също и в конструкциите и на друг вид велосипеди и за друг вид подобни транспортни средства, например детски автомобили. Освен като традиционно средство за задвижване на веригата, изобретението може 25 да намери приложение и за изменение предавателното отношение на трансмисията както като самостоятелно средство, така и в комбинация с други известни такива средства като главина на двигателно колело на велосипед, 30 съоръжена с вграден предавателен механизъм или със зъбен блок, или и с двата. При този тип задвижващ механизъм задният венец не променя конструкцията си, но дава възмож35 ност за значително опростяване на същата, особено при вариантите с голям брой скоростни предавки.

Claims (2)

1. Велосипедна трансмисия, състояща се от водещо верижно колело (2), лагерувано на рама (1), педален механизъм с рамена (4 и 7) и педали (3 и 3’), като рамената (4 и 7) лаге45 руват осово, съответно във водещото верижно колело (2) и конзола (11) в точки (O’) и (0'”), изместени от геометричния център на ротация на верижното колело (2), характеризираща се с това, че на верижното колело (2) са монти50 рани ограничители (6 и 18), между които ротира в свободния си край рамото (4), към което е закрепена пружина (5), захваната към верижното колело (2), при което рамената (4 и 7) са свързани чрез зъбно колело (15), зацепено със зъбно колело (14), синхронизираща ос (13), която свързва зъбните колело (9 и 14), а зъбното колело (9), от своя стра- 5 на е зацепено със зъбното колело (10).

2. Велосипедна трансмисия съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че ограничителите (би 18) са монтирани на водещото верижно колело (2) така, че ротацията на рамото (4) около точка (O') да е под ъгъл от 90°.