CZ284466B6 - Převod pro jízdní kola s pomocným motorem - Google Patents

Abstract

Mechanický převod má jedno přerušení kinematického řetězu v oblasti ozubeného redukčního kola (8), přičemž toto přerušení je provedeno třecí spojkou (9), která se aktivuje jednoduše pootočením celku pomocného motoru (M) velocipédu, přednostně pomocí zařízení s nakloněnou rovinou (23). ŕ

Description

Třecí spojka pro jízdní kola s pomocným motorem

Oblast techniky

Vynález se týká třecí spojky pro jízdní kola s pomocným motorem, která se uvádí do činnosti jednoduše posunem celku motoru po hlavní hřídeli hnacího kola a je obzvláště vhodná pro vložení mezi pomocný motor a nábor hnacího kola jízdních kol.

Dosavadní stav techniky

Motorizace jízdních kol je dobře známa a velmi rozšířena. Je prováděna řadou mechanismů a dnes se používají díky stále větší spolehlivosti malé motory, hlavně dvoudobé.

V Itálii byl vyvinut již ve třicátých letech motor, který poháněl zadní kolo jízdního kola. Tento motor byl umístěn ve velkém náboji přímo uvnitř zadního kola. Ve čtyřicátých letech byl zase velmi známý motor, u něhož spojku mezi ním a zadním kolem představoval váleček, který se uváděl do záběru s kolem. Ve Francii se dosud montuje motor nad přední kolo jízdního kola. Přenosu rotace a uvedení předního kola do pohybu bylo docíleno pomocí válce, dotýkajícího se pneumatiky.

U dalších typů motorů je pohyb od pomocného motoru přenášen pomocí řemenu a velkých řemenic na jedno ze dvou kol. V současné době se směřuje ke snížení rozměru a k redukci vnějších součástí, které jsou v pohybu, se snahou přenášet pohyb pomocného motoru přímo na náboj jízdního kola, a to pomocí uzavřených mechanických zařízení.

Výkon pomocných motorů, užívaných k vybavení jízdního kola, většinou nepřesahuje 1 HP. Počítá se totiž vždy s prací, vykonávanou cyklistou pomocí pedálů, a to během rozjíždění a pro překonání stoupání, jakož i v případě havárie motoru. Spojkové systémy dosud používané k pohonu hnacího kola jízdního kola, většinou zadního, lze shrnout následovně:

Váleček o průměru několika centimetrů, naklínovaný na hřídel pomocného motoru, působí na obvod pneumatiky hnacího kola a uvádí kolo do rotace s převodovým poměrem zhruba 1 : 20. Styk mezi tímto válečkem a pneumatikou kola může být snadno přerušen oddálením motoru od kola pomocí příslušné páčky. Tímto způsobem nedojde ke zvýšení námahy šlapání při vypnutém motoru, jelikož jej není třeba spoluuvádět do rotace. Výhodou tohoto systému je jeho značná jednoduchost. Nevýhodami jsou možnost prokluzování válečku při přítomnosti bahna či vody, vystavení válečku velkému opotřebení a namáhavé ovládání páčky přiložení a odtažení válečku k pneumatice. Startování unášením válečku pomocí uvedení velocipédu do chodu šlapáním na pedály vyžaduje přílišné námahy i v případě použití dekompresoru.

Další možností je, když je výstupní pastorek pomocného motoru v záběru s ozubeným kolem o velkém průměru, provedeným na čelním obvodu ráfku kola, nebo je to provedeno podobným způsobem s pomocí klínového či ozubeného řemene či řetězu, napnutého mezi řemenicí nebo ozubeným soukolím o malém průměru uváděným motorem do rotace, a mezi řemenicí nebo ozubeným soukolím o velkém průměru, umístěným na ráfku kola. Tyto systémy jsou málo oblíbené, poněvadž mají poměrně velké rozměry, nejsou zcela bezpečné a není snadné odpojit motor a převod, chce-li se jízdní kolo pohánět pouze šlapáním pedálů.

Jinou alternativou je, když je pomocný motor umístěn v blízkosti náboje hnacího kola na vhodné podpěrce, která je připevněna na rám jízdního kola. Motor pohání kolo přes jedno či více ozubených soukolí malých rozměrů, která tvoří redukční převod. Celý systém je uzavřen ve skříni, aby byla zajištěna co největší ochrana tohoto mechanismu a maximální bezpečnost. Tento

- 1 CZ 284466 B6 systém motoru a spojky může být též nesen přímo osou zadního kola, což umožňuje bezvadné vyrovnání mezi ozubeným převodem kola jízdního kola a reduktorem, a to použitím pouzdra a válečkového ložiska pro nosnou skříň.

V tomto případě musí být mechanismus upevněn takovým způsobem, aby se nemohl točit v obráceném smyslu než kolo. Toho lze docílit například vložením odporové vzpěry mezi motor a rám jízdního kola. Systémy tohoto druhu užívají většinou mechanický redukční převod, ve kterém jsou dvě přerušení kinematického řetězu. První přerušení je provedeno odstředivou třecí spojkou, namontovanou přímo na ose motoru, využívající maximálního počtu otáček, které jsou k dispozici, k vyvolání odstředivé síly. Toto přerušení umožňuje nezávislé nastartování motoru s kolem jízdního kola v klidu - a zvyšováním obrátek motoru, postupné uvedení do pohybu (přes reduktor) a akcelerace kola, a to až do dosažení konstantního poměru mezi otáčkami kola a motoru, kdy je docíleno normální rychlosti pohybu jízdního kola a odstředivá třecí spojka již neprokluzuje. Druhé přerušení je provedeno mechanismem volně se točícího kola neboli volnoběhu a umožňuje, aby se kolo jízdního kola mohlo volně točit, aniž by spoluunášelo jakoukoli předcházející část kinematického řetězu, a to až k motoru, t.j. při otáčkách kola vyšších než jsou otáčky motoru. Tím se zabrání zvýšení odporu v případě rychlého pohybu jízdního kola, poháněného šlapáním na pedály, nebo ve volnoběhu či v jízdě s kopce. První přerušení kinematického řetězu mezi motorem a kolem jízdního kola je většinou blízko motoru, jak bylo již výše uvedeno, kdežto druhé přerušení je blízko kola. Je známo též jedno provedení, při kterém je odstředivá třecí spojka umístěna v objímce zalomeného hřídele pomocného motoru, mechanismus volného kola je na úrovni jediného redukčního ozubeného převodu.

I když je k dispozici řada výše uvedených známých a dobře vyzkoušených řešení, je stále více požadováno docílit ještě jednoduššího, snadno ovladatelného a bezpečnějšího spojení mezi pomocným motorem a hnaným kolem jízdního kola, aby bylo možno podstatně rozšířit užívání tohoto typu vozidla, které je dosud poměrně málo rozšířeno vzhledem ke svým potenciálním možnostem.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje třecí spojka podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že sestává z ozubeného redukčního kola a nosného kotouče, přičemž na alespoň jedné boční ploše nosného kotouče je uspořádáno obvodové osazení, mezi nímž a vnitřní stranou věnce ozubeného redukčního kola jsou uloženy alespoň dva tlačné spojkové prvky. Ve výhodném provedení jsou tlačné spojkové prvky na obvodovém osazení výkyvné ukotveny.

V dalším výhodném provedení jsou tlačné spojkové prvky upraveny ve vnitřním válcovém prostoru věnce ozubeného redukčního kola a jsou opatřeny čelními třecími polštářky a bočními třecími polštářky z materiálu, odolného proti opotřebení.

U jiného výhodného provedení má ozubené redukční kolo v příčném řezu tvar širokého písmene U a svými obvodovými zuby je ve styku se zuby pastorku motoru.

Další výhodné provedení je typické tím, že motor má na krytu upraven palec, proti kterému je uspořádán na rámu jízdního kola váleček. U dalšího výhodného provedení má motor kryt kyvně uložený na čepu kola a veden přes úchytné rameno motoru na vodicí výseči, na které je navlečena mezi jejím dorazem a úchytným ramenem motoru tlačná pružina.

U dalšího provedení je obvodové osazení opatřeno alespoň dvěma vačkami, na nichž jsou klouzavě uloženy tlačné spojkové prvky, přičemž mezi nimi a vačkami obvodového osazení jsou uspořádány kluzné válečky.

-2CZ 284466 B6

U jiného výhodného provedení jsou tlačné spojkové prvky vzájemně propojeny a zároveň od sebe distancovány alespoň jednou obvodovou pružinou.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále popsán pomocí výkresů, na kterých obr. 1 zobrazuje zadní část jízdního kola, jehož zadní kolo je osazeno pomocným motorem, vybaveným třecí spojky podle vynálezu, obr. 2 zobrazuje první provedení třecí spojky podle vynálezu, umístěné mezi pomocným motorem a nábojem hnacího kola, obr. 2A zobrazuje pohled ve směru šipky ΠΑ z obr. 2, obr. 3 představuje detail provedení aktivačního šroubu u jednoho z provedení aktivace třecí spojky, zobrazené na obr. 2, obr. 4 představuje čelný pohled na provedení třecí spojky z obr. 2, obr. 5 znázorňuje příčný řez tímto provedením, obr. 6 představuje čelný pohled na jiné provedení spojky a obr. 7 znázorňuje příčný řez tímto provedením.

Příklad provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno běžné jízdní kolo B, uváděné do pohybu pedálovou klikou PD přes řetěz CT, přičemž zadní ozubené kolo RL je uváděno do rotace, je-li řetěz CT v záběru. Zadní hnací kolo RP má náboj m spojený s ráfkem dráty r, pneumatiku a je vybaveno pomocným motorem M, který může taktéž způsobit rotaci hnacího kola RP. uloženého na hlavním hřídeli P. Tato rotace má stejný směr jako rotace, docílená pedálovou klikou PD.

Motor M, většinou dvoudobý, má pod krytem C válec 1, píst 2 a táhlo 3 ukotvené okem 6 na klikovém hřídeli 4. To je vidět pouze na obr. 2. Na klikovém hřídeli 4 je umístěn výstupní pastorek 7, který je stále v záběru s ozubeným redukčním kolem 8, které je umístěno uvnitř krytu C motoru M. Ozubené redukční kolo 8 je namontováno tak, že se může volně otáčet a posunovat po hlavním hřídeli P hnacího kola RP. Spojovací disk 8A mezi nábojem a ozubením ozubeného redukčního kola 8 tvoří hnací součást třecí spojky 9, jejíž hnaná součást je nosný kotouč JO s nosným nábojem 10A. Spojovací disk 8A je s výhodou proveden tak, aby redukční kolo 8 mělo v příčném řezu tvar zploštělého písmene U. Nosný náboj 10A je pevně spojen s nábojem m hnacího kola RP. Spojka 9 je taktéž umístěna uvnitř krytu C motoru M. Tento je opatřen ložisky, aby se mohl volně otáčet v náboji m hnacího kola RP a/nebo na podobných součástech, například v nosném náboji 10A. Všechny součásti, které se nacházejí uvnitř krytu C, jsou pokud možno ponořeny v olejové lázni.

Dále jsou na obr. 1 zobrazeny další součásti pomocného motoru M, jako je tlumič 11, palivová nádrž 12, nosná tyč 13 lanka 15 s rukojetí 14 k nastartování trhnutím, karburátoru 16, vodicí výseč 17 k regulaci reakčních posunů motoru M, proti kterým působí pružina 18, regulovaná regulačním šroubem 19, a tažná tyč 20 pro ovládání posunu motoru M po hlavním hřídeli P hnacího kola RP.

Podle tohoto vynálezu je mechanický přenos od motoru M na hnací kolo RP proveden pouze s jedním přerušením kinematického řetězce, a to v oblasti konečné redukce, tvořené ozubeným redukčním kolem 8. Toto přerušení je provedeno třecí spojkou 9, která je normálně mimo záběr, je-li motor M v klidu nebo se otáčí pouze volnoběhem. Třecí spojka 9 zahrnuje jednak hnací součást - spojovací disk 8A ozubeného redukčního kola 8, uváděného do rotace pastorkem 7 motoru M, a jednak hnanou součást - plochý nosný kotouč 10 s nosným nábojem 10A, který se otáčí spolu s nábojem m hnacího kola RP. Po jedné ploše nosného kotouče 10 je upevněno obvodové osazení 10B a na tomto jsou kyvně uloženy tlačné spojkové prvky 21 (viz obr. 4), které jsou rovnoměrně umístěny po obvodu obvodového osazení 10B a po plochách spojovacího disku 8A a nosného kotouče 10 a připojeny na nosné čepy 21A tak, aby se mohly kolem nich volně vychylovat na obvodovém osazení 10B. Tyto tlačné spojkové prvky 21 jsou vybaveny

-3 CZ 284466 B6 vhodným třecím obložením, kterým jsou čelní třecí polštářky 21C a boční třecí polštářky 21B. provedené z materiálu, umožňujícího vysoké tření jednak o plochy spojovacího disku 8A a nosného kotouče 10, jednak o válcový povrch na vnitřní straně válce 8B, který je z druhé vnější strany opatřen ozubením. Ozubené redukční kolo 8 třecí spojky 9 je osově posuvné, a to spolu s krytem C motoru M, vůči nosnému kotouči 10, od kterého je normálně oddáleno pomocí tlačné pružiny 22. Teprve po přiblížení ozubeného redukčního kola 8 k nosnému kotouči 10 se aktivuje třecí spojka 9.

Při využití řešení z tohoto vynálezu se výše uvedené aktivace dosáhne velmi jednoduše, a to přímo v důsledku posunutí motorového celku, t.j. krytu C s pomocným motorem M. Aktivace přenosu otáčivého momentu motoru M na hnací kolo RP probíhá tak, že po posunutí motorového celku po hlavním hřídeli P směrem k náboji m hnacího kola RP, např. ručně pomocí tažné tyče 20, dolehnou boční třecí polštářky 21B. uložené na bocích tlačných spojkových prvků 21, ke spojovacímu disku 8A ozubeného redukčního kola 8 a vlivem tření se tlačné spojkové prvky 21 vykývnou k válcovému povrchu na vnitřní straně věnce 8B, která je odvrácena od druhé vnější strany, opatřené ozubením. Tím se dostanou do těsného kontaktu s touto vnitřní stranou i čelní třecí polštářky 21C a tlačné spojkové prvky 21 se vlastně zaklínují mezi touto vnitřní plochou a svými nosnými čepy 21 A. Tím dojde při stálém snižování prokluzu k přenosu otáčivého pohybu z redukčního ozubeného kola 8 na nosný kotouč 10 a tím i na náboj m hnacího kola RP, jehož pohon je vtom případě zajišťován motorem Μ. K zajištění požadovaného posuvu motorového celku po hlavním hřídeli P je kryt C motoru M, který se může pohybovat svým vedením po výseči 17 proti regulovatelnému odporu pružiny 18, opatřen na vnější straně, viz provedení na obr. 2 a 2A, klínovým palcem 23. Tvar klínu by byl zřejmý při pohledu v rovině kolmé na osu hřídele P. Proti němu je přes nosič na rámu 25 jízdního kola B kyvně namontován váleček 24. Za neaktivované situace nejsou klínový palec 23 a váleček 24 v kontaktu. Při vykývnutí krytu C se klínový palec 23 dotlačuje k válečku 24 svojí nakloněnou rovinou a čím je výkyv krytu C větší, tím je i dráha, kterou urazí váleček 24 po klínové ploše klínového plače 23 delší, a tím se zároveň prodlužuje dráha posuvu celého krytu C motoru M ke středu kola RP, což představuje žádoucí posuv motoru M po hlavním hřídeli P. Mezi krytem C motoru M a spojovacím diskem 8A je pouze olejová lázeň, takže posuv krytu C znamená i posuv redukčního kola 8, čímž se s ním dostanou do kontaktu boční třecí polštářky 21B spojkových prvků 21 a tak je aktivována celá třecí spojka 9.

Na obr. 3 je v detailu vidět alternativní provedení prostředků pro posuv motorového krytu C. Jedná se především o závit 26, kterým je zakončen hlavní hřídel P. Tento závit 26 je v záběru se závitovými drážkami, provedenými v pouzdru, které je integrální součástí krytu C motoru M. Při vykývnutí krytu C se tento díky záběru závitových drážek se závitem 26 posunuje ke středu kola RP, což představuje žádoucí posuv motoru M o hlavním hřídeli P a opět aktivaci spojky 9. Místo závitu lze použít hydraulických prostředků.

Během jízdy, když je motor M vypnut, což je první stav, a hnací kolo RP je poháněno pouze šlapáním cyklisty na pedály, není přítomnost motoru M téměř znatelná, vyjma zvýšení hmotnosti jízdního kola B o váhu motoru M, spojky 9 a palivové nádrže 12. Kinematický řetězec je totiž mezi motorem M a hnacím kolem RP zcela přerušen právě v oblasti třecí spojky 9, která není v činnosti, a jediný prvek třecí spojky 9, který je spoluunášen do rotace spolu s hnacím kolem RP, je nosný kotouč 10, točící se s nábojem m hnacího kola RP.

Když je motor M nastartován, což je druhý - pohotovostní stav, otáčí se pastorek 7, který je ve stálém styku s ozubeným redukčním kolem 8 a to se také volně otáčí. Když se posune kryt C motoru M po hlavním hřídeli P hnacího kola RP způsobem, vysvětleným výše, potom nastane třetí - funkční stav, kdy motor M pohání hnací kolo RP a motor M se v důsledku reakčních sil má tendenci vychylovat ve smyslu pohybu hodinových ručiček proti působení pružiny 18. Jízdní kolo B může být uváděno motorem M do pohybu, a to postupně, s možností regulovat progresi spojky 9 a s možností dosáhnout různých žádoucích režimů pomocného motoru M. Za určitých

-4CZ 284466 B6 zvláštních podmínek může být jízdní kolo B poháněno bez jakýchkoliv problémů současně jezdcem přes pedály, tak i díky pomocnému motoru M, například při stoupání.

Pokud je to žádoucí, lez zabránit aktivaci třecí spojky 9 i v situaci, kdy je motor M v činnosti, a to tehdy, když jsou instalována - jak už bylo zmíněno - zařízení k ovládání posunu motorového bloku, t.j. motoru M a jeho krytu C. Toto zařízení může sestávat velmi jednoduše z tažné tyče 20 na obr. 1 nebo z lanka a z ovládací rukojeti, snadno dosažitelné cyklistou, která však není zobrazena a kterou se ovládá posunutí motorového bloku po vodicí výseči 17. Tahem tažné tyče 20 dopředu nebo odpovídajícím vytažením lanka lze odsunout motorový blok ze záběru. Váleček 24 na krytu C motoru M tak sjede po nakloněné ploše klínového palce 23 a pružina 18 se roztáhne. Hnací kolo RP tak může zůstat v klidu i s motorem M v chodu. Chceme-li hnací kolo RP znovu napojit na motor M, stačí povolit výše uvedenou tažnou tyč 20 či lanko pomocí ovládací rukojeti. Motorový blok s motorem M a krytem C se pak může opět posunout po hlavním hřídeli P a aktivovat třecí spojku 9. Výše uvedená tažná tyč 20 či lanko a ovládací rukojeť umožňují samozřejmě, pokud je to žádoucí, i odstupňování aktivace spojky 9.

Tímto způsobem lze zpozdit podle přání aktivaci třecí spojky 9 a uvedení jízdního kola B do pohybu po nastartování motoru M a/nebo provést aktivaci v požadovaném okamžiku a požadovaným způsobem. Lze též udržovat motor M v chodu při jakémkoli režimu otáček po požadovanou dobu, zatímco je jízdní kolo B v klidu. Toto může být žádoucí z nejrozmanitějších důvodů, jako například zahřátí motoru M, ověření jeho činnosti, odstranění naakumulovaného přebytku paliva a pod.

Obr. 6 a 7 znázorňují alternativní provedení třecí spojky 9, kdy jsou tlačné spojkové prvky 27 přitlačovány k redukčnímu kolu 8 pomocí nosného kotouče 10, opatřeného po obvodu s ním integrálními vačkami.

V tomto provedení jsou tlačné spojkové prvky 21 nahrazeny tlačnými spojkovými prvky 27, které jsou spojeny obvodovou pružinou 28, která jimi prochází, a kloužou po vačkách obvodového osazení 29, vyčnívajícího z nosného kotouče 10. Tlačné spojkové prvky 27 kloužou buď přímo po vačkách obvodového osazení 29. nebo se odvalují po kluzných válečcích 30, jak je vidět z obr. 6. Tlačné spojkové prvky 27 jsou rovněž opatřeny třecími polštářky 31, které doléhají k ozubenému redukčnímu kolu 8 k vnitřní ploše spojovacího disku 8A, protože přesahují tlačné spojkové prvky 27. Při odsuvu motorového bloku od náboje m a uvolnění tření se v důsledku působení obvodové pružiny 28 zaklínování tlačných prvků 27 uvolní a motor M běží naprázdno, pokud není vypnut.

Průmyslová využitelnost

Třecí spojka podle tohoto vynálezu je speciálně určena k použití na jízdních kolech s pomocným motorem, ale může být stejně dobře použita u jiných vozidel, například pro tříkolky s jediným hnacím kolem, pro různé hospodářské stroje, jako je například sekačka trávy, a pro různé stroje, u kterých je pohyb přenášen z volnoběhu pomocí odstředivé třecí spojky.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Třecí spojka pro jízdní kola s pomocným motorem, obzvláště pro spojení hnacího kola jízdního kola s pomocným motorem, vyznačující se tím, že sestává z ozubeného redukčního kola (8) a nosného kotouče (10), přičemž na alespoň jedné boční ploše nosného kotouče (10) je uspořádáno obvodové osazení (10B, 29), mezi nímž a vnitřní stranou věnce (8B) ozubeného redukčního kola (8) jsou uloženy alespoň dva tlačné spojkové prvky (21, 27).
2. 2. Třecí spojka podle nároku 1, vyznačující se tím, že tlačné spojkové prvky (21) jsou na obvodovém osazení (10B) výkyvné ukotveny.
3. 3. Třecí spojka podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že tlačné spojkové prvky (21, 27) jsou upraveny ve vnitřním válcovém prostoru věnce (8B) ozubeného redukčního kola (8) ajsou opatřeny čelními třecími polštářky (21C, 31) a bočními třecími polštářky (21B) z materiálu, odolného proti opotřebení.
4. 4. Třecí spojka podle nároků la3, vyznačující se tím, že ozubené redukční kolo (8) má v příčném řezu tvar širokého písmene U a svými obvodovými zuby je ve styku se zuby pastorku (7) motoru (M). ;
5. 5. Třecí spojka podle nároku 4, vyznačující se tím, že motor (M) má na krytu (C) upraven klínový palec (23), proti kterému je uspořádán na rámu (25) jízdního kola (B) váleček (24).
6. 6. Třecí spojka podle nároku 5, vyznačující se tím, že kryt (C) je kyvně uložen na čepu (P) kola (RP) a veden přes úchytné rameno motoru (M) na vodicí výseči (17), na které je navlečena mezi jejím dorazem a úchytným ramenem motoru (M) tlačná pružina (18).
7. 7. Třecí spojka podle nároku 1, vyznačující se tím, že obvodové osazení (29) je opatřeno alespoň dvěma vačkami, na nichž jsou klouzavě uloženy tlačné spojkové prvky (27), přičemž mezi nimi a vačkami obvodového osazení (29) jsou uspořádány kluzné válečky (30).
8. 8. Třecí spojka podle nároku 7, vyznačující se tím, že tlačné spojkové prvky (27) jsou vzájemně propojeny a zároveň od sebe distancovány alespoň jednou obvodovou pružinou (28).