HU217938B - Hajtás lengőkaros kerékpárokhoz - Google Patents

Abstract

Hajtás lengőkaros kerékpárokhoz, ahol a pedálok egy-egy lengőkart akerékpár vázsíkjával párhuzamos síkban ellentétes fázisú lengőmozgásrakésztetnek, az egyes lengőkarokhoz (3, 4) egy-egy huzal (6, 21)kapcsolódik, amelyek a kerékpár hajtott kereke tengelyének egy-egyoldalára szerelt szabadonfutón kialakított kötéldobokon (7, 19) vannaktöbbmenetes tekercsben átvezetve, és tartalmaz feszítőszerkezetet,amely adott erővel a huzalokat (6, 21) a lengőkarokhoz (3, 4) feszíti,és az egyes kötéldobokon (7, 19) a huzalok (6, 21) tekercseitől (9,22) elkülönült tekercsek (18, 23) vannak, és az azokat elhagyófeszítőhuzalok a feszítőszerkezetet képező kettős feszítődob (20)csévéire (12, 13) vannak tekercselve, és a csévék (12, 13) közöstengely mentén elfordíthatók, és rugós feszítéssel vannak egymáshozkapcsolva. ŕ

Description

A találmány tárgya hajtás lengőkaros kerékpárokhoz, ahol a pedálok egy-egy lengőkart a kerékpár vázsíkjával párhuzamos síkban ellentétes fázisú lengőmozgásra késztetnek, az egyes lengőkarokhoz egy-egy huzal kapcsolódik, amelyek a kerékpár hajtott kereke tengelyének egy-egy oldalára szerelt szabadonfutón kialakított kötéldobokon vannak többmenetes tekercsben átvezetve, és tartalmaz feszítőszerkezetet, amely adott erővel a huzalokat a lengőkarokhoz feszíti.

A WO 95/25035 számú nemzetközi szabadalmi bejelentésben lengőkaros kerékpárt ismertetnek, amelynél az alternáló mozgást végző két lengőkar a hajtott hátsó keréken kialakított két kötéldobra tekercselt huzal húzása révén fejti ki a hajtónyomatékot a hátsó kerékre. A hivatkozott publikáció a huzal feszítésére két megoldást ismertet. Az első megoldásnál a kötéldobok belsejében egy-egy rugó gondoskodik az alternáló mozgás munkát nem végző periódusában a huzal feszítéséről. Ez a megoldás többféle hátránnyal rendelkezik. A legalább három teljes körnek megfelelő, közel állandó erejű feszítés követelményéből nagy mechanikai méretek adódnak, és ez vagy a hátsó kerék szélességét, vagy pedig a kötéldob átmérőjét növeli. Széles hátsó kerék nagyon széles terpesztésű hátsó villát igényel, amelynek esztétikai megjelenése nem tetszetős, mechanikai tulajdonságai pedig szintén kedvezőtlenek. A hátsó kötéldob átmérőjét a szükséges áttételtartomány határozza meg, és ez a méret nem esik egybe a rugó által meghatározott átmérővel. A két különálló feszítőrugó alkalmazása a hajtás hatásfokát szükségtelenül csökkenti.

A másik ismert feszítést mód mindkét oldalon egyegy íjhoz hasonló vonórúd alkalmazása volt, amelynek húrja éppen az erőátvitelhez használt huzal. Az ijszerű vonórudak a hátsó kerék két oldalán a teljes lengési tartománynak megfelelő hosszban ide-oda mozognak, és ez sokak számára balesetveszélyesnek tűnik vagy nem tetszetős.

A találmány feladata olyan, a fentiekben vázolt hajtás létrehozása lengőkaros kerékpárokhoz, amely egyszerű felépítésű, nem növeli szükségtelenül a hátsó kerék méretét és nem csökkenti a hajtás hatásfokát.

A találmány szerint felismertük, hogy a bal és jobb oldali huzal egyetlen feszítőelemmel feszes állapotban tartható, mert a két oldal feszítést igénylő periódusa egymással ellentétes, ezért a közös feszítőelem minden hajtási periódusban kétszer feszül meg és enged el.

A találmánnyal tehát hajtást hoztunk létre lengőkaros kerékpárokhoz, ahol a pedálok a kerékpár vázsíkjával párhuzamos síkban ellentétes fázisú lengőmozgást végző, azonos tengelyen csapágyazott egy-egy lengőkarhoz vannak kapcsolva, az egyes lengőkarokhoz egyegy huzal kapcsolódik, a huzalok a kerékpár hajtott kereke tengelyének egy-egy oldalára szerelt szabadonfutón kialakított kötéldobon vannak többmenetes tekercsben átvezetve, és a kötéldobok egy, a huzalokat adott erővel a lengőkarokhoz feszítő szerkezethez vannak kapcsolva, és az egyes kötéldobokon a huzalok menetes tekercseitől elkülönült további menetes tekercsek vannak, amely további menetes tekercseket képező feszítőhuzalok egy feszítőszerkezetet képező kettős feszítődob csévéire ellentétes menetemelkedéssel vannak feltekercselve, a csévék pedig egy közös tengely mentén forgathatóan vannak csapágyazva és rugós feszítéssel egymáshoz vannak kapcsolva.

Egy előnyös kiviteli alaknál a kötéldobokon lévő tekercsek egy-egy vége a kötéldobhoz van rögzítve.

Az elhelyezés szempontjából kedvező, ha a kettős feszítődob a keréktengelyre merőleges tengelyű és a kerékpár villájához van rögzítve a kerék feletti tartományban, továbbá a feszítőhuzalok a kerékpár egy-egy átellenes oldalán vannak a kötéldobokhoz vezetve.

A kettős kötéldob két csévéje célszerűen spirálrugón keresztül van összekapcsolva.

Egy előnyös kiviteli alaknál a két cséve között egy külső és egy belső gyűrű van, amelyek a csévék egyikével, illetve másikával alakzáróan kapcsolódnak, a velük nem kapcsolódó csévéhez képest pedig szabadon elfordíthatok, és a spirálrugó a két gyűrű között lévő gyűrű alakú térben helyezkedik el.

Az adott lengőkarral megvalósítható húzóerő kétszeresre növelhető, ha a lengőkarok egy-egy csigán keresztül vannak a huzalokkal összekapcsolva, és a huzalok a csigákon vezetnek át, és átvezetett végük a kerékpár vázához van rögzítve.

A találmány szerinti hajtás egyszerű szerkezeti kialakítású, a feszítés mértékét a két oldal elmozdulásának különbsége határozza meg, ami lényegesen kisebb az egyes oldalak teljes elmozdulásánál. A kettős feszítődob használata mellett hajtott kerék mérete a szokásos kerékpár-kerékméretnek felel meg.

A találmány szerinti hajtást a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajz rajzon az:

1. ábra a hajtást tartalmazó kerékpár oldalnézete, a

2. ábra a hajtott hátsó kerék elölnézete, a

3. ábra a 20 kettős feszítődob elölnézete, a

4. ábra a huzalok vezetését szemléltető térbeli vázlat, az

5. ábra a 20 kettős feszítődob részeit szemléltető félmetszet összeszerelés előtt és a

6. ábra a huzalelmozdulásokat szemléltető görbék a pedáltengely szögelfordulása függvényében.

Az 1. ábrán vázolt lengőkaros hajtású kerékpár két, átellenes helyzetű 1 és 2 pedálja egy-egy 3,4 lengőkart 5 segédtengely körül alternáló mozgásra késztet. A 3, 4 lengőkarok lengése ellentétes, azaz egymáshoz képest egy lengési félperiódussal eltolt. A 3 segédtengelyhez célszerűen fémszálakból sodrott 6 huzal egyik vége van rögzítve. A 6 huzal néhány menettel a kerékpár 10 hátsó kerékagyán kialakított bal oldali 7 kötéldobra (2. ábra) van tekercselve, vége pedig a 7 kötéldob bal oldali külső 8 pereméhez van rögzítve. Az így létrejött 9 tekercs tekercselési hossza nagyobb, mint a 3 lengőkar teljes elmozdulása. A 6 huzal feszítéséről kettős 20 feszítődob gondoskodik, amely közvetlenül a hátsó kerék fölött a kerékpárváz 11 hátsó villájához van rögzítve.

A 20 feszitődob közös tengely körül egymáshoz képest elfordítható két 12, 13 csévét tartalmaz (3. ábra),

HU 217 938 Β amelyek mindegyikében 14, illetve 15 feszítőhuzalból képzett 16, illetve 17 tekercs helyezkedik el. A 16, 17 tekercseknek az egyik vége a hozzájuk tartozó 12, illetve 13 cséve pereméhez van rögzítve. A 20 feszítődobot elhagyó 14, 15 feszítőhuzalok a váz két oldalán a 10 hátsó kerékagy felé haladnak. A 14 feszítőhuzal a 7 kötéldobra van tekercselve, így jön létre a 9 tekercs mellett lévő 18 tekercs (2. ábra), aminek vége a 7 kötéldob belső pereméhez van rögzítve. A hátsó kerék küllőit is ez a belső perem rögzíti.

Az 1. ábrán a kerékpárt hajtó huzalok közül csak a bal oldali 6 huzalt és a bal oldali 14 feszítőhuzalt tüntettük fel. A váz jobb oldalán a viszonyok hasonlók. A 2. ábrán látható a 10 hátsó kerékagy jobb oldali 19 kötéldobja, rajta a hajtó 21 huzalhoz tartozó 22 tekerccsel és a 15 feszítőhuzalhoz tartozó 23 tekerccsel. A 7 és 19 kötéldobok egy-egy szabadonfutó mechanizmuson keresztül vannak a 10 hátsó kerékagyon rögzítve. A szabadonfutók csak előreirányuló húzást továbbítanak a 10 hátsó kerékagyhoz, a másik irányban szabadon elfordulnak.

Miután a 10 hátsó kerékagy és a 20 feszítődob tengelyei egymásra merőlegesek, a teljes huzalozási rendszer térbeli alakzatot képez, amelyet a 4. ábra tekercselési rajza alapján követhetünk. A 7 és 19 kötéldobokra egyaránt igaz, hogy amikor a tekercsek egyike felcsavarodik, akkor a másik letekeredik és viszont, ezért rajtuk a mindenkori tekercselési menetszám változatlan.

Az 5. ábrán a 20 feszítődob szerkezeti kialakítására adunk példát. A 12 és 13 csévék között 24 spirálrugó által összekötött 25 külső gyűrűből és 26 belső gyűrűből álló közdarab helyezkedik el. A 25 külső gyűrűn külső fogazás, a 26 belső gyűrűn pedig belső fogazás van. A 12, 13 csévék egymás felé néző üreges testek, a bal oldali 12 cséve belső tárcsáján a 26 belső gyűrű fogazatához illeszkedő fogazat, a 13 cséve külső tárcsáján pedig a 25 külső gyűrű fogazatához illeszkedő fogazat van. Mindkét cséve belsejében egy-egy 27, illetve 28 csapágy van rögzítve, amelyek belsejébe a 20 feszítődobot rögzítő 29 tengely (2. ábra) illeszthető.

Ha a két 12, 13 csövét tengely irányban egymás felé toljuk, akkor a bal oldali 12 cséve a 26 belső gyűrűvel, a jobb oldali 13 cséve pedig a 25 külső gyűrűvel alakzáróan kapcsolódik, a másik gyűrűvel az üregek megfelelő kialakítása miatt kapcsolat nem jön létre. A 12 és 13 csévék egymáshoz képest elfordíthatok. A 12, 13 csévéket az 5. ábrán nem vázolt távtartó közbetétek révén úgy rögzítjük a 29 tengelyen, hogy eközben relatív elfordulásukat csak a 24 spirálrugó feszítőereje akadályozhatja.

A 4. ábrán vázolt tekercselés kialakításakor gondoskodunk arról, hogy a 12 és 13 csévéket a 24 spirálrugó megfelelően feszített állapotban tartsa. A feszítésnek olyannak kell lennie, hogy a működés során bekövetkező legkisebb relatív szögelfordulás mellett is megfelelő erőt biztosítson, de ez az erő még a legnagyobb relatív szögelfordulás mellett se lehessen a kerékpározást akadályozó tényező.

Az 1. ábrán a 6 huzal közvetlenül csatlakozott az alternáló mozgást végző lengőkarhoz. A 4. ábrán egy másik csatlakoztatási lehetőséget a jobb oldali 21 huzal kapcsán vázoltunk. A 21 huzal 30 csigán van átvezetve, és vége fixen a kerékpár vázának egy közeli pontjához csatlakozik, amit a 31 rögzítési pontjelöl. A 30 csiga tengelye 32 horoggal kapcsolódik, ami könnyen csatlakoztatható a lengőkarhoz. A 30 horgot alkalmazó megoldás előnye, hogy egységnyi lengőkar-elmozduláshoz kétszeres huzalelmozdulás tartozik, ezért adott áttétel feleakkora méretű lengőkarral megoldható, a lengőkar hosszának csökkenése pedig a kerékpár súlyát és mozgó tömegét csökkenti.

A találmány szerinti kerékpárhajtás az alábbiak szerint működik

Az 1, 2 pedálok tekerésekor a 3 és 4 lengőkarok alternáló mozgást végeznek, és a 6, illetve 21 huzalok a lengőmozgás kerékagyirányú összetevőjét követve ide-oda mozognak. A 6, 21 huzalok egyike minden időpontban előre irányban mozdul el, és ekkor a hozzá tartozó 9 vagy 22 tekercs az általa körülfogott kötéldobot előre forgatja, és ezáltal a hátsó kereket hajtja. A másik huzal ugyanekkor ellentétes irányban vagy azonos irányban, de kisebb sebességgel mozog, tehát az általa körülfogott kötéldob a szabadonfutó jelenléte miatt forgatónyomatékot nem fejt ki a 10 hátsó kerékagy tengelyére. Az erővel forgatott kötéldobon lévő másik tekercs a 20 feszítődobot feszíti, és az itt lévő két cséve a közbeiktatott 24 spirálrugón keresztül egymáshoz képest elfordul. A csévék csak a 21 és 6 huzalok elmozdulásai különbségének megfelelő mértékben tudnak elfordulni egymáshoz képest, miközben a feszítőerő átadódik a pillanatnyilag terheletlen oldalra.

A 6. ábrán az A és B görbék a 6 és 21 huzalok elmozdulását tüntettük fel a pedálok szöghelyzete függvényében. A közel lineárisan emelkedő szakaszok közül a mindenkori felső gondoskodik a kerékpár hajtásáról. A C görbe ezen két elmozdulás különbségéből adódik, és a 20 feszítődob két csévéjének palástja közötti útkülönbséget jelenti. Látható, hogy a C görbe periódushossza a huzalok periódusához képest feleméretű, azaz a 20 kötéldob elfordulási frekvenciája kétszeres. A kerékpár hatásfoka szempontjából annak van jelentősége, hogy a 20 feszítődob csévél között a maximális elmozdulás körülbelül csak 60% mértékű az egyes huzalok elmozdulásához képest. Miután a 24 rugó energia tárolására alkalmas, a felhúzására fordított többletenergiát a másik félperiódusban visszaadja. Az ismert, külön-külön feszítőrugót tartalmazó megoldáshoz képest a találmány szerinti hajtás előnye, hogy mindössze egyetlen feszítőeleme van, és annak elmozdulása is csak mintegy 60%-os az ismert megoldások egyikének elmozdulásához képest. Előny továbbá, hogy a kötéldobok belsejében a szabadonfutó mechanizmus mellett nem kell még egy rugós feszítésről is gondoskodni, illetve a mindkét oldali huzalok feszítéséhez a hátsó villa egy semleges tartományában elhelyezett 20 feszítődob elegendő. A 14, 15 feszítőhuzalok csak a rugóerő terhelésének vannak kitéve, ezért sokkal vékonyabb szálból megvalósíthatók, mint az erőátvitelt biztosító 6 és 21 huzalok.

Claims (6)

1. Hajtás lengőkaros kerékpárokhoz, ahol a pedálok a kerékpár vázsíkjával párhuzamos síkban ellentétes fázisú lengőmozgást végző, azonos tengelyen csapágyazott egy-egy lengőkarhoz vannak kapcsolva, az egyes lengőkarokhoz egy-egy huzal kapcsolódik, a huzalok a kerékpár hajtott kereke tengelyének egy-egy oldalára szerelt szabadonfutón kialakított kötéldobon vannak többmenetes tekercsben átvezetve, és a kötéldobok egy, a huzalokat adott erővel a lengőkarokhoz feszítő szerkezethez vannak kapcsolva, azzal jellemezve, hogy az egyes kötéldobokon (7, 19) a huzalok (6, 21) menetes tekercseitől (9, 22) elkülönült további menetes tekercsek (18, 23) vannak, amely további menetes tekercseket (18, 23) képező feszítőhuzalok (14, 15) egy feszítőszerkezetet képező kettős feszítődob (20) csévéire (12, 13) ellentétes menetemelkedéssel vannak feltekercselve, a csévék (12, 13) pedig egy közös tengely mentén forgathatóan vannak csapágyazva és rugós feszítéssel egymáshoz vannak kapcsolva.

2 Az 1. igénypont szerinti hajtás, azzal jellemezve, hogy a kötéldobokon (7, 19) lévő tekercsek (9, 18, 23, 22) egy-egy vége a kötéldobhoz (7, 19) van rögzítve.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti hajtás, azzal jellemezve, hogy a kettős feszítődob (20) egy, a kerék tengelyére merőleges tengelyen a kerékpár villájához van rögzítve a kerék feletti tartományban, továbbá a feszítőhuzalok (14, 15) a kerékpár egy-egy átellenes oldalán vannak a kötéldobokhoz (7, 19) vezetve.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti hajtás, azzal jellemezve, hogy a kettős feszítődob (20) két csévéje (12, 13) spirálrugón (24) keresztül van összekapcsolva.

5. A 4. igénypont szerinti hajtás, azzal jellemezve, hogy a két cséve (12, 13) között egy külső gyűrű (25) és egy belső gyűrű (26) van, amelyek a csévék (12, 13) egyikével, illetve másikával alakzáróan kapcsolódnak, a velük nem kapcsolódó csévéhez képest pedig szabadon elfordíthatok, és a spirálrugó (24) a két gyűrű (25, 26) között lévő gyűrű alakú térben helyezkedik el.

6. Az 1. igénypont szerinti hajtás, azzal jellemezve, hogy a lengőkarok (3, 4) egy-egy csigán (30) keresztül vannak a huzalokkal (6, 21) összekapcsolva, és a huzalok (6,21) a csigákon (30) vezetnek át, és átvezetett végük a kerékpár vázához van rögzítve.