Полезная модель относится к устройствам ведущих колес транспортных средств на мускульной тяге наездника. Преимущественной областью промышленного использования изобретения является велосипедостроение.The utility model relates to the devices of the driving wheels of vehicles on the muscular traction of the rider. An advantageous area of industrial use of the invention is in bicycle construction.
Целью настоящего технического решения является радикальной упрощение устройства трансмиссии передачи тяги на обод ведущего колеса одновременно со снижением потерь на передачу тяги за счет повышения коэффициента полезного действия (КПД) таковой и избавления ее от врожденных неустранимых пороков внутреннего содержания кинематических связей на основе известных однорядных пластинчатых роликовтулочных цепей.The purpose of this technical solution is to radically simplify the transmission device for the transmission of thrust to the rim of the drive wheel simultaneously with a decrease in losses for the transmission of thrust by increasing the efficiency (efficiency) thereof and getting rid of it from congenital fatal defects of the internal content of kinematic links based on the well-known single-row plate roller hub chains ...
Известно множество изобретений и полезных моделей устройства ведущих колес велосипедов на основе планетарных передач и зубчатых колес, среди которых в качестве прогрессивных аналогов ярко выделяются: велосипед по патенту РФ на изобретение №2463194 от 25.04.2011 г. и привод для велосипедов с внутренним расположением взаимодействующих двух валов по патенту РФ на изобретение №2637579 от 27.10.16 г. (прототип), которые по своей эффективности, увы, существенно уступают заявляемому в достижение конечного результата цели изобретения из-за использования в них большого арсенала конструктивно технологически сложных средств, элементов и избыточно большого количества деталей.There are many inventions and useful models for the device of driving wheels of bicycles based on planetary gears and gear wheels, among which, as progressive analogs, stand out vividly: a bicycle according to the RF patent for invention No. 2463194 dated 04/25/2011 and a drive for bicycles with an internal arrangement of interacting two shafts under the RF patent for invention No. 2637579 dated 10/27/16 (prototype), which, alas, are significantly inferior to the claimed aim of the invention in achieving the final result of the invention due to the use of a large arsenal of constructively technologically complex means, elements and redundant a lot of details.
Основой настоящего решения технической задачи передачи тяги от вала шатунов с педалями на обод ведущего колеса транспортного средства, приводимого в движение мускульной силой своего наездника, является позиционное размещение всех структурных элементов трансмиссии привода, состоящего из первичного вала с парой педальных шатунов на своих торцах, выведенных наружу за пределы ступицы и рамы транспортного средства, еще одного вала, имеющего вспомогательное значение, двух цевочных барабанов карусельно-револьверного типа, взаимодействующих с двумя зубчатыми звездами, входящих вместе с ними в комплект двухступенчатой цевочной передачи попарно расположенными в двух параллельных плоскостях непосредственно внутри самой ступицы под зашитой ее тарелкообразных крышек между стойками рамы транспортного средства Ось вращения первичного вала и ось вращения ведущего колеса едины в пространстве (находятся на одной оси). Зубья звезд выполнены с полуцилиндрическим контуром профиля своих зубьев и промежутков между ним, радиус которых равен половине диаметра цилиндрических тел цевок. Посредством скрещенных радиально лучисто спиц корпус ступицы связан с ободом ведущего колеса для передачи ему крутящего момента, принятого первичным валом от ступней ног наездника, сидя или стоя, регулярно или эпизодически выполняющего в том или ином ритме физиологически естественный стопошагательный процесс формата «ходьба или бег на месте», а благодаря наличию обгонной муфты или храпового колеса с собачками в сердцевине второй звезды на второй ступени цевочной передачи передача тяги может носить дискретный характер, позволяющий кратковременный отдых наезднику.The basis of the present solution to the technical problem of transferring traction from the shaft of the connecting rods with pedals to the rim of the driving wheel of the vehicle, driven by the muscular force of its rider, is the positional placement of all structural elements of the drive transmission, consisting of a primary shaft with a pair of pedal connecting rods at their ends, brought out to the outside beyond the hub and frame of the vehicle, another shaft, which has an auxiliary value, two carousel-revolving lantern drums interacting with two gear stars included with them in a two-stage lantern drive set in pairs located in two parallel planes directly inside the hub itself under sewn up its plate-shaped covers between the racks of the vehicle frame The axis of rotation of the input shaft and the axis of rotation of the drive wheel are uniform in space (located on the same axis). The teeth of the stars are made with a semi-cylindrical contour of the profile of their teeth and the spaces between them, the radius of which is equal to half the diameter of the cylindrical bodies of the stubs. By means of radially radially crossed spokes, the hub body is connected to the rim of the drive wheel to transmit to it the torque received by the input shaft from the rider's feet, sitting or standing, regularly or occasionally performing in one or another rhythm a physiologically natural stop-step process of the “walking or running in place” format ”, And due to the presence of an overrunning clutch or a ratchet wheel with pawls in the core of the second sprocket on the second stage of the pinion drive, the traction transmission can be discrete, allowing the rider to rest for a short time.
На прилагаемом чертеже в разрезе ступицы показано позиционное нахождение всех структурных элементов ведущего колеса за исключение шатунов с педалями и обода.In the attached drawing, a cross-section of the hub shows the positional location of all structural elements of the drive wheel, with the exception of the connecting rods with pedals and the rim.
Внутрь корпуса ступицы (1) ведущего колеса, состоящей из двух выпуклых тонкостенных частей тарельчатой формы, выполняющих функцию крышек картера, помещены: первичный вал (2) и обе его опоры (3 и 4), наружная поверхность которых служит дорожкой качения для тарельчатых тел каждой половины корпуса ступицы (1), а тела опор (3 и 4) посредством U-образных шпилек (5 и 6) жестко и неподвижно закреплены на стойках рамы (7) транспортного средства на удаление друг от друга между стенками (8 и 9), образующими посредством соединяющих их крепежных элементов (10), например винтов или шпилек, корзину (11), фиксирующую композицию и внутренне позиционное размещение всех структурных элементов трансмиссии привода. На торцах первичного вала (2) закреплены шатуны с педалями (на чертеже они не показаны, но условно обозначены места их посадки и фиксации, например, посредством крепежных клиньев). В районе центральной части первичного вала (2) закреплена звезда (12), установленная во взаимодействие своими зубьями с цевками барабана (13), находящегося на одной половине вала (14), имеющего вспомогательное значение. На второй половине вала (14) установлена и закреплена обгонная муфта (15) или, как вариант, ее аналог в стиле храпового колеса с собачками, снаружи опоясанная телом второй звезды (16), кинематически взаимодействующей своими зубьями с цевками (17) второго цевочного барабана (18), жестко закрепленного, например винтами (19), на внутренней стенке одной из двух частей корпуса ступицы (1),) связанной с ободом ведущего колеса паутиной из радиально лучистых спиц (20). Контур профиля зубья обоих звезд (12,16) и промежутков между ними полуцилиндрический с радиусом, равным половине диаметра цевок (17), предпочтительно равновеликих в каждом барабане (13,18), но разных по их количеству, как и число зубьев в каждой звезде. Герметично соединенные друг с другом в неразрывное целое посредством стяжных болтов или шпилек (21) обе половины ступицы (1) надежно защищают ее внутренности от грязи и посторонних предметов в процессе своего свободного качения без какого либо самопроизвольного продольно осевого смещения по наружной поверхности опор (3 и 4) первичного вала (2), например посредством использования насыпных или классических однорядных шарикоподшипников, лимитирующих локацией своих внешних и наружных колец продольно осевое смещение ступицы (1) относительно оси первичного вала (2).Inside the housing of the hub (1) of the drive wheel, consisting of two convex thin-walled disk-shaped parts that serve as crankcase covers, are placed: the input shaft (2) and both of its supports (3 and 4), the outer surface of which serves as a raceway for the disk-shaped bodies of each halves of the hub housing (1), and the bodies of the supports (3 and 4) by means of U-shaped pins (5 and 6) are rigidly and immovably fixed on the racks of the frame (7) of the vehicle at a distance from each other between the walls (8 and 9), forming by connecting them fasteners (10), for example screws or pins, basket (11), fixing composition and internal positional placement of all structural elements of the drive transmission. At the ends of the input shaft (2), connecting rods with pedals are fixed (they are not shown in the drawing, but the places of their landing and fixation are conventionally indicated, for example, by means of fastening wedges). In the region of the central part of the input shaft (2), a star (12) is fixed, installed in interaction with its teeth with the drum stubs (13), located on one half of the shaft (14), which has an auxiliary value. On the second half of the shaft (14), an overrunning clutch (15) is installed and fixed or, as an option, its analogue in the style of a ratchet wheel with dogs, externally encircled by the body of a second sprocket (16), kinematically interacting with its teeth with the ratchets (17) of the second lantern drum (18), rigidly fixed, for example with screws (19), on the inner wall of one of the two parts of the hub housing (1),) connected to the rim of the drive wheel by a web of radially radiant spokes (20). The contour of the profile of the teeth of both stars (12,16) and the intervals between them is semi-cylindrical with a radius equal to half the diameter of the stubs (17), preferably equal in size in each drum (13,18), but different in their number, as well as the number of teeth in each star ... Both halves of the hub (1), hermetically connected to each other into an inseparable whole by means of tie bolts or studs (21), reliably protect its insides from dirt and foreign objects during their free rolling without any spontaneous longitudinal axial displacement along the outer surface of the supports (3 and 4) the input shaft (2), for example, by using bulk or classic single-row ball bearings, limiting by the location of their outer and outer rings the longitudinal axial displacement of the hub (1) relative to the axis of the input shaft (2).
Во время езды работа ведущего колеса происходит следующим образом. Созданный на первичном валу (2) крутящий момент, принятый от шатунов с педалями, первыми принявшими физические усилия мышц от давления ступней ног и массы тела наездника, приводит в круговое вращение звезду (12), которая своими зубьями в скользяще ударном контакте поочередно транслирует полученный импульс силы на тела цевок барабана (13) и приводит во вращение вал (14) вместе с находящейся на нем звездой (16), короновавшей обгонную муфту (15) в своем переходе на вторую ступень редукции тяги. Далее зубья звезды (16), поочередно взаимодействуя в скользяще ударном контакте с телами цевок (17), передают крутящий момент корпусу ступицы (1) и приводят ее в свободное круговое вращение по наружной поверхности опор (3 и 4) для исполнения ею главной роли в трансмиссии ведущего колеса транспортного средства. Монолитным цевкам, имеющим цилиндрический профиль и помещенным своими торцами, например, в глухие отверстия боковых стенок каждого своего барабана, предоставлена полная свобода скольжения, как внутри промежутков между зубьями звезд, так и внутри окон и/или в замкнутом пространстве стен глухих отверстий, заполненных смазочным материалом. Характерная особенность и достоинство описанной модели цевочной передачи, обусловившие более высокий КПД, в том, что вектор действия тяговых усилий на всех этапах своей трансляции полностью совпадает с касательными к окружности оцилиндрованных тел качения, а не перпендикулярно плоскостям трения, что имеет место в звеньях известных велосипедных цепей.While driving, the work of the drive wheel is as follows. The torque created on the primary shaft (2), taken from the connecting rods with the pedals, which were the first to receive the physical efforts of the muscles from the pressure of the feet and the rider's body weight, drives the star (12) into circular rotation, which, with its teeth in a sliding shock contact, alternately broadcasts the received impulse forces on the bodies of the drum stub (13) and drives the shaft (14) together with the star (16) on it, which crowns the overrunning clutch (15) in its transition to the second stage of thrust reduction. Further, the teeth of the star (16), alternately interacting in sliding shock contact with the bodies of the stubs (17), transmit the torque to the housing of the hub (1) and bring it into free circular rotation along the outer surface of the supports (3 and 4) to play the main role in transmission of the driving wheel of the vehicle. Monolithic tarsus, having a cylindrical profile and placed with their ends, for example, in the blind holes of the side walls of each of its drums, are given complete freedom of sliding, both inside the spaces between the teeth of the stars, and inside the windows and / or in the closed space of the walls of the blind holes filled with lubricant material. A characteristic feature and advantage of the described pinion drive model, which led to a higher efficiency, is that the vector of traction force action at all stages of its translation completely coincides with the tangents to the circle of the cylindrical rolling bodies, and not perpendicular to the friction planes, which takes place in the links of known bicycle chains.
