RU2199465C2

RU2199465C2 - Bicycle transmission

Info

Publication number: RU2199465C2
Application number: RU2000130949/28A
Authority: RU
Inventors: В.П. Медведев
Original assignee: Медведев Вячеслав Петрович
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2003-02-27

Abstract

FIELD: bicycles. SUBSTANCE: invention relates to pedal-operated vehicles designed for rigid along smooth-surface roads and across the country. It can be used in racers, freight bicycles and other pedal-operated vehicles. Proposed transmission contains impulse variable-speed drive rigidly secured on frame. Gear ratio of said drive smoothly changes within wide limits. Transmission is provided also with step- up gear train connecting pedal drive with input of variable-speed drive and step-up chain drive connecting output of variable-speed drive and driven sprocket of vehicle drive wheel. Gear ratio of transmission is controlled by handle installed at control input of variable-speed drive. EFFECT: enlarged speed control range, improved reliability of transmission. 4 dwg

Description

Изобретение относится к трансмиссиям велосипедов грузовых и гоночных, веломобилей и прочих колесных устройств с педальным приводом и может быть использовано для расширения диапазона возможных скоростей движения, в частности, при передвижении по сильно пересеченной местности (горный велосипед). The invention relates to transmissions of freight and racing bicycles, cycle cars and other wheeled devices with a pedal drive and can be used to expand the range of possible speeds, in particular, when traveling over very rough terrain (mountain bike).

Известна трансмиссия велосипеда, состоящая из ведущей звездочки, установленной на оси педального привода, связанной цепью с ведомой звездочкой, установленной на втулке заднего ведущего колеса, размещенного в задней вилке рамы велосипеда. Втулка заднего колеса является тормозной со свободным ходом или безтормозной со свободным ходом (см., например, каталог велосипедов ПО " Пермский машиностроительный завод им. Октябрьской Революции" ордена Трудового Красного Знамени тип. изд. "Звезда", 614600, г. Пермь, ГСП-131, ул. Дружбы, д. 34, заказ 5764). A known transmission of a bicycle, consisting of a drive sprocket mounted on the axis of the pedal drive, connected by a chain to a driven sprocket mounted on a hub of the rear driving wheel located in the rear fork of the bicycle frame. The rear wheel hub is a brake with a free wheel or a brake with a free wheel (see, for example, the catalog of bicycles PO Perm Machine-Building Plant named after the October Revolution of the Order of the Red Banner of Labor, publishing house Zvezda, 614600, Perm, GSP -131, st.Druzhby, d.34, order 5764).

Эта известная трансмиссия благодаря блокам звездочек на оси педального привода и на ведомом колесе и устройству перевода цепи с одной звездочки на другую обеспечивает необходимый диапазон скоростей движения велосипеда. Однако этот диапазон недостаточно широк при езде по сильно пересеченной местности, где имеются крутые подъемы, недостаточен диапазон мультипликации скоростей при езде по ровной дороге, где скорость необходимо увеличить, а устройство переключения скоростей недостаточно надежно в своей работе. This well-known transmission, thanks to the sprocket blocks on the axis of the pedal drive and on the driven wheel and the chain transfer device from one sprocket to another, provides the necessary range of bike speeds. However, this range is not wide enough when driving on rough terrain, where there are steep climbs, the range of speed multiplication when driving on a flat road is insufficient, where the speed needs to be increased, and the gear shifter is not reliable enough in its work.

Известен импульсный вариатор скорости, содержащий корпус с кольцевым пазом, кривошип переменного радиуса, установленный в корпусе на подшипниках, установленный на кривошипе сателлит, шарнирно соединенный со стержнями, к которым шарнирно присоединены ползуны, одни из которых входят в кольцевой паз корпуса, а другие в кольцевой паз фланца выходного вала, установленного в корпусе на подшипниках (см., например, авторское свидетельство СССР на изобретение 1237838 или 682696 того же автора). Known pulse speed variator comprising a housing with an annular groove, a crank of variable radius mounted in a housing on bearings mounted on a crank of a satellite pivotally connected to rods to which the sliders are pivotally attached, some of which are included in the annular groove of the housing, and others in the annular the groove of the output shaft flange mounted in the housing on bearings (see, for example, the USSR copyright certificate for invention 1237838 or 682696 of the same author).

Этот вариатор позволяет изменять скорость вращения в широких пределах и обладает свойством муфты обгона. Диапазон регулирования скорости таков, что на выходе вариатора имеем скорость, равную скорости на его входе, и нулевую скорость выхода при любой скорости на входе вариатора. При этом направление вращения на выходе не зависит от направления вращения на входе. This variator allows you to change the speed of rotation over a wide range and has the property of an overtaking clutch. The speed control range is such that at the output of the variator we have a speed equal to the speed at its input and zero output speed at any speed at the input of the variator. In this case, the direction of rotation at the exit does not depend on the direction of rotation at the entrance.

Этот вариатор имеет два входа: один вход, выполненный в виде втулки, установленной с возможностью вращения в его корпусе, и второй - в виде оси, установленной с возможностью поворота в вышеупомянутой втулке. Когда втулка и ось вращаются синхронно, передаточное число вариатора фиксировано. При развороте оси относительно втулки происходит перемена передаточного числа вариатора. This variator has two inputs: one input, made in the form of a sleeve mounted for rotation in its body, and the second in the form of an axis mounted for rotation in the aforementioned sleeve. When the hub and axle rotate synchronously, the gear ratio of the variator is fixed. When the axis is rotated relative to the sleeve, the gear ratio of the variator changes.

Указанные выше недостатки трансмиссии веломашины устраняются тем, что трансмиссия, содержащая педальный привод, установленный во втулке рамы веломашины, ведущую звездочку, жестко установленную на оси педального привода, ведомую звездочку, установленную на втулке ведущего колеса веломашины, и цепь, соединяющую ведущую и ведомую звездочки, снабжена импульсным вариатором скорости, установленным жестко на раме веломашины, педальный привод соединен повышающей зубчатой передачей с одним входом вариатора, выполненным в виде втулки совместно с зубчатым колесом и барабаном, торец которого снабжен прорезями, в которых поочередно располагается стержень ручки, шарнирно соединенный со вторым входом вариатора, стержень подпружинен к торцу барабана, а на выходе вариатора жестко установлена ведущая звездочка. The aforementioned disadvantages of the transmission of a bicycle machine are eliminated by the fact that a transmission containing a pedal drive installed in the sleeve of the bicycle frame, a drive sprocket rigidly mounted on the axis of the pedal drive, a driven sprocket mounted on the sleeve of the driving wheel of the bicycle machine, and a chain connecting the driving and driven sprockets, equipped with a pulse speed variator mounted rigidly on the frame of the bicycle machine, the pedal drive is connected by a raising gear with one input of the variator, made in the form of a joint o with a gear wheel and a drum, the end of which is equipped with slots in which the handle shaft is alternately located, which is pivotally connected to the second input of the variator, the rod is spring-loaded to the end of the drum, and a drive sprocket is rigidly mounted at the output of the variator.

Такое выполнение трансмиссии позволяет расширить диапазон регулирования скорости, отказаться от набора звездочек и от механизма перевода цепи с одной звездочки на другую и тем самым повысить надежность трансмиссии. This embodiment of the transmission allows you to expand the range of speed control, to abandon the set of sprockets and the mechanism for transferring the chain from one sprocket to another, and thereby increase the reliability of the transmission.

На фиг.1 дан чертеж вариатора (продольный разрез) и устройства его соединения с педальным приводом. Figure 1 is a drawing of a variator (longitudinal section) and a device for its connection with a pedal drive.

На фиг.2 дан поперечный разрез вариатора. Figure 2 shows a cross section of a variator.

На фиг.3 дан чертеж устройства изменения скорости вариатора. Figure 3 is a drawing of a device for changing the speed of a variator.

На фиг.4 дана схема велосипеда с вариатором. Figure 4 is a diagram of a bicycle with a variator.

Трансмиссия состоит из педального привода, содержащего ось 1, установленную с возможностью вращения во втулке 2 рамы 3 велосипеда. На оси 1 жестко установлены шатуны 4 с вращающимися педалями 5 и ведущее зубчатое колесо 6, которое сцеплено с зубчатым колесом 7, выполненным заодно целое с входной втулкой 8 вариатора 9. На входной оси 10 вариатора установлены жестко втулка 11 с рукояткой 12, шарнирно скрепленные между собой. Корпус 13 вариатора жестко закреплен на раме 3 велосипеда. На выходном валу 14 вариатора жестко установлена ведущая звездочка 15, соединенная цепью 16 с ведомой звездочкой 17 заднего колеса велосипеда. Зубчатые колеса 6 и 7 образуют повышающую передачу от педального привода ко входу вариатора. Звездочки 15 и 17 образуют повышающую передачу от выхода вариатора к заднему колесу. Известно, что вход вариатора представляет собой втулку 8 и ось 10, установленную с возможностью поворота во втулке 8. В зависимости от угла поворота оси 10 относительно втулки 8 устанавливается то или иное передаточное число вариатора. Совместно с зубчатым колесом 7 и втулкой 8 выполнен барабан 18, на торце которого выполнены прорези 19, куда входит стержень рукоятки 12, подпружиненный к торцу обода пластинчатой пружиной 20, установленной на втулке 11. Поэтому стержень рукоятки западает в прорези 19 и не может самопроизвольно выйти из них. Тем самым обеспечивается фиксация передаточного числа вариатора. На наружной цилиндрической поверхности втулки 21, жестко скрепленной с зубчатым колесом 7, нанесены цифры - порядковые номера скоростей от единицы до, например, девяти. Цифре 9 соответствует самая высокая скорость выхода вариатора. The transmission consists of a pedal drive containing an axis 1 mounted rotatably in the sleeve 2 of the frame 3 of the bicycle. On the axis 1 there are rigidly mounted connecting rods 4 with rotating pedals 5 and a driving gear 6, which is coupled with a gear 7, integral with the input sleeve 8 of the variator 9. On the input axis 10 of the variator, a sleeve 11 with a handle 12 rigidly fastened between by myself. The case 13 of the variator is rigidly fixed to the frame 3 of the bike. A drive sprocket 15 is rigidly mounted on the output shaft 14 of the variator, connected by a chain 16 to the driven sprocket 17 of the rear wheel of the bicycle. Gears 6 and 7 form an overdrive from the pedal drive to the input of the variator. Sprockets 15 and 17 form an overdrive from the output of the variator to the rear wheel. It is known that the input of the variator is a sleeve 8 and an axis 10 mounted rotatably in the sleeve 8. Depending on the angle of rotation of the axis 10 relative to the sleeve 8, one or another gear ratio of the variator is set. Together with the gear wheel 7 and the sleeve 8, a drum 18 is made, at the end of which a slot 19 is made, which includes the handle rod 12, spring-loaded to the rim end with a leaf spring 20 mounted on the sleeve 11. Therefore, the handle shaft sinks into the slot 19 and cannot spontaneously exit of them. This ensures the fixation of the gear ratio of the variator. On the outer cylindrical surface of the sleeve 21, rigidly fastened to the gear 7, the numbers are applied - serial numbers of speeds from one to, for example, nine. The number 9 corresponds to the highest output speed of the variator.

Трансмиссия работает следующим образом. При вращении шатунов педального привода с угловой скоростью ω_ш убыстряющая передача зубчатых колес 6 и 7 передает вращение на один из входов вариатора - втулку 8. Так как второй вход вариатора - ось 10 - неподвижен относительно втулки 8, благодаря тому что стержень рукоятки 12 находится в одной из прорезей 19 барабана 18, оба входа вариатора - втулка 8 и ось 10 - вращаются синхронно, как одно целое, т.е. передаточное число вариатора зафиксировано. Вариатором 9 вращение передается на его выход - вал 14, откуда цепной повышающей передачей - заднему ведущему колесу.The transmission operates as follows. When rotating the connecting rods of the pedal drive with an angular speed ω _{w, the} accelerating gear of the gears 6 and 7 transfers the rotation to one of the variator inputs - sleeve 8. Since the second input of the variator - axis 10 - is stationary relative to the sleeve 8, due to the rod 12 being located in one of the slots 19 of the drum 18, both variator inputs - sleeve 8 and axis 10 - rotate synchronously as a single unit, i.e. CVT gear ratio fixed. Variator 9 transfers the rotation to its output - shaft 14, from where the chain overdrive - to the rear drive wheel.

Общее передаточное число трансмиссии определяется формулой

где ω_кол - угловая скорость вращения заднего колеса (ведомой звездочки);
ω_вх.в - угловая скорость вращения входного звена вариатора;
ω_вых.в - угловая скорость вращения выходного звена вариатора;
i_вар - передаточное число вариатора.The total transmission ratio is determined by the formula

where ω _count - the angular velocity of rotation of the rear wheel (driven sprocket);
ω _in.in - the angular velocity of rotation of the input link of the variator;
ω _o.v - the angular velocity of rotation of the output link of the variator;
i _var - gear ratio of the variator.

В графических материалах приведена конструкция трансмиссии со следующими числовыми значениями передаточных чисел ее элементов:

i_вар =1,2.The graphic materials show the design of the transmission with the following numerical values of the gear ratios of its elements:

i _var = 1.2.

Общее передаточное число трансмиссии:

т. е. скорость вращения заднего колеса может быть в 6,25 раз больше скорости вращения педалей, что выше, чем у известных трансмиссий велосипеда. В то же время и при максимальной скорости вращения педалей скорость вращения колеса велосипеда может быть близкой к нулевой, что достигается изменением на ходу передаточного числа вариатора. Практически можно получить передаточное число трансмиссии i = 0,1÷∞, что позволяет использовать велосипед с такой трансмиссией для движения по местности с крутыми подъемами, а при движении по ровной дороге достигать больших скоростей, чем развивают велосипеды с известными трансмиссиями.Transmission total gear ratio:

that is, the speed of rotation of the rear wheel can be 6.25 times higher than the speed of rotation of the pedals, which is higher than that of the known bicycle transmissions. At the same time, and at the maximum pedal speed, the speed of the bicycle wheel can be close to zero, which is achieved by changing the gear ratio of the variator on the go. In practice, it is possible to obtain the gear ratio of the transmission i = 0.1 ÷ ∞, which allows you to use a bicycle with such a transmission for driving on terrain with steep climbs, and when driving on a flat road to achieve high speeds than developing bicycles with known transmissions.

Для изменения режима движения необходимо перестать крутить педали и свободной от руля рукой перевести рукоятку с одной цифры, условно обозначающей передаточное число вариатора, на другую цифру. To change the driving mode, it is necessary to stop pedaling and use the free hand to move the handle from one digit, conventionally indicating the gear ratio of the variator, to another digit.

Следует отметить, что в предложенной трансмиссии при движении велосипеда по инерции так же движется и цепь, соединяющая ведомую звездочку со звездочкой на выходном валу вариатора. Этот недостаток может быть устранен использованием известной втулки заднего колеса со свободным ходом. It should be noted that in the proposed transmission, when the bicycle moves by inertia, the chain connecting the driven sprocket to the sprocket on the output shaft of the variator also moves. This disadvantage can be eliminated by using the known rear wheel hub with free wheeling.

Claims

A transmission of a bicycle machine comprising a pedal drive installed in the sleeve of the bicycle frame, a drive sprocket rigidly mounted on the axis of the pedal drive, a driven sprocket mounted on the hub of the driving wheel of the bicycle, and a chain connecting the drive and driven sprockets, characterized in that it is equipped with a pulse variator speed mounted rigidly on the frame of the bicycle machine, the pedal drive is connected by a raising gear with one input of the variator, made in the form of a sleeve together with a gear wheel and a drum, t the edge of which is equipped with slots in which the handle shaft is alternately located pivotally connected to the second input of the variator, the rod is spring-loaded to the end of the drum, and a drive sprocket is rigidly mounted at the output of the variator.