RU2492097C2

RU2492097C2 - Bicycle stepless transmission

Info

Publication number: RU2492097C2
Application number: RU2011125589/11A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Исаакович Хмельницкий; Борис Николаевич Ходов
Original assignee: Анатолий Исаакович Хмельницкий; Ходова Татьяна Ивановна
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2013-09-10
Also published as: RU2011125589A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to bicycle rear wheel variators. Variator has discs 4, 5 that stay in direct friction contact. One of said discs is tapered disc. Surfaces of said discs converge at acute angle. Driven sp[rocket 10 is fitted on hollow shaft 8 to transmit torque to drive disc 5 and presses the latter to driven disc 4 fitted on wheel hub 2 of overrunning coupling 3. Control cables 20 displace sliding disc 14 with hollow shaft 8 and driven and drive discs 10 and 5, respectively, fitted thereon. This allows drive disc 5 to displace relative driven disc 4 with stepless variation of gear ratio. Variator can be uncased for protection against ambient effects.

EFFECT: reduced weight.

2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к трансмиссиям велосипедов, велоповозок, велоколясок, веломобилей и других транспортных средств с цепным приводом на мускульной тяге, и может быть использовано для преобразования (в том числе автоматического) крутящего момента, передаваемого от привода на ведущее колесо.The invention relates to transmissions of bicycles, bicycles, wheelchairs, cycle mobiles and other vehicles with a chain drive on muscular traction, and can be used to convert (including automatic) the torque transmitted from the drive to the drive wheel.

Известно устройство, представляющее собой велотрансмиссию, содержащую приводную цепь, звездочку, втулку ведущего колеса, установленную на опорной оси, и обгонную муфту (муфту свободного хода), закрепленную на конце втулки (например: Фред Милсон, Ваш велосипед, - СПб: «Геза Ком», 1998; Современный велосипед (под редакцией И. Гуревича, А. Вишневского, Ю. Разина), - СПб: «Игра света», 2009).A device is known which is a bicycle transmission comprising a drive chain, an asterisk, a drive wheel hub mounted on a support axis, and an overrunning clutch (freewheel) mounted on the end of the sleeve (for example: Fred Milson, your bike, St. Petersburg: “Geza Kom ", 1998; Modern bicycle (edited by I. Gurevich, A. Vishnevsky, Yu. Razin), - St. Petersburg:" The Game of Light ", 2009).

В этом устройстве крутящий момент преобразуется в зависимости от числа зубьев звездочки, с которой соединена цепь. Если звездочек несколько, передаточное отношение трансмиссии может быть изменено переключением цепи с одной звездочки на другую ступенчато. Тем самым набор передаточных отношений не покрывает весь диапазон режимов движения. Вследствие этого, либо мускульные усилия излишне возрастают, а каденс падает, либо наоборот - неоправданно возрастает каденс, а мускульные усилия становятся слишком малы.In this device, the torque is converted depending on the number of teeth of the sprocket to which the chain is connected. If there are several sprockets, the transmission ratio can be changed stepwise by switching the chain from one sprocket to another. Thus, a set of gear ratios does not cover the entire range of driving modes. As a result of this, either the muscular efforts increase excessively, and the cadence decreases, or vice versa - the cadence unreasonably increases, and the muscular efforts become too small.

Известны устройства - вариаторы (например: Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2008; Есипенко Я.И. Механические вариаторы скорости. - Киев: Гос. Изд-во технической литературы УССР, 1961), - которые обеспечивают бесступенчатое изменение передаточного отношения, вручную или автоматически.Known devices - variators (for example: Ivanov M.N., Finogenov V.A. Machine parts. - M .: Higher school, 2008; Esipenko Y.I. Mechanical speed variators. - Kiev: State. Publishing House of Technical Literature of the Ukrainian SSR , 1961), - which provide a stepless change in the gear ratio, manually or automatically.

Известны многочисленные изобретения - аналоги (например: Патент РФ, 2199465, B62M 11/06, B62M 9/04, 2003; Патент США №7762919 B2, 476/36, 476/8, 476/38, 2010; Патент США №5626354, 280/236, 1997; Патент США №5061224, 474/84, 1991; Патент США №7914029 B2, 280/261, 2011; Патент США №5632702, 475/170, 1997; Патент США №7032914 B2, 280/260, 2006; Патент РФ, 2177091, F16H 29/22, 1999), в которых велотрансмиссия снабжается вариатором для устранения описанных выше недостатков. Все известные изобретения, в которых велотрансмиссия снабжается вариатором, вне зависимости от типа вариатора, имеют следующие недостатки: во-первых, существенное (на 2 и более кг) увеличение массы велотрансмиссии, что приводит к дополнительным затратам мускульной энергии при движении; во-вторых, их монтаж требует, либо замены втулки, либо создания дополнительных узлов крепления с проведением сварных и (или) слесарных работ, в-третьих, заметное (иногда на порядок) увеличение стоимости велотрансмиссии.Numerous inventions are known - analogues (for example: RF Patent, 2199465, B62M 11/06, B62M 9/04, 2003; US Patent No. 7762919 B2, 476/36, 476/8, 476/38, 2010; US Patent No. 5626354, 280/236, 1997; US Patent No. 5061224, 474/84, 1991; US Patent No. 7914029 B2, 280/261, 2011; US Patent No. 5632702, 475/170, 1997; US Patent No. 7032914 B2, 280/260, 2006; RF Patent, 2177091, F16H 29/22, 1999), in which the bicycle transmission is equipped with a variator to eliminate the disadvantages described above. All known inventions in which a bicycle transmission is equipped with a variator, regardless of the type of variator, have the following disadvantages: firstly, a significant (by 2 or more kg) increase in the mass of the bicycle transmission, which leads to additional costs of muscular energy during movement; secondly, their installation requires either replacement of the sleeve, or the creation of additional attachment points with welding and (or) locksmithing, and thirdly, a noticeable (sometimes an order of magnitude) increase in the cost of a bicycle transmission.

Таким образом, наиболее близким аналогом к изобретению является велотрансмиссия, содержащая приводную цепь, вращающую звездочку, втулку ведущего колеса, установленную на опорной оси, и обгонную муфту, закрепленную на конце втулки.Thus, the closest analogue to the invention is a bicycle transmission comprising a drive chain, a rotating sprocket, a drive wheel hub mounted on a support axis, and an overrunning clutch fixed to the end of the hub.

Задачей изобретения является создание снабженной вариатором велотрансмиссии, близкой по массе и стоимости к прототипу, при этом вариатор должен обеспечивать бесступенчатое преобразование крутящего момента, как в ручном, так и в автоматическом режиме, и не требовать специального оборудования и особых навыков при монтаже. Предел допустимого превышения массы над прототипом оценивается в 0.8 кг, определяемым как естественная (обычная) нагрузка. Такой же нагрузкой является разность масс экипировок велосипедиста, которые он вынужден использовать для разных погодных условий в пределах одного сезона. Для решения поставленной задачи используется тип дискового вариатора с непосредственным касанием рабочих тел, у которых образующая катков является прямой линией (Есипенко Я.И., Механические вариаторы скорости, - Киев: Гос. Изд-во технической литературы УССР, 1961). Вариатор выполнен с внутренним фрикционным контактом двух дисков (ведущего и ведомого), один из которых конический. Плоскости ведущего и ведомого дисков сходятся под острым углом. Изобретение конструктивно оформлено в 2-х исполнениях: с ведущим коническим диском и с ведущим плоским диском.The objective of the invention is the creation of a variator-equipped bicycle transmission that is close in mass and cost to the prototype, while the variator should provide stepless torque conversion, both in manual and automatic mode, and not require special equipment and special skills during installation. The limit of permissible excess weight over the prototype is estimated at 0.8 kg, defined as natural (normal) load. The same load is the mass difference of the cyclist’s outfit, which he is forced to use for different weather conditions within the same season. To solve this problem, we use the type of a disk variator with a direct contact with the working bodies, in which the rink generator is a straight line (Esipenko Y.I., Mechanical speed variators, - Kiev: State. Publishing House of Technical Literature of the Ukrainian SSR, 1961). The variator is made with an internal friction contact of two disks (master and slave), one of which is conical. The planes of the master and slave drives converge at an acute angle. The invention is structurally framed in 2 versions: with a leading conical disk and with a leading flat disk.

В исполнении с ведущим коническим диском поставленная задача решается тем, что в отличие от наиболее близкого аналога велотрансмиссия снабжена дисковым вариатором, в котором ведомый диск соосно установлен на обгонной муфте, а его торцевая поверхность находится в постоянном фрикционном контакте с выполненной в виде усеченного конуса торцевой поверхностью ведущего диска. Ступица ведущего диска выполнена со спиральными вырезами. В ступицу вставлен один конец полого вала, который снабжен на своей внешней цилиндрической поверхности радиальными направляющими выступами, входящими в спиральные вырезы ступицы для передачи крутящего момента и осевого усилия на ведущий диск. На другом конце полого вала соосно закреплена звездочка, а сам полый вал установлен на внешней обойме подшипника. Этот подшипник своей внутренней обоймой установлен на цилиндрическую поверхность диска-ползуна. В диске-ползуне по диаметру выполнена прорезь, а его торцы скошены под углом схождения плоскостей ведущего и ведомого дисков и параллельны плоскости ведомого диска. Диск-ползун подвижно установлен своей прорезью на направляющую двугранную гайку, так, что грани прорези наложены на грани направляющей гайки. Эта гайка закреплена на опорной оси и установлена между двумя фасонными шайбами, которые одновременно наложены и на торцы направляющей гайки, и на скосы торцов диска-ползуна. Со стороны звездочки на диске ползуне закреплены две гибкие тяги, сообщающие ему возвратно-поступательное движение, и (или) упругий элемент (например, пружина) для движения диска-ползуна: возвратного, когда усилие в упругом элементе превышает усилие натяжения цепи, и поступательного, в обратном случае. Для защиты от воздействия внешней среды вариатор может быть помещен в кожух.In the performance with a leading conical disk, the task is solved in that, in contrast to the closest analogue, the bicycle transmission is equipped with a disk variator, in which the driven disk is coaxially mounted on the freewheel, and its end surface is in constant frictional contact with the end surface made in the form of a truncated cone master drive. The hub of the drive disc is made with spiral cutouts. One end of the hollow shaft is inserted into the hub, which is provided on its outer cylindrical surface with radial guiding protrusions included in the spiral cutouts of the hub to transmit torque and axial force to the drive disk. An asterisk is coaxially fixed at the other end of the hollow shaft, and the hollow shaft itself is mounted on the outer race of the bearing. This bearing, with its inner cage, is mounted on the cylindrical surface of the slider disk. A slit is made in diameter in the slider disk, and its ends are beveled at an angle of convergence of the planes of the leading and driven disks and are parallel to the plane of the driven disk. The slider disk is movably mounted with its slot on the dihedral nut guide so that the faces of the slot are superimposed on the edges of the guide nut. This nut is fixed on the supporting axis and is installed between two shaped washers, which are simultaneously superimposed on the ends of the guide nut and on the bevels of the ends of the disk-slide. From the side of the sprocket, two flexible rods are fixed on the slider disk, telling it the reciprocating movement, and (or) an elastic element (for example, a spring) for the movement of the slider disk: return, when the force in the elastic element exceeds the chain tension force, and translational, otherwise. To protect against environmental influences, the variator can be placed in a casing.

В исполнении с ведущим плоским диском поставленная задача решается тем, что в отличие от наиболее близкого аналога велотрансмиссия снабжена дисковым вариатором, в котором ведомый диск соосно установлен на обгонной муфте, а его торцевая поверхность выполнена в виде усеченного конуса и находится в постоянном фрикционном контакте с торцевой поверхностью ведущего диска. Ступица ведущего диска выполнена со спиральными вырезами, при этом в ступицу вставлен один конец полого вала. Полый вал снабжен на своей внешней цилиндрической поверхности радиальными направляющими выступами, входящими в спиральные вырезы ступицы для передачи крутящего момента и осевого усилия на ведущий диск. На другом конце полого вала соосно закреплена звездочка, а сам полый вал установлен на внешней обойме подшипника. Этот подшипник своей внутренней обоймой установлен на цилиндрическую поверхность диска-ползуна. В диске-ползуне по диаметру выполнена прорезь, которой диск-ползун подвижно установлен на направляющую двугранную гайку, так, что грани прорези наложены на грани направляющей гайки. Эта гайка закреплена на опорной оси и установлена между двумя фасонными шайбами. Торцы фасонных шайб, прилегающие к направляющей гайке, равно, как и торцы направляющей гайки, скошены под углом схождения плоскостей ведущего и ведомого дисков и параллельны плоскости ведущего диска. При этом фасонные шайбы наложены одновременно и на торцы направляющей гайки, и на торцы диска-ползуна. Со стороны звездочки на диске ползуне закреплены две гибкие тяги, сообщающие ему возвратно-поступательное движение, и (или) упругий элемент (например, пружина) для движения диска-ползуна: возвратного, когда усилие в упругом элементе превышает усилие натяжения цепи, и поступательного, в обратном случае. Для защиты от воздействия внешней среды вариатор может быть помещен в кожух.In the version with a leading flat disk, the task is solved in that, in contrast to the closest analogue, the bicycle transmission is equipped with a disk variator, in which the driven disk is coaxially mounted on the freewheel, and its end surface is made in the form of a truncated cone and is in constant frictional contact with the end the surface of the drive disk. The hub of the drive disk is made with spiral cutouts, while one end of the hollow shaft is inserted into the hub. The hollow shaft is provided on its outer cylindrical surface with radial guides protruding into the spiral cutouts of the hub to transmit torque and axial force to the drive disk. An asterisk is coaxially fixed at the other end of the hollow shaft, and the hollow shaft itself is mounted on the outer race of the bearing. This bearing, with its inner cage, is mounted on the cylindrical surface of the slider disk. A slot is made in diameter in the slider disk, with which the slider disk is movably mounted on the dihedral nut guide so that the faces of the slot are superimposed on the edges of the guide nut. This nut is fixed on the support axis and installed between two shaped washers. The ends of the shaped washers adjacent to the guide nut, as well as the ends of the guide nut, are beveled at an angle of convergence of the planes of the drive and driven drives and are parallel to the plane of the drive disk. In this case, the shaped washers are superimposed simultaneously on the ends of the guide nut and on the ends of the disk-slide. From the side of the sprocket, two flexible rods are fixed to the slider disk, telling it the reciprocating movement, and (or) an elastic element (for example, a spring) for the movement of the slider disk: the return one, when the force in the elastic element exceeds the chain tension force, and translational, otherwise. To protect against environmental influences, the variator can be placed in a casing.

На Фиг.1 изображен эскиз бесступенчатой велотрансмиссии с ведущим коническим диском.Figure 1 shows a sketch of a continuously variable bicycle transmission with a leading conical disk.

На Фиг.2 изображена иллюстрация работы бесступенчатой велотрансмиссии с ведущим коническим диском.Figure 2 shows an illustration of the operation of a continuously variable bicycle transmission with a leading conical disk.

На Фиг.3 изображен эскиз бесступенчатой велотрансмиссии с коническим ведущим диском в защитном кожухе.Figure 3 shows a sketch of a continuously variable bicycle transmission with a conical drive disk in a protective casing.

На Фиг.4 изображен эскиз бесступенчатой велотрансмиссии с ведущим плоским диском.Figure 4 shows a sketch of a continuously variable bicycle transmission with a leading flat disk.

На Фиг.5 изображена иллюстрация работы бесступенчатой велотрансмиссии с ведущим плоским диском.Figure 5 shows an illustration of the operation of a continuously variable bicycle transmission with a leading flat disk.

На Фиг.6 изображен эскиз бесступенчатой велотрансмиссии с ведущим плоским диском в защитном кожухе.Figure 6 shows a sketch of a continuously variable bicycle transmission with a leading flat disc in a protective casing.

Бесступенчатая велотрансмиссия в исполнении с ведущим коническим диском (Фиг.1) содержит установленную на опорной оси 1, с возможностью вращения вокруг нее, втулку ведущего колеса 2, и закрепленную на конце втулки 2 обгонную муфту 3, на которой закреплен ведомый диск 4, находящийся в постоянном фрикционном зацеплении с ведущим диском 5, плоскости ведущего 5 и ведомого 4 дисков сходятся под острым углом (Фиг.2), а ступица 6 ведущего диска 5 выполнена со спиральными вырезами 7, при этом в ступицу 6 вставлен один конец полого вала 8, который снабжен на своей внешней цилиндрической поверхности радиальными направляющими выступами 9, входящими в спиральные вырезы 7 ступицы 6, при этом на другом конце полого вала 8 соосно закреплена звездочка 10, вращаемая приводной цепью 11, а сам полый вал 8 установлен на внешней обойме подшипника 12, который, в свою очередь, своей внутренней обоймой 13 установлен на цилиндрическую поверхность диска-ползуна 14, в котором по диаметру выполнена прорезь 15, а торцы 16 диска-ползуна 14 скошены под углом схождения плоскостей ведущего и ведомого дисков (Фиг.2) и параллельны плоскости ведомого диска 4, при этом диск-ползун 14 подвижно установлен на направляющую двугранную гайку 17 своей прорезью 15, так, что ее грани наложены на грани 18 направляющей гайки 17, закрепленной на опорной оси 1 и установленной между двумя фасонными шайбами 19, которые одновременно наложены и на торцы направляющей гайки 17, и на скосы торцов 16 диска-ползуна 14, на котором, со стороны звездочки 10, закреплены - две гибкие тяги 20 - и (или) упругий элемент (например, пружина) 21, при этом, для защиты от воздействия внешней среды устройство может быть помещено в кожух 22 (Фиг.3). Устройство работает следующим образом. Крутящий момент приводной цепью 11 передается на звездочку 10, которая, вращая полый вал 8, посредством радиальных направляющих выступов 9, входящих в спиральные вырезы 7 ступицы 6 ведущего диска 5 передает на ведущий диск 5, как крутящий момент, так и осевое усилие, прижимающее ведущий диск 5 к ведомому диску 4. За счет трения между дисками 4 и 5 крутящий момент передается на ведомый диск 4. Ведомый диск 4 через обгонную муфту 3 вращает втулку ведущего колеса 2. При этом:The continuously variable bicycle transmission with the drive conical disk (FIG. 1) comprises a drive wheel hub 2 mounted on the support axis 1 and rotatable around it, and an overrunning clutch 3 fixed to the end of the sleeve 2, onto which the driven disk 4 is located constant friction meshing with the drive disk 5, the plane of the drive 5 and the driven 4 drives converge at an acute angle (Figure 2), and the hub 6 of the drive disk 5 is made with spiral cutouts 7, while one end of the hollow shaft 8 is inserted into the hub 6, which equipped with the outer cylindrical surface of the radial guiding projections 9 included in the spiral cutouts 7 of the hub 6, while an asterisk 10 is rotationally aligned at the other end of the hollow shaft 8, rotated by the drive chain 11, and the hollow shaft 8 is mounted on the outer race of the bearing 12, which in turn, its inner sleeve 13 is mounted on the cylindrical surface of the disk-slider 14, in which a slot 15 is made in diameter, and the ends 16 of the disk-slider 14 are beveled at an angle of convergence of the planes of the leading and driven disks (Figure 2) and are parallel to oskosti driven disk 4, while the disk-slider 14 is movably mounted on the guide dihedral nut 17 with its slot 15, so that its faces are superimposed on the face 18 of the guide nut 17, mounted on the support axis 1 and installed between two shaped washers 19, which are simultaneously superimposed on the ends of the guide nut 17, and on the bevels of the ends 16 of the disk-slider 14, on which, from the side of the sprocket 10, two flexible rods 20 and (or) an elastic element (for example, a spring) 21 are fixed, while environmental protection device can be placed but in a casing 22 (Figure 3). The device operates as follows. The torque of the drive chain 11 is transmitted to the sprocket 10, which, by rotating the hollow shaft 8, through the radial guide protrusions 9 included in the spiral cutouts 7 of the hub 6 of the drive disk 5 transmits to the drive disk 5, both the torque and the axial force pressing the drive drive 5 to the driven disk 4. Due to friction between the disks 4 and 5, the torque is transmitted to the driven disk 4. The driven disk 4 rotates the drive wheel bushing 2 through the overrunning clutch 3.

T=tR/r,T = tR / r,

где T - крутящий момент на ведомом диске 4, t - крутящий момент на ведущем диске 5, R - рабочий радиус ведомого диска 4 (расстояние от центра вращения ведомого диска 4 до пятна контакта), r - рабочий радиус ведущего диска 5 (расстояние от центра вращения ведущего диска 5 до пятна контакта). Варьирование крутящего момента Т происходит за счет изменения рабочего радиуса R. Это изменение обеспечивается смещением ведущего диска 5 в плоскости ведомого диска 4 при возвратно-поступательном движении диска-ползуна 14. В ручном режиме управления диск-ползун 14 движется под действием тяг 20, а в автоматическом - под действием силы натяжения цепи 11 и силы растяжения пружины 21. На Фиг.2 представлены два крайних положения ведущего диска 5: «а» - соответствует минимальному передаточному отношению (минимальному значению T) и «б» - соответствует максимальному передаточному отношению (максимальному значению T). В ручном режиме управления велосипедист натяжением тяг 20 произвольно выбирает передаточное отношение в диапазоне между максимальным и минимальным. В автоматическом режиме выбор передаточного отношения определяется балансом сил по следующей схеме: если усилие в пружине 21 превышает силы натяжения цепи 11 и трения между дисками 4 и 5 - ведущий диск 5 стремится занять положение «а» на Фиг.2; если сила натяжения цепи 11 превышает силы растяжения пружины 21 и трения между дисками 4 и 5 - ведущий диск 5 стремится занять положение «б» на Фиг.2; в других случаях ведущий диск 5 остается в текущем положении.where T is the torque on the driven disk 4, t is the torque on the driven disk 5, R is the working radius of the driven disk 4 (distance from the center of rotation of the driven disk 4 to the contact spot), r is the working radius of the driven disk 5 (distance from the center rotation of the drive disk 5 to the contact spot). Variation of the torque T occurs due to a change in the working radius R. This change is provided by the displacement of the drive disk 5 in the plane of the driven disk 4 during the reciprocating movement of the drive-slider 14. In the manual control mode, the drive-slider 14 moves under the action of the rods 20, and in automatic - under the action of the tension force of the chain 11 and the tensile force of the spring 21. Figure 2 shows the two extreme positions of the drive disk 5: "a" - corresponds to the minimum gear ratio (minimum value of T) and "b" - corresponds to maximum gear ratio (maximum T value). In manual control, the cyclist pulls the rods 20 at random to select a gear ratio between the maximum and minimum. In automatic mode, the selection of the gear ratio is determined by the balance of forces according to the following scheme: if the force in the spring 21 exceeds the tension forces of the chain 11 and the friction between the disks 4 and 5, the drive disk 5 tends to take position “a” in FIG. 2; if the tension force of the chain 11 exceeds the tensile forces of the spring 21 and the friction between the disks 4 and 5, the drive disk 5 tends to take position “b” in FIG. 2; in other cases, the drive disk 5 remains in its current position.

Бесступенчатая велотрансмиссия в исполнении с ведущим плоским диском (Фиг.4) содержит установленную на опорной оси 23, с возможностью вращения вокруг нее, втулку ведущего колеса 24, и закрепленную на конце втулки 24 обгонную муфту 25, на которой закреплен ведомый диск 26, торцевая поверхность которого выполнена в виде усеченного конуса и находится в постоянном фрикционном зацеплении с ведущим диском 27, при этом плоскости ведущего 27 и ведомого 26 дисков сходятся под острым углом (Фиг.5), а ступица 28 ведущего диска 27 выполнена со спиральными вырезами 29, при этом в ступицу 28 вставлен один конец полого вала 30, который снабжен на своей внешней цилиндрической поверхности радиальными направляющими выступами 31, входящими в спиральные вырезы 29 ступицы 28, при этом на другом конце полого вала 30 соосно закреплена звездочка 32, вращаемая приводной цепью 33, а сам полый вал 30 установлен на внешней обойме подшипника 34, который, в свою очередь, своей внутренней обоймой 35 установлен на цилиндрическую поверхность диска-ползуна 36, в котором по диаметру выполнена прорезь 37, которой диск-ползун 36 подвижно установлен на направляющую двугранную гайку 38, так, что грани прорези 37 наложены на грани 39 направляющей гайки 38, закрепленной на опорной оси 23 и установленной между двумя фасонными шайбами 40, торцы 41 которых, прилегающие к направляющей гайке 38, равно, как и торцы 42 направляющей гайки 38, скошены под углом схождения плоскостей ведущего 27 и ведомого 26 дисков (Фиг.5) и параллельны плоскости ведущего диска 27, а сами фасонные шайбы 40 наложены одновременно и на торцы 42 направляющей гайки 38, и на торцы 43 диска-ползуна 36, на котором, со стороны звездочки 32, закреплены две гибкие тяги 44 и (или) упругий элемент (например, пружина) 45, для защиты от воздействия внешней среды вариатор может быть помещен в кожух 46 (Фиг.6). Устройство работает следующим образом. Крутящий момент приводной цепью 33 передается на звездочку 32, которая, вращая полый вал 30, посредством радиальных направляющих выступов 31, входящих в спиральные вырезы 29 ступицы 28 ведущего диска 27 передает на ведущий диск 27, как крутящий момент, так и осевое усилие, прижимающее ведущий диск 27 к ведомому диску 26. За счет трения между дисками 26 и 27 крутящий момент передается на ведомый диск 26. Ведомый диск 26 через обгонную муфту 25 вращает втулку ведущего колеса 24. При этом сохраняется действие вышеприведенной формулы. В ней: T - крутящий момент на ведомом диске 26, t - крутящий момент на ведущем диске 27, R - рабочий радиус ведомого диска 26 (расстояние от центра вращения ведомого диска 26 до пятна контакта), r - рабочий радиус ведущего диска 27 (расстояние от центра вращения ведущего диска 27 до пятна контакта). Варьирование крутящего момента T происходит за счет изменения рабочего радиуса r. Это изменение обеспечивается смещением плоскости ведущего диска 27 по конической поверхности ведомого диска 26 при возвратно-поступательном движении диска-ползуна 36. В ручном режиме управления диск-ползун 36 движется под действием тяг 44, а в автоматическом - под действием силы натяжения цепи 33 и силы растяжения пружины 45. На Фиг.5 представлены два крайних положения ведущего диска 27: «а» - соответствует минимальному передаточному отношению (минимальному значению T) и «б» - соответствует максимальному передаточному отношению (максимальному значению T). В ручном режиме управления велосипедист натяжением тяг 44 произвольно выбирает передаточное отношение в диапазоне между максимальным и минимальным. В автоматическом режиме выбор передаточного отношения определяется балансом сил по следующей схеме: если усилие в пружине 45 превышает силы натяжения цепи 33 и трения между дисками 26 и 27 - ведущий диск 27 стремится занять положение «а» на Фиг.5; если сила натяжения цепи 33 превышает силы растяжения пружины 45 и трения между дисками 26 и 27 - ведущий диск 27 стремится занять положение «б» на Фиг.5; во всех прочих случаях ведущий диск 27 остается в текущем положении.The continuously variable bicycle transmission with a leading flat disk (Fig. 4) comprises a drive wheel hub 24 mounted on the support axis 23 with the possibility of rotation around it and an overrunning clutch 25 fixed to the end of the sleeve 24, on which the driven disk 26 is fixed, the end surface which is made in the form of a truncated cone and is in constant frictional engagement with the drive disc 27, while the planes of the drive 27 and the drive 26 of the drives converge at an acute angle (Figure 5), and the hub 28 of the drive disc 27 is made with spiral cutouts 29, while one end of the hollow shaft 30 is inserted into the hub 28, which is provided on its outer cylindrical surface with radial guiding protrusions 31 included in the spiral cutouts 29 of the hub 28, while an asterisk 32 rotated by the drive chain is coaxially mounted on the other end of the hollow shaft 30 33, and the hollow shaft 30 itself is mounted on the outer race of the bearing 34, which, in turn, is mounted on its cylindrical surface 35 on the cylindrical surface of the slide 36, in which a slot 37 is made in diameter, with which the slide 36 is movable at mounted on the guide dihedral nut 38, so that the faces of the slots 37 are superimposed on the faces 39 of the guide nut 38, mounted on the support axis 23 and installed between two shaped washers 40, the ends 41 of which adjacent to the guide nut 38, as well as the ends 42 the guide nut 38, beveled at an angle of convergence of the planes of the master 27 and the driven 26 discs (FIG. 5) and parallel to the plane of the master disc 27, and the shaped washers 40 are superimposed simultaneously on the ends 42 of the guide nut 38 and on the ends 43 of the slider 36 on which, from the side of sprocket 32, two flexible rods 44 and (or) an elastic element (for example, a spring) 45 are fixed, to protect against environmental influences, the variator can be placed in the casing 46 (Figure 6). The device operates as follows. Torque drive chain 33 is transmitted to the sprocket 32, which, by rotating the hollow shaft 30, through the radial guide protrusions 31 included in the spiral cutouts 29 of the hub 28 of the drive disk 27 transmits to the drive disk 27, both the torque and the axial force pressing the drive the disk 27 to the driven disk 26. Due to friction between the disks 26 and 27, the torque is transmitted to the driven disk 26. The driven disk 26 rotates the drive wheel bush 24 through the overrunning clutch 25. The effect of the above formula is preserved. In it: T is the torque on the driven disk 26, t is the torque on the driven disk 27, R is the working radius of the driven disk 26 (distance from the center of rotation of the driven disk 26 to the contact spot), r is the working radius of the driven disk 27 (distance from the center of rotation of the drive disc 27 to the contact spot). Variation of the torque T occurs due to a change in the working radius r. This change is provided by the displacement of the plane of the drive disk 27 on the conical surface of the driven disk 26 during the reciprocating movement of the disk-slider 36. In the manual control mode, the disk-slider 36 moves under the influence of rods 44, and in the automatic mode, under the influence of the tension of the chain 33 and the force stretching the spring 45. Figure 5 shows two extreme positions of the drive disc 27: “a” - corresponds to the minimum gear ratio (minimum T value) and “b” - corresponds to the maximum gear ratio (maximum cheniyu T). In the manual control mode, the cyclist pulls the rods 44 randomly selects a gear ratio between the maximum and minimum. In automatic mode, the selection of the gear ratio is determined by the balance of forces according to the following scheme: if the force in the spring 45 exceeds the tension forces of the chain 33 and the friction between the disks 26 and 27, the drive disk 27 tends to take the position "a" in Figure 5; if the tension force of the chain 33 exceeds the tensile forces of the spring 45 and the friction between the disks 26 and 27 - the drive disk 27 tends to take position "b" in Figure 5; in all other cases, the drive disc 27 remains in its current position.

По результатам предварительного проектирования, благодаря простоте конструкции, с применением обычных конструкционных материалов, масса бесступенчатой велотрансмиссии возрастет по сравнению с прототипом менее, чем на 0.7 кг, что вполне отвечает требуемому техническому результату. Применением специальных материалов можно достичь еще большего эффекта.According to the results of preliminary design, due to the simplicity of the design, using conventional structural materials, the mass of the continuously variable bicycle transmission will increase compared to the prototype by less than 0.7 kg, which fully meets the required technical result. The use of special materials can achieve even greater effect.

Источники информации.Information sources.

1 Фред Милсон. Ваш велосипед. - СПб: «Геза Ком», 1998.1 Fred Milson. Your bike. - St. Petersburg: "Geza Com", 1998.

2 Современный велосипед (под редакцией И. Гуревича, А. Вишневского, Ю. Разина). - СПб: «Игра света», 2009.2 Modern bicycle (edited by I. Gurevich, A. Vishnevsky, Yu. Razin). - St. Petersburg: "The Game of Light", 2009.

3 Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2008.3 Ivanov M.N., Finogenov V.A. Machine parts. - M.: Higher School, 2008.

4 Есипенко Я.И. Механические вариаторы скорости. - Киев: Гос. Изд-во технической литературы УССР, 1961.4 Esipenko Ya.I. Mechanical speed variators. - Kiev: State. Publishing House of Technical Literature of the Ukrainian SSR, 1961.

5 Патент РФ 2199465, B62M 11/06, B62M 9/04, 2003.5 RF Patent 2199465, B62M 11/06, B62M 9/04, 2003.

6 Патент США №7762919 B2, 476/36, 476/8, 476/38, 2010.6 US Patent No. 7762919 B2, 476/36, 476/8, 476/38, 2010.

7 Патент США №5626354, 280/236, 1997.7 US Patent No. 5626354, 280/236, 1997.

8 Патент США №5061224, 474/84, 1991.8 US Patent No. 5061224, 474/84, 1991.

9 Патент США №7914029 B2, 280/261, 2011.9 US Patent No. 7914029 B2, 280/261, 2011.

10 Патент США №5632702,475/170, 1997.10 US Patent No. 5632702,475 / 170, 1997.

11 Патент США №7032914 B2, 280/260, 2006.11 US Patent No. 7032914 B2, 280/260, 2006.

12 Патент РФ 2177091, F16H 29/22, 1999.12 RF Patent 2177091, F16H 29/22, 1999.

Claims

1. An continuously variable bicycle transmission comprising a drive chain, an asterisk, a drive wheel hub mounted on a support axis, and an overrunning clutch mounted on the end of the sleeve, characterized in that the bicycle transmission is equipped with a disk variator including a drive disk and a driven disk, the planes of which converge under a sharp angle, while the driven disk is coaxially mounted on the freewheel, and its end surface is in constant frictional contact with the end surface of the drive disk, hubs made in the form of a truncated cone the drive disk is made with spiral cuts, with one end of the hollow shaft inserted into the hub, which is provided on its outer cylindrical surface with radial guiding projections included in the spiral cutouts of the hub to transmit torque and axial force to the drive disk, while at the other end of the hollow the sprocket is coaxially fixed to the shaft, and the hollow shaft itself is mounted on the outer race of the bearing, which, in turn, is mounted on the cylindrical surface of the slider disk, in which a slot is made in diameter, and the ends of the slider disk are beveled at an angle of convergence of the planes of the driving and driven disks and are parallel to the plane of the driven disk, while the slider disk is movably mounted on the guide dihedral nut with its slot so that the faces of the slot are superimposed on the edges of the guide nut fixed on the support axis and installed between two shaped washers, which are simultaneously superimposed both on the ends of the guide nut and on the bevels of the ends of the disk-slide, on which two flexible rods are fixed from the side of the sprocket, reciprocating movement of the disk-slider, and (or) an elastic element (for example, a spring) for the movement of the disk-slider: returning, when the force in the elastic element exceeds the tension of the chain, and translational, otherwise, to protect against environmental impact variator can be placed in the casing.

2. An continuously variable bicycle transmission comprising a drive chain, an asterisk, a drive wheel hub mounted on a support axis, and an overrunning clutch mounted on the end of the sleeve, characterized in that the bicycle transmission is equipped with a disk variator including a drive disk and a driven disk, the planes of which converge under a sharp angle, while the driven disk is coaxially mounted on the freewheel, and its end surface is made in the form of a truncated cone and is in constant frictional contact with the end surface of the drive disk, the hub the drive disk is made with spiral cuts, while one end of the hollow shaft is inserted into the hub, which is provided on its outer cylindrical surface with radial guiding projections included in the spiral cutouts of the hub to transmit torque and axial force to the drive disk, while at the other end of the hollow the sprocket is coaxially fixed to the shaft, and the hollow shaft itself is mounted on the outer race of the bearing, which, in turn, is mounted on the cylindrical surface of the slider disk, in which a slot was made in diameter, with which the disk-slider is movably mounted on the dihedral nut guide so that the edges of the slot are superimposed on the edges of the guide nut fixed on the support axis and installed between two shaped washers, the ends of which are adjacent to the guide nut, as well as the ends of the guide the nuts are beveled at an angle of convergence of the planes of the drive and follower disks and are parallel to the plane of the drive disc, and the shaped washers themselves are superimposed simultaneously on the ends of the guide nut and on the ends of the drive-slide on which m, from the side of the sprocket, two flexible rods are fixed, which inform the reciprocating disk of the slide, and (or) an elastic element (for example, a spring) for the movement of the sliding disk: the return, when the force in the elastic element exceeds the tension of the chain, and translational, in the opposite case, while to protect against the effects of the external environment, the variator can be placed in the casing.