RU2788752C1

RU2788752C1 - Vehicle drive wheel

Info

Publication number: RU2788752C1
Application number: RU2022116813A
Authority: RU
Inventors: Евгений Петрович Неуймин
Original assignee: Евгений Петрович Неуймин
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-01-24

Abstract

FIELD: transport engineering.

SUBSTANCE: invention relates to transport engineering and is intended primarily for the production of bicycles and wheelchairs for individuals with disabilities. The device consists of a primary shaft, two of its side supports, by means of which it, together with the wheel, is fixed to the vehicle frame, two baskets with spoke heads, one toothed sun wheel, one crown in the form of a gear wheel with internal gearing of teeth and one group of equal-sized satellites in in the form of lantern drums of a carousel-turret type with a total number of at least two, cantilevered on the carrier, which is fixedly fixed on the input shaft in its central part.

EFFECT: improving the driving performance of the wheel, as well as reducing its material consumption.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению и преимущественной областью его промышленного использования являются велосипеды и коляски для физических лиц с ограниченными возможностями.The invention relates to transport engineering and the predominant area of its industrial use are bicycles and wheelchairs for individuals with disabilities.

Известны ведущие колеса индивидуальных транспортных средств на мускульной тяге с педально-шатунными ножными или рычажными ручными приводами, помещенными внутрь их ступиц (см., например, патент РФ №2204490 от 06.12.2001 г. «Колесо транспортного средства» и патент РФ №2739642 от 4.04.2020 г. «Устройство трансляции мускульных усилий человека на обод ведущего колеса дорожно-транспортного средства», которое по большинству своих существенных отличительных признаков наиболее близко к заявленному техническому решению и является его прототипом). Характерной особенностью большинства известных ведущих колес, имеющих внутри своей ступицы первичный вал приема крутящего момента от источника тяги и планетарный редуктор, состоящий из солнечного колеса, водила с сателлитами и короны, не смотря на их несомненные достоинства, удовлетворяющие те или иные запросы и интересы пользователей, является из конструктивная сложность и избыточная материалоемкость, сопровождаемые букетом сопутствующих технологических проблем в вопросах алгоритма сборки устройства.Known are the drive wheels of individual vehicles on muscle traction with pedal-crank foot or lever manual drives placed inside their hubs (see, for example, RF patent No. 2204490 dated 06.12. 04/04/2020 "Device for transmitting human muscular efforts to the rim of the drive wheel of a road vehicle", which, by most of its essential distinguishing features, is closest to the claimed technical solution and is its prototype). A characteristic feature of most of the well-known drive wheels, which have inside their hubs the input shaft for receiving torque from the traction source and the planetary gearbox, consisting of a sun wheel, a carrier with satellites and a crown, despite their undoubted advantages that satisfy certain needs and interests of users, is from constructive complexity and excessive material consumption, accompanied by a bunch of related technological problems in matters of the device assembly algorithm.

Целью изобретения является нахождение нового и более полезного для промышленного использования технического решения коренных вопросов оптимизации единства форм и внутренней сущности свойств используемых технических средств трансляции тяговых усилий на выполнение поездки посредством снижения металлоемкости узлов и деталей ступицы колеса, количественно ограниченных до уровня их минимально необходимой достаточности.The purpose of the invention is to find a new and more useful for industrial use technical solution to the fundamental issues of optimizing the unity of forms and the intrinsic essence of the properties of the used technical means for translating traction forces to perform a trip by reducing the metal consumption of the nodes and parts of the wheel hub, quantitatively limited to the level of their minimum required sufficiency.

Для достижения указанной цели и получения желаемого результата заявленное ведущее колесо транспортного средства содержит только одну группировку сателлитов одного типоразмера, общим количеством не менее двух, выполненных в форме карусельно-револьверных барабанов, состоящих из горстки равновеликих цилиндрических цевок и двух плоскопараллельных тонкостенных щек одного типоразмера, посаженных на телах шарикоподшипников с консольной фиксацией осей своего свободного вращения без возможности самопроизвольного продольно осевого смещения на водиле, установленном жестко и неподвижно на теле первичного вала приема крутящего момента от источника тяговых усилий в его центральной части, и всего лишь два зубчатых колеса, одно из которых солнечное, а другое коронное с внутренним зацеплением своих зубьев, выполненные, например, средствами холодной штамповки из листового металлопроката. При этом коронное колесо, или просто корона, посредством своей неподвижной фиксации на тарелкообразном диске, оснащенном трещоткой или обгонной муфтой, жестко связано с одной из двух корзин головок спиц, дислоцированных на боковых опорах первичного вала, опоясанных шарикоподшипниками. Боковые опоры первичного вала посредством подковообразных шпилек или любым другим известным способом жестко закреплены на стойках рамы транспортного средства для обеспечения его целевого использования по прямому назначению. Солнечное зубчатое колесо неподвижно жестко закреплено на внутреннем торце одной из боковых опор первичного вала для бесперебойного и поочередного своего телесного контакта с телами цевок сателлитов, находящихся на одной круговой орбите диаметрально противоположно другу друг и периодически сменяющих друг друга в процессе своего вращения вокруг зубьев солнечного колеса, служащих точками опоры для сообщества двуплечих рычагов, каковыми по сути и являются диаметры каждого сателлита.To achieve this goal and obtain the desired result, the claimed drive wheel of the vehicle contains only one grouping of satellites of the same size, with a total number of at least two, made in the form of carousel-turret drums, consisting of a handful of equal-sized cylindrical pins and two plane-parallel thin-walled cheeks of the same size, planted on the bodies of ball bearings with cantilever fixation of the axes of their free rotation without the possibility of spontaneous longitudinal axial displacement on the carrier, mounted rigidly and motionless on the body of the input shaft for receiving torque from the source of traction forces in its central part, and only two gears, one of which is solar , and the other crown with internal engagement of its teeth, made, for example, by means of cold stamping from sheet metal. At the same time, the crown wheel, or simply the crown, by means of its fixed fixation on a plate-shaped disk equipped with a ratchet or overrunning clutch, is rigidly connected to one of the two baskets of spoke heads located on the side supports of the input shaft, surrounded by ball bearings. The side supports of the input shaft are rigidly fixed to the racks of the vehicle frame by means of horseshoe-shaped studs or by any other known method to ensure its intended use for its intended purpose. The sun gear is fixedly rigidly fixed on the inner end of one of the side supports of the input shaft for its uninterrupted and alternate bodily contact with the bodies of the pinions of the satellites, which are diametrically opposite to each other in the same circular orbit and periodically replace each other in the process of their rotation around the teeth of the sun wheel, serving as fulcrum for the community of two-arm levers, which, in fact, are the diameters of each satellite.

На прилагаемом чертеже схематично показан поперечный разрез ступицы ведущего колеса, поясняющий структуру местонахождения его элементов, их характерные особенности и кинематику их взаимодействия.The attached drawing schematically shows a cross section of the drive wheel hub, explaining the structure of the location of its elements, their characteristic features and the kinematics of their interaction.

Устройство ведущего колеса транспортного средства состоит из первичного вала (1), наделенного способностью принимать хотя бы одним своим торцом крутящий момент от источника тяговых усилий и помещенного в боковых опорах (2 и 3), которые в свою очередь жестко и неподвижно закреплены на раме или в стойках транспортного средства, например подковообразными шпильками, вложенными в канавки (4) на наружной поверхности опор (на чертеже элементы рамы транспортного средства и обод колеса не показаны). В центральной части первичного вала (1) жестко и неподвижно установлено и закреплено без возможности продольно осевого смещения водило (5), на котором консольно закреплены оси немногочисленной группировки сателлитов (6), общим количеством не менее двух, с предоставлением им возможности свободного вращения без самопроизвольных продольно осевых смещений. Каждый сателлит (6) являет собой пустотелый барабан карусельно-револьверного типа, состоящий из пары щек (7) одного типоразмера со сквозными или глухими отверстиями для размещения в них торцов цевок (8) тоже одного типоразмера. Диаметр центральной части цевок равен двойному радиусу окружности зубьев и промежутков между ними в солнечном колесе (9) и короне (10), внешний торец которой жестко и неподвижно закреплен на периферии тарелкообразного диска (11), коаксиально установленного на оси вращения колеса и жестко закрепленного на внутренней стенке одной из двух корзин головок спиц (12). При этом вторая корзина спиц (13) без возможности какого-либо продольно осевого смещения, но с возможностью свободного вращения на подшипнике качения, расположена на боковой опоре (2) первичного вала (1) с противоположной стороны. Для справки: вполне допускается выполнение корзин головок спиц (12 и 13) одного типоразмера одновременно в союзе со вторым тарелкообразным диском, равным диску (11), которого, однако, для получения полезного результата и одного уже вполне достаточно. Кроме того, вместо спиц допускается также использование тонкостенных мембранных дисков, но и это тоже уже выходит за рамки объема существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения.The drive wheel device of the vehicle consists of a primary shaft (1), endowed with the ability to receive at least one end of the torque from the source of traction and placed in the side supports (2 and 3), which, in turn, are rigidly and fixedly fixed to the frame or in vehicle racks, for example, horseshoe-shaped studs inserted into the grooves (4) on the outer surface of the supports (the elements of the vehicle frame and the wheel rim are not shown in the drawing). In the central part of the input shaft (1), a carrier (5) is rigidly and fixedly installed and fixed without the possibility of longitudinal axial displacement, on which the axes of a small group of satellites (6), with a total number of at least two, are cantilevered, with the possibility of free rotation without spontaneous longitudinal axial displacements. Each satellite (6) is a hollow drum of a carousel-turret type, consisting of a pair of jaws (7) of the same size with through or blind holes for placing the ends of the pins (8) of the same size in them. The diameter of the central part of the pins is equal to the double radius of the circumference of the teeth and the gaps between them in the sun wheel (9) and the crown (10), the outer end of which is rigidly and motionlessly fixed on the periphery of the plate-shaped disk (11), which is coaxially mounted on the axis of rotation of the wheel and rigidly fixed on the inner wall of one of the two baskets of spoke heads (12). In this case, the second basket of spokes (13) without the possibility of any longitudinal axial displacement, but with the possibility of free rotation on a rolling bearing, is located on the side support (2) of the input shaft (1) on the opposite side. For reference: it is quite possible to make baskets of spoke heads (12 and 13) of the same size at the same time in alliance with a second plate-shaped disk equal to disk (11), which, however, is already quite enough to obtain a useful result. In addition, thin-walled membrane disks can also be used instead of spokes, but this too is already beyond the scope of the essential distinguishing features of the claimed subject matter.

Работает ведущее колесо транспортного средства следующим образом. Первичный вал (1), получив крутящий момент от источника тяги, приводит во вращение водило (5), которое в свою очередь вынуждает сателлиты (6) перемещаться вокруг солнечного колеса (9), планомерно посещая промежутки между его зубьями своими цевками (8), которые синхронно на диаметрально противоположной стороне цевочного барабана входят в контакт с контуром зубьев короны (10) и тем самым вынуждают ее вращаться в том же направление, что и первичный вал (1), а так как корона (10) посредством тарелкообразного диска (11) жестко связана с корзиной головок спиц (12), то в результате во вращение приходит обод ведущего колеса (на чертеже отсутствует). Наличие обгонной муфты (14) в составе тарелкообразного диска (11) позволяет ведущему колесу свободно вращаться на своей оси, когда первичный вал (1) не транслирует тяговые усилия.The drive wheel of the vehicle works as follows. The input shaft (1), having received torque from the traction source, rotates the carrier (5), which in turn forces the satellites (6) to move around the sun wheel (9), systematically visiting the gaps between its teeth with their pins (8), which synchronously, on the diametrically opposite side of the pinion drum, come into contact with the contour of the teeth of the crown (10) and thereby force it to rotate in the same direction as the input shaft (1), and since the crown (10) through the disc-shaped disk (11) is rigidly connected to the basket of spoke heads (12), then as a result, the rim of the drive wheel comes into rotation (not shown in the drawing). The presence of an overrunning clutch (14) as part of a plate-shaped disk (11) allows the drive wheel to rotate freely on its axis when the input shaft (1) does not transmit traction forces.

Claims

The driving wheel of the vehicle, consisting of a rim connected by spokes with a hub, having inside the input shaft of the crank drive and a planetary gearbox, characterized in that the sun wheel of the gearbox, made in the form of a star with a cylindrical contour of the profile of its teeth and the gaps between them, radius which is equal to half the diameter of the pins, is fixedly fixed on the inner end of one of the two supports of the drive input shaft, endowed with the ability to receive torque from the traction source at least by one end; planetary carrier without the possibility of its spontaneous longitudinal axial displacement is fixedly fixed on the body of the input shaft in its central part; at least two satellites, made in the form of lantern drums of a carousel-turret type, are cantilevered on the carrier in the same plane of symmetry with the sun wheel and the crown, made in the form of a flat star with internal engagement of its teeth and rigidly fixed on the body of a dish-shaped dick encircling the freewheel a clutch or ratchet fixedly fixed on the inner end of one of the two baskets with spoke heads, dislocated with the possibility of its free rotation without allowing spontaneous longitudinal axial displacement on the input shaft supports, rigidly fixed on the chassis or in the racks of the vehicle frame.