Многоступенчатый цепной привод

 

Использование: в машиностроении, в частности в велостроении. Сущность: привод содержит блок, перемещаемый в вертикальном направлении между неподвижным диском, закрепленном на опорной втулке, и ведущим диском, соединенном с шатуном, опорную втулку, закрепленную на ступице каретки, устройство перемещения блока и механизма фиксации ведущего диска с шатуном. Блок состоит из фланца левого с профильным кулачком, фланца правого с направляющим пазом и промежуточной звездочкой с роликами, вращающимися между ними на шариках, которая через цепь связана с ведомой звездочкой, а через ролики - с венцами ведущего диска. Ролики, обкатывающие профильный кулачок, входят в зацепление с венцом в верхнем положении с несколькими пазами, позволяя перемещать блок в фиксированном положении для зацепления с пазами различных венцов, имеющих диаметр в 1,5 раза больше, равный и в 2 раза меньше промежуточной звездочки. 7 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к велостроению.

Дорожные велосипеды "Украина", "Салют" и другие имеют постоянную передачу и втулку заднего колеса со свободным ходом и тормозом. Этот привод надежен, но имеет одну скорость. "Диана", "Вираж" и другие имеют бестормозную втулку заднего колеса со свободным ходом с трехступенчатой трещеткой (Крадинов Е.Б. Велосипеды. Устройство, эксплуатация, ремонт, М. 1991 г.). В этом случае положительным является увеличение числа скоростей, а отрицательным усложнение цепного привода механизмом переключения цепи.

Спортивно-шоссейные "Старт-шоссе" и спортивно-туристские "Спорт" и "Спутник" велосипеды имеют бестормозную втулку заднего колеса со свободным ходом (с трещеткой), на которой располагается блок из пяти ведомых звездочек, а на каретке устанавливается блок из двух или более ведущих звездочек (Пустовалов В. И. и др. Справочник велосипедиста. Харьков, 1976 г.). Эта многоступенчатая цепная передача имеет 10 и более скоростей и цепной механизм переключения передач. Механизм отличается сравнительной простотой и малой массой. Переключатели обеспечивают достаточно надежное переключение передач на все ступени. Обладая рядом достоинств, механизм переключения имеет и недостатки.

Маленькое передаточное отношение. Четкая фиксация передач при пользовании задним переключателем только на крайних звездочках. Цепь при работе привода почти постоянно испытывает боковой изгиб. Незащищенность механизма от загрязнения и легкая повреждаемость при падениях и случайных ударах. Необходимо, чтобы процесс перемещения цепи с звездочки на звездочку происходил при свободном ходе велосипеда и холостом вращении педалей (без нагрузки).

В авт.св. SU 1769751 АЗ предложен многоскоростной цепной привод на каретке, который является наиболее близким аналогом.

В этой конструкции имеются положительные решения, присущие не только дорожным и спортивным велосипедам, но и отличающиеся новизной. Привод позволяет иметь втулку заднего колеса со свободным ходом и тормозом. Число ступеней передач 6 и 12, но не требуется цепного механизма переключения передач. Передаточное отношение доведено до 2^х. Цепь при работе многоскоростного цепного привода не подвергается боковому изгибу. Изменение передаточного отношения от минимума до максимума происходит за поворот шатуна на 180^о.

Несмотря на вышеперечисленные положительные качества конструкция имеет ряд недостатков. Одним из основных недостатков является то, что передаточное отношение циклическое, т. е. за пол-оборота шатуна передаточное отношение меняется от минимума до выбранного и опять до минимума, движение происходит не плавно. Необходимо подтягивать шарнирную раму с седоком при увеличении скорости. Натяжной ролик и цепь при работе привода постоянно подвергаются колебаниям из-за циклически изменяемого передаточного отношения. Контроль за выбором заданной ступени скорости осуществляется на слух или визуально.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных возможностей велосипеда.

Это достигается тем, что в велосипед любой конструкции вводится многоступенчатый цепной привод, закрепленный опорной втулкой на ступице каретки соосно с валом, содержит блок, перемещаемый между неподвижным диском и ведущим диском, состоящий из фланца левого с профильным кулачком для перемещения роликов, фланца правого с направляющим пазом для перемещения блока и вращающейся между фланцами, не связанной жестко с шатуном промежуточной звездочки с роликами, несколько из которых входят в зацепление с ведущим диском, имеющим венцы с различным количеством пазов, жестко закрепленным на шатуне. Ролики обкатывают профильный кулачок через втулки и толкатели, входят в зацепление с венцом в верхнем положении, обеспечивают перемещение блока в вертикальном направлении при переключении скорости в фиксированном положении, т. е. при остановленном ведущем диске с шатуном для зацепления роликов с пазами различных венцов, имеющих диаметр больше, равный и меньше промежуточной звездочки, обеспечивающих различную скорость передвижения, не требуя механизма натяжения цепи, механизма переключения скорости и дополнительных звездочек.

На фиг.1 показан велосипед с многоступенчатым цепным приводом (общий вид) и положения блока при различных зацеплениях; на фиг.2 поперечный разрез привода при максимальной скорости передвижения; на фиг.3 вид сбоку на привод; на фиг.4 поперечный разрез привода при средней скорости передвижения; на фиг. 5 то же, при минимальной скорости передвижения; на фиг.6 вид сверху на фланец левый с профильным кулачком; на фиг.7 блок с направляющим пазом и выступом опорной втулки, в среднем положении.

Ведомая звездочка 1 заднего колеса велосипеда через цепь 2 соединена с многоступенчатым цепным приводом 3, закрепленным на ступице каретки. Переключение скорости производится с помощью штока 4, устройства перемещения и механизма фиксации.

Привод велосипеда (фиг.2) состоит из блока 5, расположенного между неподвижным диском 6 и ведущим диском 7, опорной втулки 3, устройства перемещения блока и механизма фиксации ведущего диска 7. Вал каретки проходит через опорную втулку 8, которая закреплена на ступице каретки 9. Неподвижный диск 6 крепится к опорной втулке 8 винтами 10. На неподвижном диске 6 закреплен кронштейн 11, на котором закреплена планка 12 с пружиной поджима 13 для фиксации в пазах 14 штока 4 устройства перемещения блока 5. Через кронштейн 11 и неподвижный диск 6 проходит фиксатор 15 с втулкой 16, в которой находится шток 4, перемещающий фиксатор 15 в фиксирующее отверстие 17 ведущего диска 7 при переключении скорости. Ведущий диск 7, который жестко крепится на шатуне 18, а шатун 18 крепится на валу каретки, имеет фиксирующее отверстие 17 для его остановки и несколько концентрически расположенных венцов 19 с различными диаметрами, с которыми соединяется блок 5.

Блок 5 состоит из фланца левого 20, фланца правого 21 и промежуточной звездочки 22. Фланцы соединены между собой винтами 23 соосно, а промежуточная звездочка 22 вращается между ними на шариках 24. Неподвижный диск 6 имеет три паза 25 (фиг.3) для возможности перемещения блока 5, а фланец левый 20 три резьбовых отверстия 26, в которые ввернуты винты 27, которыми через промежуточные планки поджимают блок 5 к неподвижному диску 6, на два верхних из которых крепится пружинистая пластина 28 устройства перемещения блока 5. К пружинистой пластине 28 прикреплен уголок 29, в котором закреплен шток 4, имеющий пазы 14 для фиксированной установки роликов 30 промежуточной звездочки 22 соосно с пазами 31 венца 19 ведущего диска 7 в верхней точке. Профильный кулачок 32 фланца левого 20 обеспечивает движение роликам 30 по заданной траектории, осуществляя зацепление роликов 30 с венцом 19 ведущего диска 7 в определенном месте и с необходимым количеством. Перемещение направляющего паза 33 фланца правого 31 по выступу 34 опорной втулки 8 определяет движение блока 5 в вертикальном направлении (фиг.7).

Промежуточная звездочка 22 через цепь 2 связана с ведомой звездочкой 1 заднего колеса, а через ролики 30 с ведущим диском 7. Промежуточная звездочка 22 имеет развитый венец с отверстиями, в которых находятся ролики 30, через толкатели 35 и втулки 36 обкатывающие профильный кулачок 32. В зацеплении находятся несколько роликов 30, расположенных в верхнем положении, остальные выведены из зацепления, что и позволяет перемещать блок 5 в вертикальном направлении устройством перемещения для контакта с любым венцом 19 ведущего диска 7 в фиксированном положении, когда фиксатор 15 находится в фиксирующем отверстии 17 ведущего диска 7, а пазы 31 венцов 19 находятся на одной линии. Для предотвращения промежуточной звездочки 22 от поворота при выходе роликов 30 из контакта с венцом 19 при изменении скорости имеются ограничители 37, закрепленные на ведущем диске 7. На фиг.2 показано зацепление роликов 30 промежуточной звездочки 22 с венцом 19 ведущего диска 7, на котором пазов 31 в 1,5 раза больше, чем роликов 30. На фиг.4 показано зацепление роликов 30 промежуточной звездочки 22 с венцом 19 ведущего диска 7, на котором пазов 31 одинаково, что и роликов 30. На фиг.5 показано зацепление роликов 30 промежуточной звездочки 22 с венцом 19 ведущего диска 7, на котором пазов 31 в 2 раза меньше, чем роликов 30.

Многоступенчатый цепной привод работает следующим образом.

При приложении мускульного усилия на педаль (фиг.2) вращается шатун 18, на котором жестко закреплен ведущий диск 7, который через венец 19 с максимальным количеством пазов 31 зацеплен с роликами 30, передающими вращение промежуточной звездочке 22, которая вращается между фланцем левым 20 и фланцем правым 21, и через цепь 2 передает усилие ведомой звездочке 1 заднего колеса, обеспечивая максимальную скорость передвижения.

Для уменьшения скорости необходимо блок 5 опустить в среднее положение, для чего шток 4 устройства перемещения отклонить вправо и держать в таком положении пока фиксатор 15 механизма фиксации войдет в ближайшее фиксирующее отверстие 17, более медленно вращающегося ведущего диска 7. Это удобнее делать, когда правая нога с педалью приближается в нижнее положение, хотя практически это можно делать в любом положении. Когда фиксатор 15 находится в фиксирующем отверстии 17, ведущий диск 7 остановлен, но велосипед продолжает движение, шток 4 вышел из зацепления своим пазом 14 с пластиной 12 и обеспечил перемещение блока 5. Нажимая на шток 4 вниз, перемещаем блок 5 для зацепления с другим венцом 19 ведущего диска 7. При движении шток 4 находится под действием пружины поджима 13, когда следующий паз 14 штока 4 будет напротив планки 12 произойдет сцепление штока 4 с планкой 12, ролики 30 войдут в зацепление соосно с пазами 31 следующего венца 19 ведущего диска 7, освободив его для вращения. Блок 5 находится в среднем положении (фиг.4), ролики 30 промежуточной звездочки 22 находятся в зацеплении с венцом 19 ведущего диска 7, имеющим одинаковое количество пазов 31, что и роликов 30, которое соответствует заводскому исполнению.

Для дальнейшего снижения скорости необходимо опустить блок 5 в нижнее положение (фиг.5), для чего необходимо проделать со штоком 4 те же действия, что и для предыдущей скорости, это будет соответствовать зацеплению роликов 30 промежуточной звездочки 22 с венцами 19 ведущего диска 7, имеющего минимальное количество пазов 31.

При необходимости возможно сразу перевести блок 5 в нижнее положение, для чего, отклонив шток 4 вправо и поддерживая его в таком положении, опустить шток 4 донизу, минуя сцепление в среднем положении.

Привод не требует механизма натяжения цепи, так как при перемещении блока 5 из среднего положения в нижнее или верхнее расстояние между осями ведомой звездочки 1 и блока 5 увеличивается на 1,5 мм.

Для увеличения скорости необходимо блок 5 поднять, для чего шток 4 устройства перемещения отклонить вправо и проделать с ним те же действия, что и при снижении скорости, но только поднимая его вверх на одно положение или сразу на два.

Многоступенчатый цепной привод имеет следующие параметры: Диаметр ведомой звездочки, мм 70 Диаметры венцов ведущего диска, мм 262 175 87 Диапазон регулиро- вания 3,7 Число ступеней ско- рости 3 Возможны варианты изменения диапазона регулирования и числа ступеней скорости при изменении диаметра и количества венцов ведущего диска.

Предлагаемый многоступенчатый цепной привод с изменяемым передаточным отношением позволяет повысить эксплуатационные возможности велосипеда за счет отсутствия механизма переключения скорости, отсутствия механизма натяжения цепи, исключения выхода из контакта цепи с ведомой и с промежуточной звездочками при переключении скорости и увеличении диапазона регулирования скорости до 3,7 раза.

Формула изобретения

МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ЦЕПНОЙ ПРИВОД, содержащий вал каретки со ступицей и закрепленным на нем шатунами с педалями для передачи движения ведомой звездочке втулки заднего колеса со свободным ходом и тормозом, отличающийся тем, что он снабжен неподвижным диском, закрепленным посредством опорной втулки на ступице вала каретки, и ведущим диском с венцами и фиксирующими отверстиями, жестко соединенным с шатуном, между которыми введен блок с промежуточной звездочкой с роликами, установленной между фланцем с направляющим пазом для обеспечения перемещения блока и фланцем с профильным кулачком перемещения роликов для взаимодействия верхних роликов промежуточной звездочки с венцом ведущего диска, при этом блок соединен с введенным устройством перемещения, подпружиненный шток которого имеет пазы для фиксации роликов и выполнен с возможностью взаимодействия с введенным механизмом фиксации ведущего диска, причем механизм фиксации закреплен на неподвижном диске.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7