ПЕДАЛЬНЫЙ ПРИВОД Российский патент 1996 года по МПК B62M1/02 

Изобретение относится к устройствам для приведения в действие транспортных средств мускульной энергией человека.

Известен велосипед с педальным приводом в составе ведущей звездочки, с цепным приводом, соединяемым ведомой звездочкой, установленными на валу каретки шатунами, связанными с педалями и дополнительным приводом от седла, у которого кинематическая связь выполнена через тягу, шарнирно соединяющуюся с дополнительным шатуном, установленным противоположно к шатунам ножным.

Данный педальный привод обоснован на воздействии мускульной энергией ног на педали, периодическим переходом на воздействие собственным весом велосипедиста.

Однако, такое действие, сопровождающееся подъемом с опорой на ноги и опусканием на седло, прилагая энергию на дополнительный шатун собственным весом, может привести к быстрой утомляемости велосипедиста и может создавать неудобства в управлении велосипедом, кроме того, при таких движениях седока весьма затруднительно преодоление крутых подъемов.

Известен также привод велосипеда, содержащий двухступенчатую передачу, первая ступень которой имеет ведущую и ведомую звездочки, охваченные цепной передачей, вторая ступень имеет ведущую звездочку, установленную на одной оси с ведомой первой и связанной ведомой звездочкой второй ступени, установленной у заднего колеса, причем, ведущая звездочка второй ступени выполнена с переменным радиусом, а звездочки первой ступени выполнены с постоянным радиусом с передаточным отношением, равным двум.

Такой привод создает некоторое облегчение в начале поворота кривошипа от верхней точки, так как при этом совпадает наименьший радиус ведущей звездочки второй ступени, однако же недостатком является то обстоятельство, что из-за переменно построенного радиуса ведущей звездочки второй ступени движение велосипеда может сопровождаться рывками, создавая помехи для педалирования.

Целью изобретения является повышение тяговой способности педального привода.

Эта цель достигается тем, что у педального привода с повышенной тяговой способностью транспортного средства, например велосипеда, содержащего двухступенчатую передачу в составе ведущей звездочки, жестко закрепленной на валу каретки, связанной при помощи цепного привода с ведомой звездочкой, сопрягаемой ведущим колесом и педалью, у которого первая ступень привода выполнена из двух механизмов планетарного исполнения в составе водил, жестко соединенных с валом каретки и свободно установленными на выступающих концах сателлитами, которые связаны передаточным отношением, равным одному, с солнечными зубчатыми звеньями, установленными концентрично к валу каретки с двух боковых сторон неподвижно к корпусу транспортного средства, а педали установлены на задних концах горизонтальных одноплечих рычагов, жестко опирающихся передними концами к осям сателлитов, причем, в первом варианте каждый сателлит и солнечная звездочка планетарного механизмы соединены цепной передачей, во втором варианте планетарный механизм состоит из цилиндрической солнечной шестерни и цилиндрического сателлита, которые связаны между собой при помощи промежуточной шестерни, или нескольких шестерен нечетного количества, насаженных на свободных осях, опирающихся на водило; в третьем варианте каждая планетарная передача состоит из конической солнечной шестерни и конического сателлита, которые соединены между собой при помощи промежуточного валика с жестко насаженными коническими шестернями на концах, свободно опирающегося на водило, а также с целью осуществления возможности торможения поворотом кареточного вала назад, на передних концах горизонтальных рычагов, над точкой соединения их с сателлитами установлены тормозные подушки, кроме того, с целью расширения диапазона педалирования изменением радиуса действия кривошипа водило выполнено из двух частей, шарнирно соединенных между собой на уровне промежуточной шестерни, насаженной свободно на общей оси, обеспечивая возможности установления определенного межосевого расстояния между сателлитом и солнечной шестерней, а соединение, при этом, горизонтального одноплечевого рычага с сателлитом выполнено при помощи обгонной муфты.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемая конструкция педального пpивода с повышенной тяговой способностью отличается от известного тем, что первая ступень привода выполнена из двух механизмов планетарного исполнения, в состав которых входят водила, жестко соединенные с валом каретки и свободно установленными на выступающих концах сателлитами, которые связаны передаточным отношением, равным одному с солнечными зубчатыми звеньями, установленными концентрично к валу каретки с двух боковых сторон неподвижно к корпусу транспортного средства, а педали установлены на задних концах горизонтальных рычагов, жестко опирающихся передними концами к осям сателлитов, причем при первом варианте каждый сателлит и солнечная звездочка планетарного механизма соединены цепной передачей, во втором варианте планетарный механизм состоит из цилиндрической солнечной шестерни и цилиндрического сателлита, которые связаны между собой при помощи промежуточной шестерни или нескольких шестерен нечетного количества, насаженных на свободных осях, опирающихся на водило, в третьем варианте каждая планетарная передача состоит из конической солнечной шестерни и конического сателлита, которые соединены между собой при помощи промежуточного валика с жестко насаженными коническими шестернями на концах, свободно опирающегося на водило, а также с целью осуществления возможности торможения поворотом кареточного вала назад на передних концах горизонтальных рычагов над точкой соединения их с сателлитами установлены тормозные подушки, кроме того, с целью расширения диапазона педалирования изменением радиуса действия кривошипа водило выполнено из двух частей, шарнирно соединенных между собой на уровне промежуточной шестерни, насаженной свободно на общей оси, обеспечивая возможности установления определенного межосевого расстояния между сателлитом и солнечной шестерней, а соединение, при этом, горизонтального одноплечевого рычага с сателлитом выполнено при помощи обгонной муфты.

Таким образом заявляемая конструкция соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен педальный привод с повышенной тяговой способностью, применительно к велосипеду; на фиг. 2 вид А-А на фиг.1; на фиг.3 вид Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 планетарный механизм педального привода по варианту два; на фиг.5 планетарный механизм по варианту три; на фиг.6 педальный привод с изменяемым радиусом кривошипа; на фиг.7 вид слева на фиг.6; на фиг.8 - меньшее положение радиуса кривошипа.

Педальный привод с повышенной тяговой способностью включает в себя ведущую звездочку (фиг. 1, 2, 3) 1, жестко закрепленную на валу каретки 2 и связанную при помощи цепного привода 3 с ведомой звездочкой 4, сопрягаемой с ведущим колесом 5 велосипеда, что в целом составляет вторую ступень привода. Первая ступень привода выполнена в виде двух механизмов планетарного исполнения, в составе водил 6, жестко насаженных на валу каретки 2, установленных свободно на выступающих концах водил 6 сателлитов 7, которые связаны при помощи цепной передачи 8 с расположенными концентрично к валу каретки 2, неподвижно соединенными с рамой 9 солнечными звездочками 10 передаточным отношением, равным одному. Педали 11 установлены на задних концах, направленных назад по ходу велосипеда, горизонтальных рычагов 12 спереди, которые имеют жесткое соединение с сателлитами 7. Над точкой данного соединения расположены тормозные подушки 13, установленные на поверхности горизонтальных рычагов 12.

У планетарного механизма педального привода (фиг.4) цилиндрическая солнечная шестерня 14 установлена неподвижно к раме 9, концентрично валу каретки 2. Цилиндрический сателлит 15, свободно установленный у выступающего конца водила 6, имеет соединение передаточным отношением, равным одному, с солнечной шестерней 14 через цилиндрические промежуточные шестерни 16, насаженные свободно на осях 17, опирающихся на водило 6.

Планетарный механизм педального привода (фиг.5) состоит из конической солнечной шестерни 18, неподвижно установленной к раме 9 велосипеда, и конического сателлита 19, которые имеют зубчатое соединение передаточным отношением, равным одному, через промежуточный валик 20 с коническими шестернями 21 на концах, опирающегося свободно на водило 6.

На фиг. 6, 7 показан планетарный механизм с изменяемым радиусом кривошипа в наибольшем его положении "P". Механизм состоит из солнечной шестерни 14, сателлита 15, промежуточной шестерни 16, сидящей на свободной оси 17. В отличии от планетарного механизма (фиг.4) водило выполнено из двух частей - основания 22 и державки 23, шарнирно соединенные между собой на уровне промежуточной шестерни 16 при помощи общей оси 17. Соединение сателлита 15 с горизонтальным рычагом выполнено при помощи обгонной муфты 24.

На фиг.8 показано положение радиуса кривошипа "P₂". Положение фиксирует при помощи фиксатора 25.

Педальный привод с повышенной тяговой способностью работает следующим образом.

Предлагаемое усилие велосипедиста на педаль 11 (фиг.1 3), установленную на заднем конце горизонтального рычага 12, передается к сателлиту 7, который имеет жесткое соединение с передним концом горизонтального рычага 12 и насажен на выступающем конце водила 6 с возможностью свободного поворота. Так как сателлит 7 связан при помощи цепной передачи 8 с неподвижно насаженной к раме 9 велосипеда солнечной звездочкой 10, возникающий от прилагаемого усилия крутящий момент осуществляет поворот водила 6 совместно с валом каретки 2 и ведущей звездочкой 1 в переднем направлении. Сателлит 7, преодолев путь по траектории радиуса кривошипа угловой скоростью, сохраняет плоско-параллельно положение горизонтального рычага. Зона эффективного действия, возникающего от прилагаемого усилия крутящего момента, превышает 180^o, т.е. она начинается, не доходя сателлита 7, с верхнего положения и исчезает после преодоления нижнего положения. Кроме того, в зоне действия кривошипа вниз по переднему полукругу взаимодействует дополнительная сила, возникающая от прямого нажатия на педаль, которая воздействует через горизонтальный рычаг 12 к точке соединения сателлита 7 с водилом 6. Таким образом, складывается двойное силовое взаимодействие. Тяговое усилие передается через ведущую звездочку 1 цепного привода 3 и ведомой звездочки 4 к ведущему колесу велосипеда. При нажатии на педали вращение элементов педального привода осуществляется только в переднем направлении. В случае необходимости торможения при наличии втулочного тормоза, расположенного в ступице заднего колеса, процесс осуществляется поворотом вала каретки 2 назад, нажатием на тормозную подушку 13 при нахождении его в положении заднего полукруга.

У планетарного механизма педального привода (фиг.4) прилагаемое мускульное усилие на педаль 11 передается через горизонтальный рычаг 12 к цилиндрическому сателлиту 15. Усилие приводит во вращению находящуюся в зацеплении промежуточную шестерню 16 вокруг неподвижно установленной к раме велосипеда солнечной шестерни 14. Вращение приводит к повороту водила 6 в переднем направлении. Так как передаточное отношение от сателлита 15 к солнечной шестерне 14 равно одному, горизонтальный рычаг сохраняет плоско-параллельное положение.

Планетарный механизм педального привода (фиг.5) представляет собой коническое зубчатое соединение сателлита 19 с солнечной шестерней 18 при помощи свободно опирающегося на водило 6 промежуточного валика 20 с коническими шестернями 21, жестко насаженными на концах, где кинематически передаваемое мускульное усилие, взаимодействуя с неподвижно установленной к раме 9 велосипеда конической солнечной шестерней 18, преобразовывает в круговое движение водила 6.

Работа привода с планетарным механизмом изменяющимся радиусом кривошипа (фиг. 6 8) происходит аналогично с работой механизма фиг. 4. Изменение радиуса кривошипа производится в стационарном положении поворотом державки 23, шарнирно соединенной с основанием 22, и фиксируется при помощи фиксатора 25.

Обгонная муфта 24 служит для установки горизонтального рычага 12 в горизонтальное положение после изменения радиуса кривошипа, которая в процессе педалирования находится в постоянном зацеплении у места соединения горизонтального рычага 12 с сателлитом 15, а также может способствовать для установки педалей на наиболее удобный уровень поворотом рычага 12 с некоторым отклонением от горизонтального положения.

Уменьшенный радиус кривошипа создает удобство для педалирования, т.к. тяговая способность привода, благодаря наличию планетарного механизма, позволяет сохранить облегчение и при малом радиусе кривошипа.

Педальный привод с повышенной тяговой способностью облегчает педалирование, способствует резкому снижению мускульной утомляемости велосипедиста, повышению скорости за счет повышенной тяговой способности, уменьшению числа ступеней на многоскоростных приводах, использованию на других видах транспортных средств с педальным приводом, предназначенных для перевозки грузов, и возможно достижение лучших результатов на спортивных соревнованиях. ЫЫЫ7

Использование: в устройствах для приведения в действие транспортных средств мускульной энергией человека. Сущность изобретения: первая ступень привода выполнена из двух механизмов планетарного исполнения, включающих водила, жестко соединенные с валом каретки, и свободно установленные на выступающих концах сателлиты, которые связаны передаточным отношением, равным одному, с солнечными зубчатыми звеньями, установленными концентрично к валу каретки с двух боковых сторон неподвижно к корпусу транспортного средства, а педали установлены на задних концах горизонтальных рычагов, жестко опирающихся передними концами к осям сателлитов, 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Педальный привод, содержащий ведущую звездочку, жестко закрепленную на валу каретки, связанную при помощи цепного привода с ведомой звездочкой, сопрягаемой с ведущим колесом, первую ступень привода, выполненную из двух планетарных механизмов, имеющих водила и жестко соединенных с валом каретки, со свободно установленными на выступающих концах сателлитами, зацепленными с передаточным отношением, равным единице, с солнечными зубчатыми звеньями, установленными концентрично валу каретки с двух боковых сторон и неподвижно относительно корпуса транспортного средства, и педали, установленные на задних концах горизонтальных рычагов, жестко опирающихся передними концами на оси сателлитов, отличающийся тем, что на передних концах горизонтальных рычагов над точкой соединения их с сателлитами установлены тормозные подушки. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что каждая планетарная передача состоит из конической солнечной шестерни и конического сателлита, которые соединены между собой при помощи промежуточного валика с жестко насаженными коническими шестернями на концах, свободно опирающихся на водило.