КАРЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ВЕЛОСИПЕДА Российский патент 2004 года по МПК B62M3/00 F16C25/00 

Изобретение относится к велостроению, а именно к кареточным узлам, и может быть использовано преимущественно на велосипедах любой возрастной группы в цепных педальных приводах на приводное колесо, а также в приводах других аналогичных транспортных средств.

Известны различные конструкции кареточных узлов педальных приводов велосипедов с неразъемными шатунами, состоящие, как правило, из корпуса, жестко соединенного с рамой велосипеда, в котором расположены тем или иным образом подшипники или скольжения, или качения, смонтированные на валу, выполненном за одно целое с шатунами и несущем в опорной неподвижной втулке ведущую звездочку привода. Для увеличения срока службы и надежности узла, упрощения его монтажа, он снабжен устройством регулировки зазоров в подшипниках, за счет модернизации конструкции которого обеспечивают снижение металлоемкости, повышение технологичности, расширение диапазона использования [1-5].

Таков, например, известный кареточный узел педального привода велосипеда, содержащий корпус, подшипники, каждый из которых размещен в корпусе между чашкой и конусом на валу кареточного узла, выполненном за одно целое с шатунами, и устройство регулировки зазора в подшипниках [3].

Устройство регулировки зазора в подшипниках выполнено в виде втулок и размещено в корпусе узла между указанными подшипниками, снабжено регулировочным винтом, на котором установлены конусные шайбы для взаимодействия с конусными поверхностями втулок, на внутренних поверхностях которых и поверхностях конусов выполнены выемки, а регулировочный винт размещен в установочном отверстии вала.

Недостатками такой конструкции кареточного узла являются большая металлоемкость, сложность и трудоемкость изготовления элементов сложной конфигурации.

Известен кареточный узел привода велосипеда, выбранный в качестве прототипа к предлагаемому, как наиболее близкое техническое решение [1]. Кареточный узел педального привода велосипеда содержит корпус с выемками, подшипники, каждый из которых закрыт кольцом-крышкой и размещен в корпусе между чашкой и конусом, установленным на валу кареточного узла, выполненном за одно целое с шатунами и несущем ведущую звездочку, и устройство регулирования зазора в подшипниках, представляющее собой установочные втулки, размещенные в проточках вала, и резьбовую втулку, зафиксированные на валу фиксатором, входящим в отверстие вала.

Недостатком прототипа является значительное количество крепежных и регулировочных деталей, что затрудняет сборку узла на конвейере при массовом производстве; сложность изготовления отдельных деталей и сложность сборки узла:

- используемые втулки, помещенные в проточках вала, выполнены в виде разрезных полуколец, поэтому при сборке узла необходим их попарный контроль;

- выполнение проточек на уже изогнутом вале-шатуне затруднено, а их предварительное изготовление перед гибом заготовки обусловливает появление ослабленных участков на прутке, которые во время гиба будут деформироваться, что приводит к снижению точности узла в зонах проточек;

- совместное применение установочной и резьбовой втулок приводит к увеличению диаметра подшипников узла и его корпуса, что увеличивает металлоемкость и габариты конструкции;

- при сборке узла для обеспечения установки вала-шатуна в корпус необходим увеличенный его внутренний диаметр, что увеличивает габариты узла в целом.

Задачей, стоящей перед изобретением, было повышение надежности конструкции, упрощение и удешевление процесса изготовления деталей кареточного узла и упрощение процесса сборки всего узла при массовом производстве велосипедов, привод которых содержит вал с неразъемными шатунами (вал-шатун).

Задача решается тем, что в кареточном узле привода велосипеда с неразъемными шатунами, содержащем корпус, подшипники, каждый из которых закрыт пылезащитным кольцом-крышкой и размещен в корпусе между чашкой и конусом, установленным посредством втулки на валу, выполненном за одно целое с шатунами и имеющем отверстие, и устройство регулировки, снабженное регулировочным винтом, согласно предложению, устройство регулировки выполнено в виде сблокированных, установленных на валу и размещенных в чашеобразном кожухе двух шайб, одна из которых является регулировочной посредством фиксации от осевого перемещения вдоль вала штифтом, проходящим через упомянутое отверстие и расположенным выступающими из вала концами в канавке, выполненной поперечно в регулировочной шайбе, при этом в регулировочной шайбе установлен регулировочный винт по оси симметрии, при этом на периферии одной половины шайбы и на периферии другой половины шайбы выполнены два упора, равноудаленных от винта и разнесенных по обе стороны от винта симметрично вышеупомянутой оси симметрии, по которой установлен винт, при этом винт и упоры образуют силовой треугольник, взаимодействующий с другой шайбой, прилегающей к пылезащитному кольцу-крышке подшипника, а в корпусе узла выполнен продольный паз.

Узел характеризуется тем, что втулки жестко закреплены на валу, а конусы скользяще посажены на них.

В заявляемом узле паз закрыт крышкой, и его длина выбрана равной расстоянию между чашками подшипников.

Целесообразно в таком кареточном узле пылезащитные кольца-крышки выполнять утопленными в чашке подшипников.

Целесообразно в таком узле упоры выполнять в виде пары дополнительных регулировочных винтов.

Упоры могут быть выполнены в виде пары выдавок.

Упоры могут быть выполнены в виде пары выступов, образованных на фигурном пружинном элементе, зафиксированном в отверстиях шайбы и симметрично разнесенных на ее периферии по обе стороны от винта.

Такое выполнение конструкции кареточного узла позволит облегчить как изготовление деталей, так и его монтаж за счет упрощения и уменьшения количества установочных элементов; объединения регулировочных деталей в единый, просто собираемый и легко настраиваемый блок, а также за счет облегчения операции установки вала-шатуна в корпусе, что обеспечено наличием глухого паза, выполненного при оптимальном соотношении размеров, подобранном опытным путем. Кроме того, такая конструкция более надежна, так как вал не имеет ослабленных участков, а все сборки узла закрыты пылегрязезащитными элементами; необходимая точность установки подшипников на валу и кареточного узла в целом обеспечены предлагаемым устройством регулировки и запрессовкой втулок на валу, позволяющими производить оптимальную затяжку и регулировку всего кареточного узла вращением винта, осуществляющего осевое перемещение наружной шайбы строго перпендикулярно оси вала, вследствие того, что взаимодействующая с ней регулировочная шайба, опирающаяся своей поперечной выемкой на штифт, являющийся осью симметрии упомянутой шайбы, и имеющая по периферии на одной половине регулировочный винт, а на другой противоположной половине два упора, образующих совместно с винтом и штифтом самоустанавливающуюся силовую схему осевого перемещения всего набора деталей кареточного узла, гарантирует требуемую регулировку люфтов.

Предложенная конструкция кареточного узла посредством устройства регулировки, выполненного в виде сблокированных шайб, снабженного силовым самоустанавливающимся “треугольником” и зафиксированного от осевого перемещения посредством штифта, обеспечивает регулировку люфтов, а также при необходимости возможность замены изношенных деталей. Кареточный узел прост и в изготовлении, надежен и экономичен.

Предлагаемый кареточный узел привода велосипеда поясняется чертежами, где на фиг.1 показан его общий вид, схематично, в разрезе; на фиг.2 - вид А на штифт, установленный в отверстии вала; на фиг.3 - разрез по Б-Б (на фиг.1) - вид на глухой паз; на фиг.4 - разрез по В-В (на фиг.1) - вид на прижимные выступы - схему силового треугольника на поверхности регулировочной шайбы; на фиг.5 - разрез по Г-Г (на фиг.4) - вид на пружину.

Кареточный узел педального цепного привода велосипеда с неразъемными шатунами содержит корпус 1, подшипники 2, каждый из которых закрыт пылезащитным кольцом-крышкой 3 и размещен в корпусе 1 между чашкой 4 и конусом 5, установленным посредством втулки 6 на валу 7, выполненном за одно целое с шатунами 8 (вал-шатун) и имеющем отверстие 9, устройство 10 регулировки, снабженное регулировочным винтом 11. Втулки 6 выполнены, например, сплошными и запрессованы на вал 7 до его гиба, а конусы 5 установлены на втулках 6 по скользящей посадке, что обеспечивает необходимую точность их установки относительно вала. Втулки 6 могут быть выполнены в виде разрезных колец, неподвижно установленных на валу. На валу 7 приварена ведущая звездочка 12, устройство 10 регулировки выполнено в виде сблокированных (посредством винта), установленных на валу 7 и размещенных в чашеобразном кожухе 13 двух шайб 14, 15, одна - 15 - из которых, является регулировочной посредством фиксации от осевого перемещения вдоль вала штифтом 16, проходящим через упомянутое отверстие 9 вала 7 и расположенным выступающими из вала концами в канавке 17, выполненной поперечно в регулировочной шайбе 15. В шайбе 15 установлен регулировочный винт 11 по оси симметрии на периферии одной половиной шайбы, а на другой, противоположной половине этой шайбы, по ее периферии выполнены два упора 18, размещенных равноудаленно от винта 11 и разнесенных по обе стороны от винта симметрично вышеупомянутой оси симметрии для образования совместно со штифтом 16 самоустанавливающейся силовой схемы осевого перемещения всего набора деталей кареточного узла, при этом, винт и упоры образуют силовой треугольник. В корпусе 1 узла снизу выполнен закрытый крышкой 19 продольный паз, длина которого выбрана равной расстоянию между чашками 4, а ширина - большей диаметра вала 7, что обеспечивает возможность монтажа конструкции как в производственных, так и в дорожных условиях. Пылезащитные кольца-крышки 3 подшипников 2 утоплены в чашке 4, что создает гарантированный установочный зазор и исключает попадание грязи на внутренние трущиеся поверхности узла.

Упоры 18 могут быть выполнены, например, в виде пары дополнительных регулировочных винтов, или в виде пары выдавок, или в виде пары поджимных выступов, образованных на фигурном пружинном элементе 20, например, скобе, зафиксированном в отверстиях шайбы 15 и симметрично разнесенных на периферии этой шайбы по обе стороны от оси винта, что упрощает изготовление и сборку узла, облегчает конструкцию, повышая ее надежность.

Кареточный узел привода велосипеда работает путем вращения вала 7 в подшипниках 2 от осей педалей (не пок.). С вала 7 крутящий момент передается на звездочку 12 привода велосипеда. Подшипники 2 удерживаются от осевого смещения устройством регулировки 11, 14, 15. Центрирование кареточного узла относительно рамы велосипеда и постоянное расположение звездочки относительно оси симметрии велосипеда обеспечивается перемещением фиксатора 11 и силового “треугольника”, предотвращающих перемещение подшипников как в осевом направлении, так и вокруг вала при его вращении.

Точность и качество сборки обеспечивается точностью изготовления деталей кареточного узла.

Предлагаемая конструкция может быть изготовлена на известном оборудовании с применением действующих технологий и стандартных деталей. Специальной оснастки и дорогостоящих материалов при производстве предлагаемого узла не требуется. Разработаны рабочие чертежи на представляемую данной заявкой конструкцию, изготовлен опытный образец и проводятся его испытания, подтверждающие, что конструкция кареточного узла, описанная выше, может найти применение как в новых изделиях велопромышленности - детских двух-, трехколесных, комбинированных велосипедах, взрослых моделях, так и при модернизации и ремонте действующего велосипедного парка или транспортных средств с аналогичным мускульным приводом, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию “промышленная применимость”.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию “новизна”, так как имеет отличительные признаки от прототипа. Данное техническое решение соответствует и критерию “изобретательский уровень”, так как конструкция кареточного узла, выполненного как предложено в данном описании, превосходит по техническому результату аналогичные конструкции

Источники информации

1. А.с. СССР №362727, кл. В 62 М 1/02, з. 09.10.70, оп. 01.02.72. “Каретка велосипеда с неразъемными шатунами” (прототип).

2. А.с. СССР №931574, кл. В 62 М 3/00, з. 13.11.80., оп. 30.05.82. “Кареточный узел педального привода велосипеда” (аналог).

3. А.с. СССР №1092084, кл. В 62 М 3/00, з. 25.08.82., оп. 15.05.84. “Кареточный узел педального привода велосипеда” (аналог).

4. А.с. СССР №1684161, кл. В 62 М 1/00, з. 05.09.89., оп. 15.10.91. “Узел соединения педального вала с корпусом ступицы ведущего колеса велосипеда” (аналог).

5. Патент ГДР №2456229, кл. В 62 М 3/00, 1987 год, “Каретка велосипеда” (аналог).

Изобретение относится к регулировке подшипников каретки велосипеда. Регулировочная шайба (15) зафиксирована от осевого перемещения штифтом (9) и содержит регулировочный винт (11) и два упора, которые образуют силовой треугольник, взаимодействующий с другой шайбой (14). В свою очередь шайба (14) воздействует на пылезащитное кольцо-крышку (3) с подвижным конусом (5), который поджимает подшипники (2) к чашке (4). Предлагаемое техническое решение направлено на обеспечение надежности каретки. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Кареточный узел привода велосипеда, содержащий корпус, подшипники, каждый из которых закрыт пылезащитным кольцом-крышкой и размещен в корпусе между чашкой и конусом, установленным посредством втулки на валу, выполненном за одно целое с шатунами и имеющем отверстие, и устройство регулировки, снабженное регулировочным винтом, отличающийся тем, что устройство регулировки выполнено в виде сблокированных, установленных на валу и размещенных в чашеобразном кожухе двух шайб, одна из которых является регулировочной посредством фиксации от осевого перемещения вдоль вала штифтом, проходящим через упомянутое отверстие и расположенным выступающими из вала концами в канавке, выполненной поперечно в регулировочной шайбе, при этом в регулировочной шайбе установлен регулировочный винт по оси симметрии на периферии одной половины шайбы, а на периферии другой половины шайбы выполнены два упора, равноудаленные от винта и разнесенные по обе стороны от винта симметрично вышеупомянутой оси симметрии, по которой установлен винт, при этом винт и упоры образуют силовой треугольник, взаимодействующий с другой шайбой, прилегающей к пылезащитному кольцу-крышке подшипника, при этом в корпусе узла выполнен продольный паз.2. Узел по п.1, отличающийся тем, что втулки жестко закреплены на валу, а конусы скользяще посажены на них.3. Узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что паз закрыт крышкой.4. Узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что длина паза выбрана равной расстоянию между чашками подшипников.5. Узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что пылезащитные кольца-крышки утоплены в чашки подшипников.6. Узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что упоры выполнены в виде пары дополнительных регулировочных винтов.7. Узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что упоры выполнены в виде пары выдавок.8. Узел по п.1 или 2, отличающийся тем, что упоры выполнены в виде пары выступов, образованных на фигурном пружинном элементе, зафиксированном в отверстиях шайбы.