ВЕЛОСИПЕД Российский патент 2006 года по МПК B62K25/28 B62M9/04 B62M11/04 

Изобретение относится к велосипедам, преимущественно к конструкции привода колеса и задней подвески, и может быть использовано в производстве велосипедов.

Известен велосипед с двухступенчатым цепным приводом колеса и задней подвеской, у которого промежуточное звено передачи с ведомой звездочкой первой ступени, ведущей звездочкой второй ступени и совмещенным соосно с ними механизмом изменения передаточного отношения размещено на раме велосипеда. Цепь первой ступени соединена со звездочкой, прикрепленной к кривошипам с педалями, а цепь второй ступени связана со звездочкой, установленной на втулке заднего колеса. Ось поворота рычага задней подвески расположена на раме вблизи подшипникового узла вала кривошипов с педалями (Хорьков А. EUROBIKE 2002. Выставка во Фридрихсхафене. // Велосипед, №12, 2002, с.13).

Достоинством такого велосипеда является отсутствие устройств перекладки цепи с одной звездочки на другую и соответственно исключение продольного перекоса цепных передач, и один переключатель передач, совмещенный с механизмом изменения передаточного отношения, вследствие чего предотвращается искажение геометрии цепной передачи и вызванный этим повышенный износ цепи. Благодаря наличию только одной звездочки на втулке ведущего колеса и отсутствию заднего переключателя передач на вилке колеса вблизи его оси снижается масса неподрессоренных частей велосипеда, что улучшает показатели работы подвески.

Однако ось поворота рычага подвески приходится размещать как можно ближе к подшипниковому узлу вала кривошипов, чтобы уменьшить расстояние между колесом и осью вала кривошипов с целью сокращения продольных габаритов всего велосипеда. При этом рычаг подвески приходится делать треугольным с двумя плечами, к одному из которых крепится ось колеса, а другое через пружину связано с рамой велосипеда, что дает возможность оптимально согласовать длину плеча рычага с размерами и массой пружины.

Но при этом пружина размещается в близком к горизонтальному положении с соответственно направленным дополнительным нагруженном рамы, структура которой приспособлена для восприятия преимущественно вертикальных сил, что требует дополнительного ее усиления с соответствующим увеличением массы. Кроме того, усложняется конструкция рычага подвески, возрастает его масса и момент инерции при повороте, в результате ухудшается качество подрессоривания.

В результате поворота рычага изменяется расстояние между осями ведущей и ведомой звездочек второй ступени цепной передачи, из-за чего приходится увеличивать диаметр звездочек для снижения чувствительности передачи к изменению этого размера, чтобы предотвратить соскакивание цепи со звездочек. Это не только увеличивает габариты передачи, но и способствует передаче части действующих на педали сил к рычагу подвески на плече между рабочей ветвью цепи первой ступени и осью поворота рычага, вызывающей при определенной частоте их приложения к педалям раскачивание подвески.

Известен велосипед (Хорьков A. EUROBIKE 2002. Выставка во Фридрихсхафене. // Велосипед, №12, 2002, с.14) с прямым рычагом подвески, ось поворота которого совпадает с осями ведомой звездочки первой ступени и ведущей звездочки второй ступени.

Использование прямого рычага дает возможность упростить конструкцию подвески и опереть рычаг на пружину, установленную преимущественно вертикально, что позволяет замкнуть силу ее сжатия на часть рамы велосипеда, примыкающей непосредственно к седлу велосипедиста, на которого приходится основная доля общей массы велосипеда. Благодаря этому в зоне соединения верхней опоры пружины с рамой взаимно компенсируются сила сжатия пружины и вес велосипедиста, чем достигается сокращение передаваемых на раму нагрузок и исключение изгибающих ее сил.

В то же время усложняется конструкция узла с общими осями звездочек обеих ступеней цепной передачи и осью поворота рычага подвески, который испытывает одновременно нагрузки от передачи момента на колесо и от взаимодействия с неровностями дороги через детали подвески. Это вызывает увеличение его поперечных и диаметральных габаритов, связанное также с необходимостью размещения в одной плоскости подшипников звездочек и рычага.

Кроме того, плечо действующей на пружину силы от рычага приходится делать малой длины, чтобы с целью минимизации продольных размеров велосипеда расположить колесо как можно ближе к раме и соответственно к оси поворота рычага, в результате возрастают размеры и масса пружины, что затрудняет ее размещение внутри рамы.

В основу изобретения положена техническая задача - рациональное совмещение подвески и привода заднего колеса, оптимальное согласование параметров пружины с размерами плеча действующей на нее силы и устранение условий раскачивания подвески.

Задача решается тем, что в велосипеде, содержащем двухступенчатую цепную передачу привода заднего колеса с расположенными на одной оси ведомой звездочкой первой ступени, связанной с прикрепленной к валу кривошипов с педалями звездочкой, ведущей звездочкой второй ступени, связанной с установленной на втулке колеса звездочкой, совмещенным соосно с ними механизмом изменения передаточного отношения, и подпружиненный рычаг задней подвески с осью поворота на раме, согласно изобретению механизм изменения передаточного отношения и совмещенные с ним звездочки размещены на рычаге подвески таким образом, что их ось расположена между осью вала кривошипов и осью поворота рычага.

Плоскость, проходящая через ось поворота рычага подвески и ось вала кривошипов, может быть наклонена к переднему колесу под углом β=60-80° к поверхности дороги.

Ось поворота рычага подвески, ось вала кривошипов и ось механизма изменения передаточного отношения при полной загрузке велосипеда могут быть расположены в одной плоскости.

В предлагаемой конструкции велосипеда ось поворота рычага подвески и ось промежуточного узла двухступенчатой цепной передачи привода колеса, установленного на рычаге и включающего ведомую звездочку первой ступени, ведущую звездочку второй ступени и соосный с ними механизм изменения передаточного отношения, разнесены таким образом, что ось промежуточного узла расположена между осью вала кривошипов с педалями и осью поворота рычага подвески, предпочтительно в одной с ними плоскости, наклоненной к переднему колесу. Благодаря этому можно обеспечить плечо приемлемой длины для силы, с которой рычаг действует на упругий элемент, а сам упругий элемент разместить выше зоны максимального сближения по условиям компоновки колеса с рамой, что позволяет избежать увеличения продольных габаритов велосипеда. При этом сводится к минимуму влияние поворота рычага подвески на изменение расстояния между осями звездочек цепной передачи первой ступени и устраняется возможность поворота рычага подвески от приложенных к педалям сил, т.е. исключается раскачивание подвески.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана задняя часть велосипеда с подвеской и приводом колеса; на фиг.2 приведена схема перемещений рычага с элементами привода колеса при ходе подвески.

Велосипед содержит две ступени цепной передачи 1 и 2 с размещенным на рычаге задней подвески 3 промежуточным узлом, состоящим из расположенных на одной оси 4 ведомой звездочки 5 первой ступени, ведущей звездочки 6 второй ступени и совмещенного с ними механизма изменения передаточного отношения. В первую ступень входит ведущая звездочка 7, прикрепленная к кривошипам 8 с педалями 9, во вторую ступень включена ведомая звездочка 10 на втулке колеса 11. Рычаг подвески 3 передней частью соединяется шарниром 13 с рамой 12, с которой взаимодействует кроме того через упругий элемент 14, а к его заднему концу крепится ось колеса 11.

Велосипед действует следующим образом.

При динамическом взаимодействия с дорогой в процессе перекатывания через неровность поверхности колесо 11 вместе с осью испытывает вертикальное перемещение h (Фиг.2). В результате связанный с осью задний конец рычага 3 поворачивается на угол α вокруг оси шарнира 13 (точка В), вызывая деформацию упругого элемента 14. Вместе с рычагом на такой же угол поворачивается ось 4 звездочек 5 и 6 с механизмом изменения передаточного отношения (точка С), но на радиусе, значительно меньшем, чем радиус поворота оси колеса 11. В такой же мере и перемещение точки С меньше, чем оси колеса, причем оно направлено поперек линии, соединяющей ось вала кривошипов 8 и ось шарнира рычага подвески 13. Поэтому, несмотря на то, что точка С поворачивается вокруг точки В, расстояние от нее до точки А слабо зависит от поворота рычага 13. Чтобы эту зависимость сделать минимальной, следует ось вала кривошипов 8, ось звездочек 5 и 6 и ось поворота 13 рычага 3 расположить в одной плоскости П (Фиг.1) при условии полной загрузки велосипеда. Это дает возможность избежать применения устройства натяжения цепи первой ступени 1, чему способствует также близкое расположение звездочек друг к другу, малое число звеньев цепи и соответственно слабое влияние износа шарниров цепи на изменение ее длины, что в итоге упрощает конструкцию и повышает надежность передачи благодаря уменьшению числа входящих в нее деталей.

Смещение точки опоры рычага подвески вперед и выше оси вала кривошипов с педалями позволяет оптимально соотнести длины плеч приложенных к рычагу сил с размерами и массой пружины, которая при этом вынесена из промежутка между колесом и рамой и расположена вне зоны, перекрываемой колесом при ходах подвески, благодаря чему колесо можно максимально приблизить к подшипниковому узлу вала кривошипов педалей, сократив тем самым габаритную длину всего велосипеда.

Расположение плоскости П с наклоном к переднему колесу под углом β=60-80° относительно поверхности дороги (фиг.1) позволяет оптимально совместить требования минимальных размеров цепных передач обеих ступеней и рационального соотношения плеч приложенных к рычагу сил от колеса и пружины с целью минимизации размеров и массы рычага подвески и велосипеда в целом.

Точка поворота рычага подвески В (фиг.2) расположена таким образом, что линия действия силы натяжения рабочей ветви цепи первой ступени L проходит вблизи нее или через нее, благодаря чему сводится к минимуму плечо этой силы и соответственно приложенный к рычагу момент от нее, и, как следствие, исключается возможность раскачивания подвески.

Изобретение относится к велосипедам с упругой задней подвеской и с двухступенчатой цепной передачей в приводе заднего колеса. Механизм изменения передаточного отношения и совмещенные с ним соосно ведомая звездочка (5) первой ступени и ведущая звездочка (6) второй ступени размещены на рычаге (3) подвески таким образом, что их ось (4) расположена между осью вала кривошипов с педалями и осью (13) поворота рычага (3) подвески желательно в одной с ними плоскости, наклоненной к переднему колесу под углом 60-80° к поверхности дороги. Техническое решение направлено на упрощение сочетания подвески с приводом, т.к. позволяет избежать совмещения оси поворота рычага подвески и оси промежуточного звена с ведомой звездочкой первой ступени и ведущей звездочкой второй ступени. При этом обеспечивается возможность также исключить раскачивание подвески при активном педалировании. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Велосипед, содержащий двухступенчатую цепную передачу привода заднего колеса с расположенными на одной оси ведомой звездочкой первой ступени, связанной с прикрепленной к валу кривошипов с педалями звездочкой, ведущей звездочкой второй ступени, связанной с установленной на втулке колеса звездочкой, совмещенным соосно с ними механизмом изменения передаточного отношения, и подпружиненный рычаг задней подвески с осью поворота на раме, отличающийся тем, что механизм изменения передаточного отношения и совмещенные с ним звездочки размещены на рычаге подвески таким образом, что их ось расположена между осью вала кривошипов и осью поворота рычага.2. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что плоскость, проходящая через ось поворота рычага подвески и ось вала кривошипов, наклонена к переднему колесу под углом β=60-80° к поверхности дороги.3. Велосипед по п.1 или 2, отличающийся тем, что ось поворота рычага подвески, ось вала кривошипов и ось механизма изменения передаточного отношения при полной загрузке велосипеда расположены в одной плоскости.