Способ торможения при использовании универсальной самоцентрирующейся системы. Российский патент 2017 года по МПК F16D67/00 F16D3/52 F16F15/12 

Изобретение относится к тормозам, включаемым при обратном нажатии на педаль, и их приводы.

Известен способ торможения при вращении педалей в обратном направлении, например, в авторском свидетельстве SU 1189724. Если вращать педали в обратном направлении и таким образом поворачивать ведомую звездочку 5 с ведущим конусом 4 в направлении против часовой стрелки, ведущий конус 4 боковыми поверхностями своих профильных гнезд (фиг. 2) прижимает боковые поверхности вращающихся вокруг своих осей валов-шестерен 8 к боковым поверхностям окон чашки 7 с возникновением силы трения между ними, образующей тормозной момент на боковых поверхностях валов-шестерен. Одновременно ведущий конус 4 посредством вращающихся вокруг своих осей валов-шестерен 8, поворачивает чашку 7, которая поверхностью своих выступов скользит по поверхности винтовых впадин подторможенной правой полумуфты 10 и подает ее вперед, в сторону левой полумуфты 11. При этом кулачки правой полумуфты 10 входят во впадины левой полумуфты 11, которая закреплена от вращения, из-за чего правая полумуфта 10 подает левую полумуфту 11 вперед, в сторону неподвижного левого конуса 9 до упора торцовых поверхностей выступов левой полумуфты 11 в торцевые поверхности пазов неподвижного левого конуса 9, после чего левая полумуфта 11 становится полностью неподвижной, а сцепившаяся с ней правая полумуфта 10 становится также полностью неподвижной.

Недостатком этого способа является необходимость перемещения деталей втулки для обеспечения взаимодействия их друг с другом.

Целью изобретения является осуществление торможения без перемещения деталей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе торможения при использовании универсальной самоцентрирующейся системы, в котором тормозной момент включают при обратном нажатии на педаль и изменяют направление движения ведомой звездочки, изменяют направление движения оснований универсальной самоцентрирующейся системы, у которой вращающий момент передается на выходной вал за счет перемещения цепи, троса или ремня при несовпадении осей оснований универсальной самоцентрирующейся системы.

Универсальная самоцентрирующаяся система известна из изобретений: RU 2014106630 A , RU 2014106628 A, RU 2014106627 A, RU 2014106146 A, RU 2013157051 A, RU 2013154311 A, RU 2013153163A, RU 2013152649 A, RU 2013148896 A, RU 2013145988 A, RU 2013145987 A, RU 2013145253 A, RU 2013144445 A, RU 2013144444 A, RU 2013142690 A, RU 2013142204 A, RU 2013142203 A, DE 102013019629 A1, DE1 02013019628 A1, DE 102013019627 A1, DE 102013019593 A1, DE 102013019592 A1, DE 102013019404 A1, DE 102013019402 A1, DE 102012018132 A1, DE 102012018131 A1, DE 102012017180 A1, DE 102012016380 A1, DE 102012016314 A1, DE 102012013308 A1, DE 102012012586 A1, DE 102012002076 A1, DE 102012001232 A1, DE 102012000316 A1.

Универсальная самоцентрирующаяся система имеет внешнее и внутреннее основания, расположенные в одной плоскости. Внешнее основание охватывает внутреннее основание. На каждом основании закреплены три или более роликов, звездочек или шкивов вращения. Число роликов, шкивов или звездочек на каждом основании одинаково. Каждый ролик, шкив или звездочка может быть заменен на два ролика, шкива или звездочки для того, чтобы использовать участок троса, ремня или цепи между роликами, шкивами или звездочками для натяжения. Воздействие силы натяжения на участок троса, цепи или ремня между роликами, шкивами или звездочками не влияет на свойства универсальной самоцентрирующейся системы, если они находятся на одном основании. Способ натяжения ремня, троса или цепи известен из изобретения RU 2013147711 A. В приведенных изобретениях использовались статические свойства универсальной самоцентрирующейся системы. В заявляемом изобретении использовано одно из динамических свойств универсальной самоцентрирующейся системы: совместное вращение связанных между собой внутреннего и внешнего оснований возможно даже при не совпадении осей вращения оснований. Это означает, что внутреннее и внешнее основания могут вращаться каждое относительно своих не совпадающих осей вращения при воздействии вращающего момента на одно из оснований. В дальнейшем описании будут использоваться звездочки с цепью.

Для упрощения доказательств в дальнейшем используется универсальная самоцентрирующаяся система, представленная на фигуре 10. Радиус звездочек выбран равным нулю. Оси внутреннего основания 1 и внешнего основания 2 смещены на величину 20. В результате фигура 10 преобразована в схему, представленную на фигуре 11. На фигуре 11 представлена универсальная самоцентрирующаяся система, повернутая на различные углы. Длина цепи остается при этом неизменной. Это означает, что нет никаких противоречий для осуществления вращения универсальной самоцентрирующейся системы. Перемещение цепи происходит с постоянной скоростью. Этому способствует то, что звездочки внешнего основания 2 могут вращаться только с постоянной скоростью, так как на них закреплены шестерни, передающие вращение на выходной вал. Компенсация изменения длины участков цепи между звездочками внешнего основания 2 и звездочками внутреннего основания 1 происходит за счет циклического изменения скорости вращения звездочек 3, 4, 5 внутреннего основания 1. Графики скоростей υ2 цепи и скоростей звездочек 3, 4, 5 представлены на фигуре 12.

Для доказательства прецессии звездочек 3, 4, 5 используются фигуры 11 и 12. Начальное положение универсальной самоцентрирующейся системы представлено на фигуре 11 при угле поворота равным нулю градусов. Для поворота универсальной самоцентрирующейся системы на участке 0° - 60° необходимо выполнения условия: υ 5< υ 4< υ 3. υ 5 - скорость звездочки 5. υ 4 - скорость звездочки 4. υ 3 - скорость звездочки 3. При этом длины цепи между звездочками 3-4, 4-5 будут увеличиваться. Длина цепи между звездочками 5-3 будет уменьшаться.

Аналогично, на участке 60° - 120° должно выполняться условие: υ 4< υ 5< υ 3.

На участке 120° -180° должно выполняться условие: υ 3< υ 5< υ 4.

На участке 180° - 240° должно выполняться условие: υ 3< υ 4< υ 5.

На участке 240° - 300° должно выполняться условие: υ 3< υ 5< υ 4.

На участке 300° - 360° должно выполняться условие: υ 5< υ 3< υ 4.

Все эти условия могут соблюдаться при использовании циклоиды. На фигуре 12 представлены графики изменения скоростей звездочек 3, 4, 5. Каждая звездочка имеет свою циклоиду. Циклоиды 3a, 4a, 5a звездочек 3, 4, 5 смещены на угол 120° относительно друг друга. В точках 0°, 120°, 240°, 360° происходит смена знаков неравенств для звездочек, находящихся в верхней части циклоид. Например, при преодолении точки 0° неравенство υ 3< υ 4 изменяется на неравенство υ 3> υ 4. При этом скорости звездочек, находящихся в верхней части циклоиды, равны между собой. Векторы a, b, c направлены по касательным к звездочкам 3, 4, 5 и обеспечивают изменение скоростей в соответствии с графиком на фигуре 12. Сумма векторов a, b, c не равна нулю, если оси оснований 1 и 2 не совпадают.

Скорость цепи обозначена υ2. Наименьшая скорость звездочек обозначена υ1.

Звездочки 6 и 7 на фигуре 3 эквивалентны звездочке 21 на фигуре 10. Звездочки 8 и 9 на фигуре 3 эквивалентны звездочке 22 на фигуре 10. Звездочки 10 и 11 на фигуре 3 эквивалентны звездочке 23 на фигуре 10.

В примере конкретного исполнения устройства, объясняющего способ, используется универсальная самоцентрирующаяся система, содержащая внутреннее основание 1 и внешнее основание 2. На внутреннем основании 1 закреплены с возможностью вращения звездочки 3, 4, 5. На внешнем основании 2 закреплены шесть звездочек вращения 6, 7, 8, 9, 10, 11, оси которых закреплены в подшипниках 18. На одной оси с звездочками 6, 7, 8, 9, 10, 11 закреплены шестерни 12, передающие вращающий момент на шестерню выходного вала 13. Между парами звездочек 6-7, 8-9, 10-11 включены звездочки натяжения 20, которые подпружинены пружиной 19. Звездочки 20 не влияют на свойства универсальной самоцентрирующейся системы, так как воздействуют на участки цепи 15 между звездочками одного, в данном случае внешнего, основания. Входной вал 17 соединен с внешним основанием и имеет общую с ним ось. Внутреннее основание 1 имеет вал 16, ось которого, при отсутствии поперечной нагрузки на этот вал, совпадает с осью вращения внешнего основания и вала 17.

При совпадении осей внутреннего и внешнего оснований, как показано на фигуре 9, и наличии вращающего момента на одном из оснований, оба основания вращаются с одинаковой угловой скоростью. Все Звездочки и цепь остаются неподвижными. Выходной вал 13 вращается вместе с основаниями. При этом вращающий момент на выходном вале пропорционален только силам трения в подшипниках.

При смещении оси 16 внутреннего основания относительно осей внешнего вала и выходного вала, происходит вынужденное перемещение цепи 15 вдоль своего периметра и соответственно вращение звездочек 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 20. При этом вращающий момент будет передаваться шестернями 12 на выходной вал 13. Вращающий момент может быть приложен к входному валу 17, соединенному с внешним основанием, или к валу 16 внутреннего основания. Величина смещения цепи 15 и угол поворота шестерней за один оборот основания 2 будет пропорциональна величине смещения оси 16 относительно оси вала 17 внешнего основания.

Ориентировочное значение смещения цепи 15 за один оборот можно оценить, используя схему на фигуре 7. Звездочка 6 и звездочка 3 при повороте основания 2 на 120 градусов займут положение звездочек 10 и 5. При этом отрезок 21 цепи 15 длиной 231,92 займет положение отрезка 14 цепи и увеличит свою длину до 434,53. За полный оборот цепь переместится на величину (434,53 - 231,92)⋅3=607,83. При диаметре 100 звездочек 6, 7, 8, 9, 10, 11 они повернутся за один оборот внешнего основания на величину 607,83/3,14⋅100 = 1,936 оборотов. При передаточном отношении между шестернями 12 и шестерней выходного вала 13, равном 0,5, за один оборот входного вала 17 выходной вал повернется тоже на один оборот при смещении оси 16 на 100, при этом диаметр внешнего основания имеет ориентировочное значение 1000. Устройство для реализации способа может содержать универсальную самоцентрирующуюся систему с замкнутым ремнем, тросом или цепью. При этом на основаниях могут быть закреплены ролики, шкивы или звездочки вращения.

При изменении направления вращения оснований 1 и 2 на выходной вал действует вращающий момент с противоположным направлением и создает тормозной момент на выходном вале. В предлагаемом способе реализации торможения нет трущихся, вращающихся относительно друг друга частей. Зубчатое зацепление всех частей является постоянным и не переключаемым. Универсальная самоцентрирующаяся система обладает функцией обгонной муфты. Вращающий момент от выходного вала не передается на основания. Передача вращательного момента с входного вала на выходной вал осуществляется плавно, с начальной скоростью, равной нулю.

На фигуре 1 представлено устройство для реализации способа торможения.

На фигуре 2 представлено устройство для реализации способа торможения, вид с обратной стороны.

На фигуре 3 представлен разрез устройства со смещением оси внутреннего основания относительно оси внешнего основания.

На фигуре 4 представлено расположение пружины для натяжных звездочек.

На фигуре 5 представлен вид спереди устройства при совпадении осей внешнего и внутреннего оснований.

На фигуре 6 представлен вид сзади устройства при совпадении осей внешнего и внутреннего оснований.

На фигуре 7 представлена схема для ориентировочной оценки величины смещения цепи при не совпадающих осях внутреннего и внешнего оснований.

На фигуре 8 представлено устройство для реализации способа торможения, вид сбоку.

На фигуре 9 представлено расположение звездочек и цепи при совпадении осей оснований.

На фигуре 10 представлена универсальная самоцентрирующаяся система, используемая для доказательства возможности совместного вращения оснований при не совпадающих осях оснований.

На фигуре 11 представлены схемы поворота универсальной самоцентрирующейся системы на различные углы.

На фигуре 12 представлены графики скоростей звездочек и цепи.

Изобретение относится к области машиностроения. Способ торможения при использовании универсальной самоцентрирующейся системы заключается в изменении направления вращения оснований самоцентрирующейся системы при обратном нажатии на педали велосипеда. Тормозной момент передается на выходной вал. Детали устройства находятся в постоянном зацеплении со своими парами. Достигается осуществление торможения без перемещения деталей. 12 ил.

Способ торможения при использовании универсальной самоцентрирующейся системы, в котором тормозной момент включают при обратном нажатии на педаль и изменяют направление движения ведомой звездочки, отличающийся тем, что изменяют направление движения оснований универсальной самоцентрирующейся системы, у которой вращающий момент передается на выходной вал за счет перемещения цепи, троса или ремня при несовпадении осей оснований универсальной самоцентрирующейся системы.