УСТРОЙСТВО ТРАНСЛЯЦИИ МУСКУЛЬНЫХ УСИЛИЙ ЧЕЛОВЕКА НА ОБОД ВЕДУЩЕГО КОЛЕСА ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DEVICE FOR TRANSMITTING HUMAN MUSCLE EFFORTS TO RIM OF DRIVING WHEEL OF ROAD VEHICLE

Изобретение относится к транспортному машиностроению и основной областью его использования является велостроение.
Цель настоящего технического решения (изобретения) - повышение коэффициента полезного действия (КПД) трансмиссии дорожно-транспортных средств на мускульной тяге своего наездника посредством отказа от использования системы передачи мускульных усилий посредством звезд, подпоясанных гирляндой из валиков, роликов и втулок пластинчатых цепей, окончательно утративших весь ресурс своей полезности для прогресса в этой отрасли машиностроения, а также радикальное снижение материалоемкости и габаритных параметров безмоторных дорожно-транспортных средств.
Среди достаточно большого множества известных устройств трансмиссий, в которых нет элементов цепной передачи, известен привод для велосипеда с внутренним расположением системы взаимодействия двух валов по патенту РФ на изобретение №2637579 от 27.10.2016 г., который, как прототип, по всей совокупности своих существенных признаков и характеру решения аналогичной технической задачи наиболее близок к заявленному, чем аналогичный педальный привод по патенту РФ на изобретение №2493999 от 09.12.11 г. Однако, успешное решение обозначенной технической задачи и достижение указанной выше цели не обеспечивает ни один из них по причине своей необычайно конструктивной сложности, массы излишеств и избыточности задействованных средств.
В заявленном изобретение получение указанного результата происходит с наименьшими издержками и гораздо эффективнее за счет того, что внутрь цилиндрического корпуса ступицы ведущего колеса, посредством спиц или плоских конусообразных дисков образующий с его ободом единое целое, помещена единственная коронная шестерня одноступенчатого планетарного редуктора с внутренним зацеплением своих зубьев, опоясанная обгонной муфтой или венцом храпового колеса с собачками (трещотка), по обе стороны которой с небольшим удалением от нее на внутренней стенке ступицы располагаются две параллельные друг другу кольцевые дорожки качения с буртиками для обслуживания свободного вращения наружных колец опорных шарикоподшипников, общим числом не менее шести, оси вращения которых расположены равноудаленно от оси вращения ведущего колеса и консольно закреплены на теле боковых кронштейнов, жестко зафиксированных на раме дорожно-транспортного средства защищающими внутренности ступицы от попадания грязи и посторонних предметов. Первичный вал привода с педальными шатунами на своих торцах пропущен без касания сквозь тороидальную солнечную шестерню, жестко закрепленную на теле одного из боковых кронштейнов, и оснащен в центральной своей части водилом, например в форме массивного маховичного диска, к боковой поверхности которого консольно прикреплены торцы осей одного или нескольких сателлитов, кинематически связывающих солнечную шестерню с коронной. Описанные выше характерные особенности, свежесть и новизна их отличительных свойств наглядно и убедительно доказывают наличие изобретательского уровня в заявленном решение технической задачи о путях повышения КПД трансмиссии привода дорожно-транспортного средства на мускульной силе ездока.
На прилагаемом чертеже схематично показан поперечный разрез ступицы ведущего колеса, поясняющих структуру местонахождения элементов устройства трансляции мускульных усилий человека на обод ведущего колеса дорожно-транспортного средства и кинематику их взаимодействия. При том изображение шатунов с педалями и фрагменты рамы дорожно-транспортного средства, в которой располагается ведущее колесо, умышлено оставлено за кадром как избыточное, чтобы не загромождать чертеж.
Устройство трансляции мускульных усилий человека на обод ведущего колеса дорожно-транспортного средства состоит их цилиндрического корпуса ступицы (1), в котором на ее бортах имеются сквозные отверстия для посадки грибовидных головок спиц, связывающих ступицу с ободом ведущего колеса (на чертеже обод не показан, а места расположения упомянутых отверстий указаны). Внутри центральной части корпуса ступицы (1) установлена коронная шестерня (2), выполненная с внутренним зацеплением своих зубьев или в стиле цевочного барабана типа «беличье колесо» (на чертеже изображен именно такой вариант), опоясанная обгонной муфтой или храповым колесом с собачками (на чертеже отсутствуют), по обе стороны которого расположены дорожки качения и оконтуривающие их буртики (3), ограничивающие продольно осевое смещение оптимальной группировки из опорных шарикоподшипников (4,4*), наружные кольца которых с особым усердием, благодаря своим уникальным достоинствам, обслуживают предельно свободное вращение корпуса ступицы без радиально-лучевых и продольно-осевых биений - наследия от износа тел качения (шаров) в опорах валов под воздействием силовых нагрузок. Оси (5, 5*) шарикоподшипников (4,4*) числом не менее шести размещены на равном удалении от оси вращения обода ведущего колеса и его ступицы консольно закрепленными на внутренних стенках боковых кронштейнов (6,6*), состоящих из крышек картера (7,7*), платформ (8,8*) и опор первичного вала (9 и 9*), которые жестко и надежно крепятся к стойкам рамы дорожно-транспортного средства, например посредством подковообразных шпилек, укладываемых снаружи в канавки (10) на теле опор (9) и своими торцами с винтовой резьбой к своим посадочным местам на раме. Дополнительно в теле одного из боковых кронштейнов выполняются глухие отверстия (11) для посадки в них торцов цевок, расположенных на коаксиальной окружности вокруг оси колеса в стиле револьверно-карусельного барабана (12), или крепления тороидального тела солнечной шестерни (на чертеже изображен первый вариант), закрываемых от выпадения глухой крышкой (13).
Первичный вал (14), располагающийся в своих опорах (9,9*) на круглых телах качения (шарах или цилиндрах), оснащен водилом (15), выполненным в форме достаточно массивного и прочного диска, на периферии которого расположены и закреплены торцы осей (16) сателлитов (17) числом от одного и более, кинематически связывающих солнечное колесо (шестерню) (12) с короной (2).
Работает транслятор мускульных усилий человека следующим образом. Наездник, периодически исполняя сидя в седле или на сидение, стоя или лежа, процесс формата «бег на месте», поочередно нажимая стопой своей ноги на ту педаль, которая в данный момент находится на позиции рабочего цикла, генерирует своими мускульными усилиям на оси первичного вала (14) крутящий момент, вынуждающий его вращаться вокруг собственной оси с той или иной частотой и угловой скоростью, который далее эстафетой уходит через водило (15), исполняющего роль шатуна, к сателлитам (17), работающим в режиме двуплечих рычагов, а затем к коронной шестерне (2), которая и завершает эту операцию умножением исходных параметров. При этом весьма примечательно, что направление вращения первичного вала (14) и обода ведущего колеса совпадают и не противоречат естественной физиологии телодвижений человека.