ПРИВОД ПЕРЕДНЕГО КОЛЕСА МОТОЦИКЛА

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к приводам передних управляемых колес двух- и трехколесных машин.
Известно большое количество разнообразных приводов переднего колеса мотоцикла (патент РФ на изобретение №2092371, опубликован 10.10.1997, патент РФ на полезную модель №47317, опубликован 27.08.2005).
Известен привод переднего колеса мотоцикла (патент РФ на изобретение №2092371, опубликован 10.10.1997), содержащий коробку отбора мощности, входной вал которой кинематически связан с коробкой передач, а выходной - с карданным механизмом, состоящим из двух карданных шарниров, вала и подвижного шлицевого соединения, а также колесную цепную передачу, соединяющую карданный механизм и переднее колесо, управляемое через колонку. Карданный вал размещен поперек плоскости симметрии мотоцикла таким образом, что при расположении переднего колеса в плоскости симметрии мотоцикла оси карданного вала и рулевой колонки пересекаются, при этом входной и выходной валы коробки отбора мощности соединены соответственно с коробкой передач и с карданным механизмом через цепные передачи.
Известен привод переднего колеса мотоцикла (патент РФ на полезную модель №47317, опубликован 27.08.2005), содержащий коробку отбора мощности, выходной вал которой соединен цепной передачей с карданным механизмом, включающим вал, крестовину и подвижное шлицевое соединение с конической передачей, связывающей через колесную передачу выходной вал и карданный механизм с передним колесом, управляемым рулевой колонкой, в котором вал карданного механизма установлен в неподвижной части вилки под рулевой колонкой и выполнен с утолщенной частью, размещенной в центре оси поворота рулевой колонки, а крестовина выполнена составной из трех осей, центральной - поворотно установленной в утолщении упомянутого вала по оси симметрии вилки, и двух - соосных, периферийных, установленных перпендикулярно центральной оси и симметрично ей в звездочке цепной передачи, установленной в пластинчатых щеках, смонтированных на опорном кронштейне, и контактирующей посадочным отверстием с утолщенной частью вала через регулировочное кольцо, несущее опорные концы трех осей крестовины.
Известен привод переднего колеса мотоцикла (патент № US 7775314, США, опубликован 20.08.2009), содержащий поворотный рычаг вместо передней вилки руля, причем передний привод включает карданный вал и две цепи привода, изолированные от воздействия чрезмерного давления.
Недостатком указанных конструкций является то, что в рассмотренных технических решениях для реализации привода переднего колеса мотоцикла используется сложная система карданных передач или карданного вала, которая, за счет использования большого числа элементов, имеет низкую надежность, является громоздкой и утяжеляет конструкцию мотоцикла.
Технический результат, на получение которого направлена полезная модель, заключается в повышении надежности переднего привода, возможности использования стандартных комплектующих, упрощения конструкции переднего привода мотоцикла, снижения массы конструкции.
Технический результат достигается в конструкции привода переднего колеса мотоцикла, который содержит ведущую звезду, связанную с валом двигателя, и ведомую звезду, связанную с передним колесом, которые соединены с помощью роликовой цепи помещенной в гибком силовом направляющем кожухе, закрепленном на элементах конструкции мотоцикла.
Предпочтительно фиксировать концы гибкого силового направляющего кожуха на раме и на передней вилке мотоцикла с помощью силовых кронштейнов, жестко присоединяемых к этим элементам конструкции, а также средней части гибкого силового направляющего кожуха с помощью внешних ограничителей, жестко прикрепляемых к передней вилке мотоцикла. Кронштейны служат для удержания гибкого силового направляющего кожуха в направлении схода-захода цепи на ведущую и ведомую звезды в плоскости их вращения и передачи возникающих нагрузок от гибкого силового направляющего кожуха на несущий корпус (раму, вилку). Силовые кронштейны могут быть выполнены из металла, пластика либо композитных материалов.
Предпочтительно использование направляющих входа цепи в гибкий силовой направляющий кожух, а также натяжного механизма.
Предпочтительно использовать муфту и/или муфты (обгонную, и/или фрикционную, и/или дистанционно управляемую, и/или вязкостную, и/или трения, и/или сцепления) для связи ведущей звезды с выходным валом двигателя и ведомой звезды с передним колесом мотоцикла.
Ведущая звезда находится на отдельном выходном валу двигателя, или на общем валу совместно с ведущей звездой заднего колеса и обеспечивает передачу тягового усилия на роликовую цепь.
Предпочтительно выполнение роликовой цепи с уплотнениями препятствующими вытеканию смазки из подшипников скольжения, и допускающей боковой изгиб и кручение (а именно перекос одного звена относительно другого на конструктивно допустимый угол). Количество звеньев цепи определяется из условий достаточной длины при изменении расстояния между ведущей и ведомой звездами при перемещении ведомой звезды.
Предпочтительно гибкий кожух выполнен так, что имеет внутренние направляющие для качения роликов цепи и, возможно, для скольжения пластин цепи, допускает упругий изгиб в плоскости перпендикулярной оси вращения звена цепи (оси качения ролика) («продольный изгиб»), допускает упругое кручение и допускает конструктивно заданный изгиб в плоскости содержащей ось вращения звена цепи (оси качения ролика цепи) и вектор направления его движения, («боковой изгиб). При этом сопротивление продольного изгиба значительно меньше сопротивления бокового изгиба, что конструктивно определяет момент инерции сечения гибкого кожуха.
Гибкий кожух может быть выполнен в форме упругой оболочки, например, из стали с пазами для удержания продольно перемещающихся внутри него при изгибе внутренних направляющих. Гибкий кожух воспринимает нагрузки на продольное сжатие от передающегося тягового усилия, распределенные нагрузки от гибких направляющих в нормальном направлении, возникающие при продольном изгибе, изгибающие боковые нагрузки, и оказывает сопротивление продольному, боковому изгибу и поперечному кручению, а также изменению геометрии поперечного сечения, например, путем упругой деформации материала кожуха. Гибкий кожух предохраняет направляющие и цепь от возможных повреждений от внешних воздействий.
Гибкий кожух может иметь разрезы, проемы, отверстия, расположенные сверху, сбоку, снизу для уменьшения воздействия на изгиб, массу, а также для возможности нанесения смазки и удаления продуктов износа и загрязнений.
Предпочтительно выполнение внутренних направляющих, предназначенных для качения по ним роликов цепи и для скольжения пластин цепи, из эластичного антифрикционного пластика. Внутренние направляющие воспринимают нагрузки в нормальном направлении к поверхностям качения и скольжения (N) от роликов и пластин цепи, возникающие при продольном изгибе, и боковые нагрузки от пластин цепи при несовпадении направления ее движения с осевой линией направляющей. Внутренние направляющие имеют профиль в поперечном сечении с выступом, обеспечивающим качение по нему ролика цепи, с углублениями для пластин цепи и ограничительными боковыми выступами либо без них, могут иметь разрезы, проемы, отверстия, расположенные сверху, сбоку, снизу для уменьшения воздействия на изгиб, массу, для возможности нанесения смазки и удаления продуктов износа и загрязнений.
Внешние ограничители ограничивают возникающие отклонения кожуха от конструктивно заданной зоны занимаемого им положения, допуская его свободные перемещения внутри нее. Внешние ограничители могут крепиться к несущей раме, подвижной передней вилке, двигателю, непосредственно либо через промежуточные элементы. Они могут быть выполнены, например, из металла, пластика или композиционных материалов.
Направляющие входа в гибкий силовой направляющий кожух могут быть расположены на силовых кронштейнах для улавливания цепи, гашения возникающих ударных нагрузок и уменьшения износа участков входа и выхода кожуха. Направляющие входа могут быть выполнены из антифрикционных ударопрочных материалов (например, из пластика), в форме направляющих для роликов цепи, роликов или профилированных или непрофилированных опор скольжения.
Натяжной механизм предназначен для регулировки натяжения цепи в кожухе путем изменения расстояния между торцом кожуха и ведущей или ведомой звездой в плоскости ее вращения, может регулировать натяжение посредством перемещения кожуха, силовых кронштейнов, одной или обеих ветвей цепи.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Полезная модель поясняется на рисунках.
Фиг. 1 - вид сбоку на общее строение мотоцикла с передним приводом, с цепью внутри гибкого кожуха звездой с общего вала.
Фиг. 2 - вид сбоку на общее строение мотоцикла с передним приводом с цепью внутри гибкого кожуха звездой на отдельном валу.
Фиг. 3 а), б), в) и г) - общий вид на гибкий кожух цепи в различных исполнениях.
Фиг. 4 а), б) - общий вид на гибкий кожух цепи в различных исполнениях.
Фиг. 5 - принцип работы системы переднего привода
Фиг. 6 - принцип движения цепи привода внутри гибкого кожуха
а) продольный изгиб, б) боковой изгиб, в) кручение
Фиг. 7 - принцип срабатывания подвески
Фиг. 8 - поворот руля
Фиг. 9 - общий вид варианта конструкции силового кронштейна вилки мотоцикла с передним приводом цепью внутри гибкого кожуха и вариантов а), б) крепления гибкого кожуха в силовых кронштейнах.
Полезная модель осуществляется следующим образом. Привод переднего колеса состоит из ведущей 1 и ведомой 2 звезд, роликовой цепи 3, силового кронштейна 4 ведущей звезды 1, закрепленного на раме мотоцикла в плоскости ее вращения, и силового кронштейна 5 ведомой звезды 2, закрепленного на передней вилке 19 мотоцикла, расположенного в плоскости вращения ведомой звезды 2, гибкого силового направляющего кожуха 6 для обеих ветвей цепи, внешних ограничителей 7, а также, возможно, направляющих входа 10 в гибкий силовой направляющий кожух 6, натяжного механизма 8 и муфтой или комбинацией муфт 9 (обгонной, и/или фрикционной, и/или дистанционно управляемой, и/или вязкостной, и/или трения, и/или сцепления).
Ведущая звезда 1 находится на отдельном выходном валу двигателя, либо на общем валу совместно с ведущей звездой заднего колеса и обеспечивает передачу тягового усилия на роликовую цепь 3 и может быть связана с ним посредством обгонной, или фрикционной, или дистанционно управляемой, или вязкостной, или сцепления муфтой 9 либо их комбинациями. Ведомая звезда 2 находится на оси вращения переднего колеса и обеспечивает передачу вращательного усилия на переднее колесо 20 мотоцикла. Ведомая звезда 2 может быть связана с ним посредством обгонной, или фрикционной, или дистанционно управляемой, или вязкостной, или сцепления муфтой 9 либо их комбинациями. Количество зубьев на ведущей 1 и ведомой 2 звездах определяется из конструктивно заданного передаточного отношения.
Роликовая цепь 3 может быть выполнена по обычной схеме, а именно с уплотнениями препятствующими вытеканию смазки из подшипников скольжения, и с роликами, а также допускающей боковой изгиб и кручение (а именно перекос одного звена относительно другого на конструктивно допустимый угол). Количество звеньев цепи определяется из условий достаточной длины при изменении расстояния между ведущей 1 и ведомой 2 звездами при перемещении ведомой звезды 2.
Силовые кронштейны 4 и 5 расположены в плоскостях вращения ведущей 1 и ведомой 2 звезд, служат для удержания гибкого силового направляющего кожуха 6 в направлении схода-захода цепи 3 на ведущую 1 и ведомую 2 звезды в плоскости их вращения и передачи возникающих нагрузок от гибкого силового направляющего кожуха 6 на несущий корпус (раму, вилку). Силовые кронштейны 4 и 5 могут быть выполнены из металла, пластика, либо композиционных материалов.
Гибкий кожух 6 выполнен таким образом, что имеет внутренние направляющие 11 для качения роликов цепи и, возможно, для скольжения пластин цепи, допускает упругий изгиб в плоскости перпендикулярной оси вращения звена цепи (оси качения ролика) («продольный изгиб»), допускает упругое кручение и допускает конструктивно заданный изгиб в плоскости оси вращения звена цепи (оси качения ролика цепи) («боковой изгиб). При этом сопротивление продольного изгиба значительно меньше сопротивления бокового изгиба, что определяет момент инерции сечения гибкого кожуха 6.
Гибкий кожух 6 может быть выполнен в форме упругой оболочки 22, например, из стали с пазами для удержания продольно перемещающихся внутри него при изгибе внутренних направляющих 11. Гибкий кожух 6 воспринимает нагрузки на продольное сжатие от передающегося тягового усилия Р, распределенные нагрузки от гибких направляющих n в нормальном направлении, возникающие при продольном изгибе, изгибающие боковые нагрузки, и оказывает сопротивление продольному, боковому изгибу и поперечному кручению, а также изменению геометрии поперечного сечения, например, путем упругой деформации материала кожуха. Гибкий кожух 6 предохраняет направляющие 11 и цепь 3 от возможных повреждений от внешних воздействий. Гибкий кожух 6 может иметь разрезы, проемы, отверстия, расположенные сверху, сбоку, снизу для уменьшения воздействия на изгиб, массу, а также для возможности нанесения смазки и удаления продуктов износа и загрязнений.
Внутренние направляющие 11, выполненные из эластичного антифрикционного пластика, предназначены для качения по ним роликов 12 цепи 3 и для скольжения пластин 13 цепи 3. Внутренние направляющие 11 воспринимают нагрузки в нормальном направлении к поверхностям качения и скольжения (N) от роликов 12 и пластин 13 цепи 3, возникающие при продольном изгибе, и боковые нагрузки от пластин 13 цепи 3 при несовпадении направления ее движения с осевой линией направляющей. Внутренние направляющие 11 имеют профиль в поперечном сечении с выступом, обеспечивающим качение по нему ролика 12 цепи 3, с углублениями для пластин 13 цепи 3 и ограничительными боковыми выступами, также может иметь разрезы, проемы, отверстия, расположенные сверху, сбоку, снизу для уменьшения воздействия на изгиб, массу, а также для возможности нанесения смазки и удаления продуктов износа и загрязнений.
Внешние направляющие 7 ограничивают возникающие отклонения кожуха 6 от конструктивно заданной зоны занимаемого им расположения, допуская его свободные перемещения внутри нее. Внешние направляющие 7 крепятся к несущей раме, подвижной передней вилке, к двигателю, непосредственно либо через промежуточные элементы. Они могут быть выполнены например из металла, пластика или композиционных материалов.
Направляющие входа 10 в гибкий силовой направляющий кожух 6 могут быть расположены на силовых кронштейнах 4 и 5 для улавливания цепи 3, гашения возникающих ударных нагрузок и уменьшения износа участков входа и выхода кожуха 6. Направляющие входа 10 могут быть выполнены из антифрикционных ударопрочных материалов (например, из пластика), в форме направляющих для роликов 12 цепи 3, роликов или профилированных или непрофилированных опор скольжения.
Натяжной механизм 8 предназначен для регулировки натяжения цепи 3 в кожухе 6 путем изменения расстояния между торцом кожуха 6 и ведущей 1 или ведомой 2 звездой в плоскостях их вращения, может регулировать натяжение посредством перемещения кожуха 6, и силовых кронштейнов 4 и 5, одной или обеих ветвей цепи 3.
При передаче нагрузки на ведущий вал, в том числе вследствие срабатывания муфты 9 при ее наличии, ведущая звезда 1 передает вращательное движение с вала на тяговую ветвь цепи 3, придавая ей поступательное движение. Цепь 3 движется внутри нижней ветви кожуха 6 по направляющей 11 и придает ведомой звезде 2 и переднему колесу мотоцикла вращательное движение. Возвратная ветвь цепи 3 движется внутри верхней ветви кожуха 6 и вновь попадает на ведущую звезду 1. При снятии нагрузки с ведущего вала цепь 3 может совершать холостой ход, вследствие передачи вращательного движения от ведомой звезды 2, закрепленной неподвижно на переднем колесе, либо останавливаться, при наличии на ведомой звезде 2 муфты свободного хода.
Цепь 3 при движении внутри кожуха 6 катится на роликах 12 по направляющим 11. Кожух 6 воспринимает возникающие при этом нагрузки на продольное сжатие от передающегося тягового усилия P, передавая их через силовые кронштейны 4 и 5 на раму и переднюю вилку 19 мотоцикла. Также кожух воспринимает нагрузки в нормальном направлении n к поверхностям качения направляющей от роликов N и к поверхностям скольжения направляющей 11 от пластин 13 цепи 3, возникающие от прижима роликов 12 и пластин 13 цепи 3 к направляющей 11, вследствие наличия радиуса изгиба кожуха 6 с направляющей 11, боковые нагрузки от пластин 13 цепи 3 при несовпадении направления ее движения с осевой линией направляющей 11 (например, при вибрациях, рывках и т.д.).
При изменении угла установки ведомой звезды 2 (например, при повороте руля), и изменении ее вертикального положения относительно оси крепления передней вилки к раме (то есть при срабатывании подвески), плоскости вращения ведущей 1 и ведомой 2 звезд могут располагаться под углом вплоть до угла с максимальным конструктивно заданным значением. Расстояния между центрами ведущей 1 и ведомой 2 звезд могут изменяться в пределах конструктивно заданного диапазона. При этом кожух 6 с направляющей 11 может менять радиус продольного изгиба, равномерно скручиваться на конструктивно заданном участке вместе с внутренней направляющей 11, сохраняя продольные деформации (сжатие и растяжение) в конструктивно заданных пределах. Длина поверхности направляющей 11 изменяется вследствие ее деформации в конструктивно заданном диапазоне. Перемещения кожуха 6 с направляющими ограничивают внешние направляющие 7 в конструктивно заданной зоне занимаемого им расположения, допуская его свободные перемещения внутри нее.
Максимальное приращение угла скручивания на длине кожуха 6 равной шагу цепи 3 является максимально допустимым углом перекоса соседних звеньев цепи 3 (осей вращения звеньев). Вследствие наличия нормальной силы, прижимающей ролики 12 к поверхности качения направляющей 11, они могут располагаться с перекосом друг относительно друга на угол, равный приращению угла скручивания кожуха 6 на длине кожуха 6 равной шагу цепи 3.
Цепь в кожухе 6 может иметь допустимый конструктивно свободный ход для предотвращения преждевременного износа звезд и направляющих, регулируемый устройством натяжения.
Гибкий кожух 6 может быть выполнен сплошным, а также сегментарным, с шарнирно соединенными сегментами 23 допускающими продольный изгиб и кручение в конструктивно заданных диапазонах. Гибкий кожух 6 может быть выполнен с интегрированным в него гибким силовым несущим элементом 14 (элементами), воспринимающим нагрузки на сжатие от передающегося тягового усилия, нормальной к нему нагрузки от роликов цепи, возникающих при продольном изгибе, нагрузки на кручение, а также нагрузки от бокового изгиба. В данном случае гибкий кожух 6 является оболочкой 17, предохраняющей гибкий силовой несущий элемент от потери устойчивости, а также выполняющей предохраняющие функции при защите от внешних воздействий. Гибкий силовой элемент может иметь различные сечения, например прямоугольное, т-образное, ш-образное, замкнутое с направляющей и окнами и т.д.
Гибкий кожух 6 может быть армированным, заключенным в защитную сплошную или сегментарную оболочку 15. Гибкий кожух 6 может иметь окна 16, расположенные сверху, сбоку, снизу для выхода продуктов износа, смазки и загрязнений. Гибкий кожух 6 может быть выполнен, например, из пластика, композиционного материала, армирован металлом либо композиционными волокнами. Гибкий силовой элемент 14 может быть выполнен из пластика, металла либо композиционного материала.
Таким образом, использование в системе привода переднего колеса мотоцикла силового гибкого кожуха 6, предназначенного для защиты и ограничения подвижности цепи 3, позволяет реализовать привод с применением только одной цепи 3, что способствует повышению надежности, конструктивному упрощению, в том числе в виде использования стандартной цепи 3, общему снижению массы переднего привода мотоцикла, за счет чего достигается заявляемый технический результат.
Настоящая полезная модель промышленно применимо, реализована и показала полное соответствие решаемой задаче и достигаемому результату.