УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПРИВОД

Полезная модель относится к приводам, имеющим зубчатые передачи с внутренним зацеплением, и может быть использована, например, в вентиляционных установках, генераторах, летательных аппаратах, а также в велосипедах, веломобилях и мототехнике.
Известен велосипед с повышающей в несколько раз скорость трансмиссией по полезной модели России №114305, В62М11\06, F16H3\04, содержащий трещеточный механизм, установленный на оси колеса велосипеда и жестко связанный с шестерней, сопряженной цепной передачей от педалей с колесом велосипеда, шестерня трещеточного механизма сопряжена с втулкой колеса велосипеда через шестерню с зубчатым колесом, находящимся во внутреннем зацеплении с первым зубчатым колесом, соосно сопряженным через подшипник с первой осью, жестко связанной с рамой. Первое зубчатое колесо находится во внешнем зубчатом зацеплении со вторым зубчатым колесом, соосно сопряженным с шайбой большего диаметра и через подшипник со второй осью, жестко сопряженной с рамой. Второе зубчатое колесо находится во внешнем зубчатом зацеплении с зубчатым колесом обгонной муфты с храповиком, жестко сопряженным с втулкой заднего колеса велосипеда. Зубчатое колесо обгонной муфты жестко связано с трещеточным механизмом, что неудобно при ремонте и обслуживании.
Центральная опорная посадка основана на большом зубчатом колесе с внутренним расположением зубьев, имеющим обычную форму кольца, которое опирается только в центре на ось привода и нее имеет опоры по окружности, поэтому конструкция обладает невысокой жесткостью. При вращении колес развивается высокая скорость и при езде, особенно по неровной поверхности, недостаток жесткости конструкции приводит к перекосу, биению и заеданию (закусыванию) зубьев. Это снижает надежность устройства.
Конструкция предусматривает одноступенчатую нерегулируемую передачу вращения с быстрым развитием высокой скорости движения колеса при вращении педали велосипеда до 50 км\час, поэтому при поднятом колесе для проверки его посадки или при ремонте повышается риск травматизма и снижается удобство обслуживания.
Кроме того, одноступенчатая нерегулируемая передача вращения движения колеса, за один оборот которого быстро развивается высокая скорость, не позволяет использовать конструкцию в режиме обычного спортивного велосипеда, развивающего небольшую стандартную скорость вращения колеса до 20 км\час, что сужает эксплуатационные возможности.
И наконец, конструкция снабжена обгонной муфтой, шайбой и рамой, состоящей из двух широко расставленных деталей, что усложняет ее и увеличивает габариты конструкции.
Для установки обгонной муфты с шайбой необходимо увеличение длины задней оси колеса, а для закрепления шайбы на раме в трех точках необходимо удлинить нижнюю часть рамы, что также увеличивает габариты конструкции.
Известен также привод для велосипеда по патенту на полезную модель России №148294, В62М 1\00, F16H 3\04, принятый за прототип по наибольшему количеству существенных признаков и содержащий трещеточный механизм, установленный на оси колеса велосипеда и связанный с шестерней, сопряженной цепной передачей от педалей с колесом велосипеда и составляющей первую ступень передачи, шестерня трещеточного механизма сопряжена зубчатыми передачами через систему ведомых шестерен с зубчатым колесом, имеющим внутреннее расположение зубьев и находящимся, во внутреннем зацеплении, по меньшей мере, с одной из них. Зубчатое колесо выполнено из кольца, закрытого с одного торца жестко соединенным с ним диском с центральным отверстием, к наружной поверхности которого соосно и жестко прикреплено другое кольцо меньшего диаметра с наружной резьбой, на которой установлена звездочка, имеющая внутреннюю резьбу, с возможностью зацепления с цепной передачей при переключении с помощью натяжителя цепи на вторую высокоскоростную ступень передачи и опирающегося через подшипник на корпус трещеточного механизма, с другого торца большее кольцо выполнено с внутренним пазом по окружности, свободным от зубьев, в упомянутый паз внутри зубчатого колеса установлена промежуточная опора, выполненная в форме диска, к которому жестко закреплены два кольца, соосно расположенные таким образом, что одно кольцо опирается через подшипник на корпус трещеточного механизма, другое кольцо контактирует через подшипник с кольцом зубчатого колеса, с обратной стороны диска промежуточной опоры жестко закреплены, по меньшей мере, две оси для ведомых шестерен, шестерня трещеточного механизма связана с ним с возможностью съема.
Таким образом, в конструкции устранены вышеуказанные недостатки аналога.
Однако при увеличении количества оборотов колеса на второй высокоскоростной ступени передачи ведомая шестерня может выйти из зацепления с промежуточной шестерней, так как промежуточная опора, на которой они установлены, не закреплена, что снижает надежность работы.
Кроме того, ведомая шестерня с промежуточной шестерней образуют небольшой плечевой рычаг шестеренной передачи в зубчатом колесе, что повышает нагрузку на привод, затрудняет движение, увеличивая тяговое усилие, и снижает надежность работы.
При использовании в вентиляционных установках известный привод устанавливают на оси вентилятора, а электрический двигатель, связанный гибкой связью с приводом, устанавливают всегда в стороне от воздуховода (положение А, фиг. 4), так как корпус стандартного воздуховода ограничивает угол установки гибкой связи. Это повышает габариты установки, сужает проходы, и увеличивает занимаемую производственную площадь, что неудобно при эксплуатации. Если развернуть двигатель на 180°, для компактного его размещения рядом с воздуховодом (положение Б, фиг. 4), то направление вращения привода тоже изменится на противоположное и вентилятор начнет не всасывать воздух, а выбрасывать его, не выполняя своего назначения. Это сужает эксплуатационные возможности.
При использовании привода в известных спортивных велосипедных тандемах, где велосипедисты сидят спиной друг к другу, для обеспечения движения вперед один - должен крутить педали по часовой стрелке, а другой - против часовой стрелки, что неудобно в применении и сужает эксплуатационные возможности.
При использовании привода в обычных велосипедах для обеспечения движения вперед велосипедист должен крутить педали по часовой стрелке. Однако иногда требуется в лечебных и оздоровительных целях, двигаясь вперед, крутить педали против часовой стрелки, где будет работать другая группа мышц для снятия мышечного напряжения спины и поясничного отдела. В прототипе это невыполнимо, что также сужает эксплуатационные возможности привода.
Задачей полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей, снижение тягового усилия, повышение надежности устройства при сохранении его компактности.
Универсальный привод содержит установленный на приводном (ведомом) валу потребителя трещеточный механизм с шестерней, связанной с ним с возможностью съема и сопряженной гибкой связью через звездочку, установленную на корпусе трещеточного механизма с возможностью съема, с ведущим валом, что составляет первую низкоскоростную ступень передачи, зубчатое колесо, находящееся во внутреннем зацеплении с ведомой шестерней для передачи вращения приводному валу потребителя через промежуточную шестерню и шестерню трещеточного механизма, при этом зубчатое колесо выполнено из кольца, закрытого с одного торца жестко соединенным с ним диском с центральным отверстием, к наружной поверхности которого соосно и жестко прикреплено другое кольцо меньшего диаметра с наружной резьбой, на которой установлена звездочка с возможностью зацепления с гибкой связью для переключения на вторую высокоскоростную ступень передачи, и опирающегося через подшипник на корпус трещеточного механизма, с другого торца большее кольцо выполнено с внутренним пазом по окружности, свободным от зубьев, в упомянутый паз внутри зубчатого колеса установлена промежуточная опора, выполненная в форме диска, к которому жестко закреплены два кольца, соосно расположенные таким образом, что одно кольцо опирается через подшипник на корпус трещеточного механизма, другое кольцо контактирует через подшипник с большим кольцом зубчатого колеса, с обратной стороны диска промежуточной опоры жестко закреплены оси ведомых шестерен.
В отличие от прототипа установлена дополнительная шестерня между ведомой шестерней и промежуточной шестерней, находящаяся с ними во внешнем зацеплении, ось которой жестко закреплена к диску промежуточной опоры, а промежуточная опора жестко закреплена к корпусу потребителя с помощью планки, установленной на приводном (ведомом) валу потребителя перед промежуточной опорой.
Введение дополнительной шестерни позволяет изменить направление вращения выходного вала по сравнению с прототипом на противоположное. Это позволяет при использовании привода в вентиляционных установках установить электрический двигатель в положение Б, фиг. 4, не нарушая всасывающей функции вентилятора. Это расширяет эксплуатационные возможности привода, а также повышает компактность установки, экономит производственные площади и удобно в эксплуатации. При использовании привода в известных спортивных велосипедных тандемах, где велосипедисты сидят спиной друг к другу, для обеспечения движения вперед оба велосипедиста крутят педали по часовой стрелке, что удобно в применении и расширяет эксплуатационные возможности привода. При использовании привода в обычных велосипедах для обеспечения движения вперед велосипедист крутит педали против часовой стрелки, что необходимо в лечебных и оздоровительных целях для работы определенной группы мышц (другой, по сравнению с прототипом) с целью снятия мышечного напряжения спины и поясничного отдела. Это расширяет эксплуатационные возможности привода.
Кроме того, наличие дополнительной шестерни увеличивает плечевой рычаг шестеренной передачи в зубчатом колесе, что снижает нагрузку на привод, уменьшает тяговое усилие, повышая надежность работы.
Наличие жесткой связи планки с одной стороны с корпусом потребителя (рамой велосипеда), а с другой стороны - с промежуточной опорой, позволяет жестко и неподвижно закрепить эту опору для надежного зацепления всех контактирующих шестерен внутри зубчатого колеса, что обеспечивает работоспособность устройства при введении дополнительной промежуточной шестерни, снижает нагрузку на привод, а также облегчает движение, увеличивая тяговое усилие, и повышает надежность устройства.
Размещение планки на свободном месте вала потребителя (колеса, вентилятора и прочее) перед промежуточной опорой не увеличивает габариты устройства. Введение дополнительной шестерни, размещенной внутри зубчатого колеса, также не увеличивает габариты устройства.
Таким образом, все признаки являются существенными и решают поставленную задачу.
Устройство представлено на чертежах.
Фиг. 1 Универсальный привод. Разрез.
Фиг. 2 Зубчатое колесо в зацеплении с ведомыми шестернями.
Фиг. 3 Привод для велосипеда. Вид сбоку.
Фиг. 4 Привод вентиляционной установки.
Универсальный привод содержит установленный на приводном (ведомом) валу потребителя 1 (вентилятора, колеса велосипеда и т.п.) трещеточный механизм 2 с шестерней 3, связанной с ним с возможностью съема и сопряженной цепной или ременной передачей 4 с ведущим валом 5 (электрического двигателя, колеса велосипеда и т.п.), зубчатое колесо 6, находящееся во внутреннем зацеплении с ведомой шестерней 7, которая находится во внешнем зацеплении с дополнительной шестерней 8. Шестерня 8, в свою очередь, находится во внешнем зацеплении с промежуточной шестерней 9, находящейся во внешнем зацеплении с шестерней 3. Первая низкоскоростная ступень передачи 10 опирается на звездочку 11, установленную (навинченную) на корпусе трещеточного механизма 2 с возможностью съема. Зубчатое колесо 6 выполнено из кольца 12, закрытого с одного торца жестко соединенным с ним диском 13 с центральным отверстием, к наружной поверхности которого соосно и жестко прикреплено другое кольцо 14 меньшего диаметра с наружной резьбой, на которой установлена звездочка 15 с соответствующей внутренней резьбой, с возможностью зацепления с цепной передачей при переключении на вторую высокоскоростную ступень передачи 16, т.е. со звездочки 11 на звездочку 15. Это переключение осуществляют, например в обычных велосипедах с помощью известного натяжителя цепи 17, в велосипедных тандемах - с помощью тросового переключателя (не показано), в вентиляционных установках - вручную. С другого торца кольцо 12 выполнено с внутренним пазом 18 по окружности, свободным от зубьев. Внутри зубчатого колеса 6 установлена промежуточная опора 19 через подшипник 20, размещенный в пазу 18. Промежуточная опора 19, выполнена в форме диска 21, к которому жестко закреплены два кольца 22, 23 соответственно большего и меньшего диаметра, расположенные соосно. Кольцо 22 опирается через подшипник 20 на внутреннюю поверхность кольца 12 зубчатого колеса 6. Кольца 23 и 14 опираются через подшипники соответственно 24 и 25 на корпус трещеточного механизма 2. На обратной стороне диска 21 жестко закреплены три оси 26, 27, 28 для ведомых шестерен соответственно 9, 8 и 7. На валу колеса 1 установлена планка 29, жестко закрепленная к промежуточной опоре 19, например, с помощью болтов 30. Верхний конец планки 29 закреплен, например, на готовой крепежной оси 31 для установки клещевого тормоза (не показано), которая приварена к раме 32 велосипеда, фиг. 1. В вентиляционной установке планка 29 закреплена к корпусу 33 воздуховода, фиг. 4.
Устройство работает следующим образом. В велосипедах от ножного усилия через цепную передачу 4 и звездочку 11 вращение передается на трещеточный механизм 2 и затем на приводной вал 1 заднего колеса 34. Работает первая ступень передачи 10, развивая скорость до 16-20 км\час, при этом звездочка 15 вращается вхолостую. Для увеличения скорости вращения колеса 34 натяжителем цепи 17 перемещают верхнюю ветвь цепи на звездочку 15 второй высокоскоростной ступени передачи 16. Теперь при вращении приводного вала 1 вращается звездочка 15, передавая вращение на зубчатое колесо 6. С колеса 6 вращение передается поочередно на ведомые шестерни 7, 8, 9 и затем на трещеточный механизм 2, через который вращение передается на приводной вал 1 заднего колеса 34. Работает вторая ступень передачи 16, развивая скорость до 40-50 км\час, при этом звездочка 11 вращается вхолостую. При необходимости уменьшения скорости вращения до 16-20 км\час натяжителем цепи 17 снова перемещают верхнюю ветвь цепи на звездочку 11 первой ступени передачи 10, фиг. 1, 2, 3.
Работа привода вентиляционной установки в основном аналогична. Отличается тем, что вращение передается автоматически от вала 5 электрического двигателя 35 через гибкую связь 4. Так как в вентиляторах нет необходимости в частом переключении скорости их вращения, то при необходимости ее переключения гибкую связь 4 вручную надевают на звездочку 11 или 15, фиг. 4.