ТРАНСМИССИЯ ВЕЛОСИПЕДА
BICYCLE TRANSMISSION SYSTEM

Изобретение относится к устройствам для приведения в действие колесных транспортных средств мускульной силой человека, а именно к зубчатым трансмиссиям с переменным передаточным отношением, и может быть использовано на велосипедах.
Из существующего уровня техники известна автоматическая трансмиссия велосипеда (Патент RU 168137 U1, 18.01.2017, B62M25/08), содержащая электродвигатели, связанные с электронным устройством управления, датчик скорости велосипеда, устройство ввода информации, индикатор, аккумулятор, генератор. Причем, электродвигатели связаны с механическими устройствами перевода цепи через гибкие тяги.
Из уровня техники также известна трансмиссия велосипеда (Патент RU 2654444 C1, 17.05.2018, B62M9/124, B62M9/00), содержащая ведущую звездочку, установленную на первой оси вращения. Первая ось вращения жестко связана с педалями велосипеда. Ведущая звездочка выполнена с наружным зубчатым венцом. Главная ведомая звездочка установлена с возможностью вращения посредством бесконечного гибкого зубчатого тела. На оси вращения заднего колеса соосно установлены рабочие ведомые звездочки. Главная ведомая звездочка выполнена в виде кольца, снабженного по наружному периметру наружным и внутренним зубчатым венцами. Между наружным и внутренним венцами главной рабочей звездочки перпендикулярно плоскости кольца выполнен кольцевой выступ, размещенный во втулке. Наружная боковая поверхность втулки снабжена первыми ползунами, расположенными напротив друг друга и предназначенными для перемещения вдоль первых направляющих. С первыми направляющими жестко связаны вторые ползуны. Вторые направляющие жестко закреплены относительно оси рабочих ведомых звездочек.
Наиболее близким техническим решением является шестнадцатиступенчатая трансмиссия велосипеда (Патент RU 2613392 C1, 16.03.2017, B62M 11/02, F16H 3/083), содержащая коробку передач, в которой соосно расположены входной и выходной валы, параллельно им расположен промежуточный вал, на которых установлены пять пар шестерен внешнего зацепления, между ними расположены муфты переключения передач. Причем, картер коробки передач зафиксирован на раме велосипеда, кривошипы педалей закреплены на входном валу, на промежуточном валу свободно установлены блок из двух шестерен и одна отдельная шестерня, две шестерни закреплены, они зацеплены с шестернями, установленными свободно: четыре - на входном валу и одна - на трубчатом выходном валу, свободно установленном на входном валу, между крайними шестернями входного вала закреплен зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения, между тремя рядами средних шестерен установлены по две противоположно развернутые двухпозиционные муфты, взаимосвязанные общими вилками переключения, второй зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения закреплен на внутреннем конце трубчатого выходного вала, на наружном конце этого вала закреплена ведущая звездочка цепной передачи.
Основным недостатком вышеописанных технических решений является конструктивная сложность и металлоемкость.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение эксплуатационных и компактно-компоновочных возможностей трансмиссионного агрегата на раме с приводом вращения от шатунов педалей велосипеда.
Указанный технический результат достигается за счет того, что трансмиссия велосипеда, установленная на раме, содержит узел ведомой звездочки с приводом вращения через цепную передачу от педалей с шатунами входного вала узла ведущей звездочки, причем узел ведущей звездочки содержит жестко закрепленную на входном валу коронную шестерню и установленное с возможностью поворота и фиксации на нем в заданном положении водило, на котором закреплены, по меньшей мере, две с разным передаточным отношением шестерни вращения от зубчатого венца внутреннего зацепления короной шестерни и выполнен фигурный паз, а узел сцепления ведущей звездочки состоит из основания, закрепленного на раме, с направляющими, в которых установлена подвижно перпендикулярно оси вращения входного вала прямоугольная платформа с ведущей звездочкой и штифтом, противоположный конец которого установлен в фигурном пазу водила, при этом ведущая звездочка выполнена подвижно вдоль вала с возможностью фиксации в заданном положении, а на каждой шестерне и на ведущей звездочке, которые попарно соосно обращены друг к другу при соответствующей передаче, выполнены равномерно по концентрической окружности, по меньшей мере, по два выступа, обращенных друг к другу и выполненных с возможностью передачи вращения шестерни к ведущей звездочке при соответствующей передаче посредством зацепления.
В частности, фигурный паз может быть выполнен в пластине, установленной на водиле, а выступы могут быть выполнены прямоугольной, или квадратной, или трапециевидной формы. Причем, водило может быть выполнено с тросиковым приводом с возвратной пружиной. Кроме того, ведущая звездочка может быть выполнена с тросиковым приводом и возвратной пружиной.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлен частный случай исполнения заявляемой трансмиссии велосипеда:
на фигуре 1 представлен общий вид трансмиссии велосипеда; на фигуре 2 - местный вид трансмиссии велосипеда; на фигуре 3 - общий вид узла ведущей звездочки; на фигуре 4 - общий вид подвижной платформы с ведущей звездочкой и штифтом; на фигуре 5 - общий вид подвижной платформы с ведущей звездочкой, штифтом и тяговым механизмом; на фигуре 6 - общий вид варианта исполнения водила с установленной на нем пластины с пазом; на фигуре 7 - общий вид водила с тросиковым приводом, где:
1 - рама;
2 - узел ведомой звездочки;
3 - ведомая звездочка;
4 - цепная передача;
5 - педали;
6 - шатуны;
7 - входной вал;
8 - узел ведущей звездочки;
9 - ведущая звездочка;
10 - шестерни;
11 - коронная шестерня;
12 - водило;
13 - валы шестерен;
14 - фигурный паз;
15 - основание;
16 - направляющие основания;
17 - подвижная прямоугольная платформа;
18 - вал ведущей звездочки;
19 - штифт;
20 - выступы;
21 - пружина;
22 - тяговый механизм;
23 - пластина водила с фигурным пазом;
24 - тросиковый привод;
25 - возвратная пружина.
Частный случай реализации трансмиссии велосипеда может быть выполнен следующим образом: трансмиссия велосипеда, установленная на раме 1, содержит узел 2 ведомой звездочки 3 с приводом вращения через цепную передачу 4 от педалей 5 с шатунами 6 входного вала 7 узла 8 ведущей звездочки 9, причем, узел 8 ведущей звездочки 9 содержит шестерни 10 вращения от зубчатого венца внутреннего зацепления короной шестерни 11. При этом коронная шестерня 11 закреплена на входном валу 7 с установленным на нем с возможностью поворота и фиксации в заданном положении водилом 12, на котором закреплены на валах 13, по меньшей мере, две с разным передаточным отношением шестерни 10 вращения от зубчатого венца внутреннего зацепления короной шестерни 11 и выполнен фигурный паз 14, а узел 8 ведущей звездочки 9 состоит из основания 15, закрепленного на раме 1, с направляющими 16, в которых установлена перпендикулярно оси вращения входного вала подвижная прямоугольная платформа 17 с ведущей звездочкой 9, выполненной на валу 18 с возможностью вращения, а также перемещения вдоль вала 18 и фиксации в заданном положении, и штифтом 19, противоположный конец которого установлен в фигурном пазу 14 водила 12. Кроме этого, на каждой шестерне 10 водила 12 и на ведущей звездочке 9, которые попарно соосно обращены друг к другу при соответствующей скоростной передаче, выполнены равномерно по концентрической окружности, по меньшей мере, по два выступа 20, обращенных друг к другу и выполненных с возможностью передачи вращения от шестерни 10 водила 12 к ведущей звездочке 9 при соответствующей скоростной передаче посредством зацепления, а подвижная прямоугольная платформа 17 выполнена с пружиной 21 и тяговым механизмом 22. Причем, фигурный паз 14 может быть выполнен в пластине 23, установленной на водиле 12, а выступы 20 могут быть выполнены прямоугольной, или квадратной, или трапециевидной формы. При этом водило 12 может быть выполнено с тросиковым приводом 24 с возвратной пружиной 25.
Трансмиссия велосипеда работает следующим образом: трансмиссия велосипеда закреплена на раме 1. При воздействии на педали 5 через шатуны 6 происходит вращение входного вала 7 с коронной шестерней 11, которая зубчатым венцом внутреннего зацепления передает вращение шестерням 10, которые через валы 13 закреплены на водиле 12, и одна из которых соосно обращена к ведущей звездочке 9, закрепленной на валу 18, при соответствующей скоростной передаче посредством зацепления через выступы 20 передает вращение ведущей звездочке 9, которая обеспечивает передачу вращения от узла 8 ведущей звездочки 9 к узлу 2 ведомой звездочки 3 посредством цепной передачи 4. При переключении передачи посредством включения тягового механизма 22 перемещают ведущую звездочку 9 вдоль вала 18 к подвижной прямоугольной платформе 17, выводя из зацепления выступы 20 ведущей звездочки 9 и шестерни 10. Затем, поворачивают водило 12 до совмещения оси ведущей звездочки 9 и одной из осей шестерни 10 с другим передаточным отношением, перемещая подвижную прямоугольную платформу 17 по направляющим 16 основания 15 посредством взаимодействия штифта 19 через фигурный паз 14, и выключают тяговый механизм 22. Причем, в варианте исполнения водила 12 с тросиковым приводом 24 поворот и фиксацию водила 12 осуществляют включением и выключением данного механизма 24. При этом пружина 21 перемещает ведущую звездочку 9 вдоль вала 18 в обратном направлении от платформы 19, приводя в зацепление выступы 20 ведущей звездочки 9 и шестерни 10 с другим передаточным отношением.
Указанный технический результат достигается за счет того, что наличие в конструкции трансмиссии шестерен вращения от зубчатого венца внутреннего зацепления короной шестерни обеспечивает простоту конструкции и ремонтопригодность, а также зацепление большего числа зубцов и потому меньшую нагрузку на каждый зубец, позволяя достигать меньших размеров и массы по сравнению с обычной передачей при той же передаваемой мощности. Соосность ведущей звездочки и шестерни водила, расположение зубчатых кинематических пар в одной плоскости и шестерен водила в пределах внутреннего периметра коронной шестерни облегчают компоновку трансмиссии велосипеда, что реализует возможность создания более компактной формы ее конструкции. Сбалансированность сил позволяет обеспечить уменьшение уровня шума по сравнению с другими видами передач, а конструкция транмиссии позволяет достигать больших передаточных отношений при малом числе зубчатых колес и реализовать возможность максимальной вариативности по числу скоростных передач.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».