АВТОМАТИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ ВЕЛОСИПЕДА

Настоящая полезная модель относится к автоматическим трансмиссиям велосипеда с электрическим приводом, управляемым с помощью электронного устройства управления.
Широко известна механическая трансмиссия велосипеда, содержащая приводимые в движение гибкими тягами узлы перевода цепи по системе ведущих и системе ведомых звездочек. На руле установлены рычаги, обеспечивающие перемещение гибких тяг силой велосипедиста.
Основным недостатком указанного аналога является человеческий фактор, заключающийся в том, что велосипедист не всегда обеспечивает лучшее передаточное отношение и не всегда переключает передачи вовремя, что приводит к лишней трате энергии.
Существуют изобретенные ранее электронные устройства управления для автоматической трансмиссии велосипеда, содержащие главный элемент ввода информации - датчик скорости велосипеда. Главное выводимое полезное действие - управляющий сигнал к электродвигателю привода устройства перевода цепи, например, патент №RU 2190553. Данный патент описывает устройство перевода цепи, как четырехскоростную втулку с внутренним переключением передач.
Основным недостатком указанного аналога является необходимость значительной модернизации существующей конструкции велосипеда, при этом данная система реализует малое количество передаточных отношений.
Ближайшим аналогом полезной модели является патент №RU 2253589. В данной системе присутствуют электродвигатели, связанные с электронным устройством управления, датчик скорости велосипеда, устройство ввода информации, индикатор. Патент в одном из своих аспектов описывает передачу выходного сигнала электронного устройства управления к заднему и переднему устройствам перевода цепи, расположенных непосредственно у систем звездочек. Устройства перевода цепи приводятся в движение установленными в них электродвигателями.
Основным недостатком ближайшего аналога является недостаточная интегрируемость данной трансмиссии в существующие, широко используемые, модели велосипедов с механической трансмиссией.
Задачей, поставленной перед изобретением, являлось создание автоматической трансмиссии велосипеда, максимально интегрируемой в существующие, широко используемые, модели велосипедов с механической трансмиссией.
Автоматическая трансмиссия велосипеда включает в себя электродвигатели, связанные с электронным устройством управления, датчик скорости велосипеда, устройство ввода информации, индикатор, аккумулятор, генератор. Электродвигатели связаны механическими устройствами перевода цепи через гибкие тяги. Автоматическая трансмиссия велосипеда может быть дополнена датчиком момента в педальном узле и датчиком частоты вращения педалей, также в устройстве ввода информации может быть предусмотрен элемент подготовки трансмиссии к старту.
Данная автоматическая трансмиссия позволяет получить технический результат: максимальную интегрируемость в существующие, широко используемые модели велосипедов с механической трансмиссией.
Фиг. 1 - схема взаимодействия элементов автоматической трансмиссии велосипеда.
Автоматическая трансмиссия велосипеда имеет в своем составе электронное устройство управления (1), датчик скорости велосипеда (2), датчик момента в педальном узле (3), датчик частоты вращения педалей (4), индикатор (5), устройство ввода информации (6), электродвигатели (7, 8), аккумулятор (9), генератор (10).
Гибкие тяги связаны с электродвигателями (7, 8), например, через реечную зубчатую передачу, где оси роторов электродвигателей (7, 8) жестко связаны с ведущими шестернями передач, а гибкие тяги жестко связаны с рейками реечных передач. Электродвигатели (7, 8) приводятся в движение по сигналам электронного устройства управления (1). Информация о параметрах движения велосипеда подается к электронному устройству управления (1) от датчика скорости велосипеда (2), датчика момента в педальном узле (3) и датчика частоты вращения педалей (4). Число видов датчиков (2, 3, 4), по сравнению с представленными аналогами, увеличено, для учета в электронном устройстве управления (1) не только параметров движения велосипеда, но и усилий велосипедиста, и совершаемой им работы. Электронное устройство управления (1) связано с устройством индикации (5) и устройством ввода информации (6). Устройство индикации (5) сообщает велосипедисту важные параметры работы системы (узел может быть исполнен, например, в виде жидкокристаллического дисплея). Устройство ввода информации (6) необходимо для переключения трансмиссии напрямую, минуя заложенный в электронном устройстве управления (1) алгоритм, в условиях не работающей, или некорректно работающей автоматики. В электронном устройстве управления (1) должны быть предусмотрены несколько алгоритмов переключения передач, различных моментами времени переключения и величиной изменения передаточных отношений, например, спортивный режим, круизный режим. Для удобства начала движения, в электронном устройстве управления (1) должна быть предусмотрена возможность для велосипедиста отдать команду на подготовку трансмиссии к старту после остановки, то есть понижение передачи перед остановкой.
Электропитание электронного устройства управления (1), датчика скорости велосипеда (2), датчика момента в педальном узле (3), датчика частоты вращения педалей (4), индикатора (5), устройства ввода информации (6) и электродвигателей (7, 8) осуществляется с помощью аккумулятора (9). Аккумулятор (9) заряжается генератором (10), установленным, например, у боковой поверхности колеса, и приводящимся в движение вращением колеса. Генератор (10) также может размещаться ротором соосно колесу; при этом, вращение колеса будет приводить в движение ротор генератора (10).
Во время работы автоматической трансмиссии велосипеда информация с датчиков (2, 3, 4) поступает в электронное устройство управления (1). Как только результат вычисления соответствует условию, при котором необходимо изменение передаточного отношения в трансмиссии велосипеда, электронное устройство управления (1) отдает команду электродвигателям (7 и(или) 8), которые, в свою очередь, через редуктора натягивают или ослабляют гибкие тяги, в результате чего, аналогично процессу в механической трансмиссии, происходит перевод цепи на звездочки, обеспечивающие требуемое передаточное отношение. Изменяются показания датчиков (2, 3, 4), при необходимости процесс повторяется. Перед остановкой велосипедист может отдать команду через устройство ввода информации (6) о заблаговременном понижении передачи для удобства последующего старта. В случае сбоя в работе алгоритма электронного устройства управления (1), велосипедист может переключать передачи в ручном режиме с помощью устройства ввода информации (6). Велосипедист может выбирать различные режимы работы электронного устройства управления (1) с помощью устройства ввода информации (6). Необходимая велосипедисту во время использования велосипеда с автоматической трансмиссией информация отображается на индикаторе (5).
При движении велосипеда вращается ротор генератора (10), вырабатывается электричество для зарядки аккумулятора (9).
Данная автоматическая трансмиссия позволяет получить технический результат: максимальную интегрируемость в существующие, широко используемые модели велосипедов с механической трансмиссией.