Передача для велосипеда с встроенными функциями обгонной муфты и торможения
TRANSMISSION FOR BICYCLE WITH BUILT-IN FUNCTIONS OF FREE-WHEEL CLUTCH AND BRAKING

Изобретение относится к трансмиссиям с бесконечными цепями.
Известна механическая бесступенчатая передача (RU 2018746, F 16 H 15/00, 29/22, 02.07.90). Передача содержит входной и выходной валы, преобразующий механизм, механизм изменения эксцентриситета и механизм управления реверсом. Преобразующий механизм выполнен в виде генератора гибких волн, гибких и жестких колес, взаимодействующих с гибкими колесами посредством подпружиненных упругих рабочих тел.
Недостатками описанных выше конструкций является невысокая надежность и сложность конструкции.
Известен многоскоростной бесступенчатый привод транспортного средства, преимущественно велосипеда, содержащий ведущее колесо переменного радиуса и ведомую звездочку, охваченную цепью, имеющей устройство ее натяжения, при этом ведущее колесо переменного радиуса представляет собой размещенный на валу педалей и жестко связанный с ним диск со свободно установленными на оси звездочками, охваченными цепью (RU 2048365 C1).
Недостатком этого изобретения является необходимость периодической смены звездочек, взаимодействующих с цепью.
Целью изобретения является изменение передаточного отношения без смены звездочек, взаимодействующих с цепью, входящих в состав привода, выполнение передачей функций обгонной муфты и торможения.
Поставленная цель достигается тем, что в передаче для велосипеда с встроенными функциями обгонной муфты и торможения, содержащей ведущее колесо и ведомую звездочку, охваченные цепью, ведомая звездочка закреплена на внешнем основании универсальной самоцентрирующейся системы, имеющей совпадающие оси вращения оснований и изменяемый геометрический центр одного из оснований, шестерни, закрепленные на звездочках, роликах или шкивах одного из оснований, имеют зубчатое зацепление с шестерней на выходном валу. Геометрический центр оснований находится в центре окружности, проходящей через оси вращения звездочек этого основания.
В бесступенчатом приводе  используется универсальная самоцентрирующаяся система с общей и неизменной осью вращения оснований, содержащей внешнее и внутреннее основания, закрепленные на основаниях звездочки, ролики или шкивы с возможностью вращения и соединенные последовательно замкнутой цепью, ремнем или тросом. Внутреннее и внешнее основания имеют общую и неизменную ось вращения. Звездочки, ролики или шкивы одного из оснований имеют возможность линейного перемещения вдоль основания. Общая и неизменная ось вращения оснований реализуется за счет закрепления этих оснований на один подшипник вращения. Линейное перемещение звездочек, роликов или шкивов обеспечивается тем, что оси вращения звездочек, роликов или шкивов закреплены на пружинах. Входной вал соединен с внешним основанием и содержит звездочку, воспринимающую вращающий момент от педалей. Вращающий момент передается на выходной вал, соединенный с втулкой  колеса, от поступательного движения замкнутой цепи, ремня или троса, соединяющей звездочки, ролики или шкивы, расположенные на внутреннем и внешнем основании. Связь выходного вала осуществляется зубчатым зацеплением шестерни на выходном валу и шестернями, закрепленными на звездочках, роликах или шкивах одного из оснований универсальной самоцентрирующейся системы.
В примере конкретного исполнения передача для велосипеда с встроенными функциями обгонной муфты и торможения имеет универсальную самоцентрирующуюся систему с общей и неизменной осью вращения оснований, которая содержит внутреннее основание 1 и внешнее основание 2. Внутреннее основание 1 и внешнее основание 2 соединены подшипником 3. Основание 1 и основание 2 имеют возможность относительного углового сдвига относительно общей оси, которая совпадает с выходным валом 12. Выходной вал 12 закреплен на внутреннем основании с помощью подшипника 21 и имеет возможность вращения. На внешнем основании 2 закреплены звездочки 9, 10, 11 с возможностью вращения относительно осей 6, 7, 8. Оси 7 и 8 закреплены на пружине 19, что позволяет перемещаться этим осям вместе со звездочками 10 и 11 вдоль пазов 25 и 26. На внутреннем основании 1 закреплены звездочки 13, 14, 15 с возможностью вращаться относительно осей 22, 23, 24. Звездочки 9, 14, 10, 15, 11, 13 последовательно соединены замкнутой цепью 5. На звездочках 13, 14, 15 закреплены шестерни 16,17, 18 с возможностью вращения относительно осей 22, 23, 24. Шестерни 16,17, 18 имеют зубчатое зацепление с шестерней 20, которая закреплена на выходном валу 12. Дуга окружности, проходящая через оси 6, 7, 8, определяет геометрический центр внешнего основания, который смещен на величину отрезка 4. Геометрический центр внешнего основания совпадает с геометрическим центром внутреннего основания и с осью выходного вала 12, когда звездочки 10 и 11 максимально приближены к выходному валу 12, как показано на фиг. 6 и 8. Натяжение цепи 5 осуществляется за счет углового поворота внутреннего основания 1 относительно внешнего основания 2. На фигуре 2 геометрический центр внешнего основания смещен на величину отрезка 4 относительно геометрического центра внутреннего основания. Втулка 27 колеса закреплена на выходном валу 12. Вращающий момент от педалей передается цепью 29 на звездочку 28, закрепленную на внешнем основании 2. Передаточное отношение изменяется в зависимости от нагрузки на выходном валу. Если нагрузка на выходном валу достаточна для полного сжатия пружины 19, то угловая скорость выходного вала равна нулю. При этом геометрические центры оснований совпадают.
Когда геометрические центры внешнего основания и внутреннего основания совпадают, как показано на фиг. 6 и 8, внутреннее основание и внешнее основание вращаются с одинаковой угловой скоростью, а все звездочки и шестерни не вращаются и цепь 5 не перемещается вдоль своего периметра. Угловая скорость выходного вала 12 равна нулю. Если геометрические центры оснований не совпадают, как показано на фиг. 1, 2 и 4, то цепь 5 перемещается вдоль своего периметра, все звездочки и шестерни вращаются и вращающий момент от шестерней 16, 17, 18 передается на шестерню 20 и выходной вал 12. При этом сумма векторов сил a, b, c не равна нулю, как показано на фигуре 3.
Вращающий момент от выходного вала 12 не передается на входной вал или на основания универсальной самоцентрирующейся системы. Воздействие этого вращающего момента приводит лишь к перемещению цепи 5. Для использования функции торможения необходимо изменить направление вращения звездочки 28. При этом созданный вращающий момент будет приложен к выходному валу и противоположен существующему вращающему моменту на колесе велосипеда.
На фигуре 1 представлена передача для велосипеда с встроенными  функциями обгонной муфты и торможения.
На фигуре 2 представлена передача для велосипеда с встроенными  функциями обгонной муфты и торможения при не совпадающих геометрических центрах оснований.
На фигуре 3 представлено сложение векторов сил, действующих на звездочки оснований.
На фигуре 4 представлены  векторы сил, действующие на звездочки оснований.
На фигуре 5 представлены основания универсальной самоцентрирующейся системы.
На фигуре 6 представлена передача для велосипеда с встроенными функциями обгонной муфты и торможения, изометрический вид.
На фигуре 7 представлена передача для велосипеда с встроенными функциями обгонной муфты и торможения со стороны ведомой звездочки.
На фигуре 8 представлено расположение звездочек и цепи при совпадении геометрических центров оснований универсальной самоцентрирующейся системы.