Результат интеллектуальной деятельности: Бесступенчатый привод велосипеда.

Известна механическая бесступенчатая передача (RU 2018746, F16H 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, входящей в состав привода.

Поставленная цель достигается тем, что в бесступенчатом приводе велосипеда, содержащего ведущее колесо и ведомую звездочку, охваченные цепью, ведомая звездочка закреплена на одном из оснований 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.

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 внутренним 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 основаниях. 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 бесступенчатый привод велосипеда содержит 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 вращения относительно осей 22, 23, 24. Звездочки 9, 14, 10, 15, 11, 13 последовательно соединены замкнутой цепью 5. Входной вал 27 закреплен на внутреннем основании 1. 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 4 , проходящая через оси 6, 7, 8, определяет геометрический центр внешнего основания. 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. Натяжение цепи 5 осуществляется за счет углового поворота внутреннего основания 1 относительно внешнего основания 2. На фиг. 1 геометрический центр внешнего основания смещен на величину 133,97 относительно геометрического центра внутреннего основания.

Когда геометрические центры внешнего основания и внутреннего основания совпадают, как показано на фиг. 6, 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, 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. Количество оборотов выходного вала 12 за один оборот внутреннего основания 1 и входного вала 27 можно оценить из данных, представленных на фиг. 1. Если внутреннее основание 1 повернется на угол 120 градусов, то звездочка 9 займет положение звездочки 11, звездочка 13 займет положение звездочки 15. Отрезок цепи 568,52 займет положение отрезка цепи 794,8. За полный оборот основания 1 цепь переместится на величину (794,8-568,52)·3=678,84. При радиусе шестерней 16, 17, 18, равном 100, а шестерни 20, равном 130, выходной вал 12 повернется на (678,84/6,28·100)·100/130=0,83 оборота. Если при этом угловая скорость входного вала равна Ω, то на выходном валу 12 угловая скорость будет Ω·0,83. Эта скорость будет плавно уменьшаться до нуля, если на выходном валу 12 будет плавно повышаться нагрузка, достаточная для полного преодоления воздействия пружины 19. В универсальной самоцентрирующейся системе могут быть применены звездочки, ролики или шкивы, соединенные между собой последовательно замкнутой цепью, ремнем или тросом. Звездочка 28 закреплена на внутреннем основании 1 с помощью втулки 27. Через цепь 29 передается вращающий момент от педалей на звездочку 28. Втулка 31 служит для крепления бесступенчатого привода к раме транспортного средства. Вращающий момент от выходного вала 12 передается на втулку 30 колеса, соединенную с валом 12.

Все детали бесступенчатого привода находятся в постоянном зацеплении со своими парами. Передаточное отношение изменяется при изменении нагрузки на выходом валу. При отсутствии вращающего момента на входном валу вращение выходного вала приводит только к перемещению цепи 5 и вращению звездочек. На входной вал вращающий момент не передается. Это означает, что бесступенчатый привод является в данном случае обгонной муфтой.

На фиг. 1 представлена универсальная самоцентрирующаяся система при несовпадении геометрических центров универсальной самоцентрирующейся системы.

На фиг. 2 представлен бесступенчатый привод велосипеда со стороны втулки колеса.

На фиг. 3 представлен бесступенчатый привод велосипеда без втулки колеса.

На фиг. 4 представлен бесступенчатый привод велосипеда со стороны входного вала.

На фиг. 5 представлено сечение бесступенчатого привода велосипеда со стороны входного вала.

На фиг. 6 представлена универсальная самоцентрирующаяся система при совпадении геометрических центров универсальной самоцентрирующейся системы.

На фиг. 7 представлен бесступенчатый привод велосипеда без звездочки и цепи, передающих вращающий момент на внутреннее основание.