RU2068364C1

RU2068364C1 - Pedal drive

Info

Publication number: RU2068364C1
Authority: RU
Inventors: Гумер Саетзянович Якупов
Original assignee: Гумер Саетзянович Якупов
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1996-10-27

Abstract

FIELD: muscle-driven vehicles. SUBSTANCE: first stage of drive is made up of two planetary mechanisms with carriers, rigidly connected with bottom bracket shaft, and planet pinions freely fitted on shaft extensions which are coupled through gear train with ratio equal to 1 with sun gear links installed concentrically relative to bottom bracket shaft, stationary at both sides on vehicle body. Pedals are installed on ends of horizontal levers rigidly resting with their front ends on planet pinion axles. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для приведения в действие транспортных средств мускульной энергией человека. The invention relates to devices for driving vehicles with muscular energy of a person.

Известен велосипед с педальным приводом в составе ведущей звездочки, с цепным приводом, соединяемым ведомой звездочкой, установленными на валу каретки шатунами, связанными с педалями и дополнительным приводом от седла, у которого кинематическая связь выполнена через тягу, шарнирно соединяющуюся с дополнительным шатуном, установленным противоположно к шатунам ножным. A bicycle with a pedal drive as part of a drive sprocket is known, with a chain drive connected by a driven sprocket, connecting rods mounted on the carriage shaft, connected to pedals and an additional drive from the saddle, in which the kinematic connection is made through a rod pivotally connected to an additional connecting rod mounted opposite to to the connecting rods.

Данный педальный привод обоснован на воздействии мускульной энергией ног на педали, периодическим переходом на воздействие собственным весом велосипедиста. This pedal drive is based on the impact of the muscular energy of the legs on the pedal, a periodic transition to the impact of the cyclist’s own weight.

Однако, такое действие, сопровождающееся подъемом с опорой на ноги и опусканием на седло, прилагая энергию на дополнительный шатун собственным весом, может привести к быстрой утомляемости велосипедиста и может создавать неудобства в управлении велосипедом, кроме того, при таких движениях седока весьма затруднительно преодоление крутых подъемов. However, such an action, accompanied by lifting with support on the legs and lowering to the saddle, applying energy to the additional connecting rod with its own weight, can lead to fatigue of the cyclist and can create inconvenience in controlling the bicycle, in addition, with such movements of the rider it is very difficult to overcome steep climbs .

Известен также привод велосипеда, содержащий двухступенчатую передачу, первая ступень которой имеет ведущую и ведомую звездочки, охваченные цепной передачей, вторая ступень имеет ведущую звездочку, установленную на одной оси с ведомой первой и связанной ведомой звездочкой второй ступени, установленной у заднего колеса, причем, ведущая звездочка второй ступени выполнена с переменным радиусом, а звездочки первой ступени выполнены с постоянным радиусом с передаточным отношением, равным двум. A bicycle drive is also known, comprising a two-stage transmission, the first stage of which has a driving and driven sprockets covered by a chain gear, the second stage has a driving sprocket mounted on the same axis as the driven first and associated second-wheel driven sprocket mounted at the rear wheel, moreover, the leading the asterisk of the second stage is made with a variable radius, and the asterisks of the first stage are made with a constant radius with a gear ratio of two.

Такой привод создает некоторое облегчение в начале поворота кривошипа от верхней точки, так как при этом совпадает наименьший радиус ведущей звездочки второй ступени, однако же недостатком является то обстоятельство, что из-за переменно построенного радиуса ведущей звездочки второй ступени движение велосипеда может сопровождаться рывками, создавая помехи для педалирования. Such a drive creates some relief at the beginning of the crank turning from the upper point, since the smallest radius of the second-stage drive sprocket coincides, however, the disadvantage is that due to the variable-built radius of the second-stage drive sprocket, the bicycle may be jerky, creating interference to pedaling.

Целью изобретения является повышение тяговой способности педального привода. The aim of the invention is to increase the traction ability of the pedal drive.

Эта цель достигается тем, что у педального привода с повышенной тяговой способностью транспортного средства, например велосипеда, содержащего двухступенчатую передачу в составе ведущей звездочки, жестко закрепленной на валу каретки, связанной при помощи цепного привода с ведомой звездочкой, сопрягаемой ведущим колесом и педалью, у которого первая ступень привода выполнена из двух механизмов планетарного исполнения в составе водил, жестко соединенных с валом каретки и свободно установленными на выступающих концах сателлитами, которые связаны передаточным отношением, равным одному, с солнечными зубчатыми звеньями, установленными концентрично к валу каретки с двух боковых сторон неподвижно к корпусу транспортного средства, а педали установлены на задних концах горизонтальных одноплечих рычагов, жестко опирающихся передними концами к осям сателлитов, причем, в первом варианте каждый сателлит и солнечная звездочка планетарного механизмы соединены цепной передачей, во втором варианте планетарный механизм состоит из цилиндрической солнечной шестерни и цилиндрического сателлита, которые связаны между собой при помощи промежуточной шестерни, или нескольких шестерен нечетного количества, насаженных на свободных осях, опирающихся на водило; в третьем варианте каждая планетарная передача состоит из конической солнечной шестерни и конического сателлита, которые соединены между собой при помощи промежуточного валика с жестко насаженными коническими шестернями на концах, свободно опирающегося на водило, а также с целью осуществления возможности торможения поворотом кареточного вала назад, на передних концах горизонтальных рычагов, над точкой соединения их с сателлитами установлены тормозные подушки, кроме того, с целью расширения диапазона педалирования изменением радиуса действия кривошипа водило выполнено из двух частей, шарнирно соединенных между собой на уровне промежуточной шестерни, насаженной свободно на общей оси, обеспечивая возможности установления определенного межосевого расстояния между сателлитом и солнечной шестерней, а соединение, при этом, горизонтального одноплечевого рычага с сателлитом выполнено при помощи обгонной муфты. This goal is achieved by the fact that a pedal drive with increased traction ability of a vehicle, for example, a bicycle containing a two-stage gear consisting of a drive sprocket, is rigidly fixed to the carriage shaft, connected by means of a chain drive with a driven sprocket, mating with a drive wheel and a pedal, in which the first drive stage is made of two planetary gears as a carrier, rigidly connected to the carriage shaft and satellites freely installed on the protruding ends, which are connected by a gear ratio equal to one with the sun gear links mounted concentrically to the carriage shaft from two lateral sides motionless to the vehicle body, and the pedals are mounted on the rear ends of horizontal single-arm levers rigidly supported by the front ends to the axes of the satellites, and, in the first embodiment each satellite and the planetary sun gear are connected by a chain transmission, in the second embodiment, the planetary gear consists of a cylindrical sun gear and a cylindrical on the satellite, which are interconnected by means of an intermediate gear or gears of an odd number multiple, planted on free shafts, based on the carrier; in the third embodiment, each planetary gear consists of a bevel sun gear and a bevel satellite, which are interconnected via an intermediate roller with rigidly mounted bevel gears at the ends, freely supported by the carrier, and also with the aim of braking by turning the carriage shaft backward, on the front the ends of the horizontal levers, brake pads are installed above the point of their connection with the satellites, in addition, in order to expand the pedaling range by changing the radius the action of the crank, the carrier is made of two parts, pivotally connected to each other at the level of the intermediate gear, mounted freely on the common axis, providing the possibility of establishing a certain interaxial distance between the satellite and the sun gear, and the connection, in this case, of the horizontal single-arm lever with the satellite, is made using the freewheel couplings.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемая конструкция педального пpивода с повышенной тяговой способностью отличается от известного тем, что первая ступень привода выполнена из двух механизмов планетарного исполнения, в состав которых входят водила, жестко соединенные с валом каретки и свободно установленными на выступающих концах сателлитами, которые связаны передаточным отношением, равным одному с солнечными зубчатыми звеньями, установленными концентрично к валу каретки с двух боковых сторон неподвижно к корпусу транспортного средства, а педали установлены на задних концах горизонтальных рычагов, жестко опирающихся передними концами к осям сателлитов, причем при первом варианте каждый сателлит и солнечная звездочка планетарного механизма соединены цепной передачей, во втором варианте планетарный механизм состоит из цилиндрической солнечной шестерни и цилиндрического сателлита, которые связаны между собой при помощи промежуточной шестерни или нескольких шестерен нечетного количества, насаженных на свободных осях, опирающихся на водило, в третьем варианте каждая планетарная передача состоит из конической солнечной шестерни и конического сателлита, которые соединены между собой при помощи промежуточного валика с жестко насаженными коническими шестернями на концах, свободно опирающегося на водило, а также с целью осуществления возможности торможения поворотом кареточного вала назад на передних концах горизонтальных рычагов над точкой соединения их с сателлитами установлены тормозные подушки, кроме того, с целью расширения диапазона педалирования изменением радиуса действия кривошипа водило выполнено из двух частей, шарнирно соединенных между собой на уровне промежуточной шестерни, насаженной свободно на общей оси, обеспечивая возможности установления определенного межосевого расстояния между сателлитом и солнечной шестерней, а соединение, при этом, горизонтального одноплечевого рычага с сателлитом выполнено при помощи обгонной муфты. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed design of the pedal drive with increased traction ability differs from the known one in that the first stage of the drive is made of two planetary gears, which include carriers that are rigidly connected to the carriage shaft and freely mounted on the protruding ends satellites that are connected by a gear ratio equal to one with the sun gear links mounted concentrically to the carriage shaft from two side the ron is stationary to the vehicle body, and the pedals are mounted on the rear ends of the horizontal levers rigidly supported by the front ends to the axes of the satellites, with the first embodiment, each satellite and the planetary gear sprocket are connected by a chain transmission, in the second embodiment, the planetary gear consists of a cylindrical sun gear and a cylindrical satellite, which are interconnected by means of an intermediate gear or several gears of an odd number, mounted on free axles, supported by a carrier, in the third embodiment, each planetary gear consists of a bevel sun gear and a bevel satellite, which are interconnected by an intermediate roller with hard-set bevel gears at the ends, freely supported by the carrier, and also with the aim of making it possible to brake by turning the carriage shaft back on the front ends of the horizontal levers above the point of connection with the satellites brake pads are installed, in addition, in order to expand the range, By varying the radius of action of the crank, the carrier is made of two parts pivotally connected to each other at the level of the intermediate gear, mounted freely on the common axis, providing the possibility of establishing a certain center distance between the satellite and the sun gear, and the connection, in this case, of the horizontal single-arm lever with the satellite is made using an overrunning clutch.

Таким образом заявляемая конструкция соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed design meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения "существенные отличия". Comparison of the claimed solutions not only with the prototype, but with other technical solutions in the art did not allow them to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criteria of the invention meet "significant differences".

На фиг. 1 изображен педальный привод с повышенной тяговой способностью, применительно к велосипеду; на фиг. 2 вид А-А на фиг.1; на фиг.3 вид Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 планетарный механизм педального привода по варианту два; на фиг.5 планетарный механизм по варианту три; на фиг.6 педальный привод с изменяемым радиусом кривошипа; на фиг.7 вид слева на фиг.6; на фиг.8 - меньшее положение радиуса кривошипа. In FIG. 1 depicts a pedal drive with increased traction ability, in relation to a bicycle; in FIG. 2, view AA in FIG. 1; FIG. 3 is a view of BB in FIG. 1; figure 4 planetary mechanism of the pedal actuator according to option two; figure 5 planetary mechanism according to option three; Fig.6 pedal drive with a variable radius of the crank; Fig.7 is a left view in Fig.6; Fig.8 is a smaller position of the radius of the crank.

Педальный привод с повышенной тяговой способностью включает в себя ведущую звездочку (фиг. 1, 2, 3) 1, жестко закрепленную на валу каретки 2 и связанную при помощи цепного привода 3 с ведомой звездочкой 4, сопрягаемой с ведущим колесом 5 велосипеда, что в целом составляет вторую ступень привода. Первая ступень привода выполнена в виде двух механизмов планетарного исполнения, в составе водил 6, жестко насаженных на валу каретки 2, установленных свободно на выступающих концах водил 6 сателлитов 7, которые связаны при помощи цепной передачи 8 с расположенными концентрично к валу каретки 2, неподвижно соединенными с рамой 9 солнечными звездочками 10 передаточным отношением, равным одному. Педали 11 установлены на задних концах, направленных назад по ходу велосипеда, горизонтальных рычагов 12 спереди, которые имеют жесткое соединение с сателлитами 7. Над точкой данного соединения расположены тормозные подушки 13, установленные на поверхности горизонтальных рычагов 12. A pedal drive with increased traction ability includes a drive sprocket (Fig. 1, 2, 3) 1, rigidly mounted on the shaft of the carriage 2 and connected by means of a chain drive 3 with a driven sprocket 4, mating with the drive wheel 5 of the bicycle, which in general makes up the second stage of the drive. The first stage of the drive is made in the form of two planetary mechanisms, comprising a carrier 6, rigidly mounted on the shaft of the carriage 2, mounted freely on the protruding ends of the carrier 6 of the satellites 7, which are connected by a chain gear 8 with those located concentrically to the shaft of the carriage 2, fixedly connected with frame 9 with asterisks 10 with a gear ratio of one. The pedals 11 are installed at the rear ends, directed backwards along the bicycle, of the horizontal levers 12 in front, which have a rigid connection with the satellites 7. Above the point of this connection are brake pads 13 mounted on the surface of the horizontal levers 12.

У планетарного механизма педального привода (фиг.4) цилиндрическая солнечная шестерня 14 установлена неподвижно к раме 9, концентрично валу каретки 2. Цилиндрический сателлит 15, свободно установленный у выступающего конца водила 6, имеет соединение передаточным отношением, равным одному, с солнечной шестерней 14 через цилиндрические промежуточные шестерни 16, насаженные свободно на осях 17, опирающихся на водило 6. At the planetary mechanism of the pedal drive (Fig. 4), the cylindrical sun gear 14 is fixed to the frame 9, concentric with the shaft of the carriage 2. The cylindrical satellite 15, freely mounted at the protruding end of the carrier 6, has a gear ratio equal to one with the sun gear 14 through spur gears 16, freely mounted on axles 17, supported by carrier 6.

Планетарный механизм педального привода (фиг.5) состоит из конической солнечной шестерни 18, неподвижно установленной к раме 9 велосипеда, и конического сателлита 19, которые имеют зубчатое соединение передаточным отношением, равным одному, через промежуточный валик 20 с коническими шестернями 21 на концах, опирающегося свободно на водило 6. The planetary mechanism of the pedal drive (Fig. 5) consists of a bevel sun gear 18, fixedly mounted to the bicycle frame 9, and a bevel satellite 19, which have a gear connection with a gear ratio equal to one through an intermediate roller 20 with bevel gears 21 at the ends, supported by free on carrier 6.

На фиг. 6, 7 показан планетарный механизм с изменяемым радиусом кривошипа в наибольшем его положении "P". Механизм состоит из солнечной шестерни 14, сателлита 15, промежуточной шестерни 16, сидящей на свободной оси 17. В отличии от планетарного механизма (фиг.4) водило выполнено из двух частей - основания 22 и державки 23, шарнирно соединенные между собой на уровне промежуточной шестерни 16 при помощи общей оси 17. Соединение сателлита 15 с горизонтальным рычагом выполнено при помощи обгонной муфты 24. In FIG. 6, 7 shows a planetary mechanism with a variable radius of the crank in its greatest position "P". The mechanism consists of a sun gear 14, a satellite 15, an intermediate gear 16 sitting on the free axis 17. In contrast to the planetary mechanism (figure 4), the carrier is made of two parts - the base 22 and the holder 23, pivotally connected to each other at the level of the intermediate gear 16 by means of a common axis 17. The satellite 15 is connected to the horizontal lever by means of an overrunning clutch 24.

На фиг.8 показано положение радиуса кривошипа "P₂". Положение фиксирует при помощи фиксатора 25.On Fig shows the position of the radius of the crank "P ₂ ". The position is fixed using the latch 25.

Педальный привод с повышенной тяговой способностью работает следующим образом. Pedal drive with high traction ability works as follows.

Предлагаемое усилие велосипедиста на педаль 11 (фиг.1 3), установленную на заднем конце горизонтального рычага 12, передается к сателлиту 7, который имеет жесткое соединение с передним концом горизонтального рычага 12 и насажен на выступающем конце водила 6 с возможностью свободного поворота. Так как сателлит 7 связан при помощи цепной передачи 8 с неподвижно насаженной к раме 9 велосипеда солнечной звездочкой 10, возникающий от прилагаемого усилия крутящий момент осуществляет поворот водила 6 совместно с валом каретки 2 и ведущей звездочкой 1 в переднем направлении. Сателлит 7, преодолев путь по траектории радиуса кривошипа угловой скоростью, сохраняет плоско-параллельно положение горизонтального рычага. Зона эффективного действия, возникающего от прилагаемого усилия крутящего момента, превышает 180^o, т.е. она начинается, не доходя сателлита 7, с верхнего положения и исчезает после преодоления нижнего положения. Кроме того, в зоне действия кривошипа вниз по переднему полукругу взаимодействует дополнительная сила, возникающая от прямого нажатия на педаль, которая воздействует через горизонтальный рычаг 12 к точке соединения сателлита 7 с водилом 6. Таким образом, складывается двойное силовое взаимодействие. Тяговое усилие передается через ведущую звездочку 1 цепного привода 3 и ведомой звездочки 4 к ведущему колесу велосипеда. При нажатии на педали вращение элементов педального привода осуществляется только в переднем направлении. В случае необходимости торможения при наличии втулочного тормоза, расположенного в ступице заднего колеса, процесс осуществляется поворотом вала каретки 2 назад, нажатием на тормозную подушку 13 при нахождении его в положении заднего полукруга.The proposed effort of the cyclist on the pedal 11 (Fig.1 3), mounted on the rear end of the horizontal arm 12, is transmitted to the satellite 7, which has a rigid connection with the front end of the horizontal arm 12 and is mounted on the protruding end of the carrier 6 with the possibility of free rotation. Since the satellite 7 is connected via a chain gear 8 with the sun sprocket 10 fixed to the bicycle frame 9, the torque arising from the applied force rotates the carrier 6 together with the carriage shaft 2 and the drive sprocket 1 in the forward direction. Satellite 7, having overcome the path along the trajectory of the radius of the crank at an angular speed, maintains the position of the horizontal lever in parallel-parallel position. The effective area arising from the applied torque force exceeds 180 ^o , i.e. it begins, without reaching satellite 7, from the upper position and disappears after overcoming the lower position. In addition, in the zone of operation of the crank, an additional force interacts down the front semicircle, which arises from directly pressing the pedal, which acts through the horizontal lever 12 to the connection point of the satellite 7 with the carrier 6. Thus, the double force interaction develops. Traction is transmitted through the drive sprocket 1 of the chain drive 3 and the driven sprocket 4 to the drive wheel of the bicycle. When you press the pedals, the rotation of the elements of the pedal drive is carried out only in the forward direction. If braking is necessary in the presence of a bushing brake located in the rear wheel hub, the process is carried out by turning the carriage shaft 2 back, pressing the brake pad 13 when it is in the rear semicircle position.

У планетарного механизма педального привода (фиг.4) прилагаемое мускульное усилие на педаль 11 передается через горизонтальный рычаг 12 к цилиндрическому сателлиту 15. Усилие приводит во вращению находящуюся в зацеплении промежуточную шестерню 16 вокруг неподвижно установленной к раме велосипеда солнечной шестерни 14. Вращение приводит к повороту водила 6 в переднем направлении. Так как передаточное отношение от сателлита 15 к солнечной шестерне 14 равно одному, горизонтальный рычаг сохраняет плоско-параллельное положение. At the planetary gear mechanism of the pedal drive (FIG. 4), the applied muscular effort on the pedal 11 is transmitted through the horizontal lever 12 to the cylindrical satellite 15. The force causes the intermediate gear 16, which is engaged, to be rotated, around the sun gear 14. The rotation gear is rotated and rotates. drove 6 forward. Since the gear ratio from the satellite 15 to the sun gear 14 is equal to one, the horizontal lever maintains a plane-parallel position.

Планетарный механизм педального привода (фиг.5) представляет собой коническое зубчатое соединение сателлита 19 с солнечной шестерней 18 при помощи свободно опирающегося на водило 6 промежуточного валика 20 с коническими шестернями 21, жестко насаженными на концах, где кинематически передаваемое мускульное усилие, взаимодействуя с неподвижно установленной к раме 9 велосипеда конической солнечной шестерней 18, преобразовывает в круговое движение водила 6. The planetary mechanism of the pedal drive (Fig. 5) is a conical gear connection of the satellite 19 with the sun gear 18 with the help of an intermediate roller 20 freely supported by the carrier 6 with bevel gears 21 rigidly mounted at the ends, where the kinematically transmitted muscular force interacting with the motionless set to the frame 9 of the bicycle bevel gear 18, converts in a circular motion drove 6.

Работа привода с планетарным механизмом изменяющимся радиусом кривошипа (фиг. 6 8) происходит аналогично с работой механизма фиг. 4. Изменение радиуса кривошипа производится в стационарном положении поворотом державки 23, шарнирно соединенной с основанием 22, и фиксируется при помощи фиксатора 25. The operation of the drive with the planetary mechanism by the changing radius of the crank (Fig. 6-8) occurs similarly to the operation of the mechanism of Fig. 4. Changing the radius of the crank is made in a stationary position by turning the holder 23, pivotally connected to the base 22, and is fixed using the latch 25.

Обгонная муфта 24 служит для установки горизонтального рычага 12 в горизонтальное положение после изменения радиуса кривошипа, которая в процессе педалирования находится в постоянном зацеплении у места соединения горизонтального рычага 12 с сателлитом 15, а также может способствовать для установки педалей на наиболее удобный уровень поворотом рычага 12 с некоторым отклонением от горизонтального положения. One-way clutch 24 is used to install the horizontal lever 12 in a horizontal position after changing the radius of the crank, which during pedaling is constantly engaged at the junction of the horizontal lever 12 with the satellite 15, and can also help to set the pedals to the most convenient level by turning the lever 12 s some deviation from the horizontal position.

Уменьшенный радиус кривошипа создает удобство для педалирования, т.к. тяговая способность привода, благодаря наличию планетарного механизма, позволяет сохранить облегчение и при малом радиусе кривошипа. The reduced radius of the crank makes it easy to pedal. the traction ability of the drive, thanks to the presence of a planetary mechanism, allows you to maintain relief even with a small radius of the crank.

Педальный привод с повышенной тяговой способностью облегчает педалирование, способствует резкому снижению мускульной утомляемости велосипедиста, повышению скорости за счет повышенной тяговой способности, уменьшению числа ступеней на многоскоростных приводах, использованию на других видах транспортных средств с педальным приводом, предназначенных для перевозки грузов, и возможно достижение лучших результатов на спортивных соревнованиях. ЫЫЫ7 A pedal drive with increased traction ability facilitates pedaling, contributes to a sharp decrease in muscular fatigue of a cyclist, an increase in speed due to increased traction ability, a decrease in the number of steps on multi-speed drives, use on other types of vehicles with a pedal drive designed to carry goods, and it is possible to achieve better results in sports competitions. YYY7

Claims

1. A pedal drive containing a drive sprocket, rigidly fixed to the carriage shaft, connected by a chain drive with a driven sprocket, mating with the drive wheel, the first drive stage made of two planetary mechanisms having a carrier and rigidly connected to the carriage shaft, freely satellites mounted on the protruding ends engaged with a gear ratio of one, with sun gear links mounted concentrically to the carriage shaft from two sides and fixed relative to rpusa vehicle, and a pedal mounted on the rear ends of the horizontal arms rigidly resting on the front ends of the axis of the satellite, characterized in that the front ends of the horizontal arms above their connection point with pinions mounted brake pads.

2. The drive according to claim 1, characterized in that each planetary gear consists of a bevel sun gear and a bevel satellite, which are interconnected by means of an intermediate roller with hard-set bevel gears at the ends that are freely supported by the carrier.