Вариатор крутящего момента

Использование: велосипедные трансмиссии. Сущность изобретения: вариатор крутящего момента состоит из корпуса в виде тела вращения с колоколообразной внутренней полостью, вдоль образующей которой расположены храповые зубья. С последними взаимодействует подпружиненная собачка храпового механизма, размещенная в каретке, которая может свободно перемещаться вдоль закрепленной оси. Внутри корпуса размещено водило в виде тела вращения, повторяющее наружной поверхностью форму внутренней полости корпуса и имеющее прорези вдоль образующей для собачки храпового механизма. Крутящий момент передается непосредственно через водило и собачки на корпус. Свободно перемещаясь вдоль образующей внутренней полости корпуса, собачка уменьшает или увеличивает длину рычага приложения силы. Таким образом, происходит уменьшение силы давления на педали велосипеда. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

В настоящее время существует техническая проблема обеспечения при неизменном передаточном отношении передачи значительного уменьшения нагрузки на приводном валу (в частном случае нагрузку на педали велосипеда).

Так, в патенте Великобритании (N 2062142 A, 1981) описано устройство, размещенное в каретке с педалями на ведущей звездочке велосипеда. Устройство является автоматическим вариатором как крутящего момента, так и передаточного отношения в зависимости от нагрузки на ведомую звездочку, т.е. на ведущее колесо велосипеда.

Попытка решить эту техническую проблему была предпринята другим путем. Так, в патенте ФРГ (N 3610482, 1989) вариатор размещен в задней втулке велосипеда. Разница в длине рычага приложения усилия на ведущее колесо равна величине эксцентриситета внутренней втулки с подпружиненными собачками. Во втором случае (патент ФРГ N 2938013, 1983) разница в длине рычага приложения усилия на ведущее колесо обеспечивается также эксцентриситетом внутренней втулки, но уже имеющей рычаги с собачками, которые управляются звездочкой с фигурными пазами.

Несколько выше результат может быть получен в запатентованном устройстве, размещенном в задней втулке велосипеда и представляющем собой миниатюрную трехступенчатую планетарную коробку передач (патент Великобритании N 2099523 A, 1982). Эту конструкцию сравнительно легко реализовать на практике при современном уровне технологии, если принять во внимание следующие особенности: ступенчатое, а не плавное изменение крутящего момента; сравнительно небольшой диапазон изменения длины рычага приложения усилия, вызванный как самой конструкцией планетарной коробки передач, так и резким увеличением массы и габаритов при увеличении числа передач, что неприемлемо на велосипеде.

В предлагаемом устройстве, размещенном в задней втулке велосипеда, главным элементом является зубчатый конус, размещенный в корпусе, а также обойма с собачками и водило.

Устройство приводится в действие гибким тросом и рычагом, закрепленном на руле велосипеда, и позволяет, не меняя передаточного отношения (ведущая/ведомая звездочки), добиться существенного снижения усилия на педалях велосипеда.

На фиг. 1 изображен продольный разрез вариатора по A A; на фиг. 2, второй вариант компоновки вариатора с конусом, обращенным в противоположную сторону от описываемого; на фиг. 3 вид Б вариатора (крышка 5 снята); на фиг. 4 вид Е и разрез по A A водила (7); на фиг. 5 разрез по B B оси (14).

Второй вариант компоновки вариатора отличается от описываемого главным образом тем, что торцовая крышка корпуса 5 размещена со стороны блока звездочек 10, а конус корпуса 3 направлен в противоположную сторону. Оба варианта имеют свои преимущества и особенности. Так, в описываемой конструкции более технологично выполнено водило 7, а во втором случае торцовая крышка 5; кроме того, во втором случае наибольшая длина рычага приложения усилия («р» + «д») находиться ближе к блоку звездочек 10 и водило 7 менее нагружено. В весовом отношении обе конструкции примерно одинаковы.

Через педали велосипеда и цепной привод крутящий момент передается на водило 7, в окнах 12 которого находятся собачки 27. Храповые зубья собачек 29, взаимодействуя с храповыми зубьями 11 корпуса 3, вращают последний, передавая крутящий момент на ведущее колесо велосипеда, которое крепится к корпусу 3 при помощи спиц.

1. Бесступенчатый вариатор крутящего момента, содержащий корпус в виде тела вращения с внутренней полостью, закрытый с обеих сторон торцевыми стенками, и водило в виде тела вращения со ступицей, размещенное во внутренней полости корпуса, а также базовую ось и каретку, снабженную приводом, при этом передняя торцевая стенка снабжена подшипником, отличающийся тем, что внутренняя полость корпуса выполнена колоколообразной, а водило выполнено в виде юбки, сопряженной с упомянутой ступицей, причем наружная поверхность юбки выполнена такой же колоколообразной формы, что и форма внутренней полости корпуса, и установлена с образованием зазора между вышеуказанной наружной поверхностью юбки и внутренней полостью корпуса, при этом поверхность внутренней полости корпуса снабжена вдоль образующей храповыми зубьями, а в юбке водила выполнено по крайней мере одно окно вдоль ее образующей и, кроме того, ступица водила опирается через подшипник на один конец базовой оси, а на другой конец базовой оси опирается через подшипник упомянутая передняя торцевая стенка корпуса, при этом корпус своей задней торцовой стенкой через подшипник опирается на ступицу водила, причем упомянутая каретка размещена на базовой оси с возможностью вращения вокруг нее и возвратно-поступательного перемещения по ней и снабжена по крайней мере одной полостью, в которой размещена подпружиненная собачка храповика, рабочий конец которой размещен в упомянутом окне юбки водила и своим храповым зубом находится в зацеплении с храповыми зубьями на поверхности внутренней полости корпуса, а каретка снабжена приводом изменения ее положения на базовой оси и средствами ее фиксации на ней.

3. Вариатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что через каретку пропущена гибкая тяга, размещенная в осевом отверстии базовой оси, при этом между кареткой и торцевой стенкой корпуса установлена пружина сжатия.