привод транспортного средства
Классы МПК: | B62M1/04 с возвратно-поступательно движущимися рычагами, например ножными |
Автор(ы): | Яримов Марат Отеллович, Яримова Лилия Маратовна, Яримов Эдуард Маратович |
Патентообладатель(и): | Яримов Марат Отеллович, Яримова Лилия Маратовна, Яримов Эдуард Маратович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-03-06 публикация патента:
20.04.1995 |
Использование: в приводах мускульных транспортных средств. Сущность изобретения: привод содержит четырехзвенный шарнирный кривошипно - шатунный механизм, который выполнен с возможностью передачи сил вдоль шатуна. Длина шатуна и коромысла больше в 1,1 - 3,0 длины кривошипа. Расстояние от оси соединения коромысла с рамой до центра вращения кривошипа в 1,1 - 3,5 больше длины кривошипа, жестко связанного с ведущей передачей внутреннего зацепления, сообщающей вращение через ведомую передачу на колесе. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
ПРИВОД ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий четырехзвенный шарнирный кривошипно-коромысловый механизм, установленный на раме транспортного средства, отличающийся тем, что длина шатуна и коромысла больше в 1,1 3,0 раза длины кривошипа, а расстояние от оси соединения коромысла с рамой до центра вращения кривошипа больше в 1,1 3,5 раза длины кривошипа, жестко связанного с ведущей передачей внутреннего зацепления, при этом четырехзвенник выполнен с возможностью передачи сил вдоль шатуна с параметрами следующего соотношения:Mo(, , ) = const,
где M момент на оси кривошипа;
относительная величина шатуна;
r относительная величина коромысла;
d относительная величина расстояния от оси соединения коромысла с рамой до центра вращения кривошипа.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к приводу транспортных средств, преимущественно к велосипедам, веломобилям и другим транспортным средствам, приводимым мускульной силой. Известен привод транспортного средства, приводимый в движение мускульной силой, выполненный в виде четырехвалентного шарнирного кривошипно-коромыслового механизма, содержащий раму, колесо, педали, кривошип, шатун, коромысло, передающего возвратно-поворотные усилия на колесо. Недостатки известного привода низкий КПД по причине несоответствия параметров четырехзвенного шарнирного кривошипно-коромыслового механизма оптимальным, отсутствие возможности быстрой езды на транспортном средстве с применением известной конструкции ввиду отсутствия ведущей и ведомой передачи, отсутствие возможности передачи сил вдоль шатуна. Цель изобретения повышение эффективности (увеличение КПД) приводов транспортных средств, приводимых в движение мускульной силой, а также расширение функциональных возможностей приводов транспортных средств, содержащих четырехзвенники с педалями. Цель изобретения достигается выполнением длины шатуна и коромысла больше в 1,1-3,0 длины кривошипа, а расстояния от оси соединения коромысла с рамой до центра вращения кривошипа в 1,1-3,5 раз больше длины кривошипа. Расширение функциональных возможностей привода достигается выполнением привода с возможностью жесткой связи кривошипа с ведущим звеном передачи внутреннего зацепления, кинематически связанной через ведущую передачу с колесом, а также выполнением шарнирного четырехзвенника с возможностью передачи мускульных сил вдоль шатуна. Повышение КПД при передаче сил F, направленных вдоль шатуна, на вращательное движение кривошипа характеризуется увеличением момента М на оси вращения кривошипа и определяется углом давления :M= Frcos где: М сумма моментов на оси кривошипа,
F сила, действующая вдоль шатуна,
r длина кривошипа,
угол давления. После преобразований и сложного вывода формула момента примет выражениe
i(е
при F 1, где относительная величина шатуна,
P относительная величина коромысла,
относительная величина рас-
стояния от оси соединения коромысла с рамой до центра вращения кривошипа,
угол поворота кривошипа от верхнего положения до нижнего положения педали. В случае предлагаемой конструкции привода транспортного средства характер величины момента М имеет нелинейные формы (фиг. 2) и при постоянном значении силы F зависит только от относительных размеров шарнирного четырехзвенника. Доказательство повышенного КПД, предложенного устройства. (Артоболевский А. А. Теория механизмов и машин. М. Наука, 1975, с. 318, формула 14.13):
=1
где АТ работа непроизводственных сопротивлений,
АD работа движущих сил. АТ для прототипа и предложенного приводов можем принять одинаковой. АD=ND t, где ND мощность,
t время (в общем случае ND ): в то же время ND=M , где: М момент известного привода, угловая скорость. При обозначении Мп момент предложенного привода из области показанной на фиг. 2, работа движущих сил привода равна: АDп=Мп t; при обозначении
КПД прототипа (или известного четырехзвенника),
п КПД предложенного привода повышенных моментов и сравнении выражений КПД:
= 1 и п=1 Учитывая что значение для известной конструкции и предложенного привода одинаковы, тогда:
> где: Мп>М; п> и на основании вышеизложенного можно утверждать о повышении КПД в предложенном приводе. Доказательство предельных значений относительных параметров предложенного привода приведено на фиг. 2. Исходя из вывода P Р, длина шатуна и коромысла принятa больше 1,1 длины кривошипа, так как меньше этой величины кривошип не проворачивается, т. е. не выполняется существование четырехзвенника с проворачиваемым кривошипом. Величины шатуна и коромысла более 3,0 значений кривошипа невозможны ввиду предельных перемещений двигательных органов велосипедиста. Предельные значения расстояния от оси соединения коромысла с рамой до центра вращения кривошипа больше 3,5 значений кривошипа невозможны, так как при больше 3,5 не обеспечивается повышение моментов на оси кривошипа и повышение КПД привода транспортного средства. Меньшее значение , чем 1,1, неприемлемо ввиду заклинивания четырехзвенного шарнирного кривошипно-коромыслового механизма при обратном (возвратном) ходе педали. Использование четырехзвенного шарнирного кривошипно-коромыслового механизма с повышенными значениями КПД возможно только при выполнении его с возможностью передачи мускульных сил велосипедиста вдоль шатуна. Расширение функциональных возможностей привода по сравнению с известным обеспечивается тем, что кривошип жестко связан с ведущей передачей внутреннего зацепления, передающей вращение на ведомую (звездочку) передачу, которая жестко или через обгонную муфту связана с колесом. Мо=114,6 при F=1, это значения единичного момента, который обеспечивают все механизмы кривошипно-шатунный, кривошипный и др. На фиг. 2 показано расчетное поле параметров четырехзвенника при воздействии сил, направленных вдоль шатуна. На фиг. 1 представлен предлагаемый привод транспортного средства. Привод содержит раму 1, колесо 2, педали 3, кривошип 4,шатун 5, коромысло 6, ведущее звено 7 передачи, ведомое звено 8 передачи, ось 9 вращения колеса и ведомой передачи. На фиг. 2 представлена зависимость единичного момента от параметров четырехзвенного шарнирного кривошипно-коромыслового механизма при действии сил вдоль шатуна; на фиг. 3 возможный вариант исполнения конструкции соединения ведущей и ведомой передач с рамой и колесом. Привод транспортного средства имеет четырехзвенный шарнирный кривошипно-коромысловый механизм на обе ноги велосипедиста, содержащий шатун 5, кривошип 4, коромысло 6 и педали 3, шарнирно связанные с рамой 1. Одновременно кривошип жестко связан с ведущим 7 звеном передачи, передающим вращательное движение ведомому звену 8 передачи, вращающемуся на оси 9, как и колесо 2, на подшипниках 13. Ведомая передача связана с колесом через обгонную муфту 10. Крепление колеса к раме осуществляется с помощью ступицы 11 посредством гайки 12. Четырехзвенник размещен на раме с возможностью передачи сил вдоль шатуна. Велосипедист попеременно нажимает на педали привода транспортного средства, которые, совершая возвратно-поворотные перемещения, передают усилия вдоль шатуна на кривошип. Вращательное движение кривошипа через ведущую и ведомую передачи передаются на колесо посредством обгонной муфты. Возможность передачи мускульных сил вдоль шатуна четырехзвенного шарнирного кривошипно-коромыслового механизма и выполнение длины шатуна и коромысла больше в 1,1-3,0 длины кривошипа, а расстояния от оси соединения коромысла с рамой до центра вращения кривошипа в 1,1-3,5 больше длины кривошипа, жестко связанного с ведущей передачей внутреннего зацепления, сообщающей вращение через ведомую передачу на колесо, обеспечивают повышение КПД и расширение функциональных возможностей привода транспортного средства.
Класс B62M1/04 с возвратно-поступательно движущимися рычагами, например ножными
велосипед - патент 2463194 (10.10.2012) | |
водометный движитель - патент 2457148 (27.07.2012) | |
велосипед с линейным педалированием и греблей - патент 2452648 (10.06.2012) | |
способ преобразования движения на базе цепных передач - патент 2451219 (20.05.2012) | |
велосипед рикамбент с линейным приводом - патент 2449914 (10.05.2012) | |
веломобиль - патент 2434777 (27.11.2011) | |
транспортное средство с мускульным приводом - патент 2421365 (20.06.2011) | |
велосипед с эксцентриковым приводом - патент 2420423 (10.06.2011) | |
велосипед с движением академической гребли - патент 2417919 (10.05.2011) | |
педальный привод (варианты) - патент 2417918 (10.05.2011) |