каретка велосипеда

Формула изобретения

1. Каретка велосипеда, состоящая из шарикоподшипникового узла и кривошипной системы, где шарикоподшипниковый узел каретки установлен на раму велосипеда и включает вал и два подшипника, а кривошипная система включает левый и правый кривошипы, закрепленные на валу с посадкой по квадратному отверстию, и ведущие звездочки, соединенные с правым кривошипом, отличающаяся тем, что с левой стороны вала выполнен опорный буртик и на вал свободно установлен пустотелый болт, который левой торцевой поверхностью упирается в опорный буртик, а правой торцевой поверхностью подпирает корпус левого подшипника, с правой стороны вала по внешней поверхности выполнена резьба, по которой с возможностью подпора корпуса правого подшипника установлена накидная гайка, корпус которой выполнен в форме цилиндрической втулки с буртиком, а в кривошипной системе в ступице левого кривошипа с внутренней стороны выполнена цилиндрическая проточка с резьбой, по которой пустотелым болтом левый кривошип закреплен на валу, ведущие звездочки правого кривошипа объединены с монолитной ступицей, которой установлена по цилиндрической поверхности накидной гайки с возможностью свободного вращения, и в ступице ведущих звездочек с внешней стороны выполнена проточка так, что буртик накидной гайки сопряжен с днищем проточки и фиксирует ведущие звездочки в заданном положении относительно оси вала, а боковые поверхности проточки и внешняя поверхность ступицы правого кривошипа имеют резьбу, с помощью которой ступица ведущих звездочек, выполняя функции гайки, соединяется с правым кривошипом.

2. Каретка велосипеда по п.1, отличающаяся тем, что ведущие звездочки со ступицей выполнены в виде монолитной детали.

3. Каретка велосипеда по п.1, отличающаяся тем, что шарикоподшипниковый узел включает два подшипника, установленных в раму велосипеда через распорную втулку.

4. Каретка велосипеда по п.1, отличающаяся тем, что посадочное квадратное отверстие кривошипа выполнено глухим.

5. Каретка велосипеда по п.1, отличающаяся тем, что между сопрягаемыми поверхностями опорного буртика вала и пустотелого болта и между сопрягаемыми поверхностями ступицы ведущих звездочек и накидной гайки установлены регулировочные шайбы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства велосипедов и, в частности, гоночных велосипедов.

Для гоночных велосипедов основным требованием к его конструктивным элементам является обеспечение заданных эксплуатационных характеристик, которые необходимо непрерывно поддерживать в процессе выполнения гонок. Другим важным требованием к конструкции велосипеда является обеспечение высокой технологичности его изготовления и сборки.

Известна каретка гоночного велосипеда, принятая за прототип, состоящая из двух узлов: шарикоподшипникового узла и кривошипной системы (Любовицкий В.П. Гоночные велосипеды. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1989, с.64-69). Шарикоподшипниковый узел каретки включает вал, левую и правую чашки, которые устанавливаются на резьбе в корпусе рамы велосипеда и с буртиками вала образуют шариковые дорожки, в которых размещаются опорные шарики. Осевое положение чашек фиксируется контргайками. Кривошипная система состоит из левого и правого кривошипов, двух ведущих звездочек, соединенных с лапками правого кривошипа винтами через распорные втулки. Кривошипы крепятся к валу каретки по сопрягаемым клиновым поверхностям квадратного отверстия с помощью болтов с шайбами.

Крепление кривошипов с помощью болтов приводит к периодическому ослаблению их затяжки и появлению люфтов, которые приводят к осевому биению кривошипов, что резко снижает динамические характеристики велосипеда. Осуществление регулировки крепления кривошипов в процессе гонок практически исключается из-за невосполнимых потерь времени.

Ослабление винтов крепления ведущих звездочек к лапкам правого кривошипа также приводит к радиальному биению ведущей звездочки, что также снижает динамические характеристики велосипеда. Осуществление регулировки крепления ведущих звездочек в процессе гонок также практически исключается.

К изготовлению деталей шарикоподшипникового узла и их сборке предъявляются высокие требования по прочности, долговечности и точности, что снижает его технологичность. Оптимальный размер шариковых дорожек регулируется с помощью осевого смещения чашек по резьбе и фиксации их контргайкой, что снижает эксплуатационные характеристики велосипеда, так как периодически происходит ослабление подпора чашек и появляется люфт, который увеличивает сопротивление трения шарикоподшипникового узла и снижает скорость движения велосипеда. Осуществление регулировки непосредственно в процессе гонки практически невозможно, так как приводит к невосполнимым потерям времени.

Кроме того, наличие сквозного отверстия в ступицах кривошипов приводит к попаданию пыли и влаги между сопрягаемыми посадочными поверхностями пустотелой втулки и кривошипов, что снижает ресурс работы конструкции. Устанавливаемые защитные колпаки периодически выпадают и устанавливаются вновь только в перерывах между гонками.

Технический результат предлагаемого технического решения - улучшение эксплуатационных характеристик велосипеда за счет исключения самопроизвольного раскручивания крепежных элементов каретки в процессе эксплуатации, упрощение конструкции, повышение ресурса конструкции за счет обеспечения герметичности в сопряжения деталей.

Технический результат обеспечивается тем, что в каретке велосипеда, включающей шарикоподшипниковый узел, установленный на раму велосипеда и имеющий вал и два подшипника, и кривошипную систему, имеющую левый и правый кривошипы, закрепленные на валу с посадкой по квадратному отверстию, и ведущие звездочки, соединенные с правым кривошипом, с левой стороны вала выполнен опорный буртик, на вал свободно установлен пустотелый болт так, что его левая торцевая поверхность упирается в опорный буртик вала, а правая торцевая поверхность подпирает корпус левого подшипника. В ступице левого кривошипа с внутренней стороны выполнена цилиндрическая проточка с резьбой, по которой пустотелым болтом левый кривошип закрепляется на валу по квадратному отверстию. При этом осевое перемещение пустотелого болта в процессе затяжки подбирается так, чтобы обеспечить фиксацию ступицы левого кривошипа без люфта, с обеспечением необходимого зазора между ступицей кривошипа и рамой велосипеда и с обеспечением подпора левого подшипника. Вал в сборе с левым кривошипом и подшипниковым узлом установлен в раму велосипеда. С правой стороны вала по внешней поверхности выполнена резьба, по которой с возможностью подпора корпуса правого подшипника установлена накидная гайка, корпус которой выполнен в форме цилиндрической втулки с буртиком, имеющим головку под гаечный ключ. Ведущие звездочки правого кривошипа объединены с монолитной ступицей, которая с внешней стороны имеет цилиндрическую проточку, по боковой поверхности которой выполнена резьба. Ступица ведущих звездочек установлена по цилиндрической поверхности накидной гайки с возможностью свободного вращения, а положение ступицы ведущих звездочек относительно оси вала с обеспечением необходимого зазора между ступицей звездочек и рамой велосипеда фиксируется с помощью буртика накидной гайки, который упирается в днище проточки ступицы ведущих звездочек. Ступица правого кривошипа по наружной поверхности имеет резьбу, по которой путем свободного вращения ступицы ведущих звездочек, выполняющей функцию гайки, кривошип закрепляется на пустотелом валу по квадратному отверстию. Такое крепление кривошипа по правой резьбе совпадает с направлением вращения гонщиком педалей велосипеда и, тем самым, обеспечивает постоянный подпор резьбового соединения правого кривошипа и ступицы ведущих звездочек, а также подпор положения подшипников и пустотелого болта, соединяющего левый кривошип, что исключает ослабление соединений и возможность появления люфтов.

Дополнительно ведущие звездочки со ступицей выполнены в виде монолитной детали, что исключает вероятность появления осевого биения ведущих звездочек и, следовательно, служит повышению эксплуатационных характеристик велосипеда.

Для повышения технологичности и увеличения надежности в конструкции шарикоподшипникового узла вместо шарикоподшипников, представляющих сборную конструкцию, имеющую низкую технологичность изготовления и сборки и малую эксплуатационную надежность, предлагается установить цельные стандартные подшипники, которые устанавливаются в раму велосипеда и фиксируются относительно оси вала с помощью распорной втулки, что исключает необходимость регулировки положения подшипников как в процессе сборки велосипеда, так и в процессе эксплуатации.

Для повышения ресурса работы каретки за счет исключения попадания пыли и влаги между сопрягаемыми посадочными поверхностями вала и кривошипов посадочное квадратное отверстие кривошипа выполнено глухим.

Для обеспечения технологичности конструкции за счет снижения требований к точности изготовления деталей каретки между сопрягаемыми поверхностями опорного буртика вала и пустотелого болта и между сопрягаемыми поверхностями ступицы ведущих звездочек и накидной гайки установлены регулировочные шайбы, что позволяет задать необходимые зазоры между левым кривошипом и корпусом рамы велосипеда и ступицей ведущих звездочек и рамой и обеспечить требуемый подпор подшипников.

Отличительные признаки предлагаемого устройства заключаются в том, что с левой стороны вала выполнен опорный буртик и на вал свободно установлен пустотелый болт, который левой торцевой поверхностью упирается в опорный буртик, а правой торцевой поверхностью подпирает корпус левого подшипника, с правой стороны вала по внешней поверхности выполнена резьба, по которой с возможностью подпора корпуса правого подшипника установлена накидная гайка, корпус которой выполнен в форме цилиндрической втулки с буртиком, а в ступице левого кривошипа с внутренней стороны выполнена цилиндрическая проточка с резьбой, по которой пустотелым болтом левый кривошип закреплен на валу, ведущие звездочки правого кривошипа объединены с монолитной ступицей, которая установлена по цилиндрической поверхности накидной гайки с возможностью свободного вращения, и в ступице ведущих звездочек с внешней стороны выполнена проточка так, что буртик накидной гайки сопрягается с днищем проточки и фиксирует ведущие звездочки в заданном положении относительно оси вала, а боковые поверхности проточки и внешняя поверхность ступицы правого кривошипа имеют резьбу, с помощью которой ступица ведущих звездочек, выполняя функцию гайки, соединяется с правым кривошипом.

Дополнительным признаком изобретения является то, что ведущие звездочки со ступицей выполнены в виде монолитной детали.

Другим дополнительным признаком изобретения является то, что шарикоподшипниковый узел включает два стандартных подшипника, установленных в раму велосипеда через распорную втулку.

Следующим дополнительным признаком изобретения является то, что посадочное квадратное отверстие кривошипа выполнено глухим.

Кроме того, дополнительным признаком изобретения является то, что между сопрягаемыми поверхностями опорного буртика вала и пустотелого болта и между сопрягаемыми поверхностями ступицы ведущих звездочек и накидной гайки установлены регулировочные шайбы.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана каретка велосипеда на виде сбоку в разрезе, а на фиг 2 изображено сечение А-А.

Каретка велосипеда включает вал 1, на который свободно с возможностью вращения устанавливается пустотелый болт 2, входящий в сопряжение с опорным буртиком пустотелого вала. Левый кривошип 3 по квадратному отверстию сопрягается с валом 1 и с помощью резьбового соединения фиксируется пустотелым болтом 2. С правой стороны вала 1 по внешней поверхности выполнена резьба, по которой устанавливается накидная гайка 4. Ведущие звездочки 5 объединены с монолитной ступицей 6. Ступица ведущих звездочек 6 установлена по цилиндрической поверхности накидной гайки 4 с возможностью свободного вращения, и в ступице с внешней стороны выполнена проточка так, что буртик накидной гайки сопрягается с днищем проточки и фиксирует ведущие звездочки 5 в заданном положении относительно оси вала 1. Боковые поверхности проточки ступицы ведущих звездочек 6 имеют резьбу, которая входит в сопряжение с внешней резьбой ступицы правого кривошипа 7.

Ведущие звездочки 5 и ступица ведущих звездочек 6 выполнены в виде единой монолитной детали.

На валу 1 устанавливаются стандартные подшипники 8 и 9, взаимное расположение которых относительно оси вала 1 и рамы велосипеда 10 определяется распорной втулкой 11. Корпус левого подшипника 8 подпирается пустотелым болтом 2, а корпус правого подшипника 9 подпирается накидной гайкой 4.

Дополнительно каретка велосипеда содержит регулировочную шайбу 12, установленную между сопрягаемыми поверхностями опорного буртика вала 1 и пустотелого болта 2, а также регулировочную шайбу 13, установленную между сопрягаемыми поверхностями ступицы ведущих звездочек 6 и накидной гайки 4.

Работа каретки велосипеда выполняется следующим образом. Установленный по квадратному сечению левой части опорного вала 1 левый кривошип 3 жестко закрепляется с помощью пустотелого болта 2 относительно оси вала 1. При вращении педалей гонщиком левый кривошип 3 через квадратное сопряжение передает вращающий момент на вал 1. При этом выкручиванию пустотелого болта 2 из резьбового соединения с левым кривошипом 3 при его вращении препятствует левый подшипник 8, который находится в подпертом состоянии за счет установки в рабочее положение накидной гайки 4, которая жестко фиксирует положение подшипников 8 и 9, а также распорной втулки 11 относительно рамы велосипеда 10. Установка требуемого положения ведущих звездочек 5 относительно оси вала 1 выполняется подбором геометрических размеров кольцевой проточки ступицы ведущих звездочек 6 и буртика накидной гайки 4. Такая установка обеспечивает свободное вращение ступицы ведущих звездочек 6 относительно цилиндрической поверхности накидной гайки 4 и относительно рамы велосипеда 10. Правый кривошип 7 устанавливается по квадратному сечению правой части опорного вала 1 и жестко закрепляется с помощью резьбового соединения по боковой поверхности проточки в ступице ведущих звездочек 6 и внешней поверхности ступицы правого кривошипа 7. При этом ступица ведущих звездочек 6 играет роль гайки, вращая которую при сборке каретки, правый кривошип занимает требуемое положение. При вращении педалей гонщиком правый кривошип 7 через квадратное сопряжение передает вращающий момент на вал 1 и сопряженную с ним ступицу ведущих звездочек 6, а поскольку направление резьбы в ступице 6 и направление вращения правого кривошипа 7 совпадают, то правый кривошип 7 вместе со ступицей ведущих звездочек находится в постоянном жестком соединении с валом 1, исключая появление люфтов в процессе эксплуатации.

Объединение ведущих звездочек 5 со ступицей ведущих звездочек 6 в единую монолитную деталь исключают изменение жесткости конструкции ведущих звездочек в процессе эксплуатации, а значит, исключает появление биения звездочек.

Подшипниковый узел, включающий цельные стандартные подшипники 8 и 9, расположенные в раме велосипеда 10, занимают стабильное положение относительно вала 1 за счет установки распорной втулки 11 и подпора левого подшипника 8 пустотелым болтом 2, а правого подшипника 9 накидной гайкой 4. Такое расположение исключает наличие люфтов в процессе эксплуатации.

Выполнение глухого квадратного отверстия в ступицах левого 3 и правого 7 кривошипов предотвращает попадание пыли и влаги между сопрягаемыми посадочными поверхностями вала 1 и кривошипов 3 и 7.

Установка регулировочной шайбы 12 между сопрягаемыми поверхностями опорного буртика вала 1 и пустотелого болта 2 позволяет при сборке установить требуемый зазор между левым кривошипом 3 и рамой велосипеда 10, а также выбрать люфт в сопряжении левого кривошипа 3 с левой частью вала 1 с обеспечением подпора пустотелым болтом 2 левого подшипника 8. Установка регулировочной шайбы 13 между сопрягаемыми поверхностями накидной гайки 4 и ступицы ведущих звездочек 6 позволяет обеспечить подпор правого подшипника 9, распорной втулки 11, левого подшипника 8 и пустотелого болта 2 относительно поверхности вала 1, предотвращая появление люфтов в сопряжении левого кривошипа 3 с валом 1, а также обеспечивает необходимый зазор между ступицей ведущих звездочек 6 и рамой велосипеда 10.