привод для велосипедов и веломобилей

Формула изобретения

Привод для велосипедов и веломобилей, содержащий ведущий вал с кривошипами и педалями, ведомый вал с обгонной муфтой в ведущем колесе и гибкую передачу, отличающийся тем, что к правому кривошипу прикреплен или на ведущем валу установлен двуплечий рычаг, на концах которого выполнены криволинейные поверхности, через которые перекинуты тросы, закрепленные на концах двуплечего рычага, причем средние части тросов намотаны и закреплены на двух шкивах, установленных на ведущем колесе с возможностью взаимодействия с ним через обгонные муфты, а в средней части двуплечего рычага имеется рычаг с эластичной тягой, например пружиной, второй конец которой зацеплен за раму.

Описание изобретения к патенту

Устройство предназначено для преобразования мускульной энергии во вращательную.

Изобретение относится к машинам, механизмам, транспортным средствам и прочим устройствам, использующим мускульную тягу (велосипеды, веломобили, велорикши и т.д.).

Известны многочисленные варианты приводов, призванных повысить коэффициент полезного действия существующего велопривода, состоящего из педалей, кривошипов, ведущими и ведомыми звездочками и гибкой (цепной) передачи.

Для снижения мускульных усилий при езде по дорогам с переменной нагрузкой (чередующиеся подъемы, спуски, неровное дорожное полотно и т.д.) в настоящей момент применяются приводы, оснащенные большим количеством звездочек различного диаметра. Путем перекидывания цепи с одной звездочки на другую, меняется передаточное число привода,

Такие передачи, несмотря на распространение и долгую историю, являются ненадежными, дорогими и сложными в производстве изделиями.

Предлагаемые некоторыми изобретателями реечные приводы, хоть и дают прибавку КПД, также сложны и дороги в производстве.

Известно устройство (патент RU №2053154, дата подачи 20.07.93 г.), взятое в качестве ближайшего аналога, где используется иной подход по увеличению КПД. В данном приводе педали нужно вращать в обратном направлении. Эффект увеличения КПД здесь достигается за счет оптимизации кинематики движений ног человека, с добавлением усилий рук при отталкивании ими от руля. Нужно отметить, что и в этом случае используется только часть траектории вращения. В частности, в момент распрямления ноги в колене, т.е. когда сила воздействия на педаль максимальная, педаль перемещается по нижней части траектории, и эта сила почти не используется при повороте на угол 60-90°.

Те же проблемы и с существующим велоприводом. Эффективная работа ног происходит лишь на части оборота педали. Т.е. обе ноги эффективно работают в лучшем случае только на 180-210° поворота ведущей звездочки.

Другим недостатком существующих конструкций является нетехнологичность основных деталей: звездочек и цепей. Несмотря на то, что их производство давно освоено, их замена на более простые и дешевые детали представляется вполне целесообразной.

Задачами данного изобретения являются:

повышение коэффициента полезного действия привода путем уменьшения непроизводительных энергозатрат и более рационального использования мускульных усилий человека;

улучшение технологичности и снижение себестоимости производства деталей привода.

Поставленные задачи решаются путем применения рычажного привода с возвратно-качательным движением кривошипов, тросовой передачей и обгонной муфты со шкивом. Муфта и шкив устанавливаются на ведущем колесе, рядом со вторым шкивом, установленным на месте снятой звездочки.

Общими признаками предлагаемого привода с выбранным ближайшим аналогом являются ведущий вал с кривошипами и педалями, ведомый вал с обгонной муфтой и гибкая передача.

Отличительными признаками являются: установленный на валу двуплечий рычаг с криволинейно спрофилированными концами, через которые перекинуты концы тросов, средние части которых намотаны и закреплены на шкивах, один из которых установлен взамен звездочки, а второй связан с ведущим колесом через дополнительную обгонную муфту, причем в средней части двуплечего рычага имеется рычаг с эластичной тягой, второй конец которой зацеплен за раму.

На фиг.1 схематически изображен привод в одном крайнем положении.

На фиг.2 схематически изображен привод в другом крайнем положении.

На фиг.3 показано сечение А-А (в увеличенном масштабе) по концу оси ведущего колеса со шкивами.

На фиг.4 изображен вариант с соединенными концами ведомых ветвей тросов и переброской их через общий блок.

Два педальных кривошипа 1 с педалями (на веломобиле педали могут отсутствовать), двуплечий рычаг 2, к профилированным концам 3 которого прикреплены тросы 4, причем средние части тросов закреплены на шкивах 5 и 6 и уложены в канавках, по крайней мере, по одному витку. В средней части рычага 2 имеется рычаг 7, за который зацеплена пружина 8, второй конец которой закреплен на раме.

Гибкая передача может состоять не из двух тросов, а иметь один, если на раме установить блок, через который перебросить среднюю (ведомую) часть троса.

Повышению КПД предлагаемого привода способствует ряд особенностей конструкции.

Двуплечий рычаг установлен со смещением по углу относительно кривошипов. Угол взаимного размещения рычага 2 относительно кривошипов 1 выбирается так, чтобы в одном из крайних положений угол между ведущей ветвью троса 4 и рычагом 2 приближался к 180°. Чтобы равнодействующая сила в этих положениях была направлена примерно по стрелке «С», т.е. почти под прямым углом к ведущей ветви троса. Это обеспечивает лучшую приемистость или преодоление крутых подъемов или других труднопроходимых участков дороги.

Конструктивно максимальный угол поворота рычага 2 выбран примерно 120°, но рационально используемый в работе угол будет находиться в пределах 90-100°.

В процессе работы осуществляется возвратно-качательное движение педалями, причем на трудных участках дороги или на подъемах может использоваться лишь частичный угол поворота, что происходит само собой.

К концам двуплечего рычага присоединены концы тросов, средние части которых намотаны и закреплены на приводных шкивах.

Один из шкивов установлен взамен (на месте) ведомой звездочки, а другой через дополнительную обгонную муфту связан с ведущим колесом. Следует отметить, что во втулке ведущего колеса тормоз удаляется (для тех, где он имеется).

На концах двуплечего рычага выполнены криволинейные поверхности, обеспечивающие устранение недопустимого провисания тросов. Поверхность, через которую переброшен ведущий конец троса, выполнен по дуге окружности. Размеры определяются геометрически. Ведомый конец троса переброшен через круглую поверхность, т.е. деталь типа обычной шайбы, диаметр которой также определяются геометрически, чтобы при повороте рычага обеспечить минимальное провисание троса.

В средней части двуплечего рычага имеется вспомогательный рычаг, к которому присоединена эластичная тяга (пружина, жгут и т.д.), закрепленная вторым концом за раму. В конце поворота рычагов и кривошипов будет натягиваться пружина 8, выполняя роль двух упоров. Но главное ее назначение - аккумулирование энергии, которая будет использована для ускоренного подъема ноги.

Привод изготовлен и проверен эксплуатацией.