PL178452B1 - Mięśniowy zespół napędowy pojazdu kołowego, zwłaszcza roweru - Google Patents

Abstract

1. Mięśniowy zespół napędowy pojazdu kołowego, zwłaszcza roweru, posiadający dwa wejściowe elementy wahliwe w postaci korb, kół lub bębna obciążonych przemiennie w obu kierunkach siłąmięś- ni, połączone z wyjściowym elementem obrotowym przez promieniowe sprzęgłajednokierunkowe, oraz w którym elementy wahliwe sprzężone są ze sobą przeciwbieżną przekładnią, znamienny tym, że elementy wahliwe (1) łożyskowane są piastami (2) na przeciwległych stronach nieruchomej osi głównej (3), mocowanej końcami do ramy pojazdu, natomiast przeciwbieżną przekładnię stanowi stożkowa przekładnia zębata złożona z dwóch - skierowanych do siebie i połączonych z piastami (2) - kół koronowych (5) oraz zazębionych z nimi kół stożkowych (6), które łożyskowane są na sworzniu (7) poprzecznie ustalonym w osi głównej (3), przy czym wyjściowy element obrotowy ma postać bębna (8), obejmującego przeciwbieżną przekładnię i łożyskowanego na piastach (2) oraz napędzanego naprzemian przez sprzęgła jednokierunkowe (4) od kół koronowych (5

Description

Przedmiotem wynalazku jest zespół napędowy pojazdu kołowego, zwłaszcza roweru. Zespół zamienia wahliwy ruch przemienny elementów wejściowych - w postaci napędzanych siłą mięśni korb, kół uzębionych, kół lub bębna opasanego cięgnem - na ruch obrotowyjednokierunkowy elementu wyjściowego - napędzającego koło jezdne pojazdu.

W znanych zespołach napędowych pojazdów kołowych, w których wejściowe elementy nie wykonują pełnego ruchu obrotowego najczęściej stosowane są układy: dźwigni i korbowodów przekazujących ruch wahliwy na wał korbowy, względnie stosowane są sprzęgła jednokierunkowe. Ruch jałowy wejściowych elementów wahliwych wykonywany jest przez układy dźwigni lub sprężyn. Przykładowo w rozwiązaniu według polskiego zgłoszenia wynalazku nr P-293277 wahliwe korby przekazują ruch obrotowy na łożyskowany w ramie nośnej wał za pośrednictwem sprzęgieł jednokierunkowych, a korby sprężone są przez przeciwbieżną przekładnię dźwigniową, złożoną z układu cięgien sztywnych, przegubów kulowych i dźwigni spełniających zadanie wywołania powrotnego ruchu jałowego korby nieobciążonej naciskiem. W konstrukcji według polskiego patentu nr 72 466 zastosowano długie wahliwe dźwignie połączone z obrotowymi segmentami zębatymi, które napędzają naprzemian koła zębate piasty koła napędowego. Ruch powrotny - jałowy wahliwej dźwigni napędowej wymuszony jest sprężyną. Przedstawione powyżej rozwiązania znacznie komplikują konstrukcję, zastosowanie dużej ilości części o znacznych wymiarach i ciężarze, zwłaszcza w otwartej i przestrzennie rozbudowanej przekładni przeciwbieżnej, prowadzi do wzrostu momentu bezwładności zespołu napędowego i całkowitego ciężaru pojazdu.

W zespole napędowym według wynalazku dwa wahliwe elementy wejściowe łożyskowane są piastami na przeciwległych stronach nieruchomej osi głównej. Końce osi głównej zamocowane są do ramy pojazdu. Piasty połączone są poprzez przeciwbieżną przekładnię, którą stanowią: dwa skierowane do siebie koła koronowe zazębione z dwoma kołami stożkowymi, które łożyskowane są na sworzniu ustalonym poprzecznie w osi głównej. Wyjściowy element obrotowy ma postać bębna, który obejmuje przeciwbieżną przekładnię i łożyskowany jest na piastach, a napędzany naprzemian przez sprzęgła jednokierunkowe od kół koronowych.

Opisany mechanizm zamienia wahliwy ruch - z obciążeniem w obu kierunkach wahnięć jednego z wejściowych elementów napędowych w postaci korby lub koła opasanego cięgnem napędowym najednokierunkowy ruch obrotowy bębna. W przypadku jednokierunkowego przenoszenia obciążenia przez oba elementy wejściowe naprzemian uzyskuje się jednokierunkowy ruch bębna i jednoczesny powrót nieobciążonego elementu wejściowego do położenia początkowego w jego ruchu wahliwym.

Rozwinięciem konstrukcji zespołu napędowego według wynalazku jest stosowanie dwóch przyspieszających przekładni obiegowych, zabudowanych między każdąpiastą i kołem koronowym. Rozwiązanie takie może być korzystnie wykonane w dwóch układach konstrukcyjnych. W jednym koło pierścieniowe o uzębieniu wewnętrznym wykonane jest w kole koronowym. Współpracujące z nim satelity walcowe łożyskowane są na osiach ustalonych w piaście korby i zazębiają się z kołem zębatym centralnym wykonanym bezpośrednio na osi głównej. W drugim z zalecanych wykonań przekładnia obiegowa posiada koło pierścieniowe o uzębieniu wewnętrznym, wykonane w piaście, na której mocowany jest wejściowy element napędowy. Współpracujące z nim satelity walcowe łożyskowane są na osiach ustalonych w nieruchomej ostoi, sztywno połączonej z osią główną. Satelity zazębiają się z kołem zębatym centralnym wykonanym na kole koronowym.

Na bębnie jako wyjściowym elemencie obrotowym zamocowane jest koło lub zestaw kół, zwłaszcza łańcuchowych, przekładni napędzającej koło jezdne pojazdu.

Kolejne rozwinięcie wynalazku, zwłaszcza dla zespołu z przekładniami przyspieszającymi, polega na wykorzystaniu bębna jako piasty koła jezdnego pojazdu. W tym celu na powierzchni zewnętrznej bębna wykonane są kołnierze do współosiowego mocowania koła. Kołnierze owiercone gniazdami szprych stanowią piastę typowego koła rowerowego.

Osadzenie na piastach elementów wahliwych poprzez połączenie wielokarbowe pozwala na montażową regulację kąta rozwarcia korb w ich krańcowych położeniach.

178 452

Wspólną ideą z opisanym powyżej wynalazkiem cechuje się również drugie rozwiązanie zespołu napędowego, w którym napęd przekazywany jest w kierunku przeciwnym niż w poprzednich rozwiązaniach. Ten zespół napędowy posiada wejściowy element wahliwy - w postaci bębna opasanego cięgnem napędowym - linowym, lub łańcuchem współpracującym z kołem uzębionym zamocowanym do bębna - napędzany przemiennie w obu kierunkach. Bęben łożyskowany jest pośrednio na nieruchomej osi głównej, zamocowanej końcami do ramy pojazdu. We wnętrzu bębna znajduje się przeciwbieżna stożkowa przekładnia zębata. Złożona jest ona z dwóch skierowanych do siebie kół koronowych, łożyskowanych na osi głównej oraz zazębionych z nimi kół stożkowych łożyskowanych na sworzniu. Sworzeń ustalony jest poprzecznie w nieruchomej osi głównej. Bęben łożyskowany jest na obu kołach koronowych oraz połączony z nimi przez sprzęgła jednokierunkowe. Wyjściowy element obrotowy stanowi koło łańcuchowe zamocowane na jednym z kół koronowych, które obracają się jednokierunkowo.

Zespół napędowy według wynalazku stanowi zwartą, lekką konstrukcję, przenosi obciążenia w dużym zakresie w zależności od modułu kół stożkowych przekładni zębatej. Wykorzystanie możliwości napędu zespołu od różnych wejściowych elementów wahliwych, to jest od: jednej korby, obu korb lub bębna pozwala na jego szerokie zastosowanie nie tylko do napędu lekkich pojazdów kołowych.

Zastosowanie zespołu z korbami wahliwymi i wewnętrzną przekładnią przyspieszającą, stwarza całkowicie nowe możliwości konstrukcji przekładni napędowej tylnego koła roweru, czy też bezpośredniego napędu koła przedniego. W przypadku zabudowy zespołu w rowerze, możliwe jest zastosowanie korb wahliwych o znacznie większej długości niż powszechnie stosowane korby obrotowe, co zmniejsza wymaganą dla pokonania oporów jazdy siłę nacisku na pedały zamocowane na końcu korb. Przy zastosowaniu zespołu do napędu wózka inwalidzkiego, wahliwe korby napędzane są silą mięśni rąk, a jednokierunkowy ruch obrotowy elementu wyjściowego przekazywany jest znanymi sposobami na koło napędowe.

Wynalazek zobrazowany jest czterema przykładami wykonania pokazanymi na rysunkach. Figura 1 rysunku przedstawia przekrój osiowy zespołu z napędem dwoma korbami, a fig. 2 - przykładowe zastosowanie tego zespołu do napędu roweru pokazanego w widoku z boku. Figura 3 przedstawia przekrój osiowy innego zespołu z zabudowanymi przekładniami przyspieszającymi, a fig. 4 - wykorzystanie tego zespołu do bezpośredniego napędu tylnego koła roweru. Figura 5 przedstawia kolejne wykonanie zespołu z przekładniami przyspieszającymi oraz fig. 6 korzystną zabudowę zespołu do bezpośredniego napędu przedniego koła roweru. Figura 7 obrazuje jeszcze inny zespół z napędzanym bębnem i odbiorem napędu z jednego z kół koronowych.

Zespół napędowy w wykonaniu według fig. 1 posiada dwa elementy wahliwe 1 w postaci korb, napędzane silą mięśni nóg. Na jednych końcach korb 1 zamocowane są typowe pedały rowerowe, natomiast drugie końce zamocowane są w połączeniu wielokarbowym 14 na piastach 2 z kołami koronowymi 5. Piasty 2 z kołami koronowymi 5 łożyskowane są na nieruchomej osi głównej 3. Oś główna zamocowana jest do ramy pojazdu przez płytkę węzłową 18. Z kołami koronowymi 5 zazębiająsię dwa stożkowe koła zębate 6, łożyskowane na sworzniu 7 ustalonym poprzecznie w osi głównej 3. Zębatą przekładnię stożkową obejmuje bęben 8, który łożyskowany jest na piastach 2 i napędzany naprzemian przez cierne sprzęgła jednokierunkowe 4, od kół koronowych 5. Na bębnie 8 zamocowane jest koło łańcuchowe 15 lub zestaw kół łańcuchowych przekładni napędzającej koło jezdne 16. Podczas pracy zespołu, przemienny ruch wahliwy korb 1 zostaje zamieniony na jednokierunkowy ruch obrotowy bębna 8 i jednoczesny powrót nieobciążonej siłą korby 1 do górnego wyjściowego położenia. Obciążona korba 1 w krańcowym dolnym położeniu zajmuje pozycję pionową lub zbliżoną do pionu, natomiast korba przeciwległa unosi się o kąt x, w zależności od montażowego zamocowaniajej na piaście 2 w połączeniu wielokarbowym 14. Fig. 2 obrazuje zastosowanie zespołu w/g fig. 1 do roweru o typowym układzie napędowym. W takim wykonaniu rama roweru jest w części dolnej i podsiodłowej konstrukcją dwururową połączoną płytką węzłową 18.

Figura 3 przedstawia konstrukcję zespołu napędowego o analogicznej istocie działania jak pokazana na fig. 1, ale rozwiniętą przez zastosowanie obiegowych przekładni przyspie178 452 szających. W piastach 2 korb napędowych 1 osadzone sąosie 11, na których łożyskowane sąsatelity walcowe 10, zazębione z kołami centralnymi 12, wykonanymi bezpośrednio na osi głównej 3. Podczas ruchu piast 2, satelity 10 napędzająkoła pierścieniowe 9 o uzębieniu wewnętrznym, wykonane w kołach koronowych 5, które przez sprzęgła jednokierunkowe 4 przekazują napęd na bęben 8 zespołu. W tym wykonaniu bęben 8 stanowi piastę szprychowego koła napędowego roweru. Fig. 4 przedstawia zastosowanie zespołu według fig. 3 do bezpośredniego napędu tylnego koła roweru. Oś główna 3 zespołu zamocowana jest do widelca tylnego 19. Ruch korb jest ograniczony zderzakiem 20 górnego krańcowego położenia.

Figura 5 obrazuje wykonanie zespołu napędowego działającego podobnie jak zespół opisany według fig. 1, ale z zastosowaniem obiegowych przekładni przyspieszających. W piastach 2 korb 1 napędowych wykonane są koła pierścieniowe o uzębieniu wewnętrznym. Współpracujące z nimi walcowe satelity 10, łożyskowane są na osiach 11 ustalonych w nieruchomej ostoi 13, sztywno połączonej z osią główną 3. Podczas ruchu piast 2 napęd przekazywany jest z koła pierścieniowego 9 przez satelity 10 na centralne koła zębate 12, wykonane na kołach koronowych 5. Koła koronowe 5 przekazują moment obrotowy przez sprzęgła jednokierunkowe 4 na bęben 8 zespołu. W tym wykonaniu bęben 8 stanowi piastę szprychowego koła napędowego roweru. Fig. 6 obrazuje zastosowanie zespołu według fig. 5 do bezpośredniego napędu przedniego koła roweru. Oś główna 3 zespołu zamocowana jest do widelca przedniego 21. Obciążona korba 1 w krańcowym dolnym położeniu zajmuje pozycję pionową lub zbliżoną do pionu, natomiast korba przeciwległa unosi się o kąt x, w zależności od montażowego jej zamocowania na piaście 2 w połączeniu wielokarbowym 14. Koło tylne pojazdujest kołem kierowanym, poprzez cięgnowy mechanizm 22 ze skrzyżowaniem cięgna między opasanymi kołami. Koła zamocowane sąna rurach kierownicy i widelca tylnego 19.

Figura 7 przedstawia wykonanie zespołu, w którym element wahliwy stanowi bęben 8 napędzany w obu kierunkach przez cięgna napędowe 23. Bęben 8 łożyskowany jest pośrednio na nieruchomej osi głównej 3 zespołu. Końce osi głównej 3 mocowane są do ramy pojazdu. Wewnątrz bębna 8 znajduje się przeciwbieżna, stożkowa przekładnia zębata, złożona z dwóch skierowanych do siebie kół koronowych 5 oraz zazębionych z nimi kół stożkowych 6. Koła koronowe 5 łożyskowane sąna osi głównej 3 zespołu. Koła stożkowe 6 łożyskowane sąna sworzniu 7 ustalonym poprzecznie w osi głównej 3. Na obu kołach koronowych 5 łożyskowany jest bęben 8, połączony z nimi przez sprzęgła jednokierunkowe 4. Napęd odbierany jest z koła łańcuchowego 15 zamocowanego na jednym z kół koronowych 5, które obracają się jednokierunkowo.

178 452

178 452

1 2 8 9 Ί 4 12 19

{>94178 452

1 8 9 10 7 6 11 2 14

fig-6

178 452

4 3 5 6 7 δ /5

fig.7

178 452

fg 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mięśniowy zespół napędowy pojazdu kołowego, zwłaszcza roweru, posiadający dwa wejściowe elementy wahliwe w postaci korb, kół lub bębna obciążonych przemiennie w obu kierunkach siłą mięśni, połączone z wyjściowym elementem obrotowym przez promieniowe sprzęgła jednokierunkowe, oraz w którym elementy wahliwe sprzężone są ze sobą przeciwbieżną przekładnią, znamienny tym, że elementy wahliwe (1) łożyskowane są piastami (2) na przeciwległych stronach nieruchomej osi głównej (3), mocowanej końcami do ramy pojazdu, natomiast przeciwbieżnąprzekładnię stanowi stożkowa przekładnia zębata złożona z dwóch - skierowanych do siebie i połączonych z piastami (2) - kół koronowych (5) oraz zazębionych z nimi kół stożkowych (6), które łożyskowane są na sworzniu (7) poprzecznie ustalonym w osi głównej (3), przy czym wyjściowy element obrotowy ma postać bębna (8), obejmującego przeciwbieżną przekładnię i łożyskowanego na piastach (2) oraz napędzanego naprzemian przez sprzęgła jednokierunkowe (4) od kół koronowych (5).
2. 2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada dwie przyspieszające, zębate przekładnie obiegowe (9,10,12), zabudowane między każdą piastą (2) i kołem koronowym (5) łożyskowanym na osi głównej (3).
3. 3. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że przekładnia obiegowa ma koło pierścieniowe (9) o uzębieniu wewnętrznym, wykonane w kole koronowym (5), walcowe satelity (10) łożyskowane na osiach (11) ustalonych w piaście (2) korby (1) oraz koło zębate (12) wykonane na osi głównej (3).
4. 4. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że przekładnia obiegowa ma koło pierścieniowe (9) o uzębieniu wewnętrznym, wykonane w piaście (2), walcowe satelity (10) łożyskowane na osiach (11) ustalonych w ostoi (13) sztywno połączonej z osiągłówną(3) oraz koło zębate (12) wykonane na kole koronowym (5).
5. 5. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że na bębnie (8) zamocowane jest koło lub zestaw kół (15), zwłaszcza łańcuchowych, przekładni napędzającej koło jezdne (16) pojazdu.
6. 6. Zespół według zastrz. 1 albo 3, albo 4, znamienny tym, że na powierzchni zewnętrznej bębna (8) znajdują się kołnierze do współosiowego mocowania koła jezdnego (16).
7. 7. Zespół według zastrz. 6, znamienny tym, że kołnierze (17), owiercone są gniazdami szprych koła jezdnego (16).
8. 8. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy wahliwe (1) osadzone są na piastach (2) przez połączenie wielokarbowe (14).
9. 9. Mięśniowy zespół napędowy pojazdu kołowego, zwłaszcza roweru, posiadający wejściowy element wahliwy obciążony przemiennie w obu kierunkach siłą mięśni, połączony z wyjściowym elementem obrotowym przez promieniowe sprzęgła jednokierunkowe, znamienny tym, że element wahliwy ma postać bębna (8) - opasanego cięgnem napędowym (23) łożyskowanego pośrednio na nieruchomej osi głównej (3), mocowanej końcami do ramy pojazdu, wewnątrz którego znajduje się przeciwbieżna stożkowa przekładnia zębata, złożona z dwóch skierowanych do siebie kół koronowych (5) oraz zazębionych z nimi kół stożkowych (6) łożyskowanych na sworzniu (7) ustalonym poprzecznie w osi głównej (3), przy czym bęben (8) łożyskowany jest na obu kołach koronowych (5) oraz połączony z nimi przez sprzęgła jednokierunkowe (4), a wyjściowy element obrotowy stanowi koło łańcuchowe (15) zamocowane na jednym z kół koronowych (5).

   * * *

   178 452