UA60001A - toothed node of chain drive - Google Patents

Abstract

A toothed node of a chain drive has a sprocket, this is made as at least two toothed segments; each of those has at least one tooth. The toothed node has a mechanism of radial displacement of those toothed segments.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до конструювання зубчатих вузлів ланцюгових приводів, переважно приводів 2 транспортних колісних засобів, які приводяться в дію мускульною силою людини, наприклад велосипедів.The invention relates to the construction of toothed assemblies of chain drives, preferably drives of 2-wheeled vehicles, which are driven by human muscle power, for example, bicycles.

Відомий зубчатий вузол ланцюгового приводу велосипеда (найближчий аналог), що включає встановлену на задньому колесі безгальмівну втулку вільного ходу, на якій розташований блок з п'яти ведених зірочок, а на каретці, закріпленій на рамі, установлений блок із двох ведучих зірочок (Пустовалов В.І. і ін. Довідник велосипедиста, Харків, 1976бр.)A well-known gear assembly of a bicycle chain drive (the closest analogue), which includes a brakeless freewheel hub installed on the rear wheel, on which a block of five driven sprockets is located, and a block of two driven sprockets is installed on the carriage fixed to the frame (Pustovalov V .I., etc. Cyclist's Handbook, Kharkiv, 1976)

Недоліком цього відомого пристрою є неможливість автоматично змінювати під навантаженням і в залежності від нього передаточне відношення або радіус умовного зубчатого кола в залежності від зусилля, яке передається. Для того, щоб змінити передаточне відношення велосипедист повинен значно зменшити силу тиску на педалі, та перемикачем вручну перекинути ланцюг на відповідну зірочку. В момент перемикання число зубців, які знаходяться у зачепленні, різко зменшується до одного-двох, що призводить до передчасного зносу 12 або пошкодження зірочки і ланцюга, який також внаслідок бічного вигинання, витримує великі навантаження.The disadvantage of this known device is the inability to automatically change under load and depending on it the gear ratio or the radius of the conventional gear wheel depending on the force that is transmitted. In order to change the transmission ratio, the cyclist must significantly reduce the force of pressure on the pedal, and manually switch the chain to the appropriate sprocket. At the moment of switching, the number of teeth that are in engagement is sharply reduced to one or two, which leads to premature wear 12 or damage to the sprocket and the chain, which also due to lateral bending, withstands heavy loads.

В основу винаходу поставлена задача створити зубчатий вузол ланцюгового приводу, у якому шляхом внесення конструктивних змін у зірочку зубчатого вузла досягалася б здатність автоматичної зміни під навантаженням і в залежності від нього передаточного відношення або радіусу умовного зубчатого кола в залежності від зусилля, яке передається, і запобігти зносові та пошкодженню зірочки і ланцюга внаслідок значно більшої кількості зубців, що знаходяться у зачепленні.The invention is based on the task of creating a gear assembly of a chain drive, in which, by making structural changes to the star of the gear assembly, the ability to automatically change under load and depending on it the gear ratio or the radius of the conditional gear circle depending on the force being transmitted would be achieved, and prevent wear and tear and damage to the sprocket and chain due to a much larger number of teeth in engagement.

Поставлена задача вирішується тим, що в зубчатому вузлі ланцюгового приводу, який включає зірочку, остання виконана у вигляді, щонайменше, двох зубчатих сегментів, кожен з яких має, щонайменше, один зубець, а зубчатий вузол має механізм радіального переміщення цих зубчатих сегментівThe problem is solved by the fact that in the toothed unit of the chain drive, which includes a sprocket, the latter is made in the form of at least two toothed segments, each of which has at least one tooth, and the toothed unit has a mechanism for radial movement of these toothed segments

Механізм радіального переміщення зубчатих сегментів в одному з можливих варіантів може бути виконаний у 22 вигляді встановлених на маточині важелів, один кінець кожного з яких встановлений з можливістю повороту « навколо осі, неспівосної з віссю обертання зубчатого вузла, а на вільному кінці кожного з важелів можуть бути розміщені зубці зубчатих сегментів.The mechanism of the radial movement of the toothed segments in one of the possible options can be made in the form of 22 levers installed on the hub, one end of each of which is installed with the possibility of turning around an axis that is not aligned with the axis of rotation of the toothed assembly, and at the free end of each of the levers can be the teeth of the toothed segments are placed.

В іншому варіанті механізм радіального переміщення зубчатих сегментів може бути виконаний у вигляді пластинчатих пружин, один з кінців кожної з яких закріплений у маточині, а на вільних кінцях пластинчатих -- 30 пружин розміщені зубчаті сегменти. авIn another version, the mechanism of radial movement of the toothed segments can be made in the form of plate springs, one of the ends of each of which is fixed in the hub, and toothed segments are placed on the free ends of the plate springs - 30. Av

Зубчаті сегменти можуть бути виконані змінними, а можуть бути виконані, наприклад, суцільними з важелями, на яких вони сформовані. оToothed segments can be made variable, or can be made, for example, integral with the levers on which they are formed. at

Зубчатий вузол ланцюгового приводу може мати соосний з віссю обертання зубчатого вузла диск з о прорізями, в які входять виступи, розміщені на вільних кінцях важелів або пластинчатих пружин.The toothed unit of the chain drive can have a disc with o slots, which are coaxial with the axis of rotation of the toothed unit, which include protrusions placed on the free ends of the levers or plate springs.

Зо Зубчатий вузол може мати також пружинний елемент для регулювання передаточного відношення в о залежності від зусилля, яке передається, шляхом зміни відстані в радіальному напрямку зубчатих сегментів від осі обертання зубчатого вузла.Z The toothed unit can also have a spring element for adjusting the transmission ratio depending on the force that is transmitted by changing the distance in the radial direction of the toothed segments from the axis of rotation of the toothed unit.

Цей пружинний елемент може бути виконаний у вигляді спіральної пружини, один кінець якої жорстко « закріплений на маточині, а інший - на диску з прорізями і може мати механізм регулювання жорсткості пружини. З 70 Описаними варіантами конструктивного виконання зубчатого вузла ланцюгового приводу не обмежується с обсяг прав, що заявляється, оскільки, можна продовжити опис інших варіантів з різномовними модифікаціями,This spring element can be made in the form of a spiral spring, one end of which is rigidly fixed on the hub, and the other - on a disk with slots, and can have a mechanism for adjusting the stiffness of the spring. With 70 The described options for the design of the gear unit of the chain drive are not limited by the scope of the claimed rights, since it is possible to continue the description of other options with multilingual modifications,

Із» наприклад пружинних елементів, які можуть бути виконані у вигляді циліндричної та інших різновидів пружин, тощо.For example, spring elements that can be made in the form of cylindrical and other types of springs, etc.

Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображений загальний вигляд зубчатого вузла ланцюгового 45 приводу в аксонометрії, на фіг.2 - вид з боку зубчатого вузла, на фіг.3 - поперечний переріз фіг.2, на фіг.4А б - варіант зубчатого вузла з пластинчатими пружинами в аксонометрії. ав | Зубчатий вузол ланцюгового приводу, що представлений на фіг.1, має маточину 1, на якій встановлені на осях 2 неспівосних з віссю обертання зубчатого вузла важелі З (фіг.2, 3) з розміщеними на вільних кінцях о зубчатими сегментами 4. Важелі З мають можливість повороту навколо осей 2. Зубчатий вузол має диск 5 з ав! 20 прорізями 6, в які входять виступи 7, сформовані на вільних кінцях важелів З, а також пружинний елемент 8 у вигляді спіральної пружини, яка кріпиться одним кінцем на маточині 1 за допомогою кріплення 9, а іншим кінцем та - на диску 5 за допомогою кріплення 10. Пружинний елемент 8 має механізм регулювання жорсткості пружини 11.The invention is explained by the drawings, where Fig. 1 shows the general view of the gear unit of the chain 45 drive in axonometry, Fig. 2 - a side view of the gear unit, Fig. 3 - the cross section of Fig. 2, Fig. 4A b - a variant of the gear nodes with plate springs in axonometry. av | The toothed unit of the chain drive, presented in Fig. 1, has a hub 1, on which are mounted on axes 2 levers Z (Figs. 2, 3) with toothed segments 4 located at the free ends, which are not aligned with the axis of rotation of the toothed unit. Levers Z have the possibility of turning around 2 axes. The toothed assembly has a disc 5 with av! 20 slots 6, which include protrusions 7 formed on the free ends of the levers C, as well as a spring element 8 in the form of a spiral spring, which is attached at one end to the hub 1 with the help of a fastener 9, and with the other end - on the disk 5 with the help of a fastener 10. Spring element 8 has a spring stiffness adjustment mechanism 11.

Зубчаті сегменти 4 можуть бути розміщені не тільки на важелях 3, а і, наприклад, на вільних кінцях пластинчатих пружин 12, які протилежним кінцем закріплені на маточині 1 (фіг.4). Цей варіант конструкції зубчатого вузла ланцюгового приводу також може мати в своєму складі диск 5 з прорізями б, в які входять в. виступи 7. Для розширення можливості регулювання передаточного відношення до маточини 1 та диску 5 може кріпитися пружинний елемент 8, як і у попередньому варіанті конструкції зубчатого вузла.The toothed segments 4 can be placed not only on the levers 3, but also, for example, on the free ends of the plate springs 12, which are fixed at the opposite end to the hub 1 (Fig. 4). This version of the design of the chain drive gear unit can also include a disc 5 with slots b, which include v. protrusions 7. To expand the possibility of adjusting the transmission ratio, a spring element 8 can be attached to the hub 1 and disk 5, as in the previous version of the gear unit design.

Можливі інші варіанти конструктивного виконання зубчатого вузла, але всі варіанти пов'язані між собою суттєвими ознаками, які викладені в першому пункті формули винаходу. 60 Нижче наведено опис роботи винаходу, що заявляється, коли він застосовується, наприклад, в якості ведучого зубчатого вузла ланцюгового приводу велосипеда.Other options for the design of the gear unit are possible, but all options are linked by essential features, which are set forth in the first clause of the claims. 60 Below is a description of the operation of the claimed invention when it is used, for example, as a driving gear assembly of a chain drive of a bicycle.

Зубчатий вузол монтують на осі, на якій встановлені педалі велосипеда. Коли педаль велосипеда обертається, частина ланцюга, передаючи обертання, натягується. Сила натягу ланцюга передається на зубчаті сегменти 4, з якими він зачеплений. Ця сила примушує важелі З повертатися на своїх осях 2. При цьому зубчаті 62 сегменти 4 наближаються до осі обертання зубчатого вузла. Таким чином змінюється умовний радіус зубчатого кола і, як наслідок, змінюється передаточне відношення. Для того, щоб важелі З пересувалися синхронно, зубчатий вузол має диск 5 з прорізями 6. По прорізях ковзають виступи 7, розміщені на вільних кінцях важелівThe gear assembly is mounted on the axis on which the bicycle pedals are mounted. When the bicycle pedal rotates, part of the chain, transmitting the rotation, is stretched. The tension force of the chain is transmitted to the toothed segments 4 with which it is engaged. This force forces the levers Z to rotate on their axes 2. At the same time, the toothed 62 segments 4 approach the axis of rotation of the toothed assembly. In this way, the conventional radius of the gear wheel changes and, as a result, the gear ratio changes. In order for the levers C to move synchronously, the gear unit has a disk 5 with slots 6. The protrusions 7, placed on the free ends of the levers, slide along the slots

З. Диск 5, обертаючись на маточині 1 пересуває всі важелі 3. Щоб зубчатий вузол міг автоматично змінювати радіус умовного зубчатого кола в залежності від сили натягу ланцюга в конструкцію уведений пружинний елемент 8 у вигляді спіральної пружини. Пружинний елемент 8 протидіє силі натягу ланцюга, діючи на важелі З через диск 5, на якому закріплений один кінець спіральної пружини. При радіальному переміщенні зубчатих сегментів 4, виступи 7 ковзають по прорізях б, змушуючи диск 5 обертатися і скручувати чи розкручувати спіральну пружину, яка другим кінцем закріплена за маточині 1. При збільшенні сили тиску на педалі велосипеда /о зубчатий вузол автоматично змінює радіус умовного зубчатого кола. При зменшенні зусилля спіральна пружина, розкручуючись, збільшує радіус умовного зубчатого кола. Змінюючи жорсткість спіральної пружини механізмом регулювання 11, можна змінювати силу зворотного зв'язку зубчатого вузла.C. Disk 5, rotating on the hub 1, moves all levers 3. So that the gear unit can automatically change the radius of the conventional gear wheel depending on the tension of the chain, a spring element 8 in the form of a spiral spring is introduced into the design. The spring element 8 opposes the tension force of the chain, acting on the lever C through the disc 5, on which one end of the spiral spring is fixed. During the radial movement of the toothed segments 4, the protrusions 7 slide along the slots b, causing the disc 5 to rotate and twist or untwist the spiral spring, which is attached to the hub 1 at the other end. When the force of pressure on the bicycle pedal /o increases, the gear unit automatically changes the radius of the conventional gear wheel . When the force is reduced, the spiral spring, untwisting, increases the radius of the conventional gear wheel. By changing the stiffness of the spiral spring with the adjustment mechanism 11, you can change the feedback force of the toothed assembly.

Зубчатий вузол ланцюгового приводу, зображений на фіг.4 працює аналогічним чином з тією різницею, що пластинчаті пружини 12, на відміну від важелів З, мають власну жорсткість у напрямку вигину їх ланцюгом і /5 Можуть самостійно повертатися у вихідне положення навіть без допомоги пружинного елементу 8. Таким чином, ця система може здійснювати регулювання передаточного відношення навіть без пружинного елементу 8 у вигляді спіральної пружини, яка не є конче необхідною в данному разі.The toothed unit of the chain drive shown in Fig. 4 works in a similar way with the difference that the plate springs 12, unlike the levers C, have their own stiffness in the direction of their bending by the chain and /5 Can independently return to the initial position even without the help of a spring element 8. Thus, this system can adjust the transmission ratio even without the spring element 8 in the form of a spiral spring, which is not absolutely necessary in this case.

Таким чином, як видно з наведеного вище опису роботи зубчатого вузла ланцюгового приводу, що заявляється, він має значні переваги щодо прототипу, оскільки зірочка, виконана у вигляді зубчатих сегментів, 2о замінює цілий набір зірочок, який має бути у прототипу, а разом з механізмом радіального переміщення зубчатих сегментів дає можливість виконувати функції цілого набору зірочок.Thus, as can be seen from the above description of the operation of the toothed unit of the claimed chain drive, it has significant advantages over the prototype, since the sprocket, made in the form of toothed segments, 2o replaces a whole set of sprockets that should be in the prototype, and together with the mechanism radial movement of toothed segments makes it possible to perform the functions of a whole set of sprockets.

Конструкція, що заявляється, дає можливість автоматично змінювати під навантаженням (і в залежності від нього) передаточне відношення або радіус умовного зубчатого кола в залежності від зусилля, яке передається.The proposed design makes it possible to automatically change under load (and depending on it) the gear ratio or the radius of the conventional gear wheel depending on the force being transmitted.

Для того, щоб змінити передаточне відношення, велосипедист вже не повинен значно зменшувати силу тиску на г педалі, та перемикачем вручну перекидати ланцюг на відповідну зірочку. Цей процес відбувається автоматично.In order to change the transmission ratio, the cyclist should no longer significantly reduce the force of pressure on the g pedal, and manually switch the chain to the corresponding sprocket. This process happens automatically.

Таким чином попереджується передчасний знос або пошкодження зубців зірочки і ланцюга, тому що ланцюг вже « не вигинається в боковому напрямку і зачіпляється із значно більшою кількістю зубців.In this way, premature wear or damage to the teeth of the sprocket and the chain is prevented, because the chain no longer "bends sideways" and engages with a significantly larger number of teeth.

Отже сукупність суттєвих ознак, що заявляється, забезпечує вирішення поставленого завдання і досягнення зазначеного в завданні технічного ефекту. «- зо Зубчатий вузол ланцюгового приводу знайде широке промислове застосування в ланцюгових приводах велосипедів, мопедів, мотоциклів, веломобілів тощо. Конструкція зубчатого вузла ланцюгового приводу проста, о не потребує спеціального устаткування для її виготовлення і може серійно випускатися в умовах звичайного о машинобудівного виробництва. «в)Therefore, the set of essential features that is claimed ensures the solution of the task and the achievement of the technical effect specified in the task. "- zo The toothed unit of the chain drive will find wide industrial application in the chain drives of bicycles, mopeds, motorcycles, velomobiles, etc. The design of the gear unit of the chain drive is simple, does not require special equipment for its manufacture and can be serially produced under the conditions of ordinary machine-building production. "in)

ЗоZo

Claims (8)

Формула винаходу оThe formula of the invention of 1. Зубчатий вузол ланцюгового приводу, що включає зірочку, який відрізняється тим, що зірочка виконана у вигляді, щонайменше, двох зубчатих сегментів, кожен з яких має, щонайменше, один зубець, а зубчатий вузол « 70 Має механізм радіального переміщення цих зубчатих сегментів. з с 2. Зубчатий вузол за п. 1, який відрізняється тим, що механізм радіального переміщення зубчатих сегментів виконаний у вигляді встановлених на маточині важелів, один кінець кожного з яких встановлений з можливістю :з» повороту навколо осі, неспіввісної з віссю обертання зубчатого вузла, а на вільних кінцях важелів розміщені зубчаті сегменти.1. A toothed assembly of a chain drive, including a sprocket, which is characterized by the fact that the sprocket is made in the form of at least two toothed segments, each of which has at least one tooth, and the toothed assembly « 70 has a mechanism for radial movement of these toothed segments. from c 2. A toothed unit according to claim 1, which is characterized by the fact that the mechanism of radial movement of toothed segments is made in the form of levers installed on the hub, one end of each of which is installed with the possibility of "z" rotation around an axis that is not aligned with the axis of rotation of the toothed unit, and toothed segments are placed on the free ends of the levers. З. Зубчатий вузол за п. 1, який відрізняється тим, що механізм радіального переміщення зубчатих сегментів б виконаний у вигляді пластинчатих пружин, один з кінців кожної з яких закріплений на маточині, а на вільних кінцях пластинчатих пружин розміщені зубчаті сегменти.Z. The toothed unit according to claim 1, which differs in that the mechanism for the radial movement of the toothed segments is made in the form of plate springs, one of the ends of each of which is fixed to the hub, and toothed segments are placed on the free ends of the plate springs. о at 4. Зубчатий вузол за пп. 1-3, який відрізняється тим, що зубчаті сегменти виконані змінними.4. A toothed assembly according to claims 1-3, which differs in that the toothed segments are alternately made. о at 5. Зубчатий вузол за пп. 1-4, який відрізняється тим, що він має співвісний з віссю обертання зубчатого Вузпа диск з прорізями, в які входять виступи, розміщені на вільних кінцях важелів або пластинчатих пружин.5. A toothed assembly according to claims 1-4, which is characterized by the fact that it has a disc with slots, which are coaxial with the axis of rotation of the toothed assembly, and include protrusions placed on the free ends of the levers or plate springs. о at 6. Зубчатий вузол за пп. 1-5, який відрізняється тим, що він має пружинний елемент для регулювання щк передаточного відношення в залежності від зусилля, яке передається, шляхом зміни відстані в радіальному напрямку зубчатих сегментів від осі обертання зубчатого вузла.6. A toothed unit according to claims 1-5, which is characterized by the fact that it has a spring element for adjusting the gear ratio depending on the force that is transmitted, by changing the distance in the radial direction of the toothed segments from the axis of rotation of the toothed unit. 7. Зубчатий вузол за п. 6, який відрізняється тим, що пружинний елемент виконаний у вигляді спіральної вв пружини, один кінець якої жорстко закріплений на маточині, а інший - на диску з прорізями.7. A toothed unit according to claim 6, which is characterized by the fact that the spring element is made in the form of a spiral VV spring, one end of which is rigidly fixed on the hub, and the other - on a disk with slots. 8. Зубчатий вузол за п. 7, який відрізняється тим, що пружинний елемент має механізм регулювання Р» жорсткості пружини. 60 б58. A toothed assembly according to claim 7, which is characterized by the fact that the spring element has a mechanism for adjusting the spring stiffness P». 60 b5