Ступінчаста механічна трансмісія

1. Ступінчаста механічна трансмісія, що містить корпус, виконаний з можливістю встановлення на транспортному засобі з педальним приводом, вихідний вал, виконаний з можливістю з'єднання його з засобом передачі крутного моменту на ведучий вал транспортного засобу, привідний вал, виконаний з можливістю з'єднання його з кривошипно-педальним механізмом транспортного засобу, вісь обертання якого розташована паралельно осі вихідного вала, ступінчастий редуктор, з'єднаний з корпусом, та засіб для переключання передач, яка відрізняється тим, що вихідний вал виконаний трубчастим, привідний вал встановлений співвісно в порожнині трубчастого вихідного вала, ступінчастий редуктор містить проміжний вал, встановлений паралельно привідному і вихідному валам, причому редуктор виконаний у вигляді, принаймні, трьох блоків пар зубчастих шестерень зовнішнього зачеплення з передаточними відношеннями необхідної величини, з яких шестерні одного блока жорстко закріплені, відповідно, на привідному та проміжному валах і постійно зчеп U 2 (13) 1 3 значну ширину заднього блока зірок, напрямна перемикача передач та пристрій підпружинювання ланцюга, знаходяться в зоні підвищеного ризику отримання механічних пошкоджень від зачеплень та ударів об зовнішні предмети, що збільшує кількість позапланових ремонтів з відповідними витратами часу та коштів; в) при вмиканні у взаємодію протилежних, відносно осі пересування, зірок переднього та заднього блоків, ланцюг працює зі значним перекосом що, значно прискорює його знос та збільшує механічні втрати в трансмісії, що приводить до його передчасного виходу з ладу та додаткових витрат на його заміну; г) конструктивна нездатність вказаної трансмісії передавати обертовий момент у зворотному напрямку унеможливлює режим гальмування велосипеду через кривошипно-педальний механізм; д) для повного вмикання нової передачі вибрана зірка повинна здійснити декілька обертів, без навантаження, для повного переходу ланцюга з натяжним механізмом на нову траєкторію, що вимагає розвитку спеціальних психомоторних навичок у велосипедиста; е) необхідність компактно компонувати блоки зірок, забезпечувати гнучкість ланцюга та малими зусиллями поперечно пересувати ланцюг по блока зірок унеможливлює використання трансмісії даного типу для вантажних велосипедів або велосипедів для людей з надлишковою вагою. Відома велосипедна механічна ступінчаста трансмісія за заявкою на винахід Китаю CN 101332854 А японської корпорації "Шімано" (SHIMANO KK), опублікована 31.12.2008, трансмісія складається з розміщених на валу маточини заднього колеса в герметичному несучому металевому корпусі механізму планетарного редуктора та гальмівного механізму. Ззовні корпусу прилаштований механізм керування переключенням передач. Недоліками даної велосипедної трансмісії є: а) висока концентрація взаємодіючих високоточних елементів конструкції, які працюють зі значними динамічними навантаженнями, у малому об'ємі маточини колеса, що вимагає додаткових витрат на використання дорогих конструктивних матеріалів та складних технологій обробки; б) малий об'єм та герметичний корпус трансмісії перешкоджають відводу тепла, що виділяється при роботі механізму, особливо гальмуванні, чим обмежують інтенсивність навантаження трансмісії; в) складність трансмісії вимагає спеціального обладнання для її монтажу, не допускає її обслуговування та ремонту поза межами спеціально обладнаних майстерень. Відома велосипедна механічна ступінчаста трансмісія, яка описана в заявці американської фірми SRAM CORP на Європейський патент за номером № ЕР1980484 (А1) з датою публікації: 15.10.2008. Дана ступінчаста механічна трансмісія транспортного засобу є найближчою за технічною суттю та результатом, що досягається, і вибрана за прототип. Прототип має педальний привод, містить корпус, виконаний з можливістю встановлення у нижній частині велосипедної рами; вихідний вал, встановлений на корпусі, з'єднаний з вихідним зубчастим колесом, яке передає крутний 67350 4 момент на ведучий вал транспортного засобу; привідний вал, виконаний з можливістю з'єднання його з кривошипно-педальним механізмом транспортного засобу, вісь обертання якого розташована співвісно осі вихідного вала; ступінчастий редуктор, з'єднаний з корпусом, виконаний у вигляді планетарного зубчастого механізму. Для переключання передач у трансмісії передбачений доволі складний засіб, який складається з запобіжника, хомута і змінювача руху. Недоліками даної ступінчастої трансмісії є: а) притаманна всім планетарним механізмам, висока технологічна складність, яка прямо підтверджується тим, що навіть на умовних схемах конструкції приведено більше сотні основних конструктивних елементів, що вимагає непродуктивних витрат на виготовлення значної кількості деталей з використанням дорогих конструкційних матеріалів та складних технологій обробки; б) складність трансмісії вимагає спеціального обладнання для її монтажу і не допускає її обслуговування та ремонту поза межами спеціально обладнаних майстерень. В основу корисної моделі поставлена задача створення конструкції ступінчастої механічної трансмісії транспортного засобу, в якій шляхом зміни виконання та компоновки привідного і вихідного валів стало б можливим використання зубчастого редуктора з зовнішнім зачепленням шестерень, що призводить до технологічного спрощення конструкції і здешевлення виробництва трансмісії при збереженні її масо-габаритних характеристик та довговічності не потребує додаткових навичок керування, забезпечує здійснення гальмування через кривошипно-педальний механізм, є простою в обслуговуванні та ремонті. Поставлена задача вирішена тим, що у ступінчастій механічній трансмісії транспортного засобу з педальним приводом, що містить корпус, виконаний з можливістю встановлення на транспортному засобі, вихідний вал, виконаний з можливістю з'єднання його з засобом передачі крутного моменту на ведучий вал транспортного засобу, привідний вал, виконаний з можливістю з'єднання його з кривошипно-педальним механізмом транспортного засобу, вісь обертання якого розташована паралельно осі вихідного вала, ступінчастий редуктор, з'єднаний з корпусом, та засіб для переключання передач, згідно з корисної моделлю, вихідний вал виконаний трубчастим, привідний вал встановлений співвісно в порожнині трубчастого вихідного вала, ступінчастий редуктор містить проміжний вал, встановлений паралельно вхідному і вихідному валам. При цьому редуктор виконаний у вигляді, принаймні, трьох блоків пар зубчастих шестерень зовнішнього зачеплення з передаточними відношеннями необхідної величини, з яких шестерні одного блока жорстко закріплені, відповідно, на вхідному та проміжному валах і постійно зчеплені між собою, одна шестірня з кожної пари шестерень інших блоків жорстко закріплена на вихідному валу, а друга шестірня кожної пари шестерень обертається вільно на проміжному валу і виконана з можливістю жорсткого її закріплення на цьому валу засобом для переключання передач. Виконання вихідного вала трубча 5 стим та розташування привідного вала в порожнині вихідного вала разом з додатковим введенням проміжного вала робить можливим застосування ступінчастого редуктора із пар шестерень зовнішнього зачеплення. При цьому зберігається компактність трансмісії, забезпечується простота конструкції та досягається високий показник ремонтопридатності. Переважним є виконання корисної моделі, при якому ступінчастий редуктор із засобом для переключання передач встановлені у корпусі, а проміжний вал редуктора закріплений у корпусі. При цьому шестерні трансмісії та деталі засобу переключення передач зберігаються від забруднення, а відтак, від небажаних стирань і поломок. Для ще більшого запобігання від забруднення ступінчастої механічної трансмісії транспортного засобу між корпусом і вихідним валом та між корпусом і привідним валом можуть бути встановлені ущільнення. Згідно з корисною моделлю засіб для переключання передач, переважно, має вигляд муфти, виконаної з можливістю її пересування по проміжному валу, зчеплення з однією з шестерень, що вільно обертаються на проміжному валу, і фіксації шестерні на цьому валу. Переважним є виконання корисною моделлю, при якому засіб для переключання передач має вигляд керованих шліцьових повзункових муфт з вильчастими водилами, а кожна шестірня, що входить у зачеплення з муфтою, має відповідні шліцьові пази. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де наведена кінематична схема велосипедної ступінчастої механічної трансмісії як приклад конкретного виконання трансмісії, що заявляється. Креслення, як і опис прикладу конкретного виконання велосипедної ступінчастої механічної трансмісії, наведені лише для ілюстрації корисної моделі і не обмежують обсяг прав, визначений її формулою. Зокрема, заявлена корисна модель може бути застосована на будь-якому іншому транспортному засобі з педальним приводом. Велосипедна механічна ступінчаста трансмісія інтегрована в нижню частину велосипедної рами. Для цього вона містить корпус 1, інтегрований в нижню частину рами, в корпусі розташований привідний вал 2, який одночасно є і валом кривошипно-педального механізму велосипеду, та вихідний вал 3, виконаний з можливістю з'єднання його з засобом передачі крутного моменту на ведучий вал велосипеда через розташовану на ньому ведучу зірочку 4 велосипедного ланцюгового механізму 5. Вихідний вал 3 виконаний трубчастим, а привідний вал 2 встановлений співвісно йому в його порожнині. З одного боку, привідний вал 2 трансмісії через підшипник опирається на корпус 1, з іншого, через підшипник на внутрішній діаметр вихідного трубчастого вала 3. В корпусі 1 закріплений також проміжний вал 6, що з обох боків через підшипники опирається на корпус 1 і встановлений паралельно привідному і вихідному валам. На валах 2, 3, 6 встановлені чотири блоки пар зубчастих шестерень (7-16) зовнішнього зачеплення, які утворюють редуктор. Блоки шестерень мають передаточні відношення необхідної величини, з 67350 6 яких шестерні 7, 8 одного блока жорстко закріплені, відповідно, на привідному та проміжному валах і постійно зчеплені між собою. Чотири шестерні 9, 11, 13, 15 з кожної пари шестерень інших блоків жорстко закріплені на вихідному валу 3, виконані вони з наростанням величини діаметрів, протилежним до величини діаметрів шестерень проміжного вала 6. Шестерні 10, 12, 14, 16, що встановлені на проміжному валу 6 та обертаються на ньому вільно. Зчіплюючись з відповідними шестернями 9, 11, 13, 15 вихідного вала 3, вони утворюють чотири шестеренчасті передачі зовнішнього зачеплення із заданими передаточними відношеннями. Трансмісія містить засіб для переключання передач, встановлений у корпусі 1 і виконаний у вигляді керованих шліцьових повзункових муфт 17, з виконаними в них кільцевими виточками, в які вводяться вилчасті водила 18, що мають заданий кут водіння навколо своєї осі, з іншого боку якої прилаштовані коромисла 19, які приводяться в дію гнучкими тросами від кондуктора вибору передач, що знаходиться на рулі велосипеду та умовно не показаний. Муфти шліцами жорстко поєднані з проміжним валом 6 у напрямку обертання, та здатні пересуватись по цих шліцах уздовж осі обертання до входження у зчеплення з однією із чотирьох шестерень 10, 12, 14, 16, які мають відповідні шліцьові пази, виконані з можливістю жорсткого закріплення шестерень 10, 12, 14, 16 на проміжному валу. Велосипедна ступінчаста механічна трансмісія працює наступним чином. Велосипедист, обертаючи кривошипно-педальний механізм з валом 3, через зубчасту передачу 7, 8 приводить в обертання проміжний вал 6 трансмісії. З проміжного вала трансмісії обертовий момент може передаватись на вихідний трубчастий вал 3 трансмісії однією з чотирьох можливих шестеренчастих передач (10-9, 12-11, 14-13, 16-15) з різним передаточним відношенням. Переводячи у відповідне положення кондуктор вибору передач, через гнучкі троси, коромисла 19 та водила 18, велосипедист зчіпляє одну з двох муфт 17 ковзання, з однією з чотирьох шестерень 10, 12, 14, 16, що до цього вільно оберталась на проміжному валу 6. Таким чином, з проміжного вала, через шліци, обертовий момент передається на повзункову муфту 17, далі через шліцьове з'єднання між повзунковою муфтою та відповідною шестірнею на одну з шестерень проміжного вала, далі через шестеренчасту передачу обертовий момент передається на вихідний трубчастий вал 3, з нього на ведучу зірку 4, що через велосипедний ланцюг 5 приводить в обертання ведуче колесо транспортного засобу. З ціллю недопущення самочинного виключення передач, водила 18 засобу для переключання передач обладнані триходовим пружинним замком що, з заданим пружиною зусиллям, фіксує повзункову муфту в одному із трьох положень: двох крайніх - при включенні передач та середньому нейтральному. Таким чином, у велосипедній ступінчастій механічній трансмісії, що заявляється, завдяки особливостям розташування привідного і вихідного валів та розташуванню її у корпусі, який може бути 7 виконаний герметичним, виникає можливість використання шестерень із зовнішнім зачепленням що, дозволяє, при збереженні масо-габаритних характеристик, технологічно спростити її конструк Комп’ютерна верстка А. Крулевський 67350 8 цію, зменшити її вартість, підвищити надійність та довговічність, значно покращити ремонтоздатність та спростити процес переключення передач. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601