Многоскоростной велоавтомат

На отечественном рынке показалось на данный момент множество импортных велосипедов с громадным (более чем десятка) числом скоростей. Но завораживают такие автомобили, пожалуй, лишь юнцов. Знатоки знают, что воспользоваться всеми скоростями полностью все равно нереально: непросто кроме того верно выбрать нужную передачу, а довольно часто переключать их на ходу не только утомительно, но и небезопасно.

Так как переключение требуется в большинстве случаев в непростых условиях перемещения либо на поворотах, в то время, когда руки должны надежно удерживать руль, а одной из них сейчас приходится манипулировать манеткой. Как мы знаем, у машин всего 4 — 5 скоростей,,да и то водители предпочитают перейти на автоматику.

За границей производят многоскоростные втулки заднего ведущего колеса (к примеру, с планетарным редуктором либо гидромеханические), снабжающие автоматическое и плавное изменение передаточного отношения. Но их кпд существенно ниже, чем у простой цепной передачи.

Непременно, прогулки и катание на велосипеде с таковой втулкой беззаботны и приятны, но в туристических поездках либо спортивных состязаниях большие утраты мышечной энергии нежелательны, другими словами втулки с таковой автоматикой неприемлемы.

Я сконструировал многоскоростную втулку заднего колеса с автоматическим переключением передач, фактически имеющую тот же кпд, что и стандартные втулки туристских и спортивных велосипедов с ручным переключением.

По габаритным и монтажным размерам созданная втулка приблизительно такая же, как и втулки дорожных велосипедов с ножным тормозом, исходя из этого ее без неприятностей возможно засунуть в стандартное колесо. А вот привод ручного переключения скоростей (долгие тросики, рычажки и манетки) возможно выкинуть за ненадобностью. Наряду с этим велосипед не только чуть полегчает, но и превратится в велосипед-автомат без избыточной утраты энергии.

Переключение скоростей происходит не смотря на то, что и машинально, но хороши—перебросом цепи со звездочки на звездочку. Руководит же перебросом сама втулка. Задача велосипедиста наряду с этим—только крутить педали с приемлемой и эргономичной частотой.

Рис. 1. Многоскоростная втулка автоматического переключения скоростей:

1 —задняя вилка велосипеда; 2—цепной привод (цепь t = 12,7); 3—каретка переключения скоростей (стандартная); 4—трос; 5—блок звездочек; 6 — втулка автоматического переключения скоростей; 7—спицы заднего ведущего колеса

Рис. 2. Многоскоростная втулка с автоматическим переключением передач:

1 —спица колеса (36 шт.); 2—корпус втулки (сталь 45); 3—упругая часть шпонки (резина); 4—заклепка (Ст3, O2, L5,2 шт.); 5—шпонка (сталь 45, лист s1); 6—управляющее кольцо (сталь 45); 7—резьбовая полумуфта z=34, m = 0,5 (сталь 45); 8—пружина (проволока O1); 9—шпенек с резьбой М3 стакана (сталь 45,2 шт.); 10—стакан(Ст3); 11—тяга (кордовая нить O1, 2 шт.); 12—блочок (Ст3, 2 шт.); 13—ось блочка (проволока O1, 2 шт.); 14—шарик громадного подшипника O4 (12 шт.); 15—сепаратор громадного подшипника (Ст3); 16—собачка (сталь 40Х, 3шт.); 17—пружина собачки (проволока O0,4,3 шт.); 18—перо вилки велосипеда; 19—крепления тяги на грузике (винт М2х4,2 шт.); 20—ведущий грузик с пазиком (сталь 45); 21 —ведущий грузик с бобышкой (сталь 45); 22—ведомый грузик с пазиком (сталь 45); 23—ведомый грузик с бобышкой (сталь 45); 24—ступица с блоком звездочек; 25—ось заднего колеса (сталь 45); 26—гайка М 10×1,25 (сталь 40Х, 2 шт.); 27—гайка крепления оплетки троса М10х1,25 (сталь 40Х, рифленая поверхность); 28—трос O2,5 в боуденовской оплетке; 29—внутренний конус малого подшипника (ШХ15, 2 шт.); 30—шарик малого подшипника (8×2 шт.); 31 —сепаратор малого подшипника (Ст3, 2 шт.); 32—гайка затяжения внутреннего конуса среднего подшипника (сталь 45, круг 35); 33—внутренний конус среднего подшипника (ШХ15, круг 34); 34—шарик среднего подшипника 04 (8 шт.); 35—сепаратор среднего подшипника (Ст3, круг 38,5); 36—ось поворота грузиков (сталь 40Х, 4 шт.); 37—винт М3 крепления храповика к ступице блока звездочек (12 шт.); 38—храповик (сталь 45, круг 80); 39—ступица (сталь 45); 40—штифт (сталь 40Х, круг 4,2 шт.); 41 —планка (сталь 45); 42—сухарь (Ст3, круг 16) с запорным кольцом (проволока O1); 43—гильза аккуратного звена (сталь 45); 44—резьбовая втулка Tr16x6(p2)L аккуратного звена (сталь 45); 45 —гайка Tr16x6(p2)L аккуратного звена (сталь 45); 46—упорное кольцо реверсивной полумуфты; 47—упорное кольцо сателлита; 48—полумуфта реверсивная z = 62, m = 0,5 (сталь 45); 49—сателлит z = 14, m = 0,5 (сталь 45); 50—ось сателлита (сталь 45,04, 2 шт.); 51 —крышка втулки (сталь 45, круг 60); 52—наружный конус малого подшипника; 53—гайка М10х1,25, левая (сталь 40Х, круг 25, 2 шт.)

Звенья механизма автоматического переключения скоростей, смонтированные на оси заднего колеса:

а — кольцо находится в нейтральном положении; б — кольцо находится в зацеплении с резьбовой полумуфтой

Целый механизм автоматического переключения скоростей (трансформации вращающего момента) размещен в корпусе втулки на неподвижной оси ведущего заднего колеса. Условно механизм возможно поделить на пара звеньев: задающее, управляющее, регулирующее, выполняющее и переключающее, не смотря на то, что последнее находится уже за пределами втулки.

Об условности деления приходится оговориться вследствие того что это все-таки пограничные детали и цельный механизм соседствующих звеньев с полным правом возможно отнести и к прошлому, и к последующему звену.

Задающее звено складывается из ступицы 39, четырех полукольцевых грузиков 20,21,22, 23, двух эластичных тяг 11 (связывающих грузики с управляющим кольцом 6), нормально разжатой стакана и 8 пружины возврата 10, в который упирается пружина, и еще шпонки.

Шпонка составная: содержит упругую часть — резиновую 3 и твёрдую—металлическую 5. Закреплена шпонка на корпусе втулки 2 двумя заклепками 4.

Грузики условно возможно подразделить на пары: ведущие 20, 21 и ведомые 22, 23. Любой из грузиков навешивается на собственную ось 36. Оси впрессованы в ступицу 39 с диаметрально противоположных от центра сторон по две штуки.

Наряду с этим ведомый и ведущий грузики (также попарно) объединены штифтом 40, любой из которых также впрессован в отверстие ведущего грузика. В ведомом грузике для штифта выполнен круглый паз. Вращаясь вместе с ступицей 2 и втулкой 39, грузики раздвигаются под действием центробежной силы либо снова сдвигаются под действием пружины возврата 8 при уменьшении скорости вращения колеса.

Управляющее звено складывается из управляющего кольца 6 с прорезью для шпонки и двух полумуфт: резьбовой 7 и реверсивной 48 с сателлитами 49. Резьбовая полу-муфта в правой собственной части (со стороны блока звездочек) имеет форму двурогой вилки, а левая часть—цилиндрическая. В данной части полумуфта имеет внутреннюю левую резьбу М 12×0,5 и навинчена на участок оси с такой же наружной резьбой.

Реверсивная полумуфта 48 выполнена в форме двухступенчатого цилиндра.

Правая часть полумуфты насажена на резьбовую полумуфту вольно, а левая—через два сателлита. Для этого у обеих полумуфт нарезаны соответствующие зубья с модулем т = 0,5 мм: у резьбовой—снаружи, а у реверсивной — изнутри. Сателлиты снабжают возможность обратного вращения реверсивной полумуфты по отношению к резьбовой, что позволяет переключать скорость с более высокой на пониженную.

Управляющее звено снабжает последовательное переключение скоростей как с низшей до высшей, так и обратно, и четкую работу механизма.

Аккуратное звено складывается из резьбовой втулки 44, напрессованной на участок оси 25 диаметром 10 мм, гайки 45 и посаженной на нее с натягом по диаметру 20 мм (в ходе сборки втулки) гильзы 43.

гайка и Втулка имеют резьбу Tr16х6(Р2)L—трапецеидальную левую трехзаходную с шагом 2 мм, лишь втулка—наружную, а гайка—внутреннюю.

Наряду с этим аккуратное звено имеет постоянную подвижную сообщение с управляющим звеном через вилку резьбовой полумуфты 7, входящую в пазы ободка гильзы.

Переключающее звено складывается из обычной 28 каретки и троса многоскоростного велосипеда. Трос связан с гильзой аккуратного звена при помощи планки 41 и сухаря 42 с запорным кольцом. Планка перемещается в пазе оси, в то время в то время, когда гильза 43 скользит по ее поверхности.

Рис.

3. Схема перемещений управляющего кольца 6 относительно шпонки 3,5 при переключении скоростей (номера позиций совпадают с рис.2):

а—нейтральное положение (зубчики полумуфт и 6 управляющего кольца 7 и 48 не зацеплены и имеют зазор); б—зубчик управляющего кольца 6 находится в зацеплении с зубчиком резьбовой полумуфты 7—происходит переключение на повышенную скорость; в—зубчик управляющего кольца 6 находится в зацеплении с зубчиком реверсивной полумуфты 48—происходит переключение на пониженную скорость

Каретка перебрасывает приводную цепь как и на простом многоскоростном велосипеде, но лишь строго последовательно с одной звездочки на соседнюю.

К началу перемещения элементы втулки находятся в положении, представленном на рисунке 2. Цепь наряду с этим накинута на самую громадную звездочку, а между зубцами управляющего кольца 6, резьбовой и 7 реверсивной полумуфты48 имеются маленькие зазоры (порядка 0,5 мм).

С началом перемещения корпус втулки 2, а заодно с ней грузики 39 и ступица 20—23 начинают вращаться вместе с колесом. Корпус 2 через шпонку 5 заставляет вращаться и управляющее кольцо 6.

С повышением скорости под действием центробежной силы грузики 20—23 начинают раздвигаться и через тяги 11 воздействуют на управляющее кольцо 6, вынуждая его переместиться вправо (в сторону блока звездочек). Наряду с этим зазор между зубцами резьбовой полумуфты 6 и управляющего кольца 7 выбирается, зубцы входят в зацепление (практически на 0,5 мм) и резьбовая полумуфта 7 поворачивается на один оборот и перемещается на один виток по резьбе (ход 0,5 мм) оси 25.

Само же управляющее кольцо сейчас стенкой паза упирается в упругую резиновую часть 3 шпонки (рис. 3б) и за счет трения о нее перестает перемещаться на протяжении оси. полумуфты и 6 Зубчики кольца 7 по окончании ее поворота на один оборот выходят из зацепления, переставая вращение резьбовой полумуфты (это происходит в конце цикла переключения скорости).

За время контакта зубьев полумуфта 7 через собственную вилку, засунутую в пазы гильзы 43, заставляет ее вместе с запрессованной в нее гайкой 45 повернуться кроме этого на один оборот. Наряду с этим происходит перемещение аккуратного звена на протяжении оси вправо по трапецеидальной резьбе на один движение (для трехзаходной резьбы—на 3 шага, другими словами на 6 мм).

Сейчас натянутый трос 28 воздействует на механизм переключения скоростей (он штатный и на рисунке не продемонстрирован), а тот, со своей стороны, перекидывает цепь на соседнюю (меньшую) звездочку. При предстоящем повышении скорости циклы повторяются , пока цепь не окажется на самой маленькой звездочке—наряду с этим велосипедист будет двигаться с большой скоростью.

При понижении скорости грузики начнут сходиться, тяги ослабляться, а управляющее кольцо 6 под действием пружины 8 начнет смещаться влево до зацепления с реверсивной полумуфтой 48, заставляя ее повернуться. Наряду с этим реверсивная полумуфта развернёт резьбовую полумуфту 7 (но уже в противоположную сторону, чем при ускорении), которая, со своей стороны, вынудит повернуться кроме этого в обратную сторону и переместиться влево гильзу 43 с гайкой 45.

Последние подробности потянут через планку 41 за собой трос и вынудят механизм переключения перебросить цепь на громадную звездочку. Велосипедист наряду с этим может преодолевать подъемы, не увеличивая упрочнений на скорости и педали их вращения. Циклы переключения на пониженные скорости будут повторяться впредь до остановки велосипеда.

Каждое переключение скорости происходит в строгой последовательности, что поясняется графическим материалом, представленным на рисунке 3.

Напоследок пара рекомендаций по разработке сборки и изготовления.

Заготовки подробностей из стали 45 направляться подвергнуть улучшению (закалке и отпуску) до 35—42 HRC.

В ходе сборки механизма трущиеся поверхности подробностей нужно смазывать консистентной смазкой.

Положение стакана 10 (а следовательно, предварительное натяжение пружины) задающего звена регулируется перед поездкой посредством шпеньков 9 в зависимости от физических возможностей велосипедиста. Для этого нужно надавить в один момент на оба шпенька пальцами и передвинуть стакан в необходимое положение.

При отпускании шпеньков стакан снова самозаклинивается в корпусе втулки. В случае если велосипедист молод и полон сил, то стакан смещается дальше от блока звездочек, и напротив.

В. АЛЕШИН, инженер-конструктор

Игромир

Многоскоростной велоавтомат

Рандомные статьи:

Настройка переднего переключателя велосипеда

Похожие статьи, которые вам понравятся: