Система подвески мотоцикла, а также звездочка для такой системы

Система подвески мотоцикла, а также звездочка для такой системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к звездочке и, более конкретно, к составной звездочке, содержащей полимерное кольцо, установленное на металлической ступице со стопорными элементами и поперечным выступом.

Звездочки хорошо известны в системе силовой передачи. Две или более звездочек могут быть соединены ремнем, цепью или другим гибким элементом, выдерживающим нагрузки на растяжение. Звездочка может иметь плоскую несущую поверхность или содержать поперечно расположенные зубцы или пазы.

Звездочки согласно предшествующему уровню техники являются в основном цельными, это означает, что корпус такой звездочки и зубцы выполнены или выточены из одного и того же материала. Этот материал может быть металлом, пластмассой или другим достаточно прочным материалом. В других случаях зубцы звездочки являются съемными. Это позволяет производить индивидуальную замену зубцов, обеспечивая длительный срок эксплуатации звездочки. Звездочки такого вида, относящиеся к предшествующему уровню техники, выполняются из металла, такого как сталь, и используются для выполнения тяжелой работы, например в землеройной технике.

Примером в данной области техники является патент US 4752281, в котором раскрыта ведущая звездочка в сборе, имеющая опорную ступицу и множество съемных зубцов.

Также примером в данной области техники является патент GB 2064708, в котором раскрыто составное зубчатое колесо или звездочка, у которой имеется внешний участок с зубцами, образованный из полоски замкнутого отформованного гибкого приводного ременного устройства, прикрепленного к ободу центрального диска или заготовки зубчатого колеса или звездочки.

Имеются также ссылки на совместную заявку с номером 10/404,181, поданную 31 марта 2003 г. тем же самым изобретателем, что и изобретатель настоящего изобретения, где раскрывается составная звездочка, имеющая неметаллическое кольцо для зацепления с приводным элементом.

В звездочках согласно предшествующему уровню техники не предполагается использование ступицы со съемной рабочей поверхностью, прикрепленной к ступице с помощью стопорного кольца и поперечных выступов для предотвращения вращения.

При этом требуется такая составная звездочка, которая бы имела ступицу со съемной рабочей поверхностью, прикрепленной к ступице стопорными элементами, и поперечными выступами для предотвращения вращения между этой ступицей и съемной рабочей поверхностью. Настоящее изобретение отвечает этому требованию.

Основной целью настоящего изобретения является создание составной звездочки, имеющей ступицу со съемной рабочей поверхностью, прикрепленной к ступице стопорными элементами, и с поперечными выступами для предотвращения вращения между ступицей и съемной рабочей поверхностью.

Согласно одному объекту настоящего изобретения создана система подвески мотоцикла, содержащая первую звездочку, включающую в себя ступицу, имеющую поперечный паз на внешней поверхности; кольцо, зацепленное со ступицей, при этом кольцо имеет поверхность для зацепления с ремнем; стопорный элемент, зацепленный со ступицей для удерживания кольца на ступице; при этом кольцо имеет профиль и выступ на своей внутренней поверхности для взаимного зацепления с пазом; звездочка присоединена к колесу; и кольцо выполнено из полимерного материала; элемент рамы; шарнирный рычаг, шарнирно присоединенный к элементу рамы в точке поворота; при этом упомянутое колесо присоединено с помощью оси к шарнирному рычагу; амортизирующий элемент, размещенный так, что он соединяет шарнирный рычаг и раму; и вторую звездочку, расположенную во взаимодействии с первой звездочкой.

Предпочтительно ступица дополнительно содержит периферийный паз для размещения стопорного элемента.

Предпочтительно указанный стопорный элемент представляет собой стопорное кольцо.

Предпочтительно указанное кольцо имеет зубчатый профиль.

Согласно другому объекту настоящего изобретения создана звездочка системы подвески мотоцикла, содержащая ступицу; кольцо, зацепленное со ступицей с помощью адгезивного материала, при этом кольцо имеет профиль на своей внешней поверхности для зацепления с ремнем и радиально направленный выступ, проходящий поперечно на внутренней поверхности кольца, при этом кольцо имеет внутренний диаметр, меньший, чем внешний диаметр ступицы; причем ступица содержит паз для взаимного зацепления с выступом; а кольцо выполнено из полиуретана.

Другие объекты настоящего изобретения будут указаны или станут очевидными из нижеприведенного описания настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - поперечное сечение звездочки согласно настоящему изобретению;

фиг.2 - частичный вид в плоскости звездочки согласно настоящему изобретению по линии А-А с Фиг.1;

фиг.3 - сечение альтернативного варианта воплощения;

фиг.4 - сечение альтернативного варианта воплощения;

фиг.5 - сечение альтернативного варианта воплощения;

фиг.6 - сечение альтернативного варианта воплощения;

фиг.7 - сечение альтернативного варианта воплощения;

фиг.8 - сечение альтернативного варианта воплощения;

фиг.9 - сечение альтернативного варианта воплощения;

фиг.10 - вид сбоку звездочки согласно настоящему изобретению, используемой в системе вторичного привода и подвески мотоцикла.

На фиг.1 показано поперечное сечение звездочки согласно настоящему изобретению. Составная звездочка 100 в основном представляет собой ступицу 10 и кольцо 20.

Ступица 10 имеет внешний обод 11. Внешний обод 11 содержит радиальный выступ или выступ 12. Ступица 10 может быть выполнена из любого подходящего для передачи крутящего момента материала, причем как металлического, так и неметаллического; при этом в качестве неограничивающего примера можно упомянуть сталь, нержавеющую сталь с закаленной рабочей поверхностью, алюминий, а также эквивалентные им материалы или любую комбинацию из перечисленных материалов.

Кольцевой элемент или кольцо 20 представляет собой фланец 21, расположенный на одной стороне кольца для удерживания расположенного на нем ремня. Кольцо 20 также содержит внешний профиль, например зубчатый профиль для сцепления с ремнем, включающий пазы 210, расположенные между зубцами 22 (см. фиг.2). В двигателях мотоциклов используется зубчатый ремень, называемый также синхронным ремнем. Кольцо 20 может также содержать плоский профиль или профиль с выемкой. Кольцо 20 выполняется из полимерного материала, а именно из формованной термоотверждающейся пластмассы или термопластической пластмассы, включая, но не ограничиваясь, такими материалами, как полиуретан, полиамид, полистирол, полиэтилен и комбинацию из двух или более перечисленных компонентов и их эквивалентов. Например, кольцо 20 может включать адипрен L-325, представляющий собой жидкий уретановый эластомер, который методом вулканизации может быть превращен в прочный резиноподобный твердый материал в результате химической реакции терминальных изоцианатных групп с составами, включающими полиамин или полиол. После вулканизации L-325 превращается в твердые прочные материалы, которые по своим показателям прочности приближаются к конструкционному пластику. L-325 обычно обладает высокой ударопрочностью и сопротивлением к трению и деформации, обладая при этом упругостью и способностью расширяться. Вулканизат L-325 обладает стойкостью к теплу, воде, озону, маслам и большинству растворителей.

Использование термоотверждающего материала или термопластичного материала имеет преимущество в том, что он обладает улучшенной сопротивляемостью к воздействию на него частичек мусора, скапливающихся между ремнем и кольцом 20. Это кольцо лучше подходит для выполнения своих функций, чем металлические звездочки согласно предшествующему уровню техники, позволяя кольцу частично гасить силу проникновения мусора, которая бы в противном случае полностью поглощалась ремнем, способствуя, таким образом, его выходу из строя. Кольцо 20 также может быть выполнено из металла.

Кольцо 20, имеющее радиус ID1, отлито под давлением в обычных условиях окружающей среды. Внешняя поверхность 16 внешнего обода 11 имеет радиус ID2. Выступ 12 имеет радиус ID3. Радиус ID3 больше, чем ID1. Отношение между ID1, ID2 и ID3 представляет собой функцию коэффициента теплового расширения кольца 20. Желательно, чтобы кольцо расширялось до такой степени, чтобы после нагрева его можно было скользящим движением или нажатием насадить на обод 11, опираясь на поверхность 16. После остывания кольцо снова сжимается до размера ID1.

Стопорный элемент или кольцо 13 сцепляется с периферийным пазом 14 на ободе 11. Стопорное кольцо 13 предотвращает боковое движение и удерживает кольцо 20 на внешней поверхности 16. В качестве неограничивающего примера можно упомянуть кольцо, изготовленное Smalley Steel Ring Company, деталь с номером WS-1100, пригодное для использования в настоящем изобретении.

Чтобы собрать составную звездочку, кольцо 20 подвергают нагреву, что необходимо для небольшого размягчения и расширения этого кольца. При этом температура его нагрева находится в диапазоне приблизительно от 65°С до 175°С. Нагревание кольца увеличивает радиус ID1 в соответствии с коэффициентом теплового расширения материала, из которого выполнено это кольцо. Затем кольцо 20 прижимается к поверхности 16 и сцепляется с ней. Выступы 17 выровнены с пазами 15 и сцепляются с ними. Во время этой процедуры ступица 10 находится при температуре окружающей среды, составляющей приблизительно 23°С. Как только кольцо 20 остывает и сжимается, возвращаясь к размеру ID1, оно, таким образом, механически фиксируется на ступице 10. При этом стопорное кольцо 13 защелкивается в пазу 14.

В другом варианте воплощения стопорное кольцо не используется. Кольцо 20 удерживается на месте благодаря разнице радиальных размеров между ID1 и ID3. А именно, ID3 имеет достаточную величину, чтобы предотвратить отделение кольца 20 от звездочки после того, как оно, остывая, образует неподвижную посадку между этим кольцом и ступицей.

Подобным же образом может быть установлено и металлическое кольцо, которое нагревается для частичного расширения и затем надевается на ступицу, которая имеет температуру окружающей среды. Чтобы удерживать металлическое кольцо 20 на месте, используется стопорное кольцо 13. В варианте воплощения, где задействован металл, может использоваться нержавеющая сталь с закаленной несущей поверхностью. Чтобы прикрепить ступицу 10 к известному в данной области техники мотоциклетному колесу W, используются болты (не показаны), проходящие через отверстие 19.

Фиг.2 является частичным видом в плоскости звездочки согласно изобретению по линии А-А с фиг.1. Пазы 210 и зубцы 22 могут иметь любой профиль, известный в данной области техники.

Кольцо 20 содержит выступы 17, которые проходят поперек ширины кольца по внутренней поверхности кольца 18. Пазы 15, в которые входят эти выступы, расположены на внешней поверхности 16. Пазы 15 для выступов ориентированы поперек для взаимного зацепления с выступами 17, когда кольцо 20 насажено на внешнюю поверхность 16. Пазы 15 имеют несколько большую глубину, чем высота соответствующего выступа, чтобы облегчить введение и устранить радиальное взаимное влияние между выступом и пазом (см. зазор G). Выступы 17 фиксируют кольцо на ступице так, что при относительном вращательном движении кольца и ступицы не возникает излишний крутящий момент.

Некоторые пары выступов 17 и пазов 15 могут отстоять по периферии таким образом, чтобы создать определенную заданную конфигурацию, благодаря которой кольцо 20 и ступица 10 могут быть определенным образом ориентированы относительно друг друга. Например, расстояние между двумя парами выступ-паз может быть меньше, чем расстояние между другой парой выступ-паз. Такое заданное положение может использоваться для обеспечения определенного желательного взаимодействия между кольцом и звездочкой.

Поверхность 16 может быть обработана каким-нибудь известным адгезивом для прикрепления кольца 20 к ступице 10. Например, для этой цели можно использовать любой эпоксидный клей, подходящий для определенной температуры и материалов, включая, но не ограничиваясь ею, марку ЗМ серии 800, как, например, эпоксидный клей ЗМ DP810™. Более того, неподвижная посадка может быть осуществлена в том случае, когда ID2 больше, чем ID1, при температуре окружающей среды. Любой из этих способов фиксированного прикрепления кольца к ступице служит для запирания кольца на ступице, препятствуя, таким образом, его перемещению относительно ступицы при передаче крутящего момента.

Предлагаемую согласно настоящему изобретению звездочку технически легче обслуживать. Как только зубчатый профиль достигает определенной степени износа, внешнее кольцо 20 может быть простым образом снято и заменено. Такая возможность устраняет потребность в замене всей звездочки целиком, равно как и потребность в снятии звездочки целиком с колеса транспортного средства.

Звездочка, колесо транспортного средства и шина представляют собой важную часть неподрессоренной массы задней подвески мотоцикла. Уменьшение неподрессоренной массы может значительно улучшить показатели управляемости мотоцикла. Предлагаемая согласно изобретению звездочка предназначена для такой цели. Использование термопластичного кольца 20 значительно сокращает массу звездочки. Например, средняя плотность для инструментальной стали составляет - 8,7 г/куб.см, или 546 фунтов/куб.фут. Средняя плотность полиуретана составляет 1,3 г/куб.см, или 82 фунта/куб.фут. Такое различие в плотности обеспечивает значительное снижение массы как отдельной составной системы шкива, так и значительное сокращение массы в системе, задействующей множественные сложные шкивы.

Использование предлагаемой согласно изобретению звездочки в задней подвеске обычного мотоцикла может привести к снижению неподрессоренной массы примерно на 676 граммов. Например, обычная алюминиевая звездочка, колесо, тормозной диск, монтажные болты (5) и шина вместе весят 21,12 килограмма. Та же комбинация с использованием предлагаемой согласно изобретению составной звездочки весит 20,45 килограмма. А именно, металлическая звездочка известного типа, используемая в упомянутой системе, весит 2,832 грамма, в то время как составная звездочка с идентичными физическими параметрами весит 2,147 граммов, что приводит к сокращению массы звездочки примерно на 25%. Это также напрямую относится и к другим компонентам подвески, таким как амортизаторы, облегчая условия обслуживания и влияя, таким образом, на общую стоимость.

На фиг.3 показано сечение альтернативного варианта воплощения. В этом альтернативном варианте воплощения выступ 12 заменен еще одним стопорным кольцом 13а. Этот вариант воплощения содержит стопорное кольцо на каждой стороне кольца 20. При этом кольцо 20 может быть установлено или снято с обода 11 с любой стороны. Замена металлического выступа 12 на паз 14а и стопорное кольцо 13а также приводит к сокращению чистой массы.

На фиг.4 показано сечение альтернативного варианта воплощения. В этом альтернативном варианте воплощения стопорное кольцо 13 заменено еще одним выступом 12. Этот вариант воплощения содержит выступ 12 на каждой стороне кольца 20. При этом кольцо 20 может быть установлено или снято с обода 11 с любой стороны.

На фиг.5 показано сечение альтернативного варианта воплощения. В этом варианте воплощения фланец 70 проходит радиально от стороны обода 11. Стопорное кольцо 13 зацеплено с пазом 14. Кольцо 20 удерживается между стопорным кольцом 13 и фланцем 70.

На фиг.6 показано сечение альтернативного варианта воплощения. В этом варианте воплощения фланец 70 проходит радиально от стороны обода 11. Напротив фланца 70 на ободе 11 расположен выступ. Кольцо 20 удерживается между выступом 13 и фланцем 70. Чтобы вставить кольцо 20, его нагревают до температуры, приведенной в данном описании. Затем кольцо 20 прижимается к выступу 12. По мере остывания кольцо 20 сжимается в радиусе, оказываясь, таким образом, механически зажатым между выступом 12 и фланцем 70.

На фиг.7 показано сечение альтернативного варианта воплощения. Вариант воплощения с фиг.7 является тем же самым, что и вариант воплощения, описанный со ссылкой на фиг.3, за исключением того, что этот вариант воплощения содержит два кольца 20. Каждое из колец 20 является таким же, как на фиг.2. Каждое кольцо 20 имеет ширину (W), которая позволяет двум кольцам 20 быть установленным на ободе 11 бок о бок. Выступы 17 и пазы 15 обеспечивают надлежащее выравнивание этих двух колец.

На фиг.8 показано сечение альтернативного варианта воплощения. Вариант воплощения с фиг.8 является тем же самым, что и вариант воплощения, описанный со ссылкой на фиг.4, за исключением того, что этот вариант воплощения содержит два кольца 20. Каждое из колец 20 является таким же, как на фиг.2. Каждое кольцо 20 имеет ширину (W, см. фиг.7), которая позволяет двум кольцам 20 быть установленным на ободе 11 бок о бок. Выступы 17 и пазы 15 обеспечивают надлежащее выравнивание этих двух колец.

На фиг.9 показано сечение альтернативного варианта воплощения. В этом варианте воплощения нет ни стопорного кольца, ни выступа, чтобы удерживать кольцо 20 на ободе 11. Кольцо 20 имеет внутренний диаметр, несколько меньший, чем внешний диаметр обода 11. Кольцо 20 подвергается нагреву, как это описано в данном описании. Затем кольцо 20 прижимается к ободу 11 и оставляется для остывания. Эта операция приводит к неподвижной посадке между кольцом 20 и ободом 11. Выступы 17 и пазы 15 являются такими же, как описано со ссылкой на фиг.2.

Поверхность 16 может быть обработана каким-либо известным адгезивом, чтобы дополнительно прикрепить кольцо 20 к ступице 10. Например, для этой цели можно использовать любой эпоксидный клей, подходящий для определенной температуры и материалов, включая, но не ограничиваясь ею, марку ЗМ серии 800, как, например, эпоксидный клей ЗМ DP810™. Более того, неподвижная посадка может быть осуществлена в том случае, когда при температуре окружающей среды ID2 имеет больший размер, чем ID1. Любой из этих способов фиксированного прикрепления кольца к ступице служит для запирания кольца на ступице, препятствуя, таким образом, его перемещению относительно ступицы при передаче крутящего момента.

В альтернативном варианте воплощения кольцо 20 отливается на месте на ободе 11, используя известные в данной области приемы.

На фиг.10 показан вид сбоку звездочки согласно изобретению, используемой в системе вторичного привода и подвески мотоцикла. Известная подвеска содержит шарнирный рычаг SA, присоединенный к элементу F рамы в точке вращения Р. Между рамой F и шарнирным рычагом SA расположен амортизатор SH, служащий для подвески рамы и поглощения и гашения толчков от неровной поверхности дороги. Трансмиссионная звездочка TS, присоединенная к известному в данной области вторичному валу коробки передач (не показан), зацеплена со звездочкой 100 согласно изобретению на заднем колесе WH и шине Т с помощью замкнутого элемента В. Заднее колесо WH присоединено с помощью оси А к шарнирному рычагу SA. Замкнутый элемент В представляет собой зубчатый ремень. Составная звездочка 100 в данном случае является такой, как описано выше. Явным преимуществом предлагаемой согласно изобретению звездочки является тот факт, что когда кольцо 20 изнашивается в результате эксплуатации, его можно легко и недорого заменить. Причем заменять требуется только изнашивающееся кольцо 20. Обод и втулка звездочки в замене не нуждаются. В противоположность этому изношенную металлическую звездочку согласно предшествующему уровню техники необходимо менять целиком.

Хотя в данном тексте были описаны различные варианты воплощения настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что в конструкцию и соотношение деталей настоящего изобретения могут быть внесены изменения, не выходя из объема и идеи описанного здесь изобретения.

1. Система подвески мотоцикла, содержащая

первую звездочку, включающую в себя

ступицу, имеющую поперечный паз на внешней поверхности;

кольцо, зацепленное со ступицей, при этом кольцо имеет поверхность для зацепления с ремнем;

стопорный элемент, зацепленный со ступицей для удерживания кольца на ступице;

при этом кольцо имеет профиль и выступ на своей внутренней поверхности для взаимного зацепления с пазом, звездочка присоединена к колесу и кольцо выполнено из полимерного материала;

элемент рамы;

шарнирный рычаг, шарнирно присоединенный к элементу рамы в точке поворота;

при этом упомянутое колесо присоединено с помощью оси к шарнирному рычагу;

амортизирующий элемент, размещенный так, что он соединяет шарнирный рычаг и раму; и

вторую звездочку, расположенную во взаимодействии с первой звездочкой.

2. Система по п.1, в которой ступица дополнительно содержит периферийный паз для размещения стопорного элемента.

3. Система по п.1, в которой указанный стопорный элемент представляет собой стопорное кольцо.

4. Система по п.1, в которой указанное кольцо имеет зубчатый профиль.

5. Звездочка системы подвески мотоцикла, содержащая

ступицу;

кольцо, зацепленное со ступицей с помощью адгезивного материала, при этом кольцо имеет профиль на своей внешней поверхности для зацепления с ремнем и радиально направленный выступ, проходящий поперечно на внутренней поверхности кольца, при этом кольцо имеет внутренний диаметр, меньший, чем внешний диаметр ступицы;

причем ступица содержит паз для взаимного зацепления с выступом, а кольцо выполнено из полиуретана.