АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПРИВОД ВЕЛОСИПЕДА, УВЕЛИЧИВАЮЩИЙ СКОРОСТЬ ЕГО ДВИЖЕНИЯ

Современный привод велосипеда с вращательными движениями рычагов педалей, с простой конструкцией и высокой технологичностью, не имеет альтернативы в широком диапазоне потребительских характеристик. Но он служит ограничителем на пути увеличения скорости движения велосипеда и реализации потенциала силы ног велосипедиста. Оба этих фактора ограничивают кинематика привода и предельная величина скорости движения ног велосипедиста. Изменение этого обстоятельства связывают с изменением вращательного движения рычагов педалей на качательное движение рычагов педалей.
Известна конструкция привода велосипеда, в котором использованы повышающая прямозубая передача с внутренним зацеплением и увеличенной длины рычаги педалей с возможностью совершать качательные движения, SU 1572914 А1 23.06.90. Ведущим звеном зубчатой передачи, установленной с обоих сторон вала заднего колеса, является зубчатый сектор, закрепленный на рычаге педали. Шестерня передачи, установленная на валу заднего колеса соосно, выполняет и функцию обоймы роликовой обгонной муфты, передающей крутящий момент на вал колеса.
К недостаткам отмеченного привода относятся следующие признаки:
1) кинематическую связь между рычагами педалей обеспечивает сложный и габаритный кулисно-коромысловый механизм; 2) отсутствие в нем цепной передачи, нивелирующей дискретный характер работы зубчатой передачи; 3) зацепление элементов зубчатой передачи поддерживают опорные ролики, положение опор которых не определено.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому приводу является привод, в котором вместе с повышающей прямозубой передачей использована цепная передача, US 5716069 А 10-02-1998. Конструкция зубчатой передачи этого привода аналогична отмеченной выше, но шестерня установлена на валу каретки, со встроенной в соединении этих звеньев роликовой обгонной муфтой. Основным недостатком этого привода является отсутствие в нем механизма, обеспечивающего взаимные противоположно-направленные качательные движения рычагов педалей. Кроме того, в приводе отсутствуют упругие ограничители качательных движений рычагов педалей, исключающих заклинивание зубчатых передач в крайних зонах зацепления их элементов. Эксцентричное приложение силы педалирования к рычагам педалей увеличенной длины приводит к увеличенному изгибу их.
Технической задачей полезной модели является улучшение конструкции альтернативного привода велосипеда с обеспечением его необходимыми функциональными признаками.
Решение технической задачи достигается за счет того, что альтернативный привод велосипеда, увеличивающий скорость его движения, содержащий увеличенной длины рычаги педалей с возможностью совершать качательные движения относительно горизонтальной плоскости в пределах рационально-малых углов поворота, повышающую прямозубую цилиндрическую передачу с внутренним зацеплением, установленную с каждой стороны каретки, ведущим звеном передачи является зубчатый сектор, закрепленный на рычаге педали, а шестерня ее является и обоймой роликовой обгонной муфты, закрепленной на валу ведущей звездочки цепной передачи, тормоза ручные, согласно полезной модели имеет шарнирные опоры рычагов, установленные на оси заднего колеса, снабжен механизмом кинематической связи рычагов педалей, установленным на раме между кареткой и задним колесом, состоящим из двух конструктивно симметричных и телескопически собранных на общей оси рычажно-педальных узлов, у которых к рычагам закреплены короткие оси с установленными на них роликами, введенными в продольные горизонтальные пазы рычагов педалей привода, длины рычагов механизма пропорциональны длинам дуг, на которые перемещаются закрепленные к рычагам оси и установленные на них ролики относительно общей оси узлов механизма, кроме того, на рычагах педалей закреплены резиновые упоры, ограничивающие ход осей и роликов в пазах рычагов педалей, ограничивая тем самым ход рычагов педалей вниз, педали шарнирно установлены на рычагах педалей с расположением поперечной оси педали и продольной оси ее рычага в одной вертикальной плоскости.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема велосипеда с альтернативным приводом, увеличивающим скорость его движения; на фиг.2 сечение А-А фиг.1; на фиг.3 схема механизма кинематической связи рычагов педалей; на фиг.4 вид Б фиг.2; на фиг.5 схемы современного и альтернативного приводов велосипедов.
Альтернативный привод велосипеда, увеличивающий скорость его движения, содержит увеличенной длины рычаги педалей 1 и 2 с шарнирными опорами, установленными на оси заднего колеса, с возможностью совершать рационально-ограниченные качательные движения относительно горизонтальной плоскости. На каждом рычаге педали 1 и 2 шарнирно установлена педаль 3, с расположением ее поперечной оси и продольной оси рычага педали в одной вертикальной плоскости, жестко закреплен зубчатый сектор 4 с внутренними зубьями. На концах вала 5 каретки 6 установлены шестерни 7, со встроенными в соединения этих звеньев роликовыми обгонными муфтами 8. Зубчатый сектор 4 каждого рычага педалей 1 и 2 находится в постоянном зацеплении с шестерней 7, образуя повышающую прямозубую цилиндрическую передачу. На валу 5 каретки 6 жестко закреплена ведущая звездочка 9 повышающей цепной передачи 10. Необходимую кинематическую связь рычагов педалей 1 и 2 обеспечивает механизм 11, расположенный на раме между кареткой 6 и задним колесом. Механизм 11 состоит из двух конструктивно симметричных и телескопически собранных на общей оси рычажно-педальных узлов 12 и 13, к рычагам которых 14 и 15 закреплены короткие оси 16 и 17 с установленными на них роликами 18 и 19.
Оси 16 и 17 и ролики 18 и 19, введенные в продольные горизонтальные пазы 20 и 21 рычагов педалей 1 и 2, замыкают кинематическую связь рычагов педалей 1 и 2. Закрепленные на рычагах педалей 1 и 2 резиновые упоры 22 и 23 ограничивают ход осей 16 и 17 и роликов 18 и 19 в их пазах 20 и 21, ограничивая тем самым ход рычагов педалей 1 и 2 вниз.
Альтернативный привод велосипеда, увеличивающий скорость его движения, работает следующим образом. После посадки велосипедиста на седло, один из рычагов педалей 1(2) с педалью 3 окажется в верхнем положении. От воздействия силы педалирования велосипедиста на поднятую педаль 3 поворачиваются с направлением вниз все звенья, связанные с рычагом педали 1 (2). При этом, зубчатый сектор 4 вращает шестерню 7, которая с помощью роликовой обгонной муфты 8 предает крутящий момент на вал 5 к ведущей звездочке 9 цепной передачи 10. От воздействия контактирующих с роликами 18 и 19 поверхностей пазов 20 и 21 рычага педали 1 (2), ролики 18 и 19 перемещаются по пазам и вместе с рычагами 14 и 15 совершают вращательное движение относительно общей оси механизма 11. При этом, все детали правой части механизма 11 с рычагом педали 2 совершают противоположно-направленные движения его левой части с рычагом педали 1, поднимая рычаг педали 2 верх, если рычаг педали 1 опускается вниз. Упругий контакт роликов 18 и 19 с резиновыми упорами 22 и 23 ограничивает ход рычага педали 1 (2) вниз и в верхнем положении оказывается рычаг педали 2(1). Последовательные работы ног велосипедиста и активные фазы движения рычагов педалей 1 и 2 обеспечивают движение велосипеда вперед.
Применение в приводе велосипеда с двумя повышающими передачами, зубчатой и цепной, рычагов педалей увеличенной длины с шарнирными опорами на оси заднего колеса обеспечивает значительное увеличение скорости движения велосипеда и возможность приложить максимальную силу педалирования на педали велосипеда. Разработанный механизм кинематической связи рычагов педалей обеспечивает их взаимные ограниченные возвратно-вращательные движения.
Показателем альтернативности предлагаемого привода велосипеда, увеличивающего скорость его движения, современному приводу может служить величина отношения чисел оборотов их ведущих звездочек цепных передач, при равных скоростях движений ног велосипедистов. Необходимый расчет выполнен с учетом реальных размеров элементов сравниваемых приводов и в соответствии со схемами, см. фиг.5.
н
При скорости движения ног велосипедистов V, м/с, числа оборотов ведущих звездочек приводов будут следующими:
а) в современном приводе велосипеда,
б) в альтернативном приводе велосипеда,
Отношение чисел оборотов ведущих звездочек приводов велосипедов получим следующее,
Скорости движения велосипедов будут соответственно отличаться в такое же число раз,
Источники информации:
1. SU 1572914 A1 23.06.90;
2. US 5716069 А 10-02-1998.