СЪЁМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЧАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ПЕДАЛЬНЫХ УЗЛОВ ВЕЛОСИПЕДОВ

Заявленная полезная модель относится к велосипедам с мускульным приводом, в частности к съемному устройству для качательного движения педальных узлов велосипедов.
В общем случае велосипед состоит из рамы, переднего и заднего колеса и педального узла между ними. При этом некоторые велосипеды существующей конструкции содержат дополнительное устройство, позволяющее совершать колебательные движения при педалировании с движением педалей вверх и вниз примерно от 15 до 150 градусов вместо их вращения на 360 градусов. Ведущее усилие передается на заднее колесо с переключением существующих передач для регулирования скорости движения и крутящего момента. При этом ликвидируются «мертвые точки», что позволяет экономить до 30% работы ног велосипедиста по сравнению с их обычным круговым движением.
Преимущество и область применения велосипедов с качательными движениями педалей подробно изложены в статье доктора технических наук, профессора Кроппа А.Е.: «Как улучшить велосипед?». В этой статье на Рис. 4 приведено сечение предлагаемого устройства, взятого за аналог (ссылка из сети Интернет  с датой публикации 06 января 2014 г. ).
На этом рисунке обозначены:
- вал;
- зубчатое колесо, которое находится в зацеплении с колесом на педальной втулке 5;
- корпус;
- 10 внутренние обоймы обгонных муфт;
11 и 12 втулки, на которых закреплены правый и левый педальные рычаги (позиции 17 и 18);
- винт;
- ведомые обоймы обгонных муфт;
- конические колеса;
- коническое колесо, находящееся в зацеплении с колесами 15.
Привод работает следующим образом. Педали 17 и 18 движутся периодически под действием ног велосипедиста. Пусть Б данный момент времени сила ноги велосипедиста действует на педаль 18. Эта педаль приводит во вращение втулку 12 и далее деталь 14 обгонной муфты, муфта заклинивает и передает вращение на деталь 10 и далее на вал 6, от вала 6 на зубчатое колесо 7 и далее на звездочку 4 (рис. 3). От звездочки 4 приводится цепь и далее приводится во вращение заднее колесо велосипеда
Одновременно от правого конического колеса 15 приводится во вращении колесо и далее левое колесо 15, но оно вращается в противоположную сторону и потому левая обгонная муфта, образованная деталями 14, 9, не заклинивает, а вращение через деталь 11 передается на педаль 17, таким образом педали движутся в противоположные направления: педаль 18 движется вниз, а педаль - вверх. Когда сила действует на педаль 17 движение происходит аналогично, но только левая педаль 17 движется вниз, а правая - вверх.
Таким образом, предлагается применить в качестве вышеуказанного устройства сложный механизм качания педальных рычагов нерегулируемой длины с использованием до 95% специальных деталей, в том числе трех конических шестерен повышенной точности, двух нестандартных муфт одностороннего вращения, четырех прецизионных шариковых опор и др. Трудоемкость изготовления этого устройства будет в 10-15 раз выше, чем предложенном в рассматриваемой ниже заявке техническом решении. Кроме того, ось качания педальных рычагов не совпадает с осью качания педальных рычагов модернизируемого велосипеда, поэтому требуется монтировать его выше уровня оси вращения ведущей звездочки на 180-200 мм и поднять сидение и руль на эту же величину, что приведет к повышению центра тяжести системы и неустойчивости при движении, что является недостатками.
Прототипом является патент на изобретение Японии JP 2001138980, дата публикации 2001-05-22.
Мышечной механизм привода идеально подходит для механического транспортного средства или оборудования, имитирующего автомобиль, такие как велосипед, трехколесный велосипед, может быть использован в инвалидной коляске, лодке, самолете и учебном оборудовании, компактный, удобный. РЕШЕНИЕ: Пара тел вращения и поддержки тела образована вертикально предусмотренными звездочками, где установлена цепь вокруг них для вращения. Левый и правый поворот тела 1, 100 закреплены на приводном валу 15, и цепным кольцом 6, к которому прикладывается усилия, установлены между телом вращения 1 и вращения корпуса 100 на ведущем валу 15. Вал педали ориентирован всегда вертикально к движущейся поверхности цепи при помощи удерживающего средства, содержащие свободный коленчатый вал к примерочной части на раме, и кронштейна, размещенным в свободной рукоятки и подключенного к свободной рукоятки. Использование свободного кривошипа изогнуты в сторону фитинга части на раме позволяет миниатюризации устройства и увеличение жесткости и реализует высокой выходной потенциал удобное с небольшим аэродинамическим сопротивлением.
Недостатком прототипа является сложность его конструкции и ограниченная возможность в установке привода устройства в велосипедах с различной конструкцией несущей рамы.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в устранении вышеуказанных недостатков: упрощение конструкции вышеуказанного устройства при реализации качательного движения педалей для снижения трудоемкости их изготовлении в условиях крупносерийного выпуска, повышением простоты и надежности в эксплуатации при необходимости их дополнительном монтаже (демонтаже) на рамах миллионов обычных велосипедов, находящихся в эксплуатации.
Достигаемый технический результат реализуется за счет съемного устройства для велосипедов с мускульным приводом качающихся педальных рычагов со встроенными муфтами одностороннего вращения. При этом съемное устройство для качания педальных рычагов выполнено в виде двух одинаковых звездочек на оси одновременного качания каждого педального рычага вокруг оси вращения ведущего вала велосипеда, соединенных попарно двумя велосипедными цепями с пружинами растяжения, соединяющими оба конца цепи, со звездочками, установленными поодиночке на каждом наружном конце реверсируемых редуктором валов, оси вращения которых параллельны оси качания педалей, при этом верхнее и нижние звездочки вращаются попарно в одной из плоскостей, перпендикулярных к оси вращения ведущего вала велосипеда.
Во втором варианте устройства на левой стороне велосипеда вместо звездочек устанавливаются гладкие диски, соединенные гибкой связью, например, стальным тросиком.
Предлагаемое устройство, представлено на эскизах Фиг. 1 - Фиг.12, состоит из двух основных узлов, установленных на раме 2 велосипеда: модернизированного ведущего узла с педальными рычагами 9 и 9*, вращающие по оси O1/O1 (см. Фиг.1. и Фиг. 3) звездочки 8 и 8*, установленные жестко на съемных узлах Слев. и Спр. по ходу движения велосипеда. (Фиг. 2) и промежуточного узла 1 в виде одноступенчатого редуктора для реверса верхних звездочек, соединенных с нижними звездочка и попарно с каждой из сторон (Фиг. 1) велосипедными цепями Ц и Ц*. При этом все три оси O1/O1, A1/A1, А2/А2 параллельны между собой.
Предложенная полезная модель представлена на чертежах.
На Фиг. 1 показан один из вариантов установки рассматриваемого устройства на велосипедной раме 2*.
В связи с тем, что во многих конструкциях ведущего узла велосипеда (Фиг. 2; 3) на ведущем валу 3 плотно закреплен узел 4 с комплектом рабочих звездочек коробки переключения скоростей и педальным рычагом 4*, с него снимается и переставляется на педальный рычаг 9* педаль 6*. С целью удлинения ведущего вала 3 устанавливается удлинитель 10,оба узла Слев. и Спр. закрепляются жестко с валом 3 через переходную втулку 7 внутри роликовой муфты одностороннего вращения Постановленной в корпусе 5. Вместо муфты 11,может устанавливаться храповой механизм. На Фиг. 4 показано стопорение педального рычага 9 болтом 13 после установления его оптимальной длины. На Фиг. 5 - Фиг. 10 показаны типовые присоединительные детали, используемые при монтаже устройства на велосипед: Фиг. 5 - Фиг.6 показан корпус съемного узла Слев. и Спр. и его сечение по А-А. Фиг. - 7 показаны внутренняя переходная втулка 7 муфты 11 и его сечение Фиг. 8 по В-В. Фиг. 9 - педальный рычаг.Фиг.10-удлинитель ведущего вала 3.
Устройство редуктора 1 показано при его продольном сечении на Фиг. 11. В корпусе 14 под крышкой 16 находятся в зацеплении две одинаковые шестерни 20, закрепленные штифтами на валах 15-15*. В осевом направлении валы удерживаются стопорами 18-18*. На наружных поверхностях валов установлены одинаковые звездочки 8 и 8*, которые передвигаются вдоль по пазам валов 15 и 15* вручную для установки их вращения в одной плоскости с аналогичной звездочкой на оси вращения ведущего вала и соединяющих их попарно велосипедной цепью и стопорятся гайками 19.
Оси A1/A1, А2/А2 валов 15 должны быть параллельны оси O1/O1 ведущего вала 3. При величине редукции равной 1:1 для сохранения одинакового угла качания педалей, передаточные отношения звездочек по правую и левую стороны велосипеда должны быть равными. Оптимально применять все вновь устанавливаемые четыре звездочки одинакового диаметра. На Фиг. 12 изображен редуктор для второго варианта предлагаемого устройства. Его отличие заключается в том, что на левой (по ходу движения велосипеда) вместо пары звездочек устанавливается пара гладких дисков 21-21*,соединенных между собой гибкой связью, например, в виде стального тросика 23,что упрощает установку устройства на велосипед, так как при всех прочих требований тросик самоустанавливается при вращении в плоскости вращения дисков.
Установка устройства на велосипед (после сборки без педальных рычагов 9-9* узлов Слев. и Спр., отображенных на Фиг. 2-3 и отличающихся друг от друга лишь направлением передачи крутящего момента роликовой муфты одностороннего вращения 11 на ведущий вал 3) производится в следующем порядке (Фиг. 1-12):
- снимаются с велосипеда педальные рычаги, а их педали 6 переставляются на рычаги 9-9*.
- на вал 3 устанавливается удлинитель 10.
- узел Слев., передающий рабочий крутящий момент при вращении против часовой стрелки, устанавливается жестко на валу 3 и закрепляется гайкой 12.
- устанавливается и закрепляется винтом 13 на Слев. педальный рычаг 9.
- аналогично устанавливается на удлинитель 10 узел Спр., передающий рабочий крутящий момент на вал 3 при вращении по часовой стрелке.
- узел 1 (редуктор) устанавливается на раме 2 велосипеда с соблюдением параллельности осей Al-Al, А2-А2 оси вращения вала 3 O1/O1 и закрепляется хомутом 17 (Фиг. 11-12)
- звездочки 8-8,*находящиеся на валах 15-15* редуктора, устанавливаются попарно строго в одной плоскости со звездочками 8-8,*находящиеся на валу 3 и закрепляются жестко гайками 19-19*.
- установив (Фиг. 1) левый педальный рычаг 9 в верхнее положение до упора Уп, устанавливается велосипедная цепь Ц так, чтобы нижний конец натяжной пружины растяжения Пр, соединяющей оба конца цепи, расположенной сзади или спереди по ходу движения, находился на расстоянии от ближайшего зуба нижней звездочки 8 не менее 3 мм. Натяжная пружина позволяет без дополнительных усилий и инструмента, установить цепь на звездочку или диск, как при установке устройства в целом на раму, так и в случае ее соскакивания. Опускаем рычаг в нижнее положение.
- аналогично устанавливаем велосипедную цепь Ц*.
После окончательной установки вышеуказанных деталей и узлов предлагаемое устройство работает следующим образом (см. Фиг. 1): при движении левой педали 6 под действием силы Р пользователя вниз проворачивается левая звездочка редуктора против часовой стрелки и синхронно поворачивает (сила Р) правую звездочку редуктора по часовой стрелке, при этом поднимает (сила Р) при движении левой цепи по стрелке д правую педаль 6* через муфту одностороннего вращения вверх до жесткого упора Уп* при движении цепи Ц* по стрелке д*. Затем процесс периодически повторяется, приводя велосипед в движение.
Таким образом, проведенный анализ и испытание опытного образца подтверждают поставленный технический результат заявленной полезной модели: упрощение конструкции вышеуказанного устройства при реализации качательного движения педалей для снижения трудоемкости их изготовлении в условиях крупносерийного выпуска, повышением простоты и надежности в эксплуатации при необходимости их дополнительном монтаже (демонтаже) на рамах миллионов обычных велосипедов, находящихся в эксплуатации.
Основными потребителями устройства станут:
1 - собственики велосипедов для поездок на значительные расстояния по пересеченной местности с экономией физических затрат до 30%.
2 - больные после операций на коленных суставах, в том числе использования модернизированного велосипеда в качестве передвижного тренажера.
3 - велорикши при перевозке туристов,
4 - при организации мест проката модернизированных трехколесных велосипедов для проезда по магазинам центральных улиц больших городов, где стоянка машин запрещена,
Также предложенное устройство позволит создать экологически чистый вид транспорта и может быть использовано в инвалидной коляске, лодке, учебном оборудовании, компактное, удобное в применении.
Полезная модель является новой, поскольку вся совокупность признаков не известна из предшествующего уровня техники, приведенной в соответствующем разделе описания, а также промышленно применимой в области техники, относящейся к устройству игрушки с внутренней подсветкой и музыкальным сопровождением, может быть использована с целью развлечения и/или развития ребенка в возрасте от трех лет и старше.