ВЕЛОСИПЕД С ЭЛЛИПТИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
BICYCLE WITH ELLIPSOID DRIVE

Настоящее изобретение относится к классу транспортных средств, например велосипедам, использующих в качестве двигательной силы энергию мышечных сокращений тела человека. Вместе с тем изобретение относится также к спортивному инвентарю и может быть использовано в области спорта, физической культуры, реабилитационной медицине.
Известен велосипед с линейным педалированием и греблей (Россия пат. №2452648), обеспечивающими посадку полулежа с опорой на спинку. На раме в виде направляющей установлено сиденье на каретке, снабженной стопором, взаимодействующим с одним из отверстий на раме. К каретке через кронштейн прикреплены два качающихся рычага с педалями. К сиденью шарниром прикреплена спинка, опирающаяся на ролик. Изменение посадки обеспечивается изменением угла наклона спинки при фиксации каретки относительно соответствующего отверстия. Для осуществления движений гребли стопор выводят из зацепления с рамой, а затем подтягиваются за руль, одновременно разгибая ноги и перемещая сиденье на каретке. Возможность изменения передаточного отношения обеспечивается перемещением ползуна с фиксатором по кронштейну. Каждый трос проходит от крепления на кронштейне, огибая ролики ползуна и ролики рычагов, к блокам привода заднего колеса.
Данное изобретение относится к транспортным средствам с мускульным приводом и может быть использовано для передвижения и для тренировки.
Недостатками этого известного велосипеда является: узконаправленный характер тренирующего воздействия на организм человека, заключающийся в имитации упражнения академической гребли. Вместе с тем отсутствует возможность использования изобретения как обычного транспортного средства - велосипеда без имитации упражнения академической гребли. Изобретение является конструктивно сложным и дорогостоящим в производстве.
Известен велотренажер (Россия пат. №2460563), содержащий корпус с опорами, сиденье, установленное с возможностью регулировки высоты и угла наклона, руль, установленный с возможностью регулировки угла наклона. Педальный нагрузочный механизм содержит закрепленный в корпусе элемент эллиптической формы, имеющий профиль сечения двутавр, внутренняя эллиптическая поверхность которого образует рабочую дорожку, имеющую зубчатый профиль. Педальный нагрузочный механизм также содержит корпус, в котором закреплены на своих осях рабочая шестерня, находящиеся с ней в зубчатом зацеплении две прижимные шестерни с винтовым регулятором нагрузки, натяжные ролики и два шатуна, одним концом установленные на оси рабочей шестерни, а к другому концу прикреплены педали с креплениями для стоп ног. Педальный нагрузочный механизм установлен в корпусе тренажера с возможностью перемещения по зубчатой поверхности рабочей дорожки элемента эллиптической формы, за счет натяжных роликов, снабженных упругими элементами, выполненными в виде пружин, и зубчатого зацепления рабочей шестерни с поверхностью рабочей дорожки.
Недостатками этого известного велотренажера является отсутствие возможности использовать его в качестве транспортного средства.
За прототип заявляемого изобретения принят известный велосипед (Россия пат. №2420423), содержащий раму, колеса и шатунный привод. Указанный привод выполнен эксцентриковым и содержит ведущую звездочку, шатуны и рычаги. Один рычаг одним свои концом шарнирно соединен со свободным концом шатуна, а на другом конце рычага установлена педаль, второй рычаг аналогично соединен с другим шатуном. Шарнирные соединения рычагов с шатунами подпружинены между собой и имеют регулируемые элементы, ограничивающие угол поворота рычагов относительно шатунов, и элементы зацепления, ограничивающие крайние положения рычагов относительно шатунов. Длины рычагов равны 0,25-0,95 длины шатуна в шатунном приводе, при этом ось педали в исходном положении не выходит за габариты ее оси в шатуне.
Недостатками прототипа являются: невозможность его использования в качестве средства для повышения уровня физической и функциональной подготовленности человека, так как изобретение направлено на облегчение процесса педалирования, что, в свою очередь, снижает общее тренировочное воздействие на организм. Вместе с тем нагрузка при пользовании данным велосипедом характеризуется постоянной амплитудой работы мышцы и суставов нижних конечностей. Сложность конструкции педального привода повышает затраты на его производство и вместе с тем снижает его ресурс.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является усовершенствование транспортного средства, например велосипеда, использующего в качестве двигательной силы энергию мышечных сокращений тела человека, связанное с совмещением в его конструкции функций транспортного средства и эллиптического велотренажера, причем изобретение может использоваться как эллиптический велотренажер с возможностью одновременного передвижения на нем, так и самостоятельное средство передвижения.
Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в:
- совмещении функциональных возможностей транспортного средства, например, велосипеда и эллиптического велотренажера в конструкции велосипеда с эллиптическим приводом;
- повышении эффективности тренировочного воздействия на организм человека за счет увеличения амплитуды работы тренируемых мышц и суставов нижних конечностей при пользовании велосипедом с эллиптическим приводом;
- вариабельности характера нагрузки.
Технический результат достигается предложенным велосипедом с эллиптическим приводом, содержащим раму с рулем и седлом, колеса и привод с ведущей звездочкой, двумя шатунами и педалями. Привод состоит из закрепленного в корпусе элемента эллиптической формы, имеющего профиль сечения двутавр, внутренняя эллиптическая поверхность которого образует рабочую дорожку с зубчатым профилем, и педального механизма. Педальный механизм содержит корпус, в котором закреплены на своих валах рабочая шестерня, находящиеся с ней в зубчатом зацеплении две прижимные шестерни с винтовым регулятором нагрузки и натяжные ролики, и установлен на элементе эллиптической формы с возможностью перемещения по зубчатой поверхности рабочей дорожки за счет натяжных роликов, снабженных упругими элементами, и зубчатого зацепления рабочей шестерни с поверхностью рабочей дорожки. Вал рабочей шестерни, закрепленный в корпусе педального механизма с возможностью вращения, выполнен полым и сквозь него проходит вал ведущей звездочки. Оба вала соединены ступенчатой муфтой, один конец которой установлен на валу ведущей звездочки с возможностью осевого перемещения, образуя с этим валом шлицевое соединение, второй конец ступенчатой муфты установлен с возможностью образования с внешней поверхностью вала рабочей шестерни замкового соединения для передачи крутящего момента от вала звездочки на вал шестерни и снабжен возвратной пружиной. Шатуны одним концом закреплены на валу ведущей звездочки, а к другому концу прикреплены педали.
Предлагаемое изобретение обладает рядом существенных отличий от прототипа.
В техническом решении увеличение функциональных возможностей заявляемого велосипеда с эллиптическим приводом достигается за счет: совмещения функциональных возможностей транспортного средства, например велосипеда и эллиптического велотренажера в конструкции велосипеда с эллиптическим приводом, повышения эффективности тренировочного воздействия на организм человека за счет увеличения амплитуды работы тренируемых мышц и суставов нижних конечностей при пользовании велосипедом с эллиптическим приводом и вариабельности характера нагрузки.
Увеличение амплитуды работы тренируемых мышц и суставов нижних конечностей при пользовании велосипедом с эллиптическим приводом достигается применением элемента эллиптической формы, имеющего профиль сечения двутавр, внутренняя эллиптическая поверхность которого образует рабочую дорожку, по которой перемещается педальный механизм, приводимый в движение мышечными усилиями нижних конечностей занимающегося, передаваемыми через педали и шатуны.
Для соединения вала рабочей шестерни и вала ведущей звездочки была предложена оригинальная ступенчатая муфта, обеспечивающая передачу крутящего момента от вала звездочки на вал шестерни.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где:
На фиг.1 показан велосипед с эллиптическим приводом, на фиг.2 показан педальный механизм, вид сверху, на фиг.3 показан педальный механизм, вид сбоку, на фиг.4 показан педальный механизм в разрезе.
Велосипед с эллиптическим приводом состоит из рамы - 1, на которой установлены руль - 2, седло - 3, колеса - 4 и эллиптический привод - 5.
Эллиптический привод состоит из закрепленного в корпусе - 6 элемента эллиптической формы - 7, имеющего профиль сечения двутавр, внутренняя эллиптическая поверхность которого образует рабочую дорожку - 8, имеющую зубчатый профиль, по которой перемещается педальный механизм - 9 с шатунами - 10 и педалями -11, имеющими креплениями для стоп ног - 12.
Педальный механизм заключен в отдельный корпус - 13 и состоит из рабочей шестерни - 14, неподвижно закрепленной на валу - 15, ведущей звездочки - 16, неподвижно закрепленной на валу - 17, натяжных роликов -18, закрепленных на валах - 19, с упругими элементами - 20, прижимных шестерен - 21, закрепленных на валу - 22, и регулятора нагрузки - 23.
Вал рабочей шестерни - 15, закрепленный в корпусе педального механизма с возможностью вращения, выполнен полым и сквозь него проходит вал ведущей звездочки - 17. Оба вала соединены ступенчатой муфтой - 24, один конец которой установлен на валу ведущей звездочки - 17 с возможностью осевого перемещения, образуя с этим валом шлицевое соединение - 25, второй конец ступенчатой муфты установлен с возможностью образования с внешней поверхностью вала рабочей шестерни - 15 замкового соединения - 26 для передачи крутящего момента от вала звездочки на вал шестерни и снабжен возвратной пружиной - 27.
Свободное вращение валов рабочей шестерни, ведущей звезды с шатунами, натяжных роликов и прижимных шестерен относительно корпуса педального механизма обеспечивают парные подшипники - 28.
Велосипед с эллиптическим приводом работает следующим образом.
За счет совмещения функциональных возможностей транспортного средства и эллиптического велотренажера в конструкции велосипеда с эллиптическим приводом его можно использовать как транспортное средство, например обычный велосипед, так и эллиптический велотренажер.
В случае использования изобретения в качестве эллиптического велотренажера работа на нем осуществляется следующим образом: занимающийся вначале при помощи ступенчатой муфты - 24 создает замковое соединение для передачи крутящего момента от вала звездочки -17 на вал шестерни - 15 при пользовании велотренажером. Затем располагается на представленном изобретении следующим образом: высота сиденья - 3 подбирается таким образом, чтобы занимающийся свободно сидел на сиденье, а ноги в нижней точки вращения педалей - 11 были слегка согнуты в коленном суставе (не допускается положение, при котором занимающимся не обеспечивается плотный контакт стоп и поверхности педалей), руки размещаются на руле - 2, подбирается комфортная высота руля. Стопы фиксируются на педалях при помощи креплений - 12. После принятия правильного положения на эллиптическом велотренажере занимающийся посредством мышечных усилий воздействует нижними конечностями на педали - 11, сообщает вращательные движения шатунам - 10, ведущей звездочке - 16 и рабочей шестерне - 14, передавая крутящий момент ведущему колесу, одновременно перемещая педальный механизм - 9 по эллиптической траектории. Величина нагрузки регулируется винтовым регулятором - 23.
С целью изменения характера тренирующего воздействия возможно изменять положение рук на руле - 2, тем самым воздействуя на различные группы мышц верхних конечностей и плечевого пояса.
В случае использования изобретения в качестве транспортного средства, например обычного велосипеда, перед началом движения необходимо убедиться, что ступенчатая муфта - 24 выведена из замкового соединения - 26 с валом рабочей шестерни - 15, это обеспечит неподвижность педального механизма - 9 и передачу мышечных усилий нижних конечностей занимающегося через педали - 11 и шатуны - 10 только на ведущую звездочку - 16 и ведущее колесо.
Также из режима эллиптического велотренажера можно перейти в режим транспортного средства, например обычного велосипеда, не прекращая движения, следующим образом: необходимо осуществить вращение педалей - 11 в обратную сторону - ступенчатая муфта - 24 выйдет из замкового соединения - 26 с валом рабочей шестерни - 15 автоматически - можно продолжать движение уже как на обычном велосипеде. Данное решение повышает удобство пользования изобретением.
Таким образом, описание работы предлагаемого велосипеда с эллиптическим приводом доказывает решение поставленных задач и подтверждает новизну и существенность отличий от существующих аналогов.
Предложенное изобретение позволяет совместить в его конструкции функции транспортного средства и эллиптического велотренажера, при этом оно может использоваться как эллиптический велотренажер с возможностью одновременного передвижения на нем, так и самостоятельное средство передвижения, тем самым обеспечивая удобство применения, экономию места хранения и высокую экономическую эффективность производства и пользования.
Преимущество предлагаемого изобретения заключается также в возможности применения для широкого круга лиц. Например, велосипед с эллиптическим приводом может использоваться спортсменами, в качестве средства физической подготовки и медицинской реабилитации, в качестве инвентаря для тренажерных залов и фитнесс клубов, для домашнего использования людьми, желающими повысить уровень своей физической подготовленности, ввиду надежности, простоты его эксплуатации, наличия возможности изменения в широком диапазоне характера тренирующего воздействия на организм человека.