РАМА ТРЁХКОЛЁСНОГО ВЕЛОСИПЕДА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкции трехколесного велосипеда.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой конструкции является рама трехколесного велосипеда, содержащая рулевой стакан, кареточный узел, верхнюю и нижнюю трубы, подседельную трубу, втулки полуосей заднего моста, верхние и нижние задние перья, соединенные с втулками заднего моста (см. патент RU 2096238, опубл. 20.11.1997).
Недостатком такого устройства является недостаточная прочность конструкции.
Технической задачей предлагаемого устройства является повышение прочности и жесткости рамы.
Для этого рама трехколесного велосипеда содержит рулевой стакан, кареточный узел, верхнюю и нижнюю трубы, подседельную трубу, втулки полуосей заднего моста, верхние и нижние задние перья, соединенные с втулками заднего моста, при этом рама дополнительно снабжена двумя дугообразными трубчатыми элементами, расположенными в плоскости верхних задних перьев рамы симметрично плоскости симметрии рамы и оси втулок заднего моста, при этом концы дугообразных трубчатых элементов соединены с втулками заднего моста, а один из дугообразных трубчатых элементов соединен с верхними задними перьями, при этом места соединения втулок с дугообразными трубчатыми элементами снабжены косынками, расположенными в плоскости дугообразных трубчатых элементов, а одна из втулок заднего моста дополнительно соединена с дугообразными трубчатыми элементами отрезками труб, расположенными в плоскости симметрии рамы.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что рама дополнительно снабжена двумя дугообразными трубчатыми элементами, расположенными в плоскости верхних задних перьев рамы симметрично плоскости симметрии рамы и оси втулок заднего моста, при этом концы дугообразных трубчатых элементов соединены с втулками заднего моста, а один из дугообразных трубчатых элементов соединен с верхними задними перьями, при этом места соединения втулок с дугообразными трубчатыми элементами снабжены косынками, расположенными в плоскости дугообразных элементов, а одна из втулок заднего моста дополнительно соединена с дугообразными трубчатыми элементами отрезками труб, расположенными в плоскости симметрии рамы. Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен вид на раму велосипеда в аксонометрии.
Рама трехколесного велосипеда содержит рулевой стакан 1, кареточный узел 2, верхнюю 3 и нижнюю 4 трубы, подседельную трубу 5, втулки 6, 7 полуосей заднего моста, верхние 8 и нижние 9 задние перья, соединенные с втулками 6, 7 заднего моста. Рама дополнительно снабжена двумя дугообразными трубчатыми элементами 10, 11, расположенными в плоскости верхних 8 задних перьев рамы симметрично плоскости симметрии рамы и оси втулок 6, 7 заднего моста. Концы дугообразных трубчатых элементов 10, 11 соединены с втулками 6, 7 заднего моста. Дугообразный трубчатый элемент 10 соединен с верхними задними перьями 8. Места соединения втулок 6, 7 с дугообразными трубчатыми элементами 10, 11 снабжены косынками 12, расположенными в плоскости дугообразных трубчатых элементов 10, 11. Втулка 6 заднего моста дополнительно соединена с дугообразными трубчатыми элементами 10, 11 отрезками 13, 14 труб, расположенными в плоскости симметрии рамы. Рама дополнительно содержит отрезок трубы 15, лежащей в плоскости задних верхних перьев 8, при этом один ее конец соединен с подседельной трубой 5, а второй конец - с задними верхними перьями 8, при этом место соединения второго конца трубы 15 с задними верхними перьями 8 снабжено перемычкой 16.
Работа устройства заключается в следующем.
Рама, являясь несущим элементом конструкции трехколесного велосипеда, имеет замкнутое строение, которое помимо обеспечения необходимой прочности и жесткости, обеспечивает также размещение внутри нее цепного или иного привода. Предлагаемое устройство рамы обеспечивает сохранность цепной или иной передачи от повреждений, предотвращает попадание в нее посторонних предметов, в том числе частей одежды водителя.
Дугообразные трубчатые элементы являются силовой конструкцией, воспринимающей все нагрузки от задних колес велосипеда, взаимодействующих с дорожным полотном, а также от веса велосипедиста.
Наличие дополнительных дугообразных трубчатых элементов не влияет на возможность разборки велосипеда для его транспортировки или хранения. Конструкция позволяет использовать стандартную передачу с цепным приводом или другие варианты привода и обеспечивает равномерную нагрузку элементов рамы.
Рама была испытана в составе велосипеда на трассе 15 км при весе седока 85 кг. При этом было отмечено, что, по сравнению с велосипедом традиционной конструкции, улучшены разгонные характеристики, уменьшены усилия по достижению одинаковых скоростей, при одинаковых усилиях скорость велосипеда больше, отмечено удобство транспортировки, повышена комфортность при движении, что связано с оптимизацией устройства рамы.
При таком исполнении сохраняется режим деформации формы в упругом диапазоне материала, из которого эти трубы изготовлены, но из-за различия длин прогибы труб в режиме упругой деформации различны, что приводит к тому же эффекту взаимогашения изгибных моментов, как это имеет место в раме.
Настоящая полезная модель промышленно применима, так как может быть изготовлена с применением стандартных технологий, которые сегодня применяются при серийном производстве велосипедов. При этом схемное решение рамы таково, что оно может быть реализовано с применением любого из современных материалов - сталь, хроммолибденовая сталь, алюминий, титан, магний, карбон и стальные сплавы.
При таком исполнении, когда верхняя и нижняя трубы выполняются не прямыми, а дугообразно изогнутыми, достигаются два положительных свойства. Первое заключается в том, что при выполнении труб дугообразно изогнутыми последние приобретают возможность упругой деформации за счет возможности изменения формы при динамическом нагружении. При прямых трубах динамические нагрузки вызывают появление пластической деформации и перегрузку заделок в местах сварки. При изогнутой форме нагрузки вызывают внутренние процессы в самой трубе, в результате чего труба упруго деформируется в зоне вогнутости, не нагружая места заделки (сварки). Второе заключается в том, что упругая деформация в верхней трубе вызывает похожий процесс в нижней дугообразно изогнутой трубе, но так как изогнутость нижней трубы противоположна по направлению, то происходит взаимогашение изгибных моментов. Таким образом, силовой треугольник приобретает упругую подвижность, сохраняя при этом пространственную жесткость.