ШАТУННОЕ УСТРОЙСТВО

Шатунное устройство может применяться в частности на транспорте, например, на велосипеде вместо обычной велосипедной каретки.
Наиболее близкий аналог раскрыт в SU 592661 А1, из которого известно шатунное устройство с обеспечением работы шатунов не по кругу, но поочередно, и при нажатии вниз на один шатун обеспечивающее подъем вверх второго шатуна.
Конические шестерни вращаются каждая на двух подшипниках, что надежнее и проще, чем у аналога. Обгонные муфты, расположенные в ступицах шатунов у аналога, судя по описанию «При выполнении подтягивания рычага 2 усилие передается последовательно через шестерни 4, 19, 3 на рычаг 1, усилия суммируются и суммарное усилие передается через ролики обгонной муфты рычага 1, ведомую часть обгонной муфты 13, вал 12 привода на ведущую шестерню 15» не надежны. В шатунном устройстве роль обгонных муфт выполняют звездочки-трещотки заводского производства, надежные и прошедшие испытание временем. Шатуны в шатунном устройстве обычные велосипедные с отверстием под вал. Простые и надежные. У аналога шатуны достаточно сложны в изготовлении. К тому же из-за такого сложного устройства шатунов большая ведущая велосипедная звездочка расположена с внешней стороны правого шатуна, что предполагает проблему выравнивания плоскостей ведущей и ведомой звездочек велосипеда в виду возможного соскакивания цепи, а также явное неудобство для ноги велосипедиста.
Что касается веса, то в шатунном устройстве самая объемная деталь это корпус - выполнен из дюрали.
Шатунное устройство представлено на чертежах:
Фиг.1 - общий вид. Фиг.2 - корпус 1, хомут 2, с приваренной к нему трубкой, валик 3, коническая шестерня 4, подшипник 5, а также, пылезащитное кольцо 18, гайка 19, коническая шестерня 20, шайба 21, валик 22, шайба 23, гайка 24. Фиг.3 - цилиндр 6, подшипник 7, кольцо 8, коническая шестерня 9, подшипник 10. Фиг.4 - валик 11, подшипник 12. Фиг.5 - крышка 13, с навинченной на нее звездочкой-трещоткой 14 и гайкой 15, звездочка-трещотка 16 навинчена на наконечник 17, большая ведущая велосипедная звездочка 25, в которую вставляется болт 27, на который накручивается гайка 26, скобы 28. Фиг.6 - шатунное устройство в сборе с велосипедом.
Шатунное устройство состоит из корпуса 1, который с помощью хомута 2 с приваренной к нему трубкой вставляется этой трубкой в трубу рамы велосипеда на место прежней каретки. С левой стороны к корпусу привинчивается пылезащитное кольцо 18. на валик 22 с толстой стороны накручивается по резьбе M14 гайка 24. С другой стороны на валик 22 надеваются последовательно шайбы 23, 21, коническая шестерня 20, затем накручивается на этот же конец валика 22 гайка 19. В таком виде, валик 22 в сборе, гайкой 19 закручивается по резьбе М24 в корпус 1, но только на самом конечном этапе сборки.
Шестерня 4 надевается на валик 3, который предварительно вставлен в цилиндр 6 и приварен. Подшипник 5 также с левой стороны надевается на цилиндр 6. Подшипник 7 надевается на цилиндр 6 до упора с правой стороны. Кольцо 8 также надевается на цилиндр 6 с правой стороны вровень с краем цилиндра 6 и приваривается. Коническая шестерня и подшипник 10 надеваются на валик 11 с левой стороны. Подшипник 12 надевается на валик 11 с правой стороны до упора. Крышка 13 в сборе со звездочкой-трещоткой 14 и приваренной гайкой 15 надевается на правую сторону валика 11, Большая ведущая велосипедная звездочка 25, с предварительно вставленными в отверстия болтами 27 и закрученными гайками 26, вставляется внешними выступами болтов 27 в звездочку-трещотку 14. Звездочка-трещотка 16 в сборе с наконечником 17 накручивается по резьбе М12 на правую сторону валика 11 и вставляется во внешние выступы гаек 26. Скобы 28 надеваются на обе звездочки-трещотки 14 и 16 и стягиваются между собой винтами, делая конструкцию более прочной.
3, 11, 21, 22, 17 - без звездочки - трещотки требуют закалки. Подшипники 5,7 от трамблера автомобиля ВА3-01 диаметры 30 и 42. Подшипники 10, 12 диаметры 12 и 24 ширина 6. Шестерни 4, 9, 20 конические и имеют одинаковый модуль. Длина корпуса 1 - 64.5, большой диаметр корпуса 1-76. Корпус выполнен из дюрали. Длина цилиндра 6 - 78, большой диаметр цилиндра 6 - 40,5. Валик 11 - длина 111, большой диаметр 15. Кольцо 8 - ширина 11, большой диаметр 38.
Шатуны на чертежах не указаны. Шатуны - обычные велосипедные длиной 170 или удлиненные до 250. Отверстия в шатунах по диаметру соответствуют диаметрам валика 3 и наконечника 17.
Если из крайнего верхнего положения до крайнего нижнего нажать на шатун, закрепленный неподвижно на валике 3, который составляет единое целое с цилиндром 6, т.к. приварен к нему сваркой, то цилиндр 6 повернется внутри корпуса 1 на подшипниках 5 и 7 на 90°. Вместе с цилиндром 6 на тот же угол повернется кольцо 8, приваренное сваркой на противоположном от валика 3 конце цилиндра 6. Так как на кольцо 8 надета крышка 13 и прочно прикручена к кольцу 8 четырьмя винтами М8, то крышка 13 с навинченной на нее по резьбе звездочкой-трещоткой 14, также повернется на 90°. Звездочка-трещотка 14 при этом не свинтится с крышки 13, т.к. ее держит навинченная на крышку 13 вслед за звездочкой-трещоткой 14 гайка 15, приваренная сваркой к краю крышки 13.
Если из крайнего верхнего положения до крайнего нижнего нажать на другой шатун, неподвижно закрепленный клином одновременно на наконечнике 17 и валике 11, то наконечник 17 с навинченной на него по резьбе звездочкой-трещоткой 16 повернется на 90° в ту же сторону, что и при нажатии на шатун, закрепленный на валике 3. Так как большая ведущая велосипедная звездочка 25 неподвижна закреплена между двумя звездочками-трещотками 14 и 16 пятью болтами 27 с пятью гайками 26, а так же дополнительно двумя одинаковыми скобами 28, то большая ведущая велосипедная звездочка 25 будет вращаться вместе с звездочками-трещотками 14 и 16 и только в одну сторону.
Если из крайнего верхнего положения до крайнего нижнего нажать на шатун, закрепленный неподвижно на валике 3, то на 90° повернется в том же направлении и коническая шестерня 4, закрепленная неподвижно на валике 3, а т.к. шестерня 4 через промежуточную коническую шестерню 20, свободно надетую на конец валика 22, соединена с конической шестерней 9, закрепленной неподвижно на валике 11, то на 90°, но в противоположном направлении повернется и валик 11 с закрепленным неподвижно клином на противоположном от шестерни 9 его конце другим шатуном. Этот шатун, наоборот, поднимется из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее.
Если из крайнего верхнего положения до крайнего нижнего нажать на шатун, закрепленный неподвижно на валике 11, то на 90° повернется в том же направлении и коническая шестерня, закрепленная неподвижно на валике 11, а т.к. шестерня 9 через промежуточную коническую шестерню 20, свободно надетую на конец валика 22, соединена с конической шестерней 4, закрепленной неподвижно на валике 3, то на 90°, но в противоположном направлении повернется и валик 3, с закрепленным неподвижно клином на его конце другим шатуном. Этот шатун, наоборот, поднимется из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее.
Таким образом шатуны работают только поочередно, поворачивая большую ведущую велосипедную звездочку 25 только в одном направлении.
Ограничителем крайнего верхнего и крайнего нижнего положения шатунов являются противоположные стенки прорези цилиндра 6, которые при работе шатунов в крайнем верхнем или в крайнем нижнем положении поочередно упираются в валик 22, обеспечивая угол между шатунами в крайних положениях равный 90°.
Шатунное устройство можно поставить на любой велосипед вместо заводского каретного узла. Убрав заводской кареточный узел, на это же место сварка привариваем корпус 1 шатунного устройства к раме так, чтобы отверстие с резьбой М24 в корпусе 1 оказалась внизу. Далее, вставляем внутрь корпуса 1 цилиндр 6 на подшипниках 5 и 7 в сборе с крышкой 13, звездочкой-трещоткой 14,а так же вставленным внутрь цилиндра 6 на подшипниках 10 и 12 валиком 11 с наконечником 17, звездочкой-трещоткой 16, с зажатой между звездочками-трещотками 14 и 16 и закрепленной болтами 27 и гайками 26, а так же скобами 28 большой ведущей велосипедной звездочкой 25. До упора в стопорную скобу. С другой стороны цилиндр 6 фиксируется для предотвращения осевого люфта внутри корпуса 1 стопорными винтами.
На валики 3 и 11 надеваем шатуны и неподвижно закрепляем клиньями. Оба шатуна располагаем горизонтально поверхности земли и придерживая их в таком положении ввинчиваем по резьбе валик 22 в гайку 19, вводя в зацепление с шестернями 4 и 9 промежуточную шестерню 20. Закрепляем валик 22 гайкой 24.
После этого на большую ведущую велосипедную звездочку 25, а также на ведомую звездочку заднего колеса надеваем велосипедную цепь, садимся на велосипед и поехали.
На моем складном велосипеде «Лама» г.Нижний Новгород при замене заводского кареточного узла на шатунное устройство и при увеличении длины шатунов на 80 мм, а также разведении их на 2°-3° в разные стороны от продольной оси велосипеда, не понадобилось удлинять раму велосипеда. На других марках велосипедов возможно необходимо во избежание задевания ногами о переднее колесо при поворотах руля велосипеда удлинить раму на величину удлинения шатунов.