КАРЕТКА ВЕЛОСИПЕДНАЯ
BICYCLE SPINDLE

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Известна принципиальная схема классической велосипедной каретки, суть которой не изменялась более двух последних веков /См., например, Политехнический словарь, М.: Советская Энциклопедия, 1977, стр. 71, 200/. Она сводилась к тому, что две равные и противоположно направленные силы посредством педалей и шатунов, жестко закрепленных по концам центрального вала каретки, как плеча, образовывали пару сил. Средняя часть вала имела возможность свободно вращаться в опорных подшипниках на раме велосипеда. Центральный вал каретки жестко содержал с одной из сторон ведущую звездочку, которая посредством цепной передачи вращала ведомую звездочку ведущего колеса. Дальнейшие работы по усовершенствованию каретки сводились к использованию блоков звездочек как центрального вала, так и ведущего колеса. Выбирались оптимальные пары звездочек и изменялось передаточное отношение в зависимости от преодолеваемого сопротивления. Опыт показал, что наращивание блоков звездочек, безусловно, ведет к расширению диапазона крутящих моментов, обусловленных кареткой, но фактически /за все время эксплуатации велосипеда множеством владельцев/ использовалась только средняя часть этого диапазона. При этом наличие типового разнообразия велосипедов /дорожные женские, легкодорожные, подростковые, специальные и прочие/ не требует столь широкого скоростного диапазона, а их производство экономически и практически сомнительно с точки зрения опроса. Поэтому картину предложений многоскоростных велосипедов применительно к перечисленным типомоделям можно отнести к недостаткам. Определенная конструктивная сложность, отвлекающая внимание велосипедиста переключением передач при движении, тоже является недостатком. Было бы логичным заменить скоростной диапазон одной облегченной передачей, но узкий силовой диапазон человека исключал бы возможность преодолевать даже незначительные подъемы, особенно для пожилых людей и велоколясок.
В задачу данного изобретения входит устранение изложенных недостатков путем механического расширения силовых возможностей для человека при одном передаточном отношении с сохранением принятой статистической скорости движения.
Решение поставленной задачи достигается тем, что свободно сидящая на центральном валу ступица ведущей звездочки выполнена заодно с кривошипом, ось которого смещена относительно центральной оси и совпадает с центром трехуглового ротора, все вершины которого находятся в постоянном контакте с эпитрохоидальным контуром, ими же очерченным в ведущем корпусе, внешняя боковая сторона которого жестко содержит педальный шатун, также зафиксированный на конце вала, при этом радиусы ступицы и кривошипа соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса ступицы.
Новизна изобретения усматривается в троекратном увеличении крутящего момента педального механизма с сохранением обычной среднестатистической скорости движения велосипедиста без применения известных редукторов и передач, но с помощью "Механической передачи" по патенту №2364775.
По данным патентной и научно-технической информации заявленная конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.
Промышленная применимость изобретения обусловлена универсальностью «Каретки велосипедной», применительно к любым веломоделям, исключающей физическое значение упомянутой средней части скоростного диапазона для велосипедиста.
По данным патентной и научно-технической информации заявленная конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.
На чертеже представлена принципиальная схема "Каретки велосипедной". В раме 1 расположен с возможностью вращения центральный вал 2, на обоих концах которого жестко закреплены шатуны 3, взаимоотносительный поворот которых - 180 градусов. Шатуны 3 снабжены педалями 4 для постановки ног велосипедиста. На центральном валу 2 расположена с возможностью вращения ступица 5, выполненная заодно с ведущей звездочкой 6 и кривошипом 7. Центр кривошипа 7 совпадает с центром трехуглового ротора 8, который всеми тремя вершинами находится в постоянном контакте с эпитрохоидой 9, очерченной этими же вершинами. Эпитрохоида 9 является внутренним контуром корпуса 10, который внешней боковой стороной жестко связан с шатуном 3. Ось центрального вала 2 и центр эпитрохоидального контура 9 /корпуса 10/ совпадают, а радиусы ступицы 5 и кривошипа 7 соотносятся как 2:3, при этом эксцентриситет ε составляет половину радиуса ступицы 5.
Работает "Каретка велосипедная" следующим образом. При вращении педального механизма поворот корпуса 10 в указанном направлении вынуждает ротор 8 совершать вращательно-переносное /планетарное/ движение в обратную сторону /это увеличивает давление на педаль, т.к. векторное направление усилия более вертикально/. Поворачиваясь на 60 градусов, левая вершина ротора 8 встречается с верхним /кулачковым/ выступом корпуса 10, одновременно осаживая центр кривошипа 7 /ротора 8/ вниз по дуге в 180 градусов, опирающейся на диаметр окружности, равный двум эксцентриситетам. Правая же вершина ротора 8, оказавшись в нижнем положении, симметричном исходному верхнему, относительно горизонтальной оси корпусе 10, в свою очередь, при дальнейшем повороте ротора на 60 градусов, набегает на нижний кулачковый выступ корпуса 10, тем самым вытесняя центр кривошипа 7 вверх, завершая полный его и ступицы 5 оборот. Следовательно, повороту ротора 8 на 120 градусов соответствует один оборот ступицы 5 /звездочки 6/, а одному обороту ротора 8 соответствуют три оборота ведущей звездочки 6. Контактная площадь силового воздействия ротора 8 на кривошип 7 неизменна и составляет половину цилиндрической поверхности кривошипа 7. Это значительное увеличение крутящего момента ведущей звездочки 6.
Для реализации изобретения необходимы следующие технологии и оборудование: литейное производство заготовок корпуса, ротора, блока кривошипа с ведущей звездочкой и шатунов. Станки: вертикально- и горизонтально-фрезерный с ЧПУ; токарный, сверлильный, шлифовальный.