КАРЕТКА ВЕЛОСИПЕДА
BICYCLE FRAME

Изобретение относится к области производства велосипедов, в частности гоночных велосипедов.
Для гоночных велосипедов основным требованием к его конструктивным элементам является обеспечение высокой точности установки и надежности крепления кривошипов на валу каретки и передача мускульных усилий ног велосипедиста на заднее колесо велосипеда с максимально высоким коэффициентом полезного действия. Другим важным требованием к конструкции велосипеда является обеспечение высокой технологичности его изготовления и сборки.
Передача мускульных усилий ног велосипедиста на заднее колесо велосипеда с максимально высоким коэффициентом полезного действия обеспечивается как оптимизацией конструкции каретки велосипеда, состоящей из шарикоподшипникового узла и кривошипной системы, определяющей точность и надежность крепления кривошипов на валу каретки, при котором оси педалей и ось вала параллельны и находятся в одной плоскости, так и способом посадки гонщика, обеспечивающим его удобное и эффективное педалирование, при котором оптимальное расстояние между плоскостями вращения правой и левой педалей, обусловленное расположением тазобедренных суставов, позволяет производить давление на педали строго в вертикальном направлении, полностью используя мускульную силу ног, а оптимальная длина кривошипов, обусловленная длиной ног велосипедиста при их сгибании и разгибании, позволяет производить длительное силовое педалирование с высокой частотой.
В формировании крутящего момента на каретке велосипеда определяющую роль имеет длина кривошипов в их горизонтальном положении, когда максимально используется мускульная сила ног велосипедиста при давлении одной ногой вниз на одну из педалей с одновременным подтягиванием другой педали вверх в строго вертикальных направлениях. При вертикальном положении кривошипов, в так называемой «мертвой зоне», крутящий момент равен «0». Одним из путей дальнейшего увеличения крутящего момента на каретке велосипеда является применение ведущих эллипсных шестеренок и кривошипов, имеющих в вертикальном положении строго определенную оптимальную длину, обусловленную длиной ног при их сгибании и разгибании, а в горизонтальном - увеличенную, не допуская при этом изменения оптимального расстояния между плоскостями вращения педалей, позволяя передавать мускульные усилия ног велосипедиста в строго вертикальных направлениях.
Известна каретка гоночного велосипеда, состоящая из двух узлов:
шарикоподшипникового узла и кривошипной системы (Любовицкий В.П. Гоночные велосипеды. - Л., Машиностроение, Ленинградское отделение, 1989 г., стр.64-69, 166-167). Шарикоподшипниковый узел каретки включает вал, левую и правую чашки, которые устанавливаются на резьбе в корпусе рамы велосипеда и с буртиками вала образуют шариковые дорожки, в которых размещаются опорные шарики. Осевое положение чашек фиксируется контргайками. Кривошипная система состоит из левого и правого кривошипов, которые крепятся к валу каретки по сопрягаемым клиновым поверхностям квадратного отверстия с помощью болтов с шайбами и ведущими шестеренками.
Крепление кривошипов с помощью болтов приводит к периодическому ослаблению их затяжки и появлению люфтов, которые приводят к осевому биению кривошипов, что резко снижает динамические характеристики велосипеда. Осуществление регулировки крепления кривошипов в процессе гонок практически исключается из-за невосполнимых потерь времени. К изготовлению деталей шарикоподшипникового узла и их сборке предъявляются высокие требования по прочности, долговечности и точности, что снижает его технологичность. Квадратное сочленение вала с кривошипом приводит к неравномерному распределению нагрузок от действующего крутящего момента и смятию граней кривошипа, что устраняется периодическим подтягиванием болтов и поджиманием кривошипов, при этом уменьшая расстояние между плоскостями вращения педалей и нарушая параллельность осей педалей с осью вала каретки, а применение круглых ведущих шестеренок не дает возможности увеличения крутящего момента.
Так же известна каретка велосипеда (патент US20060112780 А1 от 1.06.2006 г.), в которой с помощью резьбового соединения с контргайкой через упорную втулку установлены два упора с подшипниками, на которых размещен вал, на правую сторону которого, через шлицевое соединение, запрессован правый кривошип, а на левую сторону, через шлицевое соединение по свободной посадке, установлен левый кривошип с болтом и двумя стягивающими винтами.
Установка упоров, в которых размещены внешние обоймы подшипников, через упорную втулку с помощью резьбового соединения и подпором контргайкой, не может обеспечить полную соосность подшипников и уменьшает срок их эксплуатации, а ручная регулировка шарикоподшипникового узла путем поджимания левого кривошипа к внутренней обойме левого подшипника до устранения осевого люфта с последующей фиксацией двумя стягивающими винтами является субъективной, что также уменьшает срок эксплуатации подшипников. Шлицевое соединение левого кривошипа с валом каретки из-за трудности точного изготовления сопрягаемых поверхностей и соединения небольшой части левого кривошипа с валом по круглому сечению и свободной посадке не может обеспечить в достаточной мере параллельность осей педалей с валом каретки и расположение их в одной плоскости, а дополнительное сжимание разрезной части левого кривошипа стягивающими винтами приводит в процессе эксплуатации к периодическому ослаблению их затяжки и появлению угловых люфтов и, как следствие, к чрезмерным динамическим нагрузкам на шлицевое соединение и срезу соединительных выступов в теле левого кривошипа.
Наиболее близкий аналог (прототип) заявленного изобретения раскрыт в патенте US 5636554 A, из которого известна каретка велосипеда, включающая ведущую шестеренку и вал, соединяющий два кривошипа с установленными на них двумя шатунами, каждый из которых размещен с внешней стороны кривошипа с возможностью свободного углового перемещения шатуна относительно кривошипа в пределах до 90 градусов - в горизонтальном положении, ограниченного винтом, установленным в кривошип, и внутренними поверхностями шатуна.
Расположение шатуна не в одной плоскости с кривошипом, а с его внешней стороны, приводит к увеличению расстояния между педалью и кривошипом, что уменьшает жесткость конструкции и заставляет развести стопы ног спортсмена в стороны, и, как следствие, давление на педали происходит уже не в строго вертикальных направлениях, а под небольшим углом, что приводит к искажению педалирования и уменьшению силы давления на педаль. Угловое ограничение поворота шатуна относительно кривошипа осуществляется вкрученным в кривошип винтом, который за каждый оборот кривошипа получает два противоположных удара об ограничительный вырез шатуна. Если предположить, что во время тренировочных занятий спортсмен каждый день проезжает по 2 часа с частотой педалирования 100 оборотов в минуту, то нетрудно подсчитать, что за первые 45 дней ограничительный винт с его небольшой площадью контакта получит более 1.000.000 ударов с двух противоположных сторон и расшатается, деформируется и выкрутится, что приведет к заклиниванию поворота шатуна относительно кривошипа, а небольшая контактная площадь кругового выреза шатуна получит значительные деформации. Как видно из представленной диаграммы кругового перемещения кривошипа относительно вала каретки, при движении педали вниз расстояние от оси педали до вала каретки является увеличенным, а при движении педали вверх - уменьшенным, т.е. на сколько увеличивается крутящий момент на валу каретки при движении педали вниз, на столько же он и уменьшается при движении педали вверх, что ставит под сомнение эффективность такой конструкции. Кроме того, чрезмерные угловые перемещения шатуна относительно кривошипа от 0 до 90 градусов приводят к неудобству педалирования с высокой частотой. Применение возвратной пружины приводит к непроизводительным затратам усилий велосипедиста на работу закручивания или растяжения пружины, что значительно уменьшает крутящий момент на валу каретки велосипеда, а применение «беспружинного» шатуна без ограничения его угловых перемещений приведет к значительным угловым (до 180 градусов) и линейным перемещениям оси педали относительно кривошипа (особенно при разгоне со старта, с поворота или при езде в гору, когда велосипедист встает на ноги и прикладывает максимальные усилия к одной из педалей вниз, с одновременным подтягиванием другой педали вверх). Кроме того, значительно увеличиваются габаритные размеры и масса шатунов.
Так же известна каретка велосипеда с кривошипами, на правом из которых установлены ведущие эллипсные шестеренки (патент US 7749117 В2 от 06.07.2010 г.). Для уменьшения усилий в верхних и нижних положениях главная (длинная) ось симметрии эллипсной шестеренки располагается под углом 90 градусов к оси симметрии правого кривошипа, а с учетом появления момента инерции при вращении кривошипов сдвинута на дополнительный угол по ходу их вращения.
Выравнивание мускульных усилий на протяжении полного оборота шатунов приводит к увеличению усилий, приложенных к оси педали при горизонтальном положении кривошипов, и уменьшению усилий в их вертикальных положениях. Но в нижнем и верхнем положениях кривошипов нет надобности уменьшать крутящий момент за счет уменьшения передаточного отношения между ведущей и ведомой шестеренками, т.к. в этом положении кривошипов, в так называемых «мертвых зонах», не происходит формирования крутящего момента, а автоматическое увеличение передаточного отношения при горизонтальном положении кривошипов приведет к необходимости прилагать увеличенные усилия к педалям, чтобы получить исходный крутящий момент на каретке велосипеда.
Технический результат предлагаемого решения - обеспечение максимально точной установки и надежности крепления кривошипов с валом каретки и повышение срока эксплуатации подшипников, увеличение крутящего момента на валу каретки велосипеда, сохранение оптимальных, привычных, расстояний между плоскостями вращения педалей и параллельности между осями педалей и валом каретки в одной плоскости, увеличение надежности конструкции при ограничении угловых перемещений шатунов относительно кривошипов.
Технический результат обеспечивается тем, что в каретке велосипеда, включающей кривошипную систему, имеющую ведущую эллипсную шестеренку, левый и правый кривошипы с установленными на них левым и правым шатунами и шарикоподшипниковый узел, установленный на раму велосипеда, имеющий вал и два подшипника, на двух удлиненных кривошипах, жестко соединенных между собой валом по круглому сечению с помощью набора цилиндрических шпонок до полного упора внутренних торцовых плоскостей кривошипов через внутренние обоймы подшипников каретки в распорную втулку с одновременным упором внешних обойм подшипников каретки в упорную втулку, установлены два шатуна, имеющих полую форму, каждый из которых размещен в одной плоскости с кривошипом перед ним по ходу его вращения через ограничительную втулку в распорное кольцо на двух подшипниках и закреплен с помощью резьбового соединения запорной крышкой и законтрогаен от откручивания осью педали с возможностью свободного углового перемещения шатуна относительно кривошипа в пределах от 45 градусов при вертикальном положении кривошипов и до 90 градусов - в их горизонтальном положении, ограниченного выступом на кривошипе и внутренними боковыми поверхностями шатуна через ударопрочные прокладки, уменьшающие стук ограничительных плоскостей. Для повышения надежности конструкции шарикоподшипникового узла, установленного в раме велосипеда, и увеличения срока службы подшипников в раме велосипеда в сквозное, расточенное с одного установа посадочное место для внешних обойм подшипников установлена упорная втулка с помощью прессовой посадки, а на валу каретки, между внутренними обоймами подшипников установлена распорная втулка по свободной посадке, причем обе втулки имеют абсолютно одинаковую длину за счет одновременной плоской шлифовки их торцовых плоскостей. Для обеспечения увеличения крутящего момента на правом кривошипе установлена ведущая эллипсная шестеренка, главная (длинная) ось симметрии которой расположена под оптимальным углом к правому кривошипу. Для обеспечения параллельности осей педалей и вала каретки в каждом из кривошипов сквозное отверстие для внешних обойм подшипников и сквозное отверстие для крепления вала расточены с одного установа, а в каждом шатуне цилиндрическая часть для внутренних обойм подшипников и резьбовое отверстие для оси педали также выполнены с одного установа. Для обеспечения надежности крепления кривошипов на валу каретки левый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке до полного совмещения их торцовых плоскостей. По круговой линии контакта через равные промежутки расточены глухие отверстия, в которые установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой. Правый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке таким образом, чтобы вал и посадочные места для внешних обойм подшипников левого и правого кривошипов находились в одной плоскости, а по круговой линии контакта вала и правого кривошипа через равные промежутки расточены глухие отверстия, в которые установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой до полного упора через внутренние обоймы подшипников каретки и распорную втулку к внутренней торцовой части левого кривошипа. Для исключения осевого перемещения вала его длина должна быть немного меньше (на 0,1-0,5 мм) суммарной длины цилиндрических частей правого и левого кривошипов, внутренних обойм подшипников каретки и распорной втулки.
Отличительные признаки предлагаемого устройства заключаются в том, что на двух кривошипах, жестко соединенных между собой валом по круглому сечению с помощью набора цилиндрических шпонок до полного упора внутренних торцовых плоскостей кривошипов через внутренние обоймы подшипников каретки в распорную втулку с одновременным упором внешних обойм подшипников каретки в упорную втулку, установлены два шатуна, имеющих полую форму, каждый из которых размещен в одной плоскости с кривошипом перед ним по ходу его вращения через ограничительную втулку в распорное кольцо на двух подшипниках и закреплен с помощью резьбового соединения запорной крышкой и законтрогаен от откручивания осью педали с возможностью свободного углового перемещения шатуна относительно кривошипа в пределах от 45 градусов при вертикальном положении кривошипов и до 90 градусов - в их горизонтальном положении, ограниченного выступом на кривошипе и внутренними боковыми поверхностями шатуна через ударопрочные прокладки. Ведущая эллипсная шестеренка ориентирована относительно правого кривошипа и установлена на нем таким образом, что при расположении оси правой педали в нижнем положении на одной прямой с центром вала каретки и тазобедренным суставом спортсмена на седле велосипеда ее главная (длинная) ось симметрии расположена под углом 90 градусов к верхней ветви приводной цепи. В раме велосипеда в сквозное, расточенное с одного установа посадочное место для внешних обойм подшипников установлена упорная втулка с помощью прессовой посадки, а на валу каретки, между внутренними обоймами подшипников установлена распорная втулка по свободной посадке, причем обе втулки имеют абсолютно одинаковую длину за счет одновременной плоской шлифовки их торцовых плоскостей. В каждом из кривошипов сквозное отверстие для внешних обойм подшипников и сквозное отверстие для крепления вала расточены с одного установа, а в каждом шатуне цилиндрическая часть для внутренних обойм подшипников и резьбовое отверстие для оси педали также выполнены с одного установа. Левый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке до полного совмещения их торцовых плоскостей. По круговой линии контакта через равные промежутки расточены глухие отверстия, в которые установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой. Правый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке таким образом, чтобы вал и посадочные места для внешних обойм подшипников левого и правого кривошипов находились в одной плоскости, а по круговой линии контакта вала и правого кривошипа через равные промежутки расточены глухие отверстия, в которые установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой до полного упора через внутренние обоймы подшипников каретки и распорную втулку к внутренней торцовой части левого кривошипа, причем длина вала должна быть немного меньше суммарной длины цилиндрических частей правого и левого кривошипов, внутренних обойм подшипников каретки и распорной втулки.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана каретка велосипеда с кривошипами, шатунами и осями педалей - вид сверху; на фиг.2 изображен вид А - вид сбоку; на фиг.3 изображено сечение В-В, показывающее подвижное крепление левого шатуна к левому кривошипу; на фиг.4 показано сечение С-С, изображающее жесткое крепление оси правой педали в правом шатуне через свободный край запорной крышки, предотвращающее ее откручивание; на фиг.5 показано сечение А-А, изображающее особенности поворота левого шатуна в пределах от 0 градусов - при вертикальном положении кривошипов и до 90 градусов - при их горизонтальном положении; на фиг.6 показано сечение А-А, изображающее особенности поворота левого шатуна в пределах от 45 градусов - при вертикальном положении кривошипов и до 90 градусов - при их горизонтальном положении; на фиг.7 показана кинематика обычного кругового движения оси левой педали радиусом l, обусловленная длиной ног велосипедиста - кривая 31, кинематика кругового движения кривошипа радиусом L - кривая 32 - и кинематика движения оси левой педали с применением подвижного шатуна длиной m при ограничении угла поворота шатуна относительно кривошипа в пределах от 0 до 90 градусов при полном повороте кривошипа на 360 градусов в направлении против часовой стрелки - кривая 33; на фиг.8 показана кинематика обычного кругового движения оси левой педали радиусом l, обусловленная длиной ног велосипедиста - кривая 31, кинематика кругового движения кривошипа радиусом L - кривая 32 - и кинематика движения оси левой педали с применением подвижного шатуна длиной m при ограничении угла поворота шатуна относительно кривошипа в пределах от 45 до 90 градусов при полном повороте кривошипа на 360 градусов в направлении против часовой стрелки - кривая 33; на фиг.9 показано сечение D-D, изображающее разрез каретки велосипеда и крепление кривошипов к валу каретки; на фиг.10 показано крепление левого кривошипа к валу каретки с помощью набора цилиндрических шпонок; на фиг.11 показано крепление правого кривошипа к валу каретки с помощью набора цилиндрических шпонок; на фиг.12 показано расположение главной оси симметрии ведущей эллипсной шестеренки по отношению к правому кривошипу для шоссейного велосипеда; на фиг.13 показано расположение главной оси симметрии ведущей эллипсной шестеренки по отношению к правому кривошипу для трекового велосипеда.
Каретка велосипеда включает в себя левый кривошип 4 с установленным на нем подвижно левым пустотелым шатуном 3 с ударопрочными прокладками 14 и 15 на двух подшипниках 12 через ограничительную втулку 13 и распорное кольцо 34, закрепленный левой запорной крышкой 2 и левой осью педали 1. Аналогично устроен правый кривошип 6 с установленным на нем подвижно правым пустотелым шатуном 7, закрепленный правой запорной крышкой 8 и правой осью педали 9, и ведущая эллипсная шестеренка 22 с соотношением сторон a>b.
В раме велосипеда 5 через упорную втулку 20 установлены два подшипника 21, на которых через распорную втулку 17 размешен вал 16, на который с левой стороны с помощью набора цилиндрических шпонок 19 установлен левый кривошип 4, закрепленный болтом 10 через шайбу 11, а с правой стороны, с помощью набора цилиндрических шпонок 19 установлен правый кривошип 6, закрепленный болтом 18 через шайбу 11. Ведущая эллипсная шестеренка 22 через приводную цепь 25 передает крутящий момент для шоссейного велосипеда через натяжитель цепи 26 на кассету 27 заднего колеса 28, а для трекового велосипеда - прямо на ведущую шестеренку 29 заднего колеса 30. Спортсмен, сидя на седле 24, через тазобедренный сустав 23 передает мускульные усилия на заднее шоссейное колесо 28 или трековое 30.
Работа каретки велосипеда выполняется следующим образом. По круглому сечению и тугой посадке на левую часть вала 16 установлен левый кривошип 4, жестко закрепленный с помощью набора цилиндрических шпонок 19 и болта 10 через шайбу 11, а по круглому сечению и тугой посадке на правую часть вала 16 установлен правый кривошип 6, жестко закрепленный с помощью набора цилиндрических шпонок 19 и болта 18 через шайбу 11, обеспечивая высокую технологичность изготовления и простоту сборки соединения, при этом опорные плоские стороны левого 4 и правого 6 кривошипов плотно прижимаются своими торцовыми частями через внутренние обоймы подшипников 21 к распорной втулке 17, образуя жесткую конструкцию, не имеющую осевых и угловых перемещений даже после длительного срока эксплуатации и ослабления стягивающих болтов 10 и 18. На правом кривошипе 6 установлена ведущая эллипсная шестеренка 22 таким образом, что при расположении оси правой педали 9 в нижнем положении на одной прямой с центром вала каретки 16 и тазобедренным суставом спортсмена 23 на седле велосипеда 24 ее главная (длинная) ось симметрии расположена под углом 90 градусов к верхней ветви приводной цепи 25, передающей крутящий момент, для шоссейного велосипеда через натяжитель цепи 26 на кассету 27 заднего колеса 28, а для трекового велосипеда - прямо на ведомую шестеренку 29 заднего колеса 30.
При вращении педалей гонщиком мускульные усилия его ног передаются вниз через левую ось педали 1 с одновременным подтягиванием вверх через правую ось педали 9 на пустотелый левый 3 и правый 7 шатуны, на левый 4 и правый 6 кривошипы и через набор цилиндрических шпилек 19 на вал каретки 16. При вертикальном положении кривошипов 4 и 6 левая стопа велосипедиста из-за привычного стереотипа педалирования, обусловленного длиной ног при их сгибании, не может подняться выше своего оптимального значения и находится на расстоянии l от вала каретки 16. Рассматривая кинематику движения оси левой педали 1 на фиг.7, можно заметить, что увеличение расстояния между левой осью педали 1 и валом каретки 16 при повороте левого кривошипа 4 от вертикального l до своего горизонтального положения L достигается поворотом левого пустотелого шатуна 3 от 0 до 90 градусов на длину от 0 (при 0 градусов) до своего максимального значения m, равного длине самого шатуна (при 90 градусов). Причем можно заметить, что это увеличение расстояния минимально в начальной стадии поворота (от 0 до 45 градусов), достигая значения от 0 до 0,3 m, и максимально - в конечной стадии поворота (от 45 до 90 градусов), достигая значения от 0,3 m до m. Сравнивая кинематику движения оси левой педали 1 на фиг.7 и фиг.8, делаем вывод, что для сохранения привычного стереотипа педалирования с наименьшими его искажениями наиболее эффективен поворот левого шатуна 3 относительно левого кривошипа 4 всего на 45 градусов (от 45 до 90 градусов) с одновременным достаточным увеличением расстояния между левой осью педали 1 до вала каретки 16 на 0,7m (от 0,3 m до m), что в два раза уменьшает дополнительные угловые и линейные перемещения левого шатуна 3 относительно левого кривошипа 4.
При горизонтальном положении кривошипов 4 и 6, когда в основном формируется крутящий момент на каретке велосипеда, используется возможность наиболее удобного приложения максимальных усилий ног спортсмена на кривошипы 4 и 6 под углом 90 градусов. При повороте кривошипов 4 и 6 от горизонтального к своему вертикальному положению, за счет изменения удобного положения ног спортсмена при давлении на оси педалей 1 и 9 и изменения угла приложения мускульных сил к осям педалей 1 и 9, происходит уменьшение крутящего момента на каретке велосипеда от своего максимального значения до «0». Кроме того, в верхнем и нижнем положениях кривошипов 4 и 6 происходит изменение направлений прилагаемых сил к осям педалей 1 и 9 на противоположные, что приводит к образованию так называемых «мертвых зон», в которых не прилагаются мускульные силы и не формируется крутящий момент. Применение увеличенного передаточного отношения в «мертвых зонах», где и так не происходит никакого давления на оси педалей 1 и 9 и не формируется крутящий момент, приведет к автоматическому уменьшению передаточного отношения в горизонтальном положении кривошипов 4 и 6 и облегчению педалирования с сохранением исходного привычного крутящего момента на каретке велосипеда.
1
2
Рассматривая кинематику движения оси левой педали 1 на фиг.8, видно, что при повороте левого кривошипа 4 от 0 до 45 градусов левый шатун 3 под воздействием разгибательного давления левой ноги на левую ось педали 1 вниз остается неподвижным относительно левого кривошипа 4, а при его дальнейшем повороте от 45 градусов до 90 градусов также свободно поворачивается от своего первоначального положения 45 градусов до 90 градусов в направлении по часовой стрелке. При повороте левого кривошипа 4 от 90 градусов до 180 градусов левый шатун 3 из-за ограничения поворота, обусловленного разгибательной силой левой ноги вниз, прижимающей правую боковую поверхность пустотелого шатуна 3 через ударопрочную прокладку 15 к выступу на левом кривошипе 4, остается неподвижным относительно левого кривошипа 4 до тех пор, пока действует разгибательная сила левой ноги вниз. Но так как левая стопа из-за привычного стереотипа педалирования, обусловленного длиной ног при их разгибании, не может опуститься ниже своего оптимального значения l и, дойдя до точки C, удерживает левую ось педали 1 на расстоянии l от вала каретки 16, поворачивая пустотелый шатун 3 в направлении против часовой стрелки по отношению к левому кривошипу 4 от 90 градусов до 45 градусов, при котором его угловое перемещение ограничивается левой боковой поверхностью пустотелого шатуна 3 через ударопрочную прокладку 14 и выступом на левом кривошипе 4. При повороте левого кривошипа 4 от 180 градусов до 225 градусов левый шатун 3 под воздействием сгибательной силы левой ноги на левую ось педали 1 вверх остается неподвижным относительно левого кривошипа 4, а при его дальнейшем повороте от 225 градусов до 270 градусов также поворачивается от своего первоначального положения 45 градусов до 90 градусов в направлении по часовой стрелке. При повороте левого кривошипа 4 от 270 градусов до 360 градусов левый шатун 3 из-за ограничения поворота, обусловленного сгибательной силой левой ноги вверх, прижимающей правую боковую поверхность пустотелого шатуна 3 через ударопрочную прокладку 15 к выступу на левом кривошипе 4, остается неподвижным относительно левого кривошипа 4 до тех пор, пока действует сгибательная сила левой ноги вверх. Но так как левая стопа из-за привычного стереотипа педалирования, обусловленного длиной ног при их сгибании, не может подняться выше своего оптимального значения l и, дойдя до точки C, удерживает левую ось педали 1 на расстоянии l от вала каретки 16, поворачивая пустотелый шатун 3 в направлении против часовой стрелки по отношению к левому кривошипу 4 от 90 градусов до 45 градусов, при котором его угловое перемещение ограничивается левой боковой поверхностью пустотелого шатуна 3 через ударопрочную прокладку 14 и выступом на левом кривошипе 4.