ВЕЛОСИПЕД С ЛИНЕЙНЫМ ПРИВОДОМ
BICYCLE WITH LINEAR DRIVE

Изобретение относится к транспортным средствам с мускульным приводом и может быть использовано для передвижения.
Известен велосипед «Рейнжер», выпускаемый серийно в США, с сиденьем в виде кресла со спинкой и с кареткой с велосипедными шатунами и педалями, расположенными перед поворотным колесом, и с цепной передачей, связывающей каретку с задним колесом.
(См. www.velomobil.nm.ru)
Этот велосипед имеет, из-за длинной базы, очень большие габариты и вес.
Известен велосипед, состоящий из рамы с сиденьем, установленной на заднем приводном колесе и переднем поворотном колесе, втулка которого снабжена подшипником, установленным на оси со сквозным отверстием. Эта ось закреплена консольно к единственному перу поворотной вилки. Ось вилки закреплена в подшипниках рамы и снабжена рулем на конце. К раме в подшипниках прикреплен вал с велосипедными шатунами и педалями на их концах так, что вал проходит сквозь отверстие оси переднего колеса. При этом вал связан двумя цепными передачами через промежуточный вал, расположенный около вилки, и муфтой свободного хода с вращением заднего колеса.
(См. заявка US 2006/0001232)
Недостатками данного велосипеда являются невысокая маневренность, неудобная круговая траектория движения педалей, не позволяющая использовать дополнительный ручной привод. Ноги при круговом педалировании создают большое повышенное аэродинамическое сопротивление движению велосипеда.
Известен гоночный велосипед с линейным приводом, включающий раму с сиденьем, установленную на переднем поворотном колесе, установленном в вилке с рулем, закрепленную в подшипниках рамы, и заднем приводном колесе с блоком звездочек, муфтой свободного хода и манеточным переключателем скоростей, при этом на раме в подшипниках установлен вал с ведущей звездочкой, связанный цепью с одной из звездочек приводного колеса, при этом вал с ведущей звездочкой по бокам ее снабжен двумя кривошипно-ползунными механизмами, кривошипы которых находятся оппозитно друг к другу, а к средней части каждого шатуна кривошипно-ползунных механизмов к наружной поверхности прикреплена педаль. Каждый шатун кривошипно-ползунных механизмов своим концом шарнирно прикреплен к своему штоку, расположенному в направляющей, прикрепленной к раме. Направляющие штоков находятся рядом друг с другом и посередине сиденья.
(См. http://schroederhpv.design.officelive.com/aboutus.aspx)
Недостатками данного велосипеда являются большие габариты и отсутствие ручного привода.
Целью настоящего изобретения является повышение удобства эксплуатации путем уменьшения базы велосипеда и возможности подключения дополнительного ручного привода.
Эта цель достигается тем, что велосипед с линейным приводом состоит из рамы с сиденьем, установленной на переднем поворотном колесе, установленном в вилке с рулем, закрепленную в подшипниках рамы, и заднем приводном колесе с блоком звездочек, муфтой свободного хода и манеточным переключателем скоростей. При этом на раме в подшипниках установлен вал с ведущей звездочкой, связанной цепью с одной из звездочек приводного колеса. При этом вал с ведущей звездочкой по бокам ее снабжен двумя кривошипно-ползунными механизмами, кривошипы которых находятся оппозитно друг к другу. К средней части каждого шатуна кривошипно-ползунных механизмов прикреплена педаль.
Новым является то, что шатуны кривошипно-ползунных механизмов разнесены друг от друга на расстояние, большее ширины сиденья, а педали крепятся к внутренней поверхности шатунов. При этом ось переднего колеса выполнена со сквозным отверстием, а вал, соединяющий кривошипно-ползунные механизмы, пропущен сквозь это отверстие.
Велосипед с линейным приводом может быть выполнен так, что с целью возможности ручного привода ползун каждого кривошипно-ползунного механизма выполнен в виде прикрепленного к концу шатуна роликов, охватывающих направляющую, прикрепленную к раме, при этом к концу каждого шатуна прикреплена рукоятка.
Велосипед с линейным приводом может быть выполнен так, что с целью возможности ручного привода с прямолинейным движением рукояток ползун каждого кривошипно-ползунного механизма выполнен в виде прикрепленной шарнирно к концу шатуна каретки с роликами, установленной на направляющей, прикрепленной к раме. При этом к каждой каретке прикреплена рукоятка.
Велосипед с линейным приводом может быть выполнен так, что с целью возможности дополнительного ручного привода одновременно двумя руками и при этом возможностью управлять велосипедом ползун каждого кривошипно-ползунного механизма выполнен в виде штока, находящегося в направляющей каретке, шарнирно прикрепленной к раме. А каждый шток концом связан шарниром со своим упором, который другим шарниром связан со своим шатуном кривошипно-ползунного механизма. Руль выполнен так, что каретки снабжены ручками, а поворот кареток на шарнирах кинематически связан друг с другом и с поворотом вилки переднего колеса через тягу, концы которой шарнирно прикреплены к двум рычагам, которые шарнирно прикреплены к кареткам. При этом тяга своей средней частью прикреплена шаровым шарниром к рычагу, который шарниром прикреплен к оси вилки переднего колеса. При этом к концам штоков со стороны сиденья также прикреплены рукоятки.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг.1 изображает велосипед с линейным приводом сбоку.
Фиг.2 изображает велосипед с линейным приводом сверху.
Фиг.3 изображает узел переднего колеса.
Фиг.4 - разрез А-А на фиг.3.
Фиг.5 изображает ролики, прикрепленные к шатуну и охватывающие направляющую с люфтом.
Фиг.6 изображает другой вариант исполнения крепления роликов к шатуну, охватывающих направляющую без люфта.
Фиг.7 - разрез Б-Б на фиг.6.
Фиг.8 изображает каретку с рукояткой, шарнирно прикрепленной к шатуну и установленной на направляющей.
Фиг.9 - разрез В-В на фиг.8.
Фиг.10 изображает велосипед с линейным приводом и с дополнительным ручным приводом одновременно двумя руками, вид сбоку.
Фиг.11 изображает велосипед с линейным приводом и с дополнительным ручным приводом одновременно двумя руками, вид сверху.
Фиг.12 - разрез Г-Г на фиг.11.
Фиг.13 - вид Д на фиг.12.
Фиг.14 изображает переднюю часть велосипеда с подвеской шатунов к рулю тросами или шарнирными звеньями.
Фиг.15 изображает переднюю часть велосипеда с подвеской шатунов к раме тросами или шарнирными звеньями.
Велосипед с линейным приводом включает раму с сиденьем 1, установленную на заднем приводном колесе 2 и переднем поворотном колесе 3. Рама состоит из рам 4 и 5, соединенных шарниром 6 с горизонтальной поперечной осью. К раме 4 шарниром 7 прикреплен амортизатор 8, который шарниром 9 прикреплен к раме 5. К раме 5 в подшипниках 10 прикреплена ось 11 поворотной вилки 12 и снабжена рулем 13 на верхнем конце. Вилка 12 снабжена перьями 14 и 15, охватывающими колесо 3. Одно перо 14 разъемным соединением, например винтом 16, прикреплено к гайке 17, накрученной на ось 18, со сквозным отверстием вдоль нее. Другое перо 15 вилки 12 прикреплено разъемным соединением, например винтом 19, к проушине 20 с отверстием, накинутым на ось 18. Ось 18 имеет на конце буртик, снабженный шлицами для вкручивания оси 18 в гайку 17. Между гайкой 17 и проушиной 20 зажат подшипник 21, который установлен во втулке 22 переднего колеса 3 и зажат в ней кольцом 23 с наружной резьбой. Кольцо 23 для его закручивания снабжено шлицами на торце. К раме 5 по бокам переднего колеса 3 прикреплены две трубы 24 и 25, у которых на концах закреплены подшипники 26 и 27. В этих подшипниках установлен вал 28, к концам которого прикреплены кривошипы 29 и 30 кривошипно-ползунных механизмов, расположенных по бокам переднего колеса 3. Трубы для жесткости прикреплены к раме 5 дополнительными распорками 31. Вал 28 кинематически связан цепной передачей и муфтой свободного хода 32 с вращением заднего колеса 2. Цепная передача состоит из ведущей звездочки 33 и блока звездочек 34 с манеточным переключателем скоростей 35, на которые накинута цепь 36. На раме 5 под сиденьем дополнительно закреплены отклоняющие для цепи 36, ролики с ребордами 37 и 38. К вилке 12 прикреплен упор 39, отклоняющий обе ветви цепи вбок от колеса 3 при крайнем повороте вилки 12. Для удобного управления крепление оси 18 к вилке 12 осуществлено с выносом оси 18 вперед на расстояние L относительно оси 11 поворота вилки 12. В этом случае угол между осью 11 и осью труб 24 и 25 должен быть в пределах 3-7 градусов. Кривошипы 29 и 30 крепятся на валу 28 гайками 40.
К раме 4 прикреплены по бокам сиденья 1 направляющие 41 и 42, на которые опираются ролики 43, 44, 45 и 46, прикрепленные к концам шатунов 47 и 48 кривошипно-ползунных механизмов. К шатунам 47 и 48 с их внутренней стороны прикреплены педали 49 и 50.
Ролики 43, 44, 45 и 46 прикреплены на винтах 51 и 52 с гайками 53 и 54 так, чтобы был зазор между ними и направляющими 41 и 42 и чтобы они не заклинивали при повороте шатунов 47 и 48. Возможен вариант крепления роликов без зазора. В этом случае к верхним роликам 43 и 45 на оси 55 гайками 56 и 57 шарнирно прикреплены серьги 58, на которые прикреплены по два ролика 59 и 60 винтами 61 и 62 с гайками 63 и 64. Траектория движения педалей в предлагаемом приводе имеет форму яйца, вытянутого вдоль велосипеда. Причем заостренный конец яйца обращен к сиденью. Можно менять траекторию, делая яйцо более округлым или более вытянутым, крепя педали 49 и 50 к другим резьбовым отверстиям 65 шатунов 47 и 48. Наиболее оптимальным является крепление педалей 49 и 50 на расстоянии от кривошипов 29 и 30, составляющем 1/3 длины шатунов 47 и 48. К шатунам к их концам прикреплены рукоятки 66 и 67, за которые осуществляется дополнительный ручной привод. Причем привод осуществляется только одной рукой, так как другой рукой осуществляется управление за руль 13 за одну из его рукояток 68 и 69, смотря какой рукой осуществляется привод. Крепление рукояток 66 и 67 можно также менять, крепя их к другим резьбовым отверстиям 70 вдоль шатунов 47 и 48 в зависимости от длины рук водителя. В случае исполнения ползунов в виде кареток 71, которые шарнирами 72 прикреплены к шатунам 47 и 48 и расположены на направляющих 41 и 42, рукоятки 66 и 67 крепятся к кареткам 71. Каретки 71 снабжены роликами 73 на вертикальных винтах 74 и горизонтальных винтах 75. Вкручивая винты 74 и 75 в бобышки 76, можно ликвидировать люфты между роликами 73 и направляющими 41 и 42. Шатуны 47 и 48 установлены на кривошипах 29 и 30 на подшипниках 77 и 78. В случае исполнения велосипеда с одновременным приводом двумя руками ползун каждого кривошипно-ползунного механизма выполняется в виде штоков 79 и 80, находящихся в направляющих каретках 81 и 82, которые шарнирами 83 и 84 прикреплены к раме 5. Шток 79 шарниром 85, ось которого совпадает с осью шарнира 83, связан с упором 86, который шарниром 87 связан с шатуном 47. Шток 80 шарниром 88, ось которого совпадает с осью шарнира 84, связан с упором 89, который шарниром 90 связан с шатуном 48.
Руль в этом случае выполнен так, что каретки 81 и 82 снабжены рукоятками 91 и 92 и поворот кареток на шарнирах 83 и 84 кинематически связан друг с другом и с поворотом вилки 12 переднего колеса 3 через тягу 93.
Концы тяги 93 шарнирами 94 и 95 прикреплены к рычагам 96 и 97, которые шарнирами 98 и 99 прикреплены к кареткам 81 и 82. Оси шарниров 98 и 99 параллельны осям шарниров 83 и 84. Тяга 93 своей средней частью прикреплена шаровым шарниром 100 к рычагу 101, который шарниром 102 прикреплен к оси 11 вилки 12 переднего колеса 3. К концам штоков 79 и 80 со стороны сиденья 1 также прикреплены рукоятки 103 и 104. Каждая каретка 81 и 82 снабжена двенадцатью роликами 105 на вертикальных винтах 106 и горизонтальных винтах 107 и 108. Зазоры между роликами 105 и штоками 79 и 80 достигаются вкручиванием винтов 106, 107 и 108 в бобышки 109. Для фиксации вертикальных винтов 106 в каретках 81 и 82 предназначены винты 110. Возможен также более простой вариант исполнения велосипеда фиг.1 с исполнением ползунов или направляющих для концов шатунов кривошипно-шатунных механизмов в виде гибкой связи 111, одним концом связанной с концами шатунов 47 и 48, а другим концом связанной с рулем 13. Этот вариант годится при исполнении велосипеда с простыми педалями, применяемыми лишь на движение ног от себя. Для кругового педалирования при использовании контактных педалей и велотуфлей, вместо гибких связей используются шарнирные звенья 112, одним концом шарниром 113, лучше шаровым, прикрепленные к концам шатунов 47 и 48, а другим концом шарниром 114, лучше шаровым, прикрепленные к рулю 13.
Возможен также вариант исполнения фиг.1 с исполнением ползунов или направляющих для концов шатунов кривошипно-шатунных механизмов в виде гибкой связи 115, одним концом связанной с концами шатунов 47 и 48, а другим концом связанной с кронштейнами 116 и 117, жестко прикрепленными к раме 5. Для кругового педалирования, вместо гибких связей 115 используются шарнирные звенья 118, одним концом шарниром 119 соединенные с концами шатунов 47 и 48, а другим концом шарниром 120 - с кронштейнами 116 и 117. Рукоятки 66 и 67 могут сниматься, если не нужен ручной привод, и крепятся к концам шатунов 47 и 48 винтами 121.
Работает велосипед следующим образом.
В первом варианте исполнения водитель крутит педали 49 и 50 и одновременно одной рукой за одну из рукояток, закрепленных на штоке, помогает его возвратно-поступательному движению. Другой рукой он управляет рулем 13. Если рука устанет, он может использовать на привод другую руку, управляя рулем 13 уставшей рукой.
В сложных дорожных условиях для безопасности следует держать руль обеими руками. Во втором варианте исполнения водитель крутит педали 49 и 50 и за рукоятки 103 и 104 осуществляет ручной привод сразу двумя руками, помогая двигать шатуны 47 и 48. Одновременно поворотом кистей рук он может управлять поворотом велосипеда. При старте лучше держаться за рукоятки 91 и 92, не осуществляя ручного привода. На рукоятках 91 и 92 целесообразно расположить ручки тормозов и переключателя скоростей.
Заявленный велосипед имеет комфортную траекторию движения педалей, небольшие габариты и дополнительный ручной привод. Так как шатуны разнесены, они не мешают повороту переднего колеса. А педаль при крутом повороте можно остановить вне зоны действия колеса.