Транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, преимущественно велосипед
VEHICLE POWERED BY HUMAN MUSCULAR FORCE, BENEFIT OF BICYCLE

Изобретение относится к наземным транспортным средствам, приводимым в действие мускульной силой человека, в частности к велосипедам, веломобилям с возвратно-качательным движением педалей.
В транспортных средствах, приводимых в действие мускульной силой человека, использование вращательного движения педалей не является совершенным из-за того, что при этом движении периодически появляются положения педалей, когда линия действия силы проходит через центр вращения педалей. Это "мертвые" положения педалей из-за того, что момент силы в этих положениях равен нулю. При вращении педалей в "мертвых" положениях и в близких к ним сила ноги велосипедиста не совершает полезной работы. Из уровня техники известны многочисленные технические решения, в которых указанный недостаток преодолевается заменой вращательного движения педалей на их качательное движение и, как следствие, момент силы не равен нулю и появляется выигрыш в мощности.
Известно транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, содержащее раму с рулем, рулевое колесо, заднее ведущее колесо, соединенное закрепленной на раме гибкой передачей с качательными рычагами (патент РФ на полезную модель №34488, МПК: B62M 1/04, 2003 г.).
Недостатком известного транспортного средства является то, что не обеспечивается возможность работы как двумя, так и одним качательным рычагом для обеспечения движения транспортного средства, так как не обеспечивается независимая работа передачи от каждого качательного рычага. Также создается недостаточная мощность транспортного средства, так как качательные рычаги расположены не перпендикулярно по отношению к направлению силы, создаваемой ногами ездока транспортного средства, и гибкая передача создает невысокое передаточное отношение.
Известен велоход, содержащий раму с рулем, рулевое колесо, заднее ведущее колесо, соединенное закрепленными на раме двумя независимыми цепными передачами с качательным рычагом и обгонной муфтой каждая и расположенными с каждой боковой стороны рамы, цепная передача для каждого качательного рычага включает первую ведущую и вторую ведомую звездочки, соединенные цепью и установленные на раме с возможностью вращения, на раме закреплены упоры для ограничения движения каждого качательного рычага и возвратные пружины, соединенные с качательными рычагами для возврата их в первоначальное положение (Патент РФ на полезную модель №44098, МПК: B62М 1/04, A63B 22/06, 2005 г.).
Недостатком известного велохода является то, что он имеет недостаточную мощность вследствие использования коротких качательных рычагов и цепные передачи создают невысокое передаточное отношение.
В основу изобретения поставлена техническая проблема создания транспортного средства, приводимого в действие мускульной силой человека, преимущественно велосипед, которое обеспечивает повышение мощности транспортного средства, приводимого в действие мускульной силой человека, с качательными рычагами.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, состоит в обеспечении повышения мощности транспортного средства, приводимого в действие мускульной силой человека, преимущественно велосипед, с качательными рычагами при одновременном обеспечении возможности работы как двумя, так и одним качательным рычагом за счет создания длинных качательных рычагов, приводящих в действие цепные передачи, обеспечивающие высокое передаточное отношение, и создания для каждого качательного рычага отдельных передач.
Для достижения указанного выше технического результата транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, преимущественно велосипед, содержит раму с рулем, рулевое колесо, заднее ведущее колесо, соединенное закрепленными на раме двумя независимыми цепными передачами с качательным рычагом и обгонной муфтой каждая и расположенными с каждой боковой стороны рамы, цепная передача для каждого качательного рычага включает первую ведущую и вторую ведомую звездочки, соединенные цепью и установленные на раме, на раме закреплены упоры для ограничения движения каждого качательного рычага и возвратные пружины, соединенные с качательными рычагами для возврата их в первоначальное положение, согласно изобретению оно снабжено двумя механизмами переключения скоростей, закрепленными на раме, цепная передача для каждого качательного рычага имеет третью ведущую звездочку и комплект ведомых звездочек, обеспечивающих переключение скоростей, соединенные цепью через механизм переключения скоростей, каждый качательный рычаг закреплен на первой ведущей звездочке, которая установлена соосно заднему ведущему колесу, третья ведущая звездочка закреплена на оси соосно со второй ведомой звездочкой, а комплект ведомых звездочек закреплен на ведущем валу обгонной муфты, а ведомый вал обгонной муфты закреплен на втулке ведущего колеса соосно ему, причем по меньшей мере одна из первой ведущей, второй ведомой и третьей ведущей звездочек больше по диаметру, чем диаметры ведомых звездочек из комплекта ведомых звездочек.
Снабжение транспортного средства, приводимо в действие мускульной силой человека, преимущественно велосипед, двумя механизмами переключения скоростей, закрепленными на раме, выполнение цепной передача для каждого качательного рычага так, что она имеет третью ведущую звездочку и комплект ведомых звездочек, обеспечивающих переключение скоростей, соединенные цепью через механизм переключения скоростей, каждый качательный рычаг закреплен на первой ведущей звездочке, которая установлена соосно заднему ведущему колесу, третья ведущая звездочка закреплена на оси соосно со второй ведомой звездочкой, а комплект ведомых звездочек закреплен на ведущем валу обгонной муфты, а ведомый вал обгонной муфты закреплен на втулке ведущего колеса соосно ему, причем по меньшей мере одна из первой ведущей, второй ведомой и третьей ведущей звездочек больше по диаметру, чем диаметры ведомых звездочек из комплекта ведомых звездочек, позволяет увеличить мощность транспортного средства, приводимого в действие мускульной силой человека, за счет создания длинных качательных рычагов, приводящих в действие цепные передачи, обеспечивающие высокую скорость заднего ведущего колеса путем подбора диаметров звездочек, а также обеспечивает возможность работы как двумя, так и одним качательным рычагом. Выполнение по меньшей мере одной из первой ведущей, второй ведомой и третьей ведущей звездочек больше по диаметру, чем диаметры ведомых звездочек из комплекта ведомых звездочек, позволяет увеличить передаточное отношение (или увеличить угловую скорость на ведущем валу обгонной муфты) и, как следствие, увеличить скорость заднего ведущего колеса. Транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, может быть выполнено так, что рама включает верхнюю трубу, скрепленную с головной трубой и подседельной трубой, нижнюю трубу, скрепленную с головной трубой и подседельной трубой, наклонное перо задней вилки, скрепленное с верхней трубой и подседельной трубой, и нижнее перо задней вилки, скрепленное с наклонным пером задней вилки и с подседельной трубой и нижней трубой, а качательный рычаг заканчивается за местом скрепления подседельной и нижней труб перед рулевым колесом, что позволяет в частном случае выполнения рамы указать удобное место окончания расположения качательного рычага для работы водителя, обеспечивающее создание длинных качательных рычагов.
Транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, может быть выполнено так, что рама включает верхнюю трубу, скрепленную с головной трубой и подседельной трубой, нижнюю трубу, скрепленную с головной трубой и подседельной трубой, наклонное перо задней вилки, скрепленное с верхней трубой и подседельной трубой, и нижнее перо задней вилки, скрепленное с наклонным пером задней вилки и с подседельной трубой и нижней трубой, а закрепление третьей ведущей звездочки со второй ведомой звездочкой на оси выполнено на месте скрепления подседельной и нижней труб, что позволяет в частном случае выполнения рамы располагать в удобном месте ось с третьей ведущей звездочкой и второй ведомой звездочкой.
На фиг. 1 изображен вид сбоку на транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, с качающимися рычагами в крайнем верхнем положении; на фиг. 2 - вид с другого бока на транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, с качающимися рычагами в крайнем нижнем положении; на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез по Ж-Ж на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез по Г-Г на фиг. 5; на фиг. 7 - разрез по В-В на фиг. 3; на фиг. 8 - выносной элемент I с фиг. 4, вид сбоку на механизм переключения скоростей; на фиг. 9 - разрез по Д-Д на фиг. 8 главного корпуса механизма переключения скоростей; на фиг. 10 - разрез по Е-Е на фиг. 8 в положении - нижняя передача механизма переключения скоростей; на фиг. 11 - разрез по Е-Е на фиг. 8 в положении - верхняя передача механизма переключения скоростей.
Транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, преимущественно велосипед содержит раму 1 с рулем 2, рулевое колесо 3, заднее ведущее колесо 4, соединенное закрепленными на раме 1 двумя независимыми цепными передачами 5 и 6 с качательным рычагом 7 и 8 и обгонной муфтой 9 и 10 (Фиг. 3) каждая и расположенными с каждой боковой стороны рамы 1. Рама 1 может быть выполнена различной по конструкции, например так, как в патенте РФ на полезную модель №44098 или патенте РФ на полезную модель №34488. Цепная передача 5 и 6 для каждого качательного рычага 7 и 8 включает первую ведущую звездочку 11 и 12 вторую ведомую звездочку 13 и 14, соединенные цепью 15 и установленные на раме 1 с возможностью вращения. Каждый качательный рычаг 7 и 8 крепится, например, болтами к первой ведущей звездочке 11 и 12 и ступице 16 (Фиг. 5), имеющей возможность вращения относительно неподвижной первой цапфы 17 посредством подшипников 18 качения. Первая цапфа 17 крепится к раме 1 посредством болтов 19. Отверстия под болты 19 имеют вид прорези 20 для обеспечения натяжения цепи.
Каждый качательный рычаг 7 и 8 закреплен на первой ведущей звездочке 11 и 12, которая установлена соосно заднему ведущему колесу 4 с возможностью смещения от его оси для обеспечения натяжения цепи 15.
На раме 1 закреплены упоры 21 и 22 для ограничения движения каждого качательного рычага 7 и 8 и возвратные пружины 23 и 24, соединенные с качательными рычагами 7 и 8 для возврата их в первоначальное положение.
Транспортное средство снабжено двумя механизмами 25 переключения скоростей (Фиг. 8), закрепленными на раме 1. Для каждой цепной передачи 5 и 6 свой механизм 25 переключения скоростей.
Цепная передача 5 и 6 для каждого качательного рычага 7 и 8 имеет третью ведущую звездочку 26 и 27 и комплект 29 и 30 ведомых звездочек, обеспечивающих переключение скоростей, соединенных цепью 56 через механизм 25 переключения скоростей.
Третья ведущая звездочка 26 и 27 закреплена на оси 28 соосно со второй ведомой звездочкой 13 и 14. Ось 28 имеет возможность вращения относительно неподвижной второй цапфы 34 за счет шариковых подшипников 35 и 36 (Фиг. 7).
Комплект 29 и 30 ведомых звездочек закреплен на ведущем валу 31 обгонной муфты с помощью шлицевого соединения, а ведомый вал 32 обгонной муфты закреплен на втулке 33 заднего ведущего колеса 4 соосно ему (Фиг. 5).
Натяжение цепи 56 между третьей ведущей звездочкой 26 и 27 и комплектом 29 и 30 ведомых звездочек может быть выполнено за счет смещения оси 58 заднего ведущего колеса 4 вдоль второй прорези 57 рамы 1 (Фиг. 5).
По меньшей мере одна из первой ведущей звездочки 11 и 12, второй ведомой звездочки 13 и 14 и третьей ведущей звездочки 26 и 27 больше по диаметру, чем диаметры ведомых звездочек из комплекта 29 и 30 ведомых звездочек. Например, диаметр, равный 360 мм, первой ведущей звездочки 11 и 12 больше диаметра, равного 312 мм, второй ведомой звездочки 13 и 14, а диаметр, равный 380 мм, третьей ведущей звездочки 26 и 27 больше диаметров, равных 140 мм, 130 мм, 106 мм, ведомых звездочек из комплекта 29 и 30 ведомых звездочек, то есть в данном случае диаметры первой ведущей, третьей ведущей звездочек больше диаметров ведомых звездочек из комплекта ведомых звездочек.
Механизм 25 переключения скоростей состоит из главного (неподвижного) корпуса 37, поворотного корпуса 38, натяжного ролика 39, направляющего ролика 40, поворотных рычагов 41 и 42, троса управления 43, возвратной пружины 44 и болта 45 крепления к раме 1. Управление каждым из механизмов 25 переключения скоростей осуществляется одной из двух ручек 55 управления механизмом переключения скоростей (Фиг. 1 и 2).
Ведущий вал 31 обгонной муфты с установленным на нем с помощью шлицевого соединения комплектом 29 и 30 ведомых звездочек имеет возможность поворачиваться относительно ведомого вала 33 посредством шариковых подшипников 46 и 47. Вращательное движение от ведущего вала 31 обгонной муфты на втулку 33 передается через соединенный с ним шлицевым соединением ведомый вал 32 обгонной муфты (Фиг. 5).
Шариковые подшипники 46 и 47 установлены между ведущим валом 31 обгонной муфты и ведомым валом 32 обгонной муфты. Крутящий момент (вращательное движение) передается с ведущего вала 31 обгонной муфты на ведомый вал 32 обгонной муфты с помощью собачек 48 (Фиг. 6). Собачка 48, поворачиваясь на запрессованной в ней оси 49 собачки, передает крутящий момент только в рабочую сторону благодаря ее форме. В рабочее положение (в зацепление с ведущим валом 31 обгонной муфты) собачка 48 входит посредством пружины 50. Концы оси 49 собачки входят в прорези фланцев ведомого вала 32 обгонной муфты. Для фиксации концов оси 49 собачки в прорезях фланцев ведомого вала 32 обгонной муфты служат Г-образные защитные шайбы 51. Обгонная муфта передает крутящий момент только в рабочую сторону. Свойствами тормоза она не обладает. Для торможения велосипеда предусмотрены стандартные ручные тормоза: ручной привод 52 тормоза, тормоз 53 переднего колеса, тормоз 54 заднего колеса (Фиг. 1 и 2).
Транспортное средство может быть выполнено так, что рама 1 включает верхнюю трубу 59 (Фиг. 1), скрепленную с головной трубой 60 и подседельной трубой 61, нижнюю трубу 62, скрепленную с головной трубой 60 и подседельной трубой 61, наклонное перо 63 задней вилки, скрепленное с верхней трубой 59 и подседельной трубой 61, и нижнее перо 64 задней вилки, скрепленное с наклонным пером 63 задней вилки и с подседельной трубой 61 и нижней трубой 62, а качательный рычаг 7 и 8 заканчивается за местом скрепления подседельной трубы 61 и нижней трубы 62 перед рулевым колесом 3.
Транспортное средство может быть выполнено так, что рама 1 включает верхнюю трубу 59 (Фиг. 1), скрепленную с головной трубой 60 и подседельной трубой 61, нижнюю трубу 62, скрепленную с головной трубой 60 и подседельной трубой 61, наклонное перо 63 задней вилки, скрепленное с верхней трубой 59 и подседельной трубой 61, и нижнее перо 64 задней вилки, скрепленное с наклонным пером 63 задней вилки и с подседельной трубой 61 и нижней трубой 62, а закрепление третьей ведущей звездочки со второй ведомой звездочкой на оси 28 выполнено на месте скрепления подседельной трубы 61 и нижней трубы 62.
Транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, включая велосипед, работает следующим образом.
При нажатии ногами на оба качательных рычага 7 и 8 или одной ногой на один качательный рычаг 7 или 8, имеющие большую длину, за счет веса ездока начинается поворот вниз качательных рычагов до упора 21 и 22 и затем возврат качательных рычагов 7 и 8 возвратными пружинами 23 и 24 в первоначальное положение. Неоднократным нажатием на качательные рычаги 7 и 8 приводится в движение заднее ведущее колесо 4 через цепную передачу 5 и 6, включающую первую ведущую звездочку 11 и 12, вторую ведомую звездочку 13 и 14, третью ведущую звездочку 26 и 27, комплект 29 и 30 ведомых звездочек, и через обгонную муфту 9 и 10. Большие размеры диаметров по меньшей мере одной из первой ведущей звездочки 11 и 12, второй ведомой звездочки 13 и 14 и третьей ведомой звездочки 26 и 27, чем диаметры ведомых звездочек из комплекта 29 и 30 ведомых звездочек, обеспечивают высокое число оборотов заднего ведущего колеса 4, а также большая длина качательных рычагов 7 и 8 позволяет получить высокую мощность на заднем ведущем колесе 4.
В случае нажатия водителем одной ногой на качательный рычаг 7 или 8 транспортное средство также приводится в движение с увеличенной мощностью вследствие того, что заднее ведущее колесо 4 вращается от работы одним качательным рычагом 7 или 8.