EA022750B1 - Велотренажер - Google Patents

Abstract

Предлагается устройство, позволяющее пользователю выполнять имитацию поездки на велосипеде. Конструкция содержит раму, первую крепежную точку и вторую крепежную точку, выполненные с возможностью поддерживать раму. Седло соединено с рамой и поддерживает пользователя. Колесо соединено с рамой, педали выполнены с возможностью взаимодействовать с колесом, а рама выполнена с возможностью поворачиваться вокруг первой крепежной точки и второй крепежной точки в ответ на наклон пользователя. Может быть установлен велосипедный руль, позволяющий прилагать дополнительные силы и усиливать наклон или поворот при имитации поездки на велосипеде.

Description

Настоящее изобретение относится к области спортивного инвентаря и, более конкретно, к тренажерам для улучшения кислородного обмена, тренировки силы, равновесия и ловкости, которые позволяют пользователям имитировать езду на велосипеде.

Описание предшествующего уровня техники

Оборудование для тренировки сердечно-легочной, сердечно-сосудистой и мышечной систем, имеющееся в современных спортивных и оздоровительных центрах, а также используемое в домашних условиях, предназначено для улучшения и поддержания кислородного обмена и физической формы человека. Пользователям, желающим поддерживать и улучшать свою физическую форму и состояние, доступны разные типы тренажерного оборудования, включая бегущие дорожки, гребные тренажеры, велотренажеры, степперы, лыжные тренажеры (имитирующие равнинные или горные лыжи) и тренажеры для плавания.

Велотренажеры являются средством, позволяющим пользователю тренировать определенные группы мышц, в основном на ногах, но в то же время мышцы центральной части тела, т.е. мышцы живота и нижней части торса, которые помогают велосипедисту сохранять равновесие, а также мышцы рук и верхней части тела, т.е. бицепсы, трицепсы, косые мышцы и мышцы спины тренируются в значительно меньшей степени, если тренируются вообще. Современные конструкции велотренажеров обычно ограничиваются конструкцией, в которой велосипедный руль, педали и седло крепятся в единой жесткой платформе, например, привинченной на место и установленной на полу, при этом такая конструкция предназначена только для моделирования динамики вращения педалей велосипеда. В этом случае современные конструкции позволяют имитировать лишь очень ограниченное число из всех динамических сил, действующих при реальной езде, например, на обычном велосипеде, и в отличие от обычного велосипеда заставляют пользователя находиться в постоянной и не меняющейся позе. Использование современного велотренажера в фиксированной позе или положении может привести к онемению определенных нервов в теле пользователя и нарушению кровоснабжения частей тела, расположенных рядом с седлом, например простаты, из-за того, что при работе на велотренажере давления седла является относительно постоянным.

Неспособность современных велотренажеров воспроизвести или имитировать реальные динамические силы, действующие при езде на обычном велосипеде, также ограничивает количество и тип затронутых групп мышц. Такие конструкции не задействуют многие из мышц, необходимых для езды и поддержания равновесия на обычном велосипеде, и, кроме того, современные велотренажеры не задействуют определенные мышцы тела пользователя. Такие велотренажеры можно считать нежелательными и, по существу, неадекватными для тренировок энтузиастов велоспорта и спортсменов. Конструкции, имеющие такие ограничения, не способны имитировать полноценную езду на велосипеде и не задействуют те группы мышц, которые работают при езде на реальном велосипеде.

В других конструкциях была предпринята попытка улучшить имитационные возможности за счет использования обычного велосипеда, установленного на стационарные ролики или стенд, на котором заднее колесо не контактирует с землей. В таком стенде может использоваться механизм, создающий сопротивление, например стенд магнитного тренажера.

В конструкции со стационарными роликами обычно используется обычный велосипед и стационарный механизм цилиндрических роликов, и пользователь сначала устанавливает велосипед на последовательность роликов. После того как велосипед будет правильно позиционирован, велосипедист может сесть на него и начать работать педалями и балансировать обычный велосипед. Основная причина непопулярности конструкций со стационарными роликами заключается в том, что возникают трудности в обучении обращению с ними, и они могут быть опасными в эксплуатации. Хотя конструкции такого типа могут создавать дополнительный комфорт, поскольку седло движется относительно пятна контакта заднего колеса с роликами, и позволяют крутящему моменту, создаваемому педалями, влиять на движение велосипеда по роликам, такая конструкция остается нежелательной, поскольку она не снимает давление на пятне контакта с седлом, т.е. сохраняется синдром велосипедного седла, включая онемение нервов и частей тела, расположенных рядом с седлом или примыкающих к нему. Роликовая конструкция не позволяет пользователю адекватно учиться езде на велосипеде, выполняя тренировки.

Стендовые конструкции, включая те, в которых используется магнитный тренажер, в эксплуатации аналогичны конструкциям со стационарным велосипедом и имеют те же ограничения, что и в роликовых и стационарных конструкциях.

Частью проблемы, создаваемой стационарными велосипедами, в которых используются роликовые конструкции, является посадка и начало работы педалями, которые в конструкции со стационарными роликами существенно отличаются от того, что происходит при начале поездки на велосипеде. Роликовые конструкции также позволяют велосипеду рыскать, что может привести к потере пользователем равновесия или к соскальзыванию с роликов. Поскольку ролики обычно устанавливают на твердой поверхности, например на бетонном полу, как это обычно делается в тренировочных и оздоровительных центрах, если пользователь теряет равновесие во время тренировки, он обычно падает и бьется об пол,

- 1 022750 что создает потенциальную опасность получения травмы.

Для того чтобы велосипедист правильно ехал на обычном велосипеде, он должен создавать тяговое усилие, вращая педали, управлять велосипедом, поворачивая руль для управления направлением движения велосипеда, и поддерживать равновесие, т.е. наклоняться, поворачивать, останавливаться, разгоняться, тормозить и т.п. Правильная езда на велосипеде требует от велосипедиста или пользователя приложения многочисленных сложных и динамических поворачивающих и наклоняющих усилий к рулю, педалям и седлу или любых их комбинаций одновременно и в многочисленных направлениях с меняющейся интенсивностью для сохранения равновесия, управления скоростью и направлением и для движения велосипеда. Велосипедист может прикладывать дополнительные усилия для управления направлением, чтобы лучше контролировать и направлять качение и поворот, т.е. наклонять, поворачивать и т.п. раму, например, во время поворота, перемещая свои бедра в одну сторону.

Современные конструкции стационарного велосипеда имеют тенденцию некоторой ограниченности, проявляющейся в том, что единственное существенное динамическое взаимодействие пользователя с устройством происходит только на педалях, что ограничивает тренировочную имитацию только той частью езды на велосипеде, которая относится к вращению педалей. Такие конструкции ограничивают количество задействованных групп мышц и качество создаваемого вращения. Пользователи таких устройств, вероятно, были бы заинтересованы в устройствах, который имитируют весь комплекс движений, возникающих при езде на велосипеде, и желали бы задействовать большее количество групп мышц, которые работают при езде на обычном велосипеде.

Таким образом, имеется потребность в создании велотренажера, который более точно имитирует работу обычного велосипеда и в котором устранены ограничения, имеющиеся в современных конструкциях стационарных велосипедов.

Краткое описание изобретения

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается устройство, позволяющее пользователю имитировать езду на велосипеде. Конструкция содержит раму с первым крепежным узлом и со вторым крепежным узлом, выполненными с возможностью поддерживать раму. С рамой соединено седло, выполненное с возможностью поддерживать пользователя. С рамой соединено колесо и педали, выполненные с возможностью взаимодействовать с колесом, при этом рама выполнена с возможностью качания вокруг первого крепежного узла и второго крепежного узла в ответ на наклон пользователя. Можно использовать велосипедный руль, обеспечивающий возможность приложения дополнительных усилий и улучшающий наклон или качание при имитации езды на велосипеде.

Эти и другие преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам из нижеследующего подробного описания со ссылками на приложенные чертежи.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение проиллюстрировано не ограничивающими чертежами, на которых показано:

фиг. 1 - вид справа в перспективе одного варианта конструкции по настоящему изобретению; фиг. 2 - вид сбоку, иллюстрирующий угловое соотношение между первым крепежным узлом и вторым крепежным узлом вдоль оси в конструкции по настоящему изобретению;

фиг. 3 - увеличенный вид, иллюстрирующий переднюю подвеску первой точки крепления с устройством эластомерной пружины, прикрепленной к узлу рулевого управления, используемому в настоящей конструкции;

фиг. 4 - увеличенный вид настоящей конструкции в положении поворота, иллюстрирующий механизм передней подвески первой точки крепления в соответствии с показанным вариантом;

фиг. 5 - разнесенный вид конструкции подвески первой точки, показывающий многие компоненты фиг. 3 и 4, под другим углом;

фиг. 6 - вид справа в перспективе пользователя, вращающего педали в положении правого поворота, путем одновременного приложения сложного усилия, необходимого для изменения направления движения, к рулевому управлению, седлу и педалям, создавая условия качения и изменения направления движения, которые обеспечивают изменение положения и поворот рамы велосипеда вокруг заранее определенной оси в соответствии с показанным вариантом;

фиг. 7А - увеличенный вид, иллюстрирующий блокирующий механизм, связанный с передней подвеской первой точки крепления, используемый в настоящем изобретении;

фиг. 7В - увеличенный вид, иллюстрирующий деформацию передней подвески первой точки крепления, когда блокирующий механизм отсутствует, согласно аспекту настоящего изобретения;

фиг. 7С - увеличенный вид, иллюстрирующий деформацию передней подвески первой точки крепления, когда блокирующий механизм присутствует, согласно аспекту настоящего изобретения;

фиг. 8А - увеличенный вид, иллюстрирующий устройство реверсивного маховика с механизмом свободного хода;

фиг. 8В - увеличенный вид, иллюстрирующий устройство реверсивного маховика с механизмом прямого привода.

- 2 022750

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение является велотренажером, типично содержащим велосипедную раму и компоненты, например велосипедный руль, педали, седло и маховик, прикрепленные к стационарной раме, типично установленным на гладкой поверхности, например на деревянном или бетонном полу, и выполненным с возможностью поворачиваться или вращаться вокруг двух точек крепления. Точки крепления расположены между стационарной рамой и велосипедной рамой и могут позволить велосипедисту перемещать всю раму и компоненты влево и вправо и наклонять велосипед в стационарной раме в ответ на силы, приложенные к велосипедному рулю, педалям и седлу, когда велосипедист работает педалями или движется по инерции, нажимая на педали.

По существу, передняя и задняя крепежные точки подвешивают велосипедную раму в пространстве, позволяя велосипедной раме поворачиваться или вращаться влево и вправо и наклонять велосипед как единую шарнирную платформу, более точно имитируя силы, возникающие при езде на реальном велосипеде. Например, в этой конструкции подвешенная велосипедная рама может реагировать на крутящий момент, создаваемый при работе велосипедиста педалями, в результате чего рама перемещается или наклоняется в стационарной раме. Аналогичным образом, подвешенная велосипедная рама может реагировать на силы, прикладываемые велосипедистом к велосипедному рулю, педалям и седлу, которые также заставляют подвешенную велосипедную раму наклоняться или двигаться в пространстве в стационарной раме. Например, велосипедист может двигать бедрами из стороны в сторону, и силы, приложенные к седлу, заставят велосипедную рамы двигаться слева направо или справа налево для имитации поворота велосипеда седлом способом, сравнимым с применяемым при движении обычного велосипеда по дороге.

Кроме того, велосипедист может использовать предлагаемую конструкцию без рук, балансируя и управляя велосипедом с помощью бедер, перемещая массу своего тела относительно велосипедной рамы. Кроме того, велосипедист может подниматься с седла, отделяя свое тело от седла, смещать массу тела к рулю и педалям, продолжая работать педалями, и может перемещать вес своего тела из стороны в сторону для имитации подъема в гору способом, который часто используют спортсмены. Велосипедист, работая педалями или вращая педали, находясь не в седле, может генерировать силы, которые в комбинации с силами, возникающими при вращении маховика, создают гироскопический эффект, который позволяет задней части устройства качаться веред и назад, имитируя реальное поведение и работу обычного велосипеда.

Велотренажер может содержать велосипедный руль, который поворачивается вместе с велосипедом, или фиксированный велосипедный руль, или свободно двигающийся велосипедный руль. Привод в предлагаемой конструкции может быть фиксированным, чтобы вращение педалей вперед приводило к вращению моховика в направлении, которое в обычном велосипеде считается направлением вперед, а вращение педалей назад приводило к вращению маховика в противоположном направлении, либо привод может иметь свободный ход так, чтобы вращение педалей вперед приводило к вращению маховика, а вращение педалей назад, т.е. свободный ход, на встречало бы сопротивления и не создавало бы силы, приложенной к маховику. Может иметься блокирующий механизм, фиксирующий отношение между стационарной рамой и велосипедной рамой, который может позволить устройству работать и вести себя как известные конструкции стационарного велосипеда.

Устройство.

Велотренажер показан на фиг. 1 и 2. В комбинации эти чертежи иллюстрируют отношение между основными узлами и сборочными единицами варианта настоящего изобретения.

На фиг. 1 представлен вид справа в перспективе, иллюстрирующий один аспект настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, велотренажер 100 может содержать стационарную раму 101, поддерживающую раму 102, предназначенную для поддержки пользователя. Поддерживающий механизм может поддерживать раму 102 на двух крепежных точках или крепежных приспособлениях, где первый крепежный узел 103 расположен под велосипедным рулем 110 и соединяет раму 102 с передней частью рамы стационарной 101, и устанавливает второй крепежный узел 104 под седлом 1145 для соединения рамы 102 с задней частью стационарной рамы 101.

Хотя в показанном варианте используется основание, крепящееся к полу, следует понимать, что первый крепежный узел 103 и второй крепежный узел 104 могут быть выполнены и ориентированы с использованием крепежной конструкции любого типа, определяемой конкретными обстоятельствами. Например, хотя на чертежах это не показано, настоящая конструкция может иметь первую и вторую крепежные точки, соединенные с устройством, которое подвешивает раму 102 с потолка, или может иметь первый крепежный узел 103 и второй крепежный узел 104, установленные на устройстве, опирающемся на пол или установленные на устройстве, соединенном со стеной, потолком, транспортным средством, или в другом удобном положении или на имеющемся устройстве, в зависимости от обстоятельств.

Велотренажер может содержать разнообразные готовые комплектующие, т.е. компоненты, элементы, устройства и комбинации отдельных компонентов, которые образуют сборочные единицы и готовые узлы, используемые для построения предлагаемой конструкции. Например, предлагаемая конструкция может содержать стационарную раму 101, раму 102, узлы привода, рулевого управления и седла, как бу- 3 022750 дет описано для целей настоящего документа. Узлы привода, рулевого управления и седла известны, и, например, узел привода может быть цепным, или ременным, или другим, приспособленным для выполнения описываемых функций.

По существу, конструкция велотренажера типично выполнена из металлов, а другие детали и компоненты выполнены из разных широко распространенных материалов, включая, помимо прочего, алюминиевые сплавы, углеродное волокно, титан, сталь, композитные материалы, пластмассы и древесину, и любые их комбинации, для выполнения описываемых функций. Для изготовления деталей и компонентов для формирования узлов, из которых построен велотренажер по настоящему изобретению, можно использовать и другие материалы.

Как показано на фиг. 1, в предлагаемой конструкции стационарная рама 101, или основание, или узел основания, может содержать множество секций из штампованной стали, при этом секции 105 соединены в соединительной точке с использованием по меньшей мере одного стального фланца или кронштейна. Например, на фиг. 1 показан верхний фланец и нижний фланец в точке 125 и по меньшей мере один сборочный узел 126, состоящий из болта, гайки и шайбы. Можно использовать и другие сборочные средства, например сварку, достаточные для крепления одной или более секции 105, когда она совмещена с верхним и нижним фланцами в токе 125. Другой тип крепежного компонента может включать угловой кронштейн, согнутый на 90° в точке 120, плоский кронштейн в точке 121 и кронштейны другого стиля и другой формы, пригодные для крепления одной или более секции 105 друг с другом. Хотя в описанной конструкции используется множество секций, кронштейнов и фланцев, стационарная рама 101 может быть сформирована как единая деталь, выполняющая все описанные функции. По существу, нужно создать основание или узел основания для поддержки рамы так, чтобы позволить пользователю или велосипедисту работать педалями, наклоняться и осуществлять другие описанные функции, и такое основание может отличаться от показанного на чертеже.

На фиг. 1 показана конструкция рамы 102 по настоящему изобретению или рамного узла, в котором использовано множество трубчатых элементов рамы, выполненных из штампованной стали, например верхняя труба, нижняя труба, головная труба, труба седла, стойка цепи и стойка седла. Трубчатые элементы 130 типично соединяются клеем или сварными швами, сформированными в местах, где два или более трубчатых элемента, соединяются друг с другом для образования рамы 102 или другими средствами, способными скреплять трубчатые элементы 130 рамы, собранные в соответствии с предлагаемой конструкцией.

Верхняя труба соединяет сверху головную трубу с трубой седла, а нижняя труба соединяет головную трубу с кожухом нижнего кронштейна, при этом головная труба содержит подшипники рулевой колонки и соединяет верхнюю трубу с нижней трубой, при этом труба седла содержит стойку седла и поддерживает седло и соединяет верхнюю трубу с кожухом нижнего кронштейна, при этом стойки цепи проходят параллельно цепи и соединяют кожух нижнего кронштейна с задними гнездами для посадки оси колеса и стойки седла соединяют верхнюю часть трубы седла с задними гнездами для посадки оси колеса. Трубная терминология, использованная для описания конструкции по настоящему изобретению, должна быть понятна специалистам.

В настоящей конструкции трансмиссия 109 может крепиться к раме 102. Трансмиссия 109 может поддерживать педали и создавать место для размещения ступней, а также может помогать пользователю сохранять равновесие рамы 102 подвешенной в стационарной раме 101, выполняя имитацию поездки на велосипеде. Трансмиссия 109 может содержать педальный узел и узел маховика. Педальный узел может содержать педали 106, позволяющие пользователю разместить на них ступни, кривошип 107, для соединения педалей 106 с цепью и нижнему консольному подшипнику (не показан) и может соединять первый рычаг 107А кривошипа со вторым рычагом 107В кривошипа. Узел маховика может содержать фиксированную звездочку (не показана), неподвижно прикрепленную к маховику 108. Фиксированную, т.е. одну, звездочку, по желанию, можно заменить на набор звездочек (т.е. кассету) с соответствующими компонентами механизма переключения, позволяющего пользователю изменять величину сопротивления вращению педалей.

Силы, которые пользователь прилагает к педалям 6, могут передаваться от педального узла на узел маховика цепью или ремнем. Цепь или ремень типично выполнены так, чтобы соединять переднюю звездочку с задней фиксированной звездочкой путем позиционирования цепи на передней звездочке и на задней звездочке или, факультативно на наборе звездочек, и закрепляя соединительное звено (не показано) так, чтобы сформировать замкнутую цепь, и такая конструкция, по существу, известна. Цепь, переднюю звездочку и заднюю звездочку привода 109 может закрывать кожух, защищающий пользователя при упражнениях и обеспечивающий доступ для обслуживания деталей трансмиссии, описанных выше. В предлагаемой конструкции вместе с цепью, звездочкой и соответствующими компонентами цепного привода в трансмиссии 109 для привода или вращения маховика 108 может использоваться узел свободного хода или узел прямого привода.

В настоящей конструкции к передней части рамы 102 может быть прикреплен узел рулевого управления, как показано на фиг. 1. Узел рулевого управления может поддерживать велосипедный руль, на который пользователь кладет руки и который помогает пользователю поддерживать равновесие рамы

- 4 022750

102, подвешенной в стационарной раме 101 при выполнении упражнений на велотренажере. Велосипедный руль 110 узла рулевого управления обычно оснащают рукоятками или обматывают лентой, чтобы пользователь мог его захватить и рулить конструкцией по настоящему изобретению, при этом велосипедный руль может быть скомбинирован с узлом 109 привода, чтобы помочь пользователю поддерживать равновесие при вращении педалей, выполняя упражнения на велотренажере.

Велосипедный руль 110 обычно прикреплен к одному концу рулевой колонки 111 с помощью затянутого зажимного механизма 112. Для упрощения рулевая колонка 111 показана проходящей сквозь верхнюю часть головной трубы рамы и выступает снизу из этой головной трубы. Другой конец рулевой колонки 111 может быть прикреплен к регулируемому механизму поворотного рычага 113, и поворотный рычаг 113 может быть зафиксирован в определенном положении путем затягивания хомута в позиции 114.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения в велотренажере 100 можно использовать обычные подшипники рулевой колонки для крепления рулевой колонки 111 к соединительной трубе 128, проходящей сквозь головную трубу, с помощью регулируемого зажима 127. В такой конструкции другой конец соединительной трубы 128 может быть прикреплен к устройству регулируемого поворотного рычага 113, а поворотный рычаг 113 может быть зафиксирован в определенном положении путем затягивания хомута в позиции 114.

Далее, рулевая колонка 111 может быть установлена для соединения динамических усилий, прилагаемых пользователем к велосипедному рулю 110, и передачи этих усилий с руля 110 на первый крепежный узел 103. В то время как большая часть сил может быть передана от рулевой колонки 111 или соединительной трубы 128 на этот первый крепежный узел, набольшая часть сил может передаваться на второй крепежный узел 104.

В предлагаемой конструкции узел седла может быть над трансмиссией 109, расположенной на нижней трубе рамы 102, как показано на фиг. 1. Узел седла может поддерживать седло или сиденье 115 и может давать пользователю место для помещения и контакта верхней части ног и туловища, поддерживая равновесие рамы 102, подвешенной в стационарной раме 101 во время выполнения упражнений на велотренажере. Согласно одному аспекту предлагаемой конструкции узел седла может содержать седло 115, прикрепленное к стойке 116 седла так, чтобы пользователь мог принять сидячую позу и правильно расположить свое тело над рамой 102 и прилагать дополнительные рулевые усилия для наклона и поворота рамы 102.

Узел седла можно использовать в комбинации с трансмиссией 109 и рулевыми узлами так, чтобы помочь пользователю сохранять равновесие, когда он вращает педали, выполняя упражнение на велотренажере. Предлагаемая конструкция позволяет зафиксировать седло 115 на одном конце стойки 116 путем затягивания зажимного механизма 117. Другой конец стойки 116 седла типично прикреплен к наклонному трубчатому элементу рамы 102 путем затягивания хомута в позиции 118. В велотренажере стойка 116 седла может быть расположена так, чтобы соединять динамические рулевые силы, прилагаемые пользователем к седлу 115, и передавать эти силы на второй крепежный узел 104. И вновь, большая часть этих сил может передаваться от стойки седла на второй крепежный узел, а набольшая часть сил может передаваться на первый крепежный узел 103.

Соединительная конструкция и передача сил от велосипедного руля 110, педалей 106 и седла 115 более подробно будут описаны ниже.

На фиг. 2 приведен вид сбоку, иллюстрирующий угловое отношение между первым крепежным узлом 103 и вторым крепежным узлом 104 вдоль оси 203 в предлагаемой конструкции. Согласно одному аспекту предлагаемой конструкции первый крепежный узел 103 может содержать устройство эластомерной пружины 201 для крепления и подвешивания рамы 102 в стационарной раме 101 в переднем положении. Согласно другому аспекту предлагаемой конструкции второй крепежный узел 104 может содержать устройство шарового шарнира 202 для крепления и подвешивания рамы 102 в стационарной раме 101 в заднем положении.

Эластомерная пружина показана в связи с передней нижней точкой крепления, однако подобное устройство может быть использовано для верхней точки крепления (второй крепежный узел 104), или нижней точки крепления (первый крепежный узел 103), или для обеих точек крепления. Далее, хотя крепежные точки показаны расположенными на разной заранее определенной высоте над поверхностью, например над полом, или стойкой, или плоской землей, следует понимать, что описываемые функции могут выполняться и когда крепежные точки и ось, соединяющая их, находятся на других высотах, включая горизонтальное расположение оси.

Эти две крепежные точки в сочетании с усилиями пользователя, прилагаемыми к велосипедному рулю 110, педалям 106 и седлу 115, могут обеспечить возможность внеосевого наклона или поворот вокруг оси 203 рамы 102 в стационарной раме 101. Известные велотренажеры не обеспечивают такой возможности наклона, качания и/или рыскания велосипедной рамы от оси. Способность поворота и вращения рамы 102 в пространстве, определенном крепежными узлами, прикрепленными к стационарной раме, могут создать существенно более точную имитацию поездки на велосипеде. Точная имитация, реализованная предлагаемой конструкцией, может позволить развивать и тренировать те группы мышц, которые

- 5 022750 не работают на современных известных стационарных велотренажерах.

Для подвески рамы 102 в первой крепежной точке может использоваться эластомерная пружина 201. Однако такой крепежный узел может содержать гидравлический амортизатор или другой узел, подходящий для использования в качестве подвески и пружинного компонента по настоящему изобретению. Второй крепежный узел 104 может содержать шаровой шарнир 202 для формирования задней точки подвески рамы 102. По существу, шаровой шарнир может быть выполнен с возможностью соединения рамы 102 со стационарной рамой 101. Конструкция шарового шарнира может включать несущий стержень и гнездо, заключенное в кожух (не показан), типично выполненный из стали. В одном варианте кожух, охватывающий гнездо, может являться крепежной конструкцией, позволяющей крепить и фиксировать кожух на раме 102. Шаровой шарнир, по существу, работает внутри кожуха и может поддерживать резьбовую конструкцию стержня. Резьбовой стержень может проходить сквозь стационарную раму 101 и крепиться гайкой и шайбой. Шаровой шарнир 202 может быть выполнен с возможностью поддержания рамы 102, допуская качания в пределах определенного полукруга, образованного стационарной рамой 101 во второй крепежной точке. Настоящее изобретение не ограничивается использованием шарового шарнира 202 во второй крепежной точке, и в нем можно использовать любое устройство или компонент, допускающий диапазон движений или качаний вокруг крепежной точки. Использование и сборка шаровых шарниров, выполненных с возможностью подвески одной детали на другой детали, хорошо известны специалистам. В первом и втором крепежных узлах можно использовать эластомерные втулки с проходящими сквозь них болтами или устройства, содержащие шар и гнездо. В других вариантах в первом и втором крепежных узлах могут использоваться стержни со сферическими концами или втулки с трубкой, проходящей сквозь каждую втулку.

Термин эластомер, используемый в настоящем описании, применяется для описания материала, сформированного с использованием вулканизированной резины, однако в качестве оказывающего сопротивление материала могут использоваться другие оказывающие сопротивление материалы, в показанном положении и ориентации или в других положениях и ориентациях (например, ближе к верхней и/или нижней крепежным точкам), и термин эластомер не является ограничивающим. Реальные эластомерные материалы могут допускать существенное перемещение при воздействии внешних сил. По существу, эластомерные материалы характеризуются способностью деформироваться при воздействии внешних сил и возвращаться в свою первоначальную форму, когда внешние силы перестают действовать. Способность изгибаться или деформироваться и возвращаться в первоначальную форму может создавать пружинный эффект сопротивления. Результирующий эффект сопротивления, проявляющийся в первом крепежном узле, и поворотное движение на втором крепежном узле, выровненными вдоль оси 203 и в сочетании с узлами, описанными выше, могут позволить пользователю поворачивать и отклонять от курса раму 102 и имитировать поворот под углом, возникшим в результате крена, поворота и их комбинации, создаваемым пользователем, одновременно генерируя эффект рулевого управления, имитируя обратную связь от дороги при вращении педалей во время выполнения упражнения на тренажере. Пружинный эффект сопротивления может создаваться пружинным устройством любого типа, подходящего для выполнения функций первого и второго крепежных узлов, позволяя раме 102 возвращаться в нейтральное положение.

Термин крен или угол виража в настоящем описании используется для описания поворота или вращения вокруг оси, которая называется продольной осью и показана на чертежах как ось, проходящая сквозь конструкцию от велосипедного руля до седла в том направлении, куда обращен пользователь. Термин рысканье обозначает поворот вокруг вертикальной оси, проведенной от верхней трубы рамы к нижней трубе рамы и перпендикулярно оси крена. Термины поворот, крен, рысканье, наклонение, наклон в настоящем описании используются в комбинации для описания горизонтальных и вертикальных движений или угловых положений рамы 102 в стационарной раме 101 относительно описанных осей или компонентов. На фиг. 2 показана собранная версия велотренажера 100, содержащего стационарную раму 101, раму 102, узлы трансмиссии, рулевого управления, седла и крепежные узлы, выполненные с возможностью позволить пользователю работать педалями 106, совершая круговое или вращательное движение, и предназначенные для помощи пользователю сохранять равновесие при выполнении упражнения на велотренажере.

На велосипедный руль 110 могут действовать силы, прилагаемые руками пользователя, например при повороте налево, и руль передает эти силы через колонку 111 на раму 102. Кроме того, силы могут возникать, когда пользователь толкает одну сторону седла 115, например прижимая верхнюю часть левой ноги или бедра, и эти силы могут передаваться через стойку 116 на раму 102. Кроме того, на педали 106 могут действовать силы, прилагаемые ступнями пользователя, и эти силы через трансмиссию 109 могут передаваться на раму 102. Силы, действующие на раму 102, могут рассеиваться в результате наклона, крена, рысканья или поворота подвешенной велосипедной рамы вокруг крепежных узлов в форме эластомерной пружины 201 и шарового шарнира 202 и в пространстве, определенном стационарной рамой 101.

Механизм рассеяния сил между рамой 102 и стационарной рамой 101 может включать эластомерную пружину 101 крепежного узла и шаровой шарнир 202 крепежного узла, при этом эти устройства

- 6 022750 расположены и выровнены по оси 203, как показано на фиг. 2. Механизм передачи сил может позволить предлагаемой конструкции передавать силы, одновременно приложенные пользователем к рулю 110, педалям 106 и седлу 115, и может позволить велотренажеру поглощать, распределять и рассеивать силы, создаваемые пользователем при вращении педалей, повороте руля и поддержании равновесия. Другими словами, предлагаемая конструкция может преобразовывать силы, приложенные к рулю, педалям и седлу, в силы, поглощаемые и рассеиваемые рамой 102 в форме крена и рыскания при движении рамы 102 из стороны в сторону относительно стационарной рамы 102. Компоненты велотренажера 100, передающие силы от рулевой колонки 111 и стойки 116 седла (не показаны) на эластомерную пружину 201, показаны на фиг. 3 и описаны ниже.

На фиг. 2 показана предлагаемая конструкция, выполненная с возможностью регулировок положений руки и седалища относительно его ступней или педалей и углового отношения, образованного при выравнивании первого крепежного узла 103 и второго крепежного узла 104 по оси 203. Предлагаемая конструкция может позволить перемещать руль 110 вперед и назад в точке 204 относительно головной трубы 208. Кроме того, руль 110 может двигаться вверх и вниз в точке 205 путем удлинения или укорочения рулевой колонки 111, выдвинутой или выступающей из головной трубы 208, и фиксироваться хомутом 127. Таким же образом предлагаемая конструкция позволяет перемещать седло 115 вперед и назад в точке 206 относительно трубы 209 седла, и седло 115 можно перемещать вверх и вниз, удлиняя или укорачивая стойку седла, выдвинутую или выступающую из трубы 20 седла. Возможность регулирования положения руля и седла может позволить пользователю изменить геометрию рамы и соответственно расположить массу тела относительно рамы с учетом различий в длине рук и ног пользователя. Правильное положение массы тела пользователя относительно двух крепежных узлов, расположенных на оси 203, позволяет тонко настраивать велотренажер по настоящему изобретению под габариты пользователя. Такая настройка может включать изменение показанных компонентов и/или применяемого эластомера.

Угловое отношение, сформированное по оси 203, где первый крепежный узел 103 и второй крепежный узел 104 движутся вокруг оси 203, можно описать в связи с комбинацией горизонтальных и вертикальных компонентов, примененных в конструкции.

Горизонтальный компонент вмещения может возникать в результате движения рамы 102 в горизонтальном направлении, если измерять в неподвижном или статичном положении внутри пространства, ограниченного стационарной рамой 101. Вертикальный компонент смещения может возникать при движении рамы 102 в вертикальном направлении при изменении в неподвижном или статичном положении внутри пространства, ограниченного стационарной рамой 101. Полученное угловое отношение, т.е. величина наклона, опрокидывания, крена и рыскания или любых их комбинаций, возникших при работе пользователя, например при повороте руля и/или прижимания бедра к седлу и пр., можно описать через динамические изменяющиеся горизонтальные и вертикальные динамические смещения рамы 102.

Согласно настоящему изобретению комбинация этих двух угловых смещений образует угловое отношение, предписывающее движение в обоих пространственных измерениях. По существу, в настоящем описании термин горизонтальное смещение, т.е. крен или другой аналогичный термин, относится к направлениям в такой ориентации, когда нижняя часть рамы 102, например нижний кронштейн, движется перпендикулярно плоскости чертежа, по сравнению с верхней трубой рамы, как показано на фиг. 2. Термин вертикальное смещение, т.е. рысканье или другой подобный термин, относится к направлениям в ориентации, когда передняя часть рамы 102, например головная труба, движется влево или вправо относительно задней части рамы 102, т.е. нижней трубы рамы, как показано на фиг. 2. Комбинированный эффект горизонтального и вертикального смещений, генерируемый предлагаемой конструкцией, показан на фиг. 6.

Кроме того, угловое отношение, сформированное между двумя крепежными точками в сочетании с конструкцией крепежного узла, т.е. эластомерной пружиной 201 и шаровым шарниром 202, может создать эффект управления направлением движения и позволить изменять отношение степени наклона к углу поворота, т.е. поворот вокруг двух крепежных точек, для точной имитации езды на обычном велосипеде. Отношение степени наклона к углу поворота может возникнуть, когда пользователь перемещает руль, одновременно с наклоном относительно седла и поднимая или толкая педали. В такой конструкции настоящее изобретение может позволить пользователю имитировать отношение наклона к повороту с таким же углом, какой встречается при езде на обычном велосипеде. Рулевой эффект или сила, генерируемая настоящей конструкцией, может создать реалистичную обратную связь от дороги, в качестве имитационной информации, передаваемой как противодействующие силы, воздействующие на пользователя через руль, седло и педали. Пользователь может обрабатывать имитационную информацию, генерируемую предлагаемой конструкцией, для определения величины и длительности требуемых сил, прилагаемых к рулю, педалям и седлу, как непрерывных коррекций способом, достаточным для управления и поддержания равновесия при выполнении упражнение на велотренажере.

Такая ориентация является типичной ориентацией, применяемой во время работы, однако следует понимать, что велотренажер 100 может иметь механизм блокировки (не показан), который предотвращает движение рамы 102 вокруг крепежных точек подвески во время работы, что позволяет его использовать как традиционный велотренажер.

- 7 022750

Кроме того, в предлагаемой конструкции факультативно могут применяться транспортные колеса 210 для облегчения передвижения устройства, тормозные тросы 211 и рукоятка 212 тормоза для управления частотой вращения маховика 108, и механизм 213 регулировки натяжения для управления величиной сопротивления, прилагаемого к маховику 108 путем перемещения одной или более тормозной колодки к маховику или от него во время вращения.

Передний крепежный узел.

Различные виды переднего крепежного узла 103 приведены на фиг. 3-5. На фиг. 3 показан передний крепежный узел 103 в положении покоя или в статическом положении. На фиг. 4 показаны пользователь, поворачивающий руль, и результирующая деформация, сжимающая эластомерное пружинное устройство в переднем крепежном узле 103. На фиг. 5 показаны разнесенные детали и схема сборки переднего крепежного узла 103.

На фиг. 3 представлен увеличенный вид, иллюстрирующий механизм переднего крепежного узла подвески, содержащий устройство эластомерную пружину 201, прикрепленную к рулевому узлу, используемому в предлагаемой конструкции. В переднем крепежном узле 103 типично используется эластомерный материал 301, который расположен между верхней пластиной 203 и нижней пластиной 303. По существу, эластомерный материал может быть выровнен и расположен между верхней и нижней пластинами посредством сквозного болта, просто крепящего их на месте, или с помощью других средств, пригодных для удержания эластомерного материала и верхней и нижней пластин на месте.

Верхняя плита 302, показанная на фиг. 3, может крепить первый крепежный узел 103 к секции 105 стационарной рамы, типично путем приваривания секции 105 к нижней стороне верхней пластины 302. Дополнительно, верхняя пластина 302 может содержать фиксированный рычаг 304, у которого один конец может быть приварен или приклеен или иным способом прикреплен к верхней стороне верхней пластины 302. Другой конец фиксированного рычага 304 может иметь по меньшей мере одно крепежное отверстие 305. Крепежное отверстие 305 позволяет вставить соединительную тягу 306 между фиксированным рычагом 304 и поворотным рычагом 113. Предлагаемая конструкция позволяет менять длину соединительной тяги 306 с помощью резьбовой втулки, как показано на чертеже, и тяга может крепиться к поворотному рычагу 113 и фиксированному рычагу 304 болтом, гайкой и шайбой или другим крепежным устройством, пригодным для крепления тяги по настоящему изобретению. Предлагаемая конструкция позволяет менять эффективную длину поворотного рычага 113 за счет установки и крепления соединительной тяги 306 в одном из множества отверстий 310, расположенных на разных расстояниях от центра рулевой колонки 111, как показано на фиг. 3. Изменение эффективной длины поворотного рычага 113 может изменить величину деформации эластомерной пружины 21, тем самым увеличивая или уменьшая величину силы, генерируемой при вращении руля 110. Кроме того, изменение эффективной длины может изменить общий диапазон перемещений велосипедного руля 110 относительно движения рамы 102.

Нижняя пластина 303, показанная на фиг. 3, может крепить первый крепежный узел 103 к трубчатому элементу рамы 102, который показан соединенным с нижней трубой 320 рамы типично путем приваривания крепежного кронштейна 307 к нижней стороне нижней пластины 303 и крепления крепежного кронштейна 307 к нижней трубе 320 рамы 102. Хотя на иллюстрации показаны болт, гайка и шайба, крепежный кронштейн 307 может соединяться с нижней трубой сваркой или другими средствами, достаточными для крепления крепежного кронштейна на элементе рамы.

В эластомерном материале 301, верхней пластине 302 и нижней пластине 303 выполнены отверстия для приема крепежного приспособления, например, состоящего из болта, гайки и шайбы, для крепления первого крепежного узла 103 к стационарной раме 101 и к раме 102. Следует отметить, что на этом виде крепежные отверстия не показаны.

На фиг. 4 приведен увеличенный вид предлагаемой конструкции в положении поворота, иллюстрирующий первый крепежный узел механизма подвески, содержащий эластомерную пружину 201, прикрепленную к рулевому узлу. Как описано выше, предлагаемая конструкция может передавать движение поворота руля 110 влево или вправо путем перемещения поворотного рычага 113 пропорционально движению руля 110. На фиг. 4 показана предлагаемая конструкция в состоянии, которое можно назвать поворотом направо, или ездок, наклонившийся вправо.

Соединительная тяга 306 может передавать эти вращательные движения на фиксированный рычаг 304 и может частично деформировать упругий материал 301. Величина деформации показана в точке 401, представляющей шарнир или сочленение или пересечение между упругим материалом 301 и нижней пластиной 303, и непосредственно связана с жесткостью или твердостью упругого материала, с затяжкой или крутящим моментом, приложенным к крепежному болту первого крепежного узла 103, с длиной соединительной тяги 306, с длиной поворотного рычага 113 и с величиной и направлением силы, приложенной пользователем к рулю 110. Упругий материал рассеивает часть сил, создаваемых при движении руля 110, и изменение конструкции или размеров этих компонентов может изменить работу устройства и чувство имитации поездки на велосипеде.

Силы, не рассеиваемые эластомерным материалом, могут оставаться в раме 102, приводя к повороту велосипеда. Предлагаемая конструкция может позволить изменить величину генерируемых верти- 8 022750 кального и горизонтального смещений и, таким образом, настроить имитацию поездки на велосипеде, изменив жесткость или твердость упругого материала, момент, приложенный к крепежному болту первого крепежного узла 103, т.е. степень сжатия эластомерного материала, эффективную длину соединительной тяги 306, эффективную длину поворотного рычага 113, величину и направление силы, приложенной пользователем к рулю 110, и расположение массы тела.

Предлагаемая конструкция, по существу, не позволяет менять положение оси 203, образованной двумя крепежными точками, без существенного изменения ощущений от упражнения. Однако следует понимать, что изменение положения оси 203 может изменить впечатление от имитации поездки. На практике эксперименты показали, что угол наклона оси 203, равный приблизительно 30-45° к горизонтали и в некоторых обстоятельствах равный 37±8°, измеренный относительно двух крепежных точек 104 и 104, дает, по существу, адекватную имитацию при выполнении упражнения на велотренажере 100. Можно использовать другие углы, которые в большой степени зависят от различных факторов, включая, помимо прочего, размер и габариты рамы 102, положение педалей 106 и седла 115 и т.д., но работа в этих диапазонах дает точную имитацию поездки на велосипеде для большинства пользователей устройства, выполненного в этом конкретном варианте. В такой конфигурации предлагаемая конструкция может позволить пользователям выполнять упражнения, при которых вертикальные и горизонтальные движения, совершаемые подвешенной велосипедной рамой внутри стационарной рамы, реалистично имитируют работу обычного велосипеда.

Дополнительно, в предлагаемой конструкции можно использовать различные эластомерные материалы для создания метода увеличивающегося сопротивления поворачивающим силам, когда каждый материал имеет разную твердость при измерении твердомером, чтобы регулировать горизонтальные и вертикальные движения рамы 102 от оси внутри стационарной рамы, при этом возможна регулировка величины или степени наклона, крена и рыскания для повышения точности и реализма имитации езды на велосипеде. Термин твердость, по существу, используется для указания на сопротивление деформации эластомерного материала, и твердость эластомерного материала можно менять для создания разного качества езды.

На фиг. 5 приведен разнесенный вид конструкции переднего крепежного узла 103, иллюстрирующий различные компоненты, показанные на фиг. 3 и 4, под другим углом. Как показано на фиг. 5, рулевая колонка 111 выступает из нижней части обоймы 501 рулевой трубы, которая установлена на раме 102 внутри головной трубы рамы как часть типичного рулевого узла. Поворотный рычаг 113 показан с интегрированным хомутом 502, который позволяет крепить поворотный рычаг 113 на рулевой колонке 111, поддерживая фиксированное отношение между ними.

В этом варианте соединительная тяга 306 используется для крепления поворотного рычага 113 к фиксированному рычагу 304, с возможностью удлинения или укорочения тяги 306. В этой конструкции соединительная тяга 306 содержит два болта с проушинами и гайку, выполненную с возможностью увеличивать или уменьшать расстояние между поворотным и фиксированным рычагами в соответствии с предлагаемой конструкцией. Первый болт с проушиной показан как резьбовая втулка 503, которая поддерживает внутреннюю втулку 503А на одном конце, выполненную из эластомера, металла, пластмассы и пр., так, что через центр втулки 503А может проходить болт 506. Пройдя через втулку 503А резьбовой втулки 503 с проушиной, болт 506 может проходить через центр одного из множества отверстий 511, выполненных в поворотном рычаге 113. Пройдя сквозь отверстие в поворотном рычаге 113, болт затем может пройти сквозь отверстие 512 и на болт 506 навинчивается гайка 507, соединяя поворотный рычаг и резьбовую втулку 503 соединительной тяги 306. Следует отметить, что втулка 503А может позволить резьбовой втулке 503 с проушиной поворачиваться концентрично вокруг болта 506, создавая подвижную шарнирную точку в горизонтальном направлении на стыке, сформированном поворотным рычагом 113 и соединительной тягой 306.

В этом варианте резьбовая втулка 503 с проушиной показана с внутренней резьбой на другом конце, которая соответствует резьбе болта 508 с проушиной. Болт 508 с проушиной имеет внешнюю резьбу, предназначенную для сборки с резьбовой втулкой 503 с проушиной. Установка регулировочной контргайки 504 на болт 508 с проушиной перед его сборкой с резьбовой втулкой 503, позволяет менять эффективную длину соединительной тяги 306 между поворотным рычагом 113 и фиксированным рычагом 304, изменяя положение регулировочной контргайки 504 на резьбовой части болта 508 с проушиной. При перемещении регулировочной контргайки 504 дальше вперед к втулке 508А болта 508 с проушиной можно укоротить соединительную тягу, а перемещение регулировочной контргайки 504 от втулки 508А болта с проушиной позволяет удлинить соединительную тягу. Другими словами, вращая болт с проушиной по часовой стрелке или против часовой стрелки относительно резьбовой втулки с проушиной эффективную длину соединительной тяги можно уменьшать или увеличивать. Использование и работа болтов с проушиной для формирования соединительной тяги с регулируемой длиной должны быть хорошо известны специалистам.

Второй болт с проушиной 508 на одном конце поддерживает внутреннюю втулку 508А, например эластомерную, металлическую, пластмассовую и пр., сквозь центр которой проходит болт 509. Пройдя через втулку 508А, болт 509 проходит сквозь центр отверстия 304А на фиксированном рычаге 304. После

- 9 022750 того как болт 509 пройдет сквозь отверстие в фиксированном рычаге, на него можно навинтить гайку 510, прикрепляя фиксированный рычаг 304 к болту 508 с проушиной соединительной тяги 306. Следует отметить, что втулка 508А может позволить болту 508 с проушиной вращаться вокруг болта 509, позволяя сформировать подвижную шарнирную точку в горизонтальном направлении на стыке, сформированном фиксированным рычагом 304 и соединительной тягой 306. Далее, подвижная шарнирная точка, сформированная втулкой 508А, болтом 508 с проушиной и болтом 509 может допускать небольшой поворот в вертикальном направлении, что обычно характерно для шаровых шарниров, позволяя подвижной шарнирной точке поворачиваться в вертикальном направлении.

Фиксированный рычаг 304 показан прикрепленным к верхней пластине 302 с помощью сварки, клея или другим способом (не показаны) для закрепления этих двух компонентов на месте. Верхняя кромка эластомерного материала 301 может быть расположена на нижней стороне верхней пластины 302 и расположена над крепежным отверстием 515. Аналогично, нижняя кромка эластомерного материала 301 может быть расположена на верхней стороне нижней пластины 302 и расположена над крепежным отверстием 516. Когда вышеперечисленные компоненты выровнены, болт 517 может проходить сквозь шайбу 518, крепежное отверстие 515, эластомерный материал 301, крепежное отверстие 515, шайбу 519 и, в итоге, крепиться гайкой 520.

Следует отметить, что верхняя пластина 302 прикреплена к секции 105, входящей в состав стационарной рамы 101, нижняя пластина 303 прикреплена к верхней трубе, входящей в состав рамы 102.

Работа.

На фиг. 6 показан вид справа пользователя, выполняющего упражнение на велотренажере и вращающего педали в положении поворота направо, одновременно прилагая комплексное рулевое усилие к велосипедному рулю, седлу и педалям для наклона, крена и вращения велосипедной рамы. На фиг. 6 показана стационарная рама, велосипедная рама, трансмиссия, рулевой узел, седло и крепежные узлы, использованные для создания предлагаемой конструкции. Каждый узел был описан выше.

На фиг. 6 показан пользователь 600, выполняющий правый поворот на велотренажере 100, при этом рама 102 повернута вокруг крепежных точек 103 и 104. Велосипедный руль 110 повернут по часовой стрелке, как показано стрелкой 601, а рама 102 повернута, как показано стрелкой 602. Как показано на чертеже, поворот велосипедного руля приводит к повороту регулируемого хомута 114 и соединительная тяга 306 толкает фиксированный рычаг 304. В этой конструкции велосипедная рама 102 может вращаться вокруг оси 203 и наклонена вправо. Результатом является движение, показанное стрелками, поворот вокруг передней крепежной точки 103 и задней крепежной точки 104 вокруг оси 203, как показано стрелкой 603. Такая способность велосипедной рамы наклоняться или поворачиваться вокруг двух крепежных узлов дает уникальные ощущения, в частности, по сравнению с известными стационарными или вращающимися велотренажерами.

Таким образом, при работе пользователь может использовать предлагаемую конструкцию, встав на педаль, оседлав раму 102 и усевшись в седло. Пользователь может начать одновременно вращать педали, балансировать велосипедную раму, поворачивать руль и наклоняться в седле для управления направлением движения в стоячем положении, как показано на фиг. 6, или сидя. Пользователь может отклоняться вправо или влево на желаемый угол, и в это время устройство наклоняется в сторону, включая седло, когда рама 102 поворачивается вокруг первой крепежной точки 103 и второй крепежной точки 104. Понятно, что секции 105 стационарной рамы 101, как показано на фиг. 1 и 3, в этом варианте неподвижны, как и пластина 302, и велосипедная рама 102, включая крепежный кронштейн 307, соответственно наклоняются. В результате такого наклона предлагаемая конструкция заставляет рулевую колонку 111, прикрепленную к поворотному рычагу 113, болтовую конструкцию 306 и фиксированный рычаг 304 создавать некоторую степень поворота велосипедного руля, благодаря моменту, созданному рычагом. Другими словами, наклон рамы 102 приводит к тому, что на рулевую колонку 111 действует поворачивающая сила, поворачивающая рулевую колонку и прикрепленный к ней руль. В результате при наклоне велосипедный руль поворачивается в соответствующем направлении так, что пользователь может убрать руки с руля и управлять направлением движения, не прибегая к помощи руля. Типично пользователь держит руки на руле и активно поворачивает руль для наклона и позиционирования велосипедной рамы 102.

Предлагаемая конструкция, по существу, предназначена для создания точек равновесия в терминах положения массы тела и угла оси 203. Слишком малое сопротивление может привести к тому, что даже небольшой наклон приведет к быстрому крену в одну сторону, с потенциальной возможностью падения пользователя с велосипеда. Слишком большое сопротивление может уменьшить возможность пользователя наклоняться. По существу, у пользователя имеется положение центра массы тела, и это положения центра массы учитывается, когда пользователь сидит или наклоняется вперед, удерживая руль для создания ощущения вхождения в поворот относительно оси. Изменение размеров предлагаемой конструкции может привести к изменению отношения наклона к повороту, при котором поворот предлагаемой велосипедной рамы обеспечивает имитацию изменения направления движения и крена рамы 102.

Приложение давления или крутящего момента к велосипедному рулю в предлагаемой конструкции может заставить велосипедную раму наклониться, в частности, когда пользователь находится не на вело- 10 022750 сипеде, из-за того, что поворотное рулевое устройство имеет поворотный рычаг 113 и регулируемый хомут 114. Более практичное применение этого признака заключается в том, что пользовать может проходить поворот наклоном, отклоняя свое тело и прилагая давление к рулю, тем самым ускоряя вхождение в поворот или в наклон за счет дополнительного усилия, приложенного к рулю. Далее, седло 115 может принимать давление от бедер или ягодиц пользователя, и такое давление может способствовать наклону велосипедной рамы за счет приложения крутящего момента над осью 203.

Руль варианта по фиг. 1 прикреплен через регулируемый хомут 114 и поворотный рычаг 113, но эти компоненты можно опустить или отсоединить, чтобы велосипедный руль свободно поворачивался или чтобы зафиксировать его, например приварить к трубчатым элементам 130. Комбинация механики вращающихся педалей (трансмиссия) и рулевого воздействия вокруг оси 203 создает ощущение движения или имитирует езду на велосипеде с использованием предлагаемой конструкции. В предлагаемой конструкции имеется точка опоры рычага, аналогичная обычному велосипеду, в которой генерируются полярные моменты и полярная инерция относительно положения массы тела и наклонной оси. На предлагаемой конструкции пользователь, наклоняясь, может относительно легко выпрямиться или вернуться в центральное или нейтральное положение благодаря соотношению между компонентами и силами сопротивления, например, генерируемыми эластомером 301.

Размещение крепежных точек 103 и 104 зависит от требуемых характеристик, применяемых компонентов и положения оси 203. По существу, расположение оси 203 можно считать положением относительно седока, которое, по существу, приближается к размещению или положению переднего колеса на обычном велосипеде.

На фиг. 7А-7С проиллюстрирован механизм блокировки руля, предназначенный для использования в предлагаемой конструкции.

На фиг. 7А представлен увеличенный вид, иллюстрирующий механизм блокировки, связанный с первым крепежным узлом, в котором применяется эластомерная пружина 201, прикрепленная к рулевому узлу, и стяжной болт, применяемый в предлагаемой конструкции. По существу, стяжной болт может быть расположен для фиксации геометрического, по существу, параллельного соотношения сформированного между верхней и нижней пластинами, которые прилегают к эластомерной пружине 201 в достаточной степени, чтобы предотвратить деформацию пружины в соответствии с одним аспектом предлагаемой конструкции. Стяжной болт может быть выполнен из стали или из других материалов, способных предотвратить деформацию пружины. На фиг. 7А показан один вариант блокирующего механизма, в котором применяется одна половина состоящего из двух частей цилиндрического хомута в положении 701, снабженного двумя болтами 702 и 703 для крепления двух деталей друг к другу для формирования сплошного фиксированного хомута. В заблокированном положении предлагаемая конструкция фиксирует узел рулевого управления в достаточной степени, чтобы предотвратить поворот руля 110 пользователем, и может воспрепятствовать наклону рамы 102.

При установке блокирующего механизма в запертое положение узел рулевого управления, рама и другие компоненты могут совершать небольшие движения из-за гибкости материалов и допусков на сборку узлов. Эти небольшие движения могут создавать механизм подвески в заблокированном положении, т.е. в предлагаемой конструкции можно комбинировать механизм подвески с имитацией езды на стационарном велосипеде, т.е. когда пользователь не использует руль. Комбинация механизма подвески с ездой на стационарном велосипеде недоступна в современных полностью жестких стационарных устройствах.

Предлагаемая конструкция может содержать механизм для полной блокировки или полного освобождения рамы 102 для создания жесткого стационарного велосипеда или велотренажера 100 соответственно. Возвращаясь к фиг. 1, палец или стержень (не показан), прикрепленный, например, к трубе 209 седла, может опускаться вниз через втулку между педалями 106 и вставляться в отверстие, расположенное в секции 105. Установка пальца в отверстие полностью блокирует раму и может зафиксировать раму 102 в достаточной степени, чтобы эмулировать типичный стационарный велосипед. Извлечение пальца из отверстия в секции 105 позволяет раме 102 поворачиваться вокруг оси 203 в соответствии с предлагаемой конструкцией. Расположение пальца между педалями может устранить потенциальную помеху, когда рама полностью освобождена и способна двигаться. В предпочтительном варианте палец крепится на раме 102, как можно дальше от переднего крепежного узла 103 для уменьшения напряжения прилагаемого к раме 102 в полностью заблокированном состоянии. Можно использовать и другие блокирующие механизмы, которые, по существу, блокируют или предотвращают вращение рамы.

На фиг. 7В представлен увеличенный вид, иллюстрирующий деформацию первого крепежного узла в точке передней подвески во время использования велотренажера 100, в незаблокированном состоянии. В этом незаблокированном состоянии пользователь прилагает к педалям, седлу и велосипедному рулю силы, достаточные для деформирования эластомерной пружины 301, как показано на фиг. 7В. Деформация эластомера может привести к изменению расстояния между верхней пластиной 302 и нижней пластиной 303 по линии 705 по сравнению с линией 706. В этом примере расстояние по линии 705 больше, чем расстояние по линии 706, и велотренажер 100 наклонен благодаря деформации эластомерной пружины 301 под действием динамических сил, приложенных пользователем. На фиг. 7В показана рама 102,

- 11 022750 наклоненная или кренящаяся на некоторый угол 707.

На фиг. 7С приведен увеличенный вид, иллюстрирующий отсутствие деформации на первом крепежном узле в точке передней подвески при использовании велотренажера 100 в заблокированном состоянии. В заблокированном состоянии цилиндрический хомут 710 установлен и сконфигурирован для поддержания формы покоя или статической формы эластомерной пружины. Блокирующий механизм удерживает верхнюю пластину 302 и нижнюю пластину 303 в фиксированном, параллельном друг другу положении. В заблокированном состоянии велотренажер 100 поддерживает одинаковое расстояние между пластинами в точке 711.

На фиг. 8А и 8В показано сечение устройства реверсивного маховика, содержащего звездочку свободного хода с одной стороны и звездочку прямого привода с другой стороны. Пользователь может выбирать требуемую конструкцию трансмиссии, соединяя с педалями 106 либо звездочку свободного хода, либо звездочку прямого привода и помещая цепь 820 на соответствующие звездочки для соединения педалей с маховиком.

На фиг. 8А показан увеличенный вид реверсивного маховика 800, содержащего механизм 801 свободного хода, прикрепленный к маховику 108 и расположенный для приведения в действие маховика в соответствии с показанным вариантом. Показанный на правой стороне фиг. 8А механизм 801 свободного хода может содержать диск 802 фрикционной муфты, прикрепленный к маховику 108 болтами 803 и 804. Цепь 820 показана уходящей в плоскость чертежа сверху на диске 802 фрикционной муфты и выходящей из плоскости чертежа снизу под диском 802 фрикционной муфты. Когда пользователь вращает педали и цепь по часовой стрелки (если смотреть справа), диск или собачки контактируют с маховиком 108 и приводят его во вращение. Если вращать педали и цепь против часовой стрелки, диск или собачки не контактируют с маховиком и позволяют педалям свободно вращаться, не затрагивая маховик 108.

На фиг. 8В приведен увеличенный вид, иллюстрирующий реверсивный маховик с механизмом 805 прямого привода, прикрепленным к маховику 108 и выполненным с возможностью приводить во вращение маховик, применяемый в предлагаемой конструкции. На правой стороне фиг. 8В показан механизм

805 прямого привода, который может содержать фиксированную пластину 806, прикрепленную к маховику 108 болтами 807 и 808. Цепь 820 уходит в плоскость чертежа сверху на фиксированной пластине

806 и выходит из плоскости чертежа снизу под фиксированной пластиной. Болты 807 и 808 обеспечивают постоянный контакт и зацепление маховика с фиксированной пластиной для движения и работы как одна деталь. Когда пользователь вращает педали и цепь по часовой стрелке или против часовой стрелки, маховик 108 вращается в том же направлении, что и педали и цепь.

Представленная выше конструкция и проиллюстрированные ее конкретные аспекты не являются ограничивающими, но могут содержать альтернативные компоненты, в то же время сохраняя признаки и преимущества изобретения, а именно велотренажер, позволяющий совершать вертикальные и горизонтальные перемещения относительно оси путем наклона, крена и вращения велосипедной рамы подвешенной на фиксированной раме в двух точках, позволяя пользователю имитировать езду на обычном велосипеде. Хотя изобретение было описано со ссылками на конкретные варианты, следует понимать, что в изобретение могут быть внесены различные изменения. Эта заявка охватывает любые варианты и адаптации конструкции и применения, следующие, по существу, принципам изобретения и, включая такие отклонения от настоящего описания, которые известны и являются обычной практикой в этой области.

Claims (18)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Устройство, позволяющее пользователю имитировать езду на велосипеде, содержащее раму (102);

   первый верхний задний крепежный узел (104) и второй нижний передний крепежный узел (103), расположенный впереди и ниже первого верхнего заднего крепежного узла (104), при этом указанные крепежные узлы (104, 103) выполнены с возможностью закрепления рамы (102) на стационарном основании;

   седло (115), соединенное с рамой (102) и выполненное с возможностью поддерживать пользователя;

   колесо (108), соединенное с рамой (102);

   пару педалей (106), установленных с возможностью взаимодействия с колесом (108), при этом второй нижний передний крепежный узел (103) содержит упругий элемент (301), а первый задний крепежный узел (104) содержит шарнир (202), так что рама (102) имеет возможность поворота относительно оси (203), образованной первым задним крепежным узлом и вторым передним крепежным узлом при наклоне пользователя.
2. 2. Устройство по п.1, в котором ось (203), образованная первым задним крепежным узлом (104) и вторым верхним крепежным узлом (103), проходит ниже сиденья (115).
3. 3. Устройство по п.1, в котором упругий элемент (301) выполнен с возможностью поглощать, распределять и рассеивать поворачивающие силы, приложенные пользователем.
4. 4. Устройство по п.1, содержащее велосипедный руль (110), расположенный спереди от пользователя.
5. 5. Устройство по п.4, в котором велосипедный руль (110), выполненный с возможностью принимать поворачивающее усилие, создаваемое пользователем, и заставлять раму (102) в ответ поворачиваться вокруг оси (203), сформированной первым задним крепежным узлом (104) и вторым верхним крепежным узлом (103).
6. 6. Устройство по п.4, в котором поворот велосипедного руля (110) генерирует рулевой эффект, когда пользователь прилагает силу к педалям (106).
7. 7. Устройство по п.1, в котором упругий элемент (301) выполнен с возможностью поддерживать раму и позволять пользователю наклоняться и наклонять раму во время приложения силы к педалям (106).
8. 8. Устройство по п.7, в котором упругий элемент (301) выполнен с возможностью возвращать раму (102) в вертикально ориентированное положение, и деформируется, чтобы позволить раме (102) перемещаться.
9. 9. Устройство по п.1, в котором шарнир (202) выполнен с возможностью подвешивать раму (102).
10. 10. Устройство по п.1, которое содержит блокирующий механизм, предотвращающий поворот рамы (102).
11. 11. Устройство по п.1, в котором колесо (108) и педали (106) соединены механизмом прямого привода, при этом педали (106) механически соединены с колесом (108) без использования цепи, так что сила, приложенная к педалям (106), непосредственно используется для привода колеса (108).
12. 12. Устройство по п.1, в котором колесо (108) и педали (106) имеют возможность свободного хода, тем самым позволяя реверсировать направление вращения педалей без сопротивления, прилагаемого к колесу (108).
13. 13. Устройство по п.1, в котором колесо имеет прикрепленную к нему звездочку, выполненную с возможностью обеспечивать режим прямого привода и режим свободного хода.
14. 14. Устройство, позволяющее пользователю имитировать езду на велосипеде, содержащее раму (102);

    первый задний верхний крепежный узел (104) и второй передний нижний крепежный узел (103), выполненные с возможностью закрепления рамы (102) на стационарном основании, причем второй передний нижний крепежный узел (103) расположен спереди первого заднего верхнего крепежного узла (104), при этом первый задний верхний крепежный узел (104) и второй передний нижний крепежный узел (103) образуют ось (203), относительно которой поворачивается рама (102);

    педали (106) и колесо (108), прикрепленные к раме (102) с возможностью вращения пользователем педалей;

    седло (115) для поддержки пользователя;

    механизм передней подвески второго переднего нижнего крепежного узла, содержащий упругий элемент (301), выполненный с возможностью обеспечения поворота рамы (102) относительно оси (203) в направлении наклона пользователя, и фиксированный рычаг (304), установленный с возможностью взаимодействия с упругим элементом (301) и соединенный с поворотным рычагом (113), установленным с возможностью поворота рулевой колонки (111) в раме (102), при этом ось (203) расположена под углом относительно горизонтали в диапазоне от 30 до 45°.

    - 13 022750
15. 15. Устройство по п.14, содержащее велосипедный руль (110), выполненный с возможностью принимать усилия, генерируемые пользователем, и заставлять раму (102) поворачиваться.
16. 16. Устройство по п.14, в котором колеса (108) и педали соединены прямым приводом.
17. 17. Устройство по п.14, в котором колеса (108) и педали имеют (106) свободный ход, тем самым позволяя реверсировать направление вращения педалей без сопротивления, прилагаемого к колесу (108).
18. 18. Устройство по п.14, в котором упругий элемент (301) выполнен с возможностью прилагать силы к раме (102) в переднем положении и деформироваться для обеспечения возможности движения рамы (102).