PL244587B1 - Drive system for a vehicle powered by human muscles - Google Patents
Drive system for a vehicle powered by human muscles Download PDFInfo
- Publication number
- PL244587B1 PL244587B1 PL438931A PL43893121A PL244587B1 PL 244587 B1 PL244587 B1 PL 244587B1 PL 438931 A PL438931 A PL 438931A PL 43893121 A PL43893121 A PL 43893121A PL 244587 B1 PL244587 B1 PL 244587B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- pressure plate
- lever
- user
- gear wheel
- seat
- Prior art date
Links
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 title claims abstract description 13
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 244000309466 calf Species 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
- B62M1/24—Rider propulsion of wheeled vehicles with reciprocating levers, e.g. foot levers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
- B62K15/00—Collapsible or foldable cycles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
- B62M1/24—Rider propulsion of wheeled vehicles with reciprocating levers, e.g. foot levers
- B62M1/26—Rider propulsion of wheeled vehicles with reciprocating levers, e.g. foot levers characterised by rotary cranks combined with reciprocating levers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
- Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)
Abstract
Ujawniony jest układ napędowy do pojazdu zasilanego siłą ludzkich mięśni od użytkownika zawierający zamocowane na ramie (2) oraz zorientowane zasadniczo naprzeciwko siebie fotel (1) użytkownika oraz napęd nożny obejmujący płytę naciskową (3), przy czym napęd nożny sprzężony jest z układem odbioru energii. Płyta naciskowa (3) jest osadzona na wahliwej dźwigni (5), która zamocowana jest na osi obrotu (6) zamocowanej do ramy (2). Dźwignia (5) połączona jest z elementem (7) odbierającym energię mechaniczną od użytkownika w układzie odbioru energii.A drive system for a vehicle powered by human muscles from the user is disclosed, comprising a user's seat (1) mounted on the frame (2) and oriented substantially opposite each other, and a foot drive including a pressure plate (3), the foot drive being coupled to the energy collection system. The pressure plate (3) is mounted on a swing lever (5), which is mounted on the rotation axis (6) attached to the frame (2). The lever (5) is connected to the element (7) receiving mechanical energy from the user in the energy collection system.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest układ napędowy do pojazdu zasilanego siłą ludzkich mięśni, bazujący na mechanizmie suwnicowym. W szczególności wynalazek przeznaczony jest do stosowania w transporcie lądowym, zwłaszcza w układach rowerów poziomych oraz motorowerów, ale także w transporcie wodnym, w układach rowerów wodnych, łódek czy kajaków, jak również w pojazdach latających.The subject of the invention is a drive system for a vehicle powered by human muscles, based on a crane mechanism. In particular, the invention is intended for use in land transport, especially in systems of recumbent bicycles and mopeds, but also in water transport, in systems of pedal boats, boats or kayaks, as well as in flying vehicles.
Siła ludzkich mięśni jest powszechnie stosowana do napędu różnego rodzaju pojazdów. W przypadku napędu rowerów dwu-, trzy- i czterokołowych powszechnie korzysta się z tzw. okorbowania obejmującego dwie korby, na końcach których umocowane są pedały do oddziaływania na nie siłą nóg. Podobny układ realizowany jest w przypadku rowerów poziomych, obsługiwanych siłą ludzkich rąk.Human muscle power is commonly used to power various types of vehicles. In the case of two-, three- and four-wheeled bicycles, the so-called cranking involving two cranks, at the ends of which pedals are attached to act on them with the power of the legs. A similar system is implemented in the case of recumbent bicycles operated by human hands.
Jako alternatywę napędu korbowego stosowane mogą być również napędy suwnicowe, w których ruch posuwisto-zwrotny zmieniany jest na ruch obrotowy. Jak pokazują wstępne badania - mechanizm suwnicowy zapewniać może znacznie zwiększoną sprawność napędu aniżeli ma to miejsce w przypadku tradycyjnych układów korbowych.As an alternative to a crank drive, crane drives can also be used, in which the reciprocating motion is changed into rotational motion. As preliminary research shows, the crane mechanism can provide significantly increased drive efficiency than traditional crank systems.
Przykładowo, w opisie polskiego zgłoszenia wynalazku nr P.429502 A ujawniony jest układ napędowy do rowerów trzy- i czterokołowych, w którym zakończony płytą naciskową wózek wykonuje ruchy posuwisto-zwrotne, wymuszane przez oddziaływanie siłą nóg użytkownika opartego o siedzenie fotela. Wózek, sprzężony jest z przekładnią zębatą do przekazania ruchu obrotowego na koło jezdne roweru. Podobne rozwiązanie znane jest również z dokumentu GB654743 A. W obydwu układach według przytoczonych dokumentów ze stanu techniki, płyta naciskowa, o którą opierają się stopy użytkownika jest nieruchoma względem przesuwnego wzdłuż prowadnicy i wykonującego ruchy posuwisto zwrotne wózka.For example, the description of the Polish invention application No. P.429502 A discloses a drive system for three- and four-wheeled bicycles, in which a wheelchair terminated with a pressure plate performs back-and-forth movements forced by the force of the user's legs leaning on the seat of the chair. The trolley is coupled with a gear transmission to transfer the rotational motion to the bicycle wheel. A similar solution is also known from document GB654743 A. In both systems, according to the cited documents from the state of the art, the pressure plate against which the user's feet rest is stationary in relation to the trolley that slides along the guide and performs reciprocating movements.
Jak wykazały badania nad tzw. linią maksymalnych sił generowanych przez człowieka w zależności od kątowego położenia korpusu człowieka względem ud oraz kątowego położenia ud względem łydek człowieka - linia maksymalnych sił, dla poziomego siedziska fotela i oparcia ustawionego pod kątem prostym względem siedziska jest pewną krzywą, którą można przybliżyć do fragmentu łuku.As research on the so-called the line of maximum forces generated by a human depending on the angular position of the human body in relation to the thighs and the angular position of the thighs in relation to the human calves - the line of maximum forces for a horizontal chair seat and backrest set at a right angle to the seat is a certain curve that can be approximated to a fragment of an arc.
Bazując na powyższym, celem wynalazku jest opracowanie nowego i bazującego na mechanizmie suwnicowym układu napędowego do pojazdów zasilanych siłą ludzkich mięśni, w którym możliwe jest uzyskanie maksymalnych sił nacisku przy równoczesnym zapewnieniu optymalnej i możliwie w minimalnym stopniu obciążającej pozycji użytkownika.Based on the above, the aim of the invention is to develop a new drive system based on a crane mechanism for vehicles powered by human muscles, in which it is possible to obtain maximum pressing forces while ensuring the optimal and minimally burdening position of the user.
Zgodnie z wynalazkiem układ napędowy do pojazdu zasilanego siłą ludzkich mięśni od użytkownika zawiera zamocowane na ramie oraz zorientowane zasadniczo naprzeciwko siebie fotel użytkownika oraz napęd nożny obejmujący płytę naciskową, przy czym napęd nożny sprzężony jest z układem odbioru energii. Układ napędowy charakteryzuje się tym, że płyta naciskowa jest osadzona na wahliwej dźwigni, która zamocowana jest na osi obrotu, przy czym oś obrotu dźwigni zamocowana jest do ramy. Dźwignia połączona jest z elementem odbierającym energię mechaniczną od użytkownika w układzie odbioru energii.According to the invention, the drive system for a vehicle powered by human muscle power from the user includes a user's seat mounted on a frame and oriented substantially opposite each other and a foot drive including a pressure plate, the foot drive being coupled to the energy collection system. The drive system is characterized by the fact that the pressure plate is mounted on a swing lever, which is mounted on the rotation axis, and the lever rotation axis is attached to the frame. The lever is connected to an element receiving mechanical energy from the user in the energy collection system.
Zastosowane zgodnie z wynalazkiem obrotowe umocowanie płyty naciskowej w dźwigni powoduje, że podczas wyciskania mechanizmu suwnicy tworzy się zasadniczo zamknięty układ reakcji występujących na powierzchniach oparcia i siedziska fotela użytkownika oraz powierzchni płyty naciskowej. Obrotowo zainstalowana płyta umożliwia wygenerowanie większych sił niż w przypadku płyty naciskowej utwierdzonej względem wahliwej dźwigni oraz powoduje, że szkielet człowieka może układać się zgodnie z zasadą minimum energii, co - zgodnie z założeniami - będzie powodowało mniejsze obciążenie stawów, mięśni i ścięgien użytkownika podczas korzystania z suwnicowego układu napędowego. Zwiększenie sił nacisku bez zasadniczego zwiększenia obciążenia człowieka powoduje wzr ost sprawności układu napędowego.The rotary mounting of the pressure plate in the lever used in accordance with the invention causes the creation of a substantially closed system of reactions occurring on the backrest and seat surfaces of the user's chair and the surface of the pressure plate when pressing the crane mechanism. The pivotally installed plate allows for the generation of greater forces than in the case of a pressure plate fixed to a swinging lever and allows the human skeleton to align itself in accordance with the principle of minimum energy, which - according to the assumptions - will result in less strain on the user's joints, muscles and tendons when using crane drive system. Increasing the pressure forces without significantly increasing the human load increases the efficiency of the drive system.
Korzystnie jest, gdy płyta naciskowa osadzona jest obrotowo na dźwigni.It is advantageous if the pressure plate is mounted rotatably on the lever.
Korzystnie, gdy dźwignia posiada ramiona boczne połączone belką, na których obrotowo zawieszona jest płyta naciskowa, przy czym punkty zawieszenia definiują położenie osi obrotu płyty naciskowej.Preferably, the lever has side arms connected by a beam on which the pressure plate is pivotally suspended, with the suspension points defining the position of the axis of rotation of the pressure plate.
Szczególnie korzystnie jest, gdy oś obrotu płyty naciskowej jest przesunięta liniowo względem powierzchni płyty naciskowej o wymiar a. Takie odsunięcie powoduje łatwe utrzymanie płyty naciskowej w stanie równowagi podczas jej wyciskania oddziaływaniem siły mięśni nóg użytkownika.It is particularly advantageous when the axis of rotation of the pressure plate is shifted linearly in relation to the surface of the pressure plate by dimension a. Such an offset makes it easy to keep the pressure plate in a state of balance when pressing it using the force of the user's leg muscles.
Korzystnie jest również, gdy pomiędzy płytą naciskową oraz dźwignią zamocowane są elementy sprężyste, które utrzymują powierzchnię płyty naciskowej w położeniu zasadniczo równoległym do powierzchni oparcia fotela użytkownika, kiedy dźwignia zasadniczo jest ustawiona prostopadle do powierzchni siedziska fotela. Utrzymywanie płyty naciskowej w położeniu zasadniczo równoległym do powierzchni oparcia fotela użytkownika umożliwia generowanie dużych sił nacisku. Elementy sprężyste umożliwiają pochylanie się płyty względem wahliwej dźwigni, co również powoduje, że generowane siły nacisku są wyższe niż w przypadku gdyby płyta naciskowa była nieruchoma.It is also preferred that spring elements are attached between the pressure plate and the lever to maintain the surface of the pressure plate in a position substantially parallel to the back surface of the user's chair when the lever is substantially perpendicular to the seat surface of the chair. Maintaining the pressure plate in a position substantially parallel to the backrest surface of the user's seat allows high pressure forces to be generated. The spring elements allow the plate to tilt relative to the swinging lever, which also causes the pressure forces generated to be higher than if the pressure plate were stationary.
Korzystnie, gdy elementy sprężyste stanowią płaskie elementy sprężyste zakończone rolkami.Preferably, the elastic elements are flat elastic elements with rollers ending.
W korzystnym ukształtowaniu element odbierający energię mechaniczną od użytkownika stanowi koło zębate.In a preferred embodiment, the element receiving mechanical energy from the user is a gear wheel.
Korzystnie ponadto jest, gdy dźwignia jest trwale połączona z fragmentem koła zębatego o uzębieniu wewnętrznym, które jest kinematycznie związane z kołem zębatym.It is also preferable if the lever is permanently connected to a fragment of the gear wheel with internal teeth, which is kinematically connected to the gear wheel.
Korzystnie, gdy koło zębate jest osadzone na wałku odbiorczym, który jest połączony ze sprzęgłem jednokierunkowym. Sprzęgło jednokierunkowe umożliwia rozłączenie napędu i swobodne wycofanie wahliwej dźwigni.Preferably, the gear is mounted on a take-up shaft that is connected to a one-way clutch. The one-way clutch allows the drive to be disconnected and the swing lever to be freely withdrawn.
Równie korzystnie, gdy w kole zębatym jest zainstalowane sprzęgło jednokierunkowe, przy czym sprzęgło jednokierunkowe jest osadzone na wałku odbiorczym. Zainstalowanie sprzęgła jednokierunkowego w kole zębatym powoduje, że układ odbioru energii ma zwartą konstrukcję i występują niskie opory podczas wycofywania wahliwej dźwigni.It is equally advantageous if a one-way clutch is installed in the gear wheel, the one-way clutch being mounted on the take-up shaft. Installing a one-way clutch in the gear wheel results in a compact structure of the energy collection system and low resistance when retracting the swing lever.
Dodatkowo korzystnie jest, gdy dźwignia jest połączona z elementem ustalającym, który przy braku oddziaływania siłą na płytę naciskową przywraca jej pozycję neutralną. Zastosowanie takiego elementu zasadniczo ułatwia użytkowanie bazującego na mechanizmie suwnicy układu napędu. Wahliwa dźwignia wraz z płytą naciskową są wycofywane bez konieczności przyciągania suwnicy nogami użytkownika.Additionally, it is advantageous if the lever is connected to a retaining element that, when no force is applied to the pressure plate, restores its neutral position. The use of such an element significantly facilitates the use of the drive system based on the crane mechanism. The swing lever and pressure plate are retracted without the need to pull the crane with the user's legs.
Korzystnie, gdy element ustalający połączony jest z dźwignią za pośrednictwem sprężyny taśmowej.Preferably, the retaining element is connected to the lever via a band spring.
Równie korzystnie, gdy element ustalający połączony jest z dźwignią za pośrednictwem linki.It is equally advantageous if the retaining element is connected to the lever via a cable.
Ponadto korzystnie, gdy fotel użytkownika ma powierzchnię oparcia w położeniu zasadniczo pionowym względem siedziska. Jak wykazały testy, w przypadku występowania zasadniczo zamkniętego układu reakcji użytkownik jest w stanie wygenerować największe siły nacisku oddziałujące na płytę naciskową. Ponadto okazało się, że znaczne pochylenie oparcia fotela (np. o kąt 135° względem poziomego siedziska) i wyciskanie płyty powoduje, że człowiek może się ślizgać względem fotela, więc ograniczeniem w takim przypadku jest częściowo siła tarcia statycznego pomiędzy oparciem fotela, a plecami człowieka. Następnie testy pokazały, że duże pochylenie oparcia fotela powoduje, że na powierzchni skóry pleców pojawia się znaczna siła ścinająca, która w długim użytkowaniu suwnicy może powodować ból. Ponadto badania wykazały, że odchylanie oparcia fotela powoduje przesunięcie linii największych sił w obszary znacznie odsunięte w kierunku prostopadłym do powierzchni siedziska fotelu. Takie przeniesienie linii największych sił niekorzystnie wpływa na przestrzeń jaką zajmuje układ napędowy. Co istotne również, usytuowanie suwnicy w znacz nej odległości od siedziska powoduje, że człowiek pracując na suwnicy wykonuje niepotrzebną pracę nogami, które poruszają się w polu grawitacyjnym. Finalnie można powiedzieć, że najkorzystniejsze ułożenie fotela to takie, w którym siedzisko jest ustawione poziomo, a oparcie fotela jest prostopadłe do powierzchni siedziska.Furthermore, it is preferred that the user's seat has a backrest surface in a substantially vertical position relative to the seat. As tests have shown, in the case of a substantially closed reaction system, the user is able to generate the highest pressure forces acting on the pressure plate. Moreover, it turned out that a significant inclination of the chair backrest (e.g. by an angle of 135° relative to the horizontal seat) and squeezing the plate causes a person to slide relative to the chair, so the limitation in such a case is partly the force of static friction between the chair backrest and the person's back . Subsequently, tests showed that a large inclination of the chair backrest causes a significant shear force to appear on the skin surface of the back, which may cause pain during long-term use of the crane. Moreover, research has shown that tilting the chair backrest causes the lines of the greatest forces to shift to areas that are significantly moved away in a direction perpendicular to the seat surface of the chair. Such a transfer of the lines of greatest forces has a negative impact on the space occupied by the drive system. Importantly, the location of the crane at a considerable distance from the seat causes a person working on the crane to perform unnecessary work with his legs, which move in the gravitational field. Ultimately, it can be said that the most advantageous arrangement of the chair is one in which the seat is horizontal and the backrest of the chair is perpendicular to the seat surface.
Zaproponowana według wynalazku konstrukcja układu napędowego do pojazdu zasilanego siłą ludzkich mięśni umożliwia nadążanie płyty naciskowej po linii maksymalnych sił uzyskanych z testów statycznych jak również zasadniczo zapewnia możliwość uzyskania maksymalnej sprawności układu bazującego na mechanizmie suwnicowym.The design of the drive system for a vehicle powered by human muscles, proposed according to the invention, enables the pressure plate to follow the line of maximum forces obtained from static tests and generally ensures the possibility of obtaining maximum efficiency of the system based on the crane mechanism.
Przedmiot wynalazku wskazany został w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok aksonometryczny układu napędowego według wynalazku, fig. 2 przedstawia widok z boku układu napędowego według wynalazku, fig. 3 przedstawia schematyczny widok z boku współpracujących ze sobą napędu nożnego oraz układu odbioru energii, fig. 4 przedstawia widok aksonometryczny na płytę naciskową i dźwignię według fig. 1, fig. 5 przedstawia powiększony widok układu odbioru energii według pierwszego przykładu wykonania, w przedstawieniu od strony użytkownika, fig. 6 przedstawia powiększony widok układu odbioru energii według drugiego przykładu wykonania, w przedstawieniu od strony użytkownika, fig. 7 przedstawia widok z boku na położenie płyty naciskowej, które zapewnia wygenerowanie maksymalnych sił według badań Twórców, oraz fig. 8 przedstawia wykres aproksymacji linii największych sił za pomocą fragmentu okręgu.The subject of the invention is indicated in the examples of embodiments in the drawing, in which Fig. 1 shows an axonometric view of the drive system according to the invention, Fig. 2 shows a side view of the drive system according to the invention, Fig. 3 shows a schematic side view of the cooperating foot drive and the system energy collection, Fig. 4 shows an axonometric view of the pressure plate and the lever according to Fig. 1, Fig. 5 shows an enlarged view of the energy collection system according to the first embodiment, shown from the user's side, Fig. 6 shows an enlarged view of the energy collection system according to the second embodiment, in a view from the user's side, Fig. 7 shows a side view of the position of the pressure plate that ensures the generation of maximum forces according to the inventors' research, and Fig. 8 shows a graph of the approximation of the lines of the greatest forces using a fragment of a circle.
Zgodnie z fig. 1 i 2, układ napędowy do pojazdu zasilanego siłą ludzkich mięśni zawiera ramę 2, na której umocowany jest fotel 1 użytkownika z siedziskiem 1.3 oraz powierzchnią 1.2 oparcia 1.1. Naprzeciwko fotela 1 użytkownika osadzony jest na ramie 2 napęd nożny współpracujący z układem odbioru energii, tworząc - jak pokazano na fig. 3 - mechanizm suwnicowy.According to Figs. 1 and 2, the drive system for a human-powered vehicle includes a frame 2 on which a user's seat 1 with a seat 1.3 and a backrest surface 1.2 1.1 is mounted. Opposite the user's seat 1, a foot drive is mounted on the frame 2, cooperating with the energy collection system, creating - as shown in Fig. 3 - a crane mechanism.
Napęd nożny zawiera płytę naciskową 3, obrotowo zamocowaną w wahliwej dźwigni 5. Miejsca umocowania płyty naciskowej 3 na dźwigni 5 stanowią położenie osi obrotu I płyty naciskowej 3. Zgodnie z wynalazkiem położenie osi obrotu I jest przesunięte względem powierzchni 3.1 płyty naciskowej 3 o liniowy wymiar a, co zwiększa stabilność napędu nożnego oraz pozwala na utrzymanie płyty naciskowej 3 w stanie równowagi podczas jej wyciskania oddziaływaniem siły mięśni nóg użytkownika 4.The foot drive includes a pressure plate 3, rotatably mounted in the swinging lever 5. The mounting places of the pressure plate 3 on the lever 5 constitute the position of the rotation axis I of the pressure plate 3. According to the invention, the position of the rotation axis I is shifted relative to the surface 3.1 of the pressure plate 3 by a linear dimension a , which increases the stability of the foot drive and allows the pressure plate 3 to be kept in a state of balance while pressing it using the force of the user's leg muscles 4.
Zgodnie z prezentowanym szczegółowo na fig. 4 przykładem wykonania dźwignia 5 posiada ramiona boczne 5.1 połączone belką 5.2. Na ramionach bocznych 5.1 dźwigni 5 zawieszona jest obrotowo płyta naciskowa 3. Obrót płyty naciskowej 3 realizowany jest za pomocą osiek trwale związanych z dźwignią 5, przy czym płyta naciskowa 3 wyposażona w dedykowane wycięcia współpracujące z ośkami w ramionach bocznych 5.1 dźwigni 5. Dla znawcy dziedziny wynalazku oczywistym będzie, że oprócz umocowania w ośkach - mieszczące się w zakresie wynalazku oraz możliwe z technicznego punktu widzenia są też inne tryby zawieszenia, przykładowo z zastosowaniem łożysk (nie pokazano na rysunku), co dodatkowo może wpłynąć na zwiększenie płynności obrotu płyty naciskowej 3 względem dźwigni 5. Dodatkowo, w przypadku prezentowanego przykładu wykonania na ramionach bocznych 5.1 dźwigni 5 mocowane są płaskie elementy sprężyste 14, 14’, które utrzymują powierzchnię płyty naciskowej 3.1 w położeniu zasadniczo równoległym do powierzchni 1.2 oparcia 1.1 fotela 1. Elementy sprężyste 14, 14’ dociskane są do płyty naciskowej 3 za pomocą rolek 14’’, które korzystnie wpływają na płynność działania. Dla znawcy dziedziny wynalazku jasnym w tym przypadku również będzie, że elementami sprężystymi utrzymującymi płytę naciskową 3 w wymaganym położeniu mogą być również sprężyny skrętne lub sprężyny zegarowe (nie pokazano na rysunku), odpowiednio zainstalowane pomiędzy dźwignią 5 oraz płytą naciskową 3.According to the embodiment presented in detail in Fig. 4, the lever 5 has side arms 5.1 connected by a beam 5.2. A pressure plate 3 is pivotally suspended on the side arms 5.1 of the lever 5. The rotation of the pressure plate 3 is carried out by means of axles permanently connected to the lever 5, and the pressure plate 3 is equipped with dedicated cutouts cooperating with the axles in the side arms 5.1 of the lever 5. For those skilled in the field of the invention, it will be obvious that in addition to mounting in axles - falling within the scope of the invention and possible from a technical point of view, there are also other suspension modes, for example using bearings (not shown in the drawing), which may additionally increase the smoothness of rotation of the pressure plate 3 relative to lever 5. Additionally, in the case of the presented embodiment, flat spring elements 14, 14' are mounted on the side arms 5.1 of the lever 5, which keep the surface of the pressure plate 3.1 in a position substantially parallel to the surface 1.2 of the backrest 1.1 of the chair 1. Spring elements 14, 14' are pressed against the pressure plate 3 using 14" rollers, which have a positive effect on the smooth operation. It will also be clear to the person skilled in the art of the invention in this case that the elastic elements holding the pressure plate 3 in the required position may also be torsion springs or clock springs (not shown in the drawing), suitably installed between the lever 5 and the pressure plate 3.
W celu zapewnienia możliwości przywracania wyjściowej pozycji płyty naciskowej 3 - przy braku oddziaływania na nią siłą - dźwignia 5 połączona jest z elementem ustalającym 15. Jako przykład wykonania jest przedstawiony układ wyposażony w sprężynę taśmową 16, która generuje stałą siłę bez względu na położenie dźwigni 5. Elementem ustalającym 15 dodatkowo i w ramach zakresu ujawnienia może być również ciężarek połączony z dźwignią 5 za pomocą linki, przy czym linka jest przerzucona przez bloczek, dzięki czemu można wykorzystać siłę ciężkości ciężarka w celu ustawiania dźwigni 5 w pozycji neutralnej (nie pokazano na rysunku).In order to ensure the possibility of restoring the initial position of the pressure plate 3 - without applying force to it - the lever 5 is connected to the retaining element 15. As an example of the implementation, a system equipped with a band spring 16 is presented, which generates a constant force regardless of the position of the lever 5. In addition, and within the scope of the disclosure, the retainer 15 may also be a weight connected to the lever 5 by a cable, the cable being thrown over a pulley so that the weight of the weight can be used to place the lever 5 in a neutral position (not shown).
Jak pokazano w przykładzie wykonania, dźwignia 5 jest w przedmiotowym i bazującym na suwnicy układzie napędu wahliwa i zamocowana na osi obrotu 6, trwale osadzonej na ramie 2. Dodatkowo, od spodniej strony belki 5.2 dźwignia 5 jest trwale połączona z fragmentem koła zębatego 8 o uzębieniu wewnętrznym. Fragment koła zębatego 8 o uzębieniu wewnętrznym jest przy tym kinematycznie związany z kołem zębatym 9, stanowiącym w prezentowanym przykładzie wykonania element odbierający 7 energię mechaniczną od użytkownika 4 w układzie odbioru energii, z którym współpracuje napęd nożny.As shown in the embodiment example, in the subject drive system based on a crane, the lever 5 is oscillating and mounted on the rotation axis 6, permanently mounted on the frame 2. Additionally, on the underside of the beam 5.2, the lever 5 is permanently connected to a fragment of the toothed wheel 8 internal. A fragment of the gear wheel 8 with internal teeth is kinematically connected to the gear wheel 9, which in the presented embodiment is an element receiving 7 mechanical energy from the user 4 in the energy collection system with which the foot drive cooperates.
Koło zębate 9 jest osadzone na wałku odbiorczym 10, który - zgodnie z pierwszym przykładem wykonania układu odbioru energii według fig. 5 - połączony jest ze sprzęgłem jednokierunkowym 11. Napęd ze sprzęgła jednokierunkowego 11 jest przekazywany dalej na kolejny element będący kolejnym wałkiem. Zgodnie z fig. 6, na której przedstawiono drugi możliwy przykład wykonania układu odbioru energii, sprzęgło jednokierunkowe 12 zainstalowane jest bezpośrednio w kole zębatym 9, przy czym sprzęgło jednokierunkowe 12 osadzone jest na wałku odbiorczym 13. Oprócz omówionych w tym zakresie przykładów wykonania zgodnie z fig. 5 i 6 - również i w tym przypadku dla znawcy dziedziny wynalazku dopuszczalnym będzie, że układu odbioru energii realizowany może być przykładowo przez cięgno przekazujące napęd w obszar w otoczeniu mechanizmu suwnicowego, popychacz przekazujący napęd w obszar w otoczeniu mechanizmu suwnicowego, ruchoma część prądnicy elektrycznej generująca prąd elektryczny, przekładnia kątowa przekazująca napęd na śmigło pojazdu latającego, wał zakończony łopatkami w przypadku zastosowania napędu do pojazdu wodnego itp.The gear wheel 9 is mounted on the receiving shaft 10, which - according to the first embodiment of the energy collection system according to Fig. 5 - is connected to the one-way clutch 11. The drive from the one-way clutch 11 is transferred to the next element, which is the next shaft. According to Fig. 6, which shows the second possible embodiment of the energy collection system, the one-way clutch 12 is installed directly in the gear wheel 9, with the one-way clutch 12 mounted on the receiving shaft 13. In addition to the embodiments discussed in this regard, according to Fig. 5 and 6 - also in this case, it will be permissible for a person skilled in the field of the invention that the energy collection system may be implemented, for example, by a cable transmitting the drive to the area surrounding the crane mechanism, a pusher transmitting the drive to the area surrounding the crane mechanism, a movable part of the electric generator generating electric current, angular gear transmitting power to the propeller of a flying vehicle, a shaft ending with blades in the case of using a drive for a water vehicle, etc.
Na fig. 7 przedstawiono charakterystyczne położenia płyty naciskowej, które podczas statycznych badań umożliwiły wygenerowanie maksymalnych sił nacisku. Badania przeprowadzone na stanowisku testowym do pomiarów maksymalnych sił, jakie jest w stanie człowiek wygenerować, wykazały, że optymalne położenie kątowe płyty naciskowej jest zmienne (kąt α zmienia się podczas ruchu płyty naciskowej). Podczas badania zmieniano położenie osi obrotu I płyty naciskowej 3 w płaszczyźnie x - y. Płyta naciskowa 3 - zgodnie z wynalazkiem - była zamocowana obrotowo, a zatem przedstawione na fig. 7 położenia płyty naciskowej 3 są to położenia, przy których szkielet i mięśnie człowieka były w stanie niewymuszonej równowagi (układ nie był przesztywniony).Fig. 7 shows the characteristic positions of the pressure plate, which enabled the generation of maximum pressure forces during static tests. Research carried out on a test stand for measuring the maximum forces that a human can generate has shown that the optimal angular position of the pressure plate is variable (angle α changes during the movement of the pressure plate). During the test, the position of the rotation axis I of the pressure plate 3 in the x - y plane was changed. The pressure plate 3 - in accordance with the invention - was mounted rotatably, therefore the positions of the pressure plate 3 shown in Fig. 7 are the positions at which the human skeleton and muscles were in a state of unforced equilibrium (the system was not over-rigid).
Na fig. 8 przedstawiono wykres aproksymacji linii największych sił za pomocą fragmentu okręgu. Warto zaznaczyć tu, że linia maksymalnych sił może podlegać deformacji podczas zmiany konstrukcyjnego liniowego wymiaru a w zakresie przesunięcia położenia osi obrotu I względem powierzchni 3.1 płyty naciskowej 3. Badania wykazują, że charakterystyczne położenia płyty naciskowej 3 gwarantują maksymalizację siły nacisku generowanej przez mięśnie człowieka. Charakterystyczne położenia płyty naciskowej 3 uzyskane z testów są przedstawione na fig. 7 i są to położenia płyty naciskowej 3 dla dokładnie zdefiniowanego liniowego wymiaru a. Po zmianie liniowego wymiaru a, jednocześnie chcąc zachować maksymalne siły nacisku na płycie naciskowej 3 należy w konstrukcji napędu wykonać korektę osi obrotu I płyty naciskowej 3 - przykładowa korekta osi obrotu I płyty naciskowej 3 została pokazana na fig. 8. Finalnie linia największych sił jest krzywą przebiegającą przez punkty reprezentujące charakterystyczne położenia osi obrotów I płyty naciskowej 3. Wykonanie korekty liniowego wymiaru a zasadniczo nie zmienia charakterystyki krzywej opisującej linię największych sił, wciąż można ją z wystarczającą dokładnością przybliżać fragmentem okręgu.Fig. 8 shows a graph of the approximation of the lines of greatest forces using a fragment of a circle. It is worth noting here that the line of maximum forces may be subject to deformation when changing the structural linear dimension a in terms of shifting the position of the rotation axis I relative to the surface 3.1 of the pressure plate 3. Research shows that the characteristic positions of the pressure plate 3 guarantee the maximization of the pressure force generated by human muscles. The characteristic positions of the pressure plate 3 obtained from the tests are shown in Fig. 7 and these are the positions of the pressure plate 3 for a precisely defined linear dimension a. After changing the linear dimension a, and at the same time, in order to maintain the maximum pressure forces on the pressure plate 3, corrections must be made in the drive design axis of rotation I of the pressure plate 3 - an example correction of the axis of rotation I of the pressure plate 3 is shown in Fig. 8. Finally, the line of the greatest forces is a curve running through points representing the characteristic positions of the axis of rotation I of the pressure plate 3. Correcting the linear dimension a does not fundamentally change the characteristics curve describing the line of greatest forces, it can still be approximated with sufficient accuracy by a fragment of a circle.
Jak wskazano powyżej, przedmiotowy wynalazek nie ogranicza się tylko do przedstawionych powyżej przykładów wykonania. Możliwe są różne jego modyfikacje i rozwinięcia w ramach załączonych zastrzeżeń patentowych, bez odejścia od istoty wynalazku.As indicated above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various modifications and developments are possible within the scope of the attached patent claims, without departing from the essence of the invention.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438931A PL244587B1 (en) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | Drive system for a vehicle powered by human muscles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438931A PL244587B1 (en) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | Drive system for a vehicle powered by human muscles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL438931A1 PL438931A1 (en) | 2023-03-20 |
| PL244587B1 true PL244587B1 (en) | 2024-02-12 |
Family
ID=85685868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL438931A PL244587B1 (en) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | Drive system for a vehicle powered by human muscles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL244587B1 (en) |
-
2021
- 2021-09-13 PL PL438931A patent/PL244587B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL438931A1 (en) | 2023-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230310181A1 (en) | Knee joint | |
| US5433680A (en) | Elliptical path pedaling system | |
| US6083143A (en) | Six bar exercise machine | |
| EP1631361B1 (en) | Variable stride exercise apparatus | |
| US7169089B2 (en) | Compact variable path exercise apparatus with a relatively long cam surface | |
| US7819782B2 (en) | Exercise machine | |
| US6527677B2 (en) | Elliptical motion exercise machine | |
| US20050124466A1 (en) | Pendulum striding exercise apparatus | |
| US20050124467A1 (en) | Pendulum striding exercise devices | |
| US20040248710A1 (en) | Exercise apparatus with a variable stride system | |
| US20040248711A1 (en) | Exercise apparatus that allows user varied stride length | |
| US20040248704A1 (en) | Compact variable path exercise apparatus | |
| US20070087906A1 (en) | Variable stride exercise apparatus | |
| CN105251179B (en) | A kind of body-building massage chair | |
| US10875599B2 (en) | Vehicle with weight-based drive mechanism | |
| PL244587B1 (en) | Drive system for a vehicle powered by human muscles | |
| PL244588B1 (en) | Drive system for a vehicle powered by human muscles | |
| CN2780172Y (en) | Seated lower body fitness equipment | |
| PL244586B1 (en) | Drive system for a vehicle powered by human muscles | |
| GB2279918A (en) | Treadle-cycle | |
| CN220608976U (en) | Resistance mechanism of fan body-building vehicle | |
| US12583571B2 (en) | Motion transforming differentially biased transmission for human powered vehicles | |
| JP3122076U (en) | Training equipment | |
| CN113664805A (en) | Full-body exoskeleton for auxiliary support | |
| US11333228B2 (en) | Reciprocating linear prime mover |