RU2536995C1 - Bicycle pedal crank gear - Google Patents
Bicycle pedal crank gear Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536995C1 RU2536995C1 RU2013122972/11A RU2013122972A RU2536995C1 RU 2536995 C1 RU2536995 C1 RU 2536995C1 RU 2013122972/11 A RU2013122972/11 A RU 2013122972/11A RU 2013122972 A RU2013122972 A RU 2013122972A RU 2536995 C1 RU2536995 C1 RU 2536995C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pedals
- pedal
- carriage
- rods
- parts
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Steering Devices For Bicycles And Motorcycles (AREA)
- Mechanical Control Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к устройству педального привода велосипеда для увеличения преобразования мышечного усилия разгибателей голени на педали велосипеда в энергию его движения.The invention relates to transport engineering, and in particular to a device for pedal driving a bicycle to increase the conversion of the muscular effort of the extensor tibia on the bicycle pedal to the energy of its movement.
Широко известен классический педальный кривошипно-шатунный механизм велосипеда, состоящий из педалей, имеющих возможность вращаться в своих осях, неподвижно соединенных со свободными концами оппозитно под углом 180° расположенных шатунов. Этот механизм создает оппозитное движение ног по кругу, но, при прочих равных условиях, не позволяет увеличить преобразование мышечного усилия ног на педали в энергию движения велосипеда, уменьшить углы сгибания в коленных суставах и с меньшим усилием преодолевать верхнюю мертвую точку, когда педали находятся в максимально высоком от каретки положении. Эти недостатки, при длительной езде, а также по неровным дорогам и в гору, могут вызывать перенапряжения мышц ног, преждевременное их утомление и ограничивают применение велосипеда людьми с ослабленным здоровьем. Известен шатун [Патент РФ на изобретение №2117599], взятый нами в качестве прототипа, содержащий основную головку, установленную на ведущей оси педального механизма, стержень с глухим отверстием для размещения в нем подпружиненного штока, завершенного головкой педали, стержень и шток выполнены раздвижными в осевом направлении. Существенные признаки прототипа заключаются в том, что шатун состоит из цилиндрических раздвижных в осевом направлении деталей и пружины сжатия; резьбовое соединение деталей; учитывается эргономическая биомеханика; допускается регулировка длины шатунов с учетом антропометрических особенностей водителя. Подпружиненный стержень этого устройства позволяет изменением усилия нажатия на педаль увеличивать плечо рычага, когда шатун является ведущим, и уменьшать плечо рычага, когда шатун является ведомым, а также ускорять выход шатуна из верхней мертвой точки.The classic pedal crank mechanism of a bicycle is widely known, consisting of pedals that have the ability to rotate in their axes, motionlessly connected to the free ends of the opposite connecting rods at an angle of 180 °. This mechanism creates the opposite movement of the legs in a circle, but, ceteris paribus, it does not allow to increase the conversion of the muscular effort of the legs on the pedals into the energy of movement of the bicycle, reduce the bending angles in the knee joints and with less effort overcome the top dead center when the pedals are at maximum high position from the carriage. These shortcomings, with long riding, as well as on rough roads and uphill, can cause overstrain of the muscles of the legs, premature fatigue and limit the use of the bicycle by people with poor health. Known connecting rod [RF Patent for the invention No. 2117599], taken as a prototype, containing a main head mounted on the leading axis of the pedal mechanism, a rod with a blind hole for placement of a spring-loaded rod completed by the pedal head, the rod and rod are sliding in the axial direction. The essential features of the prototype are that the connecting rod consists of cylindrical axially sliding parts and a compression spring; threaded connection of parts; ergonomic biomechanics taken into account; it is possible to adjust the length of the connecting rods taking into account the anthropometric characteristics of the driver. The spring-loaded rod of this device allows, by changing the pressure on the pedal, to increase the lever arm when the connecting rod is leading, and to reduce the lever arm when the connecting rod is driven, and also accelerate the connecting rod exit from top dead center.
Однако данное устройство имеет ряд недостатков, затрудняющих его применение. Зависимые от прилагаемых усилий соосные с шатуном смещения педалей повышают степень свободы движения стоп, уменьшают фиксацию их на педалях и необходимую связь с педалями, что снижает управляемость велосипедом, особенно при резких изменениях усилия на педали. В результате, такая конструкция шатуна не может обеспечить сочетание увеличения эффективности преобразования мышечного усилия разгибателей голени на педали велосипеда в энергию его движения с высокой управляемостью велосипедом. Кроме того, при такой конструкции шатуна уменьшается просвет между педалью в нижнем положении и полотном дороги на 22,5 мм, что тоже снижает управляемость велосипедом и повышает риск травмирования.However, this device has several disadvantages that complicate its use. Dependent on the applied forces, the pedal displacements coaxial with the connecting rod increase the degree of freedom of movement of the feet, reduce their fixation on the pedals and the necessary connection with the pedals, which reduces the bike's handling, especially with sudden changes in pedal effort. As a result, this design of the connecting rod cannot provide a combination of increasing the conversion efficiency of the muscular effort of the extensors of the shin on the bicycle pedal into the energy of its movement with high controllability of the bicycle. In addition, with this design of the connecting rod, the clearance between the pedal in the lower position and the roadbed is reduced by 22.5 mm, which also reduces the controllability of the bicycle and increases the risk of injury.
В связи с вышеизложенным нами поставлена задача по созданию лучших условий к увеличению преобразования мышечного усилия разгибателей голени на педали велосипеда в энергию его движения в сочетании с уменьшением угла сгибания в коленных суставах при положении педалей вверху от каретки, увеличением просвета между педалью в нижнем от каретки положении и полотном дороги и сохранением управляемости велосипедом.In connection with the foregoing, we have set the task of creating better conditions for increasing the conversion of the muscle effort of the tibia extensors on the bicycle pedals to the energy of its movement in combination with a decrease in the angle of flexion in the knee joints when the pedals are positioned above the carriage, and the clearance between the pedal is lower than the carriage and the roadbed and bike control.
Указанная задача решается тем, что в предлагаемом устройстве, состоящем из педалей (1), оси которых (2) расположены в свободных концах оппозитно на валу (8) каретки расположенных шатунов, имеющих раздвижные в осевом направлении детали (3 и 3*). При этом неподвижно соединенные с валом каретки детали (3), согласно изобретению, имеют на противоположных своим педалям поверхностях выступы (4), а в свободных концах раздвижных деталей (3*) шатунов педальные оси имеют возможность вращаться вместе с неподвижно к ним присоединенными педалями и заканчиваются на противоположных своим педалям сторонах шатунов одноплечими рычагами (5), расположенными параллельно опорной поверхности педалей по направлению к их пяточной области. Причем свободные концы одноплечих рычагов (5) на противоположных своим педалям поверхностях имеют выступы (6), которые, посредством штанг (7) подвижно соединены с выступами (4) неподвижно соединенных с валом каретки деталей (3).This problem is solved by the fact that in the proposed device, consisting of pedals (1), the axes of which (2) are located at the free ends opposite to the shaft (8) of the carriage of the located connecting rods having axially sliding parts (3 and 3 *). In this case, the parts (3) fixedly connected to the carriage shaft, according to the invention, have protrusions (4) on the surfaces opposite to their pedals, and at the free ends of the connecting parts (3 *) of the connecting rods, the pedal axes can rotate with the pedals fixed to them and the ends of the connecting rods end on the opposite sides of the pedals with single-arm levers (5) located parallel to the supporting surface of the pedals in the direction of their heel region. Moreover, the free ends of the single-arm levers (5) on the surfaces opposite to their pedals have protrusions (6), which, by means of rods (7) are movably connected to the protrusions (4) of parts (3) fixedly connected to the shaft of the carriage.
Сущность заявляемого устройства поясняется с помощью чертежей (см. фиг.1-4). На фиг.1-4 схематично показаны основные 4 момента в работе устройства, объясняющие (при традиционном вращении педалей ногами против часовой стрелки) увеличение длины шатунов, расположенных впереди каретки - когда давление стоп на педали эффективно для увеличения или поддержания рабочего хода велосипеда (преобразования мышечного усилия разгибателей голени на педали велосипеда в энергию его движения), и уменьшение длины шатунов, расположенных позади каретки - когда давление стоп на педали контрэффективно для увеличения или поддержания рабочего хода велосипеда, уменьшение угла сгибания ноги в коленном суставе при нахождении педали в верхнем от каретки положении, а также увеличение расстояния между положением педали внизу от каретки и поверхностью дороги.The essence of the claimed device is illustrated using the drawings (see Fig.1-4). Figure 1-4 schematically shows the main 4 points in the operation of the device, explaining (with the traditional pedal rotation with the feet counterclockwise) the increase in the length of the connecting rods located in front of the carriage - when the stop pressure on the pedals is effective to increase or maintain the working stroke of the bicycle (muscle transformation the efforts of the shin extensors on the bicycle pedal into the energy of its movement), and the reduction of the length of the connecting rods located behind the carriage - when the pressure of the feet on the pedals is counter-effective to increase or maintain the work the other course of the bike, reducing the angle of bending of the leg in the knee joint when the pedal is in the upper position from the carriage, as well as increasing the distance between the position of the pedal below the carriage and the road surface.
Заявляемое устройство, которое устанавливается с обеих сторон велосипеда, работает следующим образом (см. фиг.1-4). При нажатии на педаль, расположенную в верхнем от каретки положении (из положения №1), для перемещения шатуна вперед до горизонтального положения происходит угловое (со знаком минус) перемещение штанги 7 до параллельного ее расположения с продольной осью шатуна, в результате чего вторая деталь шатуна частично выходит из первой и общая длина шатуна максимально увеличивается в положении 2. При дальнейшем нажатии на впереди от каретки расположенную педаль из положения 2 до крайнего нижнего ее положения по отношению к каретке (положения №3) продолжается угловое (но со знаком плюс) перемещение штанги по отношению к продольной оси шатуна, в результате чего вторая деталь шатуна частичной входит в первую и общая длина шатуна сокращается. При дальнейшем движении педали из крайнего нижнего положения (из положения №3) до положения сзади по отношению к каретке при горизонтальной ориентации шатунов (положения №4) происходит угловое (со знаком минус) перемещение штанги до параллельного ее расположения с продольной осью шатуна, в результате чего вторая деталь шатуна продолжает входить в первую и общая длина шатуна уменьшается до максимума. При дальнейшем движении педали из положения сзади по отношению к каретке при горизонтальной ориентации шатунов (из положения №4) до крайнего верхнего положения (положения №1) продолжается угловое (но со знаком плюс) перемещение штанги по отношению к продольной оси шатуна, в результате чего вторая деталь шатуна частичной выходит из первой и общая длина шатуна увеличивается до размера, равного положению №3, но остается меньше своей максимальной длины, наблюдаемой в положении №2. Указанный цикл изменения длины шатуна повторяется при каждом обороте его вокруг каретки, связанном с нажатием стопы на педаль.The inventive device, which is installed on both sides of the bicycle, operates as follows (see Fig.1-4). When you press the pedal located in the upper position from the carriage (from position No. 1), to move the connecting rod forward to a horizontal position, the
При совершении естественных вращательных движений ногами, опирающимися стопами на педали, последние находятся в неизменном горизонтальном или близком к нему положении во всех точках своей пространственной ориентации по отношению к каретке. При этом штанга 7 совершает по 2 колебательных движения на один оборот шатунов вокруг каретки с амплитудой, равной расстоянию между выступами (6) на свободных концах одноплечих рычагов и педальной осью (2), что и обеспечивает работу заявляемого механизма по целесообразному и независимому от прилагаемого мышечного усилия фиксируемому для данной точки в пространстве изменению длины шатунов. Целесообразность эта заключается в том, что шатуны, поочередно находясь в верхней от каретки зоне, равномерно увеличивают свою длину от минимального значения в крайнем положении педалей сзади до максимального в крайнем положении педалей впереди. И, наоборот, поочередно находясь в нижней от каретки зоне, шатуны равномерно уменьшают свою длину от максимального значения в крайнем положении педалей впереди до минимального в крайнем положении педалей сзади.When performing natural rotational movements with feet resting on the pedals, the latter are in an unchanged horizontal or close position at all points of their spatial orientation with respect to the carriage. In this case, the
В табл.1 приведены примеры изменения длины шатунов при различных фиксированных расстояниях между выступами (6) на свободных концах одноплечих рычагов и педальной осью (2). Из приведенных в табл.1 данных видно, что уменьшение угла сгибания в коленных суставах в крайнем верхнем положении педалей обеспечивается шатунами меньшей длины, равной, например, по 165 мм, вместо стандартных шатунов по 170 мм. При указанной меньшей длине шатунов, они могут увеличивать свою длину до 235 мм в положении педалей впереди каретки при горизонтальной ориентации шатунов (положение №2). В этом положении (положение №2) шатун создает плечо рычага наибольшей длины и тем самым условия для наиболее (до 38%) эффективного преобразования мышечного усилия разгибателей голени на педали велосипеда в энергию его движения по сравнению с теми условиями, которые обеспечивают 170 мм шатуны классических моделей и прототип.Table 1 shows examples of changes in the length of the connecting rods at various fixed distances between the protrusions (6) at the free ends of the single-arm levers and the pedal axis (2). From the data given in Table 1, it is seen that a decrease in the angle of flexion in the knee joints in the extreme upper position of the pedals is provided by rods of shorter length, equal, for example, to 165 mm, instead of standard rods to 170 mm. With the indicated shorter length of the connecting rods, they can increase their length to 235 mm in the position of the pedals in front of the carriage with horizontal orientation of the connecting rods (position No. 2). In this position (position No. 2), the connecting rod creates the lever arm of the longest length and, therefore, the conditions for the most (up to 38%) effective conversion of the muscular effort of the tibia extensors on the bicycle pedal into the energy of its movement in comparison with those conditions that provide classic connecting rods of 170 mm models and prototype.
Кроме того, при положениях педалей сзади от каретки, когда вес ног и давление стоп на педали контрэффективны для преобразования мышечного усилия в энергию движения велосипеда, шатуны уменьшают свою длину до 95 мм. В результате заявляемое устройство создает лучшие, чем прототип, условия к увеличению преобразования мышечного усилия в энергию движения велосипеда, поскольку неодинаковая длина плеч рычагов, расположенных спереди и сзади от каретки, в пользу превышения длины плеча рычага, расположенного спереди, позволяет экономить мышечные усилия на выполнение полезной и отрицательной работы, на преодоление верхней и нижней мертвых точек, которое совершается автоматически за счет прироста инерции движения разноплечих рычагов, на управляемость велосипедом за счет сохранения степени свободы движения стоп вне зависимости от прилагаемых мышечных усилий на педали. Укороченная до 165 мм длина шатуна в заявляемом устройстве уменьшает угол сгибания в коленных суставах при положении педалей вверху от каретки и увеличивает просвет между полотном дороги и педалью в нижнем ее положении от каретки. Увеличение просвета между полотном дороги и педалью в нижнем ее положении от каретки составляет 5 мм по отношению к 170 мм шатуну классических моделей велосипеда и на 27,5 мм по отношению к прототипу.In addition, when the pedals are in the back of the carriage, when the weight of the legs and the pressure of the feet on the pedals are counter-effective for converting muscle effort into the energy of movement of the bicycle, the connecting rods reduce their length to 95 mm. As a result, the claimed device creates better than the prototype conditions for increasing the conversion of muscle effort into energy of the bicycle’s movement, since the unequal length of the arm levers located in front and behind the carriage, in favor of exceeding the length of the arm arm located in front, allows you to save muscle effort useful and negative work, to overcome the upper and lower dead points, which occurs automatically due to an increase in the inertia of the movement of different levers, led to controllability ciped by maintaining the degree of freedom of movement of the feet, regardless of the applied muscle effort on the pedal. Shortened to 165 mm the length of the connecting rod in the inventive device reduces the angle of bending in the knee joints when the pedals are located above the carriage and increases the clearance between the roadbed and the pedal in its lower position from the carriage. The increase in clearance between the roadbed and the pedal in its lower position from the carriage is 5 mm relative to the 170 mm connecting rod of classic bicycle models and by 27.5 mm in relation to the prototype.
Таким образом, решена задача изобретения по созданию лучших условий к увеличению преобразования мышечного усилия разгибателей голени на педали велосипеда в энергию его движения в сочетании с уменьшением угла сгибания в коленных суставах при положении педалей вверху от каретки, увеличением просвета между педалью в нижнем от каретки положении и полотном дороги и сохранением управляемости велосипедом.Thus, the problem of the invention has been solved to create better conditions for increasing the conversion of the muscular effort of the tibia extensors on the bicycle pedal to the energy of its movement in combination with a decrease in the bending angle in the knee joints when the pedals are positioned above the carriage, an increase in the clearance between the pedal is in the lower position from the carriage and the road surface and maintaining the controllability of the bike.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство, состоящее из раздвижных деталей шатунов, отличается тем, что одни детали неподвижно соединены с валом каретки и имеют на своей поверхности по выступу, а в свободных концах других деталей педальные оси имеют возможность вращаться вместе с неподвижно к ним присоединенными педалями и заканчиваются на противоположных педалям сторонах шатунов одноплечими рычагами, расположенными параллельно опорной поверхности педалей по направлению к их пяточной области, причем свободные концы одноплечих рычагов имеют выступы, которые, посредством штанг, подвижно соединены с выступами деталей шатунов неподвижно соединенных с валом каретки.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device, consisting of sliding parts of the connecting rods, is characterized in that some parts are motionlessly connected to the carriage shaft and have a protrusion on their surface, and at the free ends of other parts, the pedal axes are able to rotate with the motionless to connected pedals and end on the opposite sides of the pedals of the connecting rods with one-arm levers located parallel to the supporting surface of the pedals in the direction of their heel region, and the free ends of the one-arm levers have protrusions, which, by means of rods, are movably connected to the protrusions of the parts of the connecting rods fixedly connected to the carriage shaft.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критериям изобретения «новизна» и «существенные отличия».Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty" and "significant differences".
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Патент РФ на изобретение №21175991. RF patent for the invention No. 2117599
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013122972/11A RU2536995C1 (en) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | Bicycle pedal crank gear |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013122972/11A RU2536995C1 (en) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | Bicycle pedal crank gear |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013122972A RU2013122972A (en) | 2014-11-27 |
RU2536995C1 true RU2536995C1 (en) | 2014-12-27 |
Family
ID=53287540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013122972/11A RU2536995C1 (en) | 2013-05-20 | 2013-05-20 | Bicycle pedal crank gear |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2536995C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5636554A (en) * | 1994-03-24 | 1997-06-10 | Amey; Mark A. | Variable length crank arm |
RU2117599C1 (en) * | 1997-05-14 | 1998-08-20 | Леонид Филиппович Пискун | Connecting rod |
CN200967532Y (en) * | 2006-09-13 | 2007-10-31 | 苏晟焘 | Speed-transformation device for multi-speed roadster |
KR20100009453A (en) * | 2008-07-18 | 2010-01-27 | 이근형 | Expandable crank arm using cylindrical cam, end cam, or swash plate cam |
-
2013
- 2013-05-20 RU RU2013122972/11A patent/RU2536995C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5636554A (en) * | 1994-03-24 | 1997-06-10 | Amey; Mark A. | Variable length crank arm |
RU2117599C1 (en) * | 1997-05-14 | 1998-08-20 | Леонид Филиппович Пискун | Connecting rod |
CN200967532Y (en) * | 2006-09-13 | 2007-10-31 | 苏晟焘 | Speed-transformation device for multi-speed roadster |
KR20100009453A (en) * | 2008-07-18 | 2010-01-27 | 이근형 | Expandable crank arm using cylindrical cam, end cam, or swash plate cam |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013122972A (en) | 2014-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3056182B1 (en) | Upper extremity rehabilitation device | |
US20140243157A1 (en) | Elliptical trainer with variable track | |
JP3176132U (en) | Bicycle auxiliary device | |
CN105833469A (en) | Recovery physiotherapeutic facility | |
CN106669103B (en) | Body-building machine with moving stroke limiting unit | |
RU2536995C1 (en) | Bicycle pedal crank gear | |
US8062197B2 (en) | Exercise assisting device | |
TW200946170A (en) | Exercise aiding apparatus | |
US7867150B2 (en) | Resistance apparatus of a pendulum mechanism of an exercise equipment | |
CN201168166Y (en) | Rehabilitation device for lower limb joint | |
CN102716571A (en) | Exercise bicycle with reciprocating mechanism of pedal along track | |
CN105944318A (en) | Sports instrument with hand, foot and back training function | |
CN205759448U (en) | A kind of multifunctional recovery exercising apparatus | |
KR101231994B1 (en) | Health bike with horse riding function | |
RU2372244C2 (en) | Boat-racing-type bicycle | |
RU158637U1 (en) | CONNECTING BIKE PEDAL MECHANISM | |
WO2010133913A1 (en) | Vehicle at contemporary stretching and contraction action of the lower and upper limbs | |
US20190001186A1 (en) | Two-Handed Crank-Action Exercise Device and Method | |
EP2431077A3 (en) | Elliptical exercise machine with adjustable stride | |
CN202654601U (en) | Exercise bicycle with a pedal along-track reciprocating mechanism | |
CN101492074B (en) | Bionics marking movement mechanism | |
CN202624551U (en) | Pedal driven bicycle | |
CN106512300B (en) | Treadmills | |
KR100821087B1 (en) | Driving apparatus of bicycle | |
CN114768178A (en) | Aerobics exercises strength training device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160521 |