SK50192015A3 - Bike driven by oscillating cranks movements - Google Patents
Bike driven by oscillating cranks movements Download PDFInfo
- Publication number
- SK50192015A3 SK50192015A3 SK5019-2015A SK50192015A SK50192015A3 SK 50192015 A3 SK50192015 A3 SK 50192015A3 SK 50192015 A SK50192015 A SK 50192015A SK 50192015 A3 SK50192015 A3 SK 50192015A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- shaft
- keys
- cranks
- cyclist
- force
- Prior art date
Links
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
- B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
- B62M3/003—Combination of crank axles and bearings housed in the bottom bracket
-
- 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
- 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
- B62M1/36—Rider propulsion of wheeled vehicles with rotary cranks, e.g. with pedal cranks
Abstract
Kľukový mechanizmus na pohon bicykla má v ráme bicykla (1) uložený hriadeľ (2), na ktorom je centricky upevnené hnacie reťazové koleso (3). Na oboch koncoch hriadeľa (2) sú cez voľnobežky (5) uložené kľuky (4). Voľnobežky (5) zabezpečujú prenos krútiaceho momentu z kľúk (4) na hriadeľ (2) pri otáčaní kľúk (4) v smere silového pôsobenia cyklistu na pedále (6) a voľné otáčanie kľúk (4) proti hriadeľu (2). Keďže otáčanie kľúk (4) nie je vzájomne viazané, je možné ich používať aj vzájomne protismerným kývavým pohybom a to najmä v oblasti blízkej k polohe, kde smer sily, ktorou pôsobí cyklista na pedále (6), je kolmý na kľuky (4).The crank mechanism for driving the bicycle has a shaft (2) mounted in the bicycle frame (1) on which the drive sprocket (3) is mounted centrally. Cranks (4) are mounted on both ends of the shaft (2) via the freewheels (5). The freewheels (5) ensure the transmission of the torque from the cranks (4) to the shaft (2) by turning the cranks (4) in the direction of the cyclist's force acting on the pedal (6) and freely rotating the cranks (4) against the shaft (2). Since the rotation of the keys (4) is not bound to one another, they can also be used in a counter-swinging motion, particularly in a region close to the position where the cyclist's force on the pedal (6) is perpendicular to the cranks (4).
Description
Oblasť techniky.Technical field.
Navrhované riešenie sa týka konštrukcie kľukového mechanizmu používaného najmä pre pohon bicykla. Novým riešením sa zefektívni využitie silového pôsobenia cyklistu na pohon bicykla.The proposed solution relates to the construction of a crank mechanism used mainly for driving a bicycle. A new solution will make the use of the cyclist's force to drive a bicycle more efficient.
Doterajší stav techniky.BACKGROUND OF THE INVENTION.
U bežne používaných bicyklov sú pedále uložené na dvoch kľukách pevne spojených cez hriadeľ a navzájom pootočených o 180 stupňov. K jednej z kľúk je centrický s hriadeľom pevne upevnené hnacie reťazové kolo. Silovým pôsobením na pedále sa obe kľuky, hriadeľ a hnacie reťazové kolo súčasne otáčajú okolo osí hriadeľa. Prevažná časť silového pôsobenia cyklistu na pedále sa dosahuje vystieraním dolných končatín a gravitačným pôsobením hmotnosti cyklistu. Výsledný krútiaci moment vyvodený silovým pôsobením cyklistu na pedále sa mení dva krát v priebehu otáčky kľuky od takmer nulovej hodnoty po maximálnu hodnotu. Okamžitá hodnota krútiaceho momentu je súčinom veľkosti sily a veľkosti ramena sily. Rameno sily je vzdialenosť vektora sily od osi hriadeľa. V okamihu, keď smer sily pôsobiacej na pedál prechádza osou otáčania kľúk je moment sily nulový pretože rameno sily je nulové. Maximálne rameno sily je v okamihu, keď smer sily pôsobiacej na pedál je kolmý na kľuku a vtedy je rovný dĺžke kľuky. Dĺžka kľúk je limitovaná fyziologickými rozmermi cyklistu.In commonly used bicycles, the pedals are mounted on two cranks rigidly connected via a shaft and rotated 180 degrees to each other. The drive sprocket is fixed to one of the keys centrally with the shaft. By force on the pedal, both cranks, the shaft and the drive sprocket rotate simultaneously about the axes of the shaft. Most of the cyclist's force on the pedal is achieved by lowering the legs and gravitationally acting on the weight of the cyclist. The resulting torque due to the cyclist's force on the pedal varies two times during the crank speed from near zero to the maximum. The instantaneous torque value is the product of the magnitude of the force and the magnitude of the force arm. The force arm is the distance of the force vector from the shaft axis. At the moment when the direction of the force applied to the pedal passes the axis of rotation of the keys, the moment of force is zero because the arm of the force is zero. The maximum arm of the force is at the moment when the direction of the force applied to the pedal is perpendicular to the crank and is then equal to the length of the crank. The length of the keys is limited by the physiological dimensions of the cyclist.
V dôsledku anatomickej stavby ľudského tela dokáže sediaci cyklista pôsobiť na pedál najväčšou silou v okamihu keď sa jeho noha v kolene blíži k vystretej polohe. Pri klasických kľukových mechanizmoch má však sediaci cyklista nohu vystretú v kolene pri polohe kľuky blízkej polohe s nulovým ramenom sily. Za nevýhody súčasného riešenia kľukového mechanizmu pohonu bicykla považujem veľké kolísanie veľkosti využiteľného krútiaceho momentu a existenciu takzvaného mŕtveho uhla kľuky, teda oblasti polohy kľuky v ktorej je rameno sily minimálne respektíve nulové, čo sa zvlášť negatívne prejavuje pri jazde do kopca. Nevýhodou je tiež, že maximálne silové pôsobenie sediaceho cyklistu je v polohe kľuky keď je rameno sily malé a teda aj využiteľný krútiaci moment je malý.As a result of the anatomical structure of the human body, the seated cyclist is able to exert the greatest force on the pedal as soon as his leg in the knee is approaching an extended position. However, in conventional crank mechanisms, the seated cyclist has a leg extended in the knee at a crank position close to the zero arm position. The disadvantages of the current solution of the crank mechanism of the bicycle drive are the large variations in the magnitude of the available torque and the existence of the so-called dead crank angle, i.e. the crank position in which the arm is at least zero, which is particularly negative when uphill. A disadvantage is also that the maximum force action of the seated cyclist is in the crank position when the arm of the force is small and hence the available torque is small.
Podstata vynálezu.SUMMARY OF THE INVENTION.
Uvedené nedostatky odstraňuje navrhované riešenie, ktorého podstatou je využitie striedavého kývavého pohybu kľúk k vytvoreniu rotačného pohybu hnacieho reťazového kolesa pre pohon bicykla. V ráme bicykla je otočné uložený hriadeľ na ktorom je centrický upevnené hnacie reťazové kolo. Na oboch koncoch hriadeľa sú kľuky uložené cez voľnobežky, ktoré umožňujú navzájom nezávislé pootáčanie kľúk a zabezpečujú prenos krútiaceho momentu z kľúk na hriadeľ a hnacie reťazové kolo len v jednom smere otáčania kľúk a voľné pootáčanie kľúk pri spätnom pohybe. Keďže vzájomné pootočenie kľúk nie je viazané, kľuky je možné používať nielen klasickým otáčaním, ale aj vzájomne protismemým kývaním okolo osi hriadeľa v ľubovoľnom rozsahu pootáčania a to najme v oblasti maximálneho ramena sily, teda v oblasti blízkej k polohe kde smer sily ktorou pôsobí cyklista na pedále je kolmý na kľuky. Pri pohone bicykla vzájomne protismemým kývaním kľúk v oblasti maximálneho ramena sily sa eliminuje nepriaznivý vplyv mŕtveho uhla kľúk, čo umožní použitie rýchlejšieho prevodu ako pri klasickom pohone. Táto prednosť navrhovaného riešenia sa prejaví najmä pri väčšej záťaži ako je napríklad jazda do svahu. Na spätné pootáčanie kľúk je potrebné spojenie pedálov s tretrami cyklistu. Pre uľahčenie koordinácie pohybov cyklistu pri konštrukcii bicykla s výlučne kývavým pohybom kľúk je možné spriahnuť pedále napríklad tiahlom vedeným cez kladku. Spriahnutie kľúk má zabezpečiť aby pri pootočení jednej kľuky cyklistom sa druhá kľuka pootočila opačným smerom. Pri takomto spriahnutí kľúk a pohone bicykla iba kývaním kľúk je možné použiť dlhšie kľuky čím sa zväčší krútiaci moment na kľuke a tiež nie je potrebné spojenie pedálov s tretrami cyklistu. Pri konštrukcii pohonu bicykla s výlučne kývavým pohybom kľúk je maximálne silové pôsobenie sediaceho cyklistu v oblasti polohy kľúk kde je veľké rameno sily a využiteľný krútiaci moment je výrazne väčší ako pri klasickom riešení.These drawbacks are overcome by the proposed solution, which is based on the use of an alternating rocking movement of the keys to create a rotational movement of the drive sprocket for driving the bicycle. In the frame of the bicycle there is a rotatably mounted shaft on which the drive sprocket is mounted centrically. At both ends of the shaft, the cranks are supported by freewheels which allow the keys to rotate independently of one another and ensure the transmission of torque from the keys to the shaft and the drive sprocket in only one direction of rotation of the keys and free rotation of the keys. Since the pivoting of the keys is not tied, the cranks can be used not only by classical rotation, but also by reciprocally oscillating about the shaft axis in any range of rotation, namely in the region of the maximum arm, ie in the area close to the the pedal is perpendicular to the crank. By propelling the bicycle to each other in the opposite direction of swinging the keys in the region of the maximum arm of the force, the negative effect of the blind key angle is eliminated, allowing a faster transmission to be used than with a conventional drive. This advantage of the proposed solution is particularly evident when the load is heavier than, for example, when driving uphill. The pedals must be connected to the cyclist's shoes to reverse the keys. In order to facilitate the coordination of the cyclist's movements in the construction of the bicycle with exclusively swinging movement of the keys, it is possible to couple the pedals by, for example, a pulley guide. Clamping the keys should ensure that when one handle is rotated by the cyclist, the other handle turns in the opposite direction. In such a coupling of the keys and the drive of the bicycle only by swinging the keys, it is possible to use longer cranks which increases the torque on the crank and also it is not necessary to connect the pedals with the cyclist spikes. In the design of the bicycle drive with exclusively swinging movement of the keys, the maximum force action of the seated cyclist in the area of the keys position where there is a large arm of force and the available torque is significantly greater than in a conventional solution.
Prehľad obrázkov na výkresoch.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS.
Obrázok č. 1 zobrazuje mechanizmus pre otáčavý alebo kývavý pohyb kľúk a s kľukami uloženými na koncoch hriadeľa na jednosmerných ložiskách.Picture no. 1 shows a mechanism for rotating or oscillating movement of the keys and with cranks mounted on the shaft ends on unidirectional bearings.
Obrázok č. 2 zobrazuje mechanizmus pre otáčavý alebo kývavý pohyb kľúk a s kľukami uloženými cez voľnobežné puzdra v dutine hriadeľa.Picture no. 2 shows a mechanism for pivoting or rocking movement of the keys and with cranks mounted over the idle bushes in the shaft cavity.
Obrázok Č. 3 zobrazuje spriahnutie kľúk pri pohone s výlučne kývavým pohybom kľúk.Picture no. 3 shows the coupling of the keys in the drive with only the pivoting movement of the keys.
Príklady uskutočnenia vynálezu.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION.
Prvý príklad uskutočnenia je konštrukčné riešenie uloženia kľúk bicykla podľa obrázku č. 1 umožňujúce pohon aj klasickým otáčaním kľúk vzájomne pootočených o 180°, ale aj pohon striedavým kývavým pohybom kľúk v oblasti maximálneho krútiaceho momentu vyvodeného silovým pôsobením cyklistu na pedále. V ráme bicykla i sú naskrutkované misky 11 so zabudovanými valivými ložiskami 12. V ložiskách 12 je uložený hriadeľ 2 so štvorhranným osadením pre spojenie s hnacím reťazovým kolom 3, ktoré má štvorhrannému osadeniu hriadeľa 2 odpovedajúci štvorhranný otvor. Na pravej strane hriadeľa 2 je vytvorený vonkajší pravotočivý závit na ktorom je naskrutkovaná matica 13. Na vonkajšej valcovej ploche matice 13 je nalisovaný vnútorný krúžok voľnobežky 5, na ktorej vonkajšom krúžkuje nalisovaná kľuka 4 s pedálom 6. Matica 13 súčasne zaisťuje axiálnu polohu reťazového kola 3 na hriadeli 2. Na ľavom konci hriadeľa 2 je vytvorený vonkajší ľavotočivý závit na ktorom je naskrutkovaná matica 14. Na vonkajšej valcovej ploche matice 14 je nalisovaný vnútorný krúžok voľnobežky 5, na ktorej vonkajšom krúžkuje nalisovaná kľuka 4 s pedálom 6. Ako voľnobežky 5 sú v tomto riešení použité jednosmerné valivé ložiská, čo sú ložiská s integrovanou voľnobežkou. Orientácia voľnobežiek 5 je taká, aby prenášali krútiaci moment vytvorený silovým pôsobením cyklistu z kľúk 4 na hriadeľ 2 a umožnili voľné otáčanie kľúk 4 v opačnom smere.A first exemplary embodiment is a design of a bicycle key mounting according to FIG. 1, which allows the drive to be rotated by 180 ° in a conventional manner, but also to be actuated by an alternating rocking movement of the keys in the region of the maximum torque exerted by the cyclist on the pedal. In the frame of the bicycle 1 there are screwed bowls 11 with built-in rolling bearings 12. In the bearings 12 there is a shaft 2 with a square shoulder for connection with the drive sprocket 3, which has a square shoulder of the shaft 2 corresponding to a square hole. On the right side of the shaft 2 is formed an external right-hand thread on which the nut 13 is screwed. On the outer cylindrical surface of the nut 13 is pressed the inner ring of the freewheel 5, on the outer ring the pressed crank 4 with the pedal 6. On the left end of the shaft 2 is formed an external left-hand thread on which the nut 14 is screwed. On the outer cylindrical surface of the nut 14 is pressed the inner ring of the freewheel 5 on which outer ring is pressed the crank 4 with pedal 6. This solution uses single-direction rolling bearings, which are bearings with integrated freewheel. The orientation of the freewheels 5 is such that they transmit the torque generated by the cyclist's force from the cranks 4 to the shaft 2 and allow the cranks 4 to rotate freely in the opposite direction.
Druhý príklad uskutočnenia je konštrukčné riešenie uloženia kľúk bicykla podľa obrázku č.2 umožňujúce pohon aj klasickým otáčaním kľúk vzájomne pootočených o 180°, ale aj pohon striedavým kývavým pohybom kľúk v oblasti maximálneho krútiaceho momentu vyvodeného silovým pôsobením cyklistu na pedále. V ráme bicykla i sú naskrutkované misky 11 so zabudovanými valivými ložiskami 12. V ložiskách 12 je uložený hriadeľ 2, na ktorom je skrutkami 15 upevnené hnacie reťazové kolo 3. V dutine hriadeľa 2 sú na oboch koncoch v ložiskách 16 a 17 a vo voľnobežných puzdrách 5 uložené pomocné hriadele 7. Axiálna poloha pomocných hriadeľov 7 je zaistená poistnými krúžkami 18 a!9. Na štvorhranných ukončeniach pomocných hriadeľov 7 sú skrutkami 20 upevnené kľuky 4. Orientácia voľnobežných puzdier 5 je taká, aby prenášali krútiaci moment od silového pôsobenia cyklistu z kľúk 4 na hriadeľ 2 a umožnili voľné otáčanie kľúk v opačnom smere.The second exemplary embodiment is a design solution of the bicycle key arrangement according to figure 2, which enables the drive also by classical rotation of the keys rotated by 180 ° relative to each other, but also by the alternating swinging movement of the keys in the area of maximum torque exerted by the cyclist. In the frame of the bicycle 1 there are screwed bowls 11 with built-in rolling bearings 12. In the bearings 12 a shaft 2 is mounted, on which the drive chain wheel 3 is fastened by screws 15. In the shaft cavity 2 there are bearings 16 and 17 at both ends and freewheels The axial position of the auxiliary shafts 7 is secured by circlips 18 and 19. Cranks 4 are fastened to the square ends of the auxiliary shafts 7 by bolts 20. The orientation of the idle bushes 5 is such that they transmit the torque from the cyclist's force from the cranks 4 to the shaft 2 and allow the keys to rotate freely in the opposite direction.
Tretí príklad uskutočnenia je konštrukčné riešenie bicykla podľa obrázku č.3 umožňujúce pohon len striedavým kývavým pohybom kľúk v oblasti maximálneho krútiaceho momentu vyvodeného silovým pôsobením cyklistu na pedále. Toto riešenie dopĺňa prvý respektívne druhý príklad uskutočnenia o vzájomné zviazanie pohybov kľúk 4. Na ráme bicykla j_ je otočné uložená kladka 21, v drážke ktorej je vedené tiahlo 20, konce ktorého sú upevnené ku kľukám 4 v blízkosti pedálov 6.A third embodiment is the construction of the bicycle according to figure 3, allowing the drive only by alternating rocking movement of the keys in the region of the maximum torque exerted by the cyclist on the pedal. This solution complements the first and second exemplary embodiments by interlocking the movements of the keys 4. The pulley 21 is rotatably mounted on the bicycle frame 1, in the groove of which the rod 20 is guided, the ends of which are fixed to the cranks 4 near the pedals 6.
Pri silovom pôsobení cyklistu na pedál 6 na jednej z kľúk 4 sa druhá kľuka 4 v dôsledku ich spriahnutia tiahlom 20 cez kladku 21 pootáča opačným smerom. Horná úvrať kľúk 4 je obmedzená dorazom 22 a tým je obmedzený aj uhol kývania kľúk (4).When the cyclist exerts a force on the pedal 6 on one of the cranks 4, the other crank 4 rotates in the opposite direction due to the coupling 20 by the puller 20. The upper dead center of the key 4 is limited by the stop 22 and thus the swing angle of the keys (4) is also limited.
Claims (3)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK5019-2015A SK50192015A3 (en) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | Bike driven by oscillating cranks movements |
PCT/SK2016/050006 WO2016186584A1 (en) | 2015-05-20 | 2016-05-17 | Crank mechanism for bicycle drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK5019-2015A SK50192015A3 (en) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | Bike driven by oscillating cranks movements |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK50192015A3 true SK50192015A3 (en) | 2016-12-01 |
Family
ID=56360458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK5019-2015A SK50192015A3 (en) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | Bike driven by oscillating cranks movements |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK50192015A3 (en) |
WO (1) | WO2016186584A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108163125A (en) * | 2017-12-30 | 2018-06-15 | 天津市来悦科技有限公司 | Crank driving mechanism of wheel disc |
CN108238195A (en) * | 2017-12-30 | 2018-07-03 | 天津市来悦科技有限公司 | Wheel disc with improved driving mode |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
PL208935B1 (en) * | 2008-09-05 | 2011-06-30 | Tomasz Karlewski | Access bicycle |
CN104144848B (en) * | 2012-03-08 | 2017-03-29 | 松下电器产业株式会社 | Electric bicycle |
CN203623892U (en) * | 2013-09-29 | 2014-06-04 | 长春工业大学 | Reciprocating swing driving device for crankshafts in bicycle |
-
2015
- 2015-05-20 SK SK5019-2015A patent/SK50192015A3/en unknown
-
2016
- 2016-05-17 WO PCT/SK2016/050006 patent/WO2016186584A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016186584A1 (en) | 2016-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4564206A (en) | Pedal drive | |
US8146938B2 (en) | Method and device for pedalling | |
US7753387B2 (en) | Bicycle stepping apparatus | |
US8118320B2 (en) | Steering mechanism for a push and pull vehicle | |
USRE40127E1 (en) | Human-powered driving mechanism | |
SK50192015A3 (en) | Bike driven by oscillating cranks movements | |
US8632089B1 (en) | Mechanism for converting reciprocal motion to rotary motion | |
KR19990046739A (en) | Handle Pedal Cycle System | |
KR200386602Y1 (en) | Power plant of bicycle | |
KR102130604B1 (en) | A stand erect type bicycle crank device | |
KR100907732B1 (en) | Bicycle for whole body exercise | |
CN204587206U (en) | A kind of bicycle driver | |
KR101832444B1 (en) | A upright-riding bicycle | |
CN102745301A (en) | Bicycle labor-saving device | |
KR100636544B1 (en) | Hand and legs drive vehicle | |
JP7233822B2 (en) | bicycle pedal | |
JP2011195128A (en) | Drive booster | |
US20230286609A1 (en) | Arm Powered Cycle | |
KR101899315B1 (en) | Hand cycle crank | |
CN114889739A (en) | Bicycle driving device | |
RU143223U1 (en) | PEDAL VEHICLE DRIVE | |
KR20170098454A (en) | Bike riding combined with driving on the road | |
CN207712235U (en) | A kind of moped drive system and moped | |
KR200307553Y1 (en) | bicycle | |
KR20000019964U (en) | Aaaaa |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FB9A | Suspension of patent application procedure |