WO2012118402A1 - Каретка велосипеда - Google Patents
Каретка велосипеда Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012118402A1 WO2012118402A1 PCT/RU2012/000029 RU2012000029W WO2012118402A1 WO 2012118402 A1 WO2012118402 A1 WO 2012118402A1 RU 2012000029 W RU2012000029 W RU 2012000029W WO 2012118402 A1 WO2012118402 A1 WO 2012118402A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- crank
- shaft
- carriage
- bicycle
- cranks
- 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
- B62M3/08—Pedals
-
- 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
- B62M3/06—Construction of cranks operated by hand or foot with elliptical or other non-circular rotary movement
Definitions
- the invention relates to the field of production of bicycles and, in particular, racing bicycles.
- the transmission of the muscular effort of the cyclist's legs to the rear wheel of the bicycle with the highest possible efficiency is ensured as an optimization of the design of the bicycle carriage, consisting of a ball-bearing assembly and a crank system, which determines the accuracy and reliability of fastening the cranks on the carriage shaft, in which the pedal axes and the shaft axis are parallel and are in the same plane, and the way the rider is landing, providing him with convenient and effective pedaling, in which the optimal distance between the pl the rotation axes of the right and left pedals, due to the location of the hip joints, allows you to produce pressure on the pedals strictly in the vertical direction, fully utilizing the muscular strength of the legs, and
- the optimal length of the cranks due to the length of the cyclist's legs when they are bent and unbent, allows for long-term force pedaling with high frequency.
- the determining role in the formation of torque on the bicycle carriage is played by the length of the cranks in their horizontal position, when the muscle strength of the cyclist's legs is used to the maximum when one foot is pressed down on one of the pedals while the other pedal is pulled up in strictly vertical directions. With the vertical position of the cranks, in the so-called “dead zone”, the torque is "0".
- a further increase in torque on the bicycle carriage is the use of leading elliptical gears and cranks, which have a strictly defined optimal length in the upright position due to the length of the legs when
- the ball-bearing unit of the carriage includes a shaft, left and right cups, which are mounted on a thread in the body of the bicycle frame, and form ball tracks with bearing flanges in which the support balls are placed. The axial position of the cups is fixed with locknuts.
- the crank system consists of left and right cranks, which are attached to the carriage shaft along the mating wedge surfaces of the square hole using bolts with washers and pinion gears.
- cranks with bolts leads to a periodic weakening of their tightening and the appearance of backlashes, which lead to axial runout of the cranks, which sharply reduces the dynamic characteristics of the bicycle.
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the right side of which, through a spline connection, the right crank is pressed in, and the left crank with a bolt and two tightening screws is installed on the left side, through a spline connection in a loose fit.
- a bicycle carriage with cranks and connecting rods with
- the location of the connecting rod is not in the same plane with the crank, but from its outer side, leading to an increase in the distance between the pedal and the crank, which
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) reduces the rigidity of the structure and forces the athlete's foot to spread apart and, as a result, the pressure on the pedals is no longer strictly
- cranks shifted by an additional angle in the direction of their rotation.
- the technical result of the proposed solution is to ensure the most accurate installation and reliability of mounting the cranks with the carriage shaft and increase the bearing life, increase the torque on the bicycle carriage shaft, maintain optimal, familiar distances between the pedal rotation planes and parallelism between the pedal axes and the carriage shaft in one planes, increasing the reliability of the structure while limiting angular
- ball bearing unit mounted on a bicycle frame, having a shaft and two bearings, on two elongated cranks, rigidly interconnected
- a thrust sleeve is installed using a press fit in the through hole, bored from one installation, for the outer bearing race, and on the carriage shaft, between the inner race
- Distinctive features of the proposed device are that on two elongated cranks, rigidly connected to each other by a shaft in circular cross section using a set of cylindrical keys to completely stop the internal end surfaces of the cranks through the inner race of the bearings of the carriage into the spacer sleeve while the outer race of the bearings of the carriage thrust sleeve, two connecting rods are installed, having a hollow shape, each of which is placed in the same plane with the crank in front of it in the direction of its rotation through the ogre the insignificant sleeve into the spacer ring on two bearings and is secured by a threaded connection with a locking cap and is locked against unscrewing the pedal axis with the possibility of free angular movement of the connecting rod relative to the crank in the range from 45 degrees when the cranks are vertical, and up to 90 degrees in their horizontal position, limited by the protrusion on the crank and the inner side surfaces of the connecting rod through shockproof gaskets.
- the leading elliptical gear is oriented relative to the right crank and mounted on it in such a way that when the axis of the right pedal is in the lower position on a straight line with the center of the carriage shaft and the athlete’s hip joint on the bicycle saddle, its main (long) axis of symmetry is located at an angle of 90 degrees to the upper branch of the drive chain.
- a thrust sleeve with a press fit is installed in the through hole, bored from one installation, for the outer bearing race, and on the shaft of the carriage, between the inner race of the bearings there is a spacer sleeve
- the right crank is mounted on the shaft in a circular section and tight fit so that the shaft and seats for the outer bearing shells of the left and right cranks are in the same plane, and blind holes are bored at equal intervals along the circular contact line of the shaft and the right crank, in which the cylindrical keys are installed in a tight fit and pressed against the stop by the bolt and washer through the inner bearings of the carriage and the spacer sleeve to the inner end of the left crank, the shaft length d It should be slightly less than the total length of the cylindrical parts of the right and left cranks, the height of the inner race of the bearings of the carriage and the length of the spacer sleeve.
- Fig. 1 shows a bicycle carriage with cranks, connecting rods and pedal axes - top view
- figure 2 shows a view a is a side view
- Fig. 3 shows a section BB showing the movable mounting of the left connecting rod to the left crank
- figure 4 shows a section CC showing a rigid fastening of the axis of the right pedal in the right connecting rod through the free edge of the locking cover, preventing it from unscrewing
- figure 5 shows a section aa depicting the features of rotation of the left connecting rod in the range from 0 degrees - with the vertical position of the cranks and up to 90 degrees - with their horizontal position
- 6 shows a section aa depicting
- Fig.7 shows the kinematics of the usual circular motion of the axis of the left pedal with a radius
- the bicycle carriage includes a left crank 4, with a movable left hollow connecting rod 3 mounted on it, with shockproof gaskets 14 and 15 on two bearings 12 through the restriction sleeve 13 and the spacer ring 22, secured by the left locking cover 2 and the left axis of the pedal 1.
- the right crank 6 with the movable right hollow connecting rod 7 mounted on it, fixed by the right locking cover 8 and the right axis of the pedal 9 and the drive ellipse gear 22 with an aspect ratio of> b.
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) fixed by a bolt 10 through a washer 11, and on the right side, using a set of cylindrical dowels 19, a right crank 6 is mounted, fixed by a bolt 18 through a washer 11.
- the drive ellipse gear 22 transmits torque through the drive chain 25, for a road bike through a chain tensioner 26 to the cassette 27 of the rear wheel 28, and for the track bicycle, directly onto the pinion gear 29 of the rear wheel 30.
- the athlete sitting on the saddle 24, through the hip joint 23 transfers muscular effort to the rear road wheel 28 or track 30.
- a left crank 4 is mounted on a circular cross section and tight fit on the left side of the shaft 16, rigidly fixed with a set of cylindrical keys 19 and a bolt 10 through a washer 1 1
- a right crank 6 is rigidly mounted on a circular cross section and tight fit on the right side of the shaft 16 fixed with a set of cylindrical keys 19 and a bolt 18 through the washer 11, providing high manufacturability and ease of assembly of the connection, while the supporting flat sides of the left 4 and right 6 cranks are tightly pressed with their end parts through morning bearing cages 21 to the spacer sleeve 17, forming a rigid structure that does not have axial and angular displacements even after a long period
- the right ellipse gear 22 is mounted on the right crank 6 so that when the axis of the right pedal 9 is in the lower position on a straight line with the center of the carriage shaft 16 and the athlete’s hip joint 23 on the bicycle saddle 24, it the main (long) axis of symmetry is located at an angle of 90 degrees, to the upper branch of the drive chain 25 transmitting torque for a road bike through a chain tensioner 26 to the cassette 27 of the rear wheel 28, and for a track bike - directly to the driven neck stern 29 of the rear wheel 30.
- cranks and, through a set of cylindrical studs 19, onto the carriage shaft 16.
- cranks 4 and 6 When the cranks 4 and 6 are upright, the cyclist’s left foot is
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the usual stereotype of pedaling due to the length of the legs when they are bent, cannot rise above its optimal value and is located at a distance ⁇ from the shaft of the carriage 16.
- horizontal position L is achieved by turning the left hollow connecting rod 3 from 0 to 90 degrees to a length of 0 (at 0 degrees) to its maximum value m, equal to the length of the connecting rod (at 90 degrees). Moreover, it can be noted that this increase in distance is minimal in the initial stage of rotation (from 0 to 45 degrees), reaching values from 0 to 0.3 tons, and maximum - in the final stage of rotation (from 45 to 90 degrees), reaching values from 0.3 t to t. Comparing the kinematics of the movement of the axis of the left pedal 1 in Fig. 7 and Fig.
- cranks 4 and 6 are turned from horizontal to its vertical position, by changing the comfortable position of the athlete’s legs under pressure on axes of pedals 1 and 9 and changes in the angle of application of muscular forces to the axes of pedals 1 and 9, the torque on the bicycle carriage decreases from its maximum value to "0". Also in the upper and lower
- the left connecting rod 3 Under the influence of the flexion force of the left foot on the left axis of the pedal 1 upwards, remains stationary relative to the left crank 4, and with its further rotation from 225 degrees, up to 270 degrees. - also rotates from its original position of 45 degrees, up to 90 degrees, in a clockwise direction.
- the left connecting rod 3 due to the restriction of rotation due to the bending force of the left leg up, pressing the right side surface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Mounting Of Bearings Or Others (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ножным кривошипным механизмам. Кривошипы (6) соединены с валом (16) посредством цилиндрических шпонок. Одна распорная втулка расположена на валу (16), а другая - вставлена в кареточный узел рамы велосипеда. Внутренние торцы кривошипов (6) упираются друг в друга через внутренние обоймы подшипников кареточного узла рамы велосипеда и через распорную втулку на валу (16). Внешние обоймы подшипников кареточного узла рамы велосипеда упираются друг в друга через распорную втулку, вставленную в кареточный узел рамы велосипеда. Угловое перемещения шатуна относительно кривошипа в пределах от 45 градусов при вертикальном положении кривошипов ограничено посредством внутренних боковых поверхностей шатуна через ударопрочные прокладки. Решение направлено на достижение увеличение надежности каретки велосипеда благодаря ограничению угловых перемещений шатунов относительно кривошипов.
Description
Каретка велосипеда
Изобретение относится к области производства велосипедов и, в частности, гоночных велосипедов.
Для гоночных велосипедов основным требованием к его конструктивным элементам является обеспечение высокой точности установки и надежности крепления кривошипов на валу каретки и передача мускульных усилий ног велосипедиста на заднее колесо велосипеда с максимально высоким коэффициентом полезного действия. Другим важным требованием к конструкции велосипеда является
обеспечение высокой технологичности его изготовления и сборки.
Передача мускульных усилий ног велосипедиста на заднее колесо велосипеда с максимально высоким коэффициентом полезного действия обеспечивается как оптимизацией конструкции каретки велосипеда, состоящей из шарикоподшипникового узла и кривошипной системы, определяющей точность и надежность крепления кривошипов на валу каретки, при котором оси педалей и ось вала параллельны и находятся в одной плоскости, так и способом посадки гонщика, обеспечивающим его удобное и эффективное педалирование, при котором оптимальное расстояние между плоскостями вращения правой и левой педалей, обусловленное расположением тазобедренных суставов, позволяет производить давление на педали строго в вертикальном направлении, полностью используя мускульную силу ног, а
оптимальная длина кривошипов, обусловленная длиной ног велосипедиста при их сгибании и разгибании, позволяет производить длительное силовое педалирование с высокой частотой.
В формировании крутящего момента на каретке велосипеда определяющую роль имеет длина кривошипов в их горизонтальном положении, когда максимально используется мускульная сила ног велосипедиста при давлении одной ногой вниз на одну из педалей с одновременным подтягиванием другой педали вверх в строго вертикальных направлениях. При вертикальном^ положении кривошипов, в так называемой «мертвой зоне», крутящий момент равен «0». Одним из путей
дальнейшего увеличения крутящего момента на каретке велосипеда является применение ведущих элипсных шестеренок и кривошипов, имеющих в вертикальном положении строго определенную оптимальную длину, обусловленную длиной ног при
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
их сгибании и разгибании, а в горизонтальном - увеличенную, не допуская при этом изменения оптимального расстояния между плоскостями вращения педалей, позволяя передавать мускульные усилия ног велосипедиста в строго вертикальных
направлениях.
Известна каретка гоночного велосипеда, состоящая из двух узлов:
шарикоподшипникового узла и кривошипной системы (Любовицкий В. П., Гоночные велосипеды.-Л. '.Машиностроение, Ленинградское отделение, 1989г., стр.64-69, 166- 167). Шарикоподшипниковый узел каретки включает вал, левую и правую чашки, которые устанавливаются на резьбе в корпусе рамы велосипеда, и с буртиками вала образуют шариковые дорожки, в которых размещаются опорные шарики. Осевое положение чашек фиксируется контргайками. Кривошипная система состоит из левого и правого кривошипов, которые крепятся к валу каретки по сопрягаемым клиновым поверхностям квадратного отверстия с помощью болтов с шайбами и ведущими шестеренками.
Крепление кривошипов с помощью болтов приводит к периодическому ослаблению их затяжки и появлению люфтов, которые приводят к осевому биению кривошипов, что резко снижает динамические характеристики велосипеда.
Осуществление регулировки крепления кривошипов в процессе гонок практически исключается из-за невосполнимых потерь времени. К изготовлению деталей шарикоподшипникового узла и их сборке предъявляются высокие требования по прочности, долговечности и точности, что снижает его- ехнологичность. Квадратное сочленение вала с кривошипом приводит к неравномерному распределению нагрузок от действующего крутящего момента и смятию граней кривошипа, что устраняется периодическим подтягиванием болтов и поджиманием кривошипов, при этом уменьшая расстояние между плоскостями вращения педалей и нарушая
параллельность осей педалей с осью вала каретки, а применение круглых ведущих шестеренок не дает возможности увеличения крутящего момента.
Так же известна каретка велосипеда (патент US20060112780 А1 от
1.06.2006г.), в которой с помощью резьбового соединения с контргайкой через упорную втулку установлены два упора с подшипниками, на которых размещен вал, на
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
правую сторону которого, через шлицевое соединение, запрессован правый кривошип, а на левую сторону, через шлицевое соединение по свободной посадке, установлен левый кривошип с болтом и двумя стягивающими винтами.
Установка упоров, в которых размещены внешние обоймы подшипников, через упорную втулку с помощью резьбового соединения и подпором контргайкой, не может обеспечить полную соосность подшипников и уменьшает срок их эксплуатации, а ручная регулировка шарикоподшипникового узла путем поджимания левого
кривошипа к внутренней обойме левого подшипника до устранения осевого люфта с последующей фиксацией двумя стягивающими винтами, является субъективной, что так же уменьшает срок эксплуатации подшипников. Шлицевое соединение левого кривошипа с валом каретки, из за трудности точного изготовления сопрягаемых поверхностей и соединения небольшой части левого кривошипа с валом по круглому сечению и свободной посадке, не могут обеспечить в достаточной мере
параллельность осей педалей с валом каретки и расположение их в одной плоскости, а дополнительное сжимание разрезной части левого кривошипа стягивающими винтами приводит в процессе эксплуатации к периодическому ослаблению их затяжки и появлению угловых люфтов и, как следствие, - к чрезмерным динамическим нагрузкам на шлицевое соединение и срезу соединительных выступов в теле левого кривошипа.
Так же известна каретка велосипеда с кривошипами и шатунами с
установленными на них педалями (патент US 5636554 А от 10.06.1997г.). На внешний край кривошипа, с помощью одного неподвижного и одного регулировочного конуса, через два ряда насыпных шариков установлен шатун. Для ограничения углового перемещения от 0 до 90 градусов, в шатуне предусмотрен круговой вырез, через который в кривошип установлен ограничительный винт. Так же имеется возвратная пружина, которая возвращает шатун после его максимального поворота относительно кривошипа на 90 градусов в его исходное положение - 0 градусов. Так же имеется вариант беспружинного шатуна без ограничения его угловых перемещений.
Расположение шатуна не в одной плоскости с кривошипом, а с его внешней стороны, приводит к увеличению расстояния между педалью и кривошипом, что
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
уменьшает жесткость конструкции и заставляет развести стопы ног спортсмена в стороны и, как следствие - давление на педали происходит уже не в строго
вертикальных направлениях, а под небольшим углом, что приводит к искажению педалирования и уменьшению силы давления на педаль. Угловое ограничение поворота шатуна относительно кривошипа осуществляется вкрученным в кривошип винтом, который за каждый оборот кривошипа получает два противоположных удара об ограничительный вырез шатуна. Если предположить, что во время тренировочных занятий спортсмен каждый день проезжает по 2 часа с частотой педалирования 100 оборотов в минуту, то нетрудно подсчитать, что за первые 45 дней ограничительный винт, с его небольшой площадью контакта, получит более 1.000.000 ударов с двух противоположных сторон и расшатается, деформируется и выкрутится, что приведет к заклиниванию поворота шатуна относительно кривошипа, а небольшая контактная площадь кругового выреза шатуна получит значительные деформации. Как видно из представленной диаграммы кругового перемещения кривошипа относительно вала каретки, при движении педали вниз, расстояние от оси педали до вала каретки является увеличенным, а при движении педали вверх - уменьшенным, т.е. на сколько увеличивается крутящий момент на валу каретки при движении педали вниз, на столько же он и уменьшается при движении педали вверх, что ставит под сомнение эффективность такой конструкции. Кроме того, чрезмерные угловые перемещения шатуна относительно кривошипа от 0 до 90 градусов приводят к неудобству педалирования с высокой частотой. Применение возвратной пружины приводит к непроизводительным затратам усилий велосипедиста на работу закручивания или растяжения пружины, что значительно уменьшает крутящий момент на валу каретки велосипеда, а применение «беспружинного» шатуна без ограничения его угловых перемещений приведет к значительным угловым (до 180градусов) и линейным перемещениям оси педали относительно кривошипа (особенно при разгоне со старта, с поворота или при езде в гору, когда велосипедист встает на ноги и прикладывает максимальные усилия к одной из педалей вниз, с одновременным подтягиванием другой педали вверх). Кроме того, значительно увеличиваются габаритные размеры и масса шатунов.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Так же известна каретка велосипеда с кривошипами, на правом из которых установлены ведущие элипсные шестеренки (патент US 7749117 В2 от 06.07.2010г.). Для уменьшения усилий в верхних и нижних положениях, главная (длинная) ось симметрии элипсной шестеренки располагается под углом 90 град, к оси симметрии правого кривошипа, а с учетом появления момента инерции при вращении
кривошипов, сдвинута на дополнительный угол по ходу их вращения.
Выравнивание мускульных усилий на протяжении полного оборота шатунов приводит к увеличению усилий, приложенных к оси педали при горизонтальном положении кривошипов и уменьшению усилий - в их вертикальных положениях. Но в нижнем и верхнем положении кривошипов нет надобности уменьшать крутящий момент за счет уменьшения передаточного отношения между ведущей и ведомой шестеренками, т.к. в этом положении кривошипов, в так называемых «мертвых зонах» не происходит формирования крутящего момента, а автоматическое увеличение передаточного отношения при горизонтальном положении кривошипов приведет к необходимости прилагать увеличенные усилия к педалям, чтобы получить исходный крутящий момент на каретке велосипеда.
Технический результат предлагаемого решения - обеспечение максимально точной установки и надежности крепления кривошипов с валом каретки и повышение срока эксплуатации подшипников, увеличение крутящего момента на валу каретки велосипеда, сохранение оптимальных, привычных, расстояний между плоскостями вращения педалей и параллельности между осями педалей и валом каретки в одной плоскости, увеличение надежности конструкции при ограничении угловых
перемещений шатунов относительно кривошипов.
Технический результат обеспечивается тем, что в каретке велосипеда, предназначенного для езды на шоссе, треке и пересеченной местности, включающей кривошипную систему, имеющую ведущую элипсную шестеренку, левый и правый кривошипы с установленными на них левым и правым шатунами и
шарикоподшипниковый узел, установленный на раму велосипеда, имеющий вал и два подшипника, на двух удлиненных кривошипах, жестко соединенных между собой
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
валом по круглому сечению с помощью набора цилиндрических шпонок до полного упора внутренних торцовых плоскостей кривошипов через внутренние обоймы подшипников каретки в распорную втулку с одновременным упором внешних обойм подшипников каретки в упорную втулку, установлены два шатуна, имеющих полую форму, каждый из которых размещен в одной плоскости с кривошипом перед ним по ходу его вращения через ограничительную втулку в распорное кольцо на двух подшипниках и закреплен с помощью резьбового соединения запорной крышкой и законтрогаен от откручивания осью педали с возможностью свободного углового перемещения шатуна относительно кривошипа в пределах от 45 градусов при вертикальном положении кривошипов, и до 90 градусов - в их горизонтальном положении, ограниченного выступом на кривошипе и внутренними боковыми поверхностями шатуна через ударопрочные прокладки, уменьшающих стук
ограничительных плоскостей. Для повышения надежности конструкции
шарикоподшипникового узла, установленного в раме велосипеда и увеличение срока службы подшипников, в раме велосипеда в сквозное, расточенное с одного установа посадочное место для внешних обойм подшипников установлена упорная втулка с помощью прессовой посадки, а на валу каретки, между внутренних обойм
подшипников установлена распорная втулка по свободной посадке, причем обе втулки имеют абсолютно одинаковую длину за счет одновременной плоской шлифовки их торцовых плоскостей. Для обеспечения увеличения крутящего момента, на правом кривошипе установлена ведущая элипсная шестеренка, главная (длинная) ось симметрии которой расположена под оптимальным углом к правому кривошипу. Для обеспечения параллельности осей педалей и вала каретки - в каждом из кривошипов сквозное отверстие для внешних обойм подшипников и сквозное отверстие для крепления вала расточены с одного установа, а в каждом шатуне - цилиндрическая часть для внутренних обойм подшипников и резьбовое отверстие для оси педали также выполнены с одного установа. Для обеспечения надежности крепления кривошипов на валу каретки, левый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке до полного совмещения их торцовых плоскостей. По круговой линии контакта, через равные промежутки расточены глухие отверстия, в которые
установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Правый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке таким образом, чтобы вал и посадочные места для внешних обойм подшипников левого и правого кривошипов находились в одной плоскости, а по круговой линии контакта вала и правого кривошипа, через равные промежутки, расточены глухие отверстия в которые установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой до полного упора через внутренние обоймы подшипников каретки и распорную втулку к внутренней торцовой части левого кривошипа. Для исключения осевого перемещения вала, его длина должна быть немного меньше (на 0,1 -0,5мм) суммарной длины цилиндрических частей правого и левого кривошипов, высоты внутренних обойм подшипников каретки и длины распорной втулки.
Отличительные признаки предлагаемого устройства заключаются в том, что на двух удлиненных кривошипах, жестко соединенных между собой валом по круглому сечению с помощью набора цилиндрических шпонок до полного упора внутренних торцовых плоскостей кривошипов через внутренние обоймы подшипников каретки в распорную втулку с одновременным упором внешних обойм подшипников каретки в упорную втулку, установлены два шатуна, имеющих полую форму, каждый из которых размещен в одной плоскости с кривошипом перед ним по ходу его вращения через ограничительную втулку в распорное кольцо на двух подшипниках и закреплен с помощью резьбового соединения запорной крышкой и законтрогаен от откручивания осью педали с возможностью свободного углового перемещения шатуна относительно кривошипа в пределах от 45 градусов при вертикальном положении кривошипов, и до 90 градусов - в их горизонтальном положении, ограниченного выступом на кривошипе и внутренними боковыми поверхностями шатуна через ударопрочные прокладки. Ведущая элипсная шестеренка ориентирована относительно правого кривошипа и установлена на нем таким образом, что при расположении оси правой педали в нижнем положении на одной прямой с центром вала каретки и тазобедренным суставом спортсмена на седле велосипеда, её главная (длинная) ось симметрии расположена под углом 90 град, к верхней ветви приводной цепи. В раме велосипеда в сквозное, расточенное с одного установа посадочное место для внешних обойм подшипников установлена упорная втулка с помощью прессовой посадки, а на валу каретки, между внутренних обойм подшипников установлена распорная втулка по
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
свободной посадке, причем обе втулки имеют абсолютно одинаковую длину за счет одновременной плоской шлифовки их торцовых плоскостей. В каждом из кривошипов сквозное отверстие для внешних обойм подшипников и сквозное отверстие для крепления вала расточены с одного установа, а в каждом шатуне - цилиндрическая часть для внутренних обойм подшипников и резьбовое отверстие для оси педали также выполнены с одного установа. Левый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке до полного совмещения их торцовых плоскостей. По круговой линии контакта, через равные промежутки расточены глухие отверстия, в которые установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой. Правый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке таким образом, чтобы вал и посадочные места для внешних обойм подшипников левого и правого кривошипов находились в одной плоскости, а по круговой линии контакта вала и правого кривошипа, через равные промежутки, расточены глухие отверстия, в которые установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой до полного упора через внутренние обоймы подшипников каретки и распорную втулку к внутренней торцовой части левого кривошипа, причем длина вала должна быть немного меньше суммарной длины цилиндрических частей правого и левого кривошипов, высоты внутренних обойм подшипников каретки и длины распорной втулки.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана каретка велосипеда с кривошипами, шатунами и осями педалей - вид сверху; на фиг.2 изображен вид А - вид сбоку; на фиг.З изображено сечение В-В, показывающее подвижное крепление левого шатуна к левому кривошипу; на фиг.4 показано сечение С-С, изображающее жесткое крепление оси правой педали в правом шатуне через свободный край запорной крышки, предотвращающее её откручивание; на фиг.5 показано сечение А-А, изображающее особенности поворота левого шатуна в пределах от 0 градусов - при вертикальном положении кривошипов и до 90 градусов - при их горизонтальном положении; на фиг.6 показано сечение А-А, изображающее
особенности поворота левого шатуна в пределах от 45 градусов - при вертикальном положении кривошипов и до 90 градусов - при их горизонтальном положении; на фиг.7 показана кинематика обычного кругового движения оси левой педали радиусом
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
{, обусловленная длиной ног велосипедиста - кривая 31 , кинематика кругового движения кривошипа радиусом L - кривая 32 и кинематика движения оси левой педали с применением подвижного шатуна длиной m при ограничении угла поворота шатуна относительно кривошипа в пределах от 0 до 90 градусов при полном повороте кривошипа на 360 градусов в направлении против часовой стрелки - кривая 33; на фиг.8 показана кинематика обычного кругового движения оси левой педали радиусом £\, обусловленная длиной ног велосипедиста - кривая 31, кинематика кругового движения кривошипа радиусом L - кривая 32 и кинематика движения оси левой педали с применением подвижного шатуна длиной m при ограничении угла поворота шатуна относительно кривошипа в пределах от 45 до 90 градусов при полном повороте кривошипа на 360 градусов в направлении против часовой стрелки - кривая 33; на фиг.9 показано сечение D-D, изображающее разрез каретки велосипеда и крепление кривошипов к валу каретки; на фиг.10 показано крепление левого кривошипа к валу каретки с помощью набора цилиндрических шпонок; на фиг.11 показано крепление правого кривошипа к валу каретки с помощью набора цилиндрических шпонок; на фиг.12 показано расположение главной оси симметрии ведущей элипсной шестеренки по отношению к правому кривошипу для шоссейного велосипеда; на фиг.13 показано расположение главной оси симметрии ведущей элипсной шестеренки по отношению к правому кривошипу для трекового велосипеда.
Каретка велосипеда включает в себя левый кривошип 4, с установленным на нем подвижно левым пустотелым шатуном 3 с ударопрочными прокладками 14 и 15 на двух подшипниках 12 через ограничительную втулку 13 и распорное кольцо 22, закрепленный левой запорной крышкой 2 и левой осью педали 1. Аналогично устроен правый кривошип 6 с установленным на нем подвижно правым пустотелым шатуном 7, закрепленный правой запорной крышкой 8 и правой осью педали 9 и ведущая элипсная шестеренка 22 с соотношением сторон д. > Ъ.
В раме велосипеда 5 через упорную втулку 20 установлены два подшипника 21, на которых через распорную втулку 17 размешен вал 16, на который с левой стороны с помощью набора цилиндрических шпонок 19 установлен левый кривошип 4,
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
закрепленный болтом 10 через шайбу 11, а с правой стороны, с помощью набора цилиндрических шпонок 19 установлен правый кривошип 6, закрепленный болтом 18 через шайбу 11. Ведущая элипсная шестеренка 22 через приводную цепь 25 передает крутящий момент, для шоссейного велосипеда через натяжитель цепи 26 на кассету 27 заднего колеса 28, а для трекового велосипеда - прямо на ведущую шестеренку 29 заднего колеса 30. Спортсмен сидя на седле 24, через тазобедренный сустав 23 передает мускульные усилия на заднее шоссейное колесо 28 или трековое 30.
Работа каретки велосипеда выполняется следующим образом. По круглому сечению и тугой посадке на левую часть вала 16 установлен левый кривошип 4, жестко закрепленный с помощью набора цилиндрических шпонок 19 и болта 10 через шайбу 1 1, а по круглому сечению и тугой посадке на правую часть вала 16, установлен правый кривошип 6 жестко закрепленный с помощью набора цилиндрических шпонок 19 и болта 18 через шайбу 11, обеспечивая высокую технологичность изготовления и простоту сборки соединения, при этом опорные плоские стороны левого 4 и правого 6 кривошипов плотно прижимаются своими торцовыми частями через внутренние обоймы подшипников 21 к распорной втулке 17, образуя жесткую конструкцию, не имеющую осевых и угловых перемещений даже после длительного срока
эксплуатации и ослабления стягивающих болтов 10 и 18. На правом кривошипе 6 установлена ведущая элипсная шестеренка 22 таким образом, что при расположении оси правой педали 9 в нижнем положении на одной прямой с центром вала каретки 16 и тазобедренным суставом спортсмена 23 на седле велосипеда 24, её главная (длинная) ось симметрии расположена под углом 90 град, к верхней ветви приводной цепи 25, передающей крутящий момент, для шоссейного велосипеда через натяжитель цепи 26 на кассету 27 заднего колеса 28, а для трекового велосипеда - прямо на ведомую шестеренку 29 заднего колеса 30.
При вращении педалей гонщиком, мускульные усилия его ног передаются вниз через левую ось педали 1 с одновременным подтягиванием вверх через правую ось педали 9 на пустотелый левый 3 и правый 7 шатуны, на левый 4 и правый 6
кривошипы и, через набор цилиндрических шпилек 19 - на вал каретки 16. При вертикальном положении кривошипов 4 и 6, левая стопа велосипедиста из-за
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
привычного стереотипа педалирования обусловленного длиной ног при их сгибании, не может подняться выше своего оптимального значения и находится на расстоянии { от вала каретки 16. Рассматривая кинематику движения оси левой педали 1 на фиг.7, можно заметить, что увеличение расстояния между левой осью педали 1 и валом каретки 16 при повороте левого кривошипа 4 от вертикального { до своего
горизонтального положения L достигается поворотом левого пустотелого шатуна 3 от 0 до 90 градусов на длину от 0 (при 0 град.) до своего максимального значения т, равного длине самого шатуна (при 90 град.). Причем можно заметить, что это увеличение расстояния минимально в начальной стадии поворота (от 0 до 45 град.), достигая значения от 0 до 0,3т , и максимально - в конечной стадии поворота (от 45 до 90 град.), достигая значения от 0,3т до т. Сравнивая кинематику движения оси левой педали 1 на фиг.7 и фиг.8, делаем вывод, что для сохранения привычного стереотипа педалирования с наименьшими его искажениями, наиболее эффективен поворот левого шатуна 3 относительно левого кривошипа 4 всего на 45 градусов (от 45 до 90 град.) с одновременным достаточным увеличением расстояния между левой осью педали 1 до вала каретки 16 на 0,7т (от 0,3т до т), что в два раза уменьшает дополнительные угловые и линейные перемещения левого шатуна 3 относительно левого кривошипа 4.
При горизонтальном положении кривошипов 4 и 6, когда в основном
формируется крутящий момент на каретке велосипеда, используется возможность наиболее удобного приложения максимальных усилий ног спортсмена на кривошипы 4 и 6 под углом 90 град.. При повороте кривошипов 4 и 6 от горизонтального к своему вертикальному положению, за счет изменения удобного положения ног спортсмена при давлении на оси педалей 1и 9 и изменения угла приложения мускульных сил к осям педалей 1 и 9, происходит уменьшение крутящего момента на каретке велосипеда от своего максимального значения до «0». Кроме того, в верхнем и нижнем
положениях кривошипов 4 и 6 происходит изменение направлений прилагаемых сил к осям педалей 1 и 9 на противоположные, что приводит к образованию так называемых «мертвых зон», в которых не прилагаются мускульные силы и не формируется крутящий момент. Применение увеличенного передаточного отношения в «мертвых
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
зонах», где и так не происходит никакого давления на оси педалей 1 и 9 и не формируется крутящий момент, приведет к автоматическому уменьшению
передаточного отношения в горизонтальном положении кривошипов 4 и 6 и облегчению педалирования с сохранением исходного привычного крутящего момента на каретке велосипеда.
Рассматривая кинематику движения оси левой педали 1 на фиг.8, видно, что при повороте левого кривошипа 4 от 0 до 45 градусов, левый шатун 3 под воздействием разгибательного давления левой ноги на левую ось педали 1 вниз, остается
неподвижным относительно левого кривошипа 4, а при его дальнейшем повороте от 45 град, до 90 град. - также свободно поворачивается от своего первоначального положения 45 град, до 90 град, в направлении по часовой стрелки. При повороте левого кривошипа 4 от 90 град, до 180 град., левый шатун 3, из-за ограничения поворота, обусловленного разгибательной силой левой ноги вниз, прижимающей правую боковую поверхность пустотелого шатуна 3 через ударопрочную прокладку 15 к выступу на левом кривошипе 4, остается неподвижным относительно левого кривошипа 4 до тех пор, пока действует разгибательная сила левой ноги вниз. Но так как левая стопа из-за привычного стереотипа педалирования, обусловленного длиной ног при их разгибании, не может опуститься ниже своего оптимального значения £\ и, дойдя до точки Ci, удерживает левую ось педали 1 на расстоянии Δ от вала каретки 16, поворачивая пустотелый шатун 3 в направлении против часовой стрелки по
отношению к левому кривошипу 4 от 90 град, до 45 град., при котором его угловое перемещение ограничивается левой боковой поверхностью пустотелого шатуна 3 через ударопрочную прокладку 14 и выступом на левом кривошипе 4. При повороте левого кривошипа 4 от 180 град. До 225 град., левый шатун 3, под воздействием сгибательной силы левой ноги на левую ось педали 1 вверх, остается неподвижным относительно левого кривошипа 4, а при его дальнейшем повороте от 225 град, до 270 град. - так же поворачивается от своего первоначального положения 45 град, до 90 град, в направлении по часовой стрелки. При повороте левого кривошипа 4 от 270 град, до 360 град., левый шатун 3, из-за ограничения поворота, обусловленного сгибательной силой левой ноги вверх, прижимающей правую боковую поверхность
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
пустотелого шатуна 3 через ударопрочную прокладку 15 к выступу на левом кривошипе 4, остается неподвижным относительно левого кривошипа 4 до тех пор, пока действует сгибательная сила левой ноги вверх. Но так как левая стопа из-за привычного стереотипа педалирования, обусловленного длиной ног при их сгибании, не может подняться выше своего оптимального значения £\ и, дойдя до точки Ci, удерживает левую ось педали 1 на расстоянии ι от вала каретки 16, поворачивая пустотелый шатун 3 в направлении против часовой стрелки по отношению к левому кривошипу 4 от 90 град, до 45 град., при котором его угловое перемещение ограничивается левой боковой поверхностью пустотелого шатуна 3 через
ударопрочную прокладку 14 и выступом на левом кривошипе 4.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Claims
1. Каретка велосипеда, предназначенного для езды на шоссе, треке и пересеченной местности, включающая ведущую шестеренку и вал, размещенный через распорную и упорную втулки на двух подшипниках, установленных в раме велосипеда, соединяющий с помощью двух болтов с шайбами и набора цилиндрических шпонок два кривошипа с установленными на них двумя шатунами, в каждом из которых размещены два подшипника с ограничительной втулкой и распорным кольцом, две прокладки и запорная крышка с осью педали, отличающаяся тем, что на двух кривошипах, имеющих увеличенную длину и жестко соединенных между собой валом по круглому сечению с помощью набора цилиндрических шпонок до полного упора внутренних торцовых плоскостей кривошипов через внутренние обоймы подшипников каретки в распорную втулку с одновременным упором внешних обойм подшипников каретки в упорную втулку, установлены два шатуна, имеющих полую форму, каждый из которых размещен в одной плоскости с кривошипом перед ним по ходу его вращения через ограничительную втулку и распорное кольцо на двух подшипниках и закреплен с помощью резьбового соединения запорной крышкой и законтрогаен от откручивания осью педали с возможностью свободного углового перемещения шатуна относительно кривошипа в пределах от 45 градусов при вертикальном положении кривошипов, и до 90 градусов - в их горизонтальном положении, ограниченного выступом на кривошипе и внутренними боковыми поверхностями шатуна через ударопрочные прокладки.
2. Каретка велосипеда, по п.1, отличающаяся тем, что ведущая элипсная шестеренка ориентирована относительно правого кривошипа и установлена на нем таким образом, что при расположении оси правой педали в нижнем положении на одной прямой с центром вала каретки и тазобедренным суставом спортсмена на седле велосипеда, её главная (длинная) ось симметрии расположена под углом 90 град, к верхней ветви приводной цепи.
3. Каретка велосипеда, по п.1, отличающаяся тем, что в раме велосипеда в сквозное, расточенное с одного установа посадочное место для внешних обойм подшипников установлена упорная втулка с помощью прессовой посадки, а на валу каретки, между внутренних обойм подшипников установлена распорная
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) втулка по свободной посадке, причем обе втулки имеют абсолютно одинаковую длину.
4. Каретка велосипеда, по п.1, отличающаяся тем, что в каждом из кривошипов сквозное отверстие для внешних обойм подшипников и сквозное отверстие для крепления вала расточены с одного установа, а в каждом шатуне - цилиндрическая часть для внутренних обойм подшипников и резьбовое отверстие для оси педали также выполнены с одного установа.
5. Каретка велосипеда, по п.1, отличающаяся тем, что левый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке до полного совмещения их торцовых плоскостей, а по круговой линии контакта, через равные промежутки расточены глухие отверстия, в которые установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой.
6. Каретка велосипеда, по п.1, отличающаяся тем, что правый кривошип установлен на вал по круглому сечению и тугой посадке таким образом, чтобы вал и посадочные места для внешних обойм подшипников левого и правого кривошипов находились в одной плоскости, а по круговой линии контакта вала и правого кривошипа, через равные промежутки, расточены глухие отверстия, в которые установлены цилиндрические шпонки по тугой посадке и прижаты болтом с шайбой до полного упора через внутренние обоймы подшипников каретки и распорную втулку к внутренней торцовой части левого кривошипа, причем длина вала должна быть немного меньше суммарной длины цилиндрических частей правого и левого кривошипов, высоты внутренних обойм подшипников каретки и длины распорной втулки.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011104560 | 2011-02-08 | ||
| RU2011104560/11A RU2476345C2 (ru) | 2011-02-08 | 2011-02-08 | Каретка велосипеда |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2012118402A1 true WO2012118402A1 (ru) | 2012-09-07 |
Family
ID=46758185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2012/000029 WO2012118402A1 (ru) | 2011-02-08 | 2012-01-24 | Каретка велосипеда |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2476345C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012118402A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108068961A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-05-25 | 中山游友电动车有限公司 | 简便式折叠前叉及折叠自行车和折叠电动车 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529089C1 (ru) * | 2013-02-12 | 2014-09-27 | Алексей Кузьмич Злобин | Способ движения мускульного транспортного средства и мускульное транспортное средство для его осуществления |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5467852A (en) * | 1977-11-09 | 1979-05-31 | Hitachi Ltd | Guide vane key for water wheel and pump water turbine |
| FR2454952A1 (fr) * | 1979-04-27 | 1980-11-21 | Dumont Eugene | Pedalier de cycle |
| RU2069634C1 (ru) * | 1989-05-16 | 1996-11-27 | Зведенюк Исак Нафтулович | Переменная передача велосипеда |
| US5636554A (en) * | 1994-03-24 | 1997-06-10 | Amey; Mark A. | Variable length crank arm |
| WO2003059726A1 (en) * | 2002-01-18 | 2003-07-24 | Harald Tamsen | Operation of pedal cycles |
-
2011
- 2011-02-08 RU RU2011104560/11A patent/RU2476345C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-01-24 WO PCT/RU2012/000029 patent/WO2012118402A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5467852A (en) * | 1977-11-09 | 1979-05-31 | Hitachi Ltd | Guide vane key for water wheel and pump water turbine |
| FR2454952A1 (fr) * | 1979-04-27 | 1980-11-21 | Dumont Eugene | Pedalier de cycle |
| RU2069634C1 (ru) * | 1989-05-16 | 1996-11-27 | Зведенюк Исак Нафтулович | Переменная передача велосипеда |
| US5636554A (en) * | 1994-03-24 | 1997-06-10 | Amey; Mark A. | Variable length crank arm |
| WO2003059726A1 (en) * | 2002-01-18 | 2003-07-24 | Harald Tamsen | Operation of pedal cycles |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108068961A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-05-25 | 中山游友电动车有限公司 | 简便式折叠前叉及折叠自行车和折叠电动车 |
| CN108068961B (zh) * | 2018-01-19 | 2023-10-27 | 中山游友电动车有限公司 | 简便式折叠前叉及折叠自行车和折叠电动车 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2476345C2 (ru) | 2013-02-27 |
| RU2011104560A (ru) | 2012-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6540244B1 (en) | Human-powered driving mechanism | |
| US10450030B2 (en) | Rotational apparatus and bicycle provided with same | |
| US7749117B2 (en) | Ovoid chainrings for optimising conventional pedaling | |
| US5067370A (en) | Variable crank pedal drive for bicycles and the like | |
| US8025304B2 (en) | Drive mechanisms for human-powered machines | |
| US20010039224A1 (en) | Freewheel for a bicycle | |
| US20230234673A1 (en) | Cinch direct mount 2x ring system | |
| US20070062328A1 (en) | Bicycle crank assembly | |
| TW201815619A (zh) | 自行車曲柄總成 | |
| EP3947131A1 (en) | Bicycle with rear suspension and relative system of transmissions | |
| WO2012118402A1 (ru) | Каретка велосипеда | |
| CN101962063A (zh) | 齿条驱动的自行车 | |
| CN103003140A (zh) | 卵形齿盘的连接物 | |
| US9403576B2 (en) | Power smoothing crank arm | |
| TW200804130A (en) | Bicycle crankset and bottom bracket assembly | |
| CN107376219B (zh) | 一种双摆杆式阻尼可调节水下运动自行车 | |
| CN113306664B (zh) | 脚踏板联动上下踩自行车 | |
| CN100513247C (zh) | 蓄力装置 | |
| EP1993900B1 (en) | Bicycle pedal crank with biomechanic lever varying device for | |
| DK201800163A1 (en) | Bicycle Drive System | |
| RU2696749C1 (ru) | Велосипед двухколесный | |
| RU2725835C1 (ru) | Велотандем | |
| US20040237708A1 (en) | Pedal crank drive mechanism for a bicycle | |
| WO1994018060A1 (en) | Bicycle pedal | |
| RU2075420C1 (ru) | Велосипед |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12752817 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12752817 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |