Транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека

 

Сущность изобретенияснижение энергозатрат ездока за счет повышения эффективности педалирования путем исключения низкоэффективных зон в активном цикле педалирования, создание чистой пары сил при передаче крутящего момента на ведущее колесо Мускульное усилие от ступеней ездока поочередно передается через педали приводным рычагом. Основание рычага 6 с помощью опорной площадки и вантовий отггкки передярт развиваемый момент на водило планетарного механизма Зубчатый сектор базовой части 19 водила сообщает через шестерню 17 встречное дриженис по направлению перемещении корончатой шестерни 16 Движение оси сателлитом блока шестерен по часовой стрелке и корончатой шестерни 16 во встречном направлении передается ведомым шестерням 10, 11, 12 механизма вытяжной шг.омчи 13 Это обеспечивает увеличение углового перемет;°- ния ведущей втулки механизма-вытн он шпоши 13 и через храповой механизм 11 меродл лгп н.ч ступицу 15 ведущего колеса Положительный ффект создание чистой пары сил гри передаче крутящего момента на ведущее колесо уровень передаточных отношений и про ностни/ показателей минимальный эффект среднего «гру:чтнип педали 5 ил, 1 табл

I °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4909673/11 (22) 11.02.92 (46) 30.10.93 Бюл. Ня 39 — 40 (76) Зорин Олег Данилович; Мосевич Эдуард

Владиславович; Ипьчишина Светлана Валентиновна.

Навроцкая Нинель Валентиновна; Холтынец Борис

Николаевич (54) ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ПРИВОДИМОЕ В ДЕЙСТВИЕ МУСКУЛЬНОЙ СИЛОЙ ЧЕЛОВЕКА (57) Сущность изобретения: снижение энергозатрат ездока за счет повышения эффективности педалирования путем исключения низкоэффективных зон в активном цикле педалирования, создание чистой пары сил при передаче крутящего момента на ведущее колесо. Мускульное усилие от ступеней ездока поочередно передается через педали при— водным рычагом. Основание рычага 6 с помощью

iso) êRÖ (и) 2001819 С1 (ц опорной площадки и вантовой от я;ккн передает развиваемый момент на водило ланетарного механизма. Зубчатый сектор базовой части 19 водила сообщает через шестерню 17 встре зное движение по направлению перемещения корончатой шестерни 16. Движение оси сателлитон блока шестерен ло часовой стрелке и корончагой шесте1 и, 16 t,o встречном направлении передается ведомым шестерням 10, 11, 12 механизма вытл.кной IIJs",онки 1Э

Это обеспечивает увеличение углового перемои1е— ния ведущей втулки слеланиз ла-вытяжной шпо и;и

13 и через кругловой механиз;л 11 передастся н; ступицу 15 ведущего колеса Г!ополплтеиьньй эффект: создание истой парь. сил гри г с релэ ю крутящего момента на ведущее колесо, высо ий уровень передаточных отношений и,po ностн их показателей, глинимальный эффект сред егс закруч ивания педали. 5 ил, 1 табл.

2001819 ч

Изобретение относится к устройствам для приведения в действие транспортных средств мускульной силой человека, например велосипедов, веломобилей и т.п.

Широко известны конструкции транспортных средств, в частности велосипеды, в которых механизмы приведения в действие используют цепь и цепное колесо с таким размещением педалей, которое требует полного вращательного движения цепного колеса. В таких устройствах впустую теряется значительная часть энергии, когда направление приложения усилия на педаль совпадает либо близко к направлению оси кривошипа педали. Кроме этого, велика уязвимость механизма переключения цепных передач при движении транспортного средства в связи с внешним размещением его исполнительной части, а также известные неудобства, связанные с защитой одежды ездока ог возможного наматывания ее на цепную передачу.

Известен также велосипед с задним колесом, приводимым в действие педальными рычагами. Велосипед приводится в движение качающимися педальными рычагами, задние плечи которых снабжены зубчатыми сегментами, находящимися в зацеплении с шестернями, соединенными с задним колесом через муфту свободного хода, Благода= ря этому перемещение каждого рычага вниз передается колесу, обеспечивая его привод.

Рычаги взаимосвязаны для согласованного вращения на одинаковую величину в противоположных направлениях с помощью шестерни, прикрепленной к вращающейся гильзе, к которой прикреплена также шестерня, находящаяся в зацеплении с дополнительным зубчатым сегментом на заднем плече каждого рычага, Шестерни расположены между перьями задней вилки велосипеда.

Недостатки упомянутой конструкции велосипеда заключаются в том, что она не позволяет повысить коэффициент полезного действия транспортного средства, требует высоких энергозатрат велосипедиста на выполнение работы по приведению велосипеда в действие.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является конструкция велосипеда, имеющего раму с ведущим колесом на ней и седлом для ездока, прикрепленным к той же раме, в котором используется устройство приведения в движение, включающее втулку для указанного колеса, представляющую цилиндрическую поверхность, право- и левостороннее устройство передачи крутящего момента в сочетании с упомянутой втулкой, вал, 5

55 прикрепленный к раме и тянущийся через устройство крутящего момента средства поддержки его на валу для вращения относительно вала и относительно друг друга, каждое устройство передачи крутящего момента имеет рукав, один край которого находится во втулке, а второй край выходит из нее; средства смещения ролика в пространство между скатом и цилиндрической поверхностью при вращательном движении по часовой стрелке, пружины для смещения рукава и направления вращения в противоположную сторону, право- и левосторонние элементы гибкого натяжения, один конец каждого иэ которых прикреплен к каждому рукаву за пределами втулки; второй конец, удаленный от первого, предназначенный для альтернативного приложения напряжения к соответствующим гибким элементам в направлении. противоположном движению упомянутых пружин; последние включают правые и левые плечи рычага, установленные на одном краю для осевого вращения по отношению к раме; свободные края рычагов свободны для приведения их в движение ездоком, средства соединения другого конца соответствующих элементов гибкого натяжения к соответствующим плечам рычага, такое соединение может регулироваться таким образом, что место соединения указанного другого конца к соответствующему плечу рычага может меняться с тем, чтобы варьировать увеличение силы.

Недостатки прототипа заключаются в том, что вышеописанная конструкция имеет низкий коэффициент полезного действия, связанный с нескомпенсированной реакцией от тягового усилия; в ней отсутствует чистая пара сил при передаче крутящего момента на ведущее колесо, требуются большие энергозатраты ездока на приведение в действие транспортного средства эа счет неэффективности педалирования, что затрудняет его использование людьми самого разного возраста и имеющих различную физическую подготовку.

Цель изобретения — снижение энергозатрат ездоков эа счет повышения эффективности привода путем исключения низкоэффективной зоны в активном цикле педалирования и создания чистой пары сил при передаче крутящего момента на ведущее колесо.

Поставленная цель достигается тем, что в мускульном транспортном средстве, включающем переднее ведомое колесо, руль для его управления, раму с задним ведущим колесом, седло, правый и левый приводные рычаги с педалями на одном конце рычагов и устройство приведения едействие,,по2001819 следнее согласно изобретению выполнено на с корпусом планетарного механизм», с в виде расположенных сим летрично про- зубчатым сектором баэаоай <ос и оод11ла, дальной оси транспортного средства двух оси качания правого и леоага приводных идентичных кине латических частеи, каждая рычагов совпадают с осьл

ыа ведущего колес», иэ которых снабжена водилам трехступен- 5 при этом каждый приводной рычаг жестко чатого планетарного механизма, выполнен- соединен с базовой част вой частыа водила и посредным из двух взаимно перемещающихся ством винтовойтросовой оттяжки, располочастей с оппозитно расположенными сател- женной в плоскости, <е сти, не перпендикулярной литами-блоками шестерен и набора иэ трех оси ведущего колеса, соединен с подвижной ведомых шестерен, являющихся составной 10 серьгой водила, причем пр11водные рь чаги частью механизма вытяжной шпанки и од- снабжены кронштейнами ейнами с направляющиновременно ведущей частью храпового ме- ми роликами, раэглещенньпли в напраоля1оханизма, расположенного в ступице щей каждого рычага, и оба рычага ведущего колеса, а подвижная корончатая установлены спомощьютрасооай связи, сошестерня планетарного механизма сопря- 15 единяющей между собой f ранштейны нажена через зубчатое колесо, ось которого правляющих роликов привадныv рычагов жестко связана с корпусом планетарного через блок. ось которого неподвижно эамеханизма, с зубчатым секторам базовой креплена на раме транспартнага средства, части водила, оси качания правого и левого а механизм вь 1тяжной шпанки управляюприводных рычагов совпадают с осью веду- 20 щим тросом механически с.уединен с мехащего колеса, при этом каждый приводной низмом переключения cf;opoo÷ef,11 леющим рычаг жестко соединен с базовой частью три фиксированных а нных паложеf< 1я рычаrа певодила и посредством винтовой тросовой реключения скоростей и распала.конным на оттяжки, расположенной в плоскости на примыкающей к руле о улевой колонка связи раперпендикулярной оси ведущего колеса, со- 25 мы. Таким образом заявляемое тра>о партединен с подвижной серьгой водила, при- нае средство, приьа и иьадима» о дейсгоие чем приводные рычаги снабжены мускульной силой человека, саа1ветствует кронштейнами с направляющими ролика- критери1а изобретения "11авиэна", ми, размещенными в направляющей каждо- Сравнение заявляемого решсния не го рычага, и оба рычага уравновешены с 30 только с прототипом, но и с други ли тахнипомощью тросовой связи, соединяющей ческими решения ли о данной области техмежду собой кронштейны напраоляющих ники позволило выявить в них признаки, роликов на раме транспортного средства, а отличàfoùffå заявляемое решение ат прамеханиэм вытяжной шпанки управляющим татип1, что паэооляе валяет сделать вывод и тросом механически соединен с механиз- 35 соответствии критер1лю изс рете111я "суо .— рете1гия мом переключения скоростей, расположен- стоенные отличия", ным на примыкающей к рулевой колонке На фиг, 1 представлена транспар1наа связи рамы, средс оа, приводимое в дейс1опе мугкуль Сопоставительный анализ заявляемого HOI1сила1; человека, общий в11д; на фиг. 2-технического решения с протатипа л пока- 40 та ж, вид сверху; на фиг. 3 — ус1райстоа зывает, что заявляемое транспортное сред- вантового ураоновешивания пр1;водных рыство, приводимое в действие мускульнаи чагао; на фиг, 4 — планетарный тпсхступенсилой человека. отличается от иэвестнага чатый 1»еханизм; на фиг. 5 — разрез А -А на тем, что в нем устройство приведения в дей- фиг.4. ствие выполнено в виде двух симметрично 45 Транспоргное средства 11р1оа;имое о расположенных относительно продольной действие мускульной силой человека, састаоси транспортного средства идент1 чных ки- ит иэ переднего ведомого колеса 1, руля для нематических частей, каждая иэ которых егоуправления 2, рамы 3 с зодн1нл ведущим снабжена водилам трехступенчатого плане- колесом 4, седла 5, правого и левага приоадтарного механизма, выполненного из двух 50 ных рычагов 6 с педалями 7 на одном ко11це взаимно перемещающихся частей с аппо- рычагов и устройства приведения о дейзитнорасположеннымисателлитами-блока- ствие, которое выполнена в виде двуx ми шестерен и набора иэ трех ведомы 1 идентичных кинематических частой, рлспашестерен, являющихся составной частью лажснных симметрично прад и1най аг11 механизма вытяжной шпанки и одновре- 55 транспортного средства. Еажд.",1 к1 исмат.1менно ведущей частью храпооаго механиэ- ческая часть содержит оад; IA тр хс1упг.ffма. расположенного в ступице ведущего чатага плапетарнаго «exaffffef.; Водило колеса, а подвижная корончатая шестерня имеет аппазитна pacffonoxefffff.. с»ennfiпланетарного механизма сопряжена через ты-блохи шестерен 8 и 9 11 ff 0åp из < >e : зубчатое колесо, ась которого жестко связа- ведомых шестерен 10, 11 и 12, ff»õo,«fbi»xcff >

2001819 мыкающей к рулевой колонке (рулю) 2 связи- 30 ч в зацеплении с укаэанными блоками.

Последние являются составной частью механизма вытяжной шпонки 13 и одновременно ведущей частью храпового механизма 14, который расположен в ступице 15 ведущего колеса 4, Подвижная корончатая шестерня 16 планетарного механизма сопряжена через зубчатое колесо 17 с зубчатым сектором 18 базовой части 19 водила.

Ось зубчатого колеса 17 жестко связана с корпусом 20 планетарного механизма. Ось качания правого и левого приводных рычагов 6 совпадает с осью ведущего колеса 4, Каждый приводной рычаг 6 жестко соединен с базовой частью 19 водила и вантовой тросовой оттяжкой 21 с подвижной серьгой

22 водила. Тросовая оттяжка 21 размещена в плоскости, не перпендикулярной оси ведущего колеса 4. Приводные рычаги 6 имеют кронштейны 23 с направляющими роликами

24, которые размещены в направляющей 25 каждого рычага 6. Последние уравновешены тросовой связью 26, которой соединены между собой кронштейны 23 приводных рычагов 6 через блок 27, ось которого неподвижно закреплена на раме 3. Механизм вытяжной шпанки 13 управляющим тросом

28 соединен с механизмом переключения скоростей 29, который расположен на прирамы 3. Механизм переключения скоростей

29 имеет три фиксированных положения рычага 30, 30 и 30" переключения скоростей.

Транспортное средство работает следующим образом, Мускульное усилие, сообщаемое ступней ездока, через педали 7 передается правому или левому приводному рычагу 6.

Основание рычага 6 с помощью опорной площадки и винтовой оттяжки 21 передает развиваемый момент на водило планетарного механизма. При этом зубчатый сектор

18 базовой части 19 водила сообщает через шестерню 17 встречное движение по направлению перемещения корончатой шестерни 16. В результате сложения двух противоположно направленных вращательных перемещений, а именно движения оси сателлитов блока шестерен 8 и 9 по часовой стрелке и корончатой шестерни 16 во встречном направлении, передаваемого ведомым шестерням 10, 11 и 12 механизма вытяжной шпонки 13, действие обеспечивает увеличение углового перемещения ведущей втулки механизма вытяжной шпонки

13, которое через храповый механизм 14 передается на ступицу 15 ведущего колеса

4 как элемент, суммирующий активные (си5

55 ловые) перемещения, поступающие попеременно от правой и левой частей устройства гриведения в действие, При этом перемещение рычагов 6 под действием мускульной силы на угол 2 (из крайнего верхнего положения до крайнего нижнего) обеспечивает эффективность привода, т.к. исключаются две низкоэффективные эоны, а именно, на углах j3 = (90 — а) и 180 — (2 а + Д.

Преимущества конструкции заявляемого транспортного средства по сравнению с аналогами и прототипом заключаются в том, что выполнение водила планетарного механизма в виде двух взаимно перемещающихся относительно общей оси частей обеспечивает равномерное нагружение сателлитов 8 и 9, создавая тем самым чистую пару сил при передаче момента на ведущее колесо 4; выполнение планетарного механизма с подвижной корончатой шестерней

16 обеспечивает высокий уровень передаточных отношений с сохранением высоких прочностных показателей устройства приведения в действие и минимизации его габаритов и веса; выполнение приводных рычагов 6 с использованием вантовой оттяжки 21; расположенной не перпендикулярно оси ведущего колеса 4, позволяет свести к минимуму эффект вредного закручивания педали 7 вокруг оси, параллельной продольной оси транспортного средства; для придания крутильной жесткости рычагам 6 последние снабжены кронштейнами

23, содержащими по два ролика 24, помещенные в направляющие 25, жестко закрепленные на раме 3 транспортного средства; для уравновешивания моментов, вызванных консольным расположением рычагов 6 с педалями 7, рычаги 6 с помощью троса 26, переброшенного через блок 27, связаны между собой, В качестве базового объекта для сравнения выбран стандартный дорожный вариант велосипеда модели "М-M-В-3", из таблицы видны преимущества заявляемЬго транспортного средства.

Изобретение может быть с успехом использовано людьми самого разного возраста, имеющими различную физическую подготовленность. (56) Ердаков С.В., Капитанов В.А., Михайлов

В.В. Тренировка велосипедистов-шоссейников. M.: Физкультура и сорт, 1990, с.175.

Патент Великобритании М 1508346, кл. В 62 М 1/04, 1978.

Патент США М 3375023, кл. 280-250, 1968.

2001819

Заявляемый обьект

Модель М-М-В-З

3 есть

Количество передач

Возможность переключения передач на ходу

Величина уклона, преодолеваемая при фиксированном усилии педалирования Р =50 кГс, ($)

Пробег эа один цикл педалирования (м) без наката

1-я передача

2-я передача

3-я передача

Крутящий момент на приводном колесе (2-я передача P - 50 кгс), (кГс. м) максимальный с е ний за икл нет

22 и 10

2,4

4.75

6,9

- 5,3

5,1

2,7

1,75

Технические показатели

Формула изобретения

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ПРИВОДИМОЕ В ДЕЙСТВИЕ МУСКУЛЬНОЙ СИЛОЙ ЧЕЛОВЕКА, содержащее переднее ведомое колесо, руль для его управления, раму с задним ведущим колесом, седло, правый и левый приводные рычаги с педалями, уетройство приведения в действие и механизм переключения скорости, отличающееся тем, что устройство приведения в действие выполнено в виде двух симметрично расположенных относительно продольной оси транспортного средства идентичных кинематических частей, каждая из которых снабжена водилом трехступенчатого планетарного механизма, выполненного из двух взаимно перемещающихся частей с оппозитно расположенными сателлитами-блоками шестерен и набора из трех ведомых шестерен, являющихся составной частью механизма вытяжной шпонки и одновременно ведущей частью храпового механизма, расположенного в ступице ведущего колеса, а подвижная корончатая шестерня планетарного механизма сопряжена через зубчатое колесо, ось которого жестко связана с корпусом планетарного механизма, с зубчатым сектором базовой части водила, ось качания правого и левого приводных рычагов совпадает с осью ведущего колеса, при этом каждый приводной рычаг жестко соединен с базовой частью водила и посредством тросовой оттяжки, расположенной в плоскости, не перпендикулярной к оси ве5 дущего колеса, соединен с подвижной серьгой водила, причем приводные рычаги снабжены кронштейнами с направляющими роликами, размещенными в направляющей каждого рычага, и оба ры10 чага уравновешены с помощью тросовой связи, соединяющей между собой кронштейны направляющих роликов. через блок, ось которого неподвижно закреплена на ралге транспортного средства, а механизм

15 вытяжной шпонки управляющим тросом механически соединен с механизмол переключения скоростей, имеющим три фиксированных . положения рычага переключения скоростей и расположенным на примыкающей к рулевой колонке связи рамы, соо i019

2001819

Составитель .О.Зорин

Техред М,Моргентал

Корректор П.Гереши

Редактор Т.Павловская

Тираж Подписное..

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Заказ 3149

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101