Широкая кость. Вездеход Странник • Просмотр темы - Велосипед - вездеход, Полноприводный велосипед
Австралийская велосипедистка Кейт Лиминг собирается зимой 2017/2018 совершить бросок через Южный полюс — пересечь Антарктиду. Пока что на такое еще никто не подписывался — если ей это удастся, то она станет первым человеком, кто проехал на велосипеде этот континент от края до края, всего 1850 км.
Почему-то Антарктида манит именно женщин, ведь зимой 2013/2014 другая велосипедистка — Мария Лейерстам стала первым человеком, достигшим Южного полюса на велосипеде (точнее на лигераде-трайке), я .
Велосипед для Кейт изготавливает Стив Кристини — специалист по полноприводным байкам. Это будет 5-ти дюймовый фэт байк — увидеть конструкцию можно на фотографиях:
Для чего нужно городить полный привод для такого мероприятия — я решительно не понимаю. Пятидюймовый фэт замечательно проедет везде, где велосипед может проехать в принципе, с одним задним приводом, совершенно не вижу никаких плюсов.
Минусы, на мой взгляд — усложнение конструкции и повышение веса. И еще — насколько я слышал от владельцев электровелосипедов с передним приводом — на скользкой и сыпучей поверхности колесо теряет сцепление с дорогой и уходит в букс, как только подаешь на него тягу. Это происходит из-за того, что на перед приходится не более 30% веса связки «велосипед-ездок».
Не будет ли такого же эффекта и у полноприводного байка — Кейт поднажмет, чтобы въехать в горку, и тут же начнет срывать переднее колесо. Или всё таки силы мышц не хватит, чтобы вызвать такой эффект, как считаете?
Вот видео, в котором можно увидеть, как оно работает:
В общем, каждый сходит с ума по своему, так почему бы и не поехать в Антарктиду на AWD велосипеде, ведь мероприятие и так выглядит достаточно сумасшедшим. 🙂 Но я бы точно взял как можно более простой байк, чтобы не остаться на 30-ти градусном морозе один на один с отказавшей трансмиссией.
PS. Интересно, когда все Антарктиды и прочие удаленные места будет покорены велосипедистами-рекордсменами, куда они направят свой взор? Представьте, заметка от 2035 года — «Мистер Такой-то запланировал на следующее лето начало тран-марсианского велопутешествия. Он станет первым человеком, объехавшим красную планету на велосипеде по экватору». 🙂
Педальный привод велосипеда не дает возможности автоматически менять передаточное соотношение, хотя усилие создается только при движении каждой педали вниз. Механизмы перекидывания цепи на звездочках очень сложны и ненадежны, кроме того ступенчатое изменение не позволяет резко увеличить разгон, при угрозе столкновения.
Задача упрощается если педали заменить рычагами, переместив на заднее колесо, преобразование возвратно поступательного движения ног во вращательное. При этом для изменения передатиочного сотношения достаточно изменять соотношения плеч рычага в зависимости от усилия каждого нажатия на рычаг.
1. Рычаг ножного привода.
2. Короткая приводная цепь.
3. Ведомая звездочка обгонной муфты заднего колеса.
4. Пружина возврата цепи и рычага.
5. Ролик изменения соотношения плеч.
6. Направляющий шток ролика.
7. Силовая пружина.
8. Органичитель нижнего положения рычага.
9. Фиксатор штока ролика.
10. Втулка скольжения штока ролика.
Трансмиссия работает следующим образом:
При легких нажатиях на рычаг (1) силовая пружина (7) удерживает ролик (5) у передней втулки (10) и передаточное соотношение соответствует максимальной передачи скорости (за полный ход рычага колесо делает 5 оборотов).
При более сильном нажатии (разгон, подъем или встречный ветер) ролик (5) вместе со штоком (6) растягивает силовую пружину (7) и смещается к задней оси плавно изменяя соотношение плеч рычага в сторону уменьшения скорости и увеличению крутящего момента. В среднем положение ролика, соотношение примерно 1:3. Фиксатор (9) позволяет штоку двигаться только вниз и при подъеме рычага (1) для следующего нажатия передаточное соотношение сохраняется. Если нажать сильнее соотношение еще уменьшится, а при самом сильном нажатии, шток с роликом полностью сдвинется к задней оси растянув пружину (7). Соотношение при этом будет 1:1, что соответствует максимальному крутящему моменту. Для увеличения соотношения достаточно задержать ногу в крайнем нижнем положении рычага (1). При этом ограничитель (8) воздействуя на фиксатор (9) освободит шток (6) и силовая пружина (7) сжимаясь будет крутить колесо, возвращая энергию затраченную при уменьшении передачи и возвращать ролик со штоком в переднее положение.
Такая трансмиссия упрощает конструкцию (упроздняется шесть подшипников, звездочку педального узла, узлы переключения передач и длинную цепь), значительно повышается удобство и надежность велосипеда.
Особенность мышц человека по сравнению с любым механизмом заключается в том, что находясь в напряженном покое расходуют энергию в отличии от зафиксированного механического устройства. Поэтому руки держащие руль велосипеда расходуют мышечную энергию напрасно, если не участвуют в движении. Проще всего возвратно поступательное движение рук использовать на привод переднего колеса. Для этого достаточно сделать тросовый привод, по принципу стартеров бензопил с использованием автомата передаточного отношения.
11. Руль.
12. Шарнир качания руля в вертикальной плоскости.
13. Передняя вилка.
14. Трос привода колеса при нажатии на руль.
15. Трос привода колеса при подъеме руля.
16. Опорные ролики тросов.
17. Скользящие крепления тросов к рулевой качающеся штанге.
18. Силовые пружины.
19. Фиксаторы скольжения креплений тросиков.
20. Расфиксаторы креплений.
21. Храповые механизмы привода колеса.
Передний ручной привод, благодаря более полной и равномерной нагрузке на мышцы опорно-двигательного аппарата человека повысит Энергетику велосипеда примерно на четверть. Кроме того силовые пружины (7) и (18) преобразуют колебания велосипеда при езде по неровной дороге в движении с одновременным гашением колебаний на человеке (активные амортизаторы). Автоматическая трансмиссия повысит безопасность велосипедного транспорта при современном автомобильном обилии, благодаря возможности резко набрать скорость избегая столкновения. Типа как пешеход может рвануть бегом, практически с места набрав максимальную скорость.
Как сделать полноприводный велосипед . Идея разгрузки позвоночника и повышения комфорта езды на велосипеде за счет специального руля с подлокотниками, на которые опираются локти, не нова и описана, например, в журнале «Моделист-конструктор» № 10 за 1997 г.
Но, как потом выяснилось, с таким рулем можно изготовить независимый передний ручной привод и подключать в работу и руки, уподобляя таким образом велосипед тренажеру. Если в переднюю вилку установить вместо переднего колеса заднее с извлеченным из него тормозным механизмом, то его звездочка сможет свободно вращаться и в обратную сторону, что и обеспечит возможность применения предлагаемого привода.
Для его изготовления из выносного кронштейна стойки надо извлечь штатный руль, а на его месте закрепить втулку - кусок трубки, отрезанной от старой подседельной. В нее по скользящей посадке как раз входит стальная полудюймовая труба, из которой и можно сделать специальный П-образный руль.
В местах изгиба трубы ножовкой следует выпилить треугольные вырезы до половины диаметра (для облегчения работы без трубогиба), которые после гибки прихватить сваркой (гибка второй ветви руля производится после введения его во втулку). Для исключения поперечного перемещения руля следует после сборки наварить на нем у краев втулки буртики с последующей смазкой места сопряжения трубки и руля.
Затем на консолях руля в предварительно высверленных отверстиях монтируются три стальные перемычки, на ту или другую из которых, в зависимости от требуемого дорожными условиями крутящего момента, набрасывается крючок, связанный с приводной цепью переднего колеса. Г-образный кронштейн, укрепленный в отверстии коронки вилки, служит для закрепления конца возвратной пружины, связанной с другим концом цепи, переброшенной через звездочку переднего колеса.
Ход руля вниз ограничивается упором, согнутым из стальной 2-мм полосы и закрепленным на стойке руля и кронштейна. Положение и размеры кронштейна и упора определяются по месту. Подлокотники закрепляются на продольных консолях руля вблизи его изгибов болтами с потайными головками. Изнутри они обклеиваются мягким войлоком или поролоном.
В этом случае подлокотники служат не только дополнительной опорой, но и предохраняют локти от ушибов при резком опускании руля. Поднимая руль во время езды одновременно двумя руками на себя, велосипедист создает крутящий момент дополнительно и на переднем колесе, повышая общую мощность привода.
В спокойных условиях езды при использовании только ножного привода можно зафиксировать руль в неподвижном положении, вставляя, например, штырек в предварительно высверленное во втулке и руле общее отверстие.
Ручной многоскоростной привод полноприводного велосипеда : 1 - рама велосипеда; 2 - стойка руля; 3 - кронштейн-вынос; 4 - втулка (отрезок подседельной трубы старого велосипеда); 5 - подлокотники; 6 - П-образный руль (сталь, труба I/2"); 7 - перемычки (сталь, шпилька М6); 8 - ручка (резина. 2 шт.); 9 - крючок приводной цепи (сталь, проволока диаметром 4); 10 -приводная цепь (t = 12,7); 11 -ограничительный упор хода руля (сталь, полоса 30x2); 12 - кронштейн возвратной пружины (сталь, пруток диаметром 8); 13 - возвратная пружина; 14 - переднее колесо (или заднее колесо дорожного велосипеда без тормозного механизма); 15 - приводная звездочка; 16 - фиксатор руля; 17 - наварные буртики
Изобретение относится к полноприводным велосипедам, приводимым в действие движением ног велосипедиста, и позволяет с различной скоростью, раздельно или одновременно использовать либо только передний привод, либо передний и задний приводы.
Наличие полного привода позволяет двигаться на велосипеде как по дорогам, так и по бездорожью на умеренно пересеченной и горной местности.
Велосипеды, предназначенные для езды как по шоссейным дорогам, так и по пересеченной местности, известны (см. Интернет-ресурс. Энциклопедия «Кругосвет»): в конце 1980-х годов у любителей велосипедных прогулок и велосипедного туризма, а также у жителей пригородного пояса, ежедневно ездящих в город на работу, огромным успехом стал пользоваться велосипед, в котором объединены конструктивные особенности горного и туристского велосипеда. Такой велосипед смешанного типа имеет, как правило, опущенный или нормальный руль и имеет до 21 передачи: три ведущих и 7 ведомых звездочек. Велосипед смешанного типа многие считают идеальным велосипедом общего назначения для езды как по дорогам, так и по бездорожью (на умеренно пересеченной местности), поскольку он, подобно горному велосипеду, хорошо управляем на влажной почве и галечном грунте, имеет малую массу и легок на ходу при езде по шоссе. Иногда подобные велосипеды называют городскими или пригородными.
Известны дорожные велосипеды. Универсальные дорожные велосипеды обычно имеют одну, три или пять передач. Их масса часто превышает 14 кг, рама длинная с удлиненными изогнутыми концами перьев передней вилки (для смягчения ударов колеса о неровности дороги), руль приподнятый или нормальный, долговечные клинчерные шины, нередко предусматриваются щиток цепи и тормозная втулка заднего колеса со свободным ходом. Седло обычно широкое, пружинное, мягкое с кожаным или виниловым чехлом. Дорожные велосипеды, как правило, недороги, достаточно комфортны для поездок на небольшие расстояния и не требуют особого ухода. Они используются в городах как транспортное средство для доставки небольших количеств разных товаров (от продуктов питания до газет) и как средство передвижения. В первой половине 20 века дорожные велосипеды применялись в военных действиях. Во многих городах и пригородных зонах Европы и США велосипед является транспортным средством для патрульного полицейского.
В 1990-х годах появились велосипеды для туризма с более свободной позой велосипедиста. Велосипедист сидит прямо на сидении со спинкой, а его ноги вытянуты вниз-вперед, к педалям. Благодаря заднему упору для нижней части корпуса седока более эффективно используется сила мышц бедер. Кроме того, у таких велосипедов ниже располагается центр тяжести.
Повышенной маневренностью в сложных дорожных условиях, например в загруженном городском транспортном потоке или на пересеченной местности, обладают велосипеды с разъемной рамой, позволяющей выполнять различные маневры и повороты.
Например, известно транспортное средство по патенту РФ № 2049013 , в котором приложение крутящего момента к переднему ведущему колесу осуществляется при возвратно-вращательном движении рулевого кронштейна, выполненного в виде двуплечего рычага. Вращение двуплечего рычага посредством двух автономных передач, имеющих звездочки и обгонные муфты, преобразуется во вращение переднего ведущего колеса в одном направлении. При этом воздействие на двуплечий рычаг осуществляется одновременным участием обеих рук и обеих ног велосипедиста.
Транспортное средство содержит раму, выполненную в виде передней и задней полурам, рулевой кронштейн в виде двуплечего рычага с нижним и верхним плечами, установленного на передней полураме с возможностью вращения вокруг поперечной горизонтальной оси, ножные педали, сиденье со спинкой, размещенное на задней полураме, задние ведомые колеса и установленные на задней полураме переднее ведущее колесо и привод переднего ведущего колеса. Привод переднего ведущего колеса содержит правую и левую передачи. Поворот транспортного средства осуществляется приложением поворачивающего момента с помощью обеих рук к рулевому кронштейну. При этом передняя и задняя полурамы поворачиваются относительно друг друга на поворотном шкворне на некоторый угол.
Недостатком указанного транспортного средства является наличие двух задних колес, что делает транспортное средство устойчивым, но не позволяющим использовать его в сложных дорожных условиях, например в загруженном городском транспортном потоке или на пересеченной местности.
Наличие укороченной колесной базы (расстояние между осями) велосипеда также повышает его маневренность.
Известны велосипеды с укороченной базой, например мини-велосипед по патенту РФ № 2224679 , содержащий раму с головной трубой, вилкой заднего колеса и стойками, каретку цепного привода с кривошипами, педалями и ведущей звездочкой, расположенную спереди от головной трубы, переднее колесо с вилкой и стержнем, руль со стержнем, заднее колесо со звездочкой и муфтой свободного хода, седло со спинкой, закрепленное с возможностью регулирования, элементы складывания. Рама содержит кронштейн каретки и трубу, связанные с головной трубой, каретка размещена над передним колесом, труба связана с вилкой и стойками заднего колеса посредством шарнирного разъема, седло со спинкой на кронштейне установлено на раме посредством замка, стержня, подседельной шарнирной стойки и подкоса с подвижным упором. Стержень руля связан со стержнем вилки переднего колеса через шарнирный разъем и с кареткой через подкос с подшипником, а также снабжен натяжным механизмом ведомой ветви цепи и переключателем передач для блока звездочек заднего колеса.
Однако выполнение горизонтальной трубы рамы, несущей основную нагрузку, разъемной уменьшает жесткость конструкции, а вынос вперед каретки с педалями уменьшает жесткость конструкции и вызывает повышенную нагрузку на переднее колесо, все это не позволяет эффективно использовать известный мини-велосипед в условиях горной и пересеченной местности, а лишь в комфортных городских условиях на трассе с хорошим покрытием.
Для условий горной и пересеченной местности наиболее эффективными являются полноприводные велосипеды.
Из источников патентной информации полноприводные велосипеды известны.
Все они имеют заднее колесо с ножным педально-цепным приводом и переднее колесо с ручным рычажно-цепным или цепным приводом (например, описанные в патентах на изобретения: DE 19632519, DE 4132794, FR 2624087, FR 265168, в патенте на полезную модель DE 8503367 и пр.).
Известен также велосипед с двумя независимыми приводами на одну тяговую цепь (авт. св. N 1643306, В62М 1/20, опублик. 23.04.91). Велосипед имеет дополнительную вилку с зафиксированным в ней рулем и возможностью качания на ножках передней вилки перед рамой велосипеда. Дополнительная вилка связана с тросом через обгонный механизм с тяговой цепью заднего колеса . Недостатком велосипеда является сложность управления велосипедом, необходимость приложения больших усилий при маневре (повороте), при движении на подъеме и сложных дорожных условиях.
Известен полноприводный велосипед по патенту РФ № 2097249 , включающий раму, седло, заднее колесо с ножным педально-цепным приводом, переднее колесо с ручным рычажно-цепным приводом, рулевую вилку, механизм привода переднего колеса, установленный на вынесенную от оси вращения рулевую вилку, качающиеся рулевые рычаги. Привод на переднее колесо полноприводного велосипеда осуществляется выполнением руками велосипедиста возвратно-поступательных движений тянуще-толкающего характера, прикладываемых на рукоятки двух асинхронно качающихся рулевых рычагов. Недостатком велосипеда является сложность конструкции, а также сложность управления велосипедом, невысокая маневренность в сложных дорожных условиях.
По совокупности существенных признаков указанное техническое решение по патенту РФ № 2097249 принято за прототип.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание маневренного полноприводного велосипеда с укороченной базой, пригодного для езды на подъеме и сложных дорожных условиях (пересеченная местность, бездорожье и пр.) за счет возможности передвижения как с передним приводом, так с передним и задним приводами одновременно.
Указанный результат достигается за счет того, что в заявляемом полноприводном велосипеде, содержащем раму, седло, руль, переднее и заднее колеса, механизм переключения передач, механизм привода переднего колеса, механизм привода заднего колеса, передний привод выполнен педально-цепным, с осью вращения, совмещенной с осью переднего колеса, при этом цепная передача переднего привода связана с раздаточной втулкой, установленной в верхней части вилки переднего колеса, при этом задний привод выполнен цепным, а связь между раздаточной втулкой и механизмом заднего привода выполнена виде шарнирного механизма, при этом шарнирный механизм одной своей частью, связанной с вилкой, через цепную передачу связан с раздаточной втулкой, а другой своей частью, связанной с рамой, через другую цепную передачу связан с задним колесом.
При этом педально-цепной механизм содержит многоскоростную цепную систему передач.
При этом шарнирный механизм выполнен в виде карданного механизма.
При этом седло дополнительно снабжено спинкой и выполнено с возможностью перемещения и фиксирования в зависимости от роста велосипедиста.
Дополнительный задний привод заявляемого велосипеда позволяет велосипедисту работать более эффективно, особенно при подъеме в гору, при этом велосипедист упирается руками в руль, что невозможно при качающемся руле, как у прототипа.
Заявляемый велосипед выполнен с укороченной базой за счет привода на переднее колесо, при этом заднее колесо получается опорным. Минимальный радиус поворота заявляемого велосипеда - от 1,3 м.
Благодаря переднему приводу возможна посадка с прямой спиной, что дает хороший обзор, а также делает возможным более свободную позу велосипедиста. Велосипедист сидит прямо на сидении со спинкой, а его ноги вытянуты вниз-вперед, к педалям. Благодаря заднему упору для нижней части корпуса седока более эффективно используется сила мышц бедер, велосипедист может более эффективно работать ногами в тяжелых условиях. Кроме того, у таких велосипедов ниже располагается центр тяжести, сиденье получается ниже, чем у обычного велосипеда. При остановке ноги достают до земли, что позволяет стоять, не вставая с сиденья, и выполнять задний ход ногами, быстро стартовать и, приподняв велосипед, разворачиваться на месте.
На фиг.1 изображена общая схема заявляемого полноприводного велосипеда; на фиг.2 - кинематическая схема полноприводного велосипеда; на фиг.3 - фото полноприводного велосипеда.
Полноприводный велосипед содержит раму 1, колеса: переднее 2 с вилкой 10 и кронштейном 12, и заднее 3; руль 4 с рычагами переключения передач и привода (не показаны), расположенных на руле велосипеда, седло 5, которое может быть выполнено со спинкой, а также с возможностью перемещения и фиксирования в зависимости от роста и желаемой посадки велосипедиста; шарнирный механизм 13, размещенный в верхней части штока 22 выноса руля велосипеда; педально-цепной механизм, содержащий опорные подшипники 15 в нижней части вилки 10, цепной привод 8 с кривошипами, шатуны 16 с педалями и ведущей звездочкой 17 и с осью 7 вращения, совмещенной с осью переднего колеса 2, привод переднего колеса, привод заднего колеса, механизм включения заднего привода и механизм переключения передач.
Механизм привода переднего колеса выполнен следующим образом.
Ось переднего колеса 2 совмещена с осью 7 вращения педально-цепного механизма 6. На оси установлена ведущая звездочка 17 педально-цепного механизма, соединенная цепной передачей 8 с ведомой звездочкой 18, связанной с раздаточной втулкой 9 через храповой механизм (не показано).
На раздаточной втулке 9 установлена ведущая звездочка 19 привода переднего колеса, связанная цепной передачей 14 с ведомой звездочкой 20 привода переднего колеса.
Раздаточная втулка 9 установлена с возможностью вращения на кронштейне 12 в верхней части вилки 10 переднего колеса 2 и служит для передачи усилия на переднее колесо 2 или на оба колеса 2 и 3 одновременно.
Педально-цепной механизм известен, он содержит многоскоростную цепную систему передач. Система передач состоит из набора ведущих 17 и ведомых 18 звездочек, цепи 14, переднего и заднего переключателей (не показано), рукояток переключения (манеток) (не показано), приводных тросиков (не показано), шатунов 16 с педалями.
Число ведущих звездочек 17 может быть равно, по крайней мере, 2-м, а оптимально - 3-м ведущим звездочкам, а ведомая звездочка 18 может иметь набор от 1 до 10 звездочек, что позволяет получить до 30 передач. Многоскоростная система передач позволяет подобрать нужное передаточное число в зависимости от условий езды и тем самым оптимизировать усилия велосипедиста в зависимости от профиля дороги.
Известный механизм переключения передач параллелограммного типа размещен в верхней части вилки.
Механизм привода заднего колеса выполнен следующим образом.
Раздаточная втулка 9 через цепную передачу 21 связана с шарнирным механизмом 13, расположенным на штоке 22 выноса руля, таким образом, что ось вращения штока совпадает с точкой излома шарнира. Опорой вращения шарнира 13 являются четыре подшипника 32, два из которых крепятся в обойме, расположенной в штоке выноса руля, а два других подшипника закреплены в кронштейне, связанном с рамой велосипеда. Таким образом, одна часть 23 шарнирного механизма связана с вилкой, а другая - 24, расположенная на кронштейне, - с рамой велосипеда. Таким образом решена задача возможности передачи вращательного момента от раздаточной втулки 9, расположенной на поворачивающейся вилке 10, к заднему колесу 3, расположенному на неподвижной раме 1.
Шарнирный механизм может быть выполнен в виде карданного механизма.
Рабочая звездочка 25 раздаточной втулки 9 через цепную передачу 21 связана с шарнирным механизмом 13 посредством звездочки 26, расположенной на оси шарнирного механизма.
На оси шарнирного механизма 13 закреплена звездочка 27, связанная посредством цепной передачи 29 с ведомой звездочкой 28 заднего колеса 3.
Велосипед приводится в действие следующим образом.
Педально-цепной механизм 6 приводит в движение ведущую звездочку 17, через цепной привод 14 вращает ведомую звездочку 18 и раздаточную втулку 9 с установленными на ней звездочкой 19 привода переднего колеса и звездочкой 25. Звездочка 19 посредством цепной передачи 8 вращает звездочку 20 переднего колеса 2.
Передний привод работает постоянно.
При необходимости задний привод включается следующим образом.
От манетки, расположенной на руле, переключатель 30 перебрасывает цепь 21 на рабочую звездочку 25. Рабочая звездочка 25 через цепную передачу 21 вращает часть 23 шарнирного механизма 13 посредством звездочки 26, закрепленной на оси шарнирного механизма, приводя во вращение часть 24 шарнирного механизма и, соответственно, звездочку 27, закрепленную на оси шарнирного механизма 13. Звездочка 27 вращает цепной привод 29 заднего колеса 3, который приводит во вращение ведомую звездочку 28 заднего колеса 3.
Переключение передач осуществляется манетками переключения передач (не показаны), установленными на руле.
Полноприводный велосипед снабжен тормозной системой, например известным рычажно-клещевым тормозом.
Заявляемый полноприводный велосипед позволяет с различной скоростью передвигаться как по дорогам, так и по бездорожью, на умеренно пересеченной и горной местности. Изготовлен опытный образец полноприводного велосипеда (фиг.3), который показал хорошие эксплуатационные качества. Проведены испытания - более 2000 км, велосипед преодолевал горные подъемы до 17%, бездорожье (пахотная землю), по шоссе скорость на переднем приводе 30-35 км/ч - все это на стандартной, неширокой резине. Максимальный зафиксированный однодневный пробег - 231 км за 9,5 часов.
Заявляемый полноприводный велосипед не имеет специальных узлов, требующих высокотехнологичной обработки. Наличие цепных передач не требует точной подгонки различных узлов друг к другу.
Вес опытного образца - 17 кг, вес дорожного велосипеда 18 кг.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ № 2049013 «Транспортное средство», опубликовано 1995.11.27.
2. Патент РФ № 2224679 «Мини-велосипед Привалова», опубликовано 2004.02.27.
3. Авторское свидетельство. N 1643306 «Велосипед с двумя независимыми приводами на одну тяговую цепь», опубликовано 23.04.1991.
4. Патент РФ № 2097249 «Полноприводный велосипед», опубликовано 1997.11.27 (наиболее близкий аналог).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Полноприводный велосипед, содержащий раму, седло, руль, переднее и заднее колеса, механизм переключения передач, механизм привода переднего колеса, механизм привода заднего колеса, отличающийся тем, что передний привод выполнен педально-цепным, с осью вращения, совмещенной с осью переднего колеса, при этом цепная передача переднего привода связана с раздаточной втулкой, установленной в верхней части вилки переднего колеса, при этом задний привод выполнен цепным, а связь между раздаточной втулкой и механизмом заднего привода выполнена в виде шарнирного механизма, при этом шарнирный механизм одной своей частью, связанной с вилкой, через цепную передачу связан с раздаточной втулкой, а другой своей частью, связанной с рамой, - через другую цепную передачу связан с задним колесом.
2. Полноприводный велосипед по п.1, отличающийся тем, что педально-цепной механизм содержит многоскоростную цепную систему передач.
4. Полноприводный велосипед по п.1, отличающийся тем, что шарнирный механизм выполнен в виде карданного механизма.
5. Полноприводный велосипед по п.1, отличающийся тем, что седло дополнительно снабжено спинкой и выполнено с возможностью перемещения и фиксирования в зависимости от роста велосипедиста.
Изобретение относится к велосипедостроению, в частности к велосипедам, которые приводятся в действие движением ног и рук велосипедиста. Сущность изобретения: полноприводный велосипед включает раму, седло, заднее колесо с ножным педально-цепным приводом, переднее колесо с ручным рычажно-цепным приводом, рулевую вилку, при этом для удобства и облегчения управления и привода в движение полноприводного велосипеда рама выполнена с кольцеобразным участком, охватывающим механизм привода переднего колеса, установленный на вынесенную от оси вращения рулевую вилку. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к велосипедам, приводимым в действие движением ног и рук велосипедиста, и позволяет с различной интенсивностью, раздельно или одновременно использовать независимые ножной и ручной приводы.
Известен велосипед с двумя независимыми приводами на одну тяговую цепь (авт. св. N 643306 B 62 M 1/20, опублик. 23.04.91. Бюл. N 15). Велосипед имеет дополнительную вилку с зафиксированным в ней рулем и возможностью качания на ножках передней вилки перед рамой велосипеда. Дополнительная вилка связана с тросом через обгонный механизм с тяговой цепью заднего колеса.
Велосипед имеет следующие недостатки.
1. При использовании ручного привода одновременно с ножным, при толчке руля вперед, упор приходится не только на седло, но и на педали велосипеда, вращение которых в этот момент может задерживаться.
2. При толчке руля приходится преодолевать действие возвратной пружины.
3. Так как при толчке центр тяжести велосипедиста смещается вперед, а дополнительная вилка с рулем не имеет ограничения на перемещение вперед, необходимы достаточные физические усилия или сильная возвратная пружина для возвращения велосипедиста в первоначальное положение.
4. Сложность управления велосипедом при выполнении толчка в наиболее удаленном положении руля от оси вращения рулевой вилки, когда центры приложения усилий от рук на рукоятках руля находятся на максимальном удалении от корпуса велосипедиста и при выполнении поворота, руки на руле дополнительной вилки велосипеда движутся вместе с ней по окружности, но обе или влево, или вправо, что привлекает для выполнения поворота усилия не только руки, но и корпус велосипедиста. В таком положении при выполнении поворотов трос будет задевать раму велосипеда или ноги велосипедиста. Неудобства управления не возникают при нормальном, ближнем, положении дополнительной вилки, когда ось вращения рулевой вилки максимально приближена к прямой между центрами приложения усилий от рук на рукоятках руля велосипеда.
5. Зависимость вращения педалей ножного привода от действия ручного привода, что неудобно, когда возникает необходимость отдыха ног велосипедиста.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является дополнительный ручной привод для велосипедов (авт. св. N 303231, кл. B 62 M 1/12, опублик. 13.05.71. Бюл. N 16; дополнительное к нему авт. св N 647170, кл. B 62 M 1/2, опублик. 15.02.79. Бюл. N 6)/. Дополнительный ручной привод для велосипедов содержит колонку, шарнирно присоединенную к выносу руля с переменным углом наклона, вал со спаренными рукоятками и ведущей звездочкой, промежуточный вал с двумя звездочками, двухступенчатую цепную передачу, механизм фиксирования положения колонки.
Привод имеет следующие недостатки.
1. При использовании ручного и ножного привода одновременно велосипедист испытывает физические неудобства из-за разных режимов нагрузки на ноги и руки, так как мышцы ног направляются и расслабляются по очереди: после совершения работы, которая выражается в совершении толчка педали из верхнего положения в нижнее, следует фаза отдыха, пока толчок выполняется другой ногой, а мышцы рук работают синхронно, фаза отдыха одной из рук отсутствует, пока не прекратится использование дополнительного ручного привода.
2. Сложность управления велосипедом при работе дополнительного ручного привода, так как только при нижнем положении спаренных рукояток выполнение поворотов наиболее легко осуществимо потому, что центры приложения усилий от рук велосипедиста на рукоятках находятся на одной прямой, которая проходит через ось вращения вилки руля, и рукоятки при повороте движутся по окружности одна влево, другая вправо или наоборот. При верхнем положении спаренных рукояток происходит то же самое, но посадка неудобна из-за высоко поднятых рук. В положении рукояток, наиболее дальнем или ближнем от корпуса велосипедиста, когда происходит максимальное удаление от оси вращения рулевой вилки, при повороте центры приложения усилий от рук на спаренных рукоятках движутся по окружности, но обе или влево, или вправо, что затрудняет выполнение поворота.
3. При значительных углах поворота в наиболее удаленном положении рукояток рулевая колонка будет мешать рукам, что делает выполнение поворота очень неудобным до момента опускания рукояток в нижнее положение.
4. Даже при наличии обгонной муфты, фиксирующей положение рукояток при обратном вращении, что действует при движении рукояток от нижнего к верхнему положению, при движении от верхнего к нижнему положению, фиксация спаренных рулевых рукояток мало возможна и затруднительна из-за того, что центр тяжести велосипедиста смещается вперед, руки в этот момент также вытянуты вперед и выполняют опорные функции, а рукоятки для фиксации необходимо вращать назад вверх.
5. Наличие лишнего промежуточного вала со звездочками.
6. Изменение положения велосипедиста при различных режимах использования приводов, изменение при этом конструкции и наличие связанных с этими изменениями дополнительных функций, что негативно сказывается на устойчивости и управляемости велосипеда.
Задача изобретения повышение удобства и облегчение управления и привода в движение полноприводного велосипеда.
Это достигается тем, что привод на переднее колесо велосипеда осуществляется выполнением руками велосипедиста возвратно-поступательных движений тянуще-толкающего характера, прикладываемых на рукоятки двух асинхронно качающихся рулевых рычагов, связанных между собой механизмом связи и преобразуемых через обгонные муфты во вращательное движение вала, а также связанное с ним цепной передачей переднее колесо велосипеда.
Совмещение применения переднего привода с легким и удобным управлением на больших и малых скоростях передвижения основано на конструкционном решении, рассматриваемом при горизонтальной проекции в плоскости рамы велосипеда и заключающемся в следующей зависимости в среднем положении асинхронно качающихся рулевых рычагов, когда их проекции совпадают, прямая, образуемая от оси качательного движения до центров приложения усилий от рук на рукоятках качающихся рулевых рычагов, перпендикулярна оси вращения рулевой вилки велосипеда.
Велосипед имеет раму с кольцеобразным участком, охватывающим механизм привода переднего колеса, установленный на вынесенную от оси вращения рулевую вилку.
В любом положении асинхронно качающихся рулевых рычагов возможно изменение направления качательного движения и фиксация, что превращает рулевые рычаги в жесткий руль.
На фиг. 1 изображен полноприводный велосипед; на фиг. 2 полноприводный велосипед, вид слева; на фиг. 3 рулевая вилка с развернутыми рулевыми рычагами и механизмом привода переднего колеса, вид B на фиг. 2; на фиг. 4 - рулевая вилка, вид B на фиг. 2; на фиг. 5 рулевая вилка, вид слева на фиг. 4; на фиг. 6 разрез А-А на фиг. 1.
Полноприводный велосипед имеет раму 1 с кольцеобразным участком, охватывающим механизм привода переднего колеса 2, установленный на вынесенную от оси вращения Ор рулевую вилку 3, седло 4, шатуны 5, 6 с педалями 7, 8 и ведущей звездочкой 9 ножного привода, соединенной цепной передачей 10 с ведомой звездочкой 11 заднего колеса 12.
Рулевая вилка 3, вынесенная от оси вращения Ор, имеет малую вилку 13, на которую крепятся кронштейны 14, 15, и консольную пластину 16, выполненную в виде кольца. На консольной пластине 16 расположены корпус 17, в котором с возможностью вращения установлена коническая шестерня 18 механизма связи между качающимися рулевыми рычагами 19, 20, отверстия 21 для фиксации рычагов 19, 20, подпружиненные ограничители 22 угла разворота L max. рычагов 19, 20. На трубчатом выносе 23 рулевой вилки 3, установлен обводной ролик 24 цепи 25.
Механизм привода переднего колеса 2 велосипеда выполнен следующим образом.
В кронштейнах 14, 15 с возможностью вращения установлен вал 26, на котором жестко зафиксированы шпоночным соединением 27 два храповых колеса 28, 29, разделенных шайбой 30, и ведущая звездочка 31. Два качающихся рулевых рычага 19, 20, закрепленных на корпусах обгонных муфт 32, 33, свободно вращаются относительно вала 26. Наружная поверхность корпусов обгонных муфт 32, 33 выполнена в виде зубчатого венца конической передачи, а в полости внутренней части имеются собачки 34, 35, каждая из которых прижимается к соответствующему храповому колесу 28, 29 пружинами 36, 37.
Ведущая звездочка 31 переднего привода связана цепной передачей 25 с ведомой звездочкой 38 переднего колеса 2. Механизм связи между качающимися рулевыми рычагами 19, 20 осуществлен в виде постоянного зацепления конических зубчатых венцов корпусов обгонных муфт 32, 33 через промежуточную коническую шестерню 18.
Для сохранения удобного положения рук во время работы переднего привода рукоятки 39, 40 качающихся рулевых рычагов 19, 20 вращаются на осях.
На одном из рулевых рычагов имеется фиксатор 41, который при выведении клина 42 из зацепления с выступом полой части фиксатора 41, под действием пружины 43 входит рабочей частью с завальцованным на конце шариком 44 в отверстие 21 консольной пластины 16. Выключатель 45 фиксатора выведен через паз на наружную часть рулевого рычага.
Велосипед приводится в действие следующим образом. Привод на переднее колесо 2 полноприводного велосипеда осуществляется выполнением руками велосипедиста возвратно-поступательных движений тянуще-толкающего характера, прикладываемых на рукоятки 39, 40 двух асинхронно качающихся рулевых рычагов 19, 20, связанных между собой механизмом связи, и преобразуемых во вращательное движение вала 26 с ведущей звездочкой 31, а также связанное с ним цепной передачей 25 и ведомой звездочкой 38 переднее колесо 2 велосипеда.
При движении качающегося рулевого рычага 19 вниз срабатывает механизм связи между рычагами в виде передачи вращательного движения посредством конической передачи с зубчатого венца корпуса обгонной муфты 32 рычага 19 через промежуточную коническую шестерню 18 на зубчатый венец корпуса обгонной муфты 33 рычага 20, заставляя его подниматься вверх. То же самое происходит и в обратном порядке, чем обусловлена асинхронность действия качающихся рулевых рычагов 19, 20. Преобразование возвратно-поступательного движения асинхронно качающихся рулевых рычагов 19, 20 во вращательное движение вала 26 происходит следующим образом.
При движении рычага 19 вниз собачка 34 обгонной муфты 32 упирается в венец храпового колеса 28, заставляя проворачиваться связанный с ним вал 26 с ведущей звездочкой 31, а также связанное с ним цепной передачей 25 и ведомой звездочкой 38 переднее колесо 2 велосипеда.
В это время рулевой рычаг 20, связанный с рулевым рычагом 19 через механизм связи, перемещается вверх, свободно вращаясь относительно вала 26 с нефиксируемой в этом направлении вращения обгонной муфтой 33, и занимает противоположное рычагу 19 положение. При изменении сил на рулевых рычагах 19, 20 происходит то же самое, но с противоположной стороны.
Приближаясь к максимальному верхнему (положение I обозначено пунктиром на фиг. 1) или нижнему положению (положение III обозначено пунктиром на фиг. 1), качающиеся рулевые рычаги 19, 20 замедляют свое движение, так как срабатывают подпружиненные ограничители 22 угла разворота рычагов 19, 20.
Как в среднем (положение II на фиг. 1), так и в любом другом положении, асинхронно качающиеся рулевые рычаги 19, 20 могут быть зафиксированы выключателем 45 фиксатора 41 относительно отверстий 21 консольной пластины 16 рулевой вилки 3, чем обусловлено превращение их в жесткий руль.
Привод на заднее колесо 12 велосипеда осуществляется вращением ногами педалей 7, 8, шатунов 5, 6 и цепной передачей 10 вращения на заднее колесо 12.
1. Полноприводный велосипед, содержащий раму, седло, заднее колесо с ножным педально-цепным приводом, переднее колесо с ручным рычажно-цепным приводом, рулевую вилку, отличающийся тем, что, с целью повышения удобства и облегчения управления и привода в движение, рама выполнена с кольцеобразным участком, охватыавющим механизм привода переднего колеса, установленный на вынесенную от оси вращения рулевую вилку.
2. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что привод переднего колеса выполнен с двумя асинхронно качающимися рулевыми рычагами, связанными между собой механизмом связи и снабженными обгонным муфтами для передачи и преобразования качательного движения рулевых рычагов во вращательное движение вала.
3. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что при горизонтальной проекции в плоскости рамы велосипеда, в среднем положении асинхронно качающихся рулевых рычагов, когда их проекции совпадают, прямая, образуемая от оси качательного движения до центров приложения усилий на рукоятках качающихся рулевых рычагов, перпендикулярна к оси вращения рулевой вилки велосипеда.
