ВЕЛОРОЛЛЕР Российский патент 1995 года по МПК B62K3/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к производству мускульных транспортных средств.

Известен велосипед, содержащий раму с опорой для водителя и вилкой с ведущим элементом и педальный привод [1]
Недостаток аналога заключается в том, что рама выполнена в виде несущей конструкции, снабжена механизмом каретки с кривошипом и ведущей звездочкой, а поэтому обладает повышенной массой. Педальный привод с использованием кривошипа имеет низкий КПД. Жесткое соединение рамы с вилкой не обеспечивает устойчивость велосипеда в статическом положении. Следовательно, аналог обладает повышенной массой, пониженными КПД трансмиссии и устойчивостью.

Другим аналогом являются сани с движителем толкающего типа, содержащие корпус с опорой для водителя, снабженный коромыслом с установленным на нем толкателем [2]
Недостаток аналога заключается в том, что корпус выполнен в виде несущей конструкции, подверженной боковым нагрузкам, и снабжен коромыслом с толкателем. Названные элементы повышают массу устройства, а боковые нагрузки понижают рабочий ресурс саней. Привод толкателя через коромысло не обладает высоким КПД. Следовательно, аналог обладает повышенной массой, пониженными КПД трансмиссии и ресурсом.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению являются роллер, содержащий раму с опорой для водителя, связанную коромыслом с ведущим элементом, и закрепленную на раме тягу привода [3]
Недостаток прототипа заключается в том, что рама выполнена в виде несущей конструкции и имеет повышенную массу, опора для водителя выполнена в виде педали и не обеспечивает высокой продольной устойчивости роллера. Повышенная весовая нагрузка при таком решении педали приходится на ноги водителя, что снижает ресурс движителя. Педальный привод с использованием коромысла не обладает высоким КПД. Следовательно, прототип обладает повышенной массой, пониженными устойчивостью, ресурсом движителя и КПД трансмиссии.

Цель изобретения уменьшение массы, повышение устойчивости, ресурса движителя и КПД трансмиссии мускульного транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем, что в велороллере, содержащем раму, связанную с опорой для водителя и ведущим элементом, и закрепленную на раме гибкую тягу привода, рама соединена с опорой для водителя шарнирно, а с ведущим элементом тягой привода, ведущий элемент снабжен установленной на нем опорой для голени водителя с педалью, оборудованной боковыми упорами для стопы, а тяга соединена с рамой механизмом регулировки и фиксации длины тяги.

Таким образом, заявленный велороллер отличается от прототипа тем, что рама соединена с опорой для водителя шарнирно, а с ведущим элементом тягой привода, ведущий элемент снабжен установленной на нем опорой для голени водителя с педалью, оборудованной боковыми упорами для стопы, а тяга соединена с рамой механизмом регулировки и фиксации длины тяги, и соответствует критерию "новизна".

В известных технических решениях не обнаружены признаки, сходные с признаками, отличающими заявленный велороллер от прототипа, поэтому можно сделать вывод о том, что предлагаемый велороллер обладает существенными отличиями.

На чертеже показан велороллер и обозначены рама 1, опора 2 для водителя, ведущий элемент 3, тяга 4 привода, опора 5 для голени водителя, педаль 6, боковые упоры 7 для стопы, механизм 8 регулировки и фиксации длины тяги.

Указанные элементы взаимосвязаны следующим образом.

Рама 1 шарнирно связана с опорой 2 для водителя, а тягой 4 привода с ведущим элементом 3, на котором установлена опора 5 для голени водителя с педалью 6, оборудованной боковыми упорами 7 для стопы. Тяга 4 соединена с рамой 1 через механизм 8 регулировки и фиксации длины тяги.

Велороллер работает следующим образом.

Водитель устанавливает стопу на педаль 6, подводит опору 2 под корпус и переносит на нее массу тела, опираясь голенью на опору 5 и поддерживая устойчивость ведущего элемента 3 нажимом стопой на упоры 7. Велороллер готов к движению. Водитель производит отталкивание ногой, нажимая на педаль 6 и смещая этим ведущий элемент 3 относительно рамы 1. При этом тяга 4 приводит ведущий элемент 3 во вращение, а велороллер в движение.

Подвижное соединение рамы 1 с опорой 2 не требует повышенной жесткости конструкции, приводящей к повышению массы, поэтому взаимодействующие элементы могут быть выполнены более легкими. Это же относится к соединению рамы 1 с ведущим элементом 3. Конструктивно простая и легкая опора 5 для голени обеспечивает снижение весовой нагрузки на педаль 6, упрощение конструкции и уменьшение массы педали. Регулировка длины тяги с помощью механизма 8 обеспечивает жесткость системы за счет конструктивных возможностей опорно-двигательного аппарата человека, применения дополнительного каркаса, что также уменьшает массу транспортного средства.

Соединение рамы 1 с ведущим элементом 3 тягой 4 обеспечивает подвижность ведущего элемента 3 относительно опоры 2 для водителя в поперечном направлении, что позволяет поддерживать устойчивость велороллера как при движении, так и при остановке, а подвижность рамы относительно опоры 2 исключает воздействие на опору 2 боковых сил при поперечном движении ведущего элемента 3, что повышает устойчивость. Совокупность названных признаков позволяет повысить продольную устойчивость, применив известный признак опору 2 для корпуса водителя, и, таким образом, повышает суммарную устойчивость велороллера. Механизм 8, обеспечивая "живую" жесткость системы независимо от роста и физической силы конкретного водителя, также способствует повышению устойчивости. Устойчивость повышает применение опоры 5 для голени в совокупности с упорами 7, позволяющее вдвое в сравнении с прототипом увеличить плечо приложения усилия ступени, направленного на поддержание устойчивости ведущего элемента 3.

Уменьшение массы и повышение устойчивости велороллера положительно влияют на повышение рабочего ресурса движителя. Ресурс повышается применением опоры 5 для голени, снижающим весовую нагрузку на ноги и переносящим основную рабочую нагрузку на наиболее сильную и выносливую часть ноги бедро. Это позволяет использовать велороллер в качестве тренажера, например, для бегунов (стайеров) или в модификациях как спортивный снаряд для инвалидов с частичным поражением конечностей.

Взаимодействие рамы 1 с ведущим элементом 3 посредством тяги 4 обладает свойствами "передачи линейного момента", имеющей наивысший для мускульного транспорта КПД. Шарнирное соединение рамы 1 и опоры 2 обеспечивает постоянное совпадение момента приложенной силы с осевой линией тяги 4, что снижает энергетические потери и повышает КПД. Применение опоры 5 для голени с педалью 6 и боковыми упорами 7 обеспечивает жесткую фиксацию ведущего элемента 3 относительно ноги водителя и минимальное удаление ведущего элемента 3 относительно рамы 1, что позволяет соответственно уменьшить потери энергии на корректировку направления движения и сократить длину тяги 4 и также повысить КПД передачи. Регулировка длины тяги 4 с помощью механизма 8 позволяет достичь наиболее эффективной позиции водителя, обеспечивающей повышение КПД трансмиссии с учетом индивидуальных особенностей организма.

Следовательно, совокупность заявленных признаков обеспечивает уменьшение массы, повышение устойчивости, ресурса движителя и КПД трансмиссии мускульного транспортного средства.

При реализации предлагаемого устройства изготовлен велороллер массой 8 кг с посадочными диаметрами колес: управляемого 534 мм и ведущих 205 мм, обеспечивающими горизонтальное положение корпуса водителя на опоре при высоте груди над дорогой 72 см. Рама выполнена двухзвенной, звенья соединены с опорой подшипниками скольжения, установленными на стакан рулевой колонки. Руль оборудован подлокотниками. Опора с боковыми упорами для корпуса выгнута из стальной трубы, обтянута мягкой сеткой, снабжена подушками под грудь и лобковую кость и дополнена эластичным подбородником. На осях ведущих колес установлены коромысла с направляющими роликами, через которые пропущены тяги из стальной струны, одним концом закрепленные в канавках диаметром 50 мм алюминиевых шкивов, установленных на обгонные муфты колес, и снабженные специальными возвратными пружинами, а другим концом закрепленные на валиках механизмов регулировки длины тяги, выполненных в виде червячной передачи и укрепленных в выступах звеньев рамы. Опоры для голени с вилками ведущих колес и педалями выгнуты каждая из цельного листа дюраля толщиной 2,5 мм и снабжены ременными хомутами для фиксации на голени.

Средняя скорость велороллера на участке шоссе со сложным рельефом протяженностью 50 км составила 35 км/ч при развиваемой мощности прогулочной езды (в среднем около 75 Вт) и хорошей устойчивости.

Таким образом, проведенные испытания подтвердили высокие ходовые качества велороллера.

Использование: в транспортном машиностроении, а именно, в мускульных транспортных средствах. Сущность изобретения: рама 1 соединена с опорой 2 для водителя шарнирно, а с ведущим элементом 3 тягой 4 привода. Ведущий элемент 3 снабжен установленной на нем опорой 5 для голени водителя с педалью 6, оборудованной боковыми упорами 7 для стопы. Тяга 4 соединена с рамой 1 механизмом 8 регулировки и фиксации длины тяги. 1 ил.

ВЕЛОРОЛЛЕР, содержащий раму, связанную с опорой для водителя и ведущим элементом, и закрепленную на раме гибкую тягу привода, отличающийся тем, что рама соединена с опорой для водителя шарнирно, а с ведущим элементом тягой привода, ведущий элемент снабжен установленной на нем опорой для голени водителя с педалью, оборудованной боковыми упорами для стопы, а тяга соединена с рамой механизмом регулировки и фиксации длины тяги.