ШАТУН Российский патент 1998 года по МПК B62M3/04 

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к машинам с педальным механизмом, приводимым в действие мускульной силой ног человека.

При использовании известного педального механизма усилие передается ногами попеременно только в передней половине окружности - рабочий ход педали, на вторую половину окружности приходится холостой ход педали.

Однако биомеханические характеристики движения нижних конечностей и силовые характеристики человека не вполне соответствуют круговым движениям известного педального механизма. (Аруин А.С., Зациорский В.М. Экономическая биомеханика. - М.: Машиностроение. 1989. с.52.)
Сейчас установлено, что усилие ног, например велосипедиста, наимение эффективно в тот момент, когда шатуны проходят через вертикальное положение - мертвую точку, а наиболее эффективно сразу после прохождения мертвой точки при движении ноги вниз.

Учитывая это обстоятельство специалисты американской фирмы "Дерхем байсеклз" (Лос-Анджелес) установили на велосипеде эллиптическую ведущую звездочку, увязав ее большую ось с положением шатуна, что позволяет шатуну быстрее проходить мертвую точку и дальше оставаться в "сильном" положении.

Благодаря такому решению велосипедист меньше утомляется. (Machine Design 1974 N 3)
Согласно сообщению ленинградской газеты "Смена" от 21.07.87 в статье "Как стать Эдисоном" с. 2 эффект велосипедной передачи при использовании эллиптической звездочки повышается на пятнадцать процентов.

На представленной болгарскими исследователями сравнительной диаграмме наглядно зафиксировано более плавное изменение крутящего момента и воспринимаемых ногой усилий при использовании эллиптической звездочки. (Журнал "Моделист-конструктор" 1982, N 7-8, с.47, 48).

Однако известное решение предназначено исключительно для цепной передачи с шатуном, выполненным в виде одной детали. Хотя педальный механизм используется значительно шире, например с коническим шестеренчатым приводом или непосредственно устанавливается на движитель (ротор) водяного велосипеда. (Богданов В. В., Попова С.Н. История обыкновенных вещей. - М.: Пресс, 1992, с.140, 141).

Приведен еще один пример, когда современный оригинальный велосипед, изготовленный в Японии, на котором педальный механизм через цилиндрическую шестерню вращает заднее колесо. (Газета "Социалистическая индустрия" от 19.11.89 на рисунке под названием "Не веря собственным глазам").

В приведенных примерах использование звездочки исключено. Известен шатун, содержащий стержень и две головки с обоих концов: основную и педальную, стержень имеет шарнир для вращения головки педали и ограничитель для ее перемещения. Обе головки стержня подпружинены. Известная конструкция шатуна не предусматривает индивидуальную регулировку длины шатуна. (FR, 2603862, B 62 M 1/02, 1988).

В задачу изобретения входило, учитывая биомеханические характеристики движения и силовые характеристики нижних конечностей человека, расширить сферу использования шатуна независимо от применения силового педального привода.

Существенными признаками изобретения являются следующие:
стержень шатуна имеет шарнир и ограничитель поворота второй части на угол 55^o;
ограничитель выполнен в виде прямоугольной трубки с прорезью и закреплен винтами с возможностью перестановки для регулировки длины шатуна.

Технический результат от использования изобретения:
предусмотрена возможность регулировки длины шатуна с учетом антропометрических размеров пользователя;
изготовить шатун можно в кустарных условиях.

На фиг. 1 изображен шатун; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.

Шатун содержит основную головку 1, устанавливаемую на ведущей оси педального механизма, и часть стержня, на котором двумя винтами 2 закреплен ограничитель 3 в виде прямоугольной трубки на оси 4 шарнира, допускающий вращение только вокруг общей оси 4. Это не исключает возможности изготовления единой детали основной головки 1 вместе с ограничителем 3. На оси шарнира 4 вращается головка педали 5, на которой имеется резьбовое отверстие для крепления педали.

Шарнирная часть головки педали 5 имеет специальную конфигурацию, ограничивающую поворот головки педали на угол примерно 55^o, и проходит в прорезь ограничителя 3. На боковых частях обоих частей стержня имеются ушки для закрепления концов пружины 6 растяжения. Это не исключает возможность установки на оси шарнира 4 пружины кручения.

Принцип работы шатуна.

При использовании педального механизма усилие передается попеременно ногами. Однако при прохождении педали вместе с головкой педали 5 через вертикальную ось нога нагружает педаль, которая, получив свободу, растягивает пружину 6 и увеличивает длину шатуна, позволяя длинному шатуну быстрее выходить из мертвой точки и дальше оставаться в длинном варианте в "сильном" положении. В нижнем положении педали уменьшается усилие ноги и пружина 6 растяжения возвращает головку педали 5 в исходное положение. И нога следует на педали на коротком шатуне в холостом режиме. Переставляя винты 2, можно регулировать длину шатуна с учетом индивидуальных антропометрических данных водителя. \\2 При торможении педалями, например велосипеда, шарнирный шатун незначительно увеличивает время торможения. Но это не исключает надежное использование других типов тормозов, например, ручного тормоза, для данного вида транспорта.

Изобретение относится к машинам с педальным механизмом. Шатун, содержащий стержень с двумя головками, соответственно основной и головкой педали, расположенными с обеих его концов, стержень выполнен из двух подпружиненных частей, связанных между собой шарнирно для вращения головки педали и ограничитель, выполненный в виде прямоугольной трубки с прорезью и закрепленный винтами с возможностью перестановки для регулировки длины шатуна на основной головке для взаимодействия со стержнем головки педали выполненной с возможностью ограничения ее поворота на угол 55^o, для расширения сферы использования шатуна независимо от применения педального привода. 2 ил.

Шатун, содержащий стержень с двумя головками - основной и головкой педали, расположенными с обеих его концов, выполненный из двух подпружиненных частей, связанных между собой шарнирно для вращения головки педали, и ограничитель, отличающийся тем, что ограничитель выполнен в виде прямоугольной трубки с прорезью и закреплен винтами с возможностью перестановки для регулировки длины шатуна на основной головке для взаимодействия со стержнем головки педали, выполненной с возможностью ограничения ее поворота на угол 55^o.