Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к роликовым конькам, которые могут быть использованы как для спорта, так и для передвижения человека по различным типам дорожных покрытий.
Известно устройство для передвижения человека (патент РФ №2107533, МПК А63С 17/02, опубл. 27.03.98) - [1], содержащее платформу, парные передние и задние колеса и тормозное устройство с использованием в качестве привода гибкой тяги, связанной с платформой, причем в качестве тормозного устройства установлен храповой механизм, платформа расположена между точками опоры колес с поверхностью качения, ось переднего колеса расположена над плюсной, а ось заднего колеса - за пяткой ноги человека, при этом расстояние между осями колес эквивалентно длине стопы человека.
В этом устройстве отсутствует привод для вращения колес и торможение происходит только с использованием ручного привода, а расположение оси передних колес над плюсной лишает возможности быстрого отделения ноги от рассматриваемого устройства в случае внезапного наезда на препятствие, что может привести к травмам. Кроме того, использование платформ с четырьмя колесами каждая, при диаметре колес для гравийной дороги 180...200 мм, как это следует из описания, обуславливает большие габариты двух тележек в сложенном состоянии, например, при размещении их друг над другом, поэтому при перемещении их в качестве груза пешим ходом транспортабельность весьма ограничена.
Известно устройство для передвижения (а.с. СССР №1757695, МПК А63С 17/00, опубл. 30.08.92) - [2], содержащее переднюю и заднюю оси с установленными на них колесами, по три на каждую ось, причем они выполнены коленчатыми и их свободные участки связаны попарно педалями, а сами оси связаны передачей зацепления.
В данном устройстве невозможно изменять передаточное отношение, а также невозможно выполнить шагающие движения, что создает неудобства при необходимости преодолевать препятствия в виде ступенек, выступов, канав и т.п. Кроме того, указанное устройство мало приспособлено для езды по криволинейным участкам дорог.
Известны роликовые коньки (а.с. СССР №1750718, МПК А63С 17/12, опубл. 30.07.92) - [3], принятые в качестве прототипа, содержащие смонтированные на основании ролики с обгонными муфтами, шарнирно установленную опору для ноги, кинематически связанную с задним роликом, ручной привод и тормоз, коньки имеют установленный в задней части на кронштейне опорный ролик, тормоз выполнен за одно целое с опорой для ноги, имеющей сквозные пазы, установленной с возможностью контакта ее нижней поверхности с задним роликом, а верхняя часть кронштейна размещена в пазах опоры для ноги.
В этом устройстве использование тросовой системы в качестве звена силового привода снижает к.п.д. передачи; невозможно изменять передаточное отношение; расположение плоскости ступни во всех положениях опоры для ноги выше плоскости, проходящей через оси роликов, делает положение ног неустойчивым, поэтому применение таких коньков возможно, в основном, спортсменами и мало приемлемо для человека без специальных навыков, кроме того, невозможно осуществить криволинейное движение без отрыва коньков от дороги, т.к. оси роликов выполнены неповоротными.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретения, заключается в следующем:
- расширение возможностей использования роликовых коньков широким контингентом населения различных возрастных групп и с различным состоянием здоровья, в том числе не имеющих навыков езды на роликовых коньках;
- экономичное использование энергии мышц;
- повышение безопасности в эксплуатации;
- повышение удобства при транспортировке и эксплуатации коньков;
- возможность использования роликовых коньков предлагаемой конструкции как транспортного средства, альтернативного велосипедам, которые громоздки и опасны при езде по дорогам с высокой интенсивностью движения, а также возможность комбинировать при движении по городу поездки на предлагаемых роликовых коньках с поездками в общественном или ином транспорте.
Технический результат достигается тем, что в роликовых коньках, содержащих смонтированные на основании ролики и средство для фиксации ноги, коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом и возможностью их разъединения.
Соединение оснований коньков друг с другом выполнено неподвижным и с возможностью разъединения или ограниченно подвижным и с возможностью разъединения или с возможностью изменения положения их относительно друг друга с сохранением неподвижности оснований коньков относительно друг друга в этих положениях и возможностью их разъединения.
Для соединения коньков друг с другом и их разъединения они снабжены устройством для блокировки коньков.
Роликовые коньки содержат шарнирно установленную опору для ноги, кинематически связанную, по крайней мере, с одним роликом посредством обгонной муфты, оснащены устройством для компенсации опрокидывающего момента.
Ролики расположены со смещением относительно опоры для ноги, при этом передний ролик расположен со смещением относительно опоры для ноги во внутреннюю сторону конька, а задний ролик - во внешнюю сторону конька.
Роликовые коньки оснащены тормозом, выполненным в виде педали, шарнирно сочлененной с опорой для ноги и с возможностью контакта ее боковой поверхности с задним роликом и фиксации педали в крайнем нижнем положении.
В роликовых коньках кинематическая связь опоры для ноги с задним роликом включает сдвоенную кулису, в одном пазу которой размещен ролик, связанный с опорой для ноги, в другом пазу - ролик, связанный с коромыслом, соединенным с зубчатым сектором, образующим зубчатую передачу с шестерней, связанной с обгонной муфтой. Роликовые коньки оснащены механизмом изменения передаточного отношения, выполненным в виде зубчато-реечного механизма, состоящего из размещенного на оси опоры для ноги диска-шестерни с рядом отверстий для двух фиксаторов, фиксирующих диск-шестерню относительно или основания или опоры для ноги, и рейки, закрепленной на водиле, установленном на опоре для ноги с возможностью перемещения вдоль нее, а на оси другого конца водила установлен ролик, входящий в паз сдвоенной кулисы, при этом фиксаторы связаны между собой и с нажимной ручкой управления, например, через гибкий тросик. Механизм изменения передаточного отношения дополнительно оснащен механизмом автоматического переключения положения фиксаторов с управлением этим механизмом посредством нажимной ручки.
Устройство для компенсации опрокидывающего момента выполнено в виде заднего дополнительного ролика, расположенного со смещением относительно опоры для ноги во внутреннюю сторону конька, при этом ось заднего дополнительного ролика расположена со смещением назад относительно оси заднего ролика, а установлен задний дополнительный ролик посредством подпружиненной подвески с возможностью его смещения и поворота в направлении движения, выполненной в виде торсиона. Задний дополнительный ролик может быть выполнен с возможностью поворота вокруг оси торсиона до переднего ролика.
В устройство для компенсации опрокидывающего момента введен передний дополнительный ролик, расположенный со смещением относительно опоры для ноги во внешнюю сторону конька, при этом нижняя точка переднего дополнительного ролика расположена выше нижних точек остальных роликов.
На основании неподвижно закреплен плотно облегающий ногу ботинок, являющийся устройством для компенсации опрокидывающего момента и одновременно средством для фиксации ноги.
Устройство для компенсации опрокидывающего момента выполнено в виде съемного шарнирно установленного на основании каждого конька рычага с рукояткой.
В роликовых коньках передний ролик выполнен с возможностью поворота, для чего они снабжены механизмом привода поворота переднего ролика посредством рукоятки на конце рычага, выполненной поворотной, и/или механизмом привода синхронного поворота передних роликов обоих коньков посредством выступа на торцовой части оси переднего ролика одного конька и углубления в торцовой части оси переднего ролика другого конька с возможностью их взаимной фиксации и расфиксации.
Устройство для блокировки коньков выполнено в виде выступа в основании одного конька и паза, ответного выступу, в основании другого конька. Выступ в основании одного конька и паз, ответный выступу, в основании другого конька выполнены с возможностью создания между ними момента пары сил, обеспечивающего повышенную силу трения при относительном смещении одного конька относительно другого. Паз, ответный выступу в основании другого конька, может быть снабжен подпружиненным фиксатором. Выступ в основании одного конька имеет два или более отверстий под фиксатор, расположенных в направлении движения.
Устройство для блокировки коньков выполнено в виде зубчатой рейки в основании одного конька и шестерни, установленной на основании другого конька, при этом шестерня установлена с моментом трения, исключающим ее свободное вращение, либо шестерня оснащена механизмом дискретного поворота на определенные углы, например, в виде шариковой защелки.
Устройство для блокировки дополнительно оснащено штырем на одном коньке и ответным ему пазом, выполненными в основании другого конька на высоте, отличной от высоты расположения выступа и ответного ему паза.
Устройство для блокировки коньков выполнено в виде магнита, закрепленного на основании одного конька, и якоря в основании другого конька.
Роликовые коньки снабжены дополнительным тормозным устройством в виде тормозного ролика, размещенного на рычаге устройства для компенсации опрокидывающего момента. Рычаги могут быть связаны между собой поперечным стержнем посредством подвижного соединения и оснащены багажником.
В роликовых коньках средство для фиксации ноги выполнено с возможностью самопроизвольной расфиксации при ударной нагрузке на конек. Передние и задние ролики снабжены щитками для защиты от грязи. Каждый конек может быть снабжен дополнительным немускульным приводом, например двигателем в виде тепловой машины или электроприводом
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Предлагаемая конструкция роликовых коньков представлена на фиг.1...44.
На фиг.1 изображен правый конек, вид сбоку с внутренней стороны ступни, на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, вид сверху без педали; на фиг.4 - разрез по В-В, показаны только диск-шестерня, водило с рейкой и ползуном и опора для ноги; на фиг.5 - вид спереди; на фиг.6 - вид А, т.е. вид на правый конек сбоку с наружной стороны ступни; на фиг.7 - место I (фиг.3), увеличено; на фиг.8 - разрез по Г-Г (фиг.1), увеличено; на фиг.9 - разрез по К-К (фиг.3); на фиг.10 - разрез по И-И (фиг.2), увеличено; на фиг.11 - разрез по З-З (фиг.2), увеличено; на фиг.12 - разрез по Е-Е, (фиг.6), увеличено; на фиг.13 - разрез по Ж-Ж (фиг.12); на фиг.14 - разрез по Б-Б (фиг.1), показана кинематическая связь между шестерней механизма привода поворота и передним роликом; на фиг.15 - разрез по Л-Л (фиг.2), повернуто и увеличено; на фиг.16 - устройство 66 для восприятия неуравновешенного момента вокруг оси поворота переднего ролика, в разрезе, увеличено; на фиг.17 - разрез по Д-Д (фиг.2), увеличено; на фиг.18 - разрез по М-М (фиг.17); на фиг.19 - вид сверху на правый и левый коньки, соединенные устройством для блокировки.
На фиг.20-34 изображены варианты выполнения устройства для блокировки коньков:
на фиг.20-23 - устройство для блокировки коньков, выполненное в виде Т-образной направляющей в основании одного конька и ответного паза в основании другого конька; на фиг.20 - место II (фиг.19), увеличено; на фиг.21 - место II перед блокировкой в момент, когда левый конек смещен вперед относительно правого конька; на фиг.22 - разрез по Н-Н (фиг.20), на фиг.23 - место II для случая, когда устройство для блокировки коньков выполнено с возможностью перемещения одного конька относительно другого на величину зазора «S»;
на фиг.24 - разрез по Н-Н (фиг.20), повернуто и увеличено - устройство для блокировки коньков дополнительно оснащено штырем на левом коньке и ответным ему пазом, выполненным в основании правого конька на высоте «Н», отличной от высоты расположения выступа и ответного ему паза, изображенных на фиг.20.
на фиг.25-26 - устройство для блокировки коньков, выполненное в виде выступа в основании одного конька и паза, ответного выступу, в основании другого конька, с возможностью создания между ними момента пары сил P1P2, обеспечивающего повышенную силу трения при относительном смещении одного конька относительно другого; на фиг.25 - разрез по Н-Н (фиг.20), повернуто - до возникновения перекоса основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька; на фиг.26 - то же при наличии перекоса;
на фиг.27-28 - устройство для блокировки, в котором выступ в основании одного конька имеет два или более отверстий под фиксатор, расположенных в направлении движения; на фиг.27 - место II (фиг.19); на фиг.28 - место II перед блокировкой в момент, когда левый конек смещен вперед относительно правого конька;
на фиг.29-31 - устройство для блокировки, выполненное в виде зубчатой рейки в основании одного конька и шестерни, установленной на основании другого конька, при этом шестерня оснащена механизмом дискретного поворота на определенные углы в виде шариковой защелки; на фиг.29 - место II (фиг.19), увеличено, в момент блокировки; на фиг.30 - то же в момент, когда левый конек смещен вперед относительно правого конька; на фиг.31 - разрез по O-O (фиг.29);
на фиг.32-34 - устройство для блокировки в виде магнита, закрепленного на основании одного конька, и якоря в основании другого конька; на фиг.32 - место II (фиг.19), увеличено, в момент блокировки; на фиг.33 - то же в момент, когда коньки друг от друга находятся на небольшом расстоянии в направлении, перпендикулярном направлению движения; на фиг.34 - вид II (фиг.32);
на фиг.35 - передние части роликовых коньков, снабженных механизмом привода синхронного поворота передних роликов обоих коньков посредством выступа на торцовой части оси переднего ролика левого конька и углубления в торцовой части переднего ролика правого конька, в момент взаимной фиксации выступа и углубления, при отсутствии взаимного смещения коньков; на фиг.36 - то же при смещении одного конька относительно другого в направлении движения на величину «X»; на фиг.37 - место III (фиг.35), увеличено»; на фиг.38 - то же в момент перед взаимной фиксацией выступа и углубления;
на фиг.39 - вид спереди на оба конька, соединенные поперечным стержнем и багажником; на фиг.40 - место IV (фиг.39) в разрезе, увеличено;
на фиг.41 - правый конек с немускульным приводом;
на фиг.42 - правый конек с немускульным приводом, выходной вал которого непосредственно связан с валом заднего ролика зубчатой передачей, а на основании неподвижно закреплен плотно облегающий ногу ботинок, являющийся устройством для компенсации опрокидывающего момента и одновременно средством для фиксации ноги;
на фиг.43 - правый конек в сложенном состоянии, т.е. со снятым рычагом (на фигуре не показано) и повернутым вокруг оси торсиона задним дополнительным роликом;
на фиг.44 - человек на коньках без поперечного стержня, в состоянии блокировки со смещением правого конька вперед относительно левого конька.
Перечень позиций элементов роликовых коньков представлен в Приложении 1.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В роликовых коньках каждый конек состоит из основания 1, в передней части которого на оси 2 расположен передний ролик 3, установленный на шарикоподшипниках 4. Ролик может быть установлен на неподвижной оси (не показано). В случае выполнения переднего ролика 3 с возможностью поворота, как показано на фиг.2, 5, ось 2 запрессована в поворотный кронштейн 5, соединенный шарнирно при помощи двух полуосей 6 с вилкой 7, выполненной как одно целое с основанием 1, а поворотный кронштейн 5 связан с механизмом привода поворота.
В задней части основания 1 на валу 8 закреплен задний ролик 9. В случае выполнения роликовых коньков с шарнирно установленной на оси 10 опорой для ноги 11, кинематически связанной, например, с задним роликом 9 посредством обгонной муфты 12, ведущее звено обгонной муфты 12 выполнено заодно с шестерней 13, а через его внутреннюю полость проходит вал 8, связанный с ведомым звеном обгонной муфты 12. Опора для ноги 11 может одновременно выполнять функцию педали (не показано).
Ролики 3 и 9 могут быть установлены так, что точки контакта их с дорожным покрытием будут расположены на линии, совпадающей с направлением движения, т.е. как при обычном однорядном расположении роликов (не показано). При расположении роликов 3 и 9 со смещением относительно опоры 11 для ноги передний ролик 3 установлен со смещением во внутреннюю сторону конька, задний ролик 9 установлен со смещением относительно опоры для ноги 11 во внешнюю сторону конька. При таком расположении роликов 3 и 9 точки контакта K1 переднего ролика 3 и К2 заднего ролика 9 с поверхностью дороги находятся на прямой K1К2, не совпадающей с направлением движения (фиг.2).
При оснащении роликовых коньков тормозом он может быть выполнен в виде педали 14, шарнирно сочлененной с опорой для ноги 11, и с возможностью контакта ее боковой поверхности с задним роликом 9 и фиксации педали 14 в крайнем нижнем положении, как показано на фиг.2, 15. В этом случае педаль 14 шарнирно установлена на опоре для ноги 11 посредством оси 15 (фиг.2), а в задней части опоры для ноги 11 выполнены два паза 16 (фиг.3, 10), в которые входят штыри 17, запрессованные в педаль 14. На нижней части штырей 17 установлена шайба 18 и стопорное кольцо 19, позволяющее воспринимать вертикальную нагрузку от педали 14 на опору для ноги 11 при подъеме педали. Длина пазов 16 обеспечивает возможность поворота педали 14 на небольшой угол вокруг оси 15. Шариковая защелка 20 обеспечивает фиксацию педали относительно опоры для ноги 11.
Педаль 14 может быть оснащена промежуточным элементом для ориентации наружного контура обуви относительно внутреннего контура педали (не показано). Такой промежуточный элемент может быть получен, например, путем заполнения зазора между внутренним контуром педали и наружным контуром обуви вспенивающейся пластмассой, которая после отвердевания сохраняет на педали внутреннюю полость, точно соответствующую данной форме обуви. При замене обуви старая пластмасса удаляется из полости педали и производится вновь заполнение указанного зазора вспенивающейся пластмассой.
С внешней задней стороны педаль 14 имеет выступ 21 (см. фиг.15), рядом с которым расположены зацеп 22, а под выступом 21 - упор 23, выполненные заодно с основанием 1.
Педаль 14 в крайнем нижнем положении расположена ниже осей роликов 3 и 9, как показано на фиг.1.
Для осуществления торможения педаль 14 с ее внешней стороны имеет выступ 24 (фиг.2), имеющий возможность контакта с задним роликом 9.
Педаль также оснащена средством для фиксации ноги в виде ремней 25 с застежками 26 (фиг.1). Средство для фиксации ноги может быть выполнено с возможностью самопроизвольной расфиксации при ударной нагрузке на конек, например, застежки 26 ремней 25 на «липучке», которые при больших растягивающих усилиях самопроизвольно расстегиваются.
Кинематическая связь опоры для ноги 11 с задним роликом 9 включает сдвоенную кулису 27 (фиг.3, 8, 9), в одном пазу 28 которой размещен ролик 29, связанный с опорой для ноги 11, в другом пазу 30 - ролик 31, связанный с коромыслом 32, соединенным посредством вала 33 со шпонками 34 и 35 с зубчатым сектором 36, образующим зубчатую передачу с шестерней 13 на ведущем звене обгонной муфты 12.
В случае оснащения коньков механизмом изменения передаточного отношения (МИПО) он выполнен в виде зубчато-реечного механизма, состоящего из размещенного на оси 10 опоры для ноги 11 диска-шестерни 37 с рядом отверстий 38, расположенных по окружности на обеих плоскостях диска-шестерни 37, для двух фиксаторов 39 и 40, фиксирующих диск-шестерню 37 относительно основания 1 или опоры для ноги 11, и рейки 41, закрепленной на водиле 42, установленном на опоре для ноги 11 с возможностью перемещения вдоль нее, а на другом изогнутом конце водила 42 установлен ролик 29, входящий в паз 28 сдвоенной кулисы 27 (фиг.4, 8, 9), при этом изогнутый конец водила 42 сочленен с опорой для ноги 11 посредством ползуна 42а, размещенного в пазу опоры для ноги 11 (фиг.4). Фиксаторы 39 и 40 связаны между собой посредством скобы 43 и втулки 43а, которая через гибкий тросик 44 связана с нажимной ручкой 45. Втулка 43а установлена на оси 10 с возможностью вращения вокруг нее и перемещения вдоль оси 10, т.е. втулка 43а и ось 10 образуют цилиндрическую пару.
МИПО может быть дополнительно оснащен механизмом автоматического переключения положения фиксаторов 39 и 40 при повороте опоры для ноги 11, например, от электромагнитного привода (не показано) с управлением этим механизмом посредством нажимной ручки 45.
Так как центр масс человека G при опоре на конек смещен относительно прямой K1К2, проходящей через точки контакта K1,К2 соответственно переднего и заднего роликов с поверхностью дороги, а также может дополнительно смещаться на величину «g» (фиг.2), возникает опрокидывающий момент, стремящийся повернуть конек относительно прямой K1K2 (опрокинуть), роликовые коньки снабжены устройством для компенсации опрокидывающего момента.
Такое устройство может быть выполнено, например, в виде заднего дополнительного ролика 46, расположенного со смещением относительно опоры для ноги 11 во внутреннюю сторону конька и со смещением его оси 47 назад относительно оси заднего ролика 9. Ось 47 может быть установлена неподвижно на основании 1 (не показано). Для уменьшения сопротивления движению в случае поворота коньков задний дополнительный ролик 46 установлен посредством подпружиненной подвески с возможностью его смещения и поворота в направлении движения. Подпружиненная подвеска может быть выполнена в виде торсиона 48 (фиг.2, 17), с одной стороны которого выполнен выступ 49, входящий в паз в основании 1 и воспринимающий крутящий момент, приложенный с другой стороны торсиона 48 от заднего дополнительного ролика 46 посредством плеча 50, шарнирно соединенного с вилкой 51 и жестко закрепленного на ступенчатой части 52 торсиона 48. Возможность смещения заднего дополнительного ролика 46 в вертикальном направлении достигается за счет угла закрутки торсиона 48 под действием вертикальной составляющей усилия, приложенного к заднему дополнительному ролику 46 со стороны дороги. Возможность поворота заднего дополнительного ролика 46 в направлении движения достигается шарнирным соединением вилки 51 с плечом 50 торсиона 48 и установкой пружины 53, закрепленной на вилке 51 со смещением «а» относительно оси шарнирного соединения (фиг.1).
Для обеспечения компактности коньков в сложенном состоянии (транспортабельности) задний дополнительный ролик 46 выполнен с возможностью поворота вокруг оси торсиона 48 до переднего ролика 3 (фиг.43). В этом случае торсион 48 выполнен с возможностью осевого смещения на величину, достаточную для того, чтобы выступ 49 торсиона 48 вышел из паза в основании 1, а его плечо 50 при этом освободилось от контакта с ограничителем 54, ограничивающим крайнее нижнее положение плеча 50 и, соответственно, заднего дополнительного ролика 46 (фиг.1). Для этого на оси торсиона 48 размещена подпружиненная серьга 55 с фигурным отверстием 55а, одна часть которого соответствует диаметру оси (цапфы) торсиона 48 и поэтому препятствует его осевому смещению, а другая часть отверстия 55а имеет увеличенный размер, позволяющий ступенчатой части 52 торсиона 48 войти в полость отверстия 55а и обеспечить возможность осевого смещения торсиона 48 (фиг.17, 18). Серьга 55 выполнена с возможностью горизонтального перемещения под действием усилия, приложенного от руки.
Для большей устойчивости коньков в устройство для компенсации опрокидывающего момента введен передний дополнительный ролик 56 с осью 57, расположенный со смещением относительно опоры для ноги 11 во внешнюю сторону конька. Нижняя точка переднего дополнительного ролика 56 расположена выше нижних точек остальных роликов 3, 9, 46 (фиг.5, 6) и поэтому имеет зазор «f» относительно дороги. Ось 57 может быть выполнена неподвижной (не показано).
Для уменьшения сопротивления движению в случае поворота коньков ролик 56 выполнен поворотным. Это достигается установкой оси 57 на поворотном кронштейне 58, ось вращения «и» которого выполнена со смещением вперед по отношению к оси 57 ролика на величину «d» (фиг.6). Кронштейн 58 имеет в верхней части ушко 59, к которому прикреплена пружина растяжения 60, которая другим концом закреплена на стойке 61, выполненной заодно с основанием 1.
Устройство для компенсации опрокидывающего момента может представлять собой плотно облегающий ногу ботинок 62, неподвижно закрепленный на основании 1 и являющийся одновременно средством для фиксации ноги (фиг.42).
Устройство для компенсации опрокидывающего момента может быть также выполнено в виде съемного шарнирно установленного на основании 1 каждого конька телескопического рычага 63 на полуосях 64 с рукояткой 65 (фиг.6).
При выполнении переднего ролика 3 с возможностью поворота коньки снабжены механизмом привода поворота переднего ролика 3 посредством поворотной на конце рычага 63 рукоятки 65, кинематически связанной с поворотным кронштейном 5 переднего ролика 3 (фиг.14). Механизм привода поворота снабжен устройством 66 для восприятия неуравновешенного момента вокруг оси поворота ролика 3, т.е. поворота на полуосях 6 (фиг.5).
Этот неуравновешенный момент возникает вследствие того, что точка K1 приложения силы сопротивления движению «F» к переднему ролику 3 смещена относительно оси поворота ролика на величину «L1» (фиг.2, 5).
Кинематическая связь между рукояткой 65 и поворотным кронштейном 5 для управления поворотом переднего ролика 3 состоит из следующих элементов. Рукоятка 65 посредством стержня 67, установленного в полости рычага 63 при помощи направляющих втулок 68, соединена с вилкой 69, в которой выполнены два паза 70 (фиг.10). В основании 1 запрессована втулка 71, в которой установлена ось 72 с шестерней 73. На верхней части оси 72 закреплен валик 74, в котором запрессован поводок 75. Ось поводка при вращении валика всегда находится в плоскости полуосей 64. Рычаг 63 при помощи вилки 76 с фиксатором 77 установлен на полуосях 64. Шестерня 73 образует с сектором 78 зубчатую передачу. Кинематическая связь между шестерней 73 и поворотным кронштейном 5 переднего ролика 3 выполнена в виде механизма, размещенного под основанием 1, и схематически представлена на фиг.14. Механизм может быть закрыт кожухом (не показано). Сектор 78 шарнирно связан при помощи тяги 79 с плечом 80 поворотного кронштейна 5. Устройство 66 для восприятия неуравновешенного момента вокруг оси поворота ролика 3 шарнирно связано с тягой 79 и сектором 78 и показано в разрезе на фиг.16.
Устройство 66 для восприятия неуравновешенного момента вокруг оси поворота ролика 3 состоит из штока 81 и корпуса 82, в который ввернута крышка 83 с ушком для шарнирного соединения с основанием 1. Внутри корпуса установлен с возможностью перемещения вдоль его оси цилиндр 84 с ввернутой в него крышкой 85. Цилиндр 84 подпирается относительно корпуса 82 пружиной сжатия 86, а внутри цилиндра размещен шток 81, часть которого выполнена с увеличенным диаметром, в виде упора, между упором и крышкой 85 установлена пружина сжатия 87.
Соединение оснований коньков друг с другом выполнено неподвижным и с возможностью разъединения или ограниченно подвижным и с возможностью разъединения или с возможностью изменения положения их относительно друг друга с сохранением неподвижности оснований коньков относительно друг друга в этих положениях и возможностью их разъединения.
Для соединения коньков друг с другом и их разъединения они снабжены устройством для блокировки коньков. На фиг.20-34 представлены варианты выполнения устройства для блокировки.
Устройство для блокировки выполнено в виде выступа в форме Т-образной направляющей 88 основания левого конька (фиг.20, 21, 22) и паза 89, ответного выступу, в выступающей части 90 основания 1 правого конька. Для предотвращения самопроизвольного выхода Т-образной направляющей 88 из паза 89, он снабжен фиксатором 91, подпружиненным с помощью пружины 92 (фиг.21). В этом случае при соединении коньков друг с другом обеспечивается неподвижность основания одного конька относительно другого.
В устройстве для блокировки выступ Т-образной направляющей 88 относительно боковой поверхностью фиксатора 91 расположен с возможностью образования зазора «S» (фиг.23), что обеспечивает ограниченную подвижность соединения оснований коньков друг с другом.
Устройство для блокировки может быть дополнительно оснащено штырем 93 на одном коньке (фиг.24) и ответным ему пазом 94, выполненным в основании 1 другого конька на высоте, отличной от высоты расположения выступа - Т-образной направляющей 88 и ответного ему паза 89, и составляет величину Н.
В устройстве для блокировки коньков выступ в виде Т-образной направляющей 881 в основании 1 левого конька и паз 891, ответный выступу 881, в основании 1 правого конька выполнены с возможностью создания между ними момента пары сил Р1, Р2, обеспечивающего повышенную силу трения при относительном смещении одного конька относительно другого (фиг.25-26). Момент пары сил P1, Р2 возникает при перекосе основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька вследствие появления двух линий контакта между Т-образной направляющей 881 и пазом 891, проекции которых на разрезе представлены точками с1 и с2 (фиг.26). Это обеспечивает соединение оснований коньков друг с другом с возможностью изменения положения их относительно друг друга с сохранением неподвижности оснований коньков относительно друг друга в этих положениях.
Все нижеприведенные варианты выполнения устройства для блокировки коньков также обеспечивают соединение оснований коньков друг с другом с возможностью изменения положения их относительно друг друга с сохранением неподвижности оснований коньков относительно друг друга в этих положениях.
В устройстве для блокировки коньков выступ 95 в основании 1 одного конька имеет два или более отверстий 96 под фиксатор 97, расположенных в направлении движения (фиг.27-28).
Устройство для блокировки коньков выполнено в виде зубчатой рейки 98 в основании 1 одного конька и шестерни 99, установленной на основании 1 другого конька (фиг.29-31). Шестерня 99 выполнена заодно с валом 100, установленным в основании 1 левого конька. Ширина «b» зубчатого венца шестерни невелика, т.е. b=(2...4)m, где «m» - модуль шестерни. Зубчатая рейка 98 закреплена неподвижно в пазу основания 1 правого конька. Паз выполнен сквозным.
Шестерня 99 может быть установлена с моментом трения, исключающим ее свободное вращение, за счет выполнения посадки вала 100 в отверстии основания 1 левого конька с натягом.
Шестерня 99 может быть оснащена механизмом дискретного поворота на определенные углы, например, в виде шариковой защелки 101. В этом случае на части вала, выполненной с увеличенным диаметром, расположены по окружности несколько углублений 102 под шариковую защелку 101. При этом коньки выполнены с возможностью изменения положения одного конька относительно другого с сохранением состояния неподвижности оснований 1 коньков относительно друг друга в этих положениях, обусловленного фиксацией положения вала 100 шариковой защелкой 101.
Устройство для блокировки коньков выполнено в виде магнита 103, закрепленного на основании 1 одного конька, и якоря 104 в основании другого конька (фиг.32-34). Постоянный магнит 103 вместе с двумя магнитопроводами 103а образует П-образную магнитную систему. В этом случае основание 1 каждого из коньков изготавливают из немагнитного материала, например из алюминиевого сплава.
Роликовые коньки могут быть снабжены механизмом привода синхронного поворота передних роликов обоих коньков посредством выступа 105 на торцовой части оси переднего ролика одного конька и углубления 106 в торцовой части переднего ролика другого конька с возможностью их взаимной фиксации и расфиксации (фиг.35-38).
Роликовые коньки снабжены дополнительным тормозным устройством в виде тормозного ролика 107, размещенного на рычаге 63 при помощи кронштейна 108 (фиг.6).
Рычаги 63 роликовых коньков могут быть связаны между собой поперечным стержнем 109, размещенным ниже уровня колен человека (фиг.39, 40). Для этого каждый из рычагов 63 выполнен с выступом 110 и втулкой 111, закрепленной на рычаге 63. Между выступом 110 и втулкой 111, с зазором между ними, установлена втулка 112 с внутренним отверстием в виде двух встречных конусов, обеспечивающим втулке 112, наряду с возможностью поворота вокруг рычага 63 вместе со стержнем 109, при необходимости, перекос относительно продольной оси рычага 63. В боковую поверхность втулки 112 ввернут винт 113 с закрепленным на нем диском 114 с рифлением, соединяющий втулку 112 посредством вставки 115 с полым поперечным стержнем 109, при этом вставка 115 закреплена неподвижно в стержне 109. Зазор между плоскостью диска 114 и торцом вставки 115, а также радиальный зазор между цилиндрической поверхностью винта 113 и отверстием во вставке 115 (не показан) обеспечивают возможность изменения расстояния между рычагами 63 обоих коньков для их свободного перемещения относительно друг друга.
Роликовые коньки могут быть оснащены багажником 116, установленным на поперечном стержне 109. Багажник выполнен, например, в виде складной сетчатой корзины, которая имеет выступающие части 117 в виде крючков. Для предотвращения колебаний багажника 116 с большой амплитудой вокруг стержня 109 при езде могут быть установлены две растяжки 118 из эластичного материала, связывающие боковые стенки багажника 116 с рычагами 63, как показано на фиг.39.
В роликовых коньках ролики 3 и 9 могут быть снабжены щитками для защиты от грязи (не показаны).
Каждый из коньков может быть снабжен немускульным приводом 119, например двигателем в виде тепловой машины или электроприводом. Привод 119 имеет небольшую мощность (0,2...0,5 кВт), небольшие габариты и размещен, например, на удлиненной части основания 1 за валом 8 заднего ролика 9, как показано на фиг.41. Выходной вал 120 немускульного привода соединен с валом 8 посредством дополнительной обгонной муфты 121.
Выходной вал 120 немускульного привода может быть непосредственно связан с валом 8 зубчатой передачей, как показано на фиг.42. В этом случае вал 8 выполнен заодно с зубчатым колесом 122, находящимся в зацеплении с шестерней выходного вала 120 немускульного привода, кинематическая связь опоры для ноги 10 с задним роликом 9 и сама опора 10 отсутствуют, а функцию опоры для ноги выполняет основание 1, на котором жестко закреплен, например с помощью заклепок (не показано), плотно облегающий ногу ботинок 62, неподвижно закрепленный на основании и являющийся одновременно средством для фиксации ноги и устройством для компенсации опрокидывающего момента. Передний 56 и задний 46 дополнительные ролики могут быть выполнены такого же диаметра, как и передний 3 и задний 9 ролики, и расположены соосно им (не показано). В этом случае схема расположения роликов соответствует обычной двухрядной схеме расположения роликов на роликовых коньках, известной в технике.
Роликовые коньки используют следующим образом.
Ногу человека в обуви устанавливают на педаль 14, разворачивают вместе с педалью 14 наружу пяткой, чтобы выступ 24 педали 14 вошел в соприкосновение с боковой поверхностью заднего ролика 9, при этом достигается торможение ролика 9, затем застегивают ремни 25. Возможно использование дополнительного (или вместо вышеуказанного) эффекта торможения за счет отклонения рычага 63 с помощью рукоятки 65 назад, пока тормозной ролик 107 не войдет в соприкосновение с роликом 9. При отклонении рычага 63 назад только под действием его силы тяжести, даже при отсутствии усилия руки, наблюдается эффект торможения.
Перед началом езды на коньках выполняется движение пяткой внутрь, чтобы вывести из контакта выступ 21 педали 14 с зацепом 22.
При подъеме пятки одной ступни, например правой, педаль 14 выполняет движение вместе со ступней, поворачиваясь вокруг оси 10 вместе с опорой 11 за счет связи через ось 15 и штыри 17 с шайбами 18 и стопорными кольцами 19 (фиг.2, 10). Вместе с опорой 11 перемещается ролик 29, связанный с опорой 11 посредством водила 42, и через сдвоенную кулису 27 посредством вала 33 поворачивает зубчатый сектор 36 в верхнее положение (показано штрихпунктирной линией на фиг.1), соответственно, вращение передается шестерне 13, но это вращение не передается заднему ролику 9, т.к. он связан с шестерней посредством обгонной муфты 12, ведущее звено которой выполнено заодно с шестерней 13.
При последующем опускании пятки ноги зубчатый сектор 36 поворачивается в нижнее положение, вращая через шестерню 13 обгонную муфту 12, вал 8 с задним роликом 9 в направлении движения. Опрокидывающий момент воспринимается при этом задним дополнительным роликом 46 и (или) рычагом 63, который человек удерживает при помощи рукоятки 65 в удобном для него положении, т.е. отклоняя его вперед или назад относительно оси «с» (фиг.12), но не допуская контакта тормозного ролика 107 с задним роликом 9.
Далее выполняют движение - подъем пятки другой, левой, ноги и последующий перенос веса тела на левую ногу с опусканием пятки, при этом приподнимают пятку правой ноги. Затем циклы движений повторяют, т.е. человек поочередно переносит вес своего тела с одной ступни на другую. Возможно движение накатом, когда каждая ступня ноги остается неподвижной относительно основания конька, и коньки катятся при этом по инерции, т.к. благодаря обгонной муфте 12 неподвижное состояние шестерни 46 не препятствует вращению заднего ролика 9.
Указанные выше движения могут быть совмещены или чередоваться с шагающими движениями.
При движении накатом достигается максимальная устойчивость, т.к. педаль 14 находится в крайнем нижнем положении, и нагрузка от веса человека передается через оси роликов 3 и 9, расположенные выше педали 14, т.е. опорная поверхность ступни человека находится ниже осей роликов 3 и 9.
При использовании коньков с передним дополнительным роликом 56 его нижняя точка обычно находится на расстоянии «f» от поверхности дороги (фиг.5), и только при потере человеком равновесия и связанным с этим наклоном конька ролик 56 входит в кратковременный контакт с дорогой, после чего равновесие восстанавливается и восстанавливается величина зазора «f». В связи с этим ролик 56 не оказывает значительного сопротивления движению.
Для того чтобы изменить направление движения, существуют три возможности. Первая - это поочередный подъем (отрыв) конька от дороги.
Вторая возможность заключается в управлении направлением движения за счет поворота переднего ролика 3 посредством вращения рукоятки 65 на каждом из коньков. Это вращение передается посредством стержня 67 на вилку 69 и поводок 75 (фиг.12), соединение которых образует поводковую муфту, способную передавать вращающий момент при углах отклонения от соосности вилки 69 и валика 74, в котором закреплен поводок, до 15 град, т.е. на такой же угол может быть отклонен от нейтрального положения рычаг 63 (фиг.6), что вполне достаточно при езде на коньках. Далее вращение поводка 75 с валиком 74 передается на шестерню 73, сектор зубчатый 78 (фиг.12, 14) и посредством тяги 79 на плечо 80 поворотного кронштейна 5, в котором на оси 2 (фиг.5) установлен передний ролик 3, т.е. происходит поворот ролика 3.
В случае поворота переднего ролика 3 правого конька в направлении, например, против часовой стрелки, необходимо преодолеть усилие сжатия пружины 87 устройства 66 (фиг.14, 16), при этом шток 81 переместится влево относительно цилиндра 84, а сам цилиндр останется неподвижным относительно корпуса 82.
При повороте ролика 3 правого конька по часовой стрелке шток 81 вместе с цилиндром 84 переместится вправо, преодолевая усилие сжатия пружины 86.
Аналогично управляют поворотом левого конька.
Третья возможность изменить направление движения появляется в том случае, если роликовые коньки снабжены механизмом привода синхронного поворота передних роликов обоих коньков посредством выступа 105 на торцовой части оси переднего ролика 3 одного конька и углубления 106 в торцовой части переднего ролика 3 другого конька (фиг.35, 37). Левый и правый конек совмещаются друг с другом так, чтобы их передние ролики 3 были расположены рядом друг с другом, а выступ 105 зашел в углубление 106 (фиг.37). При смещении, например, правого конька вперед относительно левого конька на величину «X» происходит синхронный поворот влево, т.е. против часовой стрелки, передних роликов 3 обоих коньков на один и тот же угол «α», как показано на фиг.36. При углах «α» не более 12-15 град увеличение расстояния между полуосями 6 передних роликов 3 обоих коньков не превышает десятых долей миллиметра и не оказывает заметного влияния на взаимную ориентацию передних роликов 3. Аналогично происходит поворот вправо при смещении левого конька вперед относительно правого конька.
При повороте каждого из коньков за счет поворота ролика 3, как было описано выше, в случае кратковременного контакта переднего дополнительного ролика 56 с дорогой по причине потери равновесия, ролик 56 сам ориентируется так, что его ось 57 становится перпендикулярной вектору скорости движения конька в точке контакта ролика 56 с дорогой. Это достигается за счет того, что ось вращения 57 и, соответственно, находящаяся под ней точка контакта ролика 56 с дорогой смещена назад относительно оси вращения «и» поворотного кронштейна 58 на величину «d» (фиг.6). Усилие пружины 60 подбирается таким, чтобы ролик 56 легко ориентировался в направлении движения. При отсутствии контакта ролика 56 с дорогой за счет пружины 60 восстанавливается его нейтральное положение, при котором ось 57 перпендикулярна продольной оси конька.
Для торможения ступню ноги с педалью 14 разворачивают наружу пяткой (на фиг.2 это положение педали показано штрихпунктирной линией), чтобы выступ 24 педали 14 вошел в соприкосновение с боковой поверхностью ролика 9. Разворот педали 14 происходит за счет поворота вокруг оси 15 (фиг.2), при этом штыри 17, закрепленные на педали 14, перемещаются вдоль пазов 16, выполненных в опоре для ноги 11 (фиг.10). Шариковая защелка 20 (фиг.11) обеспечивает надежную фиксацию педали 14 в режиме работы без торможения, т.е. без разворота пяткой наружу.
Другая или дополнительно к вышеуказанной возможность торможения заключается в отклонении рычага 63 одного или обоих коньков назад на такой угол, чтобы тормозной ролик 107 вошел в соприкосновение с поверхностью заднего ролика 9 и надавил на него с усилием, достаточным для торможения (на фиг.6 это положение показано штрихпунктирной линией).
Для варианта конструкции коньков с немускульным приводом 119, например двигателем внутреннего сгорания, выходной вал 120 которого непосредственно связан с валом 8 зубчатой передачей (фиг.42), торможение можно выполнить, выключив двигатель.
Во всех вариантах роликовых коньков торможение можно осуществить за счет поворота одного из коньков под углом к другому коньку, как это выполняют на обычных коньках при катании по льду. Для такого вида торможения нет необходимости оснащать роликовые коньки тормозом.
При необходимости оторвать ногу с коньком от поверхности дороги и поднять на значительную, более 50...80 мм, высоту, например для ходьбы по ступенькам, разворот ноги с педалью 14 пяткой наружу выполняют в ее крайнем нижнем положении. При этом достигается не только торможение за счет контакта выступа 24 с поверхностью ролика 9, но и постановка педали 14 на упор 23 (фиг.15) и взаимодействие выступа 21 педали 14 с зацепом 22. Это позволяет поднять ногу с коньком на любую высоту от дороги, т.к. педаль 14 будет неподвижной относительно остальной конструкции конька.
При езде по ровной дороге нагрузка на задний дополнительный ролик 46 невелика и составляет 10...15% от суммарной нагрузки на ролики 3 и 10. Это определяется тем, что расстояние от точки контакта заднего дополнительного ролика 46 с дорогой до прямой K1K2 (фиг.2) в несколько раз больше, чем расстояние от этой прямой до центра тяжести человека «G» даже в крайнем заднем положении. Однако при наезде задним дополнительным роликом 46 на какое-либо препятствие, возвышающееся над поверхностью дороги, нагрузка на ролики значительно перераспределяется, и в этот момент ролик 46 ввиду его малого диаметра может оказать значительное сопротивление движению. Чтобы избежать этого, задний дополнительный ролик 46 установлен посредством подпружиненной подвески, выполненной в виде торсиона 48 (фиг.1, 17), с возможностью смещения заднего дополнительного ролика 46 и поворота в направлении движения. При наезде на препятствие задний дополнительный ролик 46 под действием нагрузки со стороны дороги смещается вверх, а торсион 48 воспринимает посредством плеча 50 и шарнирно соединенной с плечом 50 вилки 51 крутящий момент от действия нагрузки со стороны дороги. При езде по ровной дороге начальный угол закрутки торсиона 48 определяется крайним нижним положением плеча 50, опирающегося на ограничитель 54 (фиг.1). При езде с поворотом возможность поворота заднего дополнительного ролика 46 в направлении движения достигается под действием боковой составляющей нагрузки на задний дополнительный ролик 46 со стороны дороги, которая вызывает поворот заднего дополнительного ролика 46 вместе с вилкой 51 вокруг оси шарнирного соединения вилки 51 с плечом 50 (фиг.1). При отсутствии боковой составляющей нагрузки на задний дополнительный ролик 46 со стороны дороги он восстанавливает свое нейтральное положение под действием усилия пружины 53.
При отсутствии на дороге препятствий в виде значительных углублений, выступов и неровностей наиболее рациональным является режим езды с использованием устройства для блокировки левого и правого коньков (фиг.20-34).
Устройство для блокировки коньков по варианту, показанному на фиг.20-22, работает следующим образом. Перед началом блокировки левая нога с коньком должна быть смещена вперед в направлении движения по отношению к правому коньку, а расстояние между коньками в направлении, перпендикулярном направлению движения, должно быть минимальным. В этом случае Т-образная направляющая 88 на левом коньке находится чуть впереди паза 89, расположенного в выступающей части 90 основания 1 правого конька с фиксатором 91, как показано на фиг.21. При дальнейшем резком движении правой ноги с коньком вперед (или левой - назад) Т-образная направляющая 88 отжимает фиксатор 91 и входит в паз 89, а фиксатор 91 принимает исходное положение, т.е. закрывается. Относительное положение Т-образной направляющей 88 на левом коньке и паза 89 с фиксатором 91 принимает вид, как показано на фиг.20. Так как устройство для блокировки является местом контакта коньков, находящимся на высоте от дороги, оно выполняет одновременно и функцию устройства для компенсации опрокидывающего момента относительно прямой K1К2 (фиг.2) каждого из коньков.
Усилие на пружине 92 фиксатора 91 выбирается таким, чтобы он мог раскрыться («отжаться») только при достаточно резком движении левого конька вперед по отношению к правому, или правого - назад по отношению к левому. В этом случае при соединении коньков друг с другом обеспечивается неподвижность основания одного конька относительно другого до того момента, пока не будет выполнено такое достаточно резкое движение.
Выполнение устройства для блокировки с возможностью ограниченного перемещения коньков относительно друг друга на величину, равную величине зазора «S» (фиг.23) между торцовой поверхностью выступа Т-образной направляющей 91 и боковой поверхностью фиксатора 91, позволяет уменьшить нагрузки на мышцы ног в режиме разгона, т.к. усилие трогания или усилие, определяющее ускорение движения, прикладывается к одному коньку с некоторым запаздыванием во времени по отношению к другому коньку, т.е. уменьшается экстремальная нагрузка на мышцы ног при разгоне.
При оснащении устройства для блокировки дополнительным штырем 93 (фиг.24), соединение коньков в состоянии блокировки приобретает дополнительную жесткость, вследствие этого положение человека на коньках становится более устойчивым.
В устройстве для блокировки коньков (фиг.25-26) момент пары сил P1, P2 возникает при перекосе основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька вследствие появления двух линий контакта между Т-образной направляющей 881 и пазом 891, проекции которых на разрезе представлены точками c1 и с2 (фиг.25). Перекос основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька человек может создать, смещая свой центр масс G как можно дальше от прямой K1K2, проходящей через точки контакта K1, К2 соответственно переднего 3 и заднего 9 роликов с поверхностью дороги (фиг.2). При этом увеличится опрокидывающий момент, стремящийся повернуть (опрокинуть) конек относительно прямой K1K2, а значит, увеличится вертикальная составляющая нагрузки на задний дополнительный ролик 46 и, соответственно, величина крутящего момента, приложенного к торсиону 48, вследствие этого увеличится угол закрутки торсиона 48, а основание 1 конька повернется на небольшой угол относительно прямой K1K2 таким образом, что задняя часть основания 1 со стороны устройства для блокировки (с внутренней стороны пятки ступни человека) переместится вниз и возникнет перекос основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька. Величина перекоса зависит от геометрии Т-образной направляющей 881 и паза 891 и практически не превышает 2-4 град. В этом случае при соединении коньков друг с другом обеспечивается как неподвижность основания одного конька относительно другого, так и возможность изменения положения одного конька относительно другого с сохранением неподвижности оснований коньков относительно друг друга в этих положениях. Для изменения положения одного конька относительно другого или их разъединения человек смещает свой центр масс G ближе к прямой K1К2, уменьшая величину перекоса до нуля, при этом исчезает момент пары сил P1, Р2 и вызванная этим моментом повышенная сила трения.
В устройстве для блокировки коньков (фиг.27-28) коньки совмещают так, чтобы фиксатор 97 зашел в одно из отверстий 96. В этом случае обеспечивается сохранение неподвижности оснований коньков относительно друг друга в разных положениях. Для изменения положения одного конька относительно другого человек создает усилие, направленное на смещение, например, левого конька относительно правого конька, при этом фиксатор 97 под действием бокового усилия, приложенного к его конусной поверхности со стороны соответствующего конусного отверстия 96 Т-образного выступа 95, отжимается, и левый конек смещается относительно правого конька на величину, равную расстоянию между конусными отверстиями 96, а фиксатор 97 входит в соответствующее отверстие 96, т.е. принимает исходное положение. Основания коньков вновь приобретают состояние неподвижности относительно друг друга в смещенном относительно друг друга положении. При езде со смещенным положением коньков увеличено расстояние между точками контакта с поверхностью дороги переднего ролика 3 конька, смещенного вперед (на фиг.44 это правый конек), и заднего дополнительного ролика 46 конька, смещенного назад (на фиг.44 - левый конек), что увеличивает продольную устойчивость при движении и снижает вероятность падения при возможном наезде на препятствие или резком торможении.
Устройство для блокировки коньков, выполненное по варианту, показанному на фиг.29-31, работает следующим образом. Перед началом блокировки левая нога с коньком должна быть смещена или вперед в направлении движения по отношению к правому коньку, как показано на фиг.30, или назад (на фиг. не показано), а расстояние между коньками в направлении, перпендикулярном направлению движения, должно быть минимальным. При дальнейшем резком движении правой ноги с коньком вперед (или левой - назад) шестерня 99 входит в паз основания 1 правого конька и, преодолевая момент трения, исключающий ее свободное вращение, т.е. повышенный момент трения, и, вращаясь, входит в зацепление с зубчатой рейкой 98. Так как ширина «b» зубчатого венца шестерни 99 невелика (фиг.31), то небольшая непараллельность основания 1 одного конька относительно основания 1 другого, возможная из-за неточной ориентации одной ноги человека относительно другой, не препятствует зацеплению шестерни 98 с рейкой 99. После снятия человеком усилия, направленного на смещение одного конька относительно другого, или уменьшения этого усилия до значений, которые могут быть уравновешены повышенным моментом трения вала 100 относительно своей оси вращения, шестерня 99 становится неподвижной относительно основания 1 левого конька, т.е. соединением коньков друг с другом обеспечивается неподвижность основания 1 одного конька относительно другого. При необходимости человек может вновь приложить усилие, направленное на смещение одного конька относительно другого и достаточное для преодоления повышенного момента трения шестерни 99 относительно своей оси вращения, в результате изменится положение одного конька относительно другого, а после уменьшения человеком усилия основания 1 коньков примут состояние неподвижности относительно друг друга.
При оснащении шестерни 99 механизмом дискретного поворота на определенные углы в виде шариковой защелки 101 (фиг.30) величины возможного смещения оснований коньков относительно друг друга являются дискретными и определяются углом между соседними углублениями 102 на части вала 100, выполненной с увеличенным диаметром. При работе такого механизма обеспечивается возможность изменения положения основания одного конька относительно другого с сохранением неподвижности оснований коньков относительно друг друга в этих положениях, обусловленной фиксацией положения вала 100 шариковой защелкой 101. Кроме того, данный вариант устройства для блокировки наиболее целесообразен для управления механизмом привода синхронного поворота передних роликов обоих коньков посредством выступа 105 на торцовой части оси переднего ролика одного конька и углубления 106 в торцовой части переднего ролика другого конька. В этом случае перед началом блокировки левая нога с коньком должна быть смещена или вперед в направлении движения по отношению к правому коньку, как показано на фиг.30, или назад (не показано), а расстояние между коньками в направлении, перпендикулярном направлению движения, должно быть минимальным, но при этом необходимо выдержать небольшую непараллельность основания 1 одного конька относительно основания 1 другого, обусловленную увеличенным расстоянием между передними роликами 3 обоих коньков из-за несовпадения выступа 105 на торцовой части оси переднего ролика одного конька и углубления 106 в торцовой части переднего ролика другого конька, вызванного смещением одного конька относительно другого. Далее, после выполнения движения правой ноги с коньком вперед (или левой - назад), шестерня 99 входит в паз основания 1 правого конька и, вращаясь, входит в зацепление с зубчатой рейкой 98, при этом коньки принимают положение, в котором задние дополнительные ролики 46 обоих коньков находятся друг против друга. После этого поворотом ступни левой или правой ноги на небольшой, 1-3 град, угол, совмещают выступ 105 на торцовой части оси 2 переднего ролика 3 одного конька и углубление 106 в торцовой части оси 2 переднего ролика другого конька, как показано на фиг.35 и 37, при этом обеспечивается фиксация взаимного положения передних роликов 3 обоих коньков. При выполнении смещения одного конька относительно другого произойдет синхронный поворот передних роликов 3 обоих коньков на один и тот же угол, как было описано выше и показано на фиг.36. Движения, необходимые для разъединения коньков, выполняют в обратной последовательности.
В устройстве для блокировки коньков (фиг.32-34) для блокировки нет необходимости выполнять смещение одного конька относительно другого в направлении движения. Достаточно сблизить коньки так, чтобы якорь 104 в основании 1 одного конька соприкоснулся с П-образной магнитной системой из магнита 103 и двух магнитопроводов 103а в основании 1 другого конька. В результате этого магнитный поток, обозначенный на фиг.32 магнитными силовыми линиями «Ф», пройдет через якорь 104, т.е. замкнется через него, и возникнет сила притяжения между двумя магнитопроводами 103а и якорем 104, которая вызовет силу трения в случае приложения человеком усилия, направленного на смещение одного конька относительно другого в направлении движения. Прикладывая усилие, большее, чем сила трения, человек может изменить положение одного конька относительно другого. После снятия усилия или его уменьшения до величины, меньшей, чем сила трения, сохраняется состояние неподвижности коньков относительно друг друга. Для разъединения коньков есть две возможности. Первая возможность заключается в смещении человеком коньков относительно друг друга в направлении движения на величину, достаточную для смещения якоря 104 вдоль плоскости контакта с магнитопроводами 103а до разрыва контакта. Вторая возможность заключается в смещении человеком задней части коньков относительно друг друга в направлении, перпендикулярном направлению движения и направленном на разъединение коньков, на величину 8-12 мм с усилием, достаточным для преодоления силы притяжения между якорем 104 и магнитопроводами 103а. При такой величине воздушного зазора между якорем 104 и магнитопроводами 103а сила притяжения между ними будет исчезающе малой и коньки будут разъединены.
При езде на коньках в состоянии блокировки движения ног человека подобны тем движениям, когда он «переминается» с ноги на ногу. При этом усилие движения от конька, на котором приложен вращающий момент к заднему ролику 9, передается непосредственно через устройство для блокировки на другой конек, т.е. без участия усилия мышц ног человека, что значительно снижает утомляемость и позволяет совершать поездки на значительные расстояния без «лишних» затрат сил. Наличие зазора «S» позволяет уменьшить нагрузки на мышцы ног в режиме разгона, т.к. момент трогания с места или момент, определяющий ускорение движения, прикладывается к ролику одного конька с некоторым запаздыванием во времени по отношению к другому коньку, т.е. уменьшается экстремальная нагрузка на мышцы ног при разгоне.
При выполнении средства для фиксации ноги с возможностью самопроизвольной расфиксации при ударной нагрузке на конек (не показано), при внезапном наезде на значительное препятствие произойдет расфиксация ноги с коньком и ступня человека беспрепятственно переместится вперед по отношению к коньку, т.к. передний ролик 3 с осью 2 расположены сбоку от траектории движения ступни при расфиксации и не будут препятствовать движению ступни. Это позволит в экстремальных ситуациях избежать травм.
Для езды по участкам дорог с различными уклонами коньки снабжены механизмом изменения передаточного отношения (МИЛО), который работает следующим образом.
При неизменном передаточном отношении фиксатор 40 (фиг.7) постоянно находится в одном и том же отверстии 38 (из нескольких возможных) диска-шестерни 37. При повороте педали 14 с опорой для ноги 11 с размещенным в ней водилом 42 вокруг оси 10 вместе с ними поворачивается и диск-шестерня 37, поэтому относительное положение диска-шестерни 37 и рейки 41 с водилом 42 и установленном на нем роликом 29 не меняется, а расстояние «R» от центра оси 10 до центра ролика 29 (фиг.1, 8) остается неизменным. Хотя расстояние «е» между осями роликов 29 и 31 при нажатии на педаль изменяется в силу заданной кинематической связи сдвоенной кулисы 32 с роликами 29 и 31, это изменение носит циклический характер, т.е. повторяется в каждом цикле нажатия на педаль, поэтому такое изменение не позволяет каким-либо заданным способом изменять передаточное отношение в разных циклах.
При необходимости изменить передаточное отношение, например, в сторону его увеличения человек при нижнем положении педали 14 нажимает рукой нажимную ручку 45 на рычаге 63 (фиг.6) от этого движения посредством гибкого тросика 44 (фиг.3, 7) втулка 43а перемещается вдоль оси 10 в сторону переднего ролика 3 (на фиг.7 - в направлении стрелки вниз), в этом же направлении перемещаются фиксатор 39, скоба 43 и фиксатор 40, при этом фиксатор 40 выходит из отверстия диска-шестерни 37, а фиксатор 39 входит в отверстие с другой стороны диска-шестерни 37. Далее, при нажатой ручке 45 человек приподнимает пятку с педалью 14 вверх, поворачивая ее и опору 11 в верхнее положение. При этом движении диск-шестерня 37 остается неподвижным, а рейка 41 с водилом 42 и роликом 29, находясь в зацеплении с шестерней диска-шестерни 37 и поворачиваясь вместе с опорой для ноги 11, изменяет свое положение относительно оси 10 и диска-шестерни 37, расстояние «R» между центрами ролика 29 и оси 10 уменьшается (на фиг.8 ролик 29 смещается при этом влево, т.е. в направлении стрелки), тем самым увеличивается передаточное отношение.
В верхнем положении педали 14 человек отпускает нажимную ручку 45, скоба 43 под действием пружины возвращается в исходное положение, перемещая вместе с собой втулку 43а и фиксаторы 39 и 40 в положение, показанное на фиг.3, и 7, т.е. фиксатор 40 входит в одно из отверстий диска-шестерни 37, а фиксатор 39 выходит из отверстия с другой его стороны.
При необходимости еще более изменить передаточное отношение в сторону увеличения человек повторяет цикл движений, связанный с нажатием ручки 45, как описано выше.
При необходимости уменьшить передаточное отношение человек нажимает ручку 45 в верхнем положении педали 14, а отпускает ее в нижнем положении педали 14. В этом случае водило 42 с роликом 29 изменяют свое положение относительно диска-шестерни 37 таким образом, что расстояние «R» между центрами ролика 29 и оси 10 увеличивается, вследствие чего уменьшается передаточное отношение.
Во время езды человек может свободно отклонять рычаг 63 вперед или назад, как это удобно для езды и в зависимости от положения ног, и это отклонение никак не повлияет на положение поводка 75 и, соответственно, переднего ролика 3, выполненного с возможностью поворота.
При езде на коньках без рычагов 63 поворотный кронштейн 5 переднего ролика 3 фиксируется в одном положении с помощью фиксатора (не показано), а нажимная ручка 45 устанавливается на дополнительной съемной стойке на высоте 400...600 мм от основания 1 (не показано). При необходимости изменить передаточное отношение человек наклоняется или приседает, снимая нажимную ручку 45 с гибким тросиком 39 со стойки, и за счет нажима ручки 45 изменяет передаточное отношение, после чего устанавливает ручку 45 в прежнее положение - на стойку, а руки человека остаются свободными.
При использовании коньков с рычагами 63 они могут быть связаны между собой поперечным полым стержнем 109 посредством шарниров (фиг.39, 40) и размещенным ниже уровня колен человека. Такая связь увеличивает устойчивость при движении и позволяет обойтись без передних дополнительных роликов 56. Выполнение связи между рычагами 63 и поперечным полым стержнем 109 в виде конструкции, представленной на фиг.40, обеспечивает достаточную подвижность коньков относительно друг друга и не создает значительных неудобств при передвижении, за исключением ходьбы по ступенькам. Такая подвижность обеспечивается шарнирным соединением самих рычагов 63 с основаниями 1 правого и левого коньков, наличием осевых и радиальных зазоров между втулкой 112 и рычагом 63 с выступом 110 и неподвижной втулкой 111, а также геометрией внутренней поверхности втулки 112, представленной на фиг.40.
При оснащении коньков багажником 116, установленным на поперечном стержне 109, человек может разместить в нем необходимую ручную кладь, размеры которой ограничены размером багажника и амплитудой перемещения ног при езде.
При оснащении каждого из коньков немускульным приводом 119, например, в виде тепловой машины или электропривода возможны поездки на коньках на значительные расстояния, определяемые массой энергоносителя, размещаемого на коньках. Эксперименты показали, что изменение массы каждого из коньков от 2,5 до 8 кг незначительно влияет на ощущение силы тяжести на ногах, особенно при использовании устройства для блокировки коньков. Дополнительное использование силы рук с помощью рычагов 63 при подъеме ноги с коньком над уровнем дороги позволяет, при необходимости, увеличить массу каждого из коньков до 12 кг.
Предлагаемая конструкция роликовых коньков позволяет, при наличии устройства для компенсации опрокидывающего момента в виде дополнительных передних 56 и задних 46 роликов и рычагов 63, овладеть техникой езды на коньках даже той части населения, которая не владеет никакими навыками бега на коньках, езды на велосипеде и т.п., т.е. не имеет никакой спортивной подготовки, при этом к состоянию здоровья предъявляются минимальные требования - элементарное чувство равновесия, как при обычной ходьбе, и скорость реакции на опасность, позволяющая вовремя применить торможение.
При достижении достаточных навыков езды на предлагаемых коньках можно ездить без установки рычагов 63, а также без передних дополнительных роликов 56.
По окончании езды на коньках, если был использован поперечный стержень 109, он отделяется от рычагов 63 посредством выворачивания винта 113 из втулки 112 за счет вращения закрепленного на нем диска 114 с рифлением. Затем отворачиваются фиксаторы 77 (фиг.12), рычаги 63 со стержнями 67 внутри отсоединяются от основания 1 и телескопически складываются (не показано). Далее серьга 55 оттягивается назад, а задний дополнительный ролик 46 вместе с торсионом 48 смещается вдоль его оси во внутреннюю сторону конька, чтобы плечо 50 торсиона 48 освободилось от контакта с ограничителем 54, а выступ 49 торсиона 48 вышел из паза в основании 1 конька и не препятствовал вращению торсиона 48, после чего задний дополнительный ролик 46 поворачивают вокруг оси торсиона 48 до переднего ролика 3, как показано на фиг.43.
После этого коньки складываются друг с другом. Расположение двух роликов 3 и 9 на основании со смещением относительно опоры для ноги каждого конька и выполнение заднего дополнительного ролика 46 с возможностью поворота вокруг оси торсиона 48 до переднего ролика 3 обеспечивают минимальные габариты коньков в сложенном состоянии и позволяют уложить их в дорожную сумку (не показано), удобную для транспортировки пешим ходом или в общественном или ином транспорте.
Сборка коньков производится в обратном порядке, но с той особенностью, что при установке рычага 63 со стержнем 67 и закрепленной на нем вилкой 69 необходимо при помощи рукоятки 65 развернуть вилку 69 в определенное положение, соответствующее положению поводка 75, чтобы он вошел в пазы 70 вилки 69 (фиг.12, 13). Таким образом, предлагаемые роликовые коньки обладают следующими преимуществами.
1) Выполнение роликовых коньков с возможностью соединения друг с другом и возможностью их разъединения позволяет значительно снизить нагрузку на мышцы ног.
2) Возможность изменять положение основания одного конька относительно другого с сохранением неподвижности оснований коньков относительно друг друга в смещенном положении увеличивает продольную устойчивость при движении человека и снижает вероятность падения при наезде на препятствие или при резком торможении.
3) Наличие механизма изменения передаточного отношения позволяет человеку выбрать оптимальный по нагрузке на мышцы ног режим езды, учитывающий возможный уклон дороги, направление ветра и т.д.
4) Выполнение переднего ролика с возможностью поворота позволяет человеку изменять направление движения без отрыва коньков от дороги, с минимальными затратами энергии.
5) Расположение опорной поверхности ступни человека ниже осей роликов 3 и 9 при движении накатом увеличивает устойчивость.
6) Использование в силовом приводе зубчатой передачи вместо тросовой системы увеличивает к.п.д. передачи и ее надежность.
7) Многовариантность использования коньков - с шарнирно установленными рычагами 63 или без них, с поперечным стержнем 109 или без него, с одним или двумя дополнительными роликами 46 и 56 - позволяет каждому человеку выбрать наиболее удобный режим эксплуатации, учитывающий его физическое состояние, возраст, опыт езды, состояние дороги и дальность поездки.
8) Расположение роликов 3 и 9 со смещением относительно опоры для ноги 11 (и соответственно педали) и выполнение заднего дополнительного ролика 46 с возможностью поворота вокруг оси торсиона 48 обеспечивают минимальные габариты коньков в сложенном состоянии, что делает их удобными для транспортировки.
9) Использование двух видов торможения - ногой с помощью педали 14 с выступом 21 и рукой с помощью тормозного ролика 107, установленного на рычаге 63, а также выполнение средства для фиксации ноги с возможностью самопроизвольной расфиксации при ударной нагрузке повышают безопасность эксплуатации.
10) Оснащение коньков немускульным приводом 119, например, в виде тепловой машины позволит совершать поездки на коньках на значительные расстояния.
11) Возможность устанавливать багажник 116 на поперечный стержень 109 позволяет человеку перевозить груз габаритом до 450×350×150 мм.
С учетом вышеизложенного предлагаемые роликовые коньки могут быть использованы как транспортное средство, альтернативное велосипедам, а с использованием немускульного привода - альтернативное мопедам, а также как спортивное средство.
Источники информации
1. Описание к патенту РФ №2107533, МПК А63С 17/02, опубликовано 27.03.98.
2. Описание изобретения к авт. свид. СССР №1757695, МПК А63С 17/00, опубликовано 30.08.92.
3. Описание изобретения к авт. свид. СССР №1750718, МПК А63С 17/12, опубликовано 30.07.92.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| РОЛИКОВЫЕ КОНЬКИ (ВАРИАНТЫ) | 2004 |
|
RU2301100C2 |
| РОЛИКОВЫЕ КОНЬКИ (ВАРИАНТЫ) | 2005 |
|
RU2295992C2 |
| РОЛИКОВЫЕ КОНЬКИ | 2003 |
|
RU2252809C2 |
| РОЛИКОВЫЕ КОНЬКИ | 1990 |
|
RU2067481C1 |
| РОЛИКОВЫЕ КОНЬКИ | 1991 |
|
RU2010584C1 |
| РОЛИКОВЫЙ КОНЕК | 2008 |
|
RU2474459C2 |
| Роликовые коньки | 1980 |
|
SU1284573A1 |
| Роликовые коньки | 1976 |
|
SU1248624A1 |
| ПЕДАЛЬНЫЙ ПРИВОД | 2003 |
|
RU2274576C2 |
| РОЛИКОВЫЕ КОНЬКИ | 2004 |
|
RU2252051C1 |
Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к роликовым конькам, которые могут быть использованы как для спорта, так и для передвижения человека по различным типам дорожных покрытий, а также могут быть использованы как транспортное средство, альтернативное велосипедам. В роликовых коньках, содержащих смонтированные на основании ролики и средство для фиксации ноги, коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом и возможностью их разъединения посредством выступа в основании одного конька и паза, ответного выступу, в основании другого конька, при этом выступ и паз выполнены с возможностью создания между ними момента пары сил, обеспечивающего повышенную силу трения при смещении одного конька относительно другого. В другом варианте выполнения коньков паз оснащен подпружиненным фиксатором, а выступ имеет два или несколько отверстий под фиксатор. Еще в одном варианте выполнения коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом и возможностью их разъединения посредством зубчатой рейки в основании одного конька и шестерни, установленной на основании другого конька. В следующем варианте коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом и возможностью их разъединения посредством магнита, закрепленного на основании одного конька, и якоря в основании другого конька. Изобретение обеспечивает экономичное использование энергии мышц, повышение безопасности при эксплуатации и удобства пользования. 4 н. и 74 з.п. ф-лы, 44 ил.
| US 4133546 А, 09.06.1979 | |||
| US 3436088 A, 01.04.1969 | |||
| US 5165708 A, 24.11.1992 | |||
| Устройство для передвижения | 1990 |
|
SU1757695A1 |
