Велосипед

 

Изобретение относиться к машиностроению, транспорту, в частности к велостроению. Сущность изобретения: для повышения эксплуатационных возможностей велосипеда колесо-двигатель с каждой стороны имеют передние и задние опоры, соединенные пластинами закрепленные на осях для крепления передней и цепной вилок. Для крепления к опорам перья передней вилки удлинены и к ним добавлены стойки с наконечниками, а перья цепной вилки укорочены и к их наконечникам добавлена замкнутая верхняя опора с пазами крепления. Колесо-двигатель имеет два режима работы без нагрузки и с нагрузкой. В режиме без нагрузки вес велосипеда, без колес-двигателей, воспринимают стаканы опор и, не преодолевая жесткости пружин опор, через пластины передают вес осям и поэтому не создается момент силы для вращения колеса-двигателя. При нагрузке велосипеда велосипедистом или грузом, или тем и другим вес преодолевает жесткость пружин, перемещает штоки в задних опорах до контакта с упором и предотвращает вращение пластин с осями, а в передних опорах до контакта с кольцами, закрепленными соосно осей, воздействуют на них и создается момент силы для вращения колеса-двигателя и движения велосипеда или другого транспортного средства. Подпружиненные передние и задние опоры увеличивают амортизацию велосипеда и снимают пиковую нагрузку с колец, а также создают удобство и комфортность езды. 14 ил.

Изобретение относится к машиностроению, транспорту, в частности к велостроению.

Колеса велосипедов и других транспортных средств имеет ступицу с осью, спицы, обод и покрышку с камерой. Покрышка с камерой в велосипеде является основным амортизирующим звеном. Обод колеса является несущим элементом и соединяется со ступицей колеса спицами. В ступице переднего и заднего колеса находятся оси вращения с подшипниками, а в ступице заднего колеса расположены и другие механизмы, крепятся оси колес в наконечниках передней вилки и цепной вилки рамы. Такая конструкция колеса позволяет, используя энергию механического двигателя или мускульную силу человека, через цепную передачу обеспечить движение велосипеду (Крадинов Е.Б. Велосипеды. Устройство, эксплуатация, ремонт. М. 1994).

Рама велосипеда является несущим и связующим элементом и бывает двух типов: закрытая и открытая. Закрытая форма рамы имеет трапециевидную форму и состоит из головки, образованной трубами: передней, верхней, нижней и заднего треугольника, состоящего из подседельной трубы, подседельной стойки и цепной вилки. В переднюю трубу головки рамы крепится передняя вилка с перьями и наконечниками, в которых крепится ось переднего колеса. Передняя вилка прочная и достаточно упругая конструкция, хорошо соединенная с рамой и имеет необходимый вылет, изгиб и "накат" для комфортабельности езды.

В наконечники перьев цепной вилки заднего треугольника рамы крепится ось заднего колеса. Оси переднего и заднего колеса воспринимают на себя всю нагрузку и через подшипники передают колесу, которое является движителем мускульной силы человека, и поэтому вес является самым отрицательным фактором. Добиваясь уменьшения веса велосипеда, облегчают конструкцию, а добиваясь легкости хода, уменьшают силу трения в подшипниковых узлах (Любовицкий В. П. Гоночные велосипеды. 1991).

В авт. свид. N 981072, кл. B 62 M 1/20, 1982 велосипед предложен с дополнительным приводом с механизмом зарядки накопителя энергии и регулируемыми амортизаторами. Накопитель энергии установлен концентрично с муфтой свободного хода и ступицей заднего колеса, а собачки закреплены на кронштейне, что обеспечивает компактность конструкции. Регулируемые амортизаторы позволяют использовать их для широкого диапазона нагрузок, но закрепленные на оси заднего колеса и кронштейна не позволяют использовать вес велосипедиста или перевозимого груза постоянно, а только при неровностях дороги.

Несмотря на выше перечисленные положительные решения конструкция имеет ряд недостатков: накопитель имеет конечную величину, т.е. полный завод пружины; при полном заводе пружины дополнительный привод препятствует движению; при прекращении контакта колес с дорогой накопленая энергия не сохраняется; дополнительный привод установлен на одном колесе.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных возможностей велосипеда.

Цель достигается тем, что в велосипед любой конструкции вводится колесо-двигатель, которое отличается от обычного колеса тем, что в него с каждой стороны или одной, для одноколейного или другого транспортного средства, добавлено устройство, позволяющее использовать при езде вес велосипедиста, груза и транспортного средства.

На оси колеса-двигателя крепятся пластины, на передних концах которых по ходу движения закреплены при помощи разъемных втулок передние опоры, а на задних концах закреплены при помощи втулок задние опоры.

К стаканам задних опор, в верхней части, крепятся наконечники стоек передней вилки или замкнутая верхняя опора цепной вилки. Стаканы через усилия пружин большей жесткости, равные весу велосипедиста и груза, передают усилие штокам, преодолевающим усилия пружин меньшей жесткости, равные весу велосипеда или его части. Штоки сближаются с упорами и продолжают работать совместно с передними опорами в одинаковых режимах, исключая перекос опор, а также задние опоры предотвращают вращение пластин с осью колеса.

К резьбовым стержням стаканов передних опор крепятся наконечники передней или цепной вилки и стаканы через усилия пружин большей жесткости, равные весу велосипедиста и груза, аналогично задним опорам, передают усилия штокам, преодолевающим усилия пружин меньшей жесткости, равные весу велосипеда или его части. Штоки с серьгами и подшипниками сближаются и воздействуют на кольца, закрепленные в колесе, соосно с осью, на спицах с двух сторон, и создается момент силы для вращения колеса и, следовательно, для движения велосипеда.

На фиг. 1 показан велосипед с передним и задним колесом-двигателем; на фиг. 2 рама с местами крепления заднего колеса-двигателя и передняя вилка с местами крепления переднего колеса-двигателя; на фиг. 3 передняя опора переднего колеса двигателя, вид спереди; на фиг. 4 то же, вид сверху; на фиг. 5 то же, вид сбоку; на фиг. 6 задняя опора, вид спереди; на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 6; на фиг. 8 то же, вид спереди; на фиг. 9 то же, вид сверху; на фиг. 10 задняя опора заднего колеса двигателя, вид спереди; на фиг. 11 то же, вид сверху; на фиг. 12 передняя опора в режиме без нагрузки, вид спереди; на фиг. 13 передняя опора в режиме без нагрузки и в режиме с нагрузкой при пиковом усилии, вид сбоку; на фиг. 14 задняя опора в режиме без нагрузки и в режиме с нагрузкой при пиковом усилии, разрез.

Велосипед имеет раму 1 для крепления заднего колеса-двигателя 2 в цепной вилке 3 и для крепления передней вилки 4, в которой крепится переднее колесо-двигатель 5.

Рама 1 отличается от рамы обычного типа и тем, что имеет два наконечника 6 и 7 с каждой стороны для крепления заднего колеса-двигателя 2, причем перья 8 цепной вилки 3 укорочены, а к наконечникам 6 перьев 8 цепной вилки 3 добавлена замкнутая для прочности верхняя опора 9 с пазами для крепления и также к ней прикреплена председельная стойка 10, а в остальном рама 1 изменений не претерпела.

Передняя вилка 4 отличается от передней вилки обычного типа тем, что имеет два наконечника 11 и 12 с каждой стороны для крепления переднего колеса-двигателя 5 и что перья 13 передней вилки 4 удлинены и к ним прикреплены стойки 14 с наконечниками 11. Удлинение перьев 13 передней вилки 4 не изменило ее наклон, так как передняя труба 15 рамы 1 не изменила своего положения, а следовательно, "накат" велосипеда, его устойчивость остались прежними. Вылет и изгиб передней вилки 4 остался тем же, так как расположение оси 16 переднего колеса двигателя 5 не изменилось.

Переднее колесо-двигатель 5 закреплено в наконечниках 12 перьев 13 и наконечниках 11 стоек 14 передней вилки 4. На оси 16 переднего колеса-двигателя 5 с каждой стороны крепятся пластины 17, на передних концах которых закреплены передние опоры 18, а на задних концах задние опоры 19 (фиг. 3 и 4).

Передняя опора 13 состоит из разъемной втулки 20, которая выступами 21 крепится к пластине 17, а выступами 22 со штифтами соединяется между собой и сверху закрыта крышкой 23. В разъемной втулке 20 находится стакан 24 с резьбовым стержнем 25, на котором крепится наконечник 12 передней вилки 4. Стакан 24 опирается на пружину 26, которая находится на бортике штока 27, а он опирается на пружину 28, контактирующую с дном разъемной втулки 20. Шток 27 имеет две лыски от поворота, а в нижней своей части соединен с серьгой 29, на оси 30 которой находится подшипник 31, имеющий возможность воздействовать под нагрузкой на кольцо 32.

Кольцо 32 является одним из несущих элементов колеса и расположено соосно оси 16 переднего колеса-двигателя 5. Для крепления первого колеса 32 к внешним спицам 33 с одной стороны, имеющим дополнительную резьбу 34 предусмотрены отверстия 35, в которые вставляются соответствующие внешние спицы 33, после чего подводят кольцо 32 примерно к месту расположения и закрепляют внешние спицы 33 в ободе 36 переднего колеса-двигателя 5, затем ниппелями 37, предварительно надетыми на спицы 33 и другие, через втулки 38, так как для вставки внешних спиц 33 в кольцо 32 требуется диаметр отверстия соизмеримый с диаметром головок и ниппеля 37, крепят кольцо 32 предварительно. Для крепления того же кольца 32 к внутренним спицам 39 той же стороны, также имеющим дополнительную резьбу 34, имеются отверстия 40, под ниппель 37, с пазом под дополнительную резьбу 34 внутренней спицы 39. В эти отверстия 40 с пазом поочередно вставляют соответствующие внутренние спицы 39 и закрепляют их в ободе 36 колеса-двигателя 5, затем ниппелями 37 без втулок 38 также крепят кольцо 38 предварительно. После этого ниппелями 37 внешних 33 и внутренних 39 спиц выставляют кольцо 32 относительно оси 16 переднего колеса-двигателя 5. Крепление второго кольца 32 к другой стороне переднего колеса-двигателя 5 аналогично выше описанному.

Задняя опора 19 состоит из втулки 41 с выступами для крепления к пластине 17, с резьбой в верхней части для крышки 43 с резьбой в нижней части для контргайки 44 и упора 43, который ограничивает перемещение штока 46. Во втулке 41 находится стакан 45, соединенный своей верхней частью с наконечником 11 стойки 14, а сам опирается на пружину 26, которая находится на бортике штока 46, а шток опирается на пружину 28, контактирующую с дном втулки 41.

Заднее колесодвигатель закреплено в наконечниках 6, укороченных перьев 8 цепной вилки 3 и в пазах 7 замкнутой верхней опоры 9. На оси 47 заднего колеса-двигателя 2 с каждой стороны крепятся пластины 48, на передних концах которых закреплены передние опоры 18 (фиг 5), а на задних концах задние опоры 19 (фиг. 6). Конструкции передней опоры 18 и задней опоры 19 заднего колеса-двигателя 2 аналогичны переднему колесу-двигателю 5 и отличаются только местом крепления верхней части стакана 45 задней опоры 19 к пазу 7 замкнутой верхней опоры 9, а конструкции этих опор описаны выше.

Велосипед работает следующим образом.

Велосипед имеет два режима работы без нагрузки или с нагрузкой. Когда велосипед без нагрузки, штоки 27 и 46 передних 18 и задних 19 опор, на которые опираются передняя 4 и цепная 3 вилки, не перемещаются, так как жесткость восьми пружин 28, равных весу велосипеда или его части, больше, а тем более восьми пружин 26, равных весу велосипедиста и груза, чем вес велосипеда без колес-двигателей 2, 5, а значит подшипники 31 не сближаются с кольцами 32 и не воздействуют на них. Вес через стакан 24 и 45, пружины 26 и 28, втулки 20, 41 воспринимают на себя пластины 17 и 48 и передают его осям 16 и 47, колес-двигателей 2 и 5. В этом случае не создается момент силы для вращения колеса и велосипед не получает дополнительного движения и остается в покое, т.е. в первоначальном положении.

Когда на велосипеде находится велосипедист или груз, или то и другое, вес, передаваемый через переднюю 4 и цепную 3 вилки, воспринимают передние 18 и задние 19 опоры колес-двигателей 2 и 5 и через стаканы 24 с резьбовым стержнем 25 и стаканы 45 передают усилие восьми пружинам 26, равным весу велосипедиста и груза, воздействующие на бортики штоков 27 и 46, а они опираются на пружины 28, равные весу велосипеда или его части, упирающиеся в дно разъемных втулок 20 и втулок 41. В первую очередь сжимаются пружины 28, рассчитанные на вес велосипеда или его части, и штоки 46 и 27 одновременно перемещаются до контакта: в задних опорах 19 с упорами 43, а в передних опорах 18 штоки 27 с серьгами 29, с осями 30 и подшипниками 31 до контакта с кольцами 32. Во избежание перекоса в цепной 3 и передней 4 вилках контакт штоков 46 с упорами 43 и подшипников 31 с кольцами 32 должен произойти одновременно, для чего между упорами 43 и штоками 46 выставляются необходимые расстояния, учитывающие расположение подшипников 31 и колец 32, и фиксируются контргайками 44. После контакта начинают работать, т.е. сжиматься восемь пружин 26 не только от веса велосипедиста и груза, но и от неровностей дороги и часть их энергии передается штокам 46 задних опор 19, воздействующим на упоры 43, для предотвращения вращения пластин 17 и 48 с осями 16 и 47, а вторая часть энергии передается штокам 27 передних опор 18, которые через серьги 29, оси 30 и подшипники 31 воздействуют на кольца 32, закрепленные в колесах-двигателях 2 и 5 и создается момент силы, пока есть нагрузка, для вращения колеса, а значит и движение велосипеда и дополнительное усилие к цепному приводу, причем, чем больше нагрузка прикладывается к опорам 18 и 19, тем больший момент силы создается на колесах-двигателях 2 и 5.

При экстремальных условиях, т.е. когда колесо-двигатель попадает в яму или наезжает на выступ и опоры 18 и 19 получают большой импульс нагрузки, для предотвращения колец 32 от поломки и дефектов стаканы 24 и 45 упираются в дно разъемных втулок 20 и втулок 41 (фиг. 7 и 8), при этом пружины 26 не сжаты до конца и штоки 27 не зажаты, и вышеперечисленные втулки через выступы крепления передают усилия пластинам 17 и 48, а они через оси 16 и 47 колесам-двигателям 2 и 5, которые и воспринимают на себя пиковую нагрузку.

Пружины 26 являются не только передающим элементом, но являются дополнительным амортизатором, создающим дополнительные удобства и комфортность езды и снижают значительную утомляемость рук. Ыд

Формула изобретения

Велосипед, содержащий переднюю вилку и раму с цепной вилкой и седлом, основной привод на ведущее колесо, имеющий ведомую и ведущую звездочки, цепную передачу и накопитель энергии, установленный на задней оси колеса, отличающийся тем, что для обеспечения приложения нагрузки не по центру колес устройство выполнено из пластин, закрепленных на его осях с двух сторон, колец, закрепленных соосно с осью колес, а на каждой из пластин размещены опоры, одни из которых установлены на ее задних концах для взаимодействия с указанной пластиной, а другие на передних концах пластины для взаимодействия с кольцами, причем перья передней вилки удлинены для крепления к опорам, установленным на передних концах пластин, а перья цепной вилки укорочены для крепления к опорам, установленным также на передних концах пластин, передняя вилка выполнена со стойками и с наконечниками, а цепная вилка выполнена с замкнутой верхней опорой и с пазами крепления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14