Велотандем
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к велотандемам. Велотандем содержит раму, на которой закреплены передняя вилка, два колеса, руль, два седла с узлами крепления по высоте, передний и задний механизмы переключения передач и торможения, цепной привод с ведущими и ведомыми шестернями, узел каретки с валом, левым и правым кривошипами с передними педалями, два шарнирных узла, две штанги, задние педали, два механизма ограничения продольного перемещения верхних пластин. Задние педали состоят из двух узлов: первого, прикрепленного к штанге, и второго, содержащего подвижную верхнюю и неподвижную нижнюю пластины. Велотандем снабжен двумя кронштейнами, жестко прикрепленными к передним концам штанг и шарнирно соединенными с осями передних педалей. Первые узлы задних педалей выполнены в виде опор, имеющих в продольном сечении форму четырехугольников. К опорам жестко прикреплены нижние пластины вторых узлов. На передних концах подвижных верхних пластин установлены ограничители. Тяги механизмов ограничения продольного перемещения верхних пластин задних педалей прикреплены к пластинам и своим опорам шарнирно. Достигается упрощение конструкции задних педалей. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.
Велотандем относится к средствам совместного перемещения двух человек с помощью их мускульной силы.
Хорошо известны велотандемы, предназначенные для двух взрослых велосипедистов, или - для взрослого и ребенка.
Известен велотандем, принятый за прототип, которым могут пользоваться как двое взрослых, так и (после небольшой переналадки) взрослый с ребенком. Велотандем содержит раму, на которой закреплены передняя вилка, два колеса, руль, два седла с узлами их крепления и регулировки по высоте, передний и задний механизмы переключения передач и торможения, цепной привод с ведущими и ведомыми шестернями, узел каретки с валом, левым и правым кривошипами с передними педалями, задние педали, состоящие из двух узлов: первого, представляющего собой стандартную педаль, и второго, содержащего верхнюю и нижнюю пластины, - два шарнирных узла, два механизма ограничения продольного перемещения верхних пластин, две штанги, передними концами шарнирно прикрепленные к осям передних педалей, а задними - входящими в шарнирные узлы. (см. патент 2725835 МПК В62К 13/02, 2020).
Однако этот велотандем имеет существенные недостатки. Во-первых, в нем задние педали крепятся к штангам традиционно консольно, что создает в местах крепления изгибающие моменты и требует увеличения прочности штанг и осей педалей. Во-вторых, задние педали крепятся к штангам с помощью выполненных в них резьбовых отверстий и потому они могут занимать лишь несколько дискретных положений, что исключает возможность оптимального педалирования для людей разного роста.
Задачей изобретения является создание нового велотандема.
Технический результат заключается в снижении требований по прочности к штангам и задним педалям, упрощении конструкции задних педалей, обеспечении возможности их установки в любых точках штанг, что позволит ехать вторым номером как взрослому, так и ребенку любого роста, а также в уменьшении габаритов привода задних педалей.
Задача и технический результат достигаются тем, что велотандем, содержащий раму, на которой закреплены вилка, два колеса, руль, два седла с узлами их крепления и регулировки по высоте, передний и задний механизмы переключения передач и торможения, цепной привод с ведущими и ведомыми шестернями, узел каретки с валом, левым и правым кривошипами с передними педалями, два шарнирных узла, две штанги, передними концами шарнирно прикрепленные к осям передних педалей, а задними - входящими в шарнирные узлы, задние педали, состоящие из двух узлов: первого, прикрепленного к штанге, и второго, содержащего подвижную верхнюю и неподвижную нижнюю пластины, - а также два механизма ограничения продольного перемещения верхних пластин, снабжен двумя кронштейнами, жестко прикрепленных к передним концам штанг, и шарнирно соединенных с осями передних педалей, а первые узлы задних педалей выполнены в виде опор (монолитных или состоящих из нескольких элементов), размещенных на штангах так, чтобы точки приложения результирующих сил педалирования совпадали с продольными осями штанг, при этом опоры имеют возможность продольного перемещения по штангам и крепятся в рабочем положении фиксаторами, причем опоры имеют в продольном сечении форму четырехугольников, верхние стороны которых относительно нижних наклонены вперед на ~ 30°, кроме того, к опорам жестко прикреплены нижние пластины вторых узлов, на передних концах подвижных верхних пластин установлены ограничители, а тяги механизмов ограничения продольного перемещения верхних пластин задних педалей прикреплены к этим пластинам и своим опорам шарнирно.
В велотандеме штанги могут быть выполнены телескопическими, состоящими из двух секций, при этом внутренняя секция каждой штанги в виде отрезка трубы или стержня шарнирно - неподвижно прикреплена к раме, а наружная секция с размещенной на ней задней педалью выполнена в виде отрезка трубы аналогичного сечения, при этом длина внутренней секции превышает длину наружной.
В велотандеме тяги механизмов ограничения продольного перемещения верхних пластин задних педалей могут быть выполнены телескопическими, при этом каждая тяга состоит из двух секций, одна из которых (наружная) шарнирно - подвижно посредством шарнирной головки прикреплена к верхней пластине задней педали, а вторая - шарнирно -неподвижно прикреплена к раме, причем наружная секция выполнена в виде отрезка трубы и со стороны второй секции снабжена жесткой диафрагмой, ограничивающей продольное перемещение наружной секции в пределах, определяемых установленными на внутренней секции упорами, а на концах наружной секции закреплены ограничители, препятствующие ее выходу из шарнирной головки.
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.
На фиг. 1 показан общий вид велотандема.
На фиг. 2 - вид сверху на узел заднего привода.
На фиг. 3-вид сбоку на узел заднего привода.
На фиг. 4 - поперечное сечение задней педали.
На фиг. 5 - кронштейн для крепления штанги к передней педали.
На фиг. 6, 7 - конструкция привода с двумя телескопическими штангами в крайних положениях.
На фиг. 8 - конструкция привода с телескопическим выполнением тяги механизма ограничения продольного перемещения верхней пластины задней педали.
Велотандем (фиг. 1, 2) содержит раму 1, в которой закреплены передняя вилка 2, переднее и заднее колеса 3 и 4, руль 5, седла 6 и 7 с узлами их крепления и регулировки 8 и 9, передний 10 и задний 11 механизмы торможения, узел каретки 12 с валом 13, кривошипы 14 с передними педалями 15, ведущая 16 и ведомая 17 шестерни цепного привода, цепь 18 штанги 19, шарнирные узлы 20, задние педали 21, кронштейны 22 для крепления штанг 19 к осям передних педалей 15, механизмы ограничения продольного перемещения верхних пластин задних педалей 23, 24, 25, 26. Передний и задний механизмы переключения передач с наборами ведущих и ведомых шестерен, а также механизмы крепления и регулировки седел для лучшего чтения чертежей не показаны. На фиг. 3 и 4 более подробно показана конструкция задней педали и способ крепления ее к штанге. Педаль состоит из двух узлов: первого, выполненного в виде опоры 27, закрепляемой в рабочем положении фиксатором 28, причем опора имеет в продольном сечении форму четырехугольника, верхние стороны которого относительно нижних наклонены вперед на ~ 30°, и второго, содержащего нижнюю пластину 29, жестко прикрепленную к опоре 27, и верхнюю пластину 30, имеющую возможность продольного перемещения по пластине 29 с использованием подшипников скольжения или (как в данном случае) качения на шариках 31. К пластине 30 прикреплены фиксатор велообуви 32, ограничитель 33 и тяга 23 механизма ограничения продольного перемещения пластины 30, причем тяга 23 прикреплена к пластине 30 с помощью шарнирно - неподвижной опоры 34. Механизм содержит также опору 24 и два упора 25 и 26, ограничивающих перемещение пластины 30 назад и вперед. Положение упоров на штанге 23 регулируется. Тяга 23 крепится к опоре 24 с помощью шарнирно-подвижного узла 35. Кронштейн 22 (фиг. 5) имеет два отверстия 36 и 37, предназначенных для крепления к штанге 19 и к оси передней педали 15.
Велотандем работает следующим образом. Передние педали 15 вращаются традиционно по круговой траектории, а задние - по траектории близкой к эллиптической. Возможность закрепления педалей на штангах 19 в различных точках, а также регулировка диапазона перемещения пластин 30 позволяют изменять эффективную условную длину задних кривошипов в широких пределах и ехать вторым номером как взрослому, так и ребенку практически любого роста. Задние педали крепятся к штангам так, чтобы результирующие силы педалирования прикладывались в точках, совпадающих с продольными осями штанг, это устраняет возможность появления поперечного изгибающего момента и снижает требования по прочности к штангам и задним педалям. Поскольку вторая педаль закреплена на штанге не шарнирно, а жестко, то она не имеет возможности углового перемещения, которое для любителей (а тем более для детей) не является обязательным, однако у профессионалов для повышения КПД педалирования педаль при одном обороте кривошипа изменяет угол наклона от ~ 30° до ~ 70° (см. например, В.П. Любовицкий. Гоночные велосипеды. Л. Машиностроение, 1989, стр. 50, рис. 2.21). В предлагаемой конструкции заднего привода опора 27 выполнена с наклоном вперед на ~30°, кроме того, стопа велосипедиста имеет возможность углового перемещения в фиксаторе 32, что в итоге создает предпосылки для оптимального педалирования. Ограничители 33 препятствуют контактам велообуви велосипедистов, а шарнирное крепление тяг 23 к опорам 24 и пластинам 30 не препятствует перемещению задних педалей.
В велотандеме (фиг. 6, 7) штанги выполнены телескопическими и состоят из двух секций: внутренней 38 и наружной 39. К секции 39 прикреплена опора 27 задней педали со всеми необходимыми деталями 23-35. Внутренняя секция 38 через шарнирно - неподвижную опору 40 прикреплена к раме, а наружная секция 39 с помощью кронштейна 22 прикреплена к передней педали 15.
Велотандем работает следующим образом. Длина наружной секции 39 выбрана равной примерно удвоенной длине кривошипа 14, а длина внутренней - несколько большей, за счет этого осуществляется перекрытие секций в крайнем левом положении педалей (фиг. 6). Наружная секция 39 представляет собой отрезок трубы с сечением аналогичным сечению внутренней секции 38, при этом свободный конец секции 38 имеет возможность выходить за габариты наружной секции в том случае, когда передняя педаль 15 приближена к шарнирной опоре 40 (фиг. 7), что уменьшает длину привода задних педалей.
В велотандеме (фиг. 8) тяги механизмов ограничения продольного перемещения верхних пластин задних педалей выполнены телескопическими, состоящая каждая из двух секций, одна из которых (наружная) 41 шарнирно -подвижно посредством шарнирной головки 42 прикреплена к пластине 30, а вторая 43 - через шарнирно - неподвижную опру 44 прикреплена к раме, причем секция 41 выполнена в виде отрезка трубы и со стороны секции 43 снабжена жесткой диафрагмой 45, ограничивающей продольное перемещение секции 41 в пределах, определяемых установленными на секции 43 упорами 25 и 26, а на концах секции 41 закреплены ограничители 46 и 47, препятствующие выходу секции из шарнирной головки 42.
Велотандем работает следующим образом. При движении педалей вперед секция 41 перемещается влево внутри шарнирной головки 42 и по секции 43 до тех пор, пока левый упор 25 не достигнет диафрагмы 45. После этого пластина 30 вместе со стопой второго велосипедиста движется вниз и начинает движение назад лишь на нисходящем участке траектории обратного вращения педалей. При этом секция 41 будет выходить из шарнирной головки 42 и перемещаться по секции 43 до момента касания упора 26 диафрагмы 45, после чего пластина 30 начнет перемещаться вверх и ожидать возвращения пластины 29. Такая конструкция позволяет уменьшить габариты привода задних педалей и улучшить дизайн велотандема.
Был изготовлен и испытан опытный образец велотандема. В нем штанги длиной 620 мм выполнены из прутка дюралюминия марки Д16Т диаметром 16 мм, а в качестве шарнирных узлов использованы шарнирные головки типа PHS -16. При испытаниях велотандема вторым номером были взрослый, подросток и ребенок 6-ти лет.
Таким образом, поставленная задача выполнена и технический результат достигнут.
1. Велотандем, содержащий раму, на которой закреплены передняя вилка, два колеса, руль, два седла с узлами крепления по высоте, передний и задний механизмы переключения передач и торможения, цепной привод с ведущими и ведомыми шестернями, узел каретки с валом, левым и правым кривошипами с передними педалями, два шарнирных узла, две штанги, передними концами шарнирно прикрепленные к осям передних педалей, а задними входящие в шарнирные узлы, задние педали, состоящие каждая из двух узлов: первого, прикрепленного к штанге, и второго, содержащего подвижную верхнюю и неподвижную нижнюю пластины, а также два механизма ограничения продольного перемещения верхних пластин, отличающийся тем, что он снабжен двумя кронштейнами, жестко прикрепленными к передним концам штанг и шарнирно соединенными с осями передних педалей, а первые узлы задних педалей выполнены в виде опор, монолитных или состоящих из нескольких элементов, размещенных на штангах так, чтобы точки приложения результирующих сил педалирования совпадали с продольными осями штанг, при этом опоры имеют возможность продольного перемещения по штангам и крепятся в рабочем положении фиксаторами, причем опоры имеют в продольном сечении форму четырехугольников, верхние стороны которых относительно нижних наклонены вперед на ~30°, кроме того, к опорам жестко прикреплены нижние пластины вторых узлов, на передних концах подвижных верхних пластин установлены ограничители, а тяги механизмов ограничения продольного перемещения верхних пластин задних педалей прикреплены к пластинам и своим опорам шарнирно.
2. Велотандем по п. 1, отличающийся тем, что штанги выполнены телескопическими и состоят из двух секций, внутренняя секция каждой штанги в виде отрезка трубы или стержня шарнирно-неподвижно прикреплена к раме, а наружная секция с размещенной на ней задней педалью выполнена в виде отрезка трубы аналогичного сечения, при этом длина внутренней секции превышает длину наружной.
3. Велотандем по п. 2, отличающийся тем, что тяги механизмов ограничения продольного перемещения верхних пластин задних педалей выполнены телескопическими, состоящими каждая из двух секций, одна из которых - наружная, шарнирно-подвижно посредством шарнирной головки прикреплена к верхней пластине задней педали, а вторая шарнирно-неподвижно прикреплена к раме, причем наружная секция выполнена в виде отрезка трубы и со стороны второй секции снабжена жесткой диафрагмой, ограничивающей продольное перемещение наружной секции в пределах, определяемых установленными на второй секции упорами, а на концах наружной секции закреплены ограничители, препятствующие ее выходу из шарнирной головки.
