Складной велосипед
Реферат
Изобретение относится к складным велосипедам и их рулевым устройствам. Складной велосипед содержит треугольную раму из трех частей (8, 9, 10). Шарнирные соединения (13, 14) передней части (9) с задней (8) и нижней (10) частями являются универсальными шарнирами, например, сферическими шарнирами. Шарнирное соединение (14) является разъемным. Передняя часть (9) жестко соединена с поворотной вилкой (3). Руль (5) состоит из двух отдельных половин, каждая из которых на осях (6) шарнирно закреплена на задней части (8) рамы и поворачивает переднюю часть (9) рамы вместе с поворотной вилкой (3) через поводок (16), шарнирно закрепленный относительно половины руля и выступа передней части рамы. При этом центры шарниров поводков (16) расположены выше центра шарнира (13), связывающего переднюю (9) и заднюю (5) части рамы. Предлагаемое техническое решение направлено на уменьшение размера велосипеда в сложенном состоянии. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к одноколейным транспортным средствам, преимущественно к конструкциям велосипедов.
Известно большое число складных велосипедов. Наиболее широкое практическое распространение получили конструкции, предусматривающие поворот двух половин рамы друг относительно друга в горизонтальной плоскости и поворот руля. Достоинством такого конструктивного решения является его простота, а недостатками - не слишком высокие уровень компактности и быстроты складывания велосипеда.
В других конструктивных решениях (например, складной велосипед - патент Германии №4105801, В 62 К 15/00, 19/30, 1992; разборный велосипед - патент США В 62 К 15/00, В 65 D 85/62, 1993) предлагаются варианты трансформации конструкции, обеспечивающие меньшие габариты велосипеда в сложенном состоянии, но более сложные и трудоемкие.
Известны решения (например, складное одноколейное транспортное средство а.с. СССР, 1320117, В 62 К 15/00, 1987), в которых компактность достигается за счет уменьшения диаметра колес, располагающихся после сборки в одной плоскости. Недостатком таких велосипедов является снижение их ходовых качеств.
Заметим, что во всех перечисленных случаях складным делается традиционный двухколесный велосипед, имеющий седло и руль, установленные на собственных стойках, разнесенных друг относительно друга на значительное расстояние.
По мнению автора, в тех случаях, когда при разработке велосипеда ставятся не спортивные цели, а портативность, компактность и снижение веса, предпочтение следует отдать схеме с одной общей стойкой руля и седла, когда ось руля расположена на подседельной трубе или вблизи нее (например, патент Германии №115782, кл. 63 h, 1900).
Такое устройство велосипеда не снижает его управляемости и даже более комфортно (эргономично), т.к. предусматривает прямую посадку велосипедиста, но не позволяет развивать большие скорости из-за повышенного сопротивления воздуха, однако, от портативного складного велосипеда этого и не требуется.
Имеются разработки, в которых ставилась цель складывания велосипеда с совмещенной стойкой руля и седла. В а.с. СССР №1482850, В 62 К 1/00, 1989 предлагается разъем или шарнир на подседельной трубе.
Помимо задачи складывания, для подобных велосипедов актуальными являются также проблемы рационального выбора передаточного механизма от руля к управляемому колесу. В конструкции по а.с. №1482850 предлагается вариант жесткой связи руля и поворотной вилки управляемого колеса, а также применение для этой цели зубчатой цилиндрической пары или цепной передачи. В а.с. СССР №1768434, В 62 К 1/00, 1992 руль также установлен на подседельной трубе и связан с поворотной вилкой конической зубчатой передачей.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по признакам, имеющим отношение к складыванию велосипеда, является складной велосипед (GB 2171656 F (MARK ANDREW SANDRES) 03/09/1986), содержащий заднее приводное колесо и его привод, переднее управляемое колесо, установленное на поворотной вилке, седло, руль, расположенный впереди и выше седла, раму, включающую шарнирно-сочлененные части: заднюю часть, связанную с задним колесом и седлом, переднюю часть и нижнюю часть, соединяющую переднюю и заднюю части на уровне колес. Соединение передней и нижней частей является разъемным, а нижняя и задняя части соединены шарниром, ось вращения которого параллельна оси заднего колеса. Передняя часть рамы имеет возможность в процессе движения велосипеда быть жестко соединенной с поворотной вилкой.
Недостатки этой конструкции: значительные габариты в сложенном состоянии по высоте и по ширине (равной ширине руля), а также возвышение рамы и руля впереди седла, что представляет угрозу при наезде на препятствие.
Для уменьшения габаритов в сложенном состоянии при сохранении высоких ходовых качеств в складном велосипеде, содержащем заднее приводное колесо и его привод, переднее управляемое колесо, установленное на поворотной вилке, седло, руль, ось поворота которого приближена к подседельной трубе, раму, включающую шарнирно сочлененные части: заднюю часть, связанную с задним колесом и седлом, переднюю часть и нижнюю часть, соединяющую переднюю и заднюю части на уровне колес, соединение передней и нижней частей является разъемным, а нижняя и задняя части соединены шарниром, ось вращения которого параллельна оси заднего колеса, передняя часть рамы имеет возможность в процессе движения велосипеда быть жестко соединенной с поворотной вилкой, шарнирное соединение передней части с задней и нижней частями имеют по три степени свободы вращательного движения, руль выполнен состоящим из двух отдельных половин, каждая из которых шарнирно закреплена на раме и связана с поворотной вилкой отдельным передаточным механизмом, включающим поводок, шарнирно закрепленный относительно половины руля и выступа передней части рамы, причем центры шарниров поводков расположены выше центра шарнира, образуемого передней частью рамы с задней частью рамы.
Для дополнительного уменьшения габаритов велосипеда в сложенном состоянии жесткое, в процессе движения велосипеда, соединение поворотной вилки с передней частью рамы осуществляет шарнир, ось которого параллельна оси переднего колеса, снабженный ограничителем поворота, на поворотной вилке закреплен кронштейн, обращенный назад, на котором установлен разъемный шарнир для соединения с нижней частью рамы.
Благодаря отсутствию специальной рулевой стойки, вес (масса) предлагаемого велосипеда меньше, чем традиционного. Удобство складывания велосипеда обусловлено тем, что для его осуществления нужно рассоединить один разъемный шарнир путем снятия крюка с гнезда и далее только повернуть части рамы друг относительно друга, при этом половины руля сами занимают положение, параллельное плоскости заднего колеса велосипеда. В сложенном состоянии велосипед имеет минимально возможные габариты по длине и ширине. Длина равна диаметру заднего колеса с подкрылком, ширина - размаху педалей. Высота от земли до сиденья зависит от роста велосипедиста. Ее можно несколько уменьшить, спустив при складывании седло в крайнее нижнее положение. Однако этот габарит не мешает входить с велосипедом в двери, перевозить его в общественном транспорте и т.д. Ходовые качества велосипеда сохраняются высокими благодаря тому, что заднее колесо, на которое в данной схеме приходится большая часть нагрузки, имеет достаточно большой диаметр.
Нужно добавить, что поворот вилки переднего колеса в вертикальной плоскости при складывании, помимо компактности, обеспечивает расстопоривание разъемного шарнира, образуемого передней и нижней частями рамы.
Предлагаемая схема складывания велосипеда может быть реализована в сочетании с традиционным цепным приводом движения на заднее колесо от вращающихся педалей. При этом ось кривошипа, несущего две педали и ведущую звездочку, фиксирована в середине нижней части рамы, а ось шарнира, соединяющего нижнюю часть рамы с ее задней частью, расположена вблизи оси заднего колеса.
Достоинства складного велосипеда, перечисленные выше, относятся к этому варианту его исполнения в полной мере. Максимальный же эффект предлагаемой конструкции достигается при использовании привода на заднее колесо от педалей, совершающих возвратное движение. Для этого складной велосипед снабжен рычагами (коромыслами), несущими педали, совершающими возвратно-вращательное движение, общая ось качания которых расположена в задней части рамы впереди заднего колеса, рядом с ней размещена ось шарнира, соединяющего нижнюю часть рамы с задней, а педали снабжены шарнирами для складывания, допускающими их перевод в положение, соответствующее минимальной ширине велосипеда.
При этом помимо известных достоинств линейного привода: более эффективного использования энергозатрат велосипедиста; устранения ведущей звездочки, как угрозы загрязнения и повреждения одежды человека - в предлагаемом велосипеде с совмещенной стойкой руля и седла важно то, что ноги велосипедиста при педалировании остаются на постоянном горизонтальном удалении от центра седла. Это делает равновесие велосипедиста более устойчивым. За счет перевода осей педалей в вертикальную плоскость достигается уменьшение ширины велосипеда в сложенном состоянии.
На фиг.1-4 изображен предлагаемый складной велосипед с традиционным цепным приводом: фиг.1 - вид сбоку; фиг.2 - вид сверху; фиг.3 - вид сбоку в сложенном состоянии; фиг.4 - вид сверху в сложенном состоянии. На фиг.5-8 показан складной велосипед с приводом от качающихся педалей: фиг.5 - вид сбоку; фиг.6 - разрез по А-А; фиг.7 - вид сбоку в сложенном состоянии; фиг.8 - внешний вид.
Складной велосипед, изображенный на фиг.1, содержит заднее приводное колесо 1, переднее управляемое колесо 2, установленное на поворотной вилке 3, седло 4, руль 5, ось 6 поворота которого приближена к подседельной трубе 7, раму, включающую шарнирно сочлененные между собой части; заднюю 8, связанную с задним колесом и седлом, переднюю 9 и нижнюю часть рамы 10, соединяющую две первые части на уровне колес. Передняя часть рамы жестко соединена (в процессе движения велосипеда) с поворотной вилкой 3. Это соединение обеспечено шарниром 11, ось которого параллельна оси переднего колеса, снабженным ограничителем поворота 12.
Шарнирное соединение 13 передней части 9 рамы с ее задней частью 8 и шарнирное соединение 14 передней 9 и нижней 10 частей рамы имеют по три степени свободы вращательного движения, они выполнены в виде сферических шарниров. Нижняя 10 и задняя 8 части рамы, образуют вращательную пару - шарнир, ось вращения которого параллельна, а в данном частном примере совпадает, с осью 15 заднего колеса 1. Руль выполнен состоящим из двух отдельных половин 5, каждая из которых имеет собственную ось 6 шарнирного закрепления на раме и связана с поворотной вилкой 3 через переднюю часть рамы 9 отдельным передаточным механизмом, включающим поводок 16, шарнирно закрепленный относительно половины руля 5 и выступа 17 передней части 9 рамы. Указанные шарниры являются сферическими (или один из них - сферический с пальцем). Центры шарниров поводков на выступе 17 расположены выше центра шарнира 13, образуемого передней 9 и задней 8 частями рамы. Последнее условие обеспечивает складывание половины руля 5 вдоль плоскости движения велосипеда при относительном повороте передней 9 и задней 8 частей рамы. Сферический шарнир 14, связывающий поворотную вилку 3 с задней частью 8 рамы, выполнен разъемным. Для предотвращения самопроизвольного рассоединения этого шарнира при движении велосипеда служит выступ 18, принадлежащий вилке 3.
Для осуществления привода на заднее колесо велосипед снабжен двуплечим кривошипом 19, несущим педали 20 и ведущую звездочку 21 цепной передачи 22. Ось вращения кривошипа 19 фиксирована в средней нижней части 10 рамы велосипеда.
При движении велосипеда рулевое управление работает следующим образом: половины руля 5, вращаясь вокруг вертикальных осей 6, посредством поводков 16 поворачивают переднюю часть рамы 9, жестко связанную с вилкой 3, вокруг оси, проходящей через центры шарниров 13 и 14. Угловое положение половин руля 5 друг относительно друга при этом несколько варьируется, но это не мешает управлению велосипедом.
При складывании велосипеда следует вначале повернуть вилку 3, несущую переднее колесо 2 в шарнире 11 вниз и назад. При этом выступ 18 освобождает шарнир 14. Далее нужно повернуть в шарнире 13 переднюю часть 9 рамы вниз и назад, одновременно оттягивая ее в сторону (на себя), до совмещения переднего 2 и заднего 1 колес в параллельных плоскостях. При этом выступ 17 через поводки 16 тянет половины руля 15 вперед. В результате они укладываются в плоскости, параллельной плоскости заднего колеса. Последним движением нижнюю половину 10 рамы, поворачивая вокруг оси 15, следует перевести в вертикальное положение.
На фиг.5-8 изображен вариант конструкции велосипеда, отличия которого от предыдущего состоят в следующем. Шарнир между поворотной вилкой 3 и передней частью 9 рамы отсутствует, но для уменьшения длины передней части рамы 9 при складывании, выполнено телескопическое соединение с клеммой 23.
Сферический шарнир между передней 9 и задней 8 частями рамы заменен кинематически, эквивалентным ему, соединением, включающим промежуточное звено 24. Звено 24 выполнено в виде втулки, надетой на переднюю часть 9 рамы, имеющей с двух сторон соосные цилиндрические выступы 25, входящие в овальные отверстия на скобах 26, жестко связанных с задней частью 8 рамы и седлом 4. На скобах 26 также укреплены оси 6 половин руля 5.
Для осуществления привода на заднее колесо 1 велосипед снабжен двумя коромыслами 27, несущими педали 20. Общая ось 28 качаний коромысел 27 зафиксирована в задней части 8 рамы впереди колеса 1. Ось шарнира, связывающего нижнюю часть 10 рамы с ее задней 8 частью, расположена вблизи оси 28 или совпадает с нею (как на фиг.5). На заднем колесе по двум его сторонам закреплены муфты свободного хода с ведомыми звездочками 29, приводимыми в движение двумя отрезками цепи 30, верхняя ветвь каждого из которых связана с соответствующим коромыслом 27, а нижняя, посредством пружины 31, - с рамой. Для обеспечения синхронного движения педалей устройство содержит связанный с рамой блок 32 и гибкую нить (трос) 33, закрепленную на коромыслах 27. Оси 34 педалей 20 (см. фиг.6) закреплены на коромыслах 27 с возможностью поворота до совмещения с плоскостью, параллельной плоскости заднего колеса 1. Складывание данной конструкции велосипеда происходит следующим образом: расцепляется шарнир 14; ослабляется клемма 23 и уменьшается длина передней части 9 рамы; отгибаются оси 34 педалей 20; коромысла 27 устанавливаются в вертикальное положение; передняя часть 9 рамы поворачивается вниз - назад - в сторону (как в предыдущем случае) до совмещения колес 1 и 2 в параллельных плоскостях. Половины руля 5 при этом автоматически занимают продольное положение (см. фиг.7).
На фиг.8 показан внешний вид складного велосипеда, оптимально, по мнению автора, соединившего конструктивные признаки, разобранные в первом и втором примерах.
Предлагаемый велосипед имеет малый вес, быстро складывается до габаритов, делающих удобным его хранение в квартирах, перевозку в общественном транспорте. При движении он имеет высокую проходимость и маневренность, обеспечивая комфортную прямую посадку велосипедиста.
Формула изобретения
1. Складной велосипед, содержащий заднее приводное колесо и его привод, переднее управляемое колесо, установленное на поворотной вилке, седло, руль, ось поворота которого приближена к подседельной трубе, раму, включающую шарнирно сочлененные части: заднюю часть, связанную с задним колесом и седлом, переднюю часть и нижнюю часть, соединяющую переднюю и заднюю части на уровне колес, соединение передней и нижней частей является разъемным, а нижняя и задняя части соединены шарниром, ось вращения которого параллельна оси заднего колеса, передняя часть рамы имеет возможность в процессе движения велосипеда быть жестко соединенной с поворотной вилкой, отличающийся тем, что шарнирные соединения передней части с задней и нижней частями имеют по три степени свободы вращательного движения, руль выполнен состоящим из двух отдельных половин, каждая из которых шарнирно закреплена на раме и связана с поворотной вилкой отдельным передаточным механизмом, включающим поводок, шарнирно закрепленный относительно половины руля и выступа передней части рамы, причем центры шарниров поводков расположены выше центра шарнира, образуемого передней частью рамы с задней частью рамы.
2. Складной велосипед по п.1, отличающийся тем, что жесткое в процессе движения велосипеда соединение поворотной вилки с передней частью рамы осуществляет шарнир, ось которого параллельна оси переднего колеса, снабженный ограничителем поворота, на поворотной вилке закреплен кронштейн, обращенный назад, на котором установлен разъемный шарнир для соединения с нижней частью рамы.
3. Складной велосипед по п.1, отличающийся тем, что он снабжен двуплечим кронштейном, несущим две педали и ведущую звездочку цепной передачи привода заднего колеса, ось вращения которого фиксирована в середине нижней части рамы, а ось шарнира, соединяющего нижнюю часть рамы с ее задней частью, расположена вблизи оси заднего колеса.
4. Складной велосипед по п.1, отличающийся тем, что он снабжен рычагами в виде коромысел, несущими педали, совершающими возвратно-вращательное движение, общая ось качания которых расположена в задней части рамы впереди заднего колеса, рядом с ней размещена ось шарнира, соединяющего нижнюю часть рамы с задней, а педали снабжены шарнирами для складывания, допускающими их перевод в положение, соответствующее минимальной ширине велосипеда.
РИСУНКИ