шатун

Формула изобретения

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

Описание изобретения к патенту

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

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

Однако биомеханические характеристики движения нижних конечностей и силовые характеристики человека не вполне соответствуют круговым движениям известного педального механизма. (Аруин А.С., Зациорский В.М. Экономическая биомеханика. - М.: Машиностроение. 1989. с.52.)

Сейчас установлено, что усилие ног, например велосипедиста, наимение эффективно в тот момент, когда шатуны проходят через вертикальное положение - мертвую точку, а наиболее эффективно сразу после прохождения мертвой точки при движении ноги вниз.

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

Благодаря такому решению велосипедист меньше утомляется. (Machine Design 1974 N 3)

Согласно сообщению ленинградской газеты "Смена" от 21.07.87 в статье "Как стать Эдисоном" с. 2 эффект велосипедной передачи при использовании эллиптической звездочки повышается на пятнадцать процентов.

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

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

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

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

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

Существенными признаками изобретения являются следующие:

стержень шатуна имеет шарнир и ограничитель поворота второй части на угол 55^o;

ограничитель выполнен в виде прямоугольной трубки с прорезью и закреплен винтами с возможностью перестановки для регулировки длины шатуна.

Технический результат от использования изобретения:

предусмотрена возможность регулировки длины шатуна с учетом антропометрических размеров пользователя;

изготовить шатун можно в кустарных условиях.

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

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

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

Принцип работы шатуна.

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