двухколесный велосипед для безопасной и комфортной езды (варианты)

Формула изобретения

1. Велосипед двухколесный, содержащий педальные приводы, тормозную систему, сиденье и раму, состоящую из передней, средней и задней секций для трансформирования двухместного велосипеда, рама которого имеет три секции, в одноместный, рама которого имеет переднюю и заднюю секции, а на передней секции рамы установлены руль и переднее колесо, отличающийся тем, что передняя секция рамы имеет сиденье и передний педальный привод, а высоту H установки по крайней мере одного сиденья над поверхностью, по которой катятся колеса велосипеда, определяют из соотношения

H = L(1 - K₀),

где L - расстояние от педали привода колеса при самом дальнем положении педали от сиденья до середины поверхности сиденья;

K - безразмерный коэффициент, значения которого лежат в диапазоне 0,01 - 0,14.

2. Велосипед по п.1, отличающийся тем, что средняя секция двухместного велосипеда имеет педальный привод, а сиденье задней секции выполнено съемным.

3. Велосипед по п.1 или 2, отличающийся тем, что передняя часть поверхности сиденья снабжена двумя отклоняющимися в противоположные стороны вверх-вниз элементами, связанными между собой узлом, выполненным с возможностью фиксации его в рабочем положении во время езды и отсутствия фиксации при старте, остановке и маневре.

4. Велосипед по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что один из тормозов выполнен в виде ножного привода-рычага, установленного под пяткой ноги.

5. Велосипед по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что снабжен узлом регулирования положения сиденья для реализации различных режимов изменения коэффициента K₀.

6. Велосипед двухколесный, содержащий педальные приводы, тормозную систему, руль, сиденья и раму, отличающийся тем, что по крайней мере одно сиденье установлено на высоте H, определяемой соотношением

H = L(1 - K₀),

где H - высота установки сиденья над поверхностью, по которой катятся колеса велосипеда;

L - расстояние от педали привода колеса при самом дальнем положении педали от сиденья до середины поверхности сиденья;

K₀ - безразмерный коэффициент, значения которого лежат в диапазоне 0,01 - 0,14.

7. Велосипед по п.6, отличающийся тем, что передняя часть поверхности сиденья снабжена двумя отклоняющимися в противоположные стороны вверх-вниз элементами, связанными между собой узлом, выполненным с возможностью фиксации его в рабочем положении во время езды и отсутствия фиксации при старте, остановке и маневре.

8. Велосипед по п.6 или 7, отличающийся тем, что один из тормозов выполнен в виде ножного привода-рычага, установленного под пяткой ноги.

9. Велосипед по любому из пп.6 - 8, отличающийся тем, что снабжен узлом регулирования положения сиденья для реализации различных режимов изменения коэффициента K₀.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к области транспортных средств, а конкретно к конструкциям двухколесных одно- или двухместных велосипедов с неразборной или разборной рамой, позволяющей в последнем случае трансформировать одноместный велосипед в двухместный и обратно. На двухместном велосипеде (тандеме) велосипедисты сидят друг за другом.

По сравнению с традиционным велосипедом данное изобретение предлагает более безопасный и комфортный в использовании велосипед для семейных прогулок или туристических путешествий. На нем легче поддерживать равновесие при старте и маневрах на малой скорости и на плохой дороге. Это позволяет более широко рассматривать возможность применения двухколесных двухместных велотандемов, ездить на которых гораздо сложнее, особенно на малой скорости и на плохой дороге. На нем удобнее сидеть и не создаются опасные для здоровья нагрузки на область промежности, как это происходит при посадке на традиционном узком велосипедном седле. При создании двухместного велосипеда предусмотрена возможность удобной трансформации его в одноместный велосипед. Перечисленные признаки позволяют назвать такой велосипед "дружелюбным" по отношению к велосипедисту.

Известен одноместный велосипед, трансформируемый в двухместный, разъемная рама которого состоит из трех секций. Передняя и задняя секции образуют складной традиционный одноместный велосипед типа "Десна" или "Кама", а двухместный велотандем получается с включением средней секции. Передняя секция рамы имеет колесо и руль, средняя - педальный узел и седло (для тандема), задняя - колесо, седло и педальный узел, используемые для тандема и для одноместного велосипеда. Недостатком такой конструкции является присущая традиционным велосипедам высокая установка седел, сидя на которых велосипедисты не могут надежно опереться ногами о землю, чтобы помочь себе при возможной потере равновесия. Это затрудняет сохранение равновесия при старте или маневрах на малой скорости, а также на плохой дороге. Особенно это актуально для тандемов, на которых гораздо сложнее поддерживать равновесие (авт. св. SU N 1335495 A, МПК 4, кл. B 62 K 13/02, 3/12, публ. 07.09.87).

Наиболее близким к настоящему изобретению по технической сути и достигаемому результату является конструкция двухколесного разборно-трансформируемого велосипеда, сиденья на котором установлены несколько ниже, чем на традиционных велосипедах, и поэтому велосипедисты могут надежно опираться ногами о землю, оставаясь на сидении. Передняя и задняя секции образуют одноместный велосипед, а добавление средней секции трансформирует его в двухместный велотандем. Передняя секция рамы имеет колесо и руль, средняя - сиденье и гнездо для установки педального узла, задняя - колесо, сиденье (для тандема и одноместного велосипеда) и еще два гнезда для педальных узлов, из которых переднее гнездо используют для одноместного велосипеда, а заднее - для заднего педального привода тандема. Таким образом, рама имеет всего три гнезда для педальных узлов, что усложняет конструкцию. Кроме того, не предусмотрена регулировка сидений, отвечающая критерию дружелюбного велосипеда, который вводится в настоящем изобретении (авт. св. SU N 1787862 A1, МПК 5, кл. B 62 K 13/02, публ. 15.01.93).

Недостатки традиционных конструкций двухколесных велосипедов, характеризующих предшествующий уровень техники, следующие:

а) седло установлено настолько высоко, что сидя на нем любому велосипедисту трудно дотянуться ногами до земли и надежно опереться о землю (фиг. 1);

б) узел регулировки высоты седла таков, что, сидя на нем, велосипедист маленького роста имеет меньше шансов дотянуться ногой до земли, чем более рослый велосипедист, который с трудом и ненадежно постарается это сделать;

в) узкое велосипедное седло создает повышенное давление на область промежности, травмируя, по мнению врачей, внутренние органы, что может привести со временем к простатиту и геморрою.

Эти особенности проявляются на разных велосипедах - для взрослых и подростков. От этих особенностей страдают в большей степени дети и подростки, у которых рост меньше, чем у взрослых, и они часто не справляются с управлением и теряют равновесие на стадии обучения. Хотя именно для них и надо создавать более безопасные и комфортные условия езды на велосипеде, что достигается в настоящем изобретении установкой сидений на высоте несколько меньшей, чем на традиционных велосипедах (фиг. 2).

Отметим, что при еще более низкой посадке почти невозможно самостоятельно стартовать на двухколесном велосипеде, поскольку неудобно оттолкнуться ногами о землю для начала движения (фиг. З). Следовательно, существует оптимальный и, как оказалось, довольной узкий диапазон значений высоты H, на которой целесообразно устанавливать сиденье, чтобы получить нужный эффект.

Технический результат заключается в создании более безопасного и комфортного двухколесного велосипеда. Велосипедисты должны иметь возможность при потере равновесия помочь себе восстановить его, опираясь ногами о землю. Проявление этого положительного качества должно быть более ощутимым при уменьшении роста велосипедиста, в частности для подростков и детей. Это достигается следующими средствами.

Разработаны конструкция рамы и узлы регулировки на ней (фиг. 4, 5), позволяющие устанавливать каждое или, по крайней мере, переднее сиденье велотандема таким образом, чтобы выполнялся введенный критерий:

H = L (1-К₀),

где H - высота установки сидений над поверхностью, по которой катятся колеса велосипеда;

L - расстояние от педали (при ее дальнем положении от сиденья) до середины поверхности сиденья, при этом расстояние L для правильного педалирования должно быть соизмеримо с длиной ноги велосипедиста (фиг 6 и 7);

К₀ - безразмерный коэффициент, который принимает положительные значения от 0.01 до 0.14, причем при уменьшении высоты сиденья H конкретные конструкции регулировки высоты сиденья позволяют поддерживать К₀ постоянным, или увеличивать его, или изменять К₀ по любому задаваемому закону. Отметим, что для всех конструкций традиционных велосипедов К₀ отрицателен (К₀ (-0.02) - (-0.12)) и еще более уменьшается при уменьшении H (при уменьшении роста велосипедиста). То есть длина ноги L меньше высоты H. А для подростков и детей желательно, чтобы К₀ был положительным (т.е. при К₀ = 1 - H/L надо иметь H < L) и при уменьшении роста велосипедиста К₀ бы увеличивался, так как тогда им легче опираться ногами о землю, начинать движение на велосипеде, восстанавливать равновесие и останавливаться.

Для велосипеда-трансформера (фиг.5) разработана и изготовлена разборная рама, которая состоит из трех секций для двухместного велосипеда, а одноместный велосипед получается исключением средней секции, при этом:

- передняя секция содержит колесо, руль, переднее сиденье и педальный привод, которые используются для одно- и двухместного велосипедов;

- средняя секция содержит педальный привод (только для тандема);

- задняя секция содержит колесо и съемное сиденье для тандема.

Педальный привод находится не почти под сиденьем, как это сделано у традиционного велосипеда, а вынесен несколько вперед, чтобы сохранить правильные условия для педалирования при используемой установке сиденья.

Один из тормозов выполнен с ножным рычагом-приводом. При торможении на конец этого рычага нажимает пятка ноги, когда нога опирается на педаль привода колеса при ее заднем положении (фиг. 8).

Сидение достаточно широкое. Передняя часть сиденья выполнена с двумя отклоняющимися вверх-вниз подвижными элементами (фиг. 9), связанными между собой, например, коромыслом, причем эту связь фиксируют в верхнем рабочем положении в процессе езды, когда подвижные элементы поддерживают бедра, и не фиксируют эту связь при старте, остановках и маневрах, чтобы подвижные элементы не поддерживали бедра и не мешали опираться о землю ногами.

На фиг. 1 представлен традиционный велосипед, - сидя на сиденье, велосипедист с трудом дотягивается ногой до земли, наклонив велосипед. На фиг. 2. представлен дружелюбный велосипед - сидя на сиденье велосипедист легко и надежно опирается ногой о землю. На фиг. 3 показан полулежачий велосипед; велосипедист легко может опереться ногами о землю, однако очень неудобно оттолкнуться ногой для начала движения вперед. Фиг. 4: одноместный дружелюбный велосипед, A - передняя часть велосипеда с передней секцией рамы (3), C - задняя часть велосипеда с задней секцией рамы (4), (а) и (b) - разъемы, (7) - сиденье со спинкой (8), (12) - багажник крепится на кронштейне (11), (13) - гнездо для педального узла, (6) - подседельная труба вставляется в трубу (5). Фиг. 5: двухместный дружелюбный велосипед, В - средняя часть велосипеда со средней секцией рамы (15), которая содержит гнездо (16) для педального узла и рычажный привод (7) для ножного тормоза, (19) - заднее сиденье, закрепленное на двухподседельных трубах (18), которые вставляются в трубы (14). На фиг. 6 и 7 приведены обозначения, используемые в тексте: H - высота установки сиденья над поверхностью A-B, по которой катятся колеса, L - расстояние от педали (при ее дальнем положении от сиденья) до середины поверхности сиденья, L^* - длина ноги велосипедиста, h^* - высота оси каретки над поверхностью A-B, также показано оптимальное положение седла для традиционного велосипеда, при котором L ~ L^*. На фиг. 8 показан ножной привод для тормоза с помощью рычага (17), на который нажимает пятка ноги, (21) - педаль, (22) - трос тормоза. На фиг. 9 представлена конструкция сиденья для дружелюбного велосипеда с подвижными элементами и фиксатором: (7) - поверхность сиденья, (8) - спинка, (24) - подвижные элементы под бедра (отклоняются вверх-вниз), (25) - коромысло с фиксатором, (26) - пружины, (а) - верхнее рабочее положение подвижных элементов, (в) - нижнее положение для маневров.

Описание конструкции дружелюбного велосипеда.

Одноместный велосипед (фиг. 4) имеет два колеса переднее (1) и заднее (2), на которые опирается неразборная или разборная рама (3-4), состоящая из передней (3) и задней (4) секций.

Передняя часть (A) велосипеда состоит из секции рамы (3), имеющей:

- трубу (5), наклон которой позволяет выполнить критерий дружелюбности, т.е. H = L (1-К₀), в эту трубу телескопически вставляется подседельная труба (6) для установки и регулировки высоты сиденья (7) со спинкой (8);

- головную трубу (9) для установки руля (10) и кронштейна (11), на котором над передним колесом закрепляется съемный багажник (12) обтекаемой формы;

- гнездо (13) для установки педального узла N.

Отметим, что для компоновки дружелюбного велосипеда оказалось удобнее и рациональнее (по сравнению с упомянутым велосипедом-аналогом) установить педальный узел и сиденье на передней секции.

Задняя секция рамы (4) имеет две трубы (14), аналогичные трубе (5), для установки заднего дополнительного сиденья при трансформации велосипеда в тандем (фиг. 5).

Секции рамы имеют разъемы (а) и (b) для их взаимного скрепления любым известным способом. Рама может быть разборной и неразборной, а трубы (5) и (14) не обязательно параллельны. Важно, чтобы по крайней мере для одного из сидений выполнялся критерий дружелюбности, т. е. H = L (1-К₀) при каждом заданном К₀ (особенно для переднего сиденья). Спинка (8) имеет ручки для опоры второго велосипедиста при трансформации в тандем.

Двухместный велосипед (фиг. 5), кроме узлов и деталей, указанных для одноместного велосипеда, имеет среднюю секцию рамы (15), устанавливаемую тоже с помощью тех же разъемов (a-b). На этой секции рамы имеется гнездо (16) для каретки педального узла тандема, а также рычаг (17) - привод ножного тормоза. В две трубы (14) телескопически вставляются две подседельные трубы (18) заднего сиденья (19) со спинкой (20). Педально-цепные узлы (13) и (16) имеют одинаковые звездочки с одной стороны (обычно елевой) и связаны цепью. Педальный узел (16) имеет с другой стороны звездочку (или набор звездочек), которая связана цепью со звездочкой (или набором звездочек) колеса (2). Регулировку сидений можно выполнить и другим каким-либо известным образом.

Описанные выше велосипеды, естественно, можно изготавливать и с монолитной неразборной рамой.

Для размещения объемного багажника-корзины (12) и уменьшения общей длины велосипеда целесообразно и достаточно делать передние колеса диаметром 20 - 22 дюйма. Задние колеса выбираются диаметром 20 - 26 дюймов в зависимости от качества дорог.

Тормозная система. Для уменьшения длины тормозного пути при движении на тандеме установлены три тормоза L - два с традиционным ручным приводом на руле и один нетрадиционный - с рычагом под пяткой ноги в качестве привода, как на мотоцикле (фиг. 8). Рычаг-привод (17) тормоза находится вплотную около рамы велосипеда и не мешает педалировать, но при необходимости на конец рычага можно надавить пяткой ноги, когда нога опирается на педаль (21) при ее заднем положении. Усилия на тормоз передаются с помощью троса (22). Одноместному велосипеду достаточно одного или двух тормозов.

Возможность осуществления изобретения. По данному изобретению изготовлены одно- и двухместный неразборный и трансформируемый велосипеды из стальных велосипедных труб, которые успешно испытаны и благополучно эксплуатируются автором в городских и сельских условиях. Велотандем выдержал испытания в составе туристической группы в многодневном велопоходе протяженностью 500 км по дорогам разного качества.

Вес дружелюбного одноместного велосипеда 14 - 15 кг, база между осями колес 1.14 - 1.21 м, габаритная (полная) длина - 1.65 - 1.76 м, при этом переднее колесо диаметром 20 дюймов, а заднее 24 - 26 дюймов.

Вес двухместного велотрансформера 24 - 25 кг, база 1.63 -- 1,70м, габаритная длина 2.13 - 2.26 м при тех же колесах.