педаль велосипеда

Формула изобретения

Педаль велосипеда, включающая ось, соединенную с кривошипом велосипеда, два подшипниковых узла, размещенных на оси, пустотелый корпус, установленный на подшипниковых узлах, отличающаяся тем, что один из подшипниковых узлов установлен с возможностью сопряжения с поверхностью кривошипа, при этом на внутренней поверхности пустотелого корпуса педали выполнена резьба, по которой установлен пустотелый болт, торцовая поверхность которого установлена на расстоянии, равном приблизительно четверти длины корпуса педали от его оси симметрии вдоль оси педали во внешнем направлении, и служит упором для другого подшипникового узла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства велосипедов и, в частности, гоночных велосипедов.

Для гоночных велосипедов основным требованием к их конструктивным элементам является обеспечение заданных эксплуатационных характеристик, которые необходимо непрерывно поддерживать, особенно в процессе выполнения спортивных гонок. Другим важным требованием к конструкции велосипеда является обеспечение высокой технологичности его изготовления и сборки.

Известна педаль гоночного велосипеда, включающая ось, присоединяемую через резьбовое соединение к кривошипу велосипеда, два подшипниковых узла, размещенных на оси, пустотелый корпус, установленный на подшипниковых узлах, подпирающую гайку, фиксирующую пустотелый корпус с подшипниковыми узлами относительно оси (Любовицкий В.П. Гоночные велосипеды. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1989, с.69). Подшипниковые узлы расположены так, что ближний к кривошипу отстоит от плоскости кривошипа на некотором расстоянии, а дальний установлен на противоположной стороне корпуса педали. Каждый подшипниковый узел представляет собой стальные шарики, установленные россыпью в полость обоймы, которая с одной стороны формируется фасонными поверхностями оси и корпуса педали, а с другой стороны корпусом педали и подпирающей гайкой, которая дополнительно фиксируется относительно оси контргайкой.

Расположение подшипников выполнено так, что реакция в подшипниках от усилия нажатия на педаль создает значительные изгибающие моменты на консольной оси педали из-за наличия больших плеч приложения нагрузки в плоскости расположения подшипниковых узлов, а это приводит к уменьшению жесткости конструкции педали и затратам усилий гонщика на работу упругой деформации оси педали, что значительно снижает эксплуатационные характеристики конструкции педали.

Обоймы подшипниковых узлов формируются фасонными поверхностями трех разных деталей - оси, корпуса педали и подпирающей гайки, что повышает требования к точности изготовления фасонных поверхностей, а значит значительно снижает технологичность конструкции педали. Кроме того, размеры полости обоймы определяются взаимным расположением указанных деталей и регулируются поджатием подпирающей гайки, а сохранение заданных размеров в процессе эксплуатации определяется фиксацией подпирающей гайки контргайкой. Такая конструкция приводит к нестабильности задания размеров полости обоймы подшипникового узла из-за субъективности оценки степени поджатия подпирающей гайки при сборке педали, ослабление контргайки в процессе эксплуатации также увеличивает нестабильность размеров и может привести к появлению люфтов и осевому биению педали. Все это значительно снижает технологичность сборки и динамические свойства конструкции педали в процессе эксплуатации, особенно в спортивных гонках.

Также известна педаль велосипеда, включающая ось, соединенную через прокладочное кольцо с кривошипом велосипеда, два подшипниковых узла, размещенных на оси, пустотелый корпус, установленный на подшипниковых узлах, и разрезную шайбу, фиксирующую пустотелый корпус с подшипниковыми узлами относительно оси (патент DE 3631877 A1 от 31.03.1988 г.). Подшипниковые узлы расположены так, что ближний к кривошипу отстоит от плоскости кривошипа на некотором расстоянии, обусловленном толщиной прокладочного кольца, а дальний установлен на противоположной стороне корпуса педали.

Расположение подшипников выполнено так, что реакция в подшипниках от усилия нажатия на педаль создает изгибающие моменты на консольной оси педали из-за наличия плеч приложения нагрузки в плоскости расположения подшипниковых узлов, что приводит к уменьшению жесткости конструкции педали и затратам усилий спортсмена на работу упругой деформации оси педали, что снижает эксплуатационные характеристики педали. В конструкции педали не предусмотрена возможность снятия пустотелого корпуса для смазки или замены подшипников, что существенно сокращает срок эксплуатации такой педали и она, по существу, является одноразовым изделием.

При сборке педали распорная шайба, плотно прижимаясь своей левой стороной к прокладочному кольцу, не имеет возможности разжаться и разместиться в специальной проточке корпуса, т.е. не встанет на свое место и не сможет выполнить свою замыкающую функцию, из чего следует, что педаль такой конструкции нельзя первоначально собрать.

Технический результат предлагаемого технического решения - повышение эксплуатационных характеристик педали велосипеда за счет уменьшения упругих деформаций оси педали.

Технический результат обеспечивается тем, что в педали велосипеда, включающей ось, соединенную с кривошипом велосипеда, два подшипниковых узла, размещенных на оси, пустотелый корпус, установленный на подшипниковых узлах, один из подшипниковых узлов установлен с возможностью сопряжения с поверхностью кривошипа, при этом на внутренней поверхности пустотелого корпуса педали выполнена резьба, по которой установлен пустотелый болт, торцовая поверхность которого установлена на расстоянии, равном приблизительно четверти длины корпуса педали от его оси симметрии вдоль оси педали во внешнем направлении, и служит упором для другого подшипникового узла.

При нажатии на педаль реакция от усилия ноги спортсмена воспринимается двумя шарикоподшипниковыми узлами, причем дальний от кривошипа шарикоподшипник расположен на минимально возможном расстоянии от кривошипа, а внутренняя обойма ближнего шарикоподшипника буртиком оси плотно прижимается с помощью резьбы непосредственно к кривошипу, что приводит к полному устранению расстояния между ними, вследствие чего увеличивается жесткость заделки оси в кривошипе, а основная часть усилия на педаль идет не на изгиб оси, а на ее срез в плоскости соприкосновения кривошипа с внутренней обоймой ближнего шарикоподшипника, что приводит к значительному уменьшению упругих деформаций оси педали.

Отличительные признаки предлагаемого устройства заключаются в том, что один из подшипниковых узлов установлен с возможностью сопряжения с поверхностью кривошипа, при этом на внутренней поверхности пустотелого корпуса педали выполнена резьба, по которой установлен пустотелый болт, торцовая поверхность которого установлена на расстоянии, равном приблизительно четверти длины корпуса педали от его оси симметрии вдоль оси педали во внешнем направлении, и служит упором для другого подшипникового узла.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана педаль велосипеда на виде сверху, на фиг.2 изображено сечение А-А, изображающее боковой разрез педали, а на фиг.3 показано сечение Б-Б, изображающее поперечный разрез педали по плоскости расположения пустотелого болта.

Педаль велосипеда включает ось 1, присоединяемую через резьбовое соединение к кривошипу велосипеда 2. На оси 1 с одной стороны установлен первый шарикоподшипниковый узел 3, который расположен в непосредственном сопряжении с поверхностью кривошипа 2 и фиксируется буртиком оси 1, с другой стороны оси 1 установлен второй шарикоподшипниковый узел 4. В сопряжении с шарикоподшипниковыми узлами 3 и 4 установлен пустотелый корпус педали 5, на внутренней поверхности которого выполнена резьба, по которой в заданном положении устанавливается пустотелый болт 6. Положение правой торцевой плоскости пустотелого болта 6, сопрягаемой с шарикоподшипниковым узлом 4, определяется по внешней границе диапазона приложения вектора эксплуатационных нагрузок, т.е. наиболее вероятных точек приложения векторов нагрузок от ноги гонщика при движении велосипеда. По экспериментальным данным правая торцевая плоскость пустотелого болта 6 устанавливается на расстоянии, равном приблизительно четверти длины корпуса педали 5, от оси симметрии детали (точка О) вдоль оси 1 во внешнем направлении. Торцевая плоскость пустотелого болта 6 служит упором для второго шарикоподшипникового узла 4, который прижимается к пустотелому болту подпирающей гайкой 7, создавая силовое замыкание сборной конструкции педали. Подпирающая гайка 7 и пустотелый корпус педали 5 имеют отверстия для установки ключа при сборке конструкции педали, которые глушатся пробкой 8, установленной по резьбе, выполненной в отверстии пустотелого корпуса педали.

Работа педали велосипеда выполняется следующим образом. В процессе эксплуатации усилие от ноги гонщика прикладывается преимущественно в точке О на пересечении оси вращения педали и оси симметрии пустотелого корпуса педали. При этом диапазон приложения вектора эксплуатационных нагрузок от ноги гонщика не выходит за пределы положения шарикоподшипникового узла 4. Таким образом, реакция от усилия ноги гонщика воспринимается шарикоподшипниковыми узлами, плоскость вращения которых располагается на минимально возможном расстоянии от плоскости заделки оси педали 1 в кривошипе велосипеда 2, определяя, таким образом, минимальный изгибающий момент, что снижает потери энергии гонщика на работу упругой деформации оси педали и, следовательно, повышает эксплуатационные характеристики педали велосипеда.