Шатунное устройство
Конструкция, которую я предлагаю, позволяет увеличить и сэкономить силу ног велосипедиста.
1. Отсутствует вращение шатунов по кругу. Шатуны работают только в данном секторе.
В результате шатуны не проходят через «мертвую» точку
как это бывает на обычном велосипеде, когда при прохождении шатунов «мертвой» точки усилие ног велосипедиста процентов на 90 направлены не на прокручивание оси каретки, а на облом оси. При подъеме в горку у велосипеда и сидящего на нем велосипедиста исчезает движение по инерции и велосипедисту для того, чтобы продолжать движение на велосипеде, приходится подниматься с сиденья и давить на педали всем своим весом. Наиболее эффективно же расходуется сила ног велосипедиста при движении шатунов к горизонтальному положению.
2. Благодаря отсутствию вращения по кругу шатуны удлинены со стандартных 170 мм почти на 50%, а именно на 80 мм
Этим повышается эффективность работы ног.
Экономится сила велосипедиста.
3. Шатуны работают по переменно с амплитудой 90°.
Для поддержки набранной скорости на ровной дороге амплитуду можно менять по своему желанию.
Этим достигается разнообразие в движении ног, экономятся силы велосипедиста. Велосипедист не устает от однообразного движения ног, как на обычном велосипеде, когда приходится даже для поддержания набранной скорости вращать педали по кругу.
При езде по бездорожью и поворота, работая шатунами с малой амплитудой можно избежать зацепов педалями о камни другие неровности дороги.
Шатунное устройство может применяться в частности на транспорте, например, на велосипеде вместо обычной велосипедной каретки.
Наиболее близкий аналог раскрыт в SU 592661 А1, из которого известно шатунное устройство с обеспечением работы шатунов не по кругу, но поочередно, и при нажатии вниз на один шатун обеспечивающее подъем вверх второго шатуна.
Конические шестерни вращаются каждая на двух подшипниках, что надежнее и проще, чем у аналога. Обгонные муфты, расположенные в ступицах шатунов у аналога, судя по описанию «При выполнении подтягивания рычага 2 усилие передается последовательно через шестерни 4, 19, 3 на рычаг 1, усилия суммируются и суммарное усилие передается через ролики обгонной муфты рычага 1, ведомую часть обгонной муфты 13, вал 12 привода на ведущую шестерню 15» не надежны. В шатунном устройстве роль обгонных муфт выполняют звездочки-трещотки заводского производства, надежные и прошедшие испытание временем. Шатуны в шатунном устройстве обычные велосипедные с отверстием под вал. Простые и надежные. У аналога шатуны достаточно сложны в изготовлении. К тому же из-за такого сложного устройства шатунов большая ведущая велосипедная звездочка расположена с внешней стороны правого шатуна, что предполагает проблему выравнивания плоскостей ведущей и ведомой звездочек велосипеда в виду возможного соскакивания цепи, а также явное неудобство для ноги велосипедиста.
Что касается веса, то в шатунном устройстве самая объемная деталь это корпус - выполнен из дюрали.
Шатунное устройство представлено на чертежах:
Фиг.1 - общий вид. Фиг.2 - корпус 1, хомут 2, с приваренной к нему трубкой, валик 3, коническая шестерня 4, подшипник 5, а также, пылезащитное кольцо 18, гайка 19, коническая шестерня 20, шайба 21, валик 22, шайба 23, гайка 24. Фиг.3 - цилиндр 6, подшипник 7, кольцо 8, коническая шестерня 9, подшипник 10. Фиг.4 - валик 11, подшипник 12. Фиг.5 - крышка 13, с навинченной на нее звездочкой-трещоткой 14 и гайкой 15, звездочка-трещотка 16 навинчена на наконечник 17, большая ведущая велосипедная звездочка 25, в которую вставляется болт 27, на который накручивается гайка 26, скобы 28. Фиг.6 - шатунное устройство в сборе с велосипедом.
Шатунное устройство состоит из корпуса 1, который с помощью хомута 2 с приваренной к нему трубкой вставляется этой трубкой в трубу рамы велосипеда на место прежней каретки. С левой стороны к корпусу привинчивается пылезащитное кольцо 18. на валик 22 с толстой стороны накручивается по резьбе M14 гайка 24. С другой стороны на валик 22 надеваются последовательно шайбы 23, 21, коническая шестерня 20, затем накручивается на этот же конец валика 22 гайка 19. В таком виде, валик 22 в сборе, гайкой 19 закручивается по резьбе М24 в корпус 1, но только на самом конечном этапе сборки.
Шестерня 4 надевается на валик 3, который предварительно вставлен в цилиндр 6 и приварен. Подшипник 5 также с левой стороны надевается на цилиндр 6. Подшипник 7 надевается на цилиндр 6 до упора с правой стороны. Кольцо 8 также надевается на цилиндр 6 с правой стороны вровень с краем цилиндра 6 и приваривается. Коническая шестерня и подшипник 10 надеваются на валик 11 с левой стороны. Подшипник 12 надевается на валик 11 с правой стороны до упора. Крышка 13 в сборе со звездочкой-трещоткой 14 и приваренной гайкой 15 надевается на правую сторону валика 11, Большая ведущая велосипедная звездочка 25, с предварительно вставленными в отверстия болтами 27 и закрученными гайками 26, вставляется внешними выступами болтов 27 в звездочку-трещотку 14. Звездочка-трещотка 16 в сборе с наконечником 17 накручивается по резьбе М12 на правую сторону валика 11 и вставляется во внешние выступы гаек 26. Скобы 28 надеваются на обе звездочки-трещотки 14 и 16 и стягиваются между собой винтами, делая конструкцию более прочной.
3, 11, 21, 22, 17 - без звездочки - трещотки требуют закалки. Подшипники 5,7 от трамблера автомобиля ВА3-01 диаметры 30 и 42. Подшипники 10, 12 диаметры 12 и 24 ширина 6. Шестерни 4, 9, 20 конические и имеют одинаковый модуль. Длина корпуса 1 - 64.5, большой диаметр корпуса 1-76. Корпус выполнен из дюрали. Длина цилиндра 6 - 78, большой диаметр цилиндра 6 - 40,5. Валик 11 - длина 111, большой диаметр 15. Кольцо 8 - ширина 11, большой диаметр 38.
Шатуны на чертежах не указаны. Шатуны - обычные велосипедные длиной 170 или удлиненные до 250. Отверстия в шатунах по диаметру соответствуют диаметрам валика 3 и наконечника 17.
Если из крайнего верхнего положения до крайнего нижнего нажать на шатун, закрепленный неподвижно на валике 3, который составляет единое целое с цилиндром 6, т.к. приварен к нему сваркой, то цилиндр 6 повернется внутри корпуса 1 на подшипниках 5 и 7 на 90°. Вместе с цилиндром 6 на тот же угол повернется кольцо 8, приваренное сваркой на противоположном от валика 3 конце цилиндра 6. Так как на кольцо 8 надета крышка 13 и прочно прикручена к кольцу 8 четырьмя винтами М8, то крышка 13 с навинченной на нее по резьбе звездочкой-трещоткой 14, также повернется на 90°. Звездочка-трещотка 14 при этом не свинтится с крышки 13, т.к. ее держит навинченная на крышку 13 вслед за звездочкой-трещоткой 14 гайка 15, приваренная сваркой к краю крышки 13.
Если из крайнего верхнего положения до крайнего нижнего нажать на другой шатун, неподвижно закрепленный клином одновременно на наконечнике 17 и валике 11, то наконечник 17 с навинченной на него по резьбе звездочкой-трещоткой 16 повернется на 90° в ту же сторону, что и при нажатии на шатун, закрепленный на валике 3. Так как большая ведущая велосипедная звездочка 25 неподвижна закреплена между двумя звездочками-трещотками 14 и 16 пятью болтами 27 с пятью гайками 26, а так же дополнительно двумя одинаковыми скобами 28, то большая ведущая велосипедная звездочка 25 будет вращаться вместе с звездочками-трещотками 14 и 16 и только в одну сторону.
Если из крайнего верхнего положения до крайнего нижнего нажать на шатун, закрепленный неподвижно на валике 3, то на 90° повернется в том же направлении и коническая шестерня 4, закрепленная неподвижно на валике 3, а т.к. шестерня 4 через промежуточную коническую шестерню 20, свободно надетую на конец валика 22, соединена с конической шестерней 9, закрепленной неподвижно на валике 11, то на 90°, но в противоположном направлении повернется и валик 11 с закрепленным неподвижно клином на противоположном от шестерни 9 его конце другим шатуном. Этот шатун, наоборот, поднимется из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее.
Если из крайнего верхнего положения до крайнего нижнего нажать на шатун, закрепленный неподвижно на валике 11, то на 90° повернется в том же направлении и коническая шестерня, закрепленная неподвижно на валике 11, а т.к. шестерня 9 через промежуточную коническую шестерню 20, свободно надетую на конец валика 22, соединена с конической шестерней 4, закрепленной неподвижно на валике 3, то на 90°, но в противоположном направлении повернется и валик 3, с закрепленным неподвижно клином на его конце другим шатуном. Этот шатун, наоборот, поднимется из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее.
Таким образом шатуны работают только поочередно, поворачивая большую ведущую велосипедную звездочку 25 только в одном направлении.
Ограничителем крайнего верхнего и крайнего нижнего положения шатунов являются противоположные стенки прорези цилиндра 6, которые при работе шатунов в крайнем верхнем или в крайнем нижнем положении поочередно упираются в валик 22, обеспечивая угол между шатунами в крайних положениях равный 90°.
Шатунное устройство можно поставить на любой велосипед вместо заводского каретного узла. Убрав заводской кареточный узел, на это же место сварка привариваем корпус 1 шатунного устройства к раме так, чтобы отверстие с резьбой М24 в корпусе 1 оказалась внизу. Далее, вставляем внутрь корпуса 1 цилиндр 6 на подшипниках 5 и 7 в сборе с крышкой 13, звездочкой-трещоткой 14,а так же вставленным внутрь цилиндра 6 на подшипниках 10 и 12 валиком 11 с наконечником 17, звездочкой-трещоткой 16, с зажатой между звездочками-трещотками 14 и 16 и закрепленной болтами 27 и гайками 26, а так же скобами 28 большой ведущей велосипедной звездочкой 25. До упора в стопорную скобу. С другой стороны цилиндр 6 фиксируется для предотвращения осевого люфта внутри корпуса 1 стопорными винтами.
На валики 3 и 11 надеваем шатуны и неподвижно закрепляем клиньями. Оба шатуна располагаем горизонтально поверхности земли и придерживая их в таком положении ввинчиваем по резьбе валик 22 в гайку 19, вводя в зацепление с шестернями 4 и 9 промежуточную шестерню 20. Закрепляем валик 22 гайкой 24.
После этого на большую ведущую велосипедную звездочку 25, а также на ведомую звездочку заднего колеса надеваем велосипедную цепь, садимся на велосипед и поехали.
На моем складном велосипеде «Лама» г.Нижний Новгород при замене заводского кареточного узла на шатунное устройство и при увеличении длины шатунов на 80 мм, а также разведении их на 2°-3° в разные стороны от продольной оси велосипеда, не понадобилось удлинять раму велосипеда. На других марках велосипедов возможно необходимо во избежание задевания ногами о переднее колесо при поворотах руля велосипеда удлинить раму на величину удлинения шатунов.
Шатунное устройство с обеспечением работы шатунов не по кругу, но поочередно, и при нажатии вниз на один шатун обеспечивающее подъем вверх второго шатуна, отличающееся тем, что в нем содержатся две звездочки-трещотки с зажатой между ними большой ведущей велосипедной звездочкой.
