Усовершенствование механического привода велосипеда

Статья была прислана нашим читателем Виктором Ветчиновым. Все фото в статье кликабельны (увеличиваются по нажатию).

Речь идёт об изобретении, ставящем своей целью усовершенствование механического привода велосипеда.

Целью усовершенствования является увеличение эффективности привода.

Кинематическая схема усовершенствованного механизма показана на рисунке 1.

Рисунок 1

Внешний вид усовершенствованного механизма, смонтированный на велосипеде, представлен на Рисунках 2-6.

Рисунок 2

Рисунок 3

Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6

Полный кинематический цикл вращения педалей велосипедистом можно разделить на две фазы – это фаза рабочего хода и фаза холостого хода. При рабочем ходе (ход педали вниз) велосипедист с силой нажимает на педаль. При этом производится механическая работа, и велосипед приводится в движение. При холостом ходе (ход педали вверх) специального усилия к педали не прикладывается. Поскольку нога велосипедиста немного давит на педаль при холостом ходе, то на преодоление этого усилия также тратится работа на фазе рабочего хода.

Рассмотрим вначале привод обычного велосипеда. Здесь шатуны (педали) движутся по окружностям, таким образом плечо рабочего хода в точности равно плечу холостого хода. Такая схема стала традиционной, все привыкли к ней, и она не вызывает никаких вопросов. Однако, если подойти к рассматриваемой схеме с позиций рабочего и холостого ходов, то вопрос всё-таки возникает: а насколько это рационально? Ведь на холостом ходу работа не производится, так почему же мы делаем на нём такое же плечо, как и на рабочем ходу? И нельзя ли увеличить плечо рабочего хода, причём так, чтобы общий путь педали не изменился?

Оказывается, можно. Именно решению этой проблемы посвящено описываемое здесь изобретение.

Принцип действия усовершенствованного механизма состоит в следующем.

Изобретённый механизм представляет собой четырёхзвенный кривошипно-кулисный механизм. Особенность механизма такова, что плечо точки приложения силы велосипедиста относительно оси вращения шатунов значительно (в 1,2-1,5 раз) увеличивается на фазе рабочего хода, и ещё в большее число раз уменьшается на фазе холостого хода. Таким образом, получается выигрыш в силе на фазе рабочего хода. Правда, при этом получается проигрыш в пути, однако это не является большим неудобством, поскольку в целом за оборот путь шатунов практически не изменяется. Кроме того, за счёт очень малого плеча холостого хода сводится практически к нулю потеря энергии на холостом ходу.

Таким образом, применение предлагаемого механизма улучшает условия отбора мощности мускульной силы велосипедиста.