CS269402B1

CS269402B1 - Equipment for driving a bicycle

Info

Publication number: CS269402B1
Application number: CS882180A
Authority: CS
Inventors: Karel Ing Cibula
Original assignee: Karel Ing Cibula
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS218088A1

Abstract

Zařízení určené k pohonu jízdního kola článkovým řetězem, vedeným od jedné poháněči (vratné) páky přes kladku k volnoběžnému kolečku, upevněnému na jedné straně zadního poháněčiho kola, k pastorku ve středu rámu jízdního kola. Pastorek mění směr pohybu řetězu a převádí jej na druhou stranu rámu , jízdního kola, kde je řetěz veden přes druhé volnoběžné kolečko, upevněné na druhé straně zadního poháněcího kola, přes kladku k druhé poháněči (vratné) páce, umistě- S né na druhé straně rámu jízdního kola. Každá z obou poháněčích (vratných) pák je součástí příslušného čtyřkloubového pákového mechanismu. Pedály jsou upevněny na rameni ojnice tohoto mechanismu a vykoná vají kývavý pohyb. Uspořádání a poměr dé lek jednotlivých členů mechanj^mu je volen tak, že výsledná síla, vyvozená tlakem nohy na pedál, působí k dráze pedálu ve směru tečny.A device designed to drive a bicycle by a link chain, guided from one drive (return) lever via a pulley to a freewheel mounted on one side of the rear drive wheel, to a pinion in the center of the bicycle frame. The pinion changes the direction of movement of the chain and transfers it to the other side of the bicycle frame, where the chain is guided via a second freewheel mounted on the other side of the rear drive wheel, via a pulley to a second drive (return) lever located on the other side of the bicycle frame. Each of the two drive (return) levers is part of the corresponding four-joint lever mechanism. The pedals are mounted on the connecting rod arm of this mechanism and perform a oscillating movement. The arrangement and ratio of the lengths of the individual members of the mechanism are chosen so that the resulting force, exerted by the pressure of the foot on the pedal, acts tangentially to the pedal path.

Description

Vynález se týká zařízení k pohonu jízdního kola, sestávající ze dvou čtyřkloubových pákových mechanizmů, nahrazujících vBoobocně zavedený pohon jízdního kola dvěma klikami.The invention relates to a bicycle drive device consisting of two four-joint lever mechanisms, replacing the bicycle drive with two cranks introduced in Boobocno.

Dosavadní způsob pohonu pomocí dvou klik, navzájem spojených osou (hřídelí), je - z hlediska využití poháněči síly, vyvozené tlakem nohou na pedály, nevýhodný, protože ve svislé poloze klik působí pohánScí síla kolmo ke směru pohybu, takže není vůbec využita a v největší Sásti kruhové dráhy pedálu je od smšru pohybu tolik odkloněna, že je pro pohon jen velmi málo využita. Plného využití tlaku nohy na pedál se dosahuje jen ve vodorovně poloze klik a v bezprostřední blízkosti této polohy, tedy jen na velmi ma~ lém úseku kruhové dráhy pedálu. .The current method of driving using two cranks, connected to each other by an axis (shaft), is disadvantageous from the point of view of using the driving force exerted by the pressure of the feet on the pedals, because in the vertical position of the cranks the driving force acts perpendicular to the direction of movement, so it is not used at all and in the largest part of the circular path of the pedal it is so deviated from the direction of movement that it is only used very little for driving. Full use of the pressure of the foot on the pedal is achieved only in the horizontal position of the cranks and in the immediate vicinity of this position, i.e. only on a very small section of the circular path of the pedal. .

Také jiná zařízení k pohonu jízdního kola nevyužívají plně vynaloženou náamhu. V poslední době je používáno zařízení, které patří k nejdokonalejším toho druhu. Síla působíci na pedál je využívána k pohonu od nejvyšší až po nejnižší polohu pedálu. Pedály jsou upevněny na konci vratných pák, kývajících střídavě nahoru a dolů, takže vykonávají ) jen část kruhové dráhy. Princip' tohoto zařízení spočívá v tom, že ke každé vratné páce ; je připevněno rameno, kterým se přenáší poháněči síla na řetěz. Ten je od ramene vratné páky veden přes volnoběžné kolečko, upevněné na jedné straně zadního poháněcího kola, k pastorku umístěnému ve středu rámu jízdního kola. Pastorek mění směr pohybu řetězu a převádí jej na druhou stranu rámu jízdního kola, kde je řetěz veden přes druhé volnoběžné kolečko, upevněné na druhé straně rámu jízdního kola, k rameni druhé vratné páky. Tím se dosahují střídavé kývavé pohyby vratných pák.Other devices for driving a bicycle also do not fully utilize the effort expended. Recently, a device has been used that is among the most advanced of its kind. The force acting on the pedal is used to drive the pedal from the highest to the lowest position. The pedals are attached to the ends of return levers that swing alternately up and down, so that they perform only part of a circular path. The principle of this device is that an arm is attached to each return lever, by which the driving force is transmitted to the chain. This is guided from the return lever arm via a freewheel mounted on one side of the rear drive wheel to a pinion located in the center of the bicycle frame. The pinion changes the direction of movement of the chain and transfers it to the other side of the bicycle frame, where the chain is guided via a second freewheel mounted on the other side of the bicycle frame to the arm of the second return lever. This achieves alternating rocking movements of the return levers.

Ani tento způsob plně nevyužívá sílu, působící na pedál. Její směr se na větší části dráhy pedálu odchyluje od tečny k této dráze á složka této síly, směřující od středu otáčeni vratné páky, zůstává pro pohon nevyužita.Even this method does not fully utilize the force acting on the pedal. Its direction deviates from the tangent to this path for most of the pedal travel, and the component of this force directed from the center of rotation of the return lever remains unused for propulsion.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením k pohonu jízdního kola článkovým ' řetězem, vedeným přes volnoběžné pastorky, umístěné souměrně na každé straně zadního poi ’ háněciho kola a dále vedeným přes kladky a napojeným na poháněči páky, umístěné souměrně j na každé straně rámu jízdního kola, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že každá z těchto poháněčích pák je součástí příslušného čtyřkloubového pákového mechanizmu, při-The above-mentioned shortcomings are eliminated by a device for driving a bicycle with a link chain, guided over freewheeling pinions, located symmetrically on each side of the rear driving wheel and further guided over pulleys and connected to drive levers, located symmetrically on each side of the bicycle frame, the essence of the invention being that each of these drive levers is part of a respective four-joint lever mechanism,

I pojeného dvěma klouby k rámu jízdního kola a sestávajícího z vodicí páky, kloubově přij pojené ojnlce a ramene ojnice, na kterém je připevněn pedál. Nejvýhodnější vzájemný poI měr délek členů čtyřkloubového pákového mechanizmu, tj. délky poháněči páky, délkyI connected by two joints to the bicycle frame and consisting of a guide lever, a hinged connecting rod and a connecting rod arm on which the pedal is attached. The most advantageous mutual ratio of the lengths of the members of the four-joint lever mechanism, i.e. the length of the driving lever, the length of the

I vodicí páky, délky ojnice, délky ramene ojnice a vzdálenosti kloubů, kterými je mechaI nizmus připojen k rámu jízdního kola, je v rozmezí 9:3:4:2:7 až 10:4:5:3:8.The guide lever, connecting rod length, connecting rod arm length, and joint spacing by which the mechanism is connected to the bicycle frame are in the range of 9:3:4:2:7 to 10:4:5:3:8.

I Tím se dosahuje v celém rozsahu zdvihu pedálu shora dolů co možno nejlepší využitíI This ensures the best possible use of the pedal throughout the entire range of travel from top to bottom.

I vynaložené síly k pohonu, při použití známého způsobu přenosu této síly pomocí článkového řetězu a dvou volnoběžných pastorků, umístěných souměrné na každé straně poháněcího kola.I the forces expended for propulsion, when using the known method of transmitting this force using a link chain and two freewheeling pinions, located symmetrically on each side of the driving wheel.

Předmět vynálezu je vysvětlen na připojených výkresech, kde na obr. 1 je působení . síly, vyvozené tlakem nohy na pedál, na obr. 2 jsou geometrické poměry v krajních polo- . hách nohy, na obr. 3 je schéma čtyřkloubového pákového mechanizmu a na obr. 4 je schéma celkového uspořádání pohonu jízdního kola.The subject of the invention is explained in the attached drawings, where Fig. 1 shows the action of the force exerted by the pressure of the foot on the pedal, Fig. 2 shows the geometric ratios in the extreme positions of the foot, Fig. 3 shows a diagram of a four-joint lever mechanism and Fig. 4 shows a diagram of the overall arrangement of the bicycle drive.

Poháněči síla P je vyvozena stehnem JL, které vykonává kývavý pohyb kolem kloubu v kyčli A. Síla P se dále přenáší kloubem v koleni B a holení a chodidlem 2 na pedál 3. Výsledná síla_P působí na pedál 3 .ve směru spojnice bodů BC. Osa C otáčení pedálu 3 vykonává dráhu po křivce Jí, která v bodě C má tečnu t a normálu_n·The driving force P is exerted by the thigh JL, which performs a swinging movement around the hip joint A. The force P is further transmitted through the knee joint B and the shin and foot 2 to the pedal 3. The resulting force_P acts on the pedal 3 in the direction of the line connecting the points BC. The axis C of rotation of the pedal 3 performs a path along the curve Jí, which at point C has a tangent t and a normal_n·

Nejvýhodnější tvar dráhy osy C otáčení pedálu 3 - tedy křivky k - je takový, kdy v celém průběhu zdvihu pedálu_3, tj. mezi krajními polohami IaH nohy, má spojnice bodů BC směr tečny t ke křivce Jí.. Průběh této křivky je možné vypočítat, avšak jednoduchým způsobem, znázorněným na obr. 2, lze pro známou délku _R stehna ^a délku_S hoCS 269 402 Bl leně přibližně tuto křivku nahradit úsečkou CjC a kružnicí CC_2> jejíž střed leží v průsečíku normál a n_2> vedených v bodech^ a C₂ (Bod C leží ve stejné vzdálenosti od průsečíku přímek BjC* a B.^ jako bod C). Vyšetření lze provést pro známý úhel ft , který je například 12° pro poměr délky R stehna 1 ku délce S holeně 2 rovný přibližně 1:1, vyskytující se u větěiny lidí.The most advantageous shape of the path of the axis C of rotation of the pedal 3 - i.e. the curve k - is such that throughout the entire stroke of the pedal_3, i.e. between the extreme positions IaH of the leg, the line connecting the points BC has the direction of the tangent t to the curve Jí. The course of this curve can be calculated, but in a simple way, shown in Fig. 2, for a known length _R of the thigh ^and length_S of the leg, this curve can be approximately replaced by a line segment CjC and a circle CC _2> whose center lies at the intersection of the normals an _2> drawn in points ^ and C ₂ (Point C lies at the same distance from the intersection of the lines BjC* and B.^ as point C). The examination can be carried out for a known angle ft , which is, for example, 12° for a ratio of the length R of the thigh 1 to the length S of the shin 2 equal to approximately 1:1, occurring in most people.

Pomocí metod, známých v kinematice jako syntéza mechanizmů, lze stanovit délky jednotlivých členů, tj. poháněči páky J_, vodicí páky_5, ojnice .6 a rameno ojnice J a polohu á vzdálenost kloubů_B a 9, čtyřkloubového pákového mechanizmu, tedy délky a, _b, d a e a jejich vzájemný poměr A:B:C:D:E tak, aby bod c na rameni 7 ojnice 6 vykonával co možno přesně dráhu po křivce k.Using methods known in kinematics as mechanism synthesis, it is possible to determine the lengths of individual members, i.e. the driving lever J_, the guide lever_5, the connecting rod .6 and the connecting rod arm J and the position and distance of the joints_B and 9, of the four-joint lever mechanism, i.e. the lengths a, _b, d and e and their mutual ratio A:B:C:D:E so that point c on the arm 7 of the connecting rod 6 follows the path along the curve k as accurately as possible.

Velmi výhodné podmínky nastávají zvláště při poměru 9:3:4:2:7, při kterém například pro délku stehna R » 50 cm, délku holeně S 53 cm a délku poháněči páky_a 45 cm, vychází délky ostatních členů čtyřkloubového pákového mechanizmu b » 15 cm,_c · 20 cm, A « 10 cm ajb. 35 cm. Při těchto délkách a při správné poloze čtyřkloubového pákového mechanizmu na rámu jízdního kola se poháněči síla, vyvozená tlakem nohy na pedál, jen velmi málo odchyluje od směru tečny k dráze pedálu.Very favorable conditions occur especially with the ratio 9:3:4:2:7, in which, for example, for the thigh length R » 50 cm, the shin length S 53 cm and the driving lever length _a 45 cm, the lengths of the other members of the four-joint lever mechanism b » 15 cm, _c · 20 cm, A « 10 cm and b. 35 cm. With these lengths and with the correct position of the four-joint lever mechanism on the bicycle frame, the driving force, exerted by the pressure of the foot on the pedal, deviates very little from the direction of the tangent to the pedal path.

Přenos poháněči síly na pastorek zadního poháněciho kola 15 článkovým řetězem 10 lze provést například známým způsobem, znázorněným na obr. 4. Článkový řetěz 10 je čepem 11 připojen k poháněči páce 4 a veden přes nastavitelnou kladku 12, přesuvnou kladku 13 a volnoběžný pastorek 15 zadního poháněciho kola 16 k převáděcí kladce 14, jejíž osa je kolmá k ose zadního poháněciho kola 16. Kolem převáděcí kladky 14 se článkový řetěz 10 obrací nazpět na druhou stranu rámu 17 jízdního kola, kde je přes druhý, volnoběžný pastorek 15. umístěný souměrně na druhé straně zadního poháněciho kola..16 ve- . den stejným způsobem k druhému pákovému mechanizmu, umístěnému souměrně na druhé straně rámu 17 jízdního kola. Volnoběžné pastorky 15, opatřené západkou a rohatkou a umístěné souměrně na každé straně zadního poháněciho kola 16 jsou situovány tak, že síla pro pohon kola je přenášena jen ve směru jízdy. Jinak se pastorky 15 volně protáčí.The transmission of the driving force to the pinion of the rear drive wheel 15 by the link chain 10 can be carried out, for example, in a known manner, shown in Fig. 4. The link chain 10 is connected to the drive lever 4 by a pin 11 and guided via the adjustable pulley 12, the shifting pulley 13 and the freewheeling pinion 15 of the rear drive wheel 16 to the transfer pulley 14, the axis of which is perpendicular to the axis of the rear drive wheel 16. Around the transfer pulley 14, the link chain 10 turns back to the other side of the bicycle frame 17, where it is guided via the second, freewheeling pinion 15. located symmetrically on the other side of the rear drive wheel 16 in the same manner to the second lever mechanism, located symmetrically on the other side of the bicycle frame 17. The freewheeling pinions 15, provided with a pawl and a ratchet and located symmetrically on each side of the rear drive wheel 16, are situated so that the force for driving the wheel is transmitted only in the direction of travel. Otherwise, the pinions 15 rotate freely.

Polohy nastavitelné kladky 12 na poháněči páce 4 a přesuvné kladky 13 jsou voleny tak, aby článkový řetěz 10 směřoval pokud možno kolmo k poháněči páce £. Přitom je výhodné provést připojení nastavitelné kladky 12 na poháněči páce 4 a přesuvné kladky 13 na rámu 17 jízdního kola tak, aby jejich polohy bylo možné během jízdy změnit. Změnou těchto poloh lze měnit převod mezi drahou pedálu a ujetou drahou a nastavit převod tak, aby byl vhodný pro rychlost jízdy a pro stoupáni nebo klesání právě projížděné dráhy.The positions of the adjustable pulley 12 on the drive lever 4 and the shifting pulley 13 are chosen so that the link chain 10 is directed as perpendicularly as possible to the drive lever £. It is advantageous to connect the adjustable pulley 12 on the drive lever 4 and the shifting pulley 13 to the frame 17 of the bicycle so that their positions can be changed during the ride. By changing these positions, the ratio between the pedal travel and the distance traveled can be changed and the ratio can be set so that it is suitable for the speed of travel and for the ascent or descent of the track being traveled.

Zařízením podle vynálezu se dosahuje maximálního využití síly, vyvozené tlakem nohy na pedál v celém rozsahu zdvihu, což umožňuje při stejné námaze ujet další úsek tratě nebo překonat větší stoupání, než při použití běžně zavedeného pohonu jízdního kola dvěma klikami.The device according to the invention achieves maximum use of the force exerted by the foot pressure on the pedal throughout the entire stroke range, which allows for the same effort to cover a further section of the route or overcome a greater climb than when using the commonly used bicycle drive with two cranks.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A device for driving a bicycle by a link chain, guided over freewheeling pinions, located symmetrically on each side of the rear drive wheel and further guided over pulleys and connected to drive levers, located symmetrically on each side of the bicycle frame, characterized in that each of the two drive levers (4) is part of a respective four-joint lever mechanism, connected by joints (8 and 9) to the bicycle frame (17) and consisting of a guide lever (5), a hinged connecting rod (6) and an extended connecting rod arm (7), on which the pedal (3) is mounted, wherein the mutual ratio of the length (a) of the drive lever (4), the length (b) of the guide lever (5), the length (c) of the connecting rod (6), the length (d) of the connecting rod arm (7) and the distance (e) of the joints (8, 9) is in the range 9:3:4:2:7 to 10:4:5:3:8.