MD4342C1 - Bicicletă cu pârghie oscilatorie - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la dispozitivele destinate transformării puterii musculare a omului în mişcare de rotaţie a mecanismelor, în particular la construcţia bicicletelor.Bicicleta cu pârghie oscilatorie conţine un cadru cu o coloană de ghidare, pe care este instalat un ghidon (6) cu o furcă (5), instalată pe axul (25) roţii din faţă. Cadrul este format dintr-o bară (1), instalată înclinat cu un capăt, executat bifurcat, pe axul (3) roţii motoare din spate, şi o pârghie oscilatorie (8), fixată printr-un ax (9) în una din găurile (7), executate în bară (1). Pe bară (1) în regiunea bifurcaţiei sunt fixate două suporturi (10) pentru picioarele ciclistului şi capătul de jos al unui amortizor (11), pe capătul de sus al căruia este fixat braţul de sus al pârghiei oscilatorii (8), pe care este montată o şa (12) în formă de teu. De şa (12) sunt fixate două curele de tracţiune. Pe braţele de sus şi de jos ale pârghiei oscilatorii (8) sunt fixate funii de transmisie (15, 16), capetele opuse ale cărora sunt fixate pe scripeţi (18) cu posibilitatea bobinării funiilor pe aceştia. Scripeţii (18) sunt dotaţi cu arcuri de retur în formă de spirală şi sunt instalaţi pe axul (3) roţii motoare, din ambele părţi ale butucului acesteia, şi angrenează unidirecţional cu butucul. Bicicleta poate fi dotată cu un mecanism de reglare a braţului pârghiei oscilatorii (8).

Description

Invenţia se referă la dispozitivele destinate transformării puterii musculare a omului în mişcare de rotaţie a mecanismelor, în particular la construcţia bicicletelor.

Este cunoscută bicicleta, care conţine un cadru unit rigid cu furca pentru roata din spate şi cu posibilitatea de a coti - cu furca de ghidare din faţă, de-a lungul cadrului fiind montate suporturi pentru bărbie, umeri şi corpul ciclistului, care se situează orizontal şi utilizează muşchii braţelor pentru rotirea roţii din faţă, totodată picioarele rotesc pedalele, care prin intermediul transmisiei clasice cu lanţ rotesc roata din spate [1].

Cu toate că bicicleta dată activează în procesul mişcării mai mulţi muşchi decât bicicleta clasică, ea are unele neajunsuri:

- poziţia culcat pe abdomen a ciclistului nu permite călătorii îndelungate din cauza dificultăţilor respiraţiei;

- sprijinul pentru cap prevăzut sub bărbie transmite vibraţia de la şosea (dacă ea nu este ideal de netedă) la creier;

- nu sunt activaţi în procesul de formare a efortului muşchii abdomenului, dar şi ai spatelui.

Este cunoscută bicicleta cu mişcări de vâslire practicate în canotajul academic, cu scaun mobil, produsă în Slovenia, constituită dintr-un cadru, care conţine o bară pentru alunecarea căruciorului cu scaun cu o bară pentru alunecarea suportului pentru picioare, totodată cadrul este instalat pe roata de tracţiune din spate şi pe roata de ghidare din faţă, furca căreia este montată rigid pe rulmenţii ramei, iar suportul pentru picioare este legat cinematic cu un lanţ trecut pe deasupra unei roţi dinţate, sau deasupra unei funii înfăşurate pe o rolă cu rotirea roţii prin butuc [2].

Această bicicletă este capabilă să antreneze în mişcare mai multe grupuri de muşchi, dar are câteva neajunsuri:

- cadrul are o configuraţie complicată pentru confecţionare;

- are un mecanism de transmisie complicat;

- ghidarea este dificilă;

- mecanismul de transformare a mişcării oscilatorii a corpului în mişcare de rotaţie foloseşte pentru producerea mişcării numai faza „tur”, iar faza „retur” este inactivă.

Cea mai apropiată soluţie tehnică din punct de vedere al activării grupurilor de muşchi adăugătoare în procesul producerii mişcării de rotaţie este bicicleta produsă în SUA, constituită dintr-un cadru montat pe roata de tracţiune din spate şi pe roata de ghidaj din faţă, dintr-o bară de orientare instalată pe cadru, pe care se află căruciorul cu scaun. Pe corpul bicicletei, prin fixare flexibilă este instalată o pârghie cu mânere pentru mâini, iar alt capăt al schemei cinematice (căruciorul) este unit prin transmisia cu lanţ la o roată dinţată angrenată cu butucul roţii de tracţiune, suporturile pentru picioare fiind fixate rigid pe furca roţii de ghidaj [3].

Această bicicletă activează în procesul de producere a forţei de mişcare un număr mare de grupuri de muşchi şi utilizează în calitate de amplificator al efortului pârghia cu mânere, dar pentru valorificarea pe deplin a posibilităţilor corpului uman are unele neajunsuri:

- mişcarea oscilatorie a corpului se produce numai în plan orizontal, ceea ce nu permite folosirea forţei gravitaţionale în procesul de producere a mişcării;

- mărimea pârghiei de amplificare a efortului este limitată de poziţia ciclistului;

- mecanismul de schimbare a vitezei este complicat şi cu multe pinioane.

În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte mijlocul de transport cunoscut, pus în mişcare de forţa musculară a omului, care conţine un cadru, un ghidon cu furcă instalat pe cadru, roata din faţă şi roata motoare din spate, o pereche de pârghii oscilatorii, care conţin suporturi pentru picioare şi sunt instalate pe balamale din ambele părţi ale cadrului, tracţiunea flexibilă (funie), care este fixată cu capetele de pârghiile oscilatorii, totodată funiile sunt înfăşurate pe scripeţii de sprijin, care la rândul lor sunt montaţi pe cadru, funia mai este înfăşurată în jurul ambreiajelor de depăşire, o pereche de ambreiaje fiind instalată pe axa roţii motoare. Ambreiajele de depăşire, prin intermediul unei tracţiuni flexibile, sunt legate cu un scripete cilindric intermediar, montat pe cadru. Axa de rotaţie a scripetelui intermediar este instalată paralel cu axa de rotaţie a ambreiajelor de depăşire. Pe scripetele cilindric intermediar este înfăşurată funia de tracţiune, iar ambreiajele de depăşire se află în butucul, care are tăieturi pentru funii şi distanţa dintre funia înfăşurată pe ambreiaj şi butuc este mai mică decât grosimea funiei [4].

Neajunsurile invenţiei descrise sunt următoarele:

- construcţia este masivă şi complicată;

- instalarea scripeţilor intermediari scade randamentul;

- în procesul producerii mişcării sunt activaţi numai muşchii din partea inferioară a corpului.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia este construirea unui aparat simplu, capabil de a transforma cu un randament sporit capacităţile maxime de forţă ale organismului uman pentru obţinerea mişcării de rotaţie.

Bicicleta cu pârghie oscilatorie, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un cadru cu o coloană de ghidare, pe care este instalat un ghidon cu o furcă, instalată pe axul roţii din faţă, şi o roată motoare din spate. Cadrul este format dintr-o bară, instalată înclinat cu un capăt, executat bifurcat, pe axul roţii motoare, şi o pârghie oscilatorie, fixată printr-un ax, în funcţie de statura ciclistului, în una din găurile, executate în bară. Pe bară în regiunea bifurcaţiei sunt fixate două suporturi pentru picioarele ciclistului şi capătul de jos al unui amortizor, pe capătul de sus al căruia este fixat braţul de sus al pârghiei oscilatorii, pe care este montată o şa în formă de teu. De şa sunt fixate două curele de tracţiune. Pe braţele de sus şi de jos ale pârghiei oscilatorii sunt executate câte o urechiuşă, de care sunt fixate funii de transmisie, capetele opuse ale cărora sunt fixate de partea interioară a unor scripeţi cu posibilitatea bobinării funiilor în caneluri, executate pe obada fiecărui scripete. Scripeţii sunt instalaţi pe axul roţii motoare din ambele părţi ale butucului acesteia şi angrenează unidirecţional cu butucul. Scripeţii sunt dotaţi cu câte un arc de retur în formă de spirală, capătul îndepărtat al cărora este fixat pe peretele exterior al fiecărui scripete, iar celălalt capăt al arcului - pe capătul bifurcat al barei în regiunea axului.

Canelurile de pe scripeţi sunt executate cu o lăţime de 9/10 din diametrul funiilor de transmisie.

Arcurile de retur pot fi înfăşurate după direcţia acelor de ceasornic pentru scripetele din dreapta şi împotriva acelor de ceasornic pentru scripetele din stânga, iar capetele opuse ale funiilor de transmisie sunt fixate corespunzător de urechiuşa braţului de sus al pârghiei oscilatorii pentru funia de transmisie din dreapta şi de urechiuşa braţului de jos al pârghiei oscilatorii pentru funia de transmisie din stânga.

Bicicleta poate fi dotată cu un mecanism de reglare a braţului pârghiei oscilatorii, care este format din doi papuci, amplasaţi opus direcţionat cu posibilitatea glisării, în interiorul braţelor de sus şi de jos ale pârghiei oscilatorii, executate dintr-o ţeavă cavă dreptunghiulară în secţiune. Papucii sunt executaţi de o formă similară secţiunii interioare a pârghiei oscilatorii. Urechiuşele sunt fixate pe papuci şi sunt proeminente în afara unor caneluri, executate în pârghia oscilatorie în acelaşi plan cu canalul scripetelui respectiv. Papucii sunt executaţi cu filet şi angrenează cu nişte tije filetate şi cu roţi dinţate, care angrenează cu roata dinţată a unui motor-reductor electric cu acţiune reversibilă, care este fixat sub şa şi este conectat prin intermediul unor butoane, amplasate pe ghidon, la baterii electrice, instalate în corpul ghidonului.

Rezultatul tehnic constă în sporirea vitezei.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, care reprezintă:

- fig. 1, bicicleta cu pârghie oscilatorie - vedere frontală,

- fig. 2, bicicleta cu pârghie oscilatorie - vedere de sus,

- fig. 3, schema cinematică a mecanismului de reglare a braţului pârghiei oscilatorii.

Bicicleta cu pârghie oscilatorie (fig. 1, 2) conţine un cadru format dintr-o bară 1 cu capătul din spate 2 executat bifurcat, instalat pe axul 3 al roţii motoare 24 din spate, şi cu rulmenţii coloanei de ghidare 4 instalaţi pe furca 5, instalată pe axul 25 al roţii din faţă cu ghidon 6, bara 1 conform invenţiei are găurile 7 de fixare a pârghiei oscilatorii 8 pe axul 9 cu rulmenţi. În regiunea bifurcaţiei din spate, pe bara 1 sunt fixate suporturile 10 pentru picioarele ciclistului, amortizorul 11, pe pârghia oscilatorie este fixată şaua 12, de urechiuşele 13 şi 14 sunt fixate funiile de transmisie 15 şi 16, trecute respectiv peste scripetele din stânga 17 şi cel din dreapta 18, ambii cu angrenare la butuc, scripeţii sunt dotaţi cu arcuri de retur 19 în formă de spirală. Sub şaua 12 este montat motorul-reductor electric 20, pe volan sunt instalate două butoane 21 şi 22, iar pe şaua 12 sunt fixate două belciuge 23.

Schema cinematică reprezintă mecanismul de reglare a braţului pârghiei oscilatorii (fig. 3), care este format din papucul din stânga 27 şi cel din dreapta 28, care conţin urechiuşele 13 şi 14 de fixare a funiilor de transmisie 15, 16. Papucii 27, 28 sunt executaţi cu filet şi angrenează cu tijele filetate 29, 30. Tijele filetate 29, 30 sunt unite rigid cu roţile dinţate 31, 32, care angrenează cu roata dinţată 33 a motorului-reductor electric 34. Piesele enumerate sunt instalate pe pârghia oscilatorie 8, care este montată pe axul 9. De la papucii 27, 28, peste scripeţii 17, 18, care angrenează unidirecţional cu butucul 35, sunt trecute funiile de transmisie 15, 16. Pe scripetele 18 din dreapta este arătat arcul de retur 19 în formă de spirală.

Bicicleta funcţionează în felul următor.

În poziţia iniţială ciclistul are două curele de tracţiune trecute peste umeri în cruce, curelele sunt înzestrate cu câte o carabină situată în partea laterală din spate a tazului ciclistului. Pârghia oscilatorie 8 (fig. 1), sub acţiunea arcurilor de retur 19 în formă de spirală, se află în poziţie verticală. Ciclistul calcă pe suportul 10 pentru picioare şi în momentul când se aşază pe şaua 12, funia de transmisie 15, fixată din partea de jos a pârghiei oscilatorii 8, transmite efortul produs de greutatea ciclistului către scripetele 17 din stânga, care fiind angrenat unidirecţional cu butucul 35, roteşte roata motoare 24 producând startul. În acest moment, ciclistul încheie carabinele la belciugele 23. Pârghia oscilatorie 8, ajungând în poziţia extremă din spate, se sprijină pe amortizorul 11. Ciclistul ocupă o poziţie comodă pentru mişcare în sus şi înainte, această poziţie este similară cu poziţia de start la o probă din sportul cu denumirea Pawerliftig, şi permite dezvoltarea unui efort maximal al corpului omenesc. Mai departe ciclistul, sprijinit cu picioarele pe suporturile 10, se ridică producând o mişcare orientată în sus şi înainte, carabinele fixate de şaua 12 deplasează şaua 12 şi pârghia oscilatorie 8 împreună cu corpul ciclistului spre poziţia extremă din faţă, totodată ciclistul foloseşte forţa braţelor proprii pentru a se trage spre ghidonul 6. La acest tact al mişcării este activat braţul de sus al pârghiei oscilatorii 8, care prin intermediul funiei de transmisie 16 din partea dreaptă şi prin scripetele 18 transmite mişcarea de rotaţie la butucul 35. Tot la acest tact, scripetele 17, sub acţiunea arcului de retur 19 în formă de spirală, se roteşte invers spre poziţia extremă retur, pregătind angrenarea cu butucul 35 pentru următoarea mişcare. Ciclistul intră într-o mişcare de oscilare a centrului său de masă, deplasând totodată pârghia oscilatorie 8 în direcţia înainte sub acţiunea forţelor proprii, iar înapoi folosind forţa de gravitaţie şi, în mai mică măsură - forţa proprie. Oscilaţiile prin funiile de transmisie 15, 16, apoi prin scripeţii 17, 18, angrenaţi unidirecţional cu butucul 35, sunt transformate în rotaţie într-o singură direcţie a roţii motoare 24 atât pe partea ascendentă, cât şi pe partea descendentă a oscilaţiei. Bicicleta poate fi dotată cu un mecanism de reglare a braţului pârghiei oscilatorii 8, în funcţie de viteza acumulată sau de efortul necesar pentru depăşirea pantei.

Mecanismul de reglare a braţului pârghiei oscilatorii 8 lucrează în modul următor.

Pentru sporirea vitezei ciclistul apasă pe butonul electric 22 (fig. 2) situat pe ghidonul 6 în regiunea degetului mare al mâinii drepte. Se cuplează motorul-reductor electric 34 (fig. 3) într-o direcţie şi prin roţile dinţate 31, 32, transmite rotaţia tijelor filetate 29, 30, care angrenează cu papucii 27, 28, orientate în direcţii opuse, astfel se transformă mişcarea de rotaţie în mişcare de glisare a papucilor 27, 28, totodată datorită fileturilor orientate în direcţii opuse papucii lunecă în direcţii opuse, îndepărtându-se de la axul 9 al pârghiei oscilatorii 8. Raza de oscilare a papucilor 27, 28 cu urechiuşele 13, 14 de fixare a funiilor de transmisie 15, 16 creşte, prin urmare, la o oscilaţie a pârghiei 8 sunt obţinute mai multe rotaţii ale roţii motoare 24. Pentru micşorarea coeficientului de transmisie, se foloseşte butonul 23 (fig. 2), care este unit la sursa de curent continuu cu polaritatea inversă faţă de butonul 22. Prin acţionarea butonului 23, motorul electric 34 obţine o mişcare inversă, apropiind papucii 27, 28 de axul 9 şi micşorând în acest fel braţul pârghiei 8, iar ca urmare - efortul necesar pentru mişcare. În calitate de sursă de energie electrică pot fi folosite baterii electrice cunoscute, care pot fi instalate în corpul ghidonului 6, în regiunea butoanelor 22 şi 23.

Coeficientul de transmisie este variat adăugător de modul înfăşurării funiei de transmisie efectuată o bobinare peste alta, ceea ce duce la minimalizarea efortului necesar la începutul mişcării pârghiei oscilatorii din poziţia externă, totodată spre sfârşitul oscilaţiei, când capacitatea de putere a ciclistului este maximă, iar diametrul înfăşurării pe scripete este minim, se obţine viteza maximă a roţii motoare.

1. SU 1643304 A1 1991.04.23

2. ScullTrek for your body, The Sculltrek bicycle, 2007.06.30 (regăsit în Internet la 2015.02.05, url: http://www.sculltrek.sk/index.php?lang=en)

3. Rowbike, Recumbent Exercise Bikes, Rowing Machines - Rowbike Shopify, 1997.03.20 (regăsit în Internet la 2015.02.05, url: http://www.rowbike.com/)

4. RU 2160683 C1 2000.12.20

Claims (4)

1. Bicicletă cu pârghie oscilatorie, care conţine un cadru cu o coloană de ghidare, pe care este instalat un ghidon (6) cu o furcă (5), instalată pe axul (25) roţii din faţă, şi o roată motoare (24) din spate, caracterizată prin aceea că cadrul este format dintr-o bară (1), instalată înclinat cu un capăt, executat bifurcat, pe axul (3) roţii motoare (24), şi o pârghie oscilatorie (8), fixată printr-un ax (9), în funcţie de statura ciclistului, în una din găurile (7), executate în bară (1); pe bară (1) în regiunea bifurcaţiei sunt fixate două suporturi (10) pentru picioarele ciclistului şi capătul de jos al unui amortizor (11), pe capătul de sus al căruia este fixat braţul de sus al pârghiei oscilatorii (8), pe care este montată o şa (12) în formă de teu; de şa (12) sunt fixate două curele de tracţiune; pe braţele de sus şi de jos ale pârghiei oscilatorii (8) sunt executate câte o urechiuşă (13, 14), de care sunt fixate funii de transmisie (15, 16), capetele opuse ale cărora sunt fixate de partea interioară a unor scripeţi (17, 18) cu posibilitatea bobinării funiilor în caneluri, executate pe obada fiecărui scripete (17, 18); scripeţii (17, 18) sunt instalaţi pe axul (3) roţii motoare (24) din ambele părţi ale butucului (35) acesteia şi angrenează unidirecţional cu butucul (35); scripeţii sunt dotaţi cu câte un arc de retur (19) în formă de spirală, capătul îndepărtat al cărora este fixat pe peretele exterior al fiecărui scripete (17, 18), iar celălalt capăt al arcului (19) - pe capătul bifurcat al barei (1) în regiunea axului (3).

2. Bicicletă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că canelurile de pe scripeţi (17, 18) sunt executate cu o lăţime de 9/10 din diametrul funiilor de transmisie (15, 16).

3. Bicicletă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că arcurile de retur (19) pot fi înfăşurate după direcţia acelor de ceasornic pentru scripetele (18) din dreapta şi împotriva acelor de ceasornic pentru scripetele (17) din stânga, iar capetele opuse ale funiilor de transmisie (16, 15) sunt fixate corespunzător de urechiuşa braţului de sus al pârghiei oscilatorii (8) pentru funia de transmisie (16) din dreapta şi de urechiuşa braţului de jos al pârghiei oscilatorii (8) pentru funia de transmisie (15) din stânga.

4. Bicicletă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că poate fi dotată cu un mecanism de reglare a braţului pârghiei oscilatorii (8), care este format din doi papuci (27, 28), amplasaţi opus direcţionat cu posibilitatea glisării, în interiorul braţelor de sus şi de jos ale pârghiei oscilatorii (8), executate dintr-o ţeavă cavă dreptunghiulară în secţiune; papucii (27, 28) sunt executaţi de o formă similară secţiunii interioare a pârghiei oscilatorii (8); urechiuşele (13, 14) sunt fixate pe papucii (27, 28) şi sunt proeminente în afara unor caneluri, executate în pârghia oscilatorie (8) în acelaşi plan cu canalul scripetelui respectiv (17) şi (18); papucii (27, 28) sunt executaţi cu filet şi angrenează cu nişte tije filetate (29, 30) şi cu roţi dinţate (31, 32), care angrenează cu roata dinţată (33) a unui motor-reductor electric (34) cu acţiune reversibilă, care este fixat sub şa (12) şi este conectat prin intermediul unor butoane (21, 22), amplasate pe ghidon (6), la baterii electrice, instalate în corpul ghidonului (6).