Роликовые коньки (варианты) - RU2301100C2

Чертежи

Показать все 46 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к транспортным средствам, частности, к роликовым конькам, которые могут быть использованы как для спорта, так и для передвижения человека по различным типам дорожных покрытий, в т.ч. в качестве транспортного средства, альтернативного велосипедам.

Известно устройство для передвижения человека (патент РФ №2107533, МПК А63С 17/02, опубл. 27.03.98) - [1], содержащее платформу, парные передние и задние колеса и тормозное устройство с использованием в качестве привода гибкой тяги, связанной с платформой, причем в качестве тормозного устройства установлен храповой механизм, платформа расположена между точками опоры колес с поверхностью качения, ось переднего колеса расположена над плюсной, а ось заднего колеса - за пяткой ноги человека, при этом расстояние между осями колес эквивалентно длине стопы человека.

В этом устройстве отсутствует привод для вращения колес и торможение происходит только с использованием ручного привода, а расположение оси передних колес над плюсной лишает возможности быстрого отделения ноги от рассматриваемого устройства в случае внезапного наезда на препятствие, что может привести к травмам. Кроме того, использование платформ с четырьмя колесами каждая, при диаметре колес для гравийной дороги 180...200 мм, как это следует из описания, обуславливает большие габариты двух тележек в сложенном состоянии, например, при размещении их друг над другом, поэтому при перемещении их в качестве груза пешим ходом, транспортабельность весьма ограничена.

Известно устройство для передвижения (а.с. СССР №1757695, МПК А63С 17/00, опубл. 30.08.92) - [2], содержащее переднюю и заднюю оси с установленными на них колесами, по три на каждую ось, причем оси выполнены коленчатыми и их свободные участки связаны попарно педалями, а сами оси связаны передачей зацепления.

В данном устройстве невозможно изменять передаточное отношение, а также невозможно выполнить шагающие движения, что создает неудобства при необходимости преодолевать препятствия в виде ступенек, выступов, канав и т.п. Кроме того, указанное устройство мало приспособлено для езды по криволинейным участкам дорог.

Известны роликовые коньки (а.с. СССР №1750718, МПК А63С 17/12, опубл. 30.07.92) - [3], содержащие смонтированные на основании ролики с обгонными муфтами, шарнирно установленную опору для ноги, кинематически связанную с задним роликом, ручной привод и тормоз, коньки имеют установленный в задней части на кронштейне опорный ролик, тормоз выполнен за одно целое с опорой для ноги, имеющей сквозные пазы, установленной с возможностью контакта ее нижней поверхности с задним роликом, а верхняя часть кронштейна размещена в пазах опоры для ноги.

В этом устройстве: использование тросовой системы в качестве звена силового привода снижает кпд передачи; невозможно изменять передаточное отношение; невозможно осуществить криволинейное движение без отрыва коньков от дороги, т.к. оси роликов выполнены неповоротными.

Известны роликовые коньки, содержащие смонтированные на основании ролики с обгонной муфтой, шарнирно установленную опору для ноги, кинематически связанную с задним роликом, тормоз, устройство для компенсации опрокидывающего момента и средство для фиксации ноги, причем ролики расположены со смещением относительно опоры для ноги, а коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом с обеспечением ограниченной подвижности одного конька относительно другого и возможностью их разъединения и снабжены устройством для блокировки коньков (международная заявка PCT/RU 2004/000120, МПК А63С 17/00 (вариант 1) - [4], принятые в качестве прототипа. Недостатком их является расположение переднего и заднего роликов со смещением относительно опоры для ноги и расположение осей роликов параллельно плоскости дороги, вследствие чего точки контакта переднего и заднего роликов с поверхностью дороги находятся на прямой, не совпадающей с направлением движения, а расстояние между этими точками контакта в направлении, перпендикулярном направлению движения, соизмеримо с шириной ступни ноги человека. При езде по дороге со значительными неровностями без использования блокировки коньков, в случае наезда одним из роликов на препятствие, это приводит к возникновению момента силы, стремящегося развернуть конек вокруг вертикальной оси, проходящей через точку контакта ролика с препятствием. Часть этого момента уравновешивается силами трения между роликами и поверхностью дороги, а другая часть момента передается на ступню ноги человека, что приводит, при часто встречающихся во время езды препятствиях, к повышенной нагрузке на ноги человека. Использование ручного привода для поворота без отрыва коньков от дороги приводит к тому, что руки человека при езде заняты для управления поворотом.

Известны роликовые коньки, содержащие смонтированные на основании ролики с обгонной муфтой, шарнирно установленную опору для ноги, кинематически связанную с задним роликом, тормоз, устройство для компенсации опрокидывающего момента и средство для фиксации ноги, причем коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом с обеспечением ограниченной подвижности одного конька относительно другого и возможностью их разъединения (международная заявка PCT/RU 2004/000120, МПК А63С 17/00 (вариант 2) - [4]. Расположение переднего ролика впереди опоры для ноги, а заднего ролика - сзади опоры для ноги, увеличивает длину каждого из коньков, что создает неудобства при их транспортировке пешим ходом.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение нагрузки на мышцы ног человека при езде по неровной дороге, а также повышение удобства эксплуатации за счет возможности поворота без отрыва коньков от дороги и без использования рук человека для управления поворотом.

Технический результат по варианту 1 достигается тем, что в роликовых коньках, содержащих смонтированные со смещением относительно основания ролики и средство для фиксации ноги, ось вращения по крайней мере одного из роликов каждого конька расположена под углом к плоскости касания поверхностей роликов в крайних нижних точках роликов. Роликовые коньки оснащены устройством для компенсации опрокидывающего момента.

Передний и задний ролики расположены или со смещением относительно основания во внешнюю сторону конька, или передний ролик расположен со смещением относительно основания во внутреннюю сторону конька, а задний ролик - во внешнюю сторону конька.

Крайние нижние точки переднего и заднего роликов могут находиться на прямой, совпадающей с направлением движения, или на прямой, не совпадающей с направлением движения.

Роликовые коньки содержат шарнирно установленную педаль, кинематически связанную по крайней мере с одним роликом посредством обгонной муфты. Кинематическая связь педали с задним роликом включает сдвоенную кулису, в одном пазу которой размещен ролик кулисы, связанный с педалью, в другом пазу - ролик кулисы, связанный с коромыслом, соединенным с зубчатым сектором, образующим зубчатую передачу с шестерней, связанной с обгонной муфтой. Роликовые коньки оснащены устройством для фиксации педали в нижнем положении, а педаль оснащена упругим элементом для ее возврата в верхнее положение.

Роликовые коньки оснащены механизмом изменения передаточного отношения. Ролик кулисы, связанный с педалью, установлен на ней с возможностью перемещения вдоль педали и фиксации в определенном положении.

Устройство для компенсации опрокидывающего момента выполнено в виде заднего дополнительного ролика, расположенного со смещением относительно основания во внутреннюю сторону конька и со смещением его оси назад относительно оси заднего ролика. Задний дополнительный ролик установлен посредством подпружиненной подвески, выполненной в виде торсиона, с возможностью смещения заднего дополнительного ролика и поворота в направлении движения, и с возможностью поворота вокруг оси торсиона до переднего ролика.

В устройство для компенсации опрокидывающего момента введен передний дополнительный ролик, расположенный со смещением относительно основания во внешнюю сторону конька, а нижняя точка переднего дополнительного ролика расположена выше нижних точек остальных роликов.

На основании неподвижно закреплен плотно облегающий ногу ботинок, являющийся устройством для компенсации опрокидывающего момента и одновременно средством для фиксации ноги.

Устройство для компенсации опрокидывающего момента выполнено в виде съемного шарнирно установленного на основании каждого конька рычага с рукояткой.

Передний ролик выполнен с возможностью поворота. Ось поворота переднего ролика смещена вперед относительно его оси вращения.

Роликовые коньки снабжены механизмом привода поворота переднего ролика посредством рукоятки на конце рычага, выполненной поворотной.

Роликовые коньки оснащены тормозом в виде наклонной плоскости или криволинейной поверхности, расположенной со стороны нижней поверхности основания конька и с возможностью защемления заднего дополнительного ролика другого конька между названной наклонной плоскостью или криволинейной поверхностью и плоскостью касания поверхностей роликов в крайних нижних точках роликов.

Роликовые коньки снабжены дополнительным тормозным устройством в виде тормозного ролика, размещенного на рычаге устройства для компенсации опрокидывающего момента.

Средство для. фиксации нога выполнено с возможностью самопроизвольной расфиксации при ударной нагрузке на конек.

Ролики снабжены щитками для защиты от грязи. Каждый конек снабжен немускульным приводом, например, двигателем в виде тепловой машины или электроприводом.

Технический результат по варианту 2 достигается тем, что в роликовых коньках, содержащих смонтированные со смещением относительно основания ролики и средство для фиксации ноги, коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом и возможностью их разъединения, при этом ось вращения по крайней мере одного из роликов каждого конька расположена под углом к плоскости касания поверхностей роликов в крайних нижних точках роликов.

Соединение оснований коньков друг с другом выполнено неподвижным и с возможностью разъединения или ограниченно подвижным и с возможностью разъединения или с возможностью изменения положения их друг относительно друга с сохранением неподвижности оснований коньков друг относительно друга в этих положениях и возможностью их разъединения.

Для соединения коньков друг с другом и их разъединения, они снабжены устройством для блокировки коньков.

Устройство для блокировки коньков выполнено в виде выступа в основании одного конька и паза, ответного выступу, в основании другого конька. Выступ в основании одного конька и паз, ответный выступу, в основании другого конька, выполнены с возможностью создания между ними момента пары сил, обеспечивающего повышенную силу трения при относительном смещении одного конька относительно другого. Паз, ответный выступу в основании другого конька, может быть снабжен подпружиненным фиксатором. Выступ в основании одного конька имеет два или более отверстий под фиксатор, расположенных в направлении движения.

Устройство для блокировки коньков выполнено в виде зубчатой рейки в основании одного конька и шестерни, установленной на основании другого конька, при этом шестерня установлена с моментом трения, исключающим ее свободное вращение, либо шестерня оснащена механизмом дискретного поворота на определенные углы, например, в виде шариковой защелки.

Устройство для блокировки дополнительно оснащено штырем на одном коньке и ответным ему пазом, выполненными в основании другого конька на высоте, отличной от высоты расположения другого выступа и ответного ему паза.

Устройство для блокировки коньков выполнено в виде магнита, закрепленного на основании одного конька, и якоря в основании другого конька, а контактная поверхность якоря и/или магнитопроводов с магнитом выполнена криволинейной.

Роликовые коньки оснащены устройством для компенсации опрокидывающего момента, выполненного в виде заднего дополнительного ролика, расположенного со смещением относительно основания во внутреннюю сторону конька и со смещением его оси назад относительно оси заднего ролика.

В устройство для компенсации опрокидывающего момента введен передний дополнительный ролик, расположенный со смещением относительно основания во внешнюю сторону конька, а нижняя точка переднего дополнительного ролика расположена выше нижних точек остальных роликов.

Устройство для компенсации опрокидывающего момента выполнено в виде съемного щарнирно установленного на основании каждого конька рычага с рукояткой. Рычаги могут быть связаны между собой поперечным стержнем посредством подвижного соединения и оснащены багажником.

Передний ролик роликовых коньков выполнен с возможностью поворота.

Каждый конек может быть снабжен немускульным приводом, например, двигателем в виде тепловой машины или электроприводом.

Предлагаемая конструкция роликовых коньков представлена на фиг.1-48. На фиг.1 изображен правый конек по варианту 1, вид сбоку с внутренней стороны ступни; на фиг.2 - то же, вид сверху, при этом точка контакта K₁ переднего ролика и точка контакта К₂ заднего ролика с дорогой находятся на прямой K₁K₂, параллельной направлению движения и смещенной во внешнюю сторону конька на величину «у» относительно проекции на плоскость дороги центра масс «G» человека при его опоре на данный конек; на фиг.3 - вид спереди; на фиг.4 - разрез по А-А (фиг.1); на фиг.5 - разрез по Б-Б (фиг.1), для среднего положения сдвоенной кулисы, увеличено; на фиг.6 - разрез по Д-Д (фиг.5); на фиг.7 - место I (фиг.1), увеличено; на фиг.8 - разрез по Г-Г (фиг.7); на фиг.9 - место II (фиг.1), увеличено; на фиг.10 - место III (фиг.4), увеличено, показана только сдвоенная шарнирная муфта с соседними звеньями; на фиг.11 - разрез по В-В (фиг.1), увеличено; на фиг.12 - разрез по Е-Е (фиг.11); на фиг.13 - вид сбоку на правый конек по варианту 2 с внутренней стороны ступни, с шарнирно установленным рычагом 59; на фиг.14 - то же, вид сбоку с внешней стороны ступни; на фиг.15 - то же, вид сверху, при этом точка контакта K₁переднего ролика с дорогой и проекция на дорогу центра масс человека «G» при опоре его на данный конек находятся на прямой K₁G, совпадающей с направлением движения, а точка контакта заднего ролика К₂ с дорогой смещена относительно прямой K₁G во внешнюю сторону конька; на фиг.16 - разрез по З-З (фиг.13), увеличено; на фиг.17 - разрез по И-И (фиг.16); на фиг.18 - правый конек с немускульным приводом; на фиг.19 - правый конек с немускульным приводом, выходной вал которого непосредственно связан с валом заднего ролика зубчатой передачей, а на основании неподвижно закреплен плотно облегающий ногу ботинок, являющийся устройством для компенсации опрокидывающего момента и одновременно средством для фиксации ноги; на фиг 20 - разрез по Ж-Ж (фиг.13), показана кинематическая связь между шестерней механизма привода поворота и передним роликом; на фиг.22 - правый конек в сложенном состоянии, т.е. со снятым рычагом (на фиг. не показано) и повернутым вокруг оси торсиона задним дополнительным роликом; на фиг.23 - вид сверху на правый конек и задний дополнительный ролик левого конька перед началом торможения; на фиг.24 - вид сбоку на правый конек и заднюю часть левого конька в момент торможения; на фиг 25 - вид сверху на правый конек по варианту 1, в котором передний и задний ролики расположены со смещением относительно основания во внешнюю сторону конька; на фиг 26 - вид сверху на правый конек, в котором точка контакта K₁ переднего и точка К₂ заднего роликов с дорогой находятся на прямой K₁K₂, совпадающей с направлением движения и проходящей через проекцию на плоскость дороги центра масс человека «G» при опоре его на данный конек; на фиг.27 - вид сверху на правый и левый конек по варианту 2, соединенные устройством для блокировки.

На фиг.28-44 изображены исполнения устройства для блокировки коньков: на фиг.28-31 - устройство для блокировки коньков, выполненное в виде Т-образной направляющей в основании одного конька и ответного паза в основании другого конька; на фиг.28 - место IV (фиг.27), увеличено; на фиг.29 - место IV перед блокировкой в момент, когда левый конек смещен вперед относительно правого конька; на фиг.30 - разрез по Н-Н (фиг.28), на фиг.31 - место IV для случая, когда устройство для блокировки коньков выполнено с возможностью перемещения одного конька относительно другого на величину зазора «S»;

на фиг.32 - разрез по Н-Н (фиг.28), повернуто и увеличено - устройство для блокировки коньков дополнительно оснащено штырем на левом коньке и ответным ему пазом, выполненным в основании правого конька на высоте «Н», отличной от высоты расположения выступа и ответного ему паза, изображенных на фиг.28;

на фиг.33-34 - устройство для блокировки коньков, выполненное в виде выступа в основании одного конька и паза, ответного выступу в основании другого конька, с возможностью создания между ними момента пары сил P₁P₂, обеспечивающего повышенную силу трения при относительном смещении одного конька относительно другого; на фиг.33 - разрез по Н-Н (фиг.28), повернуто - до возникновения перекоса основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька; на фиг.34 - то же при наличии перекоса;

на фиг.35-36 - устройство для блокировки, в котором выступ в основании одного конька имеет два или более отверстий под фиксатор, расположенных в направлении движения; на фиг.35 - место IV (фиг.27); на фиг.36 - место IV перед блокировкой в момент, когда левый конек смещен вперед относительно правого конька;

на фиг.37-39 - устройство для блокировки, выполненное в виде зубчатой рейки в основании одного конька и шестерни, установленной на основании другого конька, при этом шестерня оснащена механизмом дискретного поворота на определенные углы в виде шариковой защелки; на фиг.37 - место IV (фиг.27), увеличено, в момент блокировки; на фиг.38 - то же в момент, когда левый конек смещен вперед относительно правого конька; на фиг.39 - разрез по O-O (фиг.37);

на фиг.40-42 - устройство для блокировки в виде магнита, закрепленного на основании одного конька, и якоря в основании другого конька; на фиг.40 - место IV (фиг.27), увеличено, в момент блокировки; на фиг.41 - то же в момент, когда коньки друг от друга находятся на небольшом расстоянии в направлении, перпендикулярном направлению движения; на фиг.42 - вид П (фиг.40);

на фиг.43-44 - устройство для блокировки в виде магнита, закрепленного на основании одного конька, и якоря в основании другого конька, при этом контактная поверхность якоря выполнена криволинейной; на фиг.43 - место IV (фиг.27), увеличено, в момент блокировки; на фиг.44 - то же, с перекосом основания правого конька относительно основания левого конька;

на фиг.45 - вид спереди на оба конька по варианту 2, соединенные поперечным стержнем и багажником;

на фиг.46 - место V (фиг.45) в разрезе, увеличено;

на фиг.47 - человек на коньках по варианту 2 без рычагов 59 и поперечного стержня, в состоянии блокировки со смещением правого конька вперед относительно левого конька;

на фиг.48 - то же, с рычагами 59.

Перечень позиций элементов роликовых коньков представлен в Приложении 1.

В роликовых коньках по варианту 1, каждый конек состоит из основания 1, в передней части которого установлен передний ролик 2. При выполнении переднего ролика с возможностью поворота, он установлен посредством поворотного кронштейна 3 и запрессованной в нем оси 4 с возможностью вращения вокруг нее, при этом ось 4 расположена под углом «α» к плоскости касания поверхностей роликов в их крайних нижних точках, которая совпадает с плоскостью дороги (фиг.3). Поворотный кронштейн 3 установлен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси 5, завальцованной в основании 1 и являющейся осью поворота переднего ролика 2, при этом она смещена вперед относительно оси вращения 4 переднего ролика 2 и соответственно относительно точки контакта K₁ переднего ролика 2 с дорогой (фиг.1). Ось 5 может быть установлена под небольшим, до 15°, углом к вертикали (на фиг. не показано).

Для предотвращения случайного поворота переднего ролика 2, поворотный кронштейн 3 оснащен ушком 6, к которому прикреплена пружина растяжения 7, другой конец которой закреплен на основании 1 (фиг.2).

В задней части основания 1 на валу 8 закреплен задний ролик 9. Ось вала 8 является осью вращения заднего ролика 9. В случае выполнения роликовых коньков с шарнирно установленной на оси 10 педалью 11, она кинематически связана, например, с задним роликом 9 посредством обгонной муфты 12.

Кинематическая связь педали 11 с задним роликом 9 включает сдвоенную кулису 13 (фиг.5, 6), в одном пазу 14 которой размещен ролик кулисы 15, связанный с педалью 11, в другом пазу 16 - ролик кулисы 17, связанный с коромыслом 18, соединенным посредством вала 19 со шпонками 20 и 21 с зубчатым сектором 22, образующим зубчатую передачу с шестерней 23, выполненной заодно с валом 24 и связанной с обгонной муфтой 12. Зубчатая передача может быть закрыта кожухом (на фиг. не показано).

При расположении оси вала 8, являющегося осью вращения заднего ролика 9, под углом «α» к плоскости касания поверхностей роликов 2 и 9 в крайних нижних точке K₁ переднего ролика 2 и точке К₂ заднего ролика 9, т.е. к плоскости, которая совпадает с плоскостью дороги (фиг.1-3), шестерня 23 с валом 24 связаны с обгонной муфтой 12 посредством сдвоенной шарнирной муфты, состоящей из ведущей 25 и ведомой 26 вилок, шарнирно соединенных через полумуфту 27 посредством двух крестовин 28 (фиг.10). Как видно из фиг.3 (вид спереди), при таком расположении осей вращения переднего 2 и заднего 9 роликов, расстояние между точками контакта K₁ и К₂ в направлении, перпендикулярном направлению движения, равно нулю, т.е. проекции точек K₁ и К₂ на виде спереди совпадают.

Педаль 11 оснащена средством для фиксации ноги в виде ремней 29 с застежками 30 (фиг.2). Средство для фиксации ноги может быть выполнено с возможностью самопроизвольной расфиксации при ударной нагрузке на конек, например, застежки 30 ремней 29 на «липучке», которые при больших растягивающих усилиях самопроизвольно расстегиваются.

Педаль 11 может быть оснащена промежуточным элементом для ориентации наружного контура обуви относительно внутреннего контура педали (на фиг. не показано). Такой промежуточный элемент может быть получен, например, путем заполнения зазора между внутренним контуром педали и наружным контуром обуви вспенивающейся пластмассой, которая после отвердевания сохраняет на педали внутреннюю полость, точно соответствующую данной форме обуви. При замене обуви, старая пластмасса удаляется из полости педали, и производится вновь заполнение указанного зазора вспенивающейся пластмассой.

Роликовые коньки оснащены устройством для фиксации педали 11 в нижнем положении. Для этого в задней части педали 11 выполнен выступ 31, под которым расположена защелка, выполненная в виде рычага 32 с пружиной 33 (фиг.7). Угол скоса верхней кромки рычага 32 и усилие пружины 33 выбраны такими, чтобы при статической нагрузке на педаль 11 под действием силы тяжести человека при опоре его на данную педаль, рычаг 32 оставался неподвижным, т.е. удерживал педаль 11 в положении, показанном на фиг.7 основными линиями. С этой целью пружина 33 может быть оснащена устройством для регулирования усилия натяжения (на фиг. не показано). Рычаг 32 снабжен выступающей частью 34.

Педаль 11 снабжена упругим элементом для ее возврата в верхнее положение. Упругий элемент может быть выполнен в виде пружины кручения 35, установленной на оси 10 и одной лапкой 36 упирающейся в выступ основания 1, а другой лапкой 37 - в выступ педали 11 (фиг.9).

Передний ролик 2 и задний ролик 9 могут быть расположены со смещением относительно основания 1 во внешнюю сторону конька, как показано на фиг.25, при этом крайние нижние точка K₁ переднего ролика 2 и точка К₂ заднего ролика 9, плоскость касания к которым совпадает с плоскостью дороги и которые являются точками контакта роликов 2 и 9 с поверхностью дороги, находятся на прямой K₁K₂, параллельной направлению движения и смещенной во внешнюю сторону конька на величину «y» относительно проекции на плоскость дороги центра масс человека «G» при опоре его на данный конек.

Передний ролик 2 может быть расположен со смещением относительно основания 1 во внутреннюю сторону конька, а задний ролик 9 - со смещением во внешнюю сторону конька (фиг.2).

Крайние нижние точка K₁ переднего ролика 2 и точка К₂ заднего ролика 9, являющиеся точками контакта с поверхностью дороги, могут находиться на прямой K₁К₂, совпадающей с направлением движения и проходящей через проекцию центра масс человека G на плоскость дороги при его опоре на данный конек (фиг.26), или находиться на прямой K₁К₂, не совпадающей с направлением движения (фиг.15), при этом точка контакта K₁ переднего ролика 2 с поверхностью дороги и проекция центра масс человека G на поверхность дороги при его опоре на данный конек могут находиться на прямой K₁G, совпадающей с направлением движения, а точка контакта К₂ заднего ролика 9 с поверхностью дороги смещена относительно прямой K₁G во внешнюю сторону конька (фиг.15).

Роликовые коньки могут быть оснащены механизмом изменения передаточного отношения во время езды на коньках (на фиг. не показано).

Для настройки передаточного отношения перед ездой на коньках, ролик 15, связанный с педалью 11, установлен на ней с возможностью перемещения вдоль педали 11 и фиксации в определенном положении. Возможность перемещения обеспечена тем, что ролик 15 установлен на оси 38, размещенной в двух пазах 39, выполненных в выступающих частях 40 снизу педали 11 (фиг.7, 8). Фиксация оси 38 в определенном положении обеспечивается затяжкой гайки 41.

Так как центр масс человека G при опоре на конек может быть смещен на величину «y» относительно прямой K₁K₂ , проходящей через точки контакта K₁, К₂, соответственно переднего 2 и заднего 9 роликов с плоскостью дороги (фиг.2), возникает опрокидывающий момент, стремящийся повернуть конек относительно прямой K₁K₂ (опрокинуть его). Для предотвращения опрокидывания, роликовые коньки снабжены устройством для компенсации опрокидывающего момента.

Такое устройство может быть выполнено, например, в виде заднего дополнительного ролика 42, расположенного со смещением относительно основания 1 во внутреннюю сторону конька и со смещением его оси 43 назад относительно оси заднего ролика 9. Ось 43 может быть установлена неподвижно на основании 1 (на фиг. не показано). Для уменьшения сопротивления движению в случае поворота коньков, задний дополнительный ролик 42 установлен посредством подпружиненной подвески, выполненной в виде торсиона 44, с возможностью смещения заднего дополнительного ролика 42 и поворота в направлении движения. С одной стороны торсиона 44 выполнен выступ 45, входящий в паз в основании 1 и воспринимающий крутящий момент, приложенный с другой стороны торсиона 44 от заднего дополнительного ролика 42 посредством плеча 46, шарнирно соединенного с вилкой 47 и жестко закрепленного на ступенчатой части 48 торсиона 44 (фиг.1, 11). Возможность смещения заднего дополнительного ролика 42 в вертикальном направлении достигается за счет угла закрутки торсиона 44 под действием вертикальной составляющей усилия, приложенного к заднему дополнительному ролику 42 со стороны дороги. Возможность поворота заднего дополнительного ролика 42 в направлении движения достигается шарнирным соединением вилки 47 с плечом 46 торсиона 44 и установкой пружины 49, закрепленной на вилке 47 со смещением «а» относительно оси шарнирного соединения (фиг.1).

Для обеспечения компактности коньков в сложенном состоянии (транспортабельности), задний дополнительный ролик 42 выполнен с возможностью поворота вокруг оси торсиона 44 до переднего ролика 2 (фиг.22). В этом случае торсион 44 выполнен с возможностью осевого смещения на величину, достаточную для того, чтобы выступ 45 торсиона 44 вышел из паза в основании 1, а его плечо 46 при этом освободилось от контакта с ограничителем 50, ограничивающим крайнее нижнее положение плеча 46 и соответственно заднего дополнительного ролика 42 (фиг.1). Для этого на оси торсиона 44 размещена подпружиненная серьга 51 с фигурным отверстием 52, одна часть которого соответствует диаметру оси (цапфы) торсиона 44 и поэтому препятствует его осевому смещению, а другая часть отверстия 52 имеет увеличенный размер, позволяющий ступенчатой части 48 торсиона 44 войти в полость отверстия 52 и обеспечить возможность осевого смещения торсиона 44 (фиг.11, 12). Серьга 51 выполнена с возможностью горизонтального перемещения под действием усилия, приложенного от руки.

Для большей устойчивости коньков, в устройство для компенсации опрокидывающего момента введен передний дополнительный ролик 53 с осью 54, расположенный со смещением относительно основания 1 во внешнюю сторону конька. Нижняя точка переднего дополнительного ролика 53 расположена выше нижних точек остальных роликов 2, 9, 42 (фиг.3, 4), и поэтому имеет зазор «f» относительно поверхности дороги. Ось 54 может быть выполнена неподвижной (на фиг. не показано).

Для уменьшения сопротивления движению в случае поворота коньков, ролик 53 выполнен поворотным. Это достигается установкой оси 54 на поворотном кронштейне 55, ось вращения «u» которого выполнена со смещением вперед по отношению к оси 54 ролика на величину «d» (фиг.14). Кронштейн 55 имеет в верхней части ушко 56, к которому прикреплена пружина растяжения 57, которая другим концом закреплена на выступающей части основания 1.

Устройство для компенсации прокидывающего момента может представлять собой плотно облегающий ногу ботинок 58, неподвижно закрепленный на основании 1 и являющийся одновременно средством для фиксации ноги (фиг.19).

Устройство для компенсации опрокидывающего момента может быть также выполнено в виде съемного шарнирно установленного на основании 1 каждого конька телескопического рычага 59 на полуосях 60 с рукояткой 61 (фиг.13, 16).

Коньки могут быть снабжены механизмом привода поворота переднего ролика 2 посредством поворотной на конце рычага 59 рукоятки 61, кинематически связанной с поворотным кронштейном 3 переднего ролика 2 (фиг.13, 14).

Кинематическая связь между рукояткой 61 и поворотным кронштейном 3 для управления поворотом переднего ролика 2 состоит из следующих элементов. Рукоятка 61 посредством стержня 62, установленного в полости рычага 59 при помощи направляющих втулок 63, соединена с вилкой 64, в которой выполнены два паза 65 (фиг.16, 17). В основании 1 запрессована втулка 66, в которой установлена ось 67 с шестерней 68. На верхней части оси 67 закреплен валик 69, в котором запрессован поводок 70. Ось поводка 70 при вращении валика 69 всегда находится в плоскости полуосей 60. Рычаг 59 при помощи вилки 71 с фиксатором 72 установлен на полуосях 60. Шестерня 68 образует с сектором 73 зубчатую передачу. Кинематическая связь между шестерней 68 и поворотным кронштейном 3 переднего ролика 2 выполнена в виде механизма, размещенного под основанием 1, и схематически представлена на фиг.20. Механизм может быть закрыт кожухом (на фиг. не показано). Сектор 73 шарнирно связан при помощи тяги 74 с плечом 75 поворотного кронштейна 3.

Роликовые коньки оснащены тормозом в виде наклонной плоскости 76 (фиг.1) или криволинейной поверхности (на фиг. не показано), расположенной со стороны нижней поверхности основания 1 конька и с возможностью защемления заднего дополнительного ролика 42 другого конька между названной наклонной плоскостью или криволинейной поверхностью и плоскостью касания поверхностей роликов 2 и 9 в крайних нижних точке K₁ переднего и точке К₂ заднего роликов, т.е. плоскостью, совпадающей с плоскостью дороги.

Роликовые коньки снабжены дополнительным тормозным устройством в виде тормозного ролика 77, размещенного на рычаге 59 при помощи кронштейна 78 (фиг.13, 14).

В роликовых коньках ролики 2 и 9 могут быть снабжены щитками для защиты от грязи (на фиг. не показаны).

Каждый из коньков может быть снабжен немускульным приводом 79, например, двигателем в виде тепловой машины или электроприводом. Привод 79 имеет небольшую мощность (0,2...0,5 кВт), небольшие габариты и размещен, например, на удлиненной части основания 1 за валом 8 заднего ролика 9, как показано на фиг.18. Выходной вал 80 немускульного привода расположен параллельно оси вала 8 и соединен с ним посредством дополнительной обгонной муфты 81.

Выходной вал 80 немускульного привода может быть непосредственно связан с валом 8 зубчатой передачей, как показано на фиг.19. В этом случае вал 8 выполнен заодно с зубчатым колесом 82, находящимся в зацеплении с шестерней выходного вала 80 немускульного привода, кинематическая связь педали 11 с задним роликом 9 и сама педаль 11 отсутствуют, а средством для фиксации ноги является плотно облегающий ногу ботинок 58, неподвижно закрепленный на основании, например, с помощью заклепок (на фиг. не показано), и являющийся одновременно устройством для компенсации опрокидывающего момента.

Роликовые коньки по варианту 2 содержат смонтированные со смещением относительно основания 1 ролики 2 и 9 и средство для фиксации ноги, коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом и возможностью их разъединения, при этом ось вращения по крайней мере одного из роликов каждого конька расположена под углом к плоскости касания поверхностей роликов в крайних нижних точках роликов, совпадающей с плоскостью дороги.

Роликовые коньки по варианту 2 отличаются от роликовых коньков по варианту 1 тем, что коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом и с возможностью их разъединения.

Соединение оснований коньков друг с другом выполнено неподвижным и с возможностью разъединения или ограниченно подвижным и с возможностью разъединения или с возможностью изменения положения их друг относительно друга с сохранением неподвижности оснований коньков друг относительно друга в этих положениях и возможностью их разъединения.

Для соединения коньков друг с другом и их разъединения они снабжены устройством для блокировки коньков. На фиг.28-44 представлены различные исполнения устройства для блокировки.

Устройство для блокировки выполнено в виде выступа в форме Т-образной направляющей 83 основания левого конька (фиг.28, 29, 30) и паза 84, ответного выступу, в выступающей части 85 основания 1 правого конька. Для предотвращения самопроизвольного выхода Т-образной направляющей 83 из паза 84, он снабжен фиксатором 86, подпружиненным с помощью пружины 87 (фиг.29). В этом случае при соединении коньков друг с другом обеспечивается неподвижность основания одного конька относительно другого.

В устройстве для блокировки выступ Т-образной направляющей 83 относительно боковой поверхности фиксатора 86 расположен с возможностью образования зазора «S» (фиг.31), что обеспечивает ограниченную подвижность соединения оснований коньков друг с другом.

Устройство для блокировки может быть дополнительно оснащено штырем 88 на одном коньке (фиг.32) и ответным ему пазом 89, выполненным в основании 1 другого конька на высоте, отличной от высоты расположения выступа - Т-образной направляющей 83 и ответного ему паза 84, и составляет величину Н.

В устройстве для блокировки коньков выступ в виде Т-образной направляющей 83¹ в основании 1 левого конька и паз 84¹, ответный выступу 83¹ в основании 1 правого конька выполнены с возможностью создания между ними момента пары сил P₁, P₂, обеспечивающего повышенную силу трения при относительном смещении одного конька относительно другого (фиг.33, 34). Момент пары сил P₁, P₂ возникает при перекосе основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька вследствие появления двух линий контакта между Т-образной направляющей 83¹ и пазом 84¹, проекции которых на разрезе представлены точками c₁ и c₂ (фиг.34). Это обеспечивает соединение оснований коньков друг с другом с возможностью изменения положения их друг относительно друга с сохранением неподвижности оснований коньков друг относительно друга в этих положениях.

Все нижеприведенные исполнения устройства для блокировки коньков также обеспечивают соединение оснований коньков друг с другом с возможностью изменения положения их друг относительно друга с сохранением неподвижности оснований коньков друг относительно друга в этих положениях.

В устройстве для блокировки коньков выступ в виде Т-образной направляющей 90 в основании 1 одного конька имеет два или более отверстий 91 под фиксатор 92, расположенных в направлении движения (фиг.35, 36).

Устройство для блокировки коньков выполнено в виде зубчатой рейки 93 в основании 1 одного конька и шестерни 94, установленной на основании 1 другого конька (фиг.37, 38, 39). Шестерня 94 выполнена заодно с валом 95, установленным в основании 1 левого конька. Ширина «b» зубчатого венца шестерни невелика, т.е. b=(1...3)m, где «m» - модуль шестерни. Зубчатая рейка 93 закреплена неподвижно в пазу основания 1 правого конька. Паз выполнен сквозным.

Шестерня 94 может быть установлена с моментом трения, исключающим ее свободное вращение, за счет выполнения посадки вала 95 в отверстии основания 1 левого конька с натягом.

Шестерня 94 может быть оснащена механизмом дискретного поворота на определенные углы, например, в виде шариковой защелки 96. В этом случае на части вала, выполненной с увеличенным диаметром, расположены по окружности несколько углублений 97 под шариковую защелку 96. При этом коньки выполнены с возможностью изменения положения одного конька относительно другого с сохранением состояния неподвижности оснований 1 коньков друг относительно друга в этих положениях, обусловленного фиксацией положения вала 95 шариковой защелкой 96.

Устройство для блокировки коньков выполнено в виде магнита 98 с магнитопроводами 99, закрепленных на основании 1 одного конька, и якоря 100 в основании другого конька (фиг.40-42). Постоянный магнит 98 вместе с двумя магнитопроводами 99 образует П-образную магнитную систему. В этом случае основание 1 каждого из коньков изготавливают из немагнитного материала, например, из алюминиевого сплава.

Одна из контактных поверхностей, например, якоря 100, может быть выполнена криволинейной (фиг.43, 44).

Рычаги 59 роликовых коньков могут быть связаны между собой посредством подвижного соединения поперечным стержнем 101, размещенным ниже уровня колен человека (фиг.45, 46). Для этого каждый из рычагов 59 выполнен с выступом 102 и втулкой 103, закрепленной на рычаге 59. Между выступом 102 и втулкой 103, с зазором между ними, установлена втулка 104 с внутренним отверстием в виде двух встречных конусов, обеспечивающим втулке 104, наряду с возможностью поворота вокруг рычага 59 вместе со стержнем 101, при необходимости, перекос относительно продольной оси рычага 59. В боковую поверхность втулки 104 ввернут винт 105 с закрепленным на нем диском 106 с рифлением, соединяющий втулку 104 посредством вставки 107 с полым поперечным стержнем 101, при этом вставка 107 закреплена неподвижно в стержне 101. Зазор между плоскостью диска 106 и торцом вставки 107, а также радиальный зазор между цилиндрической поверхностью винта 105 и отверстием во вставке 107 (на фиг. не показан), обеспечивают возможность изменения расстояния между рычагами 59 обоих коньков для их свободного перемещения друг относительно друга.

Роликовые коньки могут быть оснащены багажником 108, установленным на поперечном стержне 101. Багажник выполнен, например, в виде складной сетчатой корзины, которая имеет выступающие части 109 в виде крючков. Для предотвращения колебаний багажника 108 с большой амплитудой вокруг стержня 101 при езде, могут быть установлены две растяжки 110 из эластичного материала, связывающие боковые стенки багажника 108 с рычагами 59, как показано на фиг.39.

Роликовые коньки по варианту 1 используют следующим образом.

Перед началом поездки, при необходимости изменить передаточное отношение, величина которого зависит от расстояния R между осью ролика кулисы 15 и осью 10 педали 11 (фиг.1, 5), отворачивают гайку 41 и перемещают ось 28 с роликом 15 вдоль пазов 39 в выступающих частях 40 педали 11 в требуемое положение, после чего заворачивают гайку 41 (фиг.8).

Ногу человека в обуви устанавливают на педаль 11 и застегивают ремни 29, затем отжимают рычаг 32 за выступающую часть 34 усилием руки, после чего поднимают пятку ступни вместе с педалью 11 настолько, чтобы выступ 31 оказался выше рычага 32 (на фиг.7 - это основное положение, показано основными линиями), затем отпускают выступающую часть 34, в результате рычаг 32 принимает исходное положение (фиг.7), а педаль 11 получает возможность поворачиваться вокруг оси 10.

При подъеме пятки одной ступни, например, правой, педаль 11 выполняет движение вместе со ступней, поворачиваясь вокруг оси 10, вместе с педалью перемещается ролик кулисы 15 и через сдвоенную кулису 13 посредством вала 19 поворачивает зубчатый сектор 22 в верхнее положение (показано штрих - пунктирной линией на фиг.1), соответственно вращение передается шестерне 23, но это вращение не передается заднему ролику 9, т.к. он кинематически связан с шестерней 23 посредством обгонной муфты 12.

При последующем опускании пятки ноги, зубчатый сектор 22 поворачивается в нижнее положение, вращая через шестерню 23 сдвоенную шарнирную муфту со звеньями 25, 26, 27 и обгонную муфту 12, вал 8 с задним роликом 9 в направлении движения. Если проекция центра масс человека G на плоскость дороги при опоре его на данный конек не совпадает с прямой K₁К₂, проходящей через точки контакта K₁ и К₂ переднего 2 и заднего 9 роликов с поверхностью дороги (фиг.2), то при этом возникает опрокидывающий момент, который воспринимается при этом задним дополнительным роликом 42, и/или рычагом 59, который человек удерживает при помощи рукоятки 61 в удобном для него положении, т.е. отклоняя его вперед или назад относительно оси «с» (фиг.16), но не допуская контакта тормозного ролика 77 с задним роликом 9.

Далее выполняют движение - подъем пятки другой, левой ноги и последующий перенос веса тела на левую ногу с опусканием пятки, при этом приподнимают пятку правой ноги. Затем циклы движений повторяют, т.е. человек поочередно переносит вес своего тела с одной ступни на другую. Возможно движение накатом, когда каждая ступня ноги остается неподвижной относительно основания конька, и коньки катятся при этом по инерции, т.к. благодаря обгонной муфте 12, неподвижное состояние шестерни 23 не препятствует вращению заднего ролика 9.

Указанные выше движения могут быть совмещены или чередоваться с шагающими движениями.

При использовании коньков с передним дополнительным роликом 53, его нижняя точка обычно находится на расстоянии «f» от поверхности дороги (фиг.3), и только при потере человеком равновесия и связанным с этим наклоном конька, ролик 53 входит в кратковременный контакт с дорогой, после чего равновесие восстанавливается, и восстанавливается величина зазора «f». В связи с этим ролик 53 не оказывает значительного сопротивления движению.

Для того чтобы изменить направление движения, существуют три возможности. Первая - это поочередный подъем (отрыв) конька от дороги.

Вторая возможность, для коньков, выполненных без рычага 59, заключается в управлении направлением движения за счет поворота ступни ноги вместе с коньком без отрыва от дороги. За счет того, что ось вращения 5 поворотного кронштейна 3 смещена вперед относительно точки контакта K₁ переднего ролика 2 с плоскостью дороги, при повороте ступни произойдет поворот переднего ролика 2 вместе с поворотным кронштейном 3 вокруг оси 5. Такое управление направлением движения наиболее эффективно для роликовых коньков, в которых точки контакта K₁ переднего ролика 2 и точки контакта К₂ заднего ролика 9 с поверхностью дороги находятся на прямой K₁K₂, совпадающей с направлением движения и проходящей через проекцию на плоскость дороги центра масс человека G при опоре его на данный конек (фиг.26).

Третья возможность для коньков, выполненных с рычагом 59, заключается в управлении направлением движения за счет поворота переднего ролика 2 посредством вращения рукоятки 61 на каждом из коньков. Это вращение передается посредством стержня 62 на вилку 64 и поводок 70 (фиг.16), соединение которых образует поводковую муфту, способную передавать вращающий момент при углах отклонения от соосности вилки 64 и валика 69, в котором закреплен поводок 70, до 15°, т.е. на такой же угол может быть отклонен от нейтрального положения рычаг 59, что вполне достаточно при езде на коньках. Далее вращение поводка 70 с валиком 69 передается на шестерню 68, сектор зубчатый 73 (фиг.16, 20) и посредством тяги 74 на плечо 75 поворотного кронштейна 3, в котором на оси 4 (фиг.5) установлен передний ролик 2, т.е. происходит поворот ролика 2.

Аналогично управляют поворотом левого конька.

При повороте каждого из коньков за счет поворота ролика 2, как было описано выше, в случае кратковременного контакта переднего дополнительного ролика 53 с дорогой по причине потери равновесия, ролик 53 сам ориентируется так, что его ось 54 становится перпендикулярной вектору скорости движения конька в точке контакта ролика 53 с дорогой. Это достигается за счет того, что ось вращения 54 и соответственно находящаяся под ней точка контакта ролика 53 с дорогой смещена назад относительно оси вращения «u» поворотного кронштейна 55 на величину «d» (фиг.14). Усилие пружины растяжения 57 подбирается таким, чтобы ролик 53 легко ориентировался в направлении движения. При отсутствии контакта ролика 53 с дорогой, за счет пружины растяжения 57 восстанавливается его нейтральное положение, при котором ось 54 перпендикулярна продольной оси конька.

Уменьшение нагрузки на мышцы ног обусловлено расположением осей вращения обоих роликов под углом «α» к плоскости дороги (фиг.3). Как видно из фиг.3, при таком расположении осей вращения переднего 2 и заднего 9 роликов, расстояние между точками контакта K₁ и К₂ в направлении, перпендикулярном направлению движения, равно нулю, т.е. проекции точек K₁ и К₂ на виде спереди совпадают. В случае наезда, например, передним роликом 2 правого конька на препятствие и в то время, когда к заднему ролику 9 этого же конька под действием усилия ноги человека приложен вращающий момент, действующий в плоскости заднего ролика 9, проходящей через точку К₂, сила, приложенная к оси заднего ролика 9 в результате действия этого момента, т.е. движущая сила, создает момент силы в горизонтальной плоскости с длиной плеча K₁K₂ в проекции спереди (фиг.3), стремящийся развернуть конек вокруг вертикальной оси, проходящей через точку контакта переднего ролика 2 с препятствием, т.е. вблизи точки K₁. Однако, длина плеча K₁K₂ в проекции спереди равна нулю, поэтому момент силы, стремящийся развернуть конек вокруг вертикальной оси, так же равен нулю. В результате уменьшается нагрузка на мышцы ног человека при езде по дороге со значительными неровностями. Аналогичный результат - уменьшение нагрузки на мышцы ног - дает расположение переднего 2 и заднего 9 роликов со смещением относительно основания 1 во внешнюю сторону конька (фиг.25).

Для торможения один из коньков, например, левый конек, смещают вперед относительно правого конька или правый конек смещают назад относительно левого конька настолько, чтобы задний дополнительный ролик 42 левого конька оказался впереди передней кромки «n» выступающей части основания 1 правого конька (фиг.23), затем наезжают основанием 1 правого конька на задний дополнительный ролик 42 левого конька, вследствие чего названный ролик оказывается защемленным между поверхностью дороги и наклонной плоскостью 76, расположенной со стороны нижней поверхности основания 1 правого конька (фиг.24), чем и достигается торможение.

Другая или дополнительно к вышеуказанной возможность торможения заключается в отклонении рычага 59 одного или обоих коньков назад на такой угол, чтобы тормозной ролик 77 вошел в соприкосновение с поверхностью заднего ролика 9 и надавил на него с усилием, достаточным для торможения (на фиг.14 это положение показано штрих - пунктирной линией).

Для конструкции коньков с немускульным приводом 79, например, двигателем внутреннего сгорания, выходной вал 80 которого непосредственно связан с валом 8 зубчатой передачей (фиг.19), торможение можно выполнить, выключив двигатель.

Во всех исполнениях конструкций роликовых коньков торможение можно осуществить за счет поворота одного из коньков под углом к другому коньку, как это выполняют на обычных коньках при катании по льду. Для такого вида торможения нет необходимости оснащать роликовые коньки тормозом.

При необходимости оторвать ногу с коньком от поверхности дороги и поднять на значительную, более 50...80 мм высоту, например, для ходьбы по ступенькам, производят резкое нажатие пяткой ступни на педаль 11 в нижнем положении, при этом выступ 31 педали 11 благодаря наличию скоса на нем отжимает рычаг 32, преодолевая усилие пружины 33, и педаль 11 принимает крайнее нижнее положение (показано штрих - пунктирной линией на фиг.7), а рычаг 32 под действием пружины 33 возвращается в исходное положение и удерживает педаль 11 в нижнем положении. Для расфиксации педали человек приседает, отжимает рычаг 32 за выступающую часть 34 усилием руки, после чего поднимает пятку ступни вместе с педалью 11 настолько, чтобы выступ 31 оказался выше рычага 32 (на фиг. - это основное положение, показано основными линиями), затем отпускает выступающую часть 34, в результате рычаг 32 принимает исходное положение.

При езде по ровной дороге нагрузка на задний дополнительный ролик 42 невелика и составляет 15...20% от суммарной нагрузки на ролики 2 и 9. Однако при наезде задним дополнительным роликом 42 на какое-либо препятствие, возвышающееся над поверхностью дороги, нагрузка на ролики значительно перераспределяется, и в этот момент ролик 42, ввиду его малого диаметра, может оказать значительное сопротивление движению. Чтобы избежать этого, задний дополнительный ролик 42 установлен посредством подпружиненной подвески, выполненной в виде торсиона 44 (фиг.1, 11), с возможностью смещения заднего дополнительного ролика 42 вверх и поворота в направлении движения. При наезде на препятствие, задний дополнительный ролик 42 под действием нагрузки со стороны дороги смещается вверх, а торсион 44 воспринимает посредством плеча 46 и шарнирно соединенной с плечом 46 вилки 47 крутящий момент от действия нагрузки со стороны дороги. При езде по ровной дороге, начальный угол закрутки торсиона 44 определяется крайним нижним положением плеча 50, опирающегося на ограничитель 50 (фиг.1). При езде с поворотом, возможность поворота заднего дополнительного ролика 42 в направлении движения достигается под действием боковой составляющей нагрузки на задний дополнительный ролик 42 со стороны дороги, которая вызывает поворот заднего дополнительного ролика 42 вместе с вилкой 47 вокруг оси шарнирного соединения вилки 47 с плечом 46 (фиг.1). При отсутствии боковой составляющей нагрузки на задний дополнительный ролик 42 со стороны дороги, он восстанавливает свое нейтральное положение под действием усилия пружины 49.

При выполнении средства для фиксации ноги с возможностью самопроизвольной расфиксации при ударной нагрузке на конек (на фиг. не показано), при внезапном наезде на значительное препятствие, произойдет расфиксация ноги с коньком, и ступня человека беспрепятственно переместится вперед по отношению к коньку, т.к. благодаря расположению оси вращения 4 переднего ролика 2 под углом «α» к плоскости касания поверхностей роликов в крайних нижних точках роликов 2 и 9, т.е. к плоскости дороги (фиг.3), верхняя часть переднего ролика 2 расположена сбоку от траектории движения ступни при расфиксации и не будет препятствовать движению ступни. Это позволит в экстремальных ситуациях избежать травм.

Для езды по участкам дорог с различными уклонами, коньки могут быть снабжены механизмом изменения передаточного отношения во время езды (на фиг. не показано).

Во время езды человек может свободно отклонять рычаг 59 вперед или назад, как это удобно для езды и в зависимости от положения ног, и это отклонение никак не повлияет на положение поводка 70 и соответственно переднего ролика 2, выполненного с возможностью поворота.

Поездки на роликовых коньках по варианту 2 отличаются от поездок на роликовых коньках по варианту 1 использованием устройства для блокировки левого и правого коньков (фиг.28-44). Режим езды с использованием устройства для блокировки является наиболее рациональным при отсутствии на дороге препятствий в виде значительных углублений, выступов и неровностей.

Устройство для блокировки коньков в исполнении, показанном на фиг.28-30, работает следующим образом. Перед началом блокировки левая нога с коньком должна быть смещена вперед в направлении движения по отношению к правому коньку, а расстояние между коньками в направлении, перпендикулярном направлению движения, должно быть минимальным. В этом случае Т-образная направляющая 83 на левом коньке находится чуть впереди паза 84, расположенного в выступающей части 85 основания 1 правого конька с фиксатором 86, как показано на фиг.29. При дальнейшем резком движении правой ноги с коньком вперед (или левой - назад), Т - образная направляющая 83 отжимает фиксатор 86 и входит в паз 84, а фиксатор 86 принимает исходное положение, т.е. закрывается. Относительное положение Т-образной направляющей 83 на левом коньке и паза 84 с фиксатором 86 принимает вид, как показано на фиг.28. Так как устройство для блокировки является местом контакта коньков, находящимся на высоте от дороги, оно выполняет одновременно и функцию устройства для компенсации опрокидывающего момента относительно прямой K₁К₂ (фиг.2) каждого из коньков.

Усилие на пружине 87 фиксатора 86 выбирается таким, чтобы он мог раскрыться («отжаться») только при достаточно резком движении левого конька вперед по отношению к правому, или правого - назад по отношению к левому. В этом случае при соединении коньков друг с другом обеспечивается неподвижность основания одного конька относительно другого до того момента, пока не будет выполнено такое достаточно резкое движение.

Выполнение устройства для блокировки с возможностью ограниченного перемещения коньков друг относительно друга на величину, равную величине зазора «S» (фиг.31) между торцовой поверхностью выступа Т-образной направляющей 83 и боковой поверхностью фиксатора 86, позволяет уменьшить нагрузки на мышцы ног в режиме разгона, т.к. усилие трогания или усилие, определяющее ускорение движения, прикладывается к одному коньку с некоторым запаздыванием во времени по отношению к другому коньку, т.е. уменьшается экстремальная нагрузка на мышцы ног при разгоне.

При оснащении устройства для блокировки дополнительным штырем 88 (фиг.32), соединение коньков в состоянии блокировки приобретает дополнительную жесткость, вследствие этого положение человека на коньках становится более устойчивым.

В устройстве для блокировки коньков (фиг.33-34), момент пары сил P₁, P₂ возникает при перекосе основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька вследствие появления двух линий контакта между Т-образной направляющей 83¹ и пазом 84¹, проекции которых на разрезе представлены точками c₁ и c₂ (фиг.34). Перекос основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька человек может создать, смещая свой центр масс G назад, как можно ближе к заднему дополнительному ролику 42 (фиг.2). При этом увеличится вертикальная составляющая нагрузки на задний дополнительный ролик 42 и соответственно величина крутящего момента, приложенного к торсиону 44, вследствие этого увеличится угол закрутки торсиона 44, а основание 1 конька повернется на небольшой угол относительно прямой K₁K₂, при этом часть основания 1 с внутренней стороны конька, т.е. со стороны устройства для блокировки, опустится вниз и возникнет перекос основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька. Величина перекоса зависит от геометрии Т-образной направляющей 83¹ и паза 84¹ и практически не превышает 2-4°. В этом случае при соединении коньков друг с другом обеспечивается как неподвижность основания одного конька относительно другого, так и возможность изменения положения одного конька относительно другого с сохранением неподвижности оснований коньков друг относительно друга в этих положениях. Для изменения положения одного конька относительно другого или их разъединения, человек смещает свой центр масс G вперед, уменьшая величину перекоса до нуля, при этом исчезает момент пары сил P₁, P₂ и вызванная этим моментом повышенная сила трения.

В устройстве для блокировки коньков (фиг.35-36) коньки совмещают так, чтобы фиксатор 92 зашел в одно из отверстий 91. В этом случае обеспечивается сохранение неподвижности оснований коньков друг относительно друга в разных положениях. Для изменения положения одного конька относительно другого, человек создает усилие, направленное на смещение, например, левого конька назад относительно правого конька, при этом фиксатор 92 под действием бокового усилия, приложенного к его конусной поверхности со стороны соответствующего конусного отверстия 91 Т-образного выступа 90, отжимается, и левый конек смещается назад относительно правого конька на величину, равную расстоянию между конусными отверстиями 91, а фиксатор 92 входит в соответствующее отверстие 91, т.е. принимает исходное положение. Основания коньков вновь приобретают состояние неподвижности друг относительно друга в смещенном относительно друг друга положении. При езде со смещенным положением коньков увеличено расстояние между точками контакта с поверхностью дороги переднего ролика 2 конька, смещенного вперед (на фиг.47 и 48 это правый конек), и заднего дополнительного ролика 42 конька, смещенного назад (на фиг.47 и 48 - левый конек), что увеличивает продольную устойчивость при движении с использованием устройства для блокировки коньков и снижает вероятность падения при возможном наезде на препятствие или резком торможении.

Устройство для блокировки коньков, в исполнении, показанном на фиг.37-39, работает следующим образом. Перед началом блокировки левая нога с коньком должна быть смещена или вперед в направлении движения по отношению к правому коньку, как показано на фиг.38, или назад (на фиг. не показано), а расстояние между коньками в направлении, перпендикулярном направлению движения, должно быть минимальным. При дальнейшем резком движении правой ноги с коньком вперед (или левой - назад) шестерня 94 входит в паз основания 1 правого конька и, преодолевая момент трения, исключающий ее свободное вращение, т.е. повышенный момент трения и, вращаясь, входит в зацепление с зубчатой рейкой 93. Так как ширина «b» зубчатого венца шестерни 94 невелика (фиг.39), то небольшая непараллельность основания 1 одного конька относительно основания 1 другого, возможная из-за неточной ориентации одной ноги человека относительно другой, не препятствует зацеплению шестерни 94 с зубчатой рейкой 93. После снятия человеком усилия, направленного на смещение одного конька относительно другого, или уменьшения этого усилия до значений, которые могут быть уравновешены повышенным моментом трения вала 95 относительно своей оси вращения, шестерня 94 становится неподвижной относительно основания 1 левого конька, т.е. соединением коньков друг с другом обеспечивается неподвижность основания 1 одного конька относительно другого. При необходимости человек может вновь приложить усилие, направленное на смещение одного конька относительно другого, и достаточное для преодоления повышенного момента трения шестерни 94 относительно своей оси вращения, в результате изменится положение одного конька относительно другого, а после уменьшения человеком усилия основания 1 коньков примут состояние неподвижности друг относительно друга.

При оснащении шестерни 94 механизмом дискретного поворота на определенные углы в виде шариковой защелки 96 (фиг.39), величины возможного смещения оснований коньков друг относительно друга являются дискретными и определяются углом между соседними углублениями 97 на части вала 95, выполненной с увеличенным диаметром. При работе такого механизма обеспечивается возможность изменения положения основания одного конька относительно другого с сохранением неподвижности оснований коньков друг относительно друга в этих положениях, обусловленной фиксацией положения вала 95 шариковой защелкой 96.

В устройстве для блокировки коньков (фиг.40-42), для блокировки нет необходимости выполнять смещение одного конька относительно другого в направлении движения. Достаточно сблизить коньки так, чтобы якорь 100 в основании 1 одного конька соприкоснулся с П-образной магнитной системой из магнита 98 и двух магнитопроводов 99 в основании 1 другого конька. В результате этого магнитный поток, обозначенный на фиг.40 магнитной силовой линией «Ф», пройдет через якорь 100, т.е. замкнется через него, и возникнет сила притяжения между двумя магнитопроводами 99 и якорем 100, которая вызовет силу трения в случае приложения человеком усилия, направленного на смещение коньков одного относительно другого в направлении движения. Прикладывая усилие большее, чем сила трения, человек может изменить положение одного конька относительно другого. После снятия усилия или его уменьшения до величины, меньшей, чем сила трения, сохраняется состояние неподвижности коньков друг относительно друга. Для разъединения коньков есть две возможности. Первая возможность заключается в смещении человеком коньков друг относительно друга в направлении движения на величину, достаточную для смещения якоря 100 вдоль плоскости контакта с магнитопроводами 99 до разрыва контакта. Вторая возможность заключается в смещении человеком задней части коньков друг относительно друга в направлении, перпендикулярном направлению движения и направленном на разъединение коньков, на величину 8-12 мм с усилием, достаточным для преодоления силы притяжения между якорем 100 и магнитопроводами 99. При такой величине воздушного зазора между якорем 100 и магнитопроводами 99, сила притяжения между ними будет исчезающе малой, и коньки будут разъединены.

При выполнении одной из контактных поверхностей, например, якоря 100, криволинейной (фиг.43, 44), перекос основания 1 одного конька относительно основания 1 другого конька, появление которого возможно из-за изменения нагрузки на задний дополнительный ролик 42 и соответственно изменения угла закрутки торсиона 44, не приведет к значительному уменьшению магнитного потока «Ф» и соответственно силы притяжения между якорем 100 и магнитопроводами 99, т.к. наличие кривизны контактной поверхности якоря 100 позволяет ему поворачиваться вместе с основанием 1 относительно магнитопроводов 99 на небольшой угол без изменения площади контакта между ними.

При езде на коньках в состоянии блокировки, движения ног человека подобны тем движениям, когда он «переминается» с ноги на ногу. При этом усилие движения от конька, на котором приложен вращающий момент к заднему ролику 9, передается непосредственно через устройство для блокировки на другой конек, т.е. без участия усилия мышц ног человека, что значительно снижает утомляемость и позволяет совершать поездки на значительные расстояния без «лишних» затрат сил. Наличие зазора «S» позволяет уменьшить нагрузки на мышцы ног в режиме разгона. При езде в состоянии блокировки со смещенным друг относительно друга положением коньков повышается продольная устойчивость при движении и снижается вероятность падения человека при наезде на препятствие или при резком торможении.

При использовании коньков с рычагами 59, они могут быть связаны между собой поперечным полым стержнем 101 посредством шарниров (фиг.45, 46) и размещенным ниже уровня колен человека. Такая связь увеличивает устойчивость при движении и позволяет обойтись без передних дополнительных роликов 53. Выполнение связи между рычагами 59 и поперечным полым стержнем 101 в виде конструкции, представленной на фиг.46, обеспечивает достаточную подвижность коньков относительно друг друга и не создает значительных неудобств при передвижении, за исключением ходьбы по ступенькам. Такая подвижность обеспечивается шарнирным соединением самих рычагов 59 с основаниями 1 правого и левого коньков, наличием осевых и радиальных зазоров между втулкой 104 и рычагом 59 с выступом 102 и неподвижной втулкой 103, а также геометрией внутренней поверхности втулки 104, представленной на фиг.46.

При оснащении коньков багажником 108, установленным на поперечном стержне 101, человек может разместить в нем необходимую ручную кладь, размеры которой ограничены размером багажника и амплитудой перемещения ног при езде.

При оснащении каждого из коньков немускульным приводом 79, например, в виде тепловой машины или электропривода, возможны поездки на коньках на значительные расстояния, определяемые массой энергоносителя, размещаемого на коньках.

Предлагаемая конструкция роликовых коньков позволяет, при наличии устройства для компенсации опрокидывающего момента в виде дополнительных передних 53 и задних 42 роликов и рычагов 59, овладеть техникой езды на коньках даже той части населения, которая не владеет никакими навыками бега на коньках, езды на велосипеде и т.п., т.е. не имеет никакой спортивной подготовки, при этом к состоянию здоровья предъявляются минимальные требования - элементарное чувство равновесия, как при обычной ходьбе, и скорость реакции на опасность, позволяющая вовремя применить торможение.

При достижении достаточных навыков езды на предлагаемых коньках, можно ездить без установки рычагов 59, а также без передних дополнительных роликов 53.

По окончании езды на коньках, если был использован поперечный стержень 101, он отделяется от рычагов 59 посредством выворачивания винта 105 из втулки 104 за счет вращения закрепленного на нем диска 106 с рифлением. Затем отворачиваются фиксаторы 72 (фиг.16), рычаги 59 со стержнями 62 внутри отсоединяются от основания 1 и телескопически складываются (на фиг. не показано). Далее серьга 51 оттягивается назад, а задний дополнительный ролик 42 вместе с торсионом 44 смещается вдоль его оси во внутреннюю сторону конька, чтобы плечо 46 торсиона 44 освободилось от контакта с ограничителем 50, а выступ 45 торсиона 44 вышел из паза в основании 1 конька и не препятствовал вращению торсиона 44, после чего задний дополнительный ролик 42 поворачивают вокруг оси торсиона 44 до переднего ролика 2, как показано на фиг.22.

После этого коньки складываются друг с другом. Расположение двух роликов 2 и 9 на основании со смещением относительно опоры для ноги каждого конька и выполнение заднего дополнительного ролика 42 с возможностью поворота вокруг оси торсиона 44 до переднего ролика 2, обеспечивают минимальные габариты коньков в сложенном состоянии и позволяют уложить их в дорожную сумку (на фиг. не показано), удобную для транспортировки пешим ходом или в общественном или ином транспорте.

Сборка коньков производится в обратном порядке, но с той особенностью, что при установке рычага 59 со стержнем 62 и закрепленной на нем вилкой 64, необходимо при помощи рукоятки 61 развернуть вилку 64 в определенное положение, соответствующее положению поводка 70, чтобы он вошел в пазы 65 вилки 64 (фиг.16, 17). Таким образом, предлагаемые роликовые коньки обладают следующими преимуществами:

1. Расположение осей вращения роликов 2 и 9 под углом к плоскости касания поверхностей роликов в крайних нижних точках роликов, т.е. к плоскости дороги, позволяет уменьшить нагрузку на мышцы ног при езде по неровной дороге без использования устройства для блокировки коньков.

2. Выполнение роликовых коньков с возможностью соединения друг с другом и возможностью их разъединения (только для варианта 2) позволяет значительно снизить нагрузку на мышцы ног при езде с использованием устройства для блокировки коньков.

3. Возможность изменять положение основания одного конька относительно другого с сохранением неподвижности оснований 1 коньков друг относительно друга в смещенном положении (только для варианта 2) увеличивает продольную устойчивость при движении человека с использованием устройства для блокировки коньков и снижает вероятность падения при наезде на препятствие или при резком торможении.

4. Выполнение ролика кулисы 15 с возможностью перемещения вдоль педали 11 и фиксации в определенном положении позволяет, при минимальном уровне сложности, реализовать конструкцию механизма установки требуемого передаточного отношения, что позволяет человеку выбрать перед началом поездки оптимальный по нагрузке на мышцы ног режим езды, учитывающий возможный уклон дороги, направление ветра и т.д.

5. Расположение крайних нижних точек переднего 2 и заднего 9 роликов на прямой, совпадающей с направлением движения, и выполнение переднего ролика 2 с возможностью поворота позволяет человеку изменять направление движения без отрыва коньков от дороги и без участия рук в управлении направлением движения, с минимальными затратами энергии.

6. Многовариантность использования коньков - с шарнирно установленными рычагами 59 или без них, с поперечным стержнем 101 или без него, с одним или двумя дополнительными роликами 42 и 53 - позволяет каждому человеку выбрать наиболее удобный режим эксплуатации, учитывающий его физическое состояние и возраст, опыт езды, состояние дороги и дальность поездки.

7. Расположение роликов 2 и 9 со смещением относительно основания 1, а осей вращения роликов 2 и 9 под углом к плоскости дороги, и выполнение заднего дополнительного ролика 42 с возможностью поворота вокруг оси торсиона 44, обеспечивают минимальные габариты коньков в сложенном состоянии, что делает их удобными для транспортировки.

8. Использование двух видов торможения - ногами с защемлением заднего дополнительного ролика 42 между наклонной плоскостью 76 и поверхностью дороги и рукой с помощью тормозного ролика 77, установленного на рычаге 59, а также выполнение средства для фиксации ноги с возможностью самопроизвольной расфиксации при ударной нагрузке, повышают безопасность эксплуатации.

9. Возможность устанавливать багажник 108 на поперечный стержень 101 позволяет человеку перевозить груз габаритом до 450× 350×150 мм.

10. Оснащение коньков немускульным приводом 79, например, в виде тепловой машины, позволит совершать поездки на коньках на значительные расстояния.

С учетом вышеизложенного, предлагаемые роликовые коньки могут быть использованы как транспортное средство, альтернативное велосипедам, а с использованием немускульного привода - альтернативное мопедам, так же как спортивное средство,

Источники информации

1. Описание изобретения к патенту РФ №2107533, МПК А63С 17/02, опубликовано 27.03.98.

2. Описание изобретения к авт.свид. СССР №1757695, МПК А63С 17/00, опубликовано 30.08.92.

3. Описание изобретения к авт.свид. СССР №1750718, МПК А63С 17/12, опубликовано 30.07.92.

4. Описание к международной заявке PCT/RU 2004/000120, МПК А63С 17/00, опубликовано 28.10.04, номер международной публикации WO 2004/091739.

Реферат

Группа изобретений относится к транспортным средствам, в частности к роликовым конькам, которые могут быть использованы как для спорта, так и для передвижения человека по различным типам дорожных покрытий. Роликовые коньки предлагаемой конструкции могут быть использованы как транспортное средство, альтернативное велосипедам. Роликовые коньки содержат смонтированные со смещением относительно основания ролики и средство для фиксации ноги, при этом ось вращения по крайней мере одного из роликов каждого конька расположена под углом к плоскости касания поверхностей роликов в крайних нижних точках роликов, а указанный ролик кинематически связан с приводом в виде шарнирно установленной педали. В другом варианте выполнения роликовые коньки содержат смонтированные со смещением относительно основания ролики и средство для фиксации ноги. Коньки выполнены с возможностью соединения друг с другом путем совмещения их движением ног и с возможностью разъединения путем смещения одного конька относительно другого также движением ног. При этом ось вращения по крайней мере одного из роликов каждого конька расположена под углом к плоскости касания поверхностей роликов в крайних нижних точках роликов, а указанный ролик кинематически связан с приводом. Группа изобретений обеспечивает снижение нагрузки на мышцы ног человека при езде по неровной дороге и повышение удобства пользования за счет возможности поворота без отрыва коньков от дороги и без использования рук человека для управления поворотом. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 47 ил.

Формула