Стабилизирующая система для двухколесного транспортного средства - RU2098307C1

Чертежи

Описание

Изобретение касается стабилизирующей системы для двухколесных транспортных средств, в частности, средств, приводящихся в движение наездником. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение касается педальных велосипедов или велосипедов, движущихся с помощью педалей.

Наездник велосипеда испытывает частые остановки и старты в городских районах из-за перекрестков, медленного движения транспорта, заторов дорожных работ и других препятствий. Такие условия обычно существуют для велосипедиста в городах и городских районах и могут привести к потенциально опасным ситуациям, когда велосипедист должен внезапно остановиться и при этом потерять свое равновесие.

В таких условиях движения велосипедист должен ставить одну или обе ноги на землю при каждой остановке, а во многих случаях должен частично спешиваться. Частые и очень резкие остановки и старты в процессе движения являются очень неудобными для велосипедиста. Они могут быть также потенциально опасными из-за потери равновесия, раздражительного поведения, вследствие расстройства и т.п. в частности, когда в движении участвует много грузовых машин.

Конструкция педального велосипеда и физические размеры наездника часто сказываются на сиденьях седла, которые устанавливаются либо слишком низко для поддержания эффективного давления на педали, либо слишком высоко, чтобы оставаться в седле при остановке. Это может привести к частым спешиваниям и повторным посадкам.

Целью настоящего изобретения является создание улучшенной стабилизирующей системы для велосипеда, которая позволяет наезднику оставаться в седле при остановке велосипеда.

Известна стабилизирующая система, в частности, для велосипеда, содержащая рычаг, шарнирно закрепленный своим верхним концом на/или возле оси заднего колеса транспортного средства, а на нижнем конце имеющий поперечный вал, несущий стабилизаторы и взаимодействующий с колесом ролик, и средство для опускания рычага, чтобы сместить поперечный вал ниже колеса, в результате чего шина колеса взаимодействует с роликом и колесо поднимается с земли. При такой конструкции большая часть веса наездника передается на землю через колесо, ролик, поперечный вал и стабилизаторы.

Известное средство для опускания рычага содержит катушку на педальном валу, при этом рычаг опускается при торможении велосипеда, чтобы наматывать трос с нижнего конца рычага на катушку. Хотя эта конструкция является удовлетворительной, однако, некоторые велосипедисты считают торможение, когда они останавливаются, нелегким в управлении или достижении. Кроме того, усилие для опускания рычага должен создавать наездник. Помимо этого, хотя конструкция создана, чтобы устанавливаться на существующие велосипеды, однако, в частности, пригодна для монтажа в качестве оригинального или нового оборудования. Следовательно, целью настоящего изобретения является создание в стабилизирующей системе, описанной общей конструкции альтернативных средств опускания рычага, имеющих дело с одним или более из этих моментов.

В соответствии с настоящим изобретением средство для опускания рычага содержит вращающийся элемент, например, ролик, приводящееся в действие наездником средство для перемещения вращающегося элемента в зацепление с шиной заднего колеса транспортного средства для обеспечения вращения вращающегося элемента; катушку, вращаемую вращающимся элементом, и гибкий элемент, например, трос, наматывающийся на катушку и соединенный с рычагом, в результате чего при вращении катушки трос наматывается на нее и тянет ролик под колесо.

Предпочтительно вращающийся элемент и катушка устанавливаются на общем валу для совместного вращения и предпочтительно располагаются впереди заднего колеса. В предпочтительной конструкции на валу установлена вторая катушка для вращения с первой катушкой, при этом тросы поступают с каждой катушки на рычаг. Вал может располагаться на качающемся рычаге, шарнирно прикрепленном одним своим концом в раме транспортного средства с помощью горизонтальной оси, чтобы предпочтительно поворачиваться в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью заднего колеса транспортного средства. Приводящееся в действие наездником средство может содержать кулачок, воздействующий на качающийся рычаг, и соединительное средство, например, боуденовский трос, соединенный с приводящимся вручную средством для приведения в действие наездником, например, с рычагом на руле велосипеда, и предназначенным для вращения кулачка, чтобы повернуть рычаг. В одной возможной конструкции кулачок устанавливается на свешивающемся элементе жестко, но с возможностью регулирования, прикрепленном к раме транспортного средства, при этом качающийся или поворотный рычаг поворачивается рядом с верхним концом свешивающегося элемента. Поворотный рычаг и свешивающийся элемент могут монтироваться на раме транспортного средства на общей оси вращения, при этом свешивающийся элемент также с рамой транспортного средства монтируется с помощью рычага, предпочтительно регулируемой длины, для обеспечения жесткого размещения свешивающегося элемента относительно рамы.

Хотя стабилизирующая система, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, может устанавливаться как оригинальное оборудование, однако, настоящее изобретение, в частности, пригодно для стабилизаторов, которые могут быть модифицированы для существующих велосипедов.

Настоящее изобретение может воплощаться на практике различными путями, но одна стабилизирующая система, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, будет теперь описана в качестве примера со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи.

На фиг.1 изображен вид сбоку задней части велосипеда с установленной на ней стабилизирующей системой, представленной в несколько меньшем масштабе, чем на фиг.2, 3 и 5; на фиг.2 частичное горизонтальное сечение, выполненное по линии II-II на фиг.3; на фиг.3 вид сбоку, с частичным обрывом деталей стабилизирующей системы, показанной на фиг.2; на фиг.4 вид в плане стабилизирующей системы, выполненный по стрелке IV на фиг.1; на фиг.5 - вертикальное сечение участка, обозначенного стрелкой V на фиг.1.

На фиг.1 в упрощенном виде показано заднее колесо 11 велосипеда, имеющего ступицу 12, с каждой стороны которой расположена косынка 13, приваренная к концам стойки 14 седла и распорке 15 цепи. Велосипед содержит нижний кронштейн 16, с которым соединена труба 17 седла и направленная вниз труба 18 и который образует опоры для педального вала 19. На последнем установлено цепное колесо (не показано) и цепь проходит вокруг цепного колеса и ведущей звездочки на ступице 12 заднего колеса. Велосипед содержит механизм переключения передач с перекидыванием цепи, который не показан, но в качестве альтернативы велосипед может иметь устройство переключения передач, смонтированное на ступице, или не иметь такового вообще.

К раме велосипеда возле ступицы 12 заднего колеса и на ее стороне, противоположной той, на которой установлена ведущая звездочка, прикреплен удлиненный кронштейн 24, выполненный в виде фланцевой штамповки. Кронштейн имеет проушину 25 с отверстием, установленную на его верхней кромке посередине его длины, которая зажимается одной из гаек оси заднего колеса между этой гайкой и косынкой 13. Стабилизирующая стойка или рычаг 26 имеет на своем верхнем конце прилив 27, с помощью которого он шарнирно крепится к цапфе 21 на заднем конце кронштейна 24 с помощью горизонтальной оси, которая параллельно оси 12 заднего колеса, но удалена от нее назад. Стойка 26 смещается в поднятое или нерабочее положение, как показано на фиг.1, с помощью газовой или другой пружины 28, шарнирно прикрепленной одним концом к приливу 29 посередине между концами стойки 26, а другой своей точкой посередине ее концов к цапфе 30 на переднем конце кронштейна 25.

На внутренней стороне кронштейна 24, а поэтому невидимой на фиг.1 и не показанной на фиг. 4, устанавливается монтажный блок с помощью штифта 22, вращающегося в кронштейне, при этом блок имеет резьбовое отверстие, в которое входит болт 31, на верхнем конце которого имеет упорный блок 31а, шарнирно прикрепленный к болту для вращения вокруг продольной оси болта. Блок 31а снабжен пазом для приема нижней кромки косынки 13. Монтажный блок, болт 31 и упорный блок 31а образуют регулируемый упор, передающий нагрузки, действующий по часовой стрелке (ак показано на фиг.1) от стойки 26 на раму велосипеда, и позволяют регулировать расположение стойки, как будет описано ниже.

На нижнем конце стойки 26 установлена втулка 32 (фиг.4), в которой жестко закрепляется полный поперечный вал 33. На противоположных концах вала 33 установлены свободно вращающиеся, взаимодействующие с землей стабилизирующие колесики 34 и 35. На центральной части вала 33 установлен свободно вращающийся ролик 36, который по существу выровнен с плоскостью колеса 11 и имеет фланцы 37, удаленные друг от друга так, чтобы прочно взаимодействовать с противоположными сторонами шины, когда стабилизатор находится в работе, как будет описано ниже.

С каждой стороны ролика 36 установлены две втулки 38, жестко закрепленные штифтами 39 на валу 33, к которым прикреплена фасонная направляющая трос пластина 41. Последняя имеет по существу С-образную форму с двумя удаленными друг от друга ножками 42, изогнутыми на их концах, как показано на фиг.5, чтобы соответствовать кривизне наружной поверхности втулок 38 по существу прямоугольной соединяющей части 43. Две косынки 44 прикреплены ко втулкам 38 и к пластинам 41 для обеспечения жесткости. Наружная кромка пластины 41 снабжена относительно глубокой канавкой 45 для образования направляющей для троса 46, который свободно располагается в ней, в результате чего он может скользить вдоль канавки в любом направлении, при этом кривизна наружных концов ножек 42 пластины 41 образует удобную переходную зону на каждом конце канавки 45, как показано на фиг.5. Трос 46 образует бесконечную петлю с помощью одного соединителя 48, соединяющего два конца петли и образующего средство для регулирования длины петли.

Расположение под углом пластины 41 (как показано на фиг.1 и 5) служит двум целям. Во-первых, это позволяет ей находиться вне земли, когда стойка 26 перемещается в рабочее положение, как будет описано, даже при частично или полностью спущенной шине. Во-вторых, траектория троса 46 изменяет направление, когда входит в канавку 45 и покидает ее и частично наматывается вокруг втулок 38. Последние не вращаются, в результате чего трение образуется между втулками 38 и тросом 46, тем самым уменьшая нагрузку, прикладываемую тросом к пластине 41. Хотя это трение является целесообразным для уменьшения нагрузки, прикладываемой к пластине 41, однако оно не должно быть слишком большим, чтобы предотвратить продольное скольжение троса для выравнивания натяжения троса на противоположных сторонах велосипеда. Величина углового смещения пластины 41 выбирается такой, чтобы обеспечить соответствующую величину трения вокруг втулок 38, обеспечивая при этом требуемый зазор с землей для пластины 41.

К передним концам цепных распорок 15 рядом с нижним кронштейном 16 прикреплен регулируемый крепеж 51, несущий горизонтальную ось 52 для верхнего конца качающегося рычага 53 (фиг. 2 и 3), который может поворачиваться в плоскости заднего колеса 11.

Качающийся рычаг, изготовленный из квадратной трубы, снабжен на своем нижнем конце U образным кронштейном 54, имеющим два направленных назад и вниз рычага 55, снабженных отверстиями с подшипниками, в которых вращается вал 56. Взаимодействующий с шиной вращающийся элемент или колесико 57 и две катушки 58 жестко закреплены на валу 56 между рычагами 55. Колесико 57 имеет наружные фланцы 57а и центральную канавку 57в, которые снабжены зубьями для достижения хорошего взаимодействия между шиной и колесиком, причем этому способствует тот факт, что зубья на фланцах смещены на половину шага зубьев вокруг окружности относительно зубьев канавки.

В описанной конструкции диаметр взаимодействующего с шиной колесика 57 примерно в шесть раз больше, чем основание канавки у каждой из катушек 58. Желательно выполнять колесико 57 и катушки, насколько это удобно, большими, однако, размер безусловно ограничивается геометрией окружающих деталей велосипеда. Большие диаметры уменьшают скорость вращения, увеличивают имеющийся крутящий момент, уменьшают возможность проскальзывания колесика 57 на шине и гарантируют, что трос 46 аккуратно располагается на катушках, как будет описано.

Стабилизирующая система содержит приводное средство, включающее статорный узел 61, содержащий коробчатый элемент 62, имеющий по существу треугольную форму и шарнирно прикрепленный своим верхним углом шарниром 52 к кронштейну 51 и удерживаемый в положении с помощью регулируемой по длине стойкой 63, одним своим концом шарнирно прикрепленной к приливу 64 на коробчатом элементе 62, а другим своим концом к регулируемому зажиму 65 на идущей вниз трубе 18. На поперечном штифте 66, расположенном между боковыми стенками коробчатого элемента 62, установлен кулачок 67 с выступом 68, взаимодействующим с качающимся рычагом 53 и рычагом 69, принимающим один конец буоденовского троса 75. Этот трос проходит к рычагу ручного управления (не показан) на руле велосипеда. Кожух боуденовского троса регулируемо крепится к передней стенке коробчатого элемента 62. Для целей, которые будут описаны ниже, приводной рычаг на руле велосипеда имеет защелкивающееся положение и имеется вспомогательный рычаг, с помощью которого приводной рычаг может освободиться их своего рабочего положения.

С каждой стороны коробчатого элемента 62 рядом с его основанием находятся корпуса 76, содержащие конические фланцевые направляющие шкивы 77, вращающиеся на поперечном валу 78.

Прохождение троса 46 лучше показано на фиг 2, 4 и 5 и является следующим. От одного конца канавки 45 в направляющей трос пластине 41 трос проходит вперед к одному из направляющих шкивов 77 и затем назад к одной из катушек 58. Затем он проходит через отверстие 79, выполненное во внутреннем фланце этой катушки, взаимодействующее с шиной колесико 57 и внутренний фланец другой катушки 58. От этой катушки трос проходит вокруг другого направляющего шкива 77 и направляется назад к другому концу канавки 45 и вдоль канавки, чтобы завершить петлю. Корпуса 76 имеют окна для обеспечения прохождения троса 46 к шкивам 77 и от них.

Стабилизатор работает следующим образом.

Во время нормальной езды стабилизирующая система находится в положении, показанном на фиг.1, со стойкой 26 в поднятом положении. Она удерживается в этом положении с помощью газовой пружины 28, стремящейся повернуть стойку 26 в направлении против часовой стрелки, как показано на фиг.1, чему препятствует натяжение троса 46. Когда наездник приближается к остановке и желает, чтобы во время остановки его поддерживала стабилизирующая система, то он приводит в действие рычаг управления на руле велосипеда путем его перемещения из нерабочего положения в рабочее положение. Это приводит к вращению кулачка 67 по часовой стрелке, как показано на фиг.1 и 3, в результате которого выступ 68 кулачка заставляет качающийся рычаг 53 поворачиваться против часовой стрелки, как показано на фиг.1 и 3, чтобы ввести ролик 57 во взаимодействие с шиной колеса 11, вращающегося в направлении стрелки 91. Это заставляет ролик 57 вращаться в направлении стрелки, 92 катушки 58 вращаются в этом же направлении и разматывают трос 46. Это приводит к тому, что стойка 26 перемещается из нерабочего положения, показанного на фиг.1, а рабочее положение ниже колеса 11, в результате чего колесики 34, 35 стабилизатора взаимодействуют с землей, а ролик 36 взаимодействует с шиной колеса 11, что обеспечивается за счет эксцентричного монтажа верхнего конца стойки 26 относительно оси вращения колеса 11, за счет определенной степени снижаемости стойки 26, обусловленной ее подпружиненной телескопической конструкцией. Когда взаимодействующие с землей колесики 34, 35 и взаимодействующий с шиной ролик 36 смещаются под колесо 11 велосипеда, то последнее поднимается с земли, а рычаг 26 продолжает свое перемещение по часовой стрелке до тех пор, пока ему некуда будет больше двигаться. Наездник отметит по времени, что это произойдет по существу в момент остановки велосипеда. Вес наездника и велосипеда в значительной степени передается на землю через шину, ролик 36 и колесики 34 и 35, но небольшая его часть будет передаваться через стойку 26. Будет очевидно, что стабилизирующее устройство будет, при условии, что велосипед поддерживается в вертикальном положении, удерживать велосипед в вертикальном положении и наезднику не нужно ставить ногу на землю. Велосипедист может также спешиться и оставить велосипед на стоянке.

Телескопическая стойка 26 снабжена регулировочным средством, которым в данном конкретном случае является резьбовой стержень, на верхнем конце которого имеется поворотная кнопка 95, с помощью которой осуществляется регулирование предварительного сжатия пружины с переменной жесткостью, установленной между двумя телескопическими частями стойки, чтобы приспосабливаться к наездникам, имеющим различный вес.

Когда наездник решает снова двигаться, то рычаг управления на реле велосипеда освобождается, в результате чего кулачок 67 отводится, давая возможность качающемуся рычагу 53 перемещаться по часовой стрелке, как показано на фиг. 3, для освобождения колесика 57 от шины колеса 11 и снятия ограничения на вращение катушек 58. Может быть предусмотрена пружина для смещения качающегося рычага по часовой стрелке, чтобы способствовать перемещению колесика 57 в сторону от шины. Затем стойка 26 перемещается обратно в сторону отведенного положения под действием газовой пружины 28 и стремлением велосипеда двигаться вперед, когда заднее колесо уходит от ролика 36, как только тормоза велосипеда будут отпущены. Одновременно с этим наездник вращает педали и плавно отъезжает в сторону.

Поскольку трос может перемещаться продольно в канавке 45 пластины 41, то стабилизирующая система будет находиться примерно под одинаковой нагрузкой с помощью двух ветвей троса 46, в результате чего нет необходимости гарантировать, чтобы первоначально две ветви были одинаковой длины и любое различие выбиралось между катушками 58 или любое различие в растягивании двух ветвей троса будет самокомпенсироваться.

Во время первоначальной настройки стабилизирующей системы регулируется регулируемый упор, образуемый болтом 31, для размещения кронштейна 4, и следовательно, прилива 27 соответственно так, чтобы, благодаря эксцентриситету между осью вращения стойки 26 и осью ступицы 12 заднего колеса, ролик 36 был достаточно удален от шины, когда стойка находится в своем отведенном положении, но достаточно близко к оси ступицы 12 заднего колеса, когда стойка находится в рабочем положении для подъема колеса велосипеда с земли с помощью ролика 36, учитывая при этом сжимаемость правильно накаченной шины.

Если шина будет частично спущена, то стойка 26 может сместиться вперед за рабочее положение, а в случае, когда шина полностью спущена, может достигнуть положения, находящегося впереди вертикального, и тогда вес наездника передается на ролик 36 в основном через обод колеса и спущенные стенки шины. Таким образом, стабилизирующая система будет по-прежнему находиться в рабочем состоянии и стойка 26 не будет испытывать больших нагрузок. Однако наездник не может уехать после остановки так просто, поскольку это потребует того, чтобы заднее колесо переехало через ролик 36. Это обеспечивает наездника четкой информацией о том, что шина находится в спущенном состоянии.

Хотя конструкция является такой, что все главные усилия, действующие на кронштейн 24, всегда объединяются для создания крутящего момента, действующего на кронштейн по часовой стрелке (как показано на фиг.1), однако в некоторых случаях возможно, например, при переезде через большой камень или отверстие люка, или съезжая с тротуара, возникновение на какой-то момент равнодействующего усилия, направленного против часовой стрелки, ведущего к подпрыгиванию стойки 26 и отсоединению упорного блока 31а от косынки 13. Это может быть предотвращено за счет предусмотрения второго регулируемого упора (аналогичного тому, что образован монтажным блоком, болтом 31 и упорным блоком), установленного на коротком плече кронштейна 24 и взаимодействующего с косынкой 13 сзади ступицы 12 заднего колеса. Второй регулируемый упор может иметь более легкую конструкцию, чем первый, поскольку он не несет рабочих нагрузок.

Будет очевидно, что описанная конструкция может иметь различные модификации и добавления и ряд из них будет описан ниже.

В системе, показанной на чертежах ( фиг.2), трос 46 проходит через отверстие 79, выполненное во внутренних фланцах двух катушек и взаимодействующее с шиной колесико 57. При такой конструкции будет важно, чтобы входы в отверстия внутренних фланцев двух катушек были развальцованы для устранения повреждения троса. В альтернативной конструкции канавки выполнены на перифериях двух внутренних фланцев катушек 58 и на периферии колесика 57, и предусмотрено средство, например, возвращающееся по основаниям канавок, или закрывающие пластины, крепящиеся винтами, для удерживания троса внутри канавок. Преимуществом такой конструкции по сравнению с отверстием 79 является то, что не нужно иметь доступ к концу троса 46, чтобы пропустить его через отверстие 79, поскольку трос 46 может просто укладываться в канавку в любом месте ее длины, в результате чего трос 46 изначально может быть выполнен в виде петли. Это облегчает установку владельцами, незнакомыми с механикой.

Хотя отмечалось, что предпочтительным соотношением диаметров колесика 57 и катушек 58 является 6:1, могут использоваться другие соотношения, например, от 2: 1 до 10:1, причем большие диаметры катушек являются предпочтительными для увеличения радиуса намотки троса на катушку, однако будет очевидно, что чем больше диаметр катушки, тем меньшее увеличение в усилие, которое может прикладываться к тросу.

Хотя кронштейн был описан как штамповка, однако в качестве альтернативы он может быть металлической поковкой или другой конструкции.

Хотя стойка 26 описана, как имеющая средство 95 для регулирования предварительного сжатия пружины, установленной между телескопическими частями стойки, однако не обязательно. Однако может быть желательно иметь средство для регулирования первоначальной длины стойки, в результате чего одна конструкция стойки может приспосабливаться к велосипедам различных размеров.

Для предотвращения поворота стойки 26 слишком далеко влево, как показано на фиг.1, когда стабилизирующее устройство работает, может предусматриваться ограничительное средство, предпочтительно на газовой стойке 29. Таким образом, цилиндр газовой стойки может иметь внутренний упор, взаимодействующий с поршнем, или шток поршня может иметь упор, взаимодействующий с поршнем, или шток поршня может иметь упор, взаимодействующий с концом цилиндра газовой стойки. В любом случае пружина сжатия может предусматриваться для предотвращения сильного удара при достижении конечного положения.

Некоторые особенности описанной конструкции требуют некоторого уточнения. Таким образом, следует отметить, что газовая стойка 28 шарнирно крепится к кронштейну 24 в точке посередине длины цилиндра газовой стойки и ближе к концу входа штока поршня, чем к закрытому концу, по сравнению с обычным монтажом газовой стойки, установленной на каждом конце. Следует отметить также, что упорный блок 31а на болте 31 взаимодействует с косынкой 13, являющейся элементом, обладающим значительной прочностью, а не точкой по длине распорки 15 цепи, которая является относительно тонкой трубой и плохо приспособлена для выдерживания приложенных сбоку усилий.

И, наконец, следует, что наличие одного горизонтального шарнира 52 для качающегося рычага 53 и статорного узла 61 облегчает быстрое приспособление стабилизирующей системы к велосипедам различных размеров и геометрии.

Реферат

Использование: главным образом для поддержания педального велосипеда и его наездника в вертикальном положении во время остановки. Сущность изобретения: стабилизирующая система содержит подпружиненный телескопический рычаг или стойку, соединенную своим верхним концом с помощью шарнира рядом с осью заднего колеса с кронштейном, прикрепленным к оси. Болт, шарнирно укрепленный в кронштейне, взаимодействует с косынкой для противодействия движению по часовой стрелке кронштейна, и газовая стойка располагается между кронштейном и рычагом. На нижнем конце рычага установлен поперечный вал, несущий колесики стабилизатора. Рычаг может опускаться с помощью троса для перемещения ролика на поперечном валу ниже шины колеса, в результате чего большая часть веса наездника передается на землю через заднее колесо, ролик, поперечный вал, и стабилизирующие колесики. Трос в форме замкнутой петли проходит вокруг направляющей на поперечном валу, вокруг конических направляющих шкивов, установленных на отдельном кронштейне, в котором шарнирно укреплен рычаг, несущий вал, на котором закреплено взаимодействующее с шиной колесико и две катушки. Кронштейн содержит кулачок, приводящийся в действие с руля велосипеда через боуденовский трос. Чтобы опустить рычаг, колесико перемещается кулачком в зацепление с шиной колеса велосипеда для вращения катушек и натягивая троса. 17 з. п. ф-лы, 5 ил.

Формула