CS199277B2 - Two-wheel roller skate - Google Patents

Description

Vynález se týká dvoukolové kolečkové brusle alespoň s jedním řiditelným kolem, vedeným v ložisku kola, s rámem naklonitelným kolem přímky spojující paty dvou kol.

Pod pojmem kolečková brusle se rozumí zejména sportovní a/nebo hrací nářadí opatřené dvěma koly a upevnitelné na noze uživatele.

U příznivců bruslení na kolečkových bruslích platilo odjakživa za nejvyšší cíl napodobit s pomocí tohoto přístroje co možná nejvěrněji všechny rozmanité pohyby klasického bruslení na ledě.

Jak známo, brusle vykazuje ve směru své podélné osy malý, ve směru svislé osy — v bočním směru — však značný třecí odpor, poněvadž při bruslení její broušená hrana trhá led a vyvolává tím velký odpor. Uživatel se může tedy dobře odrážet a udržovat svým držením nohy křivku jízdy související s prostorovou polohou těžiště.

Aby bylo možno dobře napodobit kolečkovou bruslí všechny složité formy pohybu normální brusle, musí mít tato kolečková brusle velké boční tření, které ovšem nesmí ovlivňovat řízení kol, protože natáčení kol může být vyvoláno jen nakláněním nohy a přemístěním váhy. Toho však nemůže být s dosavadními přístroji zatím dosaženo.

Nejvíce jsou mezi známými řiditelnými kolečkovými bruslemi rozšířeny čtyřkolové přístroje. Zde je zjevně stabilita vyplývající z použití čtyř kol velmi výhodná; ovšem právě ta vede k nedostatku, chce-li uživatel používat čtyřkolovou kolečkovou brusli jako letní doplňkové nebo cvičné nářadí namísto normální brusle, protože se známými čtyřkolovými přístroji není možno uskutečnit všechny rozmanité pohyby charakteristické např. pro hokej. U čtyřkolové brusle je mezi rámem a osou kol vestaven šikmý čep a gumový blok, přičemž části jsou kolem čepu vůči sobě relativně výkyvné, takže sklopení rámu způsobí vykývnutí kola. К vykývnutí kola dochází ovšem také v nežádoucím případě, protože bočně orientovaná třecí síla vyvolá kroutící moment na řiditelném kole, který je úměrný vzdálenosti od zmíněného šikmého čepu.

К odstranění tohoto nedostatku byly navrhovány kolečkové brusle s dvěma, třemi, čtyřmi nebo více v jedné řadě uspořádanými koly, které byly upevněny buď pevně a neřiditelně, čímž se staly těžkopádnými při změně směru, anebo řiditelně.

Natáčení kol probíhá buď kolem svislé osy (viz např. USA patent 3 484 116), přičemž řízení kola je uskutečňováno jen bočním třením, nebo podobně jako u čtyřkolo199277 vých zařízení kolem šikmé osy (jak je např. popsáno u USA patentu 3 501 162), kdy je řízení vytvářeno sklonem nohy společné s třecí silou. U jiných známých provedení slouží к snížení účinků tření na řízení kola v blízkosti země zvláštní element; toto s sebou nese ovšem další nedostatek, který se může vyskytnout při nárazu na nerovnosti země, což vede opět ke ztrátě rovnováhy.

U kolečkové brusle s koly uspořádanými v řadě za sebou je hrana brusle nahrazena třecí silou vznikající mezi kolem a zemí. Tato síla je značně veliká, což na jedné straně působí výhodně, na druhé straně ovšem s sebou přináší v důsledku ovlivnění řízení kola následující nedostatky:

pevné boční opření se snižuje, protože se kola natáčejí a kolečková brusle se odvaluje dopředu nebo dozadu; stupeň účinnosti odrazu je menší, než je žádoucí, poněvadž boční opření není dostačující;

mezi vykývnutím kola a pohybem nohy vzniká jiná souvislost, než je tomu u bruslení, takže tyto přístroje nejsou vhodné pro použití jako cvičné nářadí pro lední bruslení;

velikost vykývnutí kola závisí značně na materiálu kola a země, tj. na právě platných třecích koeficientech, takže se řiditelnost kolečkové brusle odpovídajícím způsobem mění;

jízdní oblouk nesouvisí úzce s držením nohy, čímž vzniká kluzné tření, které vede к rychlému opotřebení kol, a dochází к pomalejšímu odvalování, přičemž jsou svaly nohou namáhány nepřirozeným způsobem;

náhlá změna třecí síly — např. v důsledku malého kamínku ležícího před kolem — může vést ke ztrátě rovnováhy; při jízdě dopředu, popř. dozadu se kolečková brusle chová odlišně, protože se třecí síla zvětšuje nebo zmenšuje podle uspořádání osy a podle směru pohybu.

Vynález si klade za úkol vytvořit kolečkovou brusli, která by oproti jiným kolečkovým bruslím byla z větší části řiditelná přesunutím váhy a sklonem zatěžující nohy a jen málo, popř. vůbec ne třecí silou mezi kolem a zemí, by se dosáhlo menší citlivosti na nerovnosti země, což by zaručilo zvýšenou bezpečnost jízdy.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že mezi rámem a výkyvným třmenem je uložena otočná páka, přičemž jeden konec otočné páky je spojen s výkyvným třmenem a druhý její konec je spojen s rámem kolem klopné osy, která svírá s vodorovnou rovinou úhel 0“ až 89“.

Výhodné provedení spočívá v tom, že na otočné páce je kolem osy otáčení řiditelného kola uložen výkyvný třmen, nesoucí řiditelné kolo, přičemž výkyvný třmen je spojen s rámem prostřednictvím kulového kloubu uloženého v dráze.

Je také výhodné a účelné, že rám je spojen s výkyvným třmenem prostřednictvím otočného nosiče, opatřeného dvěma drahami, přičemž otočný nosič je uložen jednak na rámu kolem klopné osy, jednak na výkyvném třmenu kolem osy otáčení řiditelného kola.

V následujícím popisu je popsán příklad provedení vynálezu s odkazem na výkresy, kde značí: obr. 1 nárys kolečkové brusle podle vynálezu; obr. 2 bokorys kolečkové brusle; obr. 3 diagram sil; obr. 4 řez zadní částí předmětu vynálezu ve zvětšeném měřítku podle obr. 1; obr. 5 podélný řez pozměněnou formou provedení uložení zadního kola kolečkové brusle podle vynálezu; obr. 6 a 7 vždy jeden průřez podle čar VI— —VI, popř. VII—VII z obr. 5; obr. 8 podélný řez dalším provedením uložení zadního kola předmětu vynálezu; obr. 9 a 10 vždy jeden průřez podle čar IX — IX, popř. X — X z obr. 8.

Nejdříve budou objasněny hlavní osy, roviny a součásti vynálezu s odkazem na obr.

I a 2. Na rámu 1 je upevněn třmen 2 kola, v němž je zamontováno neřiditelné kolo 3. Podle obr. 1 je zadní kolo 4 kolem řiditelným, které je uloženo ve výkyvném třmenu 5 otočně kolem své osy. Rám 1 s výkyvným třmenem 5 spojuje řídicí orgán, zde je to otočná páka 6. Kolečková brusle se může sklápět к zemi 8 kolem své okamžité klopné osy 7, země 8 přitom tvoří spodní stykovou rovinu obou kol. Okamžitá klopná osa 7 představuje čáru řezu země 8 s podélnou rovinou 9 souměrnosti kolečkové brusle.

Rám 1 a rovněž i otočná páka 6 jsou vůči sobě relativně výkyvné kolem klopné osy 10 rámu; rovněž může vykývnout i výkyvný třmen 5 vzhledem к otočné páce 6 kolem osy 11 otáčecího kola. Na obr. 1 jsou znázorněny obě osy 10, 11 tak, že kvůli zjednodušení leží na jedné straně v podélné rovině 9 souměrnosti a na druhé straně probíhají к patě 12. Tato pata 12 může být definována jako stykový bod řiditelného kola 4 se zemí 8. Prakticky ovšem přirozeně nejde o stykový bod, nýbrž o stykovou plochu, přesně vzato o plošný přímkový styk. Osa

II otáčení svírá se zemí 8 ostrý úhel, který je s výhodou větší než 45°, a probíhá kolmo к zemi (obr. 1). Tím je dosaženo kinematiky s indiferentním řízením kola, takže přístroj jak při dopředném, tak také při zpětném pohybu má totožné řídicí chování. Klopná osa 10 rámu svírá se zemí 8 rovněž ostrý úhel, který je s výhodou menší než 45^c a v nejpříznivějším případě je roven nule, tzn. že klopná osa 10 probíhá zemí, jak je znázorněno vztahovou značkou 10a. V případě ostrého úhlu může probíhat úsek klopné osy 10, nacházející se nad zemí 8 podle polohy 10b, oblastí podélné roviny 9 souměrnosti, ležící mezi koly 3, 4; tento úsek může však také být podle polohy 10c vně kol 3, 4.

Jak je zřejmé z obr. 3, přenáší řiditelné kolo 4 zatížení hmotností těla na zemi 8 v patě 12; vzniká zde tedy jak reakce P, tak také bočně směřující tření F. Oproti dři199277 ve známým přístrojům má třecí síla u kolečkové brusle podle vynálezu nižší, zanedbatelnější účinek. Podle příkladu provedení je tento účinek eliminován, poněvadž tření F se ukazuje v rovině země 8 ve směru osy 11 otáčení a/nebo klopné osy 10 rámu, nemá tudíž žádné silové rameno a nevyvolává žádný kroutící moment kolem těchto os; tedy ani nepřeklopí rám 1 kolem jeho klopné osy 10 ani neotočí řiditelným kolem . 4 kolem jeho osy 11 otáčení. Tohoto účinku je dosaženo tím, že se osa 11 otáčení stýká s vrcholem ostrého úhlu, vymezeného klopnou osou 10 a zemí 8 ve stykovém místě řiditelného kola 4 se zemí, tj. v patě 12.

Podle vynálezu eliminované tření F je u známých kolečkových bruslí velmi významné, protože uspořádání kol v jedné řadě vyžaduje pevné boční opření zaručené touto silou, která tak může dosahovat 50 % až 80 % reakce . P. Řízení kola se i přesto podle vynálezu uskuteční, i když působí . jen malá síla, neboť k provedení oblouku sklání bruslař své tělo, tzn. že jinak podél paty 12, popř. podél stykové čáry · nebo plochy rovnoměrně rozdělené zatížení není už vůči rovině 9 souměrnosti souměrné, vznikající reakční síla P vystupuje jakoby z této roviny a má k disposici silové · rameno p vzhledem ke klopné ose 10, vyvolává tudíž kroutící moment. Jestliže se rám 1 sklopí, způsobí tato okolnost v důsledku vázaného spojení také pootočení řiditelného kola 4 kolem osy 11 otáčení. Poloha reakce p váhy tělesa, její vzdálenost od podélné roviny 9 symetrie, tedy rameno síly a velikost kroutícího momentu závisí na prostorové poloze těžiště těla, tzn. na velikost sklonu těla a nohy, zatímco velikost síly reakce P je závislá na všech silách působících na . těžiště těla, tzn. na dynamickém stavu těžiště. Řízení řiditelného kola 4 je tak určováno změnou polohy těžiště a silami na něj působícími nezávisle na třecí síle.

Účinek reakce P působící pootočení řiditelného kola 4 závisí na úhlu sklonu osy 11 otáčení a klopné osy 10 vzhledem k zemi 8. Účinek· je největší, jestliže je osa 11 otáčení kolmá k zemi 8 a klopná osa 10 v rovině země. Z této okolnosti vyplývají četné výhody. Tak např. je pevnější boční opření, poněvadž se kolo v důsledku tření neotáčí. Z tohoto důvodu je také lepší stupeň účinnosti pohánění. Kromě toho vzniká mezi pootočením řiditelného kola 4 a polohou nohy, popř. těla vazba nezávislá na vnějších okolnostech, což představuje u sportovního nářadí mimořádně důležitou výhodu.

Obr. 4 znázorňuje provedení vázaného spojení rámu 1 a řiditelného kola 4. Toto řiditelné kolo 4 je uloženo ve výkyvném třmenu 5 otočně kolem své osy. Výkyvný třmen 5 řiditelného kola 4 je spojen s otočnou páKou β, Která je v tomto případě tvořena úhlovou pákou, pomocí uložení 13, kterým prochází osa 11 otáčení, zatímco rám 1 je na otočné páce 6 uložen kyvné vzhledem · ke klopné ose 10 rámu. Kulový kloub 14, upevněný na rámu 1 a ležící v podélné rovině 9 symetrie, popř. odpovídajícím způsobem vestavěný čep, se pohybuje v dráze 15 upevněné na výkyvném třmenu 5, přičemž kulový kloub 14 a dráha 15 tvoří kulisové vedení. Jestliže se rám 1 otočí kolem klopné osy 10, vystoupí čep, popř. kulový kloub 14 z podélné roviny 9 souměrnosti a otočí výkyvným třmenem 5 pomocí dráhy 15 kolem osy 11 otáčení. Úhel otočení řiditelného kola 4 příslušející úhlu sklopení rámu 1 je určován poměrem kinematických ramen.

Uložením 13 může být kulové ložisko nebo pouzdro z umělé hmoty nebo také gumový prstenec, který působí jako torsní pružina a přispívá k tomu, že se řiditelné kolo 4 v nezatíženém stavu vrací do polohy odpovídající přímočarému pohybu. V . jiných případech může být pružina s výhodou se stavitelným predpětím zavedena o sobě známým způsobem mezi dva libovolné, relativně k sobě pohyblivé díly. Klopná osa 10 rámu 1 může být také uvedena do znázorněné polohy 10c (obr. 1J, je-li otočná páka 6 vytvořena jako vidlicovité rameno, takže mezi oběma částmi vidlice zůstává dostatečně místa pro pohyb čepu, popř. kulového kloubu 14 v · dráze 15. V tomto případě může být s výhodou uložen brzdicí orgán buď na straně otočné páky 6 přivrácené k zemi 8, nebo na straně rámu 1 rovněž přivrácené k zemi 8; tento brzdicí orgán uvádí uživatel v činnost nadzvednutím přední části své nohy. Jestliže je řiditelné kolo uspořádáno v blízkosti přední části nohy, · může tento orgán sloužit jako odrážecí orgán, zvýhodňující rozjíždění.

Provedení podle vynálezu znázorněné na obr. 5, 6 a 7 obsahuje zvlášť výhodné uspořádání os. V tomto případě tvoří vedení 16, 17 pevně uchycená na rámu 1 dráhy 18, 19 kruhového tvaru. Pohyb rámu 1 je určován funkční rovinou těchto· drah 18, 19, která v tomto případě probíhá kolmo k zemi 8 a k rovině 9 souměrnosti a obsahuje osu 11 otáčení. Tím se lehce dosáhne toho, že vázaný pohyb rámu 1 probíhá po oblouku, jehož ohniskem je pata 12. V principu je možné také jiné ohnisko a jiný oblouk, ovšem popsaným způsobem se nejsnáze dosáhne nejlepšího účinku.

Na rámu 1 je pomocí kuličkové klece . 22, obsahující kuličky 21, prostřednictvím vedení 16, 17 upevněn otočný nosič 20, který je také uložen kuličkovým věncem 23 na výkyvném třmenu 5 řiditelného kola 4.

Dále je rám 1 prostřednictvím kulového kloubu 14 a dráhy 15 spojen s výkyvným třmenem 5 řiditelného kola 4, takže při posunutí rámu 1 v drahách 18, 19, tzn. při jeho sklopení kolem klopné osy 10, je výkyvný třmen 5 kola kromě řiditelného kola 4 pomocí · dráhy 15 otočen kolem osy 11 otáčení. Samozřejmě mohou být vedení 16, 17 upevněna také na otočném nosiči 20 a kuličková klec 22 na rámu 1. Tímto způsobem se stane otočný nosič 20 řídicím orgánem s dvěma drahami.

Další provedení vynálezu vyplývá z obr. 8, · 9 a 10. Na rámu 1 jsou souměrně k podélné rovině 9 souměrnosti upevněny čepy, kolem nichž se otáčejí válečky 25, které jsou v záběru s tvarovým dílem 27, 28, upevněným na výkyvném třmenu 5 a tvořícím dráhu 26. Řídicím orgánem je v tomto provedení dráha 26, jejíž funkční rovina je prostorově uspořádána tak, že určuje jak polohu klopné osy 10 rámu 1, tak také osu 11 otáčení řiditelného kola 4. Tato funkční rovina se může např. sklánět pod ostrým úhlem k zemi 8, přičemž dráha 26 je kruhovitá. V tomto případě určuje funkční rovina osu 11 otáčení a oblouk klopné osy 10. Samozřejmě je · možná také obrácená konstrukce kolečkové brusle; dráha 26 · může být umístěna na rámu 1 a čepy 24, jakož i válečky 25 mohou být umístěny na výkyvném třmenu 5 řiditelného kola 4.

Při sklopení rámu 1 se otočí výkyvný třmen 5 působením dráhy 26. Rozsah tohoto sklopení rámu 1 a otočení řiditelného kola 4 je stanovitelný tvarem dráhy 26 a úhlem sklonu její funkční roviny. U tohoto příkladu mohou být vypuštěny dráhy 14, 15, čímž se zjednoduší konstrukce; osové polohy, která poskytuje nejlepší řídicí sílu, se tím ovšem nedosáhne.

U prvního příkladu provedení kolečkové brusle jsou osy tvořeny · čepy, u druhého a třetího příkladu jsou uskutečněny pomocí drah; je ovšem možné také tyto elementy vzájemně kombinovat. Také mohou být valivé · elementy nahrazeny kluznými nebo pružně deformovatelnými dvojicemi elementů, dbá-li se přitom na vnitřní třecí poměry zařízení. Mezi díly, které se relativně vůči sobě popsaným způsobem pohybují, mohou být vestavěny pružiny s tlakovým, ohybovým nebo krutným namáháním — například uložení 13 — popřípadě též s nastavitelným předpětím pružiny, které · ulehčují vracení nezatížených součástek do jejich výchozí polohy a mohou · také určovat maximální hodnotu tohoto pohybu. Pružné elementy a nastavitelnou silou umožňují přizpůsobit relativní pohyby kinematických dílů k · velikosti reakční síly, to znamená hmotnosti těla.

Kolečková brusle může být také vytvořena tak, že jsou všechna kola řiditelná; může však mít také jen jedno řiditelné · kolo, s výhodou zadní. Velmi vhodné je uložení neřiditelného kola do vodorovné podélné drážky 29, aby si uživatel mohl jeho polohu nastavit podle potřeb rovnováhy a stability.

Rám 1 může být vytvořen různě. Lze jej připevnit k obuvi libovolným známým způsobem a může být zhotoven na míru nebo délkově přestavitelný, například pomocí u8 pevňovacího šroubu 30 (obr. 1). Při odpovídajícím dlouhém provedení střední části rámu 1 mohou být kola umístěna · mimo oblast podrážky, čímž vznikne sportovní · nářadí s řiditelnými jedním nebo více koly, · vhodný pro napodobení lyžařských pohybů, a výhody vynálezu se mohou projevit také v této oblasti. Přední a zadní díl · rámu 1 může být upevněn na obuvi nezávisle · na sobě jako oddělená jednotka; může však také tvořit pevnou jednotku s podrážkou obuvi.

Běhoun kol může být válcový; poněkud menší řídicí síly, ovšem harmoničtějšího pohybu se dosáhne profilem běhounu, jehož oblouk se skládá z oblouků různého poloměru. U neřízeného uložení je oblouk profilu běhounu s výhodou přizpůsoben poloze klopné osy 10 rámu 1. Řízení kola pomocí řídicího orgánu umožňuje vytvořit jednoduchý a přesný přístroj: je-li klopná osa 10 rámu 1 umístěna vně dosahu kol, vzniká možnost k upevnění brzdicího nebo odrážecího orgánu.

Vázané spojení připouští možnost ponechat klopnou osu 10 rámu 1 probíhat v zemi, čímž se může využít účinek · reakční síly. Další výhoda spočívá v tom, že upevnění jakéhokoliv dílu v blízkosti země není nutné, takže kolečková brusle může být používána bez nebezpečí nárazu na zem na vozovkách a chodnících.

Vedení drahami pomocí válečků je přesnější a má malé vnitřní tření; provedení je při použití kluzných elementů jednodušší, zatímco nejvíce zjednodušený · přístroj se získá s pružně deformovatelnými elementy, přičemž ovšem hodnota použití těchto elementů ve stejném · pořadí klesá.

Jsou-li všechna kola řiditelná, mohou být oblouky běhounů velmi přesně dodrženy, čímž vzniká přístroj, který dostačuje také nárokům krasobruslení; naproti tomu se kolečkové brusle s jedním řiditelným kolem hodí k věrnému napodobení pohybů hokejové hry, často přerušovaných silným brzděním. Poněvadž je neřízené přední kolo uloženo v drážce, může uživatel · přemístit kolo do své hmotnostní osy, což zvyšuje pocit stability.

Také o sobě známá dálková přestavitelnost přináší rovněž zjevné výhody; ještě výhodnější se zdá upevnění předního a zadního kola odděleně na podrážce uprostřed ohebné, čímž je umožněn přirozený pohyb a držení končetiny.

Kolečková brusle podle vynálezu splňuje vysoké požadavky kladené na sportovní nářadí a může být dobrým cvičným nářadím, poněvadž namáhá předně tytéž svaly, jako je tomu např. u bruslení na ledě. Kromě toho rozšiřuje pohybové možnosti a přispívá ke zdravému využívání stále se prodlužujícího volného času také tam, kde není k disposici nákladná umělá ledová dráha.

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Dvoukolová kolečková brusle alespoň s jedním řiditelným kolem vedeným v ložisku kola, s rámem naklonitelným kolem přímky spojující paty dvou kol, vyznačující se tím, že mezi rámem (1) a výkyvným třmenem (5) je uložena otočná páka (6), přičemž jeden konec otočné páky (6) je spojen s výkyvným třmenem (5) a druhý konec otočné páky (6) je spojen s rámem (1) kolem klopné osy (10), která svírá s vodorovnou rovinou úhel (a·) 0° až 89°.

2. Kolečková brusle podle bodu 1 vyznačující se tím, _ že na otočné páce (6) je ko lem osy (11) otáčení řiditelného kola (4) uložen výkyvný třmen (5), nesoucí řiditelné kolo (4), přičemž výkyvný třmen (5) je spojen s rámem (1) prostřednictvím kulového kloubu (14), uloženého v dráze (15).

3. Kolečková brusle podle bodu 1 vyznačující se tím, že rám [1] je spojen s výkyvným třmenem (5) prostřednictvím otočného nosiče (20), opatřeného dvěma drahami (18, 19), přičemž otočný nosič (20) je uložen jednak na rámu (1) kolem klopné-osy (10), jednak na výkyvném třmenu (5) kolem osy (11) otáčení řiditelného kola (4).