CZ2014826A3 - Centrální pružicí a tlumicí jednotka přední vidlice bicyklu - Google Patents

Abstract

Centrální pružící a tlumící jednotka přední vidlice bicyklu je uspořádaná v hlavě (4) rámu bicyklu, nesoucí z jedné strany řídítka a z druhé strany trubku (7) přední vidlice (2), a zahrnuje pneumatickou jednotku spojenou s trubkou (7) přední vidlice (2) a tvořenou sestavou pneumatického válce (8) a pneumatického pístu (9), a hydraulickou jednotku tvořenou sestavou dvou propojených hydraulických válců (10, 11) s hydraulickými písty (12, 13). První hydraulický válec (10) je propojen s pneumatickou jednotkou a druhý hydraulický válec (11) je propojen s řídítky (6), přičemž mezi hydraulickými válci (10, 11) je uspořádán škrtící ventil pro omezení průtoku hydraulické kapaliny a dále je uvnitř hydraulické jednotky uspořádaná pružina. Uvnitř prvního hydraulického válce (10) je uspořádán hřídel (16), který je v horní části vystupující nad první hydraulický válec (10) spojen s řídítky a ve spodní části vymezuje spolu s prvním hydraulickým válcem (10) mezikruží (31), ve kterém je posuvně uložen pneumatický válec (8), který je tak částečně zasunutý do prvního hydraulického válce (10) proti hřídeli (16). Hřídel (16) tvoří pneumatický píst (9) a současně je hřídel (16) opatřen drážkou (17) a pneumatický válec (8) je opatřen perem (18) uloženým v drážce (17) pro přenos kroutícího momentu z řídítek přes hřídel (16) na trubku (7) přední vidlice (2), a druhý hydraulický válec (11) je vytvořen jako dutina v horní části hřídele (16) nad prvním hydraulickým válcem (10), kde je ve druhém hydraulickém válci (11) uspořádán druhý hydraulický píst (13), nad kterým je v druhém hydraulickém válci (11) uspořádaná pružina (15), přičemž hřídel (16) a/nebo první hydraulický válec (10) je v hlavě (4) uložen otočně.

Description

Oblast techniky nua,j oaiepvynal

Centrální pružící a tlumící jednotka poi lalezu se týká odpružení předního kola bicyklu pro zvýšení komfortu jízdy.

Dosavadní stav techniky S vynalezením bicyklů se okamžitě objevil požadavek, aby jízda na bicyklu byla pro jezdce komfortní. Mimo ergonomických úprav, které zvyšovaly v průběhu let komfort z jízdy, se rovněž začalo pracovat s odpružením kol bicyklu pro utlumení rázů vznikajících při jízdě po nerovném terénu, které se přes bicykl přenáší k jezdci^ a přináší mu pocit nepohodlí provázený únavou.

Každý bicykl je sestaven v podstatě z několika základních součástí. Jedná se o pevný rám tvořící kostru bicyklu, zadní kolo upevněné v zadní části rámu a propojené řetězem s pedály, přední kolo upevněné v přední vidlici a propojené s řídítky, dále již zmíněná řídítka a sedačka pro jezdce. Vidlice předního kola je uzpůsobena pro otáčivý pohyb kontrolovaný řídítky. Trubka přední vidlice navazuje skrz hlavu rámu, ve kterém je upevněna, na řídítka. V dnešní době je známo odpružení vidlice předního kola, které je prováděno dvěma oddělenými tlumiči na obou vidlích vidlice současně. Rázy od předního kola jsou tlumeny mechanickými, pneumatickými, nebo hydraulickými tlumiči. Nevýhoda tohoto způsobu tlumení spočívá v tom, že každá z vidlí potřebuje vlastní tlumič. Tlumiče rovněž přerušují vidwftPfim snižují jejich odolnost v náročných podmínkách.

Na odstranění nedostatků dvojice tlumičů na vidlích vidlice předního kola se zaměřuje patentový dokument US 5 308 099 B, který popisuje pouze jednu centrální tlumící jednotku. Centrální tlumící jednotka je uspořádána v hlavě rámu bicyklu pod řídítky. Tlumící jednotka zahrnuje kombinaci pneumatické jednotky a hydraulické jednotky. Píst pneumatického válce je totožný s prvním pístem hydraulického válce.

Hydraulický válec je objemově rozdělen škrtícím ventilem pro omezené přelévání hydraulické kapaliny. Mezi prvním pístem hydraulického válce a škrtícím ventilem je uspořádána pružina. Za škrtícím ventilem je uspořádán druhý hydraulický píst. Omezení průtoku skrz škrtící ventil lze nastavovat šroubem zakončeným manipulační hlavicí. Přenos radiálních sil od řídítek na vidlici je zajištěn externím dvouramenným pákovým mechanismem, který je připojen ke každé z vidlí.

Nevýhody řešení spočívají v tom, že externí skládací ramena pákového mechanismu pro přenos radiálních sil ohrožují jezdce. Jezdec může o skládací ramena zavadit, děti si mohou mezi skládací ramena a rám kola sevřít prsty, nebo celou ruku. Pokud si jezdec zavěsí tašku na řídítka, dochází ke kolizi tašky se skládacím mechanismem a ohrožuje to bezpečnost jízdy, dále se musejí komplikovaně fixovat lanovody, nebo kabeláž tachometru, aby nedošlo k jejich poškození. — »

UkofSTTI^výllálezu je vytvoření centrální tlumící jednotky, která by dokázala interně přenášet působení radiálních sil, která by vykazovala výborné pružící a tlumící vlastnosti a která by byla dobře obsluhovatelná s možností nastavení parametrů tlumení.

Vytčený úkol je vyřešen pomocí centrální pružící a tlumící jednotky přední vidlice bicyklu podle tohoto vynálezu, ve kterém je centrální pružící a tlumící jednotka přední vidlice bicyklu^uspořádaná v hlavě rámu bicyklu. Z jedné strany nese řídítka a z druhé strany trubku přední vidlice. Centrální pružící a tlumící jednotka zahrnuje pneumatickou jednotku spojenou s trubkou přední vidlice, která je tvořena sestavou pneumatického válce a pneumatického pístu. Dále zahrnuje hydraulickou jednotku tvořenou sestavou dvou propojených hydraulických válců s dvěma hydraulickými písty, ve které je první hydraulický válec propojen s pneumatickou jednotkou a druhý hydraulický válec je propojen s řídítky. Rovněž je mezi hydraulickými válci uspořádán škrtící ventil pro omezení průtoku hydraulické kapaliny^a dále je uvnitř hydraulické jednotky uspořádaná pružina.

Podstata vynálezu spočívá vtom, že uvnitř prvního pneumatického válce je uspořádán hřídel. Hřídel je v horní části vystupující nad první hydraulický válec spojen s řídítky a ve spodní části vymezuje spolu s prvním hydraulickým válcem mezikruží, ve kterém je posuvně uložen pneumatický válec. Pneumatický válec je částečně zasunutý do prvního hydraulického válce proti hřídeli. Hřídel současně tvoří pneumatický píst. Dále je hřídel opatřen drážkou a pneumatický válec je opatřen perem uloženým v drážce hřídele pro přenos kroutícího momentu z řídítek přes hřídel na trubku přední vidlice. Druhý hydraulický válec je vytvořen jako dutina v horní části hřídele nad prvním hydraulickým válcem. Ve druhém hydraulickém válci je uspořádán druhý hydraulický píst, nad kterým se nachází pružina. Hřídel a/nebo první hydraulický válec je v hlavě uložen otočně. Hřídel procházející prvním hydraulickým válcem vymezuje mezikruží mezi hřídelem a vnitřní stěnou prvního hydraulického válce. Pneumatický válec zavedený do tohoto mezikruží tvoří rovněž první hydraulický píst a současné obráceně hřídel tvoří pneumatický píst v pneumatickém válci. Energie rázu přicházející od vidlice je tedy vstřebávána současně, jak stlačováním vzduchu v pneumatickém pístu, tak vytlačováním kapaliny z prvního hydraulického válce do druhého. Hřídel je válcové těleso, které na opačné straně od strany zasunuté do pneumatického válce, tvoří druhý hydraulický válec. Ten se nachází v dutině hřídele. Pro přenos radiálních sil je na vnější straně hřídele vytvořena drážka a na straně pneumatického válce je vytvořeno pero zapadající do drážky^ a proto dochází k přenosu radiálních sil od řídítek přes hřídel na pneumatický válec a na vidlici předního kola bicyklu. Axiální vůle je zajištěna délkou drážky. V jiném výhodném provedení centrální pružící a tlumící jednotky podle tohoto vynálezu je mezi vnitřní stěnou hlavy a prvním hydraulickým válcem uspořádáno alespoň jedno ložisko. Současně je hřídel opatřen kolíkem a první hydraulický válec vlastní drážkou pro zapadnutí kolíku hřídele a přenos radiálních sil. Ložisko umožňuje otáčení prvního hydraulického válce vůči hlavě rámu. Tím je hřídel a první hydraulický válec z hlediska otáčivého pohybu v klidu a nedochází k netěsnostem, jako v případě bez použití ložiska, kdy se hřídel oláči uvnitř prvního hydraulického válce. • · V dalším jiném výhodném provedení centrální pružící a tlumící jednotky podle tohoto vynálezu jsou ložiska dvě a jsou uspořádána protilehle na opačných koncích hlavy rámu. Použitá ložiska jsou např. valivá, nebo kluzná. Jako optimální se jeví použití dvou ložisek uspořádaných na opačných stranách hlavy rámu bicyklu. V dalším jiném výhodném provedení centrální pružící a tlumící jednotky podle tohoto vynálezu je pneumatická jednotka opatřena ventilem pro plnění a nastavení tlaku plynu. Tlak plynu lze v pneumatickém válci přednastavit podle očekávaného zatížení. Variabilita nastavení umožňuje komfortní jízdu na bicyklu jezdcům všech velikostí, hmotností, věku a stylu jízdy. V dalším jiném výhodném provedení centrální pružící a tlumící jednotky podle tohoto vynálezu je škrtící ventil pro omezení průtoku hydraulické kapaliny tvořen prstencem se škrtícími kuželíky zapadajícími při otáčení prstence do trysek. Prstenec otáčením škrtí průtok kapaliny, čímž je variabilně tlumen ráz přenesený od předního kola. V dalším jiném výhodném provedení centrální pružící a tlumící jednotky podle tohoto vynálezu je prstenec spřažen s ovládacím šroubem, přičemž ovládací šroub prochází druhým hydraulickým pístem^ skrz hřídel k řídítkům. Míru odporu kladeného protékající kapalině škrtícím ventilem lze nastavovat přímo z řídítek. Pro náročný terén je potřeba aktivní pružení pohlcující hodně energie, pro rovné cesty je naopak lepší pružení co nejvíce uzamknout, aby se neztrácela energie jezdce.

Mezi výhody centrální pružící a tlumící jednotky přední vidlice bicyklu náleží dobré tlumící a pružící vlastnosti dvou hydraulických jednotek a pneumatické jednotky, uložení v hlavě rámu kola^nontáž a údržba, která je jednodušší než u stávajících odpružený předních vidlic. Přenos radiálních sil a odstranění vyčnívajících dvouramenných skládaných pák pro přenos kroutícího momentu zvyšuje bezpečnost a komfort jízdy na bicyklu. *· Μ • · • · · • · · • · · • · • · ·· · · Μ

Objasnění výkresů

Vynález bude blíže osvětlen pomocí následujících vyobrazení, na kterých WĚt/ĚĚĚ obr. 1 znázorňuje boční pohled na schematicky vyobrazený bicykl, obr. 2 znázorňuje centrální tlumící a pružící jednotku v předním řezu a uloženou v hlavě rámu bicyklu, obr. 3 znázorňuje centrální a pružící jednotku v bočním řezu a uloženou v hlavě rámu bicyklu, obr. 4 znázorňuje řez hřídelem uloženým v prvním hydraulickém válci, obr. 5 znázorňuje přední pohled na škrtící ventil s ovládacím šroubem, obr. 6 znázorňuje axonometrický pohled na škrtící ventil, obr. 7 znázorňuje řez škrtícím ventilem. Příklady uskutečnění vynálezu

Rozumí se, že jednotlivá uskutečnění vynálezu jsou představována pro ilustraci, nikoli jako omezení vynálezu na výčet zde uvedených příkladů provedení. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování mnoho ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících patentových nároků.

Na obr. 1 je schematicky prezentován standardní bicykl 3 zahrnující duralový rám 5 bicyklu 3, řídítka 6 a duralovou přední vidlici 2. Rám 5 jízdního kola má v oblasti pod řídítky 6 vytvořenou hlavu 4, kterou prochází trubka 7 přední vidlice 2 propojená s řídítky 6 mající možnost radiálního pohybu.

Na obr. 2 a obr. 3 je vyobrazena centrální pružící a tlumící jednotka 1 uložená v hlavě 4 rámu 5. Přední vidlice 2 je připojená k trubce 7, která je na konci směrem u přední vidlice 2 vzduchotěsně uzavřena. V uzávěru trubky 7 je ventil 20 pro zavedení a nastavení tlaku uzavřeného vzduchu v pneumatické jednotce. Z druhé strany trubky 7 je do trubky 7 zaveden konec ocelové hřídele 16, který tvoří současně pneumatický píst 9. Konec trubky 7 je vlastně v mezikruží vymezeném hřídelem 16 a prvním hydraulickým válcem 10. Trubka 7 přední vidlice 2 je zasunuta do duralového prvního hydraulického válce 10 uvnitř hlavy 4 rámu 4 a je zajištěna ocelovou maticí 27 schovanou pod plastovou krytkou 28.

Nad maticí 27 je upevněn první hydraulický válec 10 usazený v ložiscích 19, které jej upevňují v hlavě 4 rámu 5 se zachováním možnosti rotace. Středem prvního hydraulického válce 10 prochází hřídel 16, který je vyveden až mimo hlavu 4 rámu 5. Mezi prvním hydraulickým válcem 10 a hřídelem 16 je vymezený prostor pro hydraulickou kapalinu ξ olej. První hydraulický píst 12 vytlačující hydraulickou kapalinu pryč z prvního hydraulického válce 10 je tvořen koncem trubky 7 přední vidlice 2.

Radiální přenos síly od řídítek 6 k přední vidlici 2 je zajištěn drážkou 17 a perem 18 z kalené oceli, které zapadá do drážky 17. Pero 18 je zasazeno do pneumatického válce 8 a drážka 17 je vytvořena na hřídeli 16, který je pevně propojen s řídítky 6. Pneumatický válec 8 je, jak již bylo zmíněno, tvořen trubkou 7 přední vidlice 2. Ve vyobrazeném řešení na obr. 3 je rovněž viditelné, že první hydraulický válec 10 je opatřen drážkou 25, do které zapadá kolík 24 hřídele 16. Tím je zajištěn pohyb prvního hydraulického válce 10 současně s otočením řídítek 6. Hřídel 16, který je podrobněji vyobrazen na obr. 4, současně tvoří ve své horní části druhý hydraulický válec 11 Ten je vyroben jako dutina uvnitř hřídele 16. Ve druhém hydraulickém válci H je uložen a na obr. 4 nevyobrazený druhý hydraulický píst 13, nad nímž je rovněž na obr. 4 nevyobrazená pružina 15. Druhý hydraulický píst 13 a pružina 15 jsou vyobrazené na obr. 2 a obr. 3. Pružina 15 klade odpor vtlačované hydraulické kapalině z prvního hydraulického válce 10. Oba objemy hydraulických válců 10 a 11 jsou propojeny tryskou 22.

Průtok hydraulické kapaliny je kontrolován škrtícím ventilem 14 vyobrazeným na obr. 5 a obr. 6, který je vytvořený jako prstenec 21 se škrtícími kuželíky 23JV0CT 7. Prstenec 21 se otáčí okolo axiální osy jednotky λ pomocí ovládacího šroubu 26, který probíhá druhým hydraulickým válcem 11. Jak se s prstencem 21 otáčí, škrtící kuželíky 21 přiškrcují trysky 22 a tím je kladen odpor průtoku hydraulické kapaliny. Otáčení prstence 21 je realizováno přes ovládací šroub 26, který je zakončen umělohmotnou ovládací hlavou 29.

Utěsnění je v centrální pružící a tlumící jednotce i realizováno pomocí o-kroužků 30 vyrobených z pryže.

Průmyslová využitelnost

Centrální pružící a tlumící jednotka přední vidlice bicyklu nalezne uplatnění při výrobě komfortních jízdních kol pro náročnější cesty, ať už pro bicykly určené pro volný čas, nebo pro závodní typy bicyklů. Přehled vztahových značek 1 centrální pružící a tlumící jednotka 2 přední vidlice 3 bicykl 4 hlava rámu 5 rám bicyklu 6 řídítka 7 trubka přední vidlice 8 pneumatický válec 9 pneumatický píst 10 první hydraulický válec 11 druhý hydraulický válec 12 první hydraulický píst 13 druhý hydraulický píst 14 škrtící ventil 15 pružina 16 hřídel 17 drážka

18 tHI pttO 19 ložisko 20 ventil pneumatické jednotky 21 prstenec 22 tryska 23 škrtící kuželík 24 kolík hřídele 25 drážka prvního hydraulického válce 26 ovládací šroub 27 matice 28 krytka 29 ovládací hlava 30 o-kroužek 31 mezikruží

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY 1. Centrální pružící a tlumící jednotka 0 přední vidlice Ά bicyklu H, uspořádaná v hlavě (4) rámu (5) bicyklu (3), nesoucí z jedné strany řídítka (6) a z druhé strany trubku (7) přední vidlice (2), zahrnující pneumatickou jednotku spojenou s trubkou (7) přední vidlice (2) a tvořenou sestavou pneumatického válce (8) a pneumatického pístu (9), hydraulickou jednotku tvořenou sestavou dvou propojených hydraulických válců (10,11) s hydraulickými písty (12,13), kde první hydraulický válec (10) je propojen s pneumatickou jednotkou a druhý hydraulický válec (11) je propojen s řídítky (6), přičemž mezi hydraulickými válci (10, 11) je uspořádán škrtící ventil (14) pro omezení průtoku hydraulické kapaliny^a dále je uvnitř hydraulické jednotky uspořádaná pružina (15), vyznačující se tím, že uvnitř prvního hydraulického válce (10) je uspořádán hřídel (16), který je v horní části vystupující nad první hydraulický válec (10) spojen s řídítky (6) a ve spodní části vymezuje spolu s prvním hydraulickým válcem (10) mezikruží (31), ve kterém je posuvně uložen pneumatický válec (8) $ který je tak částečně zasunutý do prvního hydraulického válce (10) proti hřídeli (16), hřídel (16) tvoří pneumatický píst (9), současně je hřídel (16) opatřen drážkou (17) a pneumatický válec (8) je opatřen perem (18) uloženým v drážce (17) pro přenos kroutícího momentu z řídítek (6) přes hřídel (16) na trubku (7) přední vidlice (2), a druhý hydraulický válec (11) je vytvořen jako dutina v horní části hřídele (16) nad prvním hydraulickým válcem (10), kde je ve druhém hydraulickém válci (11) uspořádán druhý hydraulický píst (13), nad kterým je v druhém hydraulickém válci (11) uspořádaná pružina (15), přičemž hřídel (16) a/nebo první hydraulický válec (10) je v hlavě (4) uložen otočně.
2. 2. Centrální pružící a tlumící jednotka podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi vnitřní stěnou hlavy (4) a prvním hydraulickým válcem (10) je uspořádáno alespoň jedno ložisko (19)^a současně je hřídel (16) opatřen kolíkem (24) a první hydraulický válec (10) je opatřen drážkou (25) pro kolík (24) hřídele (16).
3. 3. Centrální pružící a tlumící jednotka podle nároku 2, vyznačující se tím, že ložiska (19) jsou dvě a jsou uspořádána protilehle na opačných koncích hlavy (4) rámu (5), přičemž ložiska (19) jsou valivájjnebo kluzná.
4. 4. Centrální pružící a tlumící jednotka podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že pneumatická jednotka je opatřena ventilem (20) pro plnění a nastavení tlaku plynu.
5. 5. Centrální pružící a tlumící jednotka podle některého z nároků 1 až % vyznačující se tím, že škrtící ventil (14) pro omezení průtoku hydraulické kapaliny je tvořen prstencem (21) se škrtícími kuželíky (23) zapadajícím do trysek (22) hřídele (16) pro průtok hydraulické kapaliny.
6. 6. Centrální pružící a tlumící jednotka podle nároku $, vyznačující se tím, že prstenec (21) je spřažen s ovládacím šroubem (2$), přičemž ovládací šroub (26) prochází druhým hydraulickým pístem (13)^ skrz hřídel (16) k řídítkům (5).