CZ284895A3 - Elastická vidlice jízdního kola - Google Patents

Abstract

Vidlice (2, 3) jízdního kolajsou tvořeny ohybově poddajnou dvojicí křivých prutů (3), k níž je prostřednictvím kování (6) připevněno kolo (5, 7). Křivý prut (3) může být s výhodou tvořen profilem (8) z vláken vyztuženého kompozitního mateiálu.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká části konstrukce jízdního kola. Konkrétně se jedná o zvláštní provedení zadní popřípadě přední vidlice vedoucí ke zlepšení jízdních i konstrukčních vlastností.

Dosavadní stav techniky

Kostra jízdního kola je poměrně namáhaná konstrukce a používá se v mnoha koncepčních provedeních. Nejčastěji je tato vyrobena z kovových trubek jako příhradová konstrukce. V poslední době se objevují také různá provedení z kompozitních materiálů. Některá provedení kopírují kovovou koncepci. Jiná mají různé neobvyklé tvary, které daná technologie umožňuje a jsou z hlediska autorů optimální. Požadavky jsou však v zásadě pro všechna provedení stejné. Podstatné je, aby rám měl dostatečnou tuhost a pevnost pro všechny možné zatěžovací případy, a přitom měl nízkou hmotnost a popřípadě také nízký aerodynamický odpor. Z toho důvodu jsou rámy a vidlice tvořeny z přímých prutů, které se ohybově prakticky nedeformují. Pouze přední vidlice má pruty mírně prohnuté. Nevýhodou takto provedeného jízdního kola je, že není odpruženo a cyklista při jízdě nepříjemně pociťuje nerovnosti vozovky. Malé ohybové deformace přední vidlice odpružení předního kola nijak významně nepřispívají. Z hlediska konstrukce kola jsou netlumené rázy od nerovností vozovky zdrojem špičkových napětí, které mohou způsobovat poruchy (trhliny) v rámu nebo zvyšovat opotřebení ložisek v nábojích kol. Jisté odpružení sice skýtá pneumatika a sedlo, ale pro dostatečné pohodlí se toto jeví jako nedostatečné.

Kategorie terénních nebo horských kol vyvolala zvýšenou potřebu tento problém řešit. Bylo vyvinuto několik provedení odpružení rámu nebo přední a zadní vidlice. Všechna mají však následující společné znaky. Prvky struktury rámu jsou rozděleny na odpružené a neodpružené. Mezi nimi je spojení kloubové nebo teleskopické a vlastní elasticitu zabezpečuje diskrétní pružinový element popřípadě v kombinaci s tlumičem. Pružina je například klasická vinutá šroubovicová nebo ve tvaru prstence. Pérování může být také provedeno jako pneumatické. Všechny pohyblivé spoje jsou náročné na pevnost, přesnost provedení (bez vůlí), údržbu apod. Všechna popisovaná řešení vždy vyvolají také přírůstek hmotnosti.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje elastická vidlice, která se od klasického provedení odlišuje tvarem i materiálem. Vidlice je vyrobena z kompozitního materiálu, který má takovou skladbu, že profil z něj vytvořený má nižší ohybovou tuhost v žádaném směru než profil ocelový. Zároveň však má dostatečnou statickou pevnost i únavovou životnost. Materiálem, který splňuje takové požadavky je například kompozit vyztužený uhlíkovými nebo aramidovými vlákny a polymerní matricí (pojivém), přičemž vrstvy výztuže jsou uloženy ve směru +45° a -45° vzhledem k podélné ose profilu. Sldadba však může být i jiná, protože ta je výsledkem optimalizačních výpočtů například pomocí metody konečných prvků. Profil je uzavřený, například kruhový podobně jako při provedení z oceli.

Kompozitní vidlice je tvořena dvojicí významně křivých prutů z popsaného profilu, na nichž je uloženo kolo. Křivé pruty mohou být uzavřené, kdy pruty nemají volný konec. Naproti tomu může být dvojice prutů otevřená, jestliže jeden konec je volný. Takové uložení umožňuje propružení (posuv) kola například vzhledem k sedadlu jezdce díky ohybovým deformacím prutů. Je však důležité, aby uložení kol bylo pro jiné směry zatížení dostatečně tuhé a umožňovalo tak stabilní jízdu bez rušivého kmitání apod. Problém je možné řešit optimalizací tvaru střední čáry křivého prutu, jeho průřezu a strukturou kompozitu. Popsaným způsobem lze vytvořit přední i zadní vidlici.

—o—

Uvedené řešení má řadu výhod. Především činí jízdu pohodlnější díky tomu, že na jezdce nejsou v tak velké míře přenášeny rázy vyvolané nerovností vozovky. Tyto rázy jsou tlumeny materiálovým tlumením použitého kompozitu, které je řádově vyšší ve srovnání s používanými kovovými materiály. Dále pak nerovnosti vozovky nevybudí v konstrukci jízdního kola s elastickými vidlicemi tak velké napěťové špičky jako u klasického provedení. Tím se přirozeně zvýší životnost některých kriticky namáhaných míst.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém znázorňuje obr. 1 schematický bokorys jízdního kola. Přední i zadní vidlice je tvořena dvojicí křivých prutů. Typický tvar profilu a typickou skladbu výztužných vrstev zobrazuje obr.2.

Příklady provedení vynálezu.

Rám jízdního kola, podle obrázku 1, sestává z tuhé části 1 klasické koncepce tvořící čtyřúhelník, přední vidlice 2 a zadní vidlice 2 . Vidlice je v obou případech tvořena dvojicí křivých prutů symetrických vzhledem k rovině rámu. V případě přední vidlice 2 se jedná o dvojici otevřených křivých prutů, kdy na jejich volném konci je provedeno kování 4, v němž je upevněno kolo í Zadní vidlice I je dvojicí uzavřených prutů, kdy všechny konce prutů jsou připojeny k tuhé části rámu 1 (Je možné i provedení, kdy kompozitní vidlice je vyrobena v jednom kuse s celokompozitovým rámem). Kování ú je potom umístěno v mezilehlé části a v něm je pak upevněno zadní kolo 1. Kování 4 popřípadě ή může být přilepený kovový detail nebo také může být pouhým zesílením kompozitového prutu.

Pruty mají ve všech případech uzavřený profil £ z kompozitního materiálu. Struktura kompozitu je dána jednak použitými složkami (pojivo a výztuž) a jednak skladbou (směrovým uspořádáním vrstev výztuže). Vhodnou skladbou pro daný profil je například střídavá orientace vrstev výztuže 2 pod úhlem +45° a -45° vzhledem k podélné ose profilu.

PV224-8- 95

Claims (2)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Alespoň jedna vidlice jízdního kola vyznačující se tím, že je tvořena ohybově poddajnou dvojicí významně křivých prutů /3/, k níž je prostřednictvím kování /6/ připevněno kolo/5j 7/.
2. 2. Křivý prut podle nároku 1, vyznačující se tím, že je tvořen profilem/8/z vláknem vyztuženého kompozitního materiálu vhodné struktury.

   JAlOINiSVIA 0Η3ΛΩ SaWSHcí