Підвіска керованого колеса велосипеда, мотоцикла

Цей винахід відноситься до техніки дорожніх велосипедів та мотоциклів. Передня підвіска сучасного дорожнього мотоцикла складається з телескопічної вилки з амортизаторами. На нижніх кінцях рухомих труб , пір'ях вилки, закріплені кінці вісі переднього колеса. Верхня, стержнева частина вилки розміщена у відносно короткій головній трубі рами. Це з'єднання вилки з рамою у вигляді циліндричного шарніра дозволяє з допомогою закріпленого на вилці руля повертати вилку разом з колесом для зміни напряма руху мотоцикла (Волков А.Т. Проектирование мотоцикла, 1978 або Братковский Л.Е., Оришечко С.Ф. Мотоциклы. Киев, 1984). Всі ці елементи конструкції підвіски мотоцикла - вилка, рульовий шарнір - належать також винаходу. Через таку конструкцію підвіски сили, що діють на кінці пір'їв вилки передаються на раму не тільки уздовж вилки, а також через важіль вісь колеса-шарнір. Хоча коливання цих сил, що виникає під час руху мотоцикла по нерівностях дороги, частково гаситься амортизаторами, але воно також передається на раму. Особливо небезпечні сили, що передаються через важіль, бо вони важелем посилюються. Це змушує додатково зміцнювати конструкцію вилки та рами, що веде до збільшення ваги мотоцикла. Передня підвіска дорожнього велосипеда складається з вилки. На нижніх кінцях пір'їв вилки закріплені кінці вісі переднього колеса. Верхня, стержнева частина вилки розміщена у відносно короткій передній трубі рами. Це з'єднання вилки з рамою у вигляді циліндричного шарніра дозволяє з допомогою закріпленого на вилці руля повертати вилку разом з колесом для зміни напряма руху велосипеда (Пустовалов В.М., Майборода В.М., Камеристый В.В. Справочник велосипедиста. Харьков, 1976). Всі ці елементи конструкції підвіски велосипеда - вилка, рульовий шарнір - належать також винаходу. Через таку конструкцію підвіски сили, що діють на кінці пір'їв вилки передаються на раму не тільки уздовж вилки, а також через важіль вісь колеса-шарнір. Коливання цих сил, що виникає під час руху велосипеда по нерівностях дороги, майже не гаситься вилкою І передається на раму. Особливо руйнівні сили, що діють через важіль: найбільш поширеними пошкодженнями конструкції велосипеда є вигини його передній вилки, нижній та верхній труб рами. Зміцнення конструкції, що може супроводжуватися збільшенням ваги, для велосипеда неприємне, бо велосипед має педальний привод. Важкий велосипед втратить свої достоїнства. В основу винаходу поставлено задачу: підвіску керованого колеса велосипеда, мотоцикла введенням кріплення вилки з рульовим шарніром до рами через додатковий шарнір, закріпленням кінців пір'їв вилки, що не заважатиме повороту вилки в рульовому шарнірі, зміцнити І зняти можливість передачі на раму руйнівних сил від важеля вісь колеса - точка кріплення вилки до рами. Подібно аналогам запропонована підвіска містить вилку з рульовим циліндричним шарніром. Додатково запропоновано: по-перше, відокремити від рами циліндричний рульовий шарнір. У аналогів передня або головна труба є частиною рульового шарніра і частиною рами. Далі слід з'єднати рульовий шарнір, ту ж передню або головну трубу, а з ним І вилку, з рамою через додатковий циліндричний шарнір, вісь якого повинна бути перпендикулярна площині рами (це також площина колеса при прямому рухо ві); по-друге, на нижній частині рами розмістити і прикріпити до рами додатковий механізм; по-третє, кінематично зв'язати нижню частину кожного пера вилки з механізмом тягою. Кінематичний зв'язок передбачає передачу переміщення пера вилки через тягу відповідній деталі ме-ханізма і, навпаки, передачу переміщення деталі перу вилки. При виборі точок кріплення тяг до вилки слід витримати так! умови: відрізок між точками кріплення повинен бути перпендикулярним до площини колеса, пересікати вісь стержня вилки і поділятися віссю навпіл. Виникнуть два конструктивних вострокутних трикутники з вершинами точка кріплення тяги до вилки, додатковий шарнір, точка кріплення тяги до механізму. Сила ваги велосипеда, мотоцикла, що передається ні вилку через додатковий шарнір, приведе до навантаження кожної тяги розривною силою; по-четверте, обмежити функції механізму забезпеченням вільного уздовжнього переміщенню тяги на умові одноразового і рівного переміщення другої тяги в обратному напрямку. Таке відносне переміщення тяг відповідатиме також повороту вилки в рульовому шарнірі. Таким чином тяги І механізм разом з вилкою І рульовим шарніром виконують функцію рульового привода, що забезпечує вільний поворот вилки керованого колеса. Одноразово тяги виконують направляючі функції підвіски, витримують статичне та динамічне навантаження. Введення додаткового шарніра пов'язане з тим, що при поворотах вилки в рульовому шарнірі з допомогою вказаного рульового привода кут нахилу вилки може трохи змінюватись. Разом з тим з введенням додаткового шарніра зник важіль, що руйнував раму. З введенням тяг конструкція велосипеда, мотоцикла приймає вигляд замкненого многокутника, складеного з трикутників. Зовнішні сили, що діятимуть на вузли конструкції, розподілятимуться на уздовжні сили в елементах конструкції - сторонах трикутників. Механізмом може бути, наприклад, двоплечий важіль, а у випадку використання однієї гнучкої тяги - шків, охоплений серединою відрізка гнучкої тяги, хоча зовні це буде виглядати як використання двох тяг. Запропонована підвіска має Інші корисні властивості. По-перше, підвіска прототипу обмежує можливість вибору кута на хилу передньої труби, відмінного від приблизно 70°, бо при зменшенні його зростатимуть статичні та динамічні сили, що діятимуть на важіль вісь колеса - шарнір. Запропонована підвіска дозволяє суттєво зменшити кут нахилу. По-друге, кріплення вилки на рамі з допомогою додаткового шарніра надає нові можливості для складання велосипеда. Фіг.1 схематично зображає можливий вигляд підвіски переднього керованого колеса дорожнього велосипеда, мотоцикла; фіг.2 - механізм кріплення вилки до рами (переріз А~А фіг.1); фіг.3 і фіг.4 - кріплення тяг до пір'їв вилок та її механізму (переріз В-В, фіг.1), напрями переміщення тяг, поворота вилок І деталей механізму у двох варіантах його можливої реалізації. Попереду слід відмітити, що рульовий та додатковий шарніри є циліндричними, тобто кожен складається з стержневої та трубної частин. Частиною вилки може бути стержнева частина рульового шарніра (це має місце в аналогах) або тр убна частина. Частиною рами також може бути стержнева частина додаткового шарніра або його трубна частина. Відповідно деталлю, що з'єднує обидва шарніри може бути Т-образна деталь, що є з'єднанням або двох трубних частин, або двох стержневих частин, або стержневої та трубної частин. В зображеннях фіг.1, 2 частиною вилки є трубна частина рульового шарніра, Т-деталь є з'єднанням двох стержневих частин, частиною рами є трубна частина додаткового шарніра. Підвіска керованого колеса (фіг.1) складається з вилки 1 з рульовим шарніром, додаткового шарніра 2, двох тяг 3, механізма 4. Додатковий шарнір 2 закріплений у верхньому вузлі рами 5, механізм 4 закріплений на нижньому вузлі рами 5. Вилка 1 (фіг.1, фіг.2) складається з трубної частини рульового шарніра 6, до якого приєднані пір'я 7, а до пір'їв приєднані кінцевики 8. В кінцевиках 8 закріплена вісь колеса, на задній частині кінцевиків 8 закріплені тяги 3, причому пряма лінія, що проходить через точки закріплення тяг 3 на кінцевиках 8 повинна пересікати лінію вісі рульового шарніра 6. З'єднуючою деталлю рульового шарніра 6 і додаткового шарніра 2 є Т-деталь 9, що є перехрестям стержневих частин шарнірів 6, 2. Якщо кероване колесо є переднім, то на вилці 1 закріплюють руль 10. Функції механізма 4 може виконувати двоплечий важіль 11 (фіг.3), до плечей якого приєднані тяги 3. У випадку використання відрізка гручкої тяги 3 (фіг.4) функції механізму може виконувати шків 12, охоплений серединою гручкої тяги 3, кінці якої закріплені на кінцевиках 8. При повороті руля 10, наприклад, управо вилка 1 буде повертатися також управо відносно лінії вісі а-а рульового шарніра 6, точки кріплення тяг З до кінцевиків 8 будуть повертатися відповідно руху годинникової стрілки, права тяга 3 буде рухатись назад, ліва вперед, що відповідатиме повороту важіля 11 (фіг.3) також відповідно руху годинникової стрілки. При повороті руля 10, наприклад, уліво вилка 1 буде повертатися також уліво відносно лінії вісі а-а рульового шарніра б, точки кріплення тяг 3 до кінцевиків 8 будуть повертатися проти руху годинникової стрілки, правий кінець тяги 3 буде руха тись вперед, лівий - назад, що відповідатиме повороту шківа 12 проти руху годинникової стрілки. Сила ваги велосипеда, мотоцикла діє на підвіску через точки кріплення підвіски до рами 5 (це точки кріплення шарніра 2 і механізму 4) і направлена униз, відповідно від дороги через вісь колеса на вилку діє сила увер х. Обидві сили урівноважені. Діями цих сил тяги 3 навантажені розривною силою, пір'я 7 вилки 1 навантажені силами тиску. Це уздовжні сили. Рух велосипеда, мотоцикла по нерівностях дороги приведе до коливання цих сил, що буде супроводжуватись також коливанням довжин елементів конструкції, але ці сили, що діють на вузли конструкції рами 5 розподілятимуться також по уздовжні сили в елементах ЇЇ конструкції.