ФИКСАТОР НАТЯЖЕНИЯ
TENSION LOCK

Изобретение относится к натяжному устройству для цепи противоскольжения, подлежащему установке на колесе автомобиля, содержащему корпус и натяжной трос, который может быть втянут в корпус через отверстие в корпусе, при этом натяжной трос присоединен внутри корпуса к наматывающему ролику, который предварительно напряжен в направлении намотки и установлен с возможностью вращения относительно своей оси, при этом на наматывающем ролике предусмотрено храповое колесо, по меньшей мере, с одной собачкой храповика, связанной с колесом, при этом натяжной трос может быть заблокирован посредством зацепления собачки храповика с храповым колесом против его направления натяжения. В этом процессе собачка храповика может принимать положение расцепления, в котором она не находится в зацеплении с храповым колесом, а натяжной трос не заблокирован, и может перемещаться по меньшей мере частично наружу под действием центробежной силы из этого высвобожденного положения при вращении колеса таким образом, чтобы произошло зацепление собачки храповика с храповым колесом.
Натяжные устройства используют в цепях противоскольжения для исключения нежелательного возвратного движения натяжного троса против направления натяжения. Одно возможное устройство фиксатора натяжения на цепи противоскольжения или на натяжном тросе известно, например, из AT 412202 B.
Натяжное устройство упомянутого выше вида раскрыто в EP 2151336 Al. Собачка храповика представляет собой центробежный маятник, входящий в зацепление с храповым колесом под действием центробежной силы, возникающей при определенной скорости вращения автомобильного колеса, и возвращающийся в его исходное положение после остановки колеса или уменьшения скорости вращения колеса. В результате этого зацепление собачки храповика с храповым колесом происходит при определенной скорости вращения колеса или скорости движения автомобиля, и, таким образом, происходит фиксация натяжного троса против его направления наматывания. С одной стороны, этим обеспечивают возможность блокирования натяжного троса независимо от приведения в действие вручную человеком, который обращается с цепью во время монтажа и демонтажа. С другой стороны, может быть предотвращено непреднамеренное сматывание натяжного троса с наматывающего ролика и может быть достигнуто надежное удерживание цепи противоскольжения на шине, без какого-либо ухудшения или нарушения при обращении с цепью (при холостом состоянии колеса).
Возврат собачки храповика в положение расцепления происходит в натяжном устройстве, описанном в EP 2151336 Al, либо пассивно, либо посредством пружины. Первое означает, что возврат происходит только тогда, когда натяжное устройство принимает соответствующую ориентацию. Следовательно, никакого надежного возврата не обеспечивается. Хотя возврат с помощью пружины предполагает надежный возврат во всех положениях натяжного устройства, сила пружины уменьшает силу прижима собачки храповика к храповому колесу.
Целью изобретения является создание фиксатора натяжения упомянутого выше вида, который бы, с одной стороны, не требовалось приводить в действие вручную для высвобождения (расцепления) и в котором, с другой стороны, был бы улучшен возврат собачки храповика. Кроме того, он должен обладать прочной и простой конструкцией, которая отвечала бы требованиям действия в сложных условиях.
Эту цель достигают на базе фиксатора натяжения упомянутого выше вида с помощью удерживающего элемента, действующего с использованием магнитных сил, который может взаимодействовать с собачкой храповика через магнитное взаимодействие и обеспечивать возвратную силу по меньшей мере в положении расцепления собачки храповика, которая противодействовала бы выходу собачки храповика из положения расцепления.
Этим решением обеспечивают простой и надежный возврат собачки храповика посредством использования «магнитной пружины» во время останова или медленного вращения колеса. Согласно природе магнитного взаимодействия сила, с которой магнитный удерживающий элемент действует на собачку храповика, не увеличивается с увеличением расстояния, а скорее уменьшается. Это ведет к возможности использования компонентов фиксатора натяжения, имеющих меньшие размеры. Кроме того, достигается более эффективное фиксирование собачки храповика относительно храпового колеса в заблокированном положении в сравнении с обычными вариантами осуществления с использованием цилиндрической спиральной пружины (или других эластичных пружин), особенно в том случае, если устройство выбирают таким образом, чтобы возвратная сила падала до ноля или до очень низкого значения в заблокированном положении.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения удерживающий элемент образован постоянным магнитом, прикрепленным к корпусу, а собачка храповика или по меньшей мере часть собачки содержит намагничиваемый материал, который отдаляется от удерживающего элемента при отклонении собачки храповика от положения расцепления. Особенно предпочтительно, когда собачка храповика состоит из намагничиваемого материала, в частности, магнитомягкого или магнитотвердого материала.
В одном варианте осуществления изобретения, например, в сочетании с зубьями на внутренней окружной поверхности храпового колеса, собачка храповика может быть установлена с возможностью перемещения по направляющей, установленной в корпусе. В этом случае с помощью направляющей можно обеспечивать возможность перемещения собачки храповика по криволинейной траектории, на одном конце которой собачка храповика зацепляется с храповым колесом с помощью выступов, выполненных на собачке.
В другом варианте осуществления изобретения, который характеризуется простой и, следовательно, экономически эффективной конструкцией, обеспечивают возможность установки собачки храповика с возможностью поворота эксцентрично относительно оси. В этом случае свободная концевая часть, которая не взаимодействует с храповым колесом, может быть более длинной и более массивной, чем вторая концевая часть собачки храповика, которая взаимодействует с храповым колесом.
Кроме того, храповое колесо может предпочтительно содержать зубья на наружной окружной поверхности, посредством чего может быть дополнительно достигнуто упрощение конструкции. Очень компактная конструкция может быть достигнута посредством использования храпового колеса, содержащего зубья на внутренней окружной поверхности, с которой собачка храповика может входить в зацепление посредством смещения и/или поворота, вызванных центробежной силой. В этой конструкции собачка храповика охвачена храповым колесом либо полностью, либо охвачена по меньшей мере ее часть, взаимодействующая с храповым колесом.
В дополнительном варианте развития изобретения простая и компактная конструкция может быть достигнута посредством установки собачки храповика с возможностью перемещения в радиальном направлении на направляющем пальце корпуса, причем собачка храповика содержит приемное место для направляющего пальца, а концевая часть собачки храповика, которая расположена рядом с приемным местом и которую можно вводить в зацепление с храповым колесом, содержит наибольшую часть массы собачки храповика. В этом случае магнитная пружина может быть обеспечена с помощью удерживающего элемента, расположенного между направляющим пальцем и концевой областью углубления, содержащего выступ, который может быть введен в зацепление с храповым колесом. Это может быть осуществлено, например, посредством элемента, являющегося постоянным магнитом. Кроме того, собачку храповика можно удерживать с возможностью поворота относительно оси в области ее концевой части, взаимодействующей с храповым колесом, для обеспечения возможности хорошего направления и определения этой последовательности перемещений собачки храповика и, таким образом, хорошего функционирования. Собачка храповика может содержать углубление для приема упомянутого выше направляющего пальца корпуса. Свободная концевая часть собачки храповика, расположенная рядом с углублением и против концевой области, взаимодействующей с храповым колесом, может содержать наибольшую часть массы собачки храповика.
Плоскую конструкцию фиксатора натяжения достигают посредством выполнения собачки храповика в виде пластины, содержащей, по меньшей мере, один выступ, который может быть введен в зацепление с храповым колесом.
Упрощенная сборка и компактная конструкция фиксатора натяжения могут быть достигнуты посредством выполнения наматывающего ролика и храпового колеса за одно целое друг с другом. Наматывающий ролик и храповое колесо могут также быть отдельными компонентами, соединенными друг с другом для получения фиксатора натяжения.
Изобретение и дополнительные его преимущества пояснены ниже более подробно со ссылками на варианты осуществления, не ограничивающие его объем, схематически представленные на чертежах, на которых:
на фиг.1 показана цепь противоскольжения (вид сбоку) с фиксатором натяжения одного ее бокового троса, установленная на шине автомобиля;
на фиг.2 показан фиксатор натяжения согласно первому варианту осуществления изобретения со снятой крышкой корпуса, с собачкой храповика в блокирующем положении;
на фиг.3 показан фиксатор натяжения, представленный на фиг.2, с собачкой храповика в положении расцепления;
на фиг.4 показан вид сбоку фиксатора натяжения согласно дополнительному варианту осуществления изобретения;
на фиг.5 показан фиксатор натяжения, представленный на фиг.6, в разобранном состоянии;
на фиг.6 показан (в разрезе) фиксатор натяжения, представленный на фиг.6, с собачкой храповика в блокирующем положении; и
на фиг.7 показан (в разрезе) фиксатор натяжения, представленный на фиг.6, с собачкой храповика в положении расцепления.
На фиг.1 показана цепь противоскольжения 1 (вид сбоку), установленная на шине 2 автомобильного колеса 3 с осью r колеса. Сетка 4 цепи 1 противоскольжения удерживается или натянута с внутренней и наружной сторон шины или шин известным способом посредством боковых тросов 5. С помощью фиксатора 6 натяжения натяжной трос заблокирован от перемещения в направлении его натяжения во время вращения колеса.
Следует отметить, что боковые тросы 5 с внутренней стороны шины могут быть расположены эластично и могут удерживаться с помощью фиксатора 6 натяжения согласно изобретению. Однако с наружной стороны можно использовать другую конструкцию. С другой стороны, все натяжное устройство, содержащее фиксатор натяжения, может быть также расположено одинаковым образом с наружной стороны и внутренней стороны. В любом случае изобретение не ограничено его применением к какой-либо одной из двух сторон шины.
Боковой трос 5 может содержать натяжную пружину, например, цилиндрическую (спиральную) пружину. Натяжной трос, обозначенный ниже позицией 7, может проходить внутрь цилиндрической (спиральной) пружины. Натяжение натяжной пружины, которая представляет собой оболочку, является столь большим, что цепь противоскольжения 1, являющаяся, например, цепью противоскольжения (по снегу), натягивается после надевания цепи.
На фиг.2-7 показаны варианты осуществления 20, 60 фиксатора 6 натяжения согласно изобретению. Следует понимать, что изобретение не ограничено проиллюстрированными вариантами осуществления. Вместо этого сочетание вариантов осуществления и их модификаций возможны в такой мере, при которой они подпадают под объем действия, определенный формулой изобретения.
Согласно фиг.2, фиксатор 20 натяжения первого варианта осуществления содержит корпус 21. Натяжной трос 7 может быть втянут внутрь корпуса 21 через отверстие в корпусе или он может быть вытянут из корпуса 21 через упомянутое отверстие. Внутри корпуса 21 натяжной трос 7 присоединен к наматывающему ролику 22, предварительно напряженному в направлении наматывания, и его удерживают с возможностью поворота относительно его оси a1, при этом натяжной трос 7 может быть намотан на наматывающий ролик 22. Наматывающий ролик 22 может быть предварительно напряжен в направлении наматывания, например, посредством спиральной пружины 23, концы которой зафиксированы на наматывающем ролике 22 и в корпусе 21 фиксатора 20 натяжения. Другой конец натяжного троса 7 может быть прикреплен с наружной стороны к корпусу 21 фиксатора 20 натяжения.
На наматывающем ролике 22 установлено храповое колесо 25 по меньшей мере с одной собачкой 24 храповика, связанной с колесом. Храповое колесо 25 содержит зубья 26 на наружной стороне окружной поверхности. Собачка храповика установлена эксцентрично относительно оси a2 с возможностью поворота относительно упомянутой оси a2, выполненной в виде цапфы. Как показано на фиг.2 и 3, собачка храповика может изнашиваться своей концевой областью 242, противоположной концу 241, взаимодействующему с храповым колесом 25.
На фиг.2 - собачка храповика, придвинутая к храповому колесу 25, а натяжной трос 7 может быть заблокирован относительно направления его натяжения посредством зацепления собачки 24 храповика с храповым колесом 25.
На фиг.3 собачка 24 храповика показана в положении, в котором она находится во время остановки колеса 3. В этом случае собачка 24 храповика находится в холостом положении (положении расцепления), в котором она не находится в зацеплении с храповым колесом 25; натяжной трос 7 не заблокирован и может быть вытянут из корпуса под действием силы, действующей против направления его наматывания; и цепь противоскольжения 1 может быть надета или снята с шины 2. Фиксатор 20 натяжения используют с целью фиксации натяжного троса 7, даже находящегося под действием значительных сил в рабочем состоянии и, таким образом, для обеспечения хорошего сцепления цепи 1 противоскольжения.
Собачка храповика и зубья храпового колеса могут быть расположены соответствующим образом друг относительно друга, и это относится ко всем проиллюстрированным вариантам осуществления изобретения. Наматывающий ролик 22 и храповое колесо 25 могут быть предпочтительно выполнены как одно целое друг с другом во всех вариантах осуществления изобретения.
Ко всем проиллюстрированным вариантам осуществления изобретения также относится то, что под действием центробежной силы, возникающей при вращении колеса 3, собачка 24 храповика перемещается по меньшей мере частично наружу из холостого положения во время остановки колеса 3, в котором она не зацеплена с храповым колесом 25, и натяжной трос 7 не заблокирован. В результате этого движения, вызванного центробежной силой, обеспечивается зацепление собачки 24 храповика с храповым колесом 25. Возврат собачки храповика из блокирующего положения в холостое положение происходит с помощью магнитного удерживающего элемента, который может быть расположен в корпусе или на самом храповом колесе, например, вместо ответной части 27.
2
14
Постоянный магнит 28, закрепленный в корпусе, связан с собачкой 24 храповика и действует на ответную часть 27, состоящую из магнитного материала, тогда как остальная часть собачки храповика состоит из немагнитного материала. Постоянный магнит 28, используемый как удерживающий элемент, таким образом, воздействует магнитной силой на ответную часть 27. Удерживающий элемент 28 может быть выполнен, например, в виде постоянного магнита, изготовленного из неодима, железа и бора («NdFeB», более точно представляющего собой сплав на основе компаунда NdFeB). Магниты из сплава NdFeB с никелевым покрытием для защиты от коррозии хорошо известны и доступны для приобретения на рынке. Они характеризуются высокой плотностью магнитного поля и большими коэрцитивными силами. Ответная часть 27 собачки храповика обычно состоит из нержавеющей стали. Обычно ответная часть может состоять из железа, намагничиваемой стали или из любого другого легко намагничиваемого магнитомягкого или магнитотвердого материала. Выбор материалов осуществляют с учетом того факта, что результирующая сила притяжения между магнитом и ответной частью может быть преодолена действием центробежной силы, возникающей во время не слишком высокой скорости вращения колеса (соответствующей, например, скорости движения 10 км/ч). Другие компоненты фиксатора натяжения соответствующим образом состоят из немагнитных материалов, например, высокопрочных пластиков, алюминия или немагнитной стали.
В одном варианте осуществления вся собачка 24 храповика или ее конец 241, взаимодействующий с храповым колесом, может также состоять из магнитного материала, чтобы собачка храповика выполняла функцию ответной части. В другом варианте осуществления положения магнита и ответной части могут быть также взаимно изменяемыми таким образом, чтобы магнит был расположен на собачке храповика и взаимодействовал с компонентом или частью корпуса, используемой в качестве ответной части.
Как только вращательное движение колеса снижается, эффективность центробежной силы также соответственно снижается. Затем магнитное притяжение между удерживающим элементом и ответной частью усиливается, и собачка храповика падает обратно в высвобожденное положение (см. фиг.3).
На фиг.4-7 показан дополнительный вариант осуществления изобретения, в котором фиксатор натяжения 60 содержит собачку 64 храповика, перемещение которой определяется направляющей вместо осевой опоры.
В этом варианте осуществления корпус 61 (см. фиг.4) состоит из двух частей: основной части 611 и крышки 612 корпуса, соединенных, например, заклепками 610 (см. фиг.5). Фиксатор натяжения 60 предпочтительно опирается задней стороной основной части 611 на шину в установленном состоянии цепи 1. Как показано на фиг.5, два конца натяжного троса 7 намотаны на наматывающий ролик 62. Наматывание двух концов троса обеспечивает преимущество, заключающееся в симметричном укорочении натяжного троса. Как и в других вариантах осуществления, наматывающий ролик 62 предварительно напряжен с помощью плоской спиральной пружины 63. Храповое колесо 65 в этом варианте осуществления является компонентом, который отделен от наматывающего ролика 62 и находится в контакте с наматывающим роликом 62 посредством выступов 651, выполненных на наружной стороне храпового колеса, и оно снабжено внутренними зубьями 66. Благодаря асимметричному расположению выступов 651 обеспечивается преимущество при изготовлении и дополнительно обеспечивается улучшенное соединение между храповым колесом и наматывающим роликом.
Собачку 64 храповика в этой компоновке не удерживают с помощью цапфы. Перемещение собачки храповика скорее определяется направляющей. С этой целью в корпусе предусмотрен направляющий элемент 67, неподвижный относительно корпуса и предпочтительно выполненный за одно целое с основной частью 611 корпуса и на дне корпуса внутри его. Собачка 64 храповика имеет форму, в которой образовано углубление, охватывающее направляющий элемент, где собачка храповика скользит вдоль боковых сторон направляющего элемента и может свободно лежать на направляющем элементе 67 в направлении, поперечном направлению этого перемещения. Как показано на фиг.6 и 7, собачка 64 храповика содержит две расположенные напротив друг друга концевые области 641, 642, между которыми расположен направляющий элемент и которые соединены центральными областями 643, проведенными вокруг направляющего элемента. Две концевые области 641, 642 свободно лежат одной боковой стороной (каждая) на направляющем элементе 67. Как показано на чертежах, боковые стороны могут быть изогнуты, обычно в виде концентричных областей вращения, например, цилиндрических оболочек, таким образом, чтобы ими определялась криволинейная траектория перемещения собачки 64 храповика.
Две концевые области 641, 642 собачки 64 храповика снабжены различными по размеру большими формами, а наружная концевая область 642 составляет основную (т.е. наибольшую) часть массы собачки храповика. Собачка 64 храповика выполнена, в общем, такой формы, чтобы она была расположена дальше к наружной стороне относительно направляющего элемента 67. (Под термином «наружная сторона» следует понимать сторону, обращенную наружу относительно оси r колеса, на котором установлены цепь 1 и фиксатор натяжения.) Во время вращения колеса собачка 64 храповика перемещается под действием центробежной силы наружу, т.е. к верхней стороне на фиг.6. В этом случае собачка 64 храповика входит в зацепление с зубьями 66 выступами 646, расположенными в центральной области 643, и, таким образом, вызывает блокирование храпового колеса 65 и взаимодействующего с ним наматывающего ролика 63. В результате действия уже упомянутого криволинейного направления часть зубьев 66, взаимодействующих с выступами 646 собачки 64 храповика, нагружается под действием сдвигового усилия в значительно меньшей степени. Силы, возникающие во время блокирования храпового колеса 65, воспринимаются направляющим элементом 67, используемым в качестве опоры.
Для достижения надежного возврата собачки 64 храповика в положение расцепления, как показано на фиг.7, когда колесо останавливается, на дне корпуса расположен удерживающий элемент 68, действующий как магнит, сформированный в основной части 611 корпуса, причем упомянутый удерживающий элемент выполнен в проиллюстрированном примере в виде постоянного магнита. В проиллюстрированном варианте осуществления использован магнитный элемент, например, с размерами (3×2×1) мм, изготовленный из сплава NdFeB с никелевым покрытием. Собачка храповика состоит из нержавеющей стали. Другие компоненты фиксатора натяжения состоят из немагнитных материалов, например, высокопрочных пластиков, алюминия или немагнитной стали.
Удерживающий элемент расположен на месте на дне корпуса, находящемся вблизи концевой области 642 собачки 64 храповика, когда она находится в положении расцепления. Во время отклонения собачки храповика она отдаляется от удерживающего элемента. Удерживающий элемент 68 действует как магнит на концевую область 642 и притягивает ее магнитной силой таким образом, чтобы в положении расцепления собачка храповика удерживалась магнитной силой. При вращении колеса, на котором установлена цепь с фиксатором 60 натяжения, центробежная сила дополнительно действует на собачку 64 храповика, как уже упоминалось, величина которой увеличивается пропорционально квадрату скорости вращения (и, таким образом, квадрату скорости перемещения). Центробежная сила может, таким образом, превысить магнитную силу при определенной скорости таким образом, чтобы собачка 24 храповика переместилась в положение блокирования, как это показано на фиг.6.
Собачка храповика так сильно отдаляется от магнита 68 в положении блокирования, что магнитная сила оказывается пренебрежительно малой в результате ограниченной сферы действия магнитного поля. Это ведет к надежному блокированию наматывающего ролика, благодаря чему он не поворачивается в обратном направлении под действием возвратной силы (например, возвратной пружины в обычных моделях). При замедлении движения автомобиля и окончательной остановке фиксатор натяжения принимает положение, показанное на фиг.6, по меньшей мере временно, при очень медленном движении, при котором собачка храповика располагается над магнитным удерживающим элементом 68. Собачка 64 храповика затем падает вниз под действием силы тяжести в направлении к удерживающему элементу, в результате чего она попадает в сферу действия удерживающего элемента и удерживается в положении расцепления, представленном на фиг.7. Это ведет к надежному возврату собачки храповика в холостое положение, т.е. положение расцепления, которое сохраняется во время останова колеса.
Как дополнительно показано на фиг.5, собачка храповика выполнена в виде пластины и лежит ее плоскими сторонами на наматывающем ролике 62, с одной стороны, и на внутренней стороне основной части корпуса, с другой стороны, являющейся дном корпуса. Для улучшения подвижности собачки 64 храповика дно корпуса может быть снабжено буртиками 69, посредством которых уменьшают эффективную несущую поверхность и, таким образом, способствуют скольжению собачки 64 храповика во время ее перемещения вдоль направляющего элемента 67. Если желательно, буртики 69 могут быть сформированы таким образом, чтобы они дополнительно вносили вклад в направление перемещения собачки 64 храповика.
Следует понимать, что проиллюстрированное изобретение не ограничено проиллюстрированными вариантами осуществления, но что оно охватывает все варианты осуществления, которые подпадают под действие независимых пунктов формулы изобретения. В частности, проиллюстрированные варианты осуществления могут быть объединены друг с другом в тех случаях, когда это соответствует требованиям. В частности, собачку храповика можно также направлять с помощью пальца, сформированного в самой собачке в виде оси в варианте осуществления во взаимодействии с вариантом осуществления, представленном на фиг.5, или наоборот, в другом варианте осуществления с помощью направляющей вместо оси. Аналогично этому положения магнита и ответной части могут быть взаимно заменены.