VEHICLE WITH TILT STEERING COLUMN
ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С НАКЛОННОЙ РУЛЕВОЙ КОЛОНКОЙ

Уровень техники
Изобретение относится к транспортному средству, например, самокату. Такое транспортное средство можно применять для отдыха на открытом воздухе или для передвижения на средние и длинные дистанции, в частности, в городской среде.
Известны транспортные средства, такие как роликовые доски или самокаты, которые могут применяться для разных целей.
Для облегчения их использования, в частности, детьми, у которых чувство равновесия слабо развито, существуют, например, самокаты, содержащие деку с опорной плоскостью для опоры пользователя, узел рулевого управления, содержащий рулевую колонку с первой осью, и переднюю опору с двумя колесами. В таких самокатах рулевая колонка установлена с возможностью поворота относительно деки вокруг первой оси, при этом первая ось и опорная плоскость образуют первый угол. Передняя опора установлена с возможностью поворота относительно деки вокруг второй оси. Рулевая колонка выполнена так, чтобы её поворот вокруг первой оси обеспечивал поворот передней опоры вокруг второй оси.
Обычно первая и вторая оси совпадают и являются по существу перпендикулярными к опорной плоскости деки, это затрудняет использование самоката, поскольку является мало интуитивным и характеризуется недостаточной устойчивостью.
Действительно, в этом случае пользователь располагается вблизи рулевой колонки, как правило, вблизи переднего конца деки и рискует упасть, когда траектория самоката резко меняется, например, если одно из колес входит в контакт с камнем или с бордюром тротуара.
Из документа US 6511083 известна роликовая доска, в которой первая и вторая оси наклонены относительно друг друга, образуя второй угол.
В этой роликовой доске узел рулевого управления выполнен так, что пользователь может изменить первый угол во время использования роликовой доски, чтобы изменить расположение узла рулевого управления, и чтобы поменять положение центра тяжести, например, для выполнения акробатических фигур.
Такая возможность изменения первого угла приводит к еще большей нестабильности при использовании, что не подходит для пользователей со слабо развитым чувством равновесия.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и создание устойчивого транспортного средства с легким и интуитивным управлением даже для пользователей со слабым чувством равновесия.
Поставленная задача решается в транспортном средстве, например, самокате, содержащем деку, подходящую для непосредственной или опосредованной опоры на нее пользователем и имеющую опорную плоскость; заднюю опору, включающую в себя одно средство контакта; и узел рулевого управления, включающий в себя по меньшей мере одну рулевую колонку, имеющую первую ось и установленную с возможностью поворота относительно деки вокруг этой первой оси, образующей с опорной плоскостью первый угол. Кроме того, транспортное средство содержит переднюю опору, имеющую по меньшей мере одно первое и второе средства контакта с землей, при этом передняя опора установлена с возможностью поворота относительно деки вокруг второй оси, а рулевая колонка выполнена так, что её поворот вокруг первой оси вызывает поворот передней опоры вокруг второй оси. В транспортном средстве первая и вторая оси наклонены относительно друг друга, образуя второй угол, при этом согласно изобретению при использовании транспортного средства первый угол является неизменным.
Предпочтительно, второй угол также является неизменным при использовании транспортного средства.
Преимуществом такого транспортного средства является то, что первая и вторая оси имеют наклон относительно друг друга, что не мешает удержанию пользователя на деке и способствует легкому управлению узлом рулевого управления.
Действительно, если первая и вторая оси совпадают и наклонены относительно направления, по существу перпендикулярного к опорной плоскости, например, так, чтобы сместить центр тяжести транспортного средства от переднего конца деки, одно из средств контакта стремится оторваться от земли, когда пользователь поворачивает рулевую колонку; этот отрыв от земли приводит к повороту деки в направлении, противоположном направлению, которому следует транспортное средство, и к потере равновесия пользователем с риском его падения.
Кроме того, регулировка первого угла, выбранная так, чтобы адаптировать его для пользователя, и не может измениться случайно при использовании этого транспортного средства, поскольку такое изменение может нарушить его равновесие и даже привести к падению.
Наконец, наличие, с одной стороны, первого и второго средств контакта, образующих переднюю опору, и, с другой стороны, одного средства контакта, образующего заднюю опору, способствует устойчивости транспортного средства. В частности, поскольку задняя опора содержит одно средство контакта, транспортное средство может оставаться в контакте с землей при любом изменении направления, вызванном поворотом рулевой колонки.
Изобретение может иметь одну или несколько следующих особенностей, которые могут быть использованы по отдельности или в любой технически возможной комбинации.
Предпочтительно, транспортное средство дополнительно содержит средство углового соединения, соединяющее узел рулевого управления с передней опорой.
Предпочтительно, средство углового соединения содержит первый элемент, установленный на рулевой колонке, второй элемент, установленный на передней опоре, и третий элемент, соединенный с первым и вторым элементами.
Предпочтительно, третий элемент расположен между первым и вторым элементами.
Предпочтительно, первая и вторая оси пересекаются в средстве углового соединения.
При таком расположении и с учетом конструкции средства углового соединения работа транспортного средства становится еще проще, и улучшается поворот передней опоры вокруг второй оси при вращении рулевой колонки вокруг первой оси. Кроме того, повышается также надежность работы транспортного средства, в частности, при изменении направления его движения.
Предпочтительно, угловое соединение содержит кардан.
Таким образом, уменьшается сложность и стоимость изготовления транспортного средства и повышается надежность его работы.
Предпочтительно, первый угол является острым.
Предпочтительно, первый угол составляет не менее 45°, более предпочтительно – не менее 60°.
В частности, первый угол образован участком деки, предназначенным для опоры на него пользователя, и первой осью, проходящей от передней опоры в направлении средства управления рулевой колонкой.
При таком расположении, когда рулевая колонка установлена вблизи переднего конца деки, наклон рулевой колонки относительно направления, по существу перпендикулярного к опорной плоскости, позволяет сместить пользователя от переднего конца деки. При этом центр тяжести тоже удаляется от переднего конца деки, что еще больше повышает устойчивость системы, образованной транспортным средством и его пользователем во время использования.
Предпочтительно, вторая ось наклонена относительно опорной плоскости деки.
Предпочтительно, вторая ось и опорная плоскость образуют третий угол, являющийся прямым.
Иными словами, вторая ось проходит в направлении, по существу перпендикулярном к опорной плоскости.
При таком расположении первые и вторые средства контакта остаются в контакте с землей, когда передняя опора поворачивается вокруг второй оси. Таким образом, устойчивость транспортного средства остается такой же, как и у известных самокатов.
В альтернативном варианте выполнения вторая ось и опорная плоскость образуют третий угол, являющийся тупым.
Предпочтительно, третий угол составляет не менее 95°, более предпочтительно – не менее 100°.
В частности, третий угол образован участком деки, предназначенным для опоры на него пользователя, и второй осью, проходящей от передней опоры по существу в направлении средства управления рулевой колонкой.
При таком расположении средство контакта, наиболее удаленное от центра вращения транспортного средства, стремится прижаться к земле при повороте рулевой колонки вокруг второй оси, тогда как средство контакта, ближайшее к центру вращения транспортного средства, стремится оторваться от земли. Реагируя на поведение передней опоры, дека, на которой установлена эта передняя опора, наклоняется вокруг продольной оси транспортного средства в ту же сторону, что и направление, которому следует транспортное средство. Это позволяет улучшить устойчивость пользователя, находящегося на площадке транспортного средства.
Под центром вращения транспортного средства следует понимать центр окружности, по дуге которой проходит траектория перемещения транспортного средства, когда пользователь поворачивает рулевую колонку вокруг первой оси.
Под продольной осью транспортного средства следует понимать продольную ось его деки.
Предпочтительно, третий угол также является неизменным при использовании транспортного средства.
При таком расположении во время использования транспортного средства поведение передней опоры и, следовательно, поведение площадки не может случайно измениться.
Предпочтительно, первое средство контакта с землей содержит первое колесо, установленное с возможностью вращения вокруг соответствующей оси вращения.
Предпочтительно, второе средство контакта с землей содержит второе колесо, установленное с возможностью вращения вокруг соответствующей оси вращения.
Это позволяет облегчить перемещение транспортного средства и упростить его изготовление и обслуживание.
Предпочтительно, оси вращения первого и второго колес совпадают.
В альтернативном варианте выполнения первое колесо имеет не равный нулю первый угол развала.
Предпочтительно первый угол развала является отрицательным.
Под углом развала следует понимать, угол, образованный плоскостью качения первого колеса и направлением, по существу перпендикулярным к опорной плоскости деки, при взгляде спереди транспортного средства. Таким образом, когда первый угол развала является отрицательным, вершина первого колеса наклонена к транспортному средству.
При таком расположении улучшается удержание первого колеса на земле во время перемещения транспортного средства.
Предпочтительно, второе колесо имеет не равный нулю второй угол развала.
Предпочтительно, второй угол развала идентичен первому углу развала.
При таком расположении поведение транспортного средства остается одинаковым при любом направлении, в котором рулевую колонку поворачивают вокруг первой оси.
Предпочтительно передняя опора имеет продольную ось, при этом транспортное средство дополнительно содержит средство возврата, выполненное с возможностью размещения продольной оси передней опоры по существу параллельно опорной плоскости деки при повороте рулевой колонки вокруг первой оси.
За счет наличия средства возврата наклон продольной оси передней опоры относительно опорной плоскости деки оказывается ограниченным, когда передняя ось поворачивается вокруг второй оси, что позволяет снизить риски нарушения равновесия пользователя.
Иными словами, наличие средства возврата позволяет сделать управление транспортным средством более жестким, чтобы, например, ограничить последствия резкого поворота рулевой колонки пользователем.
Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятны из дальнейшего описания предпочтительного варианта его осуществления со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показан один из примеров выполнения транспортного средства согласно изобретению;
на фиг. 2 – транспортное средство по фиг. 1, вид сбоку;
на фиг. 3 – угловое соединение транспортного средства согласно изобретению в разобранном виде;
на фиг. 4 – транспортное средство по фиг. 1 с рулевой колонкой повернутой вокруг первой оси, вид сзади;
на фиг. 5 – транспортное средство по фиг. 1, вид спереди.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 1, транспортное средство 10, в частности, самокат, содержит деку 12 с опорной плоскостью 14 и для непосредственной или опосредованной опоры на нее пользователя. Опорная плоскость 14 имеет продольное направление D, проходящее через передний и задний концы 13 и 15, соответственно.
В дальнейшем описании передний и задний концы 13 и 15 опорной плоскости 14 будут соответствовать переднему и заднему концам транспортного средства 10.
Транспортное средство 10 содержит также узел 16 рулевого управления, включающий в себя рулевую колонку 18 с первой осью Х1 и средство 20 управления, в частности, руль, установленный на верхнем конце рулевой колонки 18.
Под верхним концом рулевой колонки 18 следует понимать конец, противоположный концу, посредством которого рулевая колонка 18 соединена с декой 12.
На переднем конце транспортного средства 10 установлена передняя опора 22, содержащая первое и второе средства 24 и 24′ контакта транспортного средства 10 с землей. В частности, первое и второе средства 24, 24′ контакта содержат первое и второе колеса 25 и 25′, соответственно.
Передняя опора 22 имеет продольную ось L и переднюю колесную ось 26, на продольных концах которой установлены первое и второе колеса 25 и 25′.
На заднем конце 15 транспортного средства 10 установлена задняя опора 30, содержащая одно контактное средство 32, например, колесо.
В частности, как показано на фиг. 1 и 2, рулевая колонка 18 установлена с возможностью поворота относительно деки 12 вокруг первой оси Х1.
Дека 12 содержит верхнюю муфту 17, направляющую поворот рулевой колонки 18 вокруг оси Х1.
Как показано на фиг. 2, первая ось Х1 и опорная плоскость 14 образуют первый угол а1. Под первым углом а1 следует понимать угол между первой осью Х1 и продольным направлением D опорной плоскости 14, в частности, между участком деки 12, выполненным с возможностью опоры на него пользователем, и первой осью Х1, проходящей от передней опоры 22 в направлении средства 20 управления рулевой колонкой 18.
Транспортное средство 10, в частности, за счет наличия верхней муфты 17, выполнено так, что первый угол а1 не изменяется. При этом транспортное средство 10 может быть снабжено регулировочными средствами, позволяющими изменять первый угол а1 перед использованием транспортного средства 10, например, в зависимости от конкретного пользователя.
Передняя опора 22 установлена с возможностью поворота относительно деки 12 вокруг второй оси Х2. В частности, дека 12 содержит нижнюю муфту 19 для направления поворота колесной оси 26 передней опоры 22 вокруг второй оси Х2.
Таким образом, понятно, что дека 12, узел 16 рулевого управления и передняя опора 22 транспортного средства 10 соединены друг с другом так, что они могут поворачиваться вместе вокруг продольного направления D опорной плоскости 14.
Как показано на фиг. 2, первая ось Х1 и вторая ось Х2 наклонены относительно друг друга, образуя второй угол а2.
Кроме того, вторая ось Х2 и опорная плоскость 14 образуют третий угол а3. Аналогично первому углу а1, третьим углом а3 называется угол между второй осью Х2 и продольным направлением D опорной плоскости 14, в частности, угол между участком деки 12, предназначенным для опоры на него пользователем, и второй осью Х2, проходящей от передней опоры по существу в направлении средства 20 управления рулевой колонки 18.
Транспортное средство 10 может быть выполнено так, что третий угол а3 не изменяется. При этом могут использоваться регулировочные средства, позволяющие перед использованием транспортного средства 10 изменить третий угол а3.
С учетом того, что первый и третий углы а1 и а3 являются неизменными, второй угол а2 между первой и второй осями Х1 и Х2, также является неизменным.
Как показано на фиг. 3, транспортное средство 10 содержит средство 40 углового соединения, выполненное с возможностью соединения узла 16 рулевого управления с передней опорой 22. В частности, средство 40 углового соединения транспортного средства 10 содержит кардан 41.
Как показано на различных фигурах, в частности, на фиг. 2, первая и вторая оси Х1 и Х2 пресекаются в средстве 40 углового соединения.
В частности, средство 40 углового соединения содержит первый элемент 42, установленный на рулевой колонке 18, второй элемент 44, установленный на передней опоре 22, и третий элемент 46, прикрепленный и к первому элементу 42, и ко второму элементу 44, предпочтительно, между ними.
В частности, средство 40 углового соединения содержит первую ось С1, например, в виде двух штифтов, а третий элемент 46 установлен на первом элементе 42 посредством указанной первой оси С1.
Кроме того, как показано на фиг. 3, средство 40 углового соединения содержит также и вторую ось С2, например, в виде винта и гайки, а третий элемент 46 связан со вторым элементом 44 посредством этой второй оси С2.
Первый элемент 42 содержит съемные средства крепления, выполненные с возможностью отсоединения рулевой колонки 18 от первого элемента 42, например, для хранения транспортного средства 10, когда его не используют.
Таким образом, когда рулевая колонка 18 поворачивается вокруг первой оси Х1, она поворачивает также вокруг первой оси Х1 первый элемент 42 средства 40 углового соединения, а с учетом соединения первого элемента 42 с третьим элементом 46 поворачивается и третий элемент 46.
В свою очередь, третий элемент 46 поворачивает второй элемент 44 вокруг второй оси Х2.
Передняя опора 22, на которой установлен второй элемент 44, установлена с возможностью поворота вокруг второй оси Х2.
Иными словами, средство 40 углового соединения выполнено так, чтобы поворот рулевой колонки 18 вокруг первой оси Х1 приводил к повороту передней опоры 22 вокруг второй оси Х2, т.е. средство 40 углового соединения выполнено с возможностью передачи поворота рулевой колонки 18 на переднюю опору 22.
Как показано, в частности, на фиг. 2, первая ось Х1 наклонена относительно опорной плоскости 14 деки 12, в частности, первая ось Х1 наклонена относительно направления, по существу перпендикулярного опорной плоскости 14.
Так, например, первый угол а1 между первой осью Х1 и опорной плоскостью 14 является острым.
Наклон первой оси Х1 относительно направления, по существу перпендикулярного опорной плоскости 14, позволяет сместить средство 20 управления от переднего конца 13 транспортного средства 10, следовательно, центр тяжести транспортного средства 10 также смещен от переднего конца 13, что позволяет улучшить устойчивость системы, образованной транспортным средством 10 и его пользователем.
Кроме того, как показано на фиг. 2, транспортное средство 10 выполнено так, что третий угол а3 является тупым. Иными словами, вторая ось Х2 наклонена относительно направления, по существу перпендикулярного к опорной плоскости 14 деки 12.
В частности, вторая ось Х2 наклонена в сторону от деки 12 транспортного средства 10.
При такой конфигурации поворот передней опоры 22 вокруг второй оси Х2 вызывает наклон его продольной оси L относительно опорной плоскости 14 деки 12.
На фиг. 4 транспортное средство 10 показано сзади при повернутой вокруг первой оси Х1 рулевой колонке 18 после приведения в действие средства 20 управления.
В показанном на этой фигуре примере поворот рулевой колонки 18 вокруг первой оси Х1 вызвал поворот транспортного средства 10 влево, чтобы оно описало траекторию по дуге окружности. Центр R вращения транспортного средства 10 определен центром этой окружности и расположен слева от транспортного средства 10.
В варианте выполнения, в котором третий угол а3 является тупым, поворот рулевой колонки 18 вокруг первой оси Х1 приводит к наклону продольной оси L передней опоры 22. При этом средство 24′ контакта, ближайшее к центру R вращения транспортного средства 10, стремится оторваться от земли, тогда как средства 24 контакта, наиболее удаленное от центра вращения R, стремится прижаться к земле.
Учитывая соединение деки 12 с передней опорой 22, дека 12, которая для большей ясности показана на фиг. 4 пунктиром, стремится наклониться вокруг своей продольной оси D в сторону центра вращения R.
Таким образом, за счет наклона второй оси Х2 поворот рулевой колонки 18 вокруг первой оси Х1 приводит к повороту деки 12 в сторону центра вращения R. Такой наклон деки 12 не приводит к потере устойчивости пользователем, который стоит на опорной плоскости 14 деки 12.
Транспортное средство 10 может содержать средства 50 возврата, выполненные так, чтобы продольная ось L передней опоры 22 располагалась по существу параллельно опорной плоскости 14 деки 12, когда рулевая колонка 18 поворачивается вокруг первой оси Х1 в ту или иную сторону.
Такие средства 50 возврата позволяют, кроме всего прочего, повысить жесткость управления транспортным средством 10 для ограничения влияния резкого поворота рулевой колонки 18 на траекторию движения транспортного средства 10.
Как показано на различных фигурах, первое и второе колеса 25 и 25′ первого и второго средств 24 и 24′ контакта транспортного средства 10 установлены с возможностью вращения вокруг своих соответствующих осей Y, Y′ вращения.
Например, как показано на фиг. 5, где для ясности дека 12 также показана пунктиром, оси Y, Y′ вращения наклонены относительно продольной оси L передней опоры 22.
Таким образом, первое и второе колеса 25 и 25′ образуют, соответственно, первый второй углы С и С′ развала, не равные нулю.
Под первым и вторым углами С, С′ развала следует понимать угол, образованный плоскостью качения первого и второго колес 25 и 25′, соответственно, с направлением, по существу перпендикулярным к опорной плоскости 14 деки 12.
Такой наклон первого и второго колес 25, 25′ позволяет, кроме всего прочего, улучшить сцепление транспортного средства 10 с дорогой.
Кроме того, поскольку задняя опора 30 содержит одно средство 32 контакта, это также способствует сцеплению транспортного средства 10 с дорогой и его устойчивости, в частности, когда рулевая колонка 18 приводится в действие для изменения направления перемещения транспортного средства 10.
Описание представлено в качестве примера и не ограничивает изобретение, в частности, несмотря на то, что изобретение наиболее подходит для самокатов, его можно применять для любого средства перемещения, например, роликовой доски, для облегчения управлением транспортным средством без ухудшения его устойчивости.