УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТНОГО КОЛЕСА Российский патент 1997 года по МПК B62B3/00 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для управления направлением движения самых разных объектов, передвигаемых вручную и снабженных по меньшей мере двумя так называемыми поворотными колесами, таких как транспортные тележки, тележки в магазине для покупателей и персонала, столы на колесиках, госпитальные кровати и т.п.

Поворотные колеса это колеса, которые могут поворачиваться вокруг вертикальной оси. Поворотные колеса обычно устанавливаются в вилке колеса, вращающейся вокруг вертикальной оси и наклоненной к ней под углом так, что ось оказывается смещенной в боковом направлении относительно центра колеса. При такой конструкции колесо автоматически поворачивается в соответствии с заданным направлением движения тележки, стола, кровати и т.п.

Вышеупомянутые тележки обычно снабжаются четырьмя колесами, по меньшей мере два из которых, а иногда и все четыре, являются поворотными. Во многих случаях управление такими тележками может быть тяжелой и трудной работой; тележки часто стремятся двигаться перпендикулярно заданному направлению движения, прямолинейному или криволинейному. Это особенно справедливо по отношению к таким типам тележек или кроватей, у которых поворотными являются передние и задние колеса одновременно.

Было предпринято много попыток решить проблему управляемости тележек с поворотными колесами. Некоторые решения основаны на идее ограничения угла поворота колеса, например, до угла 45^o относительно прямолинейной траектории в каждом направлении. Другие решения, например приведенные в DE C 33 14 676 или GB A 2 173 468, основаны на идее регулирования бокового смещения между центром поворотного колеса и осью поворота его вилки, при этом колесо в одним случаях располагается прямо по осью поворота, а в других случаях несколько смещено относительно нее. Эти решения не дают удовлетворительных результатов; кроме того, они являются сложными и дорогими. Согласно другому решению, представленному в патенте Франции 2 274 489, тележка снабжена неповоротными передними и поворотными задними колесами, причем на одно из задних колес посредством жесткой тяги передается управляющее воздействие. Однако управление тележкой путем поворота заднего колеса приводит к серьезным проблемам: при повороте тележка будет скользить вбок по отношению к управляющему ею человеку и с такой тележкой, по-видимому, очень трудно огибать углы, например, в магазинах или госпиталях: кроме того, жесткая тяга требует сильных рук при управлении, особенно если тележка тяжело нагружена, и т.п.

Оказалось, что возможно и даже предпочтительно управлять тележками, кроватями и т.п. посредством воздействия лишь на одно из колес, размещенных в передней по ходу движения части тележки, и таким образом осуществлять управление ею.

Патент США N 4 300 782 описывает такое устройство, включающее рулевое колесо, установленное рядом с остовом ложа госпитальных носилок или каталки для транспортировки пациента и обеспечивающее посредством двух жестких тяг, соединенных через клиновые колеса, и сложной системы универсальных шарниров и телескопических тяг, жесткую механическую связь между рулевым и одним из поворотных колес.

Однако устройство является сложным и дорогим и требует от тележки в целом очень большой устойчивости, чтобы гарантировать функционирование жестких тяг и клиновых колес и удовлетворительную управляемость поворотного колеса. Кроме того, поворот колеса при тяжело нагруженной тележке, особенно не на ходу, является утомительным и трудным, а во многих случаях практически невозможным. Также невозможно избежать люфтов и обусловливаемых ими трудностей управления универсальными шарнирами, клиновыми колесами и многоступенчатыми телескопическими тягами, необходимыми для перемещения по вертикали ложа кровати.

Кроме того, все описанные решения имеют тот недостаток, что они не могут быть реализованы на уже существующих тележках, кроватях, каталках, и т.п. а требует специальной доработки как тележки, так и ее управляемых колес.

Целью изобретения является решение проблемы, описанной выше, и создание устройства, предназначенного для создания управляющего воздействия на поворотное колесо, преимущественно переднее по ходу движения, установленное на тележке, каталке и т.п. которые имеют по меньшей мере три, а лучше четыре колеса, по меньшей мере два из которых выполнены поворотными.

Изобретение обладает следующими преимуществами:
является недорогим в изготовлении и монтаже;
может быть соединено с существующими поворотными колесами без каких-либо существенных изменений и дополнений в конструкции тележки или колес;
может быть соединено с любыми типами тележек, кроватей и т.п. независимо от их устойчивости, размеров и конструктивных особенностей;
выполнено так, что требует очень малых затрат энергии на управление;
обеспечивает передачу энергии управляющего воздействия на поворотное колесо через связь, обладающую некоторой эластичностью;
позволяет эксплуатировать тележку, кровать и т.п. оборудованную предлагаемым устройством как с его использованием для передачи управляющего воздействия на поворотное колесо, так и без использования этого устройства, как если бы тележка не была им оборудована.

В соответствии с изобретением управляющее устройство содержит поворотную рукоятку, размещенную в легкодоступном месте тележки, кровати и т.п. и соединенную одним концом с гибким валом, который может быть выполнен, например, в виде гибкого троса, проложен с любыми изгибами и петлями и который через отверстие в шкворне управляемого колеса прикреплен к вилке этого поворотного колеса.

Гибкий вал представляет собой такой вал (например, гибкий трос), который обычно имеет вид провода, жилы которого навиты друг на друга в несколько слоев поочередно в двух разных направлениях и который способен передавать в двух направлениях крутящий момент, обладая большей или меньшей степенью эластичности.

Преимущество умеренной крутильной податливости гибкого вала заключается в возникающем в результате скручивания гибкого вала упругом моменте, нелинейно зависящем от управляющего воздействия и поворачивающем управляемое колесо. Воздействие на рукоятку управления до трогания с места отрабатывается поворотным колесом уже после начала движения и управления требует очень малого количества энергии даже при тяжело нагруженной тележке. Колесо постоянно соединено с управляющей рукояткой независимо от того, используется устройство управления или нет, и в случае его неиспользования эксплуатационные качества тележки остаются точно такими же, как и без этого устройства. В "неуправляемом" режиме при повороте колеса управляющая рукоятка просто поворачивается вслед за ним, практически не создавая никакого сопротивления.

На фиг. 1 изображен вид в аксонометрии тележки покупателя, используемой в магазинах и оборудованной управляющим устройством, выполненным согласно изобретению; на фиг. 2 частичный поперечный разрез узла крепления управляемого колеса; на фиг. 3 схематично госпитальная кровать или каталка, выполненная с возможностью вертикального перемещения остова ложа; на фиг. 4 - система передачи крутящего момента к расположенному в передней части кровати управляемому колесу; на фиг. 5 увеличенное изображение, выделенное в круге на фиг. 4.

На фиг. 1 и 2 показана транспортная тележка, выполненная в соответствии с изобретением и предназначенная для использования в качестве тележки покупателя в магазине, которая может рассматриваться как одна из возможных форм выполнения изобретения. Тележка 1 покупателя имеет раму 2, выполненную в виде пустотелых трубок. От рамы 2 отходят наклонно вверх две пары параллельных несущих трубок 3, которые верхними концами соединены с поперечной ручкой 4. Несущие трубки 3 поддерживают также проволочную корзину 5 для товара.

Тележка поворачивается на четырех поворотных колесах 6, или в другом варианте на двух задних неповоротных роликах и двух передних поворотных; при этом ролики установлены в соответствующих углах рамы 2. Поворотные колеса включают в себя вилку колеса 7, между двух несущих боковин которой установлено колесо 8. Колесо может поворачиваться вокруг вертикально расположенного шкворня 9, который установлен на раме 2. Вилка колеса 7 вместе с колесом 8 может свободно вращаться вокруг воображаемой вертикальной оси, которая совпадает с вертикальной осью шкворня.

Для обеспечения возможности управления тележкой одно из колес, в данном случае правое переднее, выполнено управляемым. Для этого рядом с ручкой 4 тележки установлена с возможностью поворота управляющая рукоятка 10. Рукоятка 10 установлена в доступном месте так, чтобы ею было легко пользоваться при толкании тележки вперед. Рукоятка 10 жестко соединена с гибким валом 11, представляющим собой гибкий трос, провода которого поочередно навиты в двух разных направлениях. Гибкий вал может быть различных размеров и жесткости. Он всегда имеет некоторую крутильную податливость, которая улучшает работу устройства управления. Таким образом, передача управляющего воздействия происходит через упругую связь, в результате чего на колесо действует обусловленный угловой деформацией гибкого вала упругий момент, который и вызывает поворот колеса во время движения тележки. В представленной на чертеже конструкции гибкий вал проложен в направляющей трубке 12 от управляющей рукоятки до места, находящего вблизи заднего края рамы. Единственным назначением направляющей трубки 12 является удерживать гибкий вал 11 вблизи несущих трубок 3. Остальная часть гибкого вала 11 проложена свободно и может иметь любые изгибы. Для удержания гибкого вала в нужном положении, избежать задевания его за какие-либо предметы в магазине и создания помех при использовании тележки, в задней части рамы 2 предусмотрено отверстие, пройдя через которое, гибкий вал входит внутрь трубы рамы и выходит из нее через другое отверстие рядом с управляемым колесом. Затем, делая изгиб, этот вал проходит вниз через отверстие 13, выполненное в шкворне поворотного колеса 9. Конец гибкого вала 11 прикреплен к вилке колеса 7, например посредством стопорной пластины 14, приваренной к вилке колеса 7.

Устройство управления никак не влияет на нормальную эксплуатацию тележки покупателя, транспортной тележки, госпитальной кровати и т.п. которые можно перемещать и обычным образом без использования устройства управления.

При работе устройства управления рукоятка 10 легко поворачивается на некоторый небольшой заданный угол, соответствующий желаемому повороту тележки. Обычно управляемое колесо 6 не поворачивается до трогания тележки с места по крайней мере при наличии груза, однако на него воздействует упругий момент, вызванный угловой деформацией гибкого вала 11 и заставляющий колесо 6 поворачиваться в том же направлении и на тот же угол по отношению к продольной оси тележки, который был задан рукояткой управления.

Очевидно, что таким образом можно сделать управляемыми, одновременно или поочередно, два или более колес. Обычно в этом нет необходимости, а в некоторых случаях проявляется и отрицательный эффект. Удовлетворительная управляемость достигается и при управлении одним из четырех колес; однако если по каким-то причинам нужно обеспечить параллельное управление двумя колесами, это легко можно сделать путем установки двух гибких валов, поворачиваемых одновременно от одной управляющей рукоятки.

Изобретение может быть также применено на тележках и им подобных устройствах, имеющих два задних и одно переднее колесо, последнее из которых выполнено поворотным и управляемым. Также очевидно, что тележка может быть снабжена двумя задними неповоротными колесами и двумя передними поворотными, одно из которых выполнено управляемым, как описано выше.

Госпитальная кровать или каталка 15, изображенная на фиг. 3, имеет раму 16 и остов ложа 17, поднимающийся и опускающийся относительно рамы, как показано стрелками на фиг. 3. Для простоты все соединения между рамой и остовом ложа и все элементы привода подъема и опускания остова ложа на чертеже не показаны. В задней части кровати имеется арка 18, посредством которой кровать можно толкать впереди себя. Устройство управления кроватью смонтировано на арке 18 и включает направляющую трубку 19, которая прикреплена к соединенной с остовом ложа арке и в которой удерживается гибкий вал или трос 20, и рулевое колесо 21, посредством которого осуществляется управление передним правым поворотным колесом 22. Важно, что поворотное колесо 22 может поворачиваться на угол 360^o с тем, чтобы кровать можно было двигать и поворачивать в любом направлении. Гибкий вал 20, прикрепленный к рулевому колесом 21, проходит сквозь направляющую трубку 19 и, описывая свободную дугу, входит во вторую направляющую трубку 23, закрепленную на остове ложа, выходя из нее вблизи и несколько выше управляемого колеса 22. Направляющая трубка 23 также в основном предназначена для удержания гибкого вала. Конец гибкого вала 20 прикреплен к вилке 7 поворотного колеса таким же образом, как в тележке на фиг. 2.

Для обеспечения подъема и опускания остова ложа 17 по отношению к раме 16 гибкий вал 20 может быть изогнут по кривой, что обеспечивает возможность управления колесом 22 при вертикальном перемещении остова ложа. Однако изогнутый трос может мешать при пользовании кроватью, поэтому в направляющей трубке 23 размещена телескопическая муфта 24. Гибкий вал 20, соединенный с рулевым колесом, соединен также с направляющим стержнем 25, размещенным внутри направляющей трубки 23 и имеющим наружный диаметр, соответствующий внутреннему диаметру трубки 23. Стержень 25 имеет по меньшей мере с одной стороны канавку 26, в которой может перемещаться на небольшое расстояние в обе стороны буртик 27 ведомого стержня 28. Стержень 28 соединен с куском троса 29, который является частью гибкого вала 20 и соединен с вилкой 7 управляемого поворотного колеса. Стержень 28 также размещен в направляющей трубке 24, и два стержня 25 и 28 удерживаются таким образом в соединенном положении, при котором стержень 28 вместе с куском троса 29 может перемещаться на небольшое расстояние относительно стержня 25 в соответствии с подъемом и опусканием остова ложа относительно рамы.

Задние колеса кровати на фиг. 3 выполнены в виде поворотных колес, но более предпочтительно выполнить их неповоротными. В последнем случае легче осуществлять манипуляции с кроватью и разворот ее в нужное положение. Задние колеса могут также иметь конструкцию, позволяющую им по выбору либо поворачиваться вокруг вертикальной оси, либо стопориться в одном положении с тем, чтобы кровать можно было толкать прямо вперед или назад.

Изобретение предназначено для создания управляющего воздействия на поворотное колесо тележки, кровати и т.п., снабженной по меньшей мере тремя, а предпочтительно четырьмя колесами, по меньшей мере одно, а предпочтительно два из которых выполнены поворотными. Устройство может использоваться на любом колесном средстве без существенных изменений или дополнений конструкции тележки, ее колес или роликов.Управляющее устройство содержит поворотную управляющую рукоятку 10, установленную в легкодоступном месте и соединенную с гибким валом 11, который может быть проложен с любыми желаемыми изгибами и петлями и который пропущен через отверстие в шкворне 9 управляемого колеса 6 и концом прикреплен к вилке 7 этого колеса 6. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для управления поворотного колеса преимущественно тележки, кровати и т. п. снабженной по меньшей мере тремя колесами, по крайней мере одно из которых выполнено с вилкой, поворотной вокруг вертикальной оси, содержащее управляющую рукоятку или рулевое колесо, связанные тяговым элементом с вилкой поворотного колеса, отличающееся тем, что тяговый элемент представляет собой гибкий вал, имеющий небольшую крутильную податливость, и пропущен через выполненное в шкворне поворотного колеса отверстие. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибкий вал подобен тросу, навит в чередующихся слоях в двух направлениях и имеет большую или меньшую крутильную податливость. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что гибкий вал охвачен трубчатыми деталями. 4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что управляющая рукоятка или рулевое колесо установлены с возможностью поворота в держателе, закрепленном, например, рядом с толкающей ручкой тележки, кровати и т.п.