ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 1999 года по МПК B62M1/12 

Изобретение относится к колесным транспортным средствам, приводимым в движение мускульной силой человека посредством устройства одновременно ручного и ножного действия.

Известно, например, транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, содержащее руль, вилку переднего колеса, ножной привод колеса (в связи с большим количеством различных ведущих, ведомых, управляемых, приводных и других колес в трансмиссии транспортного средства те колеса, которые несут транспортное средство, во избежание подмены понятий в дальнейшем будут называться экипажными колесами), выполненный в виде цепной передачи с рычагами, и рукоятки ручного привода, установленные на руле шарнирно и кинематически связанные с цепной передачей (см. патент Швейцарии N 211589, кл. I 26 J, 1939).

Однако такое транспортное средство неудобно в эксплуатации в связи с неудобной посадкой человека (водителя транспортного средства), вызывающей его быстрое утомление.

По совокупности существенных признаков наиболее близким к предложенному изобретению является транспортное средство по авт. св. N 800011, МКИ B 62 M 1/12, 1978.

Известное транспортное средство (в дальнейшем для краткости может применяться термин "экипаж") содержит смонтированные на раме экипажные колеса, ножной привод ведущего вала, несущего по меньшей мере одно ведущее экипажное колесо (особенности конструкции требуют двух ведущих экипажных колес), выполненный в виде цепной передачи с рычагами, имеющими педали, и рукоятки ручного привода, установленные на руле и кинематически связанные с цепной передачей. Горизонтальный рулевой вал транспортного средства связан с вертикально наклонной вилкой рулевого экипажного колеса парой конических шестерен. Каждый из двух рычагов ножного привода смонтирован на раме качательно в вертикальной плоскости параллельно раме и подобен коромыслу, на верхнее плечо которого воздействует усилие от установленных на руле рукояток ручного привода, а на нижнее плечо - усилие от ног водителя, воздействующих на педали (т. е. когда соответствующая нога водителя толкает нижнее плечо рычага вперед, то рука должна тянуть верхнее плечо рычага назад). От одного рычага к другому ведет длинная велосипедная цепь, огибающая по пути две звездочки двух обгонных муфт противоположного вращения, соосно смонтированных на ведущем валу. Во время работы цепь совершает циклическое реверсивное движение.

Известное транспортное средство имеет ряд существенных недостатков, чем можно объяснить отсутствие его промышленного освоения, несмотря на давнюю известность и потребность (интерес) со стороны потребителей. Так, конструкция ручного привода имеет сложную кинематику с многочисленными взаимно подвижными контактирующими элементами (ползуны, шарниры, пальцы, ролики), что значительно увеличивает затраты мускульной силы. Конструкция ножного привода имеет длинную трансмиссию, также увеличивающую затраты мускульной силы, и к тому же затрудняет выполнение экипажа в двухколесном варианте. Выполнение экипажа трехколесным является наихудшим по затратам энергии на движение, поскольку известно, что сопротивление качению у трехколесного экипажа при движении по слабым грунтам выше, чем у двух- или четырехколесного (двухколесный экипаж прокладывает одну колею, четырехколесный - две, трехколесный - три). Кроме того, управление экипажем во время движения требует специальных навыков, не позволяя водителю применить ранее приобретенные. Так, традиционным приемом управления, например, велосипедом, является поворот руля вправо-влево. Однако этот прием при управлении экипажем-прототипом непригоден, поскольку он служит не для управления экипажем, а для увеличения крутящего момента ведущего вала.

Перед изобретением была поставлена задача упростить конструкцию совместного ручного и ножного привода транспортного средства, сделав ее пригодной для установки на двухколесном экипаже и снизив затраты усилий на его движение за счет сокращения числа взаимодействующих между собой конструктивных элементов трансмиссии.

Поставленная задача решается тем, что предложено транспортное средство, приводимое мускульной силой человека, содержащее смонтированные на раме ножной привод, посредством педалей воздействующий через цепную передачу на ведущий вал, несущий по меньшей мере одно ведущее экипажное колесо, и рукоятки ручного привода, дублирующего ножной.

Новым в заявленном транспортном средстве является то, что педали ножного и рукоятки ручного приводов совместно воздействуют на ползун по меньшей мере одного кривошипно-шатунного механизма, вал которого несет ведущую звездочку, связанную бесконечной цепью с ведомой звездочкой экипажного колеса.

Технический результат заявленного устройства заключается в упрощении конструкции и повышении КПД за счет сокращения числа взаимодействующих между собой конструктивных элементов в кинематических цепях ножного и ручного приводов.

На фиг. 1 показана принципиальная схема заявленного транспортного средства; на фиг. 2 - схема трансмиссии, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Транспортное средство содержит раму, выполненную из двух полурам 1 и 2 (фиг. 1), несущих соответственно ведомое 3 и ведущее 4 экипажные колеса. Полурамы 1 и 2 соединены поворотным шкворнем, представленным на чертеже его геометрической осью 5, имеющей наклон, назначение, величина и направление которого обусловлены общеизвестными требованиями из теории управляемости колесных транспортных средств. На передней полураме 2 смонтирован силовой привод ведущего колеса 4, а водительское кресло 6 может быть или целиком установлено на задней полураме, или его спинка с сиденьем могут быть установлены отдельно друг от друга соответственно на задней и передней полурамах. Указанная разница обусловит некоторую разницу в управлении экипажем. Привод содержит ведущую звездочку 7, соединенную с установленной на колесе ведомой звездочкой 8 бесконечной велосипедной цепью 9 (в отличие от прототипа, где цепь имеет два конца, закрепленные на двух педалях). Звездочка 7 (фиг. 2) имеет кривошип 10 (эксцентрично установленный палец), на котором смонтирована одна головка шатуна 11. Другая его головка смонтирована на прямолинейно подвижном в направлении стрелок А ползуне 12, имеющем педаль 13 ножного и рукоятку 14 ручного привода. Очевидно, что на противоположной плоскости звездочки 7 желательно смонтировать аналогичный шатуну 11 второй шатун (не показан). Второй шатун также будет взаимодействовать со своим ползуном, аналогичным ползуну 12 (детали 13, 14 также дублируются). В этом случае вал 15 звездочки 7 становится подобным коленчатому валу с двумя шатунными шейками. Однако возможны конструктивные варианты, имеющие некоторые компоновочные достоинства, в которых звездочка 7 взаимодействует только с одним шатуном 11. Тогда, например, ползун 12 может быть выполнен в виде зубчатой рейки (фиг. 3), взаимодействующей через смонтированную на раме экипажа шестерню 16 с другой зубчатой рейкой 12а, также несущей педаль 13а и рукоятку 14а. К интересным конструктивным решениям относится установка двух рычагов первого и второго рода, несущих педали ножного и рукоятки ручного привода, поочередно воздействующих на один и тот же ползун 12.

Таким образом, хотя установка в приводе двух шатунно-кривошипных механизмов и является наиболее очевидной, тем не менее для работоспособности устройства вполне достаточно одного.

Заявленное транспортное средство работает следующим образом.

Размещенный в кресле 6 водитель попеременно нажимает ногами на педали 13 и 13а, воздействуя через шатун 11 на ведущую звездочку 7. Крутящий момент от звездочки 7 через цепь 9 (фиг. 1) передается на ведомую звездочку 8 колеса 4. С помощью ручек 14 и 14а ручного привода водитель прикладывает дополнительное усилие к ползуну 12 (12а), облегчая нагрузку на ноги. При этом усилие рук и ног складывается непосредственно на ползуне 12 (12а) без каких-либо промежуточных конструктивных элементов, чем повышается КПД.

Для изменения направления движения транспортного средства водитель прикладывает усилие к рукояткам 14, 14а в направлении стрелок Б (фиг. 3), в результате чего передняя полурама (фиг. 1) поворачивается на шкворне 5 относительно задней полурамы 1. Такое действие для выполнения поворота сходно с управлением известными в технике другими транспортными средствами (водило трехколесной вело-мотоколяски, тракторного мотоблока при его использовании в режиме буксировщика соединенного с ним прицепа, румпель руля лодки и т.д.).

К дополнительным существенным признакам заявленного устройства относится выбор размеров деталей кривошипно-шатунного механизма. Так, если величину эксцентриситета Е кривошипа 10 выбрать равной длине Д шатуна 11, то при соответствующих других конструктивных параметрах можно снизить мускульные усилия водителя, прикладываемые к приводу.

В отличие от известных предложенное техническое решение позволяет реализовать любую конструктивно-компоновочную схему: двух-, трех-, четырехколесную, при этом конструкция трансмиссии, будучи в большой степени унифицированной с трансмиссией общеизвестного велосипеда, позволяет без труда промышленно выпускать заявленное транспортное средство одновременно в нескольких модификациях. При этом, если ведомую звездочку колеса 4 совместить с известной реверсивной обгонной муфтой, то водитель не будет испытывать неудобства при выборе направления вращения ведущей звездочки 7.

Изобретение относится к колесным транспортным средствам, приводимым в действие мускульной силой человека. Рама транспортного средства выполнена из двух полурам. Полурамы соединены поворотным шкворнем. На передней полураме смонтирован привод по меньшей мере одного ведущего колеса, педали и рукоятки привода совместно воздействуют на ползун по меньшей мере одного кривошипно-шатунного механизма. Звездочка вала привода кривошипно-шатунного механизма связана бесконечной цепью с ведомой звездочкой ведущего колеса. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД транспортного средства и реализовать любую из конструктивно-компоновочных схем - двух-, трех- или четырехколесную. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Транспортное средство, приводимое мускульной силой человека, содержащее смонтированные на раме ножной привод, посредством педалей воздействующий через цепную передачу на ведущий вал, несущий по меньшей мере одно ведущее колесо, и рукоятки ручного привода, дублирующего ножной, отличающееся тем, что педали ножного и рукоятки ручного привода совместно воздействуют на ползун по меньшей мере одного кривошипно-шатунного механизма, вал которого несет ведущую звездочку, связанную бесконечной цепью с ведомой звездочкой ведущего колеса. 2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что величина эксцентрисета в кривошипно-шатунном механизме равна длине его шатуна.