САМОКАТ ГОРЛОВА Российский патент 1999 года по МПК B62M1/20 

Изобретение относится к транспортным средствам передвижения, а именно к велосипедам /далее самокатам/, предназначенным для облегчения и повышения скорости передвижения человека.

Известен самокат, содержащий основной привод на ведущее колесо и дополнительный привод /См. патент Австрии N 153845, кл. 63 B, 1946/.

Недостатком известного самоката является то, что при снижении затрат мускульной энергии ног повышаются затраты мускульной энергии рук.

Известен также самокат. содержащий переднюю и заднюю вилки, соединенные рамой с цепной вилкой и седлом, основной привод, имеющий ведущую и ведомую звездочки, муфту свободного хода и цепную передачу, и связанный с дополнительным приводом на ведущее колесо накопитель энергии, выполненный в виде барабана /См. "Изобретатель и рационализатор", 1976 г., N 9, стр. 37/.

Недостатком такой конструкции самоката является то, что она сложна по устройству и неудобна в обращении. Кроме того, отсутствие соблюдения техники безопасности делает его опасным как в обращении, так и при езде, а при выполнении техники безопасности необходимо закрыть приводы цепной передачи гитарообразными кожухами и их крепление с рамой - все это ведет к увеличению сложности и металлоемкости, а также и неудобству в обращении с ним.

Известен самокат, содержащий переднюю с рулем и заднюю с седлом вилки, соединенные рамой с цепной вилкой, основной привод, имеющий ведущую и ведомую звездочки, муфту свободного хода и цепную передачу, и связанный с дополнительным приводом на ведущее колесо самоката накопитель энергии, выполненный в виде барабана, установленного концентрично с муфтой свободного хода и ступицей ведущего колеса, снабженного амортизаторами, расположенными по обе стороны цепной вилки /См. ав. св. N 981072 М.Кл. B 62 M 1/20 бюлл. N 46 1982/.

Этот известный самокат решает неплохо проблему сложности перед вышеуказанным аналогом, т.е. упрощает конструкцию, но, однако, вместе с тем снижает возможность достижения необходимой мощности накопителя энергии, т.е. снижает КПД накопителя энергии настолько, что не оказывает ощутимого эффекта и не исключает необходимости затраты мускульной энергии ног владельца, даже на пути "пробега" одного десятка метров.

Это обусловлено тем, что механизм зарядки накопителя энергии с подпружиненной собачкой, взаимодействующей с зубьями, расположенными на поверхности барабана накопителя энергии, не может передать на зуб барабана накопителя энергии больше 25% веса владельца /человека/ вместе с весом рамы самоката, так как центр тяжести владельца находится от оси ведущего колеса приблизительно на 1/4 части межцентрового расстояния колес самоката. К тому же плечо рычага механизма зарядки накопителя энергии, а именно оно равно радиусу барабана накопителя, принимающее упомянутое усилие импульса рамы и передающее с помощью собачки на следующий зуб барабана накопителя энергии, не обеспечивает перескоком собачки на следующий зуб барабана накопителя энергии, пока ведомая звездочка ведущего колеса не получит дополнительное усилие мускульной энергии ног от педального привода.

Целью настоящего изобретения является снижение затрат мускульной энергии ног и увеличения пути "пробега" самоката самокатом.

Указанная цель достигается тем, что в известном самокате, содержащем переднюю с рулем и заднюю с седлом вилки, соединенные рамой с цепной вилкой, основной педальный привод, имеющий ведущую и ведомую звездочки, муфту свободного хода и связанный дополнительным приводом с ведущим колесом самоката накопитель энергии, выполненный в виде барабана, накопитель энергии имеет диаметр больше, чем его любое зубчатое колесо, и снабжен заводной пружиной в виде Архимедовой спирали, установленной на оси барабана накопителя энергии упругим разрезным кольцом для удержания и пробуксовки конца пружины при ее полном заводе, идентичными механизмом зарядки накопителя энергии и механизмом фиксации заведенной пружины, каждый из которых в свою очередь снабжен разными по длине подпружиненными собачками, взаимодействующими с храповым колесом, жестко связанным с осью барабана накопителя энергии, один из концов рычага механизма зарядки накопителя энергии увеличен за пределы периферии барабана накопителя энергии и шарнирно связан с седлом, а один из концов рычага механизма фиксации заведенной пружины жестко связан с корпусом редуктора, выходной вал последнего имеет ведущую звездочку и тормозной шкив с тормозной колодкой, шарнирно связанной с рычагом тормоза для снижения скорости движения или отключения механической энергии при передачи крутящего момента ведущей звездочки выходного вала на основной педальный привод, последний имеет дополнительную цепь и дополнительную ведомую звездочку, установленную на втулке ступицы основного педального привода с возможностью свободного вращения в одном направлении и ограниченном, с помощью упирающейся в храповую поверхность буртика ступицы собачки - в другом, причем ступица установлена на оси педальных шатунов с возможностью свободного вращения с помощью механической энергии в одном направлении и ограниченного при применении мускульной энергии ног владельца с помощью собачки, связанной с шатуном в другом направлении.

В качестве упора храповика, ограничивающего вращение ступицы основного педального привода, может быть использована поверхность крышки этой же ступицы, а в качестве упора храповика, ограничивающего вращение дополнительной ведомой звездочки основного педального привода, может быть использована поверхность буртика этой же ступицы.

Для придания необходимой устойчивости горизонтального положения седла, шарнирно связанного с рычагом механизма зарядки накопителя энергии, оно может быть шарнирно связано с рамой самоката дополнительным рычагом, образующим одну из больших сторон параллелограмма.

На фиг. 1 изображен вид левой стороны самоката со снятой крышкой корпуса редуктора, для лучшего показа кинематической связи накопителя энергии с редуктором и с основным педальным приводом.

На фиг. 2 условно изображен разрез одной половины изображения узла основного педального привода, симметрично расположенной на оси шатунов.

На фиг. 3 изображен вид с правой стороны накопителя энергии, условно повернутого на 180^o, для лучшего показа ведущего зубчатого колеса накопителя энергии и расположение подпружиненных собачек механизма фиксации заведенной пружины.

На фиг. 4 изображен увеличенный вид с левой стороны накопителя энергии, для лучшего показа: работы подпружиненных собачек механизма зарядки накопителя энергии при микроимпульсах конца его рычага с седлом; конца внешнего витка пружины, жестко связанного с выступом валика оси барабана накопителя энергии.

На фиг. 5 изображен увеличенный вид по стрелке C /справа/ на основной педальный привод, для лучшего показа конструкции и его работы.

На фиг. 6 изображен увеличенный вид правой стороны накопителя энергии, для лучшего показа взаимосвязи его с редуктором и с основным педальным приводом.

Самокат Горлова содержит переднюю вилку 1 с рулем 2 и с передним колесом 3, заднюю вилку 4 с ведущим колесом 5, цепную вилку 6, соединенные рамой 7, седло 8 с возможностью свободного хода в вертикальном направлении, основной педальный привод, имеющий звездочку 9 и ведомую звездочку 10, расположенную концентрично с муфтой и ступицей ведущего колеса 5, цепь 11, накопитель 12 энергии, выполненный в виде барабана с заводной пружиной 13 и упругим разрезным кольцом 14, жестко связанным одним концом с концом внешнего витка пружины 13 и служащим для удержания и пробуксовки конца внешнего витка пружины при ее полном заводе, тем самым предохраняя от ее порыва. Другой конец пружины 13, а именно конец внутреннего витка 15 имеет отверстие, в которое входит в сцепление выступ 16 валика оси 17 барабана накопителя 12 энергии.

Механизм 18 зарядки накопителя 12 энергии и механизм 19 фиксации заведенной пружины 13, выполненные идентично друг другу, в виде диска, снабженного разными по длине подпружиненными собачками 20 с пружинами 21, взаимодействующими с храповым колесом 22 механизма 18 зарядки накопителя 12 энергии и с храповым колесом 23 механизма 19 фиксации заведенной пружины, установленные на концах оси 17 жестко, например, путем посадки на квадрат оси 17 квадратного отверстия храпового колеса 22 и 23 соответственно, только с той разницей между механизмами 18 и 19, что диск первого жестко связан, например, способом сварки с одним концом рычага 24, другой конец последнего увеличен за пределы периферии барабана накопителя 12 энергии и шарнирно связан с седлом 8, а другой конец рычага 25 механизма 19 фиксации заведенной пружины жестко связан с корпусом 26 редуктора 27 /поз. условно указана на колесо г промежуточного вала/.

Редуктор 27, состоящий, например, из трех валов, выходной вал 28 из которых имеет ведущую звездочку 29 и тормозной шкив 30, шестерня 31 первого вала 32 находится в сцеплении с ведущим зубчатым колесом 33 барабана накопителя 12 энергии и передает вращение через систему колес и шестерней /а-б-в-г-д/ дополнительной ведущей звездочке 29 /е/.

Для снижения скорости движения самоката или отключения механической энергии служит тормозной рычаг 34, шарнирно связанный с корпусом 26 редуктора, несущий на одном конце шарнирную связанную с ним тормозную колодку 35 и тягу 36, шарнирно связанную с ножной педалью тормоза /на черт. условно не указана/, а на другом конце рычага 34 имеется ручка 37 ручного управления, с помощью которой и фиксаторов 38 устанавливают положение "Пуск" или "Стоп".

Для передачи крутящего момента ведущей звездочки 29 выходного вала 28 на основной педальный привод, последний имеет дополнительную цепь 39 и дополнительную ведомую звездочку 40, установленную на втулке 41 ступицы 42 с возможностью свободного вращения в одном направлении и ограниченной, в другой, с помощью упирающейся подпружиненной собачки 43, шарнирно связанной с дополнительной ведомой звездочкой 40, в храповую поверхность буртика 44 ступицы 42, причем упомянутая ступица 42 в свою очередь установлена также с возможностью свободного вращения на телах 45 качения на оси 46 педальных шатунов, как от механической энергии, так и от мускульной энергии ног владельца, и снабжена двумя храповыми поверхностями, выполненными одна на буртике 44, взаимодействующей с собачкой 43, другая - на крышке 47 ступицы 42, взаимодействующей с собачкой 48 шарнирно связанной с шатуном 49 основного педального привода.

Работает самокат Горлова следующим образом.

Владелец самоката перед тем как ехать переводит тормозной рычаг 34 в положение "Стоп", а потом садится как обычно и едет с помощью мускульной энергии ног, не ощущая какой-либо большой нагрузки, кроме утяжеленного самоката, за счет дополнительного веса дополнительного привода и силы скольжения дополнительной ведомой звездочки 40, так как последняя не вращается - заторможена, а вращается втулка 41 вместе со ступицей 42, жестко связанные, например, резьбовым способом между собой, в этом случае собачка 43, перебирая зубья храповой поверхности буртика 44, свободно пропускает ступицу 42 во вращение относительно ведомой звездочки 40 на телах 45 качения с помощью, упирающейся подпружиненной собачки 48, шарнирно связанной с шатуном 49, вращающимся с помощью мускульной энергии ног владельца. При этом барабан накопителя 12 не вращается, а накапливается энергией, образующейся при движении самоката от импульсов амортизации седла 8, поступающих в вертикальном направлении от неровности дороги, которые изменяют угол α расположения рамы 7 относительно рычага 24 механизма 18 зарядки накопителя 12 энергии, удерживающего седло 8 с весом владельца, тем самым, с помощью собачек 20 с пружинами 21 механизм 18 зарядки накопителя 12 энергии постоянно подзаводит пружину 13, вращая храповик 22 по стрелке A, со скоростью, обратно пропорционально качеству дороги, т.е., чем хуже дорога, тем скорость подзаводки пружины 13 выше. И когда последняя полностью заведена, внешний ее виток с разрезным кольцом 14 срывается с места покоя, извлекая сигнал "Пуск", в этом момент владелец самоката переводит рычаг 34 в положение "Пуск" и необходимость применения мускульной энергии ног отпадает, но продолжает движение за счет вращения дополнительной ведомой звездочкой 40 с упирающейся собачкой 43 в храповую поверхность буртика 44 ступицы 42 с жестко связанной с ней, например, винтами 50 ведущей звездочкой 9, получаемой крутящий момент с помощью дополнительной цепи 39 от ведущей звездочки 29 выходного вала 28 редуктора 27 при использовании механической энергии пружины 13 накопителя 12 энергии.

При таких микроимпульсах, как например, при езде по хорошему асфальтовому покрытию дороги, амплитуда колебания рычага 24 механизма 18 зарядки накопителя 12 энергии от А до Б меньше, а потому скорость подзаводки пружины 13 закономерно ниже, но при необходимости владелец ее может повышать путем подкачивания седлом 8, т. е. слегка привставая на педалях и опускаясь с седлом 8, подобно как при амортизации по волнообразной дороге, тем самым ускоряет подзаводку пружины 13 и так периодически пополняет ее энергию, не применяя вращение основного педального привода мускульной энергией ног. Итак, при изменении положения рычага 24 от А до Б на угол -α обеспечивает самой высокой скоростью подзаводки пружины 13, а при изменении положения рычага 24 от А до Б на угол ± β /n (колич.собачек) и в этот момент микроимпульса одна из собачек 20 механизма 19 фиксации заведенной пружины, опустится во впадину зуба храпового колеса 23 и зафиксирует его от возврата в исходное положение при возврате рычага 24 механизма 13 зарядки накопителя 12 энергии в исходное положение от Б до А. И далее процесс повторяется, используя все микроимпульсы в пользу подзаводки пружины 13.

Для устойчивости горизонтального положения седла 8 он шарнирно связан с рамой 7 самоката дополнительным рычагом 51, образующим одну из больших сторон параллелограмма.

Ведущее колесо 33 барабана накопителя 12 энергии, введенное в сцепление с ведомой шестерней 31 /а/, установленной на первом валу 32, передает усилие пружины 13 на вращение дополнительной ведущей звездочки 29 /е/ и через дополнительную цепь 39 на дополнительную ведомую звездочку 40, установленной на основном педальном приводе, освобождая владельца от необходимости затраты мускульной энергии ног до полного расхода потенциальной энергии пружины 13, которая постоянно наполняется механизмом 18 зарядки накопителя 12 энергии, и тем самым увеличивая "пробег" самоката самокатом. Винт 52 служит для жесткого крепления крышки 47 с храповой поверхностью на ступице 42.

Экономическая эффективность от использования такого самоката составляет то, что он экономно расходует мускульную энергию ног владельца, даже при езде по хорошему покрытию дороги, а при плохом покрытии вообще освобождает от применения мускульной энергии ног владельца на пути большого расстояния.

Самокат относится к транспортным средствам, а именно к велосипедам. Самокат содержит переднюю с рулем и заднюю с седлом вилки, основной педальный привод, имеющий ведущую и ведомую звездочки, муфту свободного хода и связанный дополнительным приводом с ведущим колесом самоката накопитель энергии. Последний выполнен в виде барабана, имеет диаметр больше, чем его любое зубчатое колесо, и снабжен заводной пружиной в виде Архимедовой спирали, установленной на оси барабана накопителя энергии. Самокат снабжен идентичными механизмом зарядки накопителя энергии и механизмом фиксации заведенной пружины, каждый из которых снабжен подпружиненными собачками, взаимодействующими с храповым колесом, жестко связанным с осью барабана накопителя энергии. Один из концов рычага механизма зарядки накопителя энергии увеличен за пределы периферии барабана накопителя энергии и шарнирно связан с седлом, а один из концов механизма фиксации заведенной пружины жестко связан с корпусом редуктора. Основной педальный привод имеет дополнительную цепь и дополнительную ведомую звездочку, установленную на втулке основного педального привода с возможностью свободного вращения в одном направлении и ограниченном с помощью упирающейся в храповую поверхность буртика ступицы собачки - в другом. В результате использования снижаются затраты мускульной энергии ног. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Самокат, содержащий переднюю с рулем и заднюю с седлом вилки, соединенные рамой с цепной вилкой, основной педальный привод, имеющий ведущую и ведомую звездочки, муфту свободного хода и связанный дополнительным приводом с ведущим колесом самоката накопитель энергии, выполненный в виде барабана, отличающийся тем, что накопитель энергии имеет диаметр больше, чем его любое зубчатое колесо, и снабжен заводной пружиной в виде Архимедовой спирали, установленной на оси барабана накопителя энергии, упругим разрезным кольцом для удержания и пробуксовки конца пружины при ее полном заводе, идентичными механизмом зарядки накопителя энергии и механизмом фиксации заведенной пружины, каждый из которых снабжен подпружиненными собачками, взаимодействующими с храповым колесом, жестко связанным с осью барабана накопителя энергии, один из концов рычага механизма зарядки накопителя энергии увеличен за пределы периферии барабана накопителя энергии и шарнирно связан с седлом, а один из концов механизма фиксации заведенной пружины жестко связан с корпусом редуктора, выходной вал последнего имеет ведущую звездочку и тормозной шкив с тормозным элементом, связанным с рычагом тормоза для снижения скорости движения самоката или отключения механической энергии, для передачи крутящего момента ведущей звездочки выходного вала на основной педальный привод, последний имеет дополнительную цепь и дополнительную ведомую звездочку, установленную на втулке основного педального привода с возможностью свободного вращения в одном направлении и ограниченном с помощью упирающейся в храповую поверхность буртика ступицы собачки - в другом, причем ступица установлена на оси педальных шатунов с возможностью свободного вращения с помощью механической энергии в одном направлении и ограниченного при применении мускульной энергии ног владельца с помощью собачки, связанной с шатуном - в другом направлении. 2. Самокат по п. 1, отличающийся тем, что в качестве упора храповика, ограничивающего вращения ступицы основного педального привода, использована поверхность крышки этой же ступицы, а в качестве упора храповика, ограничивающего вращение дополнительной ведомой звездочки основного педального привода, использована поверхность буртика этой же ступицы. 3. Самокат по п.1, отличающийся тем, что для придания необходимой устойчивости горизонтального положения седла, шарнирно связанного с рычагом механизма зарядки накопителя энергии, оно шарнирно связано с рамой самоката дополнительным рычагом, образующим одну из больших сторон параллелограмма.