ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ПРИВОДИМОЕ В ДВИЖЕНИЕ ВРУЧНУЮ Российский патент 2014 года по МПК B62M1/16 B62M3/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к приводимому в движение вручную транспортному средству. Точнее, изобретение относится к транспортному средству, движением которого управляют усилием рук.

Предшествующий уровень техники

К настоящему времени разработаны различные виды транспортных средств, которыми можно управлять усилием рук как для удовлетворения возрастающей потребности рынка в экологически чистых транспортных средствах, так и для удовлетворения потребностей людей с ограниченными возможностями нижних конечностей.

В патенте Великобритании 2379640 описано, например, транспортное средство для страдающих параличом нижних конечностей людей, которое имеет двойной руль велосипедного типа для управления вращением пары задних колес через коробку передач, содержащую кривошипно-шатунное соединение.

В патенте США 3895825 раскрыто двухколесное транспортное средство, в котором имеется руль велосипедного типа, сопряженный с осциллирующим шатуном, шарнирно установленным на трубчатую раму. Осцилляция шатуна вызывает вращение задних колес через коробку передач, в которой установлен кривошипно-шатунный механизм, и осуществляет рулевое управление передним колесом через соединительный рычаг.

В патентной заявке США 2006/0214387 раскрыто приводимое в движение вручную трехколесное транспортное средство, оснащенное осциллирующим рулем велосипедного типа, сопряженным с рамой транспортного средства через вертикальный соединительный рычаг, передающий возвратно-поступательное осциллирующее движение руля велосипедного типа на задние колеса через цепь. С помощью руля велосипедного типа также осуществляют рулевое управление передним колесом.

В патенте США 4925200 раскрыто приводимое в движение вручную трехколесное транспортное средство, с осциллирующим рулем велосипедного типа, передающим осциллирующее движение на задние колеса через пару цепей и соответствующие шестерни холостого хода. С помощью осциллирующего руля велосипедного типа также осуществляют рулевое управление передним колесом.

В патенте США 5713590 раскрыто четырехколесное транспортное средство с рулем велосипедного типа, установленным на осциллирующий шатун, который осуществляет и рулевое управление передними колесами (с помощью троса), и управление вращением задних колес через кривошипно-шатунное соединение. В патентной заявке IT-BS-2006000298 раскрыто приводимое в движение вручную транспортное средство, в котором передвижение осуществляется за счет осциллирующего движения шатуна, сопряженного с рамой транспортного средства, и снабженного установленным на нем рулем велосипедного типа для осуществления управления передним колесом.

Решения предшествующего уровня техники только частично отвечают все сильнее ощущаемой сегодня потребности в транспортных средствах, являющихся экологически чистых, комфортных, безопасных, легких, удобных и, прежде всего, управляемых с наименьшими возможными усилиями, так чтобы их могли использовать также и пожилые люди.

Таким образом, первой задачей изобретения является создание приводимого в движение вручную транспортного средства, которое требует меньших усилий управления, возможно, меньших, чем в транспортных средствах предшествующего уровня техники, для упрощения их эксплуатации.

Еще одной задачей изобретения является создание транспортного средства, надежного и простого в изготовлении, и требующего меньшего объема технического обслуживания, чем транспортные средства предшествующего уровня техники.

Дополнительной, но не последней задачей изобретения является создание транспортного средства вышеуказанного типа, которое может быть изготовлено при ограниченных затратах, и потому пригодного для широкомасштабного промышленного производства, что способствует распространению экологически чистых транспортных средств.

Раскрытие изобретения

Приведенные выше и другие задачи достигаются с помощью приводимого в движение вручную транспортного средства, как определено в формуле изобретения.

Согласно изобретению, предпочтительно благодаря использованию коробки передач, включающей в себя трансмиссионный вал, перпендикулярный ведущему валу и ведомому валу, и кинематически соединенный с ведущим валом и ведомым валом через соответствующие зубчатые передачи, потребность в энергии для привода транспортного средства уменьшается, и можно использовать передаточные отношения, которые не слишком отрицательно влияют на скорость движения и, следовательно, способствуют обеспечению плавного и непрерывного движения транспортного средства.

Согласно изобретению, благодаря использованию пары промежуточных валов, сопряженных с соответствующими устройствами свободного хода, еще более предпочтительной является возможность использования в полной мере возвратно-поступательного осциллирующего движения приводного шатуна и, следовательно, получения большей рабочей плавности с меньшими мышечными усилиями.

Согласно изобретению, благодаря расположению трансмиссионных устройств, предпочтительна возможность изготовления как наземных транспортных средств, так и водных транспортных средств при ограниченных расходах.

Краткое описание фигур

Некоторые варианты осуществления коробки передач согласно изобретению описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает вид в изометрии сверху конструкции транспортного средства согласно изобретению, в соответствии с первым вариантом осуществления,

фиг.2 - вид в изометрии сзади конструкции транспортного средства, показанной на фиг.1,

фиг.3 - вид в изометрии снизу конструкции транспортного средства, показанной на фиг.1,

фиг.4 - вид сбоку конструкции транспортного средства, показанной на фиг.1,

фиг.5 - вид в изометрии снизу конструкции транспортного средства, показанной на фиг.1, в соответствии с вариантом осуществления,

фиг.6 - вид в изометрии снизу конструкции транспортного средства согласно изобретению, в соответствии со вторым вариантом осуществления,

фиг.7 - вид в изометрии наземного транспортного средства, в котором реализована конструкция, показанная на фиг.5,

фиг.8 - вид в изометрии водного транспортного средства, в котором реализована конструкция, показанная на фиг.5.

Описание некоторых предпочтительных вариантов осуществления

На всех фигурах идентичные ссылочные позиции были использованы для обозначения идентичных или функционально эквивалентных компонентов.

Как видно из фиг.1-4, конструкция приводимого в движение вручную транспортного средства, в целом обозначенная ссылочной позицией 11, содержит раму 13, элемент 15 управления движением, сопряженный с рамой 13 и выполненный с возможностью осцилляции относительно рамы при нажимном действии руки водителя транспортного средства, узел 17, управляемый упомянутым элементом 15 управления, с целью преобразования возвратно-поступательного движения в круговое движение, а также коробку 19 передач для передачи движения от ведущего вала 21, сопряженного с упомянутым преобразующим узлом 17, на ведомый вал 23, сопряженный с движущим элементом, например, колесом или винтом, в зависимости от того, для наземного или водного транспортного средства соответственно применена конструкция 11.

Согласно изобретению, коробка 19 передач включает в себя, по меньшей мере, один трансмиссионный вал 25, перпендикулярный ведущему валу 21 и ведомому валу 23, и кинематически соединенный с ведущим валом 21 и ведомым валом 23 через зубчатые передачи 27 и 29.

Согласно изобретению, каждая упомянутая зубчатая передача 27 и 29 содержит соответствующее зубчатое колесо 31 и 33, закрепленное на ведущем валу 21 и ведомом валу 23, соответственно, а также соответствующую звездочку 36 и 37, закрепленную на трансмиссионном валу 25.

Предпочтительно, чтобы упомянутые зубчатые передачи 27 и 29 представляли собой конические зубчатые передачи.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, ведущий вал 21, ведомый вал 23 и трансмиссионный вал 25 сопряжены с рамой 13 посредством опор 30, оснащенных подшипниками, например, шариковыми подшипниками.

Согласно изобретению, элемент 15 управления движением содержит приводную штангу 35, имеющую проксимальный конец 35', сопряженный с рамой 13 через опору 37, шарнирно установленную на раму 13 так, чтобы осциллировать в плоскости, по существу, ортогональной ведущему валу 21.

Приводная штанга 35 также имеет дистальный конец 35", сопряженный с ручкой 39, которая в проиллюстрированном примере выполнена в виде руля велосипедного типа, который захватывают предпочтительно обеими руками, толкают вниз и тянут вверх с целью выполнения возвратно-поступательного осциллирующего движения.

Узел 17, преобразующий возвратно-поступательное движение в круговое движение, включает в себя кривошипно-шатунный механизм с шатуном 41 и кривошипом 43, способный преобразовывать возвратно-поступательное осциллирующее движение приводной штанги 35 во вращение ведущего вала 21.

Шатун 41 имеет малую головку 41', соединенную с приводной штангой 35, при этом кривошип 43 жестко соединен с ведущим валом 21.

Как видно при более подробном рассмотрении, малая головка 41' шатуна 41 шарнирно соединена с втулочной муфтой 45 для соединения со штангой 35, при этом муфта обеспечивает вращение штанги вокруг своей оси даже при осцилляции с целью осуществления управления транспортным средством, как будет понятно из последующего описания двух применений коробки передач.

Также в соответствии с проиллюстрированным примерным вариантом осуществления, кривошип 43, из которого эксцентрично простирается палец 43' кривошипа, размещен вблизи диска 47, закрепленного на ведущем валу 21. Шатун 41 имеет большую головку 41", шарнирно установленную на упомянутом пальце 43' кривошипа диска 47.

Сиденье 49 водителя сопряжено с рамой 13, предпочтительно противоположно элементу 15 управления движением.

На фиг.5 показан вариант осуществления конструкции 11 транспортного средства, описанной выше.

Согласно этому варианту осуществления, маховик 53 кинематически связан через ремень 51 с механизмом, образованным шатуном 41 и кривошипом 43. Маховик содержит дискообразный корпус с соответствующей массой, сопряженный с вращающимся валом 55, расположенным параллельно ведущему валу 21 и установленным на опоры 57, оснащенные подшипниками, например шариковыми подшипниками, и прикрепленные к раме 13.

Маховик 53 служит для того, чтобы сделать движение, приданное транспортному средству, более плавным и регулярным. Более конкретно, накопленная маховиком 53 инерция обеспечивает смягчение прерывистости движения, вызванного верхней и нижней мертвыми точками, через которые проходит приводная штанга 35 во время своего осциллирующего движения и на которых от водителя транспортного средства требуется инверсия движения.

На фиг.6 показан второй вариант осуществления изобретения, в котором конструкция 11 транспортного средства содержит первую и вторую коробки 19a и 19b передач, при этом каждая из них включает в себя соответствующий трансмиссионный вал 25а и 25b, перпендикулярный ведущему валу 21 и ведомому валу 23, и кинематически соединенный с ведущим валом 21 и ведомым валом 23 через зубчатые передачи 27а, 27b, 29а, 29b.

Согласно изобретению, каждая упомянутая зубчатая передача 27а, 27b, 29а, 29b содержит соответствующее зубчатое колесо 31а, 31b, 33а, 33b, закрепленное на ведущем валу 21 и ведомом валу 23 соответственно, а также соответствующую звездочку 36 и 27, закрепленную на трансмиссионном валу 25a и 25b.

Предпочтительно, что упомянутые зубчатые передачи 27а, 27b, 29а, 29b являются к тому же коническими зубчатыми передачами.

Согласно варианту осуществления изобретения, коробки 19a и 19b передач расположены с противоположных сторон механизма, образованного шатуном 41 и кривошипом 43.

Кроме того, соответствующее устройство 59 свободного хода предпочтительно вставлено между механизмом, образованным шатуном 41 и кривошипом 43, а также каждым трансмиссионным валом 25а и 25b, предпочтительно вблизи зубчатых передач 27а и 27b. Согласно варианту осуществления, вращение ведущего вала 21 будет, таким образом, ограничено примерно 180° и будет проходить поочередно в противоположных направлениях.

Благодаря устройствам 59 свободного хода, вращение ведущего вала 21 будет поочередно передаваться на трансмиссионные валы 25a и 25b, которые будут совершать один оборот на 360° в течение двух последовательных рабочих ходов шатуна 41 вниз или вверх.

Очевидно, что соединение зубчатых передач 27а, 27b, 29а, 29b представляет собой коническое соединение, образованное изнутри зубчатыми колесами 31а и 31b, при этом возвратно-поступательное движение кривошипа 43 преобразуется в непрерывное вращательное движение ведомого вала 23, осуществляемое в том же направлении.

Описанная в связи с этим вторым вариантом осуществления коробка передач является особенно предпочтительной тем, что она удивительным образом приводит к значительному сокращению усилий, необходимых для передвижения транспортного средства. Кроме того, оборудованное такой коробкой передач транспортное средство является особенно удобным и легким в управлении и может управляться также людьми не очень крепкого сложения.

Как и в первом варианте осуществления, конструкция транспортного средства, описанная в связи с этим вторым вариантом осуществления, также может быть предпочтительно оснащена маховиком, описанном со ссылкой на фиг.5.

На фиг.7 показано наземное транспортное средство 101, в котором реализована конструкция 11 транспортного средства, описанная со ссылкой на фиг.6.

Транспортное средство 101 имеет переднее колесо 103, вращательно и шарнирно установленное на вилку 105, и два параллельных задних колеса 107, закрепленных на концах ведомого вала 23 и имеющих, к примеру, больший диаметр, чем у переднего колеса 103. Кроме того, вилка 105 поворотно сопряжена с рамой 13, и может поворачиваться при повороте штанги 35, с которой она сопряжена посредством шарнирного соединения 107.

Сиденье 49 водителя транспортного средства прикреплено к задней раме 13, которая является, по существу, трапецеидальной.

На фиг.8 показано водное транспортное средство 201, в котором реализована коробка передач, описанная со ссылкой на фиг.6.

Транспортное средство 201 имеет соединительную штангу 203, сопряженную с приводной штангой 35 для передачи поворотного движения штанги 35 на непоказанное перо руля. Транспортное средство 201 дополнительно оснащено винтом 205, приводимым в действие вращением ведомого вала 23 через коробку передач, содержащую пару перпендикулярных валов 207 и 209, соединенных зубчатой передачей 201 и воспринимающих движение от ведомого вала 23 через зубчатую передачу 213.

Имеется сиденье 215 водителя транспортного средства, при этом сиденье сопряжено с надстройкой 217, закрепленной по центру рамы 13 конструкции 11 и расположенной перпендикулярно транспортному средству. Транспортное средство 201 дополнительно имеет корпус 219, окружающий раму 13 и относящийся, например, к типу, оснащенному надувными трубчатыми элементами 221.

Очевидно, что и в транспортном средстве 101, и в транспортном средстве 201 могут быть реализованы конструкции транспортного средства, также выполненные в соответствии с другими вариантами осуществления, в частности, первым вариантом осуществления, описанным со ссылкой на фиг.1-4.

Очевидно, что вышеизложенное описание приведено только в качестве неограничительного примера, и что возможны дополнительные изменения и модификации в пределах объема изобретения, определенного в нижеследующей формуле изобретения.

Транспортное средство, содержащее раму, элемент управления движением, сопряженный с рамой и выполненный с возможностью осцилляции относительно рамы, узел, управляемый упомянутым элементом управления, для преобразования возвратно-поступательного движения в круговое движение, а также коробку передач для передачи движения от ведущего вала, сопряженного с упомянутым преобразующим узлом, на ведомый вал, сопряженный с движущим элементом, при этом упомянутая коробка передач включает в себя, по меньшей мере, один трансмиссионный вал, перпендикулярный ведущему валу и ведомому валу, и кинематически соединенный с ведущим валом и ведомым валом через соответствующие зубчатые передачи. Элемент приспособлен для осцилляции за счет толкающего усилия рук водителя транспортного средства, осуществляемого таким образом, что упомянутое транспортное средство может приводиться в движение вручную, причем упомянутый узел, преобразующий возвратно-поступательное движение в круговое движение, включает в себя механизм с шатуном и кривошипом, способный преобразовывать возвратно-поступательное осциллирующее движение приводной штанги во вращение ведущего вала. Обеспечивается уменьшение усилия при управлении. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Транспортное средство, содержащее раму (13), элемент (15) управления движением, сопряженный с рамой (13) и выполненный с возможностью осцилляции относительно рамы, узел (17), управляемый упомянутым элементом (15) управления, для преобразования возвратно-поступательного движения в круговое движение, а также коробку (19) передач для передачи движения от ведущего вала (21), сопряженного с упомянутым преобразующим узлом, на ведомый вал (23), сопряженный с движущим элементом, при этом упомянутая коробка (19) передач включает в себя, по меньшей мере, один трансмиссионный вал (25), перпендикулярный ведущему валу (21) и ведомому валу (23), и кинематически соединенный с ведущим валом (21) и ведомым валом (23) через соответствующие зубчатые передачи (27, 29), отличающееся тем, что упомянутый элемент (15) выполнен с возможностью осцилляции за счет толкающего усилия рук водителя транспортного средства, осуществляемого таким образом, что упомянутое транспортное средство может приводиться в движение вручную, причем упомянутый узел (17), преобразующий возвратно-поступательное движение в круговое движение, включает в себя механизм с шатуном (41) и кривошипом (43), способный преобразовывать возвратно-поступательное осциллирующее движение приводной штанги (35) во вращение ведущего вала (21).

2. Транспортное средство по п.1, в котором каждая упомянутая зубчатая передача (27, 29) содержит соответствующее зубчатое колесо (31, 33), закрепленное на ведущем валу (21) и ведомом валу (23), соответственно, а также соответствующую звездочку (36, 37), закрепленную на трансмиссионном валу (25).

3. Транспортное средство по п.1 или 2, в котором элемент (15) управления движением содержит приводную штангу (35), имеющую проксимальный конец (35'), сопряженный с рамой (13) через опору (37), шарнирно установленную на раме (13) с возможностью осцилляции в плоскости, по существу, ортогональной ведущему валу (21).

4. Транспортное средство по п.3, в котором приводная штанга (35) имеет дистальный конец (35") с ручкой (39), выполненной в виде руля велосипедного типа.

5. Транспортное средство по п.1, в котором узел (17), преобразующий возвратно-поступательное движение в круговое движение, включает в себя маховик (53), служащий для более плавного и регулярного движения транспортного средства.

6. Транспортное средство по п.1, в котором имеются первая и вторая коробки (19а, 19b) передач, при этом каждая включает в себя соответствующий трансмиссионный вал (25а, 25b), перпендикулярный ведущему валу (21) и ведомому валу (23), и кинематически соединенный с ведущим валом (21) и ведомым валом (23) через зубчатые передачи (27а, 27b, 29a, 29b).

7. Транспортное средство по п.6, в котором упомянутые коробки передач (19а, 19b) расположены с противоположных сторон кривошипно-шатунного механизма (41, 43).

8. Транспортное средство по п.6 или 7, в котором между кривошипно-шатунным механизмом (41, 43) и каждым трансмиссионным валом (25а, 25b) вставлено соответствующее устройство (59) свободного хода.

9. Транспортное средство по п.1, являющееся наземным транспортным средством, оснащенным колесами, и в котором упомянутый движущий элемент представляет собой колесо или винт, соответственно.

10. Транспортное средство по п.1, являющееся водным транспортным средством, оснащенным корпусом, и в котором упомянутый движущий элемент представляет собой винт.