Двухколёсное транспортное средство с колёсной формулой 2х2 Российский патент 2023 года по МПК B62K3/00 

Изобретение относится к области транспорта, а именно к двухколесным транспортным средствам с колесной формулой 2×2, в частности, к велосипедам, мотоциклам, мопедам, способным передвигаться по пересеченной местности и бездорожью.

Известно двухколесное транспортное средство в виде полноприводного велосипеда, состоящего из рамы с седлом, заднего приводного колеса и переднего поворотного колеса, поворот которого связан с рулем, каретки с шатунами и педалями с приводными шкивами, связанными с вращением шкива заднего колеса и с вращением шкива переднего колеса замкнутыми связями, например ремнями и роликами, по бокам обеих ветвей переднего ремня, при этом наклонная ось поворота вилки переднего колеса пересекает, если смотреть сбоку на велосипед, место пересечения покрышки переднего колеса с нижней ветвью зубчатого ремня, а обе ветви переднего зубчатого ремня перекручены в своей средней части роликами на четверть оборота, причем переднее колесо наклонено вбок так, что шкив встает в продольную плоскость поворота вилки, и проходящую через пятно контакта переднего колеса с дорогой. При этом, руль выполнен с выносом вперед, а вал вилки, связанный с выносом руля, прикреплен к вилке шарнирно, при этом вилка через шарнир, амортизатор и шарнир связана с выносом руля (RU, №2477239 С1, МПК В62К 3/00, В62М 9/16, В62К 21/20, В62К 25/16, В62М 23/00, В60К 17/35 (2006.01), опубл. 10.03. 2013 г. ).

Использование известного устройства не обеспечивает точное управление транспортным средством, поскольку управление передним колесом посредством руля осуществляется в зоне между приводным и ведомым шкивами переднего колеса замкнутыми связями в виде ремней и роликов по бокам обеих ветвей переднего ремня, что приводит к ограничению угла поворота переднего колеса и преждевременному износу ремня. Кроме того, сложное конструктивное выполнение элементов привода ограничивает использование устройства и создает неудобства при управлении.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является двухколесное транспортное средство с колесной формулой 2×2, содержащее раму, состоящую из передней секции с рулем и задней секции, связанных между собой вертикальной осью с возможностью относительного поворота вокруг ее оси вращения, совпадающей с центром качания шарнира равных угловых скоростей (ШРУС), закрепленного на передней и задней секциях рамы, силовой привод создания крутящего момента в виде двигателя, приводной вал которого взаимосвязан посредством цепной передачи с полуосью ШРУС, и посредством цепных или карданных передач с передним и задним ведущими колесами, установленными на передней и задней подвесках передней и задней секций рамы, при этом руль связан с задней секцией рамы рулевой тягой, а на передней секции рамы размещены сиденье и подножки (RU, №2782283 С1, МПК F16H 61/14 (2006.01), В62К 11/00 (2006.01), опубл. 25.10. 2022 г. ).

Эксплуатация известного транспортного средства в процессе его движения вызывает разбалансирование и малоустойчивость транспортного средства, что приводит к неточному и ненадежному управлению транспортным средством при езде в условиях бездорожья и пересеченной местности и характеризуется сложной конструкцией значительных габаритов и веса, а также неудобством в обслуживании.

Это обусловлено тем, что поворот транспортного средства осуществляется поворотом руля, связанного с задней секцией рамы рулевой тягой, обеспечивающего относительный поворот передней и задней секций вокруг оси вращения, причем величина радиуса поворота переднего колеса зависит от величины радиуса поворота заднего колеса. Передающий элемент управления в виде рулевой тяги на заднюю секцию усложняет управление и вызывает неудобства человеку, а также не обеспечивает необходимый угол поворота транспортного средства. Угол поворота задней секции, отвечающий за управление поворотом транспортного средства, ограничен в пределах 10-30°, поскольку задняя секция, расположенная под элементами конструкции передней секции с сиденьем, смещается за габариты передней секции, при повороте направо ШРУС упирается в подвеску задней секции, препятствуя повороту задней секции. Ограниченный угол поворота отрицательно влияет на безопасность управления и устойчивость транспортного средства при езде в условиях бездорожья и пересеченной местности.

Взаимосвязь передней и задней секций вертикальной осью приводит к воздействию на нее значительных изгибающих моментов, вызванных весом человека и элементов конструкции, ухудшая относительный поворот секций вокруг оси вращения и увеличивая износ оси. Это приводит к разбалансированию и нестабильному управлению транспортным средством, а также значительному воздействию на руль и руки человека. Размещение сиденья на передней секции приводит к тому, что основной вес, включая вес человека приходится на переднюю секцию, затрудняя управление ввиду несбалансированности весовых нагрузок на секции рамы и поворота задней секции рулевой тягой в противоположную сторону направления движения. Для поворота транспортного средства в нужную сторону требуется наличие дополнительных элементов, что усложняет конструкцию и вес транспортного средства, а также приводит к ненадежному управлению.

Транспортное средство характеризуется сложной конструкцией привода и значительной металлоемкостью ввиду того, что крутящий момент от двигателя передается на полуось ШРУС через двигательную цепную передачу. При этом, цепная передача, подвергаясь растяжению, приводит к нестабильному началу движения транспортного средства и износу оси.

Поскольку обе подножки расположены на передней секции рамы и служат в качестве опоры человека, ограничивая вовлечение естественных интуитивных движений человека в процессе движения транспортного средства, ухудшая балансирование и устойчивость транспортного средства.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования двухколесного транспортного средства с колесной формулой 2×2, в котором за счет конструктивных особенностей обеспечивается оптимальное распределение весовых нагрузок при вовлечении естественных интуитивных движений человека в процессе движения транспортного средства, улучшая балансирование и устойчивость транспортного средства, что приводит к точному и безопасному управлению при езде в условиях бездорожья и пересеченной местности при упрощении конструкции транспортного средства и улучшении удобства в обслуживании, а также снижении его габаритов и веса.

Поставленная задача решается тем, что двухколесное транспортное средство с колесной формулой 2×2, содержащее раму с сиденьем и подножками, выполненную в виде передней секции с рулем и задней секции, связанных между собой осью с возможностью относительного поворота вокруг ее оси вращения, совпадающей с центром качания шарнира равных угловых скоростей, закрепленного на передней и задней секциях рамы, силовой привод создания крутящего момента, приводной вал которого взаимосвязан с полуосью шарнира равных угловых скоростей и посредством цепных передач с передним и задним ведущими колесами, установленными на передней и задней подвесках, согласно изобретению ось установлена с наклоном в сторону заднего колеса под углом, равным 30-89° к поперечной оси шарнира равных угловых скоростей в вертикальной плоскости, приводной вал силового привода взаимосвязан с полуосью шарнира равных угловых скоростей жестким соединением, при этом сиденье размещено на задней секции рамы, а подножки расположены соответственно на передней и задней секциях рамы.

Целесообразно, чтобы цепные передачи переднего и заднего колес были снабжены натяжителями цепи с роликами, с расположением одного натяжителя на передней секции, а другого - на задней секции под ведомой звездочкой цепной передачи.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано транспортное средство с колесной формулой 2×2 в виде велосипеда, вид сбоку (справа); на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Велосипед содержит раму, состоящую из передней секции 1, на стержне 2 которой закреплен руль 3, и задней секции 4, связанных между собой осью 5 с возможностью относительного поворота вокруг ее оси вращения. При этом ось 5 установлена в рулевой колонке 6 передней секции 1, а задняя секция 4 посредством подседельного зажима 7 зафиксирована на оси 5, являющейся элементом задней секции. На оси 5 задней секции 4 посредством замка 8 закреплено сиденье в виде седла 9. На передней и задней секциях 1, 4 установлены передний и задний амортизаторы 10, 11, шарнирно соединенные с передней и задней подвесками 12 и 13.

Велосипед содержит силовой привод создания крутящего момента, представляющий собой установленный в закрепленных на передней и задней секциях 1 и 4 в вилках 14, 15 приводной вал 16 с закрепленными на нем приводными звездами 17, 18 и шатунами 19, 20 с подножками в виде педалей 21, 22.

Между вилками 14, 15 передней и задней секций 1 и 4 размещен ШРУС 23 так, что ось вращения оси 5 совпадает с центром качания ШРУС 23. Приводной вал 16 силового привода взаимосвязан с полуосью 24 ШРУС 23 жестким соединением посредством шлицевой втулки 25 и взаимосвязан цепными передачами 26, 27 с передним и задним колесами 28, 29 посредством ведомых звездочек 30, 31.

Ось 5 установлена с наклоном в сторону заднего колеса 29 под углом, равным 30-89° к поперечной оси ШРУС 23 в вертикальной плоскости.

Цепные передачи 26, 27 переднего и заднего колес 28, 29 снабжены натяжителями 32, 33 цепи с роликами, причем натяжитель 32 расположен на передней секции 1 над ведомой звездочкой 30 цепной передачи 26, а натяжитель 33 - на задней секции 4 под ведомой звездочкой 31 цепной передачи 27.

Устройство работает следующим образом.

Человек, расположившись на седле 9, закрепленном на оси 5 посредством замка 8, и держась руками за руль 3, воздействует силой мышц ног на педали 21, 22 приводя их во вращение. При этом, создаваемый крутящий момент передается посредством шатунов 19, 20 на приводной вал 16, установленный в вилках 14, 15 передней и задней секций 1 и 4.

Крутящий момент от приводного вала 16 передается на полуось 24 ШРУС 23, взаимосвязанную жестким соединением с приводным валом 16 посредством шлицевой втулки 25. Через приводные звезды 17, 18, посредством цепных передач 26, 27 крутящий момент передается на ведомые звездочки 30, 31, приводя во вращение переднее и заднее колеса 28, 29, установленные на передней и задней подвесках 12, 13.

Установленные на передней и задней секциях 1, 4 передний и задний амортизаторы 10, 11, шарнирно соединенные с передней и задней подвесками 12 и 13 удерживают подвески и колеса в заданном положении при движении велосипеда.

Поворот в необходимую сторону в процессе движения велосипеда осуществляется поворотом руля 3, закрепленного на стержне 2 передней секции 1. При этом передняя секция 1 с помощью рулевой колонки 6 поворачивается вокруг оси вращения оси 5 относительно задней секции 4, зафиксированной посредством подседельного зажима 7 на оси 5.

Совместно с передней секцией 1 поворачивается полуось 24 ШРУС 23, приводная звезда 17, шатун 19 с педалью 21. В управление велосипедом в процессе его движения вовлечены естественные интуитивные движения человека: руками с помощью руля 3 осуществляется поворот передней секции 1 в необходимую сторону, вес человека приходится в основном на заднюю секцию 4, находящиеся на педалях 21, 22 ноги человека интуитивно повторяют движение ног при ходьбе и удержание равновесия с разворотом стопы в сторону движения.

Расположение оси 5 под углом 30-89° к заднему колесу 29 обеспечивает высокое сцепление заднего колеса 29 с дорогой при плавном управлении передним колесом 28 из-за меньшей весовой нагрузки на переднюю секцию 1, что приводит к надежному балансированию и устойчивости транспортного средства.

В процессе движения велосипеда в условиях бездорожья и пересеченной местности при контакте переднего колеса 28 с препятствием или неровностями на дороге, возникающие вибрации поглощаются амортизаторами 10, 11, удерживающими переднюю и заднюю подвески 12, 13, незначительно воздействуя на установленную с наклоном ось 5, обеспечивая устойчивость велосипеда при смягчении управляемости и мягкости хода, что приводит к устойчивости велосипеда и способствует снижению утомляемости человека при длительной езде. Установка оси 5 с наклоном в сторону заднего колеса 29 под углом, равным 30-89° к поперечной оси ШРУС 23 в вертикальной плоскости обеспечивает улучшение балансирования и устойчивость велосипеда, что приводит к более точному и безопасному управлению при езде в условиях бездорожья и пересеченной местности.

При движении в условиях бездорожья, воздействующие на подвески 12 и 13 вибрации, вызывают их колебательные движения, приводящие к изменению длины ветвей цепных передач 26 и 27. При этом, под воздействием на соответствующие ветви цепных передач 26 и 27 роликов натяжителей 32 и 33, ветви цепных передач приводятся к исходному натяжению.

Взаимосвязь выходного вала силового привода 16 с полуосью 24 ШРУС 23 жестким соединением посредством шлицевой втулки 25 приводит к сокращению элементов передачи крутящего момента, снижая габариты и вес велосипеда.

Жесткое закрепление руля 3, связанного стержнем 2 с передней секцией рамы 1 обеспечивает возможность интуитивного управления велосипедом, увеличение угла поворота транспортного средства до 50° и снижение металлоемкости.

Размещение седла 9 на задней секции рамы 4 велосипеда приводит к оптимальному перераспределению весовых нагрузок (примерно 70% на заднюю секцию 4, 30% - на переднюю секцию 1) за счет того, что вес человека приходится на заднюю секцию 4, а управление передним колесом 28 осуществляется рулем 3 с пониженной нагрузкой на руль и руки человека. При этом переднее и заднее колеса 28, 29 участвует в движении транспортного средства, что приводит к более точному и безопасному управлению транспортным средством.

Расположение подножек в виде педалей 21, 22 соответственно на передней 1 и задней 4 секциях рамы обеспечивает возможность дополнительного вовлечения естественных интуитивных движений человека в процессе движения транспортного средства.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает оптимальное распределение весовых нагрузок при вовлечении естественных интуитивных движений человека в процессе движения транспортного средства, улучшая балансирование и устойчивость транспортного средства, что приводит к точному и безопасному управлению при езде в условиях бездорожья и пересеченной местности при упрощении конструкции транспортного средства и улучшении удобства в обслуживании, а также снижении его габаритов и веса.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двухколесным транспортным средствам с колесной формулой 2×2. Двухколесное транспортное средство содержит раму с сиденьем и подножками, силовой привод. Рама выполнена в виде передней секции с рулем и задней секции. Секции связаны между собой осью. Ось выполнена с возможностью поворота вокруг своей оси вращения, совпадающей с центром качания шарнира равных угловых скоростей. ШРУС закреплен на передней и задней секциях рамы. Приводной вал силового привода взаимосвязан с полуосью шарнира равных угловых скоростей и посредством цепных передач с передним и задним ведущими колесами. Достигается улучшение управляемости при езде в условиях бездорожья. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухколесное транспортное средство с колесной формулой 2×2, содержащее раму с сиденьем и подножками, выполненную в виде передней секции с рулем и задней секции, связанных между собой осью с возможностью относительного поворота вокруг ее оси вращения, совпадающей с центром качания шарнира равных угловых скоростей, закрепленного на передней и задней секциях рамы, силовой привод создания крутящего момента, приводной вал которого взаимосвязан с полуосью шарнира равных угловых скоростей и посредством цепных передач с передним и задним ведущими колесами, установленными на передней и задней подвесках, отличающееся тем, что ось установлена с наклоном в сторону заднего колеса под углом, равным 30-89°, к поперечной оси шарнира равных угловых скоростей в вертикальной плоскости, приводной вал силового привода взаимосвязан с полуосью шарнира равных угловых скоростей жестким соединением, при этом сиденье размещено на задней секции рамы, а подножки расположены соответственно на передней и задней секциях рамы.

2. Двухколесное транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что цепные передачи переднего и заднего колес снабжены натяжителями цепи с роликами, причем один натяжитель расположен на передней секции, а другой на задней секции.