Конструктор развивающий привода ходовой части крупных моделей Российский патент 2024 года по МПК A63H33/04 A63H31/08 

Область техники

Заявляемое техническое решение относится к области конструкторов крупных моделей, предназначенных для развития у детей пространственного мышления и приобретения опыта создания функциональных конструкций и моделей.

Предшествующий уровень техники

Из патента SU222303, 1968, известно наличие в игрушках рукояток, в том числе съемных, а также ступиц с эластичными шинами и взаимно сцепленных зубчатых колес.

Из патента RU185302, 2018, известно игровое оборудование с носителем вооружения, содержащее корпус, гусеничную ходовую часть с индивидуальным силовым приводом каждой гусеницы.

Из патента RU197749, 2020, известен привод трехосной тележки действующей модели локомотива, выполненный в виде закрепленных на несущем корпусе шестерен (здесь и далее шестернями будут названы зубчатые колеса для упрощения терминологии), входящих в зацепление с шестернями колес (колесных пар).

Недостатком аналога RU197749 является размещение шестерни на оси колесной пары внутри корпуса. Это приводит к тому, что при эксплуатации модели локомотива во время наезда на препятствия шестерней она может повреждаться - зубья шестерни будут деформироваться или отламываться, что будет снижать срок полезного использования модели. Поэтому шестерни снизу закрыты частями корпуса. При движении по твердой поверхности, где неровности достают до шестерен, модель без корпуса испытывала бы вибрации ввиду наличия промежутков между вершинами зубьев, что способствует дискомфорту при движении и появлению шума. Выполнение привода одновременно на оба колеса на оси в случае конструктора крупных моделей ввиду необходимости расположения несущего корпуса над осью колесной пары повышает центр тяжести (снижает устойчивость) модели, а также увеличивает ширину модели ввиду наличия на оси колесной пары шестерни привода.

Указанный аналог RU197749 является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению. Поэтому он принят в качестве прототипа.

Раскрытие заявляемого технического решения

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение компактного привода ходовой части модели конструктора без необходимости защиты его корпусом.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является возможность приведения в движение непосредственно колеса. При этом отсутствует необходимость в размещении на оси колеса отдельно от него дополнительных элементов привода, что приводит к компактному выполнению привода.

Другим техническим результатом является повышение защищенности привода от деформации при наезде на препятствия.

Третьим техническим результатом является повышение плавности хода и отсутствие шума.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что конструктор развивающий привода ходовой части крупных моделей содержит по меньшей мере одно колесо, а также передаточные шестерни, выполненные с возможностью закрепления на корпусе модели. Отличается тем, что указанное по меньшей мере одно колесо выполнено в виде двух дисков, между которыми размещена шестерня, при этом диаметр дисков больше либо равен диаметру окружности, проходящей по вершинам зубьев этой шестерни колеса, передаточные шестерни выполнены с возможностью образования по меньшей мере одной зубчатой передачи на шестерню указанного по меньшей мере одного колеса.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленных технических результатов.

Ввиду того, что шестерня в колесе закреплена на дисках колеса, имеется возможность организовать привод ходовой части каждого колеса, в сущности, в одной плоскости с колесом, что снижает габариты привода и модели в целом.

Выполнение шестерни колеса не выходящей за габариты дисков позволяет обеспечить защищенность наименее прочных элементов шестерни - зубьев - от деформации, а также обеспечить плавность хода. Закрепление шестерни непосредственно на колесе снижает вероятность наезда зубьями шестерни колеса на препятствия по сравнению с отдельным размещением шестерни на оси колес - на препятствие наезжает диск колеса, защищая шестерню.

Малое расстояние между дисками колеса, достаточное только для зацепления их с передаточной шестерней, значительно снижает вероятность наезда зубьями шестерни колеса на препятствия по сравнению с отдельным размещением шестерни на оси колес или при размещении шестерни колеса соединенной только с одним диском (при отсутствии второго диска в колесе).

Ввиду того что зубья шестерни колеса не упираются в поверхность передвижения модели, не происходит ударов зубьев об эту поверхность при движении модели, обеспечивается плавность хода и отсутствие вибрации (шума).

В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.

Конструктор предпочтительно содержит два колеса, включающих диск с шестерней, как описано выше. При этом передаточные шестерни выполнены с возможностью образования двух независимых зубчатых передач на шестерни этих двух колес.

Шестерня колеса может быть выполнена заодно с одним или обоими дисками.

Шестерня колеса и диски могут быть выполнены сплошными или могут быть снабжены вырезами.

Конструктор может быть снабжен рукоятью для каждой упомянутой зубчатой передачи, выполненной с возможностью закрепления на боковой поверхности одной из передаточных шестерен либо непосредственно, либо через рычаг.

Конструктор может быть снабжен электродвигателем для каждой упомянутой зубчатой передачи, выполненным с возможностью вращения одной из передаточных шестерен.

Автором заявленного технического решения изготовлены образцы этого решения, испытания которых подтвердили достижение технических результатов.

Краткое описание чертежей

На фигуре показана схема использования конструктора привода ходовой части.

Варианты осуществления технического решения.

Конструктор развивающий привода ходовой части крупных моделей представляет собой по меньшей мере одно колесо (1), набор передаточных шестерен (2) и по меньшей мере одну рукоять (3). Указанные элементы конструктора могут быть выполнены из древесины, фанеры, пластика, металла или аналогичного материала с похожими свойствами.

Колесо (1) представляет собой диск (10), к которому закреплена шестерня (11). Диаметр диска (10) больше либо равен диаметру окружности, проходящей по вершинам зубьев шестерни (11) колеса. Предпочтительно колесо выполнять в виде двух дисков, между которыми размещена шестерня. Шестерня (11) может быть выполнена отдельной деталью, а может быть выполнена заодно с одним или обоими дисками (10). В последнем случае повышается прочность колеса и зубьев его шестерни. Диски (10) и шестерня (11) могут быть выполнены сплошными или содержать вырезы, например, как показано на фигуре. Наличие указанных вырезов позволяет снизить вес колеса. Колесо выполнено с возможностью закрепления на корпусе модели.

Передаточные шестерни (2) выполнены с возможностью закрепления на корпусе модели с образованием по меньшей мере одной зубчатой передачи, передающие вращательные движения на колесо (1), а именно на шестерню (11) колеса. Для относительно легких моделей для обеспечения удовлетворительной эксплуатации достаточно организовать одну зубчатую передачу на одно колесо. Сцепление других колес модели с поверхностью при этом является достаточным, чтобы вращение только одного колеса приводило к прямолинейному движению модели. Для более тяжелых моделей желательно организовать две независимые зубчатые передачи на два колеса - правое и левое колесо модели. Число зубьев z передаточных шестерен может быть от 6 до 156. Модуль зацепления m шестерен от 5 до 18 мм. Эти параметры предпочтительны для всех зубчатых колес.

Первая передаточная шестерня в зубчатой передаче снабжена средством приложения движущей силы, в качестве которого предпочтительно выступает рукоять (3). Таким средством может быть также электродвигатель. Указанная передаточная шестерня является ведущей.

Рукоять может быть непосредственно закреплена на боковой поверхности передаточной шестерни на некотором расстоянии от оси шестерни. Предпочтительно для обеспечения большего плеча приложения мускульной силы рукоять (3) закреплена на передаточной шестерне (2) через рычаг (4). Рычаг может представлять собой набор промежуточных элементов (41) и перекладину (42). Промежуточные элементы (41) рычага (4) выполнены величиной, не превышающей диаметр передаточной шестерни, к которой закрепляется рычаг (4), и обеспечивают дистанцию между этой шестерней и перекладиной (42). Один конец перекладины (42) вместе с промежуточными элементами (41) закреплен на передаточной шестерне. На другом конце перекладины (42) с возможностью свободного вращения закреплена рукоять (3).

Корпус модели представляет собой крупную конструкцию, внутри которой допустимо размещение детей. Корпус модели предпочтительно собран из элементов, представляющих собой бруски (5) из древесины, фанеры, пластика, металла или аналогичного материала с похожими свойствами с сечением, вписанным в квадрат со стороной от 20 до 60 мм. Далее в описании размер стороны квадрата, в который вписано поперечное сечение бруска, будет именоваться шириной или толщиной бруска. Предпочтительное сечение бруска - квадрат со скругленными углами. Сечение может иметь другую форму, например, форму восьмиугольника. Ребра брусков могут быть выполнены с фасками различной формы. Брусок имеет сквозные поперечные отверстия, расположенные нормально к плоскостям граней, на которые эти отверстия выходят. Отверстия имеют диаметр от 4,8 до 12,5 мм и расположены на расстоянии от 20 до 62 мм друг от друга. Расстояние между соседними отверстиями предпочтительно равно или немного больше толщины бруска. Отверстия могут выходить на одну пару параллельных граней бруска или на разные такие пары граней. Предпочтительно оси отверстий расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях с чередованием вдоль длины бруска - два соседних вдоль длины бруска отверстия расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Крайние по длине бруска отверстия расположены на расстоянии от 10 до 31 мм от торца бруска. Предпочтительно это расстояние соответствует половине толщины бруска. Диаметр отверстий соответствует диаметру соединительных элементов конструктора, в качестве которых используются болты с гайками.

Сквозное отверстие вблизи обеих граней бруска, на которые оно выходит, снабжено цилиндрическими углублениями диаметром, в 1,6-3,2 раза превышающим диаметр отверстия, и глубиной, равной от 0,6 до 1,8 диаметра отверстия. Углубления предназначены для размещения сменных втулок, предохраняющих края отверстий от деформаций. Дополнительным эффектом использования углублений является возможность реализации подшипников скольжения. Углубления также могут использоваться для размещения головок болтов и гаек соединительных элементов в случаях крепления брусков без значительных смещающих нагрузок, то есть без нагрузок, направленных вдоль поверхности соприкосновения брусков. К таким случаям относятся, например, крепления балок в качестве опорных элементов конструкций, воспринимающих вертикальную нагрузку, направленную перпендикулярно плоскости соприкосновения брусков.

Предпочтительный пример выполнения конструктора.

Шестерни выполнены из фанеры высокого качества толщиной 9 мм. Модуль зацепления m шестерен равен 9 мм. Набор шестерен включает шестерни с количеством зубьев z, равным 14, 28 и 42. Шестерни с числом зубьев 28 и 42 могут быть как передаточными шестернями, так и шестернями колес.

Диски выполнены из фанеры высокого качества толщиной 9 мм. Набор дисков включает диски с диаметрами, равными диаметрам шестерен по вершинам зубьев, а именно 270 мм и 396 мм.

Бруски для конструирования корпуса моделей выполнены из березовой древесины с квадратным сечением со стороной 31 мм и скруглением 4 мм. Сквозные отверстия в брусках имеют диаметр 8,2 мм. Углубления имеют диаметр 18,6 мм и глубину 5,5 мм. Расстояние между отверстиями 32 мм, расстояние от торцов до ближайшего отверстия 15,5 мм.

Сменные втулки выполнены из фанеры высокого качества толщиной 6 мм и 9 мм. Внешний диаметр втулок 18,4 мм, внутренний диаметр - 8,3 мм.

Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенным выше примером.

Порядок использования

Если корпус модели является сборным, например, из брусков (5), то предварительно собирают этот корпус, предусматривая места крепления колес и передаточных шестерен.

На корпусе модели устанавливают колеса (1). При необходимости каждое колесо собирают, закрепляя шестерню к диску, либо располагая шестерню между двух дисков.

Передаточные шестерни (2) закрепляют на корпусе модели с возможностью вращения так, чтобы они образовывали одну или две зубчатые передачи, каждая из которых заканчивается зацеплением последней передаточной шестерни с шестерней (11) колеса.

На первой (ведущей) передаточной шестерне каждой зубчатой передачи перед ее установкой на корпусе модели закрепляют рукоять (3) либо непосредственно, либо через рычаг (4).

Используя шестерни с разным числом зубьев, могут организовывать повышающую или понижающую передачи вращения от ведущей передаточной шестерни к последней шестерни зубчатой передачи.

Конструкцию зубчатых передач выбирают такой, чтобы рукояти удобно располагались в корпусе модели под правую и левую руки ребенка.

Промышленная применимость

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение в области развивающих конструкторов крупных моделей.

Решение относится к области конструкторов крупных моделей, предназначенных для развития у детей пространственного мышления и приобретения опыта создания функциональных конструкций и моделей. Обеспечивается возможность приведения в движение непосредственно колеса, компактность привода. Повышается защищенность привода от деформации при наезде на препятствия, плавность хода. Обеспечивается отсутствие шума при движении. Конструктор развивающий привода ходовой части крупных моделей содержит одно или более колес, представляющее собой диск с шестерней или два диска, между которыми размещена шестерня. При этом диаметр шестерни меньше диаметра диска (дисков). Также конструктор включает передаточные шестерни, закрепляемые на корпусе модели с образованием одной зубчатой передачи на шестерню колеса или нескольких независимых зубчатых передач. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Конструктор развивающий привода ходовой части крупных моделей, содержащий по меньшей мере одно колесо и передаточные шестерни, выполненные с возможностью закрепления на корпусе модели, отличающийся тем, что по меньшей мере одно колесо выполнено в виде двух дисков, между которыми размещена шестерня, при этом диаметр дисков больше либо равен диаметру окружности, проходящей по вершинам зубьев этой шестерни, передаточные шестерни выполнены с возможностью образования по меньшей мере одной зубчатой передачи на шестерню указанного по меньшей мере одного колеса.

2. Конструктор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит два упомянутых колеса, при этом передаточные шестерни выполнены с возможностью образования двух независимых зубчатых передач на шестерни этих двух колес.

3. Конструктор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что шестерня колеса выполнена заодно с одним или обоими дисками.

4. Конструктор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что шестерня колеса и диски выполнены сплошными.

5. Конструктор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что шестерня колеса и диски снабжены вырезами.

6. Конструктор по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что он снабжен рукоятью для каждой упомянутой зубчатой передачи, выполненной с возможностью закрепления на боковой поверхности одной из передаточных шестерен.

7. Конструктор по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что он снабжен рукоятью для каждой упомянутой зубчатой передачи, выполненной с возможностью закрепления на рычаге, закрепленном на боковой поверхности одной из передаточных шестерен.

8. Конструктор по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что он снабжен электродвигателем для каждой упомянутой зубчатой передачи, выполненным с возможностью вращения одной из передаточных шестерен.