Веломобиль Советский патент 1988 года по МПК B62M1/04 

Изобретение относится к транспортным средствам, приводимым в действие мускульной силой человека.

Цель изобретения - повьшение КПД, На фиг, I изображен веломобиль, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг, 3 - левая половина передаточного вала по фиг, 1, с вырезом 1/4 части; на фиг А принцип центробежно-храпового сцепления; на фиг, 5 - правая половина передаточного вала; на фиг, 6 - центробежно-хра повое сцеплен ие катушки с валом; на фиг, 7 - устройство правого ведущего конуса трансформаторного узла по фиг. 1, с вырезом 1/4 части; на фиг. 8 - устройство левого ведомого конуса; на фиг. 9 - боковое перекатывание соединительного троса по по- верхностям встречно-направленных ко- нусных пар и фиксация в желобчатых ;кольцевых углублениях, : На энергетическом трубчато-полом I валу I набраны со скользящей посадкой :легкие пластмассовые катушки 2, кон- тактирующие с глянцем вала капроновыми трубчатыми вставками (на фиг.З,

4,5, 7.и 8 вставки обозначены точечной штриховкой), В торцовые углубде- кия катущек вклеены стальные храповые обоймы 3 (фиг, 3-6) Из той же высококачественной стали изготовлены средечники 4 с внешншу1и центробеж- но-поворотными пластинчатыми упорами

5,Внутренними отверстиями сердечники соединены с валом либо запрессованы на стальные втулки; концевая по чертежу (фиг,3) левая втулка 6 и се- рединная 7 (фиг. 5 и ) имеют капро- новые вставки для скользящей посадки

а правая (фиг,5) прочно закреплена на валу. Конструкция катушек разборная. Отсюда в их серединных проточка закреплены внутренние витки возврат- ных ленточно-спиральных пружин 8, .Аналогичные концевые полукатушки 9 с такими же возвратными пружинами посажены скользящей посадкой на концевые втулки вала, С торца в полукатушки вклеены стальные диски с боковьгми храповыми зубьями 10. Будучи запресо занными в центровые отверстия сердечников, втулки другими концами соединены с тяговыми шкивами 11, несущими аналогичные храповики 12, Янергетич- 1&1Й узел в сборе установлен на трех подшипниках в поперечном цилиндре- пенале, состоящем из двух половин:

корпусной 13 и съемной 14 крышки. Внешние витки катушечных спиральных пружин соединены с корпусной половиной пенала, В отдельности каждый тяговый тросе, выполненный з виде шнура 15 (основой цанных гибких тяг могут служить синтетические смолы) закреплен концами в специальных отверстиях катушки и углублен в ее внешнеокружную винтовую канавку, а его середина закреплена в отверстии бобышки пластмассовой педали 16, которая несет залятник 17, опорные ролики 18 на вклеенной стальной оси и верхний загнутый носик J9 для удобства ввода в действие. Для возвратно- поступательного качания ножных педалей предусмотрена опорно-направляющая плоскость 20 с продольно-серединнь м ребром 21, препятствующим педалям цепляться одна за другую. Одновременно плоскость служит опорой под ноги в момент посадки-высадки людей и в качестве каркасно-кузовной связки. Передние угловые концы каждой опорной плоскости (Фиг.1) несут наклонные распорные ролики 22, в окружных желобах которых проходят дополнительные к ножным педалям фиксаторные шнуры 23 обратной намотки на катушечные канавки. Имея возможность установочного смещения, ролики одновременно служат и регулирующим механизмом натяжки шнуров. Под действием катушечных возвратных пружин педали в-нерабочем положении прижаты к крышке пенала, освобождая опорные плоскости для ног. Максимальное рабочее расстояние между крайне удаленной ножной педалью (фиг,2 и педалью, занимающей исходное положение около 60 см, но на этой протяженности действует любой участок, согласно росту седока и мьш1ечной потенции его ног. Такой широкий диапазон подстройки позволяет допускать без ущерба движению автономность блоков энергетического вала.

Рассчитанные на дополнительную мышечную энергию рук полукатушки не имеют дополнительных фиксаторных шнуров: для бокового зацепления со шкивами скповая смотка тяговых шнуров 24 с полукатушек происходит под углом с помощью опорно-направляющих роликов 25, о,беспечивающих осевое смещение. Через ряд других корректирующе- распоршлх роликов 26 (фиг,) шнуры

313

полукатушек в итоге подведены к ручным захватам 27, расположенным по обоим сторонам правого по чертежу сиденья.

С помощью клиноременных передач 28 вал и его втулки соединены посредством шкивов с широкодиапазонным трансформаторным узлом, механизмы которого держатся на стойках 29 корпу- са движителя, выполненного из дюрале- алюминиевого листа в виде бака-сиденья 30 с наклонной спинкой 31: передняя стенка бака при этом одновременно является корпусной половиной пенала. Швы корпуса выполнены сварными с целью образования в коробчатом сиденьи герметизированных объемов 32 под пневмонакопление. Основными деталями трансформаторного узла являют- ся тонкостенные пластмассовые конуса 33, установленные в стойках корпуса попарно встречно один другому, что определяет правьй и левый их ряд, Основания конусов закрыты пластмас- совыми крышками 34, из центра которых выступают вклеенные в них дюрале- алюминиевые оси 35: такие же оси выходят из вершин конусов. Наружная поверхность их состоит из кольцевых желобчатых канавок с дублированием краевых канавок свободными со скользящей посадкой на оси приставными

колесами 36, На концах осей закреплены шкивы 37 либо механизмы. Пристав- ное колесо в основании переднего конуса правого ряда (фиг,7) имеет внутреннюю планетарную передачу, где ось несет солнечную шестерню 38 и концевой подшипник 39, на котором установ- лено водило 40 с запрессованными в его диск осями сателлитов 41 и 42

(шестерни и водило изготовляются из стали). Коронную пластмассовую шес- .терню 43 обрамляет стальной ленточный тормоз 44, фиксируемый и управляемый захватом 45 поворотного рычага рекуперации 46, причем валом водила служит вал пневморекуператора 47, корпус которого закреплен на стойке крон- штейнами 48, Для работы рекуператора на положении пневмодбигателя с высоким КПД (без охлаждения расширением) в систему пневмопитания введен электронагреватель 49, Приставное колесо 50 и вершина левого по чертежу (фиг,1 ведомого конуса установлены на выходном валу генератора 51: вершина конуса, на подшипнике, а колесо заО

дрессовано на вал. Генератор закреплен в отверстии стойки с помощью кольцевого обжима 52, На оси генератора также установлена катушка ручно раскрутки 53 с внутренним храповым механизмом сцепления с осью и внешними винтовыми канавками под шнуровую намотку захвата 54 (возвратная пружина здесь проходит изнутри). Поверхности левой и правой пары встречно-направленных конусов соединены резиновым жгутом 55 круглого сечения имеющим внутренний корд (каждая пара объединена одним жгутом). На всех канавочно-передаточных положениях натяжение жгутов одинаково. Дпя стабилизации жгутов на одних и тех же передаточных отношениях конусных пар правого и левого рядов и для синхронного перекатывания их по желобчатым поверхностям применены подвижные роликовые толкатели-фиксаторы 56, Конструкция их идентична, проста. В сквозном пазу каждого челночного корпуса толкателя-фиксатора на осях установлены по два желобчатых колеса 57 на минимальном расстоянии одно от другого, В таком положении проходное отверстие для жгутов создается обращенными один к другому желобами. Фиксаторы соединены последовательно с учетом соответствия расстояния от центров проходных отверстий с расстоянием от одинаковых желобчато передаточных линий конусных пар: соединение шнуров 58, Шнур проходит от приводного катка 59 рычага скоростей 60 к опорному блоку 61, затем через отверстия в стойках подходит к блоку 62, причем свое направление от опорных блоков 62 и 61 шнур меняет четырежды с помощью дополнительных блочных опор (не показано). Такая кратность необходима для эффективного одновременного двухстороннего перемещения жгутов двумя парами толкателей- фиксаторов в моменты поворота рычага (для наглядности схема переключения передач на фиг, 1 несколько упрощена).

Концевые шкивы вторичных конусных пар соединены клиноременными передачами с полыми ступицами 63 ведущих маятниковых полуосей 64, для чего на ступицах сделаны кольцевые канавки 65, В полостях ступиц находятся концы наклонных кузовных кронштейнов- стоек, Эти концевые точки имеют внеш

нешаровое и внутри сферическое строение для качающихся подшипников полуосей (подшипники расположены в плоскости кольцевых канавок ступиц). Передние маятниковые полуоси проходят под криволинейным контуром педально- опорных плоскостей и опорной площад- Кой 66 переднего сиденья. С другого конца (при выходе из корпуса) полу- dcH связаны с корпусом через гори- фнтальные шнуровые распорки, околь- фвывающие в средней части натяжных ц|нуров, диаметр передних полуосей и желобчатые обоймы подшипников задних ведущих. Вал 67 гребного винта 68 установлен в уплотняющей втулке съем нЬй пластмассовой оболочки, представляющей внешний вид веломобиля.

В таком конструктивном варианте м шечно-аккумуляторньш двигатель снабжен добавочным приводом на греб- нфгй винт, показанном на фиг. 1 и 2. Of двойного шкива 69 вала гребного через изменяющие направление П1|)омежуточные колеса 70 подведены передаточные шнуры 71 к дополнитель- HbtM свободньпу шкивам 72, посаженным скользящей посадкой на концевые оси первичных конусов трансформаторного узла. При этом для сцепления посредством осевого смещения.дополннтель- Hbtx шкивов с основными, закрепленными на осях, те и другие снабжены вклеенными в торцы стальными дисками с храповыми зубьями (при выводе дополнительных шкивов из зацепления последние занимают положение, при котором лопасти винта самоустанавливаются в горизонтальное положение), Для непрерывного вращения винта на участке между шкивом гребного винта и правыми по фиг. 1 опорными колесами 70 шнур проходит скрестно.

Веломобиль работает следующим об- ра. зом.

Пяткой стопы согнутой ноги (или обоих ног вместе) седок цепляют нож- нуи педаль 16 (или обе ножные педали за верхний загнутый носик 19, наклоняет педаль и опускает стопу до упор в ;)апятник 17 педали. На этом исходном для рабочего толчка-хода положении 73 начинается перемещение педали мьш ечным усилием в переднее положение 74, В зависимости от длины ног и их мышечного строения седоком будут выбраны в этих пределах удобные места приложения силы в процессе эксплу

0

5

0

5

атации. Так как начало движения связано с большими тяговыми, усилиями, то при трогании с места веломобиля с данным двигателем может быть использована двойная сила одновременно давящих на педали ног.

Кинематика энергетического и трансформаторного узлов мышечного движителя следующая. Перекатываясь на опорных роликах 18 по опорно-направляющей плоскости 20, каждая ножная педаль 16, соединенная с катушкой 2 тяговым 15 и фиксаторным 28 шнурами, производит смотку-намотку катушки и ее поступательное вращение на валу 1, Зубьями внутренней храповой обоймы катушка сцепляется с сердечником 4 через промежуточные центробежно- поворотные упоры 5 (при начальном моменте происходит неполное сцепление с одним либо с двумя упорами, находящимися в данный момент ниже центра вала). Поскольку сердечники катушек прочно закреплены на валу или на его втулках 6 и 7, то вращение от них будет передано, валу и втулкам независимо (автономно). За один проход педали от исходного до крайне.вьщви- нутого положения происходит 2,5 ) оборота катушки, а значит и вала. При этих оборотах тяговьй шнур почти полностью сматывается сверху катушки (см. фиг, 1, правая крайняя педаль), а фиксаторньй, удерживающий педаль на рабочей линии, наматывается снизу на одну ее половину по тем же винтовым канавкам (отмечено точечным пунктиром). Будучи связанной со спираль-0 ной возвратной пружиной, каждая катушка на обратные 2,5 оборота заря- жаетсд пружиной энергией возврата (для ножных мышц это пружинное сопротивление неощутимо, а для легкой

5 пластмассовой педали - вполне достаточно). Обратный ход самодвижущихся педалей зависит от положений ног седока и не влияет на вращение вала и его втулок: это свидетельствует об

Q одностороннем рабочем ходе каждой ножной педали. При освобождении педалей от йог первые автоматически установятся в прижимное к крьппке 14 положение 75 (отмечено пунктиром).

Дополнительное использование мышечной энергии рук второго седока через захваты 27 может происходить совместно с ножной тягой или по желанию отдельно, причем рабочий ход

5

5

71

здесь тоже односторонний. Полукатушки 9 в начальный момент смотки, создающий натяжку тяговых шнуров, прижмутся в шкивам 1 и войдут с ними в храповое зацепление: дальнейшая силовая смотка будет вращать шкивы. Так как рабочий ход предлагается на усилие при распрямлении рук, то во время их сгибания и обратного враще- НИН полукатушек произойдет разъединение их со шкивами вала (его втулками). Повторные энергичные распрямления рук будут сопровождаться указанным тяговым сцеплением. По фиг.1 правые ножные педали седоков связаны с вращением вала, а левые - с вращением втулок вала (эти втулки с валом не связаны). Соответственно этому левый и серединный шкивы II энерге- тического узла будут вращать шкивы 37, а с ними первичный конус 33 левого парного ряда трансформаторного узла, а правый щкив 11 будет вращать шкив 37 и первичный конус 38 правого парного ряда. Эта тяговая независимость, распределенная по полуосям, обеспечит хорошее сцепление колес с дорожным покрытием, уменьшит износ протектора щин, улучшит управляе- мость, Перед началом движения педо- мобиля с мьш1ечным движителем рычаг скоростей 60 (фиг, и 2) и рычаг рекуперации 46 должны быть отведены в крайнее заднее положение в направлении спинки сиденья 31, При этом передаточные жгуты 53 перекатятся по поверхностям обоих пар конусов вправо на приставные колеса свободного хода, разъединив ведущие (первичные) конуса с ведомыми (вторичньгми). В этом нейтральном положении (на стояночной нейтральной) крутящий момент от педально-блочного энергетического узла на ведущие полуоси 64 будет в трансформаторном узле разобщен. Однако если с целью накопления пневмо- ,и электропотендиала на стоянке переместить рычаг рекуперации 46 в крайнее переднее положение и начать ра- ботать педалями, то суженная захватом 45 внутри приставного колеса 36 тормозная лента 44 застопорит коронную шестерню.43 и вращение осевой шестерни 38 конусом будет перемещать сателлиты 42 и водило 40 в окружном направлении, т.е, в итоге будет вращаться вал рекуператора. Поскольку приставное колесо первичного левого

Q д о 5 о g

5

О

конуса имеет односторонний свободный ход, то в данном направлении силового потока будет вращать генератор 51 (полный оборот вала рекуператора будет произведен тремя оборотами правого конуса с усилием, достаточным для сжатия воздуха 5-7 кГ, а одним оборотом левого конуса будет произведено четыре оборота вала генератора), Начало движения происходит перемещением рычага скоростей вперед, а рычага рекуперации назад. Натяжение шнура 58 и перемещение толкателей-фиксаторов 56 постепенно перекатывает жгуты 55 по поверхностям конусных пар влево. При достижении максимальной скорости жгуты перекатятся на левые приставные колеса (скоростную нейтральную), крутящий момент в конусных парах разобщится, а продолжающаяся - работа ножными педалями при перемещении рычага рекуперации вперед будет вырабатывать электро- и пневмопотен- циал указанным способом. Возобновление движения с запасенным пневмо- электрозарядом ; будет переводом ры чага скоростей несколько назад для схода жгутов с приставных колес на конусные поверхности, но рычаг рекуперации в этом случае остается в прежнем положении. Одновременно с некоторым передвижением рычага скоростей назад пневморекуператор переводится на положение пневмодвигателя, работающего от нагретого сжатого воздуха, пропущенного через нагреватель 49.

На нейтральном стояничном и нейтральном скоростном положениях может быть подключена ручная мьш1ечная энергия и ручная энергия раскрутки генератора с помощью катушки 53 шнуровой раскрутки ручным захватом. Такой же ручной раскруткой происходит питание габаритных и сигнальных ламп, а также осветительных фар во время движения в темноте.

- При торможении используется указанный рекуператорный эффект, проис- ХОДЯ1ЦИЙ на нейтральных с помощью приставных колес конусных пар. Но поскольку силовой поток в этом случае будет направлен в обратном порядке от полуосей (вторичные конуса обоих конусных пар здесь будут уже ведущими) , то соединительные жгуты 55 сходом с приставных колес соединят конусные пары и постепенным перекатыванием от плавного поворота рьиага

скоростей слева-направо будут быстро мягко тормозить движение, накапливая пневмопотенциап без участия мышечных движений, т.е. с мышечным отдыхом. Для экстренного торможения может быт подключен фрикционный стояночный тормоз 76, охватывающий фрикционным полукольцом обе ступени полуосей 63, 64. Конструкция привода фрикциона проста: это пружинный упор-шток с Верхним подлокотником, расположенным между сидениями (не показано). Такой же тормозной процесс применяется на уклонах, спусках (здесь мышцы могут получить достаточный отдых).

Поскольку устройство электронагревателя 49 и внутрикорпусная схема Пневморекуператора не раскрыты ; то Не приводится детального описания и их работы, цель их применения - накопление потенциала во время нерабочих (нетяговых ) режимах и использо- ание его на ускорение совместно с | ышечной энергией. Легкость, долго- вечность и бесшумность работы меха- Йизмов энергетического вала обусловлены их ненагруженностью (силовая нагрузка приходится на сблокированно состояние и воспринимается опорными подшипниками) и постоянной смазкой из полости вала через специальные отверстия в местах контакта.

Формула изобретения

1. Веломобиль, содержащий раму, два передних расположенных по бортам )амы поворотных управляемых от рулевого управления, два задних расположенных по бортам рамы ведущих колеса имеющих мускульный привод, включаю- в себя, установленные возвратно- поступательно педали, троссами свя- :)анные через обгонные муфты с передаточным механизмом, кинематически свя занным с ведущими задними колесами, и имеющим устройство управления, а также ручной привод на ведущие задние колеса, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ение КПД и расширения функциональных возможностей он снабжен пневморекуператором к генератором, а мускульный привод включает в себя для каждой пары педалей установленные свободно на по- перечно расположенном валу втулку со спиралевидньши канавками по концам,, в каждой из которых размещен трос, связанные с соответствующей пе5

0 5 0

5

о 5 Q g

далью спиральную пружину для возврата втулок в исходное положение, один конец которой закреплен на втулке между зонами расположения указанных канавок, а другой - на корпусе, обгонную храповую муфту, посредством которой указанные втулки связаны с установленными на упомянутом валу ведущим шкивом ременной передачи, ведомый шкив которой установлен на ведущем валу трансформатора момента, ведомый вал которого связан с ведущим задним колесом, трансформатор момента представляет собой два параллельно установленных вершинами в противоположные стороны полых конусных барабана с кольцевыми канавками, в которых размещен гибкий замкнутый элемент круглого сечения с opj-aHOM его перемещения, охватывающий барабаны, со стороны основания на валах барабанов расположены дополнительные колеса с кольцевыми канавками, причем дополнительное колесо ведущего барабана связано с осью пневморекупе- ратора через управляемый трехзвенный планетарный механизм с тормозом, а ручной привод на ведущее колесо представляет собой установленные с осевой подвижностью на поперечно расположенном валу втулки, через спиральные пружины связанные с корпусом и через управляемые кулачковые муфты с ведущими шкивами ременной передачи, а другое дополнительное к олесо связано с осью генератора.

2.Веломобиль по п.I, отличающий с я тем, что каждая педаль выполнена в виде пластины с замкнутым верхним передним краем и скобооб- разным запятником и имеет ролики для движения по направляющим имеющим фик- саторные элементы для троса и выполненные дугообразными для прохождения под ними полуосей управляемых передних колес.

3.Веломобиль по п,1, отличающийся тем, что корпус, в котором расположены на поперечном валу втулки, и корпус, в котором размещены трансформаторы момента, вы- полнень в виде сиденья водителя с наклонной плоскостью спинки, имеющей с тыльной стороны продольно расположенные стойки, в которых размещены барабаны трансформатора момента.

4.Велбмобиль по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что органы перемеn1399210 2

щения гибких замкнутых элементов ти рамы за ведущими колесами распело- трансформаторов момеита сообщены меж- жен гребной винт, на валу которого ду собой тяговым шнуром для обеспече- ния одинаковых передаточных отношет

расположен двухканавочный шкив, в канавках которого размещены тросы, другие концы которых размещены в канавках шкивов, расположенных на валах ведущего конусов с возможностью связи с этими далами.

НИИ.

5. Веломобиль поп,, о т л и - чающийся тем, что в задней части рамы за ведущими колесами распело- жен гребной винт, на валу которого

расположен двухканавочный шкив, в канавках которого размещены тросы, другие концы которых размещены в канавках шкивов, расположенных на валах ведущего конусов с возможностью связи с этими далами.

Изобретение относится к веломобилям, приводимым в действие мускульной силой человека. Цель изобретения - повышение КПД. Он имеет пневмо- рекуператор и генератор, а мускульный привод включает в себя для каждой пары педалей установленные свободно на поперечно расположенном валу втулку со спиралевидными канавками по концам, в каждой из которых размещен трос, связанные с соответствующей педалью спиральную пружину для возврата втулок в исходное положение, один конец которой закреплен на втулке между зонами расположения указанных канаво-к, а другой - на корпусе, обгонную храповую муфту, посредством которой указанные втулки связаны с установленным на упомянутом валу не- дущим шкивом ременной передачи, ведомый шкив, который установлен на ведущем валу трансформатора момента, ведомый вал которого связан с ведущим задним колесом. Трансформатор момента представляет собой два параллельно установленных вершинами в противоположные стороны полых конусных барабана с кольцевыми канавками, в которых размещен гибкий замкнутый элемент круглого сечения с органом его перемещения, охватывающий барабаны. Со стороны основания на валах барабанов расположены дополнительные колеса с кольцевыми канавкс1ми каждый, причем дополнительное колесо ведущего барабана связано с осью пневморе- куператора через управляемый трех- звенный планетарный механизм с .тормозом, а ручной привод на ведущее колесо представляет собой установленные с осевой подвижностью на поперечно расположенном валу втулки, через спиральные пружины связанные с корпусом и через управляемые кулачковые муфты - с ведущими шкивами ременной передачи, а другое дополнительное колесо связано с осью генератора. 4 з.п. ф-лы, 9 ил. с (Л

У}

60

2

74« 20

13 1S

26 61 2ff31

N

33 ff36ff7/7S 37

67

6В

-ч. к 5

J$

CM

Oi

сэ M

Cs} «N

7

23

/f 12 Ю 56 /4

28

23

.V4

ФигЛ

/4

Фиг. 7