Транспортное средство Советский патент 1988 года по МПК B62M1/10 

Изобретение относится к транспортным средствам, приводимым в движение мускульной силой человека, в частности к конструкциям складных веломобилей, снабженных устройством для накопления энергии торможения и отдачи

; ее в начале движения. Веломобиль может быть использован как индивидуальное транспортное средство для бытовых целей, а также для обслужива,ния производственных нужд в любой области народного хозяйства.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей.

На фиг. показан веломобиль с опу- Iценным сиденьем, вид сбоку; на фиг.2 1 схема педального привода переднего колеса; на фиг.З - схема устройства изменения углового положения задней вилки относительно рамы в горизонтальной плоскости; на фиг.4 - то же в вертикальной плоскости по оси веломобиля; на фиг.З - веломобиль с поднятым сиденьем; на фиг.6 - график зависимости тормозного (или приводного) момента М заднего колеса от числа оборотов колеса п или от пути торможения (разгона) L.

:. Веломобиль содержит U-образную ра- Iму 1, на которой установлены рулевая I колонка 2, стойка 3, передняя вилка |4 с колесом 5 и педальным приводом 6, ;задняя вилка 7, несущая колесо 8, I устройство 9 изменения углового поло- iжения между рамой и задней вилкой. ; На раме 1 установлено сиденье 10 с кабиной 11, имеющей в задней части грузовой отсек 12. В колонке 2 установлен рулевой вал 13, соединяющий руль 14 с передней вилкой 4. Задняя вилка 7 соединена с рамой 1 шарнирно посредством оси 15 (фиг.З) и подпружинена к ней телескопическим амортизатором 16 (фиг.4). Нижний конец амор тизатора 16 установлен в вилке 7 на оси 17 (фиг.З), а верхний конец снабжен роликом 18 (фиг.4) и опирается на стойку 3.

Привод 6 содержит вал 19 (фиг.2), установленный в подшипниках 20 вилки 4. На валу 19 закреплены педальные рычаги 21, ведущая звездочка 22, переднее колесо 5 с муфтой 23 свободного хода и ведомая звездочка 24. В верхней части вилки 4 установлена каретка 25, на валу которой закреплены промежуточная звездочка 26 и блок 27

0

5

0

5

0

5

0

5

звездочек, снабженный управляемым переключателем 28 скоростей (фиг.1). Ведущая звездочка 22 кинематически связана со звездочкой 26 цепью 29, блок 27 звездочек через переключатель 28 скоростей связан с ведомой звездочкой 24 цепью 30.

Устройство 9 (фиг.З) включает установленный на оси 15 барабан 31, на котором жестко закреплены шестерня 32 и звездочка 33. С шестерней 32 зацепляется шестерня 34 с закрепленной на ней звездочкой 35. На оси заднего колеса 8 размещена фрикционная управляемая муфта 36, на стойке 3 - ролик 37 на оси 38, на раме 1 - свободно установленная управляемая собачка 39, входяп ая в зацепление с зубьями шестерни 32. Незамкнутая цепь 40 соединяет барабан 31 и верхний конец амортизатора 16, огибая ролик 37.Для создания плавной характеристики крутящего приводного момента на оси заднего колеса барабан 31 имеет шейку, выполненную с переменным радиусом в виде кулачка, причем место крепления цепи 40 на поверхности кулачка находится в точке наименьшего радиуса. Одна часть муфты установлена на оси 41 колеса 8 и несет на себе жестко закрепленную звездочку 42, которая цепью 43 соединена со звездочкой 33. Другая часть муфты 36 жестко закреплена на ступице колеса 8. Муфта 44 свободного хода заднего колеса вы- полнена совместно со звездочкой 45 и соединена цепью 46 со звездочкой 35. Включение в работу муфть: 36 и вывод из зацепления собачки 39 с шестерней 32 осуществляются поворотом рукоятки 47 (фиг.2) на руле 14 через гибкие тяговые тросики (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Водитель вращает педальные рычаги 21, движение через звездочку 22 (фиг,2) и цепь 29 передается на звездочку 26 каретки 25 и далее через одну из звездочек блока 27, цепь 30 на звездочку 24 муфты 23 свободного хода переднего колеса 5, так как звездочка 24-входит в зацепление со ступицей переднего приводного колеса, веломобиль движется.

После прекращения вращения педалями муфта 23 выходит из зацепления с колесом 5, которое продолжает свободное вращение при движении веломобиля по инерции.

Дпя изменения передаточного числа привода 6 переключателем 28 переставляют цепь 30 на звездочку блока 27 с другим числом зубьев.

Гравитационное торможение, сопровождаемое подъемом сиденья 10, осуществляется с помощью устройства 9 изменения углового положения между рамой 1 и задней вилкой 7. Для этого водитель поворотом одной из рукояток 47 на руле 14 включает в работу муфту 36. Происходит отбор крутящего момента заднего колеса веломобиля, который через звездочку 42, цепь 43, звездочку 33 передается на барабан 31. Последний, в направлении, указанном стрелкой (фиг,4), наматывает цепь 40 по спирали на шейку с переменным радиусом.

Цепь 40, укорачиваясь при намотке по длине, воздействует на ролик 37, поднимая его вверх вместе с подседельной частью рамы 1 и стойкой 3. Одновременно поднимается и конец вилки 7, связанный с рамой 1 осью 15. При этом ролик 18 верхнего конца амортизатора 16 прокатывается вниз по стойке 3 и упирается в ролик 37. Наматывание цепи 40 прекращается. Рама 1 и вилка 7 занимают крайнее угловое положение одна относительно другой, при котором сиденье 10 с водителем максимально приподнято (фиг.5).Веломобиль останавливается о

Скорость веломобиля, необходимую ДПЯ осуществления гравитационного торможения в предлагаемом устройстве, можно определить следующим образом.

Так как работа торможения А равна работе, затрачиваемой на подъем водителя с грузом вверх А,, т.е. АТ Ар, то при А Fy, L, получают значение

. AT- АП F . L m h, где Aj - работа, затраченная на тор можение веломобиля; А - работа, затраченная механизмом для подъема центра тяжести системы массой m на высоту h, равная потенциальной энергии, которую приобретает поднятая на высоту h масса т;

-сила инерции системы массой т, движуп1ейся с ускорением а, Рц -т . а;

-тормозной путь до полного останова системы;

-ускорение, равное

10

Vc.P t

V 2Г

0

5

где V - скорость движения системы; t - время подъема центра тяжести

системы на высоту. L 2L 5УГр V

отсюда ускорение равно

d --Исходная формула примет вид

т -- m . h

Откуда V |4L h. При числовых значениях h 0,5 м конструктивно для данного исполнения веломобиля L 5,5 м (тормозной путь велрсипе- да).

Скорость V веломобиля перед началом гравитационного торможения определяется выражением и

V Nl4-L-h 14 5,5 0,5

3,32 м/с 12 км/ч. Если учесть, что кроме сил инерции движения веломобиля на скорость

g действует сила инерции поднимаемого водителя и груза, сила сопротивления встречного воздуха, сила трения колес ,о дорогу и в трущихся парах механизма, то с учетом перечисленных факто0 ров скорость веломобиля, необходимая для осуществления гравитационного торможения, должна составить - 16-20 км что соответствует возможной средней скорости движения веломобиля в город5 ских условиях, где требуется частое торможение.

Во время гравитационного торможения можно зафиксировать поднимающееся сиденье 10 в любом промежуточном

0 Щ1К крайнем верхнем состоянии, обеспечив системе устойчивое положение, Для этого включается сцепление зубьев собачки 39 и шестерни 32 и выключается муфта 36. В таком положении

5 веломобиль находится в режиме велосипеда и может продолжать движение от привода 6, а торможение выполнять обычными колодочными тормозами (не показаны).

5

Накопленная при торможении механи- ческая энергия полностью сохраняется И рекуперируется или в начальный момент движения веломобиля, облегчая разгон, или во время движения, напри- Мер, при подъеме в гору.

Гравита1щонный разгон, сопровождаемый опусканием сиденья 10, осуществляется с помоп1ью устройства 9 изме- |нения взаимного углового положения Между рамой 1 и вилкой 7, ; С помощью поворотной рукоятки 47 через тяговый тросик выключается муф- |та. 36, выводятся из зацепления собач- 1ка 39 и шестерня 32. Опускаемая часть |веломобш1я с водителем своим весом |воздействует через раму 1 и ролик 37 fia цепь 40, которая сматывается с рейкой барабана 31, сообщая ему вращение, Совместно с .барабаном 31 вращается шестерня 32, пе- эедавая черегз шестерню 34 цепную передачу муфте 44 свободного хода, ко- горая входит в зацепление со ступицей колеса 8.

i Таким образом, заднему колесу при разгоне сообщается дополнительный кру тящий момент М в направлении Ьеломобиля, Рама 1 и вилка 7 занимают f cxoдпoe положение одна относительно другой, при котором сиденье 0 с водителем, а также грузовой отсек максимально опущены (фиг,1). Устройство 19 занимает крайнее нижнее устойчивое |положение (фиг.4). Звездочка 45 оста- Навливается, муфта 44 выходит из за- щепления с колесом 8. При режимах езды гравитационный |р.азгон - гравитационное торможение собачку 39. вьшодят из зацепления с шестерней 32 и фиксируют в этом положении . Незамкнутая цепь 40, один конец которой закреплен на барабане 41, в момент начала торможения расположена по направлению радиуса барабана, проходящего через точку крепления цепи. Такое расположение цепи 40 и крепление ее в точке минимального радиуса барабана 31 обеспечивают плавное начало торможения, так как цепь начинает по спирали намотку на иейку барабана. Эта конструктивная особенность позволяет получить к плавно

251276

возрастающую необходимую характеристику тормозного и приводного моментов на заднем колесе (фиг.6).

В начале торможения момент М равен нулю. На пути торможения длиной L 3,25 М тормозной момент возрастает до величины (,, равной 380кг см, к концу тормозного пути момент несQ колько снижается.

Во время разгона приводной момент на заднем колесе также возрастает плавно, снижаясь в конце разгона до нуля. Но так как радиус намотки цепи

5 40 на барабан 31 при разгоне уменьшается (от начала к концу разгона), то число оборотов колеса п в конце разгона имеет максимальное значение. Формула изобретения

Q 1. Транспортное средство, приводимое в действие мускульной силой человека, содержащее раму с установлен- ш.м на ней сиденьем, руль, колеса, закрепленные соответственно в. перед5 ней и задней вилках, педальный привод, размещенный на переднем колесе, рама в подседельной части ее соединена с задней вилкой, посредством шарнира, отличающееся тем,

0 что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено барабаном, установленным на оси шарни- ра, стойкой, закрепленной на раме, и амортизатором, верхний конец которого выполнен с возможностью перемещения по стойке и связан с барабаном гибкой тягой, а нижний конец шарнир- но закреплен на вилке заднего колеса, и зубчатой передачей, одна из звездочек которой жестко связана с барабаном и выполнена с возможностью фиксации ее в определенном положении, а другая звездочка связана цепью со звездочкой муфты свободного хода заднего колеса, на оси которого установ5 лена управляемая муфта свободного хода, кинетически связанная со звездочкой барабана.

2. Средство поп,1, о тличаю- 0 Щ,е е с я тем, что барабан выполнен с поверхностью переменного радиуса, причем гибкий элемент закреплен на барабане у поверхности наименьшего радиуса.

5

0

2J Ю„.41

LJ/2 P 5 7

О

33 353 37 11 6 ftf «5 f 32 I I . I I

Изобретение относится к транспортным средствам, приводимым в движение мускульной силой человека, в частности к конструкциям складных веломобилей, снабженным устройством для накопления энергии торможения и отдачи ее в начале движения. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей. В предлагаемом транспортном средстве использо- ванй устройство 9 изменения углового положения между рамой 1 и задней вилкой 7, связанное с фрикционной управляемой муфтой и муфтой свободного 28 г хода заднего колеса. Педальный привод 6 через муфту свободного хода сообщает движение переднему колесу. Возможность гравитационного торможения веломобиля осуществляется с помощью устройства 9 отбором крутящего момента заднего колеса через ijenHyro передачу на барабан. Последний при зтом наматывает на себя цепь по спирали. Наматываемая цепь поднимает вверх конец вилки 7, связанный с подседельной частью рамы 1. Рама 1 с сиденьем 10 и водителем также поднимаются. При этом кинетическая энер-- гия движения веломобиля переходит в потенциальную энергию поднятого центра масс системы. Накопленная потенциальная энергия при намотке гибкого элемента рекуперируется веломобилем при последующем разгоне во время работы педального привода как дополнительный источник энергии, стимулирующий быстрый разгон и сохраняющий мускульную силу водителя. 1 з.п. ф-лы 6 ил. .10 П У Г ЛОГ -/f (Л 4 ю ел to ч

efJue.S

Mfffr-c t) 00,

Раг. 6