Одноколесное транспортное средство

 

Использование: изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано для перемещения людей и грузов, преимущественно в условиях бездорожья. Сущность изобретения: заключается в выполнении внешней сферической оболочки сплошной с двумя боковыми сегментными срезами и кольцевыми направляющими на ее внутренней поверхности, при этом опорные катки, кронштейны которых закреплены на внешней поверхности кабины, опираются на кольцевые направляющие. Опорные катки выполнены с ребордами, снабжены тормозами и кинематически связаны с двигателем. Кабина, в которой размещаются люди, грузы, двигатель и запасы энергоносителя, снабжена телескопическими опорами и двумя перископическими системами. Система изменения направления движения содержит два расположенных соосно и горизонтально маховика, каждый из которых кинематически связан с двигателем и снабжен тормозом. 6 ил.

Изобретение относится к транспортной технике и может быть использовано для перемещения людей и грузов, преимущественно в условиях бездорожья.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является одноколесное транспортное средство, содержащее внешний обод и концентрически расположенную внутри него кабину, закрепленную на кронштейнах опорных приводных катков с ребордами и тормозными устройствами, установленных на кольцевых направляющих, размещенных на внутренней поверхности обода, силовую установку, расположенную в кабине и через силовую передачу связанную с приводными катками, механизм изменения направления движения транспортного средства и установленные на боковых наружных частях корпуса кабины телескопические опоры (заявка Франции N 2403220, кл. В 60 F 3/00, 1979 г.).

Известное одноколесное транспортное средство имеет ряд недостатков, главный из которых заключается в невозможности поворота одноколесного транспортного средства во время остановки. Кроме того, известное одноколесное транспортное средство обладает сравнительно низкой комфортабельностью, так как в нем отсутствуют средства для снижения раскачивания транспортного средства.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эксплуатационных качеств путем обеспечения возможности поворота одноколесного транспортного средства в требуемом направлении во время остановки и путем повышения комфортабельности за счет снижения раскачивания транспортного средства.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в одноколесном транспортном средстве, содержащем внешний обод и концентрически расположенную внутри него кабину, закрепленную на кронштейнах опорных приводных катков с ребордами и тормозными устройствами, установленных на кольцевых направляющих, размещенных на внутренней поверхности обода, силовую установку, расположенную в кабине и через силовую передачу, связанную с приводными катками, механизм изменения направления движения транспортного средства и установленные на боковых наружных частях корпуса кабины телескопические опоры, механизм изменения направления движения выполнен в виде двух установленных на корпусе кабины и расположенных соосно относительно друг другу горизонтальных маховиков, каждый из которых через силовую передачу связан с силовой установкой и снабжен тормозом, установленным на корпусе кабины для блокировки маховиков относительно корпуса кабины, причем силовые передачи, связывающие маховики с силовой установкой, выполнены с возможностью обеспечения вращения маховиков в разные стороны.

На фиг. 1 приведен разрез одноколесного транспортного средства в вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению движения; на фиг. 2 разрез одноколесного транспортного средства в вертикальной плоскости, совпадающий с направлением движения; на фиг. 3 вариант выполнения кинематических связей между двигателем и опорными катками и между двигателем и маховиками; на фиг. 4 вариант передачи вращения на маховики; на фиг. 5 вариант конструктивного выполнения тормозов опорных катков; на фиг. 6 вариант конструктивного выполнения реборд (кольцевых гребней) на опорных катках.

Одноколесное транспортное средство содержит (фиг. 1 и 2) внешний обод 1, выполненный в виде внешней сплошной сферической оболочки с двумя боковыми сегментными срезами и с кольцевыми направляющими 22 на ее внутренней поверхности. Опорные катки 3 опираются на кольцевые направляющие 2 и снабжены ребордами (кольцевыми гребнями), предотвращающими сход опорных катков 3 с кольцевых направляющих 2. Кронштейны 4 опорных катков 3 закреплены на внешней поверхности кабины 5, которая снабжена двумя перископическими системами 6 и телескопическими опорами 7. В нижней части кабины 5 расположены двигатель 8, запасы энергоносителя 9 и система изменения направления движения 10, содержащая первый маховик 11 и второй маховик 12, расположенные соосно и горизонтально. В кабине 5 размещены также грузовой отсек 13 и сидения 14 для экипажа и пассажиров. Входные люки расположены в боковых стенках кабины 5, прилегающих к боковым сегментным срезам внешней сферической оболочки 1. Кабина 5 должна быть сконструирована таким образом, чтобы ее центр тяжести при любых возможных вариантах загрузки был ниже геометрического центра внешней сферической оболочки 1. Расположенные в нижней части кабины 5 двигатель 8, запасы энергоносителя 9 и маховики 11 и 12 облегчают выполнение этого условия. Опорные катки 3 кинематически связаны с двигателем 8 и снабжены тормозами. Кинематические связи между маховиками и двигателем выполнены с возможностью вращения маховиков в разные стороны.

Один из возможных вариантов осуществления кинематических связей между двигателем 8 и опорными катками 3 и между двигателем 8 и маховиками 11 и 12 приведен на фиг. 3, где приняты следующие обозначения: 15, 16, 17, 18 сцепления; 19 раздаточная коробка; 20, 21, 22 коробки передач; 23 угловой редуктор; 24 реверсивный редуктор; 25 ось опорных катков 3. Кинематические связи между двигателем 8 и сцеплением 15, сцеплением 15 и раздаточной коробкой 19, раздаточной коробкой 19 и сцеплением 16, 17 и 18, сцеплением 16 и коробкой передач 20, сцеплением 17 и 18, сцеплением 16 и коробкой передач 20, сцеплением 17 и коробкой передач 21, сцеплением 18 и коробкой передач 22, коробкой передач 20 и угловым редуктором 23, коробкой передач 22 и реверсивным редуктором 24 могут быть выполнены, например, с помощью карданных валов.

Сцепления 15, 16, 17 и 18 предназначены для включения и выключения кинематических связей; раздаточная коробка 19 предназначена для передачи вращения с входного вала на три выходных вала; коробки передач 20, 21 и 22 предназначены для изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя 8 к опорным каткам 3 и маховикам 11 и 12 соответственно. Коробка передач 20, кроме того, обеспечивает при необходимости изменение направления вращения выходного вала на обратное, т.е. обеспечивает как передний, так и задний ход, угловой редуктор 23 предназначен для передачи вращения на ось 25, расположенную под прямым углом к входному валу углового редуктора 23, реверсивный редуктор 24 предназначен для изменения направления вращения.

Вращение выходного вала двигателя 8 через сцепление 15, первый выходной вал раздаточной коробки 19, сцепление 16, коробку передач 20 и угловой редуктор 23 передается на ось 25, на которой закреплены опорные катки 3. Вращение выходного вала двигателя 8 через сцепление 15, второй выходной вал раздаточной коробки 19, сцепление 17 и коробку передач 21 передается на первый маховик 11. Вращение выходного вала двигателя 8 через сцепление 15, третий выходной вал раздаточной коробки 19, сцепление 18, коробку передач 22 и реверсивный редуктор 24 передается на второй маховик 12.

Один из возможных вариантов передачи вращения на маховики 11 и 12, расположенные соосно, приведен на фиг. 4, где приняты следующие обозначения: 26 первый вал, 27 второй вал, 28, 29 угловые редукторы, 30, 31 ведущие конические шестерни, 32, 33 ведомые конические шестерни. Первый маховик 11 закреплен на первом валу 26, второй маховик 12 закреплен на втором валу 27. Второй вал 27 выполнен пустотелым. Первый 26 и второй 27 валы расположены соосно, т. е. первый вал 26 пропущен через полость второго вала 27. Угловой редуктор 28 содержит ведущую 30 и ведомую 32 конические шестерни, угловой редуктор 29 содержит ведущую 31 и ведомую 33 конические шестерни.

Ведущая шестерня 30 углового редуктора 28 кинематически связана с коробкой передач 21, например, с помощью карданного вала, ведомая шестерня 32 закреплена на первом валу 26. Ведущая шестерня 31 углового редуктора 29 кинематически связана с реверсивным редуктором 24, например, с помощью карданного вала, ведомая шестерня 33 закреплена на втором валу 27.

Если второй и третий выходные валы раздаточной коробки 19 вращаются в одну сторону, то маховики 11 и 12 вращаются в противоположные стороны вследствие наличия в кинематической связи между двигателем 8 и вторым маховиком 12 реверсивного редуктора 24. Если же раздаточная коробка 19 сконструирована таким образом, что ее второй и третий выходные валы вращаются в противоположные стороны, то реверсивный редуктор 24 не нужен. Кроме того, противоположность вращения маховиков 11 и 12 может быть также обеспечена выбором конструктивного исполнения коробок передачи 21 и 22 или угловых редукторов 28 и 29.

Один из возможных вариантов конструктивного исполнения тормозов опорных катков 3 приведен на фиг. 5. где приняты следующие обозначения: 34 тормозная педаль, 35, 36, 37 штоки, 38, 39, 40 поршни, 41, 42, 43 цилиндры, 44 тормозная магистраль, 45, 46 возвратные пружины, 47, 48 рычаги, 49, 50, 51, 52, 53 опорные пальцы, 54, 55 фрикционные накладки.

Тормозная педаль 34 закреплена с возможностью поворота на опорном пальце 49 и шарнирно связана со штоком 35, на котором закреплен поршень 38, находящийся внутри цилиндра 41. На штоке 36 закреплен поршень 39, находящийся в цилиндре 42, а на штоке 37 закреплен поршень 40, находящийся в цилиндре 43. Внутренняя полость цилиндра 41 связана с внутренними полостями цилиндров 42 и 43 тормозной магистралью 44. Внутри цилиндров 41, 42, 43 и тормозной магистрали 44 находится тормозная жидкость. Рычаги 47 и 48 закреплены с возможностью поворота на опорных пальцах 52 и 53 соответственно. Штоки 36 и 37 шарнирно связаны с рычагами 47 и 48 соответственно. Концы возвратной пружины 45 закреплены на рычаге 47 и опорном пальце 50, а концы возвратной пружины 46 закреплены на рычаге 48 и опорном пальце. На рычагах 47 и 48 закреплены фрикционные накладки 54 и 55 соответственно. Цилиндры 41, 42 и 43 и опорные пальцы 49, 50, 51, 52 жестко прикреплены к кабине 5, например, цилиндр 41 и опорный палец 49 внутри кабины 5 вблизи рабочего места водителя, а цилиндры 42, 43 и опорные пальцы 50, 51, 52, 53 снаружи кабины 5 вблизи кронштейна 4.

При нажатии на тормозную педаль 34 тормозная жидкость вытесняется из цилиндра 41 и поступает в цилиндры 42 и 43, при этом штоки 36 и 37 поворачивают рычаги 47 и 48 соответственно, в результате чего фрикционные накладки 54 и 55 прижимаются к опорному катку 3. При прекращении нажатия на тормозную педаль 34 возвратные пружины 45 и 46 возвращают рычаги 47, 48, штоки 36, 37 и поршни 39, 40 в исходное состояние, при этом тормозная жидкость перетекает из цилиндров 42 и 43 в цилиндр 41, в результате чего тормозная педаль 34 возвращается в исходное состояние. Аналогично могут быть выполнены тормоза маховиков 11 и 12.

Один из возможных вариантов конструктивного выполнения реборд (кольцевых гребней) на опорных катках приведен на фиг. 6, где принято следующее обозначение: 56 реборда. Для предотвращения схода опорных катков 3 с кольцевых направляющих 2 реборды 56 могут быть, например расположены следующим образом; на правых опорных катках 3 реборды 56 расположены слева, а на левых опорных катках 3 справа.

В зависимости от конкретных условий эксплуатации в качестве двигателя 8 может быть применен двигатель внутреннего сгорания (например, карбюраторный двигатель, дизель, роторный двигатель Ванкеля), двигатель Стирлинга либо электрический двигатель. В последнем случае в качестве энергоносителя будет использоваться аккумуляторная батарея.

Одноколесное транспортное средство работает следующим образом.

На стоянке одноколесное транспортное средство опирается на телескопические опоры 7. Наблюдение за окружающим пространством как на стоянке, так и при движении производится с помощью двух перископических систем 6. После запуска двигателя 8 включаются кинематические связи между двигателем 8 и маховиками 11 и 12 и осуществляется раскрутка маховиков 11 и 12 в разные стороны. В момент начала движения убираются телескопические опоры 7 и включаются кинематические связи между двигателем 8 и опорными катками 3. Торможение одноколесного транспортного средства осуществляется с помощью тормозов, которыми снабжены опорные катки 3.

Повороты одноколесного транспортного средства осуществляются следующим образом. Маховики 11 и 12 вращаются в разные стороны. Пусть первый маховик 11 вращается по часовой стрелке, а второй маховик 12 вращается против часовой стрелки. Поворот с большим радиусом, например, поворот вправо, осуществляется либо увеличением скорости вращения второго маховика 12, либо уменьшением скорости вращения первого маховика 11, либо одновременным увеличением скорости вращения второго маховика 12 и уменьшением скорости вращения первого маховика 11. Поворот с малым радиусом, например, поворот вправо, осуществляется либо торможением первого маховика 11, либо одновременным торможением первого маховика 11 и увеличением cкороcти вращения второго маховика 12.

Поворот одноколесного транспортного средства во время оcтановки оcущеcтвляет- cя cледующим образом. Пусть необходимо произвести поворот вправо, причем первый маховик 11 вращается по часовой стрелке, а второй маховик 12 вращается против часовой стрелки. После раскрутки маховиков 11 и 12 в момент поворота убираются телескопические опоры 7 и осуществляется либо торможение первого маховика 11, либо увеличение скорости второго маховика 12, либо одновременное торможение первого маховика 11 и увеличение скорости вращения второго маховика 12.

Поворот одноколесного транспортного средства вокруг вертикальной оси как во времени остановки, так и во время движения осуществляется путем передачи вращательного момента от маховиков 11 или 12 кабине 5 через тормоза; кабина 5, в свою очередь, передает вращательный момент на внешнюю сферическую оболочку 1.

За счет гироскопического эффекта, т.е. стремления вращающегося тела сохранить неизменным в пространстве направление оси вращения, уменьшается раскачивание транспортного средства.

Таким образом, маховики 11 и 12 выполняют две функции: повышают комфортабельность за счет снижения раскачивания и осуществляют поворот в требуемом направлении как во время остановки, так и во время движения.

Формула изобретения

ОДНОКОЛЕСНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, содержащее внешний обод и концентрически расположенную внутри него кабину,закрепленную на кронштейнах опорных приводных катков с ребордами и тормозными устройствами, установленных на кольцевых направляющих, размещенных на внутренней поверхности обода, силовую установку, расположенную в кабине и через силовую передачу связанную с приводными катками, механизм изменения направления движения транспортного средства и установленные на боковых наружных частях корпуса кабины телескопические опоры, отличающееся тем, что механизм изменения направления движения выполнен в виде двух установленных на корпусе кабины и расположенных соосно друг с другом горизонтальных маховиков, каждый из которых через силовую передачу связан с силовой установкой и снабжен тормозом, установленным на корпусе кабины для блокировки маховиков относительно корпуса кабины, причем силовые передачи, связывающие маховики с силовой установкой, выполнены с возможностью обеспечения вращения маховиков в разные стороны.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6