Легковой веломобиль, приводимый в движение мускульной силой ног, спины, рук, весом водителя и груза

 

Веломобиль предназначен для передвижения, используя мускульную силу человека. Рычаги веломобиля выполнены с педальными платформами по всей длине для возможности перемещения по ней водителя. Они соединены с коромыслом через шатуны и задними концами через втулку - с осью задних ведущих колес и с планетарной передачей. В результате повышается КПД использования веломобиля. 12 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для приведения в действие транспортных средств мускульной силой человека, например веломобилям, велосипедам.

Известна конструкция велосипеда [1], имеющего переднее колесо, седло, правый и левый приводные рычаги с педалями на одном конце рычагов и устройство приведения в действие, выполненное в виде одной кинематической цепи, имеющей обгонные муфты, ведущие элементы которых соединены с приводными рычагами, а общий ведомый элемент обгонных муфт выполнен за одно целое с частью водила, на котором жестко закреплена ведущая шестерня и через нее, установленную на оси, жестко связанной с корпусом, соединена с корончатым зубчатым колесом, связанным с зубчатым трехвенцовым сателлитом, установленным на оси, закрепленной на водиле, при этом все венцы сателлита выполнены с возможностью зацепления с ведомыми шестернями передач крутящего момента и размещены на ведущей втулке, являющейся одновременно ведущим элементом обгонной муфты, ведомым элементом которой является ступица приводного колеса, причем в продольном пазу ведущей втулки расположен механизм вытяжной шпонки, соединенный с механизм переключения скоростей, установленным на руле транспортного средства.

Недостатки этой конструкции заключаются в том, что в этом изобретении предпринята попытка заменить тремя передачами естественную способность человека изменять в широком диапазоне количество оборотов, силу тяги и скорость; несоответствие заявленному количества оборотов при полном цикле педалирования; высокий касательно-осевой распор шестерен.

Наиболее близким к предлагаемому является веломобиль, содержащий ведущие и ведомые колеса, рулевое управление с упором для рук, упоры для ног, сиденье с рычажным механизмом преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное с приводом к ведущему колесу, отличающееся тем, что с целью повышения КПД путем бесступенчатого изменения крутящего момента при непрерывном вращении ведущих колес его привод выполнен в виде двух симметрично расположенных шарикоподшипниковых винтовых пар, связанных с полуосями ведущих колес, каждая из которых имеет многозаходную резьбу с двумя приводными гайками, на которых установлена каретка с возможностью ее осевого и вращательного перемещения относительно гаек [2].

Недостатком прототипа являются потеря до 50% КПД из-за диагонального разложения сил у рычагов на составляющие. Потери КПД из-за вращения, основанного на трении, каретки об ось ведущих колес. Постоянные качания головы водителя до 40%, что мешает обзору дороги и не является естественным для человека. Отсутствие заявленного бесступенчатого изменения крутящего момента.

Целью данного изобретения является: предельно полное использование веса водителя, груза и мускульной силы рук, ног, спины превращением их в тяговую силу в естественном для человека комплексе, доступном людям любой комплекции и возрастных изменений; изготовление по условиям заказчика привода с любым передаточным числом, повышенным КПД и прочностью механизма с распределением основного трения на детали, находящиеся в масляной ванне с принудительной подачей смазки; плавное изменение амплитуды вертикального возвратно-поступательного движения ног, связанные с изменением силы тяги при стабильной скорости машины для энергосбережения; полное снятие нагрузок с рамы и переднего колеса для повышения проходимости машины и исключения зарывания переднего колеса; исключение низкоэффективной зоны в активном цикле педалирования и создание чистой пары сил при передаче крутящего момента на ведущие колеса; компактная парковка и хранение.

Поставленная цель достигается полностью тем, что в легковом веломобиле, включающем переднее колесо, руль для его управления, раму с двумя задними ведущими колесами, расположенными жестко на одной оси, правый и левый приводные рычаги и привод отличаются от аналогов и прототипа тем, что рычаги выполнены по всей длине как педали, дающие водителю возможность перемещения по ним с целью плавного изменения амплитуды и скорости вертикального возвратно-поступательного движения ног, силы тяги, при стабильной скорости веломибля с воздействием через рычаги на зубья подвижной коронной шестерни, расположенной на оси колеса и одновременно являющейся корпусом передачи, приводимой в действие внутренними зубьями коронной шестерни и содержащей не имеющих закрепленных осей четыре сателлита, четыре промежуточных сателлита, ведомую солнечную шестерню, установленную на шлицах оси колес, работой привода в жидкой масляной ванне с принудительной подачей смазки, перевозкой бытового груза, закрепленного сзади на водителе не выше верха тазовых костей, что соответствует критерию "новизна".

На фиг. 1 представлен легковой веломобиль, общий вид; на фиг. 2 - передача привода на ведущую ось; на фиг. 3 - каркас педали-рычага; на фиг. 4 - соединение рычагов-педалей через шатуны с коромыслом и ограничителем хода; на фиг. 5 - взаимодействие коронной шестерни с собачкой и сателлитом; на фиг. 6 - схема взаимодействия тормозной колодки с осевой тормозной шайбой; на фиг. 7 - картер, вид спереди места вхождения рычагов и крепления рамы; на фиг. 8 - складывающийся узел руля; на фиг. 9 и 10 - эргономические схемы заявляемого изобретения; на фиг. 11 - схема передачи момента на колеса; на фиг. 12 - общий вид сбоку в сложенном парковочном положении.

Легковой веломобиль содержит переднее ведомое колесо 1, раму 2 с двумя задними ведущими колесами 3, расположенными жестко на одной оси 4, соединенной с рамой 2 через картер 5 сваркой, и подшипники-втулки 6, руль 7, ручной тормоз 8. Приводные рычаги 9 левый и правый, каждый из которых по всей длине имеет педальную платформу 10, в середине соединен шатуном 11 через коромысло 12 и задним концом через втулки соединен с осью задних колес 4. На заднем конце рычагов с заданным плечевым соотношением шарнирно крепятся четыре подпружиненные собачки 13, входящие в одностороннее зацепление с наружными косыми зубьями коронной шестерни 14, которая через втулку и вкладыши расположена на общей оси задних ведущих колес 4. Коронная шестерня 14 соединена внутренними прямыми зубьями с четырьмя сателлитами 15 через малую шестерню каждого сателлита. Сателлиты 15 большой шестерней через зубья соединены с четырьмя промежуточными сателлитами 16. Промежуточные сателлиты 16 соединены прямыми зубьями с солнечной шестерней 17, связанной с осью 4 шлицевым соединением. Привод закрыт картером 5, в который заливается смесь нигрола с солидолом до соприкосновения с сателлитом-шестерней 15. Все стеллиты по концам осей имеют подшипниковый шарик 18 и через шарики и зубья упираются и скользят в коронной шестерне 14, являющейся корпусом передачи. Собранный на боку узел передачи монтируется через смотровой люк 19 картера, по краям надеваются на ось 4 рычаги с педальными платформами 9 и с боков зажимаются посаженными на шплинты втулками 20. Картер 5 крепится на ось 4 через подшипники с сальниками. Между задними колесами и картером на оси 4 крепятся жестко тормозные шайбы 21, затягиваемые колодкой с накладкой 22, закрепленными на картере через тросик-тормоз 8. Передняя и боковые панели картера выполняются более прочными. Устойчивое вертикальное парковочное положение обеспечивается за счет закрепленных на картере надкрыльев 23. Руль крепится шарнирным болтом 24 и съемным болтом 25. Смотровой люк крепится через прокладки болтами в передней верхней половине картера.

Легковой веломобиль работает следующим образом.

Надевая на бедра пояс с сумкой, в которой находится бытовой груз, закрепленный сзади на водителе не выше верха тазовых костей, водитель включает его вес в свой собственный. Такое положение груза не вызывает заносов водителя при поворотах корпуса и обзоре дорожных условий. Вставая на передний конец педальной платформы 10 с вхождением в руль, водитель передает максимальную силу тяги, проигрывая в физиологической способности человека максимально быстро совершать вертикальные возвратно-поступательные движения ног из-за большой амплитуды и больших энергозатрат. Поэтому педалирование в передней части педалей соответствует началу движения и подъему в гору. На дорогах с небольшим уклоном водитель отходит назад, чему соответствует инерционное воздействие на него и длина платформ-педалей - 0,8 м. Находясь в конце педальной платформы водитель физиологически способен многократно скорость возвратно-поступательное движение, сохраняя амплитуду их движений полностью, что соответствует высокой скорости веломобиля, при этом проигрывая в прилагаемой силе из-за уменьшения длины приложения ее к рычагу. Эта сила тяги через подпружиненные одноходовые собачки 13 передается на наружные косые зубья коронной шестерни 14. Коронная шестерня 14 внутренними зубьями вращает четыре сателлита 15 через малую шестерню, а большой шестерней указанные сателлиты вращают четыре промежуточных сателлита 16, в свою очередь вращающих солнечную шестерню 17, вращающую через шлицы заднюю ось и жестко насажанные на нее колеса. Легковой веломобиль движется. Сателлиты 15 и 16 образуют заторможенное звено планетарной передачи исключая прокручивание собственным противоположным вращением. Вся передача, вращаясь вокруг задней оси, сателлитами коронной шестерни 15 захватывает в картере смазку и, поднимаясь, распространяет ее на все трущиеся части привода. Педали поднимают друг друга через шатуны 11 коромыслом 12 с ограничителем. Руль складывается в шарнире 24 путем вынимания болта 25.

Литература 1. Патент России N 2003573 C1, B 62 M 1/04, 1991.

2. Патент России N 1745609 A1, B 62 M 1/20, 1992.

Формула изобретения

Легковой веломобиль, содержащий переднее ведомое колесо, руль для его управления, раму с двумя задними ведущими колесами, расположенными жестко на одной оси, правый и левый приводные рычаги и привод, отличающийся тем, что каждый из приводных рычагов выполнен с педальной платформой по всей длине для возможности перемещения по ней водителя, соединен с коромыслом через соответствующий шатун и задним концом через первую втулку соединен с осью задних ведущих колес, при этом на оси задних ведущих колес через вторую втулку и вкладыши расположена подвижная коронная шестерня, являющаяся одновременно корпусом передачи и выполненная с наружными косыми зубьями и внутренними прямыми зубьями, которыми она соединена с четырьмя сателлитами через малую шестерню, а большой шестерней указанные сателлиты соединена через четыре промежуточных сателлита с солнечной шестерней, установленной на шлицах оси задних ведущих колес, на заднем конце рычагов закреплены подпружиненные собачки, входящие в одностороннее зацепление с наружными косыми зубьями коронной шестерни, оси всех сателлитов по концам осей имеют утопленные шарики, опирающиеся и скользящие в корпусе передачи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12