ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
TRANSPORT FACILITY

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано при проектировании тележек, инвалидных колясок, детских колясок, например для передвижения по ступеням и преодоления других профильных препятствий.
Актуальность решаемой задачи. Большинство людей с ограниченными возможностями живут в многоэтажных домах без лифтов и пандусов. Выйти из дома на улицу для них большая проблема. Сотни тысяч людей хотят иметь коляску, способную передвигаться по лестнице.
Известно транспортное средство (патент RU 2102957, A61G 5/06) для передвижения по ступеням, которое снабжено шаговым рабочим механизмом в виде двух пар опорных планок, которые одним концом закреплены на коленчатом валу, установленном на раме, а другим концом установлены с возможностью возвратно-поступательного движения в кулисах, жестко закрепленных также на раме, причем в планках установлены с возможностью вертикального перемещения подпружиненные стержни-зацепы.
Недостатки такого транспортного средства: сложность устройства в целом, содержащее большое количество вспомогательных деталей, отсюда недостаточная степень надежности работы механизмов шагания при движении по лестницам.
Наиболее близким техническим решением является транспортное средство (патент SU 1581312, A61G 5/02), содержащее раму, сиденье, ведущие и ведомые колеса, а также приспособление для передвижения по лестничным маршам, выполненное в виде установленных на ведущих колесах радиальных, подпружиненных телескопических штырей с фиксатором исходного положения и двух прикрепленных к раме и имеющих возможность перемещаться относительно плоскости, проходящей через точки опоры колес, полозовидных опор (лыж).
Недостатком такого транспортного средства при движении по ступеням является возможность соскакивания штырей на находящуюся ниже ступень в случае попадания наконечника штыря на край ступени, что нарушает плавность хода. Сложная конструкция ведущих колес: телескопические штыри, радиальные направляющие, пружины, фиксаторы. Невозможность автоматически перейти с режима передвижения по плоской поверхности на ступенчатую поверхность, необходимость времени на подготовку ведущих колес, т.е. выдвижение штырей, их фиксация.
Техническим результатом заявляемого технического решения является упрощение и повышение надежности устройства, возможность автоматически без подготовки перейти с режима передвижения по плоской поверхности на ступенчатую поверхность и наоборот, плавность перемещения устройства.
Технический результат достигается тем, что транспортное средство содержит раму, колеса, причем опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной и/или зигзагообразной, и/или торцевая сторона опорной круговой поверхности колеса снабжена штырями, ось колеса связана шарнирно со втулкой, расположенной внутри ступицы колеса, с возможностью вращения и с возможностью поворота продольной плоскости колеса относительно оси колеса на определенный угол в зависимости от места контакта опорной поверхности колеса с профилем препятствия (дороги).
Техническое решение представлено на чертежах:
Фиг.1 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (с волнообразным диском), вид сверху;
Фиг.2 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), вид спереди;
Фиг.3 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), вид сбоку;
Фиг.4 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), вид в изометрии;
Фиг.5 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), сечение;
Фиг.6 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), разнесенная сборка колеса;
Фиг.7 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), при наезде на препятствие, вид спереди с местным сечением;
Фиг.8 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), при движении по ступенькам, сечение по внутреннему углу ступеньки;
Фиг.9 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), при движении по ступенькам, сечение на вершине ступеньки;
Фиг.10 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), при движении по горизонтальной поверхности, вид спереди;
Фиг.11 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), при движении по горизонтальной поверхности, сечение, условно показано одно колесо;
Фиг.12 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), при движении по ступенькам, вид сбоку, условно показано одно колесо;
Фиг.13 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей), при движении по ступенькам, вид в изометрии, условно показано одно колесо;
Фиг.14 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (с волнообразным диском), вид сбоку, условно показано одно колесо;
Фиг.15 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (с волнообразным диском), условно показано одно колесо, вид спереди;
Фиг.16 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (с волнообразным диском), условно показано одно колесо, сечение;
Фиг.17 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (с волнообразным диском), при движении по горизонтальной поверхности, вид спереди;
Фиг.18 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (с волнообразным диском), при наезде на препятствие, вид спереди;
Фиг.19 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена зигзагообразной (с зигзагообразным диском), условно показано одно колесо, вид сбоку;
Фиг.20 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена зигзагообразной (с зигзагообразным диском), условно показано одно колесо, вид спереди;
Фиг.21 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена зигзагообразной (с зигзагообразным диском), условно показано одно колесо, в изометрии;
Фиг.22 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена зигзагообразной (с зигзагообразным диском), вид сверху;
Фиг.23 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена зигзагообразной (с зигзагообразным диском), вид спереди;
Фиг.24 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена зигзагообразной (с зигзагообразным диском), сечение, условно показано одно колесо;
Фиг.25 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей) с дополнительной опорной поверхностью в виде обода, движение по плоской горизонтальной поверхности, вид спереди;
Фиг.26 - транспортное средство, опорная круговая поверхность колеса выполнена волнообразной (со спицей) с дополнительной опорной поверхностью в виде обода, движение по ступенькам, вид спереди;
Фиг.27 - транспортное средство, опорная круговая поверхность снабжена штырями, расположенными с торцовой стороны обода, на вершине ступеньки, вид спереди;
Фиг.28 - транспортное средство, опорная круговая поверхность снабжена штырями, расположенными с торцовой стороны обода, на вершине ступеньки, вид сбоку, где:
1 - рама;
2 - колесо;
3 - опорная круговая поверхность;
4 - волнообразная опорная круговая поверхность;
5 - труба;
6 - ступица;
7 - спица;
8 - обод;
9 - волнообразный диск;
10 - зигзагообразная опорная круговая поверхность;
11 - зигзагообразный диск;
12 - штырь;
13 - торцевая сторона опорной круговой поверхности;
14 - резиновые протекторы;
15 - ось колеса;
16 - шарнир;
17 - втулка;
18 - место контакта опорной поверхности;
19 - препятствие;
20 - продольная ось;
21 - шайба;
22 - подшипник;
23 - внешняя обойма подшипника;
24 - внутренняя обойма подшипника;
25 - фланец с большим диаметром;
26 - фланец с малым диаметром;
27 - вертикаль;
28 - ступенька;
29 - лестница;
30 - впадина волнообразной и/или зигзагообразного профиля опорной поверхности;
31 - вершина ступеньки;
32 - вершина волнообразного и/или зигзагообразного профиля опорной поверхности;
33 - внутренний угол ступеньки;
34 - грунтозацеп.
Транспортное средство содержит раму 1 (фиг.1, 8-10, 17, 18, 22, 23, 25-27), колеса 2 (фиг.1-28). Опорная круговая поверхность 3 колеса 2 выполнена волнообразной 4 (фиг.1-18), например синусоидальной, и изготовлена из трубы 5 (фиг.2-11) алюминиевого сплава, например марки Д16, и связана со ступицей 6 спицами 7.
Опорная круговая поверхность 3 (фиг.25, 26) колеса 2 выполнена волнообразной 4, например синусоидальной, и изготовлена из трубы 5 алюминиевого сплава, например марки Д16, и связана со ступицей 6 спицами 7 и имеет дополнительную опорную поверхность в виде обода 8.
Опорная круговая поверхность 3 (фиг.14-18) колеса выполнена волнообразной 4, например синусоидальной, и изготовлена из алюминиевого сплава цельной с волнообразными дисками 9 со ступицей 6, например марки Д16.
Опорная круговая поверхность 3 (фиг.14-18) колеса 2 может быть выполнена зигзагообразной 10, например «П»-образными зигзагами, и изготовлена из алюминиевого сплава цельной с зигзагообразными дисками 11 со ступицей 6, например марки Д16.
Опорная круговая поверхность 3 (фиг.27-28) снабжена штырями 12, расположенными с торцовой стороны 13 обода 8 и имеющими шаг, равный шагу ступени.
Опорная круговая поверхность 3 (фиг.1-28) колеса 2 снабжена протекторами 14 из резинового материала.
Ось 15 (фиг.1, 7-11, 17, 18, 22, 23, 25, 27) колеса 2 связана шарнирно 16 (фиг.7-9, 11) со втулкой 17, расположенной внутри ступицы 6 колеса 2 с возможностью вращения и с возможностью поворота продольной вертикальной плоскости колеса 2 относительно оси 15 колеса 2 на определенный угол в зависимости от места контакта 18 (фиг.7-9, 12, 13, 18) опорной поверхности 3 колеса 2 с профилем препятствия 19 (фиг.7) (дороги). Шарнир 16 (фиг.7-9, 11) расположен внутри втулки 17 в форме сочлененного шарнира 16 с продольной осью 20 (фиг.3-6, 12-14, 16, 19, 21, 24) с шайбами 21, проходящей через среднюю продольную ось колеса 2. Колесо 2 (фиг.1-28) состоит из ступицы 6, подшипника 22 (фиг.5-9), установленного в ступицу 6 внешней обоймы 23 подшипника 22, втулки 17, установленной во внутреннюю обойму 24 подшипника 22, боковых фланцев с большим диаметром 25 и малым диаметром 26. Каждое колесо 2 может быть снабжено электромотором (не показан), расположенным непосредственно в ступице 6.
Работа устройства.
Движение транспортного средства по плоской горизонтальной плоскости. При этом продольная плоскость колеса 2 (фиг.11) относительно оси 15 колеса 2 составляет 90° ввиду того, что сила тяжести 27 транспортного средства приходится на продольную ось 20 шарнира 16, проходящего через среднюю продольную ось колеса 2, и направлена вертикально.
Движение транспортного средства по плоской наклонной плоскости. При этом продольная плоскость колеса 2 (фиг.7) относительно оси 15 колеса 2 составляет определенный угол ввиду того, что сила тяжести 27 транспортного средства приходится на продольную ось 20 шарнира 16, проходящего через среднюю продольную ось колеса 2, и направлена вертикально, что позволяет автоматически изменить плоскость колеса 2.
Движение транспортного средства по неровной дороге. При этом продольная плоскость колеса 2 (фиг.7, 18) относительно оси 15 колеса 2 меняет угол ввиду того, что сила тяжести 27 (фиг.7) транспортного средства приходится на продольную ось 20 шарнира 16, проходящего через среднюю продольную ось колеса 2, и направлена вертикально. Вокруг продольной оси 20, проходящей через среднюю продольную ось колеса 2, колесо 2 выполняет наклон при движении по неровной дороге, что позволяет автоматически изменить плоскость колеса 2.
Движение транспортного средства по ступенькам 28 (фиг.8, 9, 12, 13) лестницы 29. При этом продольная плоскость колеса 2 относительно оси 15 колеса 2 меняет угол ввиду того что сила тяжести 27 транспортного средства приходится на продольную ось 20 шарнира 16, проходящего через среднюю продольную ось колеса 2, и направлена вертикально, что позволяет автоматически изменить продольную плоскость колеса 2. При этом каждое колесо 2 опирается по меньшей мере в двух точках 18.
В зависимости от шага волнообразной 4 (фиг.8, 9, 12, 13) и/или зигзагообразной 10 опорной круговой поверхности 3 колеса 2 угол наклона колеса 2 может не меняться в процессе движения по лестнице 29, если шаг волнообразной опорной поверхности 4 колеса равен шагу ступеньки 28, при этом впадина 30 волнообразной и/или зигзагообразного профиля опорной поверхности 3 имеет контакт 18 с вершиной ступеньки 31, а вершина 32 волнообразной и/или зигзагообразного профиля опорной поверхности с внутренним углом 33 ступеньки.
Если шаг волнообразной 4 опорной круговой поверхности 3 колеса 2 два раза больше шага ступеньки 28, то продольная плоскость колеса 2 относительно оси 15 колеса 2 меняет угол в процессе движения по ступенькам 28, переваливаясь с боку на бок. При этом при спуске участие в процессе человека, сидящего в транспортном средстве, практически не требуется - при необходимости человек лишь притормаживает транспортное средство. Из-за волнообразного профиля 4 опорной поверхности 3 транспорт устойчиво движется по ступенькам, имея контакт по меньшей мере в двух точках 18. Для подъема транспортного средства при наличии электропривода, например электромотора (не показан), расположенном непосредственно в ступице 6, процесс подъема обеспечивает большую мобильность транспортного средства. Опорная круговая поверхность 3 (фиг.27, 28) снабжена штырями 12, расположенными с торцовой стороны 13 и имеющими шаг, равный шагу ступеньки 28. При этом торцевая сторона 13 опорной круговой поверхности 3 имеет контакт 18 с вершиной ступеньки 31, а штырь 12 имеет контакт 18 с внутренним углом 33 ступеньки 28.
Движение транспортного средства по бездорожью. При этом продольная плоскость колеса 2 (фиг.7) относительно оси 15 колеса 2 меняет угол ввиду того, что сила тяжести 27 транспортного средства приходится на продольную ось 20 шарнира 16, проходящего через среднюю продольную ось колеса 2, и направлена вертикально. Вокруг продольной оси 20, проходящей через среднюю продольную ось колеса 2, колесо 2 выполняет наклон при движении по бездорожью, что позволяет автоматически изменить продольную плоскость колеса 2. Опорная круговая поверхность 3 колеса 2, выполненная волнообразной и/или зигзагообразной, выполняет функцию грунтозацепа 34.
В отличие от прототипа в предложенном техническом решении опорная круговая поверхность 3 (фиг.1-18) колеса 2 выполнена волнообразной 4 и/или зигзагообразной 10 (фиг.14-18), что исключает специальные устройства для движения по ступеням 28 (фиг.8, 9, 12, 13) - упрощает конструкцию транспортного средства.
В отличие от прототипа в предложенном техническом решении каждое колесо 2 опирается по меньшей мере в двух точках 18 (фиг.7-9, 12, 13, 18), что повышает надежность при движении по ступеням 28 транспортного средства. В отличие от прототипа в предложенном техническом решении автоматически изменяется продольная плоскость колеса 2: сила тяжести 27 (фиг.7-10) транспортного средства приходится на продольную ось 20 шарнира 16 проходящего через среднюю продольную ось колеса 2, и направлена вертикально, что дает возможность автоматически без подготовки перейти с режима передвижения по плоской поверхности на ступенчатую поверхность и наоборот.
В отличие от прототипа в предложенном техническом решении впадина 30 (фиг.8, 9, 12, 13) волнообразной 4 и/или зигзагообразного 10 профиля опорной поверхности 3 имеет контакт 18 с вершиной ступеньки 31, а вершина 32 волнообразной 4 и/или зигзагообразного 10 профиля опорной поверхности с внутренним углом 33 ступеньки 28, что позволяет плавно перемещаться по ступенькам 28 транспортному средству.
Заявленное техническое решение имеет отличия от наиболее близких аналогов, соответственно, заявленное решение удовлетворяет условию патентоспособности изобретения «новизна».
Техническое решение явным образом не следует из уровня техники. Кроме того, в процессе патентного поиска не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного технического решения. Заявленное изобретение технически осуществимо, промышленно реализуемо на машиностроительных предприятии.
В связи с этим изобретение соответствует уровню патентоспособности и промышленно применимо.