МОТОР-КОЛЕСО-СИЛОВОЙ АГРЕГАТ АТТРАКЦИОНА

Техническое решение относится к силовым агрегатам транспортных средств, предназначенных для детских развлечений, и может применяться в качестве привода аттракциона.
Из уровня техники известен ряд технических решений, относящихся к силовым агрегатам электромобилей. Например, известен электромобиль с маховичным аккумулятором энергии (RU 2672829 C1, МПК B60K 6/00, B60K 6/383, F16H 33/00, опубл. 19.11.2018), содержащий тяговый электрический двигатель, ведущие колеса машины, трансмиссию, связывающую тяговый электрический двигатель с ведущими колесами машины, планетарный дифференциал, состоящий из солнечной шестерни и центрального зубчатого колеса, а также водила с расположенным на нем сателлитом. Валы тягового электрического двигателя и трансмиссии соединены между собой с помощью редуктора, а маховик непосредственно соединен с солнечной шестерней планетарного дифференциала. Электромобиль дополнительно включает тормоз дифференциала, дополнительное сцепление, соединяющее планетарный дифференциал с маховиком, и тормоз, соединенный с валом тягового электрического двигателя.
Другим известным электромобилем является электромобиль (RU 2513888 C1, МПК B60L 11/12, F04C 2/00, опубл. 20.04.2014), включающий электродвигатель постоянного тока и гидромотор. Вал электродвигателя соединен с лопастным насосом. Гидромотор соединен с ведущим мостом электромобиля. Гидромотор содержит цилиндрический корпус. Корпус разделен внутренней перегородкой с центральным отверстием и уплотняющими элементами на две камеры. Камеры имеют впускные и выпускные штуцеры, закрытые соответственно передней и задней крышками. Внутрь корпуса вставлен общий вал. В каждой камере размещен ротор, установленный на валу. Каждый ротор содержит диски с центральными отверстиями. Каждый диск в камере прямого вращения имеет канал, выполненный в форме полуокружности прямоугольного сечения. Открытой частью каналы в дисках обеих камер направлены в сторону передней крышки. Каналы последующего диска в обеих камерах смещены относительно предыдущего диска на 90 градусов.
Недостатком известных силовых агрегатов является их низкая технологичность, связанная со сложностью конструкции, низкой надежностью и дороговизной, что не позволяет использовать их в аттракционах и детских развлечениях.
Также известен автомобиль для аттракциона В.Г. Савиновского (RU 2262973 C1, МПК A63G 25/00, опубл. 27.10.2005). Изобретение относится к самоходным вагонеткам в виде автомобилей, предназначенных для использования в аттракционах, в частности, со стальной трассой для катания. Автомобиль для аттракциона содержит работающий на сжатом воздухе двигатель и воздушные баллоны высокого давления. Воздушные баллоны высокого давления выполнены в виде решетки из стальных полых труб с окнами между ними, в которых смонтирован магнит из нескольких частей, число которых равно числу окон решетки.
Недостатком технического решения является возможность перемещения автомобиля лишь по специальной ферромагнитной площадке, что снижает привлекательность аттракциона для детей.
Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и выбранным в качестве прототипа признано безрельсовое транспортное средство аттракциона для катания DarkRide (RU 2591549 C2, МПК G09B 9/02, A63G 31/02 опубл. 20.07.2016). Движитель транспортного средства, который производит движения тангажа и крена, включает в себя нижнюю и верхнюю плиты. Поворотная муфта, имеющая верхний и нижний валы, проходящие от ее центра, соединена между верхней и нижней плитами. По меньшей мере два линейных привода соединены между плитами. Выдвижение и втягивание приводов поворачивает верхнюю плиту вокруг поворотной муфты относительно нижней плиты.
Недостатком известного транспортного средства и его движителя является низкая маневренность и проходимость, вследствие выполнения движущихся колес привода без возможности их поворота вокруг вертикальной оси, кроме того колеса не снабжены редукторами.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение проходимости транспортного средства.
Указанная задача решена тем, что мотор-колесо - силовой агрегат аттракциона содержит электродвигатель, выходной вал которого связан с входным валом планетарного редуктора, на выходном валу которого закреплено приводное колесо. Отличает силовой агрегат от известных аналогов то, что планетарный редуктор выполнен двухступенчатым, каждая из ступеней которого содержит неподвижный эпицикл, количество зубьев которого в четыре раза превышает количество зубьев солнечных шестерен; на входном валу редуктора установлена солнечная шестерня первой ступени, находящаяся в зацеплении с шестернями-сателлитами первой ступени, находящимися в зацеплении с эпициклом первой ступени и установленными на подшипниках, насаженных на оси, закрепленные в водиле первой ступени; водило первой ступени жестко соединено с солнечной шестерней второй ступени, находящейся в зацеплении с шестернями-сателлитами второй ступени, находящимися в зацеплении с эпициклом второй ступени и установленными на подшипниках, насаженных на оси, закрепленные в водиле второй ступени, соединенном с выходным валом.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью конструктивных признаков мотор-колеса, является повышение проходимости транспортного средства, за счет применения в силовом агрегате двухступенчатого планетарного редуктора, обеспечивающего повышение момента на выходном валу по сравнению с входным не менее чем в 25 раз.
Полезная модель поясняется чертежами, где фиг. 1 приведен вид мотора-колеса в изометрии со стороны электродвигателя; на фиг. 2 показана первая и вторая ступень редуктора собранных в пакет со скрытой правой частью электродвигателя и левой частью фланца-крышки редуктора в изометрии; на фигуре 3 - приведен вид мотора-колеса в изометрии со стороны выходного вала.
Силовой агрегат аттракциона устроен следующим образом.
Силовой агрегат в сборе состоит из электродвигателя 1 планетарного редуктора 2, закрепленного на кронштейне 3, имеющем верхнюю стойку и боковые ребра жесткости.
Корпус электродвигателя 1 со стороны входного вала имеет фланец 4 с шестью проушинами с отверстиями по периметру. Вал 5 электродвигателя 1 соединен с входным валом планетарного редуктора, на котором установлена солнечная шестерня 6 первой ступени.
Солнечная шестерня 6 находится в зацеплении с шестернями-сателлитами 7 первой ступени, находящимися в зацеплении с эпициклом 8 первой ступени и установленными на подшипниках 9, насаженных на оси 10, закрепленные в водиле 11 первой ступени.
Вторая ступень редуктора выполнена аналогично первой, при этом водило 11 первой ступени жестко соединено с солнечной шестерней второй ступени, находящейся в зацеплении с шестернями-сателлитами второй ступени, находящимися в зацеплении с эпициклом 12 второй ступени и установленными на подшипниках, насаженных на оси, закрепленные в водиле второй ступени, соединенном с выходным валом 13. На выходном валу редуктора дополнительно выполнен шпоночный паз 14 для закрепления на нем приводного колеса.
Корпус редуктора образован эпициклами 8 и 12 и прокладочными кольцами 15 и 16, установленными между упомянутыми эпициклами. При этом эпициклы и кольца соединены в виде пакета листовых пластин, на внешней поверхности которых выполнены шесть проушин с отверстиями для крепления мотор-колеса на кронштейне 3, расположенных равномерно вдоль окружности эпициклов 8, 12 и прокладочных колец 15, 16, совпадающих с проушинами фланца 4. Со стороны выходного вала корпус закрыт крышкой-фланцем 17 с центральной втулкой 18 надетой на выходной вал 13 редуктора. На внешней поверхности крышки-фланца 17 выполнены шесть проушин с отверстиями аналогично проушинам эпициклов и прокладочных колец.
Все детали редуктора могут быть выполнены из листовой стали путем резки на лазерном станке, оснащенном системой числового программного управления.
Электродвигатель мотора-колеса может представлять собой коллекторный электродвигатель постоянного тока, электрически соединенный силовым кабелем с блоком управления (на фигурах условно не показан), содержащим последовательно соединенные реле стартера, механическое или электронное реле-таймер, педальный ключ, предохранитель-автомат для защиты цепи от высоких токов, источник питания и ключ оператора. При этом в качестве источника питания силового агрегата служит кислотный-свинцовый аккумулятор напряжением 12 вольт, предохранитель-автомат выполнен с возможностью срабатывания по току, превышающему 12 ампер, а реле-стартер обеспечивает коммутацию тока до 50 ампер. Реле-стартер обеспечивает отсутствие большого обратного тока на аккумуляторе, а предохранитель-автомат защищает цепь от нештатных высоких токов.
В случае выполнения реле-таймера электронным оно может быть выполнено на основе восьмиразрядного микроконтроллера, содержащего микропроцессорное ядро, соединенное системной шиной с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM, универсальными восьмиразрядными двунаправленными портами ввода-вывода, а также периферийными устройствами, в частности шестнадцатиразрядными таймерами-счетчиками, позволяющими отсчитывать интервалы времени с высокой точностью. В этом случае к портам ввода-вывода могут быть подключены блок ввода данных, выполненный на основе кнопочной клавиатуры, и блок индикации, выполненный, например, на основе текстового LCD-дисплея. В качестве микроконтроллера может быть использована микросхема Atmel AVR ATMega128.
Силовой агрегат аттракциона работает следующим образом.
Предварительно два собранных силовых агрегата с приводными колесами закрепляют на кронштейнах 3, которые в свою очередь закрепляют на раме транспортного средства - детского двухместного аттракциона-электромобиля «чИЖик». Электродвигатели 1 силовых агрегатов с помощью силовых кабелей соединяют с блоком управления электромобиля, после чего аттракцион готов к использованию. Использовать аттракцион-автомобиль можно как на заранее подготовленных площадках, имеющих ровную поверхность, так и на неподготовленных, например грунтовых.
При работе аттракциона-автомобиля первоначально замыкают ключ оператора и настраивают реле-таймер на требуемую продолжительность непрерывной езды транспортного средства. В случае выполнения реле-таймера электронным, установка продолжительности езды выполняется с помощью кнопочной клавиатуры, а контроль вводимых значений - с помощью блока индикации.
При начале движения пользователь аттракциона-автомобиля замыкает педальный ключ и начинает движение, управляя движением с помощью руля транспортного средства. Электродвигатель вращает входной вал редуктора с высокой частотой и малым крутящим моментом, а его выходной вал вращается с низкой частотой и высоким крутящим моментом, обеспечивая вращение приводных колес и движение аттракциона-автомобиля со скоростью 6 км/ч.
Остановка аттракциона-автомобиля происходит в случае размыкания пользователем педального ключа, по срабатыванию реле-таймера по истечению времени непрерывной езды или при аварийной остановке при размыкании ключа оператора.
Таким образом, рассмотренное в настоящей заявке мотор-колесо является недорогим в изготовлении, надежным и высокотехнологичным силовым агрегатом, который может применяться в качестве движителя детского двухместного аттракциона-электромобиля «чИЖик».