САМОКАТ

Полезная модель относится к средствам передвижения, в частности, к индивидуальным безмоторным транспортным средствам, у которых отсутствует какой-либо механизм для обеспечения движения, движение осуществляется исключительно физическим усилием человека.
Самокат - простое колесное транспортное средство, оборудованное рулем, приводимое в движение отталкиванием ногой от земли и не имеющее сидения.
Наиболее распространенным средством повышения ходовых качеств самокатов является использование усилий ног для создания крутящего момента на ведущем, чаще всего заднем колесе.
Известен самокат, включающий рулевую колонку, переднее колесо, раму, опорно-приводные площадки, заднее колесо с обгонными муфтами в его втулке (см. патент RU №2329911, B62M 1/04, 2008).
Данное техническое решение направлено на увеличение составляющей рабочего хода в цикле возвратно-поступательного движения подстопных платформ, при этом использован принцип имитации ходьбы в гору.
Причем ноги ездока расположены на опорно-приводящих площадках, скользящих по наклонной раме, кинематически связанных с ведущим задним колесом.
Недостатком данного самоката является небольшая величина полезной силы, равной небольшой части веса ездока в соответствии с принципом разложения сил на наклонной плоскости. Небольшая величина силы определяется небольшим углом наклона рамы самоката. Этим определены невысокие ходовые качества конструкции, например, небольшая величина предельной скорости.
Известен также самокат, содержащий двухколесную снабженную площадкой для ступней тележку, переднее колесо, управляемое посредством руля, при этом переднее колесо имеет привод, состоящий из одного или двух функционально эквивалентных устройств, связанных с рулем (см. патент RU №2418708, B62M 1/00, 2011).
В каждом из эквивалентных устройств один конец приводного ремня связан с имеющим подвижность «вверх-вниз» от переднего колеса рулем самоката. Второй конец приводного ремня навивается на барабан, соединенный с ведущим звеном обгонной муфты, соединенной с осью колеса и одним из концов возвратной пружины, второй конец которой связан с вилкой или равнозначным ей элементом подвески колеса.
Рабочим ходом привода является движение руля на себя, в котором работает все тело ездока.
Недостатком известного устройства является наличие трения скольжения при возвратно-поступательном движении руля внутри рулевой колонки.
Известно, что наивысшей эффективностью работы подобных устройств является достижение максимальной скорости при минимальных усилиях ездока, что реализуется при прохождении линии действия полезной силы (здесь - сила вытягивания руля из рулевой колонки и направленной вдоль ее) примерно через середину стоп ног ездока.
В данном устройстве это условие не соблюдается, что, во-первых, требует дополнительных усилий от ездока в связи с неудобством положения, а, во-вторых, вызовет неизбежные перекосы при перемещении руля внутри рулевой колонки, что увеличивает силу сопротивления (силу трения) при перемещении руля.
Также известно, что эффективность движения связана с передаточным отношением механизма. В данной конструкции оно ограничено соотношением диаметров барабана и переднего колеса, отсутствуют механизмы изменения передаточного отношения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является самокат, содержащий раму с подставкой для ног и рулевой колонкой, переднее управляемое приводное колесо и заднее колесо, привод (см. патент US №7360780, B62K 3/00, B62M 1/16, 2008).
Привод включает рулевую вилку, выполненную в виде поперечного по отношению к рулевой колонке рычага, один конец которого шарнирно закреплен на кронштейне, связанном с вилкой переднего колеса, а на другом, обращенном к ездоку, имеет рукоятки управления самокатом.
Для передачи крутящего момента на переднее колесо самокат снабжен передачей в виде расположенной вертикально бесконечной цепи, прикрепленной к рычагу и связывающей обгонную муфту на переднем колесе и ролик, закрепленный на кронштейне, на верху вилки переднего колеса.
Таким образом, рычаг с рукоятками управления несет две функции: является частью привода и рулем управления самоката.
Ездок, располагаясь на подставке, надавливая на рукоятки управления, поворачивает рычаг вокруг шарнира и смещает его вниз. Цепь, увлекаемая рычагом, передает переднему колесу через обгонную муфту крутящий момент, сообщая импульс движения самокату.
Недостатком данного изобретения его сложность, обусловленная кинематикой механизма, требующей перекрещивания ветвей цепи, что, в свою очередь, требует их разведения для предотвращения контакта при встречном их движении.
Работа цепной передачи в этих условиях существенно увеличивает нагрузку на нее, приведет к быстрому выходу из строя, а также потребует дополнительных усилий от ездока.
Также недостатком данного изобретения является низкая комфортность эксплуатации самоката, так как отсутствует механизм регулирования скорости движения, что существенно при движении по пересеченной местности.
Общим недостатком представленных решений является необходимость чередования активной фазы движения ездока с пассивной фазой. При активной фазе самокат приводится в движение мускульной силой ездока при перемещении руля из одного крайнего положения в другое и в этот момент происходит передача крутящего момента колесу.
При пассивной фазе ездок возвращает руль в исходное положение, в это время прекращается передача колесу крутящего момента, самокат движется по инерции и, следовательно, частично теряет скорость.
Эта потеря скорости может быть существенной, например, при движении вверх по склону, что потребует увеличения усилий и (или) применения толчка о землю ногой, что в целом снижает комфортность движения.
Задачей заявляемого технического решения является создание транспортного средства, приводимого в движение мускульной силой человека, простого по конструкции, малого веса, надежного, удобного в эксплуатации, обеспечивающего возможность физического развития пользователя.
Технический результат заявляемого решения заключается в повышении эффективности движения устройства путем оптимизации соотношения скорости движения и затраченных усилий за счет компоновки элементов привода и возможности плавного регулирования скорости движения.
Для достижения указанного технического результата в самокате, содержащем раму с подставкой для ног и рулевой колонкой, переднее колесо с обгонной муфтой, заднее колесо, привод, включающий закрепленную на раме приводную траверсу с рукоятками управления, выполненную в виде поперечного по отношению к рулевой колонке рычага, шарнирно соединенного с вилкой переднего колеса в ее верхней части с возможностью вращения в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью переднего колеса, при этом приводная траверса кинематически связана с обгонной муфтой гибкой связью, согласно предложению, на переднем колесе установлена вторая обгонная муфта по другую сторону колеса, связанная с приводной траверсой своей гибкой связью, причем одни концы каждой гибкой связи прикреплены к приводной траверсе по обе стороны шарнира с возможностью перемещения вдоль нее, а другие концы закреплены на обгонных муфтах, при этом концы рукояток управления пространственно расположены над подставкой для ног.
Согласно предложению, концы гибких связей прикреплены к ползунам, расположенным на приводной траверсе, а ползуны снабжены прижимными винтами с рукоятками для фиксации ползунов на приводной траверсе.
Сущность предложения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид самоката в пространственном изображении; на фиг.2 представлен внешний вид ползуна с прижимным винтом; на фиг.3 изображен частичный разрез приводной траверсы в месте установки ползуна; на фиг.4 схематично изображена работа устройства.
Следует учесть, что на чертеже представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа предложения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертеже не представлено.
Самокат включает стальную раму 1, подставку 2 для ног ездока, смонтированную на раме 1, управляемое приводное переднее колесо 3, заднее колесо 4 (фиг.1).
При этом рама 1 с одной стороны конструктивно связана с рулевой колонкой, содержащей вилку 5 переднего колеса 3, которая закреплена во втулке 6 рамы 1 с возможностью вращения вокруг своей оси. С другой стороны рама 1 также конструктивно связана с вилкой 7 заднего колеса 4.
На вилке 5 закреплено переднее колесо 3, а на вилке 7 закреплено заднее колесо 4. На переднем (приводном) колесе 3 размещены две обгонные муфты 8 и 9.
Верхний конец вилки 5 переднего колеса 3 снабжен шарниром 10, соединяющим вилку 5 с приводной траверсой 11 рулевого управления с возможностью ее возвратно-вращательных движений (качания) в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью переднего колеса 3.
Приводная траверса 11 выполнена в виде двуплечего рычага, на одном конце которого расположены рукоятки 12 управления самокатом, причем концы рукояток 12 пространственно расположены над серединой подставки 2 для ног.
На приводной траверсе 11 по обе стороны шарнира 10 расположены ползуны 13 и 14, установленные с возможностью перемещения вдоль приводной траверсы.
Ползуны 13 и 14 имеют прижимные винты 15 с рукоятками для удобства вращения, предназначенные для фиксации ползунов на приводной траверсе 11 (фиг.1, 2, 3).
К ползунам 13 и 14 прикреплены верхние концы гибких связей 16 и 17, нижние концы которых навиты и закреплены на барабанах обгонных муфт 9 и 8 соответственно.
К барабанам обгонных муфт 8 9 прикреплены одними своими концами возвратные пружины (не показанные на чертеже), другие концы которых связаны с вилкой 5 или равнозначным ей элементом подвески переднего колеса 3.
Устройство работает следующим образом.
Ездок, располагаясь обеими ногами на подставке 2, из крайнего нижнего положения распрямляется и, удерживая руками рукоятки 12, поднимает их в верхнее положение, поворачивая приводную траверсу 11 вокруг шарнира 10 (фиг.4). При этом вследствие натяжения цепи 16 происходит передача крутящего момента через обгонную муфту 9 на переднее колесо 3.
Далее ездок, опираясь руками на рукоятки 12 за счет переноса веса тела (части веса тела) на них, наклоняясь, поворачивает приводную траверсу 11 в обратном направлении, возвращая ее в исходное положение (рукоятки 12 в нижнем положении).
В это время противоположный конец приводной траверсы 11, на котором закреплен (через ползун 14) конец гибкой связи 17, поднимается вверх. Вследствие этого в результате натяжения гибкой связи 17 происходит передача крутящего момента через обгонную муфту 8 на переднее приводное колесо 3.
Таким образом, передача крутящего момента на переднее приводное колесо 3 происходит как во время прямого, так и во время обратного вращения приводной траверсы 11 вокруг шарнира 10 за счет последовательного нагружения, то обгонной муфтой 8, то обгонной муфтой 9, то есть практически непрерывно.
Также последовательно за счет усилий «своих» возвратных пружин обеспечивается намотка гибких связей 16, 17 на барабаны разгруженных обгонных муфт 9, 8 в соответствующих фазах движения.
При движении ездок имеет возможность изменять скорость самоката путем изменения передаточного отношения привода.
Для этого ему, в том числе и на ходу, достаточно поворотом ручек прижимных винтов 15 ослабить затяжку ползунов 13 и 14 и переместить их вдоль приводной траверсы 11 в нужном направлении на нужную величину, после чего затянуть прижимные винты 15 и продолжать движение. Передаточное отношение привода изменяется в соответствии с изменением расстояния между шарниром 10 и ползунами 13 и 14.
Водитель выполняет повороты на самокате, вращая вилку 5 переднего колеса 3 вокруг оси рулевой колонки, перемещая влево или право приводную траверсу 11. Широко разведенные рукоятки 12 управления обеспечивают это движение.
При этом может иметь место ограничение угла поворота вследствие контакта гибкой связи 16 с рамой 1 в точке А (фиг.4).
При необходимости угол поворота самоката может быть увеличен за счет увеличения ширины вилки 5 (размера Б) и смещения муфты 9 и гибкой связи 16 в сторону конца вилки 5, то есть за счет увеличения зазора между гибкой связью и рамой 1 в точке А.
Возможно увеличение угла поворота самоката за счет смещения шарнира 10 вместе с приводной траверсой 11 вперед.
В этом случае шарнир 10 размещается на кронштейне, закрепленном наверху вилки 5, а точка А смещается к рулевой колонке, что практически позволяет снять все ограничения с угла поворота.
Достоинством предлагаемого технического решения является также возможность применения разнообразных гибких связей: стальных тросов, приводных ремней, велосипедных цепей и т.п.
Заявляемое техническое решение позволяет максимально эффективно использовать физические возможности человека. Для создания необходимого усилия используются практически все группы мышц: ног, тазобедренного сустава, туловища, рук, а не только одних ног, что характерно для большинства мускульных транспортных средств.
Так, при выпрямлении, движения водителя - разгибание ног, подъем туловища, сгибание рук - аналогичны движениям тяжелоатлета, поднимающего штангу. В момент отрыва штанги от помоста и при дальнейшем ее подъеме реализуются максимальные усилия, какие только возможны человеку.
Крепление гибких связей к ползунам на приводной траверсе позволяет достичь плавного регулирования скорости, что существенно влияет на комфортность движения по пересеченной местности.
Из изложенного следует, что заявляемая совокупность существенных признаков позволяет достичь указанного технического результата, а именно оптимизации соотношения скорости движения и затраченных усилий.