Электрический самокат
ELECTRIC SCOOTER

Группа изобретений относится к малым транспортным средствам индивидуальной мобильности, в частности, к электрическим самокатам.
В качестве прототипа выбран электрический самокат, содержащий деку с рулевой системой, включающей в себя электрический привод и соединенную с колесом рулевую стойку, при этом электрический привод выполнен в виде мотор-колеса, присоединенного к стойке посредством вилки, при этом вилка подвижно соединена с декой и содержит для этого установленный под углом цилиндрический элемент, сопряженный с отверстием в деке посредством подшипникового узла, за счет чего обеспечивается возможность наклона вилки в поперечной плоскости самоката [CN 109292032 A, дата публикации: 01.02.2019 г., МПК: B62K 15/006].
Недостатком прототипа является низкая ремонтопригодность его электрического привода и высокий риск выхода из строя рулевой системы. Недостаточно высокая ремонтопригодность электрического привода обусловлена тем, что в случае выхода его из строя требуется замена мотор-колеса, а высокий риск выхода из строя рулевой системы обусловлен высокой нагрузкой на цилиндрический элемент, подшипниковый узел и деку в месте сопряжения рулевой системы с декой. Указанные недостатки усложняют эксплуатацию и обслуживание электрического самоката и требуют разработки иной конструкции его рулевой системы, которая одновременно устраняла бы обе ее существующие проблемы и позволила улучшить эксплуатационные характеристики электрического самоката.
Техническая проблема, на решение которой направлена группа изобретений, заключается в необходимости улучшения эксплуатационных характеристик и повышении надежности электрического самоката.
Технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в повышении ремонтопригодности электрического привода и снижении риска выхода из строя рулевой системы электрического самоката.
Дополнительный технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в повышении ремонтопригодности рулевой системы электрического самоката.
Дополнительный технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в обеспечении возможности вариативного изменения динамических характеристик электрического самоката.
Сущность первого изобретения из группы изобретений заключается в следующем.
Электрический самокат содержит деку с отверстием для установки рулевой системы, которая включает в себя электрический привод и соединенную с осью колеса рулевую стойку. В отличие от прототипа электрический привод выполнен в виде электрического двигателя с ведомым элементом, при этом ведомый элемент закреплен на колесе и выполнен с возможностью передачи крутящего момента от электрического двигателя на колесо, а соединение рулевой стойки и колеса обеспечивается за счет поворотной платформы, подвижно закрепленной в отверстии деки посредством кольцеобразного основания и подшипникового узла, при этом в кольцеобразном основании выполнено отверстие, соосное с отверстием деки, при этом в отверстии основания расположено закрепленное на нем колесо с ведомым элементом, а электрический двигатель установлен на поворотной платформе.
Сущность второго изобретения из группы изобретений заключается в следующем.
Рулевая система электрического самоката содержит колесо, рулевую стойку, соединенную с осью колеса, и электрический привод, выполненный с возможностью передачи крутящего момента на колесо. В отличие от прототипа рулевая система содержит поворотную платформу, обеспечивающую возможность присоединения рулевой стойки, и содержащую кольцеобразное основание, выполненное с возможностью подвижного закрепления в отверстии деки посредством подшипникового узла, а электрический привод выполнен виде закрепленного на поворотной платформе электрического двигателя с ведущим, ведомым и приводным элементом, при этом ведомый элемент закреплен на колесе и выполнен с возможностью передачи крутящего момента от двигателя на колесо, а кольцеобразное основание имеет центральное отверстие, в котором расположено закрепленное на нем колесо, при этом электрический двигатель установлен на поворотной платформе.
Рулевая система включает в себя электрический привод, что обеспечивает устойчивость движения самоката в продольной плоскости. Электрический привод выполнен в виде электрического двигателя с ведомым элементом, при этом ведомый элемент закреплен на колесе и выполнен с возможностью передачи крутящего момента от электрического двигателя на колесо, что повышает ремонтопригодность электрического привода и снижает риск выхода из строя рулевой системы электрического самоката, на которой он установлен за счет возможности замены только электрического двигателя при его выходе из строя. Кроме того, это обеспечивает возможность установки электрического двигателя иной мощности, позволяя вариативно изменять динамические характеристики электрического самоката.
Ведущий, ведомый и приводной элемент повышают ремонтопригодность электрического привода за счет возможности их замены при выходе из строя. В качестве ведущего и ведомого элементов могут быть представлены шкивы, звездочки, конические диски, зубчатые шестерни и другие аналогичные элементы. Приводной элемент обеспечивает передачу крутящего момента от ведущего к ведомому элементу и в зависимости от их типа может быть представлен в виде клинового или зубчатого ремня, цепи, либо дополнительной зубчатой шестерни, либо в качестве приводного элемента может быть представлен ведущий или ведомый элемент, выполненный в виде зубчатой шестерни. Кроме того, использование в конструкции ведущего, ведомого и приводного элемента обеспечивают функции трансмиссии, обеспечивая возможность изменения характеристик крутящего момента или максимальной скорости самоката, тем самым позволяя вариативно изменять динамические характеристики электрического самоката.
Ведомый элемент закреплен на колесе и обеспечивает возможность передачи крутящего момента от двигателя на колесо. Для этого он может быть жестко закреплен посредством разъемных или неразъемных средств соединения, либо соединен с колесом посредством, жесткой, упругой, обгонной и иных видов муфт.
Поворотная платформа обеспечивает возможность совершения рулевой системой вращательного движения относительно деки и для этого содержит кольцеобразное основание. Кольцеобразное основание имеет центральное отверстие, в котором расположено закрепленное на основании колесо с ведомым элементом, что обеспечивает возможность получения колесом крутящего момента от электрического двигателя и вращения колеса.
Центральное отверстие основания может иметь любую форму и размер, обеспечивающие возможность посадки колеса с ведомым элементом внутрь отверстия на заданную глубину. Ось колеса при этом может пересекать ось центрального отверстия. Закрепление колеса на кольцеобразном основании может обеспечиваться посредством фиксации оси колеса в отверстиях, канавках или пазах, выполненных в кольцеобразном основании. Однако для повышения ремонтопригодности рулевой системы электрического самоката и упрощения процесса изготовления кольцеобразного основания, закрепление колеса может обеспечиваться посредством разъемно присоединенных элементов фиксации оси колеса, представленных, к примеру, в виде лонжеронов или скоб.
Поворотная платформа обеспечивает установку электрического двигателя, для чего кольцеобразное основание может иметь отверстия или элементы для разъемного или неразъемного присоединения электрического двигателя. При этом, для снижения риска выхода из строя кольцеобразного основания, поворотная платформа может содержать кронштейн для установки электрического двигателя, обеспечивающий возможность соединения кольцеобразного основания и рулевой стойки. При этом для снижения риска выхода из строя электрического привода, кронштейн для установки электрического двигателя может быть представлен в виде защитной рамы, имеющей внутреннее пространство, обеспечивающее возможность размещения электрического двигателя.
Кольцеобразное основание может быть выполнено монолитным, однако для повышения ремонтопригодности и упрощения процесса изготовления оно может состоять из разъемно соединенных частей, на одной из которых может быть закреплено колесо, а на другой может быть закреплен электрический двигатель и/или рулевая стойка. В наиболее предпочтительном варианте между двумя этими частями может быть установлена вставка, улучшающая распределение нагрузки и дополнительно снижающая риск выхода из строя рулевой системы электрического самоката.
Кольцеобразное основание подвижно закреплено в отверстии деки, что обеспечивает возможность поворота колеса посредством рулевой стойки. Подвижное закрепление обеспечивается за счет подшипникового узла, посредством которого обеспечивается взаимодействие между наружной стороной кольцеобразного основания и поверхностью отверстия деки и краем отверстия деки. Подшипниковый узел может состоять из одной или более пар трения скольжения и/или качения. Кольцеобразное основание в поперечном сечении его стороны может иметь прямоугольную, квадратную или любые другие простые или фасонные формы. В наиболее предпочтительном варианте, снижающем риск выхода из строя рулевой системы, кольцеобразное основание в поперечном сечении его стороны может иметь П-образную форму. В таком случае подшипниковый узел может состоять из двух пар трения, которые могут быть установлены в местах сопряжения сторон кольцеобразного основания, имеющих П-образное поперечное сечение и деки.
Рулевая стойка может состоять из штанги с ручками, снабженными средствами управления и контроля характеристик электрического самоката. Для присоединения рулевой стойки поворотная платформа может иметь элементы для разъемного или неразъемного присоединения стойки, которые могут быть расположены на кольцеобразном основании или на кронштейне для установки электрического двигателя (при его наличии). Дека представляет собой опорную поверхность, обеспечивающую возможность размещения пользователя.
Группа изобретений может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Группа изобретений характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что электрический привод выполнен в виде электрического двигателя с ведомым элементом, при этом ведомый элемент закреплен на колесе и выполнен с возможностью передачи крутящего момента от электрического двигателя на колесо, а соединение рулевой стойки и колеса обеспечивается за счет поворотной платформы, подвижно закрепленной в отверстии деки посредством кольцеобразного основания, в котором выполнено отверстие, соосное с отверстием деки, при этом в отверстии основания расположено закрепленное на нем колесо с ведомым элементом, а электрический двигатель установлен на поворотной платформе. Представленная конструкция электрического самоката и его рулевой системы обеспечивает возможность оперативной замены электрического двигателя и/или элементов электрического привода, обеспечивающих передачу крутящего момента от электрического двигателя на колесо в случае их выхода из строя, и улучшает распределение нагрузки на элементы сочленения рулевой системы и деки за счет кольцеобразного основания и расположения колеса с ведомым элементом внутри центрального отверстия внутри упомянутого основания.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в повышении ремонтопригодности электрического привода и снижении риска выхода из строя рулевой системы электрического самоката, тем самым улучшаются его эксплуатационные характеристики и повышается его надежность.
Группа изобретений обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Из уровня техники не известен электрический самокат, рулевая система которого выполнена в виде поворотной платформы, включающей кольцеобразное основание, обеспечивающее функцию поворота и размещения ведущего колеса электрического самоката с размещенными на ней всеми элементами электрического привода, среди которых также установленный на поворотной платформе электрический двигатель. Представленная конструкция не только упрощает эксплуатацию и обслуживание электрического самоката, но и за счет применения в качестве электрического привода не мотор-колеса, а совокупности элементов электрического привода позволяет в широком диапазоне изменять динамические характеристики электрического самоката. Кроме того, представленная конструкция позволяет более эффективно распределять нагрузку на деку. Совокупно, такая конструкция обеспечивает возможность изготовления, как деки, так и отдельных элементов электрического привода, из облегченных конструкционных материалов, позволяя существенным образом влиять на снижение массы электрического самоката, что особенно важно для малого транспортного средства индивидуальной мобильности при его использовании в условиях городской среды.
Ввиду этого группа изобретений соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Изобретения из группы изобретений связаны между собой и образуют единый изобретательский замысел, который заключается в том, что рулевая система является частью электрического самоката, что свидетельствует о соответствии группы изобретений критерию патентоспособности «единство изобретения».
Группа изобретений поясняется следующими фигурами.
Фиг.1 - Электрический самокат, общий вид изометрия;
Фиг.2 - Рулевая система электрического самоката, электрический двигатель и рулевая стойка демонтированы, продольный разрез, вид сбоку.
Фиг.3 - Рулевая система электрического самоката с установленным электрическим двигателем, поперечный разрез выполнен вдоль оси колеса, вид сзади.
Фиг.4 - Рулевая система электрического самоката с установленным электрическим двигателем, вид сверху.
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути группы изобретений ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая группа изобретений ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.
Электрический самокат содержит деку 1 с рулевой системой, включающей в себя поворотную платформу и электрический привод.
Поворотная платформа содержит кольцеобразное основание, состоящее из фланцев 2 и 3 между которыми установлена кольцевая вставка 4, при этом к фланцу 2 присоединен кронштейн 5, выполненный в виде защитной рамы, к которому присоединена рулевая стойка, а к фланцу 3 посредством лонжеронов 6 присоединена ось 7, на которой закреплено колесо 8. При этом кронштейн 5, фланцы 2,3 и лонжероны 6 зафиксированы общими болтами и гайками.
Электрический привод состоит из электрического двигателя 9, закрепленного на кронштейне 5 болтами и гайками, и трансмиссии, состоящей из закрепленного на валу двигателя 9 шкива 10, и закрепленного на диске колеса 8 шкива 11, соединенного со шкивом 10 зубчатым ремнем. При этом колесо со шкивом 11 пересекает плоскости отверстий фланцев 2,3 и кольцевой вставки 4.
Поворотная платформа подвижно закреплена в отверстии деки 1, для чего между фланцами 2 и 3 и декой 1 установлен подшипниковый узел 12, состоящий из двух пар трения, установленных в местах сопряжения сторон кольцеобразного основания, имеющих П-образное поперечное сечение и деки 1.
Группа изобретений работает следующим образом.
Электрический самокат эксплуатируется пользователем при этом за счет закрепления колеса посредством лонжеронов 6 на фланце 3, а рулевой стойки на фланце 2 и их промежуточного соединения кольцевой вставкой 4 улучшаются демпферные свойства конструкции поворотной платформы, а за счет распределения нагрузки по поверхности края отверстия деки 1 снижается риск возникновения дефекта как самой деки 1, так и кольцеобразного основания, тем самым снижается риск выхода из строя рулевой системы. При этом в случае выхода из строя одного из элементов 2, 3, 4 или 6, обеспечивается возможность замены только одного из них без необходимости замены кольцеобразного основания или всей поворотной платформы.
В случае выхода из строя электрического двигателя 9, исключается необходимость демонтажа колеса или его замены целиком и обеспечивается возможность установки исправного электрического двигателя 9 только за счет демонтажа и монтажа болтов и гаек, которыми он закреплен на кронштейне 5. Кроме того также обеспечивается возможность установки электрического двигателя 9 с иными мощностными характеристиками, а также возможность изменения характеристик крутящего момента или максимальной скорости электрического самоката за счет установки шкивов 10 и 11 иных диаметров или путем их замены на элементы иных типов.
Таким образом достигается технический результат, заключающийся в повышении ремонтопригодности электрического привода и снижении риска выхода из строя рулевой системы электрического самоката, тем самым улучшаются эксплуатационные характеристики и повышается его надежность.