ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
ELECTRICALLY DRIVEN TRANSPORT FACILITY

Настоящее изобретение относится к области электротранспорта и может найти применение в качестве средства для внутригородского движения.
Известен электровелосипед Yiке Biке, содержащие раму с седлом, большое переднее колесо с рулем, маленькое заднее колесо, тяговый электродвигатель и аккумуляторные батареи, размещенные в переднем колесе, механизмы управления. Скорость движения 20 км/час, запас хода 10 км.
(Журнал Машины и Механизмы, №01, 2010, с.8, рис.внизу).
Известно электротранспортное средство гляйдер, содержащий большое переднее колесо, два соосных маленьких задних колеса, закрепленных на площадке для пассажира, которая горизонтальной штангой соединена с передним колесом, имеющим ручку управления, тяговый электродвигатель и аккумуляторные батареи размещены в переднем колесе. Запас хода 20 км, вес 25 кг (Машины и Механизмы, №11, 2009, с.70 и 75).
Недостатками аналогов являются: недостаточная устойчивость, небольшой запас хода, невысокая скорость движения.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией, малой мощностью тягового электродвигателя, малым количеством аккумуляторных батарей.
Известен также электросамокат "Segway" Дина Кеймена, содержащий корпус с решетками для ног пассажира, два соосных параллельных друг другу колеса на пневматиках низкого давления, подвижную вертикальную Т-образную ручку управления, два электродвигателя с редукторами по одному на каждое колесо, аккумуляторные батареи, гироскопические устройства с датчиками наклона, микропроцессоры, связанные с двигателями воздействия и стабилизации, механизмы управления. Скорость движения 20 км/час, вес батареи 40 кг, ширина 60 см, полезная нагрузка 140 кг, запас хода 39 км, мощность двух электродвигателей 2 л.с.
(Интернет. Соосное двухколесное транспортное средство→Ответы @Mail.ru №2 или http://www.Segway Spb.com, №1 или http://ru.wikipedia.org, №6).
Известный электросамокат «Segway» как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.
Недостатками известного электросамоката «Segway» являются: сложность конструкции, повышенная опасность, высокая стоимость, малая скорость движения.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией электросамоката.
Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик электрического транспортного средства.
Технический результат обеспечивается тем, что в электрическом транспортном средстве, содержащем корпус, ходовую часть, тяговый электродвигатель, аккумуляторные батареи, механизмы управления, согласно изобретению ходовая часть представляет собой два гусеничных движителя, размещенных по бокам корпуса, каждый из которых представляет собой резиновую бесконечную ленту, усиленную внутри прочным кордом и имеющую по краям перфорацию, внутри которой запрессованы металлические пластины, расположенные параллельно друг другу, на некотором расстоянии, перпендикулярно продольной оси корпуса, к которым болтами привернуты постоянные неодимовые магниты, по одному на каждую пластину, обращенные одноименными полюсами внутрь ленты, кроме того, на боковых продольных полках корпуса размещены в один ряд несколько втулок квадратного сечения, в которые вставлены ⊥-образные опоры с возможностью вертикального перемещения и с надетыми на них резиновыми аммортизаторами, выполненными из немагнитного материала, продольная ось каждого из которых перпендикулярна продольной оси корпуса, имеющих поперечные пазы, в которых закреплены постоянные неодимовые магниты, взаимодействующие с магнитами нижней ветви ленты, причем те и другие постоянные магниты повернуты друг к другу своими одноименными полюсами, кроме того, с обоих боков в верхней части корпуса привернуты болтами поддерживающие устройства, каждое выполнено в форме прямоугольного немагнитного бруска, имеющего в верхней части поперечный паз, в котором закреплено несколько постоянных неодимовых магнитов, взаимодействующих с постоянными магнитами верхней ветви ленты, причем постоянные магниты ленты и поддерживающего устройства обращены друг к другу своими одноименными полюсами, кроме того, переднее направляющее колесо, выполненное из немагнитного материала, установлено свободно на оси с возможностью горизонтального перемещения посредством натяжного механизма, имеет на наружной поверхности круговой паз, внутри которого закреплены постоянные неодимовые магниты, взаимодействующие с постоянными магнитами ленты, причем те и другие постоянные магниты повернуты друг к другу своими одноименными полюсами, кроме того, заднее ведущее колесо, выполненное из немагнитного материала, имеет по окружности два зубчатых венца, входящих в зацепление с перфорацией ленты, а между ними круговой паз, в котором закреплены постоянные неодимовые магниты, взаимодействующие с постоянными магнитами ленты, причем ее магниты и магниты ведущего колеса повернуты друг к другу своими одноименными полюсами, кроме того, вал тягового электродвигателя, расположенного внутри корпуса и подключенного через коммутирующие устройства к аккумуляторным батареям, механически соединен с коническим дифференциалом с тормозами, работающими в масле, полуоси которого через цепные понижающие передачи соединены с ведущими зубчатыми колесами, причем тормоза дифференциала посредством рычагов и тросиков соединены с рычагами управления вертикальной неподвижной ручки, к которой прикреплена коробка коммутирующих устройств, а регулятор частоты вращения тягового электродвигателя тросиком соединен с поворотной рукояткой вертикальной неподвижной ручки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - общий вид электрического транспортного средства;
на фиг.2 - вид на электрическое транспортное средство спереди;
на фиг.3 - вид на электрическое транспортное средство сверху;
на фиг.4 - общий вид гусеничного движителя;
на фиг.5 - разрез по АА фигуры 4;
на фиг.6 - разрез по ББ фигуры 4;
на фиг.7 - устройство натяжного колеса с частичным разрезом;
на фиг.8 - поперечный разрез натяжного колеса;
на фиг.9 - общий вид ведущего колеса с частичным разрезом;
на фиг.10 - поперечный разрез ведущего колеса;
на фиг.11 - общий вид гусеничной ленты;
на фиг.12 - разрез по АА фигуры 11;
на фиг.13 - вид сверху на гусеничную ленту;
на фиг.14 - вид снизу на гусеничную ленту;
на фиг.15 - кинематическая схема силовой передачи;
на фиг.16 - схема управления электрическим транспортным средством;
на фиг.17 - схема питания тягового электродвигателя:
Электрическое транспортное средство содержит корпус 1, на верхней поверхности которого прикреплен резиновый коврик 2, исключающий скольжение ног при движении, ходовую часть 3, тяговый электродвигатель 4 и аккумуляторные батареи 5, размещенные внутри корпуса, коммутирующие устройства, выполненные в форме переключателя переднего и заднего хода 6 и включателя цепи питания тягового электродвигателя 7, размещенных в коробке 8, закрепленной на Т-образной неподвижной ручке 9. Ходовая часть представляет собой два гусеничных движителя, размещенных по бокам корпуса. Каждый из них имеет резиновую бесконечную ленту 10, усиленную внутри прочным кордом с выполненной по краям перфорацией 11. Внутрь ленты запрессованы металлические пластины 12, расположенные параллельно друг другу, на некотором расстоянии друг от друга. Продольная ось каждой пластины перпендикулярна продольной оси корпуса транспортного средства. На ленте и металлических пластинах выполнены отверстия 13, через которые пропущены болты для крепления постоянных неодимовых магнитов 14 к внутренней поверхности ленты, причем металлические пластины по краям имеют квадратные перфорационные отверстия. Все постоянные магниты установлены одноименными полюсами внутрь ленты. На боковых продольных полках 15 корпуса размещены в один ряд несколько втулок 16 квадратного сечения, в которые вставлены с возможностью вертикального перемещения ⊥-образные опоры 17 с надетыми на них резиновыми аммортизаторами 18. Ход опор ограничен крышками 19. Опоры выполнены из немагнитного материала и имеют снизу поперечные пазы 20, в которых закреплены постоянные неодимовые магниты, взаимодействующие с постоянными магнитами нижней ветви ленты. Продольная ось нижней части опоры перпендикулярна продольной оси корпуса транспортного средства. Постоянные магниты опор и ленты повернуты друг к другу своими одноименными полюсами. С обоих боков в верхней части корпуса транспортного средства привернуты болтами поддерживающие устройства 21, каждое из которых представляет собой прямоугольный немагнитный брусок 22, имеющий в верхней части поперечный паз, в котором закреплено несколько постоянных неодимовых магнитов, взаимодействующих с постоянными магнитами верхней ветви ленты, которые обращены друг к другу своими одноименными полюсами. Переднее натяжное колесо 23 выполнено из немагнитного материала и установлено свободно на оси с возможностью горизонтального перемещения посредством натяжного механизма 24, имеющего винт 25, гайку 26, установленную в направляющих и соединенную с осью переднего колеса, имеющего на наружной поверхности круговой паз 27, внутри которого закреплены постоянные неодимовые магниты, взаимодействующие с постоянными магнитами ленты. Те и другие постоянные магниты повернуты друг к другу своими одноименными полюсами. Заднее ведущее колесо 28, выполненное из немагнитного материала, имеет по окружности два зубчатых венца 23, входящих в зацепление с перфорацией ленты, между которыми выполнен круговой паз, в котором закреплены постоянные неодимовые магниты, взаимодействующие с постоянными магнитами ленты. И те и другие повернуты друг к другу своими одноименными полюсами. Вал тягового электродвигателя соединен с ведущим валом 30 двойного конического дифференциала 31, имеющего корпус 32, внутри которого размещена коробка дифференциала 33 с ведомой шестерней 34, входящая в зацепление с ведущей шестерней ведущего вала. В подшипниках коробки дифференциала установлены двойные сателлиты 35, большие шестерни которых входят в зацепление с шестернями 36, закрепленными на пустотелых валах 37, на других концах которых закреплены тормозные барабаны 38, взаимодействующие с тормозами 39, работающими в масле для более плавного обеспечения поворотов. Малые шестерни сателлитов входят в зацепление с малыми шестернями 40, закрепленными на полуосях 41, на других концах которых закреплены ведущие звездочки 42, которые связаны цепной передачей с ведомыми звездочками 43, которые посредством валов 44 соединены с ведущими зубчатыми колесами. Тормоза дифференциала посредством рычагов 45 с пружинами 46 и тросиков 47 соединены с рычагами управления 48, 49, расположенными на Т-образной неподвижной ручке. Регулятор частоты вращения вала тягового электродвигателя представляет собой реостат 50 с ползунком, который посредством тросика 51 с пружиной 52 соединен с поворотной рукояткой 53, расположенной с правой стороны Т-образной неподвижной ручки, имеющей также осветительный прибор 54.
Работает электрическое транспортное средство следующим образом.
После того как водитель занял свое место, встав на резиновый коврик 2, переключатель 6 устанавливается в положение "передний ход" и далее включателем 7 тяговый электродвигатель 4 подключается к аккумуляторным батареям 5. Вал тягового электродвигателя приходит во вращение. Вращающийся момент с вала тягового электродвигателя передается на ведущий вал 30, который через ведущую и ведомую шестерни вращает коробку 33 двойного конического дифференциала, а вместе с ним через двойные сателлиты 35 и малые шестерни 40 полуоси 41, с которых вращающийся момент передается на понижающиеся цепные передачи. Затем приходят во вращение ведущие зубчатые колеса 28, которые перематывают резиновую ленту 10 с постоянными неодимовыми магнитами 14, заставляя корпус 1 электрического транспортного средства перемещаться в прямом направлении на магнитной подушке. При этом резиновая лента 10, огибая переднее натяжное колесо 23 и заднее ведущее колесо 28, не касается их поверхностей, так как движется над ними также на магнитной подушке, что значительно уменьшает трение в ходовой части. Если необходимо повернуть направо, водитель нажимает на правый рычаг управления 48. Посредством тросика 47 рычаг 45 поворачивается, растягивая пружину 46, и правый тормоз 39 нажимает на правый тормозной барабан 38 двойного конического дифференциала. Вследствие работы двойного конического дифференциала правая полуось 41 уменьшает свою частоту вращения, а левая полуось 41 на такую же величину увеличит свою частоту вращения. В результате правая резиновая лента 10 станет вращаться медленнее, а левая резиновая лента - быстрее, и корпус 1 электрического транспортного средства будет поворачивать направо. Чем сильнее нажат рычаг управления 48 или 49, тем меньше радиус поворота. Двойной конический (или цилиндрический) дифференциал с тормозами, работающими в масле, обеспечивает плавные повороты, но исключает повороты на одном месте потому, что невозможно полностью остановить тормозные барабаны 38. Для поворота налево необходимо нажать на левый рычаг управления 49. Тросик 47 повернет рычаг 45, растягивая пружину 46, и тормоз 39 нажмет на тормозной левый барабан 38. В результате левая полуось 41 станет вращаться медленнее, а правая полуось 41 настолько же быстрее. Соответственно левая резиновая лента 10 будет вращаться медленнее, а правая резиновая лента быстрее. Корпус 1 электрического транспортного средства станет поворачиваться налево. При торможении необходимо нажимать одновременно на оба рычага управления 48, 49 и их же использовать в качестве стояночного тормоза, фиксируя их защелками, не показанными на чертежах. При необходимости движения задним ходом переключатель 6 устанавливается в положение "задний ход" (на чертеже 17 показано пунктиром), и далее включателем 7 включается цепь питания тягового электродвигателя, и корпус 1 начинает двигаться назад. Во время движения скорость электрического транспортного средства регулируется путем изменения частоты вращения зала электродвигателя 4 посредством реостата 50. При повороте поворотной рукоятки 53 на себя (против часовой стрелки) ползунок тросиком 51 перемещается вправо (фиг.17), растягивая пружину 52 и уменьшая сопротивление в цепи тягового электродвигателя. При этом частота вращения вала тягового электродвигателя увеличивается и скорость движения электрического транспортного средства возрастает. И наоборот. Поворачивая поворотную рукоятку 53 от себя (по часовой стрелке), передвигаем ползунок в исходное положение пружиной 52 и тем самым увеличиваем сопротивление в цепи питания тягового электродвигателя. Частота вращения его вала уменьшается, и как результат снижается скорость движения электрического транспортного средства. После прибытия на место назначения включателем 7 отключить тяговый электродвигатель 4 от аккумуляторных батарей 5, а также осуществить торможение, нажимая одновременно на рычаги управления 48, 49.
В целях экономного расходования энергии аккумуляторных батарей 5 в качестве тягового электродвигателя можно использовать электродвигатель с магнитным усилителем крутящего момента. Например, Патент РФ №2372705, Электродвигатель с усилителем крутящего момента, кл. H02K 57/00, Н02K 23/68, опубл. 10.11.2009, Бюл. №31. Патент РФ №2377708, Магнитоэлектрический двигатель, кл. H02K 57/00, HG2K 21/00, опубл. 27.12.2005, Бюл. №36.
Изобретение позволяет упростить конструкцию, обеспечить более высокий запас хода, повысить скорость движения, снизить расход электроэнергии.