Моноколесо (варианты) и система амортизации для моноколеса (варианты)
UNICYCLE (EMBODIMNETS) AND SHOCK-ABSORPTION SYSTEM FOR THE UNICYCLE (EMBODIMENTS)

Группа изобретений относится к транспортной технике, в частности, к электрическим моноколесным транспортным средствам, а также к системам амортизации для них.
В целях повышения удобства эксплуатации моноколес, а также для повышения безопасности передвижения пользователей производители все чаще снабжают моноколеса системами амортизации.
Так, например, из уровня техники известно моноколесо (патент US 8807250 B2, кл. МПК B62K1/00, B62K3/00, B62K15/00, опубл. 19.08.2014), содержащее корпус, двигатель, приводящий в движение моноколесо, систему гироскопов, связанную с двигателем, батареи, питающие двигатель и жестко закрепленные на корпусе, а также систему амортизации, представляющую собой раму, соединенную при помощи пружины с ползуном, выполненным с возможностью вертикального поступательного движения относительно рамы под весом пользователя.
Также из уровня техники известно моноколесо (патент RU 2691563 C1, кл. МПК B62D 51/02, B62K 1/00, опубл. 14.06.2019), содержащее колесную, электрическую и рамную части, амортизаторы и корпус. При этом одним концом амортизаторы неподвижно закреплены на колесной оси, а другим - на подножках и раме, жестко соединяющей их.
Техническая проблема заключается в расширении арсенала технических средств и создании компактной, легкой и надежной системы амортизации для моноколеса (варианты), обеспечивающей безопасное и комфортное передвижение на транспортном средстве.
Технический результат заключается в реализации двух вариантов системы амортизации.
Техническая проблема решается тем, что система амортизации моноколеса содержит по меньшей мере одну пару направляющих, размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу, торсион, предназначенный для установки в центральном сквозном отверстии электродвигателя моноколеса, по меньшей мере один амортизирующий элемент, два кривошипно-ползунных механизма, ползуны которых выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих, при этом кривошипы соответствующих кривошипно-шатунных механизмов жестко соединены с концами торсиона и выполнены с возможностью вращения вокруг оси, совпадающей с осью торсиона; кроме того, система амортизации моноколеса снабжена втулками, имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с целью размещения в них торсиона.
В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере один амортизирующий элемент соединен с ползуном с внешней стороны электродвигателя.
В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере один амортизирующий элемент выполнен в виде размещенного внутри электродвигателя моноколеса статора и взаимодействующего с ним дополнительного ротора, жестко соединенного с торсионом.
Такие существенные признаки как наличие по меньшей мере одной пары направляющих, размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу, торсиона, предназначенного для установки в центральном сквозном отверстии электродвигателя моноколеса, а также двух кривошипно-ползунных механизмов, ползуны которых выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих, позволяют создать компактную, легкую и надежную конструкцию системы амортизации.
Жесткое соединение кривошипов и концов торсиона необходимо для возможности вращения торсиона вокруг собственной оси с целью поддержания единого уровня расположения платформ для ног за счет преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот, что позволяет обеспечить безопасное и комфортное передвижение на транспортном средстве.
Наличие по меньшей мере одного амортизирующего элемента позволяет компенсировать нагрузку, которую оказывает пользователь во время передвижения на моноколесе, чем обеспечивается комфортное и безопасное передвижение на транспортном средстве за счет поддержания единого уровня расположения платформ для ног пользователя.
Снабжение системы амортизации для моноколеса втулками, имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с целью размещения в них торсиона, позволяет обеспечить свободное вращение торсиона и необходимо для обеспечения надежной и долговечной работы устройства.
Техническая проблема также решается тем, что система амортизации моноколеса содержит по меньшей мере одну пару направляющих, размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу и имеющих сквозные отверстия, предназначенные для установки торсиона, проходящего сквозь центральное отверстие электродвигателя моноколеса, по меньшей мере одну пару зубчатых реек, размещенных вертикально, выполненных с возможностью скольжения вдоль соответствующих направляющих и образующих реечную передачу с торсионом, ползуны, жестко соединенные с зубчатыми рейками и выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих, по меньшей мере один амортизирующий элемент; кроме того система амортизации моноколеса снабжена втулками, имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с целью размещения в них торсиона.
В частном случае осуществления изобретения с целью образования реечной передачи каждый конец торсиона жестко соединен с зубчатым колесом.
В частном случае осуществления изобретения с целью образования реечной передачи каждый конец торсиона снабжен ответными зубьями.
В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере один амортизирующий элемент соединен с ползуном с внешней стороны электродвигателя.
В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере один амортизирующий элемент выполнен в виде размещенного внутри электродвигателя моноколеса статора и взаимодействующего с ним дополнительного ротора, жестко соединенного с торсионом.
В частном случае осуществления изобретения система амортизации снабжена по меньшей мере одной парой дополнительных зубчатых колес, размещенных по обе стороны от электродвигателя и взаимодействующих с соответствующими зубчатыми колесами, жестко соединенными с концами торсиона и по меньшей мере одной парой дополнительных зубчатых реек, размещенных параллельно основным, с образованием дополнительной реечной передачи.
Такие существенные признаки как наличие по меньшей мере одной пары направляющих, размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу и имеющих сквозные отверстия, предназначенные для установки торсиона, проходящего сквозь центральное отверстие электродвигателя моноколеса, по меньшей мере одной пары зубчатых реек, размещенных вертикально и выполненных с возможностью скольжения вдоль соответствующих направляющих, образующих реечную передачу с торсионом, а также ползунов, жестко соединенных с зубчатыми рейками, выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих, позволяют создать компактную, легкую и надежную систему амортизации.
Наличие по меньшей мере одной пары зубчатых реек, размещенных вертикально и выполненных с возможностью скольжения вдоль соответствующих направляющих, образующих реечную передачу с торсионом, позволяет торсиону вращаться вокруг собственной оси с целью поддержания единого уровня расположения платформ для ног пользователя за счет преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот для обеспечения безопасного и комфортного передвижения на транспортном средстве.
Наличие по меньшей мере одного амортизирующего элемента позволяет компенсировать нагрузку, которую оказывает пользователь во время передвижения на моноколесе, что обеспечивает комфортное и безопасное передвижение.
Снабжение системы амортизации втулками, имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с целью размещения в них торсиона, позволяет обеспечить свободное вращение торсиона и необходимо для обеспечения надежной и долговечной работы устройства.
Техническая проблема также заключается в расширении арсенала моноколес, оснащенных компактной, легкой и надежной системой амортизации и предназначенных для комфортного и безопасного передвижения.
Технический результат заключается в реализации двух вариантов таких моноколес.
Техническая проблема решается тем, что моноколесо содержит корпус, электродвигатель, выполненный в виде статора и ротора, контроллер, соединенный по меньшей мере с одним гироскопом, статором и по меньшей мере одной аккумуляторной батареей, а также систему амортизации, содержащую торсион, предназначенный для установки в центральном сквозном отверстии электродвигателя моноколеса, по меньшей мере одну пару направляющих, размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу, по меньшей мере один амортизирующий элемент, два кривошипно-ползунных механизма, ползуны которых выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих, при этом кривошипы соответствующих кривошипно-шатунных механизмов жестко соединены с концами торсиона и выполнены с возможностью вращения вокруг оси, совпадающей с осью торсиона; кроме того, система амортизации моноколеса снабжена деталями, имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с целью размещения в них торсиона.
В частном случае осуществления изобретения система амортизации содержит по меньшей мере один амортизирующий элемент, соединенный с ползуном с внешней стороны электродвигателя.
В частном случае осуществления изобретения моноколесо снабжено по меньшей мере одним амортизирующим элементом, установленным внутри электродвигателя.
В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере один амортизирующий элемент жестко закреплен на крышке статора и соединен с рычагом, имеющим центральное сквозное отверстие, выполненное с целью размещения торсиона.
В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере один амортизирующий элемент выполнен в виде размещенного внутри электродвигателя моноколеса статора и взаимодействующего с ним дополнительного ротора, жестко соединенного с торсионом.
Снабжение моноколеса корпусом, электродвигателем, выполненным в виде статора и ротора, системой амортизации и контроллером, соединенным по меньшей мере с одним гироскопом, статором и по меньшей мере одной аккумуляторной батареей позволяет реализовать конструкцию моноколеса, оборудованного системой амортизации.
Такие существенные признаки как наличие торсиона, предназначенного для установки в центральном сквозном отверстии электродвигателя моноколеса, по меньшей мере одной пары направляющих, размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу, а также двух кривошипно-ползунных механизмов, ползуны которых выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих, позволяют создать компактную, легкую и надежную конструкцию системы амортизации моноколеса.
Жесткое соединение кривошипов соответствующих кривошипно-шатунных механизмов с концами торсиона позволяет торсиону осуществлять вращение вокруг собственной оси, обеспечивая тем самым поддержание единого уровня расположения платформ для ног за счет преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот для обеспечения безопасного и комфортного передвижения на транспортном средстве.
Наличие по меньшей мере одного амортизирующего элемента необходимо для работы системы амортизации и позволяет снизить силу удара, передаваемую на элементы конструкции моноколеса и ноги пользователя, обеспечивая комфортное и безопасное передвижение на моноколесе. Кроме того, позволяет каждому ползуну совершать возвратно-поступательные движения вдоль соответствующих направляющих, поддерживая платформы для ног на одном уровне.
Снабжение системы амортизации деталями, имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с возможностью размещения в них торсиона, позволяет обеспечить свободное вращение торсиона и необходимо для обеспечения надежной и долговечной работы устройства.
Техническая проблема решается также тем, что моноколесо содержит корпус, электродвигатель, выполненный в виде статора и ротора, контроллер, соединенный по меньшей мере с одним гироскопом, статором и по меньшей мере одной аккумуляторной батареей, а также систему амортизации, содержащую по меньшей мере одну пару направляющих, размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу и имеющих сквозные отверстия, предназначенные для установки торсиона, проходящего сквозь центральное отверстие электродвигателя моноколеса, по меньшей мере одну пару зубчатых реек, размещенных вертикально, выполненных с возможностью скольжения вдоль соответствующих направляющих и образующих реечную передачу с торсионом, ползуны, жестко соединенные с зубчатыми рейками и выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих, по меньшей мере один амортизирующий элемент; кроме того система амортизации моноколеса снабжена деталями, имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с целью размещения в них торсиона.
В частном случае осуществления изобретения с целью образования реечной передачи каждый конец торсиона жестко соединен с зубчатым колесом.
В частном случае осуществления изобретения с целью образования реечной передачи каждый конец торсиона снабжен ответными зубьями.
В частном случае осуществления изобретения система амортизации содержит по меньшей мере один амортизирующий элемент, соединенный с ползуном с внешней стороны электродвигателя.
В частном случае осуществления изобретения моноколесо снабжено по меньшей мере одним амортизирующим элементом, установленным внутри электродвигателя.
В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере один амортизирующий элемент жестко закреплен на крышке статора и соединен с рычагом, имеющим центральное сквозное отверстие, выполненное с целью размещения торсиона.
В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере один амортизирующий элемент выполнен в виде размещенного внутри электродвигателя моноколеса статора и взаимодействующего с ним дополнительного ротора, жестко соединенного с торсионом.
В частном случае осуществления изобретения система амортизации снабжена по меньшей мере одной парой дополнительных зубчатых колес, размещенных по обе стороны от электродвигателя и взаимодействующих с соответствующими зубчатыми колесами, жестко соединенными с концами торсиона и по меньшей мере одной парой дополнительных зубчатых реек, размещенных параллельно основным, с образованием дополнительной реечной передачи.
Снабжение моноколеса корпусом, электродвигателем, выполненным в виде статора и ротора, системой амортизации, а также контроллером, соединенным по меньшей мере с одним гироскопом, статором и по меньшей мере одной аккумуляторной батареей позволяет реализовать конструкцию моноколеса, оснащенного системой амортизации.
Такие существенные признаки как наличие по меньшей мере одной пары направляющих, размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу и имеющих сквозные отверстия, предназначенные для установки торсиона, проходящего сквозь центральное отверстие электродвигателя моноколеса, по меньшей мере одной пары зубчатых реек, размещенных вертикально, образующих реечную передачу с торсионом, а также ползунов, жестко соединенных с зубчатыми рейками, выполненных с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих, позволяют создать компактную, легкую и надежную систему амортизации моноколеса.
Наличие по меньшей мере одной пары зубчатых реек размещенных вертикально и выполненных с возможностью скольжения вдоль соответствующих направляющих и образующих реечную передачу с торсионом, позволяет осуществлять вращение торсиона вокруг собственной оси, обеспечивая тем самым поддержание одного уровня расположения платформ для ног за счет преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот, что в свою очередь способствует безопасному и комфортному передвижению на транспортном средстве.
Наличие по меньшей мере одного амортизирующего элемента необходимо для работы системы амортизации и позволяет снизить силу удара, передаваемую на элементы конструкции моноколеса и ноги пользователя, обеспечивая комфортное и безопасное передвижение на моноколесе. Кроме того, позволяет каждому ползуну совершать возвратно-поступательные движения вдоль соответствующих направляющих, поддерживая платформы для ног на одном уровне.
Снабжение системы амортизации деталями, имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с возможностью размещения в них торсиона, позволяет обеспечить свободное вращение торсиона и необходимо для обеспечения надежной и продолжительной работы устройства.
Сущность заявленной группы изобретений поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен элемент системы амортизации моноколеса по варианту 1.
На фиг.2, 3 изображена система амортизации моноколеса по варианту 1 в сборе.
На фиг.4 изображена направляющая системы амортизации по варианту 1.
На фиг.5 изображен элемент системы амортизации по варианту 2.
На фиг.6 изображена система амортизации по варианту 1 с амортизирующим элементом, выполненным в виде внутреннего ротора с постоянными магнитами и статора с электромагнитами.
Система амортизации моноколеса по варианту 1 (фиг. 2, 3) содержит по меньшей мере одну пару направляющих 1 (фиг.1-4), размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу. Также система амортизации снабжена двумя кривошипно-ползунными механизмами, ползуны 2 которых выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих 1, представляющих собой рамы со скользящими поверхностями. Платформы для ног могут быть закреплены на ползунах 2 любым известным из уровня техники способом, например, посредством оси, размещенной в соосных отверстиях, выполненных в ползуне и педали, а также с помощью боковых винтов, фиксирующих ось.
Направляющие 1 могут быть выполнены с выемками 3, предназначенными для размещения кривошипа 4 и с учетом возможности вращения кривошипа 4 вокруг оси, совпадающей с осью торсиона 5.
Торсион 5 представляет собой монолитный стержень, выполненный из упругого материала круглого, квадратного или другого сечения, предназначенный для установки в центральном сквозном отверстии электродвигателя моноколеса.
Каждый кривошип 4 жестко соединен с соответствующим концом торсиона 5 любым известным из уровня техники способом, например, посредством выполнения в кривошипе отверстия соответствующей формы и установки конца торсиона с натягом, при этом отверстие может быть как сквозным, так и несквозным. Кроме того, торсион может иметь наружную резьбу, а кривошип - внутреннюю резьбу для возможности соединения деталей. Также может быть использовано шпоночное, шлицевое соединение и др.
На фиг.1-3, фиг.6 приведен пример осуществления изобретения, в котором торсион 5 выполнен в виде монолитного стержня круглого сечения, на концах которого имеются односторонние лыски для обеспечения жесткого соединения каждого кривошипа 4 и торсиона 5, а кривошипы 4 снабжены ответными сквозными отверстиями, предназначенными для размещения в них концов торсиона 5.
Кроме того, на фиг.1-3, фиг.6 изображен кривошип 4, имеющий овальный незамкнутый профиль. Однако, в целях осуществления изобретения кривошип 4 может иметь любую форму, поскольку форма исполнения детали не влияет на обеспечение возможности жесткого соединения с торсионом 5.
Кривошип 4 шарнирно соединен с шатуном 6, имеющим форму дуги, который в свою очередь шарнирно соединен с ползуном 2, выполненным с возможностью осуществления возвратно-поступательного движения вдоль направляющей 1. Шатун 6 также может быть выполнен любой формы, обеспечивающей возможность соединения ползуна 2 и кривошипа 4.
Также система амортизации моноколеса снабжена втулками 7, имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с возможностью размещения в них торсиона 5. Втулки 7 могут быть закреплены на крышке статора 9, для чего один из концов каждой втулки 7 снабжен фланцем 8.
Каждая втулка 7 устанавливается в ответном пазе 10, выполненном в соответствующей направляющей 1 (фиг. 4) любым известным из уровня техники способом, например, с помощью резьбового, шлицевого, шпоночного соединения и т.д. Паз 10 при этом может иметь любую форму, может быть выполнен сквозным или несквозным.
Система амортизации снабжена по меньшей мере одним амортизирующим элементом, который может быть соединен с ползуном 2 с внешней стороны электродвигателя. В частности, амортизирующими элементами 11 или 12, в качестве которых могут быть использованы известные из уровня техники элементы, такие как: пружины, амортизирующие элементы, выполненные из полиуретана, пневматические амортизаторы и др.
Амортизирующие элементы 11 могут быть установлены, например, на боковых поверхностях каждой из направляющих 1. При этом каждый из амортизирующих элементов 11 может быть одним концом жестко соединен с соответствующей боковой поверхностью направляющей 1, другим концом жестко соединен с ползуном 2.
Количество амортизирующих элементов 11 и/или 12, а также материал, из которого они выполнены, подбираются в зависимости от весовых характеристик пользователей и от предполагаемых условий эксплуатации транспортного средства.
Жесткое соединение каждого амортизирующего элемента 11 с боковой поверхностью направляющей может быть обеспечено за счет размещения в ней элемента крепления 13.
Соединение каждого амортизирующего элемента 11 с ползуном 2 может быть обеспечено за счет крепления амортизирующего элемента 11 к стержню 14, размещенному в осевом отверстии ползуна 2.
Кроме того, амортизирующий элемент 12 может быть установлен на внутренней поверхности нижнего торца направляющей 1. При этом одним концом амортизирующий элемент 12 жестко соединен с торцом направляющей 1, другим концом жестко соединен с ползуном 2.
Жесткое соединение амортизирующих элементов 12 может быть обеспечено за счет, например, таких элементов крепления как бобышки, втулки и др., установленных на нижнем торце направляющей 1, а также на нижней поверхности ползуна 2.
Также амортизирующий элемент системы амортизации может быть выполнен в виде размещенных внутри электродвигателя моноколеса дополнительного ротора 15 (фиг.6) с постоянными магнитами 16, имеющего центральное сквозное отверстие, предназначенное для размещения торсиона 5, и статора 17 с электромагнитами 18. Такой вид амортизации может использоваться как самостоятельно, так и совместно с амортизирующими элементами 11 и/или 12.
При этом дополнительный ротор 15 может быть снабжен электромагнитами, а статор - постоянными магнитами.
Работает заявленная система амортизации по варианту 1 для моноколеса следующим образом.
Для работы устройства необходимо наличие по меньшей мере одного амортизирующего элемента 11 или 12, соединенного с ползуном 2 с внешней стороны электродвигателя, или амортизирующего элемента, выполненного в виде дополнительного ротора 15 и статора 17.
В случае снабжения системы амортизации амортизирующими элементами 11 и/или 12 под действием нагрузки ползун 2 одного из кривошипно-ползунных механизмов перемещается вниз вдоль соответствующей направляющей 1 по скользящим поверхностям рамы.
Ползун 2, шарнирно соединенный с шатуном 6, перемещаясь вниз вдоль направляющей 1, позволяет кривошипу 4, соединенному с шатуном 6, посредством шарнирного соединения совершать вращательные движения вокруг оси, совпадающей с осью торсиона 5.
Таким образом, кривошип 4, жестко соединенный с торсионом 5, вращает его вокруг собственной оси, передавая вращательное движение кривошипу, закрепленному на направляющей 1 (фиг.3), расположенной параллельно и установленной на противоположной стороне электродвигателя.
Далее кривошипно-ползунный механизм, установленный на противоположной стороне электродвигателя, преобразует вращательное движение торсиона 5 в возвратно-поступательно движение ползуна 2, позволяя синхронизировать уровень расположения платформ для ног, закрепленных на ползунах 2.
В случае снабжения системы амортизации амортизирующим элементом, выполненным в виде размещенных внутри электродвигателя моноколеса дополнительного ротора 15, имеющего центральное сквозное отверстие, предназначенное для размещения торсиона, и статора 17 (фиг.6), управление торсионом 5 происходит посредством электрических сигналов, передаваемых контроллером на электромагниты 18 статора 17. Далее торсион 5, осуществляя вращение в необходимом направлении, приподнимает либо опускает уровень платформ для ног, компенсируя тем самым неровности дорожного покрытия.
В случае снабжения дополнительного ротора 15 электромагнитами, а статора 17 - постоянными магнитами, управление торсионом 5 осуществляют путем подачи электрических сигналов от контроллера на электромагниты дополнительного ротора 15.
При этом для реализации такого вида амортизации могут быть использованы любые известные из уровня техники датчики, анализирующие дорожное покрытие на наличие неровностей, например, тензодатчики, акселерометры, датчики неровной дороги, работающие по принципу пьезоэлемента, лазерные датчики и т.д.
Система амортизации для моноколеса по варианту 2 содержит одну пару направляющих 19 (фиг.5), расположенных вертикально и размещенных по обе стороны от электродвигателя моноколеса параллельно друг другу. Каждая из направляющих 19 снабжена ответным сквозным отверстием, предназначенным для установки торсиона 5, проходящего сквозь центральное отверстие электродвигателя моноколеса перпендикулярно направляющим 19.
При этом торсион 5 представляет собой монолитный стержень и может быть выполнен из упругого материала круглого, квадратного или другого сечения.
Каждая направляющая 19 представляет собой раму со скользящими поверхностями, выполненными с целью осуществления возвратно-поступательного движения зубчатой рейки 20 вдоль соответствующей направляющей 19, например, посредством пазов, выполненных по всей длине детали и ответных выступов, представляющих собой ответные линейные вертикальные элементы.
Так, например, для возможности осуществления возвратно-поступательного движения зубчатых реек 20 относительно направляющих 19 зубчатые рейки 20 могут иметь пазы, а направляющие - ответные линейные вертикальные элементы, либо наоборот.
На концах торсиона 5 могут быть жестко закреплены зубчатые колеса 21 посредством, например, любого известного из уровня техники соединения - резьбового, шпоночного, шлицевого и др.
Также сам торсион 5 может быть снабжен ответными зубьями для образования реечной передачи с соответствующей зубчатой рейкой 20.
Кроме того, система амортизации может быть снабжена по меньшей мере одной парой дополнительных зубчатых реек 22, размещенных параллельно основной, выполненных с возможностью скольжения вдоль соответствующих направляющих 19 и образующих реечную передачу с по меньшей мере одной парой дополнительных зубчатых колес 23, закрепленных на соответствующих направляющих 19 с возможностью вращения относительно собственной оси.
Зубчатые рейки 20 и 22 могут быть соединены друг с другом как показано на фиг.5, а могут располагаться отдельно.
Дополнительные зубчатые колеса 23 могут быть закреплены на направляющих 19 с помощью их установки на бобышки, втулки и другие элементы крепления, размещенные на направляющих 19, посредством подшипника.
Дополнительные зубчатые колеса 23 могут образовывать зубчатую передачу с ведущими зубчатыми колесами 21, установленными на концах торсиона 5 или с концами торсиона 5, снабженными ответными зубьями, а могут не находиться с ними в контакте.
Снабжение системы амортизации дополнительными зубчатыми колесами 23 и соответствующими зубчатыми рейками 22 позволяет дополнительно повысить ее надежность и долговечность.
Также система амортизации снабжена ползунами 2, жестко соединенными с зубчатыми рейками 20 и 22 и выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль соответствующих направляющих 19. Ползуны 2 могут быть соединены с зубчатыми рейками 20 и 22 с натягом запрессовкой либо температурным деформированием выступов, размещенных на верхнем торце ползуна 2 и/или на нижнем торце зубчатой рейки 20 и/или 22.
Платформы для ног могут быть закреплены на ползунах 2 любым известным из уровня техники способом, например, посредством оси, размещенной в соосных отверстиях ползуна 2 и платформы для ног, а также с помощью боковых винтов, фиксирующих ось.
Система амортизации моноколеса по варианту 2, также как и по варианту 1, снабжена втулками (не показано на чертеже), имеющими сквозные осевые отверстия, выполненные с возможностью размещения в них торсиона 5.
Один из концов каждой втулки снабжен фланцем 8, предназначенным для крепления к элементам электродвигателя, в частности, к крышке статора.
Каждая втулка устанавливается в ответном пазе, выполненном в соответствующей направляющей 19, любым известным из уровня техники способом, например, с помощью резьбового, шлицевого, шпоночного соединения и т.д., паз при этом может иметь любую форму, может быть выполнен сквозным или несквозным.
Система амортизации по варианту 2 снабжена по меньшей мере одним амортизирующим элементом, который может быть соединен с ползуном 2 с внешней стороны электродвигателя, в качестве которого могут быть использованы пружины, амортизирующие элементы, выполненные из полиуретана, пневматические амортизаторы и др.
В частности, по меньшей мере один амортизирующий элемент может быть установлен, например, на боковой поверхности каждой из направляющей 19. При этом каждый из амортизирующих элементов одним концом может быть жестко соединен с соответствующей боковой поверхностью направляющей 19, другим концом жестко соединен со стержнем, размещенным в осевом отверстии ползуна 2.
Количество амортизирующих элементов, а также материал, из которого они выполнены, подбираются в зависимости от весовых характеристик пользователей и от предполагаемых условий эксплуатации транспортного средства и могут варьироваться.
Жесткое соединение каждого амортизирующего элемента с боковой поверхностью направляющей может быть обеспечено за счет размещения в ней элемента крепления.
Кроме того, амортизирующий элемент 12 может быть установлен на внутренней поверхности нижнего торца направляющей 19. При этом одним концом амортизирующий элемент жестко соединен с нижним торцом направляющей 19, другим концом жестко соединен с нижней поверхностью ползуна 2.
Жесткое соединение амортизирующих элементов может быть обеспечено за счет элементов крепления, таких, например, как бобышки, втулки и др., установленных на нижнем торце направляющей 19, а также на нижней поверхности ползуна 2.
Также амортизирующий элемент может быть выполнен в виде размещенных внутри электродвигателя моноколеса дополнительного ротора 15 с постоянными магнитами 16, имеющего центральное сквозное отверстие, предназначенное для размещения торсиона, и статора 17 с электромагнитами 18 (фиг.6). При этом дополнительный ротор может быть снабжен электромагнитами, а статор - постоянными магнитами.
Работает заявленная система амортизации по варианту 2 следующим образом.
В случае снабжения системы амортизации амортизирующими элементами, жестко соединенными с соответствующими направляющими, под действием нагрузки ползун 2 (фиг.5), жестко соединенный с зубчатой рейкой 20, размещенной вертикально, перемещается вниз вдоль соответствующей направляющей 19.
Зубчатая рейка 20 при этом совершает скользящее движение по соответствующей направляющей 19 посредством пазов и выступов, выполненных на зубчатой рейке 20 и направляющей 19.
При осуществлении движения зубчатой рейки 20 вниз вдоль соответствующей направляющей 19 зубчатое колесо 21, образующее с зубчатой рейкой 20 реечную передачу, осуществляет поворот по часовой стрелке, вращая торсион 5 относительно его оси. Далее зубчатое колесо (не показано на чертеже), установленное на противоположном конце торсиона 5, преобразует вращательное движение торсиона 5 посредством реечной передачи в возвратно-поступательное движение ползуна 2, позволяя синхронизировать уровень расположения закрепленных на ползунах 2 платформ для ног.
Таким же образом осуществляется работа системы амортизации в случае выполнения на самом торсионе 5 ответных зубьев, выполненных с возможностью образования реечной передачи с зубчатой рейкой 20.
Для работы системы амортизации по варианту 2 необходимо наличие по меньшей мере одного амортизирующего элемента.
Это может быть амортизирующий элемент, соединенный с ползуном 2 с внешней стороны электродвигателя.
Также это может быть амортизирующий элемент, выполненный в виде размещенных внутри электродвигателя моноколеса дополнительного ротора 15, имеющего центральное сквозное отверстие, предназначенное для размещения торсиона 5, и статора 17. При этом управление торсионом 5 осуществляют посредством электрических сигналов, поступающих с контроллера на электромагниты статора 17 или дополнительного ротора 15.
Далее торсион 5, осуществляя вращение в необходимом направлении, поднимает либо опускает ползуны 2, тем самым устанавливая необходимый уровень платформ для ног и компенсируя неровности дорожного покрытия.
При этом при использовании данного вида амортизирующего элемента могут быть использованы любые известные из уровня техники датчики, анализирующие дорожное покрытие на наличие неровностей, например, тензодатчики, акселерометры, датчики неровной дороги, работающие по принципу пьезоэлемента, лазерные датчики и т.д.
Моноколесо по варианту 1 и по варианту 2 содержит корпус, изготовленный из высокопрочного пластика, устойчивого к ударам и деформациям, который может быть выполнен как монолитным, так и в виде крышек, устанавливаемых по обеим сторонам моноколеса. Также моноколесо имеет электродвигатель, выполненный в виде статора и ротора с размещенными на них электромагнитами или постоянными магнитами соответственно. Кроме того, моноколесо снабжено контроллером, соединенным по меньшей мере с одним гироскопом, со статором и по меньшей мере одной аккумуляторной батареей.
Для возможности комфортной и безопасной езды транспортное средство может быть снабжено системой амортизации по варианту 1 или по варианту 2 соответственно.
Моноколесо по варианту 1 или 2 может быть снабжено по меньшей мере одним амортизирующим элементом 24, установленным внутри электродвигателя (фиг. 3).
При этом по меньшей мере один амортизирующий элемент 24 одним концом жестко закреплен на крышке статора 9 и соединен с рычагом 25, имеющим центральное сквозное отверстие, предназначенное для размещения торсиона 5, и выполненным с возможностью вращения вокруг оси, совпадающей с осью торсиона 5 под действием нагрузки.
Жесткое крепление амортизирующего элемента 24 к крышке статора 9 может быть обеспечено за счет крепежных элементов, известных из уровня техники, например, бобышек, втулок и др.
Такой вид амортизации может быть дополнен амортизирующими элементами 11 и/или 12, соединенными с ползуном 2 с внешней стороны электродвигателя.
Также моноколесо по варианту 1 или 2 может быть снабжено амортизирующим элементом, выполненным в виде размещенных внутри электродвигателя моноколеса дополнительного ротора 15, имеющего центральное сквозное отверстие, предназначенное для размещения торсиона 5, и статора 17 (фиг.6).
При этом электродвигатель моноколеса в одном варианте осуществления может быть снабжен дополнительным статором 17 и дополнительным ротором 15 как показано на фиг.6. В другом варианте осуществления электродвигатель может иметь общий статор и два ротора - внутренний и внешний, при этом электромагниты, размещенные снаружи статора, выполнены с возможностью взаимодействия с постоянными магнитами ротора электродвигателя моноколеса с целью осуществления движения транспортного средства, а электромагниты, размещенные внутри статора и взаимодействующие с постоянными магнитами внутреннего ротора, приводят в движение торсион 5 с целью корректировки уровня платформ для ног по высоте при компенсации неровностей дорожного покрытия. Также в целях осуществления изобретения роторы могут быть снабжены электромагнитами, а статор - постоянными магнитами.
При использовании электрически управляемого амортизирующего элемента могут быть использованы любые известные из уровня техники датчики, анализирующие дорожное покрытие на наличие неровностей, например, тензодатчики, акселерометры, датчики неровной дороги, работающие по принципу пьезоэлемента, лазерные датчики и т.д.
В целях осуществления изобретения амортизирующие элементы могут быть использованы как каждый в отдельности, так и сочетаться друг с другом в зависимости от весовых характеристик пользователей и от предполагаемых условий эксплуатации транспортного средства.
Детали, имеющие сквозные осевые отверстия, выполненные с целью размещения в них торсиона, могут быть выполнены в виде втулок 7 с фланцами 8, подлежащими креплению к крышке статора 9, а также могут быть выполнены заодно с крышкой статора.
Принцип работы моноколеса по варианту 1 аналогичен варианту 2 за исключением некоторых моментов работы систем амортизации моноколеса, описанных выше.
Таким образом, данная группа изобретений представляет собой реализацию вариантов компактной, легкой и надежной системы амортизации, а также вариантов исполнения моноколеса, оснащенного такой системой амортизации с целью комфортного и безопасного передвижения.