веломобиль

Формула изобретения

1. Веломобиль, включающий раму, задние ведущие и передние поворотные колеса с узлом амортизации, цепные передачи с педалями, рулевой узел, соединенный с помощью тяги и кронштейнов рулевой трапеции с передними поворотными колесами, и сиденье, отличающийся тем, что рама выполнена в виде двух боковых рам, передней балки и задней рессорной оси, при этом боковые рамы расположены под углом схождения к продольной оси рамы и шарнирно соединены между собой при помощи поперечной балки, по концам они шарнирно соединены с передней балкой и задней рессорной осью, на которую надеты приводные полуоси, тяга рулевой трапеции расположена перед передними поворотными колесами, рулевой узел шарнирно установлен относительно рамы и соединен с тормозным приводом, передние колеса установлены на торсионе, расположенном внутри передней балки с возможностью осевого поворота, педали закреплены на боковых рамах.

2. Веломобиль по п.1, отличающийся тем, что узел амортизации передних поворотных колес выполнен в виде пружины, закрепленной между упорами, соединенными соответственно с передней балкой и торсионом.

3. Веломобиль по п.1, отличающийся тем, что угол схождения боковых рам относительно продольной оси рамы составляет 5-6°.

4. Веломобиль по п.1, отличающийся тем, что задняя рессорная ось выполнена из пружинной стали.

5. Веломобиль по п,1, отличающийся тем, что сиденье выполнено в виде двух кресел, установленных на боковых рамах с возможностью осевого перемещения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортным средствам, приводимым в действие мускульным усилием, и может быть использовано в туризме, спорте и быту, как прогулочное и развлекательное средство, а также в целях лечебно-оздоровительных, реабилитационных и профилактических мероприятий.

Известен двухместный веломобиль (см. патент РФ на полезную модель № 65460, МПК B62K 13/00 «Разборный веломобиль на базе серийных велосипедов», дата публикации 21.12.2006 г.), содержащий два серийных велосипеда, съемную раму, навешанную верхними точками на верхние части рам велосипедов, а нижними задними точками жестко соединенную с нижней задней частью рамы каждого велосипеда, рулевой привод в составе двух рулевых рычагов и регулировочной тяги, два рулевых рычага одним концом крепятся к оси передних колес обоих велосипедов, а вторые концы рулевых рычагов соединены между собой регулировочной тягой.

Недостатком известного разборного веломобиля является то, что два спаренных велосипеда с высоко расположенными седлами не могут обеспечить веломобилисту ощущения мягкой и комфортной езды, свойственной езде на автомобиле.

Известен веломобиль В-10, включающий две параллельные однотрубные рамы, передние ведущие колеса, две цепные передачи и две пары педалей, два сидения, закрепленные на рамах, и рукоятки управления (см. Довиденас И.И. «Веломобили», Машиностроение, 1986 г., с.61, рис.5.12).

Недостатком известного веломобиля является недостаточная устойчивость при поворотах.

Более комфортным и устойчивым является веломобиль Clipper AF фирмы BERG Голландия (см. Интернет, yandex Маркет), содержащий жесткую раму, передние поворотные и задние ведущие колеса, рулевое управление, два сидения, расположенные на раме.

Известный веломобиль в основном предназначен для специализированных ровных детских площадок. Недостатком является то, что наличие жесткой рамы не может обеспечить мягкой и комфортной езды по неровной поверхности. При этом жесткие рамы испытывают большие нагрузки при изгибе, когда не все колеса находятся в одной плоскости, что не исключает ее поломку.

Наиболее близким по существенным признакам является веломобиль (см. патент РФ на изобретение № 2066653, МПК B62M 1/04, B62K 13/00, «Веломобиль», дата публикации 20.09.96), включающий раму, на которой установлены два задних ведущих колеса, закрепленные на торсионных амортизаторах, и два передних поворотных колеса, закрепленные на цилиндрических амортизаторах, две цепные передачи, имеющие общий ведущий вал коленчатого типа, и закрепленные на нем педали, сидение, расположенное внутри рамы между колесами, руль управления, соединенный с каждым из поворотных колес с помощью тяги и поворотных кронштейнов рулевой трапеции, двух одинаковых втулок задних колес, каждая из которых обеспечивает свободный ход колеса в обоих направлениях, а также одностороннюю передачу вращения и одностороннее торможение, независимые подвески всех четырех колес для лучшего сцепления с поверхностью.

Недостатками известного веломобиля являются большие габариты и большой вес за счет наличия металлоемких деталей, в том числе жесткой рамы, коленчатого вала, амортизаторов и втулок. При этом сложные по конструкции тормозные устройства, расположенные во втулках, требуют периодического контроля и настройки. Кроме того, для постоянного сцепления всех колес с неровной поверхностью при жестком исполнении рамы необходимо наличие независимых подвесок, что усложняет конструкцию веломобиля.

Техническим результатом является повышение прочности рамы за счет уменьшения ее жесткости, упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров и веса, повышение надежности при эксплуатации и удобство управления.

Указанный технический результат достигается тем, что в веломобиле, включающем раму, задние ведущие и передние поворотные колеса с узлом амортизации, цепные передачи с педалями, рулевой узел, соединенный с помощью тяги и кронштейнов рулевой трапеции с передними поворотными колесами, и сидение, согласно изобретению, рама выполнена в виде боковых рам, передней балки и задней рессорной оси, при этом боковые рамы расположены под углом схождения к продольной оси рамы и в середине при помощи поперечной балки шарнирно соединены между собой, по концам они шарнирно соединены с передней балкой и задней рессорной осью, снабженной приводными полуосями, тяга рулевой трапеции расположена перед передними поворотными колесами, рулевой узел шарнирно установлен относительно рамы и соединен с тормозным приводом, передние колеса установлены на торсионе, расположенном внутри передней балки с возможностью осевого поворота, педали закреплены на боковых рамах, узел амортизации передних поворотных колес выполнен в виде пружины, закрепленной между упорами, соединенными соответственно с передней балкой и торсионом, угол схождения боковых рам относительно продольной оси рамы составляет 5-6°, задняя рессорная ось выполнена из пружинной стали, сидение выполнено в виде двух кресел, установленных на боковых рамах с возможностью осевого перемещения.

Выполнение рамы в виде двух боковых рам, передней балки и задней рессорной оси, при этом боковые рамы шарнирно соединены между собой при помощи поперечной балки, а по концам они шарнирно соединены с передней балкой и задней рессорной осью, позволяет создать «плавающую» раму с относительной степенью свободы боковых рам относительно друг друга, а также передней балки и задней рессорной оси, что обеспечивает постоянное сцепление всех колес с опорной поверхностью и создает плавность движения при любых неровностях дорожного покрытия. Кроме того, предлагаемая конструкция рамы позволяет исключить вибрации, сопутствующие жестким рамам, что весьма нежелательно в веломобиле. Отсутствие жесткости рамы повышает ее прочность и надежность работы веломобиля, а также обеспечивает комфортную езду.

Расположение боковых рам под углом схождения к продольной оси рамы позволяет получить рациональную с точки зрения эргономики компоновку рамы. Сужение ее в передней части увеличивает свободное пространство между рамой и колесом для свободного расположения педалей и исключения их контакта при максимальном повороте колес. Расширение рамы в задней части позволяет увеличить место для расположения двух сидений без увеличения габаритов веломобиля, а также уменьшит длину базы веломобиля при неизменной ширине колеи. Угол схождения боковых рам к продольной оси рамы в пределах 5-6° выбран оптимальным, как с точки зрения поставленного технического результата, так и надежности работы ведущей и ведомой звездочек.

Расположение на задней рессорной оси приводных полуосей, установленных с возможностью осевого вращения относительно ее, делает заднюю рессорную ось неподвижной при вращении колес. При этом приводные полуоси не испытывают изгиба, а передают только крутящий момент, что повышает КПД привода. Изгиб задней рессорной оси, выполненной из пружинной стали и работающей как рессора, повышает комфорт при движении веломобиля.

Расположение тяги рулевой трапеции перед передними поворотными колесами позволяет обеспечить свободное пространство для педалирования, что уменьшает габариты веломобиля.

Шарнирное расположение рулевого узла относительно рамы и соединение его с тормозным приводом позволяет, не отрывая рук от руля и не отвлекая внимания от трассы, производить одновременно поворот колес и торможение. При этом две функции, выполняемые рулевым узлом, разделены и не оказывают друг на друга влияние.

Крепление передних поворотных колес на торсионе, расположенном внутри передней балки с возможностью осевого поворота, позволяет упростить узел амортизации, а именно, выполнить его в виде пружины, закрепленной между упорами, соединенными соответственно с передней балкой и торсионом. Это позволяет исключить цилиндрические амортизаторы передних поворотных колес, что значительно упрощает конструкцию и снижает вес веломобиля.

Расположение педалей и сидений на боковых рамах выбрано с учетом физиологии человека, а именно, педали закреплены в более узкой части рамы, а сидение - в более широкой части рамы, что повышает удобство педалирования при уменьшении габаритов веломобиля.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «новизна».

Заявляемые существенные признаки изобретения, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения веломобиля.

На чертеже изображен общий вид веломобиля

Веломобиль включает раму, состоящую из двух боковых рам 1, соединенных с передней балкой 2 и задней рессорной осью 3. Внутри передней балки 2 с возможностью осевого поворота установлен торсион 4. Боковые рамы 1 в средней части соединены между собой поперечной балкой 5 посредством полиэтиленовых втулок (не показаны на чертеже), обеспечивающих возможность поворота боковых рам 1 относительно друг друга. Передние концы боковых рам 1 соединены с передней балкой 2 при помощи шарнирных втулок 6, обеспечивающих поворот боковых рам 1 относительно передней балки 2. Задние концы боковых рам 1 шарнирно соединены с задней рессорной осью 3, на которой с возможностью вращения симметрично установлены две приводные полуоси 7. Задние ведущие колеса 8 жестко установлены на приводных полуосях 7. Передние поворотные колеса 9 установлены на поворотных осях (не обозначены) торсиона 4. Боковые рамы 1 расположены с углом схождения 5-6° к продольной оси рамы, в связи с этим передние концы боковых рам 1 незначительно сближены, а задние - разведены. Рулевая трапеция выполнена в виде тяги 10, соединенной с поворотными кронштейнами 11, при этом тяга 10 расположена перед передними поворотными колесами 9. Рулевой узел состоит из руля 12 рулевой колонки 13 и рейки 14, соединенной при помощи тяги 15 с поворотным кронштейном 11. Передние поворотные колеса 9 снабжены дисковыми тормозами 16, привод (не показан) которых установлен с возможностью взаимодействия с натяжной вилкой 17, выполненной в нижней части рулевой колонки 13.

Узел амортизации передних поворотных колес 9 выполнен в виде цилиндрической пружины (не показана на чертеже), закрепленной между упорами 18, жестко соединенными соответственно с передней балкой 2 и торсионом 4. Привод веломобиля выполнен в виде педалей 19, установленных на боковых рамах 1, цепей 20, ведущих звездочек 21 и ведомых звездочек 22, закрепленных на приводных полуосях 7. При этом ведомые звездочки 22 установлены на каретках (не обозначены на чертеже). На каждой вертикальной раме 1 закреплено сидение 23 с возможностью осевого перемещения.

Веломобиль работает следующим образом. Посредством педалей 19 передают вращение на ведущие звездочки 21 и через цепи 20 и ведомые звездочки 22 на приводные полуоси 7, далее на задние ведущие колеса 8. При необходимости поворота веломобиля поворачивают руль 12 и вместе с ним рулевую колонку 13, которая при помощи рейки 14 приводит в действие через тягу 15 кронштейн 11, который поворачивает колесо 9. Через тягу 10 передают поворот на кронштейн 11 другого переднего поворотного колеса 9, и веломобиль поворачивается в нужном направлении.

Торможение производят следующим образом. Наклоняют руль 12 вместе с рулевой колонкой 13 от себя. При этом натяжная вилка 17 взаимодействует с приводом дисковых тормозов 16, и происходит одновременно торможение обоих передних поворотных колес 9.

При движении по неровной поверхности или наезде на посторонний предмет веломобиль продолжает всеми колесами контактировать с поверхностью за счет возможности поворота боковых рам 1 относительно друг друга, а также относительно передней балки 2, и задней рессорной оси 3, создавая эффект плавающей рамы, что обеспечивает устойчивость и комфорт при езде веломобиля.