RU2216474C2

RU2216474C2 - One-wheel vehicle

Info

Publication number: RU2216474C2
Application number: RU2002103560/11A
Authority: RU
Inventors: С.С. Кочанов-Сорокин
Original assignee: Кочанов-Сорокин Сергей Сергеевич
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-11-20

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: housing of proposed one-wheel vehicle is essentially ellipsoid of revolution with protector on its outer surface. Outer ring with weights located in diametric plane of housing is installed inside housing coaxially with its axis of rotation. Reduction gears differentials are secured on reduction gears which, in their turn, are secured on end face surfaces of housing. Mating bevel gears of differentials are secured on outer ring. Shafts of differential planet pinion carriers coaxial to housing axis extend from reduction gears being axles of rotation of outer ring and inner ring of driver's cab, cardan suspension arranged inside outer ring. Bushings for winding on chains of weights of outer ring with brakes are arranged on carrier shaft extension between outer ring and inner ring. Roller chains secured on weights of outer ring pass from chain winding bushings. Weights of outer ring are secured by locks on their initial places in diametric plane of housing. Weights are installed for synchronous displacement along outer ring in different directions and different distances from diametric plane of housing to stops on outer ring. Longitudinal sections of axle on cardan suspension inner ring brought into cab the part of steering gear making it possible to displace cab gravity center located at definite distance from housing axis in cross plane of one-wheel vehicle. Cab accommodates also brake pedal, chain winding bushing brake pedal and accelerator pedal. EFFECT: simplified design, possibility of tilting vehicles at cornering. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к системе управления и улучшения ходовых качеств одноколесного транспортного средства. The invention relates to vehicles, in particular to a control system and improve driving performance of a one-wheeled vehicle.

Известно "Одноколесное транспортное средство"[1]. The famous "Unicycle" [1].

Данное одноколесное транспортное средство содержит внешний обод и концентрически расположенную внутри него кабину, закрепленную на кронштейнах опорных приводных катков с ребордами и тормозными устройствами, установленных на кольцевых направляющих, размещенных на внутренней поверхности обода; силовую установку, расположенную в кабине и через силовую передачу связанную с приводными катками; механизм изменения направления движения, выполненный в виде двух горизонтальных соосных маховиков, вращающихся в разные стороны, каждый из которых через силовую передачу связан с силовой установкой и снабжен тормозом для блокировки маховиков относительно корпуса кабины, и установленные на боковых частях корпуса телескопические опоры. This one-wheeled vehicle contains an external rim and a cab concentrically located inside it, mounted on the brackets of the support drive rollers with flanges and brake devices mounted on ring guides located on the inner surface of the rim; a power plant located in the cab and through a power train connected to the drive rollers; a mechanism for changing the direction of movement, made in the form of two horizontal coaxial flywheels, rotating in different directions, each of which is connected to the power unit through a power transmission and is equipped with a brake to lock the flywheels relative to the cab body, and telescopic supports mounted on the side of the body.

Недостатком данного одноколесного транспортного средства является его относительная сложность, медленность перемещения, связанная с невозможностью наклона транспортного средства при его поворотах. The disadvantage of this one-wheeled vehicle is its relative complexity, the slowness of movement associated with the inability to tilt the vehicle during its turns.

Целью предлагаемого изобретения является создание одноколесного транспортного средства, свободного от вышеперечисленных недостатков. The aim of the invention is the creation of a one-wheeled vehicle free from the above disadvantages.

Указанная цель достигается следующим образом. The specified goal is achieved as follows.

Корпус транспортного средства представляет собой, по меньшей мере, эллипсоид вращения, образованный вращением эллипса вокруг его малой оси. Внутри корпуса имеется два кольца: внешнее и внутреннее. Между корпусом и внешним кольцом расположены с каждой стороны по редуктору с дифференциалом. Валы, выходящие из редукторов, соосны оси корпуса и являются водилами сателитов дифференциалов и в то же время осями вращения колец в поперечной плоскости корпуса. Во внутреннем кольце имеются оси карданной подвески кабины, расположенные в продольной плоскости корпуса. Продольные оси внутреннего кольца карданной подвески, выведенные в кабину, являются рулевыми устройствами, дающими возможность отклонения центра тяжести кабины, расположенного на определенном расстоянии от оси корпуса в поперечной плоскости корпуса. The vehicle body is at least an ellipsoid of revolution formed by the rotation of the ellipse around its minor axis. Inside the case there are two rings: external and internal. Between the housing and the outer ring are located on each side of the gearbox with differential. The shafts emerging from the gearboxes are aligned with the axis of the housing and are the carriers of the differential gears and at the same time the axes of rotation of the rings in the transverse plane of the housing. In the inner ring there are axles of the gimbal suspension of the cab located in the longitudinal plane of the body. The longitudinal axis of the inner ring of the cardan suspension, brought into the cab, are the steering devices that enable the center of gravity of the cab to be deflected, located at a certain distance from the body axis in the transverse plane of the body.

Внешние конические шестерни дифференциалов закреплены на редукторах, которые в свою очередь закреплены на боковых поверхностях корпуса, а внутренние (ответные) конические шестерни дифференциалов закреплены на внешнем кольце. На внешнем кольце имеются два груза, расположенные в диаметрально противоположных точках кольца, находящиеся в продольной плоскости большого круга эллипсоида вращения. В этом положении грузы закрепляются фиксаторами. Между внешним кольцом и внутренним находятся втулки намотки роликовых цепей. Закрепленные на втулках роликовые цепи, пройдя по направляющим внешнего кольца, закреплены на грузах. На втулках намотки роликовых цепей имеются тормоза, срабатывающие от прижима к валам водил сателитов дифференциалов. При срабатывании тормозов роликовые цепи начинают наматываться на втулки, подтягивая грузы (предварительно должна быть освобождена фиксация грузов на внешнем кольце) и разводя их на одинаковые, но противоположные расстояния от диаметральной плоскости корпуса до упоров на внешнем кольце. Между торцовыми поверхностями корпуса и внешним кольцом установлены путевые тормоза, затормаживающие движение внешнего кольца относительно корпуса (на чертежах не показаны). Внутри кабины имеется сиденье водителя и органы управления (руль, совмещенный с одной из продольных осей карданной подвески кабины, педаль "газа", педаль путевого тормоза и тормоз втулок намотки цепей). The outer bevel gears of the differentials are fixed to the gearboxes, which in turn are mounted on the side surfaces of the housing, and the inner (reciprocal) bevel gears of the differentials are mounted on the outer ring. On the outer ring there are two weights located at diametrically opposite points of the ring, located in the longitudinal plane of the large circle of the ellipsoid of revolution. In this position, the loads are secured by clamps. Between the outer ring and the inner are the bushings of the winding roller chains. Roller chains fixed on bushings, passing along the guides of the outer ring, are fixed on the loads. There are brakes on the winding bushings of the roller chains, which are triggered by the pressure on the shafts of the driven differential gears. When the brakes are applied, the roller chains begin to wrap around the bushings, pulling up the weights (the fixation of the loads on the outer ring must first be released) and spreading them at equal but opposite distances from the diametrical plane of the body to the stops on the outer ring. Between the end surfaces of the housing and the outer ring mounted track brakes that inhibit the movement of the outer ring relative to the housing (not shown). Inside the cab there is a driver's seat and controls (steering wheel combined with one of the longitudinal axles of the gimbal suspension of the cab, a gas pedal, a track brake pedal and a chain winding brake).

При вращении от редукторов валов водил происходит проворачивание сателитами внутренних шестерен дифференциалов, закрепленных на внешнем кольце с грузами, которое начинает вращаться. Притормаживая втулки намотки цепей, водитель разводит грузы от диаметральной плоскости корпуса, заставляя корпус транспортного средства волнообразно обкатывать круговые траектории, постепенно поднимая боковую поверхность над уровнем земли. При этом кабина водителя занимает наклонное положение, соответствующее результирующей центробежной силы и ее веса. Корпус обкатывает круговые траектории со все меньшим наклоном к земле. В этом положении водитель отводит центр тяжести кабины в противоположную сторону наклона, выводя корпус в вертикальное положение. При этом он производит отпускание тормозов втулок намотки цепей, что приводит к возвращению грузов под действием центробежных сил в диаметральную плоскость корпуса с одновременным фиксированием их в ней на внешнем кольце. Водитель прибавляет "газ" и транспортное средство начинает двигаться прямолинейно. Путевое торможение производится сбрасыванием "газа" и в экстренных случаях путевым тормозом. Повороты производятся перемещением центра тяжести кабины с водителем в сторону поворота. Остановка транспортного средства происходит в обратном порядке - торможение, ввод корпуса в круговые траектории и опускание его на одну из боковых поверхностей. После остановки водитель может выйти из транспортного средства через прогалы в его трубчатой конструкции корпуса. When rotating from the gearboxes of the carrier shafts, the internal gears of the differential gears are rotated by the satellites, mounted on the outer ring with weights, which begins to rotate. While braking chain winding sleeves, the driver spreads loads from the diametrical plane of the body, forcing the vehicle body to wave-wrap around circular paths, gradually raising the side surface above ground level. In this case, the driver’s cab occupies an inclined position corresponding to the resulting centrifugal force and its weight. The body rolls around circular paths with an ever smaller inclination to the ground. In this position, the driver diverts the center of gravity of the cab to the opposite side of the tilt, bringing the case to a vertical position. At the same time, it releases the brakes of the winding bushings of the chains, which leads to the return of goods under the action of centrifugal forces in the diametrical plane of the body with simultaneous fixation of them in it on the outer ring. The driver adds “gas” and the vehicle begins to move in a straight line. Track braking is done by dropping the "gas" and in emergency cases by the track brake. Turns are made by moving the center of gravity of the cab with the driver in the direction of rotation. The vehicle stops in the reverse order - braking, entering the body into circular paths and lowering it to one of the side surfaces. After stopping, the driver can exit the vehicle through the gaps in its tubular body structure.

В качестве отдаленного аналога предлагаемого изобретения можно принять одноколесное транспортное средство [1]. As a distant analogue of the present invention, you can take a one-wheeled vehicle [1].

На фиг. 1 изображено одноколесное транспортное средство при его прямолинейном движении (вид сверху). In FIG. 1 depicts a one-wheeled vehicle in its rectilinear movement (top view).

На фиг.2 изображено одноколесное транспортное средство в исходном положении на поверхности земли с вращающимися разведенными грузами. Figure 2 shows a one-wheeled vehicle in its original position on the surface of the earth with rotating divorced loads.

Предлагаемое одноколесное транспортное средство состоит из следующих узлов, агрегатов и деталей. The proposed one-wheeled vehicle consists of the following components, assemblies and parts.

На корпусе 1 с протектором 16, например, закреплены два редуктора 5. Внутри корпуса 1 находятся два кольца - внешнее 2 и внутреннее 3. Внутри последнего на продольных осях 18 подвешена кабина 4. На редукторах 5 расположены внешние конические шестерни 9 дифференциала. Из редукторов 5 выходят валы водил 7 сателитов 6 дифференциалов. На внешнем кольце 2 закреплены ответные внутренние шестерни 8 дифференциалов, а также грузы 11 с фиксаторами 12 и упорами 13. Валы водил 7 являются общей поперечной осью корпуса и местами вращении внешнего кольца 2 и внутреннего кольца 3. Между внешним кольцом 2 и внутренним кольцом 3 установлены втулки намотки цепей 15, соединенные каждая со своим грузом 11 роликовыми цепями 14. For example, two gearboxes 5 are fixed on the housing 1 with the tread 16. Inside the housing 1 there are two rings - an external 2 and an internal 3. Inside the latter, a cab 4 is suspended on the longitudinal axes 18. External bevel gears 9 of the differential are located on the gearboxes 5. From the gearboxes 5 go shafts drove 7 satellite 6 differentials. Mating gears 8 of the differentials are fixed to the outer ring 2, as well as weights 11 with locks 12 and stops 13. The shafts of the carrier 7 are the common transverse axis of the housing and the rotation places of the outer ring 2 and the inner ring 3. Between the outer ring 2 and the inner ring 3 winding bushings of chains 15, each connected to its load 11 by roller chains 14.

На концах валов водил 7 имеются тормоза 10 втулок намотки цепей 15. Между корпусом 1 и внешним кольцом 2 установлены путевые тормоза (на чертеже не показаны), производящие тормозящее действие между корпусом 1 и внешним кольцом 2. Внутри кабины 4 находятся органы управления транспортным средством (педаль путевого тормоза, "газа", тормоз втулок намотки цепей 15 и руль 17). At the ends of the shafts of carrier 7 there are brakes 10 of the winding bushes of the chains 15. Between the housing 1 and the outer ring 2 are installed track brakes (not shown) that produce a braking effect between the housing 1 and the outer ring 2. Inside the cab 4 there are vehicle controls ( track brake pedal, “gas”, brake of the winding bushings of chains 15 and steering wheel 17).

Одноколесное транспортное средство работает следующим образом. One-wheeled vehicle operates as follows.

При вращении, например, редукторов 5 крутящий момент передается через валы водил 7 сателиты 6 на внутренние шестерни 8 внешнего кольца 2, на котором находятся грузы 11. При включении водителем тормозов 10 втулок намотки цепей 15 роликовые цепи 14, наматываясь на втулки намотки цепей 15, подтягивают грузы 11, предварительно освободив из зацепления фиксаторы 12. Грузы 11, расходясь по внешнему кольцу 2 до упоров 13 в разные стороны от диаметральной плоскости корпуса 1, в которой они были закреплены, заставляют корпус 1 транспортного средства волнообразно обкатываться по круговым траекториям с постепенным отрывом от земли его торцовой поверхности. При этом кабина 4, имеющая смещенный центр тяжести относительно оси вращения транспортного средства, тоже получает отклонение под действием результирующей векторов центробежной силы и силы веса и вращается вместе с осью транспортного средства. Амплитуда подъема плоскости корпуса растет и угол наклона его относительно земли увеличивается. When, for example, the gearboxes 5 are rotated, the torque is transmitted through the shafts of the carrier 7 of the satellite 6 to the internal gears 8 of the outer ring 2, on which the loads are located 11. When the driver turns on the brakes 10 of the winding bushings of the chains 15, the roller chains 14, wound around the winding sleeves of the chains 15, pull the weights 11, having previously released the latches 12. The weights 11, diverging along the outer ring 2 to the stops 13 in different directions from the diametrical plane of the housing 1 in which they were fixed, force the vehicle body 1 in a wave bkatyvatsya on circular paths with a gradual separation from the land of its end face. In this case, the cabin 4, having a shifted center of gravity relative to the axis of rotation of the vehicle, also receives a deviation under the action of the resulting vectors of centrifugal force and weight force and rotates with the axis of the vehicle. The amplitude of the rise of the plane of the hull increases and its angle of inclination relative to the ground increases.

При этом уже можно говорить о наклонном движении одноколесного транспортного средства по круговой траектории. В этот момент водитель, взявшись за руль 17, перемещает центр тяжести кабины 4 в противоположную от наклона колеса сторону и выводит транспортное средство в вертикальное положение, одновременно с этим отпуская тормоза 10 втулок намотки цепей 15. После чего грузы 11 занимают под действием центробежных сил исходное положение в продольной плоскости колеса, закрепляясь в этом положении фиксаторами 12. Водитель прибавляет "газ" и колесо движется прямолинейно. При этом направления вращения грузов и корпуса одноколесного транспортного средства - противоположны. In this case, we can already talk about the inclined movement of a one-wheeled vehicle along a circular path. At this moment, the driver, taking the steering wheel 17, moves the center of gravity of the cab 4 to the opposite side from the tilt of the wheel and puts the vehicle in a vertical position, while releasing the brakes 10 of the winding bushes of the chains 15. After that, the loads 11 occupy the original source under the action of centrifugal forces position in the longitudinal plane of the wheel, being fixed in this position by the latches 12. The driver adds “gas” and the wheel moves in a straight line. In this case, the directions of rotation of the cargo and the body of a unicycle vehicle are opposite.

Торможение осуществляется сбросом "газа", а при необходимости путевым тормозом (торможение внешнего кольца 2 с грузами 11 относительно корпуса 1). Изменение направления транспортного средства осуществляется перемещением водителем центра тяжести кабины 4 в сторону поворота или в обратную сторону при выводе одноколесного транспортного средства из него. Остановка колеса осуществляется торможением и переходом колеса на круговые траектории с постепенным опусканием на одну из его боковых поверхностей. Braking is carried out by the discharge of "gas", and if necessary by the road brake (braking of the outer ring 2 with weights 11 relative to the housing 1). Changing the direction of the vehicle is carried out by the driver moving the center of gravity of the cabin 4 in the direction of rotation or in the opposite direction when removing a one-wheeled vehicle from it. The wheel is stopped by braking and the transition of the wheel to circular paths with a gradual lowering to one of its side surfaces.

После касания боковой поверхностью колеса земли и его остановки кабина 4 занимает горизонтальное положение и водитель может выйти из нее сквозь прогалы трубчатой конструкции корпуса 1. After the lateral surface of the wheel touches the ground and stops, the cabin 4 occupies a horizontal position and the driver can get out of it through the gaps of the tubular structure of the housing 1.

Предлагаемая конструкция одноколесного транспортного средства может быть использована в авиакосмических тренажерах, планетоходах, аттракционах и т.п. The proposed design of a one-wheeled vehicle can be used in aerospace simulators, planet rovers, attractions, etc.

Источники информации
1. Одноколесное транспортное средство. RU 2051057 С1, кл. МПК В 62 D 57/00, опубл. в БИ 36, 27.12.96.Sources of information
1. One-wheeled vehicle. RU 2051057 C1, cl. IPC B 62 D 57/00, publ. in BI 36.12.12.96.

Claims

1. A one-wheeled vehicle containing a body and a cab concentrically located inside it, brake devices, power transmission, a mechanism for changing the direction of movement, characterized in that the body is made in the form of an ellipsoid of revolution around its small axis with a circular tread on its outer surface and is equipped with an external ring with goods rotating inside the body, and the goods are located on opposite sections of the outer ring in the diametrical plane of the body with the possibility of moving them simultaneously in different torons at equal distances from the diametrical plane with the possibility of fixing them on the outer ring in the diametrical plane of the housing, and the travel brakes are located between the housing and the outer ring, the cabin is equipped with a cardan suspension, the inner ring of which is located inside the outer ring, and the center of gravity of the cabin is located outside the axis of the housing under the driver's seat, gearboxes and differentials are mounted coaxially to the axis of rotation of the housing between the side surfaces of the housing and the outer ring so that the shafts drive the differential gears They are simultaneously the axes of rotation of the outer and inner rings, the outer bevel gears of the differentials are fixed to the gearboxes, and the gearboxes are mounted on the side surfaces of the housing, the corresponding bevel gears of the differential gears are mounted on the outer ring, the load stops and roller chains are located on the outer ring that connect the loads to the bushings winding chains with the possibility of braking the bushings relative to the shafts of the driven satellites.

2. A one-wheeled vehicle according to claim 1, characterized in that its body is made, for example, in the form of a tubular structure with parameters of side gaps sufficient for the user to board and disembark from it.