RU2542220C1 - Wheel-track vehicle for handicapped person - Google Patents
Wheel-track vehicle for handicapped person Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542220C1 RU2542220C1 RU2013134871/12A RU2013134871A RU2542220C1 RU 2542220 C1 RU2542220 C1 RU 2542220C1 RU 2013134871/12 A RU2013134871/12 A RU 2013134871/12A RU 2013134871 A RU2013134871 A RU 2013134871A RU 2542220 C1 RU2542220 C1 RU 2542220C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- rotation
- vehicle
- vehicle according
- rear wheels
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к колесно-гусеничным малоразмерным транспортным средствам индивидуального пользования и реабилитационной технике, конкретно к средствам перемещения инвалида или иного лица с ограниченными физическими возможностями в нескольких режимах: самоходного инвалидного кресла-коляски; скутера (на малой или большой скоростях в общем диапазоне от 0 до минимум 20 км/ч); мобильного лестничного подъемника (преодоления профильных препятствий).The invention relates to wheeled and tracked small vehicles for personal use and rehabilitation equipment, specifically to means for moving a disabled person or other person with limited physical abilities in several modes: self-propelled wheelchair; scooter (at low or high speeds in the general range from 0 to at least 20 km / h); mobile stair lift (overcoming profile obstacles).
Известен ряд малогабаритных транспортных средств для инвалидов (кресел-колясок) с ручным управлением, приспособленных для самостоятельного перемещения по лестницам и преодоления др. профильных препятствий (например, поребриков, бордюрных камней), содержащих кресло, верхнюю и нижнюю полурамы, на одной из которых установлены пара ведущих и пара ведомых колес, а на другой - гусеничный движитель, а также устройство выборочного введения во взаимодействие с опорной поверхностью либо колесного, либо гусеничного движителя, устройство управления другими органами [CN 2139437 Y, A61G 5/06, 1992 г.; RU 103731 U1, A61G 5/06, 27.04.2010].There are a number of small-sized vehicles for the disabled (wheelchairs) with manual control, adapted for independent movement on stairs and overcoming other specialized obstacles (for example, curbs, curbs), containing a chair, upper and lower half frames, one of which is installed a pair of driving wheels and a pair of driven wheels, and on the other a caterpillar mover, as well as a device for selectively introducing into the interaction with the supporting surface either a wheeled or caterpillar mover, a control device I am by other authorities [CN 2139437 Y,
В них ведомые колеса выполнены полноповоротными («рояльными»), устройство выборочного введения во взаимодействие с опорной поверхностью колесного или гусеничного движителя выполнено в виде шарнирного соединения (шарнир с поперечной осью) полурам и специализированного привода взаимного силового поворота этих полурам, а в положении транспортного средства на колесном ходу нижняя и задняя ветви гусениц имеют наклон назад-вверх в продольной вертикальной плоскости (острый угол наклона, причем для нижней ветви согласно иллюстрациям не более 5-8 градусов, а задней ветви - не более 45 градусов).In them, the driven wheels are made full-rotary (“grand”), the device for selective introduction into interaction with the supporting surface of the wheel or caterpillar mover is made in the form of a swivel (hinge with a transverse axis) to the half-frames and a specialized drive for mutual power rotation of these half-frames, and in the vehicle position on wheels, the lower and rear branches of the tracks have a slope back and up in the longitudinal vertical plane (acute angle of inclination, and for the lower branch, according to the illustrations, no more e 5-8 degrees, and the posterior branch - not more than 45 degrees).
Это ограниченно-универсальные кресла-коляски с комбинированным колесно-гусеничным движителем, где возможность движения вверх и вниз по лестницам на гусеничном ходу есть достаточно надежный способ самостоятельного, достаточно безопасного преодоления этого важнейшего профильного препятствия.These are limited-versatile wheelchairs with a combined caterpillar-wheel propulsion system, where the possibility of moving up and down stairs on a caterpillar track is a fairly reliable way of independent, rather safe overcoming this most important profile obstacle.
Несмотря на наличие определенных прогрессивных технических решений, этим устройствам все еще свойственны недостатки. Среди них существенное значение имеет не столько ручной принцип ее приведения в движение и управления, сколько свойственная для кресел-колясок тихоходность (1-6 км/ч) особенно при исключительно ручном управлении, что делает их непригодными для перемещения в скоростном («скутерном») режиме на относительно большие расстояния.Despite the presence of certain progressive technical solutions, these devices still have disadvantages. Among them, not so much the manual principle of its propulsion and control is of significant importance as the slow-speed characteristic of wheelchairs (1-6 km / h), especially with exclusively manual control, which makes them unsuitable for moving in high-speed (“scooter”) mode over relatively long distances.
Упомянутый же скоростной (скутерный) режим воплощен в особом подклассе малогабаритных машин для лиц указанных категорий с ограниченной подвижностью - «скутеров» или «электроскутеров», характерные конструктивные особенности которых - это высокоскоростной электропривод (до 12-20 км/ч), переднее колесо, управляемое посредством Т-образной рулевой колонки с рулем мотоциклетного типа, и относительная длиннобазовость (в обеспечение динамической устойчивости на указанном скоростном режиме движения на горизонтальной или наклонной плоскости [Ресурс Интернет: http://www.ampgirl.su/2010/12/11/elektricheskie-kreslo-kolyaski-dlya-invalidov/: Электрическая кресло-коляска «Путешественник» МТ-090]).The mentioned high-speed (scooter) mode is embodied in a special subclass of small-sized cars for people of the indicated categories with limited mobility - “scooters” or “electric scooters”, whose characteristic design features are a high-speed electric drive (up to 12-20 km / h), a front wheel, controlled by a T-shaped steering column with a motorcycle-type steering wheel, and relative long wheelbase (to ensure dynamic stability at the indicated speed mode of movement on a horizontal or inclined plane [Pe Internet: http://www.ampgirl.su/2010/12/11/elektricheskie-kreslo-kolyaski-dlya-invalidov/: Electric Wheelchair "Traveler" MT-090]).
Недостатком скутеров является невозможность их использования в низкоскоростном режиме в условиях малогабаритного помещения.The disadvantage of scooters is the inability to use them in low speed mode in a small room.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по назначению и совокупности конструктивных признаков (прототипом) является колесно-гусеничное транспортное средство для инвалида (кресло-коляска), содержащее раму, кресло, колесный движитель с передним колесом и парой задних колес, гусеничный движитель в составе гусеничной тележки с ведущими звездочками, направляющими элементами и парой гусениц с изломом перехода их нижней ветви в заднюю, а также реверсивные приводы колесного и гусеничного движителей, в том числе электрический, источник автономного электропитания, тормоза и систему управления режимами движения, включающую устройство поворота переднего колеса и устройство выборочного ввода одного из указанных движителей во взаимодействие с опорной поверхностью [SU 1676621 A1, A61G 5/02, 5/04, 15.09.1991].Closest to the claimed invention by purpose and combination of design features (prototype) is a wheeled-tracked vehicle for a disabled person (wheelchair), comprising a frame, chair, wheeled mover with a front wheel and a pair of rear wheels, a tracked mover in a tracked truck with leading sprockets, guiding elements and a pair of tracks with a kink in the transition of their lower branch to the back, as well as reversible drives of wheeled and caterpillar movers, including electric, the source of the car power supply, brakes and a control system for driving modes, including a front wheel turn device and a selective input device of one of these propulsion devices in interaction with the supporting surface [SU 1676621 A1, A61G 5/02, 5/04, 09/15/1991].
В нем задние колеса выполнены ведущими (выборочно от электромеханического или ручного привода); переднее колесо - ведомым управляемым; устройство поворота переднего колеса - в виде поворотного Г-образного рычага, с кнопками включения сигнализации и освещения (диапазон углов поворота не оговорен); рама состоит из двух подвижно взаимосвязанных полурам - «каркаса» и упомянутой тележки (в первоисточнике - «параллелограммной подвески гусеничной ходовой части», несущей для гусеничного движителя); гусеница опирается на опорные катки, установленные на полураме посредством кронштейнов; устройство регулирования угла продольного наклона кресла относительно рамы (в первоисточнике - «каркаса») и, соответственно, горизонтальной поверхности выполнено в виде рычажно-тросового устройства с ручным управлением; а устройство оперативного изменения угла продольного наклона кресла относительно рамы - в виде тросового подвеса к откидным стойкам с возможностью автоматической компенсации наклона рамы). Смену гусеничного хода на колесный и наоборот осуществляют принудительным смещением в вертикальном направлении тележки («параллелограммной подвески») относительно полурамы-«каркаса», то есть, по существу - взаимным смещением полурам, причем ручным способом. В положении транспортного средства на колесах (на колесном ходу) нижние ветви гусениц горизонтальны, а задние наклонены (начиная с места упомянутого излома).In it, the rear wheels are made leading (optionally from an electromechanical or manual drive); front wheel driven driven; device for turning the front wheel - in the form of a rotary L-shaped lever, with buttons for turning on the alarm and lighting (the range of rotation angles is not specified); the frame consists of two movably interconnected half-frames - the “frame” and the said trolley (in the original source - the “parallelogram suspension of the caterpillar undercarriage” supporting for the caterpillar mover); the caterpillar rests on track rollers mounted on the frame by means of brackets; a device for adjusting the angle of longitudinal inclination of the chair relative to the frame (in the original source - “frame”) and, accordingly, the horizontal surface is made in the form of a lever-cable device with manual control; and a device for operatively changing the angle of longitudinal inclination of the chair relative to the frame - in the form of a cable suspension to the folding racks with the possibility of automatic compensation of the frame tilt). The caterpillar track is replaced by a wheeled one and vice versa by forced displacement in the vertical direction of the trolley (“parallelogram suspension”) relative to the “frame” half-frame, that is, essentially, by mutual displacement of the half-frames, moreover manually. In the position of the vehicle on wheels (wheeled), the lower branches of the tracks are horizontal, and the rear branches are tilted (starting from the point of the mentioned break).
Однако устройству свойственны следующие недостатки.However, the device has the following disadvantages.
Во-первых (главный недостаток), уровень универсальности кресла-коляски недостаточно высок: при возможности движения на колесном и на гусеничном ходу вне лестниц и на гусеничном ходу по лестнице как на электромеханическом приводе, так и на ручном, невозможен скоростной, с максимальной скоростью 20±8 км/ч режим движения вне лестниц.Firstly (the main drawback), the level of versatility of the wheelchair is not high enough: with the possibility of movement on a wheeled and caterpillar track outside the stairs and on the caterpillar track on the stairs both on an electromechanical drive and on a manual one, high-speed, with a maximum speed of 20 ± 8 km / h driving mode outside the stairs.
Во-вторых, смена режима движения на колесном ходу на режим движения на гусеничном ходу и наоборот возможны только посредством ручного механизма (вручную), что приемлемо далеко не для всякого пользователя (особенно инвалида с нарушением двигательного аппарата).Secondly, changing the driving mode to wheeled to the crawler mode and vice versa is possible only by means of a manual mechanism (manually), which is acceptable not for any user (especially a disabled person with a violation of the motor apparatus).
В-третьих, горизонтальность нижних ветвей гусениц в нерабочем положении гусеничного движителя не только затрудняет преодоление лестничных маршей на переходных участках (особенно при восхождении на первые ступени, до регулярного режима движения), но и требует наличия устройства оперативного изменения угла наклона кресла относительно рамы в компенсацию существенного углового изменения положения рамы на гусеничном ходу на лестничном марше (на стандартной лестнице обычно 30° в продольной вертикальной плоскости).Thirdly, the horizontalness of the lower branches of the tracks in the idle position of the caterpillar mover not only makes it difficult to overcome flights of stairs in transition areas (especially when climbing the first steps to a regular mode of movement), but it also requires a device to quickly change the angle of inclination of the chair relative to the frame in compensation a significant angular change in the position of the frame on the caterpillar track on the flight of stairs (on a standard staircase, usually 30 ° in the longitudinal vertical plane).
В-четвертых, гусеничный движитель чрезмерно громоздок и тяжел для индивидуальных транспортных средств такого класса (прежде всего, в связи с наличием опорных катков на кронштейнах).Fourth, the caterpillar mover is excessively bulky and heavy for individual vehicles of this class (primarily, due to the presence of track rollers on the brackets).
В-пятых, реализуемый в устройстве способ разворота на лестничных межпролетных площадках на гусеницах бортовым силовым способом (отключением и торможением гусеницы отстающего борта) энергетически невыгоден как сокращающий и без того небольшую энергоемкость автономного источника питания - аккумуляторной батареи, да и далеко не всегда возможен по причине малой площади для разворота.Fifthly, the method of turning around on the flight paths between the flights of spans on the tracks by the onboard power method (turning off and braking the tracks of the lagging side) is energetically disadvantageous as it reduces the already small energy consumption of an autonomous power source - a battery, and it is far from always possible due to small area for a turn.
Таким образом, по совокупности своих характеристик устройство-прототип при всех своих положительных свойствах характеризуется недостаточно широкой универсальностью (отсутствием скоростного режима), относительно низкой маневренностью на колесном ходу, ручным механизмом смены режимов «колесный/гусеничный ход» и резервами улучшения массогабаритных показателей и энергетической экономичности.Thus, by the totality of its characteristics, the prototype device, with all its positive properties, is characterized by insufficiently wide universality (lack of speed mode), relatively low maneuverability on a wheeled drive, a manual mechanism for changing the “wheeled / tracked track” modes, and reserves for improving overall dimensions and energy efficiency .
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение технико-эксплуатационных возможностей транспортного средства за счет обеспечения дополнительной функции скоростного движения и перевода устройства смены режимов «колесный ход/гусеничный ход» с ручного на электромеханический, обеспечения сверхманевренности, выражающейся в уменьшении возможных радиусов кинематического поворота на колесном ходу до нулевого включительно (на месте), поступательного движения в любом направлении с места, а также улучшения массогабаритных и экономических (по энергозатратам) показателей, причем при сохранении способности преодоления на гусеничном ходу лестниц и других выраженных профильных препятствий.The problem to which the claimed invention is directed is to expand the technical and operational capabilities of the vehicle by providing an additional function of high-speed movement and transferring the wheel-drive / caterpillar mode changeover device from manual to electromechanical, ensuring super-maneuverability in terms of reducing possible kinematic radii turning on the wheel to zero inclusive (on the spot), translational movement in any direction from the spot, as well as improving I have overall dimensions and economic (in terms of energy consumption) indicators, while maintaining the ability to overcome stairs and other pronounced profile obstacles on the caterpillar track.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в колесно-гусеничном транспортном средстве для инвалида, содержащем раму, кресло, колесный движитель с передним колесом и парой задних колес, гусеничный движитель в составе гусеничной тележки с ведущими звездочками, направляющими элементами и парой гусениц с изломом перехода их нижней ветви в заднюю, а также реверсивные приводы колесного и гусеничного движителей, в том числе электрический, источник автономного электропитания, тормоза и систему управления режимами движения, включающую устройство поворота переднего колеса и устройство выборочного ввода одного из указанных движителей во взаимодействие с опорной поверхностью, гусеничная тележка совмещена с рамой, устройство выборочного ввода одного из указанных движителей во взаимодействие с опорной поверхностью выполнено в виде рычажной подвески задних колес с приводами поворота рычагов подвески в вертикальных плоскостях с возможностью наклона нижних ветвей гусениц назад-вверх в положении транспортного средства на колесном ходу, переднее колесо выполнено в виде мотор-колеса с возможностью движения транспортного средства в скоростном диапазоне, а устройство его поворота - в виде рулевой колонки с возможностью поворота переднего колеса в диапазоне углов ±90°, кроме того, предусмотрено устройство независимого поворота задних колес, по меньшей мере, левого налево, а правого направо в диапазоне углов от 0 до величины, обеспечивающей кинематический поворот транспортного средства с нулевым радиусом.The solution to this problem is achieved by the fact that in a wheeled-tracked vehicle for a disabled person containing a frame, a chair, a wheeled mover with a front wheel and a pair of rear wheels, a tracked mover as part of a tracked cart with driving sprockets, guide elements and a pair of tracks with a break in their transition the lower branch to the back, as well as the reversible drives of the wheel and caterpillar movers, including electric, an autonomous power supply, brakes and a control system for driving modes, including the rotation of the front wheel and the device for selectively introducing one of these movers into interaction with the supporting surface, the caterpillar truck is aligned with the frame, the device for selectively introducing one of these movers into interaction with the supporting surface is made in the form of a lever suspension of the rear wheels with drives for turning the suspension arms in vertical planes with the possibility of tilting the lower branches of the tracks back and up in the position of the vehicle on wheels, the front wheel is made in the form of a mot r-wheels with the ability to move the vehicle in the speed range, and the device for turning it in the form of a steering column with the ability to rotate the front wheel in the range of angles ± 90 °, in addition, there is a device for independent rotation of the rear wheels, at least left to left, and from right to right in the range of angles from 0 to a value that ensures the kinematic rotation of a vehicle with a zero radius.
Решение поставленной задачи достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):The solution of this problem is also achieved due to additional structural features (with the above main set of features):
- рулевая колонка может быть выполнена с изменяемым углом продольного ее наклона (это в наибольшей степени соответствует эргономическим требованиям к трансформируемым скутерам с двумя выраженными скоростными диапазонами и особенностями посадки-высадки);- the steering column can be made with a variable angle of its longitudinal inclination (this is most consistent with the ergonomic requirements for transformable scooters with two pronounced speed ranges and landing and landing features);
- руль может быть выполнен T-образным (это также в наибольшей степени соответствует эргономическим требованиям для реализации скоростного режима транспортного средства);- the steering wheel can be made T-shaped (this also most closely corresponds to the ergonomic requirements for the implementation of the high-speed mode of the vehicle);
- угол наклона нижней ветви гусениц в продольной вертикальной плоскости в положении транспортного средства на колесном ходу может составлять 30°, а задней ветви - 68° (это существенно облегчает преодоление стандартных и других лестничных маршей на переходных участках, особенно при заезде на первые ступени, до регулярного режима движения, позволяет сохранить практически неизменным угол наклона кресла относительно рамы за счет исключения наклона тележек гусеничного движителя, а значит рамы, на указанный угол 30°);- the angle of inclination of the lower branch of the tracks in the longitudinal vertical plane in the position of the vehicle on wheels can be 30 °, and the rear branch - 68 ° (this greatly facilitates overcoming standard and other flights of stairs in transition sections, especially when entering the first steps, to regular mode of movement, allows you to maintain almost unchanged the angle of inclination of the chair relative to the frame due to the exclusion of the tilt of the caterpillar mover, and therefore the frame, at a specified angle of 30 °)
- при предыдущей совокупности признаков привод поворота рычага подвески каждого заднего колеса может быть выполнен на базе, по крайней мере, одного линейного электромеханического привода (актуатора), корпус которого установлен на раме или кресле, а шток соединен с рычагом подвески заднего колеса (это в наибольшей степени обеспечивает высокую компактность шасси, особенно при креплении приводов-актуаторов к креслу или к раме непосредственно сбоку - под сиденьем, унификацию приводных агрегатов и адаптацию к электромеханическому бортовому комплексу транспортного средства в целом);- with the previous set of signs, the drive of rotation of the suspension arm of each rear wheel can be made on the basis of at least one linear electromechanical drive (actuator), the body of which is mounted on a frame or chair, and the rod is connected to the suspension arm of the rear wheel (this is the largest degree provides high compactness of the chassis, especially when mounting actuator actuators to a chair or to a frame directly to the side - under the seat, unification of drive units and adaptation to the electromechanical on-board the vehicle complex as a whole);
- при основной или предыдущей совокупности признаков транспортного средства в нем может быть предусмотрена регулируемая по длине перемычка-тяга, соединяющая подвижный элемент привода поворота рычага подвески заднего колеса, в частности конец штока привода (актуатора), с указанным рычагом (это наиболее доступный, без изменения конструкции покупных изделий, путь решения задачи предварительной регулировки «под конкретного пользователя»; он дает дополнительные преимущества по массогабаритным показателям плюс позволяет опереться в конструировании на достаточно «отлаженную» в области гусеничных машин схему балансирной подвески опорных катков, а в колесно-шагающих шасси - схему рычажной подвески колес; выгодно отличает такое устройство регулирования угла продольного наклона кресла относительно горизонтальной плоскости в компенсацию наклона рамы на лестничных маршах от других возможных вариантов устройства своей простотой и безотказностью);- with the main or previous set of vehicle features, it may provide a length-adjustable jumper link connecting the movable drive element for turning the rear wheel suspension arm, in particular the end of the actuator rod (actuator), with the specified lever (this is the most accessible, without change designs of purchased products, the way to solve the problem of preliminary adjustment "for a specific user", it gives additional advantages in terms of weight and size, plus allows you to rely on the const ruling on a scheme of balancing suspension of track rollers which is sufficiently "debugged" in the area of tracked vehicles, and in a wheel-walking chassis - a scheme of lever suspension of wheels; it compares favorably with such a device for adjusting the angle of longitudinal inclination of the chair relative to the horizontal plane in compensation for the inclination of the frame on the flights of stairs device options for its simplicity and reliability);
- привод поворота рычага подвески каждого заднего колеса может быть дополнительно снабжен как минимум одной возвратной пружиной, сжимаемой при движении штока привода-актуатора в одну сторону и работающей самостоятельно или в параллель с приводом-актуатором при движении его штока в другую сторону (это улучшает работу приводов-актуаторов или аналогичных приводов в условиях различия векторной «раскладки» сил в рычажно-тяговой системе приводов поворота рычагов подвески задних колес и, кроме того, повышает надежность завершения режима движения на одном из ходов с переходом на другой в случае отказа привода-актуатора);- the drive of rotation of the suspension arm of each rear wheel can be additionally equipped with at least one return spring, compressible when the actuator-actuator rod moves in one direction and works independently or in parallel with the actuator-actuator when its rod moves in the other direction (this improves the operation of the drives -actuators or similar drives under the conditions of differences in the vector “layout” of forces in the lever-traction system of drives for turning the rear axle suspension levers and, in addition, increases the reliability of the completion of the driving mode living on one of the moves with the transition to another in case of failure of the actuator-actuator);
- при предыдущей совокупности признаков пружина привода поворота рычага подвески каждого заднего колеса может быть выполнена газовой (это в большей степени соответствует требованию компактности устройства);- with the previous set of features, the spring of the drive of rotation of the suspension arm of each rear wheel can be made gas (this is more consistent with the compactness of the device);
- содержит два индивидуальных для рычажных подвесок задних колес привода поворота рычагов, с возможностью оперативного задания неодинаковых значений углов а наклона рычагов.- contains two individual for the lever suspensions of the rear wheels of the drive turning the levers, with the ability to quickly set unequal values of the angles and tilt of the levers.
- транспортное средство может содержать один общий для обеих рычажных подвесок задних колес привод поворота рычагов, при этом шарнирно установленные основания рычагов должны быть жестко соединены друг с другом поперечным валом (это в значительной степени улучшает массогабаритные характеристики и особенно снижает стоимость транспортного средства, что для социального сектора является важнейшим положительным фактором);- the vehicle may contain one common for both lever suspension of the rear wheels lever rotation drive, while the articulated base of the levers must be rigidly connected to each other by a transverse shaft (this greatly improves the overall dimensions and especially reduces the cost of the vehicle, which for social sector is the most important positive factor);
- транспортное средство может содержать два индивидуальных для рычажных подвесок задних колес привода поворота рычагов, с возможностью оперативного задания неодинаковых значений углов а наклона рычагов (это несколько снижает эффективность по предыдущему абзацу в части массогабаритных характеристик, но зато обусловливает еще большую маневренность транспортного средства, что выражается в способности прямолинейного движения на косогоре и виража на меньших кинематических радиусах и с при больших скоростях за счет повышения динамической устойчивости, компенсации действия центробежной силы; повышается не только динамическая, но и статическая устойчивость, что расширяет возможности стоянки транспортного средства на крутом косогоре; более того, появляется дополнительная возможность инвалиду-пользователю легче дотягиваться до предметов на поверхности слева или справа от транспортного средства);- the vehicle may contain two individual for the lever suspensions of the rear wheels of the drive turning the levers, with the ability to quickly set unequal values of the angles and tilt of the levers (this slightly reduces the efficiency in the previous paragraph in terms of weight and size characteristics, but it makes the vehicle even more maneuverable, which is expressed in the ability to rectilinear motion on an oblique and bend at smaller kinematic radii and c at high speeds due to increased dynamic stability, compensation of the action of centrifugal force; not only dynamic but also static stability is increased, which expands the possibility of parking the vehicle on a steep slope; moreover, there is an additional opportunity for a disabled user to easily reach objects on the surface to the left or right of the vehicle) ;
- устройство независимого поворота задних колес может быть выполнено с возможностью их поворота в диапазоне углов от 0 до 90° (это позволяет сделать «сверхманевренность» еще более выраженной, поскольку в дополнение к способности поворачиваться на месте - с нулевым радиусом, появится дополнительная возможность движения боком - перпендикулярно продольной оси транспортного средства, плюс минимизирует энергопотребление благодаря замене силового способа поворота кинематическим в расширенном до 90° диапазоне углов поворота колес);- the device for independent rotation of the rear wheels can be made with the possibility of their rotation in the range of angles from 0 to 90 ° (this allows you to make "super maneuverability" even more pronounced, because in addition to the ability to turn in place - with a zero radius, there will be an additional opportunity to move sideways - perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle, plus it minimizes energy consumption by replacing the power turning method with a kinematic one in the range of wheel rotation angles extended to 90 °);
- устройство независимого поворота задних колес может быть выполнено с возможностью поворота колес на угол от 0 до 180° (это делает маневренность транспортного средства выраженной предельно, за счет возможности движения вообще в любом направлении по азимуту с места, плюс минимизирует энергопотребление благодаря замене силового способа поворота кинематическим в еще более широком диапазоне углов поворота колес - до 180°);- the device for independent rotation of the rear wheels can be made with the possibility of turning the wheels at an angle from 0 to 180 ° (this makes the vehicle’s maneuverability expressed extremely, due to the possibility of moving generally in any direction in azimuth from the ground, plus minimizes power consumption by replacing the power turning method kinematic in an even wider range of wheel rotation angles - up to 180 °);
- устройство независимого поворота задних колес может быть выполнено ручным, с расположенными над ними поворотными рычагами с рукоятками и фиксаторами (это наиболее конструктивно простой, компактный и надежный вариант обеспечения управлением движения транспортного средства).- the device for independent rotation of the rear wheels can be performed manually, with pivoting levers located above them with handles and clamps (this is the most constructively simple, compact and reliable option for providing control of vehicle movement).
Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей. При этом результат не проявляется как сумма известных эффектов от использования отдельных признаков, входящих в заявляемую совокупность существенных признаков, не следует явным образом из уровня техники для специалиста.Among the known devices and methods, no such combination of essential features would coincide with the declared one. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved in accordance with the task. Moreover, the result does not appear as the sum of the known effects from the use of individual features included in the claimed combination of essential features, does not follow explicitly from the prior art for a specialist.
На чертежах изображены, как примеры возможности реализации заявляемого изобретения, варианты конкретного конструктивного его выполнения:The drawings depict, as examples of the possibility of implementing the claimed invention, options for a specific constructive implementation of it:
на фиг.1 упрощенно показано заявляемое транспортное средство в режиме прямолинейного движения на колесном ходу по горизонтальной плоскости, общий вид сбоку, где α - угол наклона рычагов подвески задних колес в продольной вертикальной плоскости по отношению к горизонтальной плоскости; µ - угол наклона кресла (сиденья как базового его элемента) в продольной вертикальной плоскости по отношению к горизонтальной плоскости; β - угол наклона нижней ветви гусеницы в продольной вертикальной плоскости назад-вверх по отношению к горизонтальной плоскости; γ - угол наклона задней ветви гусеницы в продольной вертикальной плоскости назад-вверх по отношению к горизонтальной плоскости;figure 1 shows a simplified illustration of the inventive vehicle in the mode of rectilinear movement on wheels along the horizontal plane, a General side view, where α is the angle of inclination of the rear axle suspension arms in a longitudinal vertical plane with respect to the horizontal plane; µ is the angle of inclination of the chair (seat as its base element) in the longitudinal vertical plane with respect to the horizontal plane; β is the angle of inclination of the lower branch of the caterpillar in the longitudinal vertical plane back-up with respect to the horizontal plane; γ is the angle of inclination of the rear branch of the caterpillar in the longitudinal vertical plane back-up with respect to the horizontal plane;
на фиг.2 то же, общий вид спереди;figure 2 is the same, General front view;
на фиг.3 - то же, общий вид в плане (сверху), где B - колея транспортного средства;figure 3 is the same, General view in plan (top), where B is the track of the vehicle;
на фиг.4 упрощенно показано заявляемое транспортное средство в режиме поворота с нулевым радиусом на колесном ходу на горизонтальной плоскости, общий вид в плане, где δ - угол поворота заднего колеса в горизонтальной плоскости; R0 - расчетный радиус окружности, описываемой центрами колес при повороте транспортного средства с нулевым радиусом;figure 4 shows a simplified illustration of the inventive vehicle in the rotation mode with zero radius on wheels in the horizontal plane, a general plan view, where δ is the angle of rotation of the rear wheel in the horizontal plane; R 0 is the estimated radius of the circle described by the centers of the wheels when turning the vehicle with a zero radius;
на фиг.5 - в режиме поворота с радиусом, равным базе транспортного средства, на колесном ходу на горизонтальной плоскости, общий вид в плане;figure 5 - in the rotation mode with a radius equal to the base of the vehicle, wheeled on a horizontal plane, General view in plan;
на фиг.6 упрощенно показано заявляемое транспортное средство в режиме движения на гусеничном ходу по лестнице, общий вид сбоку;figure 6 shows a simplified illustration of the inventive vehicle in crawler mode on a ladder, general side view;
на фиг.7 - компьютерная модель заявляемого транспортного средства с человеком-пользователем в режиме движения на колесном ходу на горизонтальной плоскости, общий вид спереди-справа-сверху;Fig.7 is a computer model of the claimed vehicle with a human user in the driving mode on wheels on a horizontal plane, a general front-right-top view;
на фиг.8 - полномасштабный ходовой макет заявляемого транспортного средства (2013 г.) с человеком-пользователем в режиме движения на колесном ходу на горизонтальной плоскости, общий вид спереди-слева-сверху;on Fig - full-scale running layout of the inventive vehicle (2013) with a human user in the driving mode on wheels on a horizontal plane, a general front-left-top view;
на фиг.9 - эскиз заявляемого транспортного средства в режиме поперечной стабилизации (дифференцированного управления углами наклона рычагов подвески задних колес, вид спереди;figure 9 is a sketch of the inventive vehicle in the lateral stabilization mode (differentiated control of the tilt angles of the suspension levers of the rear wheels, front view;
на фиг.10 - ходовой макет заявляемого транспортного средства с человеком-пользователем при движении на гусеничном ходу по наклонной плоскости вниз/вверх;figure 10 - running layout of the inventive vehicle with a human user when driving on a caterpillar track on an inclined plane up / down;
на рис.11 - ходовой макет заявляемого транспортного средства с человеком-пользователем непосредственно перед преодолением лестницы в режиме подъема по ней, общий вид спереди-справа-сверху;Fig. 11 - running layout of the claimed vehicle with a human user immediately before climbing the stairs in the climb mode on it, general front-right-top view;
на рис.12 - ходовой макет заявляемого транспортного средства с человеком-пользователем при движении на гусеничном ходу вверх по лестнице, вид справа по движению.Fig. 12 - running layout of the claimed vehicle with a human user when driving on a caterpillar track up the stairs, the right view of the movement.
Универсальное колесно-гусеничное транспортное средство для инвалида содержит (фиг.1-3) раму 1 постоянной формы (т.е. нетрансформируемую), кресло 2, жестко (т.е. неподвижно) установленное на раме 1, колесный движитель с передним 3 и парой задних колес (4 и 5), гусеничный движитель в составе тележки, конструктивно совмещенной с рамой 1 (т.е. рама 1 является одновременно тележкой гусеничного движителя), с парой гусениц (6 и 7), ведущими звездочками (8 и 9 соответственно) и направляющими элементами в виде направляющего колеса (направляющей звездочки, ленивца) 10 и 11 и металлического направляющего контура 12 (с дополнительной функцией усилителя рамы-тележки 1, при этом между гусеницей 6 (7) и контуром 12 может быть предусмотрено множество роликов подшипникового типа для снижения трения при перемотке гусениц - не показаны).A universal wheeled-tracked vehicle for a disabled person contains (Figs. 1-3) a
Кресло 2 установлено на раме неподвижно (при этом возможность предварительной регулировки угла µ наклона кресла 2 относительно рамы 1 «под конкретного пользователя» с учетом его антропологических и эргономических особенностей и предпочтений, о чем см. далее по тексту, допускается, но выходит за рамки предмета настоящего изобретения). При этом нижняя и задняя ветви каждой гусеницы 6, 7 в режиме взаимодействия колесного движителя с опорной поверхностью (иначе говоря, в нерабочем, поднятом, вывешенном положении гусеничного движителя) наклонены в продольной вертикальной плоскости назад-вверх под острыми углами β и γ соответственно, геометрически образуя плавный, по радиусу изгиба ее опоры со стороны рамы 1, «излом» гусеничного обвода в месте перехода нижней ветви гусеницы 6 (7) в заднюю. С учетом 30-градусного наклона большинства стандартных лестничных маршей жилых домов, общественных зданий и сооружений оптимальным следует считать значения этих углов β=30°, что позволяет сохранить углы продольного наклона рамы 1 и соответственно кресла 2 в режиме движения транспортного средства на гусеничном ходу по лестнице.
Задняя же ветвь может быть наклонена под углом к горизонтальной плоскости, в принципе, в диапазоне примерно γ=(65…80)°.The back branch can be inclined at an angle to the horizontal plane, in principle, in the range of approximately γ = (65 ... 80) °.
В процессе испытаний полномасштабного ходового макета транспортного средства на лестницах (см. фиг.11, 12), авторами выявлено оптимальное, с точки зрения профильной проходимости и курсовой устойчивости движения на лестничном марше, значение угла атаки:In the process of testing a full-scale running model of the vehicle on the stairs (see Fig. 11, 12), the authors revealed the optimal angle of attack from the point of view of cross-country ability and directional stability of movement on the flight of stairs:
(γ-β)opt=(68)-30°=38°.(γ-β) opt = (68) -30 ° = 38 °.
Имеются реверсивные электромеханические (могут быть предусмотрены, в принципе, и дублирующие ручные, аналогичные известным из прототипа или иных аналогов) приводы 13 колесного (3-5) и 14 гусеничного (6-12) движителей, источник 15 автономного электропитания приводов 13 и 14. Кроме того, предусмотрены тормоза (не показаны) и система управления режимами движения (не показана), включающая устройство поворота переднего колеса (подробнее см. далее по тексту).There are reversible electromechanical (can be provided, in principle, and duplicate manual, similar to those known from the prototype or other analogs) drives 13 wheeled (3-5) and 14 caterpillar (6-12) drives, a
Переднее колесо 3 выполнено в виде мотор-колеса (в ступицу колеса 3 встроен электрический привод 13 в пределах контура последнего или с выходом за его пределы).The
Привод 13 переднего колеса 3 (мотор-колесо 3+13) в обязательном порядке выполнен с возможностью движения транспортного средства по ровной горизонтальной поверхности в скоростном режиме (наряду с возможностью движения в тихоходном режиме аналогично прототипу) до 20 км/ч (как правило, для пользователя-инвалида выше 20±8 км/ч не рекомендуется, скоростным режимом для малоразмерных колесных машин такого назначения считается диапазон примерно от 6 до 12-28 км/ч).The
Устройство поворота переднего колеса 3 выполнено в виде рулевой колонки 16, как правило, с изменяемым углом продольного ее наклона (за счет шарнира 17 с поперечной осью и не показанном на чертеже фиксаторе колонки) и рулем 18, преимущественно T-образным, мотоциклетного типа (как более эргономичного для скутеров с возможностью поворота колеса в диапазоне углов (в горизонтальной плоскости, то есть по азимуту) ±90°.The device for turning the
Задние колеса 4 и 5 выполнены либо ведомыми (преимущественный конструктивный вариант, реализованный, в частности, в двух ходовых макетах авторского исполнения), либо с возможностью ручного их вращения, например, по известной применительно к ручным инвалидным коляскам схеме с обручами для кистей рук на внешних торцах (при увеличенных диаметрах колес - не показано).The
Предусмотрено устройство выборочного ввода одного из указанных движителей во взаимодействие с опорной поверхностью. Оно выполнено в виде рычажной подвески (упругость которой не обязательна) задних колес 4, 5 (как правило, на упругих шинах) с приводами поворота рычагов 19 и 20 подвески в продольных вертикальных плоскостях на соосных шарнирах, соответственно, 21 и 22 с поперечными осями.A device is provided for selectively introducing one of these movers into interaction with the supporting surface. It is made in the form of a lever suspension (elasticity of which is not necessary) of the
Приводы поворота рычагов 19 и 20 в вертикальных плоскостях на углы α (см. фиг.1), необходимые и достаточные для поочередного ввода колесного и гусеничного движителей во взаимодействие с опорной поверхностью, могут быть выполнены на базе линейных электромеханических приводов 23 и 24 (актуаторов, согласно современной терминологии в области приводной техники; «на базе», поскольку не исключены, в частных вариантах кинематических схем, промежуточные рычаги), с возможностью (посредством системы управления) оперативного задания неодинаковых значений углов а наклона рычагов левого и правого бортов транспортного средства (дифференцированное управление - см. фиг.9).Drives for turning
Корпус каждого привода 23, 24 установлен на раме 1 или кресле 2, а шток соединен с рычагом 19, 20 подвески заднего колеса 4, 5 посредством болтового или иного жесткого соединения.The housing of each
Привод поворота рычага 19 (20) может быть дополнительно снабжен как минимум одной возвратной пружиной 25, предпочтительно газовой, сжимаемой при движении штока привода 23 (24) в одну сторону и работающей самостоятельно или в параллель с приводом 23 (24) при движении его штока в другую сторону (такая схема рациональна в связи с тем, что приводы на прямом их ходу эффективнее в силовом плане, чем на обратном ходу, и, соответственно, для надежности срабатывания на обратном ходу).The rotation drive of the lever 19 (20) can be additionally equipped with at least one
Имеется устройство регулирования (предварительной ручной корректировки) угла µ продольного наклона гусеничной тележки (а значит, и рамы 1) относительно горизонтальной плоскости (т.е. в абсолютной системе координат), которое может быть выполнено в виде перфорированных (продольный ряд отверстий 26 (27) под фиксатор на рычаге 19 (20), например болт с гайкой типа «барашек») перемычек-тяг 28, 29. Последние установлены порознь по каждому борту транспортного средства с возможностью предварительного регулирования по длине за счет указанной перфорации, при этом перемычки-тяги 28, 29 соединяют подвижный элемент привода поворота рычага 19 (20) подвески заднего колеса, в частности конец штока привода 23 (24), с рычагом 19 (20).There is a device for adjusting (preliminary manual adjustment) the angle µ of the longitudinal inclination of the tracked truck (and, therefore, the frame 1) relative to the horizontal plane (i.e., in the absolute coordinate system), which can be made in the form of perforated (longitudinal row of holes 26 (27 ) under the latch on the lever 19 (20), for example, a bolt with a nut of the “wing” type) jumpers-
Может быть реализован и вариант конструкции с одним комплектом «привод 23 (24) плюс газовая пружина 25 плюс перемычка-тяга 28 (29)» на одно транспортное средство. Но при этом обязательна жесткая взаимосвязь между основаниями рычагов 19, 20, например в виде «межрычажного» вала 30 с поперечной осью (вал 30 соосен шарнирам 21 и 22).A design variant with one set of “drive 23 (24) plus
Предусмотрено устройство независимого поворота задних колес (относительно вертикальной оси, т.е. в горизонтальной плоскости - по азимуту), по меньшей мере, левого налево, а правого направо в диапазоне углов от 0 до величины, обеспечивающей кинематический поворот транспортного средства с нулевым радиусом.A device is provided for independently turning the rear wheels (relative to the vertical axis, i.e. in the horizontal plane in azimuth), at least left to left, and right to right in the range of angles from 0 to a value that provides a kinematic rotation of the vehicle with a zero radius.
Математически это можно выразить через геометрические параметры шасси транспортного средства зависимостью: δ=arccos(B/2R0), где B - колея транспортного средства; R0 - расчетный радиус окружности, описываемой центрами колес при повороте транспортного средства с нулевым радиусом (см. фиг.3, 4).Mathematically, this can be expressed through the geometric parameters of the vehicle chassis as follows: δ = arccos (B / 2R 0 ), where B is the track of the vehicle; R 0 - the estimated radius of the circle described by the centers of the wheels when turning the vehicle with a zero radius (see figure 3, 4).
В развитие последней конструктивной и функциональной особенности, как дополнительные признаки заявляемого транспортного средства, устройство поворота задних колес может быть выполнено с возможностью независимого поворота каждого заднего колеса 4, 5 на угол δ существенно в большем диапазоне углов - от 0 до 180°, или, как вариант, промежуточный по эффективности показателя «сверхманевренность» (при проблемах компоновки в конкретных конструкциях) - от 0 до 90°. Причем правого колеса 5 - по часовой стрелки, а левого колеса 4 - против часовой стрелки (см. фиг.4) с расположенными над ними для этого поворотными рычагами 31 (32) с рукоятками 33 (34) и фиксаторами (фиксаторы не показаны).In development of the latter structural and functional features, as additional features of the claimed vehicle, the rear wheel rotation device can be made with the possibility of independent rotation of each
Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей (причинно-следственная связь отражена выше - в скобках в краткой характеристике дополнительных признаков изобретения и ниже - в описании работы устройства).Among the known devices and methods, no such combination of essential features would coincide with the declared one. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved in accordance with the task (a causal relationship is shown above in brackets in a brief description of additional features of the invention and below in the description of the operation of the device).
Описанный пример конкретного варианта конструкции не исключает других возможных вариантов устройства в рамках заявляемой совокупности существенных конструктивных признаков (см. формулу изобретения).The described example of a specific embodiment does not exclude other possible variants of the device within the scope of the claimed combination of essential structural features (see the claims).
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
В режиме движения по ровной (горизонтальной, под уклон или слабо выраженный косогор) поверхности, т.е. при отсутствии профильных препятствий типа лестниц, поребриков, эскарпов, рычаги 19, 20 установлены в исходном положении под одинаковым углом α, при котором с опорной поверхностью взаимодействуют ведущее 3 и пара ведомых 4 и 5 колес, а гусеничный движитель 6-12 вывешен и подвод энергии к его ведущим звездочкам 8 и 9 не осуществляется (см. фиг.1-3).In the mode of movement along a flat (horizontal, downhill or slightly pronounced slope) surface, i.e. in the absence of profile obstacles such as stairs, curbs, scraps, levers 19, 20 are installed in the initial position at the same angle α, at which the leading 3 and a pair of driven 4 and 5 wheels interact with the supporting surface, and the caterpillar mover 6-12 is hung out and the power supply to its
При этом в тихоходном режиме (от 0 до примерно 6 км/ч) в стесненных условиях (режим «кресло-коляска») колесо 3 вращается от привода 13 на малых оборотах (движение за счет электромеханического привода), либо в частном случае пользователь вращает колеса 4, 5 вручную известным способом (оговоренная выше дополнительная опция). В последнем случае - либо задним ходом обеими руками, либо, при острой необходимости, передним ходом одной рукой, второй рукой удерживая руль 18. Введением в конструкцию фиксатора положения руля удерживание руля уже не обязательно.Moreover, in low-speed mode (from 0 to about 6 km / h) in cramped conditions (“wheelchair” mode)
Поворот транспортного средства на месте осуществляют поворотом переднего управляемого колеса 3 посредством руля 18 (при удобном положении колонки 16, предварительно повернутой на шарнире 17) и последующим синхронным или асинхронным (т.е. сначала левое, потом правое или наоборот), в зависимости от конкретной ситуации, поворотом колес 4 и 5 на углы δ по азимуту, соответствующие выбранной схеме поворота. Возможна и другая последовательность, когда сначала поворачивают (синхронно или асинхронно) задние колеса 4, 5, а затем - переднее колесо 3. Задние колеса 4 и 5 пользователь поворачивает вручную, воздействуя кистями рук на рычаги 31 и 32 посредством рукояток 33 и 34 соответственно, расфиксировав предварительно и вновь зафиксировав в новом положении фиксаторами.The vehicle is rotated in place by turning the front steered
Так, поворот переднего колеса 3 на ±90° при неповернутых задних колесах 4 и 5 дает кинематический радиус поворота вокруг центра задней оси с радиусом, равным колесной базе транспортного средства (см. фиг.5, где большой пунктирной окружностью обозначена зона ометания всем транспортным средством, а малой - зона ометания задними колесами 4, 5).So, turning the
Такой же поворот переднего колеса 3 в сочетании с поворотом задних колес 4 и 5 в разные стороны на одинаковый по модулю угол по азимуту (конкретное значение угла δ зависит от геометрии шасси и в данном примере лежит в диапазоне 45-60°) дает поворот транспортного средства на месте с нулевым радиусом (см. фиг.4).The same rotation of the
Поворот всех колес 3-5 в одну сторону на одинаковый угол по азимуту - поступательное движение в любом направлении (в том числе и боком) в соответствии с углом установки колес 3-5.Rotation of all wheels 3-5 in one direction by the same angle in azimuth - translational movement in any direction (including sideways) in accordance with the angle of installation of wheels 3-5.
Описанные два режима поворота с малым радиусом ометания (особенно с нулевым радиусом поворота по фиг.4) и режимы изменения поступательного движения по ломаной траектории вплоть до движения боком определяют так называемую «сверхманевренность» транспортного средства.The described two turning modes with a small throwing radius (especially with a zero turning radius in Fig. 4) and the modes of changing the translational movement along a broken path up to the side movement determine the so-called "over-maneuverability" of the vehicle.
В скоростном режиме рулевую колонку 16 выставляют на удобный для этого режима угол наклона в продольной вертикальной плоскости (под антропологические, эргономические данные и привычки пользователя) и колесо 3 вращается от привода 13 на больших оборотах (см. фиг.1-3, 7-9).In high-speed mode, the
Поворот в скоростном режиме осуществляют исключительно за счет поворота переднего колеса 3 с кинематическим радиусом, превышающим базу транспортного средства.Turning in high-speed mode is carried out exclusively by turning the
В приводе 13 для этого может использоваться, например, высшая (т.е. с меньшей редукцией) передача в ступенчатой механической части этого мотор-колеса.In the
Стоянку и движение по прямой или с поворотом (вираж) на крутых косогорах, а также кинематический поворот на больших скоростях осуществляют, предварительно задав, посредством приводов 23 и 24 (актуаторов) и системы управления, разные значения углов α в компенсацию угла наклона опорной поверхности и/или действия центробежной силы в крутом повороте на горизонтальной поверхности и на вираже (см. фиг.9). При этом центр тяжести транспортного средства смещается вверх по косогору. Повышаются и устойчивость (статическая и динамическая) и маневренность (возможность кинематического поворота с меньшими радиусами в скоростном («скутерном») режиме.Parking and moving in a straight line or with a turn (bend) on steep slopes, as well as kinematic rotation at high speeds, are carried out, having previously set, by means of
Здесь не лишне обратить внимание и на расширение возможностей пользователя дотягиваться до предметов, находящихся на опорной поверхности (например, инвалид выронил указанный предмет на пол и его необходимо поднять): задание транспортному средству описанным способом крена на борт, у которого находится предмет, сокращает дистанцию от кисти руки пользователя до этого предмета.Here, it is not superfluous to pay attention to expanding the user's ability to reach objects located on a supporting surface (for example, a disabled person has dropped the indicated object on the floor and needs to be lifted): assigning a vehicle to the side of the vehicle using the described method reduces the distance from user’s hands before this item.
При движении по грязи, рыхлому песку, снегу и др. грунтам со слабой несущей способностью или по некачественной дороге (например, с выщерблинами) включают приводы (актуаторы) 23, 24, которые поворачивают (преодолевая вес большей части транспортного средства с пользователем) рычаги 19, 20 на больший угол α, при котором на смену колесному движителю 3-5 во взаимодействие с опорной поверхностью вступает гусеничный движитель 6-12.When driving on dirt, loose sand, snow and other soils with weak bearing capacity or on poor-quality roads (for example, with chipped holes), actuators (actuators) 23, 24 are turned on, which turn (overcoming the weight of most of the vehicle with the user) levers 19 , 20 by a larger angle α, at which the caterpillar mover 6-12 enters into interaction with the supporting surface to replace the wheel mover 3-5.
Движение, причем только в «тихоходном» режиме, осуществляют с подводом энергии от того же источника 15, но посредством привода 14 на ведущие звездочки 8, 9. При этом больший наклон γ передней ветви гусеницы в сравнении с наклонном β нижней ветви позволяет сохранить угол атаки γ-β гусеничного движителя при движении на лестничный подъем или к иному профильному препятствию в этом режиме задом на достаточном уровне.The movement, and only in the "low-speed" mode, is carried out with the supply of energy from the
Таким образом, излом гусеничного обвода (плавный переход нижней ветви гусеницы в заднюю ее ветвь) безусловно полезен в двух эксплуатационных ситуациях - как при движении по поверхности с низкой несущей способностью на гусеничном ходу, так и при преодолении профильных препятствий в виде лестниц, отдельных ступеней (эскарпов) и поребриков.Thus, a break in the caterpillar contour (smooth transition of the lower branch of the caterpillar to its rear branch) is undoubtedly useful in two operational situations - both when moving on a surface with low bearing capacity on the caterpillar track, and when overcoming profile obstacles in the form of stairs, separate steps ( Scarp) and curbs.
Еще один специфический (используемый относительно редко) режим эксплуатации транспортного средства - движение на гусеничном ходу по крутому подъему или спуску с малым коэффициентом сцепления, например по обледенелому пандусу или металлической аппарели. Разумеется, тогда, когда на колесах недостаточно сцепления или велика вероятность потери сцепления. Такой режим очевиден из фиг.10.Another specific (relatively rarely used) mode of operation of the vehicle is caterpillar driving along a steep ascent or descent with a low adhesion coefficient, for example, along an icy ramp or a metal ramp. Of course, when there is insufficient traction on the wheels or there is a high probability of traction loss. This mode is obvious from figure 10.
Описанные выше режимы рассматриваются как вспомогательные и используемые редко, при острой необходимости. Поэтому некоторое неудобство пользователю, вызванное вынужденным временным продольным наклоном кресла 1 на угол от номинального его положения, допустимо и оправдано (чтобы не предусматривать в конструкции устройство оперативного компенсирующего продольного наклона кресла).The modes described above are considered auxiliary and rarely used, in case of urgent need. Therefore, some inconvenience to the user caused by the forced temporary longitudinal inclination of the
Для преодоления профильных препятствий в виде стационарной лестницы или эскалатора метрополитена или супермаркета, также переходят на гусеничный ход. Это делают описанным выше образом, как правило, непосредственно перед лестницей (эскалатором) - см. фиг.11. При этом задние и нижние ветви гусениц 6 и 7, приподнятые под углами γ и β соответственно (а последний, как правило, соответствует углу продольного наклона лестничного марша β=30°), нависая над первой ступенью (перед подъемом), обеспечивает беспрепятственный первичный въезд на нее транспортного средства задней частью.To overcome the profile obstacles in the form of a stationary staircase or an escalator of a subway or a supermarket, they also switch to a caterpillar track. This is done in the manner described above, usually immediately in front of the stairs (escalator) - see Fig. 11. In this case, the rear and lower branches of the
За счет оптимального угла атаки (γ-β)opt=68-30°=38° задних ветвей гусениц асинхронность взаимодействия левой и правой гусениц с кромкой впереди стоящей ступенью минимальна и курсовая устойчивость, как правило, поддерживается на приемлемом уровне.Due to the optimal angle of attack (γ-β) opt = 68-30 ° = 38 ° of the rear branches of the tracks, the asynchronous interaction of the left and right tracks with the edge of the front step is minimal and the directional stability is usually maintained at an acceptable level.
Второй этап перемещения транспортного средства происходит, в силу геометрии комбинированной колесно-гусеничной ходовой части, в смешанном гусенично-колесном режиме (колесо 3 еще не выходит из контакта с горизонтальной площадкой перед лестничным маршем). Дальнейшее самостоятельное движение по лестнице или фиксация на ступенях движущегося эскалатора, начиная с третьей ступени, осуществляется уже при всех вывешенных колесах 3-5 и одновременным перекрытием нескольких ступеней (в данном примере - трех) нижними ветвями гусениц 6 и 7 (см. фиг.6, 12), что обеспечивает устойчивость транспортного средства на лестнице (эскалаторе).The second stage of moving the vehicle occurs, due to the geometry of the combined wheeled-tracked undercarriage, in the mixed tracked-wheeled mode (
За счет соответствия исходного угла β наклона нижней ветви углу продольного наклона лестничного марша при жесткой взаимосвязи с креслом 2 последнее автоматически сохраняет угол своего наклона относительно горизонтальной плоскости на всем регулярном участке движения по лестничному маршу.Due to the correspondence of the initial angle β of the inclination of the lower branch to the angle of the longitudinal inclination of the flight of stairs with a tight relationship with the
Регулировку угла µ делают предварительно (при необходимости, в зависимости от индивидуальных антропологических и эргономических особенностей пользователя и/или угла подъема лестницы) изменением длины перемычек 28 и 29 - перестановкой фиксатора (упомянутого болта) на другое отверстие 26 (на левом борту) и 27 (на правом борту).The angle µ is preliminarily adjusted (if necessary, depending on the individual anthropological and ergonomic features of the user and / or the angle of the staircase) by changing the length of the
Разумеется, в пределах допустимости сопутствующего изменения при этом угла β наклона нижних ветвей 12 гусениц. В противном случае могут быть применены другие известные способы и средства регулировки угла наклона сиденья.Of course, within the limits of admissibility of the concomitant change in this case, the inclination angle β of the lower branches of the 12 tracks. Otherwise, other known methods and means for adjusting the seat angle may be applied.
Опора гусениц (гусеничных цепей или лент) 6 и 7 тыльными своими поверхностями на направляющий контур 12 со множеством роликов, позволяющая отказаться от опорных катков с подвеской (см. прототип), что обусловливает улучшение массогабаритных характеристик транспортного средства. Снижению массы и габаритов транспортного средства способствуют также описанные выше компоновочные решения с начальной установкой острого угла β, соответствующего углу подъема стандартной лестницы здания, как средством реализации предлагаемого оригинального способа сохранения заданного угла µ положения кресла 2 в пространстве при переходе с горизонтального участка опорной поверхности на наклонный (включая лестницу).The support of the tracks (track chains or tapes) with their
Преодоление последней ступени лестничного марша сопровождается смешанным колесно-гусеничным режимом взаимодействия с опорной поверхностью.Overcoming the last step of the flight of stairs is accompanied by a mixed wheeled-tracked mode of interaction with the supporting surface.
Преодолев все ступени лестницы, ходовую часть возвращают в исходное состояние: при опоре сначала на переднее колесо 3, а затем и на все колеса 3-5, синхронно увеличивают углы α наклона рычагов 19 и 20 до полного вывешивания гусеничного движителя.Having overcome all the steps of the ladder, the chassis is returned to its original state: when resting first on the
Таким образом, использование изобретения позволяет расширить технико-эксплуатационные возможности транспортного средства за счет обеспечения дополнительной функции скоростного движения (скоростной режим) и перевода устройства смены режимов «колесный ход/гусеничный ход» с ручного на электромеханический, обеспечения сверхманевренности, выражающейся в способности кинематического поворота на колесном ходу с радиусом до нулевого включительно и поступательного движения в любом направлении по ломаной траектории, поперечной стабилизации транспортного средства в статике и динамике при стоянке и движении на косогоре, а также улучшения эргономических, массо-габаритных и экономических (по энергозатратам) показателей, причем при сохранении способности преодоления на гусеничном ходу лестниц и др. выраженных профильных препятствий.Thus, the use of the invention allows to expand the technical and operational capabilities of the vehicle by providing an additional function of high-speed movement (high-speed mode) and transferring the device for changing the wheel-track / caterpillar mode from manual to electromechanical, ensuring super-maneuverability in terms of kinematic turning ability wheeled with a radius of up to and including zero and translational movement in any direction along a broken path, transverse stabilization and the vehicle in statics and dynamics when parking and moving on a slope, as well as improving ergonomic, mass-dimensional and economic (energy consumption) indicators, while maintaining the ability to overcome stairs and other pronounced profile obstacles on the caterpillar track.
Возможность промышленной реализации, подтверждение работоспособности, надежности, технико-эксплуатационных преимуществ и экономической целесообразности заявляемого устройства проверены и подтверждены авторами на инициативно изготовленном ходовом макете с описанной выше совокупностью существенных конструктивных признаков (и некоторыми непринципиальными отличиями, например перестановкой ведущих звездочек 8, 9 и ленивцев 10, 11 местами, т.е. выполнением гусеничного движителя не с задним, а с передним расположением ведущих звездочек 8, 9), с положительным результатом ходовых испытаний (см. прилагаемые к заявке на изобретение фото экспериментального образца).The possibility of industrial implementation, confirmation of operability, reliability, technical and operational advantages and economic feasibility of the claimed device are tested and confirmed by the authors on an initiatively made navigation model with the above set of essential design features (and some unprincipled differences, for example, rearrangement of the
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013134871/12A RU2542220C1 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Wheel-track vehicle for handicapped person |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013134871/12A RU2542220C1 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Wheel-track vehicle for handicapped person |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2542220C1 true RU2542220C1 (en) | 2015-02-20 |
Family
ID=53288954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013134871/12A RU2542220C1 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Wheel-track vehicle for handicapped person |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2542220C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2707670C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-11-28 | Леонид Эммануилович Крейндлин | Kreindlin device for movement of people with musculoskeletal disorders |
| RU206718U1 (en) * | 2020-09-22 | 2021-09-23 | Роман Леонидович Прохоров | Vehicle control device for prams and wheelchairs for disabled people |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1616545A1 (en) * | 2004-07-12 | 2006-01-18 | Sunwa Ltd. | Stair-climbing wheelchair carrier |
| CN101703440A (en) * | 2009-11-11 | 2010-05-12 | 浙江圣普电梯有限公司 | Electric stair climbing wheel chair |
-
2013
- 2013-07-24 RU RU2013134871/12A patent/RU2542220C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1616545A1 (en) * | 2004-07-12 | 2006-01-18 | Sunwa Ltd. | Stair-climbing wheelchair carrier |
| CN101703440A (en) * | 2009-11-11 | 2010-05-12 | 浙江圣普电梯有限公司 | Electric stair climbing wheel chair |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2707670C1 (en) * | 2018-10-22 | 2019-11-28 | Леонид Эммануилович Крейндлин | Kreindlin device for movement of people with musculoskeletal disorders |
| RU206718U1 (en) * | 2020-09-22 | 2021-09-23 | Роман Леонидович Прохоров | Vehicle control device for prams and wheelchairs for disabled people |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7316405B2 (en) | Stair-climbing apparatus | |
| CN107529434B (en) | Crawler-type moving mechanism | |
| US7246671B2 (en) | Stair-climbing human transporter | |
| KR101943180B1 (en) | Running gear and electric vehicles and toys equipping the same | |
| CA2863971C (en) | Step-climbing attachment for a wheeled chair | |
| US4044850A (en) | Wheelchair | |
| JP2018528037A (en) | Mobility wheelchair | |
| CN108024895B (en) | Wheel and crawler belt mixed type moving mechanism | |
| JP2013518651A (en) | Obstacle transit device for electric wheelchair | |
| JP4021907B2 (en) | Traveling device | |
| US11097583B2 (en) | Vehicle | |
| RU2542220C1 (en) | Wheel-track vehicle for handicapped person | |
| CN111717315A (en) | Stair climbing vehicle with triangular wheel train | |
| WO2004039612A2 (en) | Intelligent terrain-traversing vehicle | |
| CN201044790Y (en) | A special type multifunctional stretcher cart capable of being up and down | |
| RU2312788C2 (en) | Chassis of vehicle for moving up and down the stairs | |
| WO2017020875A1 (en) | Manual stair climber for a mechanical wheelchair and a method of using a mechanical wheelchair in conjunction with such manual stair climber | |
| WO2006103787A1 (en) | Traveling device | |
| DE19816879A1 (en) | Motorized universal wheelchair | |
| TWI720909B (en) | Electric wheelchair with lifting function | |
| RU2304952C1 (en) | Vehicle for moving up and down the stairs | |
| CN100469647C (en) | Electric motor car of assisting handicapped people | |
| RU2215510C2 (en) | Transport vehicle and method of its moving upstairs | |
| CN2666390Y (en) | Loading wheeled chair capable of going up-down stairs | |
| RU2217119C1 (en) | Convertible vehicle |