RU2637143C1 - Mono-wheel with anti-punch - Google Patents
Mono-wheel with anti-punch Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637143C1 RU2637143C1 RU2016128026A RU2016128026A RU2637143C1 RU 2637143 C1 RU2637143 C1 RU 2637143C1 RU 2016128026 A RU2016128026 A RU 2016128026A RU 2016128026 A RU2016128026 A RU 2016128026A RU 2637143 C1 RU2637143 C1 RU 2637143C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- additional
- monowheel
- electric motor
- mover
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
- B62K11/00—Motorcycles, engine-assisted cycles or motor scooters with one or two wheels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение.The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к транспортной технике, а конкретно к моноколесным мобильным индивидуальным транспортным средствам для передвижения по городу, большим наземным и подземным сооружениям, в условиях ограниченных окружающих путь пространств, а также к технике спорта и развлечений.The invention relates to transport equipment, and in particular to unicycle mobile individual vehicles for moving around the city, large ground and underground structures, in conditions of limited spaces surrounding the path, as well as sports and entertainment equipment.
Уровень техники.The level of technology.
В качестве аналога предлагаемого изобретения принято средство транспорта моноцикл или уницикл (от англ. unicycle), приводимое в движение мускульной силой человека, оснащенное одним колесом, или «цирковой велосипед одноколесный», патент US 242161 А. Моноцикл применялся для цирковых представлений на Западе с начала 1880 гг. Поддержание равновесие на моноцикле осуществляется преимущественно во время движения, и моноцикл сохраняет вертикальное положение при езде до тех пор, пока колесо удерживается под центром масс (теория инвертированного маятника). Удержание колеса в нужном положении - задача райдера (от англ. rider - ездок), осуществляемая с помощью точной моторики. Достоинство моноцикла - крайняя простота устройства, в самом простом исполнении которого моноцикл представляет собой просто колесо с коленчатыми велосипедными педалями на оси колеса без устройства передачи (звездочек и цепи) и без сиденья. Недостаток моноцикла в крайне трудном освоении такого транспортного средства без наличия спортивных навыков из видов спорта, тренирующих равновесие спортсменов, необходимость постоянного вращения педалей (нет муфт свободного хода), т.е невозможность ездить "накатом", небольшая скорость движения при постоянной затрате больших мышечных усилий и соответственная небольшая дальность езды до наступления значительной мышечной усталости. Моноцикл получил распространение только в качестве средства развлечения публики артистами цирка, шоу и прочего подобного или в качестве спортивного снаряда.As an analogue of the present invention, a monocycle or a unicycle transport vehicle (from the English unicycle), driven by human muscular power, equipped with one wheel, or "unicycle circus", patent US 242161 A, was used. The monocycle was used for circus performances in the West from the beginning 1880 Maintaining equilibrium on the monocycle is carried out mainly during movement, and the monocycle maintains an upright position when riding until the wheel is held under the center of mass (inverted pendulum theory). Keeping the wheel in the right position is the task of the rider (from the English rider - rider), carried out using precise motor skills. The advantage of the monocycle is the extreme simplicity of the device, in the simplest version of which the monocycle is just a wheel with cranked bicycle pedals on the wheel axis without a transmission device (sprockets and chains) and without a seat. The lack of a monocycle in the extremely difficult development of such a vehicle without the presence of sports skills from sports that train the balance of athletes, the need for constant pedaling (there are no freewheels), that is, inability to ride on the coast, low speed with constant expenditure of great muscle effort and the corresponding short driving distance before the onset of significant muscle fatigue. The unicycle gained distribution only as a means of entertaining the public with circus artists, shows and the like, or as a sports equipment.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения принято новое транспортное средство электрическое моноколесо (анг.- self-balancing unicycle; electric unicycle), впервые представленное публике в сентябре 2010 г., патентная публикация US 20110220427 A1; US 8807250 В2, которое как и моноцикл использует для движения только одно колесо, но снабженное электродвигателем, источником электропитания (электрическим аккумулятором), педалями (подножками) для ног райдера и для сохранение равновесия на котором в одной из плоскостей используются датчики, гироскопы и акселерометры. Изменение угла наклона райдера (вертикальной оси моноколеса) относительно вертикали горизонта в плоскости направления движения определяет гиродатчик. Сигнал от гиродатчика поступает в электронную систему и изменяет скорость двигателя таким образом, чтобы вернуть райдера в равновесие (т.е. вертикальную ось моноколеса в вертикальное же положение, а горизонт педалей в горизонтальное положение, удобное для езды). В случае если райдер наклоняется вперед, наклоняя горизонт педалей, скорость увеличивается, а если откидывается назад, наклоняя горизонт педалей в обратную сторону, скорость уменьшается. Таким образом баланс транспортного средства восстанавливается. "Горизонт педалей" – термин, принятый в сообществе разработчиков и пользователей (т.е. райдеров) моноколес, означает горизонтальное относительно горизонта земли положение педалей. В нормальном состоянии включенное моноколесо без райдера сохраняет горизонт педалей, равный горизонту земли. При воздействии райдера на педали они отклоняются на некоторый угол от горизонта (см. ниже "режимы езды").As a prototype of the invention, a new electric unicycle vehicle (eng. - self-balancing unicycle; electric unicycle), first introduced to the public in September 2010, patent publication US 20110220427 A1; US 8807250 B2, which, like the unicycle, uses only one wheel for movement, but equipped with an electric motor, an electric power source (electric battery), pedals (steps) for the rider's legs and to maintain equilibrium on which sensors, gyroscopes and accelerometers are used in one of the planes. A change in the angle of inclination of the rider (the vertical axis of the unicycle) relative to the vertical of the horizon in the plane of the direction of movement is determined by the gyro sensor. The signal from the gyroscope enters the electronic system and changes the engine speed in such a way as to return the rider to equilibrium (i.e., the vertical axis of the unicycle in the vertical position, and the pedal horizon in the horizontal position, convenient for riding). If the rider leans forward, tilting the pedal horizon, the speed increases, and if he leans back, tilting the pedal horizon in the opposite direction, the speed decreases. Thus, the balance of the vehicle is restored. "Pedal horizon" is a term adopted by the community of developers and users (i.e. riders) of monowheels, means the position of the pedals horizontally relative to the horizon of the earth. In the normal state, the included monowheel without a rider keeps the pedal horizon equal to the earth's horizon. When the rider acts on the pedals, they deviate by a certain angle from the horizon (see below "driving modes").
Стабилизация моноколеса по крену (противодействие падению на бок) осуществляется самим райдером балансированием тела. Такой способ сохранения равновесия по крену позволяет совершать повороты моноколеса с райдером, причем радиус разворота у опытных райдеров может быть даже менее диаметра колеса самого моноколеса. Достоинства моноколеса заключаются в легком освоении езды и управления моноколесом практически любым человеком в возрасте от 3 лет до 80 лет и более, не имеющих вообще никаких спортивных навыков. Достоинство моноколеса заключается также в его компактности (вес от 7 кг и до 16 кг в зависимости от емкости применяемых аккумуляторов), возможности транспортировать его в общественном транспорте на дальние расстояния, большая дальность поездки на моноколесе на одном заряде аккумуляторов (до 100 км и более), значительная скорость движения, достигающая скорости более 40 км/ч, причем эта скорость в настоящее время ограничивается искусственно только из соображений безопасности. В настоящее время приводной электродвигатель моноколеса в различных моделях моноколес, выпускаемых различными компаниями, может представлять как отдельный агрегат, соединенный с колесом-движителем напрямую или через разные виды передач, так и быть совмещенным с колесом движителем, то есть являться электромотор-колесом движителем.The stabilization of the monowheel along the roll (counteraction to falling to the side) is carried out by the rider himself balancing the body. This method of maintaining the balance of the roll allows you to make turns of the monowheel with the rider, and the turning radius of experienced riders can be even less than the diameter of the wheel of the monowheel itself. The advantages of a monowheel lie in the easy mastering of riding and driving a monowheel by almost any person aged 3 years to 80 years or more, who do not have any sports skills at all. The advantage of the monowheel is also its compactness (weight from 7 kg to 16 kg depending on the capacity of the batteries used), the ability to transport it in public transport over long distances, the long range of traveling on a monowheel on a single battery charge (up to 100 km or more) , significant speed, reaching speeds of more than 40 km / h, and this speed is currently limited artificially only for safety reasons. Currently, the monowheel drive electric motor in various models of monowheels produced by various companies can represent either a separate unit connected directly to the drive wheel or via different types of gears, or it can be combined with the drive wheel, that is, it can be an electric motor-wheel drive.
Основным и практически единственным серьезным недостатком моноколеса в настоящее время является эффект "продавливания".The main and almost the only serious drawback of the monowheel at present is the effect of "punching".
Термин "продавливание" уже принят в сообществе разработчиков и пользователей моноколес со времени появления коммерческих моделей моноколес в 2012 г. в развитых странах мира (впервые в США) и описывает эффект неожиданного для райдера отключения двигателя моноколеса от источника питания или недостаточного вращательного момента двигателя моноколеса при превышении пиковой мощности двигателя или источника питания двигателя при определенных режимах езды. Продавливание моноколеса является основной причиной падений и травм райдеров, а также создания аварийных ситуаций на дорогах с участниками дорожного движения на моноколесах. Продавливание происходит по трем основным причинам и их комплексному воздействию.The term “punching” has already been adopted in the community of developers and users of unicycle since the advent of commercial models of unicycle in 2012 in developed countries (for the first time in the USA) and describes the effect of an unexpected disconnection of the unicycle engine from the power source or insufficient torque of the unicycle engine when exceeding the peak power of the engine or engine power source under certain driving conditions. Squeezing the monowheel is the main cause of falls and injuries of riders, as well as the creation of emergency situations on the roads with road users on monowheels. Forcing occurs for three main reasons and their complex effect.
1. Если скорость моноколеса уже максимальная, установленная для данной модели, а райдер пытается ехать еще быстрее.1. If the monowheel is already at the maximum speed set for this model, and the rider is trying to go even faster.
2. Если райдер слишком сильно и резко наклонится при движении даже с малой скоростью.2. If the rider bends too much and sharply when driving even at low speed.
3. Если райдер пытается въехать или съехать с горки, угол подъема или спуска с которой превышает возможности моноколеса восстанавливать горизонт педалей.3. If the rider is trying to enter or exit the hill, the angle of rise or descent from which exceeds the ability of the monowheel to restore the horizon of the pedals.
У каждого моноколеса есть крейсерская (рекомендуемая производителем скорость) и максимальная скорость. Рекомендуемая скорость моноколеса - это скорость, при которой горизонт педалей моноколеса не будет подниматься автоматически для снижения скорости и не будет звучать звуковой сигнал (обычно это прерывистый сигнал), предупреждающий о превышении рекомендуемой скорости. При превышении этой скорости можно и дальше набирать скорость до максимальной, но при приближении к максимальной скорости звучит предупреждающий сигнал, и горизонт педалей начинает подниматься, что создает дискомфорт при езде, так как положение ног становится неудобным. Это неудобство должно ограничить скорость райдера его инстинктивным отклонением назад для восстановления удобного положения ног на педалях. При достижении максимальной скорости прерывистый сигнал перерастет в монотонный, а горизонт подъема педалей становится максимально неудобным. Это означает, что моноколесо достигло максимальной скорости. Дальнейшее увеличение скорости приведет к невозможности мотор-колеса и источника электропитания восстанавливать вертикальное положение вертикальной оси моноколеса (недостаток мощности), при этом происходит отключение моноколеса, и оно "продавливается" под райдером, что означает неминуемую (и как правило, серьезную) травму при скорости моноколеса более 16-18 км/ч. Эта скорость есть максимальная скорость неожиданного бега при соскоке с моноколеса человека среднего физического развития до его остановки (не упав) после неожиданного "продавливания" моноколеса.Each monowheel has cruising (manufacturer recommended speed) and maximum speed. The recommended speed of the unicycle is the speed at which the horizon of the unicycle pedals will not rise automatically to reduce speed and no sound will sound (usually an intermittent signal), warning that the recommended speed is exceeded. If this speed is exceeded, you can continue to gain speed to maximum, but when approaching maximum speed, a warning signal sounds, and the pedal horizon starts to rise, which creates discomfort when riding, as the position of the legs becomes uncomfortable. This inconvenience should limit the speed of the rider to his instinctive deviation back to restore a comfortable position of the legs on the pedals. When maximum speed is reached, an intermittent signal will turn monotonous, and the pedal elevation horizon becomes as uncomfortable as possible. This means that the unicycle has reached maximum speed. A further increase in speed will lead to the impossibility of the motor-wheel and power supply to restore the vertical position of the vertical axis of the unicycle (lack of power), at the same time, the unicycle is switched off and it is “forced through” under the rider, which means an imminent (and usually serious) injury at speed monowheels over 16-18 km / h. This speed is the maximum speed of an unexpected run when jumping from a monowheel of a person of average physical development until it stops (not falling) after an unexpected "forcing" of the monowheel.
Если райдер даже на малой или на крейсерской скорости очень резко наклонится вперед, попытавшись резко ускориться, наклон вертикальной оси колеса отклонится от вертикальной оси горизонта на угол, который превзойдет возможности мощности мотор-колеса и источника электропитания моноколеса восстановить вертикальное положение вертикальной оси моноколеса и последует отключению моноколеса аналогично вышеописанному при попытке увеличения скорости моноколеса свыше максимальной скорости и последующее "продавливание".If the rider even very slowly or at cruising speed leans forward very sharply, trying to accelerate sharply, the tilt of the vertical axis of the wheel deviates from the vertical axis of the horizon by an angle that will exceed the capacity of the motor-wheel and the power supply of the unicycle to restore the vertical position of the vertical axis of the unicycle and will turn off monowheels similar to the above when trying to increase the speed of the monowheel above the maximum speed and the subsequent "punching".
Если райдер въезжает на горку или подъем или съезжает с горки (то же касается и различных резких выпуклых или углубленных неровностей на дороге) или спуска, угол подъема или спуска которых превышает возможности моноколеса восстанавливать горизонт педалей, следует "продавливание". Угол максимального подъема или спуска для конкретной модели моноколеса, так же как максимальный предел скорости и допустимого возможного ускорения, зависят от мощности двигателя моноколеса, от веса райдера и степени заряда (разряда) аккумуляторов.If a rider enters a hill or ascends or descends a hill (the same applies to various sharp convex or deepened irregularities on the road) or descent, the angle of ascension or descent of which exceeds the ability of the monowheel to restore the pedal horizon, “punching” follows. The angle of maximum ascent or descent for a particular monowheel model, as well as the maximum speed limit and allowable possible acceleration, depend on the power of the unicycle engine, on the weight of the rider and the degree of charge (discharge) of the batteries.
Начало "продавливания" в большой степени зависит от веса райдера. Райдер с небольшим весом (50-75 кг) имеет риск "продавливания" в значительно меньшей степени, чем райдер с большим весом (90-120 кг), так как при малом весе райдера источник электропитания и электродвигатель моноколеса имеют значительные запасы мощности. И в то же время райдеры с большим весом, как правило, либо малоподвижны, либо пожилого возраста и последствия "продавливания" и падения для них более катастрофические.The start of the “punching” heavily depends on the weight of the rider. A rider with a small weight (50-75 kg) has a risk of "punching" to a much lesser extent than a rider with a large weight (90-120 kg), since with a small weight of the rider, the power supply and electric unicycle have significant power reserves. And at the same time, riders with a lot of weight, as a rule, are either sedentary or elderly, and the consequences of “punching” and falling for them are more catastrophic.
У современных моноколес при помощи блютуз приложения можно установить разные режимы езды, удобные для райдера в зависимости от предпочтений или навыков езды. Обычно их 3 вида:In modern monowheels, using the bluetooth application, you can set different riding modes, convenient for the rider, depending on your preferences or riding skills. Usually there are 3 types of them:
1. Hard-спортивный или "жесткий" режим. При этом режиме педали моноколеса жестко держат горизонт, и почти не наклоняются. Моноколесо мгновенно реагирует на наклоны тела райдера, требует мощного двигателя и небольшого веса райдера.1. Hard-sports or "hard" mode. In this mode, the monowheel pedals firmly hold the horizon, and hardly bend. The monowheel instantly responds to the inclinations of the rider's body, requires a powerful engine and light rider weight.
2. Standard, Normal- нормальный, medium-средний. Педали наклоняются от 1° до 10°. Моноколесо плавно реагирует на наклоны райдера.2. Standard, Normal- normal, medium-medium. The pedals tilt from 1 ° to 10 °. The unicycle smoothly responds to the rider's inclinations.
3. Soft, Comfort-комфортный или "мягкий" режим. Угол наклона педалей при этом режиме может достигает 10°. Моноколесо реагирует очень плавно, замедленно.3. Soft, Comfort-comfortable or "soft" mode. The pedal angle in this mode can reach 10 °. Monowheel responds very smoothly, slowly.
Любой из этих режимов можно "продавить" превзойдя наклоном педалей максимально допустимое восстанавливаемое мощностью двигателя и источника электропитания положение горизонта педалей.Any of these modes can be “forced through" by surpassing the maximum allowable position of the pedal horizon restored by the engine and power supply by tilting the pedals.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Целью изобретения является создание устройства для предотвращения "продавливания" моноколеса и соответственного предотвращения травм и аварийных ситуаций на дорогах с участниками дорожного движения на моноколесах.The aim of the invention is to provide a device to prevent "punching" of the monowheel and the corresponding prevention of injuries and emergency situations on the roads with road users on monowheels.
Сущность изобретения заключается в том, что моноколесо, содержащее колесо движитель или электромотор-колесо движитель, корпус, педали для ног, электродвигатель, приводящий в действие колесо движитель или электромотор-колесо движитель, основной источник электропитания электродвигателя или электромотора-колеса-движителя, главное устройство автоматического управления электродвигателем, содержит также дополнительный или резервный источник электропитания упомянутого электродвигателя или дополнительный неэлектрический энергетический агрегат для привода упомянутого колеса движителя или электромотор-колеса движителя и дополнительное устройство автоматического управления дополнительным или резервным источником электропитания или дополнительным неэлектрическим энергетическим агрегатом для привода упомянутого колеса движителя или электромотор-колеса движителя.The essence of the invention lies in the fact that a monowheel containing a mover wheel or an electric motor-wheel mover, a housing, foot pedals, an electric motor, a driving mover wheel or an electric motor-wheel mover, the main power source of the electric motor or electric motor-mover wheel, the main device automatic control of the electric motor, also contains an additional or standby power source of the aforementioned electric motor or an additional non-electric energy the first unit for driving said mover wheel or electric mover wheel and an additional device for automatically controlling an additional or standby power source or additional non-electric power unit for driving said mover wheel or mover wheel motor.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый дополнительный источник электропитания имеет возможность выдавать кратковременный ток, по меньшей мере равный пиковому току упомянутого основного источника электропитания при его максимальной нагрузке.An additional feature is that said additional power supply has the ability to produce a short-time current at least equal to the peak current of said main power supply at its maximum load.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый дополнительный источник электропитания представляет собой гальваническую или аккумуляторную батарею.An additional feature is that the aforementioned additional power source is a galvanic or storage battery.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый резервный источник электропитания представляет собой резервные элементы (ячейки) основного источника электропитания.An additional feature is that the aforementioned backup power source is a backup element (cell) of the main power source.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый дополнительный источник электропитания представляет собой конденсатор или суперконденсатор.An additional feature is that said additional power source is a capacitor or supercapacitor.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый дополнительный источник электропитания представляет собой конденсатор или суперконденсатор с преобразователем напряжения.An additional feature is that said additional power supply is a capacitor or supercapacitor with a voltage converter.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый дополнительный неэлектрический энергетический агрегат представляет собой маховик с редуктором.An additional feature is that the said additional non-electric power unit is a flywheel with a gearbox.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый дополнительный неэлектрический энергетический агрегат содержит резервуар сжатого или сжиженного газа, электропневмоклапан и пневмодвигатель, соединенный или автоматически соединяемый с упомянутым колесом движителем или элекхромотор-колесом движителем, и управляемый упомянутым дополнительным устройством автоматического управления.An additional feature is that said additional non-electric power unit comprises a reservoir of compressed or liquefied gas, an electro-pneumatic valve and an air motor connected or automatically connected to said wheel by a mover or electric motor-wheel by a mover, and controlled by said additional automatic control device.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый дополнительный неэлектрический энергетический агрегат содержит пиротехнический газогенератор и пневмодвигатель, соединенный или автоматически соединяемый с упомянутым колесом движителем или электромотор-колесом движителем и управляемый упомянутым дополнительным устройством автоматического управления.An additional feature is that said additional non-electric power unit comprises a pyrotechnic gas generator and a pneumatic motor coupled or automatically connected to said wheel by an engine or electric motor-wheel by an engine and controlled by said additional automatic control device.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутый дополнительный неэлектрический энергетический агрегат содержит по меньшей мере один пиротехнический газогенератор, снабженный реактивным соплом и расположенный на ободе упомянутого колеса движителя или электромотор-колеса движителя и управляемый упомянутым дополнительным устройством автоматического управления.An additional feature is that said additional non-electric power unit comprises at least one pyrotechnic gas generator equipped with a jet nozzle and located on the rim of said propulsion wheel or propulsion electric motor-wheel and controlled by said additional automatic control device.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутое дополнительное устройство автоматического управления дополнительного или резервного источника электропитания или упомянутого дополнительного неэлектрического энергетического агрегата имеет звуковой индикатор подключения дополнительного или резервного источника электропитания или упомянутого дополнительного неэлектрического энергетического агрегата к упомянутому колесу движителю или упомянутому электродвигателю или электромотор-колесу движителю.An additional feature is that said additional automatic control device for an additional or standby power source or said additional non-electric power unit has an audible indicator for connecting an additional or standby power source or said additional non-electric power unit to said mover wheel or said electric motor or electric motor-wheel mover .
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутое дополнительное устройство автоматического управления является составной частью электрической схемы упомянутого главного устройства автоматического управления.An additional feature is that said additional automatic control device is an integral part of the electrical circuit of said main automatic control device.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутое дополнительное устройство автоматического управления выдает управляющие сигналы с коррекцией относительно веса райдера.An additional feature is that the mentioned additional automatic control device generates control signals with correction relative to the weight of the rider.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутое дополнительное устройство автоматического управления выдает управляющие сигналы с коррекцией относительно веса райдера и максимальной скорости моноколеса.An additional feature is that the mentioned additional automatic control device generates control signals with correction relative to the weight of the rider and the maximum speed of the unicycle.
Дополнительная особенность заключается в том, что упомянутое дополнительное устройство автоматического управления может отключать упомянутый электродвигатель привода колеса движителя или электромотор-колеса движителя на заданное время.An additional feature is that the aforementioned additional automatic control device can turn off the aforementioned electric motor of a drive wheel of a mover or an electric motor-wheel of a mover for a predetermined time.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Моноколесо с предлагаемым устройством предохранения от продавливания содержит фактически дополнительный (или резервный) по отношению к основному "сверхпиковый" источник энергии для приведения в движение колеса движителя автоматически при помощи дополнительного устройства автоматического управления, подключаемый к двигателю моноколеса в момент, когда происходит превышение пиковых возможностей основного источника электропитания двигателя и (или) превышение допустимого угла "горизонта педалей". Дополнительный сверхпиковый источник электрической энергии работает очень непродолжительное время, но может отдавать очень большую кратковременную мощность, которая не должна превышать сверхпиковое время работы электродвигателя до перегорания его обмоток. Время практически возможной сверхпиковой работы электродвигателей моноколес в 2-5 с намного превышает время реакции райдера и достаточно для выхода из "продавливания" для любых типов электродвигателей применяемых в любых моделях моноколес. В случае же использования сверхпикового источника неэлектрической энергии максимальная развиваемая мощность такого источника лимитирована только условиями сохранения угла положения вертикальной оси моноколеса в пределах угла, допустимого для безопасности райдера.The monowheel with the proposed punching protection device contains an actually additional (or reserve) relative to the main “peak peak” energy source for driving the propeller wheels automatically using an additional automatic control device, connected to the monowheel engine at the moment when the peak capabilities of the main wheel are exceeded the power source of the engine and (or) the excess of the permissible angle "horizon pedals". An additional super-peak source of electrical energy works for a very short time, but can give a very large short-term power, which should not exceed the super-peak operating time of the electric motor before its windings burn out. The time of practically possible over-peak operation of electric motors of monowheels in 2-5 s is much longer than the reaction time of the rider and enough to get out of the “punching” for any types of electric motors used in any models of monowheels. In the case of using a super-peak source of non-electric energy, the maximum developed power of such a source is limited only by the conditions for maintaining the angle of the vertical axis of the monowheel within the angle acceptable for the rider's safety.
В качестве дополнительного источника электрической энергии для двигателя приведения в движение колеса движителя или электромотор-колеса движителя могут быть использованы дополнительная по отношению к основной аккумуляторная батарея, устанавливаемая отдельно от основной, либо резервные элементы (ячейки) в корпусе основной аккумуляторной батареи.As an additional source of electric energy for the engine to drive the propulsion wheel or the electric motor-wheel of the propulsion device, an additional battery, relative to the main battery, installed separately from the main battery, or backup elements (cells) in the main battery housing, can be used.
В качестве дополнительного источника электрической энергии для двигателя приведения в движение колеса движителя или электромотор-колеса движителя перспективно использовать дополнительную, по отношению к основной аккумуляторной батарее, батарею конденсаторов или суперконденсаторов (или ионисторов). Современные суперконденсаторы имеют напряжение ячейки около 2,5-2,7B. Для питания двигателя приведения в движение колеса движителя или электромотор-колеса движителя потребны напряжения в десятки вольт (30-100B). Можно соединять суперконденсаторы последовательно для достижения напряжения питания 30-100B. Но также для преобразования низкого напряжения суперконденсатора в напряжение, составляющее десятки вольт, целесообразно и применение инвертера типа DC/DC. В настоящее время инвертер DC/DC с кратковременно преобразуемой мощностью в несколько киловатт, необходимой для сверхпиковой работы двигателя приведения в движение колеса движителя или электромотор-колеса движителя моноколеса, занимает объем не более 100 см3 при весе не более 100 г, что практически не увеличивает существующие габариты моноколес.It is promising to use an additional, in relation to the main storage battery, battery of capacitors or supercapacitors (or ionistors) as an additional source of electric energy for the engine to drive the propeller wheel or the electric motor-propulsion wheel. Modern supercapacitors have a cell voltage of about 2.5-2.7V. To power the engine to drive the propulsion wheel or the electric motor-wheel of the mover, tens of volts (30-100B) are required. You can connect supercapacitors in series to achieve a supply voltage of 30-100V. But also to convert a low voltage supercapacitor to a voltage of tens of volts, it is advisable to use an inverter like DC / DC. Currently, a DC / DC inverter with a short-time convertible power of several kilowatts, necessary for the over-peak operation of the engine to drive the propulsion wheel or the electric motor of the propulsion wheel of the unicycle, occupies a volume of not more than 100 cm 3 with a weight of not more than 100 g, which practically does not increase existing dimensions of monowheels.
В качестве источника неэлектрической энергии может быть использован маховик-накопитель энергии, вращаемый от основного электродвигателя или от электромотора-колеса движителя или от небольшого индивидуального электродвигателя. Маховик может быть выполнен как в виде отдельного устройства, расположенного вне колеса движителя, так и располагаться в самом колесе движителе, например в его ободе, или быть выполненным в составе электромотор-колеса движителя. При значительных оборотах маховика, раскручиваемого через повышающий редуктор от электродвигателя колеса движителя или электромотор-колеса движителя или от отдельного электродвигателя, вес и габариты маховика для кратковременной сверхпиковой работы могут быть незначительными и не сильно увеличивающими общий вес и габариты моноколеса. При превышении пиковых возможностей основного источника электропитания двигателя и (или) превышении угла "горизонта педалей" сверх допустимого дополнительное устройство автоматического управления дополнительным или резервным источником энергии подключает маховик, имеющий понижающий механический редуктор к колесу-движителю или электромотор-колесу движителю, например через быстродействующую автоматическую муфту сцепления, или, например, непосредственным прижатием вала или обода маховика к ободу или шине колеса движителя или электромотор-колеса движителя. Одновременно включается мощный акустический сигнализатор, оповещающий райдера, что произошло ликвидированное "продавливание" и необходимо срочно выходить из данного режима езды или преодоления препятствий для предотвращения наступления реальной травмы. При этом дополнительная подведенная к колесу мощность восстанавливает горизонт педалей и поднимает педали на максимальный угол, препятствуя райдеру дальнейшему наклону вперед (т.е. попытки снова "продавить" моноколесо).As a source of non-electric energy, a flywheel-energy storage device rotated from the main electric motor or from the electric motor-wheel of the propulsion device or from a small individual electric motor can be used. The flywheel can be made as a separate device located outside the mover’s wheel, and can be located in the mover’s wheel itself, for example, in its rim, or be made as part of the mover’s electric motor-wheel. With significant revolutions of the flywheel spins through a step-up gear from the mover wheel motor or mover wheel motor or from a separate electric motor, the weight and dimensions of the flywheel for short-term over-peak operation can be small and do not greatly increase the total weight and dimensions of the monowheel. If the peak capabilities of the main power source of the engine are exceeded and (or) the angle of the “pedal horizon” is exceeded beyond the permissible limit, the additional automatic control device for an additional or standby energy source connects the flywheel, which has a lowering mechanical gearbox to the propulsion wheel or the electric motor-wheel to the propulsion device, for example, through a fast clutch, or, for example, by directly pressing the shaft or flywheel rim to the rim or tire of the propeller wheel or motor-wheel mover. At the same time, a powerful acoustic signaling device is turned on, notifying the rider that there has been an eliminated “punching” and it is urgent to exit this driving mode or overcome obstacles to prevent the occurrence of a real injury. At the same time, additional power brought to the wheel restores the pedal horizon and raises the pedals to the maximum angle, preventing the rider from further tilting forward (ie, attempts to “push” the unicycle again).
В качестве источника неэлектрической энергии может быть использована потенциальная энергия сжатого (или сжиженного) газа, находящегося в резервуаре (баллоне) и используемого только в случае "продавливания" моноколеса с последующей новой заправкой газом. При превышении пиковых возможностей основного источника электропитания двигателя и (или) превышении угла "горизонта педалей" сверх допустимого дополнительное устройство автоматического управления дополнительным или резервным источником энергии открывает электропневмоклапан резервуара сжатого или сжиженного (и газифицируемого) газа, при этом газ поступает в пневмодвигатель, присоединенный постоянно или автоматически соединяемый быстродействующей муфтой сцепления (в примитивном варианте прижимаемый валом с фрикционной частью прямо к покрышке колеса движителя или электромотор-колеса движителя) с колесом движителем или электромотор-колесом движителем. Одновременно включается мощный акустический сигнализатор, оповещающий райдера, что произошло ликвидированное "продавливание" и необходимо срочно выходить из данного режима езды или преодоления препятствий. При этом дополнительная подведенная к колесу мощность восстанавливает горизонт педалей и поднимает педали на максимальный угол, препятствуя райдеру дальнейшему наклону вперед (т.е. попытке снова "продавить" моноколесо). После предотвращения продавливания необходима дозаправка или полная заправка баллона со сжатым (сжиженным) газом.As a source of non-electric energy, the potential energy of compressed (or liquefied) gas located in the tank (cylinder) and used only in the case of "pushing" the monowheel with subsequent new gas filling can be used. If the peak capabilities of the main power source of the engine are exceeded and (or) the angle of the “pedal horizon” is exceeded beyond the permissible limit, the additional device for automatic control of the additional or reserve energy source opens the electro-pneumatic valve of the reservoir of compressed or liquefied (and gasified) gas, while the gas enters the air motor connected constantly or automatically connected by a quick-acting clutch (in a primitive embodiment, pressed by a shaft with a friction part straight of propulsion to the tire wheel or an electric motor-wheel propeller) with propeller or impeller-wheel motor mover. At the same time, a powerful acoustic signaling device is turned on, notifying the rider that there has been an eliminated “punching” and that it is urgent to exit this mode of driving or overcoming obstacles. At the same time, additional power brought to the wheel restores the pedal horizon and raises the pedals to the maximum angle, preventing the rider from further tilting forward (that is, trying to “push” the unicycle again). After preventing bursting, refueling or full filling of the cylinder with compressed (liquefied) gas is necessary.
В качестве источника неэлектрической энергии может быть использован пиротехнический газогенератор, используемый только в случае "продавливания" моноколеса с последующей перезарядкой. При превышении пиковых возможностей основного источника электропитания двигателя и (или) превышении угла "горизонта педалей" сверх допустимого дополнительное устройство автоматического управления дополнительным или резервным источником энергии при помощи электровоспламенителя запускает пиротехнический газогенератор. При этом генераторный газ поступает в пневмодвигатель, присоединенный постоянно или автоматически соединяемый быстродействующей автоматической муфтой сцепления (в примитивном варианте прижимаемый валом с фрикционной частью прямо к покрышке колеса движителя или электромотор-колеса движителя) с колесом движителем или электромотор-колесом движителем. При этом дополнительная подведенная к колесу мощность восстанавливает горизонт педалей и даже поднимает педали, препятствуя райдеру дальнейшему наклону вперед (т.е. попытке снова "продавить" моноколесо). При использовании пиротехнического газогенератора в связи с большой кратковременной мощностью, развиваемой такими газогенераторами, возможно упрощение всей конструкции с применением газогенератора или нескольких газогенераторов, устанавливаемых тангенциально на наибольшем возможном радиусе ободе колеса движителя или электромотор-колеса движителя и снабженных реактивными соплами. В такой реактивной конструкции устройство управления дополнительным или резервным источником энергии при помощи электровоспламенителя запускает пиротехнический газогенератор, при этом реактивный момент, приложенный к ободу колеса, создает значительную силу, препятствующую продавливанию, и на короткое время восстанавливает горизонт педалей и поднимает педали на максимальный угол. При этом райдер одновременно информируется о произошедшем ликвидированном "продавливании" акустическими и пылевыми (дымовыми) эффектами сработавших газогенераторов, что заставляет его изменить режим езды или преодоления препятствий. После предотвращения продавливания необходима замена использованных газогенераторов либо замена в них пирозарядов на новые.As a source of non-electric energy, a pyrotechnic gas generator can be used, which is used only in the case of "pushing" a monowheel with subsequent recharging. If the peak capabilities of the main power source of the engine are exceeded and (or) the angle of the "pedal horizon" is exceeded above the permissible value, the additional device for automatic control of the additional or standby energy source by means of an electric igniter starts a pyrotechnic gas generator. In this case, the generator gas enters the air motor, which is connected constantly or automatically connected by a high-speed automatic clutch (in the primitive version, pressed by the shaft with the friction part directly to the tire cover of the propulsion wheel or the electric motor-wheel of the mover) with the wheel mover or the electric motor-wheel mover. At the same time, the additional power brought to the wheel restores the pedal horizon and even raises the pedals, preventing the rider from further tilting forward (that is, trying to “push” the unicycle again). When using a pyrotechnic gas generator in connection with the large short-term power developed by such gas generators, it is possible to simplify the entire structure using a gas generator or several gas generators installed tangentially at the largest possible radius of the rim of the mover wheel or electric mover-wheel of the mover and equipped with jet nozzles. In such a reactive design, the control device for an additional or reserve energy source with the help of an electric igniter starts a pyrotechnic gas generator, while the reactive moment applied to the wheel rim creates a significant force that prevents bursting, and for a short time restores the pedals horizon and raises the pedals to the maximum angle. At the same time, the rider is simultaneously informed about the liquidated “pushing through” the acoustic and dust (smoke) effects of the triggered gas generators, which forces him to change the driving mode or overcome obstacles. After preventing bursting, it is necessary to replace the used gas generators or replace pyro charges in them with new ones.
Дополнительное устройство автоматического управления может быть программируемо относительно веса райдера или веса райдера и скорости райдера для коррекции предельно допустимого положение горизонта педалей.An additional automatic control device can be programmed with respect to the weight of the rider or the weight of the rider and the speed of the rider to correct the maximum permissible horizon position of the pedals.
В современных моноколесах скорость райдера уже определяется главным устройством автоматического управления электродвигателем практически во всех моделях моноколес с блютуз приложением. Вес райдера можно определять как автоматически (однако эта дополнительная функция требует введения дополнительных датчиков и возможные изменения конструкции моноколеса) с введением измеренного веса в программу дополнительного устройства автоматического управления, так и вводить в программу вручную перед использованием моноколеса.In modern monowheels, the rider's speed is already determined by the main device for automatic control of the electric motor in almost all models of monowheels with bluetooth application. The weight of the rider can be determined both automatically (however, this additional function requires the introduction of additional sensors and possible changes in the design of the unicycle) with the introduction of the measured weight into the program of the additional automatic control device, and manually entered into the program before using the unicycle.
Во всех вышеприведенных вариантах исполнения устройств антипродавливания целесообразно полное выключение питания моноколеса на определенное время (от нескольких минут до нескольких десятков минут) после срабатывания устройства антипродавливателя. Это время необходимо, чтобы райдер осознал, что был бы неминуемо травмирован, если бы моноколесо не имело предлагаемого антипродавливателя.In all of the above versions of the anti-extrusion devices, it is advisable to completely turn off the monowheel power for a certain time (from several minutes to several tens of minutes) after the anti-extrusion device has been triggered. This time is necessary for the rider to realize that he would inevitably be injured if the monowheel did not have the proposed anti-crush.
За прошедшие 4 года с момента начала эксплуатации различных моделей моноколес в развитых странах мира емкость аккумуляторов моноколес выросла со 150 Вт⋅ч до более чем 850 Вт⋅ч, выросли и мощности электродвигателей моноколес или электромотор-колес. Практика при этом показала, что установка на моноколесо более мощного главного источника питания и (или) более мощного двигателя не предотвращает "продавливания", так как райдер всегда стремится увеличивать скорость езды по мере освоения навыков езды и управления колесом, при этом автоматическое поднимание педалей при увеличении допустимой скорости, как показывает не менее чем уже четырехлетняя практика эксплуатации моноколес в развитых странах мира, также не предотвращает попыток большего наклона райдера вперед, результатом чего становиться неизбежное "продавливание". Кроме того, по мере распространения моноколес как нового вида транспорта растет и число райдеров более пожилого возраста (с большим весом и худшей заживляемостью травм). Большой вес райдеров увеличивает возможность "продавливания", большой возраст ухудшает последствия травм при падениях райдеров вследствие низкой заживляемости травм у людей среднего и пожилого возраста.Over the past 4 years since the start of operation of various models of monowheels in the developed countries of the world, the capacity of monowheel batteries has grown from 150 Wh / h to more than 850 Wh / h, and the capacities of electric motors of monowheels or electric motor-wheels have also increased. At the same time, practice has shown that installing a more powerful main power source and / or a more powerful engine on a monowheel does not prevent “punching”, as a rider always seeks to increase riding speed as he learns to drive and control the wheel, while automatically raising the pedals when an increase in the permissible speed, as shown by no less than four-year practice of operating monowheels in the developed countries of the world, also does not prevent attempts to tilt the rider forward more, resulting in The inevitable "punching" is a concern. In addition, with the spread of monowheels as a new mode of transport, the number of older riders (with more weight and worse healing of injuries) is growing. The large weight of riders increases the possibility of "punching", a large age worsens the effects of injuries during falls of riders due to the low healing of injuries in middle and old people.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016128026A RU2637143C1 (en) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Mono-wheel with anti-punch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016128026A RU2637143C1 (en) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Mono-wheel with anti-punch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2637143C1 true RU2637143C1 (en) | 2017-11-30 |
Family
ID=60581570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016128026A RU2637143C1 (en) | 2016-07-12 | 2016-07-12 | Mono-wheel with anti-punch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2637143C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225552U1 (en) * | 2023-10-23 | 2024-04-24 | Юрий Степанович Бойко | Airship stabilization gyroscope spin-up device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101417682A (en) * | 2008-12-02 | 2009-04-29 | 中国海洋大学 | Pre and post direction self balance type electric unicycle |
| CN104828187A (en) * | 2015-04-07 | 2015-08-12 | 安徽盛越配电设备科技有限公司 | Self-balancing electric one-wheel motorcycle |
| RU2570513C1 (en) * | 2014-10-13 | 2015-12-10 | Дмитрий Александрович Лукьянов | Transport module |
-
2016
- 2016-07-12 RU RU2016128026A patent/RU2637143C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101417682A (en) * | 2008-12-02 | 2009-04-29 | 中国海洋大学 | Pre and post direction self balance type electric unicycle |
| RU2570513C1 (en) * | 2014-10-13 | 2015-12-10 | Дмитрий Александрович Лукьянов | Transport module |
| CN104828187A (en) * | 2015-04-07 | 2015-08-12 | 安徽盛越配电设备科技有限公司 | Self-balancing electric one-wheel motorcycle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225552U1 (en) * | 2023-10-23 | 2024-04-24 | Юрий Степанович Бойко | Airship stabilization gyroscope spin-up device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7216152B2 (en) | Method and system for auxiliary power generation | |
| CN208356075U (en) | self-balancing vehicle | |
| CN105936319B (en) | Detachable power unit and seat for bicycle | |
| RU2600557C2 (en) | Method of movement and transport facility for method implementation (versions) | |
| TW201117992A (en) | System and method for providing gyroscopic stabilization to a wheeled vehicle | |
| US10710675B2 (en) | Electric bike | |
| CN105438356B (en) | Self-balanced two-wheel electric vehicle with external motors | |
| CN106103256A (en) | Vertical and horizontal self-balancing wheelbarrow | |
| KR20140053176A (en) | Foldable, ultra-lightweight tricycle having an electric motor | |
| CN103707972A (en) | Self-balancing electric monocycle | |
| WO2015121754A2 (en) | Longitudinally and laterally balanced electric wheel | |
| CN203698531U (en) | Self-balancing electric monocycle | |
| JP2021003998A (en) | Control device for man-power driven vehicle | |
| JP2008048760A (en) | Seat structure of electric wheelchair | |
| RU2637143C1 (en) | Mono-wheel with anti-punch | |
| CN112789216B (en) | Electric wheelbarrow | |
| CN109398559A (en) | Self-balancing vehicle | |
| KR20120040887A (en) | Electric bicycle and method for driving the same | |
| CN100360203C (en) | Simulated space sports car | |
| CN108622234A (en) | Double mode electric balance car and its mode conversion method | |
| CN109178144A (en) | A kind of deformable wheeled biped robot with independent navigation and walking function | |
| CN103892970A (en) | Robotic wheelchair | |
| JP3175937U (en) | Low speed vehicle | |
| JP3099971U (en) | Small electric tricycle using battery | |
| DE2649417A1 (en) | Small vehicle for use in city - has endless tracks mounted on side rings contacted by drive wheels with stabilisers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180713 |