RU2769261C1 - Cycle electric car - Google Patents
Cycle electric car Download PDFInfo
- Publication number
- RU2769261C1 RU2769261C1 RU2021135599A RU2021135599A RU2769261C1 RU 2769261 C1 RU2769261 C1 RU 2769261C1 RU 2021135599 A RU2021135599 A RU 2021135599A RU 2021135599 A RU2021135599 A RU 2021135599A RU 2769261 C1 RU2769261 C1 RU 2769261C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bicycle
- wheels
- drive
- electric motor
- electric
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
- B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к наземным транспортным средствам, приводимым в движение мускульной силой человека, и предназначено для передвижения людей по дорогам с любым видом покрытия или бездорожью.The invention relates to ground vehicles driven by human muscle power, and is intended for the movement of people on roads with any type of surface or off-road.
Такой давно известный вид транспорта как велосипед в настоящее время переживает второе рождение т.к. находит не только преимущественное применение в сельской местности как традиционный транспорт, но и в крупных современных городах. Это вызвано стремлением как снизить неуклонно нарастающую транспортную напряженность, так и уменьшить экологическое загрязнение городов, вызываемое, в том числе, огромным количеством автомобилей.Such a long-known form of transport as a bicycle is currently experiencing a rebirth. finds not only predominant use in rural areas as a traditional transport, but also in large modern cities. This is due to the desire to both reduce the steadily growing traffic tension and reduce the environmental pollution of cities, caused, among other things, by a huge number of cars.
В последнее время наряду с традиционными велосипедами стали получать распространение такие виды транспорта как веломобили, предназначенные как для личного передвижения, так и для перевозки пассажиров [см., например, кн. Довиденас В.И. Веломобили. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1986. - 114 с.].Recently, along with traditional bicycles, such types of transport as velomobiles, designed both for personal movement and for the transport of passengers, have become widespread [see, for example, book. Dovidenas V.I. Velomobiles. - L .: Mashinostroyeniye, Leningrad branch, 1986. - 114 p.].
Известен веломобиль, содержащий раму, поворотные передние колеса и задние колеса, цепные передачи, рулевое управление, втулки ведущих колес, независимые подвески, приводные педали и сиденье для водителя, а также пружинные амортизаторы на передних колесах и торсионные амортизаторы на задних колесах веломобиля [см. пат. России №2066653, по классу МПК В62М 1/04, В62К 13/00 опубликованный 20.09.1996 г.].A velomobile is known, comprising a frame, swivel front wheels and rear wheels, chain drives, steering, drive wheel bushings, independent suspensions, drive pedals and a driver's seat, as well as spring shock absorbers on the front wheels and torsion bar shock absorbers on the rear wheels of the velomobile [see Pat. Russia No. 2066653, according to the
Основным недостатком данного веломобиля является отсутствие вспомогательного двигателя, что вынуждает постоянно (без передышки) использовать мускульную силу для движения веломобиля, что ограничивает длительность и расстояния эксплуатации веломобиля вследствие усталости веломобилиста, а также, отсутствие корпуса у веломобиля снижает комфортность поездки и нежелательность его эксплуатации в сложных погодных условиях, например, во время дождя.The main disadvantage of this velomobile is the absence of an auxiliary engine, which forces you to constantly (without respite) use muscle strength to move the velomobile, which limits the duration and distance of the velomobile operation due to the velomobile's fatigue, and also, the lack of a velomobile body reduces the comfort of the trip and the undesirability of its operation in difficult weather conditions, such as when it rains.
Частично эти недостатки устранены в веломобиле, состоящем из размещенных в корпусе на раме заднего моста с двумя колесами, одного переднего колеса, рулевой колонки с приводом на переднее колесо, педалей с ведущей звездочкой, водительского и пассажирского сидений. Корпус веломобиля дополнительно снабжен лобовым стеклом и боковыми дверками, и к корпусу, и к лобовому стеклу прикреплены ребра жесткости, при этом корпус выполнен трехслойным и средний слой состоит из пенопласта, внешний - из слоев стеклоткани, пропитанных полимерными смолами, а внутренний - из мягкого влагостойкого материала [см. пат. России №85435, по классу МПК В62К 5/00 опубликованный 10.08.2009 г. в Бюл. №22].Partially, these shortcomings are eliminated in a velomobile consisting of a rear axle with two wheels, one front wheel, a steering column with a drive to the front wheel, pedals with a drive sprocket, driver and passenger seats placed in a housing on the frame. The body of the velomobile is additionally equipped with a windshield and side doors, and stiffeners are attached to the body and the windshield, while the body is made of three layers and the middle layer consists of foam, the outer layer is made of layers of fiberglass impregnated with polymer resins, and the inner layer is made of soft moisture resistant material [see Pat. Russia No. 85435, according to the
Один из недостатков, предшествующего аналога устранен, - появилась кабина или корпус, закрывающий водителя веломобиля в ненастье, однако, второй недостаток - отсутствие дополнительного движителя, напротив, даже усилился: увеличился вес веломобиля за счет кузова и пассажира, который пассивен, поскольку педальный привод для него недоступен, следовательно, на водителя приходится дополнительная нагрузка, что еще в большей степени приводит к ускорению усталости, тем самым сокращая время и расстояние эксплуатации веломобиля без промежуточного отдыха.One of the shortcomings of the previous analogue has been eliminated - a cabin or a body has appeared that covers the driver of the velomobile in bad weather, however, the second disadvantage is the absence of an additional propulsion, on the contrary, even intensified: the weight of the velomobile has increased due to the body and the passenger, which is passive, since the pedal drive for it is not available, therefore, an additional burden is placed on the driver, which further accelerates fatigue, thereby reducing the time and distance of the velomobile operation without intermediate rest.
Известен также велоэлектромобиль, включающий раму, четыре колеса, сиденье водителя, педали биодвигателя, биодвигатель, коробку передач скорости, цепь, передающую движение генератору, переключатель системы генератора, который осуществляет питание электродвигателя, придающего вращение двум задним колесам, при этом генератор соединен с зарядным устройством, которое, в свою очередь, связано с коробкой аккумуляторов. При работе генератора обеспечивается движение велоэлектромобиля и одновременно идет зарядка аккумуляторов. Когда велоэлектромобиль двигается за счет энергии аккумуляторов, система генератора отключается. При движении велоэлектромобиля человек периодически работает ногами, приводя во вращение системы генератора [см. пат. России №2518790 по классам МПК В62М 6/40, В62К 11/00, В62К 5/00, В60К 1/04, опубликованный 10.06.2014 г., Бюл. №16].A bicycle electric vehicle is also known, including a frame, four wheels, a driver's seat, biomotor pedals, a biomotor, a speed gearbox, a circuit that transmits movement to a generator, a generator system switch that powers an electric motor that imparts rotation to two rear wheels, while the generator is connected to a charger , which, in turn, is connected to the battery box. When the generator is running, the movement of the bicycle electric vehicle is provided and at the same time the batteries are being charged. When the electric bike is running on battery power, the alternator system is turned off. When driving a bicycle electric vehicle, a person periodically works with his feet, causing the generator systems to rotate [see Fig. Pat. Russia No. 2518790 for
Основным существенным недостатком известного велоэлектромобиля является то, что обеспечение его движения периодически требует больших затрат мускульных усилий для осуществления вращения ротора генератора под нагрузкой с высокой частотой, обеспечивающей выработку номинальных значений электричества. Кроме того, этот велоэлектромобиль имеет увеличенную массу за счет наличия электродвигателя, системы аккумуляторов, диодные мосты, а также биодвигатель связан с электрогенератором и обеспечивает, помимо, движения за счет биодвигателя, зарядку аккумуляторов, что и без того, увеличивает потребление мускульной силы водителя.The main significant disadvantage of the known bicycle electric vehicle is that ensuring its movement periodically requires a lot of muscular effort to rotate the generator rotor under load at a high frequency, which ensures the generation of nominal values of electricity. In addition, this bicycle electric vehicle has an increased mass due to the presence of an electric motor, a battery system, diode bridges, and a biomotor is connected to an electric generator and, in addition to movement due to the biomotor, provides battery charging, which already increases the consumption of the driver’s muscular strength.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является велоэлектромобиль, включающий обтекаемый полностью закрытый кузов с лобовым и задним стеклом и боковыми дверками, колеса, рулевую колонку и руль для управления двумя передними поворотными колесами, водительское сиденье, педали с приводными звездочками цепной передачи на приводные колеса, переключатель скоростей велосипедного типа, два тяговых электродвигателя, на крыше кузова, капоте, боковых поверхностях кузова расположены солнечные элементы для выработки электроэнергии, электрический аккумулятор для питания электродвигателей, фары, зеркала заднего вида, стеклоочистители, ремни безопасности. Все четыре колеса представляют собой баллоны низкого давления и состоят из колесного обода или диска, на котором размещена камера низкого давления. При этом вместо шины используется такая же или чуть большего размера камера, имеющая продольный разрез ее внутренней стенки по всей длине и отходящие от ее боковин в сторону внутреннего диаметра полосы резины в виде крепежных ремней. Данными ремнями наружная камера, выполняющая роль шины, крепится к проушинам, расположенным у кромок колесного обода с обеих сторон. За счет такого усовершенствования конструкции колес велоэлектромобиль приобретает повышенную проходимость и плавучесть. Велоэлектромобиль обладает улучшенными амортизирующими свойствами за счет повышенной эластичности шин [см. пат. России №175293 по классам МПК В60К 1/02, В62М 1/36 опубликованный 29.11.2017 г., Бюл. №34].The closest in essence and achieved effect, taken as a prototype, is a bicycle electric vehicle, including a streamlined fully enclosed body with a windshield and a rear window and side doors, wheels, a steering column and a steering wheel for controlling two front swivel wheels, a driver's seat, pedals with drive sprockets a chain drive to drive wheels, a bicycle-type speed switch, two traction electric motors, solar cells for generating electricity, an electric battery for powering electric motors, headlights, rear-view mirrors, windshield wipers, seat belts are located on the roof of the body, hood, side surfaces of the body. All four wheels are low-pressure cylinders and consist of a wheel rim or disk on which a low-pressure chamber is placed. In this case, instead of the tire, the same or slightly larger chamber is used, which has a longitudinal section of its inner wall along the entire length and extends from its sidewalls towards the inner diameter of the rubber strip in the form of fastening belts. With these belts, the outer chamber, which acts as a tire, is attached to the lugs located at the edges of the wheel rim on both sides. Due to such an improvement in the design of the wheels, the electric bicycle acquires increased cross-country ability and buoyancy. The bicycle electric vehicle has improved shock-absorbing properties due to the increased elasticity of the tires [see. Pat. Russia No. 175293 according to the
Основным техническим недостатком данного велоэлектромобиля является то, что он содержит два автономных привода: механический велосипедный и электрический, не связанные между собой функционально. Наличие этого недостатка поясняется следующим. Веломобиль - это прежде всего биотранспортное средство передвижения, приводимое в движение мускульной силой человека (чаще, водителя). Именно такое транспортное средство обеспечивает поддержку организма в тонусе, снижает развитие сердечно-сосудистых заболеваний. Наличие двух электродвигателей позволяет водителю веломобиля сделать передышку при длительной поездке, снять усталость, облегчить движение веломобиля «на подъем». Но, в силу природы человека, и как. показывает практика эксплуатации современных велосипедов и самокатов, наличие в их конструкции электропривода, устраняет желание прикладывать физические усилия для обеспечения движения велосипеда (самоката), а подкупает возможность использования энергии электродвигателя, даже при езде на короткие дистанции по прямой дороге и, даже при движении «на спуск». В этом случае велосипед, веломобиль, самокат прекращает выполнять свою оздоровительную функцию, превращаясь в обычное транспортное средство, приводимое в движение от иных источников энергии, то есть движение на веломобиле утрачивает свой смысл. В прототипе, поскольку электродвигатели никоим образом не связаны с механическим велосипедным приводом, исключается возможность их совместного принудительного использования, то есть не представляется возможным создать условия, при которых включение дополнительных электродвигателей зависело бы от работы велосипедного механического привода, то есть когда он приводится в действие, только тогда электродвигатели подключаются к работе принудительно, а не когда захочется веломобилисту. Это и есть функциональный недостаток известного велоэлектромобиля, заключающийся в отсутствии каких-либо зависимых связей между абсолютно разными по природе движителями: механическим велосипедным и электрическим.The main technical disadvantage of this bicycle electric vehicle is that it contains two autonomous drives: a mechanical bicycle and an electric one, which are not functionally interconnected. This shortcoming is explained as follows. A velomobile is, first of all, a biotransport vehicle driven by the muscular strength of a person (more often, a driver). It is this vehicle that provides support for the body in good shape, reduces the development of cardiovascular diseases. The presence of two electric motors allows the velomobile driver to take a break during a long trip, relieve fatigue, and facilitate the movement of the velomobile “on the rise”. But, by virtue of human nature, and how. shows the practice of operating modern bicycles and scooters, the presence of an electric drive in their design, eliminates the desire to make physical efforts to ensure the movement of a bicycle (scooter), and captivates the ability to use the energy of an electric motor, even when driving short distances on a straight road and even when driving "on descent." In this case, a bicycle, velomobile, scooter ceases to fulfill its health-improving function, turning into an ordinary vehicle driven by other sources of energy, that is, riding a velomobile loses its meaning. In the prototype, since the electric motors are in no way connected with the mechanical bicycle drive, the possibility of their joint forced use is excluded, that is, it is not possible to create conditions under which the inclusion of additional electric motors would depend on the operation of the mechanical bicycle drive, that is, when it is activated, only then the electric motors are forced to work, and not when the velomobilist wants. This is the functional shortcoming of the known bicycle electric vehicle, which consists in the absence of any dependent connections between propulsion devices that are completely different in nature: a mechanical bicycle and an electric one.
Вторым недостатком известного технического решения является необоснованная сложность конструкции шасси, в частности колес, выполненные в виде баллонов низкого давления, с дополнительной камерой с продольным разрезом и отходящими боковыми ремнями, прикрепляемыми к проушинам на ободе колеса. Такое колесо не имеет загребающих элементов, следовательно, малоэффективно как гидродвигатель, а при отсутствии в конструкции велоэлектромобиля гребного винта, делает его как плавсредство неэффективным, на что указывают сами авторы: для перемещения на небольшие расстояния по воде. Конечно, амортизационные свойства улучшаются за счет низкого давления в шинах, но этого качества можно добиться иначе более простым путем, например, с использованием обычных пружинистых спиц. Кроме того, использование баллонов любого давления не дает гарантии от прокола шины, следовательно, ее надо ремонтировать, поскольку на высоких надувных шинах, если хотя бы одно из них пробита, дальнейшее движение осуществлять крайне сложно. В этом плате безшинные колеса («непробиваемые») имеют преимущества и эта техническая возможность авторами упущена.The second disadvantage of the known technical solution is the unreasonable complexity of the chassis design, in particular the wheels, made in the form of low-pressure cylinders, with an additional chamber with a longitudinal section and outgoing side straps attached to the eyelets on the wheel rim. Such a wheel does not have raking elements, therefore, it is ineffective as a hydraulic motor, and in the absence of a propeller in the design of a bicycle electric vehicle, it makes it inefficient as a watercraft, as the authors themselves point out: for moving short distances through the water. Of course, damping properties are improved by low tire pressure, but this quality can be achieved otherwise in a simpler way, for example, using conventional springy spokes. In addition, the use of cylinders of any pressure does not guarantee against tire puncture, therefore, it must be repaired, since on high inflatable tires, if at least one of them is punctured, it is extremely difficult to carry out further movement. In this board, tireless wheels ("impenetrable") have advantages and this technical possibility was missed by the authors.
Третьим существенным недостатком известного велоэлектромобиля является его значительная масса из-за использования не совмещенных двух видов двигателей: механического и электрического. Поскольку велоэлектромобиль приводится в движение мускульной силой человека, необходимо стремиться к уменьшению его массы. Однако в его конструкции использованы два линейных электродвигателя, имеющих свои роторы и статоры, а механические приводы свои рычажные системы. Причем, это продублировано дважды. Если бы часть одного вида привода являлась составной частью другого вида двигателя, то за счет универсальности узлов и деталей, общая масса движителей, а значит, и самого велоэлектромобиля уменьшилась.The third significant drawback of the known veloelectromobile is its significant mass due to the use of not combined two types of engines: mechanical and electric. Since the bicycle electric vehicle is driven by the muscular strength of a person, it is necessary to strive to reduce its mass. However, its design uses two linear electric motors with their own rotors and stators, and mechanical drives with their own lever systems. Moreover, it was duplicated twice. If a part of one type of drive was an integral part of another type of engine, then due to the versatility of components and parts, the total mass of propulsors, and hence the velomobile itself, decreased.
В основу изобретения поставлена задача дальнейшего усовершенствование конструкции велоэлектромобиля за счет изменения конструкции амортизаторов шасси и за счет совмещения отдельных узлов двух видов двигателей путем использования в колесах на жестких протекторах пружинных спиц и за счет использование ведущей звездочки механического велосипедного привода в качестве ротора для электродвигателя, причем последний включается только при взаимодействии с механическим приводом велоэлектромобиля.The invention is based on the task of further improving the design of a bicycle electric vehicle by changing the design of chassis shock absorbers and by combining individual components of two types of engines by using spring spokes in wheels on hard treads and by using a mechanical bicycle drive sprocket as a rotor for an electric motor, the latter turns on only when interacting with the mechanical drive of the electric bicycle.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном велоэлектромобиле, включающем обтекаемый полностью закрытый кузов с лобовым и задним стеклом и боковыми дверками, колеса, рулевую колонку и руль для управления двумя передними поворотными колесами, водительское сиденье, педали с приводными звездочками цепной передачи на приводные колеса, переключатель скоростей велосипедного типа, электродвигатель, на крыше кузова, капоте, боковых поверхностях кузова расположены солнечные элементы для выработки электроэнергии, электрический аккумулятор для питания электродвигателя, фары, зеркала заднего вида, стеклоочистители, ремни безопасности, согласно предложению, все четыре колеса велоэлектромобиля представляют собой диски, на ободы которого надеты сплошные шины-протекторы, а сами диски выполнены в виде набора радиальных спиц, каждая из которых выполнена в виде прямолинейного участка, а часть в виде пружины, причем все спицы выполнены из полосок пружинной стали или упругого пластика, а также, велосипедный механический привод вращающего типа, содержащий ведущую и ведомую звездочки, которые огибает велосипедная цепь, ведущая звездочка выполнена в виде ротора электродвигателя, представляющего собой кольцевой магнитопровод с однослойными обмотками, при этом обмотки расположены на этом магнитопроводе эквидистантно с шагом, равным половине шага постоянных магнитов в полустаторах и намотаны до заполнения длиной, равной минимальной ширины постоянных магнитов полустаторов, причем направление намотки обмоток попарно меняется на противоположное, а полустаторы выполнены в виде плоских параллельных дисков, расположенных по обе стороны от ведущей звездочки с минимальным техническим зазором между ними для беспрепятственного вращения ведущей звездочки, с кольцевыми рядами постоянных магнитов, полярность которых в ряду чередуется, а также, на одном диске расположено четное число постоянных магнитов, а во втором диске - четное, увеличенное на пару или кратное паре постоянных магнитов, кроме того намотка обмоток на роторе выполнена наклонно, в соответствии с наклоном магнитного поля, вызванного смещением постоянных магнитов в верхнем ряду относительно постоянных магнитов нижнего ряда, для устранения эффекта «залипания» вращающихся частей электродвигателя под влиянием на них электромагнитных полей, а также, в педалях велосипедного привода вмонтированы контактные выключатели, при замыкании которых происходит подключение электродвигателя к работе.The solution of this problem is achieved by the fact that in a well-known bicycle electric vehicle, including a streamlined fully enclosed body with a windshield and a rear window and side doors, wheels, a steering column and a steering wheel for controlling two front swivel wheels, a driver's seat, pedals with drive sprockets of chain transmission to the drive wheels , a bicycle-type speed switch, an electric motor, solar cells are located on the roof of the body, hood, side surfaces of the body to generate electricity, an electric battery to power the electric motor, headlights, rear-view mirrors, windshield wipers, seat belts, according to the proposal, all four wheels of the bicycle electric vehicle are disks, on the rims of which solid tread tires are put on, and the disks themselves are made in the form of a set of radial spokes, each of which is made in the form of a straight section, and part is in the form of a spring, and all the spokes are made of strips of spring steel or elastic plastic, and t also, a bicycle mechanical drive of a rotating type, containing a driving and driven sprockets that go around a bicycle chain, the driving sprocket is made in the form of an electric motor rotor, which is an annular magnetic circuit with single-layer windings, while the windings are located on this magnetic circuit equidistantly with a step equal to half the step of constant magnets in half-stators and are wound up to filling with a length equal to the minimum width of the permanent magnets of the half-stators, and the direction of winding of the windings is reversed in pairs, and the half-stators are made in the form of flat parallel disks located on both sides of the drive sprocket with a minimum technical gap between them for unhindered rotation drive sprocket, with annular rows of permanent magnets, the polarity of which alternates in a row, and also, an even number of permanent magnets is located on one disk, and an even number, increased by a pair or a multiple of a pair of permanent magnets, is located in the second disk, in addition, the winding of the windings on the rotor is made obliquely, in accordance with the slope of the magnetic field caused by the displacement of the permanent magnets in the upper row relative to the permanent magnets of the lower row, to eliminate the effect of "sticking" of the rotating parts of the electric motor under the influence of electromagnetic fields on them, as well as in the pedals The bicycle drive is equipped with contact switches, when closed, the electric motor is connected to work.
Благодаря тому, что диски выполнены из набора пружинных спиц, велоэлектромобиль приобретает амортизационные свойства колес, позволяющих обеспечить комфортное передвижение по неровной дороге и бездорожью. Отсутствие надувных баллонов исключает возможность прокола протекторов, то есть они не нуждаются в ремонте. Поскольку спины содержат прямолинейный и пружинный участки, они обладают достаточной жесткостью для подержания конструкции и (прямолинейный участок спиц), и амортизации конструкции (пружинные участки), то есть выполняют двойную функцию, следовательно, нет необходимости в амортизаторах, как в отдельных узлах конструкции велоэлектромобиля. Так как спицы выполнены из полос из пружинной стали, ориентированных широкой стороной полосы поперек колеса (диска), велоэлектромобиль обладает достаточной боковой устойчивостью (жесткостью).Due to the fact that the disks are made of a set of spring spokes, the bicycle electric vehicle acquires the shock-absorbing properties of the wheels, which allow for comfortable movement on rough roads and off-road. The absence of inflatable balloons eliminates the possibility of puncturing the protectors, that is, they do not need to be repaired. Since the backs contain straight and spring sections, they have sufficient rigidity to support the structure and (straight section of the spokes) and shock absorption of the structure (spring sections), that is, they perform a dual function, therefore, there is no need for shock absorbers, as in separate components of the design of a bicycle electric vehicle. Since the spokes are made of strips of spring steel, oriented with the wide side of the strip across the wheel (disk), the bicycle electric vehicle has sufficient lateral stability (stiffness).
Благодаря тому, что в качестве ротора электродвигателя (электрогенератора) использована ведущая звездочка велосипедного привода, ротор как самостоятельный узел в электродвигателе отсутствует - он является частью велосипедного механического привода, а различие количества катушек в роторе и постоянных магнитов в статоре снижает эффект «залипания» ротора магнитными полями, следовательно, снижается мускульное усилие для включения в работу электродвигателя.Due to the fact that the drive sprocket of the bicycle drive is used as the rotor of the electric motor (electric generator), the rotor as an independent unit is absent in the electric motor - it is part of the bicycle mechanical drive, and the difference in the number of coils in the rotor and permanent magnets in the stator reduces the effect of "sticking" of the rotor with magnetic fields, therefore, the muscular effort is reduced to enable the electric motor to work.
Благодаря тому, что в педалях вмонтированы контактные выключатели, электродвигатель, как дополнительный источник, может подключаться только лишь при давлении на педали, то есть основная оздоровительная функция биотранспортного средства передвижения сохраняется во всех случаях.Due to the fact that contact switches are mounted in the pedals, the electric motor, as an additional source, can be connected only with pressure on the pedals, that is, the main healing function of the biotransport vehicle is preserved in all cases.
Таким образом, совокупность новых существенных признаков, полученных в результате внесения соответствующих конструктивных изменений в приводы и шасси велоэлектромобиля, позволила придать ему принципиально новые свойства, позволяющие достичь желаемого технического результата, сформулированного в постановке задачи.Thus, the totality of new essential features obtained as a result of making appropriate design changes to the drives and chassis of a bicycle electric vehicle made it possible to give it fundamentally new properties that make it possible to achieve the desired technical result formulated in the formulation of the problem.
Дальнейшая сущность изобретения поясняется совместно с иллюстрационным материалом, на котором изображено следующее: фиг.1 - конструктивная схема предложенного велоэлектромобиля, вид сверху; фиг.2 - то же самое, вид сбоку, контурной линией показан кузов велоэлектромобиля; фиг.3 - конструкция электродвигателя в сборе с разрезом; фиг.4 - конструкция электродвигателя в развернутом виде для лучшего показа конструкции; фиг.5 - конструкция педалей механического велосипедного привода; фиг.6 - внешний вид кузова велоэлектромобиля; фиг.7 - то же самое, с отрытой дверью и капотом для лучшего показа конструкции.The further essence of the invention is explained together with the illustrative material, which shows the following: Fig.1 - structural diagram of the proposed bicycle electric vehicle, top view; figure 2 - the same, side view, the contour line shows the body of the electric bicycle; figure 3 - design of the motor assembly with a section; figure 4 - the design of the electric motor in expanded form to better show the design; Fig.5 - design of the pedals of a mechanical bicycle drive; Fig.6 - external view of the body of a bicycle electric vehicle; figure 7 is the same, with the door and hood open to better show the construction.
Предложенный велоэлектромобиль содержит раму 1, опирающуюся на четыре колеса 2, передние из которых являются и приводными и поворотными. Ближе к задней части рамы 1 установлено кресло 3 для водителя, а перед креслом 3 находится рулевая колонка 4 с рулевым колесом 5 и педальный механический велосипедный привод вращающего типа, который по своей эффективности более подходит, чем нажимной (не случайно, на велосипедах установлены именно педальные приводы вращающегося типа, поскольку они энергетически более рациональны, чем все остальные известные). За спинкой кресла 3 расположен багажный отсек 6, в котором находятся аккумуляторы 7 для энергообеспечения электродвигателя.The proposed bicycle electric vehicle contains a
Механический педальный привод содержит педали 8 ведомую звездочку 9, установленную на оси 10 приводных поворотных колес 2, и статоры 11, охватывающие с двух боков ведущую звездочку 12. Ведомую 9 и ведущую 12 звездочки огибает велосипедная цепь 13. Таким образом, механический привод велосипедного типа включает две звездочки 9 и 12, огибающую их велосипедную цепь 13 и пару педалей 8, посредством которых передается крутящий момент от ног водителя к ведущей звездочке 12.The mechanical pedal drive includes
Каждое колесо 2 содержит диск, представленный в виде ступицы 14, от которой радиально отходят спицы 15, упирающиеся в обод 16 колеса 2, на который надет протектор 17. Каждая спица 15 изготовлена из пружинной стали и представляет собой полосу, содержащую прямолинейный участок, ближе к ступице 14 и пружинный участок, находящийся вблизи обода 16. Именно такая конструкция спиц 15 обеспечивает необходимую жесткость и одновременно обладает свойствами амортизатора, что обеспечивает необходимый комфорт при поездке по неровному дорожному покрытию (с выбоинами) и по бездорожью.Each
Электродвигатель (правильнее все-таки его называть электрогенератором, поскольку он вырабатывает электроэнергию, передаваемую на ведущую звездочку 12), содержит ротор, основой которого является ведущая звездочка 12 велосипедного механического привода, одновременно представляющая собой кольцевой магнитопровод с однослойными обмотками 18. Обмотки 18 расположены на этом магнитопроводе эквидистантно с шагом, равным половине шага постоянных магнитов 19 и 20 и намотаны до заполнения длиной, равной минимальной ширины постоянных магнитов 19 и 20, причем направление намотки обмоток 18 попарно меняется на противоположное (правая намотка «П» через две обмотки 18, на две обмотки 18 с левой намоткой «Л» и т.д.).The electric motor (it is more correct to call it an electric generator, since it generates electricity transmitted to the drive sprocket 12), contains a rotor, the basis of which is the
Каждый полустатор электродвигателя примыкает к ведущей звездочке 12 с гарантированным технологическим зазором для беспрепятственного вращения последней, и выполнен в виде двух параллельных дисков 21 и 22. Диски 21 и 22 изготовлены из электротехнической стали. На обращенных друг к другу поверхностях дисков 21 и 22 аксиально размещены кольцеобразные ряды постоянных магнитов 19 и 20 соответственно. В каждом ряду постоянные магниты 19 и 20 расположены аксиально и таким образом, что их полярность в каждом ряду чередуется. При этом полюса постоянных магнитов (19) одного ряда обращены к одноименным полюсам постоянных магнитов (20) другого ряда, как это показано на фиг.3. При этом количество постоянных магнитов 19 и 20 в каждом ряду различно, например, если их в верхнем ряду магнитов 19 четное число, то в нижнем ряду магнитов 20 четное число, но увеличенное на пару постоянных магнитов или увеличенное еще на большее количество парных магнитов. Это позволяет сместить магниты 19 и 20 относительно друг друга для получения смещенного (наклоненного) магнитного поля между рядами магнитов 19 и 20 и, тем самым, исключить эффект «залипания» электродвигателя, что обеспечивает начало его работы (выработки тока) даже при малых скоростях вращения ведущей звездочки 12, поскольку не возникает электромагнитных сил, препятствующих такому вращению. При намотке обмоток 18, наматываемая проволока имеет наклон на угол, равный углу смещения постоянных магнитов 19 и 20 в верхнем и нижнем рядах. Поскольку полустаторы размещены непосредственно на педальном приводе, они закрыты кожухами 23 и 24 воизбежание попадания в них ног водителя велоэлектромобиля. Полустаторы с кожухами 23 и 24 неподвижны и закреплены на раме 1 велоэлектромобиля. В центре кожухов 23 и 24, а также в дисках 21 и 22 выполнены осевые отверстия для прохода сквозь их оси 25, запрессованной в центральное отверстие ведущей звездочки 12, обеспечивая ей вращение от кругового движения педалей 8 велосипедного привода.Each half-stator of the electric motor is adjacent to the
Конструкция педалей 8 велосипедного привода устроена таким образом, чтобы водителю напоминать, что он передвигается на биотранспортном средстве, а не электротранспортном средстве. Веломобиль, в первую очередь, несет социальную функцию: поддерживает здоровье и физическую форму, однако, как это показывает практика, водители биотранспортных средств, оснащенных дополнительными электрическим приводами, об этом часто «забывают» и вспомогательный электродвигатель используют постоянно, пока он имеется электрический заряд. Конструкция педалей 8 в предложенном велоэлектромобиле исключает такое использование дополнительного электродвигателя. Для этого педаль 8, надета и свободно вращается на оси 26. На этой оси 26 находится втулка 27 из графитового или медного материала, хорошо проводящего электрический ток. На пластинах 28, представляющих собой опору для ног водителя и выполненных из тонкого материала, например, упругой стали, толщиной 0,2-0,3 мм, сверху закреплены резиновые рифленые прокладки 29, предотвращающие соскальзывание ступни водителя с педали 8, а под пластинами 28 расположены контакты 30, напротив месторасположения втулки 27 на оси 26. При легком нажатии на педаль 8, контакты 30 и 27 замыкаются и подключают электродвигатель. Если ноги с педалей 8 убрать, контактная группа (30 и 27) разомкнется и электродвигатель включить будет невозможно. Таким образом, педали 8 включены в электрическую цепь электродвигателя. В любом случае, для движения велоэлектромобиля, водителю необходимо вращать педали 8. Регулировка усилия нажатия ногами на педали 8 осуществляется классическим способом: велосипедным переключателем скоростей, путем переброса цепи 13 на большую или меньшую ведомые звездочки, подобно, как у спортивного велосипеда.The
Предложенный велоэлектромобиль содержит кузов 31 обтекаемой формы, на поверхностях которого размещены блоки солнечных батарей 32. Кузов 31 оснащен лобовым 33 и боковыми 34 стеклами, откидной дверью 35 для посадки и высадки водителя (если велоэлектромобиль выполнен одноместным), габаритными огнями 36, зеркалами заднего вида 37, подъемным капотом 38 и убираемыми фарами 39, то есть всеми аксессуарами, присущими обычному легковому автомобилю.The proposed bicycle electric vehicle contains a
Предложенный велоэлектромобиль эксплуатируют следующим образом.The proposed bicycle electric vehicle is operated as follows.
Водитель открывает дверь 35 велоэлектромобиля и усаживается на сидение 3, располагая ноги на педалях 8 велосипедного привода. Дверь 35 велоэлектромобиля закрывает и, после проверки исправности систем управления, нажимает на педали 8 велосипедного механического привода, начинает движение. При нажатии поочередно на педали 8 они совершают вращательное движение и приводят во вращение ведущую звездочку 12 велосипедного привода, которая по цепной передаче 13 передает вращающий момент на ведомую звездочку 9, которая вращает приводные колеса 2.The driver opens the
При вращении ведущей звездочки 12 магнитосиловые линии постоянных магнитов 20 и 21 пересекают витки обмоток 18 и индуцируют в них ЭДС. Благодаря тому, что полюса рядов постоянных магнитов 20 и 21 обращены одноименными полюсами друг к другу, в каждой обмотке 18, согласно «Правилу правой руки», индуцируется однонаправленная ЭДС. Электродвигатель представляет собой синхронную машину двухфазного переменного тока без «залипания», благодаря различному количеству постоянных магнитов 20 и 21 в каждом ряду, что приводит к наклону магнитных силовых линий, но с удвоенным к.п.д. и, как минимум, в несколько раз большей удельной мощностью. Значительное повышение удельной мощности электрогенератора (Вт/кг) объясняется более эффективным использованием магнитного потока постоянных магнитов 20 и 21 ротора, так как витки обмоток 18 имеют наклон, равный шагу смещения постоянных магнитов 20 и 21 относительно друг друга, следовательно, отсутствует бесполезная потеря тангенциальной составляющей ЭДС, не принимающая участия в создании крутящего момента. Электродвигатель работает только при условии оказания давления ногами на педали 8. При необходимости, электродвигатель можно переключить (переключатель не показан в виду общеизвестности) на аккумуляторы, которые обеспечивают работу электродвигателя. Таким образом, предложенный велоэлектромобиль сохраняет функцию веломобиля и электрического транспортного средства передвижения в случае необходимости или усталости водителя.When the
Существенное отличие заявленного технического решения от ранее известных заключается в том, что отдельные узлы механического привода являются узлами электродвигателя, то есть два привода, различных по своей природе, объединены в неразрывную конструкцию, амортизаторы шасси выполнены в виде спиц специальной конструкции, включающей прямолинейные и пружинные участки, а педали снабжены контактными парами для подключения электродвигателя. Указанные отличия, в совокупности, позволяют уменьшить массу велоэлектромобиля за счет совмещения функций узлов механического и электрического приводов, обеспечить комфортность поездки за счет амортизаторов простой, но оригинальной конструкции, исключить возможность эксплуатации велоэлектромобиля только за счет мускульной или электрической силы, то есть сохранить основную функцию биотранспортного средства, как оздоровительного тренажера. Ни один из известных веломобилей не может обладать отмеченными свойствами, поскольку не содержат в своих конструкциях всей совокупности существенных признаков, присущих заявленному техническому решению. В предложенном велоэлектромобиле не имеется узлов и деталей, которые невозможно было бы воспроизвести с учетом последних достижений науки и техники, в частности, в велостроении и автомобилестроении, следовательно, предложенное техническое решение промышленно применимо, анализ патентной документации и научно-технической литературы показал, что в информационной базе отсутствуют велоэлектромобили с совокупностью признаков, присущих заявленному техническому решению, следовательно, предложенный велоэлектромобиль является новым и может получить правовую охрану как объект промышленной собственности в соответствии с законодательством в сфере интеллектуальной собственности.The essential difference of the claimed technical solution from the previously known ones is that the individual units of the mechanical drive are the units of the electric motor, that is, two drives, different in nature, are combined into an inseparable structure, the chassis shock absorbers are made in the form of spokes of a special design, including straight and spring sections , and the pedals are equipped with contact pairs for connecting the electric motor. These differences, taken together, make it possible to reduce the mass of a bicycle electric vehicle by combining the functions of mechanical and electrical drive units, to ensure the comfort of a trip due to shock absorbers of a simple but original design, to exclude the possibility of operating a bicycle electric vehicle only due to muscular or electrical strength, that is, to preserve the main function of a biotransport vehicle. means as a health simulator. None of the known velomobiles can have the noted properties, since they do not contain in their designs the entire set of essential features inherent in the claimed technical solution. The proposed bicycle electric vehicle does not have components and parts that could not be reproduced, taking into account the latest achievements of science and technology, in particular, in bicycle construction and the automotive industry, therefore, the proposed technical solution is industrially applicable, the analysis of patent documentation and scientific and technical literature showed that in The information base does not contain bicycle electric vehicles with a set of features inherent in the claimed technical solution, therefore, the proposed bicycle electric vehicle is new and can receive legal protection as an object of industrial property in accordance with the legislation in the field of intellectual property.
К техническим преимуществам предложенного технического решения, по сравнению с прототипом, можно отнести следующее:The technical advantages of the proposed technical solution, compared with the prototype, include the following:
- совмещение механического велосипедного педального привода с электрическим за счет того, что ведущая звездочка велосипедного привода, оснащенная обмотками, одновременно является ротором для электродвигателя;- combination of a mechanical bicycle pedal drive with an electric one due to the fact that the drive sprocket of the bicycle drive, equipped with windings, is at the same time a rotor for the electric motor;
- улучшение амортизации шасси за счет выполнения спиц с прямолинейным и пружинным участками;- improved chassis damping due to the implementation of spokes with straight and spring sections;
- снижение нагрузки на мышцы водителя за счет отсутствия негативного эффекта «залипания» в электродвигателе;- reducing the load on the driver's muscles due to the absence of the negative effect of "sticking" in the electric motor;
- подключение электродвигателя в работу с помощью педалей велосипедного привода за счет оснащения последних контактными электрическим парами.- connecting the electric motor to work using the pedals of a bicycle drive by equipping the latter with contact electric pairs.
Социальный эффект от внедрения предложенного технического решения, по сравнению с использованием прототипа, получают за счет гарантированного использования велоэлектромобиля в качестве биотранспротного средства, вследствие того, что электродвигатель может быть включен в работу только при работе педалей велосипедного привода.The social effect from the introduction of the proposed technical solution, in comparison with the use of the prototype, is obtained due to the guaranteed use of a bicycle electric vehicle as a biotransport vehicle, due to the fact that the electric motor can be switched on only when the pedals of the bicycle drive are working.
Экономический эффект от внедрения предложенного технического решения, по сравнению с использованием прототипа, получаю за счет снижения стоимости велоэлектромобиля вследствие совмещения его механического и электрического приводов, а также за счет снижения стоимости амортизаторов вследствие их изготовления в виде спиц особой конструкции.The economic effect from the introduction of the proposed technical solution, in comparison with the use of the prototype, is obtained by reducing the cost of a bicycle electric vehicle due to the combination of its mechanical and electric drives, as well as by reducing the cost of shock absorbers due to their manufacture in the form of spokes of a special design.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021135599A RU2769261C1 (en) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Cycle electric car |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021135599A RU2769261C1 (en) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Cycle electric car |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2769261C1 true RU2769261C1 (en) | 2022-03-29 |
Family
ID=81076173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021135599A RU2769261C1 (en) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | Cycle electric car |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2769261C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070017723A1 (en) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Junji Terada | Electric bicycle having a front cover unit |
RU2518790C1 (en) * | 2012-11-02 | 2014-06-10 | Расман Мамедгусейн оглы Гаджиев | Veloelectromobile |
RU175293U1 (en) * | 2016-11-15 | 2017-11-29 | Евгений Васильевич Размоскин | BIKE |
-
2021
- 2021-12-02 RU RU2021135599A patent/RU2769261C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070017723A1 (en) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Junji Terada | Electric bicycle having a front cover unit |
RU2518790C1 (en) * | 2012-11-02 | 2014-06-10 | Расман Мамедгусейн оглы Гаджиев | Veloelectromobile |
RU175293U1 (en) * | 2016-11-15 | 2017-11-29 | Евгений Васильевич Размоскин | BIKE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20190039451A1 (en) | Self-powered planetary orbital wheel assemblies | |
CN1078154C (en) | Auxiliary type electric driving vehicle | |
US4981188A (en) | All terrain off road vehicle | |
ES2927279T3 (en) | Motor control system for multitrack bicycle with electric transmission and electric assistance | |
RU2769261C1 (en) | Cycle electric car | |
CN204250250U (en) | A kind of battery-operated motor cycle | |
RU175293U1 (en) | BIKE | |
CN201980345U (en) | Novel single-wheel electric vehicle | |
CN204249764U (en) | The amphibious Electrical Bicycle of solar power rechargeable type | |
RU85435U1 (en) | BIKE CAR | |
CN105752243A (en) | Electric motorcycle | |
CN2740518Y (en) | Electric moped with four wheels | |
CN108609105B (en) | Power assisting device of manpower-driven vehicle | |
CN2246084Y (en) | Dual-purpose amphibious recreational vehicle | |
CN205652278U (en) | Bicycle booster and use moped of this bicycle booster | |
CN201553263U (en) | Electric vehicle shock absorption structure | |
RU2755828C1 (en) | Velomobile | |
CN211055264U (en) | Crawler-type tourism landscape car that field travel | |
CN205469426U (en) | Multifunctional bicycle | |
CN204774447U (en) | Amphibious bicycle | |
CN203078249U (en) | Amphibious bicycle | |
CN2889764Y (en) | Amphibious dodgem | |
CN2245573Y (en) | Electric boost two-person bicycle | |
CN206579484U (en) | Two-wheel is double to drive electric car | |
KR20120117423A (en) | The bicycle which the drive is possessed to be a nature friendship |