RU2782011C2 - Wheeled vehicle with electrical control system - Google Patents

Wheeled vehicle with electrical control system Download PDF

Info

Publication number
RU2782011C2
RU2782011C2 RU2022113740A RU2022113740A RU2782011C2 RU 2782011 C2 RU2782011 C2 RU 2782011C2 RU 2022113740 A RU2022113740 A RU 2022113740A RU 2022113740 A RU2022113740 A RU 2022113740A RU 2782011 C2 RU2782011 C2 RU 2782011C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crankshaft
wheels
hand levers
control system
wheel
Prior art date
Application number
RU2022113740A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2022113740A (en
Inventor
Дмитрий Сергеевич Логунов
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Движ.Тех"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Движ.Тех" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Движ.Тех"
Publication of RU2022113740A publication Critical patent/RU2022113740A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2782011C2 publication Critical patent/RU2782011C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to wheeled vehicles. The vehicle with an electric control system contains a spatial symmetrical structure, including a frame, hand levers, two carriages, two wheels. The frame contains paired longitudinal guides. The hand levers are connected to the pedals and wheels. The axle of each wheel is connected to the crankshaft by means of a crankshaft link and a chain drive. The axis of rotation of the crankshaft is located perpendicular to the longitudinal axes of the translational movement of the carriages. The crankshaft has sprockets on the connecting rods. Wheel axles are equipped with overrunning sprockets. Hand levers swing on the hinges fixed on a frame. At the lower end of each hand lever, a pedal rod connected to the crankshaft rod is fixed on a hinge. The electronic control system contains a switching device, charging ports, a signal lamp, a joystick, a control controller and a power controller for each motor-wheel.
EFFECT: simplification of management is achieved.
4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортных средств, к колесным транспортным средствам (далее - КТС), приводимым в движение мускульной силой человека и/или дополнительным источником энергии. Вместе с тем изобретение относится также к спортивному инвентарю, тренажерам и может быть использовано в области спорта, физической культуры, развлечений, в реабилитационной медицине, а также в робототехнике - как вид экзоскелета.The invention relates to the field of vehicles, to wheeled vehicles (hereinafter referred to as CVs) driven by human muscle power and/or an additional source of energy. At the same time, the invention also relates to sports equipment, simulators and can be used in the field of sports, physical culture, entertainment, rehabilitation medicine, and also in robotics - as a type of exoskeleton.

Из уровня техники широко известны двухколесные транспортные средства велосипеды, конструкция которых предусматривает расположение двух колес одно за другим в одной плоскости. При обычном движении на велосипеде не используется верхние группы мышц рук и спины. Блокирование частей тела и неравномерная мышечная нагрузка неоптимальны. В современные схемы указанных велосипедов добавляют вспомогательные электродвигатели (с аккумулятором и системой управления ходом), обычно в виде одного ведущего мотор-колеса, при этом управление поворотом велосипеда осуществляют механически - поворотом руля.Two-wheeled bicycles are widely known from the prior art, the design of which provides for the arrangement of two wheels one after the other in the same plane. During normal cycling, the upper arm and back muscle groups are not used. Blocking of body parts and uneven muscle loading are suboptimal. Auxiliary electric motors (with a battery and a ride control system) are added to modern schemes of these bicycles, usually in the form of one driving motor-wheel, while the bicycle is controlled mechanically - by turning the steering wheel.

Также известны гироскутеры (сигвеи), в которых два колеса расположены в параллельных плоскостях и имеют одну общую ось. Гироскутер не активизирует мышечную силу организма, так как естественные движения человека полностью заменяются установленными в гироскутере электродвигателями в виде мотор-колес. Кроме того, схема указанного сигвея, когда колеса закреплены на одной оси - неестественна и сложна для сохранения равновесия (балансирования) пользователя в ходе перемещения. Соответственно, электрическая схема управления движением (вперед-назад и поворотом) оказывается сложной, требующей долгого привыкания, а при изготовлении, наладке и ремонте - точной настройки и мелких работ, что значительно повышает затраты на аппарат и его эксплуатацию.Also known gyroscooters (segways), in which two wheels are located in parallel planes and have one common axis. The hoverboard does not activate the muscular strength of the body, since the natural movements of a person are completely replaced by electric motors installed in the hoverboard in the form of motor wheels. In addition, the scheme of the specified segway, when the wheels are fixed on the same axis, is unnatural and difficult to maintain balance (balancing) of the user during movement. Accordingly, the electrical circuit for controlling the movement (forward-backward and turning) turns out to be complex, requiring long getting used to, and in the manufacture, adjustment and repair - fine tuning and minor work, which significantly increases the cost of the device and its operation.

Также известно колесное транспортное средство - КТС (см. патент РФ на изобретение №2715100, приоритет от 28.10.2019 г. - техническое решение принято в качестве прототипа), содержащее пространственную симметричную конструкцию: раму, имеющую парные продольные направляющие, ручные рычаги, а также содержащее две каретки, поступательно двигающиеся вперед-назад по продольным направляющим, два колеса, закрепленные своими осями на каретках, ручные рычаги, связанные с педалями и колесами, при этом ось каждого колеса, оснащенная звездочками с храповым обгонным механизмом, связана с коленчатым валом (далее - коленвалом) посредством тяги коленвала и цепной передачи, ось вращения коленвала расположена перпендикулярно линиям поступательного движения кареток; коленвал имеет звездочки на шатунах, ручные рычаги качаются на шарнирах, закрепленных на раме, при этом нижний конец каждого ручного рычага через шарнир закреплен на тяге педали, эта тяга педали связана с тягой коленвала, которая при повороте коленвала перемещает каретку с колесами вперед-назад относительно рамы; упомянутая звездочка, закрепленная на шатуне коленвала, при вращении шатуна вокруг оси коленвала вращает цепь, которая в свою очередь вращает звездочку, закрепленную на втулке колеса, вращение шатуна коленвала приводит к попеременному перемещению колес вперед-назад по направляющим и к одновременному их вращению вперед за счет храпового механизма и соответственному движению по дороге.Also known is a wheeled vehicle - KTS (see RF patent for invention No. 2715100, priority dated October 28, 2019 - technical solution adopted as a prototype), containing a spatial symmetrical structure: a frame having paired longitudinal guides, hand levers, as well as containing two carriages translationally moving back and forth along the longitudinal guides, two wheels fixed with their axles on the carriages, hand levers connected to the pedals and wheels, while the axle of each wheel, equipped with sprockets with a ratchet overrunning mechanism, is connected to the crankshaft (hereinafter - crankshaft) by means of a crankshaft rod and a chain drive, the axis of rotation of the crankshaft is located perpendicular to the lines of translational movement of the carriages; the crankshaft has sprockets on the connecting rods, the hand levers swing on hinges fixed on the frame, while the lower end of each hand lever is fixed through the hinge on the pedal rod, this pedal rod is connected to the crankshaft rod, which, when the crankshaft rotates, moves the carriage with the wheels back and forth relative to frames; the said sprocket fixed on the crankshaft connecting rod, when the connecting rod rotates around the crankshaft axis, rotates the chain, which in turn rotates the sprocket attached to the wheel hub, the rotation of the crankshaft connecting rod leads to alternate movement of the wheels back and forth along the guides and to their simultaneous rotation forward due to ratchet mechanism and the corresponding movement on the road.

В качестве колес КТС могут использоваться мотор-колеса с электродвигателями, при этом указанное КТС содержит аккумулятор и электронную систему управления.Motor-wheels with electric motors can be used as wheels of the KTS, while the specified KTS contains a battery and an electronic control system.

Недостатком данного прототипа является сложность общего управления движением КТС (недостаточно удобны его мускульный разгон, требующий начального высокого напряжения пользователя для набора скорости и неудобство поворота ТС путем подгонки фаз и усилия движения ногами с торможением КТС), в итоге - управление поворотом КТС как на ходу, так и в режиме остановки требует достаточно длительного обучения для выработки привычных действий, так как, хотя в схеме прототипа и присутствуют элементы электрической схемы с аккумулятором, она не обеспечивала полноценное управление КТС с помощью электронных средств. В результате аудитория пользователей устройством значительно уменьшена.The disadvantage of this prototype is the complexity of the overall control of the movement of the vehicle (its muscular acceleration is not convenient enough, requiring the initial high voltage of the user to gain speed and the inconvenience of turning the vehicle by adjusting the phases and the effort of moving the legs with braking of the vehicle), as a result, the control of the rotation of the vehicle as on the go, and in stop mode, it requires a sufficiently long training to develop habitual actions, since, although the prototype circuit contains elements of an electrical circuit with a battery, it did not provide full-fledged control of the CTS using electronic means. As a result, the audience of device users is significantly reduced.

Задачей настоящего изобретения является создание и использование в схеме двухколесного транспортного средства (КТС) с параллельным расположением колес, приводимого в движение мускульной силой человека, такой электрической системы управления движением, которая позволяет облегчить или заменить мускульные усилия для движения КТС вперед и облегченно производить повороты КТС в стороны - вправо или влево.The objective of the present invention is to create and use in the scheme of a two-wheeled vehicle (TWT) with parallel wheels, driven by human muscle power, such an electric motion control system that makes it possible to facilitate or replace muscular efforts for moving the TWT forward and to make it easier to turn the TWT in sides - right or left.

Технический результат заявленного изобретения заключается в расширении арсенала технических средств, то есть в создании устройства, конструкция которого обеспечивает возможность совмещать различные виды активностей, в том числе людям, желающим усилить, развить и повысить активность работы организма. Устройство может быть использовано как транспортное средство с расширенными возможностями не только за счет своей общей конструкции (компактность, устойчивость, схема КТС с обгоняющими колесами применена для физиологически удобного передвижения и естественного поддержания равновесия), но и за счет более простого и удобного управления его движением электронными и электросиловыми средствами. При этом КТС можно использовать также как тренажер спортивный, домашний и для реабилитации.The technical result of the claimed invention is to expand the arsenal of technical means, that is, to create a device whose design makes it possible to combine various types of activities, including for people who want to strengthen, develop and increase the activity of the body. The device can be used as a vehicle with enhanced capabilities, not only due to its overall design (compactness, stability, the CTS scheme with overtaking wheels is used for physiologically convenient movement and natural balance maintenance), but also due to simpler and more convenient control of its movement by electronic and power tools. At the same time, KTS can also be used as a sports, home and rehabilitation simulator.

Как спортивный, физкультурный и реабилитационный тренажер, а также на туристическом маршруте или на соревнованиях (таких как трекинг, городские и кольцевые гонки, единоборства, в военных играх с использованием КТС) устройство позволяет одним джойстиком электронного управления просто регулировать общую нагрузку на организм пользователя, подсчитать количество затраченной энергии в цифровом виде и/или обеспечить соответствующий: облегченный или усиленный режимы движения. При этом, благодаря механической схеме соединения педалей с перемещаемыми колесами через цепные передачи с коленвалом и с перемещаемыми колесами, с добавочной помощью ручных рычагов, КТС совмещает в себе функциональные возможности тренировки мускульных усилий человека: бега или ходьбы с палками, катания на велосипеде и занятия на эллиптическом тренажере. Фактически устройство является прообразом экзоскелета, с расширенной функциональностью за счет электронной и электросиловой схемы управления движением, и может использоваться во всех связанных с ним направлениях.As a sports, physical education and rehabilitation simulator, as well as on a tourist route or at competitions (such as trekking, urban and ring races, martial arts, in military games using CTC), the device allows you to simply adjust the total load on the user's body with one electronic control joystick, calculate the amount of energy expended in digital form and / or provide the appropriate: light or enhanced driving modes. At the same time, due to the mechanical scheme of connecting pedals with moving wheels through chain drives with a crankshaft and moving wheels, with the additional help of hand levers, KTS combines the functionality of training human muscular efforts: running or walking with sticks, cycling and exercising on elliptical trainer. In fact, the device is a prototype of an exoskeleton, with extended functionality due to electronic and electric power control circuits, and can be used in all areas related to it.

При этом заявленная конструкция КТС за счет особенностей электронной регулировки, определяемой зонной схемой подачи силового сигнала (смещению джойстика управления движением «вправо-влево» и/или «вперед» соответствует такое же смещение конца вектора по координатной площадке управляющего контроллера, при этом, если координаты конца вектора находятся на этой площадке в зоне штриховки соответствующего мотор-колеса, то уровень воздействия на колесо пропорционален длине указанного вектора), мягко, плавно снижает или увеличивает нагрузку на ноги, руки и спину, не дает ударной нагрузки на суставы, что важно людям со слабой работой мышц, суставов и позвоночника, а также тренирует сердце, что обеспечивает возможность использования устройства людям старшего критического возраста или инвалидам.At the same time, the claimed design of the CTC due to the features of the electronic adjustment determined by the zone circuit for supplying a power signal (the displacement of the joystick for controlling the movement “right-left” and / or “forward” corresponds to the same displacement of the end of the vector along the coordinate area of the control controller, while if the coordinates ends of the vector are located on this site in the hatching zone of the corresponding motor-wheel, then the level of impact on the wheel is proportional to the length of the specified vector), gently, smoothly reduces or increases the load on the legs, arms and back, does not give a shock load on the joints, which is important for people with weak work of muscles, joints and spine, and also trains the heart, which makes it possible to use the device for people of critical age or the disabled.

Позади на раму ТС легко устанавливается вспомогательное третье колесо, которое облегчает парковку и старт, маневрирование на низких скоростях. Это несложное приспособление занимает мало места (третье колесо в 5-7 раз меньше диаметром, чем основные ведущие колеса). При обычном движении, когда по схеме КТС точка опоры ног находится ниже осей ведущих колес, третье колесо само поднимается, не касается дорожного полотна и не мешает движению, а при остановке становится третьей опорой ТС. Поэтому заявленное изобретение имеет высокую статическую устойчивость трехколесной конструкции, что обеспечивает повышение эффективности тренировочного воздействия на организм человека за счет свободы движений пользователя, увеличения свободы работы тренируемых мышц и суставов при пользовании устройства и вариабельности характера нагрузки, с одновременным исключением риска опасного травматизма, присущего двухколесным конструкциям.An auxiliary third wheel is easily installed on the rear of the vehicle frame, which facilitates parking and starting, maneuvering at low speeds. This simple device takes up little space (the third wheel is 5-7 times smaller in diameter than the main drive wheels). During normal driving, when according to the KTS scheme, the point of support of the legs is below the axles of the driving wheels, the third wheel rises by itself, does not touch the roadway and does not interfere with traffic, and when stopped it becomes the third support of the vehicle. Therefore, the claimed invention has a high static stability of a three-wheeled structure, which ensures an increase in the effectiveness of the training effect on the human body due to the freedom of movement of the user, increasing the freedom of the trained muscles and joints when using the device and the variability of the nature of the load, while eliminating the risk of dangerous injury inherent in two-wheeled structures .

Использование зонного цифрового координатора передачи усилия на мотор-колеса и общей схемы с одним управляющим и двумя силовыми контроллерами значительно упрощает электронную схему управления движением КТС, повышается функциональность (по плавности усилия на двигатели и поворота КТС), надежность работы электрической части конструкции КТС, снижаются затраты на его изготовление и эксплуатацию.The use of a zone digital coordinator for transmitting force to the motor-wheels and a common circuit with one control and two power controllers greatly simplifies the electronic circuit for controlling the movement of the vehicle, increases functionality (in terms of smoothness of the force on the engines and rotation of the vehicle), the reliability of the electrical part of the vehicle structure, and reduces costs for its manufacture and operation.

При этом сохраняется возможность осуществлять движение с помощью только мускульного усилия, используя электрический привод для поворота или как вспомогательный на подъемах или по пересеченной местности.At the same time, it is possible to carry out movement with the help of only muscular effort, using an electric drive for turning or as an auxiliary one on slopes or over rough terrain.

Основная настройка и технические характеристики КТС и его электронной схемы управления движением производится один раз перед началом эксплуатации в соответствии с назначением КТС (как тренажер, туристическое средство или для учета категории пользователя: спортсмен, ребенок, возрастной пользователь, инвалид), с возможностью дополнительной настройки по требованиям заказчика.The basic setting and technical characteristics of the vehicle and its electronic motion control circuit are made once before the start of operation in accordance with the purpose of the vehicle (as a simulator, tourist facility or to take into account the category of user: athlete, child, age user, disabled person), with the possibility of additional settings according to customer requirements.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются за счет того, что колесное транспортное средство - КТС с электрической системой управления, содержащее пространственную симметричную конструкцию, в составе которой имеются:The solution of the problem and the technical result are achieved due to the fact that a wheeled vehicle - KTS with an electric control system, containing a spatial symmetrical structure, which includes:

рама с парными продольными направляющими, ручные рычаги, две каретки, поступательно двигающиеся вперед-назад по продольным направляющим, два колеса, закрепленные своими осями на каретках, причем ручные рычаги связаны с педалями и колесами, при этом ось каждого колеса связана с коленвалом посредством тяги коленвала и цепной передачи, а ось вращения коленвала расположена перпендикулярно продольным осям поступательного движения кареток;frame with paired longitudinal guides, hand levers, two carriages moving forward and backward along the longitudinal guides, two wheels fixed with their axes on the carriages, and the hand levers are connected to the pedals and wheels, while the axis of each wheel is connected to the crankshaft by means of crankshaft thrust and chain transmission, and the axis of rotation of the crankshaft is perpendicular to the longitudinal axes of the translational movement of the carriages;

коленвал, который имеет звездочки на шатунах, оси колес оснащены звездочками с обгонным (храповым) механизмом, ручные рычаги качаются на шарнирах, закрепленных на раме, при этом на нижнем конце каждого ручного рычага на шарнире закреплена тяга педали связанная с тягой коленвала, который посредством тяги коленвала-каретки перемещает колеса вперед-назад относительно рамы;the crankshaft, which has sprockets on the connecting rods, the axles of the wheels are equipped with sprockets with an overrunning (ratchet) mechanism, the hand levers swing on hinges fixed on the frame, while at the lower end of each hand lever, a pedal rod connected to the crankshaft rod is fixed on the hinge, which by means of the rod crankshaft-carriage moves the wheels back and forth relative to the frame;

указанная звездочка, закрепленная на шатуне коленвала, при вращении шатуна вокруг оси коленвала, вращает цепь, которая в свою очередь вращает звездочку, закрепленную на втулке колеса, вращение шатуна коленвала приводит к попеременному перемещению колес вперед-назад по направляющим и к одновременному их вращению вперед за счет обгонного механизма и соответственному движению по дороге;the specified sprocket mounted on the crankshaft connecting rod, when the connecting rod rotates around the crankshaft axis, rotates the chain, which in turn rotates the sprocket attached to the wheel hub, the rotation of the crankshaft connecting rod leads to the alternate movement of the wheels back and forth along the guides and to their simultaneous rotation forward behind calculation of the overrunning mechanism and the corresponding movement on the road;

причем тяговое усилие в КТС может формироваться мускульными усилиями нажима ног пользователя на педали, с движением правого и левого ручных рычагов вперед-назад, или электродвигателями колес, как мотор-колес, с источником энергии - электрическими аккумуляторами и электронной системой управления;moreover, the traction force in the CTS can be formed by the muscular efforts of pressing the user's legs on the pedals, with the movement of the right and left hand levers back and forth, or by the electric motors of the wheels, like motor-wheels, with an energy source - electric batteries and an electronic control system;

отличающееся тем, что электронная система управления КТС содержит, устройство включения, порты зарядки, сигнальную лампу, джойстик, установленный в верхней или вершинной части одного из ручных рычагов, управляющий контроллер и по силовому контроллеру к каждому мотор-колесу, при этом сигнал на тягу двигателей мотор-колес формируется указанным джойстиком в управляющем контроллере с передачей на силовые контроллеры, а электрическая тяга двигателей формируется на выходе силовых контроллеров мотор-колес;characterized in that the electronic control system of the KTS contains, a switching device, charging ports, a signal lamp, a joystick installed in the upper or top part of one of the hand levers, a control controller and a power controller for each motor-wheel, while a signal for the thrust of the engines motor-wheels is formed by the specified joystick in the control controller with transmission to the power controllers, and the electric traction of the motors is formed at the output of the power controllers of the motor-wheels;

при этом указанные мотор-колеса можно приводить во вращение как путем мускульных усилий нажима ног и движения ручных рычагов, так и с использованием указанной электронной системы управления.at the same time, said motor-wheels can be driven into rotation both by means of the muscular efforts of pressing the legs and by moving the hand levers, and by using the said electronic control system.

В частности, джойстик установлен в верхней части ручки правого или левого ручного рычага (см. фиг.5).In particular, the joystick is mounted at the top of the handle of the right or left hand lever (see figure 5).

В частности, шарнир нижнего конца как левого, так и правого ручного рычага и соответствующие им шарниры тяги коленвала размещены на противоположных концах соответствующей левой или правой тяги педали.In particular, the hinge of the lower end of both the left and right hand levers and the corresponding crankshaft link hinges are located at opposite ends of the corresponding left or right pedal link.

В частности, в состав управляющего контроллера входит цифровой координатор формирования сигналов, подаваемых на силовые контроллеры.In particular, the control controller includes a digital coordinator for the formation of signals applied to power controllers.

Сущность заявленного изобретения поясняется с использованием следующих фигур:The essence of the claimed invention is explained using the following figures:

Фиг. 1. Фото конструкции прототипа КТС (а - вид сбоку, б - аксонометрия, общий вид, в - увеличенный вид сзади-сбоку).Fig. 1. Photo of the design of the KTS prototype (a - side view, b - axonometry, general view, c - enlarged rear-side view).

Фиг. 2. Схематический вид на заявляемое КТС сзади (на виде показан вариант пространственного расположения элементов электронной системы управления движением КТС.Fig. 2. Schematic view of the claimed vehicle from behind (the view shows a variant of the spatial arrangement of elements of the electronic traffic control system of the vehicle.

Фиг. 3. Блок-схема электронной системы управления движением КТС.Fig. 3. Block diagram of the electronic traffic control system of the KTS.

Фиг. 4. Показаны поле пересечения зон и вектор формирования сигнала, регулирующего силу тяги мотор-колес, в схеме цифрового координатора.Fig. 4. The field of intersection of the zones and the vector of the formation of the signal that regulates the traction force of the motor-wheels are shown in the digital coordinator circuit.

Фиг. 5. Фото варианта джойстика, установленного на ручке правого ручного рычага.Fig. 5. Photo of the joystick version mounted on the handle of the right hand lever.

На фигурах обозначено:The figures indicate:

1 - симметричная рама КТС, плоскостью симметрии которой является продольная срединная вертикальная плоскость КТС,1 - symmetrical frame of the CCC, the plane of symmetry of which is the longitudinal median vertical plane of the CCC,

2.1, 2.2-левый и правый ручной рычаг,2.1, 2.2 - left and right hand lever,

3.1, 3.2 - левое и правое мотор-колесо, 4 - коленчатый вал (коленвал),3.1, 3.2 - left and right motor-wheel, 4 - crankshaft (crankshaft),

4.1, 4.2 - левый и правый шатун коленвала 4,4.1, 4.2 - left and right crankshaft connecting rod 4,

5.1, 5.2 - левый и правый шарнир рычагов 2.1, 2.2, установленный на раме 15.1, 5.2 - left and right joint of levers 2.1, 2.2 mounted on frame 1

6.1, 6.2 - левый и правый электрический аккумулятор,6.1, 6.2 - left and right electric accumulator,

7 - джойстик системы управления движением КТС,7 - joystick of the KTS traffic control system,

8 - управляющий контроллер,8 - control controller,

9.1, 9.2 - левый и правый силовой контроллер.9.1, 9.2 - left and right power controller.

Представленное КТС состоит из пространственной симметричной конструкции (фиг.1, 2): рамы 1 (имеющей парные продольные направляющие), ручные рычаги 2.1, 2.2, две каретки с возможностью хода вперед-назад по продольным направляющим, два колеса, которые в данной конструкции являются мотор-колесами 3.1, 3.2, закрепленные своими осями на каретках, ручные рычаги 2.1, 2.2, связанные с педалями и колесами 3.1, 3.2, при этом ось каждого указанного колеса связана с коленвалом 4 посредством тяги коленвала и цепной передачи, а ось вращения коленвала 4 расположена перпендикулярно продольным осям поступательного движения кареток; коленвал 4 имеет звездочки на шатунах 4.1, 4.2, оси колес оснащены звездочками с обгонным (храповым) механизмом. При качании ручных рычагов 2.1, 2.2 на шарнирах 5.1, 5.2, закрепленных на раме 1, на нижнем конце каждого ручного рычага начинает двигаться на нижнем шарнире, связанная с рычагом одним своим концом, тяга педали, которая другим своим концом, также через шарнир, связана с тягой коленвала. Коленвал 4 посредством тяги коленвала-каретки перемещает колеса 3.1, 3.2 вперед-назад относительно рамы 1. Указанная звездочка, закрепленная на шатуне 4.1, 4.2 коленвала, при вращении шатунов вокруг оси коленвала 4, вращает цепь, которая в свою очередь вращает звездочку, закрепленную на втулке соответствующего колеса 3.1, 3.2, перемещая колесо вперед-назад и, одновременно, благодаря обгонным втулкам, колесо 3.1 или 3.2 едет только вперед по дорожному полотну. Вместе с тем, движение КТС возможно с одновременным функционированием колес - как мотор-колес 3.1, 3.2, с установленными источником энергии - двумя электрическими аккумуляторами 6.1, 6.2 и электронной системой управления (фиг.2).Presented CTS consists of a spatially symmetrical design (figure 1, 2): frame 1 (having paired longitudinal guides), manual levers 2.1, 2.2, two carriages with the ability to move back and forth along the longitudinal guides, two wheels, which in this design are motor-wheels 3.1, 3.2, fixed with their axes on the carriages, hand levers 2.1, 2.2, associated with the pedals and wheels 3.1, 3.2, while the axis of each specified wheel is connected to the crankshaft 4 by means of a crankshaft rod and a chain drive, and the axis of rotation of the crankshaft 4 located perpendicular to the longitudinal axes of the translational movement of the carriages; crankshaft 4 has sprockets on connecting rods 4.1, 4.2, wheel axles are equipped with sprockets with an overrunning (ratchet) mechanism. When swinging the hand levers 2.1, 2.2 on the hinges 5.1, 5.2, fixed on the frame 1, at the lower end of each hand lever begins to move on the lower hinge, connected to the lever at one end, the pedal rod, which at its other end, also through the hinge, is connected with crank pull. The crankshaft 4 moves the wheels 3.1, 3.2 back and forth relative to the frame 1 by means of the crankshaft-carriage rod. corresponding wheel hub 3.1, 3.2, moving the wheel back and forth and, at the same time, thanks to overrunning bushings, wheel 3.1 or 3.2 only travels forward on the roadway. At the same time, the movement of the vehicle is possible with the simultaneous operation of the wheels - as a motor-wheels 3.1, 3.2, with an installed energy source - two electric batteries 6.1, 6.2 and an electronic control system (figure 2).

При этом электронная система управления КТС содержит устройство включения, порты зарядки, сигнальную лампу, джойстик 7 (общее расположение см. на фиг.2 и фото фиг.5), установленный в верхней части ручки правого ручного рычага 2.2. Также указанная система содержит управляющий контроллер 8 и по силовому контроллеру 9.1, 9.2 к каждому мотор-колесу 3.1, 3.2, при этом сигнал на тягу двигателей указанных мотор-колес формируется указанным джойстиком 7 в управляющем контроллере 8 с передачей сигнала на силовые контроллеры 9.1, 9.2, а электрическая тяга двигателей формируется на выходе силовых контроллеров мотор-колес.In this case, the electronic control system of the KTS contains a switching device, charging ports, a signal lamp, a joystick 7 (see the general location in figure 2 and photo of figure 5) installed in the upper part of the handle of the right hand lever 2.2. Also, this system contains a control controller 8 and a power controller 9.1, 9.2 to each motor-wheel 3.1, 3.2, while the signal for the thrust of the engines of these motor-wheels is generated by the specified joystick 7 in the control controller 8 with signal transmission to the power controllers 9.1, 9.2 , and the electric thrust of the engines is formed at the output of the power controllers of the motor-wheels.

Блок-схема электронной системы управления показана на фиг.3, здесь, в добавление к элементам, показанным на фиг.2, показаны связи системы и управляющего контроллера 8. Он управляет двумя силовыми контроллерами 9.1, 9.2, обеспечивающими тяговую электрическую мощность соответствующего ведущего мотор-колеса 3.1, 3.2. При этом в состав управляющего контроллера входит зонный цифровой координатор формирования сигнала, подаваемого на каждый силовой контроллер 9.1, 9.2.A block diagram of the electronic control system is shown in figure 3, here, in addition to the elements shown in figure 2, the connections of the system and the control controller 8 are shown. It controls two power controllers 9.1, 9.2, providing traction electric power of the corresponding drive motor wheels 3.1, 3.2. In this case, the control controller includes a zone digital coordinator for the formation of a signal applied to each power controller 9.1, 9.2.

Управление движением устройства при помощи электронной системы управления и электрической тяги осуществляется посредством аналогового джойстика 7 (grove - thumb joystick, фото фиг.5), установленного в верхней части ручки одного из рычагов КТС. Множество положений джойстика 7 можно условно представить в виде круга с центром в точке М, соответствующей его начальному положению (фиг.4). При отклонении джойстика из центрального положения вперед, когда его координата (х, у) находится в зоне двойной штриховки, начинается вращение обоих мотор-колес вперед. При отклонении джойстика влево (на фиг 4 - зона с левой штриховкой), в движение приводится только правое мотор-колесо, а при отклонении вправо (на фиг 4 - зона с правой штриховкой) - левое мотор-колесо. В конструкции джойстика 7 может быть предусмотрен возвратный механизм, который устанавливает рычаг джойстика в устойчивое центральное положение при отсутствии внешнего воздействия на него. Скорость вращения соответствующего мотор-колеса 3.1, 3.2 пропорциональна величине отклонения джойстика от начального (центрального) положения на заштрихованной зоне и выражается формулой:Movement control of the device using an electronic control system and electric traction is carried out by means of an analog joystick 7 (grove - thumb joystick, photo Fig.5), installed in the upper part of the handle of one of the levers of the KTS. The set of positions of the joystick 7 can be conventionally represented as a circle centered at the point M, corresponding to its initial position (figure 4). When the joystick is deflected from the central position forward, when its coordinate (x, y) is in the zone of double hatching, both motor-wheels begin to rotate forward. When the joystick is deflected to the left (in Fig. 4 - the zone with the left hatching), only the right motor-wheel is set in motion, and when the joystick is deflected to the right (in Fig. 4 - the zone with the right hatching) - the left motor-wheel. The design of the joystick 7 can be provided with a return mechanism that sets the joystick lever to a stable central position in the absence of external influence on it. The speed of rotation of the corresponding motor-wheel 3.1, 3.2 is proportional to the deviation of the joystick from the initial (central) position in the shaded area and is expressed by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где х - смещение джойстика по оси абсцисс, у - смещение джойстика по оси ординат, xm и ym - координаты центрального положения джойстика. При этом при координатах (х, у) конца вектора положения джойстика в области двойной штриховки оба колеса вращаются с одинаковой скоростью и КТС едет вперед. При нахождении конца вектора джойстика в незаштрихованной области мотор-колеса 3.1, 3.2 не приводятся в движение.where x is the offset of the joystick along the abscissa axis, y is the offset of the joystick along the ordinate axis, x m and y m are the coordinates of the central position of the joystick. In this case, at the coordinates (x, y) of the end of the joystick position vector in the area of double hatching, both wheels rotate at the same speed and the vehicle moves forward. When the end of the joystick vector is in the unshaded area, the motor-wheels 3.1, 3.2 are not set in motion.

Кроме того, при этом пользователь может вращать указанные мотор-колеса 3.1, 3.2 путем собственных мускульных усилий нажима ног на педали и движения правого и левого ручных рычагов 2.1, 2.2 вперед-назад, дополнительно пользуясь указанной электронной системой управления.In addition, in this case, the user can rotate these motor-wheels 3.1, 3.2 by his own muscular efforts of pressing the legs on the pedals and moving the right and left hand levers 2.1, 2.2 back and forth, additionally using the specified electronic control system.

Claims (10)

1. Колесное транспортное средство - КТС с электрической системой управления, содержащее пространственную симметричную конструкцию, в составе которой имеются:1. Wheeled vehicle - KTS with an electric control system, containing a spatial symmetrical structure, which includes: рама с парными продольными направляющими, ручные рычаги, две каретки, поступательно двигающиеся вперед-назад по продольным направляющим, два колеса, закрепленные своими осями на каретках, причем ручные рычаги связаны с педалями и колесами, при этом ось каждого колеса связана с коленвалом посредством тяги коленвала и цепной передачи, а ось вращения коленвала расположена перпендикулярно продольным осям поступательного движения кареток;frame with paired longitudinal guides, hand levers, two carriages moving forward and backward along the longitudinal guides, two wheels fixed with their axes on the carriages, and the hand levers are connected to the pedals and wheels, while the axis of each wheel is connected to the crankshaft by means of crankshaft thrust and chain transmission, and the axis of rotation of the crankshaft is perpendicular to the longitudinal axes of the translational movement of the carriages; коленвал имеет звездочки на шатунах, оси колес оснащены звездочками с обгонным механизмом, ручные рычаги качаются на шарнирах, закрепленных на раме, при этом на нижнем конце каждого ручного рычага на шарнире закреплена тяга педали, связанная с тягой коленвала, который посредством тяги коленвала-каретки перемещает колеса вперед-назад относительно рамы;the crankshaft has sprockets on the connecting rods, the wheel axles are equipped with sprockets with an overrunning mechanism, the hand levers swing on hinges mounted on the frame, while at the lower end of each hand lever, a pedal link is fixed on the hinge, connected with the crankshaft link, which, by means of the crankshaft-carriage link, moves wheels back and forth relative to the frame; указанная звездочка, закрепленная на шатуне коленвала, при вращении шатуна вокруг оси коленвала, вращает цепь, которая, в свою очередь, вращает звездочку, закрепленную на втулке колеса, вращение шатуна коленвала приводит к попеременному перемещению колес вперед-назад по направляющим и к одновременному их вращению вперед за счет обгонного механизма и соответственному движению по дороге;the specified sprocket attached to the crankshaft connecting rod, when the connecting rod rotates around the crankshaft axis, rotates the chain, which, in turn, rotates the sprocket attached to the wheel hub, the rotation of the crankshaft connecting rod leads to the alternate movement of the wheels back and forth along the guides and to their simultaneous rotation forward due to the overrunning mechanism and the corresponding movement on the road; причем тяговое усилие в КТС может формироваться мускульными усилиями нажима ног пользователя на педали, с движением правого и левого ручных рычагов вперед-назад, или электродвигателями колес, как мотор-колес, с источником энергии - электрическими аккумуляторами и электронной системой управления;moreover, the traction force in the CTS can be formed by the muscular efforts of pressing the user's legs on the pedals, with the movement of the right and left hand levers back and forth, or by the electric motors of the wheels, like motor-wheels, with an energy source - electric batteries and an electronic control system; отличающееся тем, что электронная система управления КТС содержит: устройство включения, порты зарядки, сигнальную лампу, джойстик, установленный в верхней или вершинной части одного из ручных рычагов, управляющий контроллер и по силовому контроллеру к каждому мотор-колесу, при этом сигнал на тягу двигателей мотор-колес формируется указанным джойстиком в управляющем контроллере с передачей на силовые контроллеры, а электрическая тяга двигателей формируется на выходе силовых контроллеров мотор-колес;characterized in that the electronic control system of the KTS contains: a switching device, charging ports, a signal lamp, a joystick installed in the upper or top part of one of the hand levers, a control controller and a power controller for each motor-wheel, while a signal for the thrust of the engines motor-wheels is formed by the specified joystick in the control controller with transmission to the power controllers, and the electric traction of the motors is formed at the output of the power controllers of the motor-wheels; при этом указанные мотор-колеса можно приводить во вращение как путем мускульных усилий нажима ног и движения ручных рычагов, так и с использованием указанной электронной системы управления.at the same time, said motor-wheels can be driven into rotation both by means of the muscular efforts of pressing the legs and by moving the hand levers, and by using the said electronic control system. 2. КТС по п. 1, отличающееся тем, что джойстик установлен в верхней части на ручке правого или левого ручного рычага.2. KTS according to claim 1, characterized in that the joystick is installed in the upper part on the handle of the right or left hand lever. 3. КТС по п. 1, отличающееся тем, что шарнир нижнего конца как левого, так и правого ручного рычага и соответствующие им шарниры тяги коленвала размещены на противоположных концах соответствующей левой или правой тяги педали.3. KTS according to claim 1, characterized in that the hinge of the lower end of both the left and right hand levers and the corresponding crankshaft link hinges are located at opposite ends of the corresponding left or right pedal link. 4. КТС по п. 1, отличающееся тем, что в состав управляющего контроллера входит цифровой координатор формирования сигнала, подаваемого на каждый силовой контроллер.4. KTS according to claim 1, characterized in that the control controller includes a digital coordinator for the formation of a signal applied to each power controller.
RU2022113740A 2022-05-23 Wheeled vehicle with electrical control system RU2782011C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2022113740A RU2022113740A (en) 2022-06-30
RU2782011C2 true RU2782011C2 (en) 2022-10-21

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5346280A (en) * 1992-03-31 1994-09-13 Deumite Norman A Chair with automatic standing aid
RU178762U1 (en) * 2017-07-14 2018-04-18 Николай Титович Краснов Transformer wheelchair with front-wheel drive attachable.
RU2715100C1 (en) * 2019-10-28 2020-02-25 Дмитрий Сергеевич Логунов Wheeled vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5346280A (en) * 1992-03-31 1994-09-13 Deumite Norman A Chair with automatic standing aid
RU178762U1 (en) * 2017-07-14 2018-04-18 Николай Титович Краснов Transformer wheelchair with front-wheel drive attachable.
RU2715100C1 (en) * 2019-10-28 2020-02-25 Дмитрий Сергеевич Логунов Wheeled vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2318132T3 (en) PROCEDURE FOR SELECTIVE TRAINING AND TRAINING DEVICE.
US10022588B1 (en) Body exerciser
CN111407590A (en) Upper and lower limb training device, system and method
US4200304A (en) Twisting car
CN105209332A (en) Pole propelled velocipede
WO2020249057A1 (en) Bicycle for riding in crawling posture
RU2782011C2 (en) Wheeled vehicle with electrical control system
US11975235B2 (en) Cycling or motorcycling simulator for recreation and physical exercise
US4284157A (en) Vehicle for the physically handicapped
CN205327270U (en) Self -balancing electric scooter
CN201989911U (en) Multifunctional exercise bike
CN86210936U (en) Gymnastic amusement car with `Diske' motion
CN204352530U (en) Arm powered multifunctional body-building is ridden instead of walk recreational vehicle
JP3965651B2 (en) Parallel two-wheeled electric vehicle
RU2715100C1 (en) Wheeled vehicle
CN208360382U (en) Horseback riding type bicycle
CN102114890A (en) Multifunctional stationary bike
CN202243880U (en) Bicycle with chain concealed in beam
CN206896687U (en) A kind of foot pedal type bilateral lower limb rehabilitation training instrument
CN201082742Y (en) Horse riding type game body-building vehicle
CN105000094B (en) A kind of lower limb drive dragon driving of riding instead of walk
RU2716398C1 (en) Hand bycicle
CN114728683B (en) Wheeled vehicle
CN108945224A (en) Horseback riding type bicycle
CN213534951U (en) Multifunctional rehabilitation scooter