WO2024063749A1 - Электрическое самобалансирующееся транспортное средство (варианты) - Google Patents

Электрическое самобалансирующееся транспортное средство (варианты) Download PDF

Info

Publication number
WO2024063749A1
WO2024063749A1 PCT/UA2023/000003 UA2023000003W WO2024063749A1 WO 2024063749 A1 WO2024063749 A1 WO 2024063749A1 UA 2023000003 W UA2023000003 W UA 2023000003W WO 2024063749 A1 WO2024063749 A1 WO 2024063749A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
wheel
main frame
vehicle
gear
Prior art date
Application number
PCT/UA2023/000003
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Олэксандр КОСЭНОК
Original Assignee
Олэксандр КОСЭНОК
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олэксандр КОСЭНОК filed Critical Олэксандр КОСЭНОК
Publication of WO2024063749A1 publication Critical patent/WO2024063749A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D61/00—Motor vehicles or trailers, characterised by the arrangement or number of wheels, not otherwise provided for, e.g. four wheels in diamond pattern
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K1/00—Unicycles

Definitions

  • the invention relates to the field of transport, in particular to a self-balancing electric vehicle that the driver controls while standing or sitting.
  • An electric two-wheeled self-balancing vehicle of the Segway series (hoverboard) is known.
  • the two wheels of the Segway vehicle are located coaxially.
  • the Segway vehicle automatically balances as the user's body position changes.
  • an indicator stabilization system is used: signals from gyroscopic and liquid tilt sensors are sent to microprocessors that produce electrical signals that influence the motors and control their movements.
  • Each wheel of a Segway vehicle is driven by its own electric motor, which responds to changes in the vehicle's balance.
  • the scooter slows down, stops, or rolls in reverse.
  • control occurs using a rotary handle; in new models, the column swings left and right.
  • the Segway vehicle reaches a speed of about 50 km/h and has a mass of about 40 kg (without battery), its width is 60 cm, and its permissible load is 140 kg.
  • the battery provides a range of up to 39 km.
  • these figures may vary.
  • Compact but quite powerful (2 hp) electric motors have been developed specifically to equip the Segway vehicle with them. Each of them is connected to its own wheel through a gearbox.
  • the scooter can move not only on asphalt, but also on the ground (see ru.wikipedia.org/wiki/Segway).
  • Many designs of various models of unicycles are described on the Internet, scientific, technical and patent literature. As a rule, the unicycle body consists of two parts made of strong plastic.
  • Some models have rubber or plastic pads glued to the sides, providing additional protection from damage.
  • On the top there is a handle, which is necessary for carrying the unicycle.
  • pedals made of high-strength metal are attached.
  • the upper part of the footrests is made of rubber.
  • the manufacturer equips the unicycle with lighting, which can illuminate the road while driving or act as a decorative decoration.
  • the body is made of durable plastic, which is shock-resistant and can protect the inside from damage and is coated with paint; in the original versions, a coating that is scratch-resistant is used.
  • the pedals have a magnetic fixation, which ensures that the footrest is automatically pressed against the body when lifting.
  • the unicycle moves due to the motor, and the correct position in space is ensured by a gyroscope; sensors detect changes in body position and transmit a command to the electric motor to reduce or increase speed.
  • the gyroscope first sets the position of the device, after which a signal is sent to transfer energy from the battery and to the coil that forms the magnetic field.
  • the polarity changes, which entails the inclusion of the rear (regenerative braking) or forward drive.
  • the driver controls himself, slightly tilting the wheel in the desired direction (see www.boonget.ru How does a unicycle work?"
  • a self-balancing electric vehicle consisting of a single wheel rotating around a frame.
  • the frame includes guide wheels attached to the ends of respective guide wheel support members.
  • Two guide wheels of each pair of part of one axle are located on opposite sides of the support element.
  • the inner rim of the wheel has a slightly extruded rib that fits into the gap between the two guide wheels in each pair.
  • the idler wheels are in contact with the inner rim of the wheel, where they rotate with the wheel and hold it in place by means of a protrusion.
  • An engine is installed on the frame, directly transmitting movement to the drive wheel, which is connected to the frame and located at the lowest point along the inner rim of the wheel.
  • the drive wheel consists of a wide roller with a groove in the center into which a protrusion fits. Due to contact with the wheel, the drive wheel transmits torque from the engine to the wheel. Because this drive system operates by friction, the drive wheel and inner wheel rim are pressed against each other with sufficient force to prevent slippage. When the drive wheel is directly under the foot platforms, the user's weight provides the necessary force.
  • the housing encloses part or most of the device.
  • Two foot platforms are connected to the housing on one side of the wheel. The user stands with one foot on each platform and faces in the direction the wheel is moving.
  • the gyroscope system is connected to the engine; it detects the forward and backward tilt of the frame to the ground and adjusts accordingly motor to keep the frame upright. This provides a means of controlling the acceleration and deceleration of the vehicle by leaning forward or backward, and also allows the vehicle to self-adjust its longitudinal balance.
  • the foot platforms are also connected to a sliding component, which in this embodiment is formed as an extruded hollow rectangle capable of sliding along a substantially vertical path.
  • the spring (or springs) is attached to some part of the frame and to the sliding element.
  • the two batteries powering the engine are rigidly attached to the body.
  • the housing, but platforms, sliding component and batteries can move vertically together as a unit relative to the frame, wheel and all associated structures, while the spring moves the entire structure to a certain neutral position.
  • a space is provided at the top of the housing to allow the wheel to lift upward (see Patent Application Publication US 2011/0220927, Al).
  • a unicycle is also known (see patent US 8807250, publication date 08/19/2014), consisting of a wheel part, footrests, a gyroscopic sensor, a battery, a motor and a housing.
  • the wheel part includes a frame, two footrests, a gyroscopic sensor, a battery, a motor, two guide wheels and one drive wheel, a rim and a tire.
  • the frame is made in the form of a three-beam star, at the ends of two frame beams there is one guide wheel, and at the end of the third beam there is a drive wheel connected to the engine.
  • one beam (vertical) of the frame is designed as a guide along which a piece of rectangular profile pipe moves, connected to the guide by means of a spring and on which the footrests are fixed.
  • the guide - a piece of rectangular pipe and a spring together act as a shock absorber for the footrests.
  • a gyroscopic sensor, battery, and motor are also mounted on the frame. The frame and the elements attached to it do not rotate along the axis unicycles. Rotation to the rim with the tire is transmitted from the engine through the drive wheel due to friction; the guide wheels ensure a certain position (along the unicycle axis) of the rim with the tire relative to the frame.
  • unicycles in which rotation is transmitted to the rim with the tire due to the interaction of permanent magnets on the rim and electromagnets on the stationary (axis) part of the unicycle.
  • the basic design of such unicycles is known from the prior art (for example, https://sunwheel.ru/info/infol.html, accessed November 21, 2017).
  • a monowheel is known (https://www.po mech.ru/gadgets/257992-razbiraem-monokoleso-airwheel-kak-eto-rabotaet/).
  • the wheel part consists of a fixed axle on which a stator with electromagnets is fixed, located inside a rim with permanent magnets and a tire; covers and footrest brackets are also placed on the axle using bearings.
  • the body is also fixed to the axis.
  • Monowheel designs are also known, described, for example, in Russian Federation patents No. 2691563, 2570513, US patent documents No. 20110191013, 2017/0349003, etc.
  • an electric self-balancing vehicle (variants) is known (see Ukrainian patent No. 126426, published September 28, 2022).
  • the specified electric vehicle contains a movable frame-body consisting of two interconnected symmetrical triangular boxes, closed on both sides with covers, driving, driven and stabilizing gearless motor-wheels mounted on a movable frame-body, a body-wing installed with Using bearings on the axis of the movable frame-housing, there are two fasteners on the body-wing, on which two folding pedals are fixed, installed on both sides of the body-wing, in which there is a hole for blocking the movable frame-housing.
  • the vehicle also contains two handles for carrying and lifting, made in the form of recesses, and a folding handle with locking buttons.
  • the driving, driven and stabilizing motor-wheels are made identical, and each motor-wheel contains a rotor and a stator; the stator is made in the form of a set of plates with a winding, mounted on an axis attached to a movable frame-housing. Hall sensors are installed on the stator, and the rotor consists of a rim-disk, on the inner side of which neodymium magnets are fixed, and on the outer side - tires.
  • Each rim-disk is mounted on two bearings mounted on a corresponding axis mounted on a stator, which is mounted on a movable frame-housing.
  • the first battery sockets for charging batteries
  • the BSM board of the first battery the first controller
  • the gyro sensor of the first controller The first controller is connected to the first battery, charging sockets and the board.
  • a housing-box is attached to the wing body, in which the following are installed: the second controller, the second battery, the BSM board of the second batteries, vehicle power button, lidar, video camera, headlight, light laser, gyro sensor of the second controller, side turning lights, speakers, rear light.
  • the second controller is connected to the second battery, the second battery BSM board, charging sockets, vehicle power button, lidar, video camera, light laser, headlight, second controller gyro sensor, side cornering lights, speakers.
  • the basis of the invention is the task of creating an electric self-balancing vehicle that will provide:
  • the problem is solved by an electric self-balancing vehicle, a monowheel, containing a main frame, a movable frame, a driving motor wheel, on the main frame there are guide protrusions on which the batteries are mounted in the housing, with balancing BSM boards, using grooves, the batteries are fixed to the main frame and connected by a cable with a connector to the controller with a gyro sensor, the controller with a gyro sensor is electrically connected to the lidar with a video camera, a stabilizing gear motor is also mounted on the main frame, in addition, the vehicle is equipped with a power link, a power link with a gear drive and auxiliary links, with In this case, the power link and the power link with a gear transmission are fixed on both sides of the unicycle on the stator axis using a clamping element; at the ends of the power links, bearings are pressed in, which are seated on protrusions under the link bearings located on the main and movable frames, moreover
  • an electric self-balancing vehicle containing a driving and driven wheel motor and a stabilizing gear motor, mounted through the stator axes on a movable frame consisting of two symmetrical triangular frames interconnected by the main axis of the frames, which is included in the bearings of the movable frames attached to the main frame with the help of bearing pressure elements and designed to rotate, the movable frame, through the main axis of the frames, is attached to the main frame, on the main frame there is an arc with a gear transmission, with which the stabilization gear of the stabilizing gear motor is in contact, on the main frame two footrests are also fixed, installed on both sides, the driving and driven motor-wheels are made identical and include stator axes, which are fixed in the center of the stators, Hall sensors are located on the stators, in the center of the covers of the motor-wheels the bearings of the motor-wheels are pressed in from the outside, which are seated on the inside of the stator axle
  • the problem is solved by an electric self-balancing vehicle containing a driving and driven motor-wheels, which are fixed through the axes of the stators on a movable frame, on top of which an arc with a gear transmission is fixed,
  • the movable frame consists of two symmetrical triangular frames, interconnected by the main axis of the frames, which enters the bearings of the movable frame, attached to the main frame with using bearing pressure elements, and designed to rotate, on the main frame there is a stabilizing gear motor with a stabilization gear, which is in contact with the teeth of an arc with a gear transmission on the movable frame;
  • two footrests are also attached to the main frame, installed on both sides, driving and driven
  • the motor-wheels are made identical and include stator axes, which are fixed in the center of the stators, Hall sensors are located on the stators, in the center of the motor-wheel covers there are motor-wheel bearings pressed in with the outer side, which are seated with the inner side on
  • foot rests are installed on the main frame, and a folding handle for moving it and a removable seat for moving while sitting are attached to the upper part of the main frame, - the vehicle according to the SECOND or THIRD additionally contains a rubber track mounted on tires made with treads with teeth.
  • Fig.1 electric self-balancing vehicle unicycle with mechanical-electrically stabilized suspension in the middle suspension position
  • option 1 Fig.2 - main frame (parts of which it consists)
  • option 1 Fig. Z - movable frame (parts of which it consists)
  • option 1 Fig. 4 - unicycle vehicle (suspension travel shown)
  • option 1 Fig.
  • An electric self-balancing vehicle contains a main frame 1, a movable frame 2, a driving motor-wheel 3. On the main frame 1 there are guide protrusions 35 (Fig. 2), on which batteries are mounted in a housing 18 with balancing boards BSM 36 (Fig.2). On the body of each battery 18 there are grooves 34 for mounting the batteries 18 on the main frame 1.
  • the batteries in housing 18 with BSM 36 boards are clamped by clamps of the battery housing 33 to the main frame 1.
  • the batteries in housing 18 are connected through connectors to batteries 43 by a cable with connector 31 to a controller with a gyro sensor 12.
  • the controller with the gyro sensor 12 contains a power button 44 and a display 45.
  • the controller with the gyro sensor 12 is connected by wires to the side lights 14, to the high and low beam lights 13, to the lidar with video camera 11, to the cable 21 to the driving motor-wheel 3, to the speaker 51 for sound signals and a charging socket 50.
  • holes 38 are made in the main frame 1 with connectors for cable 41, for Hall sensors 42, which are located in the driving motor wheel 3, for the accelerometer 5, located on the power link with a groove for cable 4.
  • Speaker 51 for sound signals and charging socket 50 are also located on the main frame 1.
  • the power link with a groove for the cable 4 is secured on one side to the stator axis 23 using the power link clamping element 37 with bolts under the power link fastening element 40, and on the other hand through the link bearings 8, which are seated on the protrusions for the link bearings 32 located on basic! and movable 2 frames.
  • a power link with a gear transmission 46 is fixed in the same way, which is in contact with the stabilization gear 48, mounted on the axis of the rotor 49 of the stabilizing gear motor 47, mounted on the main frame 1.
  • the stabilization gear 48 rotating, engages the teeth of the power link with the gear 46 gear at the end, regulates lifting the unicycle suspension and gives the suspension additional lifting force.
  • the stabilizing gear motor 47 is connected to the movable frame 2 through the stator axis of the stabilizing gear motor 57 using a clamping element 37.
  • main frame 1 On the main frame 1 there is a mount with a hole for the footrests 39, into which a rod is inserted to fix the footrests 20 and connects the footrests with spikes 19 to the main frame 1.
  • the main frame 1 is also equipped with foot rests 17 for easy control of the unicycle.
  • a folding handle for movement 15 On top of the main frame 1 there is a folding handle for movement 15, which is attached to the main frame 1 through a rod for fixing the handle 16.
  • the upper part of the main frame 1 is made in the form of arched handles 53, by which the unicycle can be lifted for transfer.
  • a splash guard 22 is fixed to the movable frame 2.
  • link bearings 8 are pressed in.
  • the bearings of the movable frame 7 are attached to the movable frame 2 by the clamping element of the movable frame bearings 9 with the bolts of the clamping element 10.
  • the bearings of the movable frame 7 are mounted on the stator axis 23 and connect the movable frame 2 to the driving motor wheel 3.
  • the driving wheel motor 3 contains a rotor with neodymium magnets 25 and a stator 24 with a copper winding, on which Hall sensors 42 are located.
  • the covers of the driving motor wheel 27 are connected by bolts 29 to a rotor with neodymium magnets 25.
  • bearings 28 of the driving motor wheel 3 are pressed, which are mounted on the axis of the stator 23 and connect the rotor with neodymium magnets 25 to the stator 24 .
  • An electric self-balancing vehicle contains a main frame 1, a movable frame 2, on which the driving 3 and driven 55 motor-wheels are attached.
  • the movable frame 2 also houses a stabilizing gear motor 47 with a stabilization gear 48.
  • the movable frame 2 consists of two symmetrical triangular frames interconnected by the main axis of the frames 56, which is included in the bearings of the movable frame 7, which are attached to the main frame 1 using clamping bearing elements 9.
  • main frame 1 there is an arc with a gear transmission 58, which interacts with the stabilization gear 48 of the stabilizing gear motor 47.
  • a gear transmission 58 which interacts with the stabilization gear 48 of the stabilizing gear motor 47.
  • a BSM board (in this version the BSM board is not indicated in the drawing) battery 18, a power button 44, a lidar with a video camera I, a high and low beam lamp 13, side lights 14, a display 45 , on which the current parameters will be reflected, a speaker 51 for sound signals, a charging socket 50, which are connected by wires to a controller with a gyro sensor 12.
  • the controller with a gyro sensor 12 is connected through a cable 21, located on the movable frame 2, to the leading 3 and driven 55 motor -wheels, Hall sensors 42 and with an accelerometer 5 mounted on a movable frame 2
  • a removable seat 52 for the rider is attached to the rear handle 53.
  • Mudguard 22 is located behind the housing 54.
  • the driving 3 and driven 55 motor-wheels are made identical, and each motor-wheel contains a rotor with neodymium magnets 25 and a stator 24 with a copper winding.
  • the stator 24 is fixed to the axis of the stator 23, attached to the movable frame 2, using a clamping element 37.
  • Hall sensors 42 are installed on the stators 24 of the driving 3 and driven 55 motor-wheels, as well as on the stabilizing gear motor 47.
  • the covers of the driving motor-wheel 27 are connected by bolts 29 to the rotor with neodymium magnets 25.
  • the bearings 28 of the driving motor-wheel 3 are pressed in with the outer side, and with the inner side they are mounted on the stator axis 23 and connect the rotor with neodymium magnets 25 with stator 24.
  • Bolts for the covers and sidewalls of the rotor rim of the driving motor wheel 29 clamp the covers of the driving motor wheel 27 with the sidewalls of the rim 26 to the rotor with neodymium magnets 25.
  • the elements assembled in this way form a rim on which the tire with the chamber 30 is located.
  • the electric self-balancing vehicle according to the THIRD version is made similarly to the SECOND option and differs only in that the stabilizing gear motor 47 with the stabilization gear 48 is fixed on the main frame 1, and the arc with the gear transmission 58 is fixed on the movable frame 2.
  • the claimed vehicle according to the SECOND and THIRD options additionally contains a rubber track 59 mounted on tires 60, which are made with treads with teeth.
  • h - suspension travel h - suspension travel
  • x axis - turns and tilts the y-axis is the movement of the device and the tilt of the rider’s body forward and backward
  • the z-axis is the raising and lowering of the movable frame 2 with the motor wheel 3 (shock absorption).
  • the vehicle according to the FIRST option operates in the following order.
  • the rider presses the power button 44 (Fig. 1,2) and stands on two pegs with spikes 19 when the suspension is at the lowest point and, catching balance, tilts the body forward along the “y” axis.
  • the gyro sensor in controller 12 detects a signal when there is pressure on the pegs with spikes 19, controller 12 supplies current to the driving motor-wheel 3 and the unicycle begins to move, rolling under the rider, while the rotor with neodymium magnets 25 begins to rotate relative to the stator 24 and relative to itself and pushes stator 24 in the opposite direction of its rotation, since stator 24 with power links 4 and 46 are connected to the main frame 1, on which the controller with gyro sensor 12 is located, the main frame 1 rises parallel to the horizon relative to the movable frame 2.
  • the gyro sensor of the controller 12 monitors any changes in the inclination and the controller 12 supplies currents to rotate the driving motor wheel 3, controlling the rotation through the Hall sensors 42 located on the stator 24 so that it rolls under the center of gravity of the rider.
  • the main frame 1 rises with steps with spikes 19, power links with a cable groove 4 and a gear train 46, remaining in a horizontal position along the “y” axis with the help of auxiliary links 6, since they rotate parallel to the power links with a cable groove 4 and with a gear transmission 46, which are mounted on the axis of the stator 23, which, together with the stator 24, rotates in the opposite direction relative to the rotor with neodymium magnets 25 and with the help of a stabilizing gear motor 47, which, by rotating the stabilization gear 48, rotates the power link with the gear transmission 46 when interacting teeth, lifting the rider to the middle position of the suspension.
  • the main frame 1 with the pegs with spikes 19, on which the rider stands can be stabilized along the “z” axis when overcoming both raised road irregularities and potholes when moving along it.
  • Accelerometer 5 located on the plane of the power link with a groove for cable 4, records the angle of inclination and transmits data to the controller with gyro sensor 12, which calculates the lift of the unicycle suspension.
  • a lidar with a video camera 11 scans road irregularities and transmits data to a controller with a gyro sensor 12, which can change the height of the unicycle suspension in advance, giving the suspension additional lifting force, through the operation of a stabilizing gear motor 47, to the one when the rotor with neodymium magnets 25 pushes away stator 24 of the driving motor-wheel 3 by a magnetic field.
  • the controller with the gyro sensor 12 controls the change in the rigidity of the pressure on the pegs with spikes 19, since in different suspension positions the center of gravity is transferred from the point of contact.
  • the rider When riding a unicycle, you can make turns, the rider transfers the weight of his body to the leg in which he turns, while slightly tilting his body also in that direction of the turn along the “x” axis.
  • the driving motor-wheel 3 rises to the main frame 1, and on the hole it is removed, while the pegs with spikes 19 with the main frame 1 remain at the same level along the “g” axis (this creates stabilization of the rider when riding on an uneven surface).
  • the described design performs the function of an electronically controlled mechanical suspension, which is controlled by a controller with a gyro sensor 12, a lidar with a video camera 11, an accelerometer 5 mechanically through the rotation of the stator 24 with a power link with a groove for cable 4 using a gearbox, raising and lowering relative to the main frame 1 along axis "g" movable frame 2 with a driving motor wheel 3, stabilizing the main frame 1 with running boards with spikes 19 along the axis "g", horizontal position relative to the running boards with spikes 19 parallel to the axis "y”, curve from lidar data with the video camera 11 is mechanically smoothed onto the main frame 1 with pegs with spikes 19, on which the rider stands.
  • the controller with gyro sensor 12 detects changes in the inclination of the main frame 1 and turns on the regenerative braking mode and the side lights 14 signal braking.
  • an electric self-balancing vehicle unicycle can be made not with one stabilizing gear motor 47, but with two stabilizing gear motors 47 installed on different sides of the main frame 1.
  • power links 4 and 46 must have grooves under cable and gear and will differ from each other in mirror images.
  • an electric self-balancing vehicle with an electrical-mechanical unicycle suspension compared to self-balancing vehicles such as unicycles, hoverboards, is that when riding it, the main frame with pedals can be stabilized, on which the rider stands when the road is uneven along the axis “z”, which allows you to relieve stress on your knees and spine.
  • a scooter does not have a steering wheel, which makes riding more comfortable due to the fact that your hands are free and a technically unreliable unit that often breaks is removed.
  • the claimed unicycle with electrical-mechanical suspension retains compact dimensions, like unicycles, which is important when transported in the trunk of a car.
  • the proposed unicycle with an electrical-mechanical suspension can rise on a standard staircase either with the rider or by leading him by the folding handle next to him, and descend from the steps. Practically there is no need to lift it in front of obstacles on the way, without getting off or reducing speed, to move over them (curbs, steps, potholes in the roads, speed bumps, etc.), which significantly affects the convenience of its use, since the expected weight of a unicycle with an electric - mechanical suspension will be from 20 to 50 kilograms, depending on the configuration (motor wheel power and battery capacity).
  • a unicycle with an electrical-mechanical suspension can be used as a module with similar unicycles with an electrical-mechanical suspension or other wheels, for example, on the frame of a hoverboard, bicycle, motorcycle, wheelchairs, tricycles, cars, connecting through a mount on the main frame.
  • the claimed vehicle according to the SECOND and THIRD options works the same and is used in the following order.
  • the rider presses the power button 44 and stands on two steps with spikes 19, when the driving 3 and driven 55 motor-wheels are on the ground and, catching balance along the “x” axis, tilts the body forward along the “y” axis, the controller with the gyro sensor 12 fixes a signal when there is pressure on the steps with spikes 19 and supplies current to the driving 3 and driven 55 motor-wheels, which rotate with tires 60 and the vehicle begins to move, rolling under the rider.
  • the accelerometer 5 transmits the suspension position data to the controller with a gyro sensor 12.
  • the controller with a gyro sensor 12 processes the data received from the leader AND, in combination with data from the accelerometer 5, in which direction the rotor with neodymium magnets 25 of the stabilizing gear motor 47 must rotate the stabilization gear 48, which meshes in an arc with the gear 58 on the main frame 1 (in the vehicle version according to the FIRST option), or on the movable frame 2 (in the vehicle version according to the SECOND option) option) will raise or lower the suspension of the proposed vehicle.
  • Hall sensors 42 located on the leading 3 and driven 55 wheel motors and the stabilizing gear motor 47, control the rotation speed of the wheel motors 3 and 55, as well as the gear motor 47 stabilizing along the “z” axis.
  • the stabilizing gear motor 47 After driving a few meters, the stabilizing gear motor 47, on the movable frame 2 (in the vehicle version according to the FIRST option), or on the main frame 1 (in the vehicle version according to the SECOND option), rotating the rotor with neodymium magnets 25 through the gearbox (not shown in the drawing) ) rotates the stabilization gear 48, which is in contact with the teeth of the arc with the gear transmission 58 on the main frame 1 (in the version of the vehicle according to the FIRST option), or on the movable frame 2 (in the version of the vehicle according to the SECOND option) and the movable frame 2 begins to move ( rotation around the main axis.
  • the vehicle lifts the driving motor-wheel 3 and rides on the driven motor-wheel 55, which supplies current to the electromagnets (not shown in the drawing) on the stators 24 of the motor-wheels 3 and 55 so that the housing 54 with The cleated footrests 19 remained in a horizontal position along the “y” axis and stabilized
  • the controller with gyro sensor 12 detects the tilt of the vehicle and signals the turn to the side lights 14.
  • lidar with video camera 11 scans the distance to the ground in front of it, the video camera (located in lidar 11) corrects reflective surfaces (puddles after rain), the controller with gyro sensor 12 processes digital data and, based on the data, controls the operation of the stabilizing gear motor 47, rotating its rotor with neodymium magnets 25 in one direction or another, lowering the housing 54 along the z-axis, stabilizing it for a smooth ride over rough roads.
  • the driven motor-wheel 55 rises to the footpegs with spikes 19 located on the body 54, and on the pit it is removed, while the footpegs with spikes 19 with the body 54, the main frame 1 remain at the same level along the “z” axis (this creates stabilization rider when riding on uneven surfaces).
  • the vehicle rides on two motor wheels: a driving wheel 3 and a driven wheel 55, while the mechanical suspension operates with a minimum stroke h, absorbing small road irregularities.
  • driving 3 and driven 55 a large area of traction between the motor wheels and the road is created, which has a positive effect on direct road control.
  • driving 3 and driven 55 motor-wheels adapt to the inclination of the stairs and pull the vehicle up, and when leaving the stairs, down, creating a smooth movement that is not found in other vehicles.
  • this entire structure plays the role of an electronically controlled mechanical suspension, which is controlled mechanically by a controller with a gyro sensor 12, through the operation of the stabilizing gear motor 47 along the “g” axis, rotating the rotor with neodymium magnets 25 of the stabilizing gear motor 47 with the stabilization gear 48 when the teeth interact , which is in contact with the teeth of the arc with a gear transmission 58, moving along it, rotating the movable frame 2, while changing the distance to the ground, stabilizing the body 54 with the main frame 1 along the “g” axis and at the same time maintaining a horizontal position relative to the running boards with spikes 19 in parallel y-axis (holding the pedal horizon).
  • the controller with a gyro sensor 12 records changes in pressure on two pegs with spikes 19 and the regenerative braking mode is turned on and the side lights 14 signal braking. So that the vehicle can be driven next to you on the body 54, a folding handle 15 is located.
  • a removable seat 52 is attached to the arched handle 53.
  • the advantage of the proposed vehicle compared to known self-balancing vehicles, such as unicycles, hoverboards, is that when riding it, you can stabilize the main frame with pedals when the road is uneven along the “z” axis, which allows you to relieve the load on the knees and spine and along the “x” axis (when the driven motor-wheel 55 rotates without touching the ground) to avoid wobbling.
  • the vehicle In the event of “sales” or failure of the electronics, the vehicle will switch to two-wheel mode: the driving motor-wheel and the driven motor-wheel on the rubber track, which will avoid falling at speed, and you can also avoid falling on your back when the motor-wheel is sharply braked will jump off in a hole and may lose traction with the surface, for example, the road along which the claimed vehicle is moving.
  • the inventive vehicle switches to the mode of two wheels: a driving motor-wheel and a driven motor-wheel on a rubber track, while regenerative braking increases and the area of adhesion of the rubber track to the ground and the braking distance will be significantly reduced.
  • the magnetic resistance of two motor wheels during regenerative braking is greater than that of a unicycle, and the braking distance will be reduced.
  • Driving on off-road and sand will be much easier.
  • the claimed vehicle has compact dimensions, like a unicycle, which is important when transported in the trunk of a car.
  • the claimed vehicle can climb on a standard ladder either with a rider or by leading a folding handle next to it, as well as descend from them. There is practically no need to lift it in front of obstacles on the way, without getting off or reducing speed, to move (curbs, stairs, potholes in the roads, speed bumps, etc.), which significantly affects the ease of use, since the expected weight of the proposed vehicle will be from 20 to 50 kilograms depending on the configuration (power of the motor wheels and battery capacity). Riding such a vehicle will be much safer and more comfortable.
  • the inventive vehicle can be used as a module with similar mono-tracked scooters or other wheels, for example, on the frame of a hoverboard, bicycle, motorcycle, wheelchair, tricycle, car, connecting through mounts on the main frame.
  • the proposed electric self-balancing vehicle can be manufactured at enterprises that specialize in the production of similar electric vehicles: hoverboards, unicycles, etc.
  • the Applicant prepared drawings and manufactured a prototype of the FIRST, SECOND and THIRD versions of an electric self-balancing vehicle.

Abstract

Изобретение ооттннооссииттссяя к ооббллаассттии транспорта, в частности к самобалансирующемуся электрическому транспортному средству, которым водитель управляет стоя или сидя. Предлагаемое транспортное средство выполнено в 3-х вариантах. Транспортное средство ппоо ПЕРВОМУ ввааррииааннттуу представляет собой моноколесо с электромеханической подвеской с быстросъемными аккумуляторами. Транспортное средство по ВТОРОМУ варианту отличается от первого варианта тем, что в нем два мотор-колеса на подвижной раме, а ход подвески изменяется редукторным мотором, который, находясь на подвижной раме, вращает ее относительно основной рамы с дугой с зубчатой передачей и переводит транспортное средство на езду на одном колесе, а контролер с гиродатчиком управляют балансом. На два мотор-колеса можно одевать резиновую гусеницу для большей проходимости транспортного средства. Транспортное средство по ТРЕТЬЕМУ варианту отличается от второго варианта тем, что редукторный мотор расположен на основной раме, а дуга с зубчатой передачей - на подвижной. Так же, как и во втором варианте, на два мотор-колеса можно одевать резиновую гусеницу. Заявляемое транспортное средство обеспечивает: обеспечивает: простоту использования и настроек, повышение эффективности, уменьшение нагрузки на колени и спину райдера, повышение безопасности райдера при движении.

Description

Электрическое самобалансирующееся транспортное средство (варианты) ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области транспорта, в частности к самобалансирующемуся электрическому транспортному средству, которым водитель управляет стоя или сидя.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно электрическое двухколесное самобалансирующееся транспортное средство серии Segway (гироскутер). Два колеса транспортного средства Segway расположены соосно. Транспортное средство Segway автоматически балансируется при изменении положения корпуса пользователя. Для этой цели используется система индикаторной стабилизации: сигналы с гироскопических и жидкостных датчиков наклона поступают на микропроцессоры, производящие электрические сигналы, влияющие на двигатели и управляющие их движениями. Каждое колесо транспортного средства Segway приводится во вращение своим электродвигателем, реагирующим на изменения равновесия машины. При наклоне тела пользователя вперед транспортное средство начинает катиться вперед, при увеличении угла наклона тела пользователя скорость гироскутера увеличивается. При отклонении корпуса назад самокат замедляет движение, останавливается или катится задним ходом. Управление в первой модели происходит с помощью поворотной рукоятки, в новых моделях - качание колонки влево-вправо.
Транспортное средство Segway развивает скорость около 50 км/ч и имеет свою массу около 40 кг (без батареи), его ширина 60 см, а допустимая нагрузка - 140 кг. Аккумулятор обеспечивает пробег до 39 км. В зависимости от модели эти показатели могут изменяться. Специально для оснащения ими транспортного средства Segway разработаны компактные, но достаточно мощные (2 л.с.) электродвигатели. Каждый из них через редуктор связан со своим колесом. Самокат может двигаться не только по асфальту, но и по грунту (см. ru.wikipedia.org/wiki/сегвей). В Интернете, научно-технической и патентной литературе описаны многие конструкции различных моделей моноколес. Как правило, корпус моноколеса состоит из двух частей, сделанных из крепкого пластика. На некоторых моделях по бокам бывают наклеенные резиновые или пластмассовые накладки, обеспечивающие дополнительную защиту от повреждений. На верхней части расположена ручка, которая необходима для переноски моноколеса. Чуть ниже прокладок крепятся педали, изготовленные из высокопрочного металла. Для того, чтобы подошва не скользила, верхняя часть подножек делается резиновой. Сверху или сзади размещается отверстие для зарядного устройства. Чтобы избежать попадания внутрь грязи и пыли, отверстие закрывается специальной защитной заглушкой. Очень часто производитель оснащает моноколесо подсветкой, которая может освещать дорогу при езде или выступать как декоративное украшение.
Корпус выполняется из прочного пластика, который устойчив к ударам и способен защитить внутреннюю часть от повреждений и покрыт краской, в оригинальных вариантах используется покрытие, которое устойчиво к царапинам.
Внизу моноколеса расположены подножки, разкладывающиеся в начале движения. В отдельных моделях педали имеют магнитную фиксацию, обеспечивающую автоматическое прижатие подножки к корпусу при подъеме.
Вверху устройства находится ручка, которая обеспечивает удобную переноску колеса. Рядом (под ней у некоторых моделей) находятся кнопка включения, разъем для подключения к сети и индикация зарядки.
Движется моноколесо за счет мотора, а правильное положение в пространстве обеспечивает гироскоп, датчики улавливают изменение положения тела и передают команду электромотору снизить или увеличить скорость. Для определения направления движения гироскоп сначала устанавливает положение устройства, после чего отправляется сигнал передачи энергии с батареи и на катушку, образующую магнитное поле. При наклоне тела вперед или назад полярность изменяется, что влечет за собой включение заднего (рекуперативного торможения) или переднего хода. При поворотах водитель управляет сам, немного наклоняя колесо в нужную сторону (см. www.boonget.ru Как устроено моноколесо?...»
Известно самобалансирующееся электрическое транспортное средство, представляющее одиночное колесо, вращающееся вокруг рамы. Рама включает направляющие колеса, прикрепленные к концам соответствующих опорных элементов направляющих колес.
Два направляющих колеса каждой пары части одной оси расположены на противоположных сторонах опорного элемента. На внутреннем ободе колеса имеется слегка выдавленное ребро, входящее в зазор между двумя направляющими колесами в каждой паре. Таким образом, направляющие колеса находятся в контакте с внутренним ободом колеса, где вращаются вместе с колесом и удерживают его на месте посредством выступа.
На раме установлен двигатель, непосредственно передающий движение ведущему колесу, которое соединено с рамой и расположено в нижней точке вдоль внутреннего обода колеса. Ведущее колесо состоит из широкого ролика с канавкой в центре, в которую входит выступ. За счет контакта с колесом ведущее колесо передает вращающий момент от двигателя на колесо. Поскольку эта система привода работает за счет трения, ведущее колесо и внутренний обод колеса прижаты друг к другу с достаточной силой, чтобы предотвратить проскальзывание. Когда ведущее колесо находится непосредственно под платформами для ног вес пользователя обеспечивает необходимую силу.
Одним из вариантов описанной выше системы привода без гидравлики является зубчатая передача вместо трения; ведущее колесо заменено шестерней. Кожух охватывает часть или большую часть устройства. Две платформы для ног соединены с кожухом по одной стороне колеса. Пользователь стоит одной ногой на каждой платформе и смотрит по направлению движения колеса. Система гироскопа связана с двигателем; он определяет наклон рамы вперед и назад к земле и, соответственно, регулирует двигатель, чтобы рама оставалась в вертикальном положении. Это обеспечивает средство управления ускорением и замедлением транспортного средства путем наклона вперед или назад, а также позволяет транспортному средству самостоятельно регулировать свое равновесие в продольной плоскости. Кроме крепления к кожуху, платформы для ног также соединены со скользящим компонентом, который в этом варианте осуществления сформирован в виде выдавленного полого прямоугольника, способного скользить, по существу, по вертикальной траектории. Пружина (или пружины) прикреплена к некоторой части рамы и к скользящему элементу. Две батареи, питающие двигатель, жестко прикреплены к корпусу. Кожух, платформы для но, скользящий компонент и батареи могут перемещаться вертикально вместе как единое целое относительно рамы, колеса и всех связанных конструкций, в то время как пружина смещает всю конструкцию в определенное нейтральное положение. В верхней части кожуха предусмотрено пространство, чтобы колесо могло подниматься вверх (см. Patent Application Publication US 2011/0220927, Al).
Известно также моноколесо (см. патент US 8807250, дата публикации 19.08.2014), состоящее из колесной части, подножек, гироскопического датчика, аккумулятора, двигателя и корпуса. Колесная часть включает в себя раму, две подножки, гироскопический датчик, аккумулятор, двигатель, два направляющих колеса и одно ведущее колесо, обод и шину. Рама выполнена в виде трехлучевой звезды, на концах двух лучей рамы закреплены по одному направляющему колесу, а на конце третьего луча - ведущее колесо, соединенное с двигателем. При этом один луч (вертикальный) рамы выполнен как направляющая, вдоль которой перемещается отрезок трубы прямоугольного профиля, соединенный с направляющей посредством пружины и на котором закреплены подножки. Направляющая - отрезок трубы прямоугольного профиля и пружина вместе выполняют роль амортизатора для подножек. На раме также закреплены гироскопический датчик, аккумулятор, двигатель. Рама и закрепленные на ней элементы не вращаются по оси моноколеса. Вращение на обод с шиной передается от двигателя через ведущее колесо за счет трения, направляющие колеса обеспечивают определенное положение (вдоль оси моноколеса) обода с шиной относительно рамы.
Наиболее распространены моноколеса, в которых вращение на обод с шиной передается за счет взаимодействия постоянных магнитов на обод и электромагнитов на неподвижной (оси) части моноколеса. Принципиальное устройство таких моноколес известно из уровня техники (например, https://sunwheel.ru/info/infol.html, дата обращения 21.11.2017). Например, известно моноколесо (https://www.po mech.ru/gadgets/257992-razbiraem- monokoleso-airwheel-kak-eto-rabotaet/). Колесная часть состоит из неподвижной оси, на которой закреплен статор с электромагнитами, расположенный внутри обода с постоянными магнитами и шиной, на оси также с помощью подшипников размещены крышки и кронштейны подножки. Корпус также закреплен на оси.
Известны также конструкции моноколес, описанные, например, в патентах Российской Федерации №№ 2691563, 2570513, патентных документах США №№ 20110191013, 2017/0349003 и др.
Перечисленным конструкциям моноколес присущи следующие недостатки.
1. При торможении, если гироскутер или моноколесо подпрыгнет на трамплине и потеряется сцепление с дорогой, произойдет падение на спину, что может привести к травме спины и локтей, а также можно удариться затылком.
2. У большинства моделей моноколес отсутствует подвеска (на всех моделях гироскутеров ее нет) и райдеру приходится на согнутых в коленях ногах отрабатывать все неровности дороги, при этом идет нагрузка на колени и на спину, а при пропущенном «лежачем полицейском» или яме на дороге (особенно после дождя, где их скрывают лужи) райдер может в результате удара слететь с педалей и упасть.
3. При наличии бордюров или лестниц приходится останавливаться и поднимать или спускать моноколесо или гироскутер, что создает неудобство в эксплуатации, а также дополнительную нагрузку на спину. 4. В моделях с амортизаторами моноколеса необходимо следить за давлением воздуха в камерах амортизатора.
5. Вышеперечисленные конструкции моноколес содержат амортизатор, что усложняет их.
Кроме того, известно электрическое самобалансирующееся транспортное средство (варианты) (см. патент Украины № 126426, опубликован 28.09. 2022 г.). Указанное электрическое транспортное средство содержит подвижную раму-корпус, состоящую из двух, соединенных между собой симметричных треугольных коробов, закрытую с обеих сторон крышками, ведущее, ведомое и стабилизирующее безредукторные мотор-колеса, закрепленные на подвижной раме-корпусе, корпус-крыло, установленное с помощью подшипников на оси подвижной рамы-корпуса, на корпусе-крыле расположены два крепления, на которых закреплены две раскладывающиеся педали, установленные с обеих сторон корпуса-крыла, в котором выполнено отверстие для блокировки подвижной рамы-корпуса. Транспортное средство также содержит две ручки для переноски и подъема, выполненные в виде выемок, раскладную ручку с кнопками фиксации. Ведущее, ведомое и стабилизирующее мотор-колеса выполнены идентичными, причем каждое мотор-колесо содержит ротор и статор, статор выполнен в виде набора пластин с обмоткой, закрепленных на оси, прикрепленной к подвижной раме-корпусу. На статоре установлены датчики Холла, а ротор состоит из обода-диска, на внутренней стороне которого закреплены неодимовые магниты, а на внешней стороне - шины. Каждый обод- диск закреплен на двух подшипниках, установленных на соответствующей оси, закрепленной на статоре, который закреплен на подвижной раме-корпусе. В каждом треугольном коробе подвижной рамы- корпуса установлены: первый аккумулятор, гнезда для зарядки аккумуляторов, плата BSM первого аккумулятора, первый контроллер, гиро датчик первого контроллера. Первый контроллер соединен с первым аккумулятором, гнездами для зарядки и платой. На корпусе-крыле закреплен корпус-короб, в котором установлены: второй контроллер, второй аккумулятор, плата BSM второго аккумулятора, кнопка включения транспортного средства, лидар, видеокамера, фара, световой лазер, гиродатчик второго контроллера, боковые поворотные фонари, динамики, задний фонарь. Второй контроллер соединен со вторым аккумулятором, платой BSM второго аккумулятора, гнездами для зарядки, кнопкой включения транспортного средства, лидаром, видеокамерой, световым лазером, фарой, гиродатчиком второго контроллера, боковыми поворотными фонарями, динамиками.
Несмотря на то, что транспортное средство, описанное в патенте Украины №126426 и заявляемое транспортное средство имеют определенное количество общих признаков, ПРИНЦИПИАЛЬНО эти два технических решения отличаются друг от друга, поскольку транспортное средство, описанное в патенте Украины № 126426, содержит ТРИ мотор-колеса (ведущее, ведомое и стабилизирующее), а заявляемое транспортное средство содержит одно мотор- колесо и критика указанного транспортного средства будет не корректной.
В связи с указанным, заявитель считает, что ни одно из известных ему технических решений аналогичного назначения не может быть выбрано в качестве прототипа.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В основу изобретения поставлена задача создать электрическое самобалансирующееся транспортное средство, которое обеспечит:
- простоту использования и настроек, поскольку не придется закачивать камеры амортизатора и следить за давлением в них, повышение эффективности самобалансирующегося электрического транспортного средства,
- уменьшение нагрузки на колени и спину райдера,
- повышение безопасности райдера при движении на электрическом самобалансирующемся транспортном средстве, упрощение управлением электрическим самобалансирующимся транспортным средством и перемещением его, например, по лестнице, в местах, где не затрудняется использование электрических самобалансирующихся транспортных средств, таких как моноколеса без подвески, гироскутеры.
Поставленная задача решена группой изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом, а именно, тремя вариантами электрического самобалансирующегося транспортного средства.
В ПЕРВОМ варианте поставленная задача решена электрическим самобалансирующимся транспортным средством моноколесом, содержащим основную раму, подвижную раму, ведущее мотор-колесо, на основной раме выполнены направляющие выступы, на которые посажены аккумуляторы в корпусе, с балансирующими платами BSM, с помощью бороздок, аккумуляторы закреплены на основной раме и соединены кабелем с разъемом с контроллером с гиродатчиком, контроллер с гиродатчиком соединен электрически с лидаром с видеокамерой, на основной раме также закреплен стабилизирующий редукторный мотор, кроме того, транспортное средство снабжено силовым линком, силовым линком с зубчатой передачей и вспомогательными линками, при этом, силовой линк и силовой линк с зубчатой передачей закреплены с двух сторон моноколеса на оси статора с помощью прижимного элемента, на концах силовых линков впрессованы подшипники, которые посажены на выступы под подшипники линков, находящиеся на основной и подвижной рамах, причем, силовой линк с зубчатой передачей установлен таким образом, что соприкасается с шестерней стабилизации, закрепленной на оси ротора стабилизирующего редукторного мотора, установленного на основной раме, основная и подвижная рамы соединены между собой с помощью вспомогательных линков, подвижная рама соединена с ведущим мотор-колесом с помощью подшипников, установленных на оси статора, в ведущем мотор-колесе и стабилизирующем редукторном моторе расположены датчики Холла, а на силовом линке закреплен акселерометр, ведущее мотор-колесо содержит ось статора, которая закреплена в центре статора, на статоре расположены датчики Холла, по центру крышек мотор- колеса впрессованы внешней стороной подшипники мотор-колеса, которые внутренней стороной посажены на оси статора мотор-колеса, крышки мотор- колеса с боковинами ободов прижаты к ротору с неодимовыми магнитами и образуют обод, на котором расположена покрышка с камерой 30.
Во ВТОРОМ варианте поставленная задача решена электрическим самобалансирующимся транспортным средством, содержащим ведущее и ведомое мотор-колеса и стабилизирующий редукторный мотор, закрепленные через оси статоров на подвижной раме, состоящей из двух симметричных треугольных рам, соединенных между собой основной осью рам, которая входит в подшипники подвижной рамы прикреплённые к основной раме с помощью прижимных элементов подшипников и выполненную с возможностью вращаться, подвижная рама, через основную ось рам, присоединена к основной раме, на основной раме расположена дуга с зубчатой передачей, с которой соприкасается шестерня стабилизации стабилизирующего редукторного мотора, на основной раме также закреплены две подножки, установленные с обеих ее сторон, ведущее и ведомое мотор-колеса выполнены идентичными и включают оси статоров, которые закреплены в центре статоров, на статорах расположены датчики Холла, по центру крышек мотор-колес впрессованы внешней стороной подшипники мотор-колес, которые внутренней стороной посажены на оси статоров, крышки мотор-колес с боковинами ободов прижаты к роторам с неодимовыми магнитами и образуют обод, на котором расположена покрышка с камерой, под корпусом расположены аккумуляторы с платами BSM, аккумуляторы соединены кабелем с разъемом с контроллером с гиродатчиком, который соединен электрически с лидаром с видеокамерой, с габаритными фонарями, с фонарем дальнего и ближнего света, с дисплеем, с кнопкой включения, с гнездом зарядки, с динамиком, которые расположены на основной раме, а также с ведущим мотор-колесом, с ведомым мотор-колесом и их датчиками Холла, со стабилизирующим редукторным мотором и его датчиками Холла, с акселерометром, которые расположены на подвижной раме.
В ТРЕТЬЕМ варианте поставленная задача решена электрическим самобалансирующимся транспортным средством, содержащим ведущее и ведомое мотор-колеса, которые закреплены через оси статоров на подвижной раме, сверху которой закреплена дуга с зубчатой передачей, подвижная рама состоит из двух симметричных треугольных рам, соединенных между собой основной осью рам, которая входит в подшипники подвижной рамы, прикрепленные к основной раме с помощью прижимных элементов подшипников, и выполненную с возможностью вращаться, на основной раме расположен стабилизирующий редукторный мотор с шестерней стабилизации, которая соприкасается зубьями с дугой с зубчатой передачей на подвижной раме, на основной раме также закреплены две подножки установленные с обеих ее сторон, ведущее и ведомое мотор-колеса выполнены идентичными и включают оси статоров, которые закреплены в центре статоров, на статорах расположены датчики Холла, по центру крышек мотор-колес впрессованные внешней стороной подшипники мотор-колес, которые посажены внутренней стороной на оси статоров, крышки мотор-колес с боковинами ободов прижаты к роторам с неодимовыми магнитами и образуют обод, на котором расположена покрышка с камерой, под корпусом расположены аккумуляторы, с платами BSM, аккумуляторы соединены кабелем с разъемом с контроллером с гиродатчиком, который соединен электрически с лидаром с видеокамерой, с габаритными фонарями, с фонарем дальнего и ближнего света, с дисплеем, с кнопкой включения, с гнездом зарядки, с динамиком, со стабилизирующим редукторным мотором и его датчиками Холла, которые расположены на основной раме, а также с ведущим мотор-колесом, с ведомым мотор-колесом и их датчиками Холла, с акселерометром, которые расположены на подвижной раме.
Кроме того,
- в транспортном средстве по ПЕРВОМУ или ВТОРОМУ или ТРЕТЬЕМУ вариантам на основной раме установлены упоры для ног, а к верхней части основной рамы присоединена раскладная ручка для его передвижения и съемное сидение для передвижения сидя, - транспортное средство по ВТОРОМУ или ТРЕТЬЕМУ дополнительно содержит резиновую гусеницу, установленную на покрышки, выполненные с протекторами с зубьями.
Заявляемое изобретение объясняется чертежами, где: фиг.1 - электрическое самобалансирующееся транспортное средство моноколесо с механически-электрической стабилизированной подвеской в среднем положении подвески, вариант 1 , фиг.2 - основная рама (детали, из которых она состоит), вариант 1, фиг.З - подвижная рама (детали, из которых она состоит), вариант 1 , фиг.4 - транспортное средство моноколесо (показан ход подвески), вариант 1, фиг.5 - мотор-колесо (детали, из которых оно состоит), вариант 1 , фиг.6 - транспортное средство без резиновой гусеницы в раскрытом виде в верхнем положении подвески, вариант 2, фиг.7 - транспортное средство без резиновой гусеницы в закрытом виде в в нижнем положении подвески, вариант 2, фиг.8 - транспортное средство без резиновой гусеницы в нижнем положении подвески, вариант 3, фиг.9 - транспортное средство без резиновой гусеницы в верхнем положении подвески, вариант 3, фиг.10 - транспортное средство в раскрытом виде с резиновой гусеницей в верхнем положении подвески, вариант 2, фиг.11 - транспортное средство в закрытом виде с резиновой гусеницей, вариант 2, фиг.12 - транспортное средство с резиновой гусеницей в нижнем положении подвески, вариант 3, фиг.13 - транспортное средство с резиновой гусеницей в верхнем положении подвески, вариант 3.
ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ Электрическое самобалансирующееся транспортное средство, по ПЕРВОМУ варианту, содержит основную раму 1 , подвижную раму 2, ведущее мотор-колесо 3. На основной раме 1 выполнены направляющие выступы 35 (фиг.2), на которые посажены аккумуляторов в корпусе 18 с балансирующими платами BSM 36 (фиг.2). На корпусе каждого аккумулятора 18 выполнены бороздки 34 для посадки аккумуляторов 18 на основную раму 1.
Аккумуляторы в корпусе 18 с платами BSM 36 зажимаются прижимами аккумуляторного корпуса 33 к основной раме 1. Аккумуляторы в корпусе 18 через разъемы на аккумуляторы 43 соединены кабелем с разъемом 31 с контроллером с гиро датчиком 12.
В контроллере с гиродатчиком 12 расположены кнопка включения 44, дисплей 45. Контроллер с гиродатчиком 12 соединен проводами с габаритными фонарями 14, с фонарем дальнего и ближнего света 13, с лидаром с видеокамерой 11, с кабелем 21 на ведущее мотор-колесо 3, с динамиком 51 для звуковых сигналов и гнездом для зарядки 50. Для кабеля 21 на ведущее мотор- колесо 21 в основной раме 1 выполнены отверстия 38 с разъемами на кабель 41, на датчики Холла 42, которые расположены в ведущем мотор-колесе 3, на акселерометр 5, находящимся на силовом линке с бороздой под кабель 4. Динамик 51 для звуковых сигналов и гнездо для зарядки 50 также расположены на основной раме 1.
Силовой линк с бороздой под кабель 4 закреплен с одной стороны на оси статора 23 с помощью прижимного элемента силового линка 37 болтами под элемент крепления силового линка 40, а с другой стороны через подшипники линков 8, которые посажены на выступы под подшипники линков 32, находящиеся на основной! и подвижной 2 рамах.
С другой стороны моноколеса, таким же образом закреплен силовой линк с зубчатой передачей 46, который соприкасается с шестерней стабилизации 48, закрепленной на оси ротора 49 стабилизирующего редукторного мотора 47, закрепленного на основной раме 1. Шестерня стабилизации 48, вращаясь зацепляет зубья силового линка с зубчатой передачей 46 на конце, регулирует подъем подвески моноколеса и придает подвеске дополнительную подъемную силу. Стабилизирующий редукторный мотор 47 соединен с подвижной рамой 2 через ось статора стабилизирующего редукторного мотора 57 с помощью прижимного элемента 37.
На основной раме 1 имеется крепление с отверстием под подножки 39, в которое вставляется стержень для фиксации подножек 20 и соединяет подножки с шипами 19 с основной рамой 1. На основной раме 1 также закреплены упоры для ног 17 для удобства управления моноколесом. Сверху основной рамы 1 расположена раскладная ручка для передвижения 15, которая крепится к основной раме 1 через стержень для фиксации ручки 16. Верхняя часть основной рамы 1 выполнена в виде дугообразных ручек 53, за которые моноколесо можно подымать для переноса.
На подвижной раме 2 закреплен брызговик 22. Во вспомогательных линках 6, на их концах, впрессованы подшипники линков 8. Вспомогательные линки 6 через подшипники линков 8 соединяют подвижную раму 2 с основной рамой 1 через выступы под подшипники линков 32.
К подвижной раме 2 прикреплены подшипники подвижной рамы 7 прижимным элементом подшипников подвижной рамы 9 болтами прижимного элемента 10. Подшипники подвижной рамы 7 насажены на ось статора 23 и соединяют подвижную раму 2 с ведущим мотор-колесом 3.
Ведущее мотор-колесо 3 содержит ротор с неодимовыми магнитами 25 и статор 24 с медной обмоткой, на котором расположены датчики Холла 42.
Крышки ведущего мотор-колеса 27 соединены болтами 29 с ротором с неодимовыми магнитами 25. В центре крышек 27 ведущего мотор-колеса 3 впрессованы подшипники 28 ведущего мотор-колеса 3, которые насажены на ось статора 23 и соединяют ротор с неодимовыми магнитами 25 со статором 24.
Болты для крышек и боковин обода ротора ведущего мотор-колеса 29 зажимают крышки ведущего мотор-колеса 27 с боковинами обода 26 к ротору с неодимовыми магнитами 25. Собранные таким образом элементы образуют обод, на котором расположена покрышка с камерой 30. Электрическое самобалансирующееся транспортное средство, по ВТОРОМУ варианту, содержит основную раму 1, подвижную раму 2, на которой закреплены ведущее 3 и ведомое 55 мотор-колеса. На подвижной раме 2 также размещен стабилизирующий редукторный мотор 47 с шестерней стабилизации 48. Подвижная рама 2 состоит из двух симметричных треугольных рам, соединенных между собой основной осью рам 56, которая входит в подшипники подвижной рамы 7, которые прикреплены к основной раме 1 с помощью прижимных элементов подшипников 9.
На основной раме 1 расположена дуга с зубчатой передачей 58, которая взаимодействует с шестерней стабилизации 48 стабилизирующего редукторного мотора 47. При вращении ротора с неодимовыми магнитами 25 стабилизирующего редукторного мотора 47 и шестерни стабилизации 48 стабилизирующего редукторного мотора 47 поворачивается подвижная рама 2, приподнимая и опуская основную раму 1.
На основной раме 1 под корпусом 54 расположены съёмный аккумулятор 18, плата BSM (в данном варианте на чертеже плата BSM не указана) аккумулятора 18, кнопка включения 44, лидар с видеокамерой И, фонарь дальнего и ближнего света 13, габаритные фонари 14, дисплей 45, на котором будут отражаться текущие параметры, динамик 51 для звуковых сигналов, гнездо для зарядки 50, которые соединены проводами с контроллером с гиродатчиком 12. Контроллер с гиродатчиком 12 посредством кабеля 21, расположенного на подвижной раме 2, соединен с ведущим 3 и ведомым 55 мотор-колесами, датчиками Холла 42 и с акселерометром 5, закрепленным на подвижной раме 2
Транспортное средство на основной раме 1, в верхней её части, спереди и сзади, содержит дугообразные ручки 53 для его переноски и подъема. На задней ручке 53 закреплено съемное сиденье 52 для райдера. Сверху основной рамы 1 расположена раскладная ручка для передвижения 15, которая крепится к основной раме 1 через стержень для фиксации ручки 16. С разных сторон основной рамы 1 закреплены упоры для ног 17, помогающие райдеру в управлении транспортным средством, а ниже имеется крепление с отверстием под подножки 39, в которое вставляется стержень для фиксации подножек 20 и соединяет с основной рамой 1 подножки с шипами 19, на которые встает райдер. Брызговик 22 расположен сзади корпуса 54.
Ведущее 3 и ведомое 55 мотор-колёса выполнены идентичными, причем каждое мотор-колесо содержит ротор с неодимовыми магнитами 25 и статор 24 с медной обмоткой. Статор 24 закреплен на оси статора 23, прикрепленной к подвижной раме 2, с помощью прижимного элемента 37.
На статорах 24 ведущего 3 и ведомого 55 мотор-колес, а также на стабилизирующем редукторном моторе 47 установлены датчики Холла 42.
Крышки ведущего мотор-колеса 27 соединены болтами 29 с ротором с неодимовыми магнитами 25. В центре крышек 27 ведущего мотор-колеса 3 впрессованы подшипники 28 ведущего мотор-колеса 3 внешней стороной, а внутренней насажены на ось статора 23 и соединяют ротор с неодимовыми магнитами 25 со статором 24.
Болты для крышек и боковин обода ротора ведущего мотор-колеса 29 зажимают крышки ведущего мотор-колеса 27 с боковинами обода 26 к ротору с неодимовыми магнитами 25. Собранные таким образом элементы образуют обод, на котором расположена покрышка с камерой 30.
Электрическое самобалансирующееся транспортное средство по ТРЕТЬЕМУ выполнено аналогично ВТОРОМУ варианту и отличается только тем, что стабилизирующий редукторный мотор 47 с шестерней стабилизации 48 закреплен на основной раме 1, а дуга с зубчатой передачей 58 закреплена на подвижной раме 2.
Кроме того, заявляемое транспортное средство по ВТОРОМУ и ТРЕТЬЕМУ вариантам дополнительно содержит резиновую гусеницу 59, установленную на покрышки 60, которые выполнены с протекторами с зубьями.
Для иллюстрации работы устройства на чертежах показаны следующие символы: h - ход подвески, ось х - повороты и наклоны, ось у - движение устройства и наклоны тела райдера вперед и назад, ось z - поднятие и опускание подвижной рамы 2 с мотор-колесом 3 (амортизация).
Транспортное средство по ПЕРВОМУ варианту работает в следующем порядке.
Райдер нажимает кнопку включения 44 (фиг. 1,2) и становится на две подножки с шипами 19, когда подвеска находится в нижней точке и, ловя равновесие, наклоняет тело вперед по оси «у». Гиро датчик в контроллере 12 фиксирует сигнал при давлении на подножки с шипами 19, контроллер 12 подает ток на ведущее мотор-колесо 3 и моноколесо начинает движение, подкатываясь под райдера, при этом, ротор с неодимовыми магнитами 25 начинает вращение относительно статора 24 и относительно себя и толкает статор 24 в противоположном направлении своего вращения, поскольку статор 24 с силовыми линками 4 и 46 связаны с основной рамой 1, на которой находится контроллер с гиродатчиком 12, основная рама 1 поднимается параллельно горизонту относительно подвижной рамы 2.
Гиро датчик контроллера 12 контролирует какие-либо изменения наклона и контроллер 12 подает токи на вращение ведущего мотор-колеса 3, контролируя вращение через датчики Холла 42, находящиеся на статоре 24, чтобы оно подкатывалось под центр тяжести райдера.
Основная рама 1 поднимается с подножками с шипами 19, силовыми линками с бороздкой под кабель 4 и с зубчатой передачей 46, оставаясь в горизонтальном положении по оси «у» с помощью вспомогательных линков 6, поскольку они вращаются параллельно силовым линкам с бороздкой под кабель 4 и с зубчатой передачей 46, которые закреплены на оси статора 23 , которая вместе статором 24 вращаясь в противоположном направлении относительно ротору с неодимовыми магнитами 25 и с помощью стабилизирующего редукторного мотора 47, который, вращая шестерню стабилизации 48, вращает силовой линк с зубчатой передачей 46 при взаимодействии зубцов, поднимая райдера к среднему положению подвески. При таком положении подвески основная рама 1 с подножками с шипами 19, на которых стоит райдер, может стабилизироваться по оси "z" при преодолении как приподнятых неровностей дороги, так и ямок при движении по ней. Акселерометр 5, находящийся на плоскости силового линка с бороздкой под кабель 4, фиксирует угол наклона и передает данные на контроллер с гиро датчиком 12, который вычисляет подъем подвески моноколеса.
При движении лидар с видеокамерой 11 сканирует неровности дороги и передает данные на контроллер с гиро датчиком 12, который может заранее изменять высоту подвески моноколеса, придавая подвеске дополнительную подъемную силу, через работу стабилизирующего редукторного мотора 47, к той, когда ротор с неодимовыми магнитами 25 отталкивает статор 24 ведущего мотор-колеса 3 магнитным полем. При ускорении движения контроллер с гиродатчиком 12 контролирует изменением жесткости давления на подножки с шипами 19, поскольку в различных положениях подвески центр тяжести переносится от точки соприкосновения. При движении на моноколесе можно совершать повороты, райдер при этом переносит вес своего тела на ту ногу, в какую сторону поворачивает, при этом немного наклоняя тело также в ту сторону поворота по оси «х». На бугорке ведущее мотор-колесо 3 поднимается к основной раме 1, а на ямке удаляется, при этом подножки с шипами 19 с основной рамой 1 остаются на одном уровне по оси «г» (так создается стабилизация райдера при езде по неровной поверхности). При работе описанная конструкция выполняет функцию контролируемой электроникой механической подвески, которая контролируется контроллером с гиродатчиком 12, лидаром с видеокамерой 11, акселерометром 5 механически через вращение статора 24 с силовым линком с бороздкой под кабель 4 с помощью редуктора, поднимая и опуская относительно основной рамы 1 по оси «г» подвижную раму 2 с ведущим мотор-колесом 3, стабилизируя основную раму 1 с подножками с шипами 19 по оси «г», горизонтальное положение относительно подножек с шипами 19 параллельно оси "у", кривую из данных лидара с видеокамерой 11 механически сглаживают на основную раму 1 с подножками с шипами 19, на которых стоит райдер.
Когда райдер отклоняет свое тело назад по оси «у» контроллер с гиро датчиком 12, фиксирует изменения наклона основной рамы 1 и включает режим рекуперативного торможения и габаритные фонари 14 сигнализируют о торможении.
По желанию производителя, электрическое самобалансирующееся транспортное средство моноколесо может быть выполнено не с одним стабилизирующим редукторным мотором 47, а с двумя стабилизирующими редукторными моторами 47, установленными на разных сторонах основной рамы 1. В таком исполнении транспортного средства силовые линкки 4 и 46 должны иметь бороздки под кабель и зубчатую передачу и будут отличаться между собой зеркально.
Достижение технического результата заявляемого балансируемого электрического транспортного средства с электрически-механической подвеской моноколеса объясняется следующим.
Преимущество электрического самобалансирующегося транспортного средства с электрическо-механической подвеской моноколеса, по сравнению с самобалансирующимися транспортными средствами, такими как моноколеса, гироскутеры, заключается в том, что при езде на нем можно стабилизировать основную раму с педалями, на которых стоит райдер при неровностях дороги по оси «z», что позволяет снять нагрузку на колени и позвоночник. По сравнению с самокатом в нем отсутствует руль, что придаёт удобство при езде, из-за того, что руки свободны и убирается технически ненадежный узел, который часто ломается. В заявляемом моноколесе с электрическо- механической подвеской сохраняются компактные габариты, как у моноколес, что не мало важно при транспортировке в багажнике автомобиля. Предлагаемое моноколесо с электрическо-механической подвеской может подниматься на стандартной лестнице как с райдером, так и ведя его за раскладную ручку рядом с собой, и спускаться со ступенек. Практически отпадает необходимость поднимать его перед препятствиями на пути, не слезая или не снижая скорости, переезжать их (бордюры, ступеньки, ямы на дорогах, «лежачие полицейские» и др.), что существенно влияет на удобство его использования, поскольку предполагаемый вес моноколеса с электрическо- механической подвеской будет от 20 до 50 килограмм в зависимости от комплектации (мощности мотор-колеса и емкости аккумуляторов).
В таком конструктивном исполнении моноколесо с электрически- механической подвеской может использоваться как модуль с аналогичными моноколесами с электрическо-механической подвеской или другими колесами, например, на раме гироскутера, велосипеда, мотоцикла, инвалидных колясок, трициклов, автомобилей, соединяя через крепление на основной раме.
Заявляемое транспортное средство по ВТОРОМУ и ТРЕТЬЕМУ вариантам работает одинаково и используется в следующем порядке.
Райдер нажимает кнопку включения 44 и становится на две подножки с шипами 19, когда ведущее 3 и ведомое 55 мотор-колеса находятся на земле и, ловя равновесие по оси «х», наклоняет тело вперед по оси «у», контроллер с гиродатчиком 12 фиксирует сигнал при давлении на подножки с шипами 19 и подает ток на ведущее 3 и ведомое 55 мотор-колеса, которые покрышками 60 вращаются и транспортное средство начинает движение подкатываясь под райдером.
При изменении наклона подвижной рамы 2 относительно основной рамы 1 акселерометр 5 передает данные положения подвески на контроллер с гиро датчиком 12. Контроллер с гиро датчиком 12 обрабатывает данные, полученные от лидера И, в сочетании с данными с акселерометра 5, в каком направлении ротор с неодимовыми магнитами 25 стабилизирующего редукторного мотора 47 должен провернуть шестерню стабилизации 48, которая зацепляясь по дуге с зубчатой передачей 58 на основной раме 1 (в исполнении транспортного средства по ПЕРВОМУ варианту), или на подвижной раме 2 (в исполнении транспортного средства по ВТОРОМУ варианту) поднимет или опустит подвеску заявляемого транспортного средства.
Датчики Холла 42, размещенные на ведущем 3 и ведомом 55 мотор-кол есах и стабилизирующем редукторном моторе 47, контролируют скорость вращения мотор-колес 3 и 55, а также стабилизирующего по оси «z» редукторного мотора 47.
Проехав несколько метров стабилизирующий редукторный мотор 47, на подвижной раме 2 (в исполнении транспортного средства по ПЕРВОМУ варианту), или на основной раме 1 (в исполнении транспортного средства по ВТОРОМУ варианту), вращая ротор с неодимовыми магнитами 25 через редуктор ( на чертеже не указан) вращает шестерню стабилизации 48, которая соприкасается зубьями с дугой с зубчатой передачей 58 на основной раме 1 (в исполнении транспортного средства по ПЕРВОМУ варианту), или на подвижной раме 2 (в исполнении транспортного средства по ВТОРОМУ варианту) и подвижная рама 2 начинает движение (вращение вокруг основной оси. При этом, транспортное средство поднимает ведущее мотор-колесо 3 и едет на ведомом мотор-колесе 55, подающем ток на электромагниты (на чертеже не показаны) на статорах 24 мотор-колес 3 и 55 так, чтобы корпус 54 с подножками с шипами 19 оставался в горизонтальном положении по оси «у» и стабилизировали корпус 54 с педалями с шипами 19 по оси "z", двигаясь по неровной дороге.
При движении на одном ведомом мотор-колесе 55 на небольшой скорости можно совершать резкие повороты, райдер при этом переносит вес своего тела на ту ногу, в какую сторону поворачивает, при этом слегка наклоняя тело также в ту сторону поворота по оси «х». При повороте контроллер с гиродатчиком 12 фиксирует наклон транспортного средства и сигнализирует поворот на габаритные фонари 14.
Езда на транспортном средстве по неровной поверхности происходит на одном ведомом мотор-колесе 55 в среднем положении хода механической подвески происходит в следующем порядке: лидар с видеокамерой 11 сканирует перед собой расстояние до земли, видеокамера (находящаяся в лидаре 11) корректирует отражающиеся поверхности (лужи после дождя), контроллер с гиро датчиком 12 обрабатывает цифровые данные и, исходя из данных, управляет работой стабилизирующего редукторного мотора 47, вращая его ротор с неодимовыми магнитами 25 в том или ином направлении, опуская корпус 54 по оси "z", стабилизируя его для плавной езды по неровной дороге.
На бугорке ведомое мотор-колесо 55 поднимается до подножек с шипами 19, расположенных на корпусе 54, а на ямке удаляется, при этом подножки с шипами 19 с корпусом 54, основной рамой 1 остаются на одном уровне по оси «z» (так создается стабилизация райдера при езде по неровной поверхности).
На ровной поверхности по прямой для достижения максимальной скорости транспортное средство едет на двух мотор-колесах: ведущем 3 и ведомом 55, при этом механическая подвеска работает с минимальным ходом h, поглощая небольшие неровности дороги. Когда задействованы на дороге два мотор- колеса: ведущее 3 и ведомое 55 создается большая площадь сцепления мотор- колес с дорогой, что положительно сказывается на управлении прямой дорогой. Заезжая на лестницу ведущее 3 и ведомое 55 мотор-колеса подстраиваются под наклон лестницы и тянут транспортное средство вверх, а при съезде с лестницы - вниз, при этом создается плавность движения, которой нет в других транспортных средствах. При работе вся эта конструкция выполняет роль контролируемой электроникой механической подвески, которая контролируется контроллером с гиро датчиком 12 механически, через работу стабилизирующего редукторного мотора 47 по оси «г», вращая ротор с неодимовыми магнитами 25 стабилизирующего редукторного мотора 47 с шестерней стабилизации 48 при взаимодействии зубцов, которая соприкасается зубьями с дугой с зубчатой передачей 58 передвигаясь по ней вращая подвижную раму 2, при этом, изменяя расстояние до земли, стабилизируя корпус 54 с основной рамой 1 по оси «г» и при этом сохраняя горизонтальное положение относительно подножек с шипами 19 параллельно оси "у" (держа горизонт педалей). Когда райдер отклоняет свое тело назад по оси «у» контроллер с гиро датчиком 12, фиксирует изменения давления на две подножки с шипами 19 и включается режим рекуперативного торможения и габаритные фонари 14 сигнализируют о торможении. Чтобы транспортное средство можно было вести рядом с собой на корпусе 54, расположена раскладная ручка 15. Для езды сидя на основной раме 1 к дугообразной ручке 53 закрепляется съемное сиденье 52.
Во ВТОРОМ и ТРЕТЬЕМ вариантах при наличии на ведущем 3 и ведомом 55 мотор-колесах резиновой гусеницы 59, которая надета на покрышки 60, выполненные в виде протектора с зубьями, заявляемое транспортное средство работает так же как и в вариантах без резиновой гусеницы 59. При использовании резиновой гусеницы 59 транспортное средство имеет увеличенную проходимость по бездорожью.
Достижение технического результата балансируемым электрическим транспортным средством объясняется следующим.
Преимущество заявляемого транспортного средства по сравнению с известными самобалансирующими транспортными средствами, такими как моноколеса, гироскутеры, заключается в том, что при езде на нем можно стабилизировать основную раму с педалями при неровностях дороги по оси «z», что позволяет снять нагрузку на колени и позвоночник и по оси «х» (когда ведомое мотор-колесо 55 вращается не касаясь земли) избежать воблинга. При «продавах» или отказе электроники транспортное средство перейдет в режим двух колес: ведущего мотор-колеса и ведомого мотор-колеса на резиновую гусеницу, что позволит избежать падения на скорости, а также можно избежать падения на спину, когда при резком торможении мотор-колесо соскочит на ямке и может потерять сцепление с поверхностью, например, дороги, по которой перемещается заявляемое транспортное средство. Такое явление как воблинг, которое не редко проявляется на моноколесах при торможении или при езде на неровных дорогах, отсутствует у заявляемого транспортного средства из-за того, что стабилизирующее (ведомое) мотор-колесо по оси «х», вращая резиновую гусеницу, которая увеличивает площадь сцепления с дорогой, стабилизируя по оси "х", и стабилизирующий редукторный мотор по оси "z" сглаживает амортизацией неровности дороги. При торможении заявляемое транспортное средство переходит в режим двух колес: ведущего мотор-колеса и ведомого мотор-колеса на резиновую гусеницу, при этом увеличивается рекуперативное торможение и площадь сцепления резиновой гусеницей с землей и тормозной путь значительно сократится. Магнитное сопротивление двух мотор-колес при рекуперативном торможении по сравнению с моноколесом больше, а тормозной путь уменьшится. Погасив скорость при торможении можно развернуть заявляемое транспортное средство перпендикулярно пути движения и полностью, резко остановив его таким маневром. Езда по бездорожью и песку будет гораздо легче. По сравнению с известным самокатом, в нем отсутствует руль, предоставляющий удобство при езде, поскольку руки свободны и убирается технически ненадежный узел, который часто ломается. В заявляемом транспортном средстве хранятся компактные габариты, как у моноколеса, что не мало важно при транспортировке в багажнике автомобиля.
Заявляемое транспортное средство может подниматься на стандартной лестнице как с райдером, так и ведя за раскладную ручку рядом с собой, а также и спускаться с них. Практически отпадает необходимость поднимать его перед препятствиями на пути, не слезая или не снижая скорости, переезжать (бордюры, лестницы, ямы на дорогах, «лежачие полицейские» и др.), что существенно влияет на удобство его использования, поскольку предполагаемый вес заявляемого транспортного средства будет от 20 до 50 килограммов в зависимости от комплектации (мощности мотор-колес и емкости аккумуляторов). Гораздо безопаснее и комфортнее станет езда на таком транспортном средстве передвижения.
На заявляемом транспортном средстве проще будет научиться ездить, поскольку старт будет с режима двух колес на резиновой гусенице: ведущего мотор-колеса и ведомого мотор-колеса, на которых она одета.
В режиме одного управляемого мотор-колеса можно осуществлять с минимальным радиусом повороты, причем основная рама с подножками приподнята максимально, что не позволит при крутом повороте задеть подножками землю. При взаимодействии пульта управления (на чертеже не показан) с контроллером с гиродатчиком, можно не только стабилизировать максимально поездку по оси «z», но и при наличии помех даже перепрыгивать их. Пульт управления служит и для включения заранее габаритных фонарей при запланированных поворотах, подачи звукового сигнала динамиком, переходов в различные режимы езды и т.д. В таком конструктивном исполнении заявляемое транспортное средство может использоваться как модуль с аналогичными моно-гусеничными самокатами или другими колесами, например, на раме гироскутера, велосипеда, мотоцикла, инвалидных колясок, трициклов, автомобилей, соединяя через крепления на основной раме.
При установке на основную раму устройств автопилотов, радиоуправляемых или автономных роботов-рук (коллаборативного робота) или механического гироскопа с сервоприводами для изменения наклона маховика, можно будет использовать предложенное транспортное средство для езды без райдера, изменяя центр тяжести для поворотов. Такой транспортный робот может использоваться в различных отраслях хозяйства с дополнительными устройствами, в частности, в военных действиях, пилотируемый на расстоянии или выполняющий запрограммированные действия.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Предлагаемое электрическое самобалансирующееся транспортное средство может быть изготовлено на предприятиях, которые специализируются на выпуске аналогичных электрических транспортных средств: гироскутеры, моноколеса и т.п.
Заявитель подготовил чертежи и изготовил опытный образец ПЕРВОГО, ВТОРОГО и ТРЕТЬЕГО вариантов электрического самобалансирующегося транспортного средства.

Claims

25 Формула изобретения
1. Электрическое самобалансирующееся транспортное средство моноколесо, содержащее основную раму 1 , подвижную раму 2, ведущее мотор- колесо 3, на основной раме 1 выполнены направляющие выступы 35, на которые посажены аккумуляторы в корпусе 18 с помощью бороздок 34, аккумуляторы 18 закреплены на основной раме 1 и соединены кабелем с разъемом 31 с контроллером с гиро датчиком 12, контроллер с гиродатчиком 12 соединен электрически с лидаром с видеокамерой 11 , на основной раме 1 также закреплен стабилизирующий редукторный мотор 47, кроме того, транспортное средство снабжено силовым линком 4, силовым линком с зубчатой передачей 46 и вспомогательными линками 6, при этом, силовой линк 4 и силовой линк с зубчатой передачей 46 закреплены с двух сторон моноколеса на оси статора 23 с помощью прижимного элемента 37, на концах силовых 4, 46 линков впрессованы подшипники 8, которые посажены на выступы под подшипники линков 32, находящиеся на основной 1 и подвижной рамах 2, причем, силовой линк с зубчатой передачей 46 установлен таким образом, что соприкасается с шестерней стабилизации 48, закрепленной на оси ротора 49 стабилизирующего редукторного мотора 47, установленного на основной раме 1, основная 1 и подвижная рамы 2 соединены между собой с помощью вспомогательных линков 6, подвижная рама 2 соединена с ведущим мотор-колесом 3 с помощью подшипников 7, установленных на оси статора 23, в ведущем мотор-колесе 3 и стабилизирующем редукторном моторе 47 расположены датчики Холла 42, а на силовом линке 4 закреплен акселерометр 5, ведущее мотор-колесо 3 содержит ось статора 23, которая закреплена в центре статора 24, на статоре 24 расположены датчики Холла 42, по центру крышек мотор-колеса 27 впрессованы внешней стороной подшипники мотор-колеса 28, которые внутренней стороной посажены на оси статора мотор-колеса 23, крышки мотор- колеса 27 с боковинами ободов 26 прижаты к ротору с неодимовыми магнитами 25 и образуют обод, на котором расположена покрышка с камерой 30.
2. Электрическое самобалансирующееся транспортное средство, содержащее ведущее 3 и ведомое 55 мотор-колеса и стабилизирующий редукторный мотор 47, закрепленные через оси статоров 23 на подвижной раме 2, состоящей из двух симметричных треугольных рам, соединенных между собой основной осью рам 56, которая входит в подшипники подвижной рамы 7, прикрепленые к основной раме 1 с помощью прижимных элементов подшипников 9 и выполненную с возможностью вращаться, подвижная рама 2, через основную ось рам 56, присоединена к основной раме 1, на основной раме 1 расположена дуга с зубчатой передачей 58, с которой соприкасается шестерня стабилизации 48 стабилизирующего редукторного мотора 47, на основной раме 1 также закреплены две подножки 19, установленные с обеих ее сторон, ведущее 3 и ведомое 55 мотор-колеса выполнены идентичными и включают оси статоров 23, которые закреплены в центре статоров 24, на статорах 24 расположены датчики Холла 42, по центру крышек мотор-колес 27 впрессованы внешней стороной подшипники мотор-колес 28, которые внутренней стороной посажены на оси статоров 23, крышки мотор-колес 27 с боковинами ободов 26 прижаты к роторам с неодимовыми магнитами 25 и образуют обод, на котором расположена покрышка с камерой 30, под корпусом 54 расположены аккумуляторы 18, с платами BSM 37, аккумуляторы 18 соединены кабелем с разъемом 31 с контроллером с гиродатчиком 12, который соединен электрически с лидаром с видеокамерой 11, с габаритными фонарями 14, с фонарем дальнего и ближнего света 13, с дисплеем 45, с кнопкой включения 44, с гнездом зарядки 50, с динамиком 51, которые расположены на основной раме 1, а также с ведущим мотор-колесом 3, с ведомым мотор- колесом 55 и их датчиками Холла 42, со стабилизирующим редукторным мотором 47 и его датчиками Холла 42, с акселерометром 5, которые расположены на подвижной раме 2.
3. Электрическое самобалансирующееся транспортное средство, содержащее ведущее 3 и ведомое 55 мотор-колеса, которые закреплены через оси статоров 23 на подвижной раме 2, сверху которой закреплена дуга с зубчатой передачей 58, подвижная рама 2 состоит из двух симметричных треугольных рам, соединенных между собой основной осью рам 56, которая входит в подшипники подвижной рамы 7, прикрепленные к основной раме 1 с помощью прижимных элементов подшипников 9, и выполненную с возможностью вращаться, на основной раме 1 расположен стабилизирующий редукторный мотор 47 с шестерней стабилизации 48, которая соприкасается зубьями с дугой с зубчатой передачей 58 на подвижной раме 2, на основной раме 1 также закреплены две подножки 19, установленные с обеих ее сторон, ведущее 3 и ведомое 55 мотор- колеса выполнены идентичными и включают оси статоров 23, которые закреплены в центре статоров 24, на статорах 24 расположены датчики Холла 42, по центру крышек мотор-колес 27 впрессованные внешней стороной подшипники мотор-колес 28, которые посажены внутренней стороной на оси статоров 23, крышки мотор-колес 27 с боковинами ободов 26 прижаты к роторам с неодимовыви магнитами 25 и образуют обод, на котором расположена покрышка с камерой 30, под корпусом 54 расположены аккумуляторы 18, с платами BSM 37, аккумуляторы 18 соединены кабелем с разъемом 31 с контроллером с гиродатчиком 12, который соединен электрически с лидаром с видеокамерой 11, с габаритными фонарями 14, с фонарем дальнего и ближнего света 13, с дисплеем 45, с кнопкой включения 44, с гнездом зарядки 50, с динамиком 51, со стабилизирующим редукторным мотором 47 и его датчиками Холла 42, которые расположены на основной раме 1, а также с ведущим мотор-колесом 3, с ведомым мотор- колесом 55 и их датчиками Холла 42, с акселерометром 5, которые расположены на подвижной раме 2.
4. Транспортное средство по п.п. 1 или 2 или 3, отличающееся тем, что на основной раме 1 установлены упоры для ног 17.
5. Транспортное средство по п.пДили 2 или 3, отличающееся тем, что к верхней части основной рамы 1 присоединена раскладная ручка 15 для его передвижения. 28
6. Транспортное средство по п.п. 2 или 3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит резиновую гусеницу 59, установленную на покрышки 60, выполненные с протекторами с зубьями.
7. Транспортное средство по п.п.1 или 2 или 3, отличающееся тем, что к верхней части основной рамы 1 присоединено съемное сидение 52 для передвижения сидя.
PCT/UA2023/000003 2022-09-20 2023-02-03 Электрическое самобалансирующееся транспортное средство (варианты) WO2024063749A1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA202203466 2022-09-20
UAA202203466 2022-09-20
UAA202203674 2022-10-03
UAA202203674 2022-10-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024063749A1 true WO2024063749A1 (ru) 2024-03-28

Family

ID=90454881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2023/000003 WO2024063749A1 (ru) 2022-09-20 2023-02-03 Электрическое самобалансирующееся транспортное средство (варианты)

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024063749A1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110191013A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Leeser Karl F Monowheel Type Vehicle
US20110220427A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Shane Chen Powered single-wheeled self-balancing vehicle for standing user
WO2015007227A1 (zh) * 2013-07-19 2015-01-22 Hu Lifeng 便携式电动独轮车
WO2017028302A1 (zh) * 2015-08-20 2017-02-23 罗春晖 带辅助功能的电动独轮车以及使用辅助功能的行驶方法
WO2017045140A1 (zh) * 2015-09-15 2017-03-23 罗春晖 带辅助轮的电动独轮车以及使用辅助轮的行驶方法
WO2017210854A1 (zh) * 2016-06-07 2017-12-14 罗春晖 一种行驶机构以及包含这种机构的平衡车
UA126426C2 (uk) * 2021-04-20 2022-09-28 Олександр Віталійович Косенок Електричний транспортний засіб, який балансується (варіанти)

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110191013A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Leeser Karl F Monowheel Type Vehicle
US20110220427A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Shane Chen Powered single-wheeled self-balancing vehicle for standing user
WO2015007227A1 (zh) * 2013-07-19 2015-01-22 Hu Lifeng 便携式电动独轮车
WO2017028302A1 (zh) * 2015-08-20 2017-02-23 罗春晖 带辅助功能的电动独轮车以及使用辅助功能的行驶方法
WO2017045140A1 (zh) * 2015-09-15 2017-03-23 罗春晖 带辅助轮的电动独轮车以及使用辅助轮的行驶方法
WO2017210854A1 (zh) * 2016-06-07 2017-12-14 罗春晖 一种行驶机构以及包含这种机构的平衡车
UA126426C2 (uk) * 2021-04-20 2022-09-28 Олександр Віталійович Косенок Електричний транспортний засіб, який балансується (варіанти)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9085334B2 (en) Electric-powered self-balancing unicycle
KR101943180B1 (ko) 주행기구 및 그 주행기구가 장착되는 전기차와 장난감
KR101377986B1 (ko) 조향핸들 정위치 복원형 셀프 밸런싱 스쿠터
US9102375B2 (en) Drifting kart
US7192040B2 (en) Drive mechanism for vehicle
US8807250B2 (en) Powered single-wheeled self-balancing vehicle for standing user
US8616313B2 (en) Motorized transport vehicle for a pedestrian
JP2021506671A (ja) 電動バランス車両
RU2600557C2 (ru) Способ передвижения и транспортное средство для реализации способа (варианты)
WO2017081523A1 (en) Self-balancing single wheel board with anti-fall and brake safety systems
US8157043B2 (en) Motorized cycle
WO2012160400A1 (en) Self-balancing vehicle having only one wheel or having one segmented wheel, and method for self-balancing control of such a vehicle
JP2008540216A (ja) 乗物、これに使用されるハブ、自転車に乗るための学習方法、三輪車、四輪車、及び自転車を安定させる安定方法
KR101042918B1 (ko) 이륜형 자동 균형 전기자동차
KR20110093171A (ko) 3륜 전동스쿠터
JP2021529064A (ja) 関節構造により連結される自己平衡型スクーターを用いた、カート型車両用駆動システム
JP2005335681A (ja) 走行装置
JP4689950B2 (ja) 電動車椅子又は１人乗り小型電動車。
KR101976608B1 (ko) 보조바퀴를 갖는 안전 킥보드
JP2005082044A5 (ru)
KR101335373B1 (ko) 전동보행기
WO2024063749A1 (ru) Электрическое самобалансирующееся транспортное средство (варианты)
UA126426C2 (uk) Електричний транспортний засіб, який балансується (варіанти)
WO2006103787A1 (ja) 走行装置
CN205469469U (zh) 一种电动平衡车的车轮连接机构

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23868740

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1