Комплектующие

Аннотация и технологические чертежи.

РОЛИКОВЫЕ КОНЬКИ С ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Патент № 2660519 от 28. 03. 2017.

Роликовые коньки с электроприводом предназначены для всесезонного и всепогодного механизированного ускоренного до 40 км/ч передвижения по поверхности с твердым покрытием, как новый самостоятельный вид индивидуального транспорта повседневного пользования. Могут найти широкое применение среди городских жителей.

Предполагаемая потребность на внутреннем рынке несколько десятков миллионов пар с потенциальной прибылью до ста миллиардов рублей.

Роликовые коньки с электроприводом состоят из пары одноразмерных роликовых коньков типа квады, левого и правого. Каждый из них имеет коробчатую раму 1, изготовленную из дюралевой прямоугольной трубы размером 80-100х50х6 и длинной примерно 400 мм. В раме 1 вращаются, в закрепленных на подставках 2 подшипниках на лапках 3, оси 4 и 5 с жестко прикрепленными к ним шестернями 6 и 7 и стандартными колесами 8 диаметром 72 и шириной 24 мм. Расположенный в пяточной части рамы электродвигатель 9 постоянного тока напряжением 12-48 вольт мощностью 350-400 ватт, через вал ротора 10 с шестерней 11, шестерню 6, шестерню 12, передаточный вал 13 в подшипниках на лапках 14, шестерню 15, шестерню 7 неразрывно соединен с осями 4 и 5, образуя трансмиссию. Внутри рамы размещается также регулятор оборотов электродвигателя 16 и часть аккумуляторной батареи 17. Другая часть батареи 17 располагается вокруг электродвигателя 9. А над электродвигателем на шарнире 18 размещается подвижный аккумулятор 19, соединенный с пяточной частью ботинка пружиной 20.

Сверху рамы 1 на оси 21, вращающейся в подшипниках на лапках 22 примерно в районе голеностопного сустава пользователя, устанавливается подвижная ножная педаль 23, регулирующая направление и скорость движения, изготовленная из дюралевого швеллера размером 40х80-100х40х6 длинной примерно 250 мм. Ножная педаль 23 передней 24 и задней 25 пружинами удерживается в горизонтальном положении относительно рамы 1. Причем, передняя пружина 24 крепится с возможностью регулируемой перестановки ее вдоль рамы 1 в зависимости от веса пользователя. Между подшипниками на лапках 22 размещается, соединенные с ножной педалью 23, переключатель полярности напряжения 26 и рукоятка 27 регулятора оборотов электродвигателя, реагирующие на изменение положения педали 23 относительно рамы 1 (как в гироскутере). К ножной педали 23 крепится ботинок 28 требуемого размера со шнуровкой 29 и молнией 30. В районе каблука ботинка 28 устанавливается кнопочный нажимной без фиксации выключатель сети 31, срабатывающий при давлении на подошву ботинка с силой не менее тридцати килограмм (чтобы электрическая сеть была замкнута только в положении пользователя стоя).

Стандартные колеса 8 фиксируются на осях болтами или гайками 32. На заднем скосе 33 рамы 1 крепится пяточный тормоз 34.

Техническим результатом данного изобретения является возможность ускоренного без применения физических усилий передвижения пользователя по твердому грунту с помощью рефлекторно управляемого стопой ноги электропривода роликовых коньков с портативными источниками питания. Система колес квада, по ширине ступни, обеспечивает, как боковую, так и продольную устойчивость ног, не напрягая икры пользователя (ноги не разъезжаются, рисунок Фиг. 8), а вращение всех четырех колес (полный привод), обеспечивает устойчивость и проходимость в движении. Шнуровка 29 позволяет плотно подогнать ботинок по ноге, а молния 30 позволяет быстро надеть и снять ботинок 28 при затянутой шнуровке. Если на коньках закреплять ботинки большего, чем требуется размера, то их можно будет одевать прямо на обувь. Размещение электрооборудования внутри герметичной рамы и над ней, повышает его защищенность от пыли и влаги. Применение подшипников на лапках 3 позволяет увеличить клиренс.

Роликовые коньки с электроприводом решают задачу ускоренного передвижения пользователя по грунту с твердым покрытием, следующим способом.

При обычном выпрямленном положении тела пользователя с надетыми коньками, центр тяжести приходится на находящуюся в районе голеностопного сустава ось 21. Ножная педаль 23, удерживаемая пружинами 24 и 25, имеет при этом горизонтальное положение относительно рамы 1. Кнопочный нажимной выключатель 31 включен, но соединенные с педалью 23 рычаг переключателя полярности напряжения 26 и рукоятка 27 регулятора оборотов электродвигателя находятся в нейтральном положении, поэтому движение не происходит.

Для движения вперед или назад пользователь, не меняя положения тела, нажимает носком стопы на переднюю оконечность ножной педали или пяткой на заднюю оконечность педали. Ножная педаль 23, жестко скрепленная с осью 21, проворачивается в подшипниках на лапках 22 и тем меняет свое положение относительно рамы 1. Переключатель полярности напряжения 26 замыкает электрическую цепь в нужной полярности, а рукоятка 27 регулятора оборотов электродвигателя увеличивает напряжение, а, следовательно, и скорость движения, в зависимости от степени изменения ножной педали 23, и амплитуды ее отклонения относительно рамы 1.

Вал 10 электродвигателя 9, с помощью шестерни 11 передает вращательный момент на шестерню 6, далее на шестерню 12 и через передаточный вал 13 в подшипниках на лапках 14 и шестерню 15 на шестерню 7 к обеим осям 4 и 5 с жестко закрепленными на них колесами 8.

Изменение направления и скорости движения посредством давления стопы на ножную педаль 23 соответствует рефлекторным реакциям организма на положение ног и тела в пространстве, не нарушает равновесие и высвобождает руки пользователя.

При перемене полярности электропитания происходит торможение движения, если оно перед этим осуществлялось.

Смена направления движения вбок производится как на обычных роликовых коньках, путем поворота и перестановки ног. А так же за счет разнонаправленного воздействия стопами ног на ножные педали.

Лестничные ступени, сложные и высокие препятствия преодолеваются путем переступания. При этом в момент подъема ноги, сеть разрывается кнопочным нажимным выключателем 31 для предохранения пользователя от травм вращающимися колесами. То же самое происходит при падении пользователя.

При движении на подъем, пружина 20 растягивается, позволяя коньку с аккумулятором 19 откланяться назад относительно вертикального положения голени пользователя (рисунок Фиг. 9). При движении под уклон, пружина 20 сжимается и отклоняет подвижный на шарнире 18 аккумулятор 19, позволяя коньку отклоняться вперед относительно вертикального положения голени пользователя (рисунок Фиг. 10). Также, пружина 20 позволяет стопе вместе с коньком отклоняться вбок относительно голени пользователя, и позволяет отклоняться ботинку 28 на ножной педали 23 относительно рамы 1 при движении вперед и назад (рисунки: Фиг. 6 и Фиг. 7).

При движении под уклон возможна рекуперация электроэнергии.

Мускульные усилия применяются пользователем только при подъеме ног для преодоления высоких препятствий, а также как дополнение к тяге электропривода при запредельных для него нагрузках.

При отключенном электропитании можно двигаться обычным шагом, застопорив вращение колес, или качением с помощью мускульной силы, отключив трансмиссию.

Для удобства пользователей, имеющих разную массу и строение тела, можно предусмотреть возможность фиксируемого горизонтального разворота ножной педали 23 относительно рамы 1 и (или) ботинка 28 относительно ножной педали 23.

Краткое описание чертежей.

На рисунке Фиг. 1 представлен общий внешний вид сбоку отдельного конька с отображением скрытых деталей.

Показаны:

- Рама 1.

- Подставки под подшипники 2.

- Подшипники на лапках осевые 3.

- Задняя ось 4.

- Передняя ось 5.

- Шестерня на задней оси 6.

- Шестерня на передней оси 7.

- Колеса 8.

- Электродвигатель 9.

- Вал электродвигателя 10.

- Шестерня на валу электродвигателя 11.

- Задняя шестерня на передаточном валу 12.

- Передаточный вал 13.

- Подшипники передаточного вала на лапках 14.

- Передняя шестерня на передаточном валу 15.

- Регулятор оборотов электродвигателя 16.

- Аккумуляторы 17.

- Шарнир 18.

- Подвижный аккумулятор 20.

- Пружина 20.

- Ось ножной педали 21.

- Подшипники ножной педали на лапках 22.

- Ножная педаль 23.

- Передняя пружина 24.

- Задняя пружина 25.

- Переключатель полярности напряжения 26.

- Рукоятка регулятора оборотов электродвигателя 27.

- Ботинок 28.

- Шнуровка ботинка 29.

- Молния ботинка 30.

- Нажимной выключатель сети 31.

- Задний скос рамы 33.

- Пяточный тормоз 34.

На рисунке Фиг. 2 представлен вид спереди отдельного конька с отображением скрытых деталей.

Показаны:

- Рама 1.

- Подставка под подшипники 2.

- Подшипники на лапках осевые 3.

- Передняя ось 5.

- Шестерня на передней оси 6.

- Колеса 8.

- Подшипник на лапках передаточного вала 14.

- Передняя шестерня на передаточном валу 15.

- Ось ножной педали 21.

- Подшипники на лапках ножной педали 22.

- Ножная педаль 23.

- Передняя пружина 24.

- Переключатель полярности напряжения 26.

- Рукоятка регулятора оборотов электродвигателя 27.

- Ботинок 28.

- Шнуровка ботинка 29.

- Молния ботинка 30.

- Гайки крепления колеса 32.

На рисунке Фиг. 3 представлен вид сзади отдельного конька с отображением скрытых деталей.

Показаны:

- Рама 1.

- Подставка под подшипники 2.

- Подшипники на лапках осевые 3.

- Задняя ось 4.

- Шестерня на задней оси 6.

- Колеса 8.

- Электродвигатель 9.

- Шестерня на валу электродвигателя 11.

- Задняя шестерня на передаточном валу 12.

- Подшипник передаточного вала на лапках 14.

- Аккумулятор 17.

- Ось ножной педали 21.

- Ножная педаль 23.

- Задняя пружина 25.

- Переключатель полярности напряжения 26.

- Рукоятка регулятора оборотов электродвигателя 27.

- Ботинок 28.

- Гайки крепления колеса 32.

На рисунке Фиг. 4 представлен вид снизу рамы отдельного конька с отображением скрытых деталей.

Показаны:

- Рама 1.

- Подшипники на лапках осевые 3.

- Задняя ось 4.

- Передняя ось 5.

- Шестерня на задней оси 6.

- Шестерня на передней оси 7.

- Колеса 8.

- Электродвигатель 9.

- Вал электродвигателя 10.

- Шестерня на валу электродвигателя 11.

- Задняя шестерня на передаточном валу 12.

- Передаточный вал 13.

- Подшипники передаточного вала на лапках 14.

- Передняя шестерня на передаточном валу 15.

- Ось ножной педали 21.

- Подшипники ножной педали на лапках 22.

- Гайки крепления колеса 32.

На рисунке Фиг. 5 представлен общий вид сбоку отдельного конька.

На рисунке Фиг. 6 представлена схема движения конька вперед.

На рисунке Фиг. 7 представлен схема движения назад или торможения.

На рисунке Фиг. 8 представлена схема устойчивости коньков при полном приводе.

На рисунке Фиг. 9 представлена схема движения коньков на подъем.

На рисунке Фиг. 10 представлена схема движения коньков под уклон.

Фиг. 1

20 19

30 22

5 15 14 13 17 1 26 27 16 14 12 6 4 8 3 11 10 33

Фиг. 2 Фиг. 3

29 30

22 25 9

23 24 27 23

21 21

26 26

2 2

32 1

14 8 1 15 6 3 5 3 11 14 12 6 3 8 4

Фиг. 4

Вид рамы снизу

21 12 6

5 32 8 14 13 1 22 4 11 10 9

Фиг. 5

Общий вид сбоку

Фиг. 6

Движение вперед

Фиг. 7

Движение назад и торможение

Фиг. 8

Ноги не разъезжаются

Фиг. 9 Фиг. 10

Въезд на подъем Спуск под уклон

Комплектующие

для создания опытного образца пары коньков, по мелкооптовой цене.

1. Ось для самокатов длиной 100 - 120 мм, диаметром 8 мм 6 шт. по 200 р = 1200 р.

2. Колеса к конькам квада диаметром 72, толщиной 24 мм, комплект 8 шт. ценой 1500 р.

3. Шестерни конические с внутренним диаметром d1 равным 8 мм и внешним диаметром de равным до 40 мм – 10 шт. по цене 130 р = 1300 р

Примечание. Подбор шестерен должен обеспечить максимальную скорость вращение осей с прикрепленными к ним колесами до 3000 оборотов в минуту. Тогда скоростью передвижения составит до 40 км/ч (средняя скорость велосипедиста на шоссе).

4. Подшипники на лапках с внутренним диаметром (8мм ) толщина 13 мм, высотой примерно 28 мм. 16 шт, ценой по 100 р = 1600 р

5. Прецизионные валы диаметром 8 мм и длинной 200-250 мм – 2 штуки.

По цене 100 р = 200 р.

6. Электродвигатели постоянного тока напряжением 12-48 вольт диаметром в пределах 68-88 мм и длинной до 100 мм мощностью 350-400 ватт по цене 3000 р = 6000 р.

7. Регуляторы оборотов двигателя постоянного тока Цена 135х2 = 270 р

8. Аккумуляторы размерами не более 100х100х100 мм 2 штукипо цене 3000х2=6000р. И размером 68-88х25х 120 мм. 2 шт. по 1500 р=3000р. Итого 9000 р.

9. Кнопочные выключатели без фиксации 2 шт. по цене 25 р = 50 р.

10. Переключатели полярности 2 шт. с рычагом по цене 100 р за шт. = 200 р

11. Профессиональные ботинки для коньков 43 размера по цене 3000 р

12. Дюралевая прямоугольная труба 80-100х50х6 мм. длиной 1 м. по

цене 250 р пог м = 250 р.

13. Швеллер дюралевый 80-100х45х6 мм длиной 0, 5 м. по цене 100 р за пог. м. = 50 р.

14. Пружины для седла велосипеда 4шт по цене 55 р = 220 р

15. Провода и крепежные детали ~ 160 р.

Итого ~ 25 000

Люди большую часть времени (работа, покупки, отдых и лечение) проводят в радиусе 5 км. от дома, с пешим преодолением за день не более 15-20 км. Использование на таких расстояниях автотранспорта неэкономично. Поэтому предлагаемые коньки будут иметь спрос.

Девайсу достаточно обеспечить непрерывную одно-двух часовую работу на одной зарядке при скорости 20 км/ч и нагрузке 120-150 кг, с возможностью преодоления подъемов под углом не менее 45 градусов.

Желательна автоматическая рекуперация электроэнергии при движении под уклон.