Ходовая система для средства передвижения - RU2296075C2
Код документа: RU2296075C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к ходовым системам. Точнее, изобретение относится к области персонального транспорта для инвалидов.
Универсальные ходовые системы, которые обеспечивают возможность перемещения по разнообразным местностям, требуются для различных целей. Конкретным примером является кресло на колесах. В большинстве кресел на колесах ходовая система состоит из колес (обычно одного, большого колеса и одного дополнительного, малого колеса с каждой стороны), при этом она обеспечивает возможность перемещения кресла на колесах по ровным горизонтальным поверхностям, таким как полы или тротуары. Такие ходовые системы непригодны для прохождения препятствий, например ступенек или чего-то иного, для перемещения по лестницам или по неровной местности. Универсальная ходовая система раскрыта в международной публикации WO 99/21740. В системе, описанной в этой публикации, созданы средства, которые могут по желанию изменять ходовую конфигурацию для повышения возможности передвижения и безопасности. Предпочтительным использованием системы, описанной в этой публикации, является ее использование в кресле на колесах.
Согласно изобретению создана новая ходовая система для средства передвижения. Термин "средство передвижения" обычно относится к платформе, которая перемещается по местности посредством колес или гусениц. Этот термин включает в себя самоходные средства передвижения с автономным двигателем, например спортивное средство передвижения, либо транспортное средство без автономного двигателя. Кресло на колесах представляет собой один характерный вариант осуществления средства передвижения согласно изобретению. Из описанного ниже следует, что ходовая система, созданная в изобретении, пригодна для большого разнообразия средств передвижения, предназначенных для перемещения по различным местностям.
Ходовая система, созданная в изобретении, является универсальной вследствие того, что она имеет разнообразные конфигурации. Она имеет одну конфигурацию, особенно пригодную для перемещения по относительно ровной местности, например для перемещения кресла на колесах по полам, тротуарам или дорогам. Другие конфигурации пригодны для перемещения по затрудненным местностям, например по ухабистым поверхностям, таким как немощеные дороги и препятствия. Например, в случае кресла на колесах ходовая система обеспечивает возможность подъема или спуска такого кресла по лестницам.
Согласно изобретению создана ходовая система, в которой используют дополнительные ролики, которые могут растянуть гибкий ходовой ремень из его по существу круглой конфигурации, в которую ходовой ремень смещается естественным образом, в другие ходовые конфигурации, что будет описано ниже.
Согласно первому аспекту изобретения создана ходовая система для средства передвижения, которая содержит:
опорную раму, образующую круговую опору ходового ремня, выполненную с возможностью вращения вокруг оси, находящейся по ее центру, при этом ось находится в фиксированном положении по отношению к шасси средства передвижения;
гибкий ходовой ремень;
узел для растяжения ходового ремня, содержащий один или более роликов, служащих для растяжения ходового ремня;
при этом система имеет одну ходовую конфигурацию, в случае которой гибкий ходовой ремень удерживается на опорной направляющей, по существу образуя круговую, колесообразную ходовую поверхность, причем узел для растяжения ремня может быть переведен в состояние, обеспечивающее растяжение, при котором ролики входят в зацепление с ремнем и растягивают его из состояния, в котором он находился в случае упомянутой одной ходовой конфигурации, в растянутое состояние для образования одной или более других ходовых конфигураций системы.
Согласно еще одному аспекту изобретения также создано средство передвижения, содержащее одну или более, а обычно две ходовые системы согласно первому аспекту. Одним из примеров средства передвижения согласно этому аспекту является кресло на колесах.
Согласно одному из вариантов осуществления конструкции ролики ходовой системы, обычно небольшие колеса, соответствующим образом удерживаются на дальних концах рычагов, служащих для удлинения ремня, которые, в свою очередь, прикреплены у их ближних концов, обычно с возможностью поворота, к шасси средства передвижения.
Согласно еще одному варианту осуществления изобретения поворотная опорная рама содержит два соосных опорных элемента с зазором между ними, которые совместно образуют круговую опору ходового ремня. Полое пространство, которое проходит в радиальном направлении от оси к боковой части зазора, образует пространство для удерживания узла, служащего для растяжения ремня, при этом в случае упомянутой одной ходовой конфигурации узел для растяжения ремня заключен внутри этого пространства.
В последнем упомянутом варианте осуществления конструкции ремень предпочтительно имеет центральный выступ или группу выступов, которые проходят в зазор, гарантируя предотвращение соскальзывания ходового ремня с его опоры. Ролики для удлинения ремня подобным же образом состоят из двух взаимодействующих соосных колес, между которыми имеется зазор, при этом выступы или группы выступов заходят в зазор, когда ролики входят в зацепления с ходовым ремнем при одной или более других ходовых конфигурациях системы.
Согласно еще одному аспекту изобретения также создан гибкий ходовой ремень для использования в вышеупомянутой ходовой системе.
В случае одного из вариантов осуществления конструкции согласно последнему упомянутому аспекту создан гибкий ходовой ремень, формирующий замкнутую петлю, при этом ремень состоит из большого количества соединенных элементов, каждый из которых включает в себя, по меньшей мере, два растяжимых компонента. Каждый из элементов ремня посредством упомянутых компонентов приводится в суженое состояние, в котором все элементы совместно друг с другом обеспечивают принятие ремнем круглой формы. Ремень может быть растянут, формируя последовательность растянутых состояний, путем первоначального растяжения одного, по меньшей мере, из двух растяжимых компонентов, в то время как другие все еще находятся в относительно расслабленном состоянии, а при дальнейшем растяжении происходит постепенное растяжение другого из растяжимых компонентов.
Согласно предпочтительному варианту осуществления конструкции все из элементов ремня выполнены за одно целое.
Для лучшего понимания изобретения и описания его осуществления на практике ниже приведен пример, не налагающий каких-либо ограничений и являющийся предпочтительным вариантом осуществления конструкции со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
на фиг.1А представлен схематический боковой вид варианта осуществления конструкции ходовой системы согласно изобретению с отведенными рычагами для растяжения цепи;
на фиг.1В представлена ходовая система согласно фиг.1А в случае одной конфигурации хода, с двумя рычагами для удлинения ремня, проходящими за параметры колеса;
на фиг.1С представлена ходовая система согласно фиг.1А при другой конфигурации хода, причем только с одним из рычагов, вытянутым для удлинения ремня;
на фиг.1D представлена ходовая система согласно фиг.1А, в которой один из рычагов для удлинения ремня согласно фиг.1С переходит препятствие;
на фиг.2 представлен схематический вид в поперечном сечении по линии ΙΙ-ΙΙ на фиг.1А;
на фиг.3А схематически представлен боковой вид варианта осуществления изобретения, включающего в себя устройство для ограничения угла, установленное на шасси;
на фиг.3В представлен вариант осуществления конструкции согласно фиг.5А с рычагами для удлинения ремня, примыкающими к устройству для ограничения угла;
на фиг.4А представлена одна суженая конфигурация ходовой системы согласно варианту осуществления изобретения;
на фиг.4В и 4С соответственно представлены боковой вид и вид в изометрии ходовой системы согласно фиг.4А, на которых переднее колесо и гибкий ходовой ремень удалены для лучшего показа системы растяжения ходового ремня;
на фиг.4D-4G представлена последовательность различных конфигураций ходовой системы согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
на фиг.5А представлен схематический вид части гибкого ходового ремня согласно варианту осуществления изобретения, на котором показаны кольцеобразные элементы, из которых выполнен ремень;
на фиг.5В представлен схематический вид части ходового ремня согласно фиг.5А в растянутом состоянии;
на фиг.5С представлен схематический вид части гибкого ходового ремня согласно варианту осуществления изобретения, на котором показаны элементы такого типа, которые изображены на фиг.5А, с присоединенными к ним ходовыми подошвами;
на фиг.5D представлен схематический вид части ходового ремня согласно фиг.5C в растянутом состоянии;
на фиг.6 представлен схематический боковой вид части растяжимого ремня согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
на фиг.7 представлен ходовой ремень согласно еще одному варианту осуществления изобретения, который в данном случае показан отдельно в его круглой форме;
на фиг.8А-8D представлено продольное сечение части ходового ремня согласно фиг.7 в его начальном и последующих растянутых состояниях;
на фиг.9А-9В представлена ходовая система согласно изобретению, установленная на кресле с колесами, для двух различных конфигураций хода;
на фиг.10А и 10В представлена ходовая система согласно изобретению, установленная на средство передвижения спортивного назначения, для двух различных конфигураций хода;
на фиг. 11А и 11В представлена ходовая система согласно изобретению, установленная на мотоцикле, для двух различных конфигураций хода.
Рассмотрим фиг.1А, 1В, 1С и 1D, на которых схематически показан боковой вид ходовой системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Ходовая система, в общем обозначенная стрелкой 10, включает в себя большую круговую раму (также называемую "колесом") 12, которая может вращаться вокруг оси 13. На обод колеса 12 установлен гибкий ходовой ремень 14. За колесом 12 расположены два удлиняемых рычага 16 и 18, предназначенных для растяжения ремня. Выдвижение рычагов 16 и 18 в данном варианте осуществления конструкции происходит посредством телескопического удлиняющего устройства, приводимого в действие гидравлическим давлением. Каждый из растягивающих рычагов 16 и 18 своим верхним концом подсоединен посредством шарнира, соответственно 17 и 18, к части 24 шасси средства передвижения (не показано). Каждый из растягивающих рычагов 16 и 18 имеет соответствующее натяжное колесо 20 и 22, присоединенное к его нижнему концу. В случае конфигурации хода, показанной на фиг.1А, ходовой ремень 14 жестко установлен вокруг колеса 12 и натяжные колеса находятся внутри круговой формы. Такая ходовая конфигурация особенно подходит для перемещения по ровной местности.
На фиг.1В представлена та же самая система, при этом оба растягивающих рычага выдвинуты и смещены друг от друга по углу, образуя ходовую конфигурацию, при которой ходовой ремень 14 растянут вокруг верхней части колеса 12 и вокруг колес 20 и 22, указывающих направление натяжения. Такая конфигурация хода, которая также будет разъяснена ниже, обеспечивает повышенную маневренность на неровной местности, например на немощеной поверхности, по сравнению с конфигурацией согласно фиг.1А.
На фиг.1С представлена иная конфигурация хода, при которой по существу по горизонтали выдвинуты только один растягивающий рычаг 18 и соединенное с ним натяжное колесо 22, при этом колесо 22 приподнято несколько больше, чем в случае конфигурации, показанной на фиг.1В. На фиг.1D представлена система с той же самой ходовой конфигурацией, что и на фиг.1С, при преодолении препятствия, например камня 24, при этом ходовой ремень 14 деформируется посредством изменения распределения напряжений, возникающих в нем.
На фиг.2 представлено схематическое поперечное сечение по линии ΙΙ-ΙΙ на фиг.1. Следует отметить, что относительные размеры различных компонентов фактически не отражают их реальные размеры и изменения, которые были выполнены, служат для упрощения иллюстрации. Как показано, круговая рама состоит из колеса 12 и соответствующего, соосного с ним колеса 12А. Между ними образован зазор 30, при этом пространство, заключенное между двумя колесами, содержит узел для удлинения ходового ремня, ограниченный пространством 32.
Также показано, что колесо 20 имеет взаимодействующее с ним соосное колесо 20А, при этом между ними также образован зазор.
Ходовой ремень 14 образован с продольным выступом или с последовательностью выступов 34, выдающихся в зазор 30. Выступ 34 гарантирует, что ремень не будет соскальзывать с колес. Как показано на фиг.1А и фиг.2, при этой втянутой конфигурации узел для удлинения ремня не выходит за границы пространства 32.
На фиг.3А и 3В показан еще один вариант осуществления изобретения, подобный варианту, показанному на фиг.1А-1D, но с добавлением угловых ограничителей 80 и 82, предназначенных для ограничения углового смещения рычагов, растягивающих ремень. Конфигурация хода согласно фиг.3А и 3В соответствует конфигурации согласно фиг.1А и фиг.1В, при этом использованы те же самые позиционные номера, что и на фиг.1А и 1В, для указания тех же самых компонентов.
На фиг.4А-4G показана ходовая система, выполненная согласно еще одному варианту осуществления изобретения, причем в различных видах и при различных последовательных конфигурациях хода.
Вначале обратимся к фиг.4А, на которой представлена ходовая система, в общем обозначенная позицией 100, с опорой 101 ходового ремня, которая включает в себя два взаимодействующих, соосных опорных колеса 102 с зазором между ними. Эти два колеса 102 образуют между собой ограничительное пространство, которое вмещает в себя узел для удлинения ходового ремня, в общем обозначенный позицией 104, причем ряд его компонентов, которые ниже будут разъяснены дополнительно, можно видеть сквозь вырез в колесе 102. Поверх опоры 101 установлен гибкий, удлиняемый ходовой ремень 106, который плотно удерживается на опоре 101. Вся ходовая система в случае конфигурации, показанной на фиг.4А, вращается вокруг неподвижно закрепленной оси 107 чрез промежуточные подшипники 108.
Теперь обратимся к фиг.4В и 4С, на которых соответственно представлены боковой вид и вид в изометрии ходовой системы с конфигурацией, показанной на фиг.4А, при этом одно из колес 102 и ходовой ремень удалены для возможности лучшего показа компонентов системы 104 растяжения ходового ремня.
Система растяжения 104 включает в себя две пары колес, служащих для удлинения ходового ремня, включающие в себя колеса 110 и колеса 112, с возможностью вращения прикрепленные к соответствующим концам рычагов 114 и 116. Каждый из рычагов 114 и 116 в местах, обозначенных позициями соответственно 118 и 120, имеет закрепленные на них два поворотных элемента 122 и 124, которые жестко соединены с осью 107 (для простоты иллюстрации соединение не показано).
Система 104 также включает в себя два гидравлических поршневых элемента 130 и 132, в местах, обозначенных позициями 134 и 136, шарнирно прикрепленных к элементу (не показан), который жестко соединен с осью 107. При этом рычаги 114 и 116, также как и поршневые элементы 130 и 132, косвенным образом закреплены на шасси средства передвижения (с помощью оси 107, которая по существу является продолжением шасси).
На каждом из рычагов 114 и 116 установлена пара вспомогательных колес 138 и 140.
Поршневые элементы 130 и 132 шарнирно соединены с рычагами 146 и 148, которые, в свою очередь, в местах, обозначенных позициями 150 и 152, шарнирно соединены с рычагами 114 и 116. Таким образом, при выдвижении поршней рычаги 114 и 116 будут совершать угловое перемещение в направлении стрелок, соответственно 160 и 162, растягивая при этом ходовой ремень так, как будет описано ниже.
Система 104 также содержит пружинную систему, в целом обозначенную позицией 170, включающую в себя пружинный элемент 172, который, с одной стороны, обеспечивает силу смещения для отведения рычагов 114 и 116 и, с другой стороны, придает рычагам некоторую упругость в их растянутом положении.
На фиг.4D-4G представлен ряд последовательных растянутых конфигураций ходовой системы 100. На фиг. 4F и 4G растянутый ходовой ремень показан, чтобы дать ясное представление о его функции. На фиг.4F показано, что в случае этой конфигурации ходовой ремень растянут, образуя прямой участок 180, входящий в зацепление с основанием. В случае этой конфигурации средство передвижения по существу поддерживается основным колесом 102 и колесами 110 и 112, служащими для растяжения ходового ремня. При такой конфигурации вспомогательные колеса 138 и 140 служат для дополнительной стабилизации ходового ремня в этом положении.
В случае конфигурации ходовой системы 100, которая показана на фиг.4G, ходовой ремень полностью растянут и опирание на поверхность происходит только посредством колес 110 и 112, при этом средство передвижения приподнято над основанием по сравнению с той конфигурацией, которая показана на фиг.4F.
Понятно, что опора 101 с возможностью ее вращения может входить в зацепление с двигателем для перемещения транспортного средства.
Теперь рассмотрим фиг.5А, на которой схематически представлена часть ходового ремня 200, которая включает в себя большое количество соединенных кольцеобразных элементов 202. Каждый из этих кольцеобразных элементов изготовлен из гибкого термопластичного материала 204 и включает в себя внутренний упрочняющий элемент 208. Поэтому при растяжении в положении, показанном на фиг.5В, посредством упрочняющего элемента 208 сохраняется целостность ходового ремня.
Еще один вариант осуществления ходового ремня 210 показан на фиг.5С. Подобно варианту конструкции согласно фиг.5А, ходовой ремень включает в себя большое количество целостных элементов 212, соединенных посредством элементов 214, которые служат как для зацепления с основанием, так и для упрочнения конструкции. При удлинении элементы 214 обеспечивают целостность ходового ремня.
Еще один вариант осуществления конструкции ходового ремня схематически показан на фиг.6. Здесь снова показана только часть ремня и подобно варианту конструкции согласно фиг.5А и 5С он включает в себя большое количество элементов 222, каждый из которых содержит ограничитель 224 удлинения.
Часть ходового ремня 240 согласно еще одному варианту осуществления изобретения показана на фиг.7. Согласно этому варианту конструкции ходовой ремень выполнен за одно целое из эластичного материала. Ходовой ремень образован из большого количества повторяющихся и выполненных за одно целое блоков 242. Каждый блок 242 включает в себя относительно жесткий элемент 244, входящий в зацепление с поверхностью, противоположный радиальный выступ 246, который входит в зазор, образованный между двумя парами колес 102 и двумя парами растягивающих колес 110 и 112 (см. фиг.4А-4G). Каждый элемент также включает в себя два соединительных элемента, содержащих выпуклый в наружном направлении в виде волны лист 250 и противоположный, более тонкий и более короткий лист 252. Третий соединительный элемент представляет собой лист 254, который проходит между смежными выступами 246.
Боковой вид части ходового ремня согласно фиг.7 показан в различных состояниях, включая суженое состояние, показанное на фиг.8А, и последовательные состояния растяжения, показанные на фиг.8В-8D. Как показано на фиг.7, на которую вновь следует сделать ссылку, в суженом состоянии ходовой ремень отклонен так, что имеет круглую форму. При растяжении первым элементом, подвергаемым растяжению, является соединительный элемент 252, при этом другой соединительный элемент 250 находится в относительно расслабленном состоянии. При дальнейшем растяжении элемент 250 включается в процесс растяжения.
В суженом состоянии ходовой ремень относительно плавно перемещается по ровной поверхности. В случае неровной поверхности, когда ходовая система изменяет конфигурацию на ту, которая показана на фиг.4F или 4G, боковые стороны элементов 244 могут входить в устойчивое зацепление с элементами основания, с препятствиями, лестницами и т.д.
Кресло на колесах, средство передвижения для спортивного назначения и мотоцикл, оснащенные ходовой системой согласно изобретению, на фиг.9А-11В показаны в двух случаях конфигурации хода.
Реферат
Изобретение относится к машиностроению, в частности к ходовым системам. Ходовая система для средства передвижения имеет опорную раму, образующую круговую опору для ходового ремня, которая имеет возможность вращения вокруг оси, гибкий ходовой ремень и узел для растяжения ходового ремня, содержащий один или более роликов для растяжения ходового ремня. Система имеет одну ходовую конфигурацию, в которой гибкий ходовой ремень удерживается на опорной раме, формируя по существу круговую, колесообразную поверхность, и которая может быть переведена в растянутое состояние, при котором ролики входят в зацепление с ремнем и растягивают его из состояния упомянутой одной конфигурации в растянутое состояние для образования одной или более других ходовых конфигураций системы. Техническим результатом является создание ходовой системы, пригодной для большого разнообразия средств передвижения. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 30 ил.
