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.