Транспортное средство и способ преодоления им лестничных маршей (варианты)

Транспортное средство и способ преодоления им лестничных маршей (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к транспортным средствам, предназначенным для подъема по ступеням. Кресло смещают в сторону подъема лестницы до, примерно, равной вертикальной нагрузки на колеса. Согласно первому варианту способа подъем по лестнице при зафиксированной телескопической раме происходит следующим образом. Устанавливают среднее значение колесной базы в диапазоне от L₁ до L₂. Формула расчета L₁, L₂ приведена в описании. Выбор среднего значения из диапазона от L₁ до L₂ обеспечивает оптимальные условия развития необходимой тяги по сцеплению одной пары колес, достаточной для поднятия другой пары колес на очередную ступень. После фиксации телескопической рамы вращают все колеса. Второй вариант способа подъема при подвижной телескопической раме в диапазоне от L₁ до L₂ происходит следующим образом. При нахождении задних колес (5) в пределах их углов трения на ступени и вращении передних колес раздвигают раму до ввода передних колес (4) в пределы углов () трения колес с очередной ступенью. Затем сдвигают раму при нахождении передних колес в пределах углов трения до ввода перемещающихся задних колес в пределы углов трения колес с очередной ступенью. Рама может быть максимально раздвинута для обеспечения скоростного движения по дороге общего пользования. Предлагаемое техническое решение направлено на ускорение подъема по лестнице при возможности использования в качестве скоростного транспортного средства. 3 с. и 16 з.п.ф-лы, 28 ил.

Группа изобретений относится к области наземного безрельсового транспорта, а более конкретно - к двухколейным персональным колесным транспортным средствам с электроприводом и к способам их передвижения с преодолением лестничных маршей.

Известные двухколейные персональные транспортные средства, такие как инвалидные кресла-коляски, персональные электромобили (пермобили) и электроскутеры, имеют, как правило, недостаточную универсальность.

Известно персональное транспортное средство Chairman Mini Stander, содержащее раму, передние ведомые поворотные колеса, задние неповоротные колеса большего диаметра, кресло с сиденьем, спинкой, опорами для ног с рычагом и подпятниками, рычажно-шарнирное устройство фиксации и изменения положения кресла посредством приводов независимого наклона и перемещения сиденья, спинки и рычага опор для ног в продольной вертикальной плоскости. Известное транспортное средство снабжено также системой управления приводами с органами управления, при этом устройство фиксации и изменения положения кресла выполнено с возможностью установки в одно из фиксированных положений, при котором сиденье, спинка и рычаг опор для ног расположены в пределах одной общей для них вертикальной плоскости (с коррекцией на эргономические требования и физиологические особенности пользователя транспортного средства) и предусмотрены дополнительные фиксаторы для тела пользователя [1] .

Конструкция известного транспортного средства является трансформируемой, что позволяет его использовать для передвижения как в уличных, так и в домашних условиях, в частности, путем перевода пользователя в вертикальное положение (для общения с окружающими на уровне глаз собеседника, для работы с книгами на стеллажах, для нагрузки суставов и т.д.). Однако транспортное средство тихоходно, не отличается высокой маневренностью и проходимостью, а главное, не способно самостоятельно преодолевать лестничные марши.

Известно многофункциональное преобразуемое транспортное средство, содержащее раму ("модуль") в виде шарнирно взаимосвязанных частей ("кластеров") с блоками управляемых неповоротных колес, снабженных упругими шинами, опору для поддержания груза, в частности кресло с сиденьем, спинкой, опорами для ног с рычагом и подпятниками, электроприводы вращения колес и систему управления приводами с органами управления и гироскопическим стабилизатором положения опоры (кресла), а также автономный источник энергии. В известном транспортном средстве рама выполнена в виде расположенных слева и справа развитых балансиров, на которых колеса установлены попарно и симметрично без возможности изменения расстояния между их осями. Предусмотрен электропривод вращения балансиров, обеспечивающий либо опору транспортного средства на все колеса (включая два неуправляемых поворотных колеса малого диаметра) для перемещения в легких условиях, либо на четыре управляемых колеса при вывешенных колесах малого диаметра для перемещения по песку и преодоления поребрика тротуара, либо только на два соосных управляемых колеса (нулевое значение колесной базы, опора на две точки). В последнем случае равновесие транспортного средства обеспечивают с помощью гироскопических стабилизаторов с сенсорами совместно с приводами. Сиденье жестко связано со спинкой и с рычагом опор для ног без возможности трансформации кресла. Приводы совместно с системой управления обеспечивают, в частности, подъем кресла (без его трансформации) на высоту, при которой уровень глаз сидящего в кресле пользователя равен или близок к уровню глаз стоящих рядом людей. В систему управления входит пульт управления типа "джойстик", установленный на подлокотнике кресла, и гироскопический стабилизатор положения транспортного средства с сенсорами. Автономный источник энергии установлен на внутренней рамной части [2].

Известное транспортное средство в силу своих компоновочных особенностей, геометрии, скоростных характеристик, отсутствия рулевого управления с рулем имеет недостаточно широкие функциональные возможности. Оно не позволяет перевести тело пользователя в вертикальное положение на уровне окружающих (собеседников). Сидячая поза при опоре на два колеса не обеспечивает нагрузки суставов, психологически некомфортна в общении. Транспортное средство не приспособлено для компактного размещения на месте автомобильного кресла за рулем автомобиля, к использованию в игровых и спортивных мероприятиях и на пляже.

Известен способ преодоления транспортным средством лестничных маршей путем вращения балансиров, на которых попарно установлены управляемые колеса, при одновременном обеспечении равновесия транспортного средства гироскопическим стабилизатором с сенсорами совместно с приводами [3].

Преодоление лестничных маршей и иных профильных препятствий известным способом из-за короткой колесной базы при весьма высоком уровне расположения кресла вызывает неуверенность пользователя в своей безопасности, диктует необходимость подстраховочно придерживаться руками перил. Кроме того, сужены возможности преодоления лестничных маршей различного типоразмера.

Известно самоходное инвалидное кресло, содержащее две полурамы, на одной из которых установлено сиденье и каждая из которых снабжена соответствующей трубой, которые телескопически соединены между собой и каждая из которых связана с парой опорных элементов. На каждой из пар опорных элементов закреплены колеса с независимыми приводами их управления. Трубы выполнены с возможностью фиксации одна относительно другой. Каждое колесо снабжено роликами-грунтозацепами, а каждый привод управления выполнен в виде электромеханического привода с тормозом с образованием мотор-колеса [4].

Известное устройство недостаточно универсально, имеет низкие скоростные возможности. Постоянство клиренса и невозможность обеспечения низкой посадки пользователя в кресле затрудняет размещение устройства в автомобиле.

Известен способ передвижения самоходного инвалидного кресла по лестничным маршам, при котором перемещение осуществляют путем попеременного (поочередного) вращения и торможения передних и задних колес и изменения расстояния между передними и задними колесами за счет вращения соответствующих колес [4].

Недостатками известного способа являются низкая скорость перемещения по лестничным маршам вследствие поочередности вращения передних и задних колес; повышенные габариты вследствие использования для ведущего режима колес только зон их статической устойчивости; невысокая надежность преодоления лестничных маршей различного типоразмера вследствие недостаточно широкого диапазона изменения центра масс (неоптимальность развесовки по осям передних и задних колес: вертикальная нагрузка на ось вышестоящих колес менее половины силы тяжести транспортного средства).

Известно самоходное инвалидное кресло, содержащее попарно установленные передние и задние колеса и устройство бесступенчатого изменения колесной базы при преодолении лестничных маршей. Передние и задние колеса установлены на раме, а устройство бесступенчатого изменения колесной базы включает в себя электропривод, связанный с системой управления, в состав которой входят по меньшей мере два датчика положения передних и задних колес относительно ступеней лестничного марша. Датчики выполнены с подвижными частями, установленными с возможностью контакта с ближайшей ступенью [5].

Недостатками известного устройства являются повышенные габариты вследствие использования для ведущего режима колес только зон их статической устойчивости; повышенная стоимость системы управления и устройства в целом; тяжелые условия работы датчиков, контактирующих со ступенями.

Известен способ передвижения самоходного инвалидного кресла по лестничным маршам, при котором передвижение осуществляют за счет попеременного вращения и торможения передних и задних колес и изменения колесной базы от минимального до максимального значения, а при устойчивом положении передних по ходу колес на верхней ступени лестничного марша синхронно вращают передние и задние колеса при неизменной достигнутой колесной базе по крайней мере до устойчивого подъема задних по ходу колес на верхнюю ступень. При этом синхронное вращение передних и задних колес при передвижении самоходного кресла над верхней ступенью лестничного марша начинают, предварительно уменьшив колесную базу до минимального значения при заторможенных передних по ходу колесах в их устойчивом положении на верхней ступени [6].

Недостаток известного способа передвижения самоходного кресла по лестничным маршам заключается в повышенных габаритах по дважды названной выше причине. При этом рассматривается, главным образом, заключительный этап преодоления лестничного марша (переход с лестничного марша на верхнюю площадку).

Наиболее близким аналогом заявляемого транспортного средства, совпадающим с ним по наибольшему числу существенных признаков и принятым за прототип, является транспортное средство, содержащее раму из двух телескопически взаимосвязанных частей с попарно установленными на них передними и задними управляемыми колесами с упругими, преимущественно пневматическими, шинами, приводы вращения колес, устройство изменения и фиксации колесной базы при сохранении опоры на все колеса, снабженное приводом, кресло с сиденьем и спинкой, рычажно-шарнирное устройство фиксации и изменения положения кресла относительно колесной базы с приводом наклона кресла, систему управления приводами с органами управления, а также автономный источник энергии. В нем минимальный диапазон изменения колесной базы L определяется (с запасом и в пересчете на гладкие колеса) условием статической устойчивости колес в ведущем режиме на ступени лестничного марша где L₁ - минимальная величина колесной базы, см; L₂ - максимальная величина колесной базы, см; l, h - соответственно длина и высота ступени лестницы, см; R - радиус колеса, см.

Фиксация колесной базы обеспечивается ручным фиксатором. В варианте устройства изменение колесной базы обеспечивается только приводом линейного перемещения во всем диапазоне изменения L, при этом подвижное звено привода постоянно жестко соединено с рамной частью. В другом варианте устройства такой привод отсутствует и изменение с пульсацией L осуществляется при отключенном фиксаторе (т. е. при свободной колесной базе) путем вращения колес посредством приводов их вращения в разных скоростных режимах [7].

Известное транспортное средство имеет узкое функциональное назначение, характеризуется низкими скоростными возможностями, большими потребными ходами подвижного звена привода линейного перемещения, недостаточно широким для оптимальной развесовки по осям передних и задних колес (на лестничном марше) диапазоном изменения положения центра масс. Изменение геометрии кресла предполагает, в лучшем случае, лишь возможность ручной регулировки спинки в узком диапазоне. Постоянство клиренса и невозможность низкой посадки пользователя в кресле затрудняют размещение в автомобиле и других носителях. Автоматизация передвижения по лестничным маршам требует организации довольно сложной системы управления на базе бортового процессора.

Наиболее близким аналогом заявляемых способов по совокупности существенных признаков, принятым за прототип, является способ преодоления лестничных маршей описанным выше транспортным средством за счет приводов вращения передних и задних колес при постоянной опоре на все колеса при адаптированной к профилю лестничного марша колесной базе L в пределах диапазона от L₁ до L₂. Если вне лестничных маршей задают минимально возможное значение L для маневренного движения в стесненных условиях, то для преодоления лестничного марша значение L предварительно увеличивают посредством приводов вращения колес или привода пульсации колесной базы, а затем изменяют (пульсируют) посредством того же привода, но по косинусоидальному закону при условии постоянного совмещения осей одноименных колес со средней полосой зоны их устойчивости без учета угла (конуса) трения. Размах (удвоенная амплитуда) пульсации колесной базы L соответствует диапазону от L₁ до L₂. При этом используют условия (1), (2) [7].

"Автоматическое" смещение центра масс транспортного средства в сторону подъема лестничного марша вследствие увеличения колесной базы при переходе из режима эксплуатации вне лестничного марша (в сложенном состоянии) в режим движения по лестничному маршу носит ограниченный характер и при замене периферийных упругих элементов в виде поперечных роликов упругими шинами (а они предпочтительны для плавного, менее шумного передвижения по ровной поверхности) не обеспечивает возможности развития необходимой силы тяги передних по ходу вверх (задних по ходу вниз) колес по сцеплению даже в пределах зоны устойчивости.

В известном способе-прототипе неучет угла (конуса) трения в определении зоны устойчивости колес приводит к не всегда оправданному завышению диапазона пульсации колесной базы. Это ухудшает габаритно-массовые характеристики самоходных кресел, снижает среднюю скорость перемещения по лестничным маршам, повышает требования к быстродействию привода пульсации колесной базы и в целом устройства изменения колесной базы, повышает динамические нагрузки на водителя-пользователя. Как правило, недостаточность и, во всяком случае, неоптимальность распределения динамической вертикальной нагрузки на передние и задние колеса (недогруженность вышестоящих колес) в режиме движения по лестничным маршам либо делает невозможным преодоление этого профильного препятствия, либо приводит к неустойчивости движения, пробуксовкам и срывам колес со ступеней. Кроме того, относительно высокая посадка водителя-пользователя в кресле психологически препятствует эксплуатации, повышает вероятность аварийных ситуаций.

Задачей являлась разработка такой конструкции персонального транспортного средства и способа преодоления им лестничных маршей, которые бы обеспечивали расширение технико-эксплуатационных возможностей персональных транспортных средств, преимущественно скутеров и самоходных кресел, за счет оперативной их трансформации (с минимальными трудозатратами водителя-пользователя) при сопутствующем повышении безопасности, маневренности и профильной проходимости, включая возможность самостоятельного перемещения по лестничным маршам различного типоразмера.

Решение поставленной задачи достигается группой изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом, а именно тем, что в транспортном средстве, содержащем раму в виде телескопически взаимосвязанных частей с попарно установленными на них передними и задними колесами с упругими шинами, приводы вращения колес, устройство изменения и фиксации колесной базы при сохранении опоры на все колеса, снабженное приводом, кресло с сиденьем и спинкой, рычажно-шарнирное устройство фиксации и изменения положения кресла относительно колесной базы с приводом наклона сиденья кресла, систему управления приводами с органами управления и автономный источник энергии, по меньшей мере одна пара упомянутых колес выполнена поворотной и связана с рулевым приводом, снабженным рулевой колонкой с рулем, установленной перед креслом с возможностью изменения и фиксации ее длины и положения по углу наклона в продольной вертикальной плоскости, включая сложенное ее нерабочее положение, а устройство фиксации и изменения положения кресла снабжено приводом его перемещения в продольной вертикальной плоскости. Рамная часть с передними колесами, образующими передний колесный мост, и рамная часть с задними колесами, образующими задний колесный мост, могут быть телескопически встроены в третью часть рамы, расположенную между упомянутыми мостами, с возможностью независимого друг от друга продольного возвратно-поступательного перемещения. Рамные части упомянутых мостов могут быть установлены в третьей части рамы коаксиально с частичным взаимным перекрытием. Задние колеса могут быть установлены с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения и фиксации относительно их рамной части в поднятом положении посредством управляемой подвески, например, снабженной разнесенными в поперечном направлении приводами возвратно-поступательного перемещения. Поворотными могут быть выполнены все колеса (передние и задние) и в этом случае рулевой привод должен быть выполнен с возможностью выборочного поворота осей передних и задних колес. Устройство изменения и фиксации колесной базы может быть выполнено с приводом ее пульсации, корпус которого установлен на рамной части, несущей кресло, а подвижное звено привода установлено посредством отключаемого фиксатора на другой рамной части, телескопически связанной с первой. Отключаемый фиксатор, связывающий подвижное звено привода пульсации колесной базы с рамной частью, может быть выполнен с зазором в направлении взаимной подвижности частей рамы и с электрическим выключателем, например концевым, с возможностью реверсирования движения подвижного звена привода пульсации при перекладке зазора таким образом, что при выборке зазора в сторону увеличения колесной базы L привод пульсации уменьшает значение L, а при выборке зазора в противоположную сторону увеличивает его.

Целесообразно выполнять раму, устройство изменения и фиксации колесной базы и систему управления приводами с органами управления с возможностью фиксации и пульсации колесной базы L в диапазоне от L₁ до L₂, определяемых соотношениями где l, h - соответственно длина и высота ступени лестничного марша, см; R - радиус колеса, см; arctg - угол трения как функция коэффициента сцепления колеса со ступенью.

Привод наклона сиденья кресла может быть выполнен в виде привода вращения, корпус которого закреплен в передней зоне сиденья, подвижное звено закреплено на одном конце рычага рычажно-шарнирного устройства, а второй конец рычага неподвижно жестко связан с подвижным звеном дополнительного привода вращения, корпус которого закреплен на раме. Кресло может быть снабжено опорами для ног в виде рычага и подпятников и выполнено с шарнирным сочленением сиденья, спинки и рычага опор для ног, при этом спинка и рычаг опор для ног снабжены приводами их наклона. Привод наклона спинки может быть выполнен в виде привода возвратно-поступательного перемещения, который корпусом шарнирно прикреплен к спинке с тыльной ее стороны и подвижным звеном шарнирно связан с задней кромкой сиденья. Привод наклона рычага опоры для ног может быть выполнен в виде привода возвратно-поступательного перемещения, корпус которого шарнирно закреплен в задней зоне сиденья, а подвижное звено шарнирно связано с верхним плечом двуплечего рычага, нижнее плечо которого жестко прикреплено к рычагу опоры для ног. Рычаг опор для ног может быть выполнен в виде привода возвратно-поступательного перемещения, подвижное звено которого прикреплено к подпятникам. В транспортном средстве система управления может быть снабжена гироскопическим стабилизатором положения кресла в продольной и поперечной плоскостях. Автономный источник энергии может быть установлен на тыльной стороне сиденья, а также снабжен приводом изменения углового положения источника энергии относительно сиденья.

Решение поставленной задачи достигается также тем, что в способе преодоления лестничных маршей транспортным средством, характеризуемым указанной выше совокупностью основных конструктивных признаков, за счет приводов вращения передних и задних колес при постоянной опоре на все колеса и адаптированной к профилю лестничного марша колесной базе L в пределах диапазона от L₁ до L₂, смещают центр масс транспортного средства посредством устройств изменения и фиксации колесной базы и положения кресла в сторону подъема лестничного марша до преимущественно равной вертикальной нагрузки на оси колес с обеспечением возможности развития необходимой тяги по сцеплению одних одинаково названных колес в пределах углов трения, достаточной для подъема других одинаково названных колес на очередную ступень, устанавливают среднее в диапазоне от L₁ до L₂ значение колесной базы L* вращением передних и задних колес в неодинаковых скоростных режимах при расфиксированной колесной базе, после чего фиксируют колесную базу и вращают все колеса в заданных скоростных режимах.

Решение поставленной задачи достигается также тем, что в способе преодоления лестничных маршей транспортным средством, характеризуемым указанной выше совокупностью основных конструктивных признаков и наличием привода пульсации колесной базы, включающем вращение передних и задних колес при постоянной опоре на все колеса и адаптированной к профилю лестничного марша колесной базе L в пределах диапазона от L₁ до L₂, смещение центра масс транспортного средства посредством устройств изменения и фиксации колесной базы и положения кресла в сторону подъема лестничного марша до преимущественно равной вертикальной нагрузки на оси колес с обеспечением возможности развития необходимой тяги по сцеплению одних одинаково названных колес в пределах углов трения, достаточной для подъема других одинаково названных колес на очередную ступень, установление среднего в диапазоне от L₁ до L₂ значения колесной базы L* вращением передних и задних колес в неодинаковых скоростных режимах при расфиксированной колесной базе, при нахождении задних по ходу транспортного средства колес в пределах их углов трения на лестничном марше и вращении передних по ходу транспортного средства колес увеличивают колесную базу посредством привода пульсации колесной базы до ввода осей, перемещающихся на очередную ступень передних колес в пределы их новых углов трения, затем уменьшают колесную базу посредством привода пульсации колесной базы при нахождении осей передних колес в упомянутых углах трения до ввода осей перемещающихся на очередную ступень задних колес в пределы их новых углов трения, после чего повторяют указанную последовательность операций вплоть до полного преодоления лестничного марша.

Значения L₁ и L₂ при осуществлении обоих вариантов способа могут быть выбраны из соотношений (3) и (4).

Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей: расширение технико-эксплуатационных возможностей персональных транспортных средств, преимущественно скутеров и самоходных кресел, за счет оперативной их трансформации при сопутствующем повышении безопасности, маневренности и профильной проходимости, включая возможность самостоятельного перемещения по лестничным маршам различного типоразмера.

Общие основные отличительные признаки для двух вариантов осуществления способа сводятся к следующему: - оперативное изменение положения центра масс путем трансформации транспортного средства до примерно равной вертикальной нагрузки на оси передних и задних колес (развесовки по осям); - при свободной колесной базе (т.е. при расфиксированном "телескопе") задают разный скоростной режим вращения передних и задних колес (мотор-колес), тем самым изменяя колесную базу до значения L*, равного среднеарифметическому от значений L₁ и L₂ (эта операция может осуществляться одновременно с первой и даже с упреждением в зависимости от конкретных ситуаций); - вращают все колеса (мотор-колеса), задав им скоростные режимы, причем одинаковые (с неизбежным буксованием) или разные (с учетом особенностей перемещения их осей на лестничном марше - нелинейности и несинфазности для передних и задних колес).

При осуществлении первого варианта заявляемого способа преодоление лестничных маршей происходит как передвижение с постоянной базой L* = const, а при втором варианте передвижение осуществляют с пульсацией в диапазоне от L₁ до L₂ со средним значением L*.

При фиксированном значении колесной базы значительно повышаются средние скорости передвижения. Выбор значения L* является универсальной рекомендацией для широкого спектра возможных эксплуатационных условий и представляет, соответственно, наибольший интерес при организации крупносерийного и массового производства.

При недостаточности постоянного значения L*, например, на нестандартной и/или дефектной лестнице, в других тяжелых условиях (при низком коэффициенте сцепления и т.д.) осуществляют регулярную работу привода пульсации колесной базы, при этом увеличение колесной базы приводом пульсации со скоростью, превышающей скорость перемещения осей колес, способствует закатыванию восходящей на очередную ступень пары колес (вне углов трения) другой парой колес, находящейся в ведущем режиме (в динамически устойчивом положении в пределах углов трения).

Заявляемое транспортное средство изображено на чертежах, где: на фиг.1 показано транспортное средство в случае удлиненной колесной базы (для движения в уличных условиях), вид сбоку; на фиг. 2 показано транспортное средство в случае укороченной колесной базы (для движения в условиях помещения), вид сбоку; на фиг.3 - вид транспортного средства в плане; на фиг. 4 - кинематическая схема взаимосвязи рамных частей с одним "телескопом"; на фиг. 5 - кинематическая схема взаимосвязи рамных частей с двумя противоположно направленными параллельными "телескопами"; на фиг. 6 - кинематическая схема взаимосвязи рамных частей с двумя соосными (оппозитными) "телескопами"; на фиг. 7 - кинематическая схема взаимосвязи рамных частей с двумя противоположно направленными, коаксиально встроенными друг в друга "телескопами"; на фиг.8 - схема подвески задних колес, вид сзади, совмещенная со схемой гироскопической стабилизации положения кресла; на фиг. 9 - схема рулевого управления, вид в плане, при удлиненной колесной базе; на фиг.10 - схема рулевого управления, вид в плане, при укороченной колесной базе; на фиг.11 - схема размещения электрооборудования; на фиг.12 - схема размещения приводов; на фиг.13 - схема размещения фиксаторов; на фиг.14 - пример взаимосвязи привода пульсации колесной базы с рамными частями (фрагмент), где D - диаметр отверстия в рамной части; d - диаметр пальца фиксатора; на фиг. 15, 16 - номограммы для выбора значений колесной базы при преодолении лестничных маршей; на фиг. 17 схематически изображено транспортное средство с водителем-пользователем при преодолении лестничных маршей (в случае движения вверх с удлиненной колесной базой); на фиг.18 - то же (в случае движения вниз с удлиненной колесной базой); на фиг.19 схематически изображено транспортное средство при вертикальном расположении водителя-пользователя (в случае укороченной колесной базы); на фиг.20 - размещение транспортного средства на месте водителя в автомобиле; на фиг.21 - размещение транспортного средства в мотоносителе; на фиг.22 - схема передвижения транспортного средства на лестничном марше с указанием предельно допустимого (минимального) значения колесной базы L₁ по условию сцепления верхних колес (G₁, G₂ - вертикальная нагрузка соответственно на верхние и нижние колеса); на фиг. 23 - то же, с указанием предельно допустимого (максимального) значения колесной базы L₂ по условию сцепления нижних колес; на фиг. 24 - схема взаимодействия колеса с пневматической шиной сверхнизкого давления с кромкой ступени; на фиг. 25 - 28 - схема перекладки зазора в фиксаторе привода пульсации колесной базы при автоматическом управлении подъемом на лестничном марше.

Заявленное устройство - транспортное средство, названное авторами "ТРАНССКУТЕР" ("трансформируемый скутер"), в предпочтительном (оптимальном) исполнении содержит (см. фиг.1-3) раму, состоящую из частей 1, 2, 3. На передней рамной части 2 установлена пара управляемых (ведущих) колес 4, а на задней рамной части 3 - пара управляемых (ведущих) колес 5. Все колеса снабжены пневматическими или иными упругими шинами 6. Предусмотрены приводы 7, 8 независимого друг от друга вращения всех (или попарно) колес 4 и 5 соответственно (рекомендуется использование мотор-колес). Таким образом, рамная часть 2 с управляемыми колесами 4 образует передний колесный мост, а рамная часть 3 с управляемыми колесами 5 - задний колесный мост. На рамной части 1 установлено кресло посредством устройства фиксации и изменения его положения в продольной вертикальной плоскости (кресло и устройство обозначены позициями поэлементно), регулируемое для эргономической адаптации пользователя. Кресло включает в себя сиденье 9, спинку 10 и опоры для ног с рычагом 11 и двумя подпятниками 12. С тыльной стороны сиденья 9 установлен автономный источник энергии 13 в виде разнесенных в поперечном направлении блоков аккумуляторных, конденсаторных или иных батарей (см. фиг.11). На раме 1-3 установлено также устройство изменения и фиксации колесной базы L (обозначено позициями поэлементно) в широком диапазоне потребных значений от L_min до L_max.

Предусмотрен рулевой привод 14 (см. фиг.7), выполненный с возможностью выборочного поворота либо колес 4, либо колес 5 (не исключены варианты с поворотом только передних колес 4 или с возможностью одновременного поворота колес 4, 5 для уменьшения радиуса кинематического поворота, особенно если не предусмотрен поворот бортовым способом). Рулевой привод снабжен рулевой колонкой 15 с рулем 16 мотоциклетного или иного типа. Рулевая колонка 15 установлена перед креслом 9-12 на рамной части 2 (на переднем колесном мосту) с возможностью изменения и фиксации положения по углу наклона в продольной вертикальной плоскости и уровню расположения руля 16, включая сложенное положение (шарнир 17 на фиг.1, 2 и фиксаторы 18, 19 на фиг.3). Кроме того, она установлена с возможностью наклона и фиксации в рабочем состоянии в любом продольном направлении (вперед-назад) относительно своего вертикального положения.

В состав транспортного средства входит система управления всеми приводами, включающая в себя органы управления (руль 16 и панель управления 20 на колонке 15, не исключено дублирование от ручного пульта типа "джойстик" или аналогичных систем).

Рама 1-3 выполнена в виде телескопического устройства (с двумя "телескопами") с возможностью независимого друг от друга продольного перемещения его штоков - рамных частей 2 и 3 относительно корпуса "телескопа" - рамной части 1. Иными словами (в привязке к прототипу), рамные части 1 и 2, а также рамные части 1 и 3 телескопически взаимосвязаны с возможностью изменения и фиксации расстояния L между осями колес 4 и 5 в диапазоне потребных значений колесной базы при сохранении опоры на все колеса 4, 5. В общем случае устройства допускаются варианты: с одним "телескопом" (рамная часть 3 отсутствует, колеса 5 и кресло 9-11 установлены на рамной части 1 - см. фиг. 4); с двумя противоположно направленными, параллельными, причем со смещением в горизонтальной или в вертикальной плоскостях, "телескопами" или соосными (оппозитными) "телескопами" (см. фиг.5, 6); с двумя противоположно направленными, коаксиально встроенными друг в друга "телескопами" (см. фиг.7).

В оптимальной конструкции используют последний вариант (по фиг.7): рамная часть 2 (передний колесный мост) и рамная часть 3 (задний колесный мост) частично встроены в продольную трубчатую (или иного поперечного сечения) балку 21 коаксиально с частичным взаимным перекрытием (взаимное перекрытие частей-штоков 2, 3 в балке 21).

В устройство изменения и фиксации колесной базы в любом случае входят указанные "телескопы" и колеса 4, 5 с приводами их независимого вращения 7, 8. В простейшей реализации "телескопы" снабжены фиксаторами (стопорами) 22, 23 (см. фиг.1, 2, 13), также входящими в состав устройства изменения и фиксации колесной базы. В данной конструкции они выполнены дистанционно управляемыми. В более совершенном варианте устройство изменения и фиксации колесной базы выполнено с приводом пульсации колесной базы, предпочтительно в виде электромеханического привода вращения с корпусом 24, зубчатым колесом 25 и находящейся в зацеплении с ним зубчатой рейкой 26 в качестве выходного подвижного звена (см. фиг. 1, 2, 12). Корпус 24 вертикально установлен на рамной части 1 (или непосредственно на балке 21), а подвижное звено (зубчатая рейка) 26 установлено посредством отключаемого фиксатора 27 на рамной части 3 (на колесном мосту). Вертикальное расположение привода вращения 24-25 вместо более простой возможной схемы с горизонтально расположенным линейным приводом объясняется значительными компоновочными ограничениями.

Особенность предлагаемой взаимосвязи фиксатора 27 с рамной частью 3 и с системой управления состоит в следующем. Фиксатор 27 включает в себя палец 28 диаметром d, двухпозиционно установленный с возможностью ввода-вывода в одном из отверстий 29 в рамной части 3, имеющем диаметр D предпочтительно больше диаметра d на величину максимального зазора (см. фиг.14, 25-28).

Для автоматизации процесса передвижения транспортного средства на лестничных маршах (передним ходом) с пульсацией колесной базы предлагается следующий вариант устройства с "датчиком перекладки зазора" (см. фиг.14, 25-28).

Фиксатор 27 (конкретно - его палец 28) соединен с подвижным относительно рамной части 3 контактором электрического выключателя 30, а подпружиненный неподвижный контактор выключателя 30 (не считая деформации пружины) соединен с рамной частью 3. Может быть применен, например, концевой выключатель 30. При зазоре =D-d между рамной частью 3 и пальцем 28 в направлении взаимной подвижности частей 1 и 3 рамы, который может быть условно отрицательным (см. фиг. 25, 28) и положительным (см. фиг.26, 27) в зависимости от распределения продольных сил в системе 1-5, контакторы выключателя 30 замкнуты (выключатель включен) при минус и разомкнуты (выключатель 30 выключен) при + (см. фиг.25-28). Иначе говоря, от перекладки зазора (минус - влево или плюс - вправо) зависит положение контакторов выключателя 30.

Другой возможный вариант устройства с "