CN104070948A - 可折叠飞行轮椅 - Google Patents

Abstract

本案所述的可折叠飞行轮椅，系一种可变形为四轴飞行器的车辆，其车身有两片可向两侧翻转固定的腿板，旋翼和车轮均安装在腿板上；其旋翼的旋转面与车轮的旋转面平行；行驶时两腿板向下翻转至极直至车轮轮胎触地，飞行时两腿板翻转至旋翼的旋转面水平；旋翼及与之安装于同一腿板上的车轮两者系由同一电机驱动；行驶时电机低转速，设置于旋翼上的弹簧使桨叶向下折叠，桨叶根部的凸牙啮合套在旋翼轴上的齿轮管传动车轮。优点：结构简单可靠成本低，市场覆盖面广，小巧便捷停车易，能耗低经济环保。

Description

可折叠飞行轮椅

技术领域

本案涉及道路车辆领域，尤为一种可转化为四轴飞行器的两栖车辆。

背景技术

当今的小型轿车虽能时速过百，行驶于拥堵市区走走停停，均速常30千米而已。因此轿车系能耗大、成本高的交通工具。本案旨在设计一种低能耗的、可转为为四轴飞行器的、小巧便捷的车辆，以飞越路障和拥堵区来提高通行效率。

英国南安普敦大学（Southampton University）的设计师维托（Witold Mielniczek）设计了一种可转化为四轴飞行器的车辆，其作品被展示于极客网（Kickstarter），网址为

（https://www.kickstarter.com/projects/2017062404/b-go-beyond）。

作品中车轮与旋翼的结合这一关键点有如下特征：车轮具有中空的庞大轮毂，轮毂并不与轮胎一起旋转；旋翼被安置于轮毂中心位置，旋翼输出轴与车轮轴彼此垂直。其缺点如下：大型中空轮毂结构强度有限，造价昂贵，其车辆载重有限且将笨重。因此其方案暂时停留在模型阶段难于载人。

本案创新有别于彼：车轮系寻常车轮，轮毂与轮胎一起旋转；旋翼被安置于车轮旁，旋翼输出轴与车轮轴彼此平行。旋翼可向下折叠，旋翼与其旁之车轮以同一电机驱动，旋翼根部设有一个巧妙的离合器，令旋翼折叠后传动车轮，以利旋翼之安全。 

发明内容

本案之创新含两大重点：其一是车辆架构的设计，也即架构上便于车辆与飞行器之间的转化，要求便利可靠；其二是车轮与旋翼的结合，充分考虑其传动的便利和结构的简洁简洁可靠。

技术方案之目的与特色：一、尽可能的减轻重量，提升效率降低能耗：使用直径更小更轻的轮胎搭配大直径的旋翼；二、为单人驾驶而设计，尽可能的小巧便携便于收纳与停泊；三、结构尽可能的简单、可靠，使用便捷，以降低成本提高实用性和市场性。

架构设计：整个车身当作一个箱体对待，那么两侧各固定一腿板，该腿板翻转水平则为机翼，托举旋翼成为四轴飞行器；该腿板翻转与地垂直则便利车轮转动行驶，成为车辆；该腿板向车身内部翻转收纳则成为旅行箱便利安放。又：箱体尾部再追加一可翻转之板面，翻转依靠固定当作驾驶员座椅的靠背。

动力设计：车轮直径尽可能小巧，一方面为了减重，另一方面为了降低对旋翼空气动力性能的影响。采用四个车轮和四个旋翼由四个电机驱动的方案，也即车轮和旋翼由同一个电机驱动。行驶时旋翼折叠收纳，以避免损坏桨叶。

基础方案特征概括：

如附图1-4所示，本质上是一种可转化为四轴飞行器的车辆，车身有两片可向两侧翻转固定的腿板，旋翼和车轮均安装在腿板上；其旋翼（1020）的旋转面与车轮（101）的旋转面平行；行驶时两腿板向下翻转至极直至车轮（101）轮胎触地，飞行时两腿板翻转至旋翼（1020）的旋转面水平；旋翼（1020）及与之安装于同一腿板上的车轮（101）两者系由同一电机驱动；

行驶时电机低转速，设置于旋翼（1020）上的弹簧（82）使桨叶（80）向下折叠，桨叶（80）根部的凸牙（801）啮合套在旋翼轴上的齿轮管（83）传动车轮（84）；

飞行时电机高转速，离心力强于设置于旋翼（1020）上的弹簧（82）使桨叶（80）水平，桨叶（80）根部的凸牙（801）脱离套在旋翼轴上的齿轮管（83）不再传动车轮（84）。

进一步的：两腿板可向车身内翻转相互叠放于车身内。

进一步的：车身内还具有背板（3），背板（3）另一端具有转轴定于箱体，该转轴之轴线平行于箱体后侧面之上外沿，背板（3）可依此转轴向外翻转后固定于箱体，亦可向内翻转收纳于箱体内，平躺于两腿板之下。

进一步的：旋翼（1020）和车轮（101）两者的转轴重合，也即齿轮管（83）固定在车轮（101）的轮毂中心。

该创新车之优点：结构简单可靠成本低；行驶时速低或可不用驾照，市场覆盖面广；小巧便捷不惧停车难；能耗低经济环保。依本案所设计之车，虽时速低下，却因此可令结构简单成本低，例如无需考虑如轿车一般的高强度防撞安全，又无需考虑强大的刹车；其时速低之缺点为其可飞行跨越拥堵和路障之优点所弥补，又以可折叠小巧之优点便利停泊，概而论之，不失为一城市交通之优良工具。该技术亦可转用于两栖无人机。

附图说明

图1是行驶时外形；图2是飞行时外形；图3是折叠成旅行箱外形；图4是旋翼传动车轮纵剖面。

具体实施方式

如图1所示的车辆，具有四个车轮外形与一般电动轮椅无异，其显著区别在于：车轮较小，且其中心轴向外凸出，该轴顶端装有折叠桨旋翼，该桨展开时的直径大于车轮的直径，但是其向下折叠时，可以使旋翼桨尖不触地。

折叠桨与车轮系同一电机驱动，其具体结构详见图4所示：图中80系旋翼的桨叶，83系齿轮管，该齿轮管套在电机轴81上可自由转动，且与车轮84的轮毂融为一体能带动车轮84转动；桨叶80根部具有凸齿801，该桨叶低速旋转时离心力不足，受到弹簧82的拉扯向下折叠时，凸齿801啮合齿轮管83，从而使得电机能同时驱动车轮84。图中的810系电机固定于腿板2上面，车轮和旋翼的反面。

如图3所示，该车折叠收纳时变成一个拉杆旅行箱。图中1和2是安装有车轮和旋翼的腿板，该腿板可沿着车身两侧外沿翻转。3是背板，其可沿着车身尾部的外沿翻转后固定，成为驾驶员乘坐时的靠背，图中的背板3已放倒收纳于车身内部，背板3的顶部固定有收缩拉杆，其构造一如寻常拉杆旅行箱，两根杆子嵌入凹口30之中。

收纳时，背板3先放倒，随后腿板2翻转放倒平躺在背板3之上，腿板2上的车轮和旋翼嵌入背板3上的网兜302之中以防尘。腿板2上面设置有两个圆洞2101，腿板1翻转平躺于腿板2之上时，腿板1之上的车轮和旋翼正好穿过该圆洞嵌入背板3上的网兜之内。

车身的尾部还装有脚轮400，其构造和功效一如寻常旅行箱。行驶时的外形如图1所示，图中两腿板已经翻转成垂直于地面固定，此时车轮触地。车辆的转向通过车身两侧电机的不同转速来实现。图中的401系腿板与车身之间的合页，而背板3则通过转轴113向外翻转依靠于车身尾部固定，成为驾驶员座椅的靠背。此方案中腿板、背板等与车身的固定，用手拧螺丝、挂扣等寻常紧固件即可。

图2系飞行时外形，此时两腿板已经翻转展开如两片机翼，图中1020系旋翼，101系车轮。此时车轮不再转动，该车已经完全成为一个标准的四轴飞行器。以寻常的四周飞行器控制设备进行控制，例如深圳大疆公司的飞控系统。图中哦的991是一把高强度雨伞，此时横在两腿板之间固定充当翼梁，而行驶时，该伞则可被固定于车身上遮风避雨。车身前段的板子可向下翻转固定，以安放驾驶员的大腿。

两腿板可充当机翼，也即其横截面可以有翼型，例如滑翔性能和安定性都很好的S翼型，如此相对于寻常四轴飞行器而已，因机翼具备滑翔性能而更安全。

本创新车辆结构简单可靠，功能实用，创意独特，节能环保，或可取代摩托车成为交通警察的执勤利器。

Claims (8)

1.一种可折叠飞行轮椅，系一种可转化为四轴飞行器的车辆，其车身有两片可向两侧翻转固定的腿板，旋翼和车轮均安装在腿板上；其旋翼（1020）的旋转面与车轮（101）的旋转面平行；行驶时两腿板向下翻转至极直至车轮（101）轮胎触地，飞行时两腿板翻转至旋翼（1020）的旋转面水平；旋翼（1020）及与之安装于同一腿板上的车轮（101）两者系由同一电机驱动；

行驶时电机低转速，设置于旋翼（1020）上的弹簧（82）使桨叶（80）向下折叠，桨叶（80）根部的凸牙（801）啮合套在旋翼轴上的齿轮管（83）传动车轮（84）；

飞行时电机高转速，离心力强于设置于旋翼（1020）上的弹簧（82）使桨叶（80）水平，桨叶（80）根部的凸牙（801）脱离套在旋翼轴上的齿轮管（83）不再传动车轮（84）。

2.如权利要求1所述的可折叠飞行轮椅，其特征在于：两腿板可向车身内翻转相互叠放于车身内。

3.如权利要求1所述的可折叠飞行轮椅，其特征在于：车身内还具有背板（3），背板（3）另一端具有转轴定于箱体，该转轴之轴线平行于箱体后侧面之上外沿，背板（3）可依此转轴向外翻转后固定于箱体充当驾驶员座椅靠背，亦可向内翻转收纳于箱体内，平躺于两腿板之下。

4.如权利要求1所述的可折叠飞行轮椅，其特征在于：旋翼（1020）和车轮（101）两者的转轴重合，也即齿轮管（83）固定在车轮（101）的轮毂中心。

5.如权利要求2和3所述的可折叠飞行轮椅，其特征在于：车身尾部还装有脚轮（400），且背板（3）上装有伸缩拉杆（31）。

6.如权利要求1所述的可折叠飞行轮椅，其特征在于：车身上还具有雨伞（991），飞行时此雨伞可充当两腿板之间的横梁。

7.如权利要求1所述的可折叠飞行轮椅，其特征在于：腿板的横截面具有翼型。

8.如权利要求1所述的可折叠飞行轮椅，其特征在于：车辆的转向通过车身两侧电机的不同转速来实现。