CN104309744B - 低磨损摩擦驱动机构及对应的独轮驱动车 - Google Patents

Abstract

一种低磨损摩擦驱动机构及对应的独轮驱动车，包括：车轮、驱动车轮滚动的第一驱动机构、反作用力轮；第一驱动机构包括依次连接的第一电机、第一驱动轴和第一驱动轮，利用第一电机驱动第一驱动轮；所述车轮包括轮辋，所述轮辋中脊的直径比轮辋外缘的直径小，形成至少两个夹角小于180度的环面，在轮辋直立时第一环面和水平面形成角度；所述第一驱动机构的第一驱动轮通过与第一环面相贴合，致使第一驱动轮的运转传至第一环面，从而驱动轮辋；所述反作用力轮与轮辋中脊另一侧的第二环面相贴合，所述反作用力轮与第一驱动轮产生相反的侧向作用力，使得轮辋转动时平衡。本发明驱动机构的摩擦损耗较小，且最终形成的车基部的体积较小。

Description

低磨损摩擦驱动机构及对应的独轮驱动车

技术领域

本发明涉及一种独轮车技术领域，尤其是一种低磨损摩擦驱动机构和具有所述低磨损摩擦驱动机构的独轮驱动车。

背景技术

近几年来，无座独轮驱动车已不是鲜闻。

这类独轮驱动车包括一个车轮、两个脚踏板、一个电机及相关的驱动机构、一个车架或支撑结构、一个外壳，所述车架和外壳可为一整体，所述车轮、脚踏板、电机、驱动机构和外壳均连接于所述车架。所述车轮可包括一个装在轮辋上的轮胎。这类独轮驱动车包括类似于众所周知的Segway陀螺平衡控制，车的走向和速度取决于使用者前后倾体，车拐弯取决于使用者横向倾体。

驱动车轮的驱动机构有多种。图1显示一个车轮包括一个车胎2和轮辋3，一个驱动轮5为杠铃状，且两端具有突出设置的驱动轮翼缘6，利用驱动轮翼缘6使得车轮卡在所述驱动轮5的中部，所述驱动轮5经轮轴7由一横放电机8驱动。这类横放电机大多装置在一外壳里，需要该车基部设有较宽的壳容积，所述车轮基部设有大容积的横放电机很容易造成车子拐弯斜倾时车轮基部触地。且所述横放电机会造成独轮驱动车的重心偏移，需要专门的设计分配重量。同时由于独轮驱动车转弯时会左右摇动，图1的轮辋3边角和驱动轮翼缘6接触处容易形成磨损点9，造成该翼缘磨损相对较快。

图2中设计的轮辋13有一个中脊14和驱动轮15，该驱动轮15形状为中部16直径小、两端19直径大，与所述轮辋13的形状相辅相成，但日常使用时发现驱动轮15两端19处的磨损较大，结果导致车子行驶效率低、不得不勤更换驱动轮等等。此设计也有前述图1车子设计基部体积大且离地面近的缺陷。

因此，有必要设计一种采用低磨损摩擦驱动机构的独轮驱动车，进而有必要设计一种小体积的低磨损摩擦驱动机构。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种供独轮驱动车用的低磨损摩擦驱动机构及对应的独轮驱动车。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种低磨损摩擦驱动机构，包括：车轮、驱动车轮滚动的第一驱动机构、反作用力轮；所述第一驱动机构包括依次连接的第一电机、第一驱动轴和第一驱动轮，利用第一电机驱动第一驱动轮；所述车轮包括轮辋，所述轮辋中脊的直径比轮辋外缘的直径小，形成至少两个夹角小于180度的环面，在轮辋直立时第一环面和水平面形成角度；所述第一驱动机构的第一驱动轮通过与第一环面相贴合，致使第一驱动轮的运转传至第一环面，从而驱动轮辋；所述反作用力轮与轮辋中脊另一侧的第二环面相贴合，所述反作用力轮与第一驱动轮产生相反的侧向作用力，使得轮辋转动时平衡。

可选的，所述反作用力轮为第二驱动机构的第二驱动轮，且所述第二驱动机构包括依次连接的第二电机、第二驱动轴和第二驱动轮，利用所述第二驱动轮与第二环面相贴合，致使第二驱动轮的运转传至第二环面，从而驱动轮辋。

可选的，所述第一驱动轮、反作用力轮为圆柱形。

可选的，所述第一驱动轮、反作用力轮为具有锥角小于10度的圆台形，所述第一驱动轮、反作用力轮靠近轮辋中脊的直径小于靠近轮辋外缘的直径。

可选的，所述反作用力轮为导轮。

可选的，所述第一环面的面积大于第二环面的面积。

可选的，所述第一环面与轮辋平面之间的角度为0度～10度，中脊另一侧的第二环面与轮辋平面之间小于90度。

本发明实施例还提供了一种具有低磨损摩擦驱动机构的独轮驱动车，包括：车轮、两个脚踏板、一个连着所述脚踏板的车架、低磨损摩擦驱动机构，所述车轮包括轮辋，所述轮辋中脊的直径比轮辋外缘的直径小，中脊两侧形成至少两个夹角小于180度的环面，在轮辋直立时第一环面和水平面形成角度；所述第一驱动机构的第一驱动轮通过与第一环面相贴合，致使第一驱动轮的运转传至第一环面，从而驱动轮辋；所述反作用力轮与轮辋中脊另一侧的第二环面相贴合，所述反作用力轮与第一驱动轮产生相反的侧向作用力，使得轮辋转动时平衡。

可选的，所述第一驱动机构和反作用力轮位于脚踏板下。

可选的，当使用者站在脚踏板上，通过脚踏板增加第一驱动轮和反作用力轮施加在轮辋环面的压力。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

所述车轮的轮辋的中脊朝车轮圆心突起，中脊两侧形成至少两个夹角小于180度的环面，在轮辋直立时第一环面和水平面形成角度，且至少第一环面利用第一驱动轮进行驱动，由于在车轮竖直的情况下，第一环面为倾斜面或竖直面，因此所采用的第一驱动机构可以倾斜竖直放置，与横置电机相比，能大大减小车基部的体积。且本发明的第一驱动轮和反作用力轮分开，每个驱动轮不同位置的旋转速度则会变得一致，整个驱动轮的磨损一致，不会出现外缘部分磨损特别快的问题。

进一步的，若第一驱动轮、反作用力轮为圆柱形，因轮辋中脊和轮辋外缘直径差别引起的摩擦力会造成效率损失，因此，所述第一驱动轮、反作用力轮为具有锥角的圆台形，所述第一驱动轮、反作用力轮靠近轮辋中脊的直径小于靠近轮辋外缘的直径，这样能减少中脊和轮辋外缘转速的差异，减小因摩擦导致的效率损失。

附图说明

图1和图2是现有的两种的独轮车驱动机构的结构示意图；

图3～图5为本发明第一实施例的独轮驱动车的结构示意图；

图6为本发明第二实施例的独轮驱动车的驱动机构的结构示意图；

图7为本发明第三实施例的独轮驱动车的驱动机构的结构示意图；

图8为本发明第四实施例的独轮驱动车的驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图3～图5，为本发明第一实施例的一种独轮驱动车的结构示意图，包括：车轮121、两个脚踏板124和125、一个连着所述脚踏板的车架126和靠腿部件128。图4显示车轮121包括轮胎122及轮辋123、第一驱动机构140、和第二驱动机构150、及定位导轮170。从图5中可明显看到图4所示的轮辋123中脊131的直径比轮辋123外缘的直径小，即轮辋123的中脊131朝圆心呈三角形突起，中脊131有效地将轮辋分为两环面第二环面134和第一环面135。虽然图5中显示的中脊131呈尖形，但中脊131也可设成脊背平缓、弯弧等其它形状，重要的是所述中脊131的设置将轮辋分为两环面，两环面具有小于180度的夹角，所述两环面可分别受反力。所述两个环面的剖面均为平面，其他实施例中，也可以为近似平面的微圆弧面。

在本实施例中，所述一个车轮121包括一个轮胎122及一个对应的轮辋123，在其他实施例中，一个车轮还可以包括两个并列的轮胎及一个对应的轮辋，所述轮辋与图5中的轮辋类似，或者一个车轮包括两个并列的轮胎及两个并列的轮辋，两个并列的轮辋的形状类似与图5的轮辋，且从中脊分开，每个轮辋都有一个环面。

在图4显示的实施例中有两个驱动机构，分别为第一驱动机构140、第二驱动机构150，每个驱动机构都包括依次连接的电机、驱动轴和驱动轮，所述第一电机141驱动第一驱动轴142和第一驱动轮145，所述第二电机142驱动第二驱动轴152和第二驱动轮155，所述第一驱动轮145、第二驱动轮155贴切地耦合到轮辋上使第一驱动轮145、第二驱动轮155反向接触到轮辋第二环面134和第一环面135上。

在图2中，驱动轮15两端19处的磨损较大，发明人发现，之所以产生这样的原因是：通常驱动轮的尺寸很小，而驱动轮15两端19处的半径比中部16处的半径大，一般为两～三倍，驱动轮15两端19处的周长则会远远大于中部16处的周长，而它们旋转一周所用的时间一样，所以两端19处比中部16处转速快的多，损耗会非常快。而本发明的两个驱动轮分开设置，每个驱动轮不同位置的旋转速度一致，整个驱动轮的磨损一致，不会出现图2的驱动轮的问题。

同时，所述第二驱动轮155可以作为第一驱动轮145的反作用力轮，第一驱动轮145、第二驱动轮155在两环面上施加相反的侧向作用力，使得轮辋在转动时能达到中心定位的效果。

在本实施例中，所述第一驱动机构140、第二驱动机构150以合适的角度和位置内装于轮框中以致在本发明独轮驱动车无人站上或使用时，第一驱动轮145、第二驱动轮155接触轮辋123的力微小；当使用者站在脚踏板上，使所述第一驱动轮145、第二驱动轮155向轮辋123的两个环面134、135施加大力，增加了摩擦力，此轮辋压力与使用者的体重成正比，使用者越重，接触轮辋123的摩擦力越大，因而对轮辋123的压力越大，使得车轮121只有在重载时才受较大压力。

所述第一驱动轮、第二驱动轮的形状为圆柱形或锥角小于10度的圆台形。在本实施例中，参见图5，所述第一驱动轮145、第二驱动轮155为锥角小于5度的圆台形，为了图面清楚，所述第二驱动机构在图5中未显示，第二驱动机构设置在第一驱动机构140的后面，与轮辋的第二环面134接触。若第一驱动轮145、第二驱动轮155为圆柱形，因轮辋中脊131和轮辋123外缘直径差别会引起转动速度的不同，从而引起的摩擦的不均匀，会造成效率损失，而所述圆台形的驱动轮145、155能弥补前述直径的差异，如图5所示，轮辋中脊131直径小，驱动轮145靠轮辋中脊131处的直径较小，轮辋123外缘直径大，驱动轮145靠轮辋123外缘端的直径较大，这样减少中脊131和轮辋123外缘转速的差异，从而使得中脊131和轮辋123外缘的损耗相同。

图5所示的α角以0至5度最为合适，例如，轮辋123两环面134、135的斜角约162度时，α为1度较合适。

在第二实施例的驱动机构中，两个驱动机构分别对应两个轮辋环面，且一前一后错开设置，在驱动机构相对的另一侧轮辋环面上还设置有导轮。以图6所示为例，所述第一驱动机构240的第一驱动轮245压在轮辋123的其中一个环面235上，在第一驱动机构240对应位置的另一个环面234上，还设置有导轮248，使得轮辋123的受力均匀。同样的，第二驱动机构(未图示)的驱动轮压在轮辋的其中一个环面234上，在另一个环面245对应的位置，也具有一个导轮，所述导轮和第二驱动轮可以共同作为反作用力轮。

在另一实施例中，还可以只设置有一个第一驱动机构和对应位置的导轮，所述导轮作为反作用力轮，第一驱动机构的第一驱动轮和对应位置的导轮在两环面上施加反向的侧向作用力，保持独轮驱动车平衡。

在第三实施例中，图6所示的实施例还可改为图7的实施例设计，轮辋第一环面335的面积大于轮辋第二环面334的面积，对应的，其第一驱动轮345和第一环面335的接触面积增大，导轮348和轮辋第二环面335的接触面积相应减小，有利于提高驱动效率。

图8为本发明的驱动机构的第四实施例的剖面结构示意图，包括第一电机441、车架426、第一驱动轴442、第一驱动轮445、导轮448、一个具有两个环面434和435的轮辋423。图8显示在车轮竖立时，驱动轴442为立式设计，第一驱动轮445与驱动轴442连接，轮辋423的第一环面434与所述第一驱动轮445接触，轮辋423的第二环面435与所述导轮448接触，所述第一环面434与轮胎平面平行，所述第一驱动机构与轮胎平面平行设置，中脊另一侧的第二环面435与轮胎平面之间小于90度，由于所述第一驱动机构与车轮平面在同一平面上，不需要将第一驱动机构设置在车轮的两侧，既有利于保持独轮驱动车平衡，由于没有横置电机，所述车轮基部体积较小，车子拐弯斜倾时不容易造成车轮基部触地。

由于第一环面434不同直径对应的转速不同，在其他实施例中，所述第一环面与轮辋平面之间的角度也可以为0度～10度，第一驱动轮的轴线与轮辋平面之间的角度为0度～10度，所述第一驱动机构的第一驱动轮为圆台形，中脊另一侧的第二环面与轮辋平面之间小于90度，可以减少第一环面不同直径位置的摩擦损耗，提高效率。

应指出的是，虽然图8中的轮辋423定位和第一驱动轴442一样，但所述二部件设计成其它种定位亦不离本发明的宗旨。本实施例中导轮448的作用是引导轮辋423与第一驱动轮445相接触，且作为第一驱动轮445的反向作用力轮，保持独轮驱动车平衡。

图8的实施例中第一驱动轮445和导轮448的形状也可设计成类似于图5的实施例中驱动轮145、155的圆台形，图8轮辋423的两个环面434、435也设计为相应的角度以分别紧密接触所述驱动轮445和导轮448。

本发明虽然以独轮驱动车为例介绍了所述低磨损摩擦驱动机构，但所述具有所述低磨损摩擦驱动机构也可以驱动其他多轮车。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种低磨损摩擦驱动机构，其特征在于，包括：车轮、驱动车轮滚动的第一驱动机构、反作用力轮；所述第一驱动机构包括依次连接的第一电机、第一驱动轴和第一驱动轮，利用第一电机驱动第一驱动轮；所述车轮包括轮辋，所述轮辋中脊的直径比轮辋外缘的直径小，形成至少两个夹角小于180度的环面，在轮辋直立时第一环面和水平面形成角度；所述第一驱动机构的第一驱动轮通过与第一环面相贴合，致使第一驱动轮的运转传至第一环面，从而驱动轮辋；所述反作用力轮与轮辋中脊另一侧的第二环面相贴合，所述反作用力轮与第一驱动轮产生相反的侧向作用力，使得轮辋转动时平衡。

2.如权利要求1所述的低磨损摩擦驱动机构，其特征在于，所述反作用力轮为第二驱动机构的第二驱动轮，且所述第二驱动机构包括依次连接的第二电机、第二驱动轴和第二驱动轮，利用所述第二驱动轮与第二环面相贴合，致使第二驱动轮的运转传至第二环面，从而驱动轮辋。

3.如权利要求1所述的低磨损摩擦驱动机构，其特征在于，所述第一驱动轮、反作用力轮为圆柱形。

4.如权利要求1所述的低磨损摩擦驱动机构，其特征在于，所述第一驱动轮、反作用力轮为具有锥角小于10度的圆台形，所述第一驱动轮、反作用力轮靠近轮辋中脊的直径小于靠近轮辋外缘的直径。

5.如权利要求1所述的低磨损摩擦驱动机构，其特征在于，所述反作用力轮为导轮。

6.如权利要求1所述的低磨损摩擦驱动机构，其特征在于，所述第一环面的面积大于第二环面的面积。

7.如权利要求1所述的低磨损摩擦驱动机构，其特征在于，所述第一环面与轮辋平面之间的角度为0度～10度，中脊另一侧的第二环面与轮辋平面之间小于90度。

8.一种具有如权利要求1～7其中一种的低磨损摩擦驱动机构的独轮驱动车，其特征在于，包括：车轮、两个脚踏板、一个连着所述脚踏板的车架、低磨损摩擦驱动机构，所述车轮包括轮辋，所述轮辋中脊的直径比轮辋外缘的直径小，中脊两侧形成至少两个夹角小于180度的环面，在轮辋直立时第一环面和水平面形成角度；所述第一驱动机构的第一驱动轮通过与第一环面相贴合，致使第一驱动轮的运转传至第一环面，从而驱动轮辋；所述反作用力轮与轮辋中脊另一侧的第二环面相贴合，所述反作用力轮与第一驱动轮产生相反的侧向作用力，使得轮辋转动时平衡。

9.如权利要求8所述的独轮驱动车，其特征在于，所述第一驱动机构和反作用力轮位于脚踏板下。

10.如权利要求9所述的独轮驱动车，其特征在于，当使用者站在脚踏板上，通过脚踏板增加第一驱动轮和反作用力轮施加在轮辋环面的压力。