CN105148495B - 全地形暴走轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全地形暴走轮，包括齿轮传动结构、动力装置、带有角速度传感器和电池驱动，这种步行穿戴设备是在人的双脚外侧各固定一只轻质偏心动力轮。当人按正常走路方式运动，就获得了双腿交叉前行和轮子滚动滑行双倍功效，实现行走提速5‑8倍的高速移动。

Description

全地形暴走轮

技术领域

本发明涉及代步行走可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种全地形暴走轮。

背景技术

目前的电动独轮车，其车轮的轴心是在车轮的圆心正中间，载重的支点都是在圆心轮轴上。而本发明是偏心轮结构。

此外，目前的电动独轮车都采用轮毂电机，而本发明摈弃了广为采用的轮毂电机而采用了高速航模电机。并相应采用了代步设备上鲜为人用的谐波减速器。

另外，电动独轮车均为一个动力轮前行。而溜冰鞋等以双脚驱动的无动力双轮或多轮，以及有动力多轮的交叉前行设备，均以本发明大相径庭。采用两个动力轮交叉前行是本发明与其它同类产品的重大区别。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种全地形暴走轮，它采用两个动力轮交叉前行，适用于各种地形，重量轻，便于驱动和携带，穿上后可以不用卸下，属于可穿戴设备。

于是，本发明提供了一种全地形暴走轮，该暴走轮在人两只脚的外侧各踩一个直径10～18英寸的、以碳钎维和镁合金高强轻质材料为支架，以高耐磨自润滑的轻质尼龙材料为齿轮传动结构，以高速航模轻质电机和高精轻质谐波减速器为动力装置，带有角速度传感器和电池组驱动的，单只重量不足三公斤的偏心轮，该偏心轮的中部下方三分之一处有踏板和用于固定脚足的鞋套，偏心轮的中部上方四分之一处有用于固定小腿的小腿肚箍，人的两腿按正常走路方式运动，获得双腿交叉前行和偏心轮滚动滑行双倍功效，获得行走速度5-8倍的高速移动。

其中，所述偏心轮的轴心在带动与轮圈结为一体的随内齿圈转动的谐波减速器的减速齿轮轴上，该减速齿轮轴距离地面的高度为轮胎厚度和轮圈厚度之和。

所述偏心轮的核心动力为置于踏板下方电机仓内的轻质高转速航模电机，若所述航模电机功率不足，在电机仓内安置两个技术规格完全相同的电机并联运行。

在电机仓内配置有轻质高减速比的谐波减速器，其输入轴与所述航模电机联结，其输出轴和与轮圈联为一体的内齿圈相联结。

围绕内齿圈一周齿牙的两侧，均匀分布有十对橡胶或尼龙材质的小滚轮，每对小滚轮上连接的弹簧支架及其所连接的部件包括偏心轮外壳和支撑人体的脚踏板，并受角速度传感器的控制保持相对稳定的直立不动，使骑行者能平稳地站在滚动的偏心轮上有效的用体感控制偏心轮的前后运动。

每对小滚轮上的弹簧支架均采用高弹性弹簧钢并留足两公分左右的弹力空间，以确保此偏心轮在复杂路面有较好的通过性和人体骑行舒适性。

在偏心小滚轮偏心轮的中心位置设有微机电控制器及模块化额定式快装动力电池组。

所述偏心轮的控制中心即微机电控制器、包括担负偏心轮的平衡功能的角速度传感器和用于控制偏心轮随人的双腿交叉离地时动力的输出和暂停的压力传感器。

所述电池是由两个以上额定电池单元组成，每个电池单元可单独也可组合为偏心轮提供动力，每个电池单元为隐藏式卡扣快装接头。

所述电池单元的电量数字显示窗口设置在偏心轮外壳上部。

本发明所述全地形暴走轮，这种步行穿戴设备是在人的双脚外侧各固定一只轻质偏心动力轮。当人按正常走路方式运动，就获得了双腿交叉前行和偏心轮滚动滑行双倍功效，实现行走提速5-8倍的高速移动。

附图说明

图1为本发明实施例所述暴走轮单只右脚轮结构示意图；

图2为图1所示暴走轮拆掉偏心轮半边外壳及电池仓盖和脚套后的结构示意图；

图3为图2所示暴走轮进一步拆掉外壳及轮胎，拆掉电池仓和脚踏，拆掉电机仓后的结构示意图；

图4为内齿圈与减速器联接部分示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明进行详细描述。

如图1至图4，本实施例提供了一种全地形暴走轮，在人两只脚的外侧各踩一个直径10～18英寸的、以碳钎维和镁合金高强轻质材料为支架，以高耐磨自润滑的轻质尼龙材料为齿轮传动结构，以高速航模轻质电机和高精轻质谐波减速器为动力装置，带有角速度传感器和电池组驱动的，单只重量不足三公斤的偏心轮2，该偏心轮的中部下方三分之一处有踏板61和用于固定脚足的鞋套62，偏心轮2的中部上方四分之一处有用于固定小腿的小腿肚箍4。

上述直径10～18英寸的、以碳钎维和镁合金高强轻质材料为支架，以高耐磨自润滑的轻质尼龙材料为齿轮传动结构中直径10～18英寸的尺寸也可以优先为12～16英寸。

偏心轮2的轴心与谐波减速器91的轴心重合，故整个偏心轮的重心很低，它距离地面的高度仅为轮胎厚度和轮圈(含内齿圈)厚度之和。

偏心轮2的核心动力为置于踏板下方电机仓5内的轻质高转速航模电机7，若所述电机功率不足，在电机仓内安置两个技术规格完全相同的电机并联运行。

在电机仓5内配置有轻质高减速比的谐波减速器，其输入轴与所述航模电机联结，其输出轴与轮圈联为一体的内齿圈相联结。

围绕内齿圈24一周齿牙的两侧，均匀分布有十对橡胶或尼龙材质的小滚轮82，每对小滚轮82上连接的弹簧支架81及其所连接的部件包括偏心轮外壳3和支撑人体的脚踏板61，并受角速度传感器的控制保持相对稳定的直立不动，使骑行者能平稳地站在滚动的偏心轮上有效的用体感控制偏心轮的前后运动。

每对小滚轮上的弹簧支架均采用高弹性弹簧钢并留足两公分左右的弹力空间，以确保此偏心轮在复杂路面有较好的通过性和人体骑行舒适性。

在偏心轮中心位置设有微机电控制器及模块化额定式快装动力电池组。

所述偏心轮的控制中心即微机电控制器1包括担负偏心轮的平衡功能的角速度传感器和用于控制偏心轮随人的双腿交叉离地时动力的输出和暂停的压力传感器。

电池组100是由两个以上额定电池单元组成，每个电池单元可单独也可组合为偏心轮提供动力，每个电池单元为隐藏式卡扣快装接头。电池单元的电量数字显示窗口设置在偏心轮外壳3上部。

具体的，上述全地形暴走轮，包括微机电控制系统(微机电控制器1，内含角速度传感器和压力传感器)，偏心轮(外壳3、轮胎21、轮圈22、内齿圈24)，动力传动系统(航模电机7、谐波减速器91、小滚轮82、电池组100)，减震系统(轮圈弹簧支架81、踏板弹簧片83)，穿戴装置(脚踏板61、鞋套62、小腿肚箍4)及其它辅助部件，共同组成了一个可穿戴偏心动力轮。

这里，本实施例中的附图中仅给出一个单只右轮作为示例。左脚轮结构相同，仅脚套和小腿肚箍方向相反。

现有技术中带动力的偏心轮，其电机多半是轮毂电机，轮毂电机体积大、重量大，不符合本设计希望达到的技术要求，而本实施例采用的航模高速电机重量比较轻。若所选航模高速电机功率不够，可以将航模高速电机设置为两个并联驱动，图中显示为两个电机横向置放情况(与减速器轴向成90度)，若所选航模高速电机一个功率即可满足，则只用一个即可，可减轻偏心轮重量。若所选航模高速电机功率足够且轴向尺寸超簿，同时所选减速器减速比可达设计要求，则电机轴向可与减速器轴向一致。此时与谐波减速器91和内齿圈24连接的直齿轮92不变，而取消电机与谐波减速器之间的斜齿轮93及一级减速部件，让航模电机与谐波减速器直接连接，其结构将更加紧凑合理，传动也将更加有效。

若所选谐波减速器减速比过大，也可选用减速比较小的星行减速器或其它符合设计要求的减速器来代替谐波减速器，甚至还可以用联轴器来代替图中谐波减速器的位置，那样此偏心轮则为二级普通齿轮减速装置，其制造成本和技术指标也会有所降低。

为了降低暴走轮的重量，偏心轮外壳3、电机仓5、脚踏板61采用碳纤维材料，再加上镁合金材质的轮圈22(俗称钢圈)，使得本实施例所述暴走轮十分的轻便。高速轻质的航模高速电机和高精度高转速比的谐波减速器、以及高耐磨、自润滑的尼龙小滚轮传动结构，使得本实施例所述暴走轮轻便耐用。高弹性的减震装置、以及高灵敏度的角速度传感器、压力传感器和稳定可靠的微机电计算控制器、模块式额定快装锂电电池组，使得本实施例所述暴走轮可以轻松实现超远距离的续航。由于采用了固定脚足与小腿肚两部位的穿戴装置，因而它还具备无电续航能力，让使用者全无无电之忧。

本实施例所述暴走轮充分发挥和利用人的两条腿优势，在实际使用中，人穿戴上暴走轮后可以在各种路面上健步如飞，一般情况下其时速是正常走路的5-8倍。可以正常的上下各种常规台阶、跨越徒步时能越过宽度两倍以上的壕沟、跳跃徒步时能跳过的高度两倍以上的高低障碍。

使用者的两只脚外侧各踩一个偏心轮，站立后，像走路一样身体略微前倾，随即迈出步伐。偏心轮里的角速度传感器探测到人体倾斜度，通过控制器中的微电子计算和固化内程序指令，驱动电机及谐波减速器发出定量和定向动力及扭力，让偏心轮向倾斜方向转动，完成人体的定向移动。

本实施例所述偏心轮的滚动、人体的移动与现有技术中电动独轮车的行驶有相同的地方也有不同的地方。相同的是：两者都是靠角速度传感器探测到人身体倾斜度，由电力驱动偏心轮前进。不同的是：电动独轮车是两只脚站立在一个偏心轮的两侧踏板上，只需身体前倾，不用迈脚，偏心轮滾动即可前行，偏心轮则始终不离开地面持续滚动。而本实施例所述暴走轮却需要像走路一样迈开双脚交叉前行，固定在两只脚上的偏心轮按步履移动的频率分别离开地面短暂悬空，此时要求偏心轮计算控制系统的控制器输出暂停，处于待机状态，当偏心轮落下接触地面，偏心轮计算控制系统的控制器再重新输出信号，电机给予偏心轮动力，推动人体前行。因此，本实施例所述暴走轮与电动独轮车在运动时有以下不同：

1.本实施例所述暴走轮，是双轮运动，且是交叉运动，悬空时不输出动力。电动独轮车是单轮运动，且一直贴地旋转，一直输出动力直到关机。

2.本实施例所述暴走轮的走轮，是在人的步行运动的基础上加上了偏心轮的滚动因素，因而它保留了人双脚运动所具有的如跨越、跳跃等所有功能。而电动独轮车是把人的双脚固定在踏板上，桎梏了人的双腿运动，使骑行者丧失了跨越、跳跃等基本功能，就连上下人行道都十分困难，即使少数高手可夹车跳跃，但对多数人则无法实现，只能下车推行抬车经过。

3.本实施例所述暴走轮，有高弹减震系统，有很好的通过性及骑行舒适性，对骑行者的膝盖和大脑有较好的保护作用。而电动独轮车则没有减震系统，通过性能差，对人体伤害较大。

4.本实施例所述暴走轮，因结构不同，可提供无电续航功能，电动独轮车在没有电的情况下无法骑行。

5.本实施例所述暴走轮，因双脚交替前行，长时间长距离骑行不会产生双脚麻木现象。而电动独轮车两腿固定站立，长时间长距离骑行一定会使双脚麻木。

6.本实施例所述暴走轮，因双脚交替前行，身体的前倾状态通过双脚的交替前迈，呈现失衡到平衡、再失衡再平衡的状态，这与人类行走状态完全一致，安全性上不易出现失控跌倒情况。而电动独轮车在行进过程中则需长时间保持失衡状态，以获得前行，尤其是快速前行的足够动力，这时行进中的微小颠簸都足以使骑行者失去重心脱车跌倒。

7.本实施例所述暴走轮，在双脚交叉前行的基础上加上偏心轮滚动，可提供步行时速5-8倍的移动速度。而电动独轮车禁锢了双脚交叉运动所能带给的速度，仅凭电池驱动提供动力，时速只能够达到步行3-5倍的移动速度。

本实施例所述航模高速电机的特点是：转速高，一般为每分钟几千转至上万转，而扭力却很小。

为了适应航模高速电机转速快扭力小的特点，本实施例所述谐波减速器为一个强有力的减速系统，能够把转速迅速降下来并增大扭力，其的减速比大，稳定，高效。

油尼龙材料或者橡胶材料的小滚轮，既减轻了所述暴走轮的重量又能提供无油自润滑功能。

本实施例所述暴走轮的小滚轮为十个，每对小滚轮上都有一个弹簧支架，该弹簧支架起到承载和减震的作用。

本实施例所述暴走轮的踏板弹片，可以有效提高偏心轮承载的缓冲力，有利于在复杂路面骑行，提高越障能力，减轻人体震动伤害。

综上所述，本实施例所述全地形暴走轮，这种步行穿戴设备是在人的双脚外侧各固定一只轻质偏心动力轮。当人按正常走路方式运动，就获得了双腿交叉前行和偏心轮滚动滑行双倍功效，实现行走提速5-8倍的高速移动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全地形暴走轮，其特征在于，在人两只脚的外侧各踩一个直径10～18英寸的、以碳钎维和镁合金高强轻质材料为支架，以高耐磨自润滑的轻质尼龙材料为齿轮传动结构，以轻质高速航模电机和高精轻质谐波减速器为动力装置，带有角速度传感器和电池组驱动的，单只重量不足三公斤的偏心轮，该偏心轮的中部下方三分之一处有踏板和用于固定脚足的鞋套，偏心轮的中部上方四分之一处有用于固定小腿的小腿肚箍，人的两腿按正常走路方式运动，获得双腿交叉前行和偏心轮滚动滑行双倍功效，实现行走提速5-8倍的高速移动。

2.根据权利要求1所述的全地形暴走轮，其特征在于，所述偏心轮轴心在带动与轮圈结为一体的内齿圈转动的谐波减速器的减速齿轮轴上，该减速齿轮轴距离地面的高度为轮胎厚度和轮圈厚度之和。

3.根据权利要求1所述的全地形暴走轮，其特征在于，所述偏心轮的核心动力为置于踏板下方电机仓内的轻质高转速航模电机，若所述航模电机功率不足，可置放两个技术规格完全相同的电机并联运行。

4.根据权利要求3所述的全地形暴走轮，其特征在于，在电机仓内配置有轻质高减速比的谐波减速器，其输入轴与所述航模电机联结，其输出轴和与轮圈联为一体的内齿圈相联结。

5.根据权利要求4所述的全地形暴走轮，其特征在于，围绕内齿圈一周齿牙的两侧，均匀分布有十对橡胶或尼龙材质的小滚轮，每对小滚轮上连接的弹簧支架及其所连接的部件包括偏心轮外壳和支撑人体的脚踏板，并受角速度传感器的控制保持相对稳定的直立不动，使骑行者能平稳地站在滚动的偏心轮上有效的用体感控制偏心轮的前后运动。

6.根据权利要求5所述的全地形暴走轮，其特征在于，每对小滚轮上的弹簧支架均采用高弹性弹簧钢并留足两公分左右的弹力空间，以确保此偏心轮在复杂路面有较好的通过性和人体骑行舒适性。

7.根据权利要求1所述的全地形暴走轮，其特征在于，在偏心轮的中心位置设有微机电控制器及模块化额定式快装动力电池组。

8.根据权利要求7所述的全地形暴走轮，其特征在于，所述偏心轮的控制中心即微机电控制器，包括担负偏心轮的平衡功能的角速度传感器和用于控制偏心轮随人的双腿交叉离地时动力的输出和暂停的压力传感器。

9.根据权利要求1所述的全地形暴走轮，其特征在于，所述电池组是由两个以上额定电池单元组成，每个电池单元可单独也可组合为偏心轮提供动力，每个电池单元为隐藏式卡扣快装接头。

10.根据权利要求9所述的全地形暴走轮，其特征在于，所述电池单元的电量数字显示窗口设置在偏心轮外壳上部。