CN107089098B - 一种球形轮胎及包括该球形轮胎的转向结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球形轮胎及包括该球形轮胎的转向结构，通过在球形轮胎内部设置定子和转子，并将定子与外部电源相连，控制轮胎的转动；用轮胎轴将球形轮胎固定在固定架上，并将固定架与转盘轴承相连、将转盘轴承与底盘相连，驱动电机通过一级或多级传动驱动外环转动，从而对每个球形轮胎的转角进行单独控制，实现灵活的转向。

Description

一种球形轮胎及包括该球形轮胎的转向结构

技术领域

本发明涉及转向结构技术领域，特别是涉及一种球形轮胎及包括该球形轮胎的转向结构。

背景技术

随着经济进步和社会发展，我国人均汽车保有量逐年递增，城市拥堵现象愈发严重。尤其在城市的繁华地段，停车位往往供不应求，停车也要耗费大量的时间。因此，迫切需要一种灵活的车辆转向结构，减小腾挪空间，最大化地利用停车场的面积，方便人们的出行。

现有技术中车辆轮胎往往为环形，通过使轮胎充气膨胀的方式对车体进行支撑，并将两个转向轮通过车轴连接，将车轴与底盘连接，在车辆行驶过程中通过转动方向盘带动两个转向轮转过一定角度，从而实现车辆转向。然而采用这种转向方式时，由于车轴和其它结构的存在，转向轮的转动角度有限，最大转角也就是40°左右，在转弯时需要较大的转动半径，在狭窄路段很难腾挪。

发明内容

本发明的目的是提供一种球形轮胎及包括该球形轮胎的转向结构，通过在球形轮胎内部设置定子和转子，并将定子与外部电源相连，控制轮胎的转动；用轮胎轴将球形轮胎固定在固定架上，并将固定架与转盘轴承相连、将转盘轴承与底盘相连，驱动电机通过一级或多级传动驱动外环转动，从而对每个球形轮胎的转角进行单独控制，实现灵活的转向。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种球形轮胎，包括球形壳体和穿过所述球形壳体的轮胎轴，所述球形壳体和所述轮胎轴之间设置有第一轴承，所述球形壳体内有一对相对设置的支撑板，所述支撑板包括中心部和径向延伸部，所述中心部的中心处开有通孔，所述通孔内设置有第二轴承，所述支撑板通过所述第二轴承与所述轮胎轴相连，所述支撑板垂直于所述轮胎轴，所述球形壳体内壁上设置有与所述球形壳体贴合的转子，所述转子两端分别固定在两个所述支撑板的所述径向延伸部上，所述转子为永磁体，两个所述支撑板间的所述轮胎轴上设置有定子，所述定子由铜线环绕而成，所述轮胎轴内设置有孔道，所述孔道一端通向所述轮胎轴的一侧端面，另一端通向两个所述支撑板间的所述轮胎轴的外表面，所述孔道内设置有电线，所述电线一端与所述定子相连，另一端与外部电源相连。

进一步的，所述转子和所述定子数量相同，均为16个以上且等间隔分布。

进一步的，所述球形壳体和/或所述支撑板为合金钢材料。

进一步的，所述球形壳体采用金属挤压机挤压成型。

进一步的，所述球形壳体外包覆有橡胶层。

进一步的，所述外部电源为蓄电池。

进一步的，所述轮胎轴为阶梯轴，所述第一轴承和所述第二轴承通过所述轮胎轴上的阶梯结构定位。

本发明提供一种包括上述球形轮胎的转向结构，还包括驱动电机、底盘、转盘轴承和圆环形的固定架，所述轮胎轴沿所述固定架直径方向设置，且所述轮胎轴的两端分别固定在所述固定架上，所述转盘轴承包括内环、滚动体和外环，所述外环的外圆周上设置有轮齿，所述固定架与所述外环相互固定，所述底盘与所述内环相互固定，所述底盘上开设有用于容纳所述球形轮胎的开孔，所述驱动电机通过一级或多级传动驱动所述外环转动。

进一步的，所述内环设置于所述底盘下表面且与所述开孔同心，所述固定架设置于所述外环的下表面且与所述外环同心。

进一步的，所述底盘、所述固定架、所述内环和所述外环上均设置有定位孔，所述底盘和所述内环的定位孔通过第一连接件固定连接，所述固定架和所述外环的定位孔通过第二连接件固定连接

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明球形轮胎与地面是点接触，所以原地转弯相对于普通轮胎来说，不仅降低了轮胎的磨损，减少与地面的摩擦，而且减少了转弯的阻力；改变传统的转弯模式，角度可旋转90°以上，在拥挤的地方可以直角转弯；采用电力驱动，这是在能源短缺时代所有汽车制造业的一种趋势；简化了现有技术中的驱动和转动结构，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明球形轮胎结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图1隐藏球形壳体和橡胶层后结构示意图；

图4为本发明包括球形轮胎的转向结构的示意图(仰视视角)；

图5为图4的局部放大图；

图6为转盘轴承结构示意图；

图7为图6的剖视图；

附图标记说明：1、轮胎轴；2、球形壳体；3、橡胶层；4、支撑板；5、转子；6、定子；7、第二轴承；8、第一轴承；9、孔道；10、固定架；11、底盘；12、内环；13、滚动体；14、外环；15、轮齿；16、定位孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种球形轮胎及包括该球形轮胎的转向结构。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1、

如图1-3所示，本实施例提供一种球形轮胎，包括球形壳体2、包覆在球形壳体2外侧的橡胶层3和穿过球形壳体2的轮胎轴1，球形壳体2和轮胎轴1之间设置有第一轴承8。球形壳体2内有一对相对设置的支撑板4，支撑板4包括中心部和径向延伸部，中心部的中心处开有通孔，通孔内设置有第二轴承7，支撑板4通过第二轴承7与轮胎轴1相连，支撑板4垂直于轮胎轴1。轮胎轴1为阶梯轴，第一轴承8和第二轴承7通过轮胎轴1上的阶梯结构定位。球形壳体2内壁上设置有与球形壳体2贴合的转子5，转子5两端分别固定在两个支撑板4的径向延伸部上，转子5为永磁体，两个支撑板4间的轮胎轴1上设置有定子6，定子6由铜线环绕而成，转子5和定子6均为16个且等间隔分布(图3中为了清楚表达而画出的四个)以更好的控制速度。轮胎轴1内设置有孔道9，孔道9一端通向轮胎轴1的一侧端面，另一端通向两个支撑板4间的轮胎轴1的外表面，孔道9内设置有电线，电线一端与定子6相连，另一端与蓄电池相连。

轮胎轴1只承受弯矩，属于心轴，材料选用优质碳素钢；球形壳体2和支撑板4选用结构坚固而轻便的合金钢材料，采用金属挤压机挤压成型，在保证其厚度下使其拥有一定的刚度和韧性；橡胶层3采用耐天候硫化胶(CR)，既起到减震抗压的作用，又能很好应对雨雪天气。

使用时只需接通电源，并使轮胎轴1固定不动，球形壳体2、包覆在球形壳体2外侧的橡胶层3、与球形壳体2贴合的转子5和固定转子5的支撑板4即可自行转动。

实施例2、

如图4-7所示，本实施例提供一种转向结构，包括四个实施例1中的球形轮胎，还包括四个驱动电机(图4-5为转向结构仰视视角的结构示意图，正常放置时固定架位于底盘下方，为了显示清楚，图4-5中驱动电机用驱动齿轮表示)、四个转盘轴承、四个圆环形的固定架10和底盘11，四个球形轮胎在底盘11上呈矩形分布。轮胎轴1沿固定架10直径方向设置，且轮胎轴1的两端分别固定在固定架10上。转盘轴承包括内环12、滚动体13和外环14，外环14的外圆周上设置有轮齿15，驱动电机与外环14齿轮啮合。内环12设置于底盘11下表面且与开孔同心，固定架10设置于外环14的下表面且与外环14同心，底盘上开设有用于容纳球形轮胎的开孔。底盘11、固定架10、内环12和外环14上均设置有定位孔16，底盘11和内环12的定位孔16通过螺钉固定连接，固定架10和外环14的定位孔16通过螺钉固定连接。

使用时，驱动电机驱动外环14转动，进而带动固定于外环14上的固定架10转动，因为球形轮胎固定在固定架10上，从而实现球形轮胎的灵活转向。因为四个球形轮胎的转向均为单独控制，并不受现有技术中车轴等结构的影响，可以实现任意角度的转向，减小了腾挪空间。

需要说明的是，实施例1中提供的球形轮胎各部分的材料选取和加工方式均为优选方式，本领域技术人员在实施本发明是并不限于该材料选取和加工方式，只要能得到本发明的球形轮胎结构即可；实施例2中球形轮胎的数目和球形轮胎间的位置关系也可根据实际情况进行选择；本发明实施例2中采用了驱动电机与外环齿轮啮合的方式直接驱动外环转动，本领域技术人员也可以采用其他传动方式如带传动、齿轮齿条传动等，通过一级或多级传动最终实现外环的转动。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种球形轮胎，包括球形壳体和穿过所述球形壳体的轮胎轴，所述球形壳体和所述轮胎轴之间设置有第一轴承，其特征在于，所述球形壳体内有一对相对设置的支撑板，所述支撑板包括中心部和径向延伸部，所述中心部的中心处开有通孔，所述通孔内设置有第二轴承，所述支撑板通过所述第二轴承与所述轮胎轴相连，所述支撑板垂直于所述轮胎轴，所述球形壳体内壁上设置有与所述球形壳体贴合的转子，所述转子两端分别固定在两个所述支撑板的所述径向延伸部上，所述转子为永磁体，两个所述支撑板间的所述轮胎轴上设置有定子，所述定子由铜线环绕而成，所述轮胎轴内设置有孔道，所述孔道一端通向所述轮胎轴的一侧端面，另一端通向两个所述支撑板间的所述轮胎轴的外表面，所述孔道内设置有电线，所述电线一端与所述定子相连，另一端与外部电源相连。

2.根据权利要求1所述的球形轮胎，其特征在于，所述转子和所述定子数量相同，均为16个以上且等间隔分布。

3.根据权利要求1所述的球形轮胎，其特征在于，所述球形壳体和/或所述支撑板为合金钢材料。

4.根据权利要求1所述的球形轮胎，其特征在于，所述球形壳体采用金属挤压机挤压成型。

5.根据权利要求1所述的球形轮胎，其特征在于，所述球形壳体外包覆有橡胶层。

6.根据权利要求1所述的球形轮胎，其特征在于，所述外部电源为蓄电池。

7.根据权利要求1所述的球形轮胎，其特征在于，所述轮胎轴为阶梯轴，所述第一轴承和所述第二轴承通过所述轮胎轴上的阶梯结构定位。

8.一种包括如权利要求1-7中任一项所述球形轮胎的转向结构，其特征在于，还包括驱动电机、底盘、转盘轴承和圆环形的固定架，所述轮胎轴沿所述固定架直径方向设置，且所述轮胎轴的两端分别固定在所述固定架上，所述转盘轴承包括内环、滚动体和外环，所述外环的外圆周上设置有轮齿，所述固定架与所述外环相互固定，所述底盘与所述内环相互固定，所述底盘上开设有用于容纳所述球形轮胎的开孔，所述驱动电机通过一级或多级传动驱动所述外环转动。

9.根据权利要求8所述的转向结构，其特征在于，所述内环设置于所述底盘下表面且与所述开孔同心，所述固定架设置于所述外环的下表面且与所述外环同心。

10.根据权利要求9所述的转向结构，其特征在于，所述底盘、所述固定架、所述内环和所述外环上均设置有定位孔，所述底盘和所述内环的定位孔通过第一连接件固定连接，所述固定架和所述外环的定位孔通过第二连接件固定连接。