CN108136820A - 无心轮子组件 - Google Patents
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Abstract
本公开内容可以涉及一种轮子,所述轮子可以包括间隔开来且具有大体上圆形的构型的第一外骨骼板与第二外骨骼板。轮子也可包括滚子导向组件,所述滚子导向组件包括一个或多个轴承、与一个或多个轴承耦接的滚子导件和横跨第一外骨骼板和第二外骨骼板且与滚子导件耦接的轴,使得滚子导件围绕轴旋转。轮子也可包括轮胎和与轮胎耦接的无心轮缘。无心轮缘可以被构造为具有对应于滚子导件的形状的形状,并且滚子导件可以被构造为在无心轮缘旋转时接触所述无心轮缘。
Description
技术领域
本申请要求2015年5月4日提交的美国临时申请第62/179,357号的权益,此临时申请的全文以引用的方式并入本文。
本公开内容中论述的实施例涉及一种无心轮子组件。
背景技术
一些轮子具有由拉紧、可调金属线线制成的轮辐,或在轮子的边缘与中部之间的一些其他连接主体。轮辐可以将特定轮子的轮缘连接至特定轮子的轮毂,并且可以帮助支撑所施加的负载。带拉紧轮辐的轮子可以用于自行车、轮椅、机车、汽车和其他车辆。
本公开内容中要求保护的主题不受限于解决任何缺点或仅在诸如上文所描述的那些的环境中操作的实施例。相反,仅提供此背景用来说明可实践所描述的一些实施例的一个示例技术领域。
发明内容
本公开内容的一个或多个实施例可以包括无心轮子组件。所述轮子组件可以包括间隔开来且具有大体上圆形的构型的第一外骨骼板和第二外骨骼板,以及滚子导向组件。滚子导向组件可以包括多个轴承、与多个轴承耦接的滚子导件和横跨第一外骨骼板和第二外骨骼板且与滚子导件耦接的轴,使得轴为滚子导件的轮轴,并且轴承促成滚子导件围绕轴旋转。轮子组件也可包括轮胎和与轮胎耦接的无心轮缘,无心轮缘具有对应于滚子导件的形状的形状,并且滚子导件被构造为在无心轮缘旋转时沿着无心轮缘滚动。轮子组件可以另外包括限制器,所述限制器被耦接至第一外骨骼板和第二外骨骼板,并且被构造为引起无心轮缘与滚子导件保持接触,不管轮缘中存在的不规则性。
将至少通过在权利要求书中特定指出的要素、特征和组合来实现和达成本公开内容的目标和优点。
应当理解,上文概述和下文详述两者是作为示例提供的,并且是解释性的,而且不是所要求保护的本发明的限制。
附图说明
将通过使用随附附图以附加的特点和细节来描述和解释示例实施例,在附图中:
图1示出了表示示例无心轮子组件的示意图;
图2示出了表示具有狭槽的示例无心轮子组件的示意图;
图3示出了表示具有示例轮缘制动机构的示例无心轮子组件的示意图;
图4示出了示例无心轮子组件的剖视图;
图5示出了表示示例无心轮子组件的示意图;
图6A示出了示例无心轮子组件的横截面图;
图6B示出了另一示例无心轮子组件的横截面图;
图6C示出了另一示例无心轮子组件的一部分的横截面图;
图7示出了可驱动的另一示例无心轮子组件的示意图;
图8A示出了另一示例无心轮子组件的顶剖视图;
图8B示出了图8A的无心轮子组件的示意图;
图9示出了可包括可驱动轮胎的外输入驱动器的示例无心轮子组件的示意图;
图10A示出了双驱动式无心轮子组件的顶剖视图;
图10B示出了图10A的双驱动式无心轮子组件的示意图;以及
图11示出了可包括多个滚子导向组件的示例无心轮子组件的剖视图;
图12A示出了示例轮椅的前视图;
图12B示出了图12A的示例轮椅的侧视图;
图13示出了轮椅的示例轮子组件的侧剖视图;
图14A示出了轮椅的处于第一位置的示例轮子组件的前视图;
图14B示出了轮椅的处于第二位置的示例轮子组件的前视图;
图14C示出了轮椅的处于第三位置的示例轮子组件的前视图;
图14D示出了示例轮椅的前视图;
图15A示出了轮椅的示例轮子组件和关联驱动机构;
图15B示出了图15A的轮椅的示例轮子组件和关联驱动机构。
图16示出了轮椅的示例驱动机构的分解图;
图17示出了轮椅的示例轮子组件和关联驱动机构;
图18示出了轮椅的示例轮子组件和关联驱动机构;
图19示出了轮椅的示例轮子组件和关联驱动机构的分解图;
图20示出了示例驱动机构的分解图;
图21示出了示例轮子组件;
图22示出了具有示例扶手的示例轮子组件;
图23A、图23B和图23C示出了示例扶手的剖视图;
图24示出了示例扶手上具有各种传感器的示例轮子组件;
图25A示出了能够调用校正动作的无心轮子组件的示例;
图25B示出了能够调用校正动作的无心轮子组件的另一示例;
图26示出了解决滑移的示例方法的流程图。
具体实施方式
本公开内容涉及一种无心轮子组件。在一些实施例中,此组件可包括:轮胎,被构造为接触地面;以及无心轮缘,被耦接至轮胎,使得无心轮缘的旋转也会引起轮胎的旋转。无心轮缘可以在轮缘的中部具有材料空隙,但是为了便于论述本公开内容的操作、相对位置等等,可以参照称为“中心”的点。在一些实施例中,无心轮子组件也可包括一对大体上圆形的外骨骼板,这对外骨骼板被定位在无心轮缘附近,并且被成形为使得无心轮子中部可以大体上无材料。外骨骼板可以支撑一个或多个滚子导向组件。滚子导向组件可以包括桥接轴,桥接轴横跨外骨骼板之间并且用作滚子导向组件的滚子导件的轮轴(例如,通过将桥接轴固定至外骨骼板中每一者,使得滚子导件可以围绕桥接轴旋转)。滚子导件可以被成形为和构造为沿着无心轮缘滚动,在使用期间连续滚动或在保护状况下(例如,当无心轮子组件撞击坑洞时)滚动。在一些实施例中,可以基于滚子导件与无心轮缘之间的静摩擦力操作滚子导件中的一者或多者。例如,在滚子导件旋转时,旋转可继而又引起无心轮缘围绕滚子导件旋转,从而使轮胎围绕贯穿无心轮缘的中心点的轴而旋转。在一些实施例中,可经由人工驱动(例如,自行车踏板)或经由引擎或电机(例如,电动电机)而引起一个或多个滚子导件有效旋转。
本公开内容中描述的无心轮子组件的一些实施例可具有以下优点中的一者或多者:简单、轻质、成本较低、低旋转摩擦力、稳定的热特性、空气动力和经改进的齿轮效率。根据一个或多个实施例的无心轮子组件可以用于任何数目的车辆或运输装置上,包括例如具有任何数目的轮子的车辆、自推进式车辆、由人工提供动力的车辆、电动车辆、辅助移动车辆、汽车、轮椅等等。无心轮子组件可以用于载人和/或载货。
在一些实施例中,可以参照各种滚子导向组件。被提供动力(例如,来自电机、引擎、自行车踏板、杠杆臂等等)的任何滚子导件都可称为驱动滚子导件或摩擦滚子导件。在这些和其他实施例中,驱动滚子导件可成形、定位和/或构造来驱动轮子。另外或替代地,可不被提供动力的滚子导件可以称为惰轮滚子导件或限制器滚子导件。在这些和其他实施例中,惰轮滚子导件可成形、定位和/或构造为沿着此轮子的轮缘滚动。在这些和其他实施例中,限制器滚子导件可成形、定位和/或构造为限制限制器滚子导件和/或其他滚子导件脱离此轮子组件的轮缘。
本公开内容的一些实施例涉及一种轮椅,此轮椅可使用无心轮子组件作为此轮椅的轮子中的至少一者。轮椅也可包括有效负载区域(例如,轮椅用户将乘坐的区域)和用于驱动至少一个轮子组件的驱动机构。驱动机构可以包括一个或多个人工驱动特征(例如,通过扶手、或杠杆机构)、一个或多个被提供动力的驱动特征(例如,电动电机)或上述各项的任何组合。
参照随附附图解释本公开内容的实施例。
图1示出了根据一些实施例的轮子组件10的示意图。在一些实施例中,轮子组件10可以包括外骨骼组件12,外骨骼组件可以包括以下各项中的一者或多者:第一滚子导向组件14、第二滚子导向组件16、无心轮缘18、第一外骨骼板13、与第一外骨骼板13相对的第二外骨骼板(未示出)、第一限制器28、第二限制器30和第一膨胀衬套64。外骨骼组件12可耦接至轮胎32。例如,无心轮缘18可直接耦接至轮胎32,使得在轮缘18旋转时,轮胎32也会旋转。
在一些实施例中,第一滚子导向组件14可以包括横跨第一外骨骼板13与第二外骨骼板之间的第一桥接轴15,并且第一桥接轴15可以用作第一滚子导件24的轮轴。第一滚子导件24可以沿着轮缘18滚动。另外或替代地,第二滚子导向组件16可以包括第二桥接轴17,此第二桥接轴可与第一滚子导向组件14的第一桥接轴15相似或相同。
在一些实施例中,第一滚子导件24可由能够因静摩擦力而沿着无心轮缘18滚动的任何材料制成。例如,可选择材料以提供耐磨损性和足够的摩擦力来驱动无心轮缘18或以其他方式沿着无心轮缘滚动。例如,第一滚子导件24(和本公开内容的任何滚子导件)可由聚合物制成,诸如聚胺甲酸酯、聚氯乙烯(poly vinyl chloride;PVC)、乙缩醛(均聚物)、乙缩醛(共聚物)、尼龙66、尼龙66(具有30%玻璃)、酚醛(填充玻璃)、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene;PTFE)(例如,)、聚乙烯(包括超高分子量(ultra-high molecular weight;UHMW))、碳纤维、铝、钛、聚甲醛(例如,)等等。
在一些实施例中,第一滚子导向组件14可以包括一个或多个第一轴承20和/或第二滚子导向组件16可以包括一个或多个第二轴承22。在一些实施例中,第一轴承20可旋转地安置在第一滚子导向组件14内和/或第二轴承22可旋转地安置在第二滚子导向组件16内。例如,第一轴承20可以促成或以其他方式使得第一滚子导件24围绕第一桥接轴15更容易或更高效地旋转。
在一些实施例中,第一桥接轴15和第二桥接轴17可与第一外骨骼板13和第二外骨骼板耦接。在一些实施例中,第一外骨骼板13可与第二外骨骼板间隔开来,并且第一桥接轴15和第二桥接轴17可以各自形成跨第一外骨骼板13与第二外骨骼板之间的间隙的桥部。例如,可以在第一外骨骼板13与第二外骨骼板之间的间隙内安置第一滚子导向组件14、第二滚子导向组件16、第一限制器28和第二限制器30中任一者。在一些实施例中,第一外骨骼板和第二外骨骼板可对应于右侧外骨骼板和左侧外骨骼板。在一些实施例中,第一轴承20和/或第二轴承22可以安置在无心轮缘18的圆周内。
在一些实施例中,第一轴承20与第二轴承22和/或第一滚子导向组件14与第二滚子导向组件16之间的角度可以在相对于轮缘18的中心11约10度(10°)与140度(140°)之间。在一些实施例中,角度可以在0度(0°)与360度(360°)之间,或可放置在围绕轮子组件10的各种位置中任一者处。在这些和其他实施例中,第一滚子导向组件14与第二滚子导向组件16的位置可以是对称的。换句话说,如果将轮子组件10比作为钟面,第一滚子导向组件16与第二滚子导向组件14之间的角度可以分布作用在轮子组件10上的6点钟位置处的力。例如,如果第一滚子导向组件14和第二滚子导向组件16位于5点钟位置和7点钟位置,在6点钟位置处将分布力以便进行平衡,在6点钟位置处,轮子组件10接触地面。第一滚子导向组件14与第二滚子导向组件16之间的角度也可减小旋转摩擦和/或促成承受在轮子组件10从某个高度处下落和/或经历外部负载时由无心轮缘18造成的极端G力(诸如例如5g)。
在一些实施例中,第一滚子导件24和/或第二滚子导件26可以被构造为包括与轮缘18的对应形状或轮廓匹配的形状或轮廓。例如,轮缘18可以在无心轮缘18的中部完全没有材料,并且第一滚子导件24和/或第二滚子导件26可以安置在材料空隙内。在一些实施例中,第一滚子导件24和/或第二滚子导件26可以接触轮缘18。在一些实施例中,第一滚子导件24和/或第二滚子导件26可以被构造为在轮缘18围绕第一滚子导向组件14和/或第二滚子导向组件16旋转时作用于轮缘18上并且引导轮缘18。在一些实施例中,第一滚子导件24和第二滚子导件26可分别与第一轴承20和第二轴承22耦接,并且第一滚子导件24和第二滚子导件26可以分别围绕第一桥接轴15和第二桥接轴17可旋转地安置。
在一些实施例中,第一外骨骼板13和第二外骨骼板中每一者可以具有大体上圆形的构型,并且可以包括贯穿于中心区域的材料空隙。另外或替代地,外骨骼板可为实心片材(包括方形或矩形的片材)、管形或任何其他形状或形式,使得滚子导件被支撑在无心轮缘附近。在一些实施例中,第一外骨骼板和第二外骨骼板中每一者可以具有围绕外圆周或外边缘的唇部。在一些实施例中,在轮缘18围绕第一滚子导向组件14和/或第二滚子导向组件16旋转时,轮缘18保持在第一外骨骼板与第二外骨骼板之间。在一些实施例中,外骨骼板13可横跨轮缘且用作第一外骨骼板13与第二外骨骼板两者(在图6C中示出此实施例的示例)。在这些和其他实施例中,外骨骼板13可由支撑桥接轴的两端的单片材料构成。
在一些示例中,诸如当坑洞、碎屑或另一道路缺陷受到轮子组件10撞击时,以下各项中的一者或多者可以经受侧负载和/或力:轮子组件10、外骨骼组件12和轮缘18。在一些实施例中,当经历侧负载和/或力时,轮缘18可保持在相对于外骨骼组件12对准的恒定或近恒定状态,使得减小振荡和/或旋转摩擦。
在一些实施例中,轮缘18可与以下部件中的一者或多者间隔某个距离:第一外骨骼板13、第二外骨骼板、第一限制器28、第二限制器30和/或第一膨胀衬套64。此距离可包括例如千分之1、2、3、4、5、10、15等英寸的任何量。此外,轮缘18与不同部件之间的距离可以不同。
在一些实施例中,响应于轮子组件10的离地,轮缘18可以下降,使得轮缘18可以接触滚子导向组件中的一者或多者和/或限制器中的一者或多者(例如,第一滚子导件14、第二滚子导件16、第一限制器28和/或第二限制器30)和/或可不再与上述那些间隔开来。在这些和其他实施例中,响应于例如轮子组件10的离地,第一限制器28和/或第二限制器30可以防止轮缘18与外骨骼组件12的分离和/或位移。例如,在轮子组件10离地使得地面不再对轮子组件10施加力时,弹簧力可以引起第一限制器28和/或第二限制器30接触轮缘18。另外或替代地,在轮子组件10离地时,重力可以引起轮缘18下落,但是仅下落远到足以接触限制器中的一者的距离,因此,位置仅改变为远至轮缘18与限制器之间的间隙。
在一些实施例中,限制器中的一者或多者可以被构造为引起第一滚子组件14保持与轮缘18的接触。例如,可在弹簧加载的杠杆臂上安置限制器,使得在改变轮缘18相对于第一外骨骼板和第二外骨骼板的位置时,杠杆臂上的限制器可以啮合轮缘18,使得轮缘18保持与第一滚子导件14的接触。作为另一示例,限制器可以非常靠近轮缘18定位,使得如果轮缘18移动使得轮缘18可不再与第一滚子导件14接触,轮缘18可以接触限制器和保持与第一滚子导件14的接触。在一些实施例中,限制器可以包括滚子,此滚子可类似地成形以与轮缘18啮合。在这些和其他实施例中,限制器可以包括可驱动的滚子导件。
在一些实施例中,轮缘18和/或轮胎32可为非均匀的圆形。例如,轮缘18和/或轮子可能因温度变化或其他天气状况而膨胀或收缩或以其他方式改变形状,或者可能因制造误差、可导致动态跳动的缺陷或在各种利用状态下的损伤引起的偏心度呈非均匀的圆形。轮缘18的膨胀或收缩可以引起轮缘18和/或轮子组件10呈现不规则或偏心圆的形状。在一些实施例中,响应于轮缘18经受外部或内部负载和/或响应于轮缘18的膨胀或收缩,可能因以下各项中的一者或多者以关于旋转摩擦、跟踪、对准和制动性能可合理预测的方式操作轮子组件10:第一限制器28、第二限制器30和第一膨胀衬套64。例如,第一膨胀衬套64可以允许第一外骨骼板13和/或第二外骨骼板的收缩或膨胀,同时仍然保持期望形状或相对于无心轮缘18而保持滚子导向组件中的一者或多者。例如,膨胀衬套64可以包括安置在第一外骨骼板13和/或第二外骨骼板的间隙中的橡胶或其他可压缩的材料,使得形状或尺寸上可以受控方式发生定量变化。作为另一示例,膨胀衬套64可以在第一外骨骼板13和/或第二外骨骼板中的间隙处包括金属材料,使得在外骨骼板经历尺寸变化时可以保持第一滚子导件14与轮缘18之间的目标取向。作为另一示例,第一限制器28和/或第二限制器30可以提供与轮缘18的多个接触或潜在接触点,使得即使在非均匀的圆形中,使滚子导件的一者或多者与轮缘保持接触。作为另一示例,第一限制器28和/或第二限制器30可弹簧加载以使得在轮子组件10的轮缘18或另一元件偏离均匀圆形时,此偏离由弹簧力提供的移动中的柔性补偿,同时也保持与轮缘18接触。
在一些实施例中,可包括膨胀衬套64来代替第一限制器28和/或第二限制器30。另外或替代地,可以在包括第一限制器28和/或第二限制器30的同时包括膨胀衬套64。
在一些实施例中,第一限制器28和/或第二限制器30可设定尺寸和/或安置成使得在正常操作期间,轮缘18可以不与第一限制器28和/或第二限制器30物理接触。在这些和其他实施例中,当轮缘18和/或轮胎32偏离大体上均匀的圆形(例如,由于撞击坑洞)时,第一限制器28和/或第二限制器30中的至少一者可与轮缘18物理接触。
在一些实施例中,当轮子组件10暴露在恶劣环境、冲击、不平坦的路面、下落、力和原本可引起轮缘18损坏的其他状况下时,第一限制器28和/或第二限制器30可以防止对轮缘18的损坏。在这些和其他实施例中,第一限制器28和/或第二限制器30可与轮缘18的内圆周或内边缘间隔某个间隙。例如,可以存在约至少千分之1、2、3、4、5、10、15等英寸的间隙。可响应于外骨骼组件12经历从某个高度处下落和/或因大的力或冲击(诸如像骤停或急停)造成的压缩而减小或消除间隙。第一限制器28和/或第二限制器30可响应于下落和/或压缩,接触轮缘18,从而可减轻下落和/或压缩的效应。
在一些实施例中,轮子组件10可以包括相对于外骨骼组件12安置在各种位置处的任何数目滚子导向组件,它们可与第一滚子导向组件20和第二滚子导向组件22和/或第一限制器28和第二限制器30相同或相似。例如,在一些实施例中,外骨骼组件12可以包括至少三个滚子导件或限制器。在一些实施例中,第一限制器28和/或第二限制器30可以包括与第一滚子导向组件14相似或相同的滚子导向组件。另外或替代地,第一限制器28和/或第二限制器30可以包括桥接轴,但是可不存在第一滚子导向组件14的一个或多个其他部件。
在一些实施例中,轮子组件10可以包括至少四个滚子导件(例如,第一滚子导向组件20与第二滚子导向组件22和第一限制器28与第二限制器30)。出于各种原因,此实施例的四个滚子导件可以优于三个滚子导件。例如,在众多实验中,已经发现,在使用三个滚子导件代替四个滚子导件时,滚子导件很可能会脱轨或以其他方式与轮缘断开连接。此结果尤其可见于轮子为并排的实施例(诸如轮椅、汽车、滑板等等)中。
在一些实施例中,轮子组件10可以包括安置在杠杆臂33上的限制器28。在这些和其他实施例中,杠杆臂33可作为快速释放机构操作以允许无心轮缘18和轮胎32以简单且容易的方式与轮子组件10的其余部分脱开。例如,杠杆臂33可耦接至弹簧35,此弹簧可朝向无心轮缘18偏置限制器28。限制器28可能因弹簧35的弹簧力而使无心轮缘18与限制器28和/或其他滚子导件保持连续接触。在一些实施例中,在杠杆臂33围绕枢轴点37旋转(例如,通过拉动或推动杠杆臂33上的手柄)时,可将限制器28拉离无心轮缘18。在移动限制器28远离无心轮缘18后,可将无心轮缘18和轮胎32拉离或脱离轮子组件10的其他部件(例如,拉离外骨骼板和滚子导件)。
在这些和其他实施例中,一个或多个滚子导件可以用于驱动轮子组件10,例如在6点钟位置的滚子导件。例如在9点钟位置与6点钟位置的滚子导件之间可以存在两个惰轮滚子导件。在这些和其他实施例中,滚子导件可以位于9点钟/3点钟位置与12点钟位置之间的任何位置处。然而,在此实施例中,杠杆臂33可能不从滚子导件和外骨骼板释放轮胎32和无心轮缘18,因为在9点钟/3点钟位置上方的滚子导件可能保持滚子导件与无心轮缘18之间的连接。
在一些实施例中,可以使用任何合适固定机构(诸如像扣环、具有螺母的螺纹端、带弹簧的快速释放杠杆等等)将桥接轴中的一者或多者固定至第一外骨骼板13和第二外骨骼板。在一些实施例中,固定机构可安置在至少靠近第一外骨骼板和第二外骨骼板的桥接轴的外侧端。在一些实施例中,移除固定机构可以允许轮缘18从外骨骼组件12下落以迅速移除轮缘18和轮胎32,从而可以促成轮缘18和/或轮胎32的替换和/或修理。
在一些实施例中,第一外骨骼板13和/或第二外骨骼板可分别与轮缘18的第一侧和第二侧间隔开来,使得在第一外骨骼板13的内表面与轮缘18的第一侧之间和第二外骨骼板与轮缘18的第二侧之间存在小的间隙。例如,可以存在约至少千分之1、2、3、4、5、6、15等英寸的间隙。在一些实施例中,轮缘18的第一侧和第二侧可以是垂直的和/或可分别对应于轮缘18的右侧和左侧。
在这些和其他实施例中,轮缘18可安置在第一外骨骼板13和第二外骨骼板附近和它们之间,而不触碰第一外骨骼板或第二外骨骼板。例如,第一外骨骼板13可安置在轮缘18的第一侧的外部,并且第二外骨骼板可安置在轮缘18的第二侧的外部。在这些和其他实施例中,在正常旋转中,轮缘18可不接触第一外骨骼板或第二外骨骼板。另外或替代地,响应于轮缘18经历与行进方向反向的力,第一外骨骼板和第二外骨骼板可物理上约束轮缘18,使得轮缘18的第一侧可以接触第一外骨骼板13和/或轮缘18的第二侧可以接触第二外骨骼板。在这些和其他实施例中,响应于轮缘18经历与行进方向反向的力,可以减小和/或消除第一外骨骼板13与轮缘18的第一侧之间的间隙和/或第二外骨骼板与轮缘18的第二侧之间的间隙。因此,在一些实施例中,第一外骨骼板和/或第二外骨骼板可以防止轮缘18偏离期望行进方向超过间隙尺寸(例如,在左侧方向上或右侧方向上偏离千分之5英寸)。
在一些实施例中,轮子组件10可构造为通过仅具有两个点与轮缘18接触来减轻旋转摩擦。接触点可出现在第一滚子导向组件14和第二滚子导向组件16处。在这些和其他实施例中,第一限制器28和/或第二限制器30可以在诸如响应于极端力(诸如下落、压缩等等)的某些情况下提供额外的接触点,并且原本可能在轮子组件10的正常操作期间不与轮缘18物理接触。
在一些实施例中,第一外骨骼板和第二外骨骼板的唇部可以包括安置在对应唇部最靠近轮缘18的一部分的内表面上的低摩擦涂层。低摩擦涂层可以减小来自第一外骨骼板和第二外骨骼板与轮缘18之间的任何接触的旋转摩擦和/或噪音(例如,当轮缘18偏离正常操作并且磨刮外骨骼板中的一者时)。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图1作出修改、添加或省略。例如,轮子组件10可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,轮子组件10可以包括围绕外骨骼组件12的各个位置处安置的任何数目滚子导向组件。作为另一示例,外骨骼板可以采用提供本公开内容中描述的功能的任何形状或形式。例如,可以在轮子组件10中使用中部无空隙的方形或矩形板。
图2示出了具有用于滚子导向组件和/或限制器中的一者或多者的一个或多个狭槽的轮子组件210的示例实施例。轮子组件210可与图1的轮子组件10相似或类似。在一些实施例中,可通过在狭槽内选择性地移动滚子导向组件来调整与一个或多个狭槽关联的滚子导向组件的相对位置。在一些实施例中,轮子组件210可以包括无心轮缘218(可与图1的轮缘18相似或类似)、第一滚子导向组件214(可与图1的第一滚子导向组件14相似或类似)和第二滚子导向组件216(可与图1的第二滚子导件16相似或类似)。
如图所示,在一些实施例中,第一外骨骼板213(可与图1的外骨骼板13相似或类似)可以包括一个或多个狭槽。例如,在所示出的示例中,第一外骨骼板213可以包括第一狭槽234,第一狭槽可对应于第一滚子导向组件214,并且可以包括第二狭槽236,第二狭槽可对应于第二滚子导向组件216。第二外骨骼板(未示出)可以包括与第一外骨骼板213的一个或多个狭槽对准的一个或多个狭槽。在这些和其他实施例中,第一外骨骼板213的对应狭槽可设定尺寸且被构造为与第二外骨骼板中的对应狭槽在尺寸、形状和/或取向上相同或相似。
在一些实施例中,第一滚子导向组件214可安置在第一外骨骼板的第一狭槽234内和/或第二滚子导向组件216可安置在第一外骨骼板213的第二狭槽236内。例如,第一滚子导向组件214的第一桥接轴的第一端可安置在第一狭槽234内和/或第二滚子导向组件216的第二桥接轴的第一端可安置在第二狭槽236内。在一些实施例中,第一桥接轴的第二端可安置在第二外骨骼板中的对应于第一狭槽234的狭槽内。在这些和其他实施例中,第二桥接轴的第二端可安置在第二外骨骼板中的对应于第二狭槽236的狭槽内。
在一些实施例中,第一狭槽234和/或第二狭槽236可以被构造为大体上弧形的形状。第一滚子导向组件214可以被构造为在第一狭槽234内选择性地移动和/或第二滚子导向组件16可以被构造为在第二狭槽236内选择性地移动。调整第一滚子导向组件214和/或第二滚子导向组件216在狭槽234、236内和第二外骨骼板中的相应狭槽内的位置可以改变滚子导向组件214、216之间相对于轮子组件210的中心的角度。例如,通过在第一狭槽234和/或第二外骨骼板中的对应于第一狭槽234的狭槽内移动第一滚子导向组件214,和通过在第二狭槽236和第二外骨骼板中的对应于第二狭槽36的狭槽内移动第二滚子导向组件216,可以将第一滚子导向组件214与第二滚子导向组件216之间相对于轮子组件210的中心211的角度调整至约10度(10°)与140度(140°)之间的任一角度。在一些实施例中,可以对称调整第一狭槽234中的第一滚子导向组件214的位置和第二狭槽236中的第二滚子导向组件216的位置。例如,如果在第一狭槽234内远离6点钟位置(例如,将无心轮子组件210比作为钟面)移动第一滚子导向组件214,可以在第二狭槽236内远离6点钟位置大致等距离地移动第二滚子导向组件216。此对称调整可平衡6点钟位置处的力。另外或替代地,调整可为非对称的。
在一些实施例中,鉴于将第一滚子组件214和第二滚子组件216分别定位在第一狭槽234和第二狭槽236中并定位在第二外骨骼板中的相应狭槽中,第一滚子组件214和第二滚子组件216可邻近或间隔某个距离安置。在一些实施例中,第一外骨骼板213可以包括至少在第一狭槽234和/或第二狭槽236附近的标记和/或第二外骨骼板可以包括至少在对应于第一狭槽234的狭槽和/或对应于第二狭槽236的狭槽附近的标记,这些标记可有助于定位第一滚子组件214和/或第二滚子组件216。
在一些实施例中,第一滚子组件214和/或第二滚子组件216可以基于轮子组件210的期望用途在第一狭槽234和/或第二狭槽236内定位。例如,如果轮子组件210用于低速车辆或低速设置(例如,小于10英里/小时)中,第一滚子组件214和第二滚子组件216可更靠近彼此而安置在一起。作为另一示例,如果轮子组件210将用于高速车辆或高速设置(例如,大于10英里/小时)中,第一滚子导向组件214和第二滚子导向组件216可更远离彼此安置。
在一些实施例中,轮缘218可以围绕第一滚子导件214和第二滚子导件216可旋转地安置,这些滚子导件可以具有对应于轮缘18的形状或轮廓的形状。第一狭槽234和第二狭槽236内的第一滚子组件214和第二滚子组件216的纵向和/或角度调整分别可以基于例如轮缘直径、动态跳动或轮缘缺陷进行,从而可以减小第一滚子导向组件214和第二滚子导向组件216的第一滚子导件和第二滚子导件与轮缘218之间的静摩擦力。狭槽234、236和第二外骨骼板中的对应于狭槽234、236的狭槽内的第一滚子导向组件214和/或第二滚子导向组件216的纵向和/或角度调整可以减少刮擦,此刮擦可发生在例如转弯负载或制动力由制动装置和/或外部有效负载施加至轮缘218时。例如,调整狭槽234、236和第二外骨骼板中的对应于狭槽234、236的狭槽内的第一滚子导向组件214和/或第二滚子导向组件216可以更靠近于轮缘218的6点钟位放置滚子导向组件214、216,从而产生更好滚动连接,并且因此减小轮缘218偏移。另外,分别对第一狭槽234和第二狭槽236内的第一滚子组件214和第二滚子组件216的位置的调整可以允许轮子组件210承受与常规辐条轮子可承受的相比更大的震动和/或冲击,原因在于从第一外骨骼板213和第二外骨骼板的支撑增大和/或原因在于跨与常规轮子相比更宽的区域分布力。
在一些实施例中,桥接轴的一个端可以在狭槽(例如,第一狭槽234)内移动,而不需要调整桥接轴的另一端。此移动可产生桥接轴的不同的角度或高度。这样做时,可以当在轮子并排的车辆或组件中使用时修改刮擦角度。例如,在具有负倾角的并排组件中或当并排组件围绕轮子组件210接触地面的点枢转时,向量化力可以使滚子导向组件中的一者或多者(例如,第一滚子导向组件214和/或第二滚子导向组件216)从轮缘218移位。通过调整桥接轴的角度或高度,滚子导向组件可与轮缘保持接触,即使经历此类向量化力也是如此。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图2作出修改、添加或省略。例如,轮子组件210可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,轮子组件210可以包括在围绕外骨骼组件的各种位置处安置的任何数目滚子导向组件。作为另一示例,任何数目滚子导向组件都可具有包括仅一组狭槽的成组关联狭槽。作为附加示例,狭槽可以采用任何形状、尺寸或构型(例如,直线或斜线的,而非弧形)。
图3示出了具有轮缘制动机构340的轮子组件310的示例实施例(可与图1和/或图2的轮子组件10和/或210相似)。轮缘制动机构340可以包括制动闸瓦341,并且可至少安置在第一外骨骼板和第二外骨骼板附近。例如,轮缘制动机构340可类似于传统自行车轮缘制动那样操作,其中衬垫被附接至制动闸瓦341,制动闸瓦可以接触无心轮缘318(可与图1的无心轮缘18相似或类似),从而使轮缘318减速且因此制动轮胎332。
在一些实施例中,一个或多个稳定器结构可与第一外骨骼板313(可与图1的第一外骨骼板13相似或类似)和第二外骨骼板(图3中未示出)的各个部分耦接。例如,包括围绕第一稳定器轴346旋转的第一稳定器轮344的第一稳定器结构342和包括围绕第二稳定器轴旋转的第二稳定器轮的第二稳定器结构(图3中未示出)可分别与第一外骨骼板和第二外骨骼板的外部部分耦接。在一些实施例中,稳定器轮(例如,第一稳定器轮344)可以是水平的和/或稳定器轴(例如,第一稳定器轴346)可以是垂直的。当转弯力施加于外骨骼组件312(可与图1的外骨骼组件12相似或类似)和/或轮缘318时,第一稳定器轮344和/或第二稳定器轮可以接触轮缘318,并且可以减小轮缘318的振荡、振动和/或移位。
在一些实施例中,第一稳定器轮344和/或第二稳定器轮可分别与无心轮缘318的第一侧和第二侧间隔某个间隙。例如,可以存在约至少千分之1、2、3、4、5、10、15等英寸的间隙。当转弯力施加于外骨骼组件312和/或轮缘18时,诸如当撞击坑洞时或当骤停时,例如可减小或消除第一稳定器轮344与轮缘318的第一侧之间的间隙和/或第二稳定器轮与轮缘318的第二侧之间的间隙。当与轮缘318物理接触时,第一稳定器轮344和/或第二稳定器轮可成形、安置和/或构造为沿着轮缘318滚动,而没有基于静摩擦力的滑移。在一些实施例中,第一稳定器轮和/或第二稳定器轮与轮缘318之间可能存在滑移。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图3作出修改、添加或省略。例如,轮子组件310可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,轮子组件310可以包括在围绕外骨骼组件的各个位置处安置的任何数目滚子导向组件。作为另一示例,任何数目滚子导向组件都可具有包括仅一组狭槽的成组关联狭槽。作为附加示例,狭槽可以采用任何形状、尺寸或构型(例如,直线或斜线的,而非弧形)。
图4示出了轮子组件410(可与图1、图2和/或图3的轮子组件10、210和/或310相似)的剖视图。在一些实施例中,轮子组件410可以包括无心轮缘418和轮胎432(可与图1的无心轮缘18和轮胎32相似或类似)、具有第一滚子导件424和第一桥接轴415的第一滚子导向组件414(可与图1的第一滚子导向组件14、第一滚子导件24和第一桥接轴15相似或类似)、具有第一外骨骼板413的外骨骼组件412(可与图1的外骨骼组件12和第一外骨骼板13相似或类似)。在一些实施例中,第一滚子导向组件414可以包括一个或多个第一主要轴承448,第一主要轴承可以被构造为围绕第一桥接轴415旋转。在一些实施例中,第一桥接轴415可与第一外骨骼板413和第二外骨骼板454耦接。
如图4示出,在一些实施例中,第一滚子导向组件414也可包括第一滚子导件424,第一滚子导件被构造为包括与轮缘418的对应形状或轮廓匹配的形状或轮廓。在一些实施例中,第一滚子导件424可以包括对应于轮缘418的凸形形状的凹形形状。
在一些实施例中,第一外骨骼板413可以包括围绕第一外骨骼板413的外圆周或外边缘的远侧部分456。类似地,在一些实施例中,第二外骨骼板454可以包括围绕第二外骨骼板454的外圆周或外边缘的远侧部分458。在一些实施例中,远侧部分456、458可与以下各项中的一者或多者相比而安置得离轮子组件410的中心更远:第一桥接轴450、第二桥接轴(图4中未示出)、第三桥接轴460和第四桥接轴462。在一些实施例中,轮子组件410可以包括第一限制器和第二限制器,第一限制器包括第三桥接轴460,第二限制器包括第四桥接轴462。在一些实施例中,第一限制器可以包括具有一个或多个轴承(图4中未示出)、滚子导件(图4中未示出)等的滚子导向组件。在这些和其他实施例中,第二限制器可以与第一限制器相似或相同的方式实施或以不同的方式实施。
在一些实施例中,轮缘418可与以下各项中的一者或多者间隔某个间隙:第一外骨骼板452和第二外骨骼板454的远侧部分456、458、第一限制器、第三桥接轴460、第四桥接轴462和/或膨胀衬套464(可与图1的膨胀衬套64相似或类似)。例如,可以存在约至少千分之1、2、3、4、5、10、15等英寸的间隙。例如,轮缘18的第一侧466可与第一外骨骼板413的远侧部分456间隔第一间隙472和/或无心轮缘418的第二侧468可与第二外骨骼板454的远侧部分459间隔第二间隙474。在这些和其他实施例中,第一间隙472与第二间隙474可相同或不同。作为另一示例,第三桥接轴460和第四桥接轴462或与第三桥接轴460和第四桥接轴462耦接的滚子导件可各自分别与轮缘418的内圆周或中心线480间隔第三间隙476和第四间隙478。在这些和其他实施例中,第三间隙476与第四间隙478可相同或不同。可响应于外骨骼组件412经历从某个高度处下落和/或因大的力或冲击(诸如像骤停或急停)造成的压缩而减小或消除第三间隙476和第四间隙478中的一者或多者。第三桥接轴460和第四桥接轴462或与第三桥接轴460和第四桥接轴462耦接的滚子导件可响应于下落和/或压缩,接触无心轮缘418的中心线480,从而可减轻下落和/或压缩的效应。
如图4示出,在一些实施例中,外骨骼组件412可以包括连接环圈482,此连接环圈可接合第一外骨骼板413和第二外骨骼板454和/或第一稳定器结构442和第二稳定器结构489(可与图3的第一稳定器结构42相似或类似)。在一些实施例中,连接环圈482可以桥接轮胎432。在一些实施例中,连接环圈482可安置在无心轮子组件410的上部部分或顶部部分处。例如,无心轮子组件410可以在180度处(例如,6点钟位置)接触地面,而连接环圈482则可安置在0度处(例如,12点钟位置)。连接环圈482可以提供用于第一稳定器轮444(可与图3的第一稳定器轮44相似或类似)和第二稳定器轮484的附加结构支撑。在一些实施例中,无心轮缘418可设定尺寸和/或构造为配合在第一外骨骼板413与第二外骨骼板454之间,第一外骨骼板413和第二外骨骼板454约束无心轮缘418和/或充当无心轮缘418的轨道或导件。
在一些实施例中,第一稳定器轮444和第二稳定器轮484可分别相对于第一稳定器轴446和第二稳定器轴486(可与图3的第一稳定器轴46相似或类似)旋转。在一些实施例中,第一稳定器轴446与第二稳定器轴486和第一稳定器轮444与第二稳定器轮484可由第一稳定器结构442和第二稳定器结构489支撑。响应于轮缘418的振荡、以及轮缘418接触第一稳定器轮444和/或第二稳定器轮484,第一稳定器轮444和/或第二稳定器轮484可以旋转,以最小化旋转摩擦和/或可防止或抑制轮缘418振荡超过稳定器轮444、484与轮缘418之间的间隙的宽度。例如,在一些实施例中,由于与稳定器轮444、484的接触,轮缘418可以向任一侧振荡至多千分之5英寸。可以例如在轮胎432撞击或冲击固定物体和/或障碍时发生无心轮缘418振荡。响应于无心轮缘418的振荡,无心轮缘418由稳定器轮444、484进行的水平偏转可以促成对轮胎432的可预测的跟踪,并且可以减小旋转摩擦。
在一些实施例中,第一滚子导件424可以被构造为包括与无心轮缘418的对应形状或轮廓匹配的形状或轮廓,从而可以减小旋转摩擦和/或刮擦。在一些实施例中,滚子导件424的形状或轮廓可以基于轮子组件410的期望用途。例如,如果在并排轮子构型中使用,力与直列轮子构型情况不同。在并排构型中,滚子导件424可以具有球形形状。通过使用球形形状、在外倾(cambering)时、轮子速度、调整狭槽中的桥接轴等等改变滚子导件424与轮缘418的取向,滚子导件424可与轮缘418保持接触。此形状可允许另外减轻刮擦或其他向量化力,同时保持滚子导件424与轮缘418之间的接触。作为另一示例,通过使第一滚子导件424与无心轮缘418的轮廓匹配,可最大化第一滚子导件424与无心轮缘418之间的接触表面面积,从而减小因匹配转矩要求而导致滑移的可能性。
在一些实施例中,无心轮缘418可向中心线480的任一侧向下倾斜。在一些实施例中,第一倾斜部分488可至少安置在无心轮缘418的第一侧466附近和/或第二倾斜部分490可至少安置在无心轮缘418的第二侧468附近。
在一些实施例中,无心轮缘418可相对于地面垂直取向。在一些实施例中,无心轮缘418可以包括沿着无心轮缘418的倾斜部分488、490和/或侧面466、468安置的一个或多个纵向或成角度的沟槽492。例如,沟槽492在无心轮缘418的表面上可呈凸纹。沟槽492可以促成从无心轮缘418移除水、尘垢、碎屑和/或外来物质,这些物质可能增加第一滚子导件和第二滚子导件的表面与无心轮缘418之间的静摩擦力。例如,由于重力和/或离心力,水、尘垢、碎屑和/或其他外来物质可以被吸引到沟槽492并且沿着沟槽492朝向无心轮缘418的边缘而移动,然后离开无心轮缘418。
在一些实施例中,外骨骼组件412可以另外包括包覆覆层,此包覆覆层可在任何移动部分上提供覆盖以例如通过减少扰流、拖曳、空气阻力、风力阻力等等来增加空气动力。例如,平滑外形包覆覆层可上覆于第一外骨骼板413和第二外骨骼板454,以便包封任何移动部分(例如,滚子导向组件414)。在一些实施例中,包覆覆层也可包括围绕无心轮子组件410的中部的材料空隙。在一些实施例中,在包覆覆层中可以包括沟槽492。在这些和其他实施例中,可将包覆覆层与第一外骨骼板413和第二外骨骼板454组合成单片材料以进一步减轻重量并且改进空气动力、扰流、拖曳、空气阻力、风力阻力等等。例如,在一些实施例中(例如,如图6C示出),第一外骨骼板413和第二外骨骼板454和/或包覆覆层可以形成大体上U形的轮廓。作为另一示例,第一外骨骼板413和第二外骨骼板454和/或包覆覆层可以形成非对称的形状(例如,在空气动力上优化前缘和后缘)。在这些和其他实施例中,提供在空气动力方面的性能可以补偿因基于摩擦的驱动系统造成的性能折损。例如,在20英里/小时以上的速度下,因缺乏轮辐和U形轮廓造成的空气动力性能增加可以克服因摩擦造成的任何观察到的性能损失。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图4作出修改、添加或省略。例如,无心轮子组件410可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。
图5示出了表示示例轮子组件510(可与图1、图2、图3和/或图4的轮子组件10、210、310和/或410相似)的示意图。例如,如图5所示,滚子导向组件中的一者或多者可为驱动摩擦滚子导向组件,诸如第一摩擦滚子导向组件597。此摩擦滚子导向组件可成形、设定尺寸和/或构造为与无心轮缘518(可与图1的无心轮缘18相似或类似)恒定或近恒定物理接触,使得摩擦滚子导向组件可以沿着轮缘518滚动。例如,如果引起第一摩擦滚子导向组件597旋转(例如,通过电机或其他动力),第一摩擦滚子导向组件597与轮缘518之间的静摩擦力可以引起轮缘518旋转。
在一些实施例中,第一摩擦滚子导向组件597可以包括具有键的从动轴,从而允许轮缘518将被第一摩擦滚子导向组件597驱动。例如,第一摩擦滚子导向组件597的第一桥接从动轴595可以具有键、齿或其他特征以将第一摩擦滚子导向组件597的滚子导件啮合或以其他方式锁定至第一桥接从动轴595。使用键、齿或其他特征,当第一桥接从动轴595旋转时,对应滚子导件也会旋转。
在一些实施例中,可例如通过电机、曲柄或其他动力将转矩施加至第一桥接从动轴595。响应于施加至第一桥接从动轴595的转矩,第一摩擦滚子导向组件597可经由第一摩擦滚子导向组件597与轮缘518之间的静摩擦力来旋转轮缘518。因此,轮缘518可以用作输出齿轮和从动轮子两者。在一些实施例中,第一摩擦滚子导向组件597可以具有与轮缘518的直径相比较小的直径,从而允许高齿轮速比。高齿轮速比可以提供优于常规轮子和/或常规动力传输模型的机械优点,并且可以提高效率、减轻重量和/或降低成本。在一些实施例中,此高齿轮速比可包括约7:1与约125比1之间的比率。在这些和其他实施例中,齿轮速比可以基于轮子组件的期望用途。另外或替代地,齿轮速比可以基于轮子尺寸,从而可以基于应用在尺寸上受到限制。例如,车辆在轮子尺寸上可受限于车辆预期高度等等。在一些实施例中,行星齿轮可以例如通过耦接至第一桥接从动轴595来使用。
在一些实施例中,轮子组件510可以被构造为具有开口中心或位于轮子组件510的中心的材料空隙,从而可以提供具有用于储存各种物品(诸如机械化驱动器、货物、燃料箱、电机、引擎、电池组、行李、电力储存系统等等)中任一者的空间容量的储存区域。
在一些实施例中,第二滚子组件(与图1的第二滚子导向组件16相似)的第二桥接轴593。例如,可与第一桥接从动轴595相比略高地安置第二桥接轴593可以围绕轮子组件510的中心511而相对于第一桥接从动轴595非对称地安置。例如,第二桥接轴593可以安置在第一桥接从动轴595上方的千分之1、2、3、4、5、10、15、20等英寸的距离处。在一些实施例中,当响应于施加于外骨骼组件512的有效负载(例如,某人骑乘具有无心轮子的自行车)来抵靠轮缘518向下推动外骨骼组件512时,可能发生对第一摩擦滚子导向组件597的压缩,并且轮缘518由地面的反作用力向上推动。压缩可以引起第一桥接从动轴595与第二桥接轴593的中心之间的高度接近于零,并且可以引起在第一摩擦滚子导向组件97与轮缘518之间产生高的静摩擦力。
在一些实施例中,第一摩擦滚子导向组件597与第二滚子导向组件516之间的角度可与不使用驱动滚子导向组件的情况不同。例如,在一些实施例中,第一摩擦滚子导向组件597与第二滚子导向组件516之间的角度可以在约60度与140度之间。角度也可包括10度与140度之间的角度。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图5作出修改、添加或省略。例如,无心轮子组件510可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,无心轮子组件510可以包括在围绕外骨骼组件512的各种位置处安置的任何数目驱动和/或摩擦滚子导向组件。作为另一示例,无心轮子组件510可以包括可将转矩提供至第一桥接从动轴595的任何电机、引擎、曲柄等等。
图6A与图6B分别示出了示例轮子组件610a和610b(可与图1、图2、图3、图4和/或图5的轮子组件10、210、310、410和/或510相似)的一部分的横截面图。轮子组件610a和610b可以示出无心轮缘(例如,图6A中的凹形无心轮缘618a和图6B中的凸形无心轮缘618b)和滚子导件(例如,图6A中的凸形滚子导件699a和图6B中的凹形滚子导件699b)的示例轮廓和/或外形。在一些实施例中,轮子组件610a和610b可以包括驱动摩擦滚子导向组件。
在一些实施例中,第一滚子导件699a和699b可以包括分别与轮缘618a和618b的对应形状或轮廓匹配的形状或轮廓。例如,如图6A示出,第一滚子导件699a可以包括凸形形状并且轮缘618a可以包括凹形形状。作为另一示例,如图6B示出,第一滚子导件699b可以包括凹形形状并且轮缘618b可以包括凹形形状。虽然可以参照图6A进行其余描述,但是本公开内容同等地适用于图6B。
第一滚子导件699a与轮缘618a之间的静摩擦力可以驱动轮缘618a,其中在第一滚子导件699a的外表面上具有最小摩擦损失和最小刮擦程度。例如,由于第一滚子导件699a和轮缘618a的形状和/或轮廓是大体上匹配的,第一滚子导件699a与轮缘618a之间的表面面积可最大化,从而减小第一滚子导件699a与轮缘618a之间的滑移。
在一些实施例中,第一摩擦滚子导向组件697a可以包括第一单向轴承691。在一些实施例中,第一桥接从动轴695a可以包括具有键698的从动轴。键698可以将第一滚子导件699a与第一桥接从动轴695a锁定,使得第一桥接从动轴695a和第一滚子导件699a作为单一主体移动(例如,当第一桥接从动轴695a旋转时,第一滚子导件699a也会旋转)。使用键698,当第一桥接从动轴695a旋转时,轮缘618a的内部与第一滚子导件699a之间的静摩擦力可使轮缘618a旋转。在一些实施例中,第一滚子导件699a可以用作输入齿轮并且轮缘618a的内部可以用作输出齿轮,从而构成第一级的齿轮减速。例如,齿轮减速可以包括约40:1与2:1之间的比率。例如,电动踏板车或汽车可以具有35:1的齿轮减速。作为另一示例,轮椅可以利用125:1的齿轮速比(而不是减速)。
图6C示出了轮子组件610c(可与图1、图2、图3、图4和/或图5的轮子组件10、210、310、410和/或510相似)的另一示例轮廓的部分的横截面图。在一些实施例中,轮子组件610c可以包括驱动滚子导向组件或惰轮滚子导向组件。轮子组件610c可以另外包括轴承691c(可与图6A和图6B的轴承691a和691b相似或类似)和桥接轴695c(可与图6A和图6B的轴695a和695b相似或类似)。
如图6C示出,轮缘618c可以包括邻接滚子导件699c的表面的大体上平坦的轮廓。轮缘618c可以另外包括在滚子导件699c中具有对应空隙660的轨道650。在这些和其他实施例中,轮缘618c和滚子导件699c可定位和设定尺寸,使得间隙672和674可存在于滚子导件699c与轨道650之间。另外或替代地,此间隙可完全存在于滚子导件699c与轨道650之间,使得在正常操作中,滚子导件699c可不接触轨道650。在一些实施例中,轨道650可充当导件或挡止件以防止滚子导件699c失去与轮缘618c的接触。例如,当撞击坑洞时或当转动时,可将力施加至轮子组件610c,这可引起滚子导件中的一者或多者(例如,滚子导件699c)与轮缘的脱开,并且可甚至是引起滚子导件和/或外骨骼板的整个组件与轮缘和轮胎的脱开。在两个轮子并排的实施例(诸如轮椅或汽车)中可特定观察到此担忧和问题。在此类实施例中,内轮在转动时可以经历强侧向力,从而可推动滚子导件和/或外骨骼板与轮缘断开连接。在这些和其他实施例中,轨道650可充当导件或挡止件以保持滚子导件(例如,滚子导件699c)与轮缘618c的接触,和/或保持滚子导件不会脱轨。
在一些实施例中,外骨骼板612的轮廓可以包括大体上U形的轮廓。例如,比起具有两个不同外骨骼板,外骨骼板612可以包括支撑桥接轴的一个端的第一部分和支撑桥接轴的另一端的第二部分。外骨骼板612也可包括连接第一部分和第二部分的弯曲连接部分。大体上U形的轮廓可以增加空气动力性能,并且可以减小拖曳。另外或替代地,单片外骨骼板612(无论是示出的U形轮廓,还是其他轮廓)可以提供抗扭刚度和/或减轻重量。例如,外骨骼板612可以更有效地抵抗可使外骨骼板弯曲的力,并且可能需要总体来说比两个外骨骼板设计更少的材料(和因此更少的重量)。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图6A、图6B或图6C作出修改、添加或省略。例如,轮子组件610a、610b和/或610c可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,第一滚子导件699a和/或轮缘618a可以采用任何形状、形式或轮廓。
图7示出了可驱动的示例轮子组件710(可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A和/或图6B的轮子组件10、210、310、410、510、610A和/或610B相似)的示意图。在一些实施例中,第一摩擦滚子导向组件797(可与图5的第一摩擦滚子导向组件597相似或类似)的第一桥接从动轴795(可与图5的第一桥接从动轴595相似或类似)可以包括具有键798的从动轴。键798可以如图6A的键698描述的那样操作,使得第一桥接从动轴795和第一摩擦滚子导向组件797作为单一主体移动。在一些实施例中,第一桥接从动轴795可操作地耦接至第一链轮、第一滑轮或第一直角齿轮,第一链轮、第一滑轮或第一直角齿轮可操作地耦接至第一链条、第一驱动轴或第一皮带705。在一些实施例中,第一皮带705可操作地耦接至第二链轮、第二滑轮或第二直角齿轮702,第二链轮、第二滑轮或第二直角齿轮可操作地耦接至引擎或电动电机704的输出轴。第一直角齿轮与第二直角齿轮之间的耦接可以构成第二级的齿轮减速。在一些实施例中,第二级的齿轮减速可以包括约2:1与约10:1之间(例如,5:1)的比率。在这些和其他实施例中,轮缘内径可以指示第二齿轮减速的值。因此,总体来说,从电机704至轮子旋转,可以存在约2:1与约125:1之间的总体比率。
当将来自电动电机704的能量或功率的外部来源施加至第二直角齿轮702时,第二直角齿轮702可以旋转,继而引起第一皮带705旋转。第一皮带705旋转可以引起与第一桥接从动轴795关联的第一链轮、第一滑轮或第一直角齿轮旋转。第一桥接从动轴795旋转可使单向轴承791(可与图6A的单向轴承699a相似或类似)和第一摩擦滚子导件799(可与图6A的第一摩擦滚子导件699a相似或类似)旋转。由于第一摩擦滚子导件799与轮缘718之间的静摩擦力,第一摩擦滚子导件799旋转可以引起轮缘718旋转。
在一些实施例中,引擎或电动电机704可以包括任何动力来源。例如,引擎或电动电机704可以包括电动电机,诸如直流(direct current;DC)电机、交流(alternatingcurrent;AC)电机、电刷电机、无刷电机、分绕电机、他激电机、串绕电机、复绕电机、永磁电机、伺服电机、感应电机、同步电机、线性感应电机、同步线性电机等等。作为另一示例,引擎或电动电机704可以包括燃料消耗引擎,诸如四冲程式引擎、柴油引擎、二冲程式引擎、万克引擎、阿特金森引擎、GNOME旋转引擎等等。在一些实施例中,引擎或电动电机704可以包括小型高速高率DC电动电机,此电机可以大于每分钟6千转(rotations per minute;RPM)的速度旋转。在这些和其他实施例中,由于从驱动滚子导件799至轮缘718的齿轮速比,此小型电机的使用可以是适用的。作为附加示例,引擎或电动电机704可以包括由人力提供动力的动力装置,诸如自行车踏板、臂式曲柄、棘轮杠杆等等。
在一些实施例中,在第一摩擦滚子导件799与轮缘718之间可能发生滑移。例如,在下雨天气条件期间或当在第一摩擦滚子导件799与轮缘718之间出现灰尘、碎屑或任何其他物质时,第一摩擦滚子导件799的旋转力可以克服第一摩擦滚子导件799与轮缘718之间的静摩擦力。在一些实施例中,本公开内容可以包括用于检测此滑移和/或提供校正动的部件和/或特征。另外或替代地,本公开内容的一些实施例可以包括用于检测此滑移结束和/或停止提供校正动作的部件和/或特征。
在一些实施例中,多个传感器735可遍布于轮子组件710,以便促成滑移控制。传感器735可以被构造为测量轮子组件710中的各个部件的速度。例如,第一传感器735a可与电机704关联安置,以便测量直角齿轮702的旋转速度。第二传感器735b可与可能未驱动的惰轮滚子导件716关联安置,以便测量惰轮滚子导件716的旋转速度。第三传感器735c可与轮缘718和/或轮子732关联安置。传感器735可以包括被构造为感测位置、速度、加速度或上述各项的任何组合的任何装置、部件或上述各项的组合。例如,传感器735可以包括电容式传感器、电位计、近接度传感器、电感式传感器、加速计、陀螺仪、磁强计等等或上述各项的任何组合。在一些实施例中,传感器735可一起工作以确定位置、速度和/或加速度中任一者。另外或替代地,传感器735可以包括旋转式编码器、光编码器、磁编码器、电容式编码器等等。
在一些实施例中,可将传感器735通信地耦接至计算装置745。计算装置745可以被配置为监视轮子组件710的各种部件的速度并且调整输送至电机704的功率,由此或以其他方式改变轮子组件710的操作。此监视和调整可关于图25A至图25B和图26更详细地论述。计算装置745可以包括任何专用或通用计算装置。例如,计算装置745可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(digital signal processor;DSP)、特殊应用集成电路(application-specific integrated circuit;ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array;FPGA)或被构造为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路系统。计算装置745也可包括一些计算机可读介质,诸如数据存储装置或存储器。
在一些实施例中,计算装置745可监视或测量轮子组件710的各种部件相对于彼此的速度。例如,计算装置745可以监视第一摩擦滚子导件799相对于惰轮滚子导件716的速度。作为另一示例,计算装置745可以监视轮缘718相对于直角齿轮702的速度。作为附加示例,计算装置745可以监视轮缘718相对于直角齿轮702的速度。在这些和其他实施例中,在无滑移的正常操作下,所监视的各种部件之间可存在有比例关系。例如,根据对传感器735的放置和轮子组件710的各种部件的直径,直角齿轮702的某个旋转速度可对应于第一摩擦滚子导件799、惰轮滚子导件716和/或轮缘718或轮子732的某个速度。如果发生滑移,那么直角齿轮702和/或第一摩擦滚子导件799的速度可增加至超出正常操作关系或在正常操作关系外。
在一些实施例中,当直角齿轮702和/或第一摩擦滚子导件799的速度延伸到正常操作关系外时,计算装置745可调用校正动作来抵消滑移。例如,计算装置745可采取动作来调整电机704的功率或速率或可采取动作来调整第一摩擦滚子导件799。此校正动作可关于图25A至图25B和图26更详细地论述。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图7作出修改、添加或省略。例如,无心轮子组件710可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,无心轮子组件710可以包括第一桥接从动轴795与引擎或电动电机之间的任何数目齿轮和/或连接。作为另一示例,任何类型链条、皮带、驱动轴或其他连接器都可用于连接各种齿轮和/或连接。
图8A示出了示例轮子组件810(可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B和/或图7的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b和/或710相似)的顶剖视图,并且图8B示出了图8A的轮子组件810的示意图。
在一些实施例中,引擎或电动电机804的输出轴802可与第一链轮、第一滑轮或第一直角齿轮812可操作地耦接。在一些实施例中,第一直角齿轮812可与链条、驱动轴或皮带814耦接,链条、驱动轴或皮带可与第二链轮、第二滑轮或第二直角齿轮816可操作地耦接。在一些实施例中,第二直角齿轮816可与任何桥接轴可操作地耦接,桥接轴诸如像桥接从动轴895(可与图6A的第一摩擦滚子导向组件697a的桥接从动轴695相似)。
在一些实施例中,桥接从动轴895可与输入齿轮828耦接。当通过例如电力储存系统、蓄电池或燃料源820将功率或能量供应给电动电机804时,可施加转矩至第一直角齿轮812,从而可时皮带714旋转。皮带814旋转可继而使第二直角齿轮816旋转,从而可使桥接从动轴895旋转,并且可使输入齿轮818旋转。在一些实施例中,轮缘818的中心线880可以包括输出齿轮822,此输出齿轮可通过输入齿轮828驱动。虽然在图8A与图8B中被示出为齿轮,但是可以通过基于摩擦的旋转经历相同齿轮关系。例如,在一些实施例中,输入齿轮828可以包括滚子导件(例如,图6A的第一摩擦滚子导件699a),并且无心轮缘818可与滚子导件直接对接。在一些实施例中,例如在来自电动电机的较高马力条件(诸如50马力以上)下可以使用小齿轮和环形齿轮。
在一些实施例中,可以使用混合系统。例如,在一些实施例中,可以使用两种不同轮径并且可以驱动两个轮子(例如,前轮和后轮)。例如,可将轮子中的较小那者用作低速齿轮范围,从而利于爬坡性能,而较大轮子则用于最大速度。通过使用两种轮子尺寸,可有效地引入两档位变速器。
输出齿轮822与输入齿轮828之间的齿轮速比可比在常规轮子情况下单级减速内可能的齿轮速比更大。例如,此比率可包括约5:1与约125:1之间。无心轮子组件810的此变速优点可经由适应在尺寸上更紧凑的电机804(例如,无刷电动电机)而促成重量和空间节约的额外经济效应,在尺寸上更紧凑的电机原本可能因小尺寸和/或高RPM为常规轮子提供不充足的转矩。无心轮子组件810的变速优点也可减小以下各项中的一者或多者:与无心轮子组件810耦接的车辆克服惯性所需的电流或功率的量、电阻损耗和电动电机804的操作温度,使得可提高车辆的效率。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图8A和图8B作出修改、添加或省略。例如,无心轮子组件810可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,无心轮子组件810可以包括输入齿轮828,输入齿轮可与输出齿轮822对接,并且也可包括一个或多个基于摩擦的滚子。作为另一示例,无心轮缘818可以包括具有多个突起的轮廓,一个突起匹配基于摩擦的滚子导件,而一个突起则具有齿以用作输出齿轮822。
图9示出了示例轮子组件910(可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A和/或图8B的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710和/或810相似)的示意图,示例轮子组件910可以包括可驱动的轮胎932(可与图1的轮胎32相似或类似)的外输入驱动器924。在一些实施例中,外输入驱动器924可利用外部摩擦滚子928来驱动轮胎932。例如,外部摩擦滚子928可与在无心轮缘内侧上操作的滚子导向组件(例如,图6A的第一摩擦滚子导件697a和无心轮缘618a)相似。外部摩擦滚子928可成形、设定尺寸和/或以其他方式构造来与轮胎932的外侧对接。例如,外部摩擦滚子928可以具有凹形形状,与轮胎932的外侧的凸形轮廓匹配。外部摩擦滚子928与轮胎932之间的静摩擦力可以引起外部摩擦滚子928沿着轮胎932滚动,使得在引起外部摩擦滚子928旋转时,也会引起轮胎932旋转。在这些和其他实施例中,可以引起外输入驱动器924旋转(例如,从电机或引擎,诸如图8A的电机804),从而可旋转驱动轴、链条或皮带926以进行旋转。驱动轴、链条或皮带926旋转可以引起外部摩擦滚子928旋转。外部摩擦滚子928旋转可以引起轮胎932旋转,从而驱动轮胎932。
在一些实施例中,可以使用混合无心轮子组件。例如,此无心轮子组件可包括一个或多个摩擦滚子组件,这些摩擦滚子组件可以提供抵靠无心轮缘的内边缘的滚动力,并且也可包括一个或多个外部摩擦滚子,这些外部摩擦滚子可以提供抵靠轮胎的外边缘的滚动力。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图9作出修改、添加或省略。例如,无心轮子组件910可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,无心轮子组件910可以包括摩擦滚子组件。
图10A与图10B分别示出了双驱动式示例轮子组件1010(可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B和/或图9的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810和/或910相似)的顶剖视图和示意图。在一些实施例中,轮子组件1010可以包括双驱动式摩擦滚子导向组件。例如,轮子组件1010可以包括第一摩擦滚子导向组件1097(可与图6A的第一摩擦滚子导件697a相似或类似),第一摩擦滚子导向组件可以包括以下各项中的一者或多者:具有键的第一桥接从动轴1095(可与图6A的第一桥接从动轴695a相似或类似)、一个或多个第一单向轴承1091(可与图6A的单向轴承691相似或类似)和第一摩擦滚子导件1099(可与图6A的第一摩擦滚子导件699a相似或类似)。在一些实施例中,轮子组件1010也可包括第二摩擦滚子导向组件1036,第二摩擦滚子导向组件可以包括以下各项中的一者或多者:具有键的第二桥接从动轴1038、一个或多个第二单向轴承1040和第二摩擦滚子导件1042。在一些实施例中,第二无心摩擦滚子导向组件1036可与第一无心摩擦滚子导向组件1097相似或等效。
在一些实施例中,第一桥接从动轴1095可与第一链轮、第一滑轮或第一直角齿轮1044耦接,第二桥接从动轴1038的第一端可与第二链轮、第二滑轮或第二直角齿轮1046耦接。在一些实施例中,第一直角齿轮1044和第二直角齿轮1046可操作地耦接至第一链条、第一驱动轴或第一皮带1047。在一些实施例中,第二桥接从动轴1038的第二端可耦接至第三链轮、第三滑轮或第三直角齿轮1048。在一些实施例中,第二链条、第二驱动轴或第二皮带1050可耦接至第三直角齿轮1048和引擎或电动电机1004的输出轴。
电动电机1004可以用作能量或功率的外部来源,此电动电机可用于旋转第一桥接从动轴1095和第二桥接从动轴1038。例如,在电动电机1004操作并且引起第二皮带1050旋转时,第二皮带1050可以引起第三直角齿轮1048旋转。第三直角齿轮1048旋转可以引起第二桥接轴1038和第二直角齿轮1046旋转。第二直角齿轮1046旋转可以引起第一皮带1047旋转,从而可以引起第一直角齿轮1044和第一桥接从动轴1095旋转。在一些实施例中,第一直角齿轮1044与第二直角齿轮1046之间的齿轮速比可为约1:1,使得可以大致上相同的速度旋转第一桥接从动轴1095和第二桥接从动轴1038。
在一些实施例中,第一桥接从动轴1095旋转可使第一单向轴承1091和第一摩擦滚子导件1099旋转,第一摩擦滚子导件可与第一单向轴承1091耦接。类似地,在一些实施例中,第二桥接从动轴1038旋转可使第二单向轴承1040和第二摩擦滚子导件1042旋转,第二摩擦滚子导件可与第二单向轴承1040耦接。在一些实施例中,由于第一摩擦滚子导件1099和第二摩擦滚子导件1040与轮缘1018的内部之间的摩擦,第一摩擦滚子导件1099和第二摩擦滚子导件1040的旋转可以用于驱动轮缘1018旋转。在一些实施例中,在可能要增加驱动摩擦的情形下,第二摩擦滚子导向组件1036可以用于增加轮缘1018的内部与滚子导件之间的接触面积。例如,通过在较大区域上展布开驱动力,可以增加转矩。另外或替代地,可以使用较大滚子导件实现相似效应。然而,较大滚子导件可能引入与两个较小滚子导件所经历的不同的齿轮速比。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图10A和/或图10B作出修改、添加或省略。例如,无心轮子组件1010可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,如图所示,无心轮子组件1010可以包括任何数目摩擦滚子导向组件,包括少于或多于两个。作为另一示例,可以存在超过一个驱动电机(例如,第一摩擦滚子导向组件1097和第二摩擦滚子导向组件1036中每一者可耦接至其自身的驱动电机)。
图11可示出了示例轮子组件1110(可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A和/或图10B的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910和/或1010相似)的剖视图。在一些实施例中,轮子组件1110可以包括具有例如第一滚子导件1124、第二滚子导件1126和第三滚子导件1188的多个滚子导向组件。第一滚子导件1124和第二滚子导件1126可与图1的第一滚子导件24和第二滚子导件26相似。第三滚子导件1188可与图8A的输入齿轮118相似。轮子组件1110也可包括第一外骨骼板1113和第二外骨骼板1154,两者可分别与图4的第一外骨骼板13和第二外骨骼板54相似。轮子组件1110可以另外包括输出齿轮1122,此输出齿轮可与图8A的输出齿轮22相似。
轮子组件1110可以包括与轮胎1132对接的无心轮缘1118。轮缘1118可以包括具有用于与滚子导件相互作用的多个特征的轮廓。例如,轮缘1118可以包括第一突起1125和第二突起1127,第一突起被设定尺寸、成形和/或构造为与第一滚子导件1124对接,第二突起被设定尺寸、成形和/或构造为与第二滚子导件1126对接。轮缘1118也可包括成组的齿1189,它们可以用作输出齿轮1122以与第三滚子导件1188对接,输出齿轮可实施为齿状齿轮。
在一些实施例中,轮子组件1110的滚子导向组件中的一者或多者可操作地耦接至从动桥接轴1195,此从动桥接轴可用作滚子导向组件中的一者或多者的轮轴。在这些和其他实施例中,滚子导向组件中的一者或多者可耦接至从动桥接轴1195,使得在从动桥接轴1195旋转时,耦接至从动桥接轴1195的滚子导向组件也会旋转。另外或替代地,滚子导向组件中的一者或多者可能不耦接至从动桥接轴1195,并且这些滚子导向组件可以围绕从动桥接轴1195自由旋转。例如,在一些实施例中,第一滚子导件1124和/或第二滚子导件1126可耦接至单向轴承,并且可键合至从动桥接轴1195。作为另一示例,在一些实施例中,第一滚子导件1124和/或第二滚子导件1126可耦接至自由滚动轴承,并且可能不键合至从动桥接轴1195。在一些实施例中,第三滚子导件1188可以是具有驱动桥接轴1195的整体,或可以包括可键合至驱动桥接轴1195的齿轮。
驱动桥接轴1195可操作地耦接至链轮、滑轮或直角齿轮1166。直角齿轮1166可耦接(例如,经由链条、驱动轴或皮带)至动力来源(例如,引擎或电动电机,诸如图8A的电机104)。在直角齿轮1166旋转时,从动桥接轴1195也会旋转。从动桥接轴1195旋转可以引起耦接至从动桥接轴1195的滚子导向组件中任一者也会旋转。从动桥接轴1195旋转可不引起未键合至或以其他方式可操作地连接至从动桥接轴1195的任何滚子导向组件旋转。例如,如果滚子导向组件中的一者包括自由滚动轴承,那么从动桥接轴1195旋转可引起自由滚动轴承旋转而不使滚子导件旋转。
在一些实施例中,轮子组件1110可以包括位于不同桥接轴上的多个滚子导向组件。例如,滚子导向组件中的一者或多者可安置在从动桥接轴1195上,并且滚子导向组件的其他者可安置在另一桥接轴(未示出)上。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图11作出修改、添加或省略。例如,轮子组件1110可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,轮缘1118的轮廓可以采用任何形式或形状,例如包括凹形特征而非凸形特征以与滚子导向组件相互作用。作为另一示例,轮子组件1110可以包括基于摩擦和/或基于齿状齿轮的滚子导向组件的任何组合。作为另一示例,可以跨轮缘1118的轮廓而安置任何数目滚子导向组件并且可以跨桥接轴而安置任何数目滚子导向组件。
轮椅实施例
根据本公开内容的至少一个实施例,图12A示出示例轮椅1200的前视图,并且图12B示出图12A的轮椅1200的侧视图。轮椅1200可以包括具有关联第一驱动机构1212的第一轮子组件1210和具有关联第二驱动机构1222的第二轮子组件1220。轮椅1200可另外包括第三轮子组件1230、第四轮子组件1235和有效负载区域1240。
第一轮子组件1210和/或第二轮子组件1220可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A、图10B和/或图11的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910、1010和/或1110相似或类似。在一些实施例中,第一轮子组件1210与第二轮子组件1220可相似或相同。在一些实施例中,第一轮子组件1210与第二轮子组件1220可为彼此的镜像。为了便于论述本公开内容的操作、相对位置等等,第一轮子组件1210面向有效负载区域1240的侧可称为内面,而相对侧可称为外面。类似地,第二轮子组件1220面向有效负载区域1240的侧可称为内面,而相对侧可称为外面。可关于图13更详细地描述第一轮子组件1210和第二轮子组件1220的操作。
第一驱动机构1212与第二驱动机构1222可相似或相同。在一些实施例中,第一驱动机构1212与第二驱动机构1222可为彼此的镜像。为了方便起见,将参考第一驱动机构1212,其中应当理解此描述可同等适用于第二驱动机构1222。可将第一驱动机构1212实施为人工驱动机构(例如,如图12A与图12B示出)、动力驱动机构(例如,如图17示出)或两者(例如,如图18示出)。在一些实施例(例如,如图12B示出)中,可将第一杠杆臂1215耦接至第一驱动机构1212,其中第一杠杆臂1215的第一端1216经安置在有效负载区域1240的底座附近而第二端1217被耦接至第一驱动机构1212。第一杠杆臂1215的第一端1216可以包括手柄或其他特征,以便轮椅1200的使用者抓住第一杠杆臂1215或以其他方式与第一杠杆臂1215对接来推动或拉动第一杠杆臂1215,从而引起驱动机构1212驱动第一轮子组件1210。下文可参照图15A、图15B和图16论述使用杠杆臂1215驱动驱动机构1212来驱动第一轮子组件1210的示例。
在一些实施例中,可将第一驱动机构1212和第二驱动机构1222可操作地耦接以在相同速度下操作,或另外以协作方式工作(例如,向前驱动第一轮子组件1210,同时向后驱动第二轮子组件1220以转动)。在一些实施例中,第一杠杆臂1215可以具有遵循第一轮子组件1210的大体外圆周的大体弧形,诸如图12B示出。另外或替代地,第一杠杆臂1215可遵循自手柄位置至第一驱动机构1212的大体直线。
在一些实施例中,第一驱动机构1212与第二驱动机构1222可独立于彼此操作。例如,在没有第二驱动机构1222操作以驱动第二轮子组件1220的情况下,第一驱动机构1212可操作以驱动第一轮子组件1210,并且反的亦然。在这些和其他实施例中,第一驱动机构1212和第二驱动机构1222可以被构造为协调操作来执行轮椅1200中的操纵。例如,为了在特定方向上转动,第一驱动机构1212可驱动第一轮子组件1210向前和第二驱动机构1222可驱动第二轮子组件1220向后。下文可参照图15A、图15B和图16论述使用杠杆臂1215驱动驱动机构1212来在向前或向后方向上驱动第一轮子组件1210的示例。
第三轮子组件1230和/或第四轮子组件1235可以包括被构造为向轮椅1200提供平衡、稳定性和/或支撑的任何轮子组件。例如,第三轮子组件1230和/或第四轮子组件1235可以包括筒轮子。另外或替代地,第三轮子组件1230和/或第四轮子组件1235可为无心轮子。在一些实施例中,可大体在第一轮子组件1210和第二轮子组件1220后方安置第三轮子组件1230和/或第四轮子组件1235。另外或替代地,可大体在第一轮子组件1210和第二轮子组件1220前方安置第三轮子组件1230和/或第四轮子组件1235(例如,如图12B示出)。在这些和其他实施例中,第三轮子组件1230与第二轮子组件1220之间的距离可与第四轮子组件1235与第一轮子组件1210之间的距离大致相等。
在一些实施例中,轮椅1200可省略第四轮子组件1235。在这些和其他实施例中,可在第一轮子组件1210与第二轮子组件1220之间大致等距离安置第三轮子组件1230。另外或替代地,可在第一轮子组件1210和第二轮子组件1220前方或后方安置第三轮子组件1230。
在一些实施例中,包括或不包括第四轮子组件且第三轮子组件和/或第四轮子组件的位置可取决于可能使用轮椅1200的情形和/或环境。例如,在医院使用中,轮椅1200可以包括第四轮子组件,并且可在前方或后方以相对较短轮子距安置第三轮子组件和第四轮子组件(例如,第三轮子组件和第四轮子组件处于第一轮子组件1210和第二轮子组件1220的约18至40英寸内,包括约24英寸)。作为另一示例,对于非道路使用,轮椅1200可不包括第四轮子组件,并且可在轮椅臂上以较长轮子距安置第三轮子组件1230(例如,第三轮子组件1230可至少处于第一轮子组件1210和第二轮子组件1220的约24英寸至48英寸内,包括约36英寸)。在一些实施方案中,第三轮子组件1230可为脚轮。
有效负载区域1240可以包括可安置有效负载的任何空间、区域或区。在一些实施例中,有效负载区域1240可以包括具有底座、靠背、臂靠和/或脚架的乘坐区域,轮椅1200的用户可在操作轮椅1200时乘坐在此区域内。在一些实施例中,有效负载区域1240也可包括储存隔室1242或用于装载货物或材料的区域,(例如,轮椅1200的使用者意欲运输的货物,和/或电机、电池等等或可促成轮椅1200的操作的其他部件)。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图12A和/或图12B作出修改、添加或省略。例如,轮椅1200可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,轮椅1200可以包括第四轮子组件。作为另一示例,轮椅1200可以包括电机和/或电池。作为附加示例,所示出的底座和靠背仅为示例,并且乘坐区域可以采用任何外形。
图13示出根据本公开内容的至少一个实施例的轮椅的示例轮子组件1300的侧剖视图。轮子组件1300可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A、图10B和/或图11的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910、1010和/或1110相似或类似。在一些实施例中,轮子组件1300可用于上文关于图12A和图12B所描述的轮子组件1210或轮子组件1220。图13所示出的轮子组件1300的视图系相对于轮子组件1300的内面检视。
轮子组件1300可以包括可驱动的第一滚子导向组件1310、第二滚子导向组件1320、第三滚子导向组件1330和第四滚子导向组件1340。轮子组件1300也可包括轮胎1332(可与图1的轮胎32相似或类似)、无心轮缘1318(可与图1的无心轮缘18相似或类似)和外面外骨骼板1313(可与图1的外骨骼板13相似或相同)。
第一滚子导向组件1310可以包括滚子导件1324,此滚子导件被成形和尺寸以与无心轮缘1318对接和沿无心轮缘1318滚动。第一滚子导向组件1310也可包括桥接轴1350,此桥接轴可用作滚子导件1324的轮轴。桥接轴1350可经用键锁定以使得在旋转桥接轴1350时,滚子导件1324也可旋转相应量。可将桥接轴1350耦接至驱动机构(例如,图12A至第12C图的第一驱动机构1212)。第一滚子导向组件1310可与图5的第一摩擦滚子导向组件597相似或类似。例如,第一滚子导向组件1310可以包括轴承和键。作为另一示例,滚子导件1324与无心轮缘1318之间的静摩擦力可以引起滚子导件1324的旋转以旋转无心轮缘1318并因此驱动轮子组件1300。
第二滚子导向组件1320和第三滚子导向组件1330可与图1的第一滚子导向组件14和/或第二滚子导向组件16相似或类似。例如,第二滚子导向组件1320和第三滚子导向组件1330可以被构造为在正常操作期间沿无心轮缘1318滚动。
第四滚子导向组件1340可与图1的第一限制器28相似或类似。例如,可使第四滚子导向组件1340与轮缘1318的内圆周或边缘间隔开来间隙。例如,可以存在约至少千分之1、2、3、4、5、10、15等英寸的间隙。可响应于轮子组件1300经历自高处下落和/或因大力或冲击(诸如例如骤停或急停)造成的压缩而减小或消除间隙。第四滚子导向组件1340可响应于下落和/或压缩而接触无心轮缘1318,从而可减轻下落和/或压缩的效应。
轮子组件1300也可包括制动机构1341。制动机构1341可以包括被构造为减慢、停止或防止轮胎1332的旋转的任何特征、部件或上述的组合。例如,制动机构1341可以包括制动闸瓦,此制动闸瓦被耦接至外骨骼板中的至少一者(例如,外骨骼板1313或未示出的相应外骨骼板)和经定位以使得在啮合制动机构1341时,制动闸瓦接触无心轮缘1318。作为另一示例,制动机构1341可以包括实体挡止件,此实体挡止件经耦接外骨骼板中的至少一者(例如,外骨骼板1313或未示出的相应外骨骼板)且经定位以啮合轮胎1332来防止轮胎相对于外骨骼板1313或未示出的相应外骨骼板旋转。另外或替代地,轮椅使用者也可将扶手(例如,如图22中所示出或所论述)用作制动机构。
在一些实施例中,将轮子组件1300的内面比作时钟,可在6点钟位置处安置第一滚子导件1310,可在7点钟位置处安置第二滚子导向组件1320,可在5点钟位置处安置第三滚子导向组件1330,和可在12点钟位置处安置第四滚子导向组件1340。在一些实施例中,可围绕第一滚子导向组件1310的位置大体上对称安置第二滚子导向组件1320和第三滚子导向组件1330。例如,第二滚子导向组件1320与第三滚子导向组件1330之间相对于无心轮缘1318的中心的角度可以包括10度与140度之间且关于6点钟位置大体上对称。在一些实施例中,可在例如八点钟位置与四点钟位置之间的其他位置处安置第一滚子导向组件1310。另外或替代地,可在例如十点钟位置与两点钟位置之间的其他位置处安置第四滚子导向组件1340。
在一些实施例中,轮子组件1300可以包括第一杠杆臂1333和关联第一弹簧1335与第一枢轴点1337。如上文关于图1所描述,第一弹簧1335可朝向无心轮缘1318偏置第四滚子导向组件1340,并且第一杠杆臂1333可用于围绕第一枢轴点1337枢转来克服第一弹簧1335的弹簧力,以自轮子组件1300移除轮胎1332和无心轮缘1318。
在一些实施例中,轮子组件1300可以包括防倾翻特征,例如以防止轮椅使用者在使用轮椅时向后倾翻。防倾翻特征可以包括第五滚子导向组件1360、第二杠杆臂1363、第二弹簧1365、第二枢轴点1367和制动块1369。在操作中,当轮椅使用者向后倾翻时,人的重心超越滚子导件1324回来。在重心超越滚子导件1324时,第一弹簧1335的弹簧力可拉动周围的外骨骼板1313,从而收缩第一弹簧1335。此弹簧力可更强且抵消了第二弹簧1365的弹簧力。在围绕旋转外骨骼板1313时,第二杠杆臂1363围绕枢轴点1367旋转和移动第五滚子导件1360使得与无心轮缘1318接触。在轮椅使用者继续向后旋转,从而进一步移动重心离开滚子导件1324时,第五滚子导向组件1360继续移动,直至此第五滚子导向组件邻接抵靠制动块1369,在此点处,可以防止轮椅上的人进一步向后倾翻。在一些实施例中,可选择第五滚子导向组件1360的材料以增加滚子导件与无心轮缘1318之间的摩擦。例如,滚子导件可由聚胺甲酸酯或其他聚合物制成。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图13作出修改、添加或省略。例如,轮子组件1300可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,轮子组件1300可以包括较少滚子导向组件(例如,三个,而不是四个)或额外滚子导向组件。作为另一示例,可在围绕轮子组件1300且处于无心轮缘1318附近的任何构型中定位和/或间隔开来滚子导向组件。
图14A至图14D可示出本公开内容的实施例,其中可修改轮子组件的倾角。图14A示出具有约零的倾角的实施例,图14B示出负倾角的示例,图14C示出正倾角的示例,和图14D示出负倾角的额外实施例。
图14A示出根据本公开内容的至少一个实施例的处于第一位置中的轮椅1400的示例轮子组件1410的前视图。轮子组件1410可与第12图的第一轮子组件1210相似或类似。另外或替代地,轮椅1400可与第12图的轮椅1200相似或类似。轮椅1400可以包括第一水平支柱1430、第二水平支柱1440和第三水平支柱1450。可经由铰链1420将第一水平支柱1430耦接至内面外骨骼板1454。
铰链1420可以包括被构造为允许第一水平支柱1430与外骨骼板1454对接,同时实质上保持相对于地面的相同取向的任何装置、部件或机械特征。例如,在因铰链1420而修改轮子组件1410的倾角时,第一水平支柱1430可保持与地面大体平行。例如,铰链1420可以包括机械部件以允许轮子组件1410的角度相对于地面改变,同时保持耦接至第一水平支柱1430和外骨骼板1454,并保持第一水平支柱1430处于相对于地面的原始取向上。可将铰链1420实施为旗形铰链、筒形铰链、对接/榫眼铰链、连续铰链、暗铰链、蝶形铰链、带式铰链、“H”形铰链、T形铰链、弓形(coach)铰链、平齐铰链等等。另外或替代地,可将铰链1420实施为球接头或其他球面轴承连接。在一些实施例中,可经由铰链(诸如铰链1420)将第二水平支柱1440和第三水平支柱1450耦接至外骨骼板1454。在一些实施例中,可在目标角处锁定铰链1420。在一些实施例中,可经由弹簧加载的快速释放销或类似特征将第一水平支柱1430、第二水平支柱1440或第三水平支柱1450中任一者耦接至外骨骼板1454,弹簧加载的快速释放销或类似特征可在利用或不利用工具的情况下允许快速拆卸或调整轮椅。
第一轮子组件1410的第一位置可以包括约0度倾角。在一些实施例中,第一水平支柱1430可以具有固定长度。在0外倾度下,可在部分打开位置中锁定铰链1420,诸如铰链弯曲约90度。在一些实施例中,第二水平支柱1440和/或第三水平支柱1450可以具有伸缩特征,使得在调整倾角时,调整第二水平支柱1440和/或第三水平支柱1450的长度,而第一水平支柱1430保持固定长度。另外或替代地,第二水平支柱1440可以具有固定长度,而第一水平支柱1430和第三水平支柱1450可以包括伸缩特征。
图14B示出了根据本公开内容的至少一个实施例的处于第二位置中的轮椅1400的示例轮子组件1410的前视图。如图14B示出的第二位置示出负倾角。
在一些实施例中,在轮子组件1410改变倾角时,铰链1420可旋转以使得第一水平支柱1430可保持相对于地面的取向,诸如与地面大体上平行。另外,第二水平支柱1440和第三水平支柱1450也可保持相对于地面的取向,诸如与地面大体上平行。在这些和其他实施例中,第一水平支柱1430可保持固定长度,而第二水平支柱1440和第三水平支柱1450可伸缩以使得轮子组件1410的倾角改变且支柱保持自身取向。例如,第二水平支柱1440可缩短第一量,而第三水平支柱1450可缩短第二量,第二量比第二水平支柱1440伸缩的第一量更短。
图14C示出了根据本公开内容的至少一个实施例的处于第三位置中的轮椅1400的示例轮子组件1410的前视图。如图14C示出的第三位置示出正倾角。
在一些实施例中,在轮子组件1410改变倾角时,铰链1420可旋转以使得第一水平支柱1430可保持相对于地面的取向,诸如与地面大体上平行。另外,第二水平支柱1440和第三水平支柱1450也可保持相对于地面的取向,诸如与地面大体上平行。在这些和其他实施例中,第一水平支柱1430可保持固定长度,而第二水平支柱1440和第三水平支柱1450可伸缩以使得轮子组件1410的倾角改变且支柱保持自身取向。例如,第二水平支柱1440可伸长第一量,而第三水平支柱1450可伸长第二量,第二量比第二水平支柱1440伸缩的第一量更长。
图14D示出了根据本公开内容的至少一个实施例的示例轮椅1400的前视图。轮椅1400可以包括第一轮子组件1410a和第二轮子组件1410b。如图14D示出,第一轮子组件1410a和第二轮子组件1410b两者可以包括负倾角。在这些和其他实施例中,第一水平支柱1430、第二水平支柱1440和第三水平支柱1450可大体上保持相对于地面的取向,诸如与地面大体上平行。可经由第一铰链1420a将第一水平支柱1430耦接至第一轮子组件1410a的第一内部外骨骼板1454a,并可经由第二铰链1420b将此第一水平支柱耦接至第二轮子组件1410b的第二内部外骨骼板1454b。在这些和其他实施例中,可经由铰链、球接头等等将第二水平支柱1440和第三水平支柱1450耦接至第一外骨骼板1454a和第二外骨骼板1454b。
在一些实施例中,轮子组件可以被构造为折迭便于储存或运输。例如,除水平支柱中的一者以外的全部水平支柱(例如,除第一水平支柱1430以外的全部水平支柱)可以被构造为与第一外骨骼板1454a脱开,并且第一轮子组件1410a可以被构造为朝向正倾角旋转约90度或甚至进一步诸如约110度或120度。
另外或替代地,除水平支柱中的一者(例如,第一水平支柱1430)以外的全部水平支柱可与第二外骨骼板1454b脱开,并且第二轮子组件1410b可以被构造为朝向正倾角旋转约90度或甚至进一步诸如约110度或120度。在这些和其他实施例中,第一轮子组件1410a对第二轮子组件1410b的干涉可限制第二轮子组件1410b的旋转。例如,第一轮子组件1410a可旋转约90度以使得此第一轮子组件与地面大致平行,并且由于第一轮子组件1410a的干涉,第二轮子组件1410b可旋转约80度,而不是90度。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图14A至图14D中任一者作出修改、添加或省略。例如,轮椅1400可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,轮子组件1410可以被构造为横跨大范围的倾角正向或负向调整。例如,可在自约负40度倾斜至约正40度倾斜(-40°至40°)调整轮子组件1410。作为附加示例,可使用允许围绕接头运动的任何机械接头代替铰链1420或处于具有水平支柱的其他接口中任一者处。作为附加示例,可存在多于三个水平支柱(例如,四个、五个、六个等等),并且可存在少于三个水平支柱(例如,两个或一个)。
图15A与图15B示出了根据本公开内容的至少一个实施例的轮椅(例如,图12A与图12B的轮椅1200)的示例轮子组件1500和关联驱动机构1510。图15A示出具有处于第一位置中的杠杆臂1520的轮子组件1500且图15B示出处于第二位置中的杠杆臂1520。轮子组件1500可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A、图10B、图11、图13和/或图14A至图14D的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910、1010、1110、1300和/或1410相似或类似。
在一些实施例中,轮子组件1500可以包括可耦接至杠杆臂1520的驱动机构1510。详言的,驱动机构1510可以包括可耦接至杠杆臂1520的第一端1521的棘轮机构1530。可将棘轮机构1530耦接至行星齿轮1540,此行星齿轮也可与驱动机构1510包括在一起。可将行星齿轮1540耦接至轮子组件1500的驱动滚子1545(可与图13的第一滚子导向组件1310相似或类似)。杠杆臂1520可用于提供手动动力以驱动轮椅。驱动机构1510可将来自杠杆臂1520的手动动力转换成旋转力以驱动驱动滚子1545,从而驱动轮椅的轮子1532。棘轮机构1530可用于在第一方向上移动时自杠杆臂1520提供手动动力至驱动机构1510,同时允许杠杆臂1520返回到原始位置,而无需在其他方向上转动驱动机构1510。
在一些实施例中,可在轮子组件1500的内面附近安置驱动机构1510和杠杆臂1520,使得可在轮子组件1500与相应轮椅的有效负载区域之间安置杠杆臂1520的至少部分。另外或替代地,在一些实施例中,杠杆臂1520可以具有大体弧形,此弧形朝向轮椅的前方(例如,当乘坐在轮椅上时轮椅的使用者面朝的方向)遵循第一轮子组件1210的大体外圆周。在一些实施例中,杠杆臂1520可以具有第一位置,此第一位置可为第15图所示出的起始位置,其中杠杆臂1520的顶部处于12点钟位置与9点钟位置之间的大致半位置处。
在一些实施例中,在自第一位置至第二位置(诸如图15B示出)旋转杠杆臂1520时,棘轮机构1530可驱动行星齿轮1540。例如,可将杠杆臂1520耦接至棘轮机构1530以使得在轮椅使用者朝向轮椅的前方(例如,自第一位置至第二位置)推动杠杆臂1520时,可啮合棘轮机构1530以使得棘轮机构1530与杠杆臂1520一起旋转。可将棘轮机构1530耦接至行星齿轮1540,使得棘轮机构1530的旋转可以引起行星齿轮1540旋转。在这些和其他实施例中,行星齿轮1540的旋转可驱动滚子导件旋转轮子组件1500的轮子1532。
另外,棘轮机构1530可以被构造为使得在自第二位置(例如,如图15B所示的起始处)朝向第一位置推回杠杆臂1520时,棘轮机构1530可以允许杠杆臂1520旋转回到第一位置(例如,如图15A所示的结束处)。棘轮机构1530也可以被构造为使得在自第二位置朝向第一位置的方向上移动杠杆臂1520时,棘轮机构1530可未啮合行星齿轮1540,使得棘轮机构1530可不引起行星齿轮1540旋转。因此,棘轮机构1530可以允许使用杠杆臂1520推动相应轮椅。此棘轮机构的一个示例可以包括单向轴承系统。可关于与行星齿轮1540啮合的杠杆臂1520的构件安置组轴承。在自第一位置至第二位置旋转杠杆臂1520时,轴承锁定杠杆臂1520与行星齿轮1540以使得杠杆臂1520的移动也引起行星齿轮1540的移动。在自第二位置至第一位置旋转杠杆臂1520时,轴承脱开,使得杠杆臂1520独立于行星齿轮1540移动。可在本公开内容的范围内使用任何棘轮机构。
在一些实施例中,轮椅可以包括反转棘轮机构1530的方向的特征,诸如电缆1550。例如,通过挤压手柄1555,可拉动电缆以反转棘轮机构1530的方向。如果啮合电缆1550以反转棘轮机构1530的方向,那么在自第一位置(例如,如图15A所示的起始处)拉动杠杆臂1520时,棘轮机构1530可以允许杠杆臂1520旋转至第二位置(例如,如图15B所示的结束处),并且棘轮机构1530可以被构造为使得在自第一位置朝向第二位置的方向上移动杠杆臂1520时,棘轮机构1530可未啮合行星齿轮1540,使得棘轮机构1530可不引起行星齿轮1540旋转。棘轮机构1530可经进一步构型,在自第二位置(例如,如图15B所示的起始处)至第一位置(例如,如图15A所示的结束处)移动棘轮机构1530时,棘轮机构可啮合行星齿轮1540,使得在自第二位置至第一位置的方向上移动杠杆臂1520时,棘轮机构1530可以引起行星齿轮1540旋转。因此,反转方向上的棘轮机构1530可以允许使用杠杆臂1520在反转方向上推动相应轮椅。当在反转方向构型中操作棘轮机构1530时,行星齿轮1540可在反转方向上旋转以使得可也在反转方向上推动驱动滚子导件1545和轮子1532。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图15A和图15B作出修改、添加或省略。例如,轮子组件1500和关联驱动机构1510可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,当传输杠杆臂1520的运动至滚子导向组件的驱动时,驱动机构1510可以包括任何数目的齿轮、连接或其他机械接头。作为附加示例,杠杆臂1520可以采用任何形状或形式,诸如自起始位置至棘轮机构1530的笔直杠杆。
图16示出了根据本公开内容的至少一个实施例的轮椅(例如,图12A与图12B的轮椅1200)的示例驱动机构1600的视图。可将驱动机构1600耦接至杠杆臂1620(可与图15A和图15B的杠杆臂1520相似或类似),此杠杆臂可耦接至棘轮机构1630(可与图15A和图15B的棘轮机构1530相似或类似)。可将棘轮机构1630耦接至行星齿轮1640(可与图15A和图15B的行星齿轮1540相似或类似)。可将行星齿轮1640耦接至轮子组件的驱动滚子1624。
如图15A与图15B中的相似部件所描述,在旋转杠杆臂1620时,也可旋转棘轮机构1630,从而引起行星齿轮1640旋转。行星齿轮1640的旋转可旋转驱动滚子1624。驱动滚子1624与轮子组件的轮缘之间的静摩擦力可旋转轮缘,使得驱动滚子1624的旋转可以引起轮子组件沿地面滚动。因此,通过使用杠杆臂1620,轮子组件可以沿着地面滚动。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图16作出修改、添加或省略。例如,驱动机构1600和关联驱动滚子1624可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,当传输杠杆臂1620的运动至驱动滚子1624的驱动时,驱动机构1600可以包括任何数目的齿轮、连接或其他机械接头。作为附加示例,杠杆臂1620可以采用任何形状或形式,诸如自起始位置至棘轮机构1630的笔直杠杆。
图17示出了根据本公开内容的至少一个实施例的轮椅的示例轮子组件1700和关联驱动机构。轮子组件1700可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A、图10B、图11、图13、图14A至图14D和/或第15图的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910、1010、1110、1300、1410和/或1500相似或类似。轮子组件1700可以包括轮胎1732(可与图1的轮胎32类似)、无心轮缘1718(可与图1的无心轮缘18类似)和外骨骼板1713(可与图1的外骨骼板13类似)。轮子组件1700可以包括滚子导向组件1710(可与图5的第一摩擦滚子导向组件597相似或类似)。
在一些实施例中,轮子组件1700可以包括引擎或电机1720,其中将输出轴耦接至第一输出齿轮1730(例如,链轮、滑轮、直角齿轮等等)。在一些实施例中,可将输出齿轮1730与链条、驱动轴或皮带1740耦接,此链条、驱动轴或皮带可与第二输出齿轮1750(例如,链轮、滑轮、直角齿轮等等)可操作地耦接。例如,第一输出齿轮1730可以被构造为提供啮合构件来输出电机1720的动力。可将皮带1740耦接至第一输出齿轮1730以改变电机1720的输出动力的位置,使得在围绕第一输出齿轮1730抽动皮带时,在皮带的相对端处经历相应移动。第二输出齿轮1750可以被构造为自皮带施加动力至第二输出齿轮1750的位置。在一些实施例中,可将第二输出齿轮1750与桥接轴可操作地耦接,桥接轴诸如例如滚子导向组件1710的桥接从动轴(可与图6A的第一摩擦滚子导向组件697a的桥接从动轴695相似或类似)。
在一些实施例中,在电机1720驱动第一直角齿轮1730时,第一直角齿轮可旋转皮带1740。皮带1740的旋转可以引起第二直角齿轮1750旋转。第二直角齿轮1750的旋转可驱动滚子导向组件1710。在这些和其他实施例中,电机1720的动力可驱动滚子导向组件1710,使得滚子导向组件的滚子导件可以沿着无心轮缘1718滚动。例如,组件1710的滚子导件与无心轮缘1718之间的静摩擦力可促成滚子导件的旋转,从而引起无心轮缘1718的相应旋转,从而可驱动轮子组件1700。
在一些实施例中,可向轮椅使用者提供控制器,使得在使用者操作控制器时,可改变电机1720的速度和/或方向。例如,使用者可以具有操纵杆控制器、具有方向和/或速度的系列按钮、触摸屏幕控制接口、语音激活控制器、人脑至计算机接口等等。另外或替代地,使用者可以具有关于图23A至图23C所描述的控制器。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图17作出修改、添加或省略。例如,轮子组件1700可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,当传输电机1720的动力至滚子导向组件1710的驱动时,轮子组件1700可以包括任何数目的齿轮、连接或其他机械接头。作为附加示例,任何数目的电机或引擎可用于驱动滚子导向组件1710。作为附加示例,在轮子组件1700中也可包括燃料源、电池组等等以向引擎或电机1720提供动力。
图18示出了根据本公开内容的至少一个实施例的轮椅的示例轮子组件1800和关联驱动机构1810。详言的,图18示出混合系统,此混合系统包括驱动机构1810的手动部分(例如,如图15A与图15B示出)和驱动机构1810的提供动力部分(例如,如图17示出)两者。轮子组件1800可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A、图10B、图11、图13、图14A至图14D、图15A与图15B和/或图17的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910、1010、1110、1300、1410、1500和/或1700相似或类似。
驱动机构1810的手动部分可以包括杠杆臂1820(可与图15A和图15B的杠杆臂1520相似或类似)。可将杠杆臂1820耦接至棘轮机构1830(可与图15A和图15B的棘轮机构1530相似或类似)。可将棘轮机构1830耦接至行星齿轮1840(可与图15A和图15B的行星齿轮1540相似或类似)。在这些和其他实施例中,驱动机构1810可以包括用于反转棘轮机构1830的方向的电缆1850(可与图15A和图15B的电缆1550相似或类似)。
驱动机构1810的提供动力部分可以包括电机1860(可与图17的电机1720相似或类似)。可将电机1860的输出轴耦接至第一链轮、第一滑轮或第一直角齿轮1870(可与图17的第一直角齿轮1730相似或类似)。在一些实施例中,可将第一直角齿轮1870与链条、驱动轴或皮带1880(可与图17的皮带1740相似或类似)耦接。可将皮带1880与行星齿轮1840和/或棘轮机构1830可操作地耦接。
在一些实施例中,与棘轮机构1830耦接的行星齿轮1840的齿轮可以具有足够宽度以使得也可将皮带1880与行星齿轮1840的相同齿轮耦接。例如,可将棘轮机构1830与行星齿轮1840的齿轮的第一端耦接,并且皮带1880可围绕行星齿轮1840的齿轮的中间部分,并且行星齿轮1840可构型有足够宽度来允许两个耦接。
在一些实施例中,可通过电机1860的动力补充经由杠杆臂1820的轮子组件1800的人工驱动。例如,电机1860可以停止操作,同时杠杆臂1820正驱动滚子导向组件,但在朝向起始位置旋转回杠杆臂1820且杠杆臂不再驱动滚子导向组件时,电机1860可啮合并继续驱动滚子导向组件。作为另一示例,电机1860可以提供额外扭矩至行星齿轮1840,从而可使得轮椅使用者更容易推动杠杆臂1820。在这些和其他实施例中,可将控制器(诸如电位计)耦接至电机1860以控制可由电机1860输出的驱动功率量。可单独控制或调整电位计以补偿实体或神经障碍。例如,对于罹患颤抖症、脑半球麻痹症等等的个体,方向控制可单独通过轮椅的侧或更多侧上的电位计加以补偿。在这些和其他实施例中,可经由板上装置、软件或控制器或经由远程装置或服务器(例如,基于云端的控制系统)控制电位计。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图18作出修改、添加或省略。例如,轮子组件1800可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,当传输电机1860的动力至滚子导向组件的驱动时,驱动机构1810可以包括任何数目的齿轮、连接或其他机械接头。作为附加示例,在轮子组件1800中也可包括燃料源、电池组等等以向引擎或电机1860提供动力。作为另一示例,当传输杠杆臂1820的运动至滚子导向组件的驱动时,驱动机构1810可以包括任何数目的齿轮、连接或其他机械接头。作为附加示例,杠杆臂1820可以采用任何形状或形式,诸如自起始位置至棘轮机构1830的笔直杠杆。
图19示出了根据本公开内容的至少一个实施例的轮椅的示例轮子组件1900和关联驱动机构1910的分解图。图19可与图18所示出的实施例相似,但可以提供各部件如何连接的替代视图。详言的,图19示出混合系统,此混合系统包括驱动机构1910的手动部分(例如,如第15图示出)和驱动机构1910的提供动力部分(例如,如图17示出)两者。轮子组件1900可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A、图10B、图11、图13、图14A至图14D、第15图、图17和/或图18的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910、1010、1110、1300、1410、1500、1700和/或1800相似或类似。
驱动机构1910的手动部分可以包括杠杆臂1920(可与第15图的杠杆臂1520相似或类似)。可将杠杆臂1920耦接至棘轮机构1930(可与第15图的棘轮机构1530相似或类似)。可将棘轮机构1930耦接至行星齿轮1940(可与第15图的行星齿轮1540相似或类似)。驱动机构1910的提供动力部分可以包括电机1960(可与图17的电机1720相似或类似)。可将电机1960的输出轴耦接至第一链轮、第一滑轮或第一直角齿轮1970(可与图17的第一直角齿轮1730相似或类似)。在一些实施例中,可将第一直角齿轮1970与链条、驱动轴或皮带1980(可与图17的皮带1740相似或类似)耦接。可将皮带1980与行星齿轮1940可操作地耦接。驱动机构1910的提供动力部分也可包括安装支架1990,此安装支架可支撑电机1960且耦接至电机1960和轮子组件1900的外骨骼板。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图19作出修改、添加或省略。例如,轮子组件1900可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。
图20示出了根据本公开内容的至少一个实施例的示例驱动机构2000的分解图。驱动机构2000可与图18的驱动机构1810和图19的驱动机构1910相似或类似。驱动机构2000的操作也可与图18的驱动机构1810和图19的驱动机构1910相似,并且可以提供图20以示出可如何连接驱动机构2000的各部件。
驱动机构2000可以包括外部套管插塞2005,此外部套管插塞可被耦接至棘轮机构的外部套管2010。外部套管2010可以包括杠杆接口部件2015可伸出穿过的间隙。杠杆臂2002(例如,上文所描述的杠杆臂)可与杠杆接口部件2015(例如,经由螺栓2004栓接至杠杆接口部件2015)耦接。可在杠杆接口部件2015内安置棘轮齿轮组件2020,使得杠杆接口部件2015的旋转(例如,经由杠杆臂的移动)可以引起棘轮输出齿轮2025旋转。例如,棘轮齿轮组件2020可以包括关于图15A与图15B描述的单向轴承系统。使用棘轮齿轮组件2020,在一个方向上旋转杠杆臂2002时,棘轮齿轮组件2020可以引起棘轮输出齿轮2025的旋转,而相反方向上的旋转可不引起棘轮输出齿轮2025的旋转。
可在杠杆接口部件2015内安置垫圈2030以在彼此的相对位置中锁定杠杆接口部件2015和棘轮齿轮组件2020。可在棘轮输出齿轮2025的输出端附近安置另一外部套管插塞2035以围束棘轮部件(例如,棘轮齿轮组件2020)。棘轮输出齿轮2025可从外部套管2010中伸出并与第一行星齿轮部件2040对接,使得棘轮输出齿轮2025的旋转可以引起第一行星齿轮部件2040旋转。可将第一行星齿轮部件2040耦接至第二行星齿轮部件2045。
棘轮输出齿轮2025可伸出穿过中心套管构件2050。中心套管构件可与棘轮机构的外部套管2010和割缝套管构件2060对接。割缝套管构件2060可包覆第一行星齿轮部件2040与第二行星齿轮部件2045和输出轮轴2055。可将输出轮轴2055耦接至第二行星齿轮组件2045以及电机接口齿轮2065。电机接口齿轮2065可占据割缝套管构件2060的狭槽。皮带、链条或驱动轴可穿过割缝套管构件2060的狭槽啮合电机接口齿轮2065。可通过内部套管构件2075和内部套管插塞2070覆盖割缝套管构件。输出轮轴(被耦接至第二行星齿轮部件2040和电机接口齿轮2065两者)可从内部套管构件2075中伸出以与驱动滚子耦接。
在一些实施例中,在旋转输出轮轴2055时,也可以引起驱动滚子(诸如上文所描述的驱动滚子)旋转。在这些和其他实施例中,输出轮轴2055可经用键锁定以促成与第二行星齿轮部件2045、电机接口齿轮2065和/或驱动滚子锁定,使得部件可作为单一主体移动。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图20作出修改、添加或省略。例如,驱动机构2000可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。
图21示出了根据本公开内容的至少一个实施例的示例轮子组件2100。图21可示出外骨骼板2113的替代构型。
轮子组件2100可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A、图10B、图11、图13、图14A至图14D、第15图、图17和/或图18的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910、1010、1110、1300、1410、1500、1700和/或1800相似或类似。轮子组件可以包括第一滚子导向组件2110(可与图13的第一滚子导向组件1310相似或类似)、第二滚子导向组件2120(可与图13的第二滚子导向组件1320相似或类似)、第三滚子导向组件2130(可与图13的第三滚子导向组件1330相似或类似)和第四滚子导向组件2140(可与图13的第四滚子导向组件1340相似或类似)。轮子组件2100可以包括轮胎2132(可与图1的轮胎32相似或类似)和无心轮缘2118(可与图1的无心轮缘18相似或类似)。
如图21示出,外骨骼板2113可在形状上呈矩形,包括例如方形。外骨骼板2113可采取为滚子导向组件提供支撑的任何形状或形式。例如,外骨骼板2113可延伸至安置滚子导向组件的区域中的每者。例如,外骨骼板2113延伸以覆盖第一滚子导向组件2110、第二滚子导向组件2120、第三滚子导向组件2130和第四滚子导向组件2140中每一者。另外或替代地,外骨骼板2113可不延伸至特定滚子导向组件,但可以包括支撑构件或延伸超过外骨骼板2113的其他部件以向特定滚子导件提供支撑。在这些和其他实施例中,外骨骼板2113可由包括木材、金属、塑料等等的任何材料制成。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图21作出修改、添加或省略。例如,轮子组件2100可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。作为附加示例,外骨骼板2113可以采用任何形状或形式(例如,八边形、六边形、长方形、不规则形状等等)。
图22示出了具有示例扶手2250的示例轮子组件2200。轮子组件2200可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A、图10B、图11、图13、图14A至图14D、第15图、图17、图18和/或图21的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910、1010、1110、1300、1410、1500、1700、1800和/或2100相似或类似。轮子组件2200可以包括轮胎2232(可与图1的轮胎32相似或类似)、无心轮缘2218(可与图1的无心轮缘18相似或类似)和第一外骨骼板2213(可与图1的第一外骨骼板13相似或类似)。
轮子组件2200可另外包括扶手2250,可将此扶手耦接至无心轮缘2218,使得扶手2250与轮胎2232可作为整体移动。换句话说,扶手2250上的运动或力可以引起轮胎2232上的相应运动或力。例如,包括轮子组件2200的轮椅的用户可抓住扶手2250和转动扶手2250,可继而引起轮胎2232旋转,从而向轮椅提供动力。
可以沿着无心轮缘2218的侧经由一个或多个支柱2260(诸如支柱2260a-2260f)将扶手2250耦接至无心轮缘2218(图23A至图23C也示出此耦接的示例)。可围绕轮子组件2200以有规律间隔放置支柱2260。支柱2260可以横跨扶手2250至无心轮缘2218,并可被耦接至无心轮缘2218。在这些和其他实施例中,可以此方式和在此位置中耦接支柱2260,使得支柱2260未引起与可以沿着无心轮缘2218滚动的任何滚子导件的任何干涉。
虽然仅示出一个轮子组件2200,应了解,轮椅可在轮椅的两侧上皆包括扶手(诸如扶手2250)。例如,轮椅可经构型使得轮椅用户可使用轮椅的两侧上的扶手来驱动轮椅。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图22作出修改、添加或省略。例如,轮子组件2200可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。
图23A、图23B和图23C示出了示例扶手2350的剖视图。在一些实施例中,轮椅可以包括扶手2350上的手控器2370以发送信号通知轮椅的电机来向轮椅提供动力。例如,手控器可以引起轮椅的电机在轮椅使用者激活手控器2370时驱动轮椅。
如图23A所示出,可经由一个或多个支柱2360(可与图22的支柱2260相似或类似)将扶手2350a(可与图22的扶手2250相似或类似)耦接至无心轮缘2318(可与图1的无心轮缘18相似或类似)。可将轮胎2332(可与图1的轮胎32相似或类似)耦接至无心轮缘2318。
扶手2350a可以沿着扶手2350a的至少部分包括手控器2370a。在一些实施例中,手控器2370a可偏离支柱2360约90度。在这些和其他实施例中,手控器2370a可以包括触摸激活面板或表面、触摸回应材料、一个或多个手动按钮、导电面板或表面、导电材料、上述的任何组合等等。在一些实施例中,手控器2370a可以沿着扶手2350a的整个圆周、沿扶手2350a的圆周的部分或沿扶手2350a的圆周的间歇区段排列。
例如,在包括扶手2350a的轮椅的使用者使用扶手2350a向轮椅提供动力时,抓住扶手2350a的使用者可调用手控器2370a。通过调用手控器2370a,使用者可以引起与轮椅关联的电机向轮椅提供动力。例如,可将电机耦接至驱动滚子,如关于图17所描述和所示出。
图23B可与图23A相似或类似,其中扶手2350b上的手控器2370b的放置存在变化。图23A包括偏离支柱2360约90度的手控器2370a。图23B包括偏离支柱2360约180度的手控器2370b。在图23A示出的实施例情况下,轮椅使用者在抓住扶手2350a时可使用手指在需要时触摸、按压或以其他方式调用手控器2370a。在图23B示出的实施例情况下,轮椅使用者可使用手掌或手指触摸、按压或以其他方式调用手控器2370b。另外,在手控器2370b放置的情况下,使用者可几乎在每次使用扶手2350b时触摸、按压或以其他方式调用手控器2370b。
图23C可与图23A和图23B相似或类似,其中扶手2350c上的手控器2370c和2370d存在变化。如图23C示出,在一些实施例中,扶手2350c可以包括超过一个手控器2370,诸如手控器2370c和2370d。在这些和其他实施例,手控器2370c和2370d可操作以使得任一者可激活电机,或必须同时调用两者来调用电机。例如,通过包括手控器2370c和2370d,与触控器2370c和2370d的任一者的偶然接触可不激活电机。
在一些实施例中,手控器2370可以包括选择性回应材料。例如,手控器可仅对特定材料响应,诸如皮肤、使用者穿戴的手套中编织的特定类型金属等等。
可将手控器2370与轮椅的轮子关联的电机通信耦接。例如,可存在自手控器2370至电机的有线电连接,或可在手控器和/或关联电路系统与电机之间存在无线连接。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图23A、图23B和图23C作出修改、添加或省略。例如,所示出实施例可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。作为附加示例,扶手2350可以采用任何形状或轮廓,并且手控器2370可以采用任何形状或轮廓。
图24示出了示例扶手2450上具有各种传感器的示例轮子组件2400。轮子组件2400可与图1、图2、图3、图4、图5、图6A、图6B、图7、图8A、图8B、图9、图10A、图10B、图11、图13、图14A至图14D、第15图、图17、图18、图21和/或图22的轮子组件10、210、310、410、510、610a、610b、710、810、910、1010、1110、1300、1410、1500、1700、1800、2100和/或2200相似或类似。轮子组件2400可以包括轮胎2432(可与图1的轮胎32相似或类似)、无心轮缘2418(可与图1的无心轮缘18相似或类似)和第一外骨骼板2413(可与图1的第一外骨骼板13相似或类似)。扶手2450可与图22的扶手2250相似或类似。
在一些实施例中,可存在沿扶手2450安置的一个或多个传感器2410。另外或替代地,可存在沿第一外骨骼板2413安置的一个或多个传感器2420。传感器2410和传感器2420可以包括被构造为感测位置、速度、加速度或上述的任何组合的任何装置、部件或上述的组合。例如,传感器2410和传感器2420可以包括电容传感器、电位计、近接传感器、电感传感器、加速计、陀螺仪、磁强计等等或上述的任何组合。在一些实施例中,传感器2410和传感器2420可在一起工作以确定位置、速度和/或加速度中任一者。
在一些实施例中,可使用传感器2410和/或传感器2420控制供应给与轮椅的轮子关联的电机的功率量。例如,如果使用者相对缓慢地旋转扶手2450,从而引起低加速度,那么可将相对较低的功率量提供给电机。作为另一示例,如果用户相对快速地旋转扶手2450,从而引起较大加速度,那么可将较大功率量提供给电机。作为另一示例,可在轮子2242缓慢转动时由电机提供较多功率,并且可在轮子2242快速转动时由电机提供较少功率。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图24作出修改、添加或省略。例如,轮子组件2400可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。作为另一示例,在扶手2450、轮子2432或无心轮缘2418上仅单个传感器可用于感测位置、速度或加速度中任一者。作为附加示例,也可将基于传感器的控制器耦接至并应用于电子控制制动系统,此电子控制制动系统可包括反向运行的电机。
滑移控制
图25A示出了根据本公开内容的一个或多个实施例的能够调用校正动作的无心轮子组件2510a的示例。无心轮子组件2510a可与图7的轮子组件710相似或相当,并且可示出了响应于滑移而实施校正动作的一个实施例。轮子2532、轮缘2518和计算装置2545可分别与轮子732、轮缘718和计算装置745相似或相当。
在一些实施例中,可以在延伸装置2520上安置滚子导件2599a。延伸装置2520可与计算装置2545通信。计算装置2545可以被构造为发送信号来引起延伸装置2520相对于轮缘2518延伸或收缩滚子导件2599a。例如,如果检测到滑移,计算装置2545可使延伸装置2520朝向轮缘2518延伸,使得滚子导件2599a抵靠轮缘2518被进一步压缩,从而增加滑移结束的可能性。在滑移已经结束后,就可将延伸装置2520收缩回原始位置。
延伸装置2520可以包括被构造为朝向轮缘2518和/或远离轮缘2518以受控方式机械移位滚子导件2599a的任何装置或部件。例如,延伸装置2520可以包括一个或多个弹簧加载枢轴、气动臂、伸缩臂等等。在一些实施例中,延伸装置2520可以被构造为自从计算装置2545接收信号且基于信号调整延伸装置2520的延伸量。例如,计算装置2545可以监视轮子组件2510a的各个传感器。在检测到已经发生滑移(例如,由于与轮缘2518的速度相比滚子导件2599a比正常旋转更快)后,计算装置2545可发送消息至延伸装置2520以移动滚子导件2599a更靠近轮缘2518作为校正动作。例如,信号可以引导延伸装置2520压缩弹簧,从而朝向轮缘2518推动滚子导件2599a。通过朝向轮缘2518推动滚子导件2599a,滚子导件2599a可以克服滑移。
在一些实施例中,朝向轮缘2518推动滚子导件2599a可为校正动作的部分。例如,校正动作可以包括减少或移除至滚子导件2599a的功率。在这些和其他实施例中,与独自校正动作的多个部分任一中任一者相比,减少或移除功率以及朝向轮缘2518推动滚子导件2599a的组合可增加克服滑移的可能性。
在一些实施例中,延伸装置2520可以被构造为收缩滚子导件2599a远离轮缘2518。在这些和其他实施例中,计算装置2545可在已采取校正动作后(例如,在朝向轮缘2518推动滚子导件2599a和/或减少至滚子导件2599a的功率后)监视滑移结束。在检测到滑移已经结束(例如,因为滚子导件2599a和轮缘2518的速度回到相对于彼此的正常操作速度内),也可结束校正动作。例如,结束校正动作可以包括收缩延伸装置2520,使得滚子导件2599a移动远离轮缘2518,回到原始位置。在这些和其他实施例中,滚子导件2599a可继续与轮缘2518保持接触,使得滚子导件2599a可继续驱动轮子组件2510a。
图25B示出能够调用校正动作的无心轮子组件2510b的另一示例。轮子组件2510b可以包括轮胎2532、轮缘2518和计算装置2545,这些部件可与图25A的相同组件符号的部件相同或相似。轮子组件2510b可另外包括滚子导件2599b,此滚子导件可与本公开内容的一个或多个滚子导件(例如,图25A的滚子导件2599a)相似或相当。轮子组件2510b可以包括气动装置2530和软管2535。
如本公开内容中所描述,计算装置2545可以监视指示滑移的条件。例如,计算装置2545可以监视滚子导件2599b、轮胎2532、轮缘2518、另一惰轮滚子导件(未示出)或轮子组件2510b的任何其他部件的速度。在这些和其他实施例中,计算装置2545可比较各种部件的速度以确定是否发生滑移。例如,如果滚子导件2599b比相对于轮缘2518的阈值速度旋转更快(例如,在两个速度的正常关系外),那么计算装置2545可以确定正在发生滑移。在检测到正在发生滑移后,计算装置2545可采取校正动作。
在一些实施例中,滚子导件2599b可为可吹胀装置,诸如基于橡胶/聚合物的轮子,使得在将气体或液体添加至滚子导件2599b时,滚子导件2599b内的压力可增加或滚子导件2599b的尺寸可增加。例如,气动装置2530可泵送气体穿过软管2535并进入滚子导件2599b中。在滚子导件2599b在压力上增加时,滑移很可能结束。例如,如果滚子导件2599b与轮缘2518为固定距离,那么使滚子导件2599b吹胀可使滚子导件2599b膨胀,抵靠轮缘2518推动滚子导件2599b。在一些实施例中,气动装置2530可与计算装置2545通信,并可响应于来自计算装置2545的信号。例如,计算装置2545可检测到正在发生滑移且可发送信号至气动装置2530以将气体或液体泵送至滚子导件2599b中。
在一些实施例中,轮子组件2510b可以被构造为在检测到滑移已经结束后减少、反转或停止校正。例如,计算装置可检测到滑移已经结束且可发送消息至气动装置2530以经由软管2535自滚子导件2599b抽出气体或液体。
图25A与图25B示出用于增加滚子导件2599与轮缘2518之间静摩擦力企图克服滑移的两个潜在实施例。然而,本公开内容涵盖任何数目的替代途径来增加滚子导件2599与轮缘2518之间的静摩擦力以克服滑移。此类途径可以包括本公开内容的实施例中的一者或多者的组合。
在一些实施例中,可在轮子组件中包括图25A与图25B的实施例的组合。例如,可将延伸装置2520耦接至可吹胀的滚子导件2599b。如果计算装置2545检测到发生滑移,那么气动装置2530可自滚子导件2599b排放气体或液体,同时延伸装置2520朝向轮缘2518推动滚子导件2599b。此组合可以引起滚子导件2599b更易变形并抵靠轮缘2518推动,从而有效增加滚子导件2599b与轮缘2518之间的接触表面面积。在这些和其他实施例中,可在减小滚子导件2599b的功率或速度下进一步组合此组合。例如,计算装置2545可同时且以协调方式发送第一消息至气动装置2530以减小滚子导件2599b中的气体或液体的量,发送第二消息至延伸装置2520以朝向轮缘推动滚子导件2599b,并且发送第三消息至电机驱动滚子导件2599b(未示出)以减小施加至滚子导件2599b的速度和/或功率。在计算装置2545检测到滑移已经结束后,计算装置2545可发送第四消息至气动装置2530以将滚子导件2599b中的气体或液体的量增加至原始量,发送第五消息至延伸装置2520以收缩滚子导件2599b远离轮缘2518并返回到原始位置,并且发送第六消息至电机以将施加至滚子导件2599b的速度和/或功率增加回原始量。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对图25A和图25B作出修改、添加或省略。例如,轮子组件2510a和/或2510b可以包括与本公开内容中示出和描述的那些相比更多或更少的元件。例如,可在轮子组件2510a和/或2510b中包括本公开内容的实施例中任一者的特征或组件的任何组合。
图26示出根据本公开内容的一个或多个实施例的处理滑移的示例方法2600的流程图。可通过任何合适系统、设备或装置执行方法700。例如,图7的轮子组件710、计算装置745、图25A与图25B的轮子组件2510a、2510b和/或计算装置2545可执行与方法2600关联的操作中的一者或多者。虽然利用分立方框示出,但可取决于期望实施例将与方法2600的方框中的一者或多者关联的步骤和操作分成额外方框、组合成较少方框或消除。
在方框2610处,可通过耦接至电机(例如,图7的电机704)的驱动滚子导件(例如,驱动滚子导件799)驱动轮子(例如,图7的轮子组件710)。例如,可通过耦接至电机的驱动滚子导件驱动具有无心轮缘的无心轮子。在这些和其他实施例中,驱动滚子导件可通过电机赋予动力至驱动滚子导件来驱动无心轮子,并且驱动滚子导件与无心轮缘之间的静摩擦力引起无心轮缘在驱动滚子导件旋转时旋转(例如,无心轮缘可以沿着驱动滚子导件滚动)。在一些实施例中,计算装置(例如图7的计算装置745)
无心轮子可以包括一个或多个惰轮滚子导件以及一个或多个限制器。可贯穿轮子组件分布测量位置、速度和/或加速度的多个传感器,例如参照图7所示出和所描述的。例如,电机和/或电机的输出齿轮可以包括传感器,驱动滚子导件可以包括传感器,轮缘可以包括传感器,惰轮滚子导件中的一者或多者可以包括传感器,和/或轮子可以包括传感器。
在方框2620处,可以监视各种参数,包括电机的电机速度、惰轮滚子导件的惰轮滚子导件速度和轮子的轮子速度。例如,计算装置可自贯穿轮子组件的多个传感器接收或以其他方式监视信号。计算装置可以监视各种部件的速度为RPM或为一些其他速度测量。
在方框2630处,可基于电机速度、惰轮滚子导件速度和/或轮子速度之间的数值关系确定在驱动滚子导件与无心轮缘之间是否正在发生滑移。例如,计算装置可已储存各种部件之间在速度方面的一个或多个种关系。例如,在无滑移情况下,驱动滚子导件的某个量的RPM将对应于无心轮缘和/或轮子的某个量的RPM。在一些实施例中,此关系可基于驱动滚子导件与无心轮缘的齿轮速比。在这些和其他实施例中,彼关系的不匹配可指示正在发生滑移。例如,可通过计算装置储存阈值速度关系,并且如果驱动滚子导件的速度超出彼阈值,那么计算装置可以确定正在发生滑移。如果确定已经发生或正在发生滑移,方法2600可行进至方框2640。如果已检测到没有滑移,那么方法2600可行进至方框2650。
虽然无心轮缘与驱动滚子导件之间的速度差关系可指示滑移,但是可使用任何数目的其他部件来间接确定是否已经发生滑移。例如,如果避免滑移的驱动链条或其他部件正连接电机和驱动滚子导件,那么可测量电机的速度且此速度被关联以确定驱动滚子的速度。在这些和其他实施例中,此关系可基于电机与驱动滚子导件之间的齿轮速比。在一些实施例中,如果皮带或其他连接驱动部件将电机耦接至驱动滚子导件,那么在皮带与驱动滚子导件之间可能存在滑移,并且因此监视电机速度与直接测量驱动滚子导件相比可不太有利。作为另一示例,惰轮滚子导件可以沿着无心轮缘滚动,即使施加到驱动滚子导件的转矩克服了静摩擦力并引起滑移也是如此。在这些和其他实施例中,可以监视惰轮滚子导件的速度以确定无心轮缘的速度。如果惰轮滚子导件与驱动器滚子导件为相同尺寸,那么此关系可基于驱动滚子导件与轮子的齿轮速比。
在方框2640处,可采取校正动作。例如,计算装置可发送消息至延伸装置(例如,图25A的延伸装置2520)。作为另一示例,计算装置可发送消息至气动装置(例如,图25B的气动装置)。作为附加示例,计算装置可发送消息至电机以减小或移除至驱动滚子导件的功率。在一些实施例中,校正动作可以包括前述的任何组合,或可促成驱动滚子导件与无心轮缘之间的摩擦增加以恢复滚动情形(例如,恢复驱动滚子导件与无心轮缘之间的静摩擦力以使得驱动滚子导件可驱动轮子)的任何其他动作。在采取校正动作后,方法2600可行进至方框2620以继续监视各种速度参数。如果计算装置确定继续发生滑移,那么可延伸或增强校正动作,可采取额外校正动作等等。例如,如果继续发生滑移,那么延伸装置可得以延伸。
在方框2650处,可以确定是否已采取校正动作。例如,如果已经发生正常操作且在方框2630处未发生滑移并在方框2640处未采取校正动作,那么方法2600可行进至方框2620以继续监视轮子组件的各种参数。如果在方框2640处已采取校正动作,并且在方框2630处确定不再存在滑移,那么方法2600可行进至方框2660。例如,计算装置可以具有旗标、位或一些其他储存特征,这些特征可跟踪是否当前正在使用校正动作。
在方框2660处,可以停止校正动作。例如,计算装置可减轻、移除或中止可已经采取的校正动作中的一者或多者。例如,如果在方框2640处已延伸延伸装置,那么在方框2660处可将延伸装置收缩至正常操作的原始位置。作为另一示例,如果在方框2640处气动装置已吹胀滚子导件,那么在方框2660处气动装置可将滚子导件排气回到正常操作的原始压力。作为附加示例,如果在方框2640处计算装置已减少或限制提供给电机的功率或能量,那么在方框2660处计算装置可复原到对电机的正常操作条件。也涵盖了前述任何组合,以及在方框2640处采取的任何其他校正动作。
可以在不脱离本公开内容的范围的情况下对方法2600作出修改、添加或省略。例如,可以不同次序实施方法2600的操作。另外或替代地,可以同时执行两个或更多个操作。此外,所概括的操作和动作作为示例提供,并且在不偏离所公开的实施例的本质的情况下,操作和动作中的一些可以是可选的,被组合成更少的操作和动作或扩展成额外的操作和动作。
在本公开内容中且尤其是在随附的权利要求书(例如,随附的权利要求书正文)中使用的术语通常意欲视为“开放性的”术语(例如,术语“包括(including)”应解释为“包括但不限于”,术语“具有”应解释为“至少具有”,术语“包括(includes)”应解释为“包括但不限于”,术语“含有”应解释为“含有但不限于”)。
另外,如果意欲特定数目所引入的权利要求陈述,此意图将在权利要求中明确陈述,并且在无此陈述时,就不存在这种意图。例如,为有助于理解,以下随附的权利要求书可以含有介绍性的短语“至少一个”和“一个或多个”的用法,用于引入权利要求陈述。然而,对此类短语的使用不应被理解为暗示通过不定冠词“一个(a)”或“一种(an)”引入权利要求陈述将含有此所引入的权利要求陈述的任何特定权利要求限制于包括仅一个此陈述的实施例,甚至当相同权利要求包括介绍性的短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一个(a)”或“一种(an)”的不定冠词(例如,“一个”和/或“一种”应解释为表示“至少一个”或“一个或多个”)时也是如此;这也同样适用用于引入权利要求陈述的定冠词的使用。
另外,即使对所引入的权利要求陈述的特定数目进行明确陈述,本领域的技术人员将认识到,此陈述应被解释为表示至少所陈述的数目(例如,在无其他修饰词的情况下的“两个陈述”的单纯陈述表示至少两个陈述,或两个或更多个陈述)。此外,在使用类似于“A、B和C等中的至少一者”或“A、B和C等中的一者或多者”的类似惯例的情况下中,此构造通常是意欲包括仅A、仅B、仅C、A与B一起、A与C一起、B与C一起或A、B和C一起等等。
此外,应当理解,无论是在描述、权利要求还是附图中,存在两个或更多个替代术语的任何转折性的字词或短语应理解为涵盖包括术语中的一者、术语中任一者或两个术语的可能性。例如,应当理解,短语“A或B”包括“A”或“B”或“A与B”的可能性。
本公开内容中陈述的所有示例和条件性的语言意欲用于教示目的以有助于读者理解本公开内容和本发明人为增进技术提出的概念,并且应理解为并不限于此类明确陈述的示例和条件。虽然已详细描述了本公开内容的实施例,但是可以在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下作出各种改变、取代和更改。
Claims (87)
1.一种轮子组件,包括:
第一外骨骼板和第二外骨骼板,其中所述第一外骨骼板与所述第二外骨骼板间隔开来且具有大体上圆形的构型;
第一滚子导向组件,其中所述第一滚子导向组件包括:
第一多个轴承;
第一滚子导件,与所述第一多个轴承耦接;以及
第一轴,横跨所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板且与所述第一滚子导件耦接,使得所述第一轴是所述第一滚子导件的轮轴并且所述第一轴承促成所述第一滚子导件围绕所述第一轴的旋转;
第二滚子导向组件,其中所述第二滚子导向组件包括:
第二多个轴承;
第二滚子导件,与所述第二多个轴承耦接;以及
第二轴,横跨所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板且与所述第二滚子导件耦接,使得所述第二轴是所述第二滚子导件的轮轴并且所述第二轴承促成所述第二滚子导件围绕所述第二轴的旋转;
轮胎;
无心轮缘,与所述轮胎耦接,所述无心轮缘被构造为具有对应于所述第一滚子导件和所述第二滚子导件的形状的形状,其中所述第一滚子导件被构造为在所述无心轮缘旋转时沿着所述无心轮缘滚动;以及
第一限制器,被耦接至所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板,并且被构造为引起所述无心轮缘与所述第一滚子导件保持接触,不管所述轮缘中存在的不规则性
第二限制器,被耦接至所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板。
2.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述第一滚子导向组件与所述第二滚子导向组件之间的角度在相对于所述无心轮缘的中心约10度与140度之间。
3.如权利要求2所述的轮子组件,其中所述第一滚子导向组件与所述第二滚子导向组件之间的所述角度关于所述轮子组件的6点钟的位置大致对称。
4.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述第一限制器包括第三滚子导向组件,所述第三滚子导向组件与所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板的上部部分耦接。
5.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述第一限制器被弹簧加载成朝向所述无心轮缘偏置。
6.如权利要求1所述的轮子组件,其中在所述第一限制器安置在杠杆臂上,所述杠杆臂被耦接至所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板中的至少一者。
7.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板由单一整体制成。
8.如权利要求1所述的轮子组件,其进一步包括:
引擎或电机,被耦接至所述第一轴;
其中所述第一滚子导向组件进一步包括键,用于将所述第一滚子导件锁定至所述第一轴;
其中所述一个或多个轴承包括单向轴承;并且
其中所述第一滚子导件与所述无心轮缘之间的静摩擦力引起所述第一滚子导件的旋转以旋转所述无心轮缘。
9.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述第一滚子导向组件与所述无心轮缘之间的齿轮速比包括在约5:1与125:1之间的比率。
10.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述第二滚子导向组件包括:
第二键,将所述第二滚子导向组件锁定至所述第二轴;
第一齿轮,被耦接至所述第一轴;以及
第二齿轮,被耦接至所述第二轴,并且被连接至所述第一轴,使得所述第一齿轮的旋转引起所述第二齿轮的对应旋转。
11.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板在所述轮子组件的中部具有材料空隙。
12.如权利要求11所述的轮子组件,其进一步包括在所述材料空隙内储存区域。
13.如权利要求1所述的轮子组件,其中:
所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板包括一对或更多对对应狭槽;并且
所述第一轴可移除地安置在所述一对或更多对对应狭槽中的一者内,使得所述第一轴可移动至所述一对或更多对对应狭槽中的所述一者内的任何位置。
14.如权利要求13所述的轮子组件,其中所述一对或更多对对应狭槽包括弧形狭槽、笔直狭槽或成角度的狭槽中的一者或更多者。
15.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述无心轮缘包括在所述无心轮缘的外表面上突显出的一个或多个沟槽,使得重力和离心力中的一者或更多者引起外来物质沿着所述一个或多个沟槽被重力吸引至所述无心轮缘边缘。
16.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述无心轮缘包括大体上凹形的形状,并且所述滚子导件包括大体上凸形的形状。
17.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述无心轮缘包括大体上凸形的形状,并且所述滚子导件包括大体上凹形的形状。
18.如权利要求1所述的轮子组件,其中:
所述无心轮缘包括沿着所述无心轮缘的中心线的输出齿轮;并且
所述滚子导件包括与所述输出齿轮对接的输入齿轮。
19.如权利要求18所述的轮子组件,其中所述输入齿轮与所述输出齿轮之间的齿轮速比可以包括在约5:1与125:1之间。
20.如权利要求1所述的轮子组件,其进一步包括第三滚子导向组件,所述第三滚子导向组件被耦接至所述第一轴。
21.如权利要求20所述的轮子组件,其中:
所述第一轴被耦接至电机或引擎;并且
所述第一滚子导向组件被锁定至所述轴,使得所述第一轴的旋转引起所述第一滚子导件的旋转。
22.如权利要求1所述的轮子组件,其进一步包括:
外部摩擦滚子,被成形为对应于所述轮胎的外表面的形状,并且在所述外部摩擦滚子旋转时沿着所述轮胎滚动;以及
引擎或电机,被耦接至所述外部摩擦滚子。
23.如权利要求1所述的轮子组件,其中所述无心轮缘的轮廓包括用于与多个滚子导向组件相互作用的多个特征,所述多个滚子导向组件包括所述第一滚子导向组件。
24.如权利要求1所述的轮子组件,其进一步包括包覆覆层,所述包覆覆层被耦接至所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板,以便在空气动力上改进所述轮子组件。
25.如权利要求1所述的轮子组件,其进一步包括:
第一稳定器结构,包括:
第一稳定器轮,靠近所述第一外骨骼板的上边缘安置,其中所述第一稳定器轮被构造为响应于所述轮缘的振荡,接触所述无心轮缘的第一侧;
第一稳定器轴,其中所述第一稳定器轮围绕所述第一稳定器轴旋转;
以及
第二稳定器结构,包括:
第二稳定器轮,靠近所述第二外骨骼板的上边缘安置,其中所述第二稳定器轮被构造为响应于所述轮缘的振荡,接触所述无心轮缘的第二侧;以及
第二稳定器轴,其中所述第二稳定器轮围绕所述第二稳定器轴旋转。
26.如权利要求25所述的轮子组件,其进一步包括连接环圈,所述连接环圈至少靠近所述轮子组件的上部部分安置,其中所述连接环圈的一个端部与所述第一稳定器结构连接,并且所述连接环圈的另一端部与第二稳定器结构。
27.一种轮子组件,包括:
外骨骼板,包括与第二部分间隔开来的第一部分;
第一滚子导向组件,其中所述第一滚子导向组件包括:
具有包括间隙的第一轮廓的第一滚子导件;以及
第一轴,横跨所述外骨骼板的所述第一部分和所述第二部分且与所述第一滚子导件耦接,使得所述第一滚子导件围绕所述第一轴旋转;
第二滚子导向组件,其中所述第二滚子导向组件包括:
具有所述第一轮廓的第二滚子导件;以及
第二轴,横跨所述外骨骼板的所述第一部分和所述第二部分且与所述第二滚子导件耦接,使得所述第二滚子导件围绕所述第二轴旋转;
轮胎;以及
无心轮缘,与所述轮胎耦接且具有匹配包括轨道的所述第一轮廓的轮缘轮廓,所述轨道匹配所述间隙;
其中所述第一滚子导向组件被定位成使得所述第一滚子导件在物理上接触所述无心轮缘,但是所述间隙不会接触所述轨道,直到所述无心轮缘振荡。
28.一种轮子组件系统,包括:
轮子组件,包括:
外骨骼板,包括与第二部分间隔开来的第一部分;
第一滚子导向组件,其中所述第一滚子导向组件包括:
第一滚子导件;
第一轴,横跨所述外骨骼板的所述第一部分和所述第二部分且与所述第一滚子导件耦接,使得所述第一滚子导件围绕所述第一轴旋转;
键,用于将所述第一滚子导件锁定至所述第一轴;以及
第一齿轮,被耦接至所述轴;
第二滚子导向组件;
第三滚子导向组件;
第四滚子导向组件;
轮胎;以及
无心轮缘,与所述轮胎耦接,所述无心轮缘被构造为具有对应于所述第一滚子导件的形状的形状,其中所述第一滚子导件被构造为在所述无心轮缘旋转时接触所述无心轮缘。
29.如权利要求28所述的轮子组件系统,其进一步包括:
电机,包括:
输出轴;以及
第二齿轮,被耦接至所述输出轴;以及
皮带,所述皮带将所述第一齿轮与所述第二齿轮连接,使得在所述第二齿轮是由所述电机旋转时,所述第一齿轮、所述第一轴和所述第一滚子导件也会旋转;
其中所述第一滚子导件的旋转引起所述无心轮缘的旋转。
30.如权利要求28所述的轮子组件系统,其中所述第一滚子导向组件在6点钟位置处,所述第二滚子导向组件在12点钟位置处,并且所述第三滚子导向组件和所述第四滚子导向组件是在3点钟位置和9点钟位置下方。
31.一种轮子组件,包括:
第一外骨骼板和第二外骨骼板,其中所述第一外骨骼板与所述第二外骨骼板间隔开来且具有大体上圆形的构型;
滚子导向组件,其中所述滚子导向组件包括:
多个轴承;
滚子导件,与所述多个轴承耦接;以及
轴,横跨所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板且与所述滚子导件耦接,使得所述轴是所述滚子导件的轮轴并且所述轴承促成所述滚子导件围绕所述轴的旋转;
轮胎;
无心轮缘,与所述轮胎耦接,所述无心轮缘被构造为具有对应于所述滚子导件的形状的形状,其中所述滚子导件被构造为在所述无心轮缘旋转时沿着所述无心轮缘滚动;以及
膨胀衬套,被耦接至所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板并且被构造为使所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板保持目标构型,使得使所述无心轮缘和所述滚子导件保持接触,不管所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板的膨胀或收缩。
32.一种轮椅,包括:
第一轮子组件,包括:
具有第一部分和第二部分的第一外骨骼板;
第一滚子导向组件,其中所述第一滚子导向组件包括:
第一滚子导件;以及
第一轴,横跨所述第一外骨骼板的所述第一部分和所述第二部分且与所述第一滚子导件耦接,使得所述第一滚子导件围绕所述第一轴旋转;
第一轮胎;以及
第一无心轮缘,与所述第一轮胎耦接,所述第一无心轮缘被构造为具有对应于所述第一滚子导件的形状的形状,其中所述第一滚子导件被构造为在所述第一无心轮缘旋转时沿着所述第一无心轮缘滚动;第一驱动机构,被耦接至所述第一滚子导向组件,从而引起所述第一滚子导件旋转;
第二轮子组件,包括:
具有第一部分和第二部分的第而外骨骼板;
第二滚子导向组件,其中所述第二滚子导向组件包括:
第二滚子导件;以及
第二轴,横跨所述第二外骨骼板的所述第一部分和所述第二部分且与所述第二滚子导件耦接,使得所述第二滚子导件围绕所述第二轴旋转;
第二轮胎;以及
第二无心轮缘,与所述第二轮胎耦接,所述第二无心轮缘被构造为具有对应于所述第二滚子导件的形状的形状,其中所述第二滚子导件被构造为在所述第二无心轮缘旋转时沿着所述第二无心轮缘滚动;
第二驱动机构,被耦接至所述第二滚子导向组件,从而引起所述第二滚子导件旋转;
第三轮子组件;以及
有效负载区域。
33.如权利要求32所述的轮椅,其进一步包括制动闸瓦,所述制动闸瓦被耦接至所述第一外骨骼板,并且被构造为选择性地接触所述第一外骨骼板,以便抑制所述第一轮子组件旋转。
34.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一驱动机构和所述第二驱动机构可操作地耦接,以便协同操作。
35.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一滚子导向组件相对于所述第一轮子组件的内面处于6点钟位置,并且所述第二滚子导向组件相对于所述第二轮子组件的内面处于6点钟位置。
36.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一轮子组件包括行星齿轮,所述行星齿轮被耦接至所述第一滚子导向组件,以便从所述第一驱动机构向所述第一滚子导件提供动力。
37.如权利要求36所述的轮椅,其中所述第一驱动机构包括杠杆臂,所述杠杆臂被耦接至棘轮机构,所述棘轮机构被耦接至所述行星齿轮,所述棘轮机构被构造为在于第一方向上旋转时使所述杠杆臂与所述行星齿轮啮合以向所述第一滚子导向组件提供动力。
38.如权利要求37所述的轮椅,其中
所述第二轮子组件包括第二行星齿轮,所述第二行星齿轮被耦接至所述第二滚子导向组件,以便从所述第二驱动机构向所述第二滚子导件提供动力;并且
所述第二驱动机构包括第二杠杆臂,所述第二杠杆臂被耦接至第二棘轮机构,所述第二棘轮机构被耦接至所述第二行星齿轮,所述第二棘轮机构被构造为在于第一方向上旋转时使所述第二杠杆臂与所述第二行星齿轮啮合以向所述第一滚子导向组件提供动力。
39.如权利要求37所述的轮椅,其中所述棘轮机构包括可选择的反向特征,所述可选择的反向特征引起所述棘轮机构在相反方向上操作,使得在于第二方向上拉动第二杠杆臂时,引起所述第一滚子组件在相反方向上旋转。
40.如权利要求37所述的轮椅,其中所述第一驱动机构另外包括耦接至所述第一外骨骼板的电机并且包括耦接至所述行星齿轮的从动齿轮,使得所述电机被构造为引起所述第一滚子导件旋转。
41.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一驱动机构另外包括耦接至所述第一外骨骼板的电机并且包括耦接至所述行星齿轮的从动齿轮,使得所述电机被构造为引起所述第一滚子导件旋转。
42.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一驱动机构包括引擎或电机以驱动所述第一滚子导件。
43.如权利要求32所述的轮椅,其进一步包括:
第一水平支柱,被耦接至所述第一轮子组件和所述第二轮子组件且相对于所述第一轮子组件的内面位于大致7点钟位置,并且被耦接至踏板;
第二水平支柱,被耦接至所述第一轮子组件和所述第二轮子组件且相对于所述第一轮子组件的内面位于大致4点钟位置,并且被耦接至所述第三轮子组件;以及
第三水平支柱,被耦接至所述第一轮子组件和所述第二轮子组件且相对于所述第一轮子组件的内面位于大致2点钟位置,并且具有座椅被安装在其上。
44.如权利要求32所述的轮椅,其进一步包括:
第一水平支柱;
第一可锁定的铰链,被耦接至所述第一轮子组件和所述第一水平支柱,使得可以调整所述第一轮子组件的倾角;以及
第二可锁定的铰链,被耦接至所述第二轮子组件和所述第一水平支柱,使得可以调整所述第二轮子组件的倾角。
45.如权利要求44所述的轮椅,其进一步包括第二伸缩水平支柱,所述第二伸缩水平支柱被耦接至所述第一轮子组件和所述第二轮子组件且偏离所述第一水平支柱。
46.如权利要求44所述的轮椅,其中所述第一可锁定的铰链和所述第二可锁定的铰链被构造为使所述第一轮子组件和所述第二轮子组件旋转约120度。
47.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第三轮子组件包括脚轮。
48.如权利要求32所述的轮椅,其进一步包括底子轮子组件,并且其中所述第一轮子组件和所述第二轮子组件为大致上相同的尺寸,并且所述第三轮子组件和所述第四轮子组件为大致上相同的尺寸。
49.如权利要求48所述的轮椅,其中所述第三轮子组件和所述第四轮子组件安置在所述第一轮子组件和所述第二轮子组件的前方。
50.如权利要求48所述的轮椅,其中所述第三轮子组件和所述第四轮子组件安置在所述第一轮子组件和所述第二轮子组件的后方。
51.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一轮子组件进一步包括:
第三滚子导向组件,被成形为且定位成沿着所述第一无心轮缘滚动;以及
第四滚子导向组件,被成形为且定位成沿着所述第一无心轮缘滚动;以及
第五滚子导向组件,被成形为且定位成将所述第一无心轮缘的移动限制在阈值操作区域内。
52.如权力要求51所述的轮椅,其中
所述第一滚子导向组件相对于所述第一轮子组件的内面位于6点钟位置;
所述第三滚子导向组件相对于所述第一轮子组件的内面位于5点钟位置;
所述第四滚子导向组件相对于所述第一轮子组件的内面位于7点钟位置;并且
所述第五滚子导向组件相对于所述第一轮子组件的内面位于12点钟位置。
53.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板中的至少一者是大体上圆形的形状,并且在所述大体上圆形的形状的圆周内的整个区域上具有材料。
54.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板中的至少一者是大体上圆形的形状,并且在围绕所述第一轮子组件的中心的整个区域上的材料中具有间隙。
55.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一外骨骼板和所述第二外骨骼板中的至少一者是大体上矩形的形状。
56.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一轮椅组件进一步包括第三滚子导件,所述第三滚子导件被构造为如同防倾翻特征那样操作。
57.如权利要求32所述的轮椅,其中所述第一外骨骼板的所述第一部分和所述第二部分是两个不同部件,两者之间具有间隙。
58.如权利要求32所述的轮椅,其进一步包括扶手,所述扶手被耦接至所述第一外骨骼板。
59.如权利要求58所述的轮椅,其进一步包括控件,所述控件在所述扶手上以激活电机来驱动所述第一滚子导向组件。
60.一种轮椅,包括:
第一无心轮子组件,包括第一驱动滚子导向组件和第三其他滚子导件;
第一驱动机构,被耦接至所述第一驱动滚子导向组件,以便驱动所述第一无心轮子组件;
第二无心轮子组件,包括第二驱动滚子导向组件和第三附加滚子导件;以及
第二驱动机构,被耦接至所述第二驱动滚子导向组件,以便驱动所述第二无心轮子组件。
61.一种轮椅,包括:
第一无心轮子组件,包括驱动滚子导向组件和第三其他滚子导件;
电动电机,被耦接至所述第一驱动滚子导向组件,以便驱动所述第一无心轮子组件;以及
第二无心轮子组件,包括滚子导向组件。
62.如权利要求61所述的轮椅,其进一步包括第二电动电机,所述第二电动电机被耦接至所述第二无心轮子组件。
63.如权利要求61所述的轮椅,其中所述电动电机被耦接至所述第二无心轮子组件,以便驱动所述第二无心轮子组件。
64.一种方法,包括以下步骤:
驱动轮子,所述轮子包括驱动滚子导件、惰轮滚子导件和无心轮缘,所述驱动滚子导件和所述惰轮滚子导件被构造为沿着所述无心轮缘滚动,驱动所述轮子包括:
操作耦接至所述驱动器滚子导件的电机;
通过操作所述电机,使所述驱动滚子导件旋转以引起所述轮子的所述无心轮缘基于所述驱动滚子导件与所述无心轮缘之间的摩擦旋转;
监视所述电机的电机速度、所述惰轮滚子导件的惰轮滚子导件速度和所述轮子的轮子速度;
基于所述电机速度、所述惰轮滚子导件速度和所述轮子速度之间的数值关系,确定在所述驱动滚子导件与所述无心轮缘之间正在发生滑移;以及
基于发生滑移,采取校正动作,以便增大所述驱动滚子导件与所述无心轮缘之间的摩擦。
65.如权利要求64所述的方法,其进一步包括:
基于所述电机速度、所述惰轮滚子导件速度和所述轮子速度之间的数值关系,确定所述滑移已经结束;以及
基于所述滑移结束,停止所述校正动作。
66.如权利要求64所述的方法,其中所述校正动作包括:激活机械装置以便朝向所述无心轮缘推动所述驱动滚子导件。
67.如权利要求64所述的方法,其中所述机械装置包括弹簧加载枢轴,使得在激活所述机械装置以便朝向所述无心轮缘推动所述驱动滚子导件时,压缩弹簧。
68.如权利要求67所述的方法,其中停用所述机械装置引起所述弹簧推动所述驱动滚子导件远离所述无心轮缘。
69.如权利要求64所述的方法,其中所述校正动作包括:激活气动装置,以便吹胀所述驱动滚子导件。
70.如权利要求64所述的方法,其中所述数值关系使所述电机的旋转速度与所述驱动滚子导件的旋转速度关联,使所述驱动滚子导件速度与惰轮滚子导件速度关联,且,并且使所述驱动滚子导件速度和所述惰轮滚子导件速度与所述轮子速度关联。
71.如权利要求70所述的方法,其中确定在所述驱动滚子导件与所述无心轮缘之间正在发生滑移包括:基于所述驱动滚子导件速度与所述惰轮滚子导件速度与所述轮子速度之间的关联,确定所述惰轮滚子导件速度、所述驱动滚子导件速度或两者比相对阈值速度更快。
72.一种轮子,包括:
驱动滚子导件;
惰轮滚子导件;
第一传感器,用于监视惰轮滚子导件速度;
轮胎;
第二传感器,用于监视轮胎速度;
无心轮缘,与所述轮胎耦接,所述无心轮缘被构造为具有对应于所述驱动滚子导件和所述惰轮滚子导件的形状的形状,其中所述驱动滚子导件和所述惰轮滚子导件被构造为在所述无心轮缘旋转时沿着所述无心轮缘滚动;
电机,被耦接至所述驱动滚子导件,从而引起所述驱动滚子导件旋转;
第三传感器,用于监视电机速度;以及
计算装置,所述计算装置被构造为:
基于所述惰轮滚子导件速度、所述轮胎速度和所述电机速度之间的关系,将所述惰轮滚子导件速度与惰轮阈值比较,
基于所述关系,将所述电机速度与电机阈值比较;
基于所述惰轮滚子导件速度超过所述惰轮阈值和所述电机速度超过所述电机阈值中的一者或两者,确定滑移已经发生;以及
响应于所述滑移而发起校正动作。
73.如权利要求72所述的轮子,其进一步包括具有第一部分和第二部分的外骨骼板,所述惰轮滚子导件和所述驱动滚子导件悬置在所述第一部分和所述第二部分之间。
74.如权利要求72所述的轮子,其中所述惰轮滚子在5点钟位置处并且所述驱动滚子在7点钟位置处。
75.如权利要求72所述的轮子,其中所述惰轮滚子在5点钟位置处并且所述驱动滚子在6点钟位置处。
76.如权利要求72所述的轮子,其进一步包括机械装置,所述机械装置被构造为朝向所述无心轮缘推动所述驱动滚子导件。
77.如权利要求76所述的轮子,其中所述机械装置包括带弹簧的弹簧加载枢轴,所述弹簧加载枢轴偏置所述驱动滚子导件远离所述无心轮缘,并且能够激活以压缩所述弹簧且朝向所述无心轮缘推动所述驱动滚子导件。
78.如权利要求77所述的轮子,其中所述弹簧加载枢轴能够停用,使得所述弹簧推动所述驱动滚子导件远离所述无心轮缘。
79.如权利要求76所述的轮子,其中所述机械装置被构造为朝向所述无心轮缘推动所述驱动滚子导件达某个量,这个量与所述惰轮滚子导件速度超过所述惰轮阈值的程度或所述电机超过所述电机阈值的程度成比例。
80.如权利要求72所述的轮子,其进一步包括气动装置,所述气动装置被构造为吹胀所述驱动滚子导件。
81.如权利要求80所述的轮子,其中所述气动装置被构造为吹胀所述驱动滚子导件达某个量,这个量与所述惰轮滚子导件超过所述惰轮阈值的程度或所述电机超过所述电机阈值的程度成比例。
82.如权利要求72所述的轮子,其中所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器中的至少一者包括旋转式编码器、光编码器、磁编码器和电容式编码器。
83.如权利要求72所述的轮子,其中所述校正动作包括降低所述电机速度。
84.如权利要求72所述的轮子,其中所述计算装置进一步构造为:
对所述滑移的结束进行监视;以及
响应于所述滑移结束而停止所述校正动作。
85.如权利要求84所述的轮子,其中停止所述校正动作包括提高所述电机速度。
86.一种非暂态计算机可读介质,所述非暂态计算机可读介质含有指令,所述指令由一个或多个处理器执行时,被配置为致使所述一个或多个处理器执行操作,所述操作包括:
获得对应于惰轮滚子导件速度的第一信号;
获得对应于轮胎速度的第二信号;
获得对应于电机速度的第三信号;
基于所述惰轮滚子导件速度、所述轮胎速度和所述电机速度之间的关系,将所述惰轮滚子导件速度与惰轮阈值比较,
基于所述关系,将所述电机速度与电机阈值比较;
基于所述惰轮滚子导件速度超过所述惰轮阈值和所述电机速度超过所述电机阈值中的一者或两者,确定滑移已经发生;以及
响应于所述滑移而发起校正动作。
87.如权利要求86所述的计算机可读介质,所述操作进一步包括传送消息,以便修改所述电机速度。
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