CN110871868A - 单轮车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防轮内打转单轮车辆,包括:(a)车轮轮辋,其上面具有轮胎;(b)框架,其可旋转地安装在车轮轮辋内;框架载有乘客座位;(c)移动装置,其配置为推动防轮内打转单轮车辆;以及(d)制动装置,其配置为使防轮内打转单轮车辆减速。防轮内打转单轮还包括侧面安装在框架上的至少两个辅助车轮,其用于垂直地稳定乘客座位,并防止防轮内打转单轮从侧面翻倒,并保持所述乘客座位在所述车轮轮辋内的水平位置。
Description
技术领域
本发明涉及防轮内打转(gerbilling-proof)单轮(monowheel)机动车辆,更特别地涉及设置有可操纵辅助侧轮的防轮内打转单轮车辆,可操纵辅助侧轮用于防止上述防轮内打转单轮车辆在减速时向前和在加速时向后偏离平衡位置。
背景技术
自19世纪以来,相关研究和市场上已公开了许多类型的单轮。由于电机动力技术越见成熟,现在透过融合传统独轮车(motorcycle)和电机动力进一步提升了机动单轮的速度和便利性。
此外,随着机动单轮前进,任何对该机器作出制动或减速的尝试会使车轮内的部分(特别是座位和电机)沿运动方向旋转。这种轮内打转(gerbilling)很常导致驾驶者感到不适。
US 8219308公开了一种发动机推动的单轮车辆,其包括围绕车辆其余部分的两个互相靠近的车轮。当车辆向前移动时,紧密相邻的轮子用作单个车轮,而车辆通过倾斜车轮来转弯。单个推动系统提供由两个车轮共享的驱动扭矩。将由转向电机提供的单独转向扭矩添加到一个车轮,同时从另一个车轮减去单独转向扭矩,使车轮能够沿相反方向旋转,以零前进速度转动车辆。车辆采用用于感测翻滚角(roll)、俯仰角(pitch)和偏航角(yaw)的姿态传感器(attitude sensor)和自动平衡系统。车辆中的飞轮围绕旋转轴高速旋转,其中旋转轴相对于车辆的框架可旋转。可持续地调整转轴角和飞轮转速以产生用于自动平衡的扭矩。
将由单独电机驱动的飞轮引入单轮车辆以便平冲使车辆变得更重和效率较低。提供可通过由推动电机驱动的机制平衡的防轮内打转单轮车辆是长期存在和尚未满足的需求。
发明内容
因此,本发明其中一个目的是公开一种防轮内打转单轮车辆,其包括:(a)车轮轮辋,其上面具有轮胎;(b)框架,其可旋转地安装在车轮轮辋内;框架载有乘客座位;(c)移动装置,其配置为用于推动防轮内打转单轮车辆;以及(d)制动装置,其配置为用于使防轮内打转单轮车辆减速。
本发明的核心目的是提供还包括侧面安装在框架上的至少两个辅助车轮的防轮内打转单轮,该两个辅助车轮用于垂直地稳定乘客座位,并防止防轮内打转单轮从侧面翻倒,并保持所述乘客座位在所述车轮轮辋内的水平位置。
本发明的另一目的是公开:辅助车轮在防轮内打转单轮车辆加速时,可以同步地以与运动方向相反的方向移动,并在防轮内打转单轮车辆减速时,沿运动方向移动。
本发明的另一目的是公开:辅助车轮在转弯操作期间相对于轮辋可倾斜。
本发明的另一目的是公开:框架包括沿着轮辋运行的滚子(roller)。
本发明的另一目的是公开:移动装置包括选自电动机、内燃机、人力驱动器及其任何组合的至少一个驱动器;辅助车轮由移动装置单独地驱动。
本发明的另一目的是公开:车轮轮辋具有0.5m至4m的直径。
本发明的另一目的是公开:车轮轮辋具有2m的直径。
本发明的另一目的是公开:防轮内打转单轮车辆包括两个侧面安装的乘客座位,其机械地连接到框架。
本发明的另一目的是公开:防轮内打转单轮车辆包括以手动方式机械移动辅助车轮的机构。
本发明的另一目的是公开:防轮内打转单轮车辆包括配置为用于检测施加至防轮内打转单轮车辆的加速的控制单元,以及由控制单元控制并配置为用于根据检测的加速同步地移动辅助车轮的伺服机构。
本发明的另一目的是公开:伺服机构包括铰接臂,其配置为用于操纵辅助车轮。
本发明的另一目的是公开:伺服机构包括导槽和载有辅助车轮并在导槽内可移动的滑动件。
本发明的另一目的是公开:伺服机构包括液压缸,其配置为用于操纵辅助车轮。
本发明的另一目的是公开:控制单元配置为用于根据选自乘客重量、道路状况、车辆速度及其任何组合的至少一个参数,动态地控制辅助车轮的位置。
本发明的另一目的是公开:防轮内打转单轮车辆包括选自陀螺仪、加速计、成像器及其任何组合的至少一个传感器;该至少一个传感器连接到控制单元。
本发明的另一目的是公开:制动装置基于摩擦机构。
本发明的另一目的是公开:制动装置基于电磁机构。
本发明的另一目的是公开:使用防轮内打转单轮车辆的方法。上述方法包括以下步骤:(a)提供防轮内打转单轮车辆,包括:(i)车轮轮辋,其上面具有轮胎;(ii)框架,其可旋转地安装在车轮轮辋内;框架载有乘客座位;(iii)移动装置,其配置为用于推动防轮内打转单轮车辆;以及(iv)制动装置,其配置为用于使防轮内打转单轮车辆减速;防轮内打转单轮还包括侧面安装在框架上的至少两个辅助车轮,其用于将乘客座位稳定在垂直位置,并防止防轮内打转单轮从侧面翻倒,并保持所述乘客座位在所述车轮轮辋内的水平位置;(b)驱动防轮内打转单轮车辆。
附图说明
为了理解本发明并且看看它如何在实践中实现,现在仅通过非限制性示例的方式参考附图描述多个实施例,其中
图1是防轮内打转单轮车辆的透视结构图;
图2a和2b是包括铰接臂的伺服机构的示意图;
图3a和3b是包括导槽和滑动件的伺服机构的示意图;
图4a和4b是包括液压缸的伺服机构的示意图;和
图5a和5b分别是直线运动和转弯操作期间防轮内打转单轮车辆的示意图。
具体实施方式
提供了以下描述,使本领域任何技术人员能够使用本发明,并阐述了发明人实施本发明所考虑的最佳模式。然而,各种修改对本领域技术人员而言是显而易见的,因为本发明的一般原理已被具体定义,以提供防轮内打转单轮车辆和其使用方法。
在大都市区驾驶需要应付多种挑战,例如交通繁忙、狭窄难走的街道和停车位不足等。本发明涉及适合于应对这些挑战的乘用车。
本发明设计为防止防轮内打转单轮车辆在减速时向前和在加速时向后偏离平衡位置。
现在参照图1,图1示出了防轮内打转单轮车辆100的透视结构图。框架30可旋转地安装在轮辋10内的滚子40上,轮辋10的外侧上设置有轮胎15。辅助车轮20侧面安装在框架30上。每个辅助车轮20由电动机70独立地驱动,电动机70由电池60提供动力。使用内燃机和人力驱动器代替电动机70也在本发明的范围之中。编号80表示包括控制单元和诸如陀螺仪、加速计或成像器的至少一个传感器的布置。控制单元配置为用于检测施加至防轮内打转单轮车辆的加速。控制单元控制伺服机构,伺服机构根据检测的加速同步地移动辅助车轮。辅助车轮20沿转弯操作的方向倾斜也在本发明的范围之中。具体地,辅助车轮在防轮内打转单轮车辆100加速时,同步地以与运动方向相反的方向移动,并在防轮内打转单轮车辆100减速时,沿运动方向移动。
轮辋10的直径为0.5m至4m。本发明的优选实施例对应于大约2m的直径。防轮内打转单轮车辆100设置有侧面安装的一个或两个乘客座位。将乘客座位定位为与轮辋10间隔开提供了对环境的最小阻碍的视觉。安装顶盖是改善乘客安全和保护防轮内打转单轮车辆100结构元件的替代方案。现在参照图2a和2b,图2a和2b示意性地示出配置为用于操纵在两个可选位置中的辅助车轮20的铰接臂。铰接臂包括彼此铰接的杆23和25。根据本发明,铰接臂在防轮内打转单轮车辆100加速时,以与运动方向相反的方向移动辅助车轮20,并在防轮内打转单轮车辆100减速时,沿运动方向移动辅助车轮20。
现在参照图3a和3b,图3a和3b示意性地示出配置为用于操纵在两个可选位置中的辅助车轮20的铰接臂。辅助车轮20的转轴22可沿导槽21移动。辅助车轮20的两个可选位置在图3a和3b中示出。
现在参照图4a和4b,图4a和4b示意性地示出液压缸27,其配置为用于改变其定向和长度,使得辅助车轮20在上述位置中是可操纵的。电机控制的悬吊(suspension)也在本发明的范围之中。
制动装置可以控制轮辋和/或辅助车轮,从而在加速和制动期间最小化它们之间的相对速度差异。基于磨擦的制动器和电磁制动器在本发明的范围之中。控制单元可以控制减速值以保持车辆方向上稳定。在减速期间,动能可被转化成电能,并用于为车辆的电池充电。
现在参照图5a和5b,图5a和5b分别示出直线运动和转弯操作期间防轮内打转单轮车辆100的示意图。在图5a中,当防轮内打转单轮车辆100以直线方式移动时轮辋10和辅助车轮20在垂直位置。相反,图5b对应于转弯操作,示出了轮辋10和辅助车轮20倾斜。
根据本发明,防轮内打转单轮车辆包括:(a)车轮轮辋,其上面具有轮胎;(b)框架,其可旋转地安装在车轮轮辋内;框架载有乘客座位;(c)移动装置,其配置为推动防轮内打转单轮车辆;以及(d)制动装置,其配置为用于使防轮内打转单轮车辆减速。
本发明的核心特征是提供还包括侧面安装在框架上的至少两个辅助车轮的防轮内打转单轮,该两个辅助车轮用于垂直地稳定乘客座位,并防止防轮内打转单轮从侧面翻倒,并保持所述乘客座位在所述车轮轮辋内的水平位置。
根据本发明所述的一个实施例,辅助车轮在防轮内打转单轮车辆加速时,可以同步地以与运动方向相反的方向移动,并在防轮内打转单轮车辆减速时,沿运动方向移动。
根据本发明的另一个实施例,辅助车轮在转弯操作时相对于轮辋可倾斜。
根据本发明的另一个实施例,框架包括沿着轮辋运行的滚子。
根据本发明的另一个实施例,移动装置包括选自电动机、内燃机、人力驱动器和其任何组合的至少一个驱动器;辅助车轮由移动装置单独地驱动。
根据本发明的另一个实施例,车轮轮辋具有0.5m至4m的直径。
本发明的另一目的是公开:车轮轮辋具有2m的直径。
根据本发明的另一个实施例,防轮内打转单轮车辆包括两个侧面安装的乘客座位,其机械地连接到框架。
本发明的另一目的是公开:防轮内打转单轮车辆包括以手动方式机械移动辅助车轮的机构。
根据本发明的另一个实施例,防轮内打转单轮车辆包括配置为用于检测施加至防轮内打转单轮车辆的加速的控制单元,以及由控制单元控制并配置为用于根据检测的加速同步地移动辅助车轮的伺服机构。
根据本发明的另一个实施例,伺服机构包括铰接臂,其配置为用于操纵辅助车轮。
本发明的另一目的是公开:伺服机构包括导槽和载有辅助车轮并在导槽内可移动的滑动件。
根据本发明的另一个实施例,伺服机构包括液压缸,其配置为用于操纵辅助车轮。
根据本发明的另一个实施例,控制单元配置为用于根据选自乘客重量、道路状况、车辆速度及其任何组合的至少一个参数,动态地控制辅助车轮的位置。
根据本发明的另一个实施例,防轮内打转单轮车辆包括选自陀螺仪、加速计、成像器及其任何组合的至少一个传感器;该至少一个传感器连接到控制单元。
根据本发明的另一个实施例,制动装置基于摩擦机构。
根据本发明的另一个实施例,制动装置基于电磁机构。
根据本发明的另一个实施例,公开了使用防轮内打转单轮车辆的方法。上述方法包括以下步骤:(a)提供防轮内打转单轮车辆,包括:(i)车轮轮辋,其上面具有轮胎;(ii)框架,其可旋转地安装在车轮轮辋内;框架载有乘客座位;(iii)移动装置,其配置为用于推动防轮内打转单轮车辆;以及(iv)制动装置,其配置为用于使防轮内打转单轮车辆减速;防轮内打转单轮还包括侧面安装在框架上的至少两个辅助车轮,其用于将乘客座位稳定在垂直位置,并防止防轮内打转单轮从侧面翻倒,并保持所述乘客座位在所述车轮轮辋内的水平位置;(b)驱动防轮内打转单轮车辆。
Claims (18)
1.一种防轮内打转单轮车辆,包括:
a.车轮轮辋,其上面具有轮胎;
b.框架,其可旋转地安装在所述车轮轮辋内;所述框架载有乘客座位;
c.移动装置,其配置为用于推动所述防轮内打转单轮车辆;以及
d.制动装置,其配置为用于使所述防轮内打转单轮车辆减速
其中所述防轮内打转单轮还包括侧面安装在所述框架上的至少两个辅助车轮,其垂直地稳定所述乘客,并防止所述防轮内打转单轮从侧面翻倒,并保持所述乘客座位在所述车轮轮辋内的水平位置。
2.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,所述辅助车轮在所述防轮内打转单轮车辆加速时,可以同步地以与运动方向相反的方向移动,并在所述防轮内打转单轮车辆减速时,沿所述运动方向移动。
3.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,所述辅助车轮在转弯操作期间相对于所述轮辋可倾斜。
4.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述框架包括沿着所述轮辋运行的滚子。
5.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述移动装置包括选自电动机、内燃机、人力驱动器和其任何组合的至少一个驱动器;所述辅助车轮由所述移动装置单独地驱动。
6.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述车轮轮辋具有0.5m至4m的直径。
7.根据权利要求5所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述车轮轮辋具有2m的所述直径。
8.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,包括两个侧面安装的乘客座位,其机械地连接到所述框架。
9.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,包括以手动方式机械移动所述辅助车轮的机构。
10.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,包括配置为用于检测施加至所述防轮内打转单轮车辆的加速的控制单元,以及由所述控制单元控制并配置为用于根据检测的加速同步地移动所述辅助车轮的伺服机构。
11.根据权利要求10所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述伺服机构包括铰接臂,其配置为用于操纵所述辅助车轮。
12.根据权利要求10所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述伺服机构包括导槽和载有所述辅助车轮并在所述导槽内可移动的滑动件。
13.根据权利要求10所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述伺服机构包括液压缸,其配置为用于操纵所述辅助车轮。
14.根据权利要求10所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述控制单元配置为用于根据选自乘客重量、道路状况、车辆速度及其任何组合的至少一个参数,动态地控制所述辅助车轮的位置。
15.根据权利要求10所述的防轮内打转单轮车辆,包括选自陀螺仪、加速计、成像器及其任何组合的至少一个传感器;所述至少一个传感器连接到所述控制单元。
16.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述制动装置基于摩擦机构。
17.根据权利要求1所述的防轮内打转单轮车辆,其中所述制动装置基于电磁机构。
18.一种使用防轮内打转单轮车辆的方法;所述方法包括以下步骤:
a.提供所述防轮内打转单轮车辆,包括:
i.车轮轮辋,其上面具有轮胎;
ii.框架,其可旋转地安装在所述车轮轮辋内;所述框架载有乘客座位;
iii.移动装置,其配置为用于推动所述防轮内打转单轮车辆;以及
iv.制动装置,其配置为用于使所述防轮内打转单轮车辆减速;
所述防轮内打转单轮还包括侧面安装在所述框架上的至少两个辅助车轮,其用于将所述乘客座位稳定在垂直位置,并防止所述防轮内打转单轮从侧面翻倒,并保持所述乘客座位在所述车轮轮辋内的水平位置;
b.驱动所述防轮内打转单轮车辆。
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