CN112208663A - 一种球形车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通工具技术领域，具体涉及一种球形车，包括球形外壳，所述球形外壳包括外层和内层，所述球形外壳上嵌有传感器、推力装置、换气装置以及车门，所述内层的座舱内设置有内部保持架、座椅和操纵装置，所述座椅通过转向机构与保持架连接，所述操纵装置安装在座椅上，所述内部保持架和座椅的总重心位于所述球形外壳的球心的下方，所述内部保持架的支撑脚安装有万向滚珠，所述内层为光滑球面，所述万向滚珠滚动配合在所述光滑球面内；所述操纵装置用于接收传感器的信号，并发出操纵信号，通过无线传输方式以驱动换气装置和推力装置动作。本发明具有驱动力矩大，能耗少，污染小，驾驶体验好，安全性高的优点，可兼作娱乐设施。

Description

一种球形车

技术领域

本发明涉及交通工具技术领域，特别是涉及一种球形车。

背景技术

现在暂时还没有球形车商用，但已出现很多的概念车，这些车结构都可简化为内圈、外圈和推力装置，现有技术绝大多数都是推力装置使内外圈相对转动而提供动力，这种驱动方式有一个很大的缺点，那就是内圈的保持力是靠重力提供的，驱动力距最大不能超过重力提供的最大力矩，而且运动时，内圈会晃动剧烈，驾驶体验极差。还有的以压缩空气作为驱动力，这种驱动方式，驱动力小，能量转化率低。

中国专利CN 109203849 A公开了一种单人自平衡球形电动汽车，此发明设计开发了一种单人自平衡球形电动汽车，在车体横向两侧可旋转对称设置第一轮辋和第二轮辋，且两轮辋独立驱动，能够有效减少单人驾驶出行时的车辆能量消耗，同时极大的提高了车辆的灵活性，弥补传统多轮驱动布置的缺点并有效提高两轮车辆的稳定性和安全性。这种车外形并不是完全的球形，安全性和稳定性比全球形稍低；车体驱动车轮相对转动，驱动力距最大不能超过重力提供的最大力矩，而且运动时，车体会晃动剧烈，影响驾驶体验。

中国专利CN 101138998A公开了一种球形车，此发明所述的球形车，有球形外壳，其球形外壳有内外两层，内外球壳之间在顶部设有小轮，内球壳的底部设有通向内外球壳夹层的气孔，内球壳中设有座舱、底盘和动力装置，座舱在底盘之上，动力装置在底盘之下，底盘上设有两对相互垂直的陀螺，陀螺轴连接动力装置，有连接动力装置的空气压缩机，空气压缩机的出气口与内球壳上的气孔相对应，内外球壳上设有对应的车门。这种车靠喷压缩空气提供驱动力，驱动力小；而且压缩空气与驾驶仓连通，会造成驾驶员身体不适。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种驱动力矩大，能耗少，污染小，驾驶体验好，安全性高的球形车，可兼作娱乐设施。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种球形车，包括球形外壳，所述球形外壳包括外层和内层，所述外层和内层均由透明材料制得，所述内层和外层之间填充有压缩空气，所述外侧为软质材料，内层为硬质材料；所述球形外壳上嵌有传感器、推力装置、换气装置以及车门，所述推力装置的内端与内侧间隔设置，所述换气装置贯通内层和外层；所述内层的内部形成座舱，所述座舱内设置有内部保持架、座椅和操纵装置，所述座椅通过转向机构与保持架连接，所述操纵装置安装在座椅上，所述内部保持架和座椅的总重心位于所述球形外壳的球心的下方，所述内部保持架的支撑脚安装有万向滚珠，所述内层为光滑球面，所述万向滚珠滚动配合在所述光滑球面内；所述操纵装置用于接收传感器的信号，并发出操纵信号，通过无线传输方式以驱动换气装置和推力装置动作。

这样，球形车在工作时，驾驶员在内部驾驶座上通过操纵装置，发出操纵信号，操纵信号通过无线传输的方式，传送到推力装置，推力装置综合分析传感器信号后，驱动相应推力装置动作，球形车运动。球形车运动时，外壳在地面作滚动，保持架因重力作用保持原方向，保持架支撑脚万向滚珠在外壳内层上相对滚动，驾驶座通过转向机构，与保持架产生相对转动，以让驾驶员正面始终朝球形车前进方向。换气装置在球形车工作时，就一直启动，保持内部空气流通。

其中，所述推力装置包括嵌入外壳的推力壳体，所述推力壳体外端开口，所述推力壳体由内向外分别安装有电磁铁、永磁体和推头，所述推头的内端与永磁体固定连接，所述推头的外端的尺寸大于推力壳体的外端开口尺寸。

这样，收起时，电磁铁与永磁铁磁极相异；伸出时电磁铁通过转变电流方向与永磁体磁极相同，产生推力。

其中，还包括端盖，所述端盖固定安装在所述球形外壳的外侧，所述端盖上开设有允许推头的内端滑动的穿孔，还包括套设在推头的内端、电磁铁和永磁铁的外侧的缓冲簧，所述缓冲簧的两端分别与推力壳体的内端和推头的外端抵接。可以提供缓冲力。

其中，所述换气装置包括换气壳体，所述换气壳体贯穿球形壳体设置，所述换气壳体内通过风扇支架安装有换气风扇。

这样，换气装置分布于球形车的外壳的内外层，通过控制换气风扇的正反转来实现空气排出或者吸入。运行时，一些数量换气装置吸入，一些数量换气装置排出。

其中，所述换气壳体的内端固定有内盖，所述内盖上开设有内气孔。可以对空气进行舒化，减少冲击，平缓气流。

其中，所述换气壳体的外端固定有外盖，所述外盖上开设有外气孔。可以对大的杂质进行过滤。

其中，所述外盖上还安装有滤气网。更好的对空气进行过滤。

其中，所述转向机构包括驱动电机、主动齿轮和从动齿轮，所述驱动电机固定安装在内部保持架上且输出轴固定安装有主动齿轮，所述座椅通过转轴与内部保持架转动连接，所述转轴上安装有与主动齿轮啮合传动的从动齿轮。

这样，驱动电机通过主动齿轮和从动齿轮带动座椅转动，使得座椅与保持架产生相对转动，以让驾驶员正面始终朝球形车前进方向。

其中，所述内层材料为TPU聚醚材料；所述外层材料为有机玻璃。更好的实现功能。

其中，所述传感器为超声波传感器。超声波传感器分布在球形车的外壳的四周，通过超声波传感器使得操纵装置确认球形车与地面接触部位，以驱动相应的推力装置动作。具体的，超声波传感器采用卡扣式连接在球形车外侧。

综上，本发明具有驱动力矩大，能耗少，污染小，驾驶体验好，安全性高的优点，可兼作娱乐设施。

以压缩空气作为推动力的球形车，能量转化率低，转化出的驱动力小；使内外圈相对转动而提供动力的球形车，内圈的保持力是靠重力提供的，驱动力距最大不能超过重力提供的最大力矩。本方案没有上述缺点，推力装置直接把电能转化为推力，转化率高，而且可以通过增大电流来增大推力，没有最大力矩限制。以电力驱动，无污染；驾驶座始终竖直向下，驾驶体验好；球形车外壳为软质壳，且充有压缩空气，防碰撞，安全性高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图2中的内部保持架与座椅的连接结构示意图；

图4是本发明公开的球形车向右加速的运动示意图；

图5是本发明公开的球形车向右减速的运动示意图；

图6是图1中推力装置处于收回状态的示意图；

图7是图1中推力装置处于伸出状态的示意图；

图8是图1中换气装置的结构示意图；

图9是图8中外盖的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1-9所示，一种球形车，包括球形外壳2，所述球形外壳包括外层和内层，所述外层和内层均由透明材料制得，所述内层和外层之间填充有压缩空气，所述外侧为软质材料，内层为硬质材料；所述球形外壳上嵌有传感器、推力装置3、换气装置4以及车门1，所述推力装置3的内端与内侧间隔设置，所述换气装置4贯通内层和外层；所述内层的内部形成座舱，所述座舱内设置有内部保持架5、座椅6和操纵装置，所述座椅6通过转向机构与内部保持架5接，所述操纵装置安装在座椅6上，所述内部保持架5和座椅6的总重心位于所述球形外壳2的球心的下方，所述内部保持架5的支撑脚安装有万向滚珠51，所述内层为光滑球面，所述万向滚珠滚动配合在所述光滑球面内；所述操纵装置用于接收传感器的信号，并发出操纵信号，通过无线传输方式以驱动换气装置4和推力装置3动作。

这样，球形车在工作时，驾驶员在内部驾驶座上通过操纵装置，发出操纵信号，操纵信号通过无线传输的方式，传送到推力装置，推力装置综合分析传感器信号后，驱动相应推力装置动作，球形车运动。球形车运动时，外壳在地面作滚动，保持架因重力作用保持原方向，保持架支撑脚万向滚珠在外壳内层上相对滚动，驾驶座通过转向机构，与保持架产生相对转动，以让驾驶员正面始终朝球形车前进方向。换气装置在球形车工作时，就一直启动，保持内部空气流通。

本实施例中，所述推力装置3包括嵌入外壳的推力壳体31，所述推力壳体31外端开口，所述推力壳体由内向外分别安装有电磁铁32、永磁体33和推头34，所述推头34的内端与永磁体33固定连接，所述推头34的外端的尺寸大于推力壳体31的外端开口尺寸。

这样，收起时，电磁铁与永磁铁磁极相异；伸出时电磁铁通过转变电流方向与永磁体磁极相同，产生推力。

本实施例中，还包括端盖35，所述端盖35固定安装在所述球形外壳2的外侧，所述端盖35上开设有允许推头34的内端滑动的穿孔，还包括套设在推头34的内端、电磁铁32和永磁铁33的外侧的缓冲簧36，所述缓冲簧36的两端分别与推力壳体31的内端和推头34的外端抵接。可以提供缓冲力。

本实施例中，所述换气装置4包括换气壳体41，所述换气壳体41贯穿球形壳体2设置，所述换气壳体41内通过风扇支架42安装有换气风扇43。

这样，换气装置分布于球形车的外壳的内外层，通过控制换气风扇的正反转来实现空气排出或者吸入。运行时，一些数量换气装置吸入，一些数量换气装置排出。

本实施例中，所述换气壳体41的内端固定有内盖，所述内盖上开设有内气孔。可以对空气进行舒化，减少冲击，平缓气流。

本实施例中，所述换气壳体41的外端固定有外盖44，所述外盖上开设有外气孔45。可以对大的杂质进行过滤。

本实施例中，所述外盖上还安装有滤气网。更好的对空气进行过滤。

本实施例中，所述转向机构包括驱动电机7、主动齿轮8和从动齿轮9，所述驱动电机7固定安装在内部保持架5上且输出轴固定安装有主动齿轮8，所述座椅6通过转轴与内部保持架5转动连接，所述转轴上安装有与主动齿轮8啮合传动的从动齿轮9。

这样，驱动电机通过主动齿轮和从动齿轮带动座椅转动，使得座椅与保持架产生相对转动，以让驾驶员正面始终朝球形车前进方向。

本实施例中，所述内层材料为TPU聚醚材料；所述外层材料为有机玻璃。更好的实现功能。

本实施例中，所述传感器为超声波传感器。超声波传感器分布在球形车的外壳的四周，通过超声波传感器使得操纵装置确认球形车与地面接触部位，以驱动相应的推力装置动作。具体的，超声波传感器采用卡扣式连接在球形车外侧。

具体的，座椅下方安装有蓄电池，为操纵装置、转向电机供电；内外层之间均布蓄电池为换气装置、推力装置和传感器供电。

最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等统计数的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种球形车，其特征在于，包括球形外壳，所述球形外壳包括外层和内层，所述外层和内层均由透明材料制得，所述内层和外层之间填充有压缩空气，所述外侧为软质材料，内层为硬质材料；

所述球形外壳上嵌有传感器、推力装置、换气装置以及车门，所述推力装置的内端与内侧间隔设置，所述换气装置贯通内层和外层；

所述内层的内部形成座舱，所述座舱内设置有内部保持架、座椅和操纵装置，所述座椅通过转向机构与保持架连接，所述操纵装置安装在座椅上，所述内部保持架和座椅的总重心位于所述球形外壳的球心的下方，所述内部保持架的支撑脚安装有万向滚珠，所述内层为光滑球面，所述万向滚珠滚动配合在所述光滑球面内；

所述操纵装置用于接收传感器的信号，并发出操纵信号，通过无线传输方式以驱动换气装置和推力装置动作。

2.根据权利要求1所述的一种球形车，其特征在于，所述推力装置包括嵌入外壳的推力壳体，所述推力壳体外端开口，所述推力壳体由内向外分别安装有电磁铁、永磁体和推头，所述推头的内端与永磁体固定连接，所述推头的外端的尺寸大于推力壳体的外端开口尺寸。

3.根据权利要求2所述的一种球形车，其特征在于，还包括端盖，所述端盖固定安装在所述球形外壳的外侧，所述端盖上开设有允许推头的内端滑动的穿孔，还包括套设在推头的内端、电磁铁和永磁铁的外侧的缓冲簧，所述缓冲簧的两端分别与推力壳体的内端和推头的外端抵接。

4.根据权利要求1所述的一种球形车，其特征在于，所述换气装置包括换气壳体，所述换气壳体贯穿球形壳体设置，所述换气壳体内通过风扇支架安装有换气风扇。

5.根据权利要求4所述的一种球形车，其特征在于，所述换气壳体的内端固定有内盖，所述内盖上开设有内气孔。

6.根据权利要求4所述的一种球形车，其特征在于，所述换气壳体的外端固定有外盖，所述外盖上开设有外气孔。

7.根据权利要求6所述的一种球形车，其特征在于，所述外盖上还安装有滤气网。

8.根据权利要求1所述的一种球形车，其特征在于，所述转向机构包括驱动电机、主动齿轮和从动齿轮，所述驱动电机固定安装在内部保持架上且输出轴固定安装有主动齿轮，所述座椅通过转轴与内部保持架转动连接，所述转轴上安装有与主动齿轮啮合传动的从动齿轮。

9.根据权利要求1所述的一种球形车，其特征在于，所述内层材料为TPU聚醚材料；所述外层材料为有机玻璃。

10.根据权利要求1所述的一种球形车，其特征在于，所述传感器为超声波传感器。

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