CN114454662A - 一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置，包括轮毂和轮胎；轮毂由中、上以及下轮毂组成，中轮毂通过轮毂轴承与上、下轮毂连接，中轮毂的内部设有中心轴，中心轴设有小飞轮，小飞轮由链条带动，中轮毂上还设有刹车装置和链孔；轮胎由与轮毂相匹配的中、上以及下轮胎组成，中轮胎上设有链孔；汽车球状车轮装置本体对称连接在汽车传动轴两端，汽车传动轴的中间位置处连接设有大飞轮，链条经左右两侧轮毂和轮胎上的链孔套设在大飞轮上。本发明还提供了汽车球状车轮装置的装载方法。本发明的有益效果：技术手段完全可以在目前所有的汽车底盘上实施，成本低廉，可在普通民众的可接受范围之内，可在全社会的汽车行业领域运用。

Description

一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置

技术领域

本发明涉及汽车转向技术领域，具体为一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置。

背景技术

现有的汽车，不管是油动还是电动，其轮子基本上都是扁圆形状装置。这种装置在一般情况下，即使方向盘向一侧打死，车轮的转动角度也只能达到42度左右，这就是说，按照这个角度，车辆要完成一个360度转角的转向，其圆周半径是一个车身的长度，需要使用很宽的场地，因此花费的时间也多，而且还不能进行任何一侧的横向行驶。这是目前所有汽车共有的缺点和不足。

几乎每一个用车者都有过因超车或泊车不如意而带来的烦恼，不是消耗了大量的时间就是消耗了大量的燃油(电)，甚至是因此而耽误了自己用车的目的——这在任何一个城市里都是经常发生的事，也是无奈的事，是由汽车的缺点和不足带来的。

为了解决这些问题，一直以来，都有人在进行这方面的研究。至今为止，已有不少的国内外发明大咖取得了不俗的成绩，他们不仅可以让汽车在原地全方位转向，个别的还能够让汽车进行横向行驶。这些发明目前都申请了专利，有些还在小范围内进行推广并取得了一定的经济效益。不过，这些装置，车轮本体大都还是扁圆形状的。最主要的是，使用这些发明，必须重新生产与之相匹配的车辆，是典型的换汤必须换药做法，成本高与不高，我们暂时不议，就它们的不实惠而言已显而易见。主要是与这些发明相匹配的汽车，暂时只能是设计工艺有明确要求的电动汽车，而此类电动汽车，对自重和载重有非常严格的要求。以此推之，在将来很长的一个时间段里，恐怕都不会得到普及。至于圆球状的车轮装置，近期宝马和奥迪公司都先后研制出来了，它们是一种极高科技含量的磁悬浮装置，没有传动轴减震装置这些传统的必须元件，的确新潮与方便，完全解决了上述问题。只不过这些车包括车轮本体的造价太昂贵，等同甚至超过了半架波音飞机，一时半会间也肯定不为普通民众消费得起，普及起来更加不容易。

鉴于此，特提出一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置。

发明内容

为解决以上现有问题，本发明提供一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置。本发明通过以下技术方案实现。

一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置，包括汽车球状车轮装置本体；

所述汽车球状车轮装置本体包括轮毂和轮胎；

所述轮毂由中轮毂、上轮毂以及下轮毂组成，所述中轮毂通过其上下两侧的轮毂轴承分别与所述上轮毂以及下轮毂连接，其连接处各预留有缝隙，所述中轮毂的内部设有中心轴，所述中心轴固设在所述中轮毂的两端，所述中心轴的中间位置处设有小飞轮，所述小飞轮由链条带动，所述中轮毂上还设有刹车装置和链孔；

所述轮胎由与所述轮毂相匹配的中轮胎、上轮胎以及下轮胎组成，所述中轮胎上设有链孔；

所述汽车球状车轮装置本体对称连接在汽车传动轴的两端，所述汽车传动轴的中间位置处连接设有大飞轮，所述链条经左右两侧所述轮毂和轮胎上的链孔套设在所述大飞轮上。

进一步的，所述缝隙的宽度为1mm。

进一步的，所述汽车传动轴设有两个接口，分别与所述上轮毂以及下轮毂连接。

进一步的，所述大飞轮由汽车原驱动系统带动或由小型电动机带动，所述小型电动机由汽车蓄电池提供动力来源。

进一步的，所述汽车球状车轮装置适用于油车和电车。

一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置的装载方法，包括以下步骤：

(一)在现有的汽车底盘上进行改变装载，通过改变传动轴、减震器、轮座、离合系统、刹车装置与车轮的的结合方式方法即可达到目的；

(二)设置有两套刹车装置，一套正常行驶用，一套横向行驶和增大转弯角度用。正常行驶时，根据刹车的原理与具体要求，装载点在轮毂两侧的内部中央位置和传动轴分接处，改变仅限于卡钳、刹车片、刹车盘针对轮毂两侧和传动轴分接处的连接方式方法；改变后，车轮的刹车效果要比原先好，是由球状轮毂的结构特点即刹车的着力点有三处而不是一处决定的。横向行驶功能和增大转弯角度功能的刹车操作有两个方案，方案一直接由电动机操纵大飞轮进行实施；方案二可通过毂两侧对毂中进行限制转动实施；

(三)球状车轮本体的横向直径和纵向直径在设计上可与现有车轮的纵向直径等同或略小，即体积增加，因此轮座必须往内移动，标准要求是轮体仅露出车外五分之一即可，既不影响美观也不影响行车安全；

(四)汽车的传动轴分为两个接口与轮毂两侧相连接，颠覆了轮毂与传动轴单口相接的工艺，可产生良好效果：一可以让汽车在启动时更快捷，二可以让刹车更沉稳；

(五)当轮毂装上轮胎时，就成为车轮本体。轮中通过轮毂轴承固定在轮两侧，具有单独做功的功能。当轮中中心轴受链条牵动时，就会向左或向右旋转。轮中的做功有两个方案，方案一是出现在汽车正常转向行驶状态中，方案二仅限于汽车不熄火停车时使用。当汽车在正常转向行驶时，为了减少转向半径和减少转向时间，可以也应该选择方案一。由于球状轮子旋转一圈，轮中可以抓地两次，因此可以产生两次的辅助转向作用。又因为轮子三部分等份相同，轮中即使处在静止状态，其自身也具有整轮42度最大转角里的三分之一即14度的转向过程；当轮中处在运动状态时，这个过程的转向角度会超过14度，而且轮中的抓地次数越多，超过的角度越大。所以，只要汽车轮子在转向时同时使用轮中功能，那么整轮的最大转向角度将超过60度无疑。而当汽车在泊车时，应当选择使用方案二；

(六)必须在现有汽车的档位上，再增加一个侧档或横档的档位控制系统，即一个独立的只用于横向行驶和加大车轮转弯角度的控制系统。该侧档，既可以与汽车的原转向系统同时使用，也可以单独使用。在同时使用的情况下，不需要进行自动或脚动离合换档，反之则需要；换档后，横向行驶功能独立实施，与原驱动系统不沾边；

侧挡控制系统必须建立轮中自动或手动回复抓地功能，因为轮中只占据球状车轮的三分之一等份，当车辆停下来时，轮中部分不在抓地状态的可能性非常大。这就意味着，侧档挂上时，汽车几乎不能进行横向行驶。设置了复位功能后，这种情况就不会出现。这个功能的具体要求是，只要离合后挂上侧挡，四个轮子必须同时向前或向后自动或手动滑行1-89度角的轮体，按照17寸轮胎的直径换算，这些轮体角度就相当于0.5厘米到95厘米的地面长度，距离很短，不足以影响目标的实施；

(七)当汽车正常行驶的驱动系统发生故障而无法行驶时，可暂时使用横向行驶功能进行数十公里的行驶替代，就近赶往加油站或维修点。

本发明的有益效果：本发明设计新颖，结构合理，技术手段完全可以在目前所有的汽车底盘上实施，因此而增加的成本极其低廉，完完全全在普通民众的可接受范围之内，可在全社会的汽车行业领域运用，可大面积推广应用。

附图说明

图1为轮毂的结构示意图；

图2为车轮的结构示意图；

图3为左右车轮连接装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作更为详细、完整的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

具体实施例1，一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置，适用于油车和电车，包括汽车球状车轮装置本体，汽车球状车轮装置本体包括轮毂和轮胎；

轮毂由中轮毂1、上轮毂2以及下轮毂3组成，中轮毂1通过其上下两侧的轮毂轴承4分别与上轮毂2以及下轮毂3连接，其连接处各预留有宽度为1mm的缝隙5，便于中轮毂1可以左右自由转动，中轮毂1的内部设有中心轴6，中心轴6固设在中轮毂1的两端，与中轮毂1为一整体，自身不能旋转，可在外力作用下带动中轮毂1一起旋转，中心轴6的中间位置处设有小飞轮7，小飞轮7由链条8带动，中轮毂上1还设有刹车装置9和链孔10；

轮胎由与轮毂相匹配的中轮胎11、上轮胎12以及下轮胎13组成，中轮胎11上设有链孔10；轮胎为实心胎，也可以是空心胎，用在该装置上的空心胎有严格的设计工艺，过于复杂，不建议使用，实心胎上防滑颗粒的长、宽、高需要达到一定的设计要求，以消除1mm缝隙所带来的行驶影响。原则上，即使不做处理，该1mm的缝隙不会对车辆的行驶产生任何影响，轮胎主要以实心胎为主；

汽车球状车轮装置本体对称连接在汽车传动轴14的两端，其中，汽车传动轴14设有两个接口，分别与上轮毂2以及下轮毂3连接，汽车传动轴14的中间位置处连接设有大飞轮15，链条8经左右两侧轮毂和轮胎上的链孔10套设在大飞轮15上，在三个飞轮上套装一条环闭链条8，则左右轮在链条8旋动的前提下，可同时左向或右向横走，其中，大飞轮15可由汽车原驱动系统带动，也可由小型电动机带动，小型电动机由汽车蓄电池提供动力来源。

一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置的装载方法，包括以下步骤：

(一)在现有的汽车底盘上进行改变装载，通过改变传动轴、减震器、轮座、离合系统、刹车装置与车轮的的结合方式方法即可达到目的；

(二)设置有两套刹车装置，一套正常行驶用，一套横向行驶和增大转弯角度用。正常行驶时，根据刹车的原理与具体要求，装载点在轮毂两侧的内部中央位置和传动轴分接处，改变仅限于卡钳、刹车片、刹车盘针对轮毂两侧和传动轴分接处的连接方式方法；改变后，车轮的刹车效果要比原先好，是由球状轮毂的结构特点即刹车的着力点有三处而不是一处决定的。横向行驶功能和增大转弯角度功能的刹车操作有两个方案，方案一直接由电动机操纵大飞轮进行实施；方案二可通过毂两侧对毂中进行限制转动实施；

(三)球状车轮本体的横向直径和纵向直径在设计上可与现有车轮的纵向直径等同或略小，即体积增加，因此轮座必须往内移动，标准要求是轮体仅露出车外五分之一即可，既不影响美观也不影响行车安全；

(四)汽车的传动轴分为两个接口与轮毂两侧相连接，颠覆了轮毂与传动轴单口相接的工艺，可产生良好效果：一可以让汽车在启动时更快捷，二可以让刹车更沉稳；

(五)当轮毂装上轮胎时，就成为车轮本体。轮中通过轮毂轴承固定在轮两侧，具有单独做功的功能。当轮中中心轴受链条牵动时，就会向左或向右旋转。轮中的做功有两个方案，方案一是出现在汽车正常转向行驶状态中，方案二仅限于汽车不熄火停车时使用。当汽车在正常转向行驶时，为了减少转向半径和减少转向时间，可以也应该选择方案一。由于球状轮子旋转一圈，轮中可以抓地两次，因此可以产生两次的辅助转向作用。又因为轮子三部分等份相同，轮中即使处在静止状态，其自身也具有整轮42度最大转角里的三分之一即14度的转向过程；当轮中处在运动状态时，这个过程的转向角度会超过14度，而且轮中的抓地次数越多，超过的角度越大。所以，只要汽车轮子在转向时同时使用轮中功能，那么整轮的最大转向角度将超过60度无疑。而当汽车在泊车时，应当选择使用方案二；

(六)必须在现有汽车的档位上，再增加一个侧档或横档的档位控制系统，即一个独立的只用于横向行驶和加大车轮转弯角度的控制系统。该侧档，既可以与汽车的原转向系统同时使用，也可以单独使用。在同时使用的情况下，不需要进行自动或脚动离合换档，反之则需要；换档后，横向行驶功能独立实施，与原驱动系统不沾边；

侧挡控制系统必须建立轮中自动或手动回复抓地功能，因为轮中只占据球状车轮的三分之一等份，当车辆停下来时，轮中部分不在抓地状态的可能性非常大。这就意味着，侧档挂上时，汽车几乎不能进行横向行驶。设置了复位功能后，这种情况就不会出现。这个功能的具体要求是，只要离合后挂上侧挡，四个轮子必须同时向前或向后自动或手动滑行1-89度角的轮体，按照17寸轮胎的直径换算，这些轮体角度就相当于0.5厘米到95厘米的地面长度，距离很短，不足以影响目标的实施；

(七)当汽车正常行驶的驱动系统发生故障而无法行驶时，可暂时使用横向行驶功能进行数十公里的行驶替代，就近赶往加油站或维修点。

本发明完全符合汽车行驶对车轮的要求，具有减少超车、转向、泊车尤其是泊车的时间和油(电)耗的特点，基本可以保证用车一族上班、洽谈业务、出差、旅游、探亲访友等等方面的效率，此外因为车轮抓地面积减少，还有降低行驶噪音的功效，在汽车行业中具有无可估量的政治效益、社会效益和经济效益。

本发明对于横向行驶功能的动力来源及其驱动结构没有作更进一步的解析，原因在于：倘若只使用汽车原驱动系统带动大飞轮，那么只做简单的链接处理就行，较难处理的是利用蓄电池的电源驱动2000-3000瓦的可变转向电机，再带动大飞轮转动，就要充分考虑电动机的装载方案。方案一，电动机固定在传动轴的中间位置上；方案二，电动机固定在传动轴的分接处上或旁边；方案三，固定在中轮毂的内部。电动机体积很小，一般只在25公斤左右，拟前后轮装置上各装一台，每台的顺时针运转与逆时针运转的切换必须同步。它们的装载，在实际的运用中，可以视具体情况而定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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

Claims (6)

1.一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置，包括汽车球状车轮装置本体，其特征在于：

所述汽车球状车轮装置本体包括轮毂和轮胎；

所述轮毂由中轮毂、上轮毂以及下轮毂组成，所述中轮毂通过其上下两侧的轮毂轴承分别与所述上轮毂以及下轮毂连接，其连接处各预留有缝隙，所述中轮毂的内部设有中心轴，所述中心轴固设在所述中轮毂的两端，所述中心轴的中间位置处设有小飞轮，所述小飞轮由链条带动，所述中轮毂上还设有刹车装置和链孔；

所述轮胎由与所述轮毂相匹配的中轮胎、上轮胎以及下轮胎组成，所述中轮胎上设有链孔；

所述汽车球状车轮装置本体对称连接在汽车传动轴的两端，所述汽车传动轴的中间位置处连接设有大飞轮，所述链条经左右两侧所述轮毂和轮胎上的链孔套设在所述大飞轮上。

2.根据权利要求1所述的一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置，其特征在于：所述缝隙的宽度为1mm。

3.根据权利要求1所述的一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置，其特征在于：所述汽车传动轴设有两个接口，分别与所述上轮毂以及下轮毂连接。

4.根据权利要求1所述的一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置，其特征在于：所述大飞轮由汽车原驱动系统带动或由小型电动机带动，所述小型电动机由汽车蓄电池提供动力来源。

5.根据权利要求1所述的一种可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置，其特征在于：所述汽车球状车轮装置适用于油车和电车。

6.一种如权利要求1所述的可用于横向行驶和增大转弯角度的汽车球状车轮装置的装载方法，其特征在于，包括以下步骤：

(一)在现有的汽车底盘上进行改变装载，通过改变传动轴、减震器、轮座、离合系统、刹车装置与车轮的的结合方式方法即可达到目的；

(二)设置有两套刹车装置，一套正常行驶用，一套横向行驶和增大转弯角度用。正常行驶时，根据刹车的原理与具体要求，装载点在轮毂两侧的内部中央位置和传动轴分接处，改变仅限于卡钳、刹车片、刹车盘针对轮毂两侧和传动轴分接处的连接方式方法；改变后，车轮的刹车效果要比原先好，是由球状轮毂的结构特点即刹车的着力点有三处而不是一处决定的。横向行驶功能和增大转弯角度功能的刹车操作有两个方案，方案一直接由电动机操纵大飞轮进行实施；方案二可通过毂两侧对毂中进行限制转动实施；

(三)球状车轮本体的横向直径和纵向直径在设计上可与现有车轮的纵向直径等同或略小，即体积增加，因此轮座必须往内移动，标准要求是轮体仅露出车外五分之一即可，既不影响美观也不影响行车安全；

(四)汽车的传动轴分为两个接口与轮毂两侧相连接，颠覆了轮毂与传动轴单口相接的工艺，可产生良好效果：一可以让汽车在启动时更快捷，二可以让刹车更沉稳；

(五)当轮毂装上轮胎时，就成为车轮本体。轮中通过轮毂轴承固定在轮两侧，具有单独做功的功能。当轮中中心轴受链条牵动时，就会向左或向右旋转。轮中的做功有两个方案，方案一是出现在汽车正常转向行驶状态中，方案二仅限于汽车不熄火停车时使用。当汽车在正常转向行驶时，为了减少转向半径和减少转向时间，可以也应该选择方案一。由于球状轮子旋转一圈，轮中可以抓地两次，因此可以产生两次的辅助转向作用。又因为轮子三部分等份相同，轮中即使处在静止状态，其自身也具有整轮42度最大转角里的三分之一即14度的转向过程；当轮中处在运动状态时，这个过程的转向角度会超过14度，而且轮中的抓地次数越多，超过的角度越大。所以，只要汽车轮子在转向时同时使用轮中功能，那么整轮的最大转向角度将超过60度无疑。而当汽车在泊车时，应当选择使用方案二；

(六)必须在现有汽车的档位上，再增加一个侧档或横档的档位控制系统，即一个独立的只用于横向行驶和加大车轮转弯角度的控制系统。该侧档，既可以与汽车的原转向系统同时使用，也可以单独使用。在同时使用的情况下，不需要进行自动或脚动离合换档，反之则需要；换档后，横向行驶功能独立实施，与原驱动系统不沾边；

侧挡控制系统必须建立轮中自动或手动回复抓地功能，因为轮中只占据球状车轮的三分之一等份，当车辆停下来时，轮中部分不在抓地状态的可能性非常大。这就意味着，侧档挂上时，汽车几乎不能进行横向行驶。设置了复位功能后，这种情况就不会出现。这个功能的具体要求是，只要离合后挂上侧挡，四个轮子必须同时向前或向后自动或手动滑行1-89度角的轮体，按照17寸轮胎的直径换算，这些轮体角度就相当于0.5厘米到95厘米的地面长度，距离很短，不足以影响目标的实施；

(七)当汽车正常行驶的驱动系统发生故障而无法行驶时，可暂时使用横向行驶功能进行数十公里的行驶替代，就近赶往加油站或维修点。

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