CN114643819A - 可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆 - Google Patents

Abstract

一种可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其包含：一个车厢、一个车架、一个左前驱动系统、一个右前驱动系统、一个左后驱动系统、一个右后驱动系统、一个车厢控制单元、及至少一个电池。车架更包含：一个球状骨架外壳、及一个基座。车厢的一个球状舱直立地安装在球状骨架外壳之中，并且不管球状骨架外壳的方位如何，球状舱总是保持在直立的姿态。左前驱动系统、右前驱动系统、左后驱动系统、及右后驱动系统之中的每一个更包含：一个马达、一个驱动轴、一个道路轮、及一个轨道轮。道路轮及轨道轮轴接于驱动轴。马达安装于基座，并且则经由至少一个电池及车厢控制单元，可操作地连接于驱动轴，以让本发明可以操作于道路运输模式或铁路运输模式。

Description

可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆

技术领域

本发明是关于一种运输车辆，尤其是一种具有两种驾驶模式的双模车辆，其可以运作于导轨及无导轨道路。

背景技术

一个运输系统通常包含基础建设及车辆。现代的运输基础建设包括：道路、铁路、航空路线、水运路线等等。其中，道路及铁路是最重要的旅客及货物运输方式。然而，道路及铁路运输也常常伴随着许多的缺点。以道路系统而言，例如高速公路，是由个人所拥有及驾驶的车辆所使用，所以安全性是一个需要高度关切的问题。行驶在一般道路的车辆，其行进的速度及方向完全依赖驾驶者判断或喜好。更且，传统的道路系统还有着交通阻塞及能源使用效率低的问题。

一列火车通常包含众多的乘客或载货车厢，并且由一个独立的火车头拖动。由于火车是在导轨上运行，所以火车具有安全性较高的优点。由于火车是限制在特定的轨道上，铁路运输无法提供户到户的服务。火车的路径及时间表通常是固定的，而且无法依据个人的需要而调整。由于高的运转费用，航空运输对短程或少量酬载而言不适合而且也不经济。

发明内容

本发明藉由提出一种具有道路运输及铁路运输的双重优点的双模车辆以解决上述的问题。更且本发明是一种的电池驱动的车辆，使用一种可伸缩的轮胎系统(retractable wheel assembly system)以行驶于道路上，并且使用一种整合的轨道系统(integrated rail mount system)以行驶于铁路上。

本发明是一种双模车辆，其可以两种不同的模式运作。在第一种运作模式，本发明的车辆如同一个有轮的电动车，并且在传统的道路上运行。在第二种运作模式，本发明的车辆如同一个电力驱动的荚舱，并且沿着两条高架轨道或者是一对传统的轨道运行。本发明的优点是：能够轻易地进入或离开轨道、舒适、及较高的安全性。

附图说明

图1是一幅上视透视图，其显示本发明一个示范性的实施例。

图2是一幅前视图，其显示本发明一个示范性的实施例。

图3是一幅底视透视图，其显示本发明一个示范性的实施例。

图4是一幅底视透视图，其显示本发明一个示范性的实施例。

图5是一幅前视分解图，其显示本发明一个示范性的实施例，其中车厢被从车架分开。

图6是一幅方块图，其概要地显示本发明的整体操作系统。

图7是一幅方块图，其概要地显示本发明的电力性连接。

图8是一幅方块图，其概要地显示本发明的电子性连接。

图9是一幅示意图，其概要地显示本发明左前驱动系统的马达、轨道轮、及道路轮的扭力性连接。

图10是一幅示意图，其概要地显示本发明左后驱动系统的马达、轨道轮、及道路轮的扭力性连接。

图11是一幅示意图，其概要地显示本发明右前驱动系统的马达、轨道轮、及道路轮的扭力性连接。

图12是一幅示意图，其概要地显示本发明右后驱动系统的马达、轨道轮、及道路轮的扭力性连接。

【主要组件符号说明】

1 车厢

2 球状舱

3 座位

4 第一车门

5 第二车门

6 车架

7 球状骨架外壳

8 第三车门

9 第四车门

10 基座

101 左部

102 右部

12 左前驱动系统

13 右前驱动系统

14 左后驱动系统

15 右后驱动系统

16 马达

17 静子

18 转子

19 驱动轴

20 道路轮

21 轨道轮

26 三轴稳定单元

27 车厢控制单元

28 充电埠

29 电池

30 控制接口。

具体实施方式

首先要特别说明的是：本说明书所使用的图示仅是用于说明本发明的某些实施例，本发明的范围并不受该些图示的限制。

本发明提供一种双模车辆，其能够在高架轨道及传统道路上运行。在本发明的第一种运作模式，本发明的车辆如同一个有轮的电动车，并且在传统的道路上运行。在本发明的第二种运作模式，本发明的车辆如同一个电力驱动的荚舱，被引导在一对轨道上运行。请参照图1至图6。本发明的双模车辆包含：一个车厢1、一个车架6、一个左前驱动系统12、一个右前驱动系统13、一个左后驱动系统14、一个右后驱动系统15、一个车厢控制单元27、及至少一个电池29。请参照图2。车架6更包含：一个球状骨架外壳7、及一个基座10。请参照图9至图12。左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14及右后驱动系统15之中的每一个更包含：一个马达16、一个驱动轴19、一个道路轮20、及一个轨道轮21。

在本发明的一个一般性组态中，车厢1的一个球状舱2直立地被安装在球状骨架外壳7之中，其中球状舱2可以在球状骨架外壳7之内自由地旋转，并且不管球状骨架外壳7的方位如何，球状舱2总是保持在直立的姿态。左前驱动系统12及左后驱动系统14安装在基座10的一个左部101，以至于在第一运作模式及第二运作模式，本发明的左边可以独立操作。右前驱动系统13及右后驱动系统15安装在基座10的一个右部102，以至于在第一运作模式及第二运作模式，本发明的右边可以独立操作。再者，道路轮20及轨道轮21轴接于驱动轴19；马达则经由至少一个电池29及车厢控制单元27，可操作地连接于驱动轴19。换言之，左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14及右后驱动系统15的马达16可以进行独立驱动，以至于球状骨架外壳7可以稳定地沿着轨道或一般道路运动。

车厢1是一个构造件，其安装于车架6之内，以至于本发明的使用者可以被安置其中。请参照图5。除了球状舱2之外，车厢1更包含：至少一个座位3、一个第一车门4、及一个第二车门5。球状舱2是一个刚性的物体，其功能类似一个汽车的车厢。至少一个座位3安装于球状舱2之内，其可以让本发明的使用者坐在其上。至少一个座位3可以是长椅或者是单人椅。至少一个座位3的种类及安排视乎本发明特定的用途而定。较为优选的是：至少一个座位3配备各种工业标准的安全及舒适装置，例如：安全带、头靠、座椅加热器、座椅空调、多点动力位置调整、及其他座椅相关的特征。本发明也可以选择将车厢1之内至少一个座位3拆除，以容纳轮椅或货物。第一车门4及第二车门5可以密封地结合于球状舱2，而且隔着球状舱2在直径方向彼此相对。第一车门4及第二车门5做为进出球状舱2内部的通道。当本发明在静止状态时，使用者可以经由第一车门4及第二车门5进出球状舱2。再者，根据汽车工业的规范，第一车门4及第二车门5可以手动操作或自动操作。

车厢1结构性地固定于车架6。请参照图5。车架6更包含：一个第三车门8、及一个第四车门9。球状骨架外壳7包围球状舱2，以至于球状舱2可以自由地在球状骨架外壳7之内转动。第三车门8及第四车门9可以密封地结合于球状骨架外壳7，而且隔着球状骨架外壳7在直径方向彼此相对。更且，第三车门8被设计成为可以对准第一车门4，于是本发明的使用者可以经由球状骨架外壳7进出球状舱2。只有本发明处于静止状态时，才能够发生第一车门4及第三车门8之间的对准状态。如此，就可以消除本发明在运作状态时第一车门4被意外打开的可能性。第四车门9被设计成为可以对准第二车门5，于是本发明的使用者可以经由球状骨架外壳7进出球状舱2。只有本发明处于静止状态时，才能够发生第四车门9及第二车门5之间的对准状态。如此，就可以消除本发明在运作状态时第二车门5被意外打开的可能性。较为优选的是：球状骨架外壳7是由空心的管状体所构成，如此电力管线、气压管线、及其他需要的零件就能够穿设其内。

请参照图3及图4。左部101是设计来做为一个构造的底盘，以安装左前驱动系统12及左后驱动系统14。右部102也是是设计来做为一个构造的底盘，以安装右前驱动系统13及右后驱动系统15。左部101及右部102连接于球状骨架外壳7的外部，并且隔着球状骨架外壳7在直径的方向彼此相对。较为优选的是：左部101及右部102被制造成延长的长方形的形状，而让左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15可操作地安装于本发明。

请参照图7及图8。本发明更包含：一个控制接口30，其做一个图形用户接口。藉由控制接口30，本发明的使用者可以输入所有的操作指令。控制接口30是安装于球状舱2之内，并且靠近至少一个座位3，而让使用者可方便地操作。控制接口30电力性地连接于至少一个电池29，并且电子性地连接于车厢控制单元27，藉此让本发明的操作指令可以充分地被执行。一旦操作指令经由控制接口30被输入，操作指令就会被电子性地送到车厢控制单元27，并且在车厢控制单元27被执行。例如，当经由控制接口30选择道路轮20进行运作时，车厢控制单元27会致动道路轮20，并且解除轨道轮21的运作状态，于是本发明就可以在一般的道路上运作；当经由控制接口30选择轨道轮21进行运作时，车厢控制单元27会致动轨道轮21，并且解除道路轮20的运作状态，于是本发明就可以在一般的铁路或其他的轨道上运作。

车厢控制单元27的功用类似车辆的电子控制单元。于是车厢控制单元27就可以控制及致动发本明的车辆电机系统。如图7及图8所示，至少一个电池29电力性地连接于车厢控制单元27，以提供电力给车厢控制单元27。

请参照图7及图8。本发明更包含：一个充电埠28。充电埠28电力性地连接于至少一个电池29，于是外部充电器或者充电站就可以给至少一个电池29充电。充电端口28并且电子性地连接于车厢控制单元27，如此就可以避免至少一个电池29被过度充电。例如，当外部充电器或者充电站已经给至少一个电池29充份充电，车厢控制单元27就会侦测到至少一个电池29已经充份充电，并且停止充电程序，以避免至少一个电池29被过度充电。

本发明更包含：一个三轴稳定单元26，其功能是做为一个姿态控制器。藉由三轴稳定单元26，当车架6自旋而且绕着车厢1旋转时，车厢1会固定地保持在想要的方位，而不会旋转。较为优选的是：本发明使用推进系统推进器做为三轴稳定单元26，以维持车厢1的固定位置。请参照图5、图7、及图8。三轴稳定单元26是安装于球状舱2。三轴稳定单元26电力性地连接于至少一个电池29，并且电子性地连接于车厢控制单元27。当本发明在运作时，车厢控制单元27会连续侦测车厢1相对于车架6的方位，而且三轴稳定单元26连续运作来维持车厢1的固定位置。例如，当本发明在第二运作模式时，车架6自旋而且绕着车厢1旋转以配合轨道的组态，车厢1被保持在一个固定的方位而不会有任何旋转。

在第一运作模式及第二运作模式，左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的马达16是做为本发明的主要驱动系统。请参照图7及图8。左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的马达16电力性地连接于至少一个电池29，于是马达16就将电能转换成旋转的动能。更且，左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的马达16电子性地连接于车厢控制单元27，于是车厢控制单元27，根据用户输入的指令及三轴稳定单元26，选择性地操作左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15。例如，至少一个电池29连续的供应电能给左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的马达16，而车厢控制单元27控制马达16的旋转方向。

请参照图9到图12。左前驱动系统12及左后驱动系统14的驱动轴19可旋转地安装于左部101。右前驱动系统13及右后驱动系统15的驱动轴19可旋转地安装于右部102。由于道路轮20做为本发明最外层的轮子，道路轮20及马达16隔着驱动轴19彼此相对。道路轮20同心地安装于驱动轴19，所以驱动轴19旋转的能量能够传递到道路轮20。马达16是操作性地连接于驱动轴19。马达16旋转驱动轴19，而将电能转换成为旋转的动能。轨道轮21同心地安装于驱动轴19，并且位于马达16及道路轮20之间，轨道轮21在本发明是做为居中的轮子。轨道轮21的整体直径是小于道路轮20的整体直径，所以在本发明第一运作模式及第二运作模式可以彼此独立运作而不会互相干扰。例如，当本发明在第一运作模式时，道路轮20可旋转地接触传统道路的路面，而轨道轮21则不会与传统的道路接触；当本发明在第二运作模式时，轨道轮21与传统的铁路接触，或者悬挂于一对高架轨道，而道路轮20则在传统的轨道或者高架轨道之外。再者，左前驱动系统12及左后驱动系统14的马达16是安装于左部101的内侧，以保护马达16免于外部物体的伤害。右前驱动系统13及右后驱动系统15的马达16是安装于右部102的内侧，以保护马达16免于外部物体的伤害。左前驱动系统12及左后驱动系统14的道路轮20及轨道轮21是位于左部101的外侧。右前驱动系统13及右后驱动系统15的道路轮20及轨道轮21是位于右部102的外侧。由于道路轮20及轨道轮21都在外侧，本发明可以轻易地从第一运作模式转换到第二运作模式，反之亦然。

请参照图9到图12。马达16更包含：一个静子17、及一个转子18。更详言之，左前驱动系统12及左后驱动系统14的静子17安装于左部101，以将左前驱动系统12及左后驱动系统14固定于本发明，并且让左前驱动系统12及左后驱动系统14的转子18将电能转换为旋转的动能。更详言之，左前驱动系统12的转子18，扭力性地连接于左前驱动系统12的驱动轴19；左后驱动系统14的转子18，扭力性地连接于左后驱动系统14的驱动轴19。于是，左部101驱动轴的旋转能量就可以选择性地传递到道路轮20或轨道轮21。右前驱动系统13及右后驱动系统15的静子17安装于右部102，以将右前驱动系统13及右后驱动系统15固定于本发明，并且让右前驱动系统13及右后驱动系统15的转子18将电能转换为旋转的动能。更详言之，右前驱动系统13的转子18，扭力性地连接于右前驱动系统13的驱动轴19；右后驱动系统15的转子18，扭力性地连接于右后驱动系统15的驱动轴19。于是，右部102驱动轴的旋转能量就可以选择性地传递到道路轮20或轨道轮21。本发明可以利用任何类型的工业标准扭力转换机构，经由传动轴19，分别将马达16的旋转动传递到道路轮20或轨道轮21，例如：一个直驱系统、一个齿轮驱动系统、一个链条驱动系统、一个皮带驱动系统、或其他任何形式的扭力传递系统。

在本发明的第一运作模式，至少一个电池29提供动力给左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的马达16。于是，左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的道路轮20就可以驱动本发明在一般的道路上行驶，就像电动汽车一样。控制接口30用来输入指令，而车厢控制单元27控制所有的汽车电气系统。较为优选的是：当在一般道路行驶，本发明是一辆自动驾驶电动车，并且更包含多种实现汽车自动驾驶的相关部件，例如：雷达、相机、光达、声纳、全球定位系统、及其他必要的传感器及模块。

在本发明的第一运作模式，至少一个电池29提供动力给左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的马达16。于是，左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的道路轮20就可以吊挂并且驱动本发明在一对高架轨道上行驶，就像电动汽车一样。控制接口30用来输入指令，而车厢控制单元27控制所有的汽车电气系统。较为优选的是：当在一般道路行驶，本发明是一辆自动驾驶电动车，并且更包含多种实现汽车自动驾驶的相关部件，例如：雷达、相机、光达、声纳、全球定位系统、及其他必要的传感器及模块。

在本发明的第二运作模式，一个外部的电力管道做为一个主要电源，及至少一个电池29做为一个次要电源，供动力给左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的马达16。于是，左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的轨道轮21就可以驱动本发明在一般的铁路上行驶，就像电动车厢一样。控制接口30用来输入指令，而车厢控制单元27控制所有的汽车电气系统。较为优选的是：当在一般铁路行驶，本发明是一辆自动驾驶电动车，并且更包含多种实现汽车自动驾驶的相关部件，例如：雷达、相机、光达、声纳、全球定位系统、及其他必要的传感器及模块。

在本发明的第二运作模式，一个外部的电力管道做为一个主要电源，及至少一个电池29做为一个次要电源，供动力给左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的马达16。于是，左前驱动系统12、右前驱动系统13、左后驱动系统14、及右后驱动系统15的轨道轮21就可以吊挂并且驱动本发明在一对高架的轨道上行驶，就像电动车厢一样。控制接口30用来输入指令，而车厢控制单元27控制所有的汽车电气系统。较为优选的是：当在一般铁路行驶，本发明是一辆自动驾驶电动车，并且更包含多种实现汽车自动驾驶的相关部件，例如：雷达、相机、光达、声纳、全球定位系统、及其他必要的传感器及模块。

更且，本发明还可装备多种汽车配件及安全系统，例如：冷气/热气系统、娱乐系统、照明系统、再生煞车系统、牵引力控制系统、排气系统、转向系统、悬吊系统、及其他汽车工业中已知而且需要的相关系统。

本发明已经以实施例说明于上。然而需要了解的是：在不背离本发明之精神或申请范围的情况下，对该些实施例所为之修改或变化仍包含于本发明之范围内。

Claims (12)

1.一种可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其包含：

一个车厢；

一个车架；

一个左前驱动系统；

一个右前驱动系统；

一个左后驱动系统；

一个右后驱动系统；

一个车厢控制单元；及

至少一个电池，

该车架更包含：一个球状骨架外壳、及一个基座；

该左前驱动系统、该右前驱动系统、该左后驱动系统及该右后驱动系统之中的每一个更包含：一个马达、一个驱动轴、一个道路轮、及一个轨道轮；

该车厢的一个球状舱直立地被安装在该球状骨架外壳之中，并且不管该球状骨架外壳的方位如何，该球状舱总是保持在直立的姿态；

该左前驱动系统及该左后驱动系统安装在该基座的一个左部；

该右前驱动系统及该右后驱动系统安装在该基座的一个右部；

该道路轮及该轨道轮轴接于该驱动轴；

该马达则经由该至少一个电池及该车厢控制单元，可操作地连接于该驱动轴。

2.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其中该车厢更包含：至少一个座位、一个第一车门、及一个第二车门；

该至少一个座位安装于该球状舱之内；

该第一车门及该第二车门可以密封地结合于该球状舱；

该第一车门及该第二车门隔着该球状舱在直径方向彼此相对。

3.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其中

该车架更包含：一个第三车门、及一个第四车门；

该球状骨架外壳包围球状舱；

该第三车门及该第四车门可以密封地结合于该球状骨架外壳；

该第三车门及该第四车门隔着该球状骨架外壳在直径方向彼此相对。

4.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其中

该左部及该右部连接于该球状骨架外壳的外部；

该左部及该右部隔着该球状骨架外壳在直径的方向彼此相对。

5.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其中

该左前驱动系统、该右前驱动系统、该左后驱动系统、及该右后驱动系统的该马达电力性地连接于该至少一个电池；

该左前驱动系统、该右前驱动系统、该左后驱动系统、及该右后驱动系统的该马达电子性地连接于该车厢控制单元。

6.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其中

该左前驱动系统及该左后驱动系统的该驱动轴可旋转地安装于该左部；

该右前驱动系统及该右后驱动系统的该驱动轴可旋转地安装于该右部；

该道路轮及该马达隔着该驱动轴彼此相对；

该道路轮同心地安装于该驱动轴；

该马达操作性地连接于该驱动轴；

该轨道轮同心地安装于该驱动轴；

该轨道轮位于该马达及该道路轮之间；

该左前驱动系统及该左后驱动系统的该马达是安装于该左部的内侧；

该左前驱动系统及该左后驱动系统的该道路轮及该轨道轮是位于该左部的外侧；

该右前驱动系统及该右后驱动系统的该马达是安装于该右部的内侧；

该右前驱动系统及该右后驱动系统的该道路轮及该轨道轮是位于该右部的外侧。

7.如权利要求6所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其中

该马达更包含：一个静子、及一个转子；

该左前驱动系统及该左后驱动系统的该静子安装于该左部；

该右前驱动系统及该右后驱动系统的该静子安装于该右部；

该左前驱动系统的转该子，扭力性地连接于该左前驱动系统的该驱动轴；

该左后驱动系统的该转子，扭力性地连接于该左后驱动系统的该驱动轴；

该右前驱动系统的该转子，扭力性地连接于该右前驱动系统的该驱动轴；

该右后驱动系统的该转子，扭力性地连接于该右后驱动系统的该驱动轴。

8.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其中一个外部的电力管道提供动力给左前驱动系统、右前驱动系统、左后驱动系统、及右后驱动系统的马达。

9.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其更包含：

一个三轴稳定单元，其中

该三轴稳定单元是安装于该球状舱；

该三轴稳定单元电力性地连接于该至少一个电池；

该三轴稳定单元电子性地连接于该车厢控制单元。

10.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其更包含：

一个控制接口，其中

该控制接口安装于该球状舱之内；

该控制接口电力性地连接于该至少一个电池；

该控制接口电子性地连接于该车厢控制单元。

11.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其更包含：

一个充电埠，其中

该充电埠电力性地连接于该至少一个电池；

该充电端口电子性地连接于该车厢控制单元。

12.如权利要求1所述的可以运作于导轨及无导轨道路的双模车辆，其中该至少一个电池电性地连接于该车厢控制单元。

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