CN201511960U - 自动变向轮及单圆弧双平行轨道 - Google Patents

Abstract

一种能够承载物体移动的装置，尤其是能实现承载物体移动过程中的自动变向。它是由一个或多个有两个凹槽的同轴一体轮、单行弧线形轨道、双行平行直线形轨道、矩形或弧形物体承载架组合，有两个凹槽的同轴一体轮其两个凹槽同时落实在平行的轨道上时，作直线运动；一边轮子的凹槽落实在单行弧形轨道上，一边轮子的外缘落实在基础平面上时，作弧线运动。

Description

自动变向轮及单圆弧双平行轨道

所属技术领域

本实用新型涉及一种承载物体移动的装置，尤其是能实现承载物体移动过程中的自动变向。

背景技术

目前，公知的承载物体移动的轮子在只受到一种方向保持不变的力或合力的作用下(瞬间的作用力与之同)，只能在水平面上作直线运动，限制了轮子的使用范围及承载物体的造型设计，要改变轮子的运动方向需增加力的作用，如无轨机动车，其变向是通过外力改变前轮或后轮的运动方向来实现整体的运动方向的改变；有轨机动车主要是依靠轨道摩擦力控制方向。依靠外力来改变运动方向，需要智能控制，不符合越简单越高效的原则，耗费的资源大。依靠轨道控制方向，其摩擦力使得机器驱动力额外做功。另外，受只作直线运动限制，目前公知的推拉门窗结构造型均为直线型，不能设计成美观的圆弧形。

为了克服现有轮子不能自动变向的不足，满足多种造型设计的需要，本实用新型提供一种自动变向轮及单圆弧双平行轨道，该自动变向轮及单圆弧双平行轨道不但能承载物体作直线运动，而且不需智能，不需驱动力外的作用力仍可改变运动方向作弧线运动，其所受的阻力与同等条件下的直线运动所受滚动摩擦力相当。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：设置宽度不变的双行平行直线形轨道和单行弧线形轨道，当只需要作直线运动时，左右轨道保持同样高度；需要作弧线运动时，轨道设置为单行弧线形，根据左转或右转，设置无右轨或无左轨的单行弧线形轨道；设置一个分左右的整体的同轴轮，其特点是，两轮均有梯形凹槽，凹槽与轨道吻合，两轮转速相同。当需作直线运动时，使轮在左右等高的双行轨道上运动实现。当需向左转，设为左向弧线运动，此情况下左轮仍在轨道上运动，右轮因无轨可循，轮外缘着地在基础平面上运动，轨道高度与凹槽所在圆的半径之和等于轮子外缘半径，使承载物体保持水平。由于两轮同轴，旋转的圈数相同，但右轮靠轮外缘旋转经过的距离比左轮靠凹槽落实在轨道上滚动经过的距离大，整体运动呈弧线形。为了避免左轮内侧的轮外缘落实在基础平面上，需将左轮内侧投影经过的区域降低，形成一个弧形凹陷带。所依据的原理是：当一个圆柱体侧面在一个平面上运动时，其轨迹是直线；当一个圆台侧面在一个平面上在运动时，其轨迹是圆弧形；凹槽与轮外缘恰好形成一个圆台。当需向右转时与之同理。

本实用新型的有益效果是，利用该装置既可以承载物体作直线运动，也可以自动作变向运动，且作变向运动时所受阻力与同等条件下的直线运动所受滚动摩擦力相当；由作自动变向运动可带来新的造型设计。

附图说明

图1是本实用新型的运作原理俯视图。小图为自动变向轮载物纵剖面图。

图2小图是自动变向轮在弧形轨道上运动的纵剖面图，大图为其几何图形。

图3是承载物体在弧形轨道上移动的俯视图。

图4是仅有圆弧轨道时承载物体移动的俯视图。

具体实施方式

在图1所示实施例中，自动变向轮(1)作直线运动时，两轮凹槽落实在平行轨道(2)上，但进入弧线轨道(3)时，如图1中向左转，此时左边轮的凹槽落实在弧形轨道(3)上运动，右轮在基础平面(浅色区域)上运动，浅色区域是轮外缘经过的区域(4)。持续前进再次进入平行轨道(2)，两轮凹槽又落实到轨道上，当需右转时，右轮进入弧形轨道(3)，左轮在基础平面(浅色区域)轮外缘经过的区域(4)上运动，如此实现左右自由变向。

图2所示实施例中，小图为一边轮在轨道上运动，一边轮在基础平面上运动的情形，其原理根据一个圆台侧面在一个平面上运动时，其轨迹是圆弧形。以大图所示几何图来分析轨高h、轨宽/轮距L、轮子作圆弧运动时所在圆的半径R₀、轮子的半径R、凹槽半径(以凹槽为圆周，以轮轴中心为圆心的圆的半径)r之间的关系，并对所依据的原理作进一步说明。从几何图可知，

h＝R-r

$\frac{R}{r}=\frac{R_0}{R_0-L},$ 则 $r=\frac{R_0-L}{R_0}R.$

通常弯道或轨道基础平面是确定的，圆弧轨道半径R₀′可定，轨宽/轮距L可根据承载物体特性确定，即R₀确定，轮子的半径R自定，因此凹槽半径r可求，轨高h可求。

因两轮同轴，转速相同，设轮子旋转n周，轮外缘经过的距离为2πnR，凹槽在轨道上经过的距离为2πnr，R大于r，所以轮外缘经过的距离大于凹槽经过的距离，轮距保持不变，则轮外缘经过的轨迹与凹槽经过的轨迹只能是两个同心圆。

凹陷带(3)确保左边轮子的凹槽落实在轨道上，而不是左边轮子的外缘落实在基础平面。

图3所示实施例中，承载物体(3)两端分别落在两个自动变向轮上在弧形轨道上移动，为解决前后轮在弯道上移动时不平行，如果矩形物体承载架(3)与自动变向轮(1)之间固定，会影响到轮子不能较好地落实到轨道上的问题，在前轮或后轮与承载物体结合部安装一个水平转动装置(4)。

图4所示实施例中，是承载物体只需做圆周运动，轨道为圆弧形的情形，此时外侧轮子进一步简化，无需凹槽，直接在基础平面(4)上运动，内轮凹槽落实在轨道上，承载物体由两个以上(最好是三个)自动变向轮托起，承载物体落实在一个根据轨道弯度制作的弧线物体承载架(3)。

Claims (4)

1.一种自动变向轮及单圆弧双平行轨道，由一个或多个有两个凹槽的同轴一体轮、单行弧线形轨道、双行平行直线形轨道、矩形或弧形物体承载架组合，其特征是两个有凹槽的同轴一体轮其两个凹槽同时落实在平行的轨道上，作直线运动；一边轮子的凹槽落实在单行弧形轨道上，一边轮子的外缘落实在基础平面上，作弧线运动。

2.根据权利要求1所述的自动变向轮及单圆弧双平行轨道，其特征是轨道为双行平行直线形或单行弧线形，双行平行直线轨道变为单行弧线形轨道时，外侧轨道中断，再变为双行平行直线轨道时，外侧轨道恢复原模型。

3.根据权利要求1所述的自动变向轮及单圆弧双平行轨道，其特征是轨道高与轮子凹槽所在圆的半径之和等于轮子外缘半径。

4.根据权利要求1所述的自动变向轮及单圆弧双平行轨道，其特征是仅有单行轨道时，轮子承载物体作弧形运动，承载物体的支架根据需要设计为与轨道同弯度的弧形。

Images