CN206719420U - 一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，由于采用环形的轨道轮滚动支撑车架，轨道轮的内周面与车架之间通过从动轮连接，通过驱动机构带动驱动轮旋转即可带动车架相对轨道轮旋转一定角度而使车架的重心偏移一定角度，从而使轨道轮沿地面滚动，在轨道轮沿地面滚动时，车架平移但不旋转。车架与环形轨道滚动连接，司乘人员类似悬挂在环形轨道内。这种结构和支撑方式，不仅可以优化空间结构，在同等情况下获得更大司乘空间，此外，在发生碰撞时，车架相对轨道轮旋转而起到缓冲作用，能够降低对司乘人员的伤害几率，提高安全性。

Description

一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台

技术领域

本实用新型涉及的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，是一种轻型载人交通运输工具，可以用作传统动力车辆平台，也可用于纯电动汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等新能源车辆平台和球形机器人平台等广泛领域。

背景技术

目前，我们广泛使用的小型载人交通工具主要有自行车、电瓶车、摩托车和小轿车等。其中，自行车结构灵巧，节能环保，已成为最普通的短途交通工具。但是，自行车由两轮支撑，通过惯性和离心力保持动平衡，易摔倒；由人力驱动，没有封闭的司乘空间，安全性、舒适性差，不宜用作远距离交通使用。电瓶车、摩托车虽然采用了机动驱动，但和自行车一样，安全性、舒适性差。传统的小轿车由四轮支撑，为保持平稳，设置了沉重的底盘悬挂系统和复杂的传动转向机构，致使空车重量远远大于有效载荷，经济性、节能性、环保性差。

当今，全球能源和环境面临巨大挑战，新能源已经成为汽车发展趋势。油电混合、插电式混合动力汽车，比传统汽车多了一套电力驱动装置，在同等情况下，空车重量比传统汽车更大，并不能真正起到节能效果，只能是一种过渡产品。目前，包括纯电动汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车在内的新能源汽车，其发展面临着诸多技术瓶颈，关键的问题是如何在电池容量有限的情况下，既能降低空车重量，提高续航力，又要不影响车辆的安全性和舒适性。

为突破此技术瓶颈，人们加大了对球形车辆平台的可行性研究。现有的球形汽车方案很多，但都存在结构复杂、工程实现较难，不适应道路交通环境、实用性差等问题，目前市面上出现的球形车、独轮车、自平衡车等新型车辆，还只能在公园、广场、人行道等特殊场所使用，娱乐性大于实用性，还没有一款既能载人又能适应各种道路交通环境的成熟产品。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，既安全舒适又结构轻巧。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，包括：轨道轮，呈圆环形，轨道轮的外周面滚动支承在路面上，轨道轮上设有环形轨道；车架，设于轨道轮的内圈内侧，车架上安装有至少一个驱动轮和多个从动轮，所述驱动轮和从动轮均滚动支承在环形轨道上；所述驱动轮由驱动机构驱动而沿环形轨道滚动；载重体，安装在车架上，其重力的合心在轨道轮轴线下方；转向机构，安装在车架上。

优选地，所述驱动机构由人力驱动或电动驱动。

优选地，所述载重体包括座椅和动力装置等设施设备。

优选地，所述车架的两侧安装有侧轮，侧轮滚动支承在路面上。

进一步地，所述转向机构包括板簧、方向盘、绕线轮、钢丝绳和设于板簧两端的滑轮转角器，所述板簧通过中间轴安装在车架上，所述侧轮安装在所述板簧两端，所述方向盘安装在车架上，所述绕线轮连接在方向盘下端，所述钢丝绳缠绕在绕线轮上，钢丝绳两端分别绕过板簧两端的滑轮转角器后固定在所述车架的顶部。

优选地，所述轨道轮呈腰鼓形，所述载重体通过设于其底部的滚轮安装在车架上，所述滚轮能够沿车架左右滚动，所述转向机构与滚轮传动连接。

进一步地，所述车架上设有车门，车门位于环形轨道两侧。

进一步地，所述车架上设有探头和探头支架，探头支架伸出环形轨道外，探头安装在探头支架上。

优选地，所述车架两侧各安装有一个轨道轮，轨道轮通过轮毂轴承安装在车架两侧的轴颈上，所述转向机构通过控制左右两侧轨道轮的转速、转向控制车辆行驶方向。

本实用新型的有益效果是：1、采用环形的轨道轮滚动支撑车架，轨道轮的内周面与车架之间通过从动轮连接，通过驱动机构带动驱动轮旋转即可带动车架相对轨道轮旋转一定角度而使车架的重心偏移一定角度，从而使轨道轮沿地面滚动，在轨道轮沿地面滚动时，车架平移但不旋转。平移的车架为司乘人员和各种设备的搭载提供可靠平台，提高了对道路交通环境的适应能力，可广泛用于纯电动汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等新能源车辆平台和球形机器人平台等多种领域。2、车架与环形轨道滚动连接，司乘人员类似悬挂在环形轨道内。这种结构和支撑方式，不仅可以优化空间结构，在同等情况下获得更大司乘空间，此外，在发生碰撞时，车架相对轨道轮旋转而起到缓冲作用，能够降低对司乘人员的伤害几率，提高安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第一实施例的轴视图。

图2是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第一实施例的前视图。

图3是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第一实施例的侧视图。

图4是本实用新型的环形轨道与从动轮的一种连接方式示意图。

图5是本实用新型的一种悬架结构示意图。

图6是本实用新型的一种履带式侧轮结构示意图。

图7是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的驱动原理图。

图8是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第一实施例的转向原理图。

图9是本实用新型一种轨道轮式结构的汽车平台的第一实施例的另一种转向原理示意图。

图10是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第二实施例的轴视图。

图11是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第二实施例的前视图。

图12是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第二实施例的侧视图。

图13是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第三实施例的轴视图。

图14是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第三实施例的前视图。

图15是本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第三实施例的侧视图。

附图标记如下：

1 轨道轮 31 滚轮

11 环形轨道 41 驱动轮

12 从动轮 42 牙盘

13 从动轮支架 43 飞轮

14 轮辋 44 链条

15 轮幅 5 悬架

16 轮毂轴承 51 直线轴承

17 钢圈 52 弹簧座

18 耐磨层 53 弹簧

2 车架 54 中间轴

21 外壳 55 直线轴承座板

22 垂直导向杆 56 板簧

23 车门 57 侧轮

24 弧形导轨 58 履带轮

25 探头支架 59 履带

26 探头 61 滑轮转角器

27 轴颈 62 钢丝绳

28 推杆 63 方向盘

3 载重体 64 绕线轮

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以下提供三种实施例对本实用新型一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台作以举例性说明。

第一实施例：

图1至图9所示为实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第一实施例的有关结构示意图。

如图1、图2和图3所示，本实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，包括：

轨道轮1，呈圆环形，轨道轮1的外周面滚动支承在路面上，轨道轮1上设有环形轨道11；

车架2，设于轨道轮1的内圈内侧，车架2上安装有至少一个驱动轮41和多个从动轮12，所述驱动轮41和从动轮12均滚动支承在环形轨道11上；所述驱动轮41由驱动机构驱动而沿环形轨道11滚动；

载重体3，安装在车架3上，其重力的合心在轨道轮1轴线下方；

转向机构，安装在车架上。

在本实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的技术方案中，由于采用环形的轨道轮1滚动支撑车架2，轨道轮1的内周面与车架之间通过从动轮12连接，通过驱动机构带动驱动轮41旋转即可带动车架2相对轨道轮1旋转一定角度而使车架2的重心偏移一定角度，从而使轨道轮1沿地面滚动，在轨道轮1沿地面滚动时，车架2平移但不旋转。平移的车架2为司乘人员和各种设备的搭载提供可靠平台，提高了对道路交通环境的适应能力，可广泛用于纯电动汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等新能源车辆平台和球形机器人平台等多种领域。车架2与环形轨道11滚动连接，司乘人员类似悬挂在环形轨道11内。这种结构和支撑方式，不仅可以优化空间结构，在同等情况下获得更大司乘空间，此外，在发生碰撞时，车架2相对轨道轮1旋转而起到缓冲作用，能够降低对司乘人员的伤害几率，提高安全性。

在本实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的技术方案中，可以有一个驱动轮41，也可以有多个同步转动的驱动轮41，驱动轮41由驱动机构驱动而能够沿轨道轮1的内周面上的环形轨道11滚动，驱动机构可以由人力驱动或电动驱动等多种驱动方式驱动。从动轮12在环形轨道11内壁上滚动，两者紧密接触，不能有轴向或径向位移，图4所示为一种从动轮与环形轨道的配套设计，其中，从动轮12为U型槽轨道轮，环形轨道11由钢圈17和耐磨层18两部分构成。此外，从动轮12还可以设计成H型槽轨道轮、V型槽轨道轮等形式。车架2，安装在从动轮支架13上，位于轨道轮1内，与轨道轮1之间通过从动轮12滚动连接。车架2具有外壳21，外壳21内为司乘人员的司乘空间，本例所举的车架，其轮廓线左视为圆形，前视和俯视匀为椭圆形，根据需要还可以设计成标准的球形或其它类似形状。载重体3可以包括座椅和动力装置等设施设备，载重体3通过悬架5安装在车架2上。为了使本实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台运动平稳，优选地，所述车架2的两侧安装有侧轮57，侧轮57滚动支承在路面上。作为一种优选的方式，悬架装置如图5所示。悬架5通过直线轴承座板55两端的直线轴承51，安装在车架2上的垂直导向杆22上。悬架5中间设有弹簧座52，通过弹簧53支承在车架2底部，弹簧座52上设有中间轴54，板簧56通过中间轴54安装在弹簧座52内，侧轮57安装在板簧56两端，滚动支承在路面上，支承点与环形轨道11和路面的支承点在同一条直线上。为防止急加速或急刹车时车身发生倾斜，侧轮57可设计成组合轮。图6所示是一种履带式的侧轮结构示意图，履带轮58通过履带59支承在路面上。滑轮转角器61安装在侧轮57上，方向盘63安装在车架2上。钢丝绳62中间绕在方向盘63下端的绕线轮64上，两端穿过滑轮转角器61后固定在车架2顶端。

下面结合图7对本实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的技术方案的驱动原理作以举例性说明。图7所示为一种以电动为主，结合人力辅助的驱动方式示意图。它在车架2底部专门设置了一个带U型轮辋的轮毂电机41，用电池作为电源，通过控制器控制转速、转向和刹车；在其中2个从动轮上加装飞轮43，在车架上安装有可旋转的牙盘42，牙盘42和飞轮43之间用链条44传动。启动时，如图中所示方向转动驱动轮41或牙盘42，带动车身旋转一个角度，整车重心偏离平衡位置，产生一个重力矩作用在环形轨道11上，使环形轨道11转动。连续转动驱动轮41或牙盘42时，环形轨道11沿路面连续滚动，车身朝环形轨道11滚动方向平移。当车辆静止或匀速行驶时，车身在重力的作用下回复到原来的平衡位置。

下面结合图8、图9对本实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的技术方案的转向原理作以举例性说明。如图8所示，在本实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第一实施例中，所述转向机构可以包括板簧56、方向盘63、绕线轮64、钢丝绳62和设于板簧56两端的滑轮转角器61，所述板簧56通过中间轴54安装在车架2上，所述侧轮57安装在所述板簧56两端，所述方向盘63安装在车架2上，所述绕线轮64连接在方向盘63下端，所述钢丝绳62缠绕在绕线轮64上，钢丝绳62两端分别绕过板簧56两端的滑轮转角器61后固定在所述车架2的顶部。转动方向盘63，调节左右两侧钢丝绳62长度，可调节环形导轨11与路面的夹角。当环形导轨11与路面垂直时，环形导轨11将沿直线滚动；当环形导轨11向路面一侧倾斜时，环形导轨11将沿图中箭头所示弧线方向滚动，从而实现转向。图8所示是一种通过方向盘和钢丝绳传动的转向传动示意图，此外，还可以用伺服电机驱动滑轮转角器61转动，取代方向盘实现转向自动控制。本实施例另一种转向原理如图9所示，侧轮57通过板簧56安装在车架2上，车架2上设有弧形导轨24，载重体3通过底部滚轮31安装在弧形导轨24上，可沿弧形导轨24左右移动。当载重体3重心在正中间时，环形导轨11与路面垂直，环形导轨11将沿直线滚动；当载重体3重心向一侧移动时，环形导轨11向路面一侧倾斜时，环形导轨11将沿弧线方向滚动，从而实现转向。

第二实施例：

图10至图12所示为实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第二实施例的有关结构示意图。

如图10至图12所示，与上述本实用新型的第一实施例不同的是，在本实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第二实施例中，所述轨道轮呈腰鼓形，所述载重体通过设于其底部的滚轮安装在车架上，所述滚轮能够沿车架左右滚动，所述转向机构与滚轮传动连接。当载重体3重心在正中间时，环形导轨11与路面垂直，环形导轨11将沿直线滚动；当载重体3重心向一侧移动时，环形导轨11向路面一侧倾斜时，环形导轨11将沿弧线方向滚动，从而实现转向。

从动轮支架13安装在环形轨道11上，位于环形轨道11两侧，车架2位于环形轨道11内，车架下方中间位置通过驱动轮41支承在环形轨道11上，两侧通过从动轮12支承在环形轨道11上。载重体3通过底部滚轮31安装在车架2上，可以在车架2上向左右两端滑动。车架2上设有车门23，车门23位于环形轨道11左右两侧，位置相当于腰形鼓鼓面的位置。本实施例中，环形轨道11较宽，且位于车辆正前方向，驾驶人员视线受限。为此，在车架上方设置了探头26和探头支架25，通过探头26将路面情况传到车内。探头26通过探头支架25安装在车架2上。

如图12所示，当驱动轮41转运时，会带动车身旋转一个角度，整车重心偏离平衡位置，产生一个重力矩作用在环形轨道11上，使环形轨道转动。连续转动驱动轮，环形轨道11沿路面连续滚动，车身向环形轨道11滚动方向平移。控制驱动轮41的转速、转向，即可控制车速和正、倒车。它的转向是通过左右移动载重体3，改变车身重心位置，调节环形轨道11的轴线与路面的夹角来实现的。当环形轨道11的轴线与路面平行时，它向正前方滚动；当环形轨道11的轴线向一侧倾斜时，它沿弧线滚动。如同第一实施例，转动方向盘63，通过转向传动装置，即可左右调节载重体3的位置，这里不再赘述。同理，也可以用伺服电机驱动滑轮转角器旋转，取代方向盘实现转向自动控制。

第三实施例：

图13至图15所示为实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台的第三实施例的有关结构示意图。

如图13至图15所示，与上述本实用新型的第一实施例不同的是，在本实施例中，所述车架2两侧各安装有一个轨道轮1，轨道轮1通过轮毂轴承16安装在车架2两侧的轴颈27上，所述转向机构通过控制左右两侧轨道轮1的转速、转向控制车辆行驶方向。在本实施例中，每个轨道轮1的内周面上均设有环形轨道11，轨道轮1的外周面滚动支承在路面上；从动轮12为U型槽轨道轮，安装在从动轮支架13上；从动轮支架13为轮式结构，包括轮辋14、轮幅15、轮毂轴承16。轨道轮1通过车架2上的轴颈27安装在车架2左、右两侧。车架2上半部分设有可旋转开启的车门及车窗。载重体3安装在车架壳体内，其重力的合心在轨道轮1的轴线的下方。车架上设有推杆28，推杆28两端伸进轨道轮1内。本方案采取带U型轮辋的轮毂电机替代底部从动轮作为驱动轮41，用蓄电池供电。通过控制器控制轮毂电机转速、转向。驱动轮41转动时，轮幅15带动推杆28旋转一个角度，推动车架2以及载重体3旋转一个角度，产生一个重力矩，作用在环形轨道11上，使环形轨道在路面上滚动。通过差速实现转向。调节左、右两侧驱动轮41的转速、转向，当左、右驱动轮41转速、转向相同时，它沿直线行驶；当一侧转速较快时，它向转速较慢的一侧转向。调节两侧驱动轮41转速差，可控制转弯半径。当两侧驱动轮41转向相反时，它近似于在原地旋转。

基于上述实施例的技术方案，本实用新型的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台能够为司乘人员和各种设备的搭载提供可靠平台，提高了对道路交通环境的适应能力，可广泛用于纯电动汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车等新能源车辆平台和球形机器人平台等多种领域；可以优化空间结构，在同等情况下获得更大司乘空间，此外，在发生碰撞时，车架相对轨道轮旋转而起到缓冲作用，能够降低对司乘人员的伤害几率，提高安全性。

以上仅就本实用新型较佳的实例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不局限于以上实例，其具体结构允许有变化，本领域技术人员可以根据本实用新型做出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均应属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。

Claims (9)

1.一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，其特征是，包括：

轨道轮，呈圆环形，轨道轮的外周面滚动支承在路面上，轨道轮上设有环形轨道；

车架，设于轨道轮的内圈内侧，车架上安装有至少一个驱动轮和多个从动轮，所述驱动轮和从动轮均滚动支承在环形轨道上；所述驱动轮由驱动机构驱动而沿环形轨道滚动；

载重体，安装在车架上，其重力的合心在轨道轮轴线下方；

转向机构，安装在车架上。

2.根据权利要求1所述的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，其特征是，所述驱动机构由人力驱动或电动驱动。

3.根据权利要求1所述的基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，其特征是，所述载重体包括座椅和动力装置。

4.根据权利要求1所述的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，其特征是，所述车架的两侧安装有侧轮，侧轮滚动支承在路面上。

5.根据权利要求4所述的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，其特征是，所述转向机构包括板簧、方向盘、绕线轮、钢丝绳和设于板簧两端的滑轮转角器，所述板簧通过中间轴安装在车架上，所述侧轮安装在所述板簧两端，所述方向盘安装在车架上，所述绕线轮连接在方向盘下端，所述钢丝绳缠绕在绕线轮上，钢丝绳两端分别绕过板簧两端的滑轮转角器后固定在所述车架的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，其特征是，所述轨道轮呈腰鼓形，所述载重体通过设于其底部的滚轮安装在车架上，所述滚轮能够沿车架左右滚动，所述转向机构与滚轮传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，其特征是，所述车架上设有车门，车门位于环形轨道两侧。

8.根据权利要求6所述的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，其特征是，所述车架上设有探头和探头支架，探头支架伸出环形轨道外，探头安装在探头支架上。

9.根据权利要求1所述的一种基于环形的轨道轮式结构的车辆平台，其特征是，所述车架两侧各安装有一个轨道轮，轨道轮通过轮毂轴承安装在车架两侧的轴颈上，所述转向机构通过控制左右两侧轨道轮的转速、转向控制车辆行驶方向。