CN214607486U - 一种气垫汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆工程技术领域，具体来说是一种气垫汽车，包括车辆主体和气垫罩组件，所述气垫罩组件设置于所述车辆主体的下侧，用于为车辆主体提供向上的支撑力，且所述气垫罩组件朝向所述气垫车的前侧设有进气口，用于在气垫车前进时供迎面气流进入所述气垫罩。本实用新型利用行车时迎面气流的冲压作用使气垫腔室内的空气压力升高，产生对车辆主体的托力，从而减轻了整车的重量，使汽车发动机的负荷得以降低，无需设置增压设备或者能降低增压设备的所需功率，有助于有效地减少车辆行驶所需的功耗，尤其适用于电动汽车，可有效增加电动车的续航能力。

Description

一种气垫汽车

技术领域

本实用新型涉及车辆工程技术领域，具体来说是一种交通运输的气垫汽车。

背景技术

汽车是现代使用最广泛的陆上交通工具，它主要以内燃机为动力，在一百多年的使用中已发展到十分成熟的地步，但是人们还在孜孜不倦地发展和完善它的功能和结构，努力提高发动机的效率、变更燃料、采用轻型材料减轻车辆的重量，以达到经济、环保的目的。近年在车辆工程领域，新能源汽车和无人驾驶技术也成为了发展的热点。

对于新能源汽车，电动汽车由于经济且环保的优点，成为了汽车发展的大方向。我国制定了主要发展电动汽车的方向性政策，纯电动汽车的产量已占世界一半以上，处于领先地位，未来更有极大的发展。

但是电动汽车的重大短板是充电后续航里程不能满足用户的需求。原因是受到电池性能的制约，这是全世界汽车行业攻关的技术难题，虽然每年行驶里程有所提高，但至今还没有达到满意的效果。

本申请实用新型人考虑，将气垫技术用于公路行驶的汽车，减轻车辆在行驶中的重量负担，不但实现汽车的节能并起到环保作用，还对于延长电动汽车的续航里程具有特殊意义。

经检索，目前气垫技术在车辆工程的研究现状如下：

我国专利CN201092316Y公开了一种气膜悬浮公交车，利用喷嘴向钢轨喷气，实现公交车在钢轨上的悬浮，并通过前进驱动力前进。但是其需要持续不断地通过喷嘴进行足够压力的高压喷气才能实现车体的悬浮，其所需的功耗较大，且其需要在钢轨上运行，并不能在普通的交通道路上运行。

我国专利申请CN105667619A公开了一种气垫悬浮小车，设有环形气囊，通过环形气囊中的高压空气使得车体悬浮与地面分离。相较于通过高压喷嘴直接向地面喷气的方式，使用气囊实现车体的悬浮更具有可行性。但是，车体在悬浮时的推进动力来源通常为向后设置的螺旋桨叶等结构，在一般的交通道路中其应用恐怕将受到限制。并且，在高速行驶的状态下，气囊的底面必然会由于与地面的摩擦而快速磨损，并导致气囊的失效。

因此，结合现有技术以及目前气垫的实际应用可知，目前在交通道路上，尚未有有效的气垫汽车可供使用，由于交通道路存在凹凸不平和各种障碍的复杂情况以及气垫前进动力的功耗原因，现有技术在一般交通道路上的尝试，基本以失败告终，这就导致了本领域一般技术人员认为气垫只适宜于在轨道交通中应用，或者需要专门铺设特殊的气垫道路供其运行，而并不适宜用于一般的交通道路。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种气垫汽车，实现气垫罩组件在非轨道交通车辆中的应用。

为了实现上述目的，设计一种气垫汽车，包括车辆主体和气垫罩组件，所述气垫罩组件设置于所述车辆主体的下侧，用于为车辆主体提供向上的支撑力，且所述气垫罩组件朝向所述气垫汽车的前侧设有进气口，用于在气垫汽车前进时供迎面气流进入所述气垫罩。

本实用新型还具有如下优选的技术方案：

所述进气口处设有风门，所述风门与风门驱动机构相连，并能在风门驱动机构的驱动下运动，以调节进气口的进风参数。

所述气垫罩组件内还设有传感器，用于检测气垫罩组件内的压力，所述传感器、风门驱动机构与所述气垫汽车的控制机构信号相连，以根据气垫罩组件内的压力调节进气口的进风参数。

所述气垫罩组件还包括增压机构，所述增压机构与所述的气垫罩组件相连通，用于为气垫罩组件提供所需压力。

所述气垫罩组件包括气垫罩壳体和滚轮机构，所述滚轮机构支承所述气垫罩壳体的侧壁下部以使所述气垫罩壳体与道路结合构成对于气垫罩组件内部的密封，所述气垫罩组件可伸缩地设置于所述车辆主体的下侧。

所述滚轮机构沿竖向可伸缩地设置于所述气垫罩壳体内。

所述气垫罩壳体包括左右两侧的侧壁，所述的侧壁的下部由若干段连接段通过柔性材料依次前后连接形成。

所述滚轮机构包括若干滚轮、滚轮轴座、滚轮轴和轴座箍，所述若干段连接段的连接交界处设有所述滚轮轴座，所述滚轮轴座内设有滚轮轴，所述滚轮轴座外侧设有轴座箍，所述滚轮轴上配合有滚轮。

所述气垫罩壳体的底部可拆卸地设有若干段罩口条。

所述车辆主体的下侧设有至少两个所述气垫罩组件，所述至少两个所述气垫罩组件沿所述车辆主体的中轴线对称设置。

实用新型的有益效果

本实用新型同现有技术相比，组合结构简单可行，易于安装与拆卸，其优点在于：本实用新型利用行车时迎面气流的冲压作用使气垫腔室内的空气压力升高，产生对车辆主体的托力，从而减轻了整车的重量，使汽车发动机的负荷得以降低，无需设置增压设备或者能降低增压设备的所需功率，有助于有效地减少车辆行驶所需的功耗，尤其适用于电动汽车，可有效增加电动车的续航能力。

附图说明

图1示例性示出了气垫汽车的结构示意图。

图2示例性示出了气垫罩组件的内部示意图。

图3示出了图2的A-A示意图。

图4示出了图3的B向放大示意图。

图中：1.车辆主体 2.气垫罩组件 3.滚轮 4.路面 5.罩口条 6.罩顶 7.中间罩壁 8.下罩壁 9.滚轮轴 10.滚轮轴座 11.轴座箍 12.下罩壁体 13.连接条14.吊带 15.电动卷筒 16.提升吊带 17.电动机 18.风机 19.进气口 20.风门21.压力传感器 22.压缩弹簧 23.防泄连接件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施方式提供一种气垫汽车，包括车辆主体1和气垫罩组件2，所述气垫罩组件2设置于所述车辆主体1的下侧，用于为车辆主体1提供向上的支撑力，且所述气垫罩组件2朝向所述气垫汽车的前侧设有进气口19，用于在气垫汽车前进时供迎面气流进入所述气垫罩。以下，进一步结合附图对各主要部件进行示例说明。应当理解的是，所述的气垫汽车包括轿车、卡车、挂车或其他在交通道路上行驶的车辆，且本实施方式所提供的气垫汽车的结构尤其适用于新能源汽车。

参见图1所示，本实施方式在车辆主体1的下方安装一个气垫罩组件2，所述的气垫罩组件2包括气垫罩壳体和滚轮机构。在气垫罩组件2的工作状态，滚轮机构和路面4接触，气垫罩壳体的下端面贴近路面4，气垫罩壳体内形成接近封闭的气垫腔室。当气垫罩壳体内的空气压强大于外部气压时，气体会对气垫罩壳体的顶部产生一个托举力，使车辆的重量减轻，从而降低了车辆行驶的牵引负荷。当然，气垫罩组件2还应连接有供电电源和位于驾驶部位的控制电路板等，此为本领域技术人员所应理解之内容，故图中未有示出。

其中，气垫罩壳体为一罩形壳体，包括沿周向设置的侧壁，在气垫罩组件2工作时，所述的侧壁的下端贴近平整的汽车道路，以形成接近闭合的气垫腔室。

根据物理学原理，气垫罩组件2产生的托力等于气垫腔室所圈定的面积乘以气垫腔室内的空气压强。例如，当气垫腔室内的压强为0.05大气压（5KPa）表压时,2平方米的面积就可产生1000公斤的托举力。由此可知，对于汽车而言，其减轻车重的效果是十分巨大的。尤其是对于电动汽车，通过气垫罩组件2减轻车重，将使得电动汽车的续航里程倍增到上千公里，从而从根本上解决电动汽车续航能力差的最大瓶颈。

由于气垫腔室内外存在压力差，气垫罩壳体的侧壁的底端和路面4之间只要存在间隙，气垫腔室就会漏气，气垫腔室内的压力将难以维持。如果间隙达到几毫米，漏气量就会非常巨大，需要风机18等具有巨大功率的设备来补充足够气量，以维持气垫腔室内的压力，这就使得气垫罩组件2反而成了耗能设备，与节能的初衷背道而驰。因此必须设法使气垫罩壳体底部与路面4之间的间隙保持在0.1毫米级范围内，在减少漏气的同时又不能让气垫罩壳体的底端和路面4剧烈摩擦使得气垫罩壳体过快磨损甚至损坏。

因此，本实施方式即设有所述的滚轮机构用于支承所述气垫罩壳体，以使所述气垫罩壳体与道路结合构成对于气垫罩组件2内部的密封，即使得侧壁下端和路面4之间保持极小的间隙以形成接近闭合的气垫腔室，同时又保证气垫罩壳体的底端不与路面4发生剧烈摩擦。

具体而言，所述的滚轮机构包括若干与所述的气垫罩壳体底部相平齐的滚轮3，在本实施方式中，在气垫罩壳体的左右两侧侧壁的底部位置设有直径约100-200毫米的滚轮3，滚轮3轮缘的最低点在最初安装时和气垫罩壳体的底端基本在同一平面上，滚轮3和路面4接触即保护了所述的气垫罩壳体的底端面。在路面4纵向曲率极小，同时相邻滚轮3之间距离也较小的情况下，气垫罩壳体的底端面和路面4之间不会因磨损形成明显的缝隙，气垫罩壳体的底端面只会随着滚轮3的缓慢磨损而同步磨损。在磨损达到一定程度时可更换滚轮3和气垫罩壳体。气垫罩壳体的底端面和路面4处于若即若离的接触状态，两者间的缝隙极小，因而漏气量极小，也将相应减少了为气垫罩供气所需风机18的功率。

在优选的实施方式中，为了保证所有的滚轮3均能同时着地，气垫罩壳体左右两侧的侧壁按滚轮3数量分成若干段连接段，若干段连接段之间由柔性材料连接，使气垫罩壳体的若干段连接段能跟随路面4起伏而变形，滚轮3设置在各连接段交界连接位置处，使气垫罩壳体的底端面和路面4之间的平行度达到极致。

例如，参见图4，所述的连接段为下罩壁体12，每两个相邻的滚轮3之间有一个下罩壁体12，各下罩壁体12之间由具有弹性的橡胶或塑料的连接条13粘结成为完整一圈的气垫罩壳体。在每个下罩壁体12的两端分别焊接固定着半圆形的滚轮轴座10，滚轮轴座10内插设有滚轮轴9，滚轮轴座10外侧包设有轴座箍11，相互之间为滑动配合。这样以滚轮轴9的中心为圆心，各下罩壁体12相互间可作小量转动，即便路面4有些不平，各滚轮3仍可和路面4贴合。

在优选的实施方式中，为了在发生磨损后减少气垫罩壳体更换的成本并增加更换的便捷度，在所述的气垫罩壳体的底部可拆卸地设有罩口条5，例如，在气垫罩壳体的底部可拆卸装有若干段罩口条5。在安装时，罩口条5和滚轮3同时着地。在气垫装置使用过程中，罩口条5随滚轮3同步磨损，当某段罩口条5磨损到一定程度后，对该段罩口条5进行更换即可，无需更换整个气垫罩壳体。

由于汽车都具有悬挂装置，在行驶过程中车厢可能上下波动，车厢到地面的距离也会随之变化，滚轮3可能脱离路面4。为此，在优选的实施方式中，所述滚轮机构沿竖向可伸缩地设置于所述气垫罩壳体内。例如，在气垫罩内安置压缩弹簧22，压缩弹簧22的上端顶住气垫罩壳体的顶部，压缩弹簧22的下端压住滚轮机构或者可伸缩的气垫罩壳体的底部，从而使滚轮3始终可靠地和路面4接触。

应当理解的是，使用所述的气垫罩组件2的前提是道路需要具有一定的平整度。本申请实用新型人注意到，虽然在城市、乡村等很多地方的地面凹凸不平，情况复杂，但干道和许多城际公路却主要由平坦路段构成。我国目前高速公路总长已超过14万公里，还有数百万公里的高等级公路通达各个市县，这些道路多为沥青或水泥路面4，根据国家规范，其竖曲线最小半径多在3000米以上。这些路面4是完全平坦的，适合使用气垫罩组件2的条件。当然，也有一些路段结构不适合使用气垫罩组件2，就可以采取提起气垫罩组件2，在这些短路段暂不使气垫罩组件2工作的办法来解决。只在适合的路段使用气垫罩组件2，是本实施方式的基本原则，其实用面已够广泛。

与此同时，汽车底盘的离地距离有着相应的标准，例如对于普通轿车，通常要求其底盘离地距离在130-200毫米左右。气垫罩组件2在非工作状态下，应能满足这一要求。因此这也需要气垫罩壳体应是在上下方向可伸缩的，需要设有一机械装置，在气垫罩组件2非工作状态时能提起气垫罩壳体和滚轮3，在气垫罩组件2工作时能放下气垫罩壳体和滚轮3。

为此，在优选的实施方式中，所述的气垫汽车还包括提升气垫罩组件2的结构。气垫罩侧壁可以采用手风琴式的波纹结构，也可以采用伸缩套筒式的结构，以实现上下伸缩功能，使得所述气垫罩组件2可伸缩地设置于所述车辆主体1的下侧。例如，气垫罩壳体包括罩顶6、中间罩壁7和下罩壁8。罩顶6、中间罩壁7和下罩壁8依次套叠，相互滑动配合，并且罩顶6、中间罩壁7和下罩壁8之间也可以设置密封条以减少漏气。设置中间罩壁7的目的是为了减小滚轮机构提升后气垫装置的总高度，增加气垫罩组件2和地面的距离。进一步地，由于轿车下部空间高度很小，侧壁由电动卷筒15卷扬索带实现升降，电动卷筒15固定在汽车本体的底部或内侧等位置。例如，在罩顶6内设有吊带14，用于吊住中间罩壁7，以确定中间罩壁7在工作时的位置，还设有相互配合的电动卷筒15和提升吊带16，提升吊带16与下罩壁8相连，在气垫罩组件2不工作时，通过电动卷筒15带动提升吊带16运动，以将滚轮3组件和下罩壁8提起。

为了减少为气垫罩组件2供气所产生的功耗，在气垫罩组件2朝向前方的方向开有进气口19，从而汽车前进速度产生的迎面气流将进入气垫腔室内，依靠冲压效应，将动能转变为压力能，使气垫腔室获得所需压力。冲压供气使得气垫罩组件2的结构更为简化，可以不设置增压机构，特别是对于内燃机动力汽车，一般发电机功率较小，不适合单纯用增压机构供气。

在优选的实施方式中，也可以采用冲压效应加上增压机构增压的办法实现供气，即在设有所述的进气口19的基础上，在所述的气垫罩组件2内还设有增压机构，例如电动风机18。举例而言，在气垫罩壳体内设有由电动机17带动的风机18，迎面气流如箭头C所示的方向，经进风口19，由冲压效应增压进入风机18，并在风机18的进一步加压下供给气垫罩所需压力空气。

进一步地， 所述的气垫罩组件2还包括风门20和压力传感器21。

其中，风门20的开闭大小可控制供气的进气量等参数，从而控制气垫压力的大小。举例而言，在所述进气口19处设有风门20，所述风门20与风门20驱动机构相连，并能在风门20驱动机构的驱动下运动，以调节进气口19的进风参数，所述的进风参数包括但不限于：进口截面积、进风角、进口流量。例如，所述的风门20驱动机构包括一电机或气缸，通过电机或气缸的运动带动所述的风门20运动。

压力传感器21用以感知气垫罩组件2内的压力大小，并将信号输送给驾驶部位的控制电路板。在所述的气垫罩组件2的气垫腔室内装有所述的压力传感器21，压力传感器21与汽车的控制板信号相连，压力传感器21将压力信号输送到驾驶室内的控制电路板后，控制电路板能根据事先的程序设置或者由驾驶员能手动操作，以控制风门20改变气垫罩进气口19的大小，调节罩内压力，使气垫推举力符合需要。

除此之外，在优选的实施方式中，在采用了所述的气垫罩组件2的基础上，还可设置任意以下结构，以便调整因气垫罩组件2设置而对汽车操纵性所产生的影响。

汽车的制动是通过轮胎和路面4的摩擦力实现的，因此轮胎对路面4应有足够的压紧力。为此在制动时应减小气垫腔室的压力，使车辆重量增加。例如，在汽车刹车装置上装有传感器，用于将制动信息传送到控制板，根据制动是点刹还是猛刹相应调节风门20、提升气垫罩组件2的结构等部件，以使气垫腔室内的压力降低或者提起气垫罩组件2。

汽车在遇到侧向风或转弯时都会产生倾覆力矩，且汽车负载的配置也可能使重心离开中心线。因而，气垫罩组件2顶推的合力如作用在车子的中心线上，会有不利影响。因此，可在所述的车辆主体1的底部设有若干个相互独立的气垫罩组件2，以使每个气垫罩组件2对车辆主体1产生的推举力均不位于所述的车辆主体1的中轴线上。例如，参见图3所示，在所述的车辆主体1的底部，沿车辆主体1的中轴线左右对称设有两个气垫罩组件2，形成气垫腔室D和气垫腔室E，各自独立地顶推车厢。从而，通过两个大小不一样的顶推力可产生反倾覆力矩，使车辆稳定。两个气垫罩的相近一侧的侧壁采用连体结构，且于气垫罩壳体底部还可设置防泄连接件23，防止气体从相邻的罩壁口外泄。

上述气垫汽车方案，适用于各种在公路上行驶的汽车、码头搬运车等由动力驱动、具有2个以上车轮的非轨道承载的车辆，能大幅度减轻车辆重量、降低能耗，达到节能和环保作用。特别是对于纯电动轿车，由于续航里程倍增，可实现全天行驶无须充电，将明显促进其推广使用。同时，由于气垫罩组件2对道路所施加的载荷为分布载荷，汽车车轮对路面4的压强也将降低，对延长道路的使用寿命有积极意义。

并且，由于高等级公路路况的有利条件，上述气垫汽车方案特别适用于与物联网及无人驾驶等技术结合，实现智能化的交通运输。

Claims (9)

1.一种气垫汽车，包括车辆主体，其特征在于还包括气垫罩组件，所述气垫罩组件设置于所述车辆主体的下侧，用于为车辆主体提供向上的支撑力，且所述气垫罩组件朝向所述气垫汽车的前侧设有进气口，用于在气垫汽车前进时供迎面气流进入所述气垫罩。

2.如权利要求1所述的气垫汽车，其特征在于所述进气口处设有风门，所述风门与风门驱动机构相连，并能在风门驱动机构的驱动下运动，以调节进气口的进风参数。

3.如权利要求2所述的气垫汽车，其特征在于所述气垫罩组件内还设有传感器，用于检测气垫罩组件内的压力，所述传感器、风门驱动机构与所述气垫汽车的控制机构信号相连，以根据气垫罩组件内的压力调节进气口的进风参数。

4.如权利要求1所述的气垫汽车，其特征在于所述气垫罩组件还包括增压机构，所述增压机构与所述的气垫罩组件相连通，用于为气垫罩组件提供所需压力。

5.如权利要求1-4任一所述的气垫汽车，其特征在于所述气垫罩组件包括气垫罩壳体和滚轮机构，所述滚轮机构支承所述气垫罩壳体以使所述气垫罩壳体与道路结合构成对于气垫罩组件内部的密封，所述气垫罩组件沿竖向可伸缩地设置于所述车辆主体的下侧。

6.如权利要求5所述的气垫汽车，其特征在于所述气垫罩壳体包括左右两侧的侧壁，所述侧壁的下部由若干段连接段通过柔性材料依次前后连接形成。

7.如权利要求6所述的气垫汽车，其特征在于所述滚轮机构包括若干滚轮、滚轮轴座、滚轮轴和轴座箍，所述若干段连接段的连接交界处设有所述滚轮轴座，所述滚轮轴座内设有滚轮轴，所述滚轮轴座外侧设有轴座箍，所述滚轮轴上配合有滚轮。

8.如权利要求5所述的气垫汽车，其特征在于所述气垫罩壳体的底部可拆卸地设有若干段罩口条。

9.如权利要求1所述的气垫汽车，其特征在于所述车辆主体的下侧设有至少两个所述气垫罩组件，所述至少两个所述气垫罩组件沿所述车辆主体的中轴线对称设置。

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