CN219110825U - 一种基于重力势能驱动的无碳小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于重力势能驱动的无碳小车，在底板两侧设置有第一行走轮和第二行走轮，第一行走轮、第二行走轮连接在后轴的两端部，底板前侧设置有带前轮的转向机构，底板上方设置有重力势能驱动机构，重力势能驱动机构通过齿轮传动结构连接转向机构，齿轮传动结构的凸轮与转向机构相配合，在后轴的中部设置有锥形体，锥形体与后轴同轴布置，锥形体上设置有螺旋环槽，重力势能驱动机构的拉线顺着螺旋环槽缠绕在锥形体上。本实用新型采用带螺旋环槽的锥形体作为绕线部件安装在后轴上便于无碳小车匀速行走，采用该锥形体作为两个半轴上可拆卸的连接件，方便将锥形体取出后进行重新绕线，绕线时无需抬起无碳小车，整个绕线操作简单、便捷。

Description

一种基于重力势能驱动的无碳小车

技术领域

本实用新型涉及无碳小车，具体涉及一种基于重力势能驱动并能够沿S形曲线行走的无碳小车。

背景技术

无碳小车通常是指以焦耳重力势能为唯一能量且具有连续避障功能的三轮小车，可实现了真正意义上的无碳。

现有的无碳小车，如文献CN103394194B中以重力势能驱动的可绕8字形路线（本质上属于S形曲线）行走的自行小车，包括带有后行走轮的底架以及安装在底架上的驱动部分和转向机构，其驱动部分由重锤支架、重锤、驱动轴、绕线轮、连接绳、传动齿轮组及主动轴组成，转向机构由一副与驱动轴连接的空间四连杆导向机构和一个装设于空间四连杆导向机构末段摆杆下方的前导轮组成；再如文献CN104874187A中的S形变距行走的无碳小车，包括车架、驱动装置、传动装置和转向装置，底板的中心垂直安装势能支架，底板的后端两侧分别安装后轮支架、主动轴支架和驱动轴支架，底板的前端安装有前轮轮轴支架，轴承座固定在底板上并与前轮轮轴支架连接。

如前所述能够沿S形曲线行走的无碳小车采用了通用的主体结构，具体包括底板，底板两侧设置有第一行走轮和第二行走轮，第一行走轮、第二行走轮连接在后轴的两端部，底板前侧设置有带前轮的转向机构，底板上方设置有重力势能驱动机构，重力势能驱动机构通过齿轮传动结构连接转向机构，齿轮传动结构的凸轮与转向机构相配合。然而，现有的这类无碳小车在使用或/实践训练过程中，由于重力势能驱动机构的砝码在下降过程中存在重力加速度，需要控制放线快慢才能实现驱动轴/主轴匀速转动，因此，有必要开发一种便于匀速放线的无碳小车。此外，由于前述无碳小车的拉线/牵引线缠绕在绕线座上，而绕线座是固定在主轴上，使得无碳小车行每走一个周期后需要操作人员重新绕线（又称之为回线），绕线时通常需要提起无碳小车并反向转动主轴，导致重新绕线操作比较麻烦。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于重力势能驱动的无碳小车，采用该无碳小车至少能够方便的进行匀速放线。

本实用新型采用了如下技术方案。

一种基于重力势能驱动的无碳小车，包括底板，在底板两侧设置有第一行走轮和第二行走轮，第一行走轮、第二行走轮连接在后轴的两端部，在底板前侧设置有带前轮的转向机构，在底板上方设置有重力势能驱动机构，重力势能驱动机构通过齿轮传动结构连接转向机构，齿轮传动结构的凸轮与转向机构相配合，在后轴（即驱动轴/主轴）的中部设置有锥形体，锥形体与后轴同轴布置，在锥形体上设置有螺旋环槽，重力势能驱动机构的拉线顺着螺旋环槽缠绕在锥形体上。

进一步地，所述的重力势能驱动机构包括固定设置在底板上的砝码支架，砝码支架由三根间隔布置的立杆和设置在立杆顶部的顶板构成，在立杆内侧设置有能够上下移动的砝码，在顶板上方设置有定滑轮，拉线绕过定滑轮并连接在砝码上。

进一步地，所述的齿轮传动结构包括固定设置在后轴上的第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮相啮合，第二齿轮和第三齿轮固定设置在中间轴上，第三齿轮与第四齿轮相啮合，四齿轮设置在前轴上，在前轴上且远离第四齿轮一侧固定设置凸轮；后轴转动时带动第一齿轮转动，进而带动第二齿轮和第三齿轮随着中间轴同步转动，进而带动第四齿轮和凸轮随着前轴同步转动。

作为优选方案，所述的齿轮传动结构靠近第一行走轮布置，所述的凸轮靠近第二行走轮布置。

为了使得无碳小车能够行走得更远，所述的第一行走轮和第二行走轮上分别设置有均匀布置的多个通孔。

本实用新型中，所述的后轴由两个同轴布置的半轴构成，采用锥形体作为两个半轴的连接件。

为了能够在不抬起无碳小车的情况下进行绕线，在锥形体的两个端面设置有径向槽，径向槽的宽度大于后轴直径，当后轴内端部位于径向槽的上极限位置时，后轴与锥形体同轴。绕线时，只需要先将锥形体取出，绕线完成后将锥形体插入径向槽并固定。

作为优选方案，在径向槽内两个相对的侧壁均设置有C形件，两个C形件相向布置，在径向槽的另一个侧壁设置有孔，在靠近锥形体一侧的半轴端部设置有限位柱，当半轴端部卡入两个C形件之间后，该限位柱刚好配合在孔中，此时，半轴与锥形体形成无相对转动的整体结构。采用这样地结构，能够瞬间完成半轴与锥形体的连接或分离，非常便捷。

进一步地，为了能够更灵活地驱动转向机构，防止凸轮与转向机构连接部位出现卡滞，所述的凸轮与转向机构上能够转动的套筒相配合，套筒通过轴承安装在柱体上。

有益效果：本实用新型采用了带螺旋环槽的锥形体作为绕线部件安装在后轴（即驱动轴/主轴）上，便于无碳小车匀速行走，采用该锥形体作为两个半轴上可拆卸的连接件，方便将锥形体取出后进行重新绕线，绕线时既无需抬起无碳小车，也无需驱动无碳小车倒退实现绕线，整个绕线操作简单、便捷。

附图说明

图1为实施例中无碳小车结构原理图；

图2为实施例中无碳小车侧向示意图；

图3为实施例中无碳小车俯向示意图（省去重力势能驱动机构）；

图4为实施例中无碳小车的锥形体所在部位示意图（锥形体与半轴连接状态）；

图5为实施例中无碳小车的锥形体所在部位示意图（锥形体与半轴分离状态）。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

参阅图1-5所示，一种基于重力势能驱动并能够沿S形曲线行走的无碳小车，包括底板1，在底板1两侧设置有第一行走轮12和第二行走轮13，第一行走轮12、第二行走轮13连接在后轴3的两端部，在底板1前侧设置有带前轮24的转向机构40，在底板1上方设置有重力势能驱动机构，重力势能驱动机构通过齿轮传动结构41连接转向机构40，齿轮传动结构41的凸轮31与转向机构40相配合，在后轴3的中部设置有锥形体33，锥形体33与后轴3同轴布置，在锥形体33上设置有螺旋环槽，重力势能驱动机构的拉线32顺着螺旋环槽缠绕在锥形体33上。

其中，重力势能驱动机构包括固定设置在底板1上的砝码支架，砝码支架由三根间隔布置的立杆21和设置在立杆21顶部的顶板构成，三根立杆21整体呈三角形布置，在立杆21内侧设置有能够上下移动的砝码23，在顶板上方设置有定滑轮27，定滑轮27通过滑轮支架26安装在顶板上，拉线32绕过定滑轮27并连接在砝码23上。

其中，齿轮传动结构41包括固定设置在后轴3上的第一齿轮4，第一齿轮4与第二齿轮6相啮合，第二齿轮6和第三齿轮8固定设置在中间轴5上，第三齿轮8与第四齿轮10相啮合，四齿轮10设置在前轴9上，在前轴9上且远离第四齿轮10一侧固定设置凸轮31；后轴3转动时带动第一齿轮4转动，进而带动第二齿轮6和第三齿轮8随着中间轴5同步转动，进而带动第四齿轮10和凸轮31随着前轴9同步转动。齿轮传动结构41靠近第一行走轮12布置，所述的凸轮31靠近第二行走轮13布置。

本实施例中，为了减小能量损耗，尽可能使得无碳小车获得较远的行驶距离，第一行走轮12和第二行走轮13上分别设置有均匀布置的多个通孔34，第一行走轮12、第二行走轮13和凸轮31均采用亚克力板制得。

本实施例中，后轴3由两个同轴布置的半轴构成，采用锥形体33作为两个半轴的连接件，在锥形体33的两个端面设置有径向槽35，径向槽35的宽度大于后轴3直径，当后轴3内端部位于径向槽35的上极限位置时，后轴3与锥形体33同轴。

在其中一个应用方案中，如图4所示，径向槽35内两个相对的侧壁均设置有C形件51，两个C形件51相向布置，径向槽35的另一个侧壁设置有孔52，径向槽只有三个侧壁，包括两个相对的侧壁和二者之间的另一个侧壁，在靠近锥形体33一侧的半轴端部设置有限位柱53，当半轴端部卡入两个C形件51之间后，该限位柱刚好配合在孔52中，此时，半轴与锥形体33形成无相对转动的整体结构。当需要将两个半轴连接在一起时，只需要将半轴端部对准径向槽35，然后直接插入到径向槽35中，此时限位柱刚好配合在孔52中，此时的状态如图4所示；当需要将锥形体33与半轴分离时，只需要直接拔出锥形体33，此时的状态如图5所示。

本实施例中，为了能够更灵活地驱动转向机构，防止凸轮与转向机构连接部位出现卡滞，结合图3所示，凸轮31与转向机构40上能够转动的套筒42相配合，套筒42通过两个轴承44安装在柱体43上。

本实施例中，无碳小车实现沿S形曲线行走的方式为现有技术，本实用新型不再赘述。

使用或/实践训练时，先将砝码23置于上极限位置，然后在锥形体上沿着螺旋环槽绕线，然后将无碳小车置于行驶的起始点，然后松开砝码23，此时砝码23在重力作用下下落，并借助于拉线32带动后轴3转动，从而驱动无碳小车前行，后轴3转动时带动第一齿轮4转动，进而带动第二齿轮6和第三齿轮8随着中间轴5同步转动，进而带动第四齿轮10和凸轮31随着前轴9同步转动，凸轮31转动时会驱动转向机构40动作；一个行驶周期结束后，砝码23下降到下极限位置，无碳小车不再前行，此时则需要重新绕线，则可先取出锥形体，然后在锥形体上绕线，再将锥形体连接在后轴3上并固定，随后即可重新驱动无碳小车行驶。

该方案采用了带螺旋环槽的锥形体作为绕线部件安装在后轴（即驱动轴/主轴）上，便于无碳小车匀速行走，采用该锥形体作为两个半轴上可拆卸的连接件，方便将锥形体取出后进行重新绕线，绕线时既无需抬起无碳小车，也无需驱动无碳小车倒退实现绕线，整个绕线操作简单、便捷。

Claims (9)

1.一种基于重力势能驱动的无碳小车，包括底板(1)，在底板(1)两侧设置有第一行走轮(12)和第二行走轮(13)，第一行走轮(12)、第二行走轮(13)连接在后轴(3)的两端部，在底板(1)前侧设置有带前轮的转向机构(40)，在底板(1)上方设置有重力势能驱动机构，重力势能驱动机构通过齿轮传动结构(41)连接转向机构(40)，齿轮传动结构(41)的凸轮(31)与转向机构(40)相配合，其特征在于：在后轴(3)的中部设置有锥形体(33)，锥形体(33)与后轴(3)同轴布置，在锥形体(33)上设置有螺旋环槽(36)，重力势能驱动机构的拉线(32)顺着螺旋环槽(36)缠绕在锥形体(33)上。

2.根据权利要求1所述的无碳小车，其特征在于：所述的重力势能驱动机构包括固定设置在底板(1)上的砝码支架，砝码支架由三根间隔布置的立杆(21)和设置在立杆(21)顶部的顶板构成，在立杆(21)内侧设置有能够上下移动的砝码(28)，在顶板上方设置有定滑轮，拉线(32)绕过定滑轮(27)并连接在砝码(28)上。

3.根据权利要求2所述的无碳小车，其特征在于：所述的齿轮传动结构(41)包括固定设置在后轴(3)上的第一齿轮(4)，第一齿轮(4)与第二齿轮(6)相啮合，第二齿轮(6)和第三齿轮(8)固定设置在中间轴(5)上，第三齿轮(8)与第四齿轮(10)相啮合，四齿轮(10)设置在前轴(9)上，在前轴(9)上且远离第四齿轮(10)一侧固定设置凸轮(31)；后轴(3)转动时带动第一齿轮(4)转动，进而带动第二齿轮(6)和第三齿轮(8)随着中间轴(5)同步转动，进而带动第四齿轮(10)和凸轮(31)随着前轴(9)同步转动。

4.根据权利要求3所述的无碳小车，其特征在于：所述的齿轮传动结构(41)靠近第一行走轮(12)布置，所述的凸轮(31)靠近第二行走轮(13)布置。

5.根据权利要求4所述的无碳小车，其特征在于：所述的第一行走轮(12)和第二行走轮(13)上分别设置有均匀布置的多个通孔(34)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的无碳小车，其特征在于：所述的后轴(3)由两个同轴布置的半轴构成，采用锥形体(33)作为两个半轴的连接件。

7.根据权利要求6所述的无碳小车，其特征在于：在锥形体(33)的两个端面设置有径向槽(35)，径向槽(35)的宽度大于后轴(3)直径，当后轴(3)内端部位于径向槽(35)的上极限位置时，后轴(3)与锥形体(33)同轴。

8.根据权利要求7所述的无碳小车，其特征在于：在径向槽(35)内两个相对的侧壁均设置有C形件(51)，两个C形件(51)相向布置，在径向槽(35)的另一个侧壁设置有孔(52)，在靠近锥形体(33)一侧的半轴端部设置有限位柱(53)，当半轴端部卡入两个C形件(51)之间后，该限位柱刚好配合在孔(52)中，此时，半轴与锥形体(33)形成无相对转动的整体结构。

9.根据权利要求8所述的无碳小车，其特征在于：所述的凸轮(31)与转向机构(40)上能够转动的套筒(42)相配合，套筒(42)通过轴承(44)安装在柱体(43)上。

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