TWI395579B - 可調式輪距之載具 - Google Patents

Description

可調式輪距之載具

本發明為建構一具調整輪距功能的可調式輪距之載具，其特徵為利用線性伸縮裝置帶動連桿機構，藉由線性伸縮裝置的長度變化，使可調式輪距之載具產生前後左右的輪距變化，此機構可搭配任何的載具。

早期的移動載具平台，較適合行駛於平坦路面，但是在面對有高低起伏的路況時稍顯不足，習知電動輪椅或電動代步車在高速行駛無法兼顧穩定性，原因在於高速行駛需使車體為低重心模式，無法在高重心模式下進行高速行駛，並由於習知電動輪椅或電動代步車體積較笨重且大台，適合在室外駕駛，不宜室內駕駛，且只能在低速模式下進行，並常有旋轉半徑變大的問題，為了提高輪椅或代步車的穩定性且避免過大的迴轉半徑與車身體積，並克服上述重心改變問題，有必要提供一種可變形的載具平台機構。

一般電動輪椅或電動代步車係藉由於馬達與輪椅或座椅之間設置一傳動裝置，利用將馬達通電使馬達之軸心旋轉，馬達軸心旋轉之動力可傳入傳動裝置內，藉由傳動裝置的變速切換，而得以由傳動裝置輸出變換成動力。習知電動輪椅或電動代步車之傳動裝置1請參閱圖一所示，由於體積較笨重且大台，而且設計在低速行駛，不宜高速駕駛，有鑒於習知電動輪椅，具有上述之缺失，是以，要如何開發出一種能方便電動輪椅或電動代步車之使用者容易於高速與低速模式駕駛操作，同時對應變形調整載具之輪距與佔地面積，配合室內外的空間需求，實為目前電動輪椅或電動代步車製造業者所亟待解決之課題。

是故，本發明鑑於上述之缺點，以提供具調整輪距功能的可調式輪距之載具，該結構係具有前後左右變化輪距的功能，有助於使用者自行因應所需而設定調整。

本發明的目的是提供可供人駕駛的個人代步車，但是具有一種變形機構，可以依據需求變形供人於室內、公園、市場等擁擠的場所駕駛，佔地面積縮小，重心高，採低速運行；或是於空曠地方或道路上駕駛，佔地面積放大，重心低，採高速運行。

本發明的另一目的是提供可供人操控的自走車，但是具有一種變形機構，可以依據需求變形成為自走車於室內、公園、市場等擁擠的場所行駛，佔地面積縮小，重心高，採低速運行；或是於空曠地方或道路上自動行駛，佔地面積放大，重心低，採高速運行。

本發明的另一目的是提供可供人操控的自走車或是可供人駕駛的個人代步車，但是具有一種變形機構，可以依據需求變形於室內、公園、市場等擁擠的場所行駛，佔地面積縮小，重心高，採低速運行；或是於空曠地方或道路上自動行駛，佔地面積放大，重心低，採高速運行。

本發明係一種由線性伸縮裝置驅動的可調式輪距載具，主要包括一平台，平台左右兩邊各透過一組具有一自由度的連桿件連結至少一個輪子旋轉裝置與輪胎並搭配一對避震器，該左右輪子旋轉裝置之間由一組線性伸縮裝置連接，能調整左右輪子旋轉裝置之距離；另平台前端透過樞鈕設置前踏板，平台後端透過至少一組具有一自由度的連桿件連結一後導向輪、前踏板與後導向輪之間由一組線性伸縮裝置連接，能前後調整前踏板與後導向輪之間的距離；各線性制動器可透過各種位置感測器如編碼器，電位計等，可以隨時偵測校正，提高移動平台的穩定性。可以理解的是，外轉子式的輪圈馬達就有關輪子旋轉裝置而言並非必要，也可用內轉子式馬達配合聯軸器與輪圈的組合來替代。

根據本發明之可調結構較佳實施例，該座椅兩側之輪子旋轉裝置對應設有一組線性制動器，搭配具有一個自由度的連桿以將載具伸縮，在不同條件下，進行伸縮作動並提高載具的穩定性，為避免過大的迴轉半徑，藉由後導向輪控制可以縮小迴轉半徑，因應在各種空間下的狀態，可滿足使用者的需求而做設定操作。此處的線性伸縮裝置為氣壓缸或液壓缸，或為線性制動器或馬達，例如馬達驅動導螺桿與伸縮滑軌的組合。

本發明之可調式輪距載具，可以藉由微處理器訊號搭配馬達編碼器控制載具移動，並藉由位置感測器使線性制動器使之調整載具寬度與長度，以改變載具分別在室內低速與室外高速行駛模式狀態。

本發明之可調式輪距載具的應用範圍，可涵蓋各種載具以及電動車、輪型機器人等。

1.　圖二為可調式輪距之載具其輪距展開時之三視圖，主要包括一平台2，平台左右兩邊各透過一組具有一自由度的連桿件4連結至少一個輪子旋轉裝置與輪胎6並搭配至少一對避震器5，該左右輪子旋轉裝置之間由一組線性伸縮裝置3連接，能調整左右輪子旋轉裝置之距離；另平台前端透過樞鈕設置前踏板8，平台後端透過至少一組具有一自由度的平行連桿件9連結一後導向輪10，前踏板與後導向輪之間由一組線性伸縮裝置7連接，能前後調整前踏板與後導向輪之間的距離。

2.　圖三中顯示為可調式輪距之載具其輪距閉合時之三視圖，其中圖三(a)為側視圖，顯示載具前後第二線性制動器7閉合的情況，圖三(b)為後視圖，顯示載具左右第一線性制動器3閉合的情況，圖三(c)為上視圖，顯示載具線性制動器閉合。

3.　圖四中顯示此為可調式輪距之載具藉由線性制動器閉合展開時的作動圖，其中圖四(a)為載具前後第二線性制動器閉合，左右輪距第一線性制動器閉合之後視圖，圖四(b)為圖四(a)之立體視角圖，圖四(c)為載具前後第二線性制動器7閉合，左右輪距第一線性制動器3展開的立體視角圖，圖四(d)為側視圖，顯示載具前後第二線性制動器7閉合往內縮，前踏板與後導向輪撐起載具平台，使左右輪離地，方便左右輪距第一線性制動器3打開。

4.　圖五為可調式輪距之載具之操作流程圖，此載具可分為低重心模式(高速度)與高重心模式(低速度)，於低重心模式110時(參考圖二)，位於前踏板8與後導向輪10之間的第二線性制動器7先收縮111，到達其位置感測器(未顯示於圖二中)對應設定點，撐起載具平台，使得左右輪子旋轉裝置6離地112(參考圖四(d))，之後由左右輪子旋轉裝置6之間的第一線性制動器3展開113，到達其位置感測器(未顯示於圖四(c)中)對應設定點，使得左右輪子旋轉裝置6張開遠離114(參考圖四(c))，之後前踏板8與後導向輪10(參考圖二(c))之間的第二線性制動器7展開115，到達其位置感測器(未顯示於圖二(c)中)對應設定點，使左右輪子旋轉裝置6接觸地面，前踏板8升起116(參考圖三(a))，載具變形為低重心模式117(參考圖二(c))。

於高重心模式120時(參考圖三(a))，位於前踏板8與後導向輪10之間的第二線性制動器7先收縮121，到達其位置感測器(未顯示於圖三(a)中)對應設定點，撐起載具平台，使得左右輪離地122(參考圖四(d))，之後由左右輪子旋轉裝置6之間的第一線性制動器3收縮123，到達其位置感測器(未顯示於圖四(a)與(b)中)對應設定點，使得左右輪子旋轉裝置6收縮靠近124(參考圖四(a)與(b))，之後前踏板8與後導向輪10(參考圖二(c))之間的第二線性制動器7展開125，到達其位置感測器(未顯示於圖二(c)中)對應設定點，使左右輪子旋轉裝置6接觸地面126，載具變形為高重心模式127(參考圖三(a))。此處的位置感測器，泛指各種可能配置於線性制動器的電位計，編碼器，LVDT等，或是簡易的光電開關，限制開關，磁簧開關等。

5.　可調式輪距之載具，可藉由結合控制模組、電源模組、感測器模組，來控制輪距之調整及載具行進，其中控制模組包括微控制器與I/O介面以及位置感測器與馬達速度感測器，位置感測器可以定位線性制動器的精確位置，來回饋改變可調式輪距之載具姿態，以達到更準確的操作。

6.　可調式輪距之載具，進一步包含一電控煞車裝置，施行輪子旋轉裝置的煞車功能，其驅動系統係由一組控制模組搭電源模組及感測器模組與一台電腦所組成，其利用控制模組控制輪子旋轉裝置作動，下達命令使之前進、後退、左右轉、原地旋轉之動作，配合馬達上的位置感測器(未顯示於圖二中)，如編碼器等回饋(未顯示於圖二中)，使載具可自走或是由乘坐人來操控；並搭配裝置於線性伸縮裝置的位置感測器(未顯示於圖二中)監測判別線性伸縮裝置前後左右伸縮的位置，並透過電源模組來提供載具動力來源，且透過電腦隨時提供使用者需求來做調整。

7.　圖六為可調式輪距之載具的爆炸圖，其中包括輪子旋轉裝置與輪胎6、避震器5、連座軸承11、連桿件12、前踏板下的滾輪13、單自由度旋轉接頭(14、15)、後導向輪10、及連桿件16所結合。

8.　圖七為連接輪子旋轉裝置之一個自由度連桿件示意圖，可左右做單一自由度擺動。

9.　圖八為連接後導向輪之一個自由度連桿件示意圖，可前後做單一自由度擺動。

綜上所述，本發明提供一種變形機構可以依據需求變身成無人駕駛的自走車模式，如圖七所示，佔地面積縮小，重心高，採低速運行；或是可供人駕駛的個人代步車，如圖三所示(乘坐人員未顯示於圖中)，佔地面積放大，重心低，採高速運行。

本發明也提供可供人駕駛的個人代步車，但是具有一種變形機構，可以依據需求變身成供人於室內、公園、市場等擁擠的場所駕駛，佔地面積縮小，重心高，採低速運行，如圖七所示(乘坐人員未顯示於圖中)；或是於空曠地方或道路上駕駛，佔地面積放大，重心低，採高速運行，如圖三所示(乘坐人員未顯示於圖中)。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．習知電動車車體

2．．．平台

3．．．第一線性制動器

4．．．平行連桿機構

5．．．避震器

6．．．輪子旋轉裝置與輪胎

7．．．第二線性制動器

8．．．前踏板

9．．．平行連桿件

10．．．後導向輪

11．．．連座軸承

12．．．連桿件

13．．．前踏板下的滾輪

14．．．單自由度旋轉接頭

15．．．單自由度旋轉接頭

16．．．連桿件

17．．．一自由度旋轉接頭

18．．．連桿件

19．．．連桿件

20．．．一自由度旋轉接頭

圖一　習知之電動輪椅或代步車車體圖

圖二　本發明之可調式輪距之載具展開時的示意圖(a)底視圖(b)後視圖(c)立體視角圖

圖三　本發明之可調式輪距之載具藉由線性制動器閉合時的三視圖(a)側視圖(b)後視圖(c)上視圖

圖四　本發明之可調式輪距之載具藉由線性制動器之作動情形圖(a)後視圖(b)立體視角圖(c)立體視角圖(d)側視圖

圖五　本發明之可調式輪距之載具操作流程圖

圖六　本發明之可調式輪距之載具爆炸示意圖

圖七　本發明之連接輪子旋轉裝置之具有一個自由度連桿機構示意圖

圖八　本發明之連接後導向輪之具有一個自由度連桿機構示意圖

2‧‧‧平台

3‧‧‧第一線性制動器

4‧‧‧平行連桿機構

5‧‧‧避震器

6‧‧‧輪子旋轉裝置與輪胎

7‧‧‧第二線性制動器

8‧‧‧前踏板

9‧‧‧平行連桿件

10‧‧‧後導向輪

Claims (10)

1. 一種可調式輪距的載具，主要包括一平台，平台左右兩邊各透過一組具有一自由度的連桿件連結至少一個輪子旋轉裝置與輪胎，該左右輪子旋轉裝置之間由一組線性伸縮裝置連接，能調整左右輪子旋轉裝置之距離；另平台前端透過樞鈕設置前滾輪，平台後端透過至少一組具有一自由度的連桿件連結一後滾輪，前滾輪與後滾輪之間由一組線性伸縮裝置連接，能前後調整前滾輪與後滾輪之間的距離。
2. 如申請專利範圍第1項之載具，其中線性伸縮裝置至少為下列選項之一，包括氣壓缸、液壓缸、線性制動器、線性馬達、旋轉馬達配螺桿與伸縮滑軌。
3. 如申請專利範圍第1項之載具，進一步結合控制模組與電源模組，該控制模組包括微控制器與I/O介面、線性制動裝置位置感測器與速度感測器，進行回饋控制改變可調式輪距之載具姿態以達到更準確的操作。
4. 如申請專利範圍第1項之載具，進一步結合控制模組與電源模組，該控制模組包括微控制器與I/O 介面、輪子旋轉裝置位置感測器與速度感測器，進行回饋控制使該載具有前進、後退、左右轉、原地旋轉之準確的操作。
5. 如申請專利範圍第1項之載具，進一步包含一電控煞車裝置，施行輪子旋轉裝置的煞車功能。
6. 如申請專利範圍第1項之載具，其中的輪子旋轉裝置為下列選項之一，包括輪圈馬達、內轉子式馬達配合聯軸器與輪圈的組合。
7. 一種可調式輪距之載具，該載具提供一平台，平台左右兩邊各透過一組具有一自由度的連桿件連結至少一個輪子旋轉裝置與輪子，該左右輪子旋轉裝置之間由第一線性伸縮裝置連接，能調整左右輪子旋轉裝置之距離；另平台前端透過樞鈕設置前踏板，平台後端透過至少一組具有一自由度的連桿件連結一後導向輪，前踏板與後導向輪之間由第二線性伸縮裝置連接，能前後調整前踏板與後導向輪之間的距離；該載具至少包括兩種操作模式，一、高重心模式變形成低重心模式：步驟一、位於前踏板與後導向輪之間的第二線性制動裝置 先收縮，到達第二線性制動裝置之位置感測器對應設定點，撐起載具平台，使得左右輪離地；步驟二、由左右輪子旋轉裝置之間的第一線性制動裝置展開，到達第一線性制動裝置之位置感測器對應設定點，使得左右輪張開遠離；步驟三、前踏板與後導向輪之間的第二線性制動裝置展開，到達第二線性制動裝置之位置感測器對應設定點，使左右輪接觸地面；步驟四、前踏板與後導向輪之間的第二線性制動裝置繼續展開，到達第二線性制動裝置之位置感測器對應設定點，使前踏板升起，載具變形為低重心模式；二、低重心模式變形成高重心模式：步驟一、位於前踏板與後導向輪之間的第二線性制動裝置先收縮，到達第二線性制動裝置之位置感測器對應設定點，撐起載具平台，使得左右輪離地；步驟二、由左右輪子旋轉裝置之間的第一線性制動裝置收縮，到達第一線性制動裝置之位置感測器對應設定點，使得左右輪收縮靠近；步驟三、前踏板與後導向輪之間的第二線性制動裝置展 開，到達第二線性制動裝置之位置感測器對應設定點，使左右輪接觸地面，載具變形為高重心模式。
8. 如申請專利範圍第7項之載具，其中線性伸縮裝置至少為下列選項之一，包括氣壓缸、液壓缸、線性制動器、線性馬達、旋轉馬達配螺桿與伸縮滑軌。
9. 如申請專利範圍第7項之載具，其中的輪子旋轉裝置為下列選項之一，包括輪圈馬達、內轉子式馬達配合聯軸器與輪圈的組合。
10. 如申請專利範圍第7項之載具，進一步結合控制模組與電源模組，該控制模組包括微控制器與I/O介面、線性制動裝置位置感測器與速度感測器，進行回饋控制改變可調式輪距之載具姿態以達到更準確的操作。