專(zhuān)利名稱(chēng)：球形結(jié)構(gòu)的車(chē)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種外部輪廓呈球形結(jié)構(gòu)的車(chē)，特別是車(chē)身安裝在球形車(chē)輪內(nèi)部，且只有一個(gè)球形車(chē)輪支承車(chē)身，并能完成前進(jìn)(倒車(chē))和轉(zhuǎn)向等正常行駛功能的車(chē)。
背景技術(shù)：
目前應(yīng)用于生活中的車(chē)，不論是機(jī)動(dòng)車(chē)還是人力車(chē)，模型車(chē)還是玩具車(chē)及其它娛樂(lè)方面用的車(chē)，通常都采用二輪、三輪、四輪及多個(gè)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)，這樣，雖然保證了車(chē)的驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向及行駛時(shí)的穩(wěn)定性，但其驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向裝置和車(chē)身結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜，車(chē)的自重也較大。
為解決以上問(wèn)題，通常的做法是提高相關(guān)零部件的加工精度，或采用更優(yōu)良的材料，以及從其它加工工藝方面的改進(jìn)來(lái)進(jìn)行，由于整車(chē)未能進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的改進(jìn)，因而也只能是局步的、某一方面的問(wèn)題的解決。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種只以一個(gè)空心球殼為車(chē)輪(即球形車(chē)輪)的車(chē)，其車(chē)身(包括驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向裝置、車(chē)架等全部零部件)都置于球形車(chē)輪內(nèi)部，因而該車(chē)從外廓上來(lái)看，完全是一個(gè)圓球。本發(fā)明雖然只有一個(gè)車(chē)輪，但卻能獨(dú)立完成對(duì)車(chē)身的支承、前進(jìn)(倒車(chē))和轉(zhuǎn)向等正常行駛功能，且穩(wěn)定性較好，該車(chē)同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，操作靈活，成本低等特點(diǎn)，特別適用于模型、玩具、娛樂(lè)及其它特殊用途。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在空心圓球殼(球形車(chē)輪)內(nèi)，一根輪軸的兩端固定在球形車(chē)輪的內(nèi)壁上，輪軸的軸線通過(guò)球形車(chē)輪的球心，且軸線與水平道路平行，驅(qū)動(dòng)橋套裝在輪軸上，并且可以繞輪軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)橋上固聯(lián)有一擺動(dòng)軸，擺動(dòng)軸的軸線與輪軸的軸線相垂直，同時(shí)也平行于水平道路，車(chē)架則象一個(gè)吊籃懸掛在擺動(dòng)軸上，動(dòng)力裝置、控制裝置及其它相關(guān)部件則安裝在車(chē)架上，(以下將車(chē)架及其上的所有安裝部件的總和簡(jiǎn)稱(chēng)為車(chē)體)。車(chē)體可以同驅(qū)動(dòng)橋一起繞輪軸的軸線前后轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)車(chē)體也可以繞擺動(dòng)軸的軸線左右擺動(dòng)。通常情況下，車(chē)體的質(zhì)量是行走裝置(包括球形車(chē)輪、輪軸和驅(qū)動(dòng)橋及三者上面固聯(lián)部件，以下簡(jiǎn)稱(chēng)行走裝置)質(zhì)量的5-20倍。而車(chē)體又是懸掛在擺動(dòng)軸上的，因而整個(gè)球形車(chē)的重心點(diǎn)的位置低于球形車(chē)輪的球心，而車(chē)體自身的重心點(diǎn)的位置更低，在合理布置車(chē)體中的零部件的條件下，其重心點(diǎn)的位置通常離水平地面的高度不到球形車(chē)輪的直徑的四分之一。在靜止?fàn)顟B(tài)下，該球形車(chē)的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于一個(gè)不倒翁，球形車(chē)輪與水平地面的接觸點(diǎn)、車(chē)體的重心點(diǎn)和球心在同一條垂直線上。當(dāng)車(chē)體在動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下繞輪軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度(通常在0°-90°之間)，這時(shí)球形結(jié)構(gòu)的車(chē)則類(lèi)似于偏離平衡位置的不倒翁，球形車(chē)輪則會(huì)向車(chē)體轉(zhuǎn)動(dòng)的方向(即前進(jìn)方向)滾動(dòng)，以重新回到平衡位置。由于車(chē)體連續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)，車(chē)體重心點(diǎn)到球心的連線與垂直線始終保持一定的角度范圍(0°-90°之間)。這時(shí)整個(gè)球形車(chē)類(lèi)似于一個(gè)始終達(dá)不到平衡的不倒翁，球形車(chē)輪也就不斷向前滾動(dòng)，從而完成整車(chē)的直線前進(jìn)。同樣，該車(chē)后退(倒車(chē))時(shí)的原理相同。當(dāng)車(chē)需要向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)向裝置使車(chē)體向右側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度(角度介于0°-90°之間)，這時(shí)球形車(chē)輪向前的直線滾動(dòng)則變成同時(shí)既向前又向右的滾動(dòng)，球形車(chē)的運(yùn)動(dòng)路線變?yōu)橐粭l向右轉(zhuǎn)的曲線。保持車(chē)體向右側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度不變，車(chē)體繞輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速度不變，這時(shí)，球形結(jié)構(gòu)的車(chē)向右轉(zhuǎn)的路線變成一個(gè)半徑相同的圓。樣車(chē)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在轉(zhuǎn)彎時(shí)速低于5公里/小時(shí)的情況下，球形結(jié)構(gòu)的車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑小于球形車(chē)輪的直徑，轉(zhuǎn)彎非常靈活。同樣，球形結(jié)構(gòu)的車(chē)左轉(zhuǎn)彎的原理也如此。
本發(fā)明由于只需要一個(gè)球形車(chē)輪就能完成正常驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)彎等功能，因而整車(chē)的行走裝置非常簡(jiǎn)單，并且整個(gè)車(chē)身全部置于球形車(chē)輪內(nèi)部，同時(shí)車(chē)架采用懸掛式結(jié)構(gòu)，從而使整車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、自重小、操作靈活。球形車(chē)輪自身就是一個(gè)封閉式的結(jié)構(gòu)，也就很容易實(shí)現(xiàn)整車(chē)的全密封，從而提高了該車(chē)的防塵、防水性能。該車(chē)應(yīng)用于模型、玩具、娛樂(lè)及其它用途方面，更具有娛樂(lè)性、趣味性和實(shí)用性。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下無(wú)線遙控球形結(jié)構(gòu)的車(chē)的實(shí)施例及其附圖詳細(xì)說(shuō)明。
圖1 是本發(fā)明處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2 是圖1的左視圖的示意圖(只畫(huà)出球形車(chē)輪、輪軸、驅(qū)動(dòng)橋、車(chē)架、擺動(dòng)軸、重心點(diǎn)、水平道路，其余未畫(huà)出)。
圖3 是本發(fā)明直線前進(jìn)時(shí)的示意圖。
圖4 是本發(fā)明右轉(zhuǎn)彎時(shí)的示意圖。
圖中 1、球形車(chē)輪 2、驅(qū)動(dòng)橋 3、輪軸齒輪 4、輪軸5、驅(qū)動(dòng)齒輪 6、擺動(dòng)軸 7、擺動(dòng)齒輪 8、轉(zhuǎn)向齒輪9、轉(zhuǎn)向軸10、轉(zhuǎn)向桿 11、車(chē)架 12、轉(zhuǎn)向控制裝置13、重心點(diǎn) 14、驅(qū)動(dòng)控制裝置 15、水平道路
16、傳動(dòng)軸17、驅(qū)動(dòng)軸
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)附圖，球形車(chē)輪(1)由壁厚均勻的空心球殼組成，輪軸(4)的兩端固聯(lián)在球形車(chē)輪(1)上，輪軸(4)的軸線通過(guò)球形車(chē)輪(1)的球心且與水平道路(15)平行，注輪軸(4)在圖2和圖4中均采用簡(jiǎn)化畫(huà)法輪軸齒輪(3)固聯(lián)在輪軸(4)上，驅(qū)動(dòng)橋(2)套在輪軸(4)上，并可繞輪軸(4)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)橋(2)上固聯(lián)擺動(dòng)軸(6)，其軸線與輪軸(4)的軸線垂直，且平行于水平道路(15)，車(chē)架(11)則懸掛在擺動(dòng)軸(6)上，車(chē)架(11)可繞擺動(dòng)軸(6)的軸線左右擺動(dòng)，(見(jiàn)圖2雙點(diǎn)劃線所示)，擺動(dòng)軸(6)的一端固聯(lián)擺動(dòng)齒輪(7)。驅(qū)動(dòng)控制裝置(14)由無(wú)線遙控接收器、電池組、電動(dòng)機(jī)、減速器構(gòu)成(圖中未詳細(xì)畫(huà)出)，該裝置固聯(lián)在車(chē)架(11)上，動(dòng)力由減速器輸出軸→萬(wàn)向節(jié)→傳動(dòng)軸(16)→萬(wàn)向節(jié)→驅(qū)動(dòng)軸(17)→驅(qū)動(dòng)齒輪(5)，驅(qū)動(dòng)齒輪(5)與輪軸齒輪(3)相嚙合(見(jiàn)圖1)。當(dāng)傳動(dòng)軸(16)正向或反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋(2)和車(chē)體即車(chē)架(11)和車(chē)架(11)上安裝的各種零部件的總和，以下簡(jiǎn)稱(chēng)車(chē)體就會(huì)一起繞輪軸(4)的軸線向前或向后轉(zhuǎn)動(dòng)(見(jiàn)圖1、圖3)。傳動(dòng)軸(16)由兩段同心的周向固定，軸向可移動(dòng)的軸通過(guò)花鍵或滑動(dòng)平鍵聯(lián)接而成，傳動(dòng)軸(16)的長(zhǎng)短可伸縮，以保證轉(zhuǎn)彎時(shí)動(dòng)力的傳遞。轉(zhuǎn)向控制裝置(12)由電動(dòng)機(jī)和減速器構(gòu)成，也固聯(lián)在車(chē)架(11)上，電源來(lái)自電池組，控制命令也來(lái)自遙控接收器，其動(dòng)力由轉(zhuǎn)向控制裝置(12)的減速器輸出軸→聯(lián)軸器→轉(zhuǎn)向桿(10)→聯(lián)軸器→轉(zhuǎn)向軸(9)→轉(zhuǎn)向齒輪(8)，轉(zhuǎn)向齒輪(8)與擺動(dòng)齒輪(7)相嚙合。該轉(zhuǎn)向動(dòng)力的輸出軸可按遙控指令指定的角度正向或反向旋轉(zhuǎn)，從而使懸掛在擺動(dòng)軸(6)上的車(chē)體繞擺動(dòng)軸(6)的軸線向左或向右轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度(角度通常在0°-90°之間)，參見(jiàn)圖2雙點(diǎn)劃線部分和圖4。
該球形結(jié)構(gòu)的車(chē)在直線行駛前的靜止?fàn)顟B(tài)中，其車(chē)體的重心點(diǎn)(13)位于球形車(chē)輪(1)的球心和車(chē)輪與水平地面(15)的接觸點(diǎn)的垂直連線上(以下簡(jiǎn)稱(chēng)垂直線)，車(chē)體的質(zhì)量通常是行走裝置的質(zhì)量的5-20倍，重心點(diǎn)(13)的位置低于球形車(chē)輪的球心的位置。這時(shí)整個(gè)車(chē)類(lèi)似于一個(gè)平衡狀態(tài)的不倒翁。當(dāng)傳動(dòng)軸(16)正向轉(zhuǎn)動(dòng)(見(jiàn)圖1箭頭所示)從而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋(2)及車(chē)體繞輪軸(4)的軸線向前轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度(0°-90°之間)到圖3所示的位置時(shí)，靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的力的平衡被破壞，車(chē)體的重心點(diǎn)(13)的重力成為一個(gè)使球形車(chē)輪(1)向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的作用力，且隨著轉(zhuǎn)動(dòng)角度(在0°-90°之間)的增加，其作用力也越大，當(dāng)該力的作用大于球形車(chē)輪(1)向前滾動(dòng)的阻力時(shí)，球形車(chē)輪(1)就開(kāi)始向前滾動(dòng)，這樣，傳動(dòng)軸(16)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，球形車(chē)輪(1)也就不斷向前滾動(dòng)，從而完成整車(chē)的前進(jìn)。在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制裝置(14)的動(dòng)力輸出時(shí)，在球形車(chē)輪(1)固定不動(dòng)的條件下，當(dāng)輸出最大扭矩時(shí)，該扭矩使車(chē)體相對(duì)垂直線能轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角度應(yīng)小于90°，以保證在車(chē)起步時(shí)車(chē)體不會(huì)繞輪軸(4)連續(xù)360°旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致球形車(chē)輪(1)只在原地前后擺動(dòng)，不能正常起步、行駛。反之，球形結(jié)構(gòu)的車(chē)后退(倒車(chē))時(shí)的原理也如此。
同樣道理，當(dāng)轉(zhuǎn)向桿(10)反向旋轉(zhuǎn)(見(jiàn)圖1箭頭所示)一定角度時(shí)，則會(huì)使車(chē)體繞擺動(dòng)軸(6)向右轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度(通常在0°-90°之間)，到圖2雙點(diǎn)劃線所示位置時(shí)，球形車(chē)輪(1)在向前滾動(dòng)的同時(shí)也會(huì)向右偏轉(zhuǎn)，達(dá)到如圖(4)所示的狀態(tài)，這時(shí)輪軸(4)的軸線便與水平道路(15)形成一個(gè)0°-90°之間的夾角，保持車(chē)體重心點(diǎn)(13)相對(duì)擺動(dòng)軸(6)轉(zhuǎn)過(guò)的角度不變(見(jiàn)圖4)，前進(jìn)的速度相同，這時(shí)球形車(chē)輪向前滾動(dòng)的路線就形成一個(gè)向右轉(zhuǎn)的半徑相同的圓，這就是球形結(jié)構(gòu)的車(chē)右轉(zhuǎn)彎的原理。樣車(chē)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在轉(zhuǎn)彎時(shí)速低于5公里/小時(shí)的情況下，球形結(jié)構(gòu)的車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑小于球形車(chē)輪的直徑，轉(zhuǎn)彎非常靈活。同樣，左轉(zhuǎn)彎時(shí)的原理也如此。
權(quán)利要求
1.一種球形結(jié)構(gòu)的車(chē)，該車(chē)有驅(qū)動(dòng)控制裝置(14)和轉(zhuǎn)向控制裝置(12)，其特征是此種結(jié)構(gòu)的車(chē)只有一個(gè)球形車(chē)輪(1)，車(chē)身各部件置于球形車(chē)輪(1)內(nèi)部，該車(chē)的外廓?jiǎng)t完全是一個(gè)圓球；輪軸(4)的軸線經(jīng)過(guò)球形車(chē)輪(1)的球心，擺動(dòng)軸(6)的軸線與輪軸(4)的軸線垂直，車(chē)體懸掛在擺動(dòng)軸(6)上，車(chē)體可繞擺動(dòng)軸(6)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，車(chē)體也可以和驅(qū)動(dòng)橋(2)一起繞輪軸(4)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形結(jié)構(gòu)的車(chē)，其特征是在靜止?fàn)顟B(tài)下，車(chē)體的重心點(diǎn)(13)的位置低于球形車(chē)輪(1)的球心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形結(jié)構(gòu)的車(chē)，其特征是球形車(chē)輪(1)起步及正常行駛時(shí)，車(chē)體的重心點(diǎn)(13)到球形車(chē)輪球心的連線與垂直線始終保持一定的角度范圍(0°-90°之間)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球形結(jié)構(gòu)的車(chē)，其特征是球形結(jié)構(gòu)的車(chē)向左(向右)轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)體相對(duì)擺動(dòng)軸(6)向左(向右)轉(zhuǎn)過(guò)的角度介于0°-90°之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種外部輪廓呈球形結(jié)構(gòu)的車(chē)，該車(chē)只有一個(gè)車(chē)輪支承車(chē)身，并能完成正常行駛功能。該車(chē)的車(chē)身置于球形車(chē)輪內(nèi)，輪軸的兩端固聯(lián)在球形車(chē)輪上，輪軸的軸線經(jīng)過(guò)球形車(chē)輪的球心。驅(qū)動(dòng)橋則套在輪軸上，擺動(dòng)軸固聯(lián)在驅(qū)動(dòng)橋上，車(chē)體則懸掛在擺動(dòng)軸上，擺動(dòng)軸的軸線與輪軸的軸線垂直。當(dāng)車(chē)體和驅(qū)動(dòng)橋一起繞輪軸向前(向后)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度(與垂直線的夾角在0°－90°之間)時(shí)，球形結(jié)構(gòu)的車(chē)則前進(jìn)(后退)。當(dāng)車(chē)體繞擺動(dòng)軸向左或向右擺動(dòng)一定角度(0°－90°之間)，該車(chē)則向左或向右轉(zhuǎn)彎。該車(chē)應(yīng)用于模型、玩具、娛樂(lè)等方面，有較強(qiáng)的娛樂(lè)性和趣味性。
文檔編號(hào)A63G29/00GK1530156SQ0311391
公開(kāi)日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者張輝倫 申請(qǐng)人:張輝倫