CN102642445B - 一种可智能调节偏心距的偏心车轮 - Google Patents
一种可智能调节偏心距的偏心车轮 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种可智能调节偏心距的偏心车轮，包括轴、轮毂、轮圈和轮胎，轮毂上设置主动齿轮Ⅰ、电机Ⅰ、支撑轮、倾角传感器、调偏槽和调偏装置，调偏装置包括两个支座、设置在支座之间的丝杠、导轨、丝杠螺母、与丝杠同轴固接的从动齿轮、主动齿轮Ⅱ、电机Ⅱ及其固定架，丝杆螺母通过法兰与轴固接；轮圈的内侧设置内齿轮；其结构中还包括轴动装置、路况检测装置和处理器，此处理器的输出端与电机Ⅰ、电机Ⅱ和轴动装置均相连。本发明能够检测路况并根据路况自动调节轴与轮心之间的距离，使行进过程更加平稳，不仅能够在起伏较大的道路上降低颠簸程度，而且解决了普通轮子不易上台阶的难题，可以应用于各类运载工具。
Description
技术领域
本发明涉及一种运输工具，尤其涉及一种可智能调节偏心距的偏心车轮。
背景技术
普通车轮的轴固定安装在车轮的轮心处，车轮行驶过程中轴的水平高度会随着路面起伏而变化，路况不好时会造成荷载较大幅度颠簸，形成强烈的起伏感和撞击感，使乘客感到不适，同时，对货物造成不同程度的损害；普通车轮一般是利用轮胎弹性和减震***来降低颠簸程度，这两种常用方案仅能够在降低运输工具和路面的撞击感方面起到效果，无法有效地、针对性地降低起伏感。
偏心车轮的轴偏离轮心，轴与车轮外边缘的距离不均等，转动时轴与路面距离不断变化。
中国专利002553279公开了一种可调式偏心车轮结构，主要目的是使脚踏车在行进时产生上下摇摆或前后起伏的效果，用于运动健身和戏耍玩乐；此外，中国专利00110950公开了一种可调偏心车轮，其主要功能亦是产生起伏效果从而达到人们的健身和娱乐目的；上述两种设计均是利用偏心轮来增加其荷载行进过程中的起伏感，而且均需要手动调节偏心距，不能根据路况进行实时的适应性调整，无法实现行进中降低颠簸程度的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可智能调节偏心距的偏心车轮，能够检测路况并根据路况自动调节轴与轮心之间的距离，使行进过程更加平稳，不仅能够在起伏较大的道路上降低颠簸程度，而且解决了普通轮子不易上台阶的难题，可以应用于各类运载工具。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种可智能调节偏心距的偏心车轮，包括从内向外依次套装的轴、轮毂、轮圈和轮胎，所述轮毂的外缘内嵌有主动齿轮Ⅰ、配套的电机Ⅰ以及主动齿轮Ⅰ的保护罩，轮毂的外缘两侧设置有用于稳固所述轮圈的支撑轮，所述轮毂侧面设置有倾角传感器；贯穿所述轮毂的轮心镂空开设有调偏槽，此调偏槽内设置有调偏装置，此调偏装置包括设置在所述调偏槽两端的两个支座、设置在所述的两个支座之间的丝杠、与丝杠平行的导轨、套装在丝杠和导轨上的丝杠螺母、与丝杠同轴固接的从动齿轮、与从动齿轮啮合的主动齿轮Ⅱ、与主动齿轮Ⅱ连动的电机Ⅱ以及电机Ⅱ的固定架，所述轴通过轴端的法兰与所述丝杆螺母固接；所述轮圈的横断面为朝向轮心的U形槽，U形槽底设置有与主动齿轮Ⅰ相啮合的内齿轮，所述支撑轮与所述轮圈的内缘相抵；本偏心车轮的结构中还包括与所述轴相连的轴动装置、路况检测装置以及与所述倾角传感器和路况检测装置均相连的处理器，此处理器的输出端与电机Ⅰ、电机Ⅱ和轴动装置均相连。
作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑轮为至少两对。
作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑轮为三对。
作为本发明的一种优选技术方案，所述导轨为至少一根。
作为本发明的一种优选技术方案，所述调偏槽为长方形槽，且调偏槽的长度与所述轮毂直径的比值范围为0.25〜0.95。
作为本发明的一种优选技术方案，所述调偏槽的长度与所述轮毂直径的比值为0.9。
作为本发明的一种优选技术方案，所述丝杠为滚珠丝杠。
作为本发明的一种优选技术方案，所述从动齿轮设置在丝杆的端部。
作为本发明的一种优选技术方案，所述路况检测装置为设置在本偏心车轮的荷载上的超声波传感器或摄像头。
作为本发明的一种优选技术方案，所述倾角传感器为单轴倾角传感器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述轴动装置为发动机或电动机。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明能够检测路况并根据路况自动调节轴与轮心之间的距离，使行进过程更加平稳，不仅能够在起伏较大的道路上降低颠簸程度，而且解决了普通轮子不易上台阶的难题，可以应用于各类运载工具；使用轴动装置和主动齿轮Ⅰ-内齿轮双重动力***，后者可以在使用多个偏心车轮的情况下使每个偏心车轮独立运转，互不影响，实现其荷载的原地转向。
附图说明
图1是本发明内侧的结构示意图。
图2是本发明外侧的结构示意图。
图3是图1和图2中调偏装置的核心结构放大图。
图4是图1和图2中主动齿轮Ⅰ和内齿轮的啮合结构放大图。
图5本发明自动化控制的工作原理图。
图6是普通车轮在起伏路面行进时轴的路径图。
图7是本偏心车轮在起伏路面行进时轴的路径图。
图8是本偏心车轮爬台阶的有益效果示意图。
图中：1、轮毂 2、丝杠 3、导轨 4、支座 5、从动齿轮 6、支撑轮 7、轴 8、法兰 9、保护罩 10、轮圈 11、轮胎 12、电机Ⅱ 13、固定架 14、主动齿轮Ⅱ
15、丝杠螺母
16、内齿轮 17、主动齿轮Ⅰ 18、电机Ⅰ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参看附图1〜4，本发明一个具体实施例的结构中包括从内向外依次套装的轴7、轮毂1、轮圈10和轮胎11，轮毂1的外缘内嵌有主动齿轮Ⅰ17、配套的电机Ⅰ18以及主动齿轮Ⅰ17的保护罩9，轮毂1的外缘两侧设置有用于稳固轮圈10的三对支撑轮6，轮毂1侧面设置有倾角传感器；贯穿轮毂1的轮心镂空开设有调偏槽，调偏槽内设置有调偏装置，此调偏装置包括设置在调偏槽两端的两个支座4、设置在两个支座4之间的丝杠2、两根与丝杠2平行的导轨3、套装在丝杠2和导轨3上的丝杠螺母15、与丝杠2同轴固接的从动齿轮5、与从动齿轮5啮合的主动齿轮Ⅱ14、与主动齿轮Ⅱ14连动的电机Ⅱ12以及电机Ⅱ12的固定架13，轴7通过轴7端部的法兰8与丝杆螺母15固接；
轮圈10的横断面为朝向轮心的U形槽，U形槽底设置有与主动齿轮Ⅰ17相啮合的内齿轮16，支撑轮6与轮圈10的内缘相抵从而保持轮圈10和轮毂1的稳固性；
本偏心车轮的结构中还包括与所述轴7相连的轴动装置、路况检测装置以及与倾角传感器和路况检测装置均相连的处理器，此处理器的输出端与电机Ⅰ18、电机Ⅱ12以及轴动装置均相连；
调偏槽为长方形槽，且调偏槽的长度与轮毂1直径的比值为0.9，丝杠2为滚珠丝杠，从动齿轮5设置在丝杆2的端部，保证调节偏心距的准确性和灵活性，同时使得偏心距的调节范围较大，降低颠簸的能力较强。
路况检测装置为设置在本偏心车轮的荷载上的超声波传感器，轴动装置为电动机。
参看附图5，本发明自动化控制的工作原理是：路况检测装置获得前方路况信息，包括障碍点的起伏高度、深度以及偏心车轮与障碍点之间的水平距离，同时，倾角传感器测得轮子的导轨3或丝杠2相对于竖直方向的偏角，上述路况信息和偏角信息被传送至处理器进行处理计算，得出偏心车轮行至障碍点时需要对偏心距和导轨3或丝杠2的偏角调节量，然后所得计算结果被传送到电机Ⅰ18、电机Ⅱ12和轴动装置，电机Ⅱ12执行偏心距的调节动作指令，电机Ⅰ18和轴动装置配合来执行偏角的调节动作指令，从而实现平稳越过障碍点的目的。
具体来讲，偏心距的调节过程为：电机Ⅱ12依次带动主动齿轮Ⅱ14、从动齿轮5和丝杠2，丝杠2将其回转运动转化为丝杠螺母15的直线运动，丝杠螺母15带动法兰8和轴7沿导轨3和丝杠2移动，从而实现调节偏心距的目的，导轨3能够保持调节过程的稳定性；
导轨3或丝杠2偏角的调节过程为：调节偏角时，根据计算结果指令，电机Ⅰ18保持锁定，轴动装置进行导轨3或丝杠2偏角的调节动作。
对比图6和图7，图6显示了普通车轮在坎坷路面上的行驶状况，轴的路径轨迹为一条近似于路面弯曲程度的曲线，车体也会有较大程度的波动；与之相比，图7显示了本发明的偏心车轮在坎坷路面上的行驶状况，首先调节轮毂1上的调偏槽至竖直状态，在行驶过程中，通过安装在荷载上的超声波传感器采集信号，检测路况信息，并由处理器控制电机Ⅱ12运转和停止，以此来调节轴7到地面的高度，使其行进路径近似为一条直线，这样，整个荷载的重心也近似在一条水平的直线上，荷载的颠簸状况也会的得到极大改善。
参看附图8，本发明的偏心车轮在爬台阶时能够使轴7的水平高度保持不变甚至降低，相较于普通车轮来说，本发明使爬台阶更加容易，具体来讲，在爬台阶之前，处理器通过接收倾角传感器提供的信息，控制轴动装置和电机Ⅰ18的运转，将调偏槽调节并保持为水平状态，然后电机Ⅱ12转动，从而将轴7通过丝杠螺母15带动到丝杠2前端距离轮毂1边缘较近的位置，这样就使整个荷载的重心前移，此时，再开启轴动装置，轴动装置依次带动轴7和丝杠螺母15转动，最终带动本发明的偏心车轮转动并使其爬上台阶。在这个过程中，因为整个荷载的重心上升的高度降低了，需要轴动装置提供的动力也会减小。当爬上台阶之后，再调节偏心车轮的轴7使它回到轮心位置，就可以改变为在平路上的滚动状态。
另外，本发明在停放状态时，将偏心车轮的调偏槽调节为竖直状态，并将丝杠螺母15连同轴7调至最低点，从而降低其荷载的重心，增强停放状态的稳定性，需要启动时，利用电机Ⅱ12的动力将轴7提升到轮心位置，变为正常行驶状态。
本发明能够检测路况并根据路况自动调节轴7与轮心之间的距离，使行进过程更加平稳，不仅能够在起伏较大的道路上降低颠簸程度，而且解决了普通轮子不易上台阶的难题，可以应用于各类运载工具；使用轴动装置和主动齿轮Ⅰ18-内齿轮16组合的双重动力***，后者可以在使用多个偏心车轮的情况下使每个偏心车轮独立运转，互不影响，实现其荷载的原地转向。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。
Claims (10)
1.一种可智能调节偏心距的偏心车轮，包括从内向外依次套装的轴（7）、轮毂（1）、轮圈（10）和轮胎（11），其特征在于：所述轮毂（1）的外缘内嵌有主动齿轮Ⅰ（17）、配套的电机Ⅰ（18）以及主动齿轮Ⅰ（17）的保护罩（9），轮毂（1）的外缘两侧设置有用于稳固所述轮圈（10）的支撑轮（6），所述轮毂（1）侧面设置有倾角传感器；贯穿所述轮毂（1）的轮心镂空开设有调偏槽，此调偏槽内设置有调偏装置，此调偏装置包括设置在所述调偏槽两端的两个支座（4）、设置在所述的两个支座（4）之间的丝杠（2）、与丝杠（2）平行的导轨（3）、套装在丝杠（2）和导轨（3）上的丝杠螺母（15）、与丝杠（2）同轴固接的从动齿轮（5）、与从动齿轮（5）啮合的主动齿轮Ⅱ（14）、与主动齿轮Ⅱ（14）连动的电机Ⅱ（12）以及电机Ⅱ（12）的固定架（13），所述轴（7）通过其端部的法兰（8）与所述丝杆螺母（15）固接；所述轮圈（10）的横断面为朝向轮心的U形槽，U形槽底设置有与主动齿轮Ⅰ（17）相啮合的内齿轮（16），所述支撑轮（6）与所述轮圈（10）的内缘相抵；本偏心车轮的结构中还包括与所述轴（7）相连的轴动装置、路况检测装置以及与所述倾角传感器和路况检测装置均相连的处理器，此处理器的输出端与电机Ⅰ（18）、电机Ⅱ（12）和轴动装置均相连。
2.根据权利要求1所述的可智能调节偏心距的偏心车轮，其特征在于：所述支撑轮（6）为至少两对深沟球轴承。
3.根据权利要求2所述的可智能调节偏心距的偏心车轮，其特征在于：所述支撑轮（6）为三对深沟球轴承。
4.根据权利要求1所述的可智能调节偏心距的偏心车轮，其特征在于：所述导轨（3）为至少一根。
5.根据权利要求1所述的可智能调节偏心距的偏心车轮，其特征在于：所述调偏槽为长方形槽，且调偏槽的长度与所述轮毂（1）直径的比值范围为0.25〜0.95。
6.根据权利要求5所述的可智能调节偏心距的偏心车轮，其特征在于：所述调偏槽的长度与所述轮毂（1）直径的比值为0.9。
7.根据权利要求1所述的可智能调节偏心距的偏心车轮，其特征在于：所述丝杠（2）为滚珠丝杠。
8.根据权利要求1所述的可智能调节偏心距的偏心车轮，其特征在于：所述从动齿轮（5）设置在所述丝杆（2）的端部。
9.根据权利要求1所述的可智能调节偏心距的偏心车轮，其特征在于：所述路况检测装置为设置在本偏心车轮的荷载上的超声波传感器或摄像头。
10.根据权利要求1所述的可智能调节偏心距的偏心车轮，其特征在于：所述轴动装置为发动机或电动机。
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