RU2554905C2 - Spheromobile - Google Patents
Spheromobile Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554905C2 RU2554905C2 RU2013131288/11A RU2013131288A RU2554905C2 RU 2554905 C2 RU2554905 C2 RU 2554905C2 RU 2013131288/11 A RU2013131288/11 A RU 2013131288/11A RU 2013131288 A RU2013131288 A RU 2013131288A RU 2554905 C2 RU2554905 C2 RU 2554905C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheels
- rotation
- truncated
- wheel
- segment
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transplanting Machines (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве привода автомобиля, тягача, робота и т.д.The invention relates to mechanical engineering and can be used as a drive for a car, tractor, robot, etc.
По описанию к патенту РФ №2297356 (опубл. 10.06.2004 г.) известен шароход, в котором грузовая рама, на которой расположены кабина и двигательная установка с колесным движителем, сочленена через четыре горизонтально расположенных колеса с кольцевой рамой, которая через четыре вертикально расположенных колеса сочленена с внутренней стороной сферы. Вращение от двигательной установки колесного движителя, фрикционно сочлененного со сферой в нижней ее части, передается сфере и обеспечивает движение шарохода с регулируемой скоростью. Изменение углового положения колесного движителя относительно вертикальной оси обеспечивает изменение направления движения шарохода.According to the description of the patent of the Russian Federation No. 2297356 (published on June 10, 2004), a ballast is known in which the cargo frame, on which the cab and propulsion system with a wheel propulsion are located, is articulated through four horizontally arranged wheels with an annular frame, which is four vertically arranged the wheels are articulated to the inside of the sphere. The rotation from the propulsion system of the wheel propulsion device, frictionally articulated with the sphere in its lower part, is transmitted to the sphere and ensures the movement of the ball chamber with an adjustable speed. Changing the angular position of the wheel propulsion relative to the vertical axis provides a change in the direction of movement of the ball.
Недостатком данной конструкции является то, что передача крутящего момента производится посредством силы тяжести, которая, воздействуя на внутреннюю раму с колесами, перемещающуюся по внутренней поверхности сферы-шара, смещает его центр тяжести, создавая крутящий момент. Ограниченность технических возможностей конструкции заключается в том, что крутящий момент не может превышать вес, перемещающейся внутри шара рамы. Кроме того, такая конструкция может хорошо двигаться преимущественно по горизонтальной плоскости, угол подъема ограничен действием все той же силы тяжести.The disadvantage of this design is that the transmission of torque is carried out by gravity, which, acting on the inner frame with wheels moving along the inner surface of the sphere-ball, displaces its center of gravity, creating torque. The limited technical capabilities of the design lies in the fact that the torque cannot exceed the weight moving inside the ball of the frame. In addition, this design can move well mainly on a horizontal plane, the angle of elevation is limited by the action of the same gravity.
Всемирно известен автомобиль, который состоит из несущей рамы, колес и трансмиссии, как совокупности механизмов и агрегатов для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля. Трансмиссия предназначена для изменения величины крутящего момента, а также для изменения направления движения. Если мы имеем переднеприводный автомобиль, то крутящий момент от мотора к колесам передается на передние колеса, если заднеприводный - то на задние колеса. Также выпускаются автомашины с четырьмя ведущими колесами.The world-famous car, which consists of a supporting frame, wheels and transmission, as a set of mechanisms and assemblies for transmitting torque from the engine to the drive wheels of the car. The transmission is designed to change the magnitude of the torque, as well as to change the direction of movement. If we have a front-wheel drive car, then the torque from the motor to the wheels is transmitted to the front wheels, if the rear-wheel drive - then to the rear wheels. Four-wheel drive vehicles are also available.
Недостатком такой конструкции является то, что она ограничена в маневренности и возможностях перемещения по пересеченной местности.The disadvantage of this design is that it is limited in maneuverability and the ability to move over rough terrain.
Наиболее близкой по конструкции и функциональным возможностям является двигательная система для автомобиля по международному патенту №WO 0206063 А1 (опубл. 24.01.2002), состоящая из двух или более колес, выполненных в виде соосных полусферических сегментов одного радиуса с возможностью их свободного вращения независимо друг от друга. Каждое полусферическое колесо установлено на два взаимно перпендикулярных вала, которые снабжены приводами: одним для вращения колеса, другим для контролируемого поворота последнего. Данная трансмиссия позволяет менять радиус контакта с поверхностью, по которой перемещается двигательная система, и соответственно менять скорость движения. Это позволяет иметь дополнительную возможность регулировки скорости и силы отталкивания от грунта, по которому перемещается двигательная система.The closest in design and functionality is the propulsion system for a car according to international patent No. WO 0206063 A1 (publ. 24.01.2002), consisting of two or more wheels made in the form of coaxial hemispherical segments of the same radius with the possibility of their free rotation independently of each other friend. Each hemispherical wheel is mounted on two mutually perpendicular shafts, which are equipped with drives: one for rotating the wheel, the other for a controlled rotation of the latter. This transmission allows you to change the radius of contact with the surface along which the propulsion system moves, and accordingly change the speed of movement. This allows you to have the additional ability to adjust the speed and repulsion force from the ground along which the propulsion system moves.
Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности полной остановки двигательной системы при работающих приводах вращения полусфер. Такая возможность позволила бы накапливать кинетическую энергию перед началом движения.The disadvantage of this design is the lack of the possibility of a complete stop of the propulsion system with operating hemisphere rotation drives. Such an opportunity would allow the accumulation of kinetic energy before the start of movement.
Предлагаемым изобретением решается задача расширения технических возможностей транспортного средства, его трансмиссии и возможности более широкого применения данной трансмиссии как в робототехнике, так и на транспорте вообще.The present invention solves the problem of expanding the technical capabilities of the vehicle, its transmission and the possibility of wider use of this transmission both in robotics and in transport in general.
Для достижения этого технического результата в сферомобиле, состоящем из несущей рамы, двигателя трансмиссии и не менее двух или более колес, установленных на взаимно перпендикулярные оси или валы, приводящие последние во вращение, причем колеса выполнены в виде полусферических сегментов одного радиуса, и каждый полусферический сегмент снабжен приводами: одним для его вращения, другим для контролируемого поворота последнего, причем поворот колес возможен как одновременно на всех колесах, так или на правых, или на левых колесах под любым углом от горизонтального положения до вертикального с возможностью фиксированной остановки в этом положении и от вертикального во внутреннюю сторону несущей рамы сферомобиля. Каждое колесо выполнено в виде двух последовательно соединенных сферических сегментов - один из которых усеченный, а другой малый установлен на его усеченную часть соосно с ним, с возможностью свободного вращения вокруг их общей оси, причем усеченный сегмент снабжен приводом и в вертикальном положении может быть приведен во вращение на малом сегменте вокруг их общей оси.To achieve this technical result in a spherical vehicle, consisting of a supporting frame, a transmission engine and at least two or more wheels mounted on mutually perpendicular axes or shafts, which rotate the latter, the wheels being made in the form of hemispherical segments of the same radius, and each hemispherical segment equipped with drives: one for its rotation, the other for a controlled rotation of the latter, and the rotation of the wheels is possible both simultaneously on all wheels, or on the right, or on the left wheels under any angle from horizontal to vertical with the possibility of a fixed stop in this position and from vertical to the inside of the carrier frame of the spherical vehicle. Each wheel is made in the form of two spherical segments connected in series - one of which is truncated, and the other small is mounted on its truncated part coaxially with it, with the possibility of free rotation around their common axis, and the truncated segment is provided with a drive and can be brought into a vertical position rotation on a small segment around their common axis.
Отличительным признаком предлагаемого сферомобиля является наличие полусферических колес, каждое из которых выполнено в виде двух последовательно соединенных сферических сегментов - один из которых усеченный, а другой малый установлен на его усеченную часть соосно с ним, с возможностью свободного вращения вокруг их общей оси, причем усеченный сегмент снабжен приводом и в вертикальном положении может быть приведен во вращение на малом сегменте вокруг их общей оси.A distinctive feature of the proposed car is the presence of hemispherical wheels, each of which is made in the form of two spherical segments connected in series - one of which is truncated, and the other small is mounted on its truncated part coaxially with it, with the possibility of free rotation around their common axis, and the truncated segment equipped with a drive and in a vertical position can be brought into rotation on a small segment around their common axis.
Наличие отличительных признаков позволяет запасать кинетическую энергию вращения полусферических колес, изменять направление движения, скорость транспортного средства, а также преодолевать трудно проходимые места.The presence of distinctive features allows you to store the kinetic energy of rotation of the hemispherical wheels, change the direction of movement, the speed of the vehicle, as well as overcome difficult passable places.
Вариант предлагаемого сферомобиля иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-13.A variant of the proposed field vehicle is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-13.
На фиг. 1 - вид спереди (положение колес при движении вперед);In FIG. 1 - front view (the position of the wheels when moving forward);
на фиг. 2 - то же, вид в изометрии;in FIG. 2 - the same, isometric view;
на фиг. 3 - вид спереди (положение колес - горизонтальное);in FIG. 3 - front view (wheel position - horizontal);
на фиг. 4 - то же, вид в изометрии;in FIG. 4 - the same, isometric view;
на фиг. 5 - вид спереди (при движении вперед - поворот налево);in FIG. 5 - front view (when moving forward - turn left);
на фиг. 6 - то же, вид в изометрии;in FIG. 6 is the same, isometric view;
на фиг. 7 - вид спереди (при движении вперед - поворот направо);in FIG. 7 - front view (when moving forward - turn right);
на фиг. 8 - то же, вид в изометрии;in FIG. 8 is the same, isometric view;
на фиг. 9 - вид спереди при движении назад;in FIG. 9 is a front view when moving backward;
на фиг. 10 - то же, вид в изометрии;in FIG. 10 is the same, isometric view;
на фиг. 11 - вид спереди (положение колес - горизонтальное);in FIG. 11 is a front view (the position of the wheels is horizontal);
на фиг. 12 - разрез по А-А;in FIG. 12 is a section along aa;
на фиг. 13 - вид В, увеличено по разрезу А-Аin FIG. 13 - view B, enlarged along section AA
Вариант исполнения предлагаемого транспортного средства представлен в виде модели (фиг. 1-13). Сферомобиль состоит из двух платформ 1, представляющих собой несущую раму, соединительной планки 2, колес 3, выполненных в виде соосных полусферических сегментов 4 и 5 одного радиуса (фиг. 11-13), привода вращения колеса 6, вала колеса 7 (фиг. 13), оси колеса 8 (фиг. 13), привода поворота колеса 9 (фиг. 1-3), рычага поворота колеса 10 (фиг. 2, 13), тяги привода поворота колеса 11, соединительного вала 12.An embodiment of the proposed vehicle is presented in the form of a model (Fig. 1-13). A spherical car consists of two
Сферомобиль работает следующим образом. При синхронной передаче крутящего момента на колеса 3 с приводов 6 сферомобиль начинает двигаться по прямой соответственно направлению предаваемого крутящего момента (фиг. 1-2). Все колеса 3 сферомобиля вращаются, синхронно перемещая его соответственно направлению своего вращения. Вал 7 и ось 8 колеса 3 (фиг. 13) пресекаются в точке, являющейся центром полусферического колеса 3. При синхронном изменении угла L (фиг. 1) на всех колесах 3 синхронно изменяется линейная скорость перемещения сферомобиля - уменьшается или увеличивается, так как изменяется радиус контакта в точке К с максимально возможного R до r (фиг. 1).Spheromobile works as follows. With the synchronous transmission of torque to the
Для изменения направления движения - поворота сферомобиля изменяем угол (L) (фиг.1) вращения валов 7 колес 3 (фиг. 5-8) посредством поворота колес 3 вокруг осей этих колес 8 приводами поворота колес 9 правого или левого. В результате изменения угла наклона оси L вращения колеса 3 уменьшается его радиус контакта с поверхностью, по которой движется сферомобиль с максимально возможного R до r, как показано на фиг. 1. При этом изменении снижается линейная скорость перемещения правых или левых колес 3 (уменьшается радиус контакта в точке К до r), при том, что противоположные колеса 3 находятся в контакте с поверхностью, по которой движется сферомобиль по радиусу большему, чем r (фиг. 5-8). Сферомобиль поворачивает в сторону меньшего радиуса контакта r. Изменяя радиус контакта колес 3 двух правых или двух левых, изменяем направление движения сферомобиля - поворот вправо или влево. Для поворотов сферомобилю не нужно рулевое управление, как в автомобиле. Управление сферомобилем осуществляется изменением попарно угла наклона колес 3.To change the direction of movement - the rotation of a spherical vehicle, we change the angle (L) (Fig. 1) of the rotation of the
Кроме высокой маневренности, которая достигается предлагаемой конструкцией сферомобиля, последний может менять скорость перемещения и крутящий момент - силу отталкивания от грунта, по которому он движется, если изменение угла наклона L осей вращения колес 3 происходит синхронно - всех четырех. При таком одновременном изменении угла наклона валов вращения 7 всех четырех колес 3 в месте их контакта с грунтом увеличивается или уменьшается скорость перемещения сферомобиля и соответственно крутящий момент и как следствие этого сила отталкивания от грунта (так как уменьшается радиус контакта сферических колес). Если принять угловую скорость вращения колес 3 сферомобиля при постоянном моменте, передаваемом на них приводами 6 за ω, то зависимость скорости перемещения сферомобиля по грунту V от угла наклона L и радиуса колеса 3 - R (фиг. 1-2) можно выразить зависимостью:In addition to the high maneuverability that is achieved by the proposed design of the sphere car, the latter can change the speed of movement and torque - the repulsive force from the ground on which it moves if the change in the angle of inclination L of the axes of rotation of the
V=COS (L)* ω *RV = COS (L) * ω * R
Таким образом менять скорость движения сферомобиля, его ускорение при постоянном крутящем моменте, который передается на колеса 3 с приводов 6, можно за счет синхронного изменения угла L поворота валов вращения 7 колес 3 вокруг горизонтальной оси 8 посредством синхронного поворота последних на определенный угол L приводами поворота колес 9 вправо или влево. Также за счет этого можно тормозить или переводить сферомобиль в неподвижное состояние при повороте валов 7 колес 3 в вертикальное положение (фиг. 13). В таком положении часть колеса сегмент 5 будет вращаться на сегменте 4, который приводится во вращение приводом вращения 6 колеса 3. Такое состояние сферомобиля позволяет накапливать кинетическую энергию вращения колес и в любое время перевести ее в поступательное движение всего сферомобиля. При движении сферомобиля назад колеса 3 поворачиваются вокруг осей 8 в сторону несущей рамы сферомобиля (фиг. 9-10).Thus, it is possible to change the speed of a sphere car, its acceleration at a constant torque, which is transmitted to the
Описываемый вариант сферомобиля является прототипом транспортных средств, с техническими характеристиками, расширяющими возможность его использования.The described variant of a sphere car is a prototype of vehicles with technical characteristics that expand the possibility of its use.
Например, при больших полусферических колесах 3 последние при повороте вокруг горизонтальных осей 8 всех четырех полусферических колес 3 будут образовывать движущуюся поверхность между грунтом и днищем транспортного средства. Это позволит последнему преодолевать труднопроходимые места (болото, песок, снег, грязь и т.д.) значительно эффективнее гусеничного или шнекового транспортных средств, так как уменьшается мертвая зона между днищем транспортного средства и грунтом, по которому оно перемещается.For example, with large
Практически мы получаем колесо, которое меняет свой радиус и позволяет значительно сократить мертвую зону, которая присутствует в большинстве подобных транспортных средств. Возможности предлагаемого транспортного средства позволят создавать новые амфибии, а также применять эту конструкцию в робототехнике, так как не требуется редуктора коробки скоростей для изменения момента или она может быть значительно проще и меньше. Кроме этого в предлагаемой трансмиссии возможно накопление кинетической энергии вращения полусферических колес, а также плавное или практически мгновенное изменение скорости транспортного средства за счет скорости изменения угла наклона оси вращения сферических колес.In practice, we get a wheel that changes its radius and can significantly reduce the dead zone, which is present in most such vehicles. The capabilities of the proposed vehicle will allow the creation of new amphibians, as well as the use of this design in robotics, since a gearbox gearbox is not required to change the moment or it can be much simpler and less. In addition, the proposed transmission may accumulate kinetic energy of rotation of the hemispherical wheels, as well as a smooth or almost instantaneous change in vehicle speed due to the rate of change of the angle of inclination of the axis of rotation of the spherical wheels.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013131288/11A RU2554905C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Spheromobile |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013131288/11A RU2554905C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Spheromobile |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013131288A RU2013131288A (en) | 2015-01-20 |
RU2554905C2 true RU2554905C2 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=53280502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013131288/11A RU2554905C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Spheromobile |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2554905C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2584407C1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-05-20 | Закрытое акционерное общество "Интеллектуальная механика" | Spheromobile |
RU176807U1 (en) * | 2017-03-10 | 2018-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет" | ENGINE |
RU222254U1 (en) * | 2023-04-04 | 2023-12-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.А. ПАРАХИНА" (ФГБОУ ВО Орловский ГАУ) | Increased maneuverability cargo platform |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109895979B (en) * | 2019-04-12 | 2023-10-20 | 罗高生 | Magnetic adsorption robot chassis structure of underwater self-adaptive outer circular tube |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2473423A1 (en) * | 1980-01-15 | 1981-07-17 | Carre Albert | Variable diameter spherical type wheel - has hydrostatic transmission stub axle tilted by ram action to vary diameter |
EP0051072A1 (en) * | 1979-10-31 | 1982-05-12 | Jyrocar Co., Ltd. | Motor-operated shifter capable of changing direction of movement |
GB2172558A (en) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Bill Thomas Edwin Warne | Vehicles and conveyers |
US4785899A (en) * | 1987-05-04 | 1988-11-22 | Von Winckelmann Emil H | Vehicle with spherical-shaped wheels for steering and speed control purposes |
JP2000142154A (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-23 | Toyota Motor Corp | Four-wheel drive car |
WO2002006063A1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-01-24 | Gregory Kaplun | Vehicle propulsion system using hemispherical wheels |
-
2013
- 2013-07-09 RU RU2013131288/11A patent/RU2554905C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0051072A1 (en) * | 1979-10-31 | 1982-05-12 | Jyrocar Co., Ltd. | Motor-operated shifter capable of changing direction of movement |
FR2473423A1 (en) * | 1980-01-15 | 1981-07-17 | Carre Albert | Variable diameter spherical type wheel - has hydrostatic transmission stub axle tilted by ram action to vary diameter |
GB2172558A (en) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Bill Thomas Edwin Warne | Vehicles and conveyers |
US4785899A (en) * | 1987-05-04 | 1988-11-22 | Von Winckelmann Emil H | Vehicle with spherical-shaped wheels for steering and speed control purposes |
JP2000142154A (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-23 | Toyota Motor Corp | Four-wheel drive car |
WO2002006063A1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-01-24 | Gregory Kaplun | Vehicle propulsion system using hemispherical wheels |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2584407C1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-05-20 | Закрытое акционерное общество "Интеллектуальная механика" | Spheromobile |
RU176807U1 (en) * | 2017-03-10 | 2018-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный лесотехнический университет" | ENGINE |
RU222254U1 (en) * | 2023-04-04 | 2023-12-15 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.А. ПАРАХИНА" (ФГБОУ ВО Орловский ГАУ) | Increased maneuverability cargo platform |
RU2815123C1 (en) * | 2023-10-25 | 2024-03-11 | Николай Петрович Дядченко | Sphere propulsor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013131288A (en) | 2015-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105857423A (en) | High-maneuverability and high-adaptability ground unmanned platform | |
US8028775B2 (en) | Spherical mobility mechanism | |
CN207029360U (en) | Suitable for more floating rollers on AGV slopes road | |
KR20180067604A (en) | A chassis having a wheel-driven propulsion device and movable on various support surfaces | |
RU2554905C2 (en) | Spheromobile | |
US10071609B2 (en) | Vehicle having a high clearing capability | |
CN103407491A (en) | Intelligent car and control method thereof | |
CN106553712A (en) | A kind of deformable crawler unit | |
US20190241037A1 (en) | Ground vehicle | |
CN108297636B (en) | Multi-shaft all-terrain wheeled vehicle with swing arm telescopic wheel foot structure | |
JP6576956B2 (en) | Chassis for vehicle | |
CN113276083A (en) | Wheel-tracked mobile robot | |
CN104029746B (en) | Planetary gear crawler belt combined type tread systems design | |
US11319006B2 (en) | Spiral drive mechanism, particularly for mechanical vehicles, land and marine machines | |
JP2017522083A5 (en) | ||
US3364874A (en) | Driving mechanism for a vehicle | |
CN204150107U (en) | A kind of improved type individual soldier tank | |
CN102756764A (en) | Omni-directional moving track | |
EP3758953B1 (en) | Apparatus and methods for a spherical assembly | |
CN101722845B (en) | Swinging and steering four-wheel driving mechanism with single-bolt hinge | |
CN216002831U (en) | Universal driving assembly, chassis and wheeled robot | |
CN104309687A (en) | Improved individual tank | |
RU2584407C1 (en) | Spheromobile | |
CN210212576U (en) | Moving mechanism of robot | |
CN108556560B (en) | A kind of variable diameters spoke type rolling robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150713 |