Сферомобиль



Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль
Сферомобиль

 


Владельцы патента RU 2554905:

Закрытое акционерное общество "Интеллектуальная механика" (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве привода автомобиля, тягача, робота. Сферомобиль состоит из несущей рамы, двигателя трансмиссии и колес, установленных на взаимно перпендикулярные оси или валы, приводящие последние во вращение. 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. Каждый полусферический сегмент снабжен приводами: одним для его вращения, другим для контролируемого поворота последнего. Усеченный сегмент снабжен приводом и в вертикальном положении может быть приведен во вращение на малом сегменте вокруг их общей оси. 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. Достигается повышение проходимости, расширение диапазона регулировки крутящего момента на ободе приводного колеса и повышение маневренности. 13 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве привода автомобиля, тягача, робота и т.д.

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.

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.

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.

Недостатком такой конструкции является то, что она ограничена в маневренности и возможностях перемещения по пересеченной местности.

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.

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.

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.

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.

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.

Наличие отличительных признаков позволяет запасать кинетическую энергию вращения полусферических колес, изменять направление движения, скорость транспортного средства, а также преодолевать трудно проходимые места.

Вариант предлагаемого сферомобиля иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-13.

На фиг. 1 - вид спереди (положение колес при движении вперед);

на фиг. 2 - то же, вид в изометрии;

на фиг. 3 - вид спереди (положение колес - горизонтальное);

на фиг. 4 - то же, вид в изометрии;

на фиг. 5 - вид спереди (при движении вперед - поворот налево);

на фиг. 6 - то же, вид в изометрии;

на фиг. 7 - вид спереди (при движении вперед - поворот направо);

на фиг. 8 - то же, вид в изометрии;

на фиг. 9 - вид спереди при движении назад;

на фиг. 10 - то же, вид в изометрии;

на фиг. 11 - вид спереди (положение колес - горизонтальное);

на фиг. 12 - разрез по А-А;

на фиг. 13 - вид В, увеличено по разрезу А-А

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.

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).

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.

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:

V=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).

Описываемый вариант сферомобиля является прототипом транспортных средств, с техническими характеристиками, расширяющими возможность его использования.

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.

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.

Сферомобиль, состоящий 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, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к движителям машин высокой проходимости, предназначенным для передвижения по пересеченной местности, и грунтам с низкой несущей способностью.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к одноосным движителям транспортных средств. Ходовая часть содержит колесо, балансир, опорные катки, установленные на свободных концах балансира, управляемый фиксатор положения балансиров относительно колеса.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в тележках гусеничных транспортных средств. Тележка содержит сварную раму, состоящую из лонжеронов, соединенных между собой трубами, направляющее колесо с механизмом натяжения, поддерживающие ролики, ведущую звездочку, имеющую индивидуальный привод от бортового редуктора, приводимого от мотор-колеса, опорное устройство, охватываемые бесконечной резиноармированной гусеницей.

Изобретение относится к транспортным средствам повышенной проходимости. Шагающий движитель содержит два одинаковых механических тракта, каждый из которых выполнен из двух одинаковых дисков, расположенных на концах одной неподвижной оси.

Изобретение относится к средствам транспортным болотоходным. Транспортное средство содержит побортно смонтированный комбинированный движитель, состоящий из двух гусеничных движителей, жестко связанных между собой с помощью поперечных труб, направляющее колесо, ведущую звездочку, опорные катки и резиноармированную гусеничную ленту.

Устройство перемещения транспортного средства содержит эластичный цилиндрический герметизированный тороид, заполненный воздухом, замкнутый бесконечный элемент, связанный с тяговым приводом и размещенный в центральной части тороида, и двойную гусеницу, закрепленную на рабочей поверхности тороида.

Изобретение относится автомобильному транспорту. Способ характеризуется вводом в зону контакта колес с опорной поверхностью части обвода путем создания перекоса между ними соответствующим смещением направляющих колес обвода относительно опорных колес транспортного средства.

Изобретение относится к устройствам, преобразующим энергию вращающегося вала установки в поступательное движение корпуса установки по поверхности. Устройство включает корпус, в котором размещены вал вращения с закрепленным рычагом с грузом, параллелограмный механизм ускорения хода, два пульсатора и гибкая связь.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к колесам, преимущественно бесступичным, используемым в средствах передвижения, включая одноколесные, и инвалидных креслах-колясках.

Изобретение относится к судовым движителям. .

Изобретение относится к устройствам для перемещения объектов (грузов) преимущественно по горизонтальной поверхности и может быть использовано в качестве подвижной опоры напольного высокоманевренного транспортного средства.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к транспортному машиностроению. .

Шароход // 2297356
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве внедорожного транспортного средства, а также в сфере развлечения и игрушек для детей. .

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в автомобилях , погрузчиках, судовозных тележках , самоходных кранах и т д и позволяет обеспечивать перемещение его в любом задакном направлении, Цель изобретения - улучшение условий движения транспортного средства по неровной поверхности.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в транспортных средствах для осуществления всенаправленного перемещения. .

Колесо // 781093

Колесо // 766906

Шаропоезд // 2567976
Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для транспортировки насыпных и/или наливных материалов. Шаропоезд содержит систему трех полых шарообразных колес-контейнеров, смонтированных параллельными осями вращения на охватывающей колеса-контейнеры раме. Оси вращения всех колес-контейнеров лежат в общей плоскости, когда по меньшей мере одно из двух крайних колес-контейнеров имеет наружный диаметр меньший диаметров двух других колес-контейнеров, или оси вращения не всех колес-контейнеров лежат в общей плоскости, когда охватывающая колеса-контейнеры рама выполнена с __/-образным изломом. Оси колес-контейнеров выполнены полыми, несущими поворотные фиксируемые полые консольные Г-образные загрузочные люки с уплотнением в осях. Технический результат - расширение функциональных возможностей шаропоезда. 2 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам с движителями, взаимодействующими с поверхностью дороги. Шароколесный движитель содержит держатель и опорный шар, роликовые опоры, выполненные в виде попарно установленных и кинематически соединенных между собой шпинделей с роликами. Дополнительно каждая из пар шпинделей снабжена приводным модулем, установленным в гнезде на держателе и кинематически связанным со шпинделями. Каждый из приводных модулей имеет в своем составе датчики перемещений, при этом шароколесный движитель оснащен источником питания и микроконтроллером с подключенной к нему бортовой вычислительной сетью, выполненной с возможностью подачи управляющих воздействий на приводные модули, а также сбора и обработки данных с датчиков перемещений. Техническая задача - расширение функциональных возможностей шаровой колесной опоры. 1 ил.
Наверх