RU2584407C1 - Spheromobile - Google Patents
Spheromobile Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584407C1 RU2584407C1 RU2015114525/11A RU2015114525A RU2584407C1 RU 2584407 C1 RU2584407 C1 RU 2584407C1 RU 2015114525/11 A RU2015114525/11 A RU 2015114525/11A RU 2015114525 A RU2015114525 A RU 2015114525A RU 2584407 C1 RU2584407 C1 RU 2584407C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheels
- axis
- drive
- rotation
- main
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 8
- 235000021184 main course Nutrition 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
- B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
- B60B19/14—Ball-type wheels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Toys (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.
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.
Известна 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.Known engine 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. 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.
Наиболее близким по конструкции и функциональным возможностям является сферомобиль по заявке РФ №2013131288 (опубл. 20.01.2015). Он состоит из несущей рамы и не менее двух или более колес, состоящих из 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 только усеченный сегмент снабжен приводом для приведения во вращение последнего на малом сегменте вокруг их общей оси в любом положении колеса, колеса установлены в вилки на ось перпендикулярно оси их вращения, ось снабжена приводом для контролируемого поворота колес вокруг нее, причем контролируемый поворот колес возможен, как одновременно на всех колесах, так и на отдельных колесах в обе стороны от вертикального положения с возможностью фиксированной остановки. Такая конструкция сферомобиля позволяет накапливать кинетическую энергию вращения колес, переведенных в вертикальное положение осями, за счет конструкции колеса, состоящего из двух сегментов, соединенных между собой осью с возможностью свободного вращения относительно друг друга. Это позволяет разгружать приводы при пусках или совсем их не отключать при кратковременной остановке или изменении направления движения.The closest in design and functionality is a sphere car according to the application of the Russian Federation No. 2013131288 (publ. 01.20.2015). It consists of a supporting frame and at least two or more wheels, consisting of two spherical segments connected in series - one of which is truncated, and the other is small - mounted on its truncated part coaxially with it, with the possibility of free rotation around their common axis, and only the truncated segment is provided with a drive for driving the latter in a small segment around their common axis in any position of the wheel, the wheels are mounted on forks on an axis perpendicular to the axis of rotation, the axis is equipped with a drive for controlled rotation that wheel around it, wherein the controlled rotation of the wheels is possible simultaneously on all four wheels, and on individual wheels in both directions from the vertical position, with the fixed stop. Such a design of a spherical vehicle allows one to accumulate kinetic energy of rotation of wheels translated into vertical position by axles, due to a wheel design consisting of two segments interconnected by an axis with the possibility of free rotation relative to each other. This allows you to unload the drives during start-ups or not to turn them off completely during a short stop or change of direction.
Как показала практика эксплуатации вышеописанной конструкции, часто возникает необходимость перемещаться поступательно или перпендикулярно основному курсу. Недостатком данной конструкции является отсутствие такой возможности.As shown by the practice of operating the above construction, often there is a need to move progressively or perpendicular to the main course. The disadvantage of this design is the lack of such a possibility.
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 с закрепленными на ней вилками, в которых установлены не менее двух или более колес, состоящих из 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 только усеченный сегмент снабжен приводом для приведения во вращение последнего на малом сегменте вокруг их общей оси в любом положении колеса, колеса установлены в вилки на ось перпендикулярно оси их вращения, ось снабжена приводом для контролируемого поворота колес вокруг нее, причем контролируемый поворот колес возможен, как одновременно на всех колесах, так и на отдельных колесах в обе стороны от вертикального положения с возможностью фиксированной остановки, при этом колеса снабжены дополнительной вилкой и выполнены в виде блоков, включающих две вилки - дополнительную и основную; одна в другой, соединенных между собой осью с возможностью контролируемого поворота и фиксированной остановки основной вилки в обе стороны приводом, установленным на дополнительной вилке; причем контролируемый поворот основной вилки возможен, как одновременно на всех блоках колес, так и на отдельных блоках, а оси, вокруг которых возможен поворот колес и основной вилки выполнены проходящими через центр сферических сегментов.To achieve this technical result, in a spherical vehicle, consisting of a supporting frame with forks fixed on it, in which at least two or more wheels are installed, consisting of two spherical segments connected in series - one of which is truncated, and the other - small - is mounted on its truncated the part is coaxial with it, with the possibility of free rotation around their common axis, and only the truncated segment is provided with a drive to bring the latter into rotation on a small segment around their common axis in any position of the wheel, count ECs are mounted in forks on an axis perpendicular to the axis of their rotation, the axis is equipped with a drive for a controlled rotation of the wheels around it, and a controlled rotation of the wheels is possible both simultaneously on all wheels and on individual wheels on either side of the vertical position with the possibility of a fixed stop, this wheel is equipped with an additional fork and is made in the form of blocks comprising two forks - additional and main; one in the other, interconnected by an axis with the possibility of controlled rotation and a fixed stop of the main fork in both directions by a drive mounted on an additional fork; moreover, a controlled rotation of the main fork is possible both simultaneously on all wheel blocks and on individual blocks, and the axes around which the wheels and the main fork can rotate are made passing through the center of the spherical segments.
Отличительными признаками предлагаемого сферомобиля является то, что колеса снабжены дополнительной вилкой и выполнены в виде блоков, включающих две вилки - дополнительную и основную; одна в другой, соединенных между собой осью с возможностью контролируемого поворота и фиксированной остановки основной вилки в обе стороны приводом, установленным на дополнительную вилку; причем контролируемый поворот основной вилки возможен, как одновременно на всех блоках колес, так и на отдельных блоках, а оси, вокруг которых возможен поворот колес и основной вилки выполнены проходящими через центр сферических сегментов.Distinctive features of the proposed sphere car is that the wheels are equipped with an additional fork and are made in the form of blocks comprising two forks - an additional and a main one; one in the other, interconnected by an axis with the possibility of controlled rotation and a fixed stop of the main fork in both directions by a drive mounted on an additional fork; moreover, a controlled rotation of the main fork is possible both simultaneously on all wheel blocks and on individual blocks, and the axes around which the wheels and the main fork can rotate are made passing through the center of the spherical segments.
Наличие отличительных признаков позволяет сферомобилю двигаться в любом направлении - поступательно, не изменяя положения корпуса, а также двигаться, как и при обычной трансмиссии. Например, сферомобиль может объезжать объекты под прямым углом, перемещаться к объекту, находящемуся справа, слева или сзади без осуществления дополнительного разворота, т.е. может двигаться по прямой, соединяющей сферомобиль и данный объект. Это значительно повышает маневренность сферомобиля.The presence of distinctive features allows the spherical vehicle to move in any direction - translationally, without changing the position of the body, as well as move, as with a conventional transmission. For example, a spherical car can go round objects at right angles, move to an object located on the right, left or back without making an additional turn, i.e. can move in a straight line connecting the spherical vehicle and the given object. This greatly increases the maneuverability of the vehicle.
Вариант предлагаемого сферомобиля иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-8.A variant of the proposed field vehicle is illustrated by the drawings shown in FIG. 1-8.
На фиг. 1 - вид сферомобиля сбоку с тремя блоками колес (положение колес при остановке - горизонтальное);In FIG. 1 is a side view of a spherical vehicle with three blocks of wheels (the position of the wheels when stopped is horizontal);
на фиг. 2 - то же, вид сверху;in FIG. 2 - the same, top view;
на фиг. 3 - вид блока колес спереди (положение колес - горизонтальное);in FIG. 3 - front view of the wheel block (the position of the wheels is horizontal);
на фиг. 4 - вид блока колес сверху;in FIG. 4 is a top view of a block of wheels;
на фиг. 5 - фронтальный вид блока колес;in FIG. 5 is a front view of a block of wheels;
на фиг. 6 - разрез по В-В;in FIG. 6 is a section along BB;
на фиг. 7 - вид блока колес сбоку (максимальный поворот вокруг двух осей);in FIG. 7 is a side view of a block of wheels (maximum rotation around two axles);
на фиг. 8 - то же, вид в изометрии.in FIG. 8 is the same, isometric view.
Вариант исполнения предлагаемого транспортного средства с тремя блоками представлен в виде модели (фиг. 1-8). Сферомобиль состоит (фиг. 1-2) из несущей рамы 1 и трех блоков колес 2. Блок 2 состоит из основной вилки 3 с взаимно перпендикулярными осями 4-5 (фиг. 3-8), дополнительной вилки 6, колеса 7, состоящего из усеченного сегмента 8 и малого сегмента 9, привода 10, привода контролируемого поворота колеса 11, привода контролируемого поворота вилки 12.An embodiment of the proposed vehicle with three blocks is presented in the form of a model (Fig. 1-8). The spherical car (Fig. 1-2) consists of a supporting
Сферомобиль работает следующим образом. Начало движения сферомобиля в любую сторону осуществляется путем поворота оси вращения полусферических колес 7 (фиг. 1), состоящих из усеченных сегментов 8-9 вокруг осей 4-5.Spheromobile works as follows. The movement of a spherical vehicle in any direction begins by turning the axis of rotation of the hemispherical wheels 7 (Fig. 1), consisting of truncated segments 8-9 around axes 4-5.
Для движения вперед с определенной скоростью производится одновременный поворот полусферических колес 7 вокруг оси 5 приводом 12. Сферомобиль начнет перемещаться вперед со скоростью, определенной радиусом контакта полусферического колеса 7 с поверхностью, по которой он движется. Величина скорости зависит от угла наклона оси вращения колеса 7, приводящегося во вращение приводом 10. Для движения сферомобиля назад производится одновременный наклон оси вращения колес 7 вокруг той же оси 5 в противоположную сторону от вертикального положения оси вращения колеса 7 приводом 10. Для снижения энергетических затрат при переходе через вертикальное положение оси вращения колеса 7 приводом 10, последнее снабжено сегментом 9, который может свободно вращаться на оси колеса 7. Таким образом, в вертикальном положении сегмент 8 колеса 7 вращается приводом 10 на сегменте 9, не взаимодействуя с поверхностью, по которой движется сферомобиль. Из этого положения, не останавливая вращение привода 10 и не меняя его направления вращения, можно осуществлять движение сферомобиля вперед и назад при одновременном наклоне осей вращения всех колес 7 вокруг осей 5 приводами 11.To move forward at a certain speed, the
Для движения сферомобиля перпендикулярно или под любым другим углом к вышеописанному основному движению производится одновременный наклон оси вращения колес 7 вокруг осей 4 приводами 11. Сферомобиль будет двигаться перпендикулярно или под любым другим углом к основному движению со скоростью, также соответствующей радиусу контакта сферического колеса 7 с поверхностью, по которой он движется. Величина скорости также зависит от угла наклона оси вращения колеса 7 вокруг оси 4. Для движения сферомобиля в противоположную сторону, как и описывалось выше, не останавливая вращение привода 10 и не меняя его направления вращения, производится одновременный наклон основной вилки 3 всех колес 7 в противоположную сторону вокруг оси 4.To move the spherical vehicle perpendicularly or at any other angle to the above-described main movement, the axis of rotation of the
Совмещая наклоны осей вращения колес 7 вокруг осей 4-5, сферомобиль будет двигаться, изменяя направление движения как поступательно (не меняя положения несущей рамы 1 (фиг. 1-2)), так и с возможностью поворота несущей рамы 1 в плоскости движения последней.Combining the inclination of the axes of rotation of the
Возможности перемещения данной конструкции в плане маневренности неограниченны. Сферомобиль может двигаться в плоскости как угодно: с одновременным вращением несущей рамы 1, изменением направления движения на девяносто градусов к основному курсу или на любой другой угол. Все зависит от управления наклонами осей вращения колес 7 вокруг осей 4-5 приводами 11-12.The possibilities of moving this design in terms of maneuverability are unlimited. A spherical car can move in the plane as you like: with the simultaneous rotation of the
Наиболее важное применение данной трансмиссии - это робототехника, где маневровые возможности наиболее востребованы.The most important application of this transmission is robotics, where shunting capabilities are most in demand.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015114525/11A RU2584407C1 (en) | 2015-04-20 | 2015-04-20 | Spheromobile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015114525/11A RU2584407C1 (en) | 2015-04-20 | 2015-04-20 | Spheromobile |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2584407C1 true RU2584407C1 (en) | 2016-05-20 |
Family
ID=56012130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015114525/11A RU2584407C1 (en) | 2015-04-20 | 2015-04-20 | Spheromobile |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2584407C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2172558A (en) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Bill Thomas Edwin Warne | Vehicles and conveyers |
| JP2000142154A (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-23 | Toyota Motor Corp | Four-wheel drive vehicles |
| WO2002006063A1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-01-24 | Gregory Kaplun | Vehicle propulsion system using hemispherical wheels |
| RU2554905C2 (en) * | 2013-07-09 | 2015-06-27 | Закрытое акционерное общество "Интеллектуальная механика" | Spheromobile |
-
2015
- 2015-04-20 RU RU2015114525/11A patent/RU2584407C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2172558A (en) * | 1985-03-20 | 1986-09-24 | Bill Thomas Edwin Warne | Vehicles and conveyers |
| JP2000142154A (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-23 | Toyota Motor Corp | Four-wheel drive vehicles |
| WO2002006063A1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-01-24 | Gregory Kaplun | Vehicle propulsion system using hemispherical wheels |
| RU2554905C2 (en) * | 2013-07-09 | 2015-06-27 | Закрытое акционерное общество "Интеллектуальная механика" | Spheromobile |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2021119075A (en) | Hinged vehicle chassis | |
| EP1488102B1 (en) | Spherical mobility mechanism | |
| CA2661313C (en) | Four wheel drive system | |
| EP3501872A1 (en) | Non-scrubbing vertical drive unit for a trackless or free roaming vehicle with zero turn radius | |
| CN102407893A (en) | Wheel and leg combined moving robot | |
| US20050039956A1 (en) | Propulsion mechanism having spherical ball | |
| JP2021178201A (en) | System and method for positioning vehicles of amusement park attraction | |
| US9573416B1 (en) | Wheel assembly with multi-sphere omniwheels and omnidirectional devices including the wheel assembly | |
| US10071609B2 (en) | Vehicle having a high clearing capability | |
| US8944446B1 (en) | Swivel drive system | |
| JP4759323B2 (en) | Crawler type traveling device | |
| JP6576956B2 (en) | Chassis for vehicle | |
| CN115397689A (en) | Vehicle drive unit and vehicle with vehicle drive unit | |
| JP6837910B2 (en) | Omni-directional moving vehicle | |
| RU2554905C2 (en) | Spheromobile | |
| TW202028045A (en) | Riding-saddle motor vehicle | |
| RU2584407C1 (en) | Spheromobile | |
| CN105984494A (en) | Steering system for vehicle and vehicle with same | |
| Qian et al. | System and design of an omni-directional vehicle | |
| RU2581806C1 (en) | Ball-wheel propulsor | |
| US20250153345A1 (en) | Snake robot and monomeric segment | |
| US20180185761A1 (en) | Vehicle steering system | |
| WO2013022017A1 (en) | Multi-directionally movable body module | |
| Terakawa et al. | Two-wheel-drive vehicle that is movable in the longitudinal and lateral directions with a small number of motors | |
| CN109018069A (en) | Wheel moving platform and moving trolley |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190421 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20211005 |