[发明专利]球形车轮装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种车轮，尤其是一种球形车轮装置。

背景技术

随着经济社会发展，越来越多的家庭开始购买汽车，汽车已经成为人们日常生活中出行必不可少的一种交通工具，而汽车自诞生以来便使用圆形车轮，这使得汽车只能沿着车轮圆周方向进行滚动。

在汽车需要停车的时候，有些时候汽车转向系统的转弯半径不足以满足需要，比如汽车在停车过程中，如果停车位很狭窄，车就很难停放，除此之外，汽车在过弯道时，如果速度过快就会引起侧向的滑动，汽车在通过颠簸路面时，汽车的操纵稳定性和舒适性将受到很大的影响。目前市场上缺乏能正常运用到汽车上的球形车轮。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既可以满足汽车沿纵向行驶，也可以满足汽车横向停车或转弯时的横向运动的球形车轮装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种球形车轮装置，包括：球形车轮，磁感系统，供电系统，传感系统和控制系统；所述的球形车轮主要由橡胶轮胎层、铝合金轮面、塑料保持架、磁极和中心球体组成，所述的橡胶轮胎层固定于所述的铝合金轮面外表面，所述的中心球体位于所述的球形车轮的中心，所述的塑料保持架位于所述的铝合金轮面和中心球体之间，该塑料保持架为均匀布满圆孔的球壳，所述的磁极的一端固定于所述的铝合金轮面的内表面，穿过所述的塑料保持架的圆孔后另一端固定于所述的中心球体外表面；所述的磁感系统是与所述的球形车轮配套使用的系统部件，由外层固定板、中层活动板、内层固定板、磁感线圈和活动板驱动装置组成，所述的外层固定板固定于车辆底架上，所述的内层固定板是所述的球形车轮的外壳，所述的活动板驱动装置固定安装在所述的外层固定板内侧，所述的中间活动板是活动部件，所述的活动板驱动装置连接所述的中间活动板并可对所述的中间活动板进行驱动控制，所述的磁感线圈一端连接于所述的内层固定板，另一端与所述的中层活动板连接，所述的磁感线圈均匀布满所述的内层固定板；所述的传感系统包括电流传感器、压力传感器、距离传感器和车速传感器，所述的电流传感器与所述的磁感线圈连接，所述的压力传感器设置于所述的磁感线圈与内层固定板连接的部位，所述的距离传感器设置于内层固定板的内表面，所述的车速传感器设置于所述的磁感线圈上；所述的供电系统为该球形车轮装置提供电力支持；所述的控制系统连接所述的电流传感器、压力传感器、距离传感器和车速传感器并协调该球形车轮装置的各部件正常运转。如图11所示，以球形车轮1的球心为原点建立三维坐标系，车辆前进方向为+X方向，左侧为+Y方向，垂直XY平面向上为+Z方向，以此类推。距离传感器安装在靠近车轮一侧，用于检测内层固定板与车轮的距离。车速传感器为-X轴上不通电的磁感线圈，当车轮旋转时，传感器内磁场发生变化，从而产生交替变化的电动势，控制系统统计电动势变化次数，如果恰好等于车轮一个圆周上磁极的数量，说明车轮转过一周，从而可以得出行驶的距离，再加上转动一周所花费的时间，从而可以得出车速信息。

优选的，作为进一步的优化改进，所述的磁感线圈由球头、导线和磁芯组成，所述的磁芯为圆柱体，所述的球头为两个半球体，分别位于所述的磁芯的两端，所述的导线缠绕于所述的磁芯外表面，所述的电流传感器连接于所述的导线，所述的压力传感器设置于磁芯与内层固定板相接的端部位置；所述的活动板驱动装置由液压缸固定板、液压缸、活塞推杆、固定架、液压缸动力模块、控制单元和液压管路组成，所述的液压缸通过所述的液压缸固定板固定于所述的外层固定板内侧，所述的活塞推杆连接所述的液压缸，所述的固定架位于活塞推杆的外部端头处并固定连接所述的中层活动板，所述的液压缸动力模块和控制单元固定于所述的液压缸外侧，所述的液压缸动力模块通过所述的液压管路与液压缸连接。球头与中层活动板、内层固定板分别构成球铰链，从而使磁感线圈可发生一定角度的旋转。压力传感器安装在磁芯的上部，用来检测线圈所受压力，进而判断车辆运行过程中路面情况，适时增大或者减小线圈的电流。距离传感器安装在磁感系统的+X、-X、+Y、-Y、+Z方向上，用来检测球形车轮与磁感系统外壳之间的距离，如果距离不合适，可适当增大或者减小磁感线圈的电流。电流传感器安装在导线上，用来检测电流方向和大小，以便控制磁感强度。磁芯用于增强导线所产生的磁场强度。活动板驱动装置分别安装在球形车轮的XZ平面和YZ平面。控制单元控制液压缸的运转和活塞推杆的伸长尺寸，由于液压缸通过液压缸固定板固定在外层固定板上，所以当液压缸运转时会使中层活动板发生一定角度的偏转，中层活动板上布满了磁感线圈球头，活动板的运动进而带动磁感线圈发生角度变化，从而改变了磁感线圈所产生磁场的方向。