Сферическое колесо для обеспечения движения транспортного средства и транспортное средство, содержащее колесо - RU2016129179A

1. Сферическое колесо с радиусом R, предназначенное для обеспечения движения транспортного средства (11), при этом колесо (10,30) приводится в движение валом (12), выполненным с возможностью вращения вокруг оси (14), при этом колесо (10,30) содержит два сегмента (15,16; 32,32), поверхность которых следует сферической поверхности колеса (10,30) и каждый из которых ограничен плоскостью (17,18; 33,34), при этом каждый сегиент (15,16; 32,32) шарнирно установлен при помощи поворотной связи (19,20) относительно вала (12) вокруг оси (21,22), перпендикулярной к плоскости (17,18; 33,34) рассматриваемого сегмента (15,16; 32,32), при этом колесо (10,30) дополнительно содержит два ролика (28,29; 37,38), каждый из которых расположен в отверстии (54) каждого из сегментов (15,16; 32,32), при этом отверстие (54) является круглым и центровано вокруг оси (21,22) соответствующей поворотной связи (19,20), при этом каждый ролик (28,29; 37,38) расположен в продолжении поворотной связи (19,20) рассматриваемого сегмента (15,16; 32,32), при этом каждый ролик (28,29; 37,38) может свободно вращаться вокруг оси (47,49), перпендикулярной к оси (14) вала (12), при этом каждый ролик (28,29; 37,38) обеспечивает качение на уровне сферической поверхности, отличающееся тем, что отверстие (54) каждого сегмента (15,16; 32,32) имеет радиус S вокруг оси (21,22) его поворотной связи (19,20), причем радиусы S отверстия (54) каждого сегмента (15,16; 32,32) и r соответствующего ролика (28,29; 37,38) рассчитаны таким образом, чтобы уравновешивать усилия, необходимые для приведения во вращение сегмента (15,16; 32,32) и соответствующего ролика (28,29; 37,38), когда колесо (10,30) переходит от опоры на землю на сегменте (15,16; 32,32) по краю отверстия (54) к опоре на землю на соответствующем ролике (28,29; 37,38).

2. Колесо по п. 1, отличающееся тем, что линия (51,52) качения роликов (28,29; 37,38) занимает угловой сектор (β), центрованный по центру сферического колеса (10; 30), причем угловой сектор (β) превышает 35°.

3. Колесо по п. 2, отличающееся тем, что угловой сектор (β) меньше 125°.

4. Колесо по одному из пп. 2 или 3, отличающееся тем, что угловой сектор (β) составляет от 45° до 50°.

5. Колесо по одному из пп.1-4, отличающееся тем, что наибольший радиус r каждого из роликов (28,29; 37,38) вокруг его соответствующей оси (47,49) превышает четверть радиуса R сферического колеса (10,30).

6. Колесо по п. 5, отличающееся тем, что наибольший радиус r каждого из роликов (28,29; 37,38) вокруг его соответствующей оси (47,49) превышает треть радиуса R сферического колеса (10,30).

7. Колесо по п. 6, отличающееся тем, что наибольший радиус r каждого из роликов (28,29; 37,38) вокруг его соответствующей оси (47,49) равен половине радиуса R сферического колеса (10,30).

8. Колесо по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что для каждого сегмента (15,16; 32,32) определяют момент инерции трения Cf_c на уровне поворотной связи (19,20) между рассматриваемым сегментом (15,16; 32,32) и валом (12), причем для каждого ролика (28,29; 37,38) определяют момент трения Cf_r на уровне его свободы вращения относительно вала (12), причем радиусы S отверстия (54) сегмента (15,16; 32,32) и r соответствующего ролика (28,29; 37,38) определяют таким образом, чтобы добиться следующего равенства:

Cf_c/S=Cf_r/r.

9. Колесо по одному из пп.1-8, отличающееся тем, что сегменты (15,16; 32,32) и ролики (28,29; 37,38) рассчитаны таким образом, чтобы уравновесить кинетическую энергию сегмента (15,16; 32,32) и соответствующего ролика (28,29; 37,38), когда колесо (10,30) переходит от опоры на землю сегментом (15,16; 32,32) по краю отверстия к опоре на землю роликом (28,29; 37,38).

10. Колесо по п. 9, отличающееся тем, что для каждого сегмента (15,16; 32,32) определяют момент инерции I_c вокруг оси его поворотной связи между рассматриваемым сегментом (15,16; 32,32) и валом (12), причем для каждого ролика (28,29; 37,38) определяют момент инерции I_r вокруг оси его свободы вращения относительно вала (12), причем размеры и материалы сегментов (15,16; 32,32) и роликов (28,29; 37,38) определяют таким образом, чтобы добиться следующего равенства:

,

где ω_с является скоростью вращения сегмента, когда колесо опирается на землю сегментом (15,16; 32,32) по краю отверстия (54);

ω_r является скоростью вращения ролика (28,29; 37,38), когда колесо переходит от опоры на землю сегментом (15,16; 32,32) по краю отверстия (54) к опоре на землю роликом (28,29; 37,38).

11. Колесо по одному из пп.1-10, отличающееся тем, что содержит две крышки (56), связанные с каждым роликом (28,29; 37,38) и закрепленные на валу (12), причем крышки (56) образуют участок сферической поверхности, находящийся в продолжении сферической поверхности сегмента (15,16; 32,32) на уровне отверстия (54), через которое установлен упомянутый ролик (28,29; 37,38), причем крышки (56) частично перекрывают упомянутый ролик (28,29; 37,38), начиная от упомянутого отверстия (54), причем обе крышки (56) расположены симметрично относительно линии качения (51,52) рассматриваемого ролика (28,29; 37,38).

12. Транспортное средство, содержащее по меньшей мере три колеса (10,30) по одному из пп.1-11, причем оси (14) валов (12) по меньшей мере двух колес (10) не расположены в одной плоскости.