具有球形车轮的车辆的制作方法

本发明涉及一种车辆。更具体地，但不仅限于，本发明涉及一种可以由坐在车辆上的人用其接合地面的脚来推进的车辆。

背景技术：

此种类型的已知车辆是自行车。人的脚而非踏板被用于向前推进自行车。这种自行车有时被称为“平衡自行车”。骑车者可以开发平衡感而没有使用踏板的复杂性，并且可以学习将两脚抬离地面来滑行一定距离。典型地，平衡自行车具有可以用于使前轮转弯的车把，以便自行车可以转向。

特别地对非常年幼的儿童来说，通常达到大约2岁大的儿童，常规的平衡自行车可能太难以控制。在PCT专利申请WO2010/116126中公开了一种由年幼儿童使用的车辆，其中前后车轮由球体来代替，两者均可绕三条正交轴线旋转。骑车者的脚接合地面且车辆由骑车者的脚沿着地面推进。存在用于骑车者握持的横向把手，但这是固定的且不用于使车辆转向。相反，通过使用骑车者接触地面的脚和通过骑车者转移重量来控制转向。无论骑车者选择哪个方向移动，球体都会绕任何必要的轴线旋转，以适应方向的改变。

为了简化此种车辆的使用，在PCT专利申请WO2012/104622中公开了一种改型，其中仅后球体绕三条正交轴线可旋转。前球体绕单个横向轴线可旋转。同样，存在用于骑车者握持的横向把手，但这是固定的且不用于使车辆转向；以及通过使用骑车者接触地面的脚和通过骑车者转移重量来控制转向。

技术实现要素：

本发明的一些实施例是PCT专利申请WO2012/104622中公开的车辆的改进，其中后球体以不同的方式被安装，但仍然能旋转以适应车辆的方向改变。

从第一方面来看，本发明提供了一种车辆，其包括：框架，绕相对于所述框架横向且固定的第一轴线可旋转的前地面接合球体，绕多个轴线可旋转的后地面接合球体；以及朝向所述车辆的前部设置且用于骑车者握持的抓握部；其特征在于：支撑构件可枢转地连接到所述框架的后部，且沿所述车辆的纵向从与所述框架的连接点到所述支撑构件的远端部分向下突出；所述后球体连接到所述支撑构件的所述远端部分，用于绕相对于所述支撑构件横向且固定的第二轴线旋转；并且所述支撑构件关于所述框架绕沿所述车辆向下和纵向延伸的第三轴线可枢转。

在一些实施例中，第三轴线穿过后球体，优选地，穿过后球体的中心，或者邻近于(即接近于)后球体的中心。优选地，后球体和支撑件的组合不以常规的脚轮方式工作，并且第三轴线不应离后球体的中心太远。优选地，该设计的一些实施例的特征为：球体的外表面不改变位置，即，当脚轮绕其轴线旋转时，不存在伴随脚轮的摆动。然而，可能的是，第三轴线从球体的中心的一点偏离提高了性能。

一般而言，球体是一种特定的几何物体，但是在本发明的背景下，在实际的实施例中，可以不使用完美的球体。例如，“球体”可以是具有球形接触表面的主体，但是例如端部可以在轴承处被截断，且可以根据需要进一步截断。还可以是：稍微远离真正的球面接触可以有助于自动定心。因此，在本发明的语境中，术语“球体”意指具有基本上或者近似于球形的接合地面的接触表面的主体，而不管主体的剩余部分的形状。

优选地，支撑构件从支撑构件与框架的连接点向前延伸；并且第三轴线从支撑构件与框架的连接点向下和向前延伸。

在一些优选的实施例中，车辆由使用者接合地面的脚来推进。然而，本发明也可应用于另外地或者可选地由其它装置推进的车辆，例如使用脚动力式踏板，和/或使用例如电机或者内燃机的动力源。

在一些优选的实施例中，车辆是坐式车辆，且为骑车者提供座位。座位可以设置在前后球体之间，或者至少部分的在后球体的上方。然而，车辆还可应用于站式车辆，例如动力或者非动力滑板车。

在一些实施例中，当骑车者移动和引导车辆时，本发明的车辆使用且因此开发骑车者的平衡和定向运动的直观感觉。另外地或者可选择地，本发明的车辆可以提供有趣愉快的新的骑乘体验。

对于由骑车者接合地面的脚推进的坐式车辆，当骑车者想向前推进车辆，骑车者简单地用他们的脚向后推压地面，使得车辆随着球体绕它们的横向轴线旋转而向前移动。车辆的构造使其通过响应于骑车者的身体位置的改变来响应于骑车者的转弯意图，如下面所解释的。

当骑车者想要在车辆向前移动的同时使车辆转弯(例如考虑骑车者想要使车辆向右转弯的情况)，对于骑车者来说在他们想要转弯的方向上倾斜是本能的，即向右倾斜。为了在车辆上保持平衡，骑车者需要保持他们的质心在地面接合球体的上方。骑车者将通过以下方式实现此：当他们尝试使车辆转弯时，向左转移他们的下身以补偿他们上身向右的倾斜。

下身向左转移的结果是作用在框架上的向左的力，该力然后被传递到地面接合球体。

在后球体与地面接合的地方，响应于由骑车者施加的力，地面施加与后球体的向左运动相反的摩擦力。地面向右的摩擦力和由骑车者施加的向左的力的结果是具有绕第三轴线的分量的净扭矩。

由于绕第三轴线的扭矩，后轮绕第三轴线旋转，从而第二轴线不再平行于地面。此外，由于第三轴线的锐角，这还导致第二轴线不再平行于前地面接合球体的第一轴线。

第一和第二轴线不再平行的结果是：当车辆被推进向前，地面接合球体旋转以便车辆转弯同时向前移动，而不是直接向前移动。

对于年轻的骑车者，球体的运动不是仅为了转向。当骑车者使用常规的自行车且在一个方向上失去平衡时，甚至没有意识到存在沿自行车倾翻的方向上急速转向的趋势。效果是驱动质量下落下的前轮，且这样做有助于扶正自行车。与本发明的至少一些实施例情况相同的是：后球体在下落的方向上自动地转弯有助于尽可能长地在骑车者下面保持骑行，且因此尽可能长地支撑骑车者。这种布置给儿童一些额外的时机以连接他们的感觉和他们的运动系统，且接着协调出保持他们直立的反应。

如上面提到的，优选的是，支撑构件以及因此第三轴线从支撑构件与框架的连接点向下和向前延伸。此构造的结果是，车辆的转弯圈如下：当骑车者向右倾斜，车辆向右转弯。类似地，当骑车者向左倾斜，车辆向左转弯。

尽管如上所述，优选的是支撑构件从支撑构件与框架的连接点向前和向下延伸，申请人已经认识到，如果支撑构件从支撑构件与框架的连接点向下和向后延伸，则还提供了其它优势。尤其是，这可以用于提供车辆的漂移运动，因为响应于骑车者转移其重量，使支撑构件向后而不是向前延伸反转了转弯圈的方向。因此，骑车者可以使用他们的脚来转移其整个身体重量以控制车辆(与如上所讨论的响应于倾斜动作而转移其下身相反)。例如，如果骑车者向左转移其重量，车辆将向左转弯。使车辆发挥漂移运动的这种控制可能更合适例如更年轻的骑车者。

在支撑构件向后而不是向前延伸的情况下，车辆的某些参数(例如，支撑构件、轴线等的角度)可以具有与在支撑构件向下和向前延伸的情况下的值不同的最佳值。

根据本发明的此第一方面，第三轴线的方向可选择地被表达如下：第三轴线位于穿过前后球体的竖直平面内，例如，穿过它们的中心，且从支撑构件与框架的连接点向下延伸。第三轴线与穿过支撑构件与框架的连接点的竖直线成角度地延伸，即第三轴线不是精确地竖直或水平的。

以如上所述的方式设置绕多个轴线可旋转的地面接合球体在其它背景下是新颖的和有创造性的，且因此当从第二方面来看时，本发明提供了一种车辆，其包括框架；第一地面接合构件，所述第一地面接合构件绕至少第一轴线可旋转；第二地面接合构件，所述第二地面接合构件是球体且绕多个轴线可旋转；以及抓握部，所述抓握部朝向所述车辆框架的前部设置且用于骑车者握持；

其特征在于：支撑构件可枢转地被连接到框架的部分，且从与框架的连接点到支撑构件的远端部分沿车辆的纵向和向下突出；第二地面接合构件被连接到支撑构件的远端部分，用于绕相对于支撑构件横向且固定的第二轴线旋转；并且支撑构件关于框架绕沿车辆向下和纵向延伸的第三轴线可枢转。

如先前讨论的，术语“球体”意指具有基本上或者近似于球形的地面接合接触表面的主体，而不管主体的剩余部分的形状。同样，优选地，第三轴线穿过球体，例如穿过球体的中心或者接近于球体的中心。

纵向方向可以是向前方向或者是向后方向。支撑构件向下突出，但这不一定意指连续向下。例如，它可以水平延伸，然后向下延伸。这同样地适用于根据第一方面的支撑构件和相应的第三轴线的纵向和向下突出。

可以理解的是，根据第二方面，第二地面接合构件不一定是后球体，而可以作为替代的是前球体。因此，第一地面接合构件可以被定位在车辆的后部。

还可以理解的是，第一地面接合构件可以是，但不一定是球体。它可以是能够执行车轮功能的任何形式。作为非限制性例子，它可以是常规的车轮，例如，在常规自行车车轮中由辐条连接到中心枢转点的实心车轮或环形件，或者多个车轮，或者脚轮。在它是球体的情况下，至少一条第一轴线可以包括一条、两条、三条或者更多轴线。球体可以在所有方向上自由地旋转。

对于本发明的第二方面，第三轴线的方向可选择地被表达如下：第三轴线位于穿过第一和第二地面接合构件的竖直平面内，例如，穿过它们的中心，且从支撑构件与框架的连接点向下延伸。第三轴线与穿过支撑构件和框架的连接点的竖直线成角度地延伸，即第三轴线不是精确地竖直或水平的。用于定义支撑构件的竖直平面的第一地面接合构件的中心可以是中心区域而不是中心点。例如，在前地面接合构件包括脚轮，或者包括一对侧向间隔的车轮的情况下，如果竖直平面在使用期间在第一地面接合件与地面的接触点的侧向极端之间通过，则该竖直平面被认为穿过前地面接合件的中心，即当车辆被骑车者没有转弯地向前推进时，竖直平面基本上平行于车辆的运动方向。

下面参照本发明的第一方面描述本发明的一些实施例的后地面接合球体的某些特征。可以理解的是，这些特征还可以等效的方式应用于本发明第二方面的第二地面接合构件。

第一方面的后地面接合球体可以绕第三轴线自由地旋转，但是优选地，它可以在两个方向上旋转达到固定的角度。固定的角度优选不大于约90°(即，旋转运动的总范围不大于约180°)，更优选地大约在60°和90°之间(即，约120°到180°的总范围)，以及更优选地约85°(即，约170°的总范围)。这可以通过设置约束支撑构件旋转的挡块来实现。

第三轴线与穿过支撑构件和框架的连接点的竖直线的角度可以是任何锐角(即使得轴线向下延伸的任意角度)，但是优选在约30°到60°之间，或者在约35°到55°之间，或者在约40°到50°之间，以及在一些优选实施例中是约45°。

与如上所讨论的安装成围绕多个轴线旋转的特定球体相比，其它地面接合支承构件可以以任何合适的方式被安装。例如，支撑构件可以被设置为固定地连接到框架的前部，支撑构件具有远端部分，其中前球体被连接到前支撑构件的远端部分，用于绕第一轴线旋转。前支撑构件可以与穿过前支撑构件与框架的连接点的竖直线成任何合适的角度。例如，它可以成小于90°的角度，向前或者向后延伸。可选择的是，支撑构件可以是基本上竖直或者水平的。

可以理解的是，在车辆包括两个通过各自的支撑构件连接到框架的地面接合体的实施例中，上面讨论的支撑构件的任何定向组合都是可能的，例如，两者均被定向为向下和向前，两者均被定向为向下和向后，两者均被定向为向下但一个向前(其可以是前支撑构件或者后支撑构件)而另一个向后，等等。

可以理解的是，参考术语竖直、向后和向前参照了当车辆使用时两个球体位于水平表面上的情况，且参考术语竖直或者水平并不意味着暗示严格的几何定向，而包括与竖直或水平的一些角度偏差。

在本发明的一些实施例中，抓握部是固定的。这就意味着，抓握部相对于框架是不移动的以实现车辆的转向。抓握部可以是单个构件的单独部分，例如延伸横跨车辆的把手，或者可以是完全单独的构件。然而，一定程度的移动是被允许的，其本身虽不使车辆转向，但可以引导骑车者感知在移动时转向系统的运动。

在一些可选择的实施例中，可以提供有限的或者完全的转向。因此，前地面接合构件，无论是以例如球体还是车轮的形式，都可以常规的方式转向。前地面接合构件可以被连接到连接至转向机构的第二支撑件。因此，第二支撑构件可以枢转地连接到框架的一部分且连接到诸如车把的转向构件；并且第一地面接合构件被连接到第二支撑构件的远端部分，用于绕横向的第一轴线旋转。第二支撑构件可以沿车辆的纵向从与框架的连接点到支撑构件的远端部分向下突出。支撑构件关于框架绕沿车辆向下和纵向延伸的轴线可枢转。

框架可以由许多单独部分组成，这些单独部分可以具有不同的用途。例如，框架可以包括用于前球体的前壳体，用于后球体的后壳体；以及使前壳体和后壳体互连的连接构件。

在车辆是坐式车辆且框架包括例如通过连接构件连接在一起的前壳体和后壳体的实施例中，优选地座位部位于前壳体和后壳体之间。在一些实施例中，座位被定位在前后壳体的顶部下方。在一些实施例中，连接构件被连接到前壳体的顶部，从前壳体延伸到后壳体且被连接到后壳体的顶部。在一些实施例中，座位部由在前壳体和后壳体之间的连接构件的凹陷部限定。连接构件可以是连续的细长构件的形式。前壳体和后壳体两者可以具有部分球形的外表面。在这样的布置中，优选地，细长构件被向上弯曲以效仿前壳体的轮廓，然后被向下弯曲以限定座位，并且再次被向上弯曲以效仿后壳体的轮廓。抓握部可以被安装在连接构件上。

可以在车辆的每一侧设置纵向延伸的平台，该平台在座位部的水平高度下方。这些平台还可以包括连接装置的部分。在框架包括单独的前壳体部和后壳体部的实施例中，可以采用附加的或替代的连接装置。车辆可以设置有稳定构件。第一稳定构件可以被安装在车辆的一侧上的平台上，且第二稳定构件可以被安装在车辆的另一侧上的平台上。稳定构件可以定位成与座位部纵向对齐。第一稳定构件和第二稳定构件可以从车辆上被移除。

对于根据本发明的第一方面的车辆，前球体和后球体可预测地运转，前球体像车轮一样运转，且后球体提供可预测的转向行为。对于根据本发明的第二方面的车辆，至少第二地面接合件可预测地运转，提供可预测的转向行为。这提供在稳定性方面的优势，同时仍然允许车辆在不使用由车把旋转的转向柱的情况下转向。

使用至少一个球体而不是常规车轮还意味着车辆不会笨拙地跌倒在骑车者的上面或者骑车者的下面。

例如，车辆可以主要由塑料材料，或者包括木材、金属和复合材料的其它任何合适的材料构成。

附图说明

现在将仅通过示例的方式和参考附图来描述本发明的实施例，附图中：

图1是从正面和一侧观察的根据本发明的实施例的车辆的立体图；

图2是图1的车辆的侧视图；

图3是根据本发明的实施例的车辆的部分的剖面示意图；

图4示出了沿垂直于横向的第二轴线和垂直于支撑构件的纵向轴线的方向观察的后地面接合球体和支撑构件；

图5示出了沿支撑件的纵向轴线观察的后球体和支撑构件。

具体实施方式

图1示出了从根据本发明的实施例的车辆1的正面和一个侧面观察的立体图。图2示出了车辆1的侧视图。车辆1包括前地面接合球体2、后地面接合球体3和壳体4。壳体4包括通过连接部7连接的前壳体部5和后壳体部6。这些部可以是单独的构件，或者这些部中的至少两个可以是同一构件的部分。车辆还包括连续的、纵向的刚性支撑件8，该支撑件被弯曲以提供较低的座位部9。支撑件8的前部10被附接至前壳体部5，前壳体部5是部分球形的且包住前地面接合球体2。支撑件8的前部10效仿前壳体部5的外部轮廓。具有一对支撑件12的固定的横向手柄11在前壳体部5的上方附接至支撑件8。支撑件8还具有连接到后壳体部6的后部13，后壳体部6是部分球形的且包住后地面接合球体3。支撑件8的后部13效仿后壳体部6的外部轮廓。

前地面接合球体2被安装在前壳体部5内，用于绕单个固定的横向轴线旋转。后地面接合球体3被安装在后壳体部6内，且被安装用于绕多个轴线旋转，如下面参考图3-5进一步描述的。

在此实施例中，设置有一对包括旋转部15的可移除的稳定器14。稳定器呈脚轮的形式，其被附接至在前壳体部5和后壳体部6之间延伸的平台16。脚轮绕竖直轴线可旋转。旋转部15可以是绕三条正交轴线可旋转的球体。稳定器14竖直对齐地设置在座位部9的下方。可以理解的是，在一些实施例中，车辆1可以设置成不带稳定器14和/或不带平台16。

座位部9在支撑件8的较低部设置在前壳体部5和后壳体部6之间。座位部在骑车者，典型地是年幼儿童，能够双脚接触地面且能够使用脚推进车辆的高度处。

图3示出了车辆1的剖面示意图，但前壳体部5、后壳体部6、支撑件8和手柄11未被示出。车辆设置有内框架17。框架具有前框架部18、后框架部19和与如图1中所示的座位区9对应的低凹部20。

在本实施例中，框架17设置在如图1所示的壳体4的下面且被连接到壳体4。然而，可以理解的是，在其它实施例中，壳体4和框架17可以包括单一结构，以便壳体4提供框架17的功能，而不是提供单独的框架。

前球体2借助于前支撑件21被安装在框架上。前支撑件在连接点22处固定地附接至框架17，并且向前和向下延伸到远端23。前球体2被安装至横向且固定于前支撑件21的轴24，前球体4可绕轴24的轴线自由地旋转。

后球体3通过后支撑构件25连接至框架17。后支撑构件25在连接点26处借助于轴承27连接至框架，以使后支撑构件25相对于框架17可枢转。后支撑构件25定位成与通过后球体的中心的竖直线成角度A。在本实施例中，角度A为45°，但是应当理解其它角度也是可以的。参考图4和图5更详细地描述通过后支撑构件25安装后球体3的细节。

图4示出了被安装在后支撑构件25上的车辆1的后球体3。后支撑构件25包括轴28、半圆形轴安装架29，以及垂直于轴28且被接收在轴承27内的连接部30。后球体3可绕轴28的轴线自由地旋转。轴被安装在轴安装架29的每个端部处的轴承31内。

图5示出了沿从图3中的箭头B指示的方向观察的后球体3和后支撑构件25。后支撑件被安装以便后支撑件在图5中示出的箭头C所示的方向上可以枢转地移动，即支撑构件25(且因此球体3)绕穿过连接点26和球体3的中心的轴线是可旋转的。在本实施例中，后支撑件构造成在任一方向上可旋转达到85°。设置挡块32以约束支撑件的旋转运动，防止在任一方向上旋转超过85°。

如图3所示，后支撑件25定位成与穿过后球体3的竖直线成锐角A。因此，后支撑件25相对于连接点26向前和向下延伸。如上所述，此构造提供了车辆的响应于骑车者向前推进车辆的同时倾斜以向左转或者向右转的行为。

应当理解的是，仅示出和描述了本发明的一个可能的实施例，并且许多其它变型也是可能的。此处描述的特定实施例具备如上文参考本发明的第一方面所描述的特征，例如支撑件的定向，旋转运动的角度等等。根据第一和/或第二方面的其它实施例也是可能的。

在本发明的一些实施例中，提供了一种车辆，其包括框架；绕相对于框架横向且固定的第一轴线可旋转的前地面接合球体；绕多个轴线可旋转的后地面接合球体；以及朝向车辆的前部设置的、用于骑车者握持的抓握部。支撑构件可枢转地连接至框架的后部，且沿车辆的纵向从与框架的连接点到支撑构件的远端部分向下突出。后球体连接至支撑构件的远端部分，用于绕相对于支撑构件横向且固定的第二轴线旋转。支撑构件关于框架绕沿车辆向下和纵向延伸的第三轴线可枢转。

在本发明的一些实施例中，第三轴线穿过后球体，在一些实施例中，穿过或者邻近于后球体的中心。在一些实施例中，第三轴线以从30°到60°的角度向下延伸。在一些实施例中，支撑构件从支撑构件与框架的连接点向前延伸；并且第三轴线从支撑构件与框架的连接点向下和向前延伸。在一些实施例中，后地面接合球体可以绕第三轴线旋转有限的角度，且在一些实施例中，有限的角度不大于180°。在一些实施例中，存在用于骑车者的座位，其被定位成使得坐在座位上的骑车者能够通过其接合地面的脚推进车辆。