CN102826121A - 平移式自平衡两轮车转向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平移式自平衡两轮车转向装置，包括：设置在该自平衡两轮车的车体上的支架；设置在该支架上并且在驱动力作用下可水平移动的平移组件，该平移组件包括一个可水平移动的承载部件以及用于当驱动力消失时使该承载部件复原至初始位置的弹性回复部件；位移传感组件，该位移传感组件包括一个信号发送部件和一个信号接收部件；转向控制***，用于接收该位置信号，并根据该位置信号的变化，控制该自平衡两轮车的转向。本发明的平移式自平衡两轮车转向装置，便于操控，安全性高，设计紧凑简单，体现出自平衡两轮车小巧灵活的特点，并且还提高了娱乐性和驾驶体验。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于自平衡两轮车的转向装置。
背景技术
自平衡两轮车是一种左右各一个轮，并独立驱动的新型车体。它采用精密陀螺仪和加速度传感器来自动感应人体微小的重心变化，来控制运动和平衡，达到原地回转及行进的目的。作为一种新兴的轻便车辆，自平衡两轮车逐渐成为娱乐、广场、景区等场所使用的轻便载人工具。因此，对自平衡两轮车轻便性和娱乐性的要求也越来越高。
授权公告号为CN201597703U的中国实用新型专利公开了一种用于自平衡两轮车的转向机构，包括一个固定在车体中部的底板以通过支撑架和该底板固定连接的水平转轴，水平转轴的一端固定连接有操作杆，水平转轴的另一端设置有电位器，在水平转轴上固定有沿轴线对称的、与操作杆垂直的承力支架、在承力支架两侧下方或上方安装有弹性体。在使用时，操作者通过利用双手左右摆动操作杆，可以控制水平转轴沿轴线方向转动，水平转轴转动角度的大小，可通过电位器变成指令，从而控制电机的转向和速度输出，达到控制两轮车转向的目的。
授权公告号为CN201610202U的中国实用新型专利公开了一种两轮自平衡电动车，其转向机构包括方向控制手柄和转向控制器，转向控制器设置于人体支撑件底部，操作者通过方向控制手柄，以转向控制器为转轴左右摆动控制方向。
授权公告号为CN 100506632C的中国发明专利公开了一种左右两轮自平衡电动车，该两轮车包括一个车厢，车厢中心处升起一根立杆，把手总成***立杆中，把手总成的端部设置有左右转向控制机构，分别安装在左右把横管上。由于复位弹簧和限位片的作用，把手只能单方向旋转到一定角度，松手后能自动恢复到起始位置。在旋转过程中，把手上的霍尔片能够感应到永久磁铁磁场强度的变化，导致其电压发生变化，从而控制自平衡两轮车的转向。该自平衡两轮车还包括一个中央处理电路，该中央处理电路可接收转向信号等参数，并计算出电动机的输出功率，传输给左右电动机驱动电路，再进而驱动电动机运动，从而实现转向。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种操控性好、安全性高的创新的转向手段，并由此提供一种新型的平移式自平衡两轮车转向装置。
本发明的平移式自平衡两轮车转向装置，包括：
设置在该自平衡两轮车的车体上的支架；
设置在该支架上并且在驱动力作用下可水平移动的平移组件，该平移组件包括一个可水平移动的承载部件以及用于当驱动力消失时使该承载部件复原至初始位置的弹性回复部件；
位移传感组件，该位移传感组件包括一个信号发送部件和一个信号接收部件，其中，该信号发送部件固定设置于该承载部件上，该信号接收部件固定设置于该支架上，并输出代表该信号发送部件以及该信号接收部件之间相对位置信息的位置信号；
转向控制***，用于接收该位置信号，并根据该位置信号的变化，控制该自平衡两轮车的转向。
优选地，所述承载部件两侧分别设置有用于供操着者施加驱动力的接触垫。
优选地，所述承载部件为一个水平设置的活动推杆，所述弹性回复部件包括第一弹簧和第二弹簧，该第一弹簧和第二弹簧的两端分别与所述活动推杆和所述支架相连接。
优选地，所述活动推杆的中间位置为一个突起部，所述信号发送部件设置于该突起部上，并且该突起部的两侧分别与该第一弹簧和第二弹簧相连接。
优选地，所述支架为一个脚控把手，所述接触垫为脚控靠垫，操作者可利用腿部对该脚控靠垫施加驱动力。
优选地，所述脚控把手与所述车体枢轴连接。
优选地，所述支架为一个手控把手，所述接触垫为手控靠垫，操作者可利用双手对该手控靠垫施加驱动力。
优选地，所述位移传感器组件为霍尔传感器，所述信号发送部件为磁钢，所述信号接收部件为霍尔元件。
本发明的平移式自平衡两轮车转向装置，便于操控，安全性高，设计紧凑简单，体现出自平衡两轮车小巧灵活的特点，并且还提高了娱乐性和驾驶体验。
附图说明
图1为具有本发明的转向装置的自平衡两轮车在处于打开状态时的立体示意图；
图2为自平衡两轮车中本发明的转向装置的剖视图；
图3为图2中本发明的转向装置的放大示意图；
图4为具有本发明的转向装置的自平衡两轮车在处于收起状态的立体示意图；
图5为本发明的转向装置的另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的平移式自平衡两轮车转向装置的组成和工作原理进行详细说明，为突出本发明的特点，在本发明中和现有技术相同的部件仅作简要描述或省略。
如图1所示，为具有本发明转向装置100的自平衡两轮车10的示意图。该转向装置100包括一个支架110，该支架可以通过一个枢轴111相对于自平衡两轮车10的车体11转动，以分别处于收纳和打开状态。图1中展示了支架110处于打开状态（即工作状态）时的情形，图4中展示了支架110处于收纳状态时的情形。并且，支架110还设置有限位机构以及固定机构，分别用于对支架110的旋转角度进行限位以及对支架在工作和收纳位置进行固定。当支架110打开后处于工作位置并固定后，操作者即可踩在踏板12、13上进行驾驶操作。在图1、4所示的实施方式中，该支架110是一个脚控把手，驾驶者通过腿部触碰接触垫施加水平驱动力，以进行转向操作。
更具体地，参考图2、3，本发明的转向装置100包括设置在支架110上并且在驱动力作用下可水平移动的平移组件120。平移组件120包括一个可水平移动的承载部件121以及用于当驱动力消失时使该承载部件121复原至初始位置的弹性回复部件122。如图2、3所示，承载部件120可通过开孔可活动地穿设在支架110上，并通过弹性回复部件122的弹性作用，当施加驱动力时，可压迫该弹性回复部件122，而当驱动力消失时，弹性回复部件122存储的弹性力使得承载部件121回复至初始位置。
如图2、3所示，在图示的实施方式中，承载部件121为一个水平设置的活动推杆。弹性回复部件122包括第一弹簧1221和第二弹簧1222，第一弹簧1221和第二弹簧1222的两端分别与活动推杆121和支架110相连接。容易理解，承载部件121也可以是推杆之外的其他形式，例如一个可以水平运动的滑块等。另外，弹性回复部件122也可以采用弹簧之外的其他弹性手段。
如图3所示，转向装置100还包括位移传感组件130，位移传感组件130包括一个信号发送部件131和一个信号接收部件132，其中，信号发送部件131固定设置于承载部件121上，信号接收部件132固定设置于支架110上，并输出代表信号发送部件131以及该信号接收部件132之间相对位置信息的位置信号。
特别地，参考图3，作为承载部件的活动推杆121的中间位置为一个突起部1211，信号发送部件131设置于突起部1211上，并且突起部1211的两侧分别与第一弹簧1221和第二弹簧1222相连接。并且，为便于施加水平驱动力，承载部件121（也即本实施方式中的活动推杆）两侧分别设置有用于供操着者施加驱动力的接触垫123、124。由此，结合附图，当接触垫123、124上没有被施加水平方向上的作用力时，第一弹簧1221和第二弹簧1222处于平衡状态，此时突起部1211上的信号发送部件131处于初始位置。当通过接触垫123、124施加水方向的作用力时，在第一弹簧1221和第二弹簧1222的作用下，突起部1211上的信号发送部件131将会偏离初始位置，并且施加的水平作用力越大，信号发送部件131偏离初始位置的距离越远。当施加给接触垫的水平方向上的作用力消失后，信号发送部件131在第一弹簧1221和第二弹簧1222回复力的作用下，重新回到初始位置。信号接收部件132的位置相对于支架110是固定的，因此它能够检测出信号发送部件131的位置变化，即可以输出代表它和信号接收部件132之间相对位置信息的位置信号。
优选地，结合图3，在该实施方式中，位移传感器组件130为霍尔传感器，并且其中，信号发送部件为磁钢131，信号接收部件为霍尔元件132。当然，位移传感器组件130也可采用其它合适类型的位移传感器，例如电感式位移传感器、电容式位移传感器、光电式位移传感器、超声波式位移传感器等，用于对信号接收部件132的位置变化进行检测，并输出位置变化信号至车辆的转向控制***。
另外，常规地，本发明的转向装置100还包括转向控制***（图未示），用于接收信号发送部件131发出的位置信号，并根据该位置信号的变化，控制该自平衡两轮车的转向。因为对平移组件120施加的水平方向上的驱动力越大，信号接收部件132的偏移量也就最大，这表示操作者想要操作的转向角度也越大，因此，本实施方式中，在转向控制***进行控制时，转向角度和驱动力大小是成线性关系的。当然，总体而言，在转向控制***中，也可以根据需要，将转向角度和驱动力大小设计为线性相关之外的其他正相关关系，即转向角度和驱动力大小为增函数关系。
转向控制***可以单片机或者其他信号处理器或中央处理器为基础构建，并输出信号至自平衡两轮车左右发送机的驱动电路，并最终由自平衡两轮车左右两个发动机执行转向动作。有关转向控制***的更具体描述，可参见授权公告号为CN201597703U的中国实用新型专利以及授权公告号为CN 100506632C的中国发明专利。
本发明的转向控制装置，尤其适合于驾驶者进行脚控操作。结合图1，如上所述，操作者可以站立在踏板12、13上用腿部进行转向控制，此时，支架110为一个脚控把手，接触垫123、124相应地为脚控靠垫，操作者可通过腿部触脚控靠垫，对平移组件120施加水平驱动力，以控制自平衡两轮车转向。在该设计中，由于平移组件120为水平移动方式，故操作者只需轻轻地触碰脚控靠垫即可对转向进行控制；而如果采取传统的转动或摆动方式，当采用脚控形式时，操作者需要利用双腿做出摇动或摆动动作，这样会容易导致重心改变，而对于依靠重心进行控制的自平衡两轮车而言，这样的重心改变有可能会给车辆的控制***发出错误信号，例如加速、减速、后退等，从而不利于对自平衡两轮车的操作控制。因此，本发明的转向装置相比传统的转向形式，可提高安全性和操控性，并可带来良好的驾驶体验，凸显出自平衡两轮车的娱乐性特点。
当然，容易理解，本发明的平移式自平衡两轮车转向装置，也可适用于手控场合。如图5所示，是本发明的平移式自平衡两轮车转向装置100为手控情形的示意图，此时，支架110’为一个手控把手，相应地，左右两个接触垫为手控靠垫，操作者可利用双手对手控靠垫施加驱动力，相对于其他手控转向方式，本转向装置操作简单，并且从设计上也节省了自平衡两轮车车体的空间。
Claims (8)
1.一种平移式自平衡两轮车转向装置，其特征在于，包括：
设置在该自平衡两轮车的车体上的支架；
设置在该支架上并且在驱动力作用下可水平移动的平移组件，该平移组件包括一个可水平移动的承载部件以及用于当驱动力消失时使该承载部件复原至初始位置的弹性回复部件；
位移传感组件，该位移传感组件包括一个信号发送部件和一个信号接收部件，其中，该信号发送部件固定设置于该承载部件上，该信号接收部件固定设置于该支架上，并输出代表该信号发送部件以及该信号接收部件之间相对位置信息的位置信号；
转向控制***，用于接收该位置信号，并根据该位置信号的变化，控制该自平衡两轮车的转向。
2.根据权利要求1所述的平移式自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述承载部件两侧分别设置有用于供操着者施加驱动力的接触垫。
3.根据权利要求1所述的平移式自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述承载部件为一个水平设置的活动推杆，所述弹性回复部件包括第一弹簧和第二弹簧，该第一弹簧和第二弹簧的两端分别与所述活动推杆和所述支架相连接。
4.根据权利要求3所述的平移式自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述活动推杆的中间位置为一个突起部，所述信号发送部件设置于该突起部上，并且该突起部的两侧分别与该第一弹簧和第二弹簧相连接。
5.根据权利要求1所述的平移式自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述支架为一个脚控把手，所述接触垫为脚控靠垫，操作者可利用腿部对该脚控靠垫施加驱动力。
6.根据权利要求5所述的平移式自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述脚控把手与所述车体枢轴连接。
7.根据权利要求1所述的平移式自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述支架为一个手控把手，所述接触垫为手控靠垫，操作者可利用双手对该手控靠垫施加驱动力。
8.根据权利要求1所述的平移式自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述位移传感器组件为霍尔传感器，所述信号发送部件为磁钢，所述信号接收部件为霍尔元件。
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