CN105314020B - 抗侧倾的自平衡车及其抗侧倾方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通工具领域，尤其涉及一种两轮的自平衡车。本发明公开了一种抗侧倾的自平衡车及其抗侧倾方法，该自平衡车包括：车体，与车体轴向连接的方向控制杆，一对车轮，分设于车轮两侧的一对踏板，位移检测装置，控制器，伸缩组件，一对连接件；其中，位移检测装置用于检测方向控制杆的位移，向控制器发送位移信号；伸缩组件通过连接件分别与踏板连接，控制器通过位移信号控制伸缩组件进行活动伸缩，以带动踏板分别沿与之对应地车轮的外侧表面进行上下活动，使得两个踏板之间产生高度差，从而带动驾驶者身体的重心做出相应的移动，以由于抵御自平衡车产生的离心力给驾驶者带来的不适。

Description

抗侧倾的自平衡车及其抗侧倾方法

技术领域

本发明涉及交通工具领域，尤其涉及一种两轮的自平衡车。

背景技术

信息时代的来临，人们对生活的便利性要求越来越高，自平衡车因其体积小、重量轻、运行灵活等优点备受人们的青睐。

目前市面上流行的自平衡车一般都是两轮在车体两侧平行设置，车体正前方设置控制杆，在运行的过程中，人站立在两轮中间的车体之上操纵着控制杆，在转弯的过程中，控制杆向一侧倾斜，产生一定的离心力，但是只有熟练的驾驶者才能感知平衡车转向的过程中转向的离心力，同时做出相应的重心转移。对于新手来说，若平衡车速度过快则很容易发生平衡车倾倒的危险，在转弯的过程中只能降低速度行驶，从而给新手的出行带来不便。因而为了方便人们日常生活的出行，一种能够解决转弯过程引起的倾斜问题的自平衡车成了一种需求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种抗侧倾的自平衡车及其抗侧倾方法有效地解决了自平衡车在转弯的过程中使用者的平衡问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种抗侧倾的自平衡车，包括：一车体；设于所述车体上并与所述车体轴向连接的方向控制杆；分设于所述车体两侧的一对车轮；一对踏板；

所述一对踏板分设于所述一对车轮的两侧，所述自平衡车还包括：

位移检测装置、控制器、伸缩组件、一对连接件；

所述位移检测装置用于检测所述方向控制杆的位移，且与所述控制器电连接并向所述控制器发送所述方向控制杆的位移信号；

所述控制器与所述伸缩组件和所述车体连接；

所述伸缩组件通过所述一对连接件分别与所述一对踏板连接，且所述一对连接件分别对应所述一对车轮设置，每个所述连接件沿与其对应的所述车轮的外侧表面设置；

所述控制器通过所述位移信号控制所述伸缩组件进行活动伸缩，以带动所述踏板分别沿与之对应的所述车轮的外侧表面进行上下活动。

优选地，所述位移检测装置包括磁性元件和磁感应元件；

所述磁性元件设置于所述方向控制杆上；

所述磁感应元件设置于所述车体上，并接收所述磁性元件的磁信号，以通过磁信号的改变检测所述方向控制杆的位移。

优选地，所述伸缩组件为一个，且该伸缩组件通过一个联动杆与所述一对连接件同时连接，以通过所述联动杆带动所述一对连接件同时进行上下活动，进而带动所述一对踏板沿与之对应的所述车轮的外侧表面进行上下活动。

优选地，所述伸缩组件为一对，且分别与所述一对连接件对应连接，每个伸缩组件通过一个所述连接件带动对应的一个踏板进行上下活动。

优选地，所述一对踏板分别沿所述车轮的外表面相反的方向上下活动。

优选地，每个所述车轮同与其对应的所述连接件之间设有耐磨件。

优选地，所述耐磨件为滚轮，所述滚轮设置于所述车轮上，且所述滚轮的轴向与所述车轮的轴向垂直。

优选地，所述伸缩组件包括电动推杆；

和/或；

所述连接件与所述车轮的挡泥板集成为一体，包覆所述车轮的上方。

一种自平衡车抗侧倾的方法，应用于上述自平衡车，包括以下步骤：

S1所述方向控制杆朝着要转弯的方向发生倾斜；

S2所述控制器控制所述车体沿与所述方向控制杆相同的方向发生偏转，同时所述位移检测装置检测所述方向控制杆的位移，且将所述位移信号发送至所述控制器；

S3所述控制器接收到所述位移信号，同时控制所述伸缩组件进行伸缩活动；

S4所述伸缩组件通过所述一对连接件带动所述踏板沿所述车轮的外侧表面进行上下活动。

优选地，在步骤S4中，所述伸缩组件通过一个联动杆与所述一对连接件同时连接，并通过所述联动杆带动所述一对连接件进行联动；

和/或；

在步骤S4中，所述伸缩组件为一对，且每个所述伸缩组件对应连接一个所述连接件，每个所述伸缩组件通过一个所述连接件带动一个所述踏板进行上下活动。

本发明提供了一种抗侧倾的自平衡车及其抗侧倾方法，其有益效果在于：

1.自平衡车中装有位移检测装置，通过对方向控制杆位移的检测，主要是对位移变化量的检测，并将该位移信号发送给控制器，控制器控制车体中的伸缩组件带动车轮两侧的踏板进行上下活动(一上一下)并产生一定的高度差，从而带动驾驶者身体的重心做出相应的移动，以抵御自平衡车在转向过程中产生的离心力给驾驶者带来的不适。由于自平衡车在运行过程中会带动驾驶者的重心发生相应的移动，驾驶者不再需要凭借熟练的技巧来感知自平衡车转弯过程中产生的离心力，进而即使是新手也能快速的适应自平衡车，保障了新手在驾驶自平衡车的过程中的安全。

2.本发明中还可在连接件与车轮之间设置耐磨件，有效避免连接件在带动踏板沿车轮的外侧表面上下活动时，对车轮带来的磨损。优选地，该耐磨件为滚轮，其套接在车轮上，轴向与车轮的轴向垂直，连接件在带动踏板上下活动时可沿滚轮进行活动，不仅降低了对车轮的磨损，同时还使得连接件的活动更为便利。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明中具体实施例一中自平衡车的正面示意图；

图2是本发明中具体实施例一中自平衡车的侧面示意图；

图3是本发明中具体实施例二中自平衡车的正面示意图；

图4是本发明中具体实施例三中自平衡车的正面示意图；

图5是本发明中移动检测装置具体实施方式正面示意图；

图6是本发明中自平衡车抗侧倾的流程示意图。

附图标记说明：

1.自平衡车，2.方向控制杆，3.车轮，4.连接件，5.踏板，

6.车体，7.伸缩组件，8.伸缩杆，9.滚轮，10.联动杆，

11.位移检测装置，12.磁性元件，13.磁感应元件，14.连接杆。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明进行具体的描述。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

具体实施例一：

图1和图2分别为本发明具体实施例一提供的抗侧倾的自平衡车1的正面示意图和侧面示意图，包括车体6、方向控制杆2、分别设置于车体6两侧的一对车轮3、以及分别设置于一对车轮3两侧的一对踏板5、位移检测装置11、控制器、伸缩组件7以及一对连接件4；其中，方向控制杆2设置于车体6上并与车体6轴向连接，且自平衡车1运行的过程中，驾驶者通过摆动方向控制杆2控制车体6的行驶方向，如：若方向控制杆2向前发生倾斜，则车体6向前运动；若方向控制杆2向左发生倾斜，则车体6将朝着左边发生转弯等。位移检测装置11用于检测方向控制杆2的位移，且与控制器电连接并向控制器发送方向控制杆2的位移信号，具体地，上述方向控制杆2的位移量包括线位移和/或角位移，如，方向控制杆2在车体6上摆动的角度等。特别地，本发明对位移检测装置11的具体形式不作限定，只要检测装置能用于检测方向控制杆2的位移信号，都包含在本发明中。

控制器与伸缩组件7和车体6连接，分别用于控制车体6朝着方向控制杆2倾斜的方向偏转和控制伸缩组件7进行伸缩活动。伸缩组件7分别通过一对连接件4与一对踏板5连接，且一对连接件4分别对应一对车轮3设置，每个连接件4沿与其对应的车轮3的外侧表面设置；控制器通过接收到的位移信号控制伸缩组件7进行活动伸缩，以带动踏板5分别沿与之对应的车轮3的外侧表面进行上下活动。踏板沿车轮的外侧表面上下活动可以理解为，以车轮朝向踏板的外侧表面为基准面，踏板沿该基准面进行上下活动，其活动路线与该基准面平行或基本平行(有较小的角度差，例如为1-10°)。为了实现这一目的，可将连接件沿车轮的该外侧表面平行或基本平行设置(有较小的角度差，例如为1-10°)。具体地，伸缩组件7包括伸缩杆8，实现伸缩组件7的伸缩活动，且伸缩组件7通过伸缩杆8与连接件4连接。

优选地，本发明也可只通过控制任意一侧的踏板上下活动来实现平衡。自平衡车1中包括一个伸缩组件7，其与上述一对连接件4中的任意一个连接，带动与其对应的踏板5沿车轮3的外表面进行上下活动。例如：如图1所示，伸缩组件7中的伸缩杆8与左侧的连接件4连接，同时右侧的连接件4通过连接杆14固定在车体6上。当方向控制杆2向左发生倾斜时，位移检测装置11检测出方向控制杆2偏转的角位移和/或线位移，随后将位移信号发送给控制器，控制器随即控制自平衡车1向左发生偏转同时控制伸缩组件7的伸缩杆8进行收缩活动，带动与之相连的左侧的连接件4向下移动，进而带动与连接件4连接的踏板5沿左侧的车轮3的外表面向下活动，与此同时，右侧的踏板5将不发生动作，进而左右两侧的踏板5之间产生了一定的高度差，驾驶者随着左侧踏板5的活动重心向左发生偏移，克服了自平衡车1向左发生转弯产生的离心力；同样的，当方向控制杆2向右发生倾斜时，则伸缩组件7带动左侧踏板5沿着车轮3向上活动，右侧的踏板5不发生动作，从而使驾驶者克服自平衡车1向右发生转弯时产生的离心力。相应地，若伸缩组件7与右侧的连接件4连接，则左侧的连接件4通过连接杆14固定在车体6上，当方向控制杆2向左发生倾斜时，右侧踏板5将沿着右侧车轮3向上活动；当方向控制杆2向右发生倾斜时，右侧踏板5将沿着右侧车轮3向下活动，同时左侧的踏板5不发生动作，进而左右两侧的踏板5之间产生高度差，达到本发明的目的。

具体实施例二：

如图3所示为本发明具体实施例二提供的抗侧倾的自平衡车1的正面示意图，除了伸缩组件7与一对连接件4的连接方式不同外，其他的描述与上述具体实施例一中相同。与实施例一中相同，自平衡车1中包括一个伸缩组件7，且该伸缩组件7通过一个联动杆10与一对连接件4同时连接，以通过联动杆10带动一对连接件4同时进行上下活动，进而带动一对踏板5沿与之对应的车轮3外表面进行上下活动。如图3中所示，伸缩组件7的伸缩杆8与左侧的连接件4连接，通过联动杆10与右侧的连接件进行连接，进一步地，联动杆10中通过一对联动轴分别与一对连接件连接，且为了稳固上述一对连接件4及对联动杆10的联动更为灵活精确地控制，将联动杆10的形状设置为，即如图所示的三角形，且倒立设置于车体上，其底端与车体活动连接，上部的左右两端分别通过联动轴与一对连接件4分别连接，且左侧的联动轴与伸缩组件连接。具体地，当方向控制杆2向左发生倾斜时，位移检测装置11检测出方向控制杆2偏转的角位移与线位移，随后将位移信号发送给控制器，控制器随即控制自平衡车1向左发生偏转同时伸缩组件7的伸缩杆8进行了收缩活动，带动与之相连的连接件4向下移动，进而带动与连接件4连接的踏板5沿左侧的车轮3的外表面向下活动，与此同时，右侧的连接件4在联动杆10中联动轴的作用下发生联动，使得右侧的连接件朝着与左侧的连接件相反的方向移动，从而左右两侧的踏板5之间产生了一定的高度差，驾驶者随着左侧踏板5的活动重心向左发生偏移，克服了自平衡车1向左发生转弯产生的离心力；类似地，当方向控制杆2向右发生倾斜时，则伸缩组件7带动左侧踏板5沿着车轮3向上活动，同时右侧的踏板5在联动杆10的带动下向下活动，从而使驾驶者克服自平衡车1向右发生转弯时产生的离心力。特别地，在具体实施例二中，伸缩组件7可以与上述一对连接件4中任意一个连接件连接，在联动杆10的带动下都将产生相同的作用效果，即自平衡车1向左转弯时，左侧的踏板5沿相应的车轮3向下活动，同时右侧的踏板5沿相应的车轮3向上活动；自平衡车1向右转弯时，左侧的踏板5沿相应的车轮3向上活动，同时右侧的踏板5沿相应的车轮3向下活动。

具体实施例三：

如图4所示为本发明具体实施例三提供的抗侧倾的自平衡车1的正面示意图，从图中可以看出，除了伸缩组件7与连接件4的连接方式不同外，其他的描述与实施例一中相同。在本实施例中，自平衡车1中包括一对伸缩组件7，分别与上述一对连接件4连接，以带动一对踏板5沿与之对应的车轮3外表面进行上下活动。具体地，当方向控制杆2向左发生倾斜时，位移检测装置11检测出方向控制杆2偏转的角位移与线位移，随后将位移信号发送给控制器，控制器随即控制自平衡车1向左发生偏转，同时左侧的伸缩组件7的伸缩杆8进行了收缩活动，右侧的伸缩组件7的伸缩杆8在控制器的控制下发生外伸活动；带动左侧的连接件4向下活动同时右侧的连接件4向上活动，进而带动与左侧连接件4连接的踏板5沿左侧的车轮3的外表面向下活动，与右侧连接件4连接的踏板5沿右侧的车轮3的外表面向上活动，从而左右两侧的踏板5之间产生了一定的高度差，驾驶者随着左侧踏板5的活动重心向左发生偏移，克服了自平衡车1向左发生转弯产生的离心力。当方向控制杆2向右发生倾斜时，则伸缩组件7带动左侧踏板5沿着车轮3向上活动，同时右侧的踏板5向下活动，从而使驾驶者克服自平衡车1向右发生转弯时产生的离心力。

优选地，伸缩组件7包括电动推杆，通过控制器控制进行自动伸缩，可操作性更强。

优选地，位移检测装置11包括磁性元件12和磁感应元件13，如图5所示，适用于上述三个实施例中，图中展示的是具体实施例二中情形。其中，磁性元件12设置于方向控制杆2上；磁感应元件13设置于车体6上，同时接收磁性元件12的磁信号。进一步地，为了使磁感应元件13最大程度的感应到磁性元件12发出的磁性信号，磁性元件12设置于方向控制杆2中靠近车体6的位置，例如方向控制杆2的底部，磁感应元件13设置于车体6中靠近上述磁性元件12设置；具体地，在方向控制杆处于竖直位置，并未向两侧倾斜时，磁感应元件13位于磁性元件12的正下方。更近一步地，磁性元件12包括磁钢，磁感应元件13包括霍尔元件。本发明中对磁性元件12和磁感应元件13的具体形式不作限定，只要能实现上述目的，都包含在本发明中。

优选地，上述一对连接件4分别于上述一对车轮3的挡泥板集成为一体，包覆在上述一对车轮3上方，例如包覆上方的部分结构，这样不仅可以扩展连接件的应用，使其作为挡泥板使用；同时也可使自平衡车的结构更紧凑，不必再单独设置挡泥板。

优选地，如图1-4中所示，车体6中还包括一对耐磨件，如滚轮9，分别设置于上述一对车轮3上，且滚轮的轴向与车轮3的轴向垂直，连接件4在带动踏板5上下活动时可沿滚轮进行活动，不仅降低了对车轮3的磨损，同时还使得连接件4的活动更为便利，有效避免连接件4在带动踏板5沿车轮3的外侧表面上下活动时，对车轮3带来的磨损。

优选地，车体6中还包括支撑组件，用于将上述伸缩组件7固定在车体6中。具体地，当车体6中包括一个伸缩组件7时，则车体6中包括一个支撑组件；当车体6中包括一对伸缩组件7时，则车体6中相应地包括一对支撑组件，分别固定上述一对伸缩组件7。

一种自平衡车1抗侧倾的方法，应用于上述自平衡车1，如图6所示，具体包括以下步骤：

S1方向控制杆2朝着要发生转弯的方向发生倾斜；

S2控制器控制车体6沿与方向控制杆2相同的方向发生偏转，同时位移检测装置11检测方向控制杆2的位移，且将位移信号发送至控制器；

S3控制器接收到位移信号，同时控制伸缩组件7进行伸缩活动；

S4伸缩组件7通过一对连接件4带动踏板5沿车轮3外侧表面进行上下活动。

在步骤S2中，位移检测装置11包括磁性元件12，如磁钢和磁感应元件13，如霍尔元件。具体地，磁性元件12随着方向控制杆2发生相应的倾斜，磁感应元件13随着磁性元件12的摆动感应不同的磁信号，随后将信号传送给控制器。

在步骤S3中，控制器接收到方向控制杆2的位移信号之后，进而控制伸缩组件7进行活动伸缩，从而带动与伸缩组件7连接的连接件4上下活动。

在步骤S4中，伸缩组件7与一对连接件4中的任意一个连接，另外一个固定于车体6上，通过伸缩组件7带动连接的踏板5进行上下活动；和/或，伸缩组件7通过一个联动杆10与一对连接件4同时连接，并通过联动杆10带动一对连接件4进行联动，使一对踏板实现联动；和/或，伸缩组件7为一对，且每个伸缩组件7对应连接一个连接件4，每个伸缩组件7通过一个连接件4带动一个踏板5进行上下活动，分别控制一对踏板的活动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗侧倾的自平衡车，包括：

一车体；设于所述车体上并与所述车体轴向连接的方向控制杆；分设于所述车体两侧的一对车轮；一对踏板；

其特征在于，所述一对踏板分设于所述一对车轮的两侧，所述自平衡车还包括：

位移检测装置、控制器、伸缩组件、一对连接件；

所述位移检测装置用于检测所述方向控制杆的位移，且与所述控制器电连接并向所述控制器发送所述方向控制杆的位移信号；

所述控制器与所述伸缩组件和所述车体连接；

所述伸缩组件通过所述一对连接件分别与所述一对踏板连接，且所述一对连接件分别对应所述一对车轮设置，每个所述连接件沿与其对应的所述车轮的外侧表面设置；

所述控制器通过所述位移信号控制所述伸缩组件进行活动伸缩，以带动所述踏板分别沿与之对应的所述车轮的外侧表面进行上下活动。

2.如权利要求1所述抗侧倾的自平衡车，其特征在于：所述位移检测装置包括磁性元件和磁感应元件；

所述磁性元件设置于所述方向控制杆上；

所述磁感应元件设置于所述车体上，并接收所述磁性元件的磁信号，以通过磁信号的改变检测所述方向控制杆的位移。

3.如权利要求1所述抗侧倾的自平衡车，其特征在于：所述伸缩组件为一个，且该伸缩组件通过一个联动杆与所述一对连接件同时连接，以通过所述联动杆带动所述一对连接件同时进行上下活动，进而带动所述一对踏板沿与之对应的所述车轮的外侧表面进行上下活动。

4.如权利要求1所述抗侧倾的自平衡车，其特征在于：所述伸缩组件为一对，且分别与所述一对连接件对应连接，每个伸缩组件通过一个所述连接件带动对应的一个踏板进行上下活动。

5.如权利要求3或4中任意一项所述抗侧倾的自平衡车，所述一对踏板分别沿所述车轮的外表面相反的方向上下活动。

6.如权利要求1所述抗侧倾的自平衡车，其特征在于：每个所述车轮同与其对应的所述连接件之间设有耐磨件。

7.如权利要求6所述抗侧倾的自平衡车，其特征在于：所述耐磨件为滚轮，所述滚轮设置于所述车轮上，且所述滚轮的轴向与所述车轮的轴向垂直。

8.如权利要求1所述抗侧倾的自平衡车，其特征在于：

所述伸缩组件包括电动推杆；

和/或；

所述连接件与所述车轮的挡泥板集成为一体，包覆所述车轮的上方。

9.一种自平衡车抗侧倾的方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的自平衡车，其特征在于，包括以下步骤：

S1所述方向控制杆朝着要转弯的方向发生倾斜；

S2所述控制器控制所述车体沿与所述方向控制杆相同的方向发生偏转，同时所述位移检测装置检测所述方向控制杆的位移，且将所述位移信号发送至所述控制器；

S3所述控制器接收到所述位移信号，同时控制所述伸缩组件进行伸缩活动；

S4所述伸缩组件通过所述一对连接件带动所述踏板沿所述车轮的外侧表面进行上下活动。

10.如权利要求9所述自平衡车抗侧倾的方法，其特征在于：

在步骤S4中，所述伸缩组件通过一个联动杆与所述一对连接件同时连接，并通过所述联动杆带动所述一对连接件进行联动；

和/或；

在步骤S4中，所述伸缩组件为一对，且每个所述伸缩组件对应连接一个所述连接件，每个所述伸缩组件通过一个所述连接件带动一个所述踏板进行上下活动。