CN105365965B - 一种自平衡和骑行两用的电动车 - Google Patents

Abstract

一种自平衡和骑行两用的电动车，包括车架组件、连接于车架组件的前轮组件、后轮组件、设于车架内的电子陀螺仪和微电脑；以及安装于车轮内的两个驱动电机；所述前轮组件包括前轮和前叉，所述后轮组件包括后轮和后叉，所述前叉和后叉均设有连接杆；所述车架组件包括踏板和操作杆组件；所述操作杆组件包括操作杆及设于操作杆上的车把手、手刹和加速器；还包括模式切换机构，所述模式切换机构能够使前轮中心轴线和后轮中心轴线在重合位置或平行位置两种模式之间切换，配合于所述操作杆安装于踏板上板面前端中间位置设有的插槽内，或与前叉上端连接杆相连，实现自平衡或骑行行驶。

Description

一种自平衡和骑行两用的电动车

技术领域

本发明涉及电动车领域，具体而言，涉及一种自平衡和骑行两用的电动车。

背景技术

目前，户外活动、户外运动逐渐兴起，电动车成为大众的代步工具和户外活动的器具，很多运动爱好者出门游玩娱乐时，随身携带一辆可折叠的运动型电动车，而一些年轻朋友中流行的是智能型平衡车。

两轮式电动车是目前运动或代步骑行中使用较多的一种车型，其结构一般包括车架、踏板、前后轮等，前后轮呈横向直线型，由于该类型电动车骑行方便，地形适应性强，易于控制，便于实现相对高速行驶，所以深受骑行爱好者喜爱。

电动平衡车又叫体感车、思维车、摄位车等。市场上主要有独轮和双轮两类。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”(Dynamic Stabilization)的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制***，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持***的平衡。其结构一般为车架、两轮，陀螺仪和加速度传感器等组成，其两轮设为纵向水平型，该车是目前较为新潮、时尚的户外娱乐性、运动型装备，也深受广大年轻朋友喜欢。

但是，目前并没有一种既能实现横向两轮平衡，又兼顾实现纵向两轮平衡的可调整骑行方式的电动平衡车。

发明内容

本发明目的在于提供一种自平衡和骑行两用的电动车，该电动平衡车既能实现横向两轮自平衡站立行驶，又兼顾实现纵向两轮水平行驶，不仅能够在公路上行驶，而且还能广泛适应于公园、小区、学校、地铁站等场所低速骑行。

本发明是这样实现的：一种自平衡和骑行两用的电动车，包括车架组件、连接于车架组件的前轮组件、后轮组件、设于车架组件内的电子陀螺仪和微电脑；以及安装于车轮内的两个驱动电机；所述前轮组件包括前轮和前叉，所述后轮组件包括后轮和后叉，所述前叉和后叉均设有连接杆；所述车架组件包括踏板和操作杆组件；所述操作杆组件包括操作杆及设于操作杆上的车把手、手刹和加速器；

还包括模式切换机构，所述模式切换机构能够使前轮中心轴线和后轮中心轴线在重合位置或平行位置两种模式之间切换配合于所述操作杆安装于踏板上板面前端中间位置设有的插槽内或与前叉上端连接杆相连，实现前轮和后轮并列自平衡或直列骑行行驶。

所述的模式切换机构由以下三种方式实现：

第一种方式：

所述的模式切换机构包括第一锁紧机构、第二锁紧机构、第三锁紧机构、第四锁紧机构、一端安装于前叉第一曲臂、一端安装于后叉的第二曲臂，设于踏板底部伸展于两侧或前后的第一连接臂和第二连接臂；

所述第一曲臂的另一端与所述第一连接臂的一端铰接连接并由所述第一锁紧机构锁定；所述第二曲臂另一端与所述第二连接臂铰接连接并由所述第二锁紧机构锁定。所述第一、第二连接臂分别由第三、第四锁紧机构锁定于踏板的底部。

所述第一、二、三和四锁紧机构包括旋转轴和螺母；所述第一曲臂、第二曲臂能够连同前轮和后轮绕旋转轴轴向旋转，所述第一、第二连接臂能够绕各自的旋转轴轴向旋转。

所述前轮和后轮旋转至在踏板左右两侧位置，并由第一、二、三、四锁紧机构锁定旋转轴，所述操作杆移至安装于设于踏板的插槽内，与所述微电脑、电子陀螺仪连通，形成通路；此时，前轮的中心轴线与后轮的中心轴线重合，实现自平衡行驶；

所述前轮和后轮旋转至踏板前后位置，并由第一、二、三、四锁紧机构锁定旋转轴；所述操作杆移至安装于与前叉顶端的连接杆，使所述手刹与刹车线连通、加速器与微电脑连通驱动电机，微电脑程序切换至骑行模式；前轮的中心轴线与后轮的中心轴线平行，实现骑行行驶。

第二种方式：

所述的模式切换机构包括第一侧展臂、第二侧展臂、第一连接板和第二连接板；所述第一侧展臂的一端转动连接于踏板的一侧边缘，所述第二侧展臂的一端转动连接于踏板的另一侧边缘；

所述第一、二连接板设通孔和连接轴，第一、二连接板的通孔分别套于前叉和后叉连接杆；第一、二连接板的连接轴分别与第一、二侧展臂转动连接；所述前轮和后轮均能够绕通孔中心线方向横向旋转。

第三种实现方式：

所述踏板包括前半踏板和后半踏板，前半踏板和后半踏板横向铰接连接；所述前半踏板和后半踏板可在展开位置与折叠位置之间切换；

所述的模式切换机构包括第一锁紧机构、第二锁紧机构、一端安装于前叉的第一曲臂、一端安装于后叉的第二曲臂，设于前半踏板底部伸展于两侧或前后的第一连接臂和第二连接臂；

所述第一曲臂的另一端与所述第一连接臂铰接连接由所述第一锁紧机构锁定；所述第二曲臂的另一端与所述第二连接臂铰接连接并由所述第二锁紧机构锁定。

所述第一、二锁紧机构包括旋转轴和螺母；所述第一曲臂、第二曲臂能够连同前轮和后轮绕旋转轴轴向旋转；

当前半踏板和后半踏板处于展开位置时，所述前轮和后轮旋转至在踏板左右两侧位置，所述操作杆移至安装于设于前半踏板的插槽内，与所述微电脑、电子陀螺仪连通，形成通路；此时，前轮的中心轴线与后轮的中心轴线重合，实现处于展开位置时站立自平衡行驶；

所述前半踏板和后半踏板处于折叠位置时，所述前轮和后轮旋转至踏板前后位置，并由第一、二锁紧机构锁定旋转轴；所述操作杆移至安装于与前叉顶端焊接的连接杆，使所述手刹与刹车线连通、加速器与微电脑连通驱动电机，微电脑程序切换至骑行模式；前轮的中心轴线与后轮的中心轴线平行，实现处于折叠位置时骑行行驶。

本发明优点如下：

(1)本发明集两种不同用途不同性质的电动车于一身，通过机械结构改变车辆形态，车辆可变形改变骑行方式，适应不同的使用环境，达到两种完全不同的使用方式。

(2)本设计只需一套微电脑驱动***，双轮均有动力装置，通过软件实现左右轮并列自平衡车和常规前后轮直行电动车。

(3)车辆为前后轮结构时为常规电动车，可以以相对较高的速度骑行，高速时操控性能优越，骑行舒适，适合长距离使用。

(4)车辆为双轮左右并列平衡车结构时适宜外出休闲，适应公园、小区、学校、地铁站等场所低速行驶，占用空间小，而且双轮并列结构使得车辆体积大为缩小，可进楼道，也可进电梯，甚至可以携带搭乘地铁或公交车，取下操作杆后体积小，可直接放置在轿车的后备箱里，或直接带回居住室内，无需专门的车库，使用范围大大拓展。

(5)本车设计有液压制动***装置，在车辆为前后轮结构时，可拆卸的把手上的制动装置与车轮的制动装置即处于连接状态，分别控制车辆的前后轮。车辆变形为平衡车时，车辆把手作为操作杆安装在踏板上，此时手刹捏杆和液压制动***分离，加速器即停止工作。

附图说明

图1是第一种方式骑行模式示意图

图2是第一种方式自平衡模式示意图

图3是第二种方式骑行模式模式意图

图4是第二种方式自平衡模式示意图

图5是第三种方式骑行模式示意图

图6是第三种方式自平衡模式示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1～2所示，一种自平衡和骑行两用的电动车，包括车架组件、连接于车架组件的前轮组件、后轮组件、设于车架内的电子陀螺仪和微电脑；以及安装于车轮内的两个驱动电机；所述前轮组件包括前轮1和前叉12，所述后轮组件包括后轮2和后叉22，所述前叉和后叉均设有连接杆11和12；所述车架组件包括踏板5和操作杆组件；所述操作杆组件包括操作杆6及设于操作杆上的车把手61、手刹63和加速器62；还包括模式切换机构，所述模式切换机构能够使前轮1中心轴线和后轮2中心轴线在重合位置或平行位置两种模式之间切换并配合于所述操作杆6安装于踏板5上板面前端中间位置设有的插槽51内或与前叉1上端连接杆11相连，实现前轮和后轮并列自平衡或直列骑行行驶。

模式切换机构由以下三种方式实现：

第一种实现方式：

如图1～2所示，所述的模式切换机构包括第一锁紧机构41、第二锁紧机构、第三锁紧机构、第四锁紧机构、一端安装于前叉12第一曲臂4、一端安装于后叉21的第二曲臂3，设于踏板5底部伸展于两侧或前后的第一连接臂42和第二连接臂32；

所述第一曲臂4另一端与所述第一连接臂42一端铰接连接并由所述第一锁紧机构41锁定；所述第二曲臂3另一端与所述第二连接臂32铰接连接并由所述第二锁紧机构锁定。所述第一、第二连接臂分别由第三、第四锁紧机构锁定于踏板的底部。

所述第一、二、三和四锁紧机构包括旋转轴和锁销；所述第一曲臂4、第二曲臂3能够连同前轮和后轮绕旋转轴轴向旋转，所述第一、第二连接臂能够绕各自的旋转轴轴向旋转。

所述前轮1和后轮2旋转至在踏板5左右两侧位置，并由第一、二、三、四锁紧机构锁定旋转轴，所述操作杆6移至安装于设于踏板5的插槽51内，与所述微电脑、电子陀螺仪连通，形成通路；此时，前轮的中心轴线与后轮的中心轴线重合，实现自平衡行驶；

所述前轮1和后轮2旋转至踏板前后位置，并由第一、二、三、四锁紧机构锁定旋转轴；所述操作杆3移至安装于与前叉顶端的连接杆11，使所述手刹63与刹车线连通、加速器62与微电脑连通驱动电机，微电脑程序切换至骑行模式；前轮1的中心轴线与后轮2的中心轴线平行，实现骑行行驶。

此方式的优点：由于连接臂能够拉长，使骑行时电动车身加长，避免骑行时重心集中。

第二种实现方式：

如图3～4所示，所述的模式切换机构包括第一侧展臂7、第二侧展臂71、第一连接板72和第二连接板73；所述第一侧展臂7的一端转动连接于踏板5的一侧边缘，所述第二侧展臂的一端转动连接于踏板5的另一侧边缘；

所述第一、二连接板设通孔和连接轴，第一、二连接板的通孔分别套于前叉1和后叉2连接杆11；第一、二连接板的连接轴分别与第一、二侧展臂转动连接；所述前轮和后轮均能够绕通孔中心线方向横向旋转。

上述方式将两侧的车轮旋转至并列位置并旋转第一侧展臂和第二侧展臂，安装操作杆至设于前半踏板的插槽内，此时即为自平衡模式；将两侧的车轮旋转至中心轴线平行位置并旋转第一侧展臂和第二侧展臂呈一定的张开距离，安装操作杆至前叉顶端杆，此时，即为骑行方式。

主要优点：侧展臂使车身加长加宽，承载加重，侧重于骑行行驶。

第三种实现方式：

如图5～6所示，所述踏板5包括前半踏板52和后半踏板53，前半踏板52和后半踏板53横向铰结连接；所述前半踏板和后半踏板可在展开位置与折叠位置之间切换；

所述的模式切换机构包括第一锁紧机构、第二锁紧机构、一端安装于前叉第一曲臂4、一端安装于后叉的第二曲臂3，设于前半踏板底部伸展于两侧或前后的第一连接臂42和第二连接臂32；

所述第一曲臂4另一端与所述第一连接臂42铰接连接由所述第一锁紧机构锁定；所述第二曲臂3的另一端与所述第二连接臂32铰接连接并由所述第二锁紧机构锁定。

所述第一、二锁紧机构包括旋转轴和锁销；所述第一曲臂4、第二曲臂3能够连同前轮1和后轮2绕旋转轴轴向旋转。

当前半踏板52和后半踏板53处于展开位置时，所述前轮1和后轮2旋转至在踏板5左右两侧位置，所述操作杆6移至安装于设于前半踏板52的插槽内51，与所述微电脑、电子陀螺仪连通，形成通路；此时，前轮1的中心轴线与后轮2的中心轴线重合，实现处于展开位置时站立自平衡行驶；

所述前半踏板52和后半踏板53处于折叠位置时，所述前轮1和后轮2旋转至踏板5前后位置，并由第一、二锁紧机构锁定旋转轴；所述操作杆6移至安装于与前叉1上的连接杆11，使所述手刹63与刹车线连通、加速器62与微电脑连通驱动电机，微电脑程序切换至骑行模式；前轮1的中心轴线与后轮2的中心轴线平行，实现处于折叠位置时骑行行驶。

此方式的优点：小巧轻便，易于携带。

工作原理：本发明是使电动车具有骑行和自平衡两种骑行模式，自平衡模式是电动车两轮为左右并列形式，通过前轮和后轮通过绕连接轴旋转至踏板左右两侧并有锁紧机构锁定，前轮和后轮中心轴线重合，人站立于踏板，利用微电脑通过安装于车前踏板电子陀螺仪采集到的车辆水平角度数据，来实时调整双轮的前后转动速度使电动车保持平衡，同时，控制驱动电机，人站立在电动车的踏板上，双手扶住方向杆上的把手，人体直立时电动车的陀螺仪角度输出为零度，电动车可保持稳定状态，电动车使用者如果需要前行，只需身体向前倾斜，带动电动车也同时向前倾斜，使电动车保持一个向前的倾斜角度，此时，微电脑检查到电动车是向前倾斜的，会驱动双轮向前移动以使车辆保持平衡，此时骑行人依然保持向前倾斜，微电脑为了保持车辆平衡持续向前转动，因此达到电动车前行的目的。使用者需要转弯时，轻轻将操作杆往待转方向扳动，微电脑通过安装在踏板和操作杆之间的传感器获取到操作杆扳动的方向和角度，通过对数据的处理，使转弯外角的车轮转速快于内角车轮，从而达到转弯的目的，自平衡车结构时，车辆不设置专门的制动***，车辆处于低速行驶状态，减速和停车依靠使用者身体后倾带动车辆即可。

骑行模式是将电动车的双轮左右并列改为前轮和后轮，而且由于曲臂、连接臂或侧展臂伸直后前后轮的轴距尺寸增加，车身也相应拉长，后轮与车体锁定为平行固定状态不可转动，前轮与车体平行并可左右具有一定角度的转动，原站立操作杆为可拆卸结构，拆卸后的操作杆安装于前轮前叉上的连接杆上端，并与前轮轴锁死，用于车辆的方向控制，使用前后直列轮结构时本车的刹车***和车速控制器即自动启用，依靠后轮驱动车辆前行，通过转动安装在把手右手一侧的车速控制器控制车后轮转速，可自由控制行驶速度。此时电动车改变成传统的骑行模式。

以上描述是结合具体实施方式和附图对本发明所做的进一步说明。但是，本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方法来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内容的情况下根据实际使用情况进行推广、演绎，因此，上述具体实施例的内容不应限制本发明确定的保护范围。

Claims (3)

1.一种自平衡和骑行两用的电动车，包括车架组件、连接于车架组件的前轮组件、后轮组件、设于车架组件内的电子陀螺仪和微电脑；以及安装于车轮内的两个驱动电机；所述前轮组件包括前轮和前叉，所述后轮组件包括后轮和后叉，所述前叉和后叉均设有连接杆；所述车架组件包括踏板和操作杆组件；所述操作杆组件包括操作杆及设于操作杆上的车把手、手刹和加速器；其特征在于，还包括模式切换机构，所述模式切换机构能够使前轮中心轴线和后轮中心轴线在重合位置或平行位置两种模式之间切换配合于所述操作杆安装于踏板上板面前端中间位置设有的插槽内或与前叉上端连接杆相连，实现前轮和后轮并列自平衡或直列骑行行驶；

所述的模式切换机构包括第一锁紧机构、第二锁紧机构、第三锁紧机构、第四锁紧机构、一端安装于前叉的第一曲臂、一端安装于后叉的第二曲臂，设于踏板底部伸展于两侧或前后的第一连接臂和第二连接臂；

所述第一曲臂的另一端与所述第一连接臂的一端铰接并由所述第一锁紧机构锁定；所述第二曲臂的另一端与所述第二连接臂铰接连接并由所述第二锁紧机构锁定；所述第一、第二连接臂分别由第三、第四锁紧机构锁定于踏板的底部；

所述第一、二、三和四锁紧机构包括旋转轴和锁销；所述第一曲臂、第二曲臂能够连同前轮和后轮绕旋转轴轴向旋转，所述第一、第二连接臂能够绕各自的旋转轴轴向旋转；

所述前轮和后轮旋转至在踏板左右两侧位置，并由第一、二、三、四锁紧机构锁定旋转轴，所述操作杆移至安装于设于踏板的插槽内，与所述微电脑、电子陀螺仪连通，形成通路；此时，前轮的中心轴线与后轮的中心轴线重合，实现自平衡行驶；

所述前轮和后轮旋转至踏板前后位置，并由第一、二、三、四锁紧机构锁定旋转轴；所述操作杆移至安装于与前叉顶端的连接杆，使所述手刹与刹车线连通，加速器与微电脑连通驱动电机，微电脑程序切换至骑行模式；前轮的中心轴线与后轮的中心轴线平行，实现骑行行驶。

2.根据权利要求1所述的一种自平衡和骑行两用的电动车，其特征在于，

所述的模式切换机构包括第一侧展臂、第二侧展臂、第一连接板和第二连接板；所述第一侧展臂的一端转动连接于踏板的一侧边缘，所述第二侧展臂的一端转动连接于踏板的另一侧边缘；

所述第一、二连接板设通孔和连接轴，第一、二连接板的通孔分别套于前叉和后叉连接杆；第一、二连接板的连接轴分别与第一、二侧展臂转动连接；所述前轮和后轮均能够绕通孔中心线方向横向旋转。

3.根据权利要求1所述的一种自平衡和骑行两用的电动车，其特征在于，

所述踏板包括前半踏板和后半踏板，前半踏板和后半踏板横向铰结连接；所述前半踏板和后半踏板可在展开位置与折叠位置之间切换；所述的模式切换机构包括第一锁紧机构、第二锁紧机构、一端安装于前叉的第一曲臂、一端安装于后叉的第二曲臂，设于前半踏板底部伸展于两侧或前后的第一连接臂和第二连接臂；

所述第一曲臂的另一端与所述第一连接臂铰接连接由所述第一锁紧机构锁定；所述第二曲臂的另一端与所述第二连接臂铰接连接并由所述第二锁紧机构锁定；

所述第一、二锁紧机构包括旋转轴和螺母；所述第一曲臂、第二曲臂能够连同前轮和后轮绕旋转轴轴向旋转；

当前半踏板和后半踏板处于展开位置时，所述前轮和后轮旋转至在踏板左右两侧位置，所述操作杆移至安装于设于前半踏板的插槽内，与所述微电脑、电子陀螺仪连通，形成通路；此时，前轮的中心轴线与后轮的中心轴线重合，实现处于展开位置时站立自平衡行驶；

所述前半踏板和后半踏板处于折叠位置时，所述前轮和后轮旋转至踏板前后位置，并由第一、二锁紧机构锁定旋转轴；所述操作杆移至安装于与前叉顶端焊接的连接杆，加速器与微电脑连通驱动电机，微电脑程序切换至骑行模式；前轮的中心轴线与后轮的中心轴线平行，实现处于折叠位置时骑行行驶。