CN109178177A - 一种多模转向自平衡电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多模转向自平衡电动车，包括主车架和安装在所述主车架两侧的车轮组件，还包括用于控制所述车轮组件转向的转向***、可顺时针和逆时针旋转的方向把手以及可左右摇摆的转向扶杆，所述转向***还用于检测所述方向把手的顺时针和逆时针旋转角度以及所述转向扶杆的左右摇摆角度，并对所述旋转角度和摇摆角度进行互加或互减计算得出车辆的转向控制量，并根据所述转向控制量控制所述车轮组件的转向。本发明可在起伏路面和日常复杂的驾驶活动中更加灵活的控制平衡车方向，用自然的方式补偿驾驶方向的不正常偏移。

Description

一种多模转向自平衡电动车
技术领域
本发明涉及平衡车领域，具体而言，涉及一种多模转向自平衡电动车，它可以让驾驶者操控更灵活，行驶在复杂路面时更安全。
背景技术
由于平衡车的特殊工作原理，现有的平衡车，大多数采用转向扶杆左右摇摆的方式控制方向，存在起伏路面误转弯的风险，少部分使用方向把手旋转控制方向，但是又存在高速转弯时方向扶杆不能跟随身体倾斜控制方向的缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种多模转向自平衡电动车，其可在起伏路面和日常复杂的驾驶活动中更加灵活的控制平衡车方向，用自然的方式补偿驾驶方向的不正常偏移。
本发明采用的技术方案是：提供一种多模转向自平衡电动车，包括主车架和安装在所述主车架两侧的车轮组件，还包括用于控制所述车轮组件转向的转向***、可顺时针和逆时针旋转的方向把手以及可左右摇摆的转向扶杆，所述转向***还用于检测所述方向把手的顺时针和逆时针旋转角度以及所述转向扶杆的左右摇摆角度，并对所述旋转角度和摇摆角度进行互加或互减计算得出车辆的转向控制量，并根据所述转向控制量控制所述车轮组件的转向。
在本发明所述的多模转向自平衡电动车中，所述转向***包括用于检测所述方向把手顺时针和逆时针旋转角度的第一角度传感器、用于检测所述转向扶杆左右摇摆角度的第二角度传感器以及分别与所述第一角度传感器和第二角度传感器相连的控制器，所述控制器用于对所述第一角度传感器和第二角度传感器各自获得的角度信号进行互加或互减计算，并根据计算得出的转向控制量控制所述车轮组件转向。
在本发明所述的多模转向自平衡电动车中，所述方向把手与所述转向扶杆相连，与所述转向扶杆同步左右摇摆。
在本发明所述的多模转向自平衡电动车中，所述转向扶杆垂直安装于所述主车架上，所述方向把手水平放置且其中间部分安装于所述转向扶杆顶端，并与所述转向扶杆互相垂直，使所述方向把手和所述转向扶杆整体呈”T”型设置。
在本发明所述的多模转向自平衡电动车中，所述第一角度传感器安装在所述方向把手竖直轴向底部到顶部的任何位置处，所述第二角度传感器安装在所述转向扶杆水平轴向前部至后部的任何位置处。
在本发明所述的多模转向自平衡电动车中，所述方向把手包括伸缩套管、活动插设于所述伸缩套管中的把手扶杆以及用于锁紧所述伸缩套管和把手扶杆的锁紧夹块；所述转向扶杆包括安装于所述主车架前部的基座、安装在所述基座顶部的轴承、通过所述轴承与所述基座连接的转向杆以及与所述转向杆顶部固定相连的连接座，所述连接座和伸缩套管铰接相连并通过折叠锁扣锁紧。
在本发明所述的多模转向自平衡电动车中，所述方向把手和转向扶杆均为可折叠结构。
在本发明所述的多模转向自平衡电动车中，所述方向把手和转向扶杆均设有自动回中机构。
在本发明所述的多模转向自平衡电动车中，所述车轮组件包括轮胎和驱动轮胎旋转的电机，该多模转向自平衡电动车还包括用于为所述电机提供电源的电池。
在本发明所述的多模转向自平衡电动车中，所述电机为一体式轮毂电机或齿轮减速电机，所述齿轮减速电机置于轮毂或置于主车架；所述电池置于座椅下或者主车架内。
使用本发明提供的多模转向自平衡电动车，利用方向把手旋转和转向扶杆摇摆同时控制平衡车的转向，不平路面对转向扶杆产生的偏差由方向把手补偿纠正，高速转弯时又可以利用转向扶杆与身体同步倾斜控制转向的特点弥补方向把手转弯的不足，所以，应用本发明的平衡车控制更灵活，适应复杂路面的能力更强，也更安全；同时，利用来自方向把手角度传感器和转向扶杆角度传感器信号进行数学运算，例如加减等，获得更加多样的控制，以便更加符合人体工学，让驾驶者获得更加舒适的驾驶体验；具有多种驾驶模式，整车可以折叠，便于收纳和运输。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的分解结构示意图；
图3是本发明实施例单独使用方向把手转向时的结构示意图；
图4是本发明实施例使用单独转向扶转向时的结构示意图；
图5是本发明实施例同时同方向使用方向把手和转向扶转向时的结构示意图；
图6是本发明实施例同时反方向使用方向把手和转向扶转向时的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的多模转向自平衡电动车，包括主车架1、车轮组件2、可顺时针和逆时针旋转的方向把手3、可左右摇摆的转向扶杆4以及用于控制车轮组件2转向的转向***。其中，车轮组件2包括：轮胎21、轮毂22、电机23，轮胎21共设有两个，分别安装在主车架1的两侧，轮胎21安装在轮毂22外侧，电机23安装在轮毂22内侧。为了让平衡车适应湿滑的路面，本实施例中的轮胎21使用防滑轮胎；为了让车架悬挂结构有更多的活动空间，提供动力的电机23被安装在轮毂22里面节约空间；本实施例中的电机23为轮毂电机，其安装在轮毂22的中心位置，在其他实施例中，电机23亦可安装在偏心位置。所述转向***用于检测方向把手3的顺时针和逆时针旋转角度以及转向扶杆4的左右摇摆角度，并对旋转角度和摇摆角度进行互加或互减得出车辆的转向控制量，并根据转向控制量控制车轮组件2的转向。转向***具体包括用于检测方向把手3顺时针和逆时针旋转角度的第一角度传感器51、用于检测转向扶杆4左右摇摆角度的第二角度传感器52以及分别与第一角度传感器51和第二角度传感器52相连的控制器53，控制器53用于对第一角度传感器51和第二角度传感器52获得的角度信号进行数学计算，并根据计算得出的转向控制量控制车轮组件2转向。如，可提前对控制器53进行设定，当第一角度传感器51测得方向把手3顺时针旋转角度分别为15度、30度、45度时，对应输入的数学量分别为1、2、3，方向把手3逆时针旋转角度分别为15度、30度、45度时对应输入的数学量分别为-1、-2、-3；当第二角度传感器52测得转向扶杆4向右摆动角度为15度、30度、45度时，对应输入的数学量分别为1、2、3，转向扶杆4向左摆动角度为15度、30度、45度时，对应输入的数学量分别为-1、-2、-3；当旋转角度的输入量和摆动角度的输入量相加后为正数时，控制器53控制车轮组件2向右转，且数值越大转弯半径越小，当旋转角度的输入量和摆动角度的输入量相加后为负数时，控制器53控制车轮组件2向左转，且数值越小转弯半径越小，当旋转角度的输入量和摆动角度的输入量相加后为零时，控制器53控制车轮组件2直行。通过以上设置，使本实施例提供的多模转向自平衡电动车可以单独旋转方向把手转向(如图3所示)，也可以单独左右摇摆转向扶杆转向(如图4所示)，还可以旋转方向把手和左右摇摆转向扶杆同时进行(如图5和图6所示)，驾驶者根据驾驶需要灵活确定如何转向，或在平衡车行驶于崎岖路面以及上下陡坡时形成互补方向，用自然的方式纠正复杂路面的转向扰动，大幅增加平衡车的行驶安全和控制灵活性。如图6所示，当平衡车直线行走时一个轮子被石头或起伏路面抬起来了，驾驶者因为直立站立会带着转向扶杆保持直立姿势，此时平衡车转向扶杆会输出转弯的错误信号，为使平衡车继续直线行驶，使用本实施例提供的平衡车的用户可通过方向把手反方向旋转抵消转向扶杆的错误角度，从而使平衡车仍能直线行驶，纠正路面起伏带来的错误转向角度，保持平衡车基本直线，增加驾驶员的驾驶安全性；其次，通过对来自方向把手角度传感器和转向扶杆角度传感器信号进行数学运算，例如加减等，获得更加多样的控制，更加符合人体工学，让驾驶者获得更加舒适的操控和驾驶体验。
为实现最佳的操控和驾驶体验，本实施例中的方向把手3安装于转向扶杆4顶部，与转向扶杆4同步左右摇摆，但方向把手3仍可旋转，以使平衡车在高速转弯时可以利用转向扶杆4与身体同步倾斜控制转向的特点弥补方向把手3转弯的不足，所以，应用本发明的平衡车控制更灵活，适应复杂路面的能力更强，也更安全。转向扶杆4垂直安装于主车架上，方向把手3水平放置且其中间部分安装于转向扶杆4顶端，并与转向扶杆4互相垂直设置，使连接后的方向把手3和转向扶杆4整体形成”T”型。具体的，方向把手3包括水平放置的把手扶杆31、伸缩套管32及锁紧夹块33，伸缩套管32的直径稍大于把手扶杆31的直径，使把手扶杆31可***至伸缩套管32中并上下伸缩调节合适的长度，以适应不同身高的驾驶者，当长度调节完成后，通过拨动锁紧夹块33即可将把手扶杆31夹紧在伸缩套管32上，使两者同步转动；需要再次调节时，松开锁紧夹块33即可，操作十分的简单方便。本实施例中的转向扶杆4包括垂直安装于主车架1前部的基座41、安装在所述基座41顶部的轴承、通过所述轴承与所述基座41连接的转向杆42以及与所述转向杆42顶部固定相连的连接座43，所述基座41可在主车架1上左右摇摆，同时将带动转向杆42和连接座43左右摇摆，在轴承的作用下转向杆42和连接座43在摇摆时仍可顺时针或逆时针旋转。伸缩套管32的下端和连接座43的上端铰接相连，并通过折叠锁扣6实现锁紧或打开，使折叠锁扣6锁紧时伸缩套管32可带动连接座43同步旋转，折叠锁扣6打开时，转向扶杆4可向下翻折折叠。同理，基座41底部亦可通过铰接的方式与主车架1相连，以实现前后翻折折叠，使平衡车可整体实现折叠，减少平衡车的总尺寸，便于收纳及运输。伸缩套管32或转向杆42底部到顶部
进一步的，控制器53为基于倒立摆原理并且利用陀螺仪和加速度计进行控制的控制板，其安装在主车架1中间下侧位置处。第一角度传感器51可安装在方向把手3上竖直轴向的任何位置处，如伸缩套管32或转向杆42底部到顶部，第二角度传感器52可安装在转向扶杆4的水平轴向位置处；优选的，第一角度传感器51安装在转向杆42的底部，第二角度传感器52安装在基座41底部中央位置处，使第一角度传感器51和第二角度传感器52靠近控制器53，易于走线，可靠性更高。为使该多模转向自平衡电动车更易于驾驶、更安全，本实施例中的方向把手3和转向扶杆4分别设有帮助方向把手3回中的第一自动回中机构34和帮助转向扶杆4回中的第二自动回中机构44。该多模转向自平衡电动车还包括用于为车上所有电器提供电源的电池、安装在主车架1上的座椅电池支架7和安装在座椅电池支架7顶部的座椅8，座椅电池支架7内部设有与电池形状大小相匹配的沟槽，使电池可安装在座椅电池支架7内，同时，用户可通过座椅电池支架7和座椅8实现坐式驾驶平衡车，减少驾驶者负荷，更适合休闲驾驶及长途驾驶。座椅8与座椅电池支架7为可拆卸连接，座椅电池支架7底部与主车架1铰接相连，使其可以前后旋转；在使用座椅8时，座椅电池支架7通过一可拆卸的连杆9与基座41相连，使座椅电池支架7、连杆9、基座41共同形成一三角稳固结构，此时，用户可平稳的坐于座椅8上驾驶车辆；当需要折叠时，将座椅8和连杆9拆下，即可使座椅电池支架7向前翻折至与基座41平行，使驾驶者操作空间加大，使驾驶操作更加灵活，更适合激烈驾驶或极限驾驶；当需要收藏时，则进一步折叠方向把手3和转向扶杆4，减少平衡车整体体积，使其易于收纳和运输。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种多模转向自平衡电动车，包括主车架和安装在所述主车架两侧的车轮组件，其特征在于：还包括用于控制所述车轮组件转向的转向***、可顺时针和逆时针旋转的方向把手以及可左右摇摆的转向扶杆，所述转向***还用于检测所述方向把手的顺时针和逆时针旋转角度以及所述转向扶杆的左右摇摆角度，并对所述旋转角度和摇摆角度进行互加或互减计算得出车辆的转向控制量，并根据所述转向控制量控制所述车轮组件的转向。
2.根据权利要求1所述的多模转向自平衡电动车，其特征在于：所述转向***包括用于检测所述方向把手顺时针和逆时针旋转角度的第一角度传感器、用于检测所述转向扶杆左右摇摆角度的第二角度传感器以及分别与所述第一角度传感器和第二角度传感器相连的控制器，所述控制器用于对所述第一角度传感器和第二角度传感器各自获得的角度信号进行互加或互减计算，并根据计算得出的转向控制量控制所述车轮组件转向。
3.根据权利要求1所述的多模转向自平衡电动车，其特征在于：所述方向把手与所述转向扶杆相连，与所述转向扶杆同步左右摇摆。
4.根据权利要求3所述的多模转向自平衡电动车，其特征在于：所述转向扶杆垂直安装于所述主车架上，所述方向把手水平放置且其中间部分安装于所述转向扶杆顶端，并与所述转向扶杆互相垂直，使所述方向把手和所述转向扶杆整体呈”T”型设置。
5.根据权利要求2所述的多模转向自平衡电动车，其特征在于：所述第一角度传感器安装在所述方向把手竖直轴向底部到顶部的任何位置处，所述第二角度传感器安装在所述转向扶杆水平轴向前部至后部的任何位置处。
6.根据权利要求1所述的多模转向自平衡电动车，其特征在于：所述方向把手包括伸缩套管、活动插设于所述伸缩套管中的把手扶杆以及用于锁紧所述伸缩套管和把手扶杆的锁紧夹块；所述转向扶杆包括安装于所述主车架前部的基座、安装在所述基座顶部的轴承、通过所述轴承与所述基座连接的转向杆以及与所述转向杆顶部固定相连的连接座，所述连接座和伸缩套管铰接相连并通过折叠锁扣锁紧。
7.根据权利要求1所述的多模转向自平衡电动车，其特征在于：所述方向把手和转向扶杆均为可折叠结构。
8.根据权利要求1所述的多模转向自平衡电动车，其特征在于：所述方向把手和转向扶杆均设有自动回中机构。
9.根据权利要求1所述的多模转向自平衡电动车，其特征在于：所述车轮组件包括轮胎和驱动轮胎旋转的电机，该多模转向自平衡电动车还包括用于为所述电机提供电源的电池。
10.根据权利要求9所述的多模转向自平衡电动车，其特征在于：所述电机为一体式轮毂电机或齿轮减速电机，所述齿轮减速电机置于轮毂或置于主车架；所述电池置于平衡车座椅下或者主车架内。
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