CN102069872B - 一种自平衡两轮电动车用转向弹性复位机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自平衡两轮电动车用转向弹性复位机构。本发明的弹性复位机构包括一个弹性体；一个导柱；所述弹性体一端装在弹性体导柱内；压弹性体钢片，所述压弹性体钢片装在弹性体导柱内，并压在弹性体的上端；一个顶杆；一个连接摇杆的旋转轴，其下端切有一个水平面，该旋转轴与所述弹性体通过导柱传动连接；一个与旋转轴下平面贴合的缓冲垫；两个置于旋转轴两端的轴承和；一个定位销；一个转向传感器固定件，其与旋转轴末端相连；一个电位器。本发明结构简单，体积小，易于安装且转向灵敏。

Description

一种自平衡两轮电动车用转向弹性复位机构

技术领域

本发明涉及一种转向弹性复位机构，尤其是一种用在自平衡两轮电动车上的转向弹性复位机构。 

背景技术

自平衡两轮电动车是一种轮胎左右并行布置，采用倒立摆原理来实现自平衡的电动车；它通过车体内置的陀螺仪和加速度传感器来检测人体与车体重心的变换，从而控制车子的方向和速度，并且可实现零半径转向。这种自平衡两轮电动车便捷环保，是一种很好的短途代步交通工具。但是，其转向机构依然有很大的改进空间。

现有的技术中，已经有一种自平衡两轮电动车用转向机构在例如专利申请号为200920281856.5的中国专利文献1中公开。根据专利文献1中，其所描述的转向机构包括底板（1）以及通过支撑架（2）与其固定连接的水平转轴（4），水平转轴（4）的一端固定连接有操作杆（3），水平转轴（4）的另一端设有转向传感器（8），在水平转轴（4）上固定有沿轴线对称的、与操作杆（3）垂直的承力支架（6），在承力支架（6）两侧的下方或上方安装有外形尺寸和物理性能基本相同的弹性体（5）。

专利文献1中所述的转向机构的工作原理是“使用时，操作者通过左右摇摆操作杆（3）来控制水平转轴（4）沿轴线方向转动，由于水平转轴（4）的末端还连接有转向传感器（8），所以水平转轴（4）转动角度的大小可以通过转向传感器（8）变成指令，控制电机的转向及速度输出，从而控制两轮车的转向。操纵杆(3)在操作者不施力的情况下，水平转轴(4)的两侧的等高弹性体(5)与承力架(6)接触，由于两个弹性体(5)高度相等，从而使承力支架(6)保持在水平位置，而操纵杆(3)在直立正中的位置。当对操纵杆(3)往一个方向施加外力使其摆动时，水平转轴(4)上的承力架(6)的一端会压缩弹性体(5)，另一端与弹性体(5)脱离接触。当操纵者停止施力时，弹性体(5)的弹力会使承力架(6)回到水平位置，即操纵杆(3)回到与旋转轴直立正中的位置。”

但在上述专利文献1中所述的转向机构中，其为横向安装结构，使得车体冗长，体积较大；其机构外设，不便于保洁，还增加了生产成本；操纵杆左右偏转时，施力要随偏转的角度的增大而增大，尤其偏转一开始基本不受力，不易控制；左右对称的弹性体部位安装难以保证等高，操纵杆不能保证停在中间位置；操纵杆转动角度没有限位，转动过大，承力架与弹性体会错开而出现故障。 

发明内容

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用了以下技术方案：本发明转向机构包括一个弹性体；一个弹性体导柱；所述弹性体一端装在弹性体导柱内；压弹性体钢片，所述压弹性体钢片装在弹性体导柱内，并压在弹性体的上端；一个顶杆；一个连接摇杆的旋转轴，旋转轴下端切有一个水平面，该旋转轴与所述弹性体通过弹性体导柱传动连接；一个与旋转轴下平面贴合的缓冲垫；两个置于旋转轴两端的轴承；一个定位销；一个转向传感器固定件，其与旋转轴末端相连；一个电位器。

   [0007] 进一步地，所述弹性体为气弹簧或钢丝弹簧或橡胶弹簧或聚氨酯弹簧。

   [0008] 进一步地，所述旋转轴下端的水平面，在旋转轴不受外力的情况下，该水平面与所述弹性体或弹性体导柱端面紧密贴合。

其运动原理是：摆动把手时，带动旋转轴转动，转向传感器固定件与旋转轴末端固连，旋转轴转动角度的大小可以通过转向传感器转变成指令，控制电机的转向及速度输出，从而控制两轮车的转向。转动的旋转轴压到缓冲垫，使其压着顶杆使弹性体收缩，当顶杆下行碰到弹性体导柱时，把手转动达到极限位置；反方向时，原理亦如此；松开把手，把手由于回复力作用自动恢复到中间位置。

本发明的弹性复位机构具有以下优点：

（1） 无间隙，保证了每次都能使手把复位到中间位置，而且左右不易产生间隙；

（2） 从零位到极限角度都能提供舒适连续的转向力度；

（3）  纵向结构内置在车子下壳体，缩短了车体的长度；

（4）  对弹性体的精度要求不高，容易制造，且有限位装置，弹性体不易失效；

（5）  可靠性高，受压构件不易磨损。

（6）  通过在所述旋转轴一个轴段设置有所述平面特征，旋转轴不受外力的情况下，该平面与弹性体或弹性体导柱端面紧密贴合，从而保证旋转轴处于零位状态。

附图说明：

图1A、1B为背景技术中专利文献1所述的转向机构示意图。

图2A为本发明弹性复位机构一种实施例的正视图。

图2B为本发明弹性复位机构沿A-A的剖视图。

图2C为本发明弹性复位机构的侧视图。

图2D为本发明弹性复位机构沿B-B的剖视图。

图3A为本发明弹性复位机构实施例1的正视图。

图3B为本发明弹性复位机构实施例1的侧视图。

图3C为本发明弹性复位机构实施例1沿C-C的剖视图。

图4A为本发明弹性复位机构实施例2的正视图。

图4B为本发明弹性复位机构实施例2的侧视图。

图4C为本发明弹性复位机构实施例2沿D-D的剖视图。

具体实施方式：

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

图2A到图4C是本发明弹性复位机构的实施例，具体的说，图2A到图2D是根据本发明的弹性复位机构的第一实施例的前视图、侧视图以及其A-A和B-B的剖面视图；图3A到图3C是根据本发明的弹性复位机构的第二实施例的前视图、侧视图以及其C-C的剖面视图；图4A到图4C是根据本发明的弹性复位机构的第三实施例的前视图、侧视图以及其D-D的剖面视图。

如图2B所示，本发明第一实施例的弹性复位机构包含一个弹性体2，其一端装在弹性体导柱3里；一个弹性体导柱3；一个压弹性体钢片4，其装在弹性体导柱3里，并压在弹性体2的上端；一个顶杆5；一个与旋转轴7下平面贴合的缓冲垫6；一个连接摇杆的旋转轴7，旋转轴7中间轴段部分具有平面特征；一个定位销10；两个置于旋转轴7两端的轴承11、14；一个转向传感器固定件12，其与旋转轴7末端固连；一个转向传感器13。

如图2B所示，摆动把手1时，将会带动旋转轴7转动，旋转轴7转动角度的大小可以通过转向传感器13转变成指令，控制电机的转向及速度输出，从而控制两轮车的转向，转动的旋转轴7压到缓冲垫6，使其压着顶杆5使弹性体2收缩，当顶杆5下行碰到弹性体导柱3时，把手1转动达到极限位置；反方向时，原理亦如此；松开把手1，把手1由于回复力作用自动回复到中间位置。旋转轴7下端切有一个水平面，通过旋转轴7设置的平面特征，转向时该水平面接收弹性体2的弹力，使旋转轴7产生逆向转矩，具有恢复零位的趋势。

如图3A、3B和3C所示，本发明第二实施例的中间单弹性体复位机构包含弹性体推杆1L、1R，滚轮2L、2R，销钉3L、3R，弹性体4，衬套5L、5R，保持架6，把手压杆7L、7R，轴承套8，转轴9，把手下力臂10以及螺母11。

如图3A和3C所示，摇动把手把手下力臂10时，将带动把手压杆7L，使滚轮2L挤压弹性体推杆1L，在弹性体推杆1L的压力作用下，弹性体4压缩，弹性体4的另一端被另外一个弹性体推杆7R顶住，当弹性体推杆7L碰到弹性体推杆7R时，摆动角度达到极限位置；反方向时，其原理亦如此；松开把手下力臂10时，在弹性体力的作用下，可自动回复到中间位置。

如图4A、4B和4C所示，本发明第三实施例的双弹性体复位机构包含保持架1L、1R，弹性体螺母2L、2R，弹性体3L、3R，直线轴承4L、4R，弹性体推杆5L、5R，把手下力臂6，销钉7，滚轮8，轴承套9，以及转轴10。

如图4A和4C所示，摇动把手把手下力臂6时，将带动滚轮（89）挤压弹性体推杆5L，弹性体推杆5L压缩弹性体3L，而另一边的弹性体推杆5R不动，当滚轮8碰到保持架1L时，达到极限位置；反方向时，其原理亦如此；松开把手下力臂6时，在弹性体力的作用下，可自动回复到中间位置。

Claims (3)

1.一种自平衡两轮电动车用转向弹性复位机构，其特征在于：它包含一个弹性体（2）；一个弹性体导柱（3）；所述弹性体（2）一端装在弹性体导柱（3）内；压弹性体钢片（4），所述压弹性体钢片（4）装在弹性体导柱（3）内，并压在弹性体（2）的上端；一个顶杆（5）；一个连接摇杆的旋转轴（7），所述旋转轴（7）下端切有一个水平面，该旋转轴（7）与所述弹性体（2）通过弹性体导柱（3）传动连接；一个与旋转轴（7）下平面贴合的缓冲垫（6）；两个置于旋转轴（7）两端的轴承（11、14）；一个定位销（10）；一个转向传感器固定件（12），其与旋转轴（7）末端相连；一个电位器（13）。

2.根据权利要求1所述自平衡两轮电动车用转向弹性复位机构，其特征在于：所述弹性体（2）为气弹簧或钢丝弹簧或橡胶弹簧或聚氨酯弹簧。

3.根据权利要求1或2所述自平衡两轮电动车用转向弹性复位机构，其特征在于：所述旋转轴（7）下端的水平面，在旋转轴（7）不受外力的情况下，该水平面与所述弹性体（2）或弹性体导柱（3）端面紧密贴合。

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