CN102795282A - 自平衡两轮车转向驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自平衡两轮车转向驱动装置，包括：第一驱动机构，用于利用第一驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力；第二驱动机构，用于利用第二驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力；执行机构，该执行机构与该转向系统的转向轴固定连接；转换机构，用于当该第一驱动机构与该执行机构相联接时，取消该第二驱动机构与该执行机构的联接。本发明的自平衡两轮车转向驱动装置，可方便、可靠地在两种驱动方式之间实现切换，同时保证了自平衡两轮车在体积上的小巧紧凑，从而提升了自平衡两轮车的娱乐性，并对操作者带来了良好的驾驶体验。

Description

自平衡两轮车转向驱动装置
技术领域
本发明涉及自平衡两轮车，更具体地，是一种用于为自平衡两轮车的转向系统提供驱动力的自平衡两轮车转向驱动装置。
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。
通常，自平衡两轮车的转向是借由操作者的双手操作把手来对转向系统施加驱动力而实现的。
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。
在授权公告号为CN201610202U的中国实用新型专利中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。
除了依靠操作者的双手对转向系统的转动轴施加驱动力外，为增加娱乐性和驾驶者体验，转向系统也可以通过脚控把手来对转动轴施加驱动力，驾驶人员可利用腿部来左右触碰脚控把手来达到施加驱动力的目的，转动轴接收到该驱动力后发生转动，转动角度通过霍尔器件等角度传感器传输给转向控制系统，进而实现自平衡两轮车的转向。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种自平衡两轮车转向驱动装置，该转向驱动装置可以实现在两种驱动方式之间进行切换，以可选择地通过不同的驱动方式来对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力。
本发明的自平衡两轮车转向驱动装置，用于为自平衡两轮车的转向系统提供驱动力，该驱动力可施加于该转向系统的转向轴并驱使该转向轴旋转，从而使自平衡两轮车进行转向动作，该转向驱动装置包括：
第一驱动机构，用于利用第一驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力；
第二驱动机构，用于利用第二驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力；
执行机构，该执行机构与该转向系统的转向轴固定连接，当利用该第一驱动方式时，该第一驱动机构与该执行机构相联接，并通过该执行机构对该转向轴提供驱动力，以及当利用该第二驱动方式时，该第二驱动机构与该执行机构相联接，并通过该执行机构对该转向轴提供驱动力；以及
转换机构，用于当该第一驱动机构与该执行机构相联接时，取消该第二驱动机构与该执行机构的联接，以及用于当该第一驱动机构与该执行机构失去联接时，恢复该第二驱动机构与该执行机构的联接。
优选地，所述第一驱动机构包括一个用于与该执行机构相联接的作用端；
所述第二驱动机构包括一个用于当与该执行机构相联接时，和该执行机构同轴旋转的驱动底座，该第二驱动机构通过该驱动底座以及该执行机构对所述转向轴提供驱动力；
所述执行机构包括一个容置槽和一个转换孔，该容置槽设置有在周向上与该第一驱动机构的作用端相作用的固定部件，用于当该作用端插设入该容置槽内时，该第一驱动机构通过该固定部件的固定作用对该执行机构提供驱动力；
所述转换机构包括一个转换销，当该第一驱动机构的作用端未插设入该执行机构的容置槽内时，该转换销插设入该执行机构的转换孔内，从而使该第二驱动机构通过该驱动底座与该执行机构相联接，当该第一驱动机构的作用端插设入该执行机构的容置槽内时，该作用端驱使该转换销从该转换孔内脱离，从而使该第二驱动机构与该执行机构失去联接。
优选地，所述第一驱动机构的作用端上设置有多个键槽，所述容置槽的固定部件为与该多个键槽相配合的键齿，并且，所述作用端上进一步设置有用于驱使所述转换销从所述转换孔内脱离的倒角。
优选地，该作用端设置有用于与该容置槽相卡合的卡合组件，该容置槽设置有与该卡合组件相配合的卡合孔，该卡合组件包括一个按钮、一个扣仔、以及扣仔弹性部件，该扣仔包括第一扣仔端和第二扣仔端，该第一扣仔端与该按钮相接触，该第二扣仔端与该扣仔弹性部件相连接接，并设置有一个可在扣仔弹性部件作用下卡合入该卡合孔的扣仔凸起。
优选地，所述转换销设置有一个用于插设入所述转换孔的转换凸起。
优选地，所述转换销还设置有一个限位凸起，所述执行机构设置有用于容置该限位凸起的限位旋转槽，该限位旋转槽与该容置槽相连通。
优选地，所述转换机构还设置有可被所述转换销触动的微动开关。
优选地，其特征在于，所述第一驱动机构为手控把手，所述第一驱动方式为手控驱动方式，所述第二驱动机构为脚控把手，所述第二驱动方式为腿部驱动方式。
本发明的自平衡两轮车转向驱动装置，通过第一驱动机构和第二驱动机构，可实现利用两种不同的驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力，并且利用转换机构和执行机构，可方便、可靠地在两种驱动方式之间实现切换，同时保证了自平衡两轮车在体积上的小巧紧凑，从而提升了自平衡两轮车的娱乐性，并对操作者带来了良好的驾驶体验。
附图说明
图1为自平衡两轮车在一种转向驱动方式下的状态示意图；
图2为自平衡两轮车在另一种转向驱动方式下的状态示意图；
图3为第一驱动机构与自平衡两轮车的车体分离状态下的状态示意图；
图4为本发明的转向驱动装置的部分部件的立体图，其中第二驱动机构的驱动底座和转向系统的转向轴被省去；
图5为插设入第一驱动机构时，本发明的转向驱动装置的部分部件的立体图；
图6为本发明的转向驱动装置的部分部件在分离状态下的立体图；
图7为本发明的转向驱动装置的部分部件在分离状态下的立体图，其中部分被打开；
图8为本发明的转向驱动装置中执行机构和转换机构的剖视图；
图9为显示出本发明转换机构细节的立体示意图；
图10为显示出本发明第二驱动机构细节的立体示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式，对本发明的自平衡两轮车转向驱动装置的结构和工作原理进行详细说明，其中，对于常规的部件或手段，仅作简要说明或者省略，以更明了地突出本发明的实质性特点。
总体而言，本发明的自平衡两轮车转向驱动装置，用于为自平衡两轮车的转向系统提供驱动力，转向系统通常包括转向轴、检测并传输该转向轴转动角度的角度传感器以及接收转动角度信号并根据该信号控制自平衡两轮车转向的转向控制系统。本发明的自平衡两轮车转向驱动装置，可通过不同的驱动手段，对转向系统的转向轴施加驱动力，以驱使转向轴旋转，从而使自平衡两轮车进行转向动作，并且，该转向驱动装置能够便捷、可靠地实现不同驱动手段之间的切换。
具体地，结合图1、2、3，该转向驱动装置100包括第一驱动机构110，第一驱动机构110用于利用第一驱动方式对自平衡两轮车1的转向系统提供驱动力。如图所示，在图示的实施方式中，第一驱动机构110为一个可以与自平衡两轮车的车体10相分离的手控把手，该手控把手110包括用于供操作者双手进行转向操作的手柄111，容易理解，此时，对应的第一驱动方式为手控驱动方式，即操作者通过双手旋动手柄111，为转向驱动提供驱动力。
继续结合图1-3，该转向驱动装置100还包括第二驱动机构120，用于利用第二驱动方式对自平衡两轮车1的转向系统提供驱动力。在图示的实施方式中，该第二驱动机构120为一个可以在自平衡两轮车的车体上打开以及收起的可折叠的脚控把手。第一驱动机构110未插设入自平衡两轮车1的车体10时，打开脚控把手120，至如图1所示的状态，操作者可站立于脚控把手120左右两侧的踏板上对脚控把手施加驱动力，此时，对应的第二驱动方式为腿部驱动方式，即操作者通过双腿左右触碰脚控把手120来对转向系统的转向轴施加驱动力。当第二驱动机构起作用时，脚控把手120从收纳位置打开并固定后，可通过驱动底座121与转向轴20同轴转动。脚控把手相对于驱动底座的折叠及固定操作，可通过常规手段来实现，在如图1、10所示的实施方式中，脚控把手120的两个末端可枢轴连接到一个驱动底座121，该枢轴轴线OO’和转向轴轴线PP’相垂直。并且驱动底座121和脚控把手之间可设置有用于定位的定位机构，以对脚控把手的收纳以及工作位置进行固定，由此，通过相对于驱动底座的枢轴转动，可实现脚控把手120的收纳以及打开，而通过操作者的腿部左右触碰脚控把手，可对转向轴20施加转向驱动力。
结合图4，并参照图8，该转向驱动装置100还包括一个执行机构130，该执行机构130与转向系统的转向轴20（如图8所示）固定连接，当利用第一驱动方式时，第一驱动机构110与该执行机构130相联接，并通过执行机构130对转向轴20提供驱动力，以及当利用第二驱动方式时，第二驱动机构120与执行机构130相联接，并通过执行机构130对转向轴20提供驱动力。在该实施方式中，执行机构130为一圆筒形结构，结合图3，第一驱动装置110可插设入执行机构130中，并在周向上与执行机构130固定连接，即当第一驱动装置110旋转时，执行机构130也同样随之旋转，从而进一步驱动转向轴20旋转，以下将更详细描述，当第一驱动装置110和执行机构130相联接时，第二驱动机构120不再与执行机构130相联接，即第二驱动机构120失去对执行机构130的驱动作用。另一方面，结合图1，当第一驱动机构110未插设入车体10时，第二驱动机构120与执行机构130为联接关系，即施加给第二驱动机构120的驱动力（在本实施方式中，是利用双腿触碰脚控把手产生的旋转扭力）可传递至执行机构130，并进一步施加至与执行机构130相连接的转向轴20上。
结合图1-5，并参照图8，为实现上述利用第一驱动机构110和利用第二驱动机构120对转向系统的转向轴20施加驱动力的切换，本发明的转向驱动装置还包括一个转换机构140，用于当第一驱动机构110与执行机构130相联接时，取消该第二驱动机构120与执行机构130的联接，以及当第一驱动机构110与执行机构130失去联接时，恢复第二驱动机构120与该执行机构的联接。
更具体地，参照图3、5、6、7，第一驱动机构110包括一个用于与该执行机构130相联接的作用端112；并且如上所述，参照图1、图8、图10，第二驱动机构120包括一个用于当与该执行机构130相联接时，和执行机构130同轴旋转的驱动底座121，第二驱动机构120通过驱动底座121以及执行机构130对转向轴20提供驱动力。
执行机构130包括一个容置槽131和一个转换孔132，该容置槽131设置有在周向上与第一驱动机构110的作用端112相作用的固定部件133，用于当第一驱动机构110的作用端112插设入容置槽131内时，第一驱动机构110通过固定部件133的固定作用对执行机构130提供驱动力。
转换机构140包括一个转换销141，当该第一驱动机构110的作用端112未插设入执行机构130的容置槽131内时，转换销141插设入执行机构130的转换孔132内，从而使第二驱动机构120通过驱动底座121与执行机构130相联接，而当第一驱动机构110的作用端112插设入执行机构130的容置槽131内时，作用端112驱使转换销141从转换孔132内脱离，从而使第二驱动机构120与执行机构130失去联接。
进一步地，继续结合图3-6，在图示的实施方式中，第一驱动机构110的作用端112上设置有多个键槽113，执行机构130的容置槽131的固定部件为与该多个键槽113相配合的键齿114，并且，第一驱动机构110的作用端112上进一步设置有用于驱使转换销141从转换孔132内脱离的倒角117。容易理解，作用端112在容置槽131内也可利用其它手段实现周向上的固定联接，例如，也可以在作用端上设置有多个键齿，相对应地，将容置槽内的固定部件设置为与该键齿相配合的键槽。
结合图7、8，为进一步实现第一驱动机构110和执行机构130在轴向方向上的固定，第一驱动机构110的作用端112设置有用于与该执行机构130的容置槽131相卡合的卡合组件，对应地，容置槽131设置有与卡合组件相配合的卡合孔134，卡合组件包括一个按钮114、一个扣仔115、以及扣仔弹性部件116，扣仔115包括第一扣仔端1151和第二扣仔端1152，第一扣仔端1151与按钮114相接触，第二扣仔端1152与扣仔弹性部件116相连接接，并设置有一个可在扣仔弹性部件116作用下卡合入该容置槽131内卡合孔134的扣仔凸起1153。
当准备将第一驱动机构110插设入执行机构130时，按动按钮114，此时第二扣仔端1152的扣仔凸起1153在按钮114的作用下回收，此时可将第一驱动机构110的作用端112插设入执行机构130的凹槽内，作用端112在插设过程中通过倒角117将转换销141顶出，使第二驱动机构120与执行机构130脱离联接，之后，作用端112继续向下，直至最终置位，松开按钮114，扣仔凸起1153在扣仔弹性部件116的作用下进入卡合孔134内，从而实现第一驱动机构110和执行机构130在轴向方向上的固定。在图示的实施方式中，扣仔弹性部件116由常规的弹簧构成。
参照图4、5、7，转换销141设置有一个用于插设入转换孔132的转换凸起1411。当第一驱动机构110未插设入执行机构130时，转换销141通过该转换凸起1411卡合入执行机构130的转换孔132，从而实现第二驱动机构120和执行机构130的相互联接，即执行机构130可随第二驱动机构120的转动而转动，并对转向轴施加驱动力。进一步地，结合图9，为图5所示的翻转状态的体现出更多细节的立体图，如图所示，转换机构140可设置有一个固定于自平衡两轮车车体上的支架143，转换销141固定设置有一个滑柄1414，可在该支架143的滑槽1431内滑动，以实现转换销141的转换作用。容易理解，转换销141的末端还可设置有弹性部件1413，用于为转换销141的滑动动作提供弹性力。
另外，参照图7、8，转换销141还设置有一个限位凸起1412，对应地，参照图4、5、6、9所示，执行机构130设置有用于容置该限位凸起1412的限位旋转槽135，该限位旋转槽135与该容置槽131相连通。由于第二执行机构120在进行旋转操作时，是在一定范围内进行角度旋转的。例如，如图1所示，第二执行机构120为一脚控把手，当操作者用腿部左右触碰把手时，把手旋转角度只需为左右20°以内，通过转向控制系统的常规设置，即可实现整个自平衡两轮车的所有转向要求。因此，限位凸起1412和与其对应的限位旋转槽135的设置，可起到对第二执行机构120旋转的限位作用。另外，当打开第二执行机构120并拎起整个车辆时，限位凸起1412在限位旋转槽135内还可起到承重作用。
如图9所示，转换机构140还设置有可被转换销141触动的微动开关142。在如图所示的实施方式中，当转换销141进行转换动作时，可通过滑柄1414来触动微动开关141。微动开关142与车辆的转向控制系统相连接，用于向转向控制系统发送转换模式切换信号。在利用两种不同的驱动方式提供驱动力时，转向轴的角度变化所引起的车辆的转向角度变化是不同的。比如，在利用第一驱动机构提供驱动力、也就是利用本实施方式中的手控把手提供驱动力时，把手转动的角度（也即转向轴转动角度）和整个车辆转向角度之间的比例，通常要大于利用第二驱动机构（即本实施方式中提供的脚控把手）提供驱动力时转向轴转动角度和车辆转向角度的比例。因此，对于不同的驱动方式，转向控制系统应设置不同的控制转换模式，来最终控制车体的转向。通过微动开关141，可以在驱动模式转换时，向转向控制系统发出一个电压变化信号，当转向控制系统接收到该电压变化信号后，切换到与驱动方式向对应的控制模式，以对车辆的转向进行准确控制。
综上所述，本发明的自平衡两轮车转向驱动装置，可利用两种不同的驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力，并且可方便、可靠地在两种驱动方式之间实现切换，同时保证了自平衡两轮车在体积上的小巧紧凑，从而提升了自平衡两轮车的娱乐性，并对操作者带来了良好的驾驶体验。

Claims (8)

1.一种自平衡两轮车转向驱动装置，用于为自平衡两轮车的转向系统提供驱动力，该驱动力可施加于该转向系统的转向轴并驱使该转向轴旋转，从而使自平衡两轮车进行转向动作，其特征在于，该转向驱动装置包括：
第一驱动机构，用于利用第一驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力；
第二驱动机构，用于利用第二驱动方式对自平衡两轮车的转向系统提供驱动力；
执行机构，该执行机构与该转向系统的转向轴固定连接，当利用该第一驱动方式时，该第一驱动机构与该执行机构相联接，并通过该执行机构对该转向轴提供驱动力，以及当利用该第二驱动方式时，该第二驱动机构与该执行机构相联接，并通过该执行机构对该转向轴提供驱动力；以及
转换机构，用于当该第一驱动机构与该执行机构相联接时，取消该第二驱动机构与该执行机构的联接，以及用于当该第一驱动机构与该执行机构失去联接时，恢复该第二驱动机构与该执行机构的联接。
2.根据权利要求1所述的自平衡两轮车转向驱动装置，其特征在于，
所述第一驱动机构包括一个用于与该执行机构相联接的作用端；
所述第二驱动机构包括一个用于当与该执行机构相联接时，和该执行机构同轴旋转的驱动底座，该第二驱动机构通过该驱动底座以及该执行机构对所述转向轴提供驱动力；
所述执行机构包括一个容置槽和一个转换孔，该容置槽设置有在周向上与该第一驱动机构的作用端相作用的固定部件，用于当该作用端插设入该容置槽内时，该第一驱动机构通过该固定部件的固定作用对该执行机构提供驱动力；
所述转换机构包括一个转换销，当该第一驱动机构的作用端未插设入该执行机构的容置槽内时，该转换销插设入该执行机构的转换孔内，从而使该第二驱动机构通过该驱动底座与该执行机构相联接，当该第一驱动机构的作用端插设入该执行机构的容置槽内时，该作用端驱使该转换销从该转换孔内脱离，从而使该第二驱动机构与该执行机构失去联接。
3.根据权利要求2所述的自平衡两轮车转向驱动装置，其特征在于，所述第一驱动机构的作用端上设置有多个键槽，所述容置槽的固定部件为与该多个键槽相配合的键齿，并且，所述作用端上进一步设置有用于驱使所述转换销从所述转换孔内脱离的倒角。
4.根据权利要求3所述的自平衡两轮车转向驱动装置，其特征在于，该作用端设置有用于与该容置槽相卡合的卡合组件，该容置槽设置有与该卡合组件相配合的卡合孔，该卡合组件包括一个按钮、一个扣仔、以及扣仔弹性部件，该扣仔包括第一扣仔端和第二扣仔端，该第一扣仔端与该按钮相接触，该第二扣仔端与该扣仔弹性部件相连接接，并设置有一个可在扣仔弹性部件作用下卡合入该卡合孔的扣仔凸起。
5.根据权利要求2所述的自平衡两轮车转向驱动装置，其特征在于，所述转换销设置有一个用于插设入所述转换孔的转换凸起。
6.根据权利要求5所述的自平衡两轮车转向驱动装置，其特征在于，所述转换销还设置有一个限位凸起，所述执行机构设置有用于容置该限位凸起的限位旋转槽，该限位旋转槽与该容置槽相连通。
7.根据权利要求6所述的自平衡两轮车转向驱动装置，其特征在于，所述转换机构还设置有可被所述转换销触动的微动开关。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的自平衡两轮车转向驱动装置，其特征在于，所述第一驱动机构为手控把手，所述第一驱动方式为手控驱动方式，所述第二驱动机构为脚控把手，所述第二驱动方式为腿部驱动方式。
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