CN102849156A

CN102849156A - 自平衡两轮车转向装置

Info

Publication number: CN102849156A
Application number: CN2012103536401A
Authority: CN
Inventors: 韦正华; 陈养彬
Original assignee: SHANGHAI NEW CENTURY ROBOT CO Ltd
Current assignee: Ningbo Gauss Robot Co ltd
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: CN102849156B

Abstract

本发明公开了一种自平衡两轮车转向装置，用于为自平衡两轮车提供转向，包括：液压管道组件，其设置于该车体内，包括水平管道以及分别位于该水平管道两侧、并且与该水平管道相连通的两个竖直管道，该水平管道和两个竖直管道内填充有液体，并且该两个竖直管道的端部均设置有可上下活动的活塞，使得该液体处于密闭状态，该两个活塞分别设置于该两个踏板下方；位移传感器组件，包括运动元件和运动信号接收元件，其中，该运动元件可水平活动地设置于该水平管道内；转向控制系统，用于接收该位置信号，并根据该位置信号，控制该自平衡两轮车的转向。本发明的转向装置，可减小车辆的存放空间，增加驾驶乐趣和体验，并且转向操作更为方便、自然。

Description

自平衡两轮车转向装置

技术领域

本发明涉及自平衡两轮车转向控制，更具体地，是一种自平衡两轮车转向装置。

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。因此，对自平衡两轮车轻便性和娱乐性的要求也越来越高。

在通常的自平衡两轮车转向机构设置上，主要是操作者，即驾驶人员，通过左右摆动把手部件，使得连杆底部相对车身底盘产生旋转，然后发送信号给左右车轮电机，使车辆左右两个车轮产生转速差，例如当龙头向左转时，右轮的转速会比左轮快，从而达到向左转的效果。

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。

授权公告号为CN201610202U的中国实用新型专利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。

授权公告号为CN 100506632C的中国发明专利公开了一种左右两轮自平衡电动车，该两轮车包括一个车厢，车厢中心处升起一根立杆，把手总成插入立杆中，把手总成的端部设置有左右转向控制机构，分别安装在左右把横管上。由于复位弹簧和限位片的作用，把手只能单方向旋转到一定角度，松手后能自动恢复到起始位置。在旋转过程中，把手上的霍尔片能够感应到永久磁铁磁场强度的变化，导致其电压发生变化，从而控制自平衡两轮车的转向。该自平衡两轮车还包括一个中央处理电路，该中央处理电路可接收转向信号等参数，并计算出电动机的输出功率，传输给左右电动机驱动电路，再进而驱动电动机运动，从而实现转向。

现有的转向手段虽然可以利用手控把手进行自平衡两轮车的转向，但是前提是自平衡两轮车必须安装有把手部件以及适应人体身高的连接杆，这大大增加了自平衡两轮车的体积，因此对存放空间要求较高。并且，操作者在驾驶时需要双手时刻把握把手，不但驾驶不便，而且还缺少了自平衡两轮车独有的驾驶乐趣和体验。

发明内容

本发明的目的，在于解决现有的自平衡两轮车转向手段的上述不足，从而提供了一种创新的自平衡两轮车转向装置。

本发明的自平衡两轮车转向装置，用于为自平衡两轮车提供转向，该自平衡两轮车包括一个车体，该车体左右两侧分别设置有供操作者站立的两个踏板，该转向装置包括：

液压管道组件，其设置于该车体内，包括水平管道以及分别位于该水平管道两侧、并且与该水平管道相连通的两个竖直管道，该水平管道和两个竖直管道内填充有液体，并且该两个竖直管道的端部均设置有可上下活动的活塞，使得该液体处于密闭状态，该两个活塞分别设置于该两个踏板下方；

位移传感器组件，包括运动元件和运动信号接收元件，其中，该运动元件可水平活动地设置于该水平管道内，并且，当该两个活塞处于未受力状态或受力平衡状态时，该运动元件处于初始位置，该运动信号接收元件与该运动元件相匹配，用于输出代表该运动元件位置变化的位置信号；

转向控制系统，用于接收该位置信号，并根据该位置信号，控制该自平衡两轮车的转向。

优选地，所述水平管道中部包括一个突出设置的限位区域，所述运动元件容置于该限位区域内，并且该初始位置位于该限位区域的中间位置。

优选地，所述位移传感器组件为霍尔传感器，所述运动元件为磁钢，所述运动信号接收元件为霍尔元件。

备选地，所述位移传感器组件也可为旋转编码器组件，所述运动信号接收元件为旋转编码器。

备选地，所述位移传感器组件也可为滑移电位器组件，所述运动信号接收元件为滑移电位器。

备选地，所述位移传感器组件也可为压力差传感器组件，所述运动信号接收元件为设置在所述运动元件两侧的两个压力传感器。

本发明的转向装置，可减小车辆的存放空间，增加驾驶乐趣和体验，并且转向操作更为方便、自然。

附图说明

图1为配置有本发明的转向装置的自平衡两轮车的示意图；

图2为本发明的自平衡两轮车转向装置的剖视图。

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装置的结构和工作原理进行详细说明。

如图1所示，总体而言，本发明的自平衡两轮车转向装置100，用于为自平衡两轮车10提供转向，参见附图，自平衡两轮车10包括一个车体11，车体11左右两侧分别设置有供操作者站立的两个踏板12、13，借由本发明的转向装置100，操作者可通过对两个踏板12、13施加不同压力，而控制整个车辆的转向。

更具体地，结合图2，该转向装置100包括液压管道组件110和位移传感器组件130，其中，液压管道组件110设置于该车体内，包括水平管道111以及分别位于该水平管道111两侧、并且与该水平管道111相连通的两个竖直管道112、113，水平管道111和两个竖直管道112、113内填充有液体120，并且两个竖直管道112、113的端部均设置有可上下活动的活塞114、115，使得管道内液体120处于密闭状态，并且，两个活塞112、113分别设置于两个踏板12、13下方，以利于操作者对其施加驱动力。水平管道111和两个竖直管道112、113的管道横截面形状，可以是矩形，也可以是圆形、椭圆形或其它合适的横截面形状。

位移传感器组件130包括运动元件131和运动信号接收元件132。运动元件131可水平活动地设置于水平管道111内（即运动元件131可在水平管道111内进行水平方向上的移动），并且，当两个活塞114、115处于未受力状态或受力平衡状态时，运动元件131处于初始位置，而当对两个活塞114、115施加压力差F（如图2所示，即对左右两个活塞施加的向下作用力的差值）时，运动元件131将在水平管道111内向左或向右移动。另外，运动信号接收元件132与运动元件131相匹配，用于输出代表该运动元件131位置变化的位置信号。

更具体地，运动元件131的形状和大小与它的活动区域内的水平管道111的横截面形状和大小相对应，它可在压力差F的作用下左右移动，并将水平管道111内的液体120分隔开来，即运动元件131将密闭的液体120分隔成左右两个密闭单元。

优选地，结合图2，在本发明的一个实施方式中，水平管道111中部包括一个突出设置的限位区域1111，运动元件131容置于该限位区域1111内，并且运动元件131的初始位置位于限位区域1111的中间位置。限位区域1111的设置，可使运动元件131在一定的水平区域内移动。该水平区域的长度，也就是运动元件131的水平移动范围，根据转向需求和控制系统参数设置而定。通过参数设定，可使得运动元件131在该限位区域内的位置变化所产生的位置信号，可满足自平衡两轮车的所有转向需求。

在一个优选的实施方式中，位移传感器组件130为霍尔传感器，对应地，运动元件131为磁钢，运动信号接收元件132为霍尔元件。此时，运动信号接收元件132设置于水平管道111外部，并临近运动元件131的初始位置设置。当然，位移传感器组件130也可采用其它合适类型的位移传感器，例如位移传感器组件130可采用旋转编码器方式，此时，运动信号接收元件132为旋转编码器，它固定设置于水平管道111外部，并把运动元件131的水平运动输出为代表该运动元件位置变化的位置信号给转向控制系统；位移传感器组件130也可采用滑移电位器方式，此时，运动信号接收元件132为滑移电位器。另外，位移传感器组件130也可采用压力差传感器方式来实现信号输出，此时，运动信号接收元件为设置在运动元件两侧的两个压力传感器，通过压力差，输出代表该运动元件位置变化的信号给转向控制系统。

常规地，本发明的转向装置100还包括转向控制系统（图未示），用于接收运动信号接收元件132发出的位置信号，并根据该位置信号的变化，控制该自平衡两轮车的转向。因为对液压管道组件110两侧的活塞施加的压力差越大，运动元件131的偏移量也就最大，这表示操作者想要达到的转向角度也越大，因此，本实施方式中，在转向控制系统进行控制时，转向角度和施加给左右两个活塞的压力差的大小是成线性关系的。当然，总体而言，在转向控制系统中，也可以根据需要，将转向角度和压力差设计为线性相关之外的其他正相关关系，即转向角度和压力大小为增函数关系。

转向控制系统可以单片机或者其他信号处理器或中央处理器为基础构建，并输出信号至自平衡两轮车左右发送机的驱动电路，并最终由自平衡两轮车左右两个发动机执行转向动作。有关转向控制系统的更具体描述，可参见授权公告号为CN201597703U的中国实用新型专利以及授权公告号为CN 100506632C的中国发明专利。

结合图1、2，本发明的转向装置的左右两个活塞114、115设置于两个踏板12、13下方，假设驾驶者站立在左右两个踏板上，并使得作踏板12相对于右踏板13受到较大的正压力，液压管道组件110内的液体120产生的液压作用将会使磁钢131向右侧移动，此时霍尔元件132会发出位置信号给转向控制系统，促使右侧发送机转速大于左侧发动机，从而使自平衡两轮车实现左转。反之，右转的原理与此相同。

本发明的转向装置，可省去现有技术中占用空间的把手以及连杆组件，从而减小了车辆的存放空间；同时，驾驶者可以腾出双手，增加了驾驶乐趣和体验；另外，驾驶者在转弯时需要将身体往弯心侧倾去对抗离心力，内侧就会相对外侧对踏板施加更多的正压力，可较为自然地利用脚部的压力来让自平衡两轮车接收转向信号，因此本发明的转向装置可使得转向操作更为方便、自然。

Claims

1.一种自平衡两轮车转向装置，用于为自平衡两轮车提供转向，该自平衡两轮车包括一个车体，该车体左右两侧分别设置有供操作者站立的两个踏板，其特征在于，该转向装置包括：

2.根据权利要求1所述的自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述水平管道中部包括一个突出设置的限位区域，所述运动元件容置于该限位区域内，并且该初始位置位于该限位区域的中间位置。

3.根据权利要求1或2所述的自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述位移传感器组件为霍尔传感器，所述运动元件为磁钢，所述运动信号接收元件为霍尔元件。

4.根据权利要求1或2所述的自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述位移传感器组件为旋转编码器组件，所述运动信号接收元件为旋转编码器。

5.根据权利要求1或2所述的自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述位移传感器组件为滑移电位器组件，所述运动信号接收元件为滑移电位器。

6.根据权利要求1或2所述的自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述位移传感器组件为压力差传感器组件，所述运动信号接收元件为设置在所述运动元件两侧的两个压力传感器。