CN102923229A - 用于轻便车辆的转向轴组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于轻便车辆的转向轴组件，包括：刚性轴，该刚性轴包括一个用于对其施加驱动力的驱动端以及一个与该驱动端相对的连接端：弹性回复机构，该弹性回复机构与该刚性轴的连接端相连接，当对所述刚性轴施加驱动力使其由初始位置沿轴向转动时，该弹性回复机构受压迫并存储扭力，当该驱动力消失时，所述刚性轴在该存储的扭力作用下回复到初始位置；其中，该弹性回复机构包括一个底座以及设置于该底座的弹性块，该刚性轴通过该连接端对该弹性块施加该压迫。采用本发明的转向轴组件用于轻便车转向，可在转向轴组件中刚性轴的转动完成并且驱动力消失后，确保刚性轴精确地返回到初始位置。
Description
技术领域
本发明涉及轻便车辆，更具体地，是一种用于轻便车辆的转向轴组件。
背景技术
在轻便车辆的设计中，例如自行车、电动车、以及新兴的自平衡两轮车等，对转向装置的选择会考虑到多种因素，这些因素除转向精确度外，还特别地包括节省空间、操作多样、驾驶乐趣等因素，以最大程度地满足轻便车辆的特点。
例如，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。
如图1、2所示，是一种利用脚控把手110对自平衡两轮车1进行控制的方案，其中，图1中示出了脚控把手110处于收纳的状态示意图，图2示出了脚控把手110处于工作状态的示意图。上述转向轴组件设置于车体10内，操作者站立在自平衡两轮车左右两侧踏板上，通过腿部左右触碰转向轴组件而进行转向操作。
如图3所示，常规地，作为一种替代的方式，把手也可以是手控把手110’，操作者通过转动手柄111’，从而对转向轴组件施加驱动力而进行转向操作。
发明内容
本发明的目的，是在现有的轻便车辆转向轴组件的基础上，提供一种精确度、可靠性及便捷性更佳的改进的转向轴组件。
本发明的用于轻便车辆的转向轴组件，包括：
刚性轴，该刚性轴包括一个用于对其施加驱动力的驱动端以及一个与该驱动端相对的连接端；
弹性回复机构，该弹性回复机构与该刚性轴的连接端相连接，当对所述刚性轴施加驱动力使其由初始位置沿轴向转动时，该弹性回复机构受压迫并存储扭力，当该驱动力消失时，所述刚性轴在该存储的扭力作用下回复到初始位置；
其中，该弹性回复机构包括一个底座以及设置于该底座的弹性块，该刚性轴通过该连接端对该弹性块施加该压迫。
优选地，所述底座包括一个容置槽；
所述弹性块包括一个第一弹性块和一个第二弹性块，该第一弹性块和第二弹性块固定设置于该容置槽内，并且该第一弹性块和第二弹性块之间具有一个安装间隙；
所述刚性轴在其连接端设置有一个突出部，该突出部插设于该安装间隙内。
优选地，所述容置槽为方形，所述第一弹性块和所述第二弹性块为方形，并且所述突出部为方形。
优选地，所述第一弹性块和所述第二弹性块为一体设置。可选地，所述第一弹性块和所述第二弹性块为分立设置。
优选地，所述轻便车辆包括一个把手和车体，所述刚性轴的驱动端与该把手相连接，并且所述底座与该车体相连接。优选地，所述把手为脚控把手。可选地，所述把手为手控把手。
优选地，所述轻便车辆为自平衡两轮车。
优选地，所述第一弹性块的外侧设置有用于对该第一弹性块进行调节的第一调节机构，并且所述第二弹性块的外侧设置有用于对该第二弹性块进行调节的第二调节机构。
优选地，所述第一调节机构包括第一调节块和第一调节螺栓，该第一调节块设置于该容置槽内，并与该第一弹性块相邻接，并且该第一调节螺栓可旋转地设置在所述底座上，并延伸入该容置槽且与该第一调节块相接触；
所述第二调节机构包括第二调节块和第二调节螺栓，该第二调节块设置于该容置槽内，并与该第二弹性块相邻接，并且该第二调节螺栓可旋转地设置在所述底座上，并延伸入该容置槽且与该第二调节块相接触。
采用本发明的转向轴组件用于轻便车转向，可在转向轴组件中刚性轴的转动完成并且驱动力消失后，确保刚性轴精确地返回到初始位置，并可增加轻便车辆在沿直线行驶时的稳定性。并且该转向轴组件设计紧凑、结构简单、节省空间，因此能够满足自平衡两轮车对占用体积方面的苛刻要求。
附图说明
图1为具有脚控把手的自平衡两轮车在折叠状态的示意图；
图2为具有脚控把手的自平衡两轮车在工作状态的示意图；
图3为具有手控把手的自平衡两轮车的示意图；
图4为本发明的转向轴组件在一个实施方式中的立体示意图；
图5为图4中的转向轴组件的打开状态的立体示意图；
图6为图4中的转向轴组件从另一个视角看去的立体示意图；
图7为图4中的转向轴组件沿轴向的剖面示意图;
图8为本发明的转向轴组件在另一个实施方式中的打开状态的立体示意图；
图9为图8中的实施方式在组装状态下的立体示意图；
图10为图9中的转向轴组件沿轴向的剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式，对本发明的转向轴组件的结构和工作原理进行详细说明。
如图4所示，是本发明的转向轴组件100的一个实施方式的立体示意图。该转向轴组件100可设置在自平衡两轮车等轻便车辆的车体内，并可在把手等驱动手段的驱动下进行转向操作，当转向轴组件100转向时，可通过检测装置对转向轴组件100的转向角度进行检测，并将检测结果输送到轻便车辆的中央控制系统，进而，中央控制系统根据得到的转向角度数据对轻便车辆左右两侧的发动机进行控制，从而达到控制轻便车辆转向的目的。
结合图4-7，转向轴组件100包括刚性轴110以及弹性回复机构120。刚性轴110包括一个用于对其施加驱动力的驱动端111以及一个与驱动端111相对的连接端112。刚性轴110通过连接端112实现与弹性回复机构120的连接。并且，通过把手等外部驱动手段，可以对驱动端111施加驱动力，以驱使刚性轴110转动。
弹性回复机构120与刚性轴110的连接端112相连接，如上所述，当对刚性轴110施加驱动力使其由初始位置沿轴向转动时，弹性回复机构120受压迫并存储扭力，当该驱动力消失时，刚性轴110在该存储的扭力作用下回复到初始位置。
特别结合图5，弹性回复机构120包括一个底座121以及设置于该底座121的弹性块122、123，刚性轴110通过其连接端112对弹性块施加122该压迫。当刚性轴110转动并对弹性块122施加压迫时，弹性块122、123在驱动力的作用下产生形变，并可储存扭力，而当对刚性轴110施加的驱动力消失时，钢性轴110可在弹性块122、123所存储的扭力的作用下，重新回复到初始位置。
弹性块122、123可采用具有较好弹性回复力的材料制成，例如、弹性橡胶、弹性体等材料；包括硅橡胶、丁氰橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯类弹性体、聚酯类弹性体、聚酰胺类弹性体等等。
更具体地，在如图5、6、7所示的实施方式中，底座121包括一个容置槽124，并且弹性块122、123包括一个第一弹性块122和一个第二弹性块123（文中第一弹性块和第二弹性块的表达仅为区分命名，不具有重要程度、安装及效果等任何限制性含义），第一弹性块122和第二弹性块123固定设置于该容置槽124内，并且第一弹性块122和第二弹性块123之间具有一个安装间隙125；相对应地，刚性轴110在其连接端112设置有一个突出部123，突出部123插设于该安装间隙125内。
结合图6，在该优选的实施方式中，容置槽124为方形或者大致上为方形，相对应地，第一弹性块122和第二弹性块123为方形，并且突出部113也为方形。第一弹性块122、第二弹性块123和突出部113的方形设置，可使得施加的驱动力尽可能地有效率地转化为由第一弹性块122和第二弹性块123存储的扭力，并且采用规范的方形设置，可以保证在驱动力消失时，尽可能高地增加刚性轴的回零精度，即确保其精确地回复到初始位置。另外，左右两个弹性块122、123的对称设置，也确保了当不施加驱动力时车体可以按照直线行走。
当然，容易理解，第一弹性块122、第二弹性块123也可采用其他合适的形状，只要满足其对扭力的存储以及对刚性轴的回复作用即可。例如，第一弹性块122、第二弹性块123也可采用梯形（即横截面为梯形）或其他不规则形状。而突出部113也可对应地采用其它变型形式，以对第一弹性块122和第二弹性块123施加压迫。
特别参照图5，在图示的实施方式中，第一弹性块122和第二弹性块123为分立设置，即分别为单独的弹性体。但是，第一弹性块和第二弹性块也可以为一体设置方式。例如，第一弹性块和第二弹性块可通过弹性连接体连接成方形环的结构，然后刚性轴连接端的突出部插设入该方形环内，以对弹性块施加压迫。
参照图5、7，当钢性轴110转动时，刚性轴110连接端的转动端面114相对于底座的上端面126转动，转动端面114和上端面126除突出部113外的其他部分彼此之间的摩擦力应尽量小，优选地不发生接触，当钢性轴110转动时，突出部113也随之转动，并对第一弹性块122和第二弹性块123施加压迫，第一弹性块122和第二弹性块123由此产生并存储扭力。当对刚性轴110的驱动力消失后，在第一弹性块122和第二弹性块123的作用下，钢性轴110发生回转，直至回复至初始位置（也可称为零位，表示车辆运动时向正前方或正后方，非转向的位置）。
如图4所示，在刚性轴110上设置有连接孔115，该连接孔可以与轻便车辆的各种驱动手段相连接，例如把手等，这些驱动手段可对刚性轴100施加驱使其转动的驱动力。本发明的转向轴组件100尤其适合于轻便车辆采用脚控把手（参加图1、2）时的情况。当然，该转向轴组组件也适合于手控把手的情形（参见图3）。另外，底座120上也设置有固定孔127，通过固定孔127和销钉，可以将底座固定在轻便车辆的车体上。轻便车辆优选地为本实施例中的自平衡两轮车，也可以是其他类型的轻便车辆，例如自行车、轻便摩托车或电动车等。
如图8、9、10所示，是本发明基于上述实施方式的一个改进方案，在该改进方案中，增加了对两个弹性块122、123进行调节的调节机构，以对第一弹性块122和第二弹性块123之间的突出部113施加调节压迫，从而对刚性轴110的角度进行微调，这更有利于在安装调试时精确调节转向轴组件的归零位置。
具体地，参见附图8-10，在该改进的实施方式中，第一弹性块122的外侧设置有用于对第一弹性块122进行调节的第一调节机构128（参见图9、10），类似地，第二弹性块123的外侧也设置有用于对第二弹性块123进行调节的第二调节机构129。
更具体地，继续结合图8、9、10，在该改进方案中，第一调节机构128包括第一调节块1281和第一调节螺栓1282，第一调节块1281设置于容置槽124内，并与第一弹性块122相邻接；第一调节螺栓1282可旋转地设置在底座121上，并延伸入容置槽124且与第一调节块1281相接触。同样地，第二调节机构129也包括第二调节块1291和第二调节螺栓1292，第二调节块1291设置于容置槽124内，并与第二弹性块123相邻接，并且第二调节螺栓1292可旋转地设置在底座121上，并延伸入容置槽124且与第二调节块1291相接触。第一调节块1281和第二调节块1291由硬质材料构成，以起到良好的作用力传递的效果。
通过以上设置，第一调节机构128和第二调节机构129构成绕刚性轴110突出部113中心点的对称结构。当旋转（包括旋紧操作和放松操作两种旋转方式）第一调节螺栓1282或第二调节螺栓1292时，可分别作用于与其对应的第一调节块1291和第二调节块1291，进而作用于与两个调节块相邻接的第一弹性块122和第二弹性块123，两个弹性块受到调节机构作用后，对刚性轴110的突出部113的位置进行调节，以最终达到对刚性轴110零位精确调节的目的。
当操作者利用脚控把手等手段对本发明的转向轴组件施加驱动力而使得刚性轴发生转动时，自平衡两轮车可利用常规的检测装置对刚性轴的转动角度进行检测，然后再将检测数据传输给自平衡两轮车控制系统，自平衡两轮车根据检测数据对自平衡两轮车的左右两个驱动电机的转速进行调整，从而控制对自平衡两轮车的整体转向。当驱动力消失时，钢性轴将回转，这时候自平衡两轮车控制系统根据传输回来的数据将刚性轴最终调整回初始。
采用本发明的转向轴组件用于轻便车转向，可在转向轴组件中刚性轴的转动完成并且驱动力消失后，确保刚性轴精确地返回到初始位置。具体地，本发明的转向轴组件，通过弹性块设置，可以提供比较稳定、均衡和较大的维持停留在中心的压迫里，由此，可以防止因地面不平而造成的转向移位；驾驶者在转向完成阶段，钢性轴可以精确地回到零位，不会发生左右晃动；驾驶者即使不施加任何力量，也能够保持比较稳定的前进状态。并且，该转向轴组件设计紧凑、结构简单、节省空间，因此能够满足自平衡两轮车对占用体积方面的苛刻要求，并且，由于该组件中弹性回复机构所存储的扭力较大，因此不需要施加太大的驱动力，即可完成转向及回复操作，这尤其适合于采用脚控把手的自平衡两轮车，从而增加了轻便车辆的驾驶乐趣和驾驶体验。
Claims (9)
1.一种用于轻便车辆的转向轴组件，其特征在于，包括：
刚性轴，该刚性轴包括一个用于对其施加驱动力的驱动端以及一个与该驱动端相对的连接端；
弹性回复机构，该弹性回复机构与该刚性轴的连接端相连接，当对所述刚性轴施加驱动力使其由初始位置沿轴向转动时，该弹性回复机构受压迫并存储扭力，当该驱动力消失时，所述刚性轴在该存储的扭力作用下回复到初始位置；
其中，该弹性回复机构包括一个底座以及设置于该底座的弹性块，该刚性轴通过该连接端对该弹性块施加该压迫。
2.根据权利要求1所述的用于轻便车辆的转向轴组件，其特征在于，
所述底座包括一个容置槽；
所述弹性块包括一个第一弹性块和一个第二弹性块，所述第一弹性块和第二弹性块固定设置于该容置槽内，并且所述第一弹性块和第二弹性块之间具有一个安装间隙；
所述刚性轴在其连接端设置有一个突出部，该突出部插设于该安装间隙内。
3.根据权利要求2所述的用于轻便车辆的转向轴组件，其特征在于，所述容置槽为方形，所述第一弹性块和所述第二弹性块为方形，并且所述突出部为方形。
4.根据权利要求2所述的用于轻便车辆的转向轴组件，其特征在于，所述第一弹性块和所述第二弹性块为一体设置。
5.根据权利要求2所述的用于轻便车辆的转向轴组件，其特征在于，所述第一弹性块和所述第二弹性块为分立设置。
6.根据权利要求1所述的用于轻便车辆的转向轴组件，其特征在于，所述轻便车辆包括一个把手和车体，所述刚性轴的驱动端与该把手相连接，并且所述底座与该车体相连接。
7.根据权利要求1所述的用于轻便车辆的转向轴组件，其特征在于，所述轻便车辆为自平衡两轮车。
8.根据权利要求2所述的用于轻便车辆的转向轴组件，其特征在于，所述第一弹性块的外侧设置有用于对该第一弹性块进行调节的第一调节机构，并且所述第二弹性块的外侧设置有用于对该第二弹性块进行调节的第二调节机构。
9.根据权利要求8所述的用于轻便车辆的转向轴组件，其特征在于，
所述第一调节机构包括第一调节块和第一调节螺栓，该第一调节块设置于该容置槽内，并与该第一弹性块相邻接，并且该第一调节螺栓可旋转地设置在所述底座上，并延伸入该容置槽且与该第一调节块相接触；
所述第二调节机构包括第二调节块和第二调节螺栓，该第二调节块设置于该容置槽内，并与该第二弹性块相邻接，并且该第二调节螺栓可旋转地设置在所述底座上，并延伸入该容置槽且与该第二调节块相接触。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
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Effective date of registration: 20231207 Address after: 315336 No. 131 Binhai Fourth Road, Hangzhou Bay New Area, Ningbo City, Zhejiang Province Patentee after: Ningbo Gauss Robot Co.,Ltd. Address before: No. 111, Binhai 4th Road, Hangzhou Bay New District, Ningbo City, Zhejiang Province Patentee before: Ningbo qikewei Electronic Co.,Ltd. |
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