CN103407518B - 车辆自动倾斜平衡控制系统及具有该系统的倒三轮车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及倒三轮车技术领域，尤其涉及一种车辆自动倾斜平衡控制系统及具有该系统的倒三轮车。该车辆自动倾斜平衡控制系统及具有该系统的倒三轮车，包括设置在车架上依次连接的信号处理器、电机、平衡摇臂、传动摇臂和前轮悬挂，在前轮悬挂上设置速度传感器，在方向盘或者方向盘转轴上设置有角度传感器，将车轮的行使速度以及方向盘的转动方向和角度信息输入信号处理器，信号处理器对输入的信息进行综合判断，给电机指令，让电机产生合适的力驱动平衡摇臂转动，平衡摇臂进而通过传输摇臂提拉或者向下推放前轮悬挂，从而控制左右车轮的倾斜角度，使得转弯灵活，且实现了转弯的自动控制。
Description
技术领域
本发明涉及倒三轮车技术领域，尤其涉及一种车辆自动倾斜平衡控制系统及具有该系统的倒三轮车。
背景技术
目前，汽车等交通工具的发展使得城镇道路特别拥挤，并且由此产生的汽车尾气也是环境气候的变化和全球气温的变暖的一个重要因素，缓堵保畅、节能减排、营造良好的生活环境是现在各大城市的政府和市民追求的目标，因而环保高效安全舒适的倒三轮电动车也成为了重要研发方向。然而现有的倒三轮车转弯时车辆不会倾斜，压弯问题比较严重，车辆的稳定性和操控性差，转弯不灵活。
因此，针对以上不足，本发明提供了一种车辆自动倾斜平衡控制系统及具有该系统的倒三轮车。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种车辆自动倾斜平衡控制系统及具有该系统的倒三轮车以解决现有的倒三轮车转弯时由于车辆不会倾斜，转弯不灵活的问题。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车辆自动倾斜平衡控制系统，其包括设置在车架上依次连接的信号处理器、电机、平衡摇臂、传动摇臂和前轮悬挂，方向盘或者所述方向盘转轴上设置有角度传感器，所述前轮悬挂上设置有速度传感器，所述角度传感器和所述速度传感器均与所述信号处理器连接，所述电机的驱动轴与所述平衡摇臂的中心连接以驱动所述平衡摇臂围绕中心摇摆，所述平衡摇臂的两端分别通过传动摇臂和前轮悬挂连接。
其中，所述电机通过电机支撑架安装在车架上，所述平衡摇臂通过与其中心固定连接的转动轴设置在电机支撑架上，所述转动轴与所述电机的驱动轴通过齿轮啮合的方式连接。
其中，所述电机支撑架的两侧边活动安装在车架的侧柱上，所述电机支撑架和车架顶梁之间设置有减震器。
其中，所述前轮悬挂的结构为三角形框架，所述三角形框架的底边具有伸出的部分，该伸出部分的端部活动安装在车架上，所述三角形框架的前侧边与前轮的中心轴连接，所述传动摇臂的低端连接在所述三角形框架底边和上侧边的连接处。
其中，所述前轮悬挂上设置有挡泥板安装架。
另一方面，本发明还提供了一种包括上述的车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车，所述方向盘的转轴通过依次连接的传动轴单元、传动齿轮组单元和悬挂驱动单元与后轮悬挂相连以控制后轮的转向。
其中，所述传动轴单元包括依次连接的第一传动凸轮轴、传动连杆、第二传动凸轮轴和从动轴，所述方向盘的转轴和所述从动轴平行设置，所述方向盘的转轴和所述第一传动凸轮轴固定连接，所述从动轴和所述第二传动凸轮轴固定连接，所述传动连杆的两端分别与所述第一传动凸轮轴和所述第二传动凸轮轴活动连接。
其中，所述传动齿轮组单元包括设置在悬挂驱动单元低端的第一斜齿轮、设置在从动轴上的第一直齿轮以及设置在所述第一斜齿轮和所述第一直齿轮之间的中间齿轮组，所述中间齿轮组包括同轴的第二斜齿轮和第二直齿轮，所述第一斜齿轮和所述第二斜齿轮垂直设置且相互啮合，所述第一直齿轮和所述第二直齿轮啮合。
其中，所述悬挂驱动单元包括转向颈管和上部穿入所述转向颈管内的转向柱，所述转向颈管固定在所述车架上，所述转向柱和所述后轮悬挂固定连接，所述第一斜齿轮设置在所述转向柱的低端。
其中，所述转向柱和所述后轮悬挂通过限位盘固定连接，所述限位盘固定在所述后轮悬挂上，所述转向柱穿过所述限位盘的中心以驱动所述限位盘转动，所述限位盘位于所述转向颈管下方，所述转向颈管的低端具有限位凸起，所述限位盘上具有与所述限位凸起相配合的限位弧形槽且所述限位盘转动时所述限位凸起与所述限位弧形槽相对转动。
（三）有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的车辆自动倾斜平衡控制系统在车架上设置依次连接的信号处理器、电机、平衡摇臂、传动摇臂和前轮悬挂，在前轮悬挂上设置速度传感器，在方向盘或者方向盘转轴上设置有角度传感器，将车轮的行使速度以及方向盘的转动方向和角度信息输入信号处理器，信号处理器对输入的信息进行综合判断，给电机指令，让电机产生合适的力驱动平衡摇臂转动，平衡摇臂进而通过传输摇臂提拉或者向下推放前轮悬挂，从而控制左右车轮的倾斜角度，使得转弯灵活，且实现了转弯的自动控制。
附图说明
图1是本发明实施例具有车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车的局部立体图；
图2是本发明实施例车辆自动倾斜平衡控制系统的局部立体图；
图3是本发明实施例具有车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车的立体图；
图4是本发明实施例具有车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车中传动齿轮组和后轮悬挂的结构示意图；
图5是本发明实施例具有车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车中转向轴的结构示意图；
图6是本发明实施例具有车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车中限位盘的结构示意图；
图7是本发明实施例具有车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车中转向颈管的结构示意图；
图8是本发明实施例具有车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车中后轮悬挂的俯视图。
图中：1：角度传感器；2：速度传感器；3：信号处理器；4：步进电机；5：平衡摇臂；6：传动摇臂；7：前轮悬挂；8：前轮；9：方向盘；10：电机支撑架；11：车架；12：第一减震器；13：方向盘转轴；14：第一传动凸轮轴；15：传动连杆；16：第二传动凸轮轴；17：从动轴；18：传动齿轮组；19：转向柱；20：后轮悬挂；21：第一直齿轮；22：第二直齿轮；23：第一斜齿轮；24：第二斜齿轮；25：限位盘；26：弧形槽；27：转向颈管；28：限位凸起；29：限位孔；30：梭形悬臂；31：连接件；32：车轮支撑侧臂；33：挡泥板安装架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1和图2所示，本发明提供的车辆自动倾斜平衡控制系统包括设置在前部车架11上依次连接的信号处理器3、步进电机4、平衡摇臂5、传动摇臂6和前轮悬挂7；方向盘转轴13上设置有角度传感器1，前轮悬挂7上设置有速度传感器2，所述角度传感器1和所述速度传感器2均与所述信号处理器3连接；步进电机4通过方框形的电机支撑架10安装在车架11上，所述平衡摇臂5通过与其中心固定连接的转动轴设置在电机支撑架10上，所述转动轴与所述电机的驱动轴通过齿轮啮合的方式连接，电机驱动轴通过设置在其上的齿轮和设置在转动轴上的齿轮驱动转动轴转动，进而驱动平衡摇臂5围绕中心摇摆；所述平衡摇臂5的两端分别通过传动摇臂6和前轮悬挂7连接，车轮的中心轴与前轮悬挂7连接。其中，信号处理器3采用STC12C5A60S2型单片机；角度传感器1的芯片可采用MPU6050模块，角度传感器一般选用陀螺仪N1000060型单轴倾角传感器；速度传感器2采用TD-4008型；步进电机4选用86BYGH9820型，其配套的驱动器采用DM860A型。
当车辆高速行驶时，操作者转动方向盘9，角度传感器1将转向信息和转动的角度信息传递给信号处理器3，同时速度传感器2将速度信息传递给信号处理器3，信号处理器3进行数据处理并作出判断，进而给步进电机4指令产生较大的力，通过平衡摇臂5和传动摇臂6驱动前轮悬挂7，使得左悬挂和右悬挂高低错位产生较大的倾斜角度，使得车辆转弯灵活；当车辆低速行驶时，信号处理器3在收到车轮的速度信息和方向盘9的转向及转向角度信息后作出综合智能判断，发出指令给步进电机4，步进电机4给出适当的力，步进电机4通过平衡摇臂5和传动摇臂6驱动前轮悬挂7，使得左悬挂和右悬挂高低错位产生较小的倾斜角度，保证车辆行驶平稳不会倾倒。
进一步地，所述电机支撑架10的两侧边活动安装在车架11的侧柱上，所述电机支撑架10和车架11顶梁之间设置有第一减震器12，这样可以提高前轮8的减震效果。
具体地，前轮悬挂7的结构为三角形框架，所述三角形框架的底边具有伸出的部分，该伸出部分的端部活动安装在车架11上，所述三角形框架的前侧边与前轮8的中心轴连接，所述传动摇臂6的低端连接在所述三角形框架底边和上侧边的连接处，所述前轮悬挂7上设置有挡泥板安装架33。
另一方面，如图3所示，本发明实施例提供的包括上述车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车，其转向由后轮控制。在车架11上设置依次连接的方向盘转轴13、第一传动凸轮轴14、传动连杆15、第二传动凸轮轴16、从动轴17、传动齿轮组18、转向柱19和后轮悬挂20；方向盘转轴13设置在车架11前部的顶端，从动轴17设置在车架11底盘上且与方向盘转轴13平行，方向盘转轴13的一端连接有方向盘9，方向盘转轴13的前端和第一传动凸轮轴14固定连接，从动轴17的前端和第二传动凸轮轴16固定连接，传动连杆15的上下两端分别与第一传动凸轮轴14和第二传动凸轮轴16活动连接，第一传动凸轮轴14和第二传动凸轮轴16位于传动连杆15的同侧。这样，转动方向盘9，通过依次连接的方向盘转轴13、第一传动凸轮轴14、传动连杆15、第二传动凸轮轴16和从动轴17的传动，传动齿轮组18转动带动转向柱19转动，进而驱动后轮悬挂20左右转动，从而带动后轮左右转动，实现对后轮的方向控制。
如图4所示，传动齿轮组18设置在车架11后部，包括设置在转向柱19低端的第一斜齿轮23、设置在从动轴17后端的第一直齿轮21以及设置在第一斜齿轮23和所述第一直齿轮21之间的中间齿轮组，中间齿轮组包括同轴的第二斜齿轮24和第二直齿轮22，第一斜齿轮23和第二斜齿轮24垂直设置且相互啮合，第一直齿轮21和第二直齿轮22啮合。这样，从动轴17带动其后端的第一直齿轮21转动，通过同轴的第二直齿轮22和第二斜齿轮24，带动转向柱19低端的第二斜齿轮24转动，进而带动转向柱19的转动。在第一斜齿轮23和所述第一直齿轮21之间设置中间齿轮组，一方面可以抬高第一斜齿轮23的位置，避免接触到车后轮，影响车轮的方向控制，另一方面，可以保证方向盘9的转动方向和后轮的摆动方向一致。
如图4、图5、图6和图7所示，转向柱19的上部一侧具有切口形成半圆柱，转向柱19的上部穿入转向颈管27内且其顶端通过轴承与转向颈管27的内壁相连，转向颈管27上部固定在车架11上，转向柱19和后轮悬挂20通过限位盘25固定连接，限位盘25固定在后轮悬挂20上，转向柱19穿过限位盘25中心的限位孔29以驱动限位盘25转动，该限位孔29与转向柱19的上部相配合，为半圆形；限位盘25位于转向颈管27下方，转向颈管27的低端具有限位凸起28，限位盘25上具有与限位凸起28相配合的限位弧形槽26且限位盘25转动时限位凸起28与限位弧形槽26相对转动，在限位盘25中可以设置两个对称的弧形槽26，安装时，限位凸起28可插入其中任意一个。这样，转向轴通过带动限位盘25转动进而驱动后轮悬挂20左右摆动，实现对后轮的转向控制；转向颈管27的低端设置限位凸起28，该凸起插入限位盘25的弧形槽26中，根据弧形槽26弧度设计的大小，限位盘25相对于转向颈管27可以转动不同的角度，一般来讲，左转动角度和右转动角度最大各为45度，使后轮转向限制在正负45度之间，保证车辆转向安全。
如图4和图8所示，后轮悬挂20包括一个梭形悬臂30，所述梭形悬臂30的两端分别通过一连接件31和车轮支撑侧臂32连接，所述车轮支撑侧臂32的低端与后轮中心轴连接，所述后轮一侧的车轮支撑侧臂32的低端具有延伸的部分，所述梭形悬臂30和所述连接件31的连接处还连接有上支撑臂，所述上支撑臂和所述延伸部分的低端之间连接有第二减震器，在后轮一侧设置第二减震器可以倒三轮车行驶更安全舒适。
综上所述，本发明提供的车辆自动倾斜平衡控制系统通过速度传感器2和角度传感器1将车轮的行使速度以及方向盘9的转动方向和角度信息输入信号处理器3，信号处理器3对输入的信息进行综合判断，给电机指令，让电机产生合适的力驱动平衡摇臂5转动，平衡摇臂5进而通过传输摇臂提拉或者推放前轮悬挂7，从而控制左右车轮的倾斜角度，使得转弯灵活，且实现了转弯的自动控制；另一方面，本发明提供的具有上述车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车，通过依次连接的方向盘转轴13、第一传动凸轮轴14、传动连杆15、第二传动凸轮轴16和从动轴17的传动，传动齿轮组18转动带动转向柱19转动，进而驱动后轮悬挂20左右转动，从而带动后轮左右转动，实现对后轮的方向控制，可以减小倒三轮车的最小拐弯半径，使倒三轮车转弯方便和倒车容易。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种车辆自动倾斜平衡控制系统，其特征在于：包括设置在车架(11)上依次连接的信号处理器(3)、电机、平衡摇臂(5)、传动摇臂(6)和前轮悬挂(7)，方向盘(9)或者方向盘转轴(13)上设置有角度传感器(1)，所述前轮悬挂(7)上设置有速度传感器(2)，所述角度传感器(1)和所述速度传感器(2)均与所述信号处理器(3)连接，所述电机的驱动轴与所述平衡摇臂(5)的中心连接以驱动所述平衡摇臂(5)围绕中心摇摆，所述平衡摇臂(5)的两端分别通过传动摇臂(6)和前轮悬挂(7)连接。
2.根据权利要求1所述的车辆自动倾斜平衡控制系统，其特征在于：所述电机通过电机支撑架(10)安装在车架(11)上，所述平衡摇臂(5)通过与其中心固定连接的转动轴设置在电机支撑架(10)上，所述转动轴与所述电机的驱动轴通过齿轮啮合的方式连接。
3.根据权利要求2所述的车辆自动倾斜平衡控制系统，其特征在于：所述电机支撑架(10)的两侧边活动安装在车架(11)的侧柱上，所述电机支撑架(10)和车架(11)顶梁之间设置有减震器(12)。
4.根据权利要求1所述的车辆自动倾斜平衡控制系统，其特征在于：所述前轮悬挂(7)的结构为三角形框架，所述三角形框架的底边具有伸出的部分，该伸出部分的端部活动安装在车架(11)上，所述三角形框架的前侧边与前轮(8)的中心轴连接，所述传动摇臂(6)的低端连接在所述三角形框架底边和上侧边的连接处。
5.根据权利要求1所述的车辆自动倾斜平衡控制系统，其特征在于：所述前轮悬挂(7)上设置有挡泥板安装架(33)。
6.一种包括权利要求1-5任一项所述的车辆自动倾斜平衡控制系统的倒三轮车，其特征在于，所述方向盘(9)的转轴通过依次连接的传动轴单元、传动齿轮组单元和悬挂驱动单元与后轮悬挂(20)相连以控制后轮的转向。
7.根据权利要求6所述的倒三轮车，其特征在于：所述传动轴单元包括依次连接的第一传动凸轮轴(14)、传动连杆(15)、第二传动凸轮轴(16)和从动轴(17)，所述方向盘(9)的转轴和所述从动轴(17)平行设置，所述方向盘(9)的转轴和所述第一传动凸轮轴(14)固定连接，所述从动轴(17)和所述第二传动凸轮轴(16)固定连接，所述传动连杆(15)的两端分别与所述第一传动凸轮轴(14)和所述第二传动凸轮轴(16)活动连接。
8.根据权利要求7所述的倒三轮车，其特征在于：所述传动齿轮组单元包括设置在悬挂驱动单元低端的第一斜齿轮(23)、设置在从动轴(17)上的第一直齿轮(21)以及设置在所述第一斜齿轮(23)和所述第一直齿轮(21)之间的中间齿轮组，所述中间齿轮组包括同轴的第二斜齿轮(24)和第二直齿轮(22)，所述第一斜齿轮(23)和所述第二斜齿轮(24)垂直设置且相互啮合，所述第一直齿轮(21)和所述第二直齿轮(22)啮合。
9.根据权利要求8所述的倒三轮车，其特征在于：所述悬挂驱动单元包括转向颈管(27)和上部穿入所述转向颈管(27)内的转向柱(19)，所述转向颈管(27)固定在所述车架(11)上，所述转向柱(19)和所述后轮悬挂(20)固定连接，所述第一斜齿轮(23)设置在所述转向柱(19)的低端。
10.根据权利要求9所述的倒三轮车，其特征在于：所述转向柱(19)和所述后轮悬挂(20)通过限位盘(25)固定连接，所述限位盘(25)固定在所述后轮悬挂(20)上，所述转向柱(19)穿过所述限位盘(25)的中心以驱动所述限位盘(25)转动，所述限位盘(25)位于所述转向颈管(27)下方，所述转向颈管(27)的低端具有限位凸起(28)，所述限位盘(25)上具有与所述限位凸起(28)相配合的限位弧形槽(26)且所述限位盘(25)转动时所述限位凸起(28)与所述限位弧形槽(26)相对转动。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160601 Termination date: 20180823 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |