CN103661723A - 一种可折叠成箱体的电动自平衡车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可折叠成箱体的电动自平衡车，它包括车体、车座装置和一个固结在车体上的可折收的扶手装置，车体包括车架、车架外壳、电池、控制装置以及设于车体底部的两个车轮，而车座装置则由车座架、固接于车座架上的坐垫、车座外壳以及车座固定装置组成，车座装置通过一个连接栓固接在车体上部，并能围绕连接栓旋转，在车体打开状态下，车座装置向上旋转到适当位置，并通过车座固定装置固定，此时打开扶手装置，用户可以坐在上面，手扶扶手装置，通过身体姿态来控制车体前进后退，而在折叠状态下，通过释放车座固定装置，车座装置可以向下旋转到和车体扣合位置，或者收入到车体内，此时车座装置和车体一起形成一个外观规整、无尖锐突出的箱体结构，而扶手装置亦可以收折到箱体里，该自平衡车通过几个简单的动作就可以迅速折叠成一个行李箱一样小巧箱体，方便随身携带，同时可换式的外壳还可以彰显用户的个性。

Description

一种可折叠成箱体的电动自平衡车

技术领域

本专利涉及自平衡车技术领域，尤其指一种可折叠成箱体的电动自平衡车。

背景技术

目前，随着中国城市化的建设和汽车业的快速发展，交通阻塞、空气污染成为许多城市——特别是大城市——的通病，提倡和大力发展公共交通成为解决这个问题的唯一出路。目前北京、上海等大城市都在大力发展地铁、轻轨以及公共汽车等公共交通方式。

但是由于地铁、轻轨等公共交通的特点，都不可避免的存在最后一公里问题：因为，无论我们站点修的多密，但我们不可能把它们修到每个小区里边，所以一般民众要想搭乘公共交通，至少需要步行10分钟至半小时才能从居住地(单位)到达公共交通站点。这使得很多人被迫放弃公共交通而选择开车出行，从而阻碍了公共交通的发展，提供一种简单便捷的通行方式来解决从居住地(单位)到达公共交通站点这最后一公里的交通便成了解决公共交通的一个不可回避的问题。

由于众所周知的原因，现有的各种交通方式都不能很好的解决这个问题：自行车，电动车等主要有防盗问题；黑摩的一方面不安全，另外还不合法；开行小区到公共交通点的中巴则有投入问题，以及小区人员安全问题等等。折叠式自行车可以解决便携问题，但是由于暴露的车轮、车把、刹车线很容易伤害到别人，不适合带入地铁、公共汽车等这样的公共交通工具上。所以找到一种易于携带、拆收简单快捷、能解决短距离助行，并能带入公共交通工具中的工具则变得很有实际意义。

电动自平衡车由于其通过身体姿态来控制车子的运动，具有灵活，方便，转弯半径为零且无污染等特点，很适合作为这样的工具。国外的Segway以及国内的多家厂家都出产了基于该原理的电动自平衡车，但是，这些车子由于重量太重(＞50KG)、折叠后外观不规则、车体尺寸偏大、结构设计不合理(车体扁平，且无拎把等)，不适合随身携带，尤其是在无电的情况下，因此并不适合带入地铁，公共汽车这样的公共交通工具上。另外，昂贵的价格也阻碍了其普及。

专利内容

为了解决目前电动自平衡车重量过重，不易携带，特别是不能带入公共交通工具中的缺点，本专利提出一种可以折叠成箱体的电动自平衡车装置，通过几个简单的动作就可以把一个自平衡车迅速折叠成一个行李箱一样小巧箱体，方便随身携带，特别是带入公共交通工具中，折叠后通过两个车轮可以在地上拖行，轻松省力。

本专利解决上述技术问题的技术方案如下：一种可折叠成箱体的电动自平衡车，它包括车体、车座装置和固接在车体上的扶手装置，所述车体包括车架、车架外壳、电池、控制装置以及设于车体底部的两个车轮，所述车座装置包括车座架、位于车座架上的坐垫、车座外壳以及车座固定装置，其通过一个连接栓连接于车体的上部，并能围绕连接栓旋转，实现折叠或打开，折叠状态下，车座装置可以收入车体内部，或者和车体扣合，形成一个外观规整、无尖锐突出的箱体结构。

采用上述技术方案的有益效果是，由于设置了车座装置，用户可以坐着骑行，而不像目前常见的自平衡车那样，采用站立式，使得骑行更加轻松愉快，另外，由于采用坐着行驶的方式使得两条腿不需要支撑身体重心，在危急情况下(如车子摔倒等)，可以迅速帮助用户脱离车体，提高了安全性。而在车子折叠情况下，车座装置可以向下旋转到和车体扣合的位置，或者收入到车体内部，形成了一个外观规整、无尖锐突出的箱体结构，类似于拉杆箱，非常方便带人地铁、公共汽车等人流较多的地方。

进一步的，所述的车座固定装置是一根可伸缩固定的支撑杆，其两端通过固定栓分别固接于车体和车座装置上，且都能围绕固定栓旋转，通过伸缩，其可以将车座装置固定到不同的位置。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：可伸缩的且两端可以围绕固定栓旋转的支撑杆，使得车座装置的打开和折叠变得顺畅和简洁，可以无阻碍的让车座装置围绕固定栓旋转到某个角度，从而获得不同高度的车座，方便不同身高的人使用，而通过固定支撑杆，则又可以使得车座装置和车体紧固连接，给用户带来一个安全和稳定的车座，提高了安全性和舒适性。

进一步的，所述的车座固定装置还可以是一个卡扣装置，该卡扣装置包括一个卡舌装置和一个或多个卡槽，卡舌装置和卡槽分别位于车座装置和车体上，通过卡舌卡入不同的卡槽，其可以将车座装置固定到不同的位置。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：当卡舌没有卡入卡槽中时，车座装置可以围绕连接栓顺畅地旋转到某个角度，而当卡舌卡入卡槽中，则又可以使得车座装置和车体紧固连接，给用户带来一个安全和稳定的车座，提高了安全性和舒适性，而通过卡入不同的卡槽，则又可以获得不同高度的车座，方便不同身高的人使用。

进一步的，所述车体的底部面和车体的前部面形成一个大于90度的钝角，而和后部面则形成一个小于90度的锐角，且该锐角向后突出，形成一个支点。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：由于车座装置是通过一个连接栓连接在车体上部的，当打开车座装置时，坐垫的重心将远离车体，而不能通过两个车轮的轴线，这样用户骑行时是不能保持平衡的，因此，车体必须向前倾斜，才能保证通过坐垫的重心通过轴线，用户骑行时也才能保持平衡的，在这种情况下，这种倾斜的底部面设计使得在骑行时，恰好使得车体底部面和地面平行，避免了车体底部和地面的摩擦而妨碍骑行，而在折叠状态下，向后下突出的锐角恰好形成一个支点，和车轮一起支撑整个车体稳稳站立。

进一步的，所述车轮位于车体的前下方，且车轮外缘突出于车体前部和下部，并且车轮是向两侧外撇的。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：由于车轮外缘突出于车体前部和下部，所以在折叠不行使的情况下，可以通过扶手装置，像拉行李箱似的拉动车体滑行，这时向前下突出的车轮恰好落于地面，而免得车架着地，妨碍拖行，同样的，在骑行时，由于车体前倾，车轮突出于车体前部和下部的设计很好的避免车体下部和地面的摩擦而妨碍骑行，另外，向两侧外撇的车轮，可以有效地减轻转弯时的侧倾，提高骑行的稳定性。

进一步的，所述的扶手装置包含一根或多根可收折的杆体，其下部固接于车架上，其顶部固接两个可以折收的把手柄，在折叠状态下，杆体和把手柄可收折入车体中。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：在折叠状态下，扶手装置可以作为车体的拉杆，来拖动车体贴地滑行，节省用户的体力，而当把扶手装置收入车体内，又可以进一步减少外露部件，缩小折叠后车体的体积，方便携带，而在打开状态下，扶手装置则又可以作为车体的把手，来帮助用户稳定身体，提供更好的骑行体验。

进一步的，车体内有一个发声器，该发声器能根据车体重心偏离设定的平衡点的角度，发出不同的音调。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过不同的音调，用户可以判断车体重心偏离平衡点的角度，从而快速找到平衡点，加快启动速度，由于平衡车是通过检测车体的前后仰角来决定车轮的运行速度和方向的，仰角越大，车轮的速度越大，在启动车子的时候，为了避免在大仰角的情况下接通电机，导致飞车，我们需要在尽可能小的仰角，也就是要在尽可能接近平衡点的地方再接通电机，这就是平衡车找平衡点的过程，通过对不同的角度发出不同的音调，可以让用户快速判断车体偏离平衡点的距离和方向，从而快速找到平衡点，加快启动过程。

进一步的，车体两侧下部各设有一个可折叠的踏板。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：两个踏板可以在骑行时作为搁脚的地方，提高骑行的舒适度，也可以在骑行时，将车座装置收折，而通过站在踏板上的方式来体验站立式骑行，而在折叠状态下，通过把踏板折叠，又可以减少体积，方便携带。

进一步的，车体外壳和车座装置外壳是可换的。

采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过换外壳，不同用户可以换用不同的外壳来彰显用户的不同个性，同时，通过换用外壳，还可以将旧车变新，延长车的使用寿命，节约了用户的使用成本，也节约了资源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。

图1是本专利的打开状态时的外观图；

图2是本专利的折叠状态时车座装置和车体扣合的外观图；

图3是本专利的折叠状态时车座装置收入车体内的外观图；

图4是本专利的侧面骑行状态时的外观图；

图5是本专利的车座固定装置之伸缩支撑杆的结构示意图；

图6是本专利的车座固定装置之卡扣装置的结构示意图；

图7是本专利的卡扣装置中的卡舌装置的结构示意图；

图8是本专利的车轮外撇时的结构示意图；

图9是本专利的车体底部的结构示意图；

图10是本专利的车体静止站立状态时的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1车体，11车架，12车架外壳，121车架外壳箱，122车架外壳盖，123拉链，13踏板，14车轮，15电池，16控制装置，161控制主机，162蜂鸣器，163陀螺仪和加速度计，164转向按钮，2车座装置，21车座架，22车座外壳，23坐垫，24车座固定装置，241支撑杆外杆，242支撑杆内杆，243快拆，244支撑杆下固定栓，245支撑杆上固定栓，25连接栓，26卡扣装置，261卡舌装置，2611卡舌，2612卡舌外套管，2613弹簧，2614立柱，262卡槽，3扶手装置，31伸缩拉杆，32把手柄，33横向固定杆

具体实施方式

以下结合附图对本专利的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利，并非用于限定本专利的范围。

如图1、2、4、5所示，一种可折叠成箱体的电动自平衡车，它包括车体1、车座装置2和扶手装置3，车体1包括车架11、车架外壳12、踏板13、位于车体底部的两个车轮14、电池15以及控制装置16，电池15位于车架11的中间，一方面利于保护电池15，另外也有利于车体的平衡，车架外壳12从外边包裹车体11，将车体1中除车轮14和踏板13外，全部包裹在里边，使得整个车体外观规整、整洁，因此在折叠后十分便携，特别适合带入地铁、公共汽车等公共场所，车座装置2则包括车座架21、车座外壳22、坐垫23和车座固定装置24和连接栓25，车座外壳22将车座架11包裹在里边，使得车座装置外观规整、整洁，而坐垫23由柔软有弹性之材料构成，位于车座架21上，和车座外壳22一起将车座架21包裹，供用户坐着骑行，车座装置2通过连接栓25和车架11上部相连，并能围绕连接栓25旋转，从而实现折叠和打开，在打开状态下，车座装置2向上旋转到一个合适位置，然后通过车座固定装置24和车体1固定，从而形成一个稳固的车座，而在折叠时，放松车座固定装置24，车座装置2围绕连接栓25向下旋转，并和车体1扣合，此时，车座外壳22和车架外壳12会扣合成一个外观规整、无尖锐突出部件的箱体结构，方便携带和运输。

如图3所示，车座装置2还可以收入车体1内，此时，车架外壳12将由车架外壳箱121、车架外壳盖122以及两根拉链123组成，车架外壳盖122由柔软防水材料制成，当车座装置2收入车体后，通过拉动拉链123，将车架外壳箱121和车架外壳盖122连接成一个外观规整、无尖锐突出部件的箱体结构，方便携带和运输，而在打开状态下，拉开拉链123，车架外壳盖122向上卷起，车座装置2可以旋转出来，供用户乘坐骑行。

如图1、4、5所示，车座固定装置24是一个可伸缩的支撑杆的，它由支撑杆外杆241、支撑杆内杆242、快拆243、支撑杆下固定栓244、支撑杆上固定栓245组成，支撑杆内杆242套于支撑杆外杆241内，并能在支撑杆外杆241内部滑动，从而实现支撑杆的伸缩，支撑杆外杆241的另一端通过支撑杆上固定栓245和车座架21相连接，并能围绕支撑杆上固定栓245旋转，而支撑杆内杆242则通过支撑杆下固定栓244和车架12连接，并能围绕支撑杆下固定栓244旋转，当车体打开时，车座装置2向上旋转，此时，支撑杆内杆242则在支撑杆外杆241中滑动，支撑杆伸长，当车座装置2旋转到适当位置时，通过快拆243将支撑杆内杆242和支撑杆外套杆241锁死，从而将车座装置2和车体1固定住，形成一个稳固的车座，通过锁死的支撑杆还为车座装置2提供一个支撑作用，而当折叠车子时，只要打开快拆243，下按车座装置2，则支撑杆内杆242滑入支撑杆外杆241中，车座装置2旋转向下，和车体扣合，或收入车体1内部。

如图6、7所示，车座固定装置24还可以是一个卡扣装置，由位于车座装置2上的卡舌装置261和位于车体1上的若干个卡槽262组成，卡舌装置261由卡舌2611，卡舌外套管2612，弹簧2613，卡舌上有一立柱2614，两个卡舌1611分别位于卡舌外套管2612内的两头，中间通过弹簧1613顶住，使得卡舌2611的顶部突出到卡舌外套管2612外，以便卡入车体1上的某个卡槽262中，从而将车座和车体固定，提供一个稳固的车座供用户骑行，另外，通过卡入不同的卡槽262种，可以得到不同高度的车座，来适应不同身高的人群，而通过向中间拉动两个立柱2614，可以使得两个卡舌2611从卡槽262中释放出来，便于车座装置2旋转收折。

如图1、2、3所示，扶手装置3是由两根可以伸缩的伸缩拉杆31、横向固定杆33和两个把手柄32组成，伸缩拉杆31的下部固接在车架11上，其顶部通过横向固定杆33连接，以增加稳定性，横向固定杆33两侧各有一个套孔，两个把手柄32可以分别插入该两个套孔中，并通过弹珠固定，成为把手，供用户骑行时扶持，当车子折叠时，把手柄32可以从横向固定杆33上取下，收藏入车体1中，这时整个车子形如拉杆箱，而横向固定杆33可以作为拉杆箱的拉手，来拉动车子在地面滑行，十分方便携带，而当把伸缩拉杆31进一步收缩进入车架12中时，可以进一步缩小箱体的体积，方便携带、运输。

如图1、5所示，控制装置16由控制主机161、蜂鸣器162、陀螺仪和加速度计163、转向按钮164以及电机组成，控制主机161，作为车体的大脑，由单片机及相关的外围系统组成，负责处理来自传感器的信息，并控制电机做出相应的动作，陀螺仪和加速度计163，作为整个车子的感知器，被安放在车架11的下部，两个车轮14的轴线上，它们将不断的检查车体的倾斜角度以及角度变化的速度，并通知控制主机161，控制主机161将根据传来的倾斜角度以及速度的变化，驱动电机做相应的动作，来补偿这种倾斜的变化，从而保持车体的稳定，而用户也可以通过身体向前或向后倾斜身体，来改变倾斜角度，从而可以控制车体向前或向后运动以及速度。

由于电机的速度和方向是由倾斜角度以及加速度来决定的，倾斜角度越大，则电机运转越快，所以在车子启动时，如果我们在很大倾角的情况下，启动电机，则很容易造成飞车，发生意外，为避免这种情况的发生，在车子启动或重新启动时，我们需要尽可能的在平衡点附近再启动电机，这就是所谓的找平衡点，为了帮助用户快速的找到平衡点，我们可以通过蜂鸣器162发出不同的音调来表示车体重心偏离平衡点的距离，当偏离平衡点越远时，我们发出的音调频率越高，而当离平衡点越近的时候，发出的音调频率越低，通过该种方式，用户可以很容易的快速的找到平衡点，下面公式给出了一种发音频率计算方式：

$\mathrm{Fre}=\left\{\begin{array}{cc}4000\mathrm{Hz}& \mathrm{if}\left|\mathrm{Angle}\right|>=30\\ 800+3200*\left|\mathrm{Angle}\right|/30& \mathrm{if}30>\left|\mathrm{Angle}\right|>=0\end{array}\right.$

其中F re是计算出来的声音频率，而|Angle|表示车体重心偏离平衡点的角度，上述公式给出的频率在800～4000Hz之间，正好是人耳最敏感的区域。

如图1、5所示，控制车体的左右转向是通过转向按钮164来实现的，转向按钮164有两个，被分别安装在两个把手32上，一左一右，分别用来控制车体向左还是向右转向，当向左转向时，按动左把手上的转向按钮164，这时控制主机161检查到向左转向按钮164被按下后，其会增加右边车轮的转速，同时减低左边车轮的转速，从而实现向左转，同样的，按动右转向按钮则会增加左边车轮的转速，同时减低右边车轮的转速，从而实现向右转。

如图9、10所示显示了车体底部的结构设计以及车体静止站立时的状态，车体底部面和前部面的夹角1要大于90度，而和后部面的夹角2要小于90度，而且这两个角都被做成圆角，这样的结构设计可以使得在骑行时，前倾的车体不会使得车架触碰地面，妨碍滑行，而后突的角2又可以作为一个支点，在静止站立时，和车轮14一起来支撑车体站立，同时，处理成圆角还可以避免车体刮碰到其它物体，方便带入人多的环境。

如图8、9所示，车轮14的外缘突出于车体前部和下部，这种设计可以避免骑行或者拖行时，车体下部触碰地面，妨碍骑行或滑行，而车轮14向两侧外撇的设计又可以减轻转弯时的侧倾。

如图1、2、9、10所示，踏板13是可折叠的，被安装在车体1两侧的下部，当车体打开时，可以将踏板打开，方便用户骑行时搁脚，或者站立骑行，而在折叠时，踏板可以向内折叠，减少所占空间，便于携带。

如图1、2、3、4所示，车架外壳12和车座装置外壳22是独立的部件，其可以简单的迅速拆卸和更换，以给用户提供不同的个性化外壳。

以上所述仅为本专利的较佳实施例，并不用以限制本专利，凡在本专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可折叠成箱体的电动自平衡车，它包括车体、车座装置和固接在车体上的扶手装置，所述车体包括车架、车架外壳、电池、控制装置以及设于车体底部的两个车轮。其特征在于：

所述车座装置包括车座架、位于车座架上的坐垫、车座外壳以及车座固定装置，其通过一个连接栓连接于车体的上部，并能围绕连接栓旋转，实现折叠或打开，折叠状态下，车座装置可以收入车体内部，或者和车体扣合，形成一个外观规整、无尖锐突出的箱体结构。

2.根据权利要求1所述的一种可折叠成箱体的电动自平衡车，其特征在于：所述的车座固定装置是一根可伸缩固定的支撑杆，其两端通过固定栓分别固接于车体和车座装置上，且都能围绕固定栓旋转，通过伸缩，其可以将车座装置固定到不同的位置。

3.根据权利要求1所述的一种可折叠成箱体的电动自平衡车，其特征在于：所述的车座固定装置还可以是一个卡扣装置，该卡扣装置包括一个卡舌装置和一个或多个卡槽，卡舌装置和卡槽分别位于车座装置和车体上，卡舌可以卡入不同的卡槽，从而将车座装置固定到不同的位置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种可折叠成箱体的电动自平衡车，其特征在于：所述车体的底部面和车体的前部面形成一个大于90度的钝角，而和后部面则形成一个小于90度的锐角，且该锐角向后突出，形成一个支点。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种可折叠成箱体的电动自平衡车，其特征在于：所述车轮位于车体的前下方，且车轮外缘突出于车体前部和下部，并且车轮是向两侧外撇的。

6.根据权利要求1至3任一项所述的一种可折叠成箱体的电动自平衡车，其特征在于：所述的扶手装置包含一根或多根可收折的杆体，其下部固接于车体上，其顶部固接两个可以折收的把手柄，在折叠状态下，杆体和把手柄可收折入车体中。

7.根据权利要求1至3任一项所述的一种可折叠成箱体的电动自平衡车，其特征在于：车体内有一个发声器，该发声器能根据车体重心偏离设定的平衡点的角度，发出不同的音调。

8.根据权利要求1至3任一项所述的一种可折叠成箱体的电动自平衡车，其特征在于：车体两侧下部各设有一个可折叠的踏板。

9.根据权利要求1至3任一项所述的一种可折叠成箱体的电动自平衡车，其特征在于：车体外壳和车座装置外壳是可换的。

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