CN103693146A - 自平衡两轮车的转向机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自平衡两轮车的转向机构，包括：可转动的操纵杆、操纵杆转动复位机构、用于检测操纵杆的转动角度变化量、并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至控制器的转向检测装置以及摆动机构。该摆动机构包括：连接于两轮车的支撑平台的底座；可左右摆动地设置于该底座的摆动件，操纵杆可转动地设置于该摆动件，并可带动该摆动件左右摆动；摆动复位机构，用于在摆动件由中间位置向左或向右摆动时产生将该摆动件复位到所述中间位置的复位力。采用上述技术方案后，驾驶者可以通过转动操纵杆控制车辆转弯，转弯时可以通过控制操作操纵杆左右摆动平衡转弯时的离心力，从而提高了驾驶的安全性。

Description

自平衡两轮车的转向机构

技术领域

本发明涉及一种自平衡两轮车的转向机构。

背景技术

目前，自平衡电动两轮车的转向机构主要有两种操作结构，一种是转动式，另外一种是摆动式。在转动式的转向机构中，操纵杆竖立在自平衡两轮车的支撑平台上，并可围绕该操纵杆的中轴线沿顺时针方向或逆时针方向转动。操作者在转向时通过手或腿的操作带动设置于操纵杆上端的把手向顺时针方向或逆时针方向转动，进而带动与该把手相连的操纵杆由初始位置围绕该操纵杆的中轴线沿顺时针方向或逆时针方向转动，通过检测装置检测到该操纵杆转动角度的大小，并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至该自平衡两轮车的控制系统，从而控制该车辆的转向。在摆动式的转向机构中，操纵杆的下端与一水平地设置在自平衡两轮车的支撑平台上的转轴相连，操作者在转向时操纵设置于操纵杆上端的把手带动操纵杆从初始的中间位置向左或向右摆动，进而带动与该操纵杆相连的水平转轴由初始位置围绕该水平转轴的中轴线沿顺时针方向或逆时针方向转动，通过检测装置检测到该水平转轴转动角度的大小，并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至该自平衡两轮车的控制系统，从而控制该车辆的转向。

转动式转向机构的缺点是：在自平衡两轮车转弯时，由于操纵杆只能转动不能摆动，驾驶者为了平衡车辆转弯时产生的离心力，身体很容易向人体一侧方向倾斜，从而容易诱发翻车事故，另外也降低了驾乘的舒适感。摆动式转向机构的缺点是：通过控制操纵杆左右摆动实现转弯，对于新的驾驶人员而言不易掌握；另外，由于摆动操纵杆要触发车辆的转弯动作，驾驶者在在自平衡两轮车转弯时同样不能通过摆动操纵杆来平衡转弯时产生的离心力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种既可以通过转动操纵杆控制车辆转弯也可以控制操作操纵杆左右摆动的自平衡两轮车的转向机构。

本发明所采用的技术方案是：自平衡两轮车的转向机构，所述的自平衡两轮车包括支撑平台和控制器，所述的转向机构包括：

可转动的操纵杆；

转动复位机构，用于在操纵杆由初始位置向顺时针方向或逆时针方向转动时产生将该操纵杆复位到所述初始位置的复位力；

转向检测装置，用于检测该操纵杆的转动角度变化量，并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至所述的控制器，该控制器可根据该检测信号控制自平衡两轮车的转向；

其特点在于，该转向机构还包括一摆动机构，该摆动机构包括：

底座，连接于支撑平台；

摆动件，该摆动件可左右摆动地设置于该底座，操纵杆可转动地设置于该摆动件，并可带动该摆动件左右摆动；

摆动复位机构，用于在摆动件由中间位置向左或向右摆动时产生将该摆动件复位到所述中间位置的复位力。

采用上述技术方案，自平衡两轮车的驾驶者通过控制操纵杆转动实现车辆的转向，操作十分方便；当在自平衡两轮车转弯时，驾驶者能够通过控制操纵杆摆动来平衡车辆转弯时所产生的离心力，使人体保持垂直站立的姿态，从而大大降低了发生翻车事故的概率，提高了驾驶的安全性。

附图说明

图1是本发明自平衡两轮车转向机构的一个实施例的主视示意图。

图2是本发明自平衡两轮车转向机构的一个实施例的侧视示意图。

图3是本发明自平衡两轮车转向机构的一个实施例的俯视示意图。

图4是图3的A-A剖面示意图。

图5是本发明自平衡两轮车转向机构的一个实施例的仰视示意图。

图6是采用根据本发明一实施例的转向机构与自平衡两轮车的支撑平台的连接示意图。

图7是采用根据本发明一实施例的转向机构的自平衡两轮车的外观示意图。

图8是根据本发明一实施方式的摆动机构的立体分解示意图。

图9是根据本发明一实施方式的摆动机构的装配示意图。

图10是根据本发明一实施方式的摆动机构的剖面示意图，其中，摆动件位于中间位置。

图11是根据本发明一实施方式的摆动机构的剖面示意图，其中，摆动件向左摆动到极限位置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参阅图1至图6。根据本发明一实施例的自平衡两轮车的转向机构包括可转动的操纵杆11、转动复位机构、转向检测装置以及摆动机构。

转动复位机构用于在操纵杆11由初始位置向顺时针方向或逆时针方向转动时产生将该操纵杆11复位到所述初始位置的复位力。该转动复位机构包括基座21和一对弹性块23、24。在基座21上设有容置槽22，该一对弹性块23、24固定设置于容置槽22内，并彼此相对，该一对弹性块23、24之间具有一安装间隙25。操纵杆11的下端设有向下延伸的凸起部12，该凸起部12插入在上述的安装间隙25内，凸起部12的相对的两个侧面分别抵靠该一对弹性块23、24。当操纵杆11转动时，凸起部12会对该一对弹性块23、24施加压力，使弹性块23、24产生变形。当驱动操纵杆11转动的力矩消除后，弹性块23、24恢复原状，并使操纵杆11回转到初始位置。在中所示的实施例中，弹性块23和弹性块24为两个独立的部件，在另一种实施方式中，弹性块23和弹性块24也可以连成一体，例如可以通过弹性体连成方形环的结构。弹性块的材质可以采用弹性橡胶、弹性体等材料。

转向检测装置（图中未示出）用于检测该操纵杆11的转动角度变化量，并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至自平衡两轮车的控制器，自平衡两轮车的控制器可根据该检测信号控制自平衡两轮车的转向。在一种实施方式中，该转向检测装置由磁钢及线性霍尔元件组成，磁钢固定在操纵杆11上，线性霍尔元件临近该磁钢固定设置，并输出反映该转动角度变化量的检测信号至自平衡两轮车的控制器。

操纵杆11可以是一实心轴或一管状体。在操纵杆11的上端设有操作手柄13，如图7所示。

结合图8和图9所示。摆动机构包括底座31、摆动件32和摆动复位机构。底座31连接于自平衡两轮车的支撑平台91，摆动件32可左右摆动地设置于底座31。其中，摆动件32的一侧设有转轴321，转轴321的中心设有一螺纹孔322。底座31设有转轴座311，转轴座311上设有轴承孔312。无油轴承313安装在该轴承孔312内，无油轴承313远离转轴321的一端与端盖314连接。沉头螺钉315穿过端盖314、无油轴承313与螺纹孔322连接，从而将转轴321可转动地设置在该转轴座321上，使摆动件32能够围绕该转轴321的中心轴线摆动。

底座31还设有彼此相对的第一限位部317与第二限位部318，第一限位部317与第二限位部318之间形成一限转空间31A。摆动件32设有向底座一侧方向延伸的限转部323，限转部323的一端位于该限转空间内。第一限位部317和第二限位部均设有一限位通孔310，每一限位通孔310具有靠近限转部323的内侧端和远离该限转部323的外侧端。

转动复位机构的基座21固定在摆动件32上。操纵杆11可转动地设置于摆动件32，并可带动摆动件32左右摆动。在图中的实施例中，摆动件32具有一中心通孔320，操纵杆11穿过该中心通孔320，操纵杆11的下端与转动复位机构相连。

摆动复位机构用于在摆动件32由中间位置向左或向右摆动时产生将该摆动件32复位到中间位置的复位力。摆动复位机构包括分别设置于第一限位部317和第二限位部318的一对侧摆复位机构，其中，设置于第一限位部317的那一侧摆复位机构用于在摆动件32由中间位置向左摆动时产生将该摆动件32复位到中间位置的复位力，设置于第二限位部318的那一侧摆复位机构用于在摆动件32由中间位置向右摆动时产生将该摆动件32复位到中间位置的复位力。

每一侧摆复位机构包括弹性元件座331、弹性元件332、套筒333和接触帽334。弹性元件座331固定在所对应的限位通孔310的外侧端，弹性元件332部分地设置在限位通孔310内。套筒333包括底壁333a和由底壁333a的周缘向底壁333a的一侧延伸的环形侧壁333b，底壁333a具有一中心孔。接触帽334包括用于抵靠限转件的头部334a以及由头部334a背对限转件的那一个端面的中间位置沿轴向延伸的凸台部334b，凸台部334b穿过底壁332a的中心孔，凸台部334b的外周面与底壁333a的中心孔的孔壁螺纹连接。在图中所示的示例中，弹性元件座331为调节螺钉，弹性元件332为复位弹簧。调节螺钉包括螺钉头331a和由螺钉头331a的一个端面的中间位置沿轴向延伸的杆身部331b，螺钉头331a的外周面与限位通孔310外侧端的孔壁螺纹连接。套筒333套在复位弹簧332外，复位弹簧332的一端套在调节螺钉的杆身部331b上，并抵靠螺钉头331a的一个端面，复位弹簧332的另一端套在接触帽的凸台部334b上，并抵靠套筒的底壁333a。通过旋转调节螺钉，可以实现对复位弹簧332的弹性复位力的调节。

图10和图11是根据本发明一实施方式的摆动机构的剖面示意图。在图10中，摆动件32位于中间位置，限转部323的两侧分别抵靠两侧的侧摆复位机构的接触帽334。而在图11中，摆动件32已向左摆动到极限位置，此时，设置于第一限位部317的那一侧摆复位机构的套筒332已被限转部323完全压入限位通孔310内，复位弹簧332由于受到压缩而产生将限转部323复位到中间位置的复位力。

在另一个实施例中，每一侧摆复位机构仅包括弹性元件座331和弹性元件332，而未设置套筒333和接触帽334。此时，弹性元件332的一端固定于弹性元件座331，另一端伸出限位通孔310，并在摆动件32处于中间位置时抵靠于限转部323。

采用上述方案后，当在自平衡两轮车转弯时，驾驶者能够通过控制操纵杆11摆动来平衡车辆转弯时所产生的离心力，使人体保持垂直站立的姿态，从而大大降低了发生翻车事故的概率，提高了驾驶的安全性。

Claims (10)

1.自平衡两轮车的转向机构，所述的自平衡两轮车包括支撑平台和控制器，所述的转向机构包括：

可转动的操纵杆；

转动复位机构，用于在所述的操纵杆由初始位置向顺时针方向或逆时针方向转动时产生将该操纵杆复位到所述初始位置的复位力；

转向检测装置，用于检测该操纵杆的转动角度变化量，并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至所述的控制器，该控制器可根据该检测信号控制自平衡两轮车的转向；

其特征在于，所述的转向机构还包括一摆动机构，该摆动机构包括：

底座，连接于所述的支撑平台；

摆动件，该摆动件可左右摆动地设置于该底座，所述的操纵杆可转动地设置于该摆动件，并可带动该摆动件左右摆动；

摆动复位机构，用于在所述的摆动件由中间位置向左或向右摆动时产生将该摆动件复位到所述中间位置的复位力。

2.如权利要求1所述的转向机构，其特征在于，所述的转动复位机构设置在所述的摆动件上。

3.如权利要求1所述的转向机构，其特征在于，所述摆动件的一侧设有转轴，所述的底座设有转轴座，该转轴可转动地设置在该转轴座上。

4.如权利要求1或2或3所述的转向机构，其特征在于，所述的摆动件具有一中心通孔，所述的操纵杆穿过该中心通孔，该操纵杆的下端与所述的转动复位机构相连。

5.如权利要求4所述的转向机构，其特征在于，所述的转动复位机构包括基座和一对弹性块；该基座固定在所述的摆动件上，在基座上设有容置槽；该一对弹性块固定设置于所述的容置槽内，并彼此相对，该一对弹性块之间具有一安装间隙；

所述操纵杆的下端设有向下延伸的凸起部，该凸起部插入在所述的安装间隙内，该凸起部的相对的两个侧面分别抵靠该一对弹性块。

6.如权利要求5所述的转向机构，其特征在于，所述的一对弹性块连成一体。

7.如权利要求1或2或3所述的转向机构，其特征在于，所述底座设有彼此相对的第一限位部与第二限位部，该第一限位部与第二限位部之间形成一限转空间；所述的摆动件设有向底座一侧方向延伸的限转部，该限转部的一端位于该限转空间内；

所述的摆动复位机构包括分别设置于第一限位部和第二限位部的一对侧摆复位机构，其中，设置于第一限位部的那一侧摆复位机构用于在摆动件由中间位置向左摆动时产生将该摆动件复位到所述中间位置的复位力，设置于第二限位部的那一侧摆复位机构用于在摆动件由中间位置向右摆动时产生将该摆动件复位到所述中间位置的复位力。

8.如权利要求7所述的转向机构，其特征在于，所述的第一限位部和第二限位部均设有一限位通孔，每一限位通孔具有靠近所述限转部的内侧端和远离该限转部的外侧端；

每一所述的侧摆复位机构包括弹性元件座和弹性元件，该弹性元件座固定在所对应的限位通孔的外侧端，该弹性元件部分地设置在限位通孔内，弹性元件的一端固定于该弹性元件座，另一端伸出限位通孔，并在所述的摆动件处于中间位置时抵靠于所述的限转件。

9.如权利要求8所述的转向机构，其特征在于，每一所述的侧摆复位机构还包括套筒和接触帽；所述的套筒包括底壁和由该底壁的周缘向底壁的一侧延伸的环形侧壁，所述的底壁具有一中心孔；所述的接触帽包括用于抵靠所述限转件的头部以及由该头部背对限转件的那一个端面的中间位置沿轴向延伸的凸台部，所述的凸台部穿过底壁的中心孔，该凸台部的外周面与中心孔的孔壁螺纹连接；

所述的弹性元件座为调节螺钉，所述的弹性元件为复位弹簧；该调节螺钉包括螺钉头和由螺钉头的一个端面的中间位置沿轴向延伸的杆身部，所述螺钉头的外周面与限位通孔外侧端的孔壁螺纹连接；

所述的套筒套在所述的复位弹簧外，复位弹簧的一端套在调节螺钉的杆身部上，并抵靠所述螺钉头的一个端面，复位弹簧的另一端套在接触帽的凸台部上，并抵靠套筒的底壁。

10.如权利要求1所述的转向机构，其特征在于，所述的转向检测装置由磁钢及线性霍尔元件组成，所述的磁钢固定在所述的操纵杆上。

Images