CN106143718B - 基于霍尔编码器阻力式两轮平衡车转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于霍尔编码器阻力式两轮平衡车转向装置。包括刹车握把、闸丝、信号转换装置、扶杆，信号转换装置包括位移转动转换机构、霍尔编码器，位移转动转换机构包括并列设置的分别由闸丝拉动、在引导槽中移动、带有齿状面的连接柱，两个连接柱之间设置有分别与两个连接柱咬合的齿轮，齿轮中嵌有强力磁铁；霍尔编码器的检测轴心与齿轮同轴心设置，霍尔编码器接收齿轮的转动位移量并转换为电信号给控制器。本发明采用车闸闸丝结构恢复力较小，易于操作，且降低了对恢复弹簧的要求；用霍尔编码器测量转向信号，可提高转向的安全性；霍尔编码器的非接触性简化了结构；通过阻力式转向控制方法，增强了转弯机制的可操作性。

Description

基于霍尔编码器阻力式两轮平衡车转向装置

技术领域

本发明涉及平衡车转向装置，具体是一种基于霍尔编码器阻力式两轮平衡车转向装置。

背景技术

两轮平衡车，是近年来发展的一种新型的电动交通工具。目前，主要用于短距离的代步，因而又叫代步车。

平衡车的转向装置，是人与平衡车进行交流的核心部件，平衡车转向装置实现转向的基本原理是：将位移量转换成电学信号；然后，将电学信号给控制器；控制器根据事先设计好的规则，对两轮电压进行调节；最后，被调节的电压作用在两车轮上，使得两车轮发生相对转动位移，实现转向。

目前，平衡车的转向装置基本组成如下：将一个转轴安置在平衡车踏板的中间位置，转轴一端连接着操纵杆，另一端连接着一个角度传感器(一个转动的变阻器)，然后再加上弹簧等恢复结构。其基本工作原理为：操作者左右摆动操纵杆，使转轴转动，转轴带动角度传感器产生电信号给控制器。该结构能够给操作者较直接的操作感受。但该结构有很多不足：电气结构易于损坏；要求较高的操纵杆恢复力；不利于安全驾驶；结构复杂；转向的中间值难于校准；不容易拆卸；成本高等。

发明内容

本发明针对现有平衡车转向装置中转向轴的材料要求的硬度较高、对转把复位时弹簧的弹力要求高、扶杆不固定，安全系数低等问题，提供一种基于霍尔编码器阻力式两轮平衡车转向装置，其结构简单，可靠性高，安装使用方便，能更好地适应使用者的操作习惯，提升操控性能。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：

一种基于霍尔编码器阻力式两轮平衡车转向装置，包括刹车握把、闸丝、信号转换装置、扶杆，信号转换装置包括位移转动转换机构、霍尔编码器，位移转动转换机构包括并列设置的分别由闸丝拉动、在引导槽中移动、带有齿状面的连接柱，两个连接柱之间设置有分别与两个连接柱咬合的齿轮，齿轮中嵌有强力磁铁；霍尔编码器的检测轴心与齿轮同轴心设置，霍尔编码器接收齿轮的转动位移量并转换为电信号给控制器。

上述技术方案的工作原理是：

通过闸丝将刹车握把产生的位移传递给位移转动转换机构，使其齿轮嵌有的强力磁铁与霍尔编码器产生相对的角位移，霍尔编码器检测出角位移，转化为电信号给控制器，控制器控制两车轮电机转速差速大小，实现转弯。具体控制方法是一种阻力式控制方法，即：操作左刹车握把时，降低左轮的转速，增加右轮转速，车往左转；操作右刹车握把时，降低右轮转速，增加左轮转速，车往右转。

综上所述，本发明与现有技术相比，其有益效果是：

改用相对式的编码器信号，不存在转向中间值的校准问题，对平衡车的整体结构简化和转向性能都有提高；机械结构与电气结构隔离且成模块化，便于结构的更换与升级；操作灵活，实现简单，可以防止误操作。

作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

扶杆为T字形，下端与车体固定，上端安装左、右刹车握把。

位移转动转换机构的外壳与车壳的外侧壁固定，外壳上有闸丝接入口，闸丝上端连接刹车握把，闸丝下端由闸丝接入口进入外壳中与连接柱上端的闸丝连接处连接。

每个连接柱分别设置两个引导槽，每个引导槽包含引导槽转动引导部分和引导槽外导部分；每个连接柱分别设置两个引导柱，两个引导柱分别置于两个引导槽中并可在引导槽中滑动；引导槽转动引导部分用于保证连接柱与齿轮的咬合，引导槽外导部分使连接柱与齿轮互相脱离。

连接柱设置有复位弹簧，复位弹簧一端与外壳中的弹簧固定点连接，另一端与连接柱下端的弹簧连接处连接。

霍尔编码器设置在车壳内侧，位置与齿轮同轴对应。

附图说明

图1是本发明实施例的整体安装位示意图；

图2是位移转动转换机构示意图；

图3是位移转动转换原理演示图；

图4是霍尔编码器安装位示意图；

图5是连接柱示意图；

图中：1-刹车握把；2-闸丝；3-信号转换装置；4-扶杆；5-外壳；6-复位弹簧；7-引导槽；8-连接柱；9-齿轮；10-闸丝接入口；11-引导槽转动引导部分；12-引导槽外导部分；13-车壳；14-霍尔编码器；15-位移转动转换机构；16-引导柱；17-闸丝连接处；18-弹簧连接处；19-齿状面。

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本发明作进一步阐述，但实施例不对本发明构成任何限制。

参见图1，一种基于霍尔编码器阻力式两轮平衡车转向装置，由左、右两个刹车握把1、左、右两条闸丝2、信号转换装置3、扶杆4组成，扶杆4为T字形，下端与车体固定，上端安装左、右刹车握把1。

参见图4，信号转换装置3由位移转动转换机构15、霍尔编码器14组成，位移转动转换机构15安装在车壳的外侧，霍尔编码器14安装在车壳的内侧，霍尔编码器14的轴心与位移转动转换机构15中的齿轮9的轴心共线。

参见参见图2、图3、图5，位移转动转换机构15由外壳5、左右两个复位弹簧6、左右两个连接柱8、嵌有强力磁铁的齿轮9组成，所述左右，代表同样的部件互为对称；齿轮9位于两个连接柱8之间，连接柱8的两端分别设置有闸丝连接处17和弹簧连接处18，靠近齿轮9的侧面为齿状面19，齿状面19与齿轮9咬合；连接柱8的上、下两个面有突出部分为引导柱16，每面有两个引导柱16；对应每个连接柱8，在外壳5上分别设置两个引导槽7，每个引导槽7包含引导槽转动引导部分11和引导槽外导部分12；连接柱8的两个引导柱16分别置于两个引导槽7中并可在引导槽7中滑动；引导槽转动引导部分11用于保证连接柱8与齿轮9的咬合，引导槽外导部分12使连接柱8与齿轮9互相脱离；连接柱8设置有复位弹簧6，复位弹簧6一端与外壳5中的弹簧固定点连接，另一端与连接柱8下端的弹簧连接处18连接；外壳5上有闸丝接入口10，闸丝2上端连接刹车握把1，闸丝2下端由闸丝接入口10进入外壳5中与连接柱8上端的闸丝连接处17连接。

当驾驶人握紧左刹车握把1时，将位移量通过左闸丝2传递给左连接柱8，连接柱8再通过侧面的齿与齿轮9的咬合，使齿轮9和嵌入到其中磁铁转动，霍尔编码器14检测到磁铁的转动，并将转动值传送出去。齿轮9转动也会带动与其咬合的右连接柱8相对于左连接柱8反向运动，当运动到最底端时，引导槽外导部分12引导右连接柱与齿轮9的咬合脱离，防止右闸丝2过拉伸，保证了转向的可靠性。驾驶人握紧右刹车握把2时，其机理相同。

霍尔编码器14一种测量磁场两极转动的传感器，输出AB双向的脉冲波，输出值为为相对值，这样可以避免误操作。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (1)

1.一种基于霍尔编码器阻力式两轮平衡车转向装置，由左、右两个刹车握把（1）、左、右两条闸丝（2）、信号转换装置（3）、扶杆（4）组成，扶杆（4）为T字形，下端与车体固定，上端安装左、右刹车握把（1）；其特征在于：

信号转换装置（3）由位移转动转换机构（15）、霍尔编码器（14）组成，位移转动转换机构（15）安装在车壳（13）的外侧，霍尔编码器（14）安装在车壳（13）的内侧，霍尔编码器（14）的轴心与位移转动转换机构（15）中的齿轮（9）的轴心共线；霍尔编码器（14）是一种测量磁场两极转动的传感器，输出AB双向的脉冲波，输出值为相对值；

位移转动转换机构（15）由外壳（5）、左右两个复位弹簧（6）、左右两个连接柱（8）、嵌有强力磁铁的齿轮（9）组成，所述左右，代表同样的部件互为对称；齿轮（9）位于两个连接柱（8）之间，连接柱（8）的两端分别设置有闸丝连接处（17）和弹簧连接处（18），靠近齿轮（9）的侧面为齿状面（19），齿状面（19）与齿轮（9）咬合；连接柱（8）的上、下两个面有突出部分为引导柱（16），每面有两个引导柱（16）；对应每个连接柱（8），在外壳（5）上分别设置两个引导槽（7），每个引导槽（7）包含引导槽转动引导部分（11）和引导槽外导部分（12）；连接柱（8）的两个引导柱（16）分别置于两个引导槽（7）中并可在引导槽（7）中滑动；引导槽转动引导部分（11）用于保证连接柱（8）与齿轮（9）的咬合，引导槽外导部分（12）使连接柱（8）与齿轮（9）互相脱离；连接柱（8）设置有复位弹簧（6），复位弹簧（6）一端与外壳（5）中的弹簧固定点连接，另一端与连接柱（8）下端的弹簧连接处（18）连接；外壳（5）上有闸丝接入口（10），闸丝（2）上端连接刹车握把（1），闸丝（2）下端由闸丝接入口（10）进入外壳（5）中与连接柱（8）上端的闸丝连接处（17）连接。