CN107554665B - 自平衡自行车轴距自动调节机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自平衡自行车轴距自动调节机构及方法，前车轮距调节组件设于车架前端的前车轮转向组件上，包括前车轮弧形架和前车轮弧形齿条，前车轮弧形齿条滑动配合于前车轮弧形架的弧形导槽内，前车轮弧形架上设有前轮车距调节薄饼电机，前轮车距调节薄饼电机输出轴上的前主动齿轮与前车轮弧形齿条啮合；后车轮距调节组件包括后车轮弧形架和后车轮弧形齿条，后车轮弧形齿条滑动配合于后车轮弧形架的弧形导槽内，所述后车轮弧形架上设有后轮车距调节薄饼电机，后轮车距调节薄饼电机输出轴上的后主动齿轮与后车轮弧形齿条啮合。本发明可根据路况做出相应的轴距调节和车把的自动转向，在急转、狭小空间等环境中都能得到很好的应用。

Description

自平衡自行车轴距自动调节机构及方法

技术领域

本发明涉及自行车平衡技术，具体为一种自平衡自行车轴距自动调节机构及方法。

背景技术

自行车机构是常见的道路行走机构，它具有结构简单、转动灵活、环保节能的特点，可以作为高效环保的出行交通工具。

研究表明，自行车机构的轴距(即两个行走轮支撑轴的距离)长短对其运动性能具有重要的影响：轴距越短，车体的稳定性越差，而轴距越长，车体的道路通过性越低，两者此消彼长、互为矛盾。

目前，自行车机构通常不能自动地改变车轮的轴距来适应不同的道路和任务要求，如，申请号为200820026968.1的《一种轴距可调节的电动自行车》实用新型专利，其技术方案为通过手动方式改变前、后轮的位置以达到人们最佳的骑行姿势，由于没有考虑安装驱动机构，这样的设计无法实现自行车在行驶过程中根据实际路况需求及时进行自动调节控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种可自动调节轴距的自平衡自行车轴距自动调节机构及方法。

能够解决上述技术问题的自平衡自行车轴距自动调节机构，其技术方案包括前车轮距调节组件和后车轮距调节组件，其中

1、所述前车轮距调节组件设于车架前端的前车轮转向组件上，包括前车轮弧形架和前车轮弧形齿条，所述前车轮弧形架和前车轮弧形齿条向后弯曲且弧度一致，所述前车轮弧形齿条滑动配合于前车轮弧形架的弧形导槽内，所述前车轮弧形架上设有前轮车距调节薄饼电机，所述前轮车距调节薄饼电机输出轴上的前主动齿轮与前车轮弧形齿条啮合，前车轮弧形架上还设有检测前轮车距调节薄饼电机转动状态(转动速度和转动方向)的前编码器。

2、所述后车轮距调节组件包括后车轮弧形架和后车轮弧形齿条，所述后车轮弧形架和后车轮弧形齿条向前弯曲且弧度一致，所述后车轮弧形齿条滑动配合于后车轮弧形架的弧形导槽内，所述后车轮弧形架上设有后轮车距调节薄饼电机，所述后轮车距调节薄饼电机输出轴上的后主动齿轮与后车轮弧形齿条啮合，后车轮弧形架上还设有检测后轮车距调节薄饼电机转动状态(转动速度和转动方向)的后编码器。

进一步的设置为：所述前车轮弧形齿条的下端安装有前车轮，所述前车轮弧形架的顶部安装有车把；所述后车轮弧形齿条的下端安装有轮毂式电机驱动的后车轮，所述后车轮弧形架的顶部安装有坐垫。

所述前车轮弧形架和后车轮弧形架上均设有限位对应车轮弧形齿条调节位置的电磁定位组件，所述电磁定位组件包括通过电磁感应吸合与释放的定位销，所述定位销贯穿于车轮弧形架，对应于定位销的前端于车轮弧形齿上间隔开设有销孔，定位销插入车轮弧形齿上对应的销孔锁定其调节位置，定位销退出车轮弧形齿上对应的销孔而使其处于调节状态。

所述前车轮转向组件的一种结构包括套筒、滚动轴承和转向薄饼电机，所述套筒设于车架前端，所述滚动轴承设于套筒内，其外圈与套筒的筒孔紧配合，所述前车轮弧形架穿设于滚动轴承的内圈并与其紧配合，所述转向薄饼电机安装于车架上，转向薄饼电机输出轴上的转向主动齿轮啮合与滚动轴承内圈同轴安装的转向从动齿轮。

采用上述自平衡自行车轴距自动调节机构调节自行车轴距的调节方法，其调节方案为：

1、不需要调节轴距时，前、后电磁定位组件中的定位销处于释放状态，定位销前端插入车轮弧形齿上对应的销孔锁定其调节位置。

2、需要调节轴距时，前、后电磁定位组件中的定位销处于吸合状态，定位销前端退出车轮弧形齿上对应的销孔而使其处于调节位置，车距调节薄饼电机正、反转驱动主动齿轮从而带动齿条沿车轮弧形架的弧形槽向上或向下滑动，使得前、后车轮之间的距离增大或减少。

3、编码器实时检测车距调节薄饼电机的转动状态，当前、后车轮调节到需要的轴距位置时，前、后电磁定位组件中的定位销处于释放状态，定位销前端插入车轮弧形齿上对应的销孔锁定其调节位置。

本发明的有益效果：

1、本发明通过前、后轮车距调节薄饼电机分别驱动前、后车轮弧形齿条来达到自动调节前、后车轮轴距的目的，其调节范围远远超过现有市场上手动调节轴距的范围，从而大大增加了车体的稳定性。

2、本发明的结构中，前车轮距调节组件和后车轮距调节组件前、后对称布置，能够减少附加不平衡力矩的产生。

附图说明

图1为本发明一种实施方式内的主视图。

图2为图1中的A向视图。

图3是图1中的B向视图。

图4为图1的电磁定位组件的结构示意图。

图号标识：1、车架；2、前车轮弧形架；3、前车轮弧形齿条；4、前轮车距调节薄饼电机；5、后车轮弧形架；6、后车轮弧形齿条；7、后轮车距调节薄饼电机；8、前车轮；9、后车轮；10、前编码器；11、车把；12、坐垫；13、套筒；14、轮毂式电机；15、滚动轴承；16、转向薄饼电机；17、转向主动齿轮；18、转向从动齿轮；19、定位销；20、电磁定位组件；21、弹簧；22、套盖。

具体实施方式

下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明自平衡自行车轴距自动调节机构，其技术方案包括基于车架1设置的前车轮距调节组件和后车轮距调节组件，所述车架1采用纵梁结构，如图1所示。

所述前车轮距调节组件设于车架1前端的前车轮转向组件上。

所述前车轮转向组件包括套筒13、滚动轴承15、转向薄饼电机16以及相啮合的转向主动齿轮17和转向从动齿轮18。所述套筒13竖直固接在车架1的前端，所述滚动轴承15设于套筒13内，滚动轴承15的外圈与套筒13的筒孔紧配合连接，所述转向从动齿轮18与滚动轴承15的内圈同轴固连，所述转向薄饼电机16通过机座安装于车架1上，所述转向主动齿轮17同轴固装于转向薄饼电机16的输出轴上，如图1、图3所示。

所述前车轮距调节组件包括前车轮弧形架2、前车轮弧形齿条3、前轮车距调节薄饼电机4和前编码器10，所述前车轮弧形架2(向后弯曲)固定在滚动轴承15的内圈中(同时也穿过转向从动齿轮18)，所述前车轮弧形齿条3(向后弯曲)穿过滚动轴承15的内圈中(同时也穿过转向从动齿轮18)并通过滚珠副滑动置于前车轮弧形架2上开设的弧形一致的弧形导槽内，所述前轮车距调节薄饼电机4通过机座安装于套筒13下方的前车轮弧形架2上，前轮车距调节薄饼电机4输出轴上安装有与前车轮弧形齿条3啮合的前主动齿轮，所述前编码器10于前车轮弧形架2上设置并与前主动齿轮同轴安装；车把11安装在前车轮弧形架2的顶部，前车轮8安装于前车轮弧形齿条3的底部，如图1、图2、图3所示。

所述后车轮距调节组件包括后车轮弧形架5、后车轮弧形齿条6、后轮车距调节薄饼电机7和后编码器，所述后车轮弧形架5(向前弯曲)的架体固接在车架1的后端，所述后车轮弧形齿条6(向前弯曲)通过滚珠副滑动置于后车轮弧形架5上开设的弧形一致的弧形导槽内，所述后轮车距调节薄饼电机7通过机座安装于车架1下方的后车轮弧形架5上，后轮车距调节薄饼电机7输出轴上安装有与后车轮弧形齿条6啮合的后主动齿轮，所述后编码器于后车轮弧形架5上设置并与后主动齿轮同轴安装；坐垫12安装于后车轮弧形架5的顶部，由轮毂式电机14驱动的后车轮9安装于后车轮弧形齿条6底部，如图1所示。

所述套筒13下方的前车轮弧形架2上、车架1上、下方的后车轮弧形架5均设有限制对应车轮弧形架位置的电磁定位组件20，所述电磁定位组件20包括纵穿车轮弧形架的铁质定位销19，所述定位销19的后端通过弹簧21压装在车轮弧形架上设置的铁质套盖22内，对应于定位销19的前端于车轮弧形齿条上(沿弧形长度方向)均匀间隔开设有销孔(不同的销孔对应于不同的轮距位置)，套盖22失电时释放定位销19，定位销19在弹簧21的推力作用下其前端可与销孔插接而定位轮距位置，套盖22得电时吸合定位销19，定位销19压缩弹簧21退出销孔而解除对车轮弧形齿条的限位，如图1、图4所示。

本发明自平衡自行车轴距自动调节机构的轴距自动调节方法，其方案为：

1、当自平衡自行车不需要进行轴距调节时，前车轮弧形架2和后车轮弧形架5上的电磁定位组件20失电，前车轮弧形齿条3和后车轮弧形齿条6被对应的定位销19(释放状态)定位位置。

2、当需调节轴距时，前车轮弧形架2和后车轮弧形架5上的电磁定位组件20得电，对应的定位销19被吸合而使前车轮弧形齿条3和后车轮弧形齿条6处于可调节位置状态。

前轮车距调节薄饼电机4通过前主动齿轮驱动前车轮弧形齿条3在前车轮弧形架2的弧形导槽内上、下弧形滑动而改变前车轮8的前、后位置。

后轮车距调节薄饼电机7通过后主动齿轮驱动后车轮弧形齿条6在后车轮弧形架5的弧形导槽内上、下弧形滑动而改变后车轮9的前、后位置。

3、前编码器10不断采集前轮车距调节薄饼电机4转动的速度和方向，当检测到前车轮8处于设定的轮距调节位置时，对应的电磁定位组件20断电，前车轮弧形齿条3被对应的定位销19定位在调节位置。

后编码器不断采集后轮车距调节薄饼电机7转动的速度和方向，当检测到后车轮9处于设定的轮距调节位置时，对应的电磁定位组件20断电，后车轮弧形齿条6被对应的定位销19定位在调节位置。

Claims (5)

1.自平衡自行车轴距自动调节机构，其特征在于：包括前车轮距调节组件和后车轮距调节组件，其中

①、所述前车轮距调节组件设于车架(1)前端的前车轮转向组件上，包括前车轮弧形架(2)和前车轮弧形齿条(3)，所述前车轮弧形架(2)和前车轮弧形齿条(3)向后弯曲且弧度一致，所述前车轮弧形齿条(3)滑动配合于前车轮弧形架(2)的弧形导槽内，所述前车轮弧形架(2)上设有前轮车距调节薄饼电机(4)，所述前轮车距调节薄饼电机(4)输出轴上的前主动齿轮与前车轮弧形齿条(3)啮合，前车轮弧形架(2)上还设有检测前轮车距调节薄饼电机(4)转动状态的前编码器(10)；

②、所述后车轮距调节组件包括后车轮弧形架(5)和后车轮弧形齿条(6)，所述后车轮弧形架(5)和后车轮弧形齿条(6)向前弯曲且弧度一致，所述后车轮弧形齿条(6)滑动配合于后车轮弧形架(5)的弧形导槽内，所述后车轮弧形架(5)上设有后轮车距调节薄饼电机(7)，所述后轮车距调节薄饼电机(7)输出轴上的后主动齿轮与后车轮弧形齿条(6)啮合，后车轮弧形架(5)上还设有检测后主动齿轮转动状态的后编码器。

2.根据权利要求1所述的自平衡自行车轴距自动调节机构，其特征在于：所述前车轮弧形齿条(3)的下端安装有前车轮(8)，所述前车轮弧形架(2)的顶部安装有车把(11)；所述后车轮弧形齿条(6)的下端安装有轮毂式电机(14)驱动的后车轮(9)，所述后车轮弧形架(5)的顶部安装有坐垫(12)。

3.根据权利要求1所述的自平衡自行车轴距自动调节机构，其特征在于：所述前车轮弧形架(2)和后车轮弧形架(5)上均设有限位对应车轮弧形齿条调节位置的电磁定位组件(20)，所述电磁定位组件(20)包括通过电磁感应吸合与释放的定位销(19)，所述定位销(19)贯穿于车轮弧形架，对应于定位销(19)的前端于车轮弧形齿上间隔开设有销孔，定位销(19)插入车轮弧形齿上对应的销孔锁定其调节位置，定位销(19)退出车轮弧形齿上对应的销孔而使其处于调节状态。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的自平衡自行车轴距自动调节机构，其特征在于：所述前车轮转向组件包括套筒(13)、滚动轴承(15)和转向薄饼电机(16)，所述套筒(13)设于车架(1)前端，所述滚动轴承(15)设于套筒(13)内，其外圈与套筒(13)的筒孔紧配合，所述前车轮弧形架(2)穿设于滚动轴承(15)的内圈并与其紧配合，所述转向薄饼电机(16)安装于车架(1)上，转向薄饼电机(16)输出轴上的转向主动齿轮(17)啮合与滚动轴承(15)内圈同轴安装的转向从动齿轮(18)。

5.自平衡自行车轴距自动调节方法，其特征在于采用如根据权利要求1～3中任意一项所述的自平衡自行车轴距自动调节机构调节自行车轴距，其调节方案为：

①、不需要调节轴距时，前、后电磁定位组件中的定位销(19)处于释放状态，定位销(19)前端插入车轮弧形齿上对应的销孔锁定其调节位置；

②、需要调节轴距时，前、后电磁定位组件中的定位销(19)处于吸合状态，定位销(19)前端退出车轮弧形齿上对应的销孔而使其处于调节位置，车距调节薄饼电机正、反转驱动主动齿轮从而带动齿条沿车轮弧形架的弧形槽向上或向下滑动，使得前、后车轮(8、9)之间的距离增大或减少；

③、编码器实时检测车距调节薄饼电机的转动状态，当前、后车轮(8、9)调节到需要的轴距位置时，前、后电磁定位组件中的定位销(19)处于释放状态，定位销(19)前端插入车轮弧形齿上对应的销孔锁定其调节位置。

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