CN107719551B - 一种全地形平衡车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平衡车，一种全地形平衡车，包括主车架、两个车轮组件、悬挂组件、减震装置和动力控制模块，其中两个车轮组件分别设置在主车架两侧，所述车轮组件通过悬挂组件与主车架连接，所述减震装置分别连接主车架和悬挂组件，所述动力控制模块用于驱动车轮转动并控制平衡车转向；所述悬挂组件有两个，每一所述车轮组件分别通过一个悬挂组件与主车架连接，并在行驶在起伏路面时车轮组件单独跳动。本全地形平衡车在遇到起伏路面处，每组悬挂系统可分别驱动一个车轮组件单独跳动，使得本平衡车在高度起伏路面和楼梯台阶处具有更好的通过性和减震性能。

Description

一种全地形平衡车

技术领域

本发明涉及一种平衡车，特别是一种适用于各种起伏路面、攀爬楼梯的平衡车。

背景技术

由于平衡车的特殊工作原理，现有的平衡车，大多数都不能应付稍微复杂的地形，即使那些号称可以越野的平衡车，在遇到例如机动车道与人行道交界的时候，或者遇到砖头的时候，或者遇到高减速带的时候，往往需要使用者下车推行，强行通过会让驾驶人出现危险，不同于其它交通工具，平衡车一刻也不能失去控制，所以更好的通过性意味着更安全。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种全地形平衡车，其在高度起伏路面和楼梯台阶处具有更好的通过性和减震性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种全地形平衡车，包括主车架、两个车轮组件、悬挂组件、减震装置和动力控制模块，其中两个车轮组件分别设置在主车架两侧，所述车轮组件通过悬挂组件与主车架连接，所述减震装置分别连接主车架和悬挂组件，所述动力控制模块用于驱动车轮转动并控制平衡车转向；

所述悬挂组件有两个，每一所述车轮组件分别通过一个悬挂组件与主车架连接，并在行驶在起伏路面时车轮组件单独跳动。

作为优选的，所述悬挂组件包括与车轮组件连接的轮轴座、以及上摆臂和下摆臂，其中所述上摆臂和下摆臂的第一端均与所述主车架铰接，上桥和下桥的第二端均与所述轮轴座铰接。

作为优选的，所述上摆臂和下摆臂在竖直面内上下分列设置，且所述轮轴座、上摆臂、下摆臂和主车架形成四边形结构。

作为优选的，所述减震装置为减震器，该减震器的两端分别连接在主车架和下摆臂。

作为优选的，所述上桥与轮轴座、主车架均通过活动关节连接；所述下摆臂与轮轴座、主车架均通过活动关节连接。

作为优选的，两组所述悬挂组件左右对称布置。

作为优选的，所述车轮组件包括防滑轮胎、安装在防滑轮胎内部并用于支撑防滑轮胎的轮毂、设置在轮毂内中心处的电机、以及将电机和轮轴座连接的轮轴。

作为优选的，所述防滑轮胎包括轮胎主体和多个凹槽结构，其中凹槽结构内部沿轮胎径向剖面呈扇形，多个所述凹槽结构均匀间隔的设置在轮胎与底面接触的表面，该凹槽结构在攀爬楼梯时可卡在楼梯台阶的突出的边角处。

作为优选的，所述轮胎主体具有用于在凸起嵌入挤压凹槽结构后使轮胎变形的弹性变形结构；所述轮胎主体还具有位于轮胎主体内层的弹性体。

使用本发明的有益效果是：

本全地形平衡车悬挂组件有两个，每一所述车轮组件分别通过一个悬挂组件与主车架连接，并在行驶在起伏路面时车轮组件单独跳动。在遇到起伏路面处，每组悬挂系统可分别驱动一个车轮组件单独跳动，使得本平衡车在高度起伏路面和楼梯台阶处具有更好的通过性和减震性能。

其次，悬挂组件通过上摆臂、下摆臂、轮轴座和主车架形成四边形的几何悬挂模式，同时结合减震器的设置位置和角度，使得平衡车减震性能优越。

另外，本防滑轮胎通过凹槽结构可卡合在台阶的突出的边角处，使得轮胎可通过凹槽结构和台阶的突出的边角处卡合，在轮胎收到动力驱动时，更容易的攀爬楼梯台阶。本轮胎主体内置的弹性变形结构和弹性体可使得凹槽结构在受力后变形，使得凹槽结构的内壁根据楼梯台阶的形状做适当的变形，使得凹槽结构的内壁更好的贴合在楼梯台阶面上。

附图说明

图1为本发明全地形平衡车整体示意图。

图2为本发明全地形平衡车分解示意图。

图3为本发明全地形平衡车驾驶人员正常驾驶时平衡车所处的状态

图4为本发明全地形平衡车在路面不平时平衡车所处的状态

图5为本发明全地形平衡车在驾驶人员高速转弯时平衡车所处的状态

图6为本发明全地形平衡车中轮胎整体结构示意图。

图7为本发明全地形平衡车中轮胎胎面方向视角的示意图。

图8为本发明全地形平衡车中轮胎攀爬楼梯台阶的效果图。

附图标记包括：

1－防滑轮胎

2－轮毂

3－电机

4－轮轴

5－轮轴座

6－上摆臂

7－下摆臂

8－减振器

9－控制板

10－主车架

11－电池组

12－角度传感器

13－旋转自动回中机构

14－方向杆

15－活动关节

101—凹槽结构

102—弹性变形结构

103—胎面

104—弹性体

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1-图5所示，本实施例提供一种全地形平衡车，包括主车架10、两个车轮组件、悬挂组件、减震装置和动力控制模块，其中两个车轮组件分别设置在主车架10两侧，车轮组件通过悬挂组件与主车架10连接，减震装置分别连接主车架10和悬挂组件，动力控制模块用于驱动车轮转动并控制平衡车转向；悬挂组件有两个，每一车轮组件分别通过一个悬挂组件与主车架10连接，并在行驶在起伏路面时车轮组件单独跳动。

本全地形平衡车悬挂组件有两个，每一所述车轮组件分别通过一个悬挂组件与主车架10连接，并在行驶在起伏路面时车轮组件单独跳动。在遇到起伏路面处，每组悬挂系统可分别驱动一个车轮组件单独跳动，使得本平衡车在高度起伏路面和楼梯台阶处具有更好的通过性和减震性能。

在本实施例中，车轮组件包括：防滑轮胎1，轮毂2，电机3；车架悬挂组件包括轮轴座5，上桥6、下桥7，减震器；转向组件包括：方向杆14，角度传感器12，旋转自动回中机构13；其中：防滑轮胎1安装在轮毂2上，电机3安装在轮毂2里面；左右分布安装在轮轴4上的轮轴座5，轮轴座5另外一边与上摆臂6、下摆臂7连接，上摆臂6、下摆臂7左右对称分布，且左右上摆臂6、下摆臂7的另外一头连接在主车架10中间，且分布在车架下边；减震器连接在上摆臂6、下摆臂7与主车架10之间，并且左右对称分布；方向杆14与旋转自动回中机构13以及角度传感器12安装在车架前面。从仰视视角看，上摆臂6、下摆臂7均可设置加强件或者加强梁与主车架10连接。

悬挂组件包括与车轮组件连接的轮轴座5、以及上摆臂6和下摆臂7，其中上摆臂6和下摆臂7的第一端均与主车架10铰接，上摆臂6和下摆臂7的第二端均与轮轴座5铰接。上摆臂6和下摆臂7在竖直面内上下分列设置，且轮轴座5、上摆臂6、下摆臂7和主车架10形成四边形结构。减震装置为减震器，该减震器的两端分别连接在主车架10和下摆臂7。上摆臂6与轮轴座5、主车架10均通过活动关节15连接；下摆臂7与轮轴座5、主车架10均通过活动关节15连接。两组悬挂组件左右对称布置。

在本实施例中，减震器的下端连接在下摆臂7的中间位置，上端连接在主车架10靠近车轮组件一侧，使得两个减震器朝上外扩的倾斜设置。在一个实施例中，减振器可以是一个弹簧，或者是桶式减震器，桶式减震器里面可能是液压可能是气压可能是混合的。减震器端部和主车架10、下摆臂7连接的位置形成八字，倒置的八字，或者垂直安装均可行。

在该实施例中，还包括连接所述轮轴座5与上摆臂6、下摆臂7，上摆臂6、下摆臂7与主车架10，减震器与主车架10和下摆臂7连接的活动关节15，这些关节用以保证平衡车经过不平路面颠簸时自由变形抵消地面冲击维持车架稳定平衡。

图1-图2所示，基于陀螺仪控制的控制板9被安装在主车架10中间下面的位置，电池组11被安装在主车架10中间的上面，在其它实施例中，电池组11还可以被安装在主车架10的下面的中间或者两边。

转向组件的方向杆14与旋转自动回中机构13以及角度传感器12同心连接且安装在主车架10的前面。

在本发明中，减振器8可以垂直与主车架10安装也可以倾斜于主车架10安装。

本发明的构思是，当平衡车行驶在严重不平的路面上时，主车架10往往会跟随路面起伏以及适应路面倾斜，这会导致驾驶者很难站稳从而导致很难驾驶或者导致危险，为了让平衡车适应湿滑的路面，平衡车还使用防滑轮胎1，为了让车架悬挂结构有更多的活动空间，提供动力的电机3被安装在轮毂2里面节约空间，高速转弯时，为了让车架更好的随驾驶者倾斜从而抵消转弯时的离心力，转向机构被设计成前后左右固定，但方向杆14可以旋转的工作方式。本实施例中的电机3为轮毂电机，在本实施例中，其安装在轮毂2中心位置，在其他实施例中，电机3安装在偏心位置。

其工作原理为，电池组11为平衡车提供所有需要的能量来源，平衡车的中间安装了基于陀螺仪平衡控制原理的控制板9，当驾驶者身体前后倾斜时陀螺仪输出补偿角度给控制板9，控制板9让电机3旋转一定角度维持平衡车的平衡，当平衡车通过不平路面时，车架悬挂组件进行四边形变形来维持车架的水平度。

如图3-图5所示，在本实施例中,减振器8的压缩和伸展能让平衡车两边的轮子组件能分别上下起伏，每边的轮子起伏是基于轮轴座5，上桥6、下桥7，主车架10形成的四边形变形完成的，减振器8极限压缩和伸展范围决定了这个四边形的最大变形形状，而驾驶者重量和驾驶姿势决定了每个轮子的起伏程度。

如图3所示，正常平路直线驾驶时，驾驶者垂直站立，地面水平，所以悬挂组件受力均匀，两边的轮子起伏均匀，平衡车架基本垂直于地面。

如图4所示，在不平路面直线驾驶时，驾驶者垂直站立，地面起伏，悬挂组件受力不均匀，两边的轮子随地面起伏而起伏，平衡车架基本垂直于地面。

如图5所示，在平路高速转弯时，驾驶者重心向转弯侧倾斜，带动方向杆14也向转弯侧倾斜，由于方向杆14与车架之间前后左右固定，所以车架也随着向转弯侧倾斜，悬挂组件受力转弯侧大于被转弯侧，所以转弯侧减振器8被压缩，被转弯侧减振器8伸展，车架相对于地面处于倾斜状态，从而使得转弯驾驶时更加稳定。

总之，全地形平衡车能在直线行驶时自动适应各种不平路面而保持车架和驾驶者平稳，在转弯或者驾驶者根据需要时车架左右倾斜从而保证驾驶者做这些动作时更加安全。

在其它实施例中，电池组11件和控制板9可以被安装在车架的任何位置，前提是不妨碍悬挂组件工作以及不妨碍驾驶者正常驾驶，另外，电机3和轮毂2可以分开也可以是一个整体，分开的好处是维修更换轮胎方便，固定成整体轮毂2电机3的好处是结构简单，可以降低成本和减轻整车重量。

本发明的全地形平衡车可用作复杂地形的个人交通工具，即使普通路面使用，也能获得比其它平衡车更好的安全性，因为正常使用的普通平整路面也会经常遇到坑洼或者突发障碍物的时候，例如机动车道与人行道交界的台阶，地面的建筑物垃圾，短距离的草地等等，使用本发明的全地形平衡车可以让驾驶者在不注意的时候更安全和快捷的通过。

应用本发明，可以制造出小巧廉价轻便且安全实用的全地形个人交通工具，让人们出行更方便快捷，增加驾驶乐趣的同时不失安全性。

本实施例中，防滑轮胎1具有优越的攀岩性能。在其他实施例中，防滑轮胎也可以是其他形式的轮胎，例如实心轮胎、充气式轮胎等。防滑轮胎1套装在轮毂2外圈，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图6-图8所示，本实施例提供一种可攀爬楼梯的防滑轮胎1，包括轮胎主体和多个凹槽结构101，其中凹槽结构101内部沿轮胎径向剖面呈扇形，多个凹槽结构101均匀间隔的设置在轮胎与底面接触的表面，该凹槽结构101在攀爬楼梯时可卡在楼梯台阶的突出的边角处。

本防滑轮胎1通过凹槽结构101可卡合在台阶的突出的边角处，使得轮胎可通过凹槽结构101和台阶的突出的边角处卡合，在轮胎收到动力驱动时，更容易的攀爬楼梯台阶。

因为楼梯台阶突出的边角处多为直角。为更好的契合楼梯台阶突出的边角处，凹槽结构101为直角凹槽。本实施例中，凹槽结构101包括组成凹槽内壁的第一壁和第二壁，其中第一壁和第二壁形成的顶角朝向轮胎的对称中心。在其他实施例中，凹槽结构101也可以是非对称结构，例如，在轮胎的转动方向上看，组成凹槽结构101内壁的第一壁和胎面103垂直，第二壁与第一壁呈45°-90°的夹角。

如图6所示，轮胎主体套装在轮毂2上，轮胎主体具有用于在凸起嵌入挤压凹槽结构101后使轮胎变形的弹性变形结构102。弹性变形结构102为在轮胎主体宽度方向上贯穿轮胎主体的镂空孔。弹性变形结构102与凹槽结构101的数量一致，每一弹性变形结构1022均设置在临近凹槽结构101的位置。

弹性变形结构102为侧向开孔。轮胎主体还具有位于轮胎主体内层的弹性体104，该弹性体1044用于缓冲震动。弹性体104为可充气轮胎内胆或弹性胶。弹性体104位于相邻两个弹性变形结构102之间。

本实施例提供的防滑轮胎1的可攀爬楼梯的防滑轮胎1包括防滑机构、胎体；防滑机构包括：凹槽结构101，弹性变形结构102；胎体包括弹性体104；其中：多个凹槽结构101结构横向分布在轮胎表面，多个弹性变形结构102分布在凹槽结构101正下面，横向排列，在整个轮胎结构中处于中间层；弹性体104处于轮胎内层，用于吸收来自路面的冲击能量。本实施例提供的防滑轮胎1的可攀爬楼梯的防滑轮胎1，在遇到不平路面或者右边角的路面(例如台阶)时，在一定压力下轮胎外层表面能够形成比较深的凹变形，这些变形形成的凹面能够卡扣住台阶的边角，从而防止轮胎打滑，所以非常适合全地形交通工具使用，尤其是全地形平衡车或者其它常用来攀爬楼梯的交通工具使用。

在该实施例中，弹性体104使用充气结构，使用时能获得传统轮胎一样的减震效果。

在该实施例中，弹性体104使用与弹性变形结构102一一对应的非充气孔状结构，每个弹性体104孔位于每两个相邻的弹性变形结构102之间，好处是免充气且正常行驶时保持胎面103与凹槽结构101一致的承压变形，从而避免颠簸。

在该实施例中，弹性体104还可以使用其它类型免充气结构。

本实施例提供的防滑轮胎1的构思是，当个人交通工具需要攀爬楼梯使用时，需要有某种卡扣台阶边角的结构防止轮胎打滑，让交通工具可以稳定安全的攀爬楼梯。

其工作原理为，当轮胎接触到台阶边角，凹槽结构101能初始卡扣住这些边角，攀爬过程中，由于轮胎其它面没有接触物，所有压力会集中在凹槽结构101，而凹槽结构101能将压力传递给弹性变形结构102，引起弹性变形结构102外沿向内凹陷，凹槽结构101的凹面就会因此大幅凹陷，并且包裹台阶边角，从而牢牢卡扣住防止轮胎打滑。

在本实施例中,当轮胎行驶于正常路面时，防滑轮胎1与地面的接触面是胎面103时弹性体104的状态，它与弹性变形结构102承压时变形一致，所以行驶时大幅减少颠簸。

总之，可攀爬楼梯的防滑轮胎1让轻便型个人交通工具攀爬楼梯成为了可能，这必将大幅增加这些交通工具的通过性，给使用者带来更多方便。

在其它实施例中，弹性变形结构102和弹性体104的孔状结构被设计成其它形状的封闭孔

应用本实施例提供的防滑轮胎1，制造出的全地形两轮平衡车，在其攀爬楼梯时稳定安全可靠，大幅扩展了平衡车的应用，以及为驾驶者带来了更多的驾驶乐趣。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种全地形平衡车，其特征在于：包括主车架、两个车轮组件、悬挂组件、两个减震装置和动力控制模块，其中两个车轮组件分别设置在主车架两侧，所述车轮组件通过悬挂组件与主车架连接，所述动力控制模块用于驱动车轮转动并控制平衡车转向；

所述悬挂组件有两个，每一所述车轮组件分别通过一个悬挂组件与主车架连接，并在行驶在起伏路面时车轮组件单独跳动；所述悬挂组件包括与车轮组件连接的轮轴座、以及上摆臂和下摆臂，其中所述上摆臂和下摆臂的第一端均与所述主车架铰接，上摆臂和下摆臂的第二端均与所述轮轴座铰接；所述减震装置的两端分别连接在主车架和悬挂组件的下摆臂；

所述车轮组件包括防滑轮胎、安装在防滑轮胎内部并用于支撑防滑轮胎的轮毂、以及将电机和轮轴座连接的轮轴，所述防滑轮胎包括轮胎主体和多个凹槽结构，其中凹槽结构内部沿轮胎径向剖面呈扇形，多个所述凹槽结构均匀间隔的设置在轮胎与底面接触的表面，该凹槽结构在攀爬楼梯时可卡在楼梯台阶的突出的边角处；所述轮胎主体具有用于在凸起嵌入挤压所述凹槽结构后使所述防滑轮胎变形的弹性变形结构，所述弹性变形结构为在所述轮胎主体宽度方向上贯穿轮胎主体的镂空孔，所述弹性变形结构与凹槽结构的数量一致，每一弹性变形结构均设置在临近凹槽结构的位置；所述轮胎主体还具有位于轮胎主体内层的弹性体，所述弹性体位于相邻两个两个弹性变形结构之间。

2.根据权利要求1所述的全地形平衡车，其特征在于：所述上摆臂和下摆臂在竖直面内上下分列设置，且所述轮轴座、上摆臂、下摆臂和主车架形成四边形结构。

3.根据权利要求1或2所述的全地形平衡车，其特征在于：所述减震装置为弹簧减震器，该弹簧减震器的两端分别连接在主车架和下摆臂。

4.根据权利要求1或2所述的全地形平衡车，其特征在于：所述上摆臂与轮轴座、主车架均通过活动关节连接；所述下摆臂与轮轴座、主车架均通过活动关节连接。

5.根据权利要求1所述的全地形平衡车，其特征在于：两组所述悬挂组件左右对称布置。

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