CN108715200A - 具有可变直径轮体的平衡车及该平衡车控制模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有可变直径轮体的平衡车，包括轮体和设有踏板的轮架总成，轮体至少包括：中心轮毂，包括圆环形构造的右压板、穿过右压板圆环中心的轮轴、套设于轮轴上的轴套以及套设于轮轴且一侧固定于右压板侧的缸套；数个变径组件，每一变径组件包括液压缸和伸缩连杆，每一组液压缸和伸缩连杆沿轮轴发射性均匀分布；液压缸的缸筒端部连接于缸套、缸筒一侧固定于右压板侧，其活塞杆顶部与伸缩连杆一端固接，伸缩连杆另一端与轴套或缸筒的侧壁固定连接；设于变径组件前端的轮胎，轮胎由数个轮胎分解件拼接构成，每一轮胎分解件的内侧与一变径组件的活塞杆顶部固定连接。该平衡车可通过变径实现轮体的分解，实现根据环境调节轮体的状态。

Description

具有可变直径轮体的平衡车及该平衡车控制模块

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种具有可变直径轮体的平衡车及该平衡车控制模块。

背景技术

电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等。市场上主要有独轮和双轮两类。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。常见的电动平衡车主要分为操控杆控制的电动平衡车或者由两个脚踏座枢接而成的电动平衡扭扭车，如专利CN107953959A公开的一种电动平衡车、专利CN107933786A公开的一种双轮轴减震的平衡车等、专利号 CN201420759791.1公开的一种自平衡电动独轮车等。现有平衡车在减震技术方面不断改进完善，以提高平衡车行驶的平顺性，但现有的平衡车均需要在平稳路面上行驶，其在不平稳路段无法实现平衡行驶，更无法实现爬阶梯等“高难度”动作。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有可变直径轮体的平衡车，该平衡车的轮体可通过变径实现轮体的分解，实现根据环境调节轮体的状态。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种具有可变直径轮体的平衡车，包括轮体和设有踏板的轮架总成，所述轮体至少包括

中心轮毂，包括圆环形构造的右压板、穿过所述右压板圆环中心的轮轴、套设于所述轮轴上的轴套以及套设于所述轮轴且一侧固定于所述右压板侧的缸套；

数个变径组件，每一所述变径组件包括液压缸和伸缩连杆，每一组所述液压缸和伸缩连杆沿所述轮轴发射性均匀分布；所述液压缸的缸筒端部连接于所述缸套、缸筒一侧固定于所述右压板侧，其活塞杆顶部与所述伸缩连杆一端固接，所述伸缩连杆另一端与轴套或所述缸筒的侧壁固定连接；以及

设于变径组件前端的轮胎，所述轮胎由数个轮胎分解件拼接构成，每一所述轮胎分解件的内侧与一变径组件的活塞杆顶部固定连接。

在一些改进的技术方案中，每一所述轮胎分解件内侧均设有压力检测装置。

又一些改进的技术方案中，所述轮架总成由设于轮胎两侧的侧面板以及设于轮胎上方的弧形板一体成型，所述侧面板外侧设有容置所述踏板的踏板槽，所述踏板槽的底部两侧设有轴孔；

所述踏板底部两侧向外延伸设有旋转轴，所述旋转轴插入两侧所述轴孔，其中一旋转轴连接有微型电机。

一些改进的技术方案，所述侧面板的前侧设有开口朝上的伸缩杆套；所述平衡车还包括伸缩把手，所述伸缩把手包括上方的手持弧形部和设于手持弧形部两侧下方的伸缩杆部，所述伸缩杆部伸入所述伸缩杆套内，且在未使用状态时，全部置于伸缩杆套内，所述手持弧形部与所述弧形板侧边的形态相匹配；所述伸缩杆套内还设有驱动所述伸缩杆部进行上下运动的驱动装置。

本发明另一方面还提供了一种具有可变直径轮体的平衡车控制模块，所述控制模块至少包括

变径控制单元，配置为控制所述液压缸作直线运动，带动轮胎前伸进行分解和向轮轴中心进行收拢；

手拉杆控制单元，配置为控制伸缩手把的驱动装置，使伸缩把手向上伸展和向下收缩回伸缩杆套内；

踏板控制单元，配置为控制与踏板的旋转轴连接的微型电机双向转动角度实现踏板的伸出和收纳；以及

无线通信单元，配置为与外部遥控设备实现无线通信。

本发明具有可变直径轮体的平衡车在不平稳路面可以通过伸缩伸出把手，供使用者稳定平衡，增加安全感；在通过像台阶这种路面时，使用者也不用下车，轮体会变形，将轮体分解并且具有类似液压系统的减震效果，使车辆运行平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具有可变直径轮体的平衡车的一种实施例的结构示意图；

图2为本发明具有可变直径轮体的平衡车轮体未变径时的实施方式的结构示意图；

图3为本发明具有可变直径轮体的平衡车轮体变径后的实施方式的结构示意图；

图4为本发明平衡车的变径单元未变径时的一种实施例的结构示意图；

图5为本发明平衡车的变径单元变径后的一种实施例的结构示意图；

图6为本发明中心轮毂的一种实施方式结构示意图；

图7为本发明伸缩连杆的一种实施方式结构示意图；

图8为本发明平衡车的变径单元的另一种实施例的结构示意图；

图9为本发明具有可变直径轮体的平衡车的又一种实施例的结构示意图；

图10为本发明踏板的一种实施方式结构示意图；

图11为本发明平衡车伸出伸缩把手的实施方式结构示意图；

图12为本发明平衡车的轮体进行爬梯时的状态示意图；

图13为本发明具有可变直径轮体的平衡车控制模块的一种实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明具有可变直径轮体的平衡车及该平衡车控制系统的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围；有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”“右”“上”“下”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“连接”应做广义理解，例如，可以为固定连接，也可以为可拆卸连接或者一体式连接；可以是机械连接、也可以是电连接或可以为相互通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图对本发明的实施例进行描述。参见图1，一种具有可变直径轮体的平衡车，包括轮体1和设有踏板3的轮架总成2。所述轮体1包括中心轮毂、数个变径组件和设于变径组件前端的轮胎13。

本发明所述中心轮毂10为轮体的中心架构，轮胎13为分解式的多个轮胎块拼接而成，每个轮胎块与一变径组件对应组装成一个变径单元；以中心轮毂为中心的固定连接架，数个变径单元进行发射性安装。本发明轮体1 结构可通过对变径组件的控制实现轮体直径大小的变化，图2所示为未变径之前的轮胎结构，图3所示为变径后的轮胎结构。在一个具体实施方式中如图4-5所示。本发明所述的变径和未变径是相对于轮胎伸展和原始状态而言，其中变径为轮胎分解件进行伸展的状态，未变径则为原始状态。

中心轮毂包括圆环形构造的右压板102、穿过所述右压板102圆环中心的轮轴101、套设于所述轮轴101上的轴套103以及套设于所述轮轴101且一侧固定于所述右压板102侧的缸套104。

每一所述变径组件包括液压缸11和伸缩连杆12，每一组所述液压缸11 和伸缩连杆12沿所述轮轴101发射性均匀分布；所述液压缸11的缸筒端部连接于所述缸套104、缸筒一侧固定于所述右压板102侧，其活塞杆111顶部与所述伸缩连杆12一端固接，所述伸缩连杆12另一端与轴套103或所述缸筒的侧壁固定连接。

所述轮胎13设于变径组件前端的轮胎13，所轮胎13由数个轮胎分解件 130拼接构成，每一所述轮胎分解件130的内侧与一变径组件的活塞杆111顶部固定连接。

在一些具体示例中，如图6所示，所述右压板102的前端向一侧垂直延伸设有圈状固定块105，所述圈状固定块105均匀开设有数个与所述变径组件相对应的轴向槽106，所述液压缸11的缸筒顶部固定于轴向槽106下部，使其活塞杆111可穿过所述轴向槽106进行伸缩运动，所述伸缩连杆12设于所述轴向槽106的外端并穿过该轴向槽106。在一个具体的改进结构中，所述中心轮毂10还包括左压板107，左压板107设于轴向槽106的开口端，其与右压板102构成一个空心的圆柱构造，用于将变径组件和轮轴组件安装至内，使整体外观设计更为简洁。

所述伸缩连杆12在本发明轮体1起到连接固接和伸缩的作用，通过伸缩连杆12和液压缸11的配合使用，使得所述轮胎分解件130在外力作用下不不容易发生偏心和松脱，整体轮胎13结构更为紧凑。本发明所述的伸缩连杆 12以能实现上述功能的基础上，以机械领域的相应结构进行合理设计。而在一些示例中，所述伸缩连杆12为单一锯齿形或者双条交叉锯齿形的铰链多连杆构造。所述锯齿形构造的连杆之间的连接点通过销轴进行连接，为了提高连杆的稳固性，每一节连杆可以为两片连杆组成，两节之间的连杆片组装成三维形态，见图7所示的部分连杆连接结构示意图。

图8示出了本发明平衡车的又一个实施方式，所述伸缩连杆12为双条交叉锯齿形的连杆组件相互铰链连接而成；位于该两条连杆组件伸缩中心轴的连杆连接点上设有滑块120，所述设置滑块120的连杆连接点在拉伸状态下并未伸出所述轴向槽106；对应每个所述伸缩连杆12伸缩中心轴的侧端设有滑条15，所述滑条15朝向所述伸缩连杆12的侧边设有滑槽150，所述滑块 120与滑槽150相匹配。在该结构中，通过滑条15和滑块120的进一步加固，使伸缩连杆12的结构在其预定位置更为稳固。

需要说明的是，本发明为实现轮胎的分解，所述的轮胎13选用免充气轮胎，其包括实心轮胎和变形轮胎，如蜂巢轮胎；所述液压缸11在一个优选示例中则为单活塞杆双作用液压缸。

图9示出了本发明平衡车的一种实施方式，所述轮架总成2由设于轮胎 13两侧的侧面板20以及设于轮胎13上方的弧形板21一体成型，所述侧面板 20外侧设有容置所述踏板3的踏板槽22，本发明所述的踏板3可自动进行折叠展开，在实现该功能的基础上进行设计。其中一个示例中，如图10所示，踏板槽22的底部两侧设有轴孔(图中未示出)；所述踏板3底部两侧向外延伸设有旋转轴30，所述旋转轴30插入两侧所述轴孔，其中一旋转轴30连接有微型电机5。通过微型电机5在控制模块的作用下实现正向和反向旋转 90°，即完成90°转动的折叠和展开。该踏板3在展开状态下，其靠近旋转轴30的底面恰好抵在所述踏板槽22的底面，该底面达到支撑的作用。

本发明平衡车通过变径实现在不平稳的地面行驶，而为进一步提高驾驶者的平衡性，该平衡车还设有把手结构，如图11所示。所述侧面板20的前侧设有开口朝上的伸缩杆套23；所述平衡车还包括伸缩把手6，所述伸缩把手6包括上方的手持弧形部60和设于手持弧形部60两侧下方的伸缩杆部 61，所述伸缩杆部61伸入所述伸缩杆套23内，且在未使用状态时，全部置于伸缩杆套23内，所述手持弧形部60与所述弧形板21侧边的形态相匹配；所述伸缩杆套23内还设有驱动所述伸缩杆部61进行上下运动的驱动装置。平衡车在不平稳路面可以通过伸缩伸出把手，供使用者稳定平衡，增加安全感。

平衡车在不平稳地面，如上台阶时，轮体进行变径，轮胎分解件向外伸展进行爬梯，上一级台阶时，对应的轮胎分解件在阶梯外力挤压力的作用下，对应液压缸的活塞杆收缩，此时液压缸的溢气阀门打开；该轮胎分解件的直径变小，使轮胎形成缺角构造(如图12所示)，其形态更适应于台阶形态，爬台阶的着力点稳固于台阶上，使得爬梯更为平稳安全；再上一级台阶时，该轮胎分解件的受到的外力减弱，通过液压缸的压力将该轮胎分解件再次伸展。此外，该轮体分解的结构且具有类似液压系统的减震效果，使车辆运行平稳。

本发明的一些实例中，每一所述轮胎分解件130内侧均设有压力检测装置14，具体的该压力检测装置14为压力传感器，其用于感知轮胎分解件130 在爬台阶时受到的外力大小；在一些改进中，平衡车还具有调整液压缸压力的作用，通过压力检测装置14感应的外力大小来实现液压缸管路的调压阀，控制管路的压力，压力不同，气缸输出力也就不同；可预先在平衡车的车载系统中预存不同外力作用下对应的最优液压缸压力大小，为不同外力下的轮胎提供最优方案，从而避免因压力过小造成内部件摩擦过大造成机械元件的损坏，或者因压力过大造成行驶不顺。

对应上述平衡车的功能设定，本发明还公开了一种具有可变直径轮体的平衡车控制模块，如图13所示，所述控制模块包括变径控制单元70、手拉杆控制单元71、踏板控制单元72、无线通信单元73、压力检测单元74和存储单元75。

变径控制单元70配置为控制所述液压缸11作直线运动，带动轮胎13前伸进行分解和向轮轴中心进行收拢。

手拉杆控制单元71配置为控制伸缩手把6的驱动装置，使伸缩把手6向上伸展和向下收缩回伸缩杆套23内。

踏板控制单元72配置为控制与踏板3的旋转轴30连接的微型电机5双向转动角度实现踏板3的伸出和收纳。

无线通信单元73配置为与外部遥控设备80实现无线通信。

所述压力检测单元74用于接收所述压力检测装置的检测信号，将检测信号处理后传输至存储单元75存储，并经无线通信单元73上传至外部检测设备81。

本发明所述平衡车车载系统完成各外围设备的控制以及一些运算功能，其中所述控制模块对各控制设备电路其控制连接作用，其中的无线通信单元73可将该控制模块与外部遥控设备80进行无线通信，以实现外部遥控设备80对各控制设备进行各项操作。该处所述的外部遥控设备包括各类移动通信设备、或者是加载于头盔、手表等智能佩戴件。该处所述的外部检测设备81同样包括各类移动通信设备、或者是加载于头盔、手表等智能佩戴件。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”“一些实施方式”“示意性实施方式”“示例”“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出了或描述了本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有可变直径轮体的平衡车，包括轮体(1)和设有踏板(3)的轮架总成(2)，其特征在于，所述轮体(1)至少包括

中心轮毂，包括圆环形构造的右压板(102)、穿过所述右压板(102)圆环中心的轮轴(101)、套设于所述轮轴(101)上的轴套(103)以及套设于所述轮轴(101)且一侧固定于所述右压板(102)侧的缸套(104)；

数个变径组件，每一所述变径组件包括液压缸(11)和伸缩连杆(12)，每一组所述液压缸(11)和伸缩连杆(12)沿所述轮轴(101)发射性均匀分布；所述液压缸(11)的缸筒端部连接于所述缸套(104)、缸筒一侧固定于所述右压板(102)侧，其活塞杆(111)顶部与所述伸缩连杆(12)一端固接，所述伸缩连杆(12)另一端与轴套(103)或所述缸筒的侧壁固定连接；以及

设于变径组件前端的轮胎(13)，所轮胎(13)由数个轮胎分解件(130)拼接构成，每一所述轮胎分解件(130)的内侧与一变径组件的活塞杆(111)顶部固定连接。

2.如权利要求1所述的具有可变直径轮体的平衡车，其特征在于，每一所述轮胎分解件(130)内侧均设有压力检测装置(14)。

3.如权利要求1所述的具有可变直径轮体的平衡车，其特征在于，所述右压板(102)的前端向一侧垂直延伸设有圈状固定块(105)，所述圈状固定块(105)均匀开设有数个与所述变径组件相对应的轴向槽(106)，所述液压缸(11)的缸筒顶部固定于轴向槽(106)下部，使其活塞杆(111)可穿过所述轴向槽(106)进行伸缩运动，所述伸缩连杆(12)设于所述轴向槽(106)的外端并穿过该轴向槽(106)。

4.如权利要求1所述的具有可变直径轮体的平衡车，其特征在于，所述伸缩连杆(12)为单一锯齿形或者双条交叉锯齿形的铰链多连杆构造。

5.如权利要求3所述的具有可变直径轮体的平衡车，其特征在于，所述伸缩连杆(12)为双条交叉锯齿形的连杆组件相互铰链连接而成；位于该两条连杆组件伸缩中心轴的连杆连接点上设有滑块(120)，且所述设置滑块(120)的连杆连接点在拉伸状态下并未伸出所述轴向槽(106)；

对应每个所述伸缩连杆(12)伸缩中心轴的侧端设有滑条(15)，所述滑条(15)朝向所述伸缩连杆(12)的侧边设有滑槽(150)，所述滑块(120)与滑槽(150)相匹配。

6.如权利要求1所述的具有可变直径轮体的平衡车，其特征在于，所述轮胎(13)为免充气轮胎，包括实心轮胎和变形轮胎；所述液压缸(11)为单活塞杆双作用液压缸。

7.如权利要求1所述的具有可变直径轮体的平衡车，其特征在于，所述轮架总成(2)由设于轮胎(13)两侧的侧面板(20)以及设于轮胎(13)上方的弧形板(21)一体成型，所述侧面板(20)外侧设有容置所述踏板(3)的踏板槽(22)，所述踏板槽(22)的底部两侧设有轴孔；

所述踏板(3)底部两侧向外延伸设有旋转轴(30)，所述旋转轴(30)插入两侧所述轴孔，其中一旋转轴(30)连接有微型电机(5)。

8.如权利要求7所述的具有可变直径轮体的平衡车，其特征在于，所述侧面板(20)的前侧设有开口朝上的伸缩杆套(23)；所述平衡车还包括伸缩把手(6)，所述伸缩把手(6)包括上方的手持弧形部(60)和设于手持弧形部(60)两侧下方的伸缩杆部(61)，所述伸缩杆部(61)伸入所述伸缩杆套(23)内，且在未使用状态时，全部置于伸缩杆套(23)内，所述手持弧形部(60)与所述弧形板(21)侧边的形态相匹配；所述伸缩杆套(23)内还设有驱动所述伸缩杆部(61)进行上下运动的驱动装置。

9.一种具有可变直径轮体的平衡车控制模块，所述控制模块至少包括

变径控制单元(70)，配置为控制所述液压缸(11)作直线运动，带动轮胎(13)前伸进行分解和向轮轴中心进行收拢；

手拉杆控制单元(71)，配置为控制伸缩手把(6)的驱动装置，使伸缩把手(6)向上伸展和向下收缩回伸缩杆套(23)内；

踏板控制单元(72)，配置为控制与踏板(3)的旋转轴(30)连接的微型电机(5)双向转动角度实现踏板(3)的伸出和收纳；以及

无线通信单元(73)，配置为与外部遥控设备(80)实现无线通信。

10.如权利要求9所述的平衡车控制系统，其特征在于，所述控制系统设有压力检测单元(74)和存储单元(75)，所述压力检测单元(74)用于接收所述压力检测装置的检测信号，将检测信号处理后传输至存储单元(75)存储，并经无线通信单元(73)上传至外部检测设备(81)。