CN108791566B - 一种具有z字形曲轴的自平衡四轮车 - Google Patents

一种具有z字形曲轴的自平衡四轮车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有Z字形曲轴的自平衡四轮车，自平衡四轮车包括车架和Z字形曲轴，车架的前端可转动地设置有前轮，车架的后端可转动地设置有后轮；Z字形曲轴包括主轴、设置在主轴一端的左摇臂和设置在主轴另一端的右摇臂，主轴贯穿车架，且主轴和车架垂直设置，使得主轴能够在车架上以自身轴线为轴转动，主轴、左摇臂和右摇臂在同一水平面上；左摇臂上设置有左轮轴，左轮轴上可转动地设置有左轮；右摇臂上设置有右轮轴，右轮轴上可转动地设置有右轮。该自平衡四轮车既能完美的拥有两轮车的运动模式，同时又能调节车身自平衡使车身保持稳定，可以有效提升驾驶乐趣和安全性。

Description

一种具有Z字形曲轴的自平衡四轮车
技术领域
本发明涉及四轮车技术领域，具体地，涉及一种具有Z字形曲轴的自平衡四轮车。
背景技术
汽车自发明以来一直是人类最主要的交通工具。随着计算机技术的飞速发展，汽车越来越智能化，行驶安全性也越来越高。汽车的制造技术日益精细复杂，甚至汽车的制造水平可以代表了一个国家的机械制造水平。汽车设计复杂，制造技术精度高，这同时也制约了汽车的发展。公知的传统四轮车四个车轮的分布构成一个矩形，四个车轮处于该矩形的四个角上。传统四轮车相比三轮车有很大的优势，最大的优点是高速转弯性能高出许多。但是，传统四轮车也可以看成是两个共后轮或前轮的三轮车构成，在一定条件下也可以表现出三轮车的特性，因而传统四轮车在高速转弯状态时也会产生横向翻滚，存在一定的安全隐患。公知的传统四轮车实际上可以理解为将两轮车的前后车轮横向拉宽的结果，是为了解决两轮车低速不稳定，高速过弯时容易发生侧滑摔倒的缺点而设计的。但是，公知的传统四轮车由于是并排的双前轮和双后轮设计，因此当车辆过弯时要求弯道的内侧车轮转动速度必须低于外侧的车轮转动速度，为了满足这个条件，汽车工程师们发明了差速器，虽然在一定程度上解决了这个问题，但是也只是比较完美的模拟了两轮车的运动模式，和实际的两轮车运动模式还是存在一定差别。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有Z字形曲轴的自平衡四轮车，该自平衡四轮车既能完美的拥有两轮车的运动模式，同时又能调节车身自平衡使车身保持稳定，可以有效提升驾驶乐趣和安全性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种具有Z字形曲轴的自平衡四轮车，所述自平衡四轮车包括车架和Z字形曲轴，所述车架的前端可转动地设置有前轮，所述车架的后端可转动地设置有后轮；
所述Z字形曲轴包括主轴、设置在所述主轴一端的左摇臂和设置在所述主轴另一端的右摇臂，所述主轴贯穿所述车架，且所述主轴和所述车架垂直设置，使得所述主轴能够在所述车架上以自身轴线为轴转动，所述主轴、所述左摇臂和所述右摇臂在同一水平面上，所述左摇臂朝第一方向延伸，所述右摇臂朝第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向互为相反方向；
所述左摇臂上设置有左轮轴，所述左轮轴上可转动地设置有左轮；
所述右摇臂上设置有右轮轴，所述右轮轴上可转动地设置有右轮。
优选地，所述主轴的两端分别沿所述主轴的长度方向向内凹陷形成有螺纹孔，所述左摇臂通过第一锁紧螺丝固定在所述主轴的一端的螺纹孔上，使得所述左摇臂至少部分扭合在所述主轴上，所述右摇臂通过第二锁紧螺丝固定在所述主轴的另一端的螺纹孔上，使得所述右摇臂至少部分扭合在所述主轴上。
优选地，所述左摇臂中远离所述主轴的一端上设置有第一锁紧螺纹孔，所述左轮轴的一端设置有第一螺纹头，所述第一螺纹头至少部分扭合在所述第一锁紧螺纹孔内。
优选地，所述右摇臂中远离所述主轴的一端上设置有第二锁紧螺纹孔，所述右轮轴的一端设置有第二螺纹头，所述第二螺纹头至少部分扭合在所述第二锁紧螺纹孔内。
优选地，所述车架的左右两侧分别设置有轴承，所述主轴至少部分贯穿所述轴承，使得所述主轴能够在所述轴承内以自身轴线为轴转动。
优选地，所述自平衡四轮车还包括锁定机构，所述锁定机构能够限制所述主轴自转动。
优选地，所述锁定机构包括固定在所述车架上的气缸，所述气缸的上端通过支杆与卡合架相连接，使得所述气缸能够带动所述卡合架靠近或者远离所述主轴，当所述卡合架与所述主轴相接触时能够阻止所述主轴转动。
优选地，所述卡合架上固定有弧形刹片，移动所述弧形刹片能够使得其至少部分与所述主轴相接触。
优选地，所述车架上设置有与所述前轮相连接的转向机构和第一刹车机构；
所述车架上还设置有与所述后轮相连接的驱动机构和第二刹车机构；
所述车架上还固定有车体。
根据上述技术方案，本发明提供了一种具有Z字形曲轴的自平衡四轮车，所述自平衡四轮车包括车架和Z字形曲轴，所述车架的前端可转动地设置有前轮，所述车架的后端可转动地设置有后轮；所述Z字形曲轴包括主轴、设置在所述主轴一端的左摇臂和设置在所述主轴另一端的右摇臂，所述主轴贯穿所述车架，且所述主轴和所述车架垂直设置，使得所述主轴能够在所述车架上以自身轴线为轴转动，所述主轴、所述左摇臂和所述右摇臂在同一水平面上，所述左摇臂朝第一方向延伸，所述右摇臂朝第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向互为相反方向；所述左摇臂上设置有左轮轴，所述左轮轴上可转动地设置有左轮；所述右摇臂上设置有右轮轴，所述右轮轴上可转动地设置有右轮。本发明Z字形曲轴自平衡四轮车提出了一个全新的车轮排列布局，包含前轮、后轮、左轮和右轮，不再是传统四轮车并排的双前轮和双后轮设计。本发明旨在降低汽车的制造成本，拥有完美的两轮车的运动模式，而且，本发明具有Z字形曲轴的自平衡四轮车的左轮、右轮和Z字形曲轴构成自动调节车身平衡的机构，完善了低速稳定性和高速转弯性能，使得其既能完美的拥有两轮车的运动模式，同时又能调节车身自平衡使车身保持稳定，可以有效提升驾驶乐趣和安全性，为人们提供了一种更简便和更安全的交通工具。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的自平衡四轮车的结构图；
图2是本发明提供的自平衡四轮车转弯时左轮的第一状态图；
图3是本发明提供的自平衡四轮车转弯时左轮的第二状态图；
图4是本发明提供的自平衡四轮车转弯时左轮的第三状态图；
图5是本发明提供的自平衡四轮车转弯时左轮的第四状态图；
图6是本发明提供的自平衡四轮车转弯时左轮的第五状态图；
图7是本发明提供的自平衡四轮车中Z字形曲轴的结构图；
图8是本发明提供的自平衡四轮车中轴承的结构图；
图9是本发明提供的自平衡四轮车中锁定机构的结构图；
附图标记说明
1-前轮 2-左轮
3-左轮轴 4-主轴
401-左摇臂 402-右摇臂
5-后轮 6-右轮轴
7-右轮 8-车架
9-轴承 10-气缸
11-卡合架 12-弧形刹片
13-支杆
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“第一方向、第二方向”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
如图1-图8所示：本发明提供了一种具有Z字形曲轴的自平衡四轮车，所述自平衡四轮车包括车架8和Z字形曲轴，所述车架8的前端可转动地设置有前轮1，所述车架8的后端可转动地设置有后轮5；所述Z字形曲轴包括主轴4、设置在所述主轴4一端的左摇臂401和设置在所述主轴4另一端的右摇臂402，所述主轴4贯穿所述车架8，且所述主轴4和所述车架8垂直设置，使得所述主轴4能够在所述车架8上以自身轴线为轴转动，所述主轴4、所述左摇臂401和所述右摇臂402在同一水平面上，所述左摇臂401朝第一方向延伸，所述右摇臂402朝第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向互为相反方向；所述左摇臂401上设置有左轮轴3，所述左轮轴3上可转动地设置有左轮2；所述右摇臂402上设置有右轮轴6，所述右轮轴6上可转动地设置有右轮7。本发明旨在降低汽车的制造成本，拥有完美的两轮车的运动模式，而且，本发明具有Z字形曲轴的自平衡四轮车的左轮、右轮和Z字形曲轴构成自动调节车身平衡的机构，完善了低速稳定性和高速转弯性能，使得其既能完美的拥有两轮车的运动模式，同时又能调节车身自平衡使车身保持稳定，可以有效提升驾驶乐趣和安全性，为人们提供了一种更简便和更安全的交通工具。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便拆卸和安装左摇臂401和右摇臂402，所述主轴4的两端分别沿所述主轴4的长度方向向内凹陷形成有螺纹孔，所述左摇臂401通过第一锁紧螺丝固定在所述主轴4的一端的螺纹孔上，使得所述左摇臂401至少部分扭合在所述主轴4上，所述右摇臂402通过第二锁紧螺丝固定在所述主轴4的另一端的螺纹孔上，使得所述右摇臂402至少部分扭合在所述主轴4上。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便拆卸和安装左轮轴3，所述左摇臂401中远离所述主轴4的一端上设置有第一锁紧螺纹孔，所述左轮轴3的一端设置有第一螺纹头，所述第一螺纹头至少部分扭合在所述第一锁紧螺纹孔内。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了方便拆卸和安装右轮轴6，所述右摇臂402中远离所述主轴4的一端上设置有第二锁紧螺纹孔，所述右轮轴6的一端设置有第二螺纹头，所述第二螺纹头至少部分扭合在所述第二锁紧螺纹孔内。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得主轴4能够更好的转动，所述车架8的左右两侧分别设置有轴承9，所述主轴4至少部分贯穿所述轴承9，使得所述主轴4能够在所述轴承9内以自身轴线为轴转动。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了能够更好的控制主轴4的转动与否，所述自平衡四轮车还包括锁定机构，所述锁定机构能够限制所述主轴4自转动。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了能够更好的控制主轴4的转动与否，所述锁定机构包括固定在所述车架8上的气缸10，所述气缸10的上端通过支杆13与卡合架11相连接，使得所述气缸10能够带动所述卡合架11靠近或者远离所述主轴4，当所述卡合架11与所述主轴4相接触时能够阻止所述主轴4转动。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了能够更好的控制主轴4的转动与否，所述卡合架11上固定有弧形刹片12，移动所述弧形刹片12能够使得其至少部分与所述主轴4相接触。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述车架8上设置有与所述前轮1相连接的转向机构和第一刹车机构；所述车架8上还设置有与所述后轮5相连接的驱动机构和第二刹车机构；所述车架8上还固定有车体。
本发明提供的具有Z字形曲轴的自平衡四轮车的具体工作原理如下(结合图1-图8)：
(1)当自平衡四轮车直线运动时，由于车身保持正直不倾斜，左轮处于说明书附图二所示的状态，左摇臂401处于水平状态，与地面保持平行。此时本发明的自平衡四轮车和两轮车的运动模式完全相同，由于陀螺效应而保持车身稳定。
(2)当自平衡四轮车弯道运动时，例如向左转时，当车身左倾达到设计的最大角度时，左轮2处于如说明书附图三所示的状态，按以垂直车身左侧为视角，以左摇臂401为半径，以主轴4的轴线为圆心，顺时针方向从说明书附图二所示的状态旋转90度到达说明书附图三所示的状态。此状态下，由于左轮2和右轮7的支撑作用，会让车身不再继续倾斜，以防止车身过于倾斜而侧滑发生摔倒。
当车身左倾没有达到设计的最大角度时，左轮2处于如说明书附图四所示的状态，按以垂直车身左侧为视角，以左摇臂401为半径，以主轴4的轴线为圆心，顺时针方向从说明书附图二所示的状态旋转小于90度的一定角度到达说明书附图四所示的状态。此时本发明的自平衡四轮车和两轮车的运动模式完全相同，由于陀螺效应而保持车身稳定。
当自平衡四轮车弯道运动时，例如向右转时，当车身右倾达到设计的最大角度时，左轮2处于如说明书附图五所示的状态，按以垂直车身左侧为视角，以左摇臂401为半径，以主轴4的轴线为圆心，逆时针方向从说明书附图二所示的状态旋转90度到达说明书附图五所示的状态。此状态下，由于左轮2和右轮7的支撑作用，会让车身不再继续倾斜，以防止车身过于倾斜而侧滑发生摔倒。
当车身右倾没有达到设计的最大角度时，左轮2处于如说明书附图六所示的状态，按以垂直车身左侧为视角，以左摇臂401为半径，以主轴4的轴线为圆心，逆时针方向从说明书附图二所示的状态旋转小于90度的一定角度到达说明书附图六所示的状态。此时本发明的自平衡四轮车和两轮车的运动模式完全相同，由于陀螺效应而保持车身稳定。
本发明提供的自平衡四轮车从直线运动过渡到弯道运动时，相应的车身会从正直变为倾斜。车身从正直变为左倾时，左轮2在车身左倾压力作用下，以如说明书附图图二所示，以左摇臂401为力臂按以垂直车身左侧为视角顺时针方向以主轴4为轴心转动，从而使左轮2从说明书附图二的位置变为说明书附图四的位置。当车身左倾达到设计的最大倾角时，左轮2从说明书附图四的位置继续顺时针方向转动变为说明书附图三的位置。车身从正直变为右倾时，左轮2在车身右倾压力作用下，以如说明书附图图二所示，以左摇臂401为力臂按以垂直车身左侧为视角逆时针方向以主轴4为轴心转动，从而使左轮2从说明书附图二的位置变为说明书附图六的位置。当车身左倾达到设计的最大倾角时，左轮从说明书附图六的位置继续逆时针方向转动变为说明书附图五的位置。本发明Z字形曲轴自平衡四轮车右轮7的运动变化状态参考左轮的运动变化状态，依次类推。
当附加锁定机构时，车身静止状态下，通过附加锁定机构锁死说明书附图图二、图三和图四所示的主轴4，使得本发明的自平衡四轮车的车身保持正直。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.一种具有Z字形曲轴的自平衡四轮车，其特征在于，所述自平衡四轮车包括车架(8)和Z字形曲轴，所述车架(8)的前端可转动地设置有前轮(1)，所述车架(8)的后端可转动地设置有后轮(5)；
所述Z字形曲轴包括主轴(4)、设置在所述主轴(4)一端的左摇臂(401)和设置在所述主轴(4)另一端的右摇臂(402)，所述主轴(4)贯穿所述车架(8)，且所述主轴(4)和所述车架(8)垂直设置，使得所述主轴(4)能够在所述车架(8)上以自身轴线为轴转动，所述主轴(4)、所述左摇臂(401)和所述右摇臂(402)在同一水平面上，所述左摇臂(401)朝第一方向延伸，所述右摇臂(402)朝第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向互为相反方向；
所述左摇臂(401)上设置有左轮轴(3)，所述左轮轴(3)上可转动地设置有左轮(2)；
所述右摇臂(402)上设置有右轮轴(6)，所述右轮轴(6)上可转动地设置有右轮(7)；
所述主轴(4)的两端分别沿所述主轴(4)的长度方向向内凹陷形成有螺纹孔，所述左摇臂(401)通过第一锁紧螺丝固定在所述主轴(4)的一端的螺纹孔上，使得所述左摇臂(401)至少部分扭合在所述主轴(4)上，所述右摇臂(402)通过第二锁紧螺丝固定在所述主轴(4)的另一端的螺纹孔上，使得所述右摇臂(402)至少部分扭合在所述主轴(4)上；
所述自平衡四轮车还包括锁定机构，所述锁定机构能够限制所述主轴(4)自转动；
所述锁定机构包括固定在所述车架(8)上的气缸(10)，所述气缸(10)的上端通过支杆(13)与卡合架(11)相连接，使得所述气缸(10)能够带动所述卡合架(11)靠近或者远离所述主轴(4)，当所述卡合架(11)与所述主轴(4)相接触时能够阻止所述主轴(4)转动；
所述卡合架(11)上固定有弧形刹片(12)，移动所述弧形刹片(12)能够使得其至少部分与所述主轴(4)相接触。
2.根据权利要求1所述的自平衡四轮车，其特征在于，所述左摇臂(401)中远离所述主轴(4)的一端上设置有第一锁紧螺纹孔，所述左轮轴(3)的一端设置有第一螺纹头，所述第一螺纹头至少部分扭合在所述第一锁紧螺纹孔内。
3.根据权利要求2所述的自平衡四轮车，其特征在于，所述右摇臂(402)中远离所述主轴(4)的一端上设置有第二锁紧螺纹孔，所述右轮轴(6)的一端设置有第二螺纹头，所述第二螺纹头至少部分扭合在所述第二锁紧螺纹孔内。
4.根据权利要求1-3任一项所述的自平衡四轮车，其特征在于，所述车架(8)的左右两侧分别设置有轴承(9)，所述主轴(4)至少部分贯穿所述轴承(9)，使得所述主轴(4)能够在所述轴承(9)内以自身轴线为轴转动。
5.根据权利要求1所述的自平衡四轮车，其特征在于，所述车架(8)上设置有与所述前轮(1)相连接的转向机构和第一刹车机构；所述车架(8)上还设置有与所述后轮(5)相连接的驱动机构和第二刹车机构；所述车架(8)上还固定有车体。
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