CN108791680A - 一种陀螺仪及两轮交通车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陀螺仪及两轮交通车辆，该陀螺仪，包括：飞轮、陀螺盘、偏转装置、机架、第一驱动装置和第二驱动装置，其中，所述飞轮可转动地设置在所述陀螺盘内，所述陀螺盘固定在所述偏转装置上；所述偏转装置通过旋转轴可旋转地安装在所述机架上；所述旋转轴所在的直线与所述飞轮的转动轴线垂直；所述第一驱动装置用于驱动所述旋转轴旋转，所述第二驱动装置用于驱动所述飞轮旋转。通过本发明的技术方案，能够解决现有技术中需要两个陀螺仪保持车体平衡，成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电动车技术领域，具体涉及一种陀螺仪及两轮交通车辆。
背景技术
绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺。通常所说的陀螺一般指的是对称陀螺，为质量分布均匀、结构对称的刚体，对称轴即其自转轴。人们用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪。陀螺的驱动装置的安装位置有多种方案：一是陀螺盘固定在电机转子上，电机定子固定在基座或安装架上；二是陀螺盘可旋转地安装在基座或安装架上，电机安装在基座或安装架上，电机与陀螺盘之间可通过机械传动、磁力传动和流体传动。
现今许多的行驶装置或机械设备不具有自平衡或自稳的能力，在外力作用下容易出现不稳定状态，因而需要通过安装陀螺仪进行稳定控制。其中陀螺仪是一种具有力矩放大特性的惯性执行机构，其具有定轴性和进动性。陀螺仪可利用定轴性保证行驶装置或机械设备的稳定性。通过改变陀螺仪的姿态可改变行驶装置或机械设备的姿态。
申请人在先申请的专利，授权公告号为：CN206664800U，曾提出了《一种两轮双陀螺仪自平衡电动车》，在该专利中，申请人用到了两个陀螺仪来保持电动车体的平衡。虽然该方法简单易行，加载了两个陀螺仪后的电动车平衡感好，但是由于一个陀螺仪的市场价位一般在1～2万之间，两个陀螺仪的成本就要占去2～4万，再加上电动车体上其他部件的成本，一辆电动车成本甚至要超过现有的普通燃油汽车，极其不利于市场推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种陀螺仪及两轮交通车辆，以解决现有技术中需要两个陀螺仪保持车体平衡，成本高的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种陀螺仪，包括：飞轮、陀螺盘、偏转装置、机架、第一驱动装置和第二驱动装置，其中，
所述飞轮可转动地设置在所述陀螺盘内，所述陀螺盘固定在所述偏转装置上；所述偏转装置通过旋转轴可旋转地安装在所述机架上；所述旋转轴所在的直线与所述飞轮的转动轴线垂直；所述第一驱动装置用于驱动所述旋转轴旋转，所述第二驱动装置用于驱动所述飞轮旋转；
所述偏转装置包括：U字形外框架，所述陀螺盘卡设在U字形外框架的凹陷部，所述U字形外框架的两端各套设有一个旋转轴，所述旋转轴可旋转地安装在所述机架上，所述U字形外框架在所述第一驱动装置的驱动下带动所述陀螺盘绕所述旋转轴上下摆动预设角度。
优选地，所述机架为对称结构，所述旋转轴、陀螺盘的中心点和飞轮的中心点皆位于所述机架的对称轴上。
优选地，所述机架上对称轴的两侧皆设有固定孔，用于将所述机架固定在承载物上。
优选地，所述陀螺盘包括相互扣合的上盖和下盖，并通过可拆卸连接件进行固定。
另外，本发明还提出了一种两轮交通车辆，包括：车辆本体及上述的陀螺仪，其中，
所述陀螺仪水平固定在所述车辆本体的底架上，位于所述底架的中轴线上，靠近所述车辆本体的后轮。
优选地，所述两轮交通车辆，还包括：MEMS陀螺仪控制盒及与所述MEMS陀螺仪控制盒电连接的测速控制器，其中，
所述测速控制器用于测算所述车辆本体的车速，并发送给所述MEMS陀螺仪控制盒，以使所述MEMS陀螺仪控制盒控制所述陀螺仪的姿态。
优选地，所述测速控制器设置在所述车辆本体内，与所述车辆本体的后轮相对设置；所述MEMS陀螺仪控制盒设置在所述车辆本体的脚踏板内。
优选地，所述两轮交通车辆，还包括：
全封闭车身壳体，所述车辆本体设置在所述全封闭车身壳体内，所述前轮和后轮裸露在所述全封闭车身壳体外；其中，
所述全封闭车身壳体，前部设置有透明的前挡风玻璃，后部设置有透明的后挡风玻璃；所述全封闭车身壳体对应驾驶员位置处设置有车门。
优选地，所述全封闭车身壳体前部还嵌设有前大灯，所述前大灯位于所述前挡风玻璃下；所述全封闭车身壳体后部还嵌设有后尾灯，所述后尾灯位于所述后挡风玻璃下。
优选地，所述两轮交通车辆，包括：两轮电动车、两轮燃气车、两轮油气混合车。
本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
由上述技术方案可知，本发明提供的这种陀螺仪及两轮交通车辆，由于第一驱动装置驱动偏转装置上下摆动的同时，第二驱动装置可以驱动陀螺盘内的飞轮旋转，陀螺仪加大转速的同时瞬间力矩增大，利用陀螺仪的进动效应，能在车辆倾斜瞬间修正车辆的姿态，即可实现对车辆本体的自平衡调节，保证驾驶员及成员的安全，实现车辆侧撞失衡情况下的自平衡恢复，保障行车安全。相比现有技术，本发明提供的这种陀螺仪及两轮交通车辆，结构简单，部署实施容易，成本低，利用市场推广，用户体验度高。
另外，本发明提供的这种陀螺仪，陀螺盘固定在偏转装置上，偏转装置通过旋转轴可旋转地安装在所述机架，而不是陀螺盘直接通过旋转轴安装在机架上，是因为申请人经过多次车辆自平衡实验发现，这种安装方式一方面便于拆卸陀螺盘进行维修，另一方面也便于厂商根据车辆的型号及重量更换不同型号的陀螺盘，能够减少陀螺仪的更换成本；再者，最重要的一点是，有了偏转装置后，陀螺盘安装更牢固，稳定性好。由于旋转轴不需要接入到陀螺盘中，飞轮在陀螺盘中的空间更大，可靠性和平衡性更强。
另外，本发明提供的这种两轮交通车辆，只需要在特定位置安装一个陀螺仪即可保持自平衡，能够有效地减少车辆成本，利于市场推广。
再者，本发明提供的这种两轮交通车辆，保留了传统车辆的前轮1和后轮2，而没有增设车轮改装为三轮和四轮的电动车，主要是考虑到当前大城市道路拥堵严重，停车位难找。保持两个车轮的结构，结构简单，体积小，可以保证电动车在堵车的情况下迅速从车辆中的夹缝中穿行，保证制动灵活。另外，由于两个车轮的电动车占地面积小，对停车位置要求不高，停车容易，不占用过多的公共资源，社会公共管理成本低，同时用户体验度也较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种陀螺仪的前视图；
图2为本发明一实施例提供的一种陀螺仪的后视图；
图3为本发明一实施例提供的一种陀螺仪的侧视图。
图4为本发明一实施例提供的一种两轮交通车辆的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参见图1～图4，本发明一实施例提供的一种陀螺仪5，包括：飞轮51、陀螺盘52、偏转装置53、机架54、第一驱动装置55和第二驱动装置(附图中未示出)，其中，
所述飞轮51可转动地设置在所述陀螺盘52内，所述陀螺盘52固定在所述偏转装置53上；所述偏转装置53通过旋转轴可旋转地安装在所述机架54上；所述旋转轴所在的直线与所述飞轮51的转动轴线垂直；所述第一驱动装置55用于驱动所述旋转轴旋转，所述第二驱动装置用于驱动所述飞轮旋转；
所述偏转装置53包括：U字形外框架，所述陀螺盘52卡设在U字形外框架的凹陷部，所述U字形外框架的两端各套设有一个旋转轴，所述旋转轴可旋转地安装在所述机架54上，所述U字形外框架在所述第一驱动装置55的驱动下带动所述陀螺盘52绕所述旋转轴上下摆动预设角度。
优选地，所述第一驱动装置55安装在机架54上，与所述旋转轴位于同一轴线上；所述第二驱动装置安装在陀螺盘52内。
优选地，所述第一驱动装置55和第二驱动装置皆包括：电机。
需要说明的是，所述预设角度和飞轮的转速范围根据车辆型号及车体重量进行设置，例如，设置所述预设角度范围为±20°～±85°，所述飞轮的转速范围为：每分钟6000～12000转。
由上述技术方案可知，本发明提供的这种陀螺仪，由于第一驱动装置驱动偏转装置上下摆动的同时，第二驱动装置可以驱动陀螺盘内的飞轮旋转，陀螺仪加大转速的同时瞬间力矩增大，利用陀螺仪的进动效应，能在车辆倾斜瞬间修正车辆的姿态，即可实现对车辆本体的自平衡调节，保证驾驶员及成员的安全，实现车辆侧撞失衡情况下的自平衡恢复，保障行车安全。相比现有技术，本发明提供的这种陀螺仪，结构简单，部署实施容易，成本低，利用市场推广，用户体验度高。
另外，本发明提供的这种陀螺仪，陀螺盘固定在偏转装置上，偏转装置通过旋转轴可旋转地安装在所述机架，而不是陀螺盘直接通过旋转轴安装在机架上，是因为申请人经过多次车辆自平衡实验发现，这种安装方式一方面便于拆卸陀螺盘进行维修，另一方面也便于厂商根据车辆的型号及重量更换不同型号的陀螺盘，能够减少陀螺仪的更换成本；再者，最重要的一点是，有了偏转装置后，陀螺盘安装更牢固，稳定性好。由于旋转轴不需要接入到陀螺盘中，飞轮在陀螺盘中的空间更大，可靠性和平衡性更强。
优选地，所述机架54为对称结构，所述旋转轴、陀螺盘52的中心点和飞轮51的中心点皆位于所述机架54的对称轴上。
可以理解的是，这样设置的好处是，将整个陀螺仪的重心都集中在机架的中心对称轴上，这样陀螺仪在运动时，平衡性更好，不容易晃动，稳定性更好。
优选地，所述机架54上对称轴的两侧皆设有固定孔，用于将所述机架固定在承载物上。
优选地，所述机架54为四边形框架结构，所述四边形框架的四个顶点处设有用于将所述机架固定在承载物(例如，车辆本体)上的固定孔。
经实践表明，机架的这种四边形框架结构，抗压性能更好，稳定性更强，不易损毁，使用寿命更长。
优选地，所述陀螺盘52包括相互扣合的上盖和下盖，并通过可拆卸连接件进行固定。
可以理解的是，这样设置的好处是，便于拆卸陀螺盘，更换飞轮；便于拆卸陀螺盘，对飞轮进行维修。同时，陀螺盘的设置，也利于对飞轮进行保护，防止飞轮的自旋转受到干扰，同时也利于防水防尘。
另外，参见图4，本发明还提出了一种两轮交通车辆，包括：车辆本体及上述的陀螺仪5，其中，
所述陀螺仪5水平固定在所述车辆本体的底架上，位于所述底架的中轴线上，靠近所述车辆本体的后轮2。
优选地，所述陀螺仪5位于所述车辆本体的前轮1和后轮2之间的中轴线的三分之一位置处，靠近后轮2。
由上述技术方案可知，本发明提供的这种两轮交通车辆，由于第一驱动装置驱动偏转装置上下摆动的同时，第二驱动装置可以驱动陀螺盘内的飞轮旋转，陀螺仪加大转速的同时瞬间力矩增大，利用陀螺仪的进动效应，能在车辆倾斜瞬间修正车辆的姿态，即可实现对车辆本体的自平衡调节，保证驾驶员及成员的安全，实现车辆侧撞失衡情况下的自平衡恢复，保障行车安全。相比现有技术，本发明提供的这种两轮交通车辆，结构简单，部署实施容易，成本低，利用市场推广，用户体验度高。
另外，本发明提供的这种两轮交通车辆，只需要在特定位置安装一个陀螺仪即可保持自平衡，能够有效地减少车辆成本，利于市场推广。
再者，本发明提供的这种两轮交通车辆，保留了传统车辆的前轮1和后轮2，而没有增设车轮改装为三轮和四轮的电动车，主要是考虑到当前大城市道路拥堵严重，停车位难找。保持两个车轮的结构，结构简单，体积小，可以保证电动车在堵车的情况下迅速从车辆中的夹缝中穿行，保证制动灵活。另外，由于两个车轮的电动车占地面积小，对停车位置要求不高，停车容易，不占用过多的公共资源，社会公共管理成本低，同时用户体验度也较高。
优选地，所述两轮交通车辆，还包括：MEMS陀螺仪控制盒4及与所述MEMS陀螺仪控制盒4电连接的测速控制器3，其中，
所述测速控制器3用于测算所述车辆本体的车速，并发送给所述MEMS陀螺仪控制盒4，以使所述MEMS陀螺仪控制盒4控制所述陀螺仪5的姿态。
优选地，所述测速控制器3设置在所述车辆本体内，与所述车辆本体的后轮2相对设置；所述MEMS陀螺仪控制盒4设置在所述车辆本体的脚踏板内。
优选地，所述两轮交通车辆，还包括：
全封闭车身壳体，所述车辆本体设置在所述全封闭车身壳体内，所述前轮1和后轮2裸露在所述全封闭车身壳体7外；其中，
所述全封闭车身壳体7，前部设置有透明的前挡风玻璃6，后部设置有透明的后挡风玻璃；所述全封闭车身壳体7对应驾驶员位置处设置有车门。
优选地，所述两轮交通车辆，包括：两轮电动车、两轮燃气车、两轮油气混合车。
优选地，所述全封闭车身壳体7前部还嵌设有前大灯71，所述前大灯71位于所述前挡风玻璃下；所述全封闭车身壳体7后部还嵌设有后尾灯72，所述后尾灯72位于所述后挡风玻璃下。
需要说明的是，本发明提供的这种两轮交通车辆，全封闭车身壳体结构类似于汽车的壳体。
优选地，所述车辆本体内还设置有充电器8、锂电池9和电压转换器10，其中，所述充电器8与所述锂电池9电连接，所述锂电池9与所述电压转换器10电连接，所述锂电池9和电压转换器10用于为所述电动车自平衡电路供电。
优选地，所述充电器8设置在所述车辆本体的后部，所述全封闭车身壳体7后部对应所述充电器位置处设置有充电接口，所述充电接口上设置有遮尘挡盖。
优选地，所述车辆本体内还设置有电机11，所述锂电池9和电机11设置在所述两轮交通车辆座椅下的空间内。
优选地，所述车辆本体还包括设置在车头位置处的方向盘12。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
Claims (10)
1.一种陀螺仪，其特征在于，包括：飞轮、陀螺盘、偏转装置、机架、第一驱动装置和第二驱动装置，其中，
所述飞轮可转动地设置在所述陀螺盘内，所述陀螺盘固定在所述偏转装置上；所述偏转装置通过旋转轴可旋转地安装在所述机架上；所述旋转轴所在的直线与所述飞轮的转动轴线垂直；所述第一驱动装置用于驱动所述旋转轴旋转，所述第二驱动装置用于驱动所述飞轮旋转；
所述偏转装置包括：U字形外框架，所述陀螺盘卡设在U字形外框架的凹陷部，所述U字形外框架的两端各套设有一个旋转轴，所述旋转轴可旋转地安装在所述机架上，所述U字形外框架在所述第一驱动装置的驱动下带动所述陀螺盘绕所述旋转轴上下摆动预设角度。
2.根据权利要求1所述的陀螺仪，其特征在于，所述机架为对称结构，所述旋转轴、陀螺盘的中心点和飞轮的中心点皆位于所述机架的对称轴上。
3.根据权利要求2所述的陀螺仪，其特征在于，所述机架上对称轴的两侧皆设有固定孔，用于将所述机架固定在承载物上。
4.根据权利要求1所述的陀螺仪，其特征在于，所述陀螺盘包括相互扣合的上盖和下盖，并通过可拆卸连接件进行固定。
5.一种两轮交通车辆，其特征在于，包括：车辆本体及权利要求1～4任一项所述的陀螺仪，其中，
所述陀螺仪水平固定在所述车辆本体的底架上，位于所述底架的中轴线上，靠近所述车辆本体的后轮。
6.根据权利要求5所述的两轮交通车辆，其特征在于，还包括：MEMS陀螺仪控制盒及与所述MEMS陀螺仪控制盒电连接的测速控制器，其中，
所述测速控制器用于测算所述车辆本体的车速，并发送给所述MEMS陀螺仪控制盒，以使所述MEMS陀螺仪控制盒控制所述陀螺仪的姿态。
7.根据权利要求6所述的两轮交通车辆，其特征在于，所述测速控制器设置在所述车辆本体内，与所述车辆本体的后轮相对设置；所述MEMS陀螺仪控制盒设置在所述车辆本体的脚踏板内。
8.根据权利要求5所述的两轮交通车辆，其特征在于，还包括：
全封闭车身壳体，所述车辆本体设置在所述全封闭车身壳体内，所述前轮和后轮裸露在所述全封闭车身壳体外；其中，
所述全封闭车身壳体，前部设置有透明的前挡风玻璃，后部设置有透明的后挡风玻璃；所述全封闭车身壳体对应驾驶员位置处设置有车门。
9.根据权利要求5所述的两轮交通车辆，其特征在于，所述全封闭车身壳体前部还嵌设有前大灯，所述前大灯位于所述前挡风玻璃下；所述全封闭车身壳体后部还嵌设有后尾灯，所述后尾灯位于所述后挡风玻璃下。
10.根据权利要求5～9任一项所述的两轮交通车辆，其特征在于，所述两轮交通车辆，包括：两轮电动车、两轮燃气车、两轮油气混合车。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810945152.7A CN108791680A (zh) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | 一种陀螺仪及两轮交通车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201810945152.7A CN108791680A (zh) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | 一种陀螺仪及两轮交通车辆 |
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| CN201810945152.7A Pending CN108791680A (zh) | 2018-08-20 | 2018-08-20 | 一种陀螺仪及两轮交通车辆 |
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|---|---|
| CN (1) | CN108791680A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111874141A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-11-03 | 上海电机学院 | 一种电动自行车平衡装置及电动自行车 |
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2018
- 2018-08-20 CN CN201810945152.7A patent/CN108791680A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111874141A (zh) * | 2020-06-05 | 2020-11-03 | 上海电机学院 | 一种电动自行车平衡装置及电动自行车 |
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Legal Events
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 442000 No. 65 Binhe East Road, Shiyan Economic and Technological Development Zone, Shiyan City, Hubei Province Applicant after: Hubei Wenrun Equipment Technology Co., Ltd. Address before: 442000 No. 65 Binhe East Road, Shiyan Economic and Technological Development Zone, Shiyan City, Hubei Province Applicant before: Hubei Wen Run New Energy Vehicle Co., Ltd. |
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Application publication date: 20181113 |