CN109070965A - 具有铰接式车轮的便携式电动车辆 - Google Patents

Abstract

一种电动车辆包括杆和具有车轮的基部。所述基部在所述杆的第一端处，其中所述基部的对称元件跨过杆轴线对置。每一侧上的元件包括车轮、驱动马达、平台以及枢轴节。所述车轮具有旋转轴线。所述驱动马达连接到所述车轮。所述平台在所述车轮与所述杆之间。第一枢轴节连接所述杆和所述平台。第二枢轴节连接所述平台和所述车轮。在第一取向上，所述平台基本上垂直于所述杆，并且在第二取向上，所述平台基本上平行于所述杆。在所述第一取向和所述第二取向上，所述车轮轴线基本上彼此平行并且基本上垂直于所述杆轴线。

Description

具有铰接式车轮的便携式电动车辆

相关申请的交叉引用

本专利申请是2016年3月23日申请的美国专利申请号62/312001的继续申请并且要求其优先权和所有优点，所述美国专利申请以其全文引用的方式并入本文中。

背景技术

已知的双轮电动车辆(诸如，例如悬浮滑板和Segway平衡车(Segway PT))因重量和体积而对于用户在不使用时运输来说有挑战性，从而降低它们的实用性以及对用户和潜在用户的吸引力。

附图说明

图1是示例性电动车辆的透视图，其中所述示例性电动车辆的车轮在展开位置。

图2是图1的电动车辆的透视图，其中车轮在缩回位置。

图3A是图1的电动车辆的下部部分的正视图，其中车轮在缩回位置。

图3B是图1的电动车辆的下部部分的正视图，其中左轮在从缩回位置移动到展开位置的过渡位置。

图3C是图1的电动车辆的下部部分的正视图，其中左轮在展开位置。

图3D是图1的电动车辆的下部部分的正视图，其中右轮在从缩回位置移动到展开位置的过渡位置。

图3E是图1的电动车辆的下部部分的正视图，其中右轮在展开位置。

图4是图1的电动车辆的下部部分的放大透视剖视图。

图5是安装在充电站的图1的电动车辆的透视图。

图6是图1的电动车辆的手把的放大透视图。

图7是将当前公开的电动车辆与替代的电动车辆进行比较的比较蛛网图(comparative spider chart)。

具体实施方式

简介

便携式电动车辆包括垂直杆和一对铰接式车轮，所述一对铰接式车轮相对于所述杆可在展开位置与存放位置之间选择性地移动。

本描述中列出相对取向和方向(例如，上部、下部、底部、向后、前部、后部、背部、外侧、内侧、向内、向外、横向、左、右)并不作为限制，而是为了方便读者想象所述结构的至少一个实施例。

示例性系统元件

图1示出便携式电动车辆10。车辆10具有沿着中心杆轴线14延伸的纵长杆12。手把16设置在杆12的第一端处。基部18设置在杆12的第二端处、与手把16相对。

基部18具有跨过轴线14对置的对称元件。左轮20可旋转地安装在左轮毂22上。左轮毂22限定左旋转轴线24。右轮26可旋转地安装在右轮毂28上。右轮毂28限定右旋转轴线30。左平台32限定基本上平面的左搁脚板。左平台32设置在左轮毂22与杆12之间。右平台34限定基本上平面的右搁脚板。右平台34设置在右轮毂28与杆12之间。运动命令传感器(未示出)可以集成到平台32和34中。此类运动命令传感器可以用于向前运动、倒退运动和转弯的致动。示例性运动命令传感器可以包括应变计、弹簧加载式可变位置肘节(toggle)、在平台32和34内枢转的脚垫，以及用于检测脚加载偏置的任何替代装置。

左平台枢轴节(pivot joint)或左第一枢轴节36或者替代地左杆到平台枢轴节枢转地连接左平台32和杆12。左轮枢轴节或左第二枢轴节38或者替代地左平台到车轮枢轴节枢转地连接左轮毂22和左平台32。右平台枢轴节或右第一枢轴节40或者替代地右杆到平台枢轴节枢转地连接右平台34和杆12。右轮枢轴节或右第二枢轴节42或者替代地右平台到车轮枢轴节枢转地连接右轮毂28和右平台34。第一枢轴节36和40中的每一者分别具有枢转轴线37和41，所述枢转轴线与轴线14成一定枢转角度，其中枢转角度基本上等于45°。平台32和34围绕它们相应的第一枢转轴线在基本上垂直于轴线14的位置与基本上平行于轴线14的位置之间枢转或旋转。第二枢轴节38和42中的每一者分布具有枢转轴线39和43，所述枢转轴线分别与平台32和34成一定枢转角度，其中枢转角度基本上等于45°。车轮20、26连同轮毂22、28一起围绕它们相应的枢转轴线39、43在其中旋转轴线24和30在缩回取向或位置上基本上垂直于平台32和34并且在展开取向或位置上平行于平台32和34的位置之间枢转或旋转。

用于部件具体地诸如杆12、手把16、基部18以及平台34和32等较大部件的材料由提供足够强度和刚度的截面和形状的高强度、低重量材料形成。示例性材料包括，但不限于，复合材料增强的聚合物，诸如石墨纤维材料和航空级铝。

枢轴节36、38、40、42允许车轮20、26从展开位置铰接到缩回位置。在展开位置，手动地操纵枢轴节36、38、40、42的一个实施例，以使车轮在展开位置与缩回位置之间枢转。此类枢轴节可以包括机械止动器(未示出)，如枢转机构的领域已知，以将枢轴节保持在展开位置和缩回位置。在替代实施例中，由电动马达(未示出)响应于驾驶员命令而致动枢轴节36、38、40、42以在展开位置与缩回位置之间移动。

图4中部分地示出的驱动马达44驱动地连接到车轮20。在所示的示例性实施例中，马达44的转子部分整合到车轮20中。马达44类似地整合到车轮26中。

示例性手把16包括手把16的下侧上的手把带46，如图6中最佳地示出。充电端口48包括设置在带46下方的充电终端50。手把16嵌在充电器52中进行充电，如图6中最佳地示出。示例性充电器52在其中具有接纳通道54，所述接纳通道接纳杆12的上部部分。充电器52的上表面56与接纳通道54成一定角度，所述角度基本上等于手把相对于杆的角度。当车辆10与充电器52接合时，手把16抵靠上表面56安置。当车辆10如此接合充电器52时，充电器52中的充电连接(未示出)与终端50对准。电源线58将充电器52连接到电源，诸如交流电壁式插座(未示出)。还整合到示例性手把16中的是电源控制开关60和灯控制开关62。示例性电源控制开关60是具有开位置和关位置的拨动开关(toggle switch)。

多个前向灯64设置在杆12的面向前的表面上。示例性灯可以用于为多个目的服务，包括照亮车辆前面的道路、增加车辆及其驾驶员对行人和其他车辆驾驶员的可见性，以及提供诸如电池或超级电容器或超电容器等车辆电源蓄电池中的剩余电力储备的指示，其中点亮的灯的数量随着储备电力的量而减少。

如在图4中最佳地看出，以锂离子电池66形式的示例性电源蓄电池设置在杆12的内部、在基部18上方。电源蓄电池的替代形式包括超级电容器、超电容器，以及可用的其他形式的电池。还基本上设置在杆12中的是示例性电控单元68(ECU)，ECU 68用于管理车辆10中的电力且用于操作车辆系统，包括车辆马达44。马达44电连接到ECU 68并且由其控制。ECU 68还电连接到平台32和34中的传感器。来自平台32和34中的运动命令传感器的信号或数据输入到ECU。ECU 68基于来自平台32和34中的传感器的信号或数据而针对车辆10的所有运动对马达44下命令。此类运动包括向前运动、向后运动以及转弯运动。向前运动是通过使两个马达以基本上相同的速度在向前方向上旋转来实现。向后运动是通过使两个马达以基本上相同的速度在向后方向上旋转来实现。转弯运动是通过使马达以明显不同的相对速度旋转来实现。相对速度差可以影响转弯半径直径。例如，使两个马达在相同方向上旋转但一个马达明显比另一马达旋转更快会导致弧线转弯；只使一个马达旋转会导致车辆10基本上围绕未旋转车轮枢转；并且使车轮20和26在相反方向上以相等速度旋转会使车辆10围绕车轮20与26中间的垂直车辆轴线(未示出)枢转。

图7呈现比较了四个不同类型的双轮电动车辆的蛛网比较图70。图70具有针对电动车辆的关键方面的六条不同轴线：充电方便72、车型74、人体工程学76、速度78、成本80以及便携性82。属性越是远离中心绘制，排名越偏正。图上排列的四个车辆是以单独迹线示出，包括用于当前公开的车辆84、Segway PT 86、一般的悬浮滑板88以及电动自行车90的迹线。

处理

在操作中，车辆10使它的车轮在图1中最佳地看出的展开位置或取向上向外延伸。为了使用车辆10，驾驶员必须首先使用电源控制开关60启动它。开关60可以位于手把16的面向驾驶员的或上表面上，从而使得驾驶员容易在乘坐时关闭车辆。一旦车辆启动，驾驶员便从后侧上车，以与乘上悬浮滑板类似的方式踩上平台32和34。马达44与车辆10内的存储器和存储在ECU 68的存储器内的控制逻辑结合来将车辆10维持在直立位置，其中驾驶员两腿分开跨乘。驾驶员用他的左手或他的右手握住手把16。在一个示例性控制方案中，驾驶员通过将他的体重略微向前倾以使平台32和34中的运动命令传感器加载并且致使马达44和因此车轮20和26向前旋转来致使车辆10向前移动。通过将驾驶员的体重略微后倾从而使运动命令传感器相应地加载来指导车辆10停止，其中ECU 68指导马达44反向旋转。在相同的示例性控制方案中，向左转弯和向右转弯可以通过改变左马达和右马达的旋转来实现。通过将平台32和34中的一者的向前部分或脚趾区域或脚跟区域比另一者压下去更多并且使一个或多个相关联的运动命令传感器加载，车辆10将在相反方向上转弯。例如，在右平台34上提供向前偏置会导致左转弯。较急转弯可以通过组合相反的偏置来实现。例如，左平台32上的向后偏置和右平台上的向前偏置导致相当急的左转弯或者围绕车辆10的中心轴线的枢转。用信号通知转弯的替代方法包括在杆12中安装应变传感器并且使用应变传感器来确定由驾驶员提供的杆12上的横向负载。在这个替代实施例中，ECU指导车辆10在向手把16施加的力的方向上转弯。

停止车辆10容易通过在与运动方向相反的方向上倾斜来实现。例如，通过在遏制运动中握住手把16并且向后倾斜来停止向前运动。停止车辆的另一方式是简单地走下车辆。停止车辆10的又一方式是将开关60按到关闭位置。在关闭电源之前，车辆10在维持其平衡的同时减速到停止。

当不用于交通目的时，容易通过简单地使车辆10在地面上滚动来运输车辆10。手把16最容易用来相对于驾驶取向在向后方向上推动车辆10。当在车轮20和26处于展开位置的情况下，车辆10的全宽度因走道拥挤或在其他方面受限的空间而使得难以运输车辆10时，最好将平台32、34和车轮20、26折叠到图2的缩回位置。枢轴节36、38、40和42的简单扭转便将车辆10转变成不大于用于小孩子的那种类型的折叠后伞型推车的大小。枢轴节36、38、40和42中的每一者与轴线14成45°的角度。在枢接到旋转轴线24和30的所有枢轴节保持对准的情况下，使得车轮20和26在展开位置和缩回位置均能够自由地滚动。

第一枢轴节36和40的45°角度允许平台32和34从其中平台32和34基本上垂直于或正交于轴线14的展开位置旋转或枢转到基本上平行于轴线14的缩回位置或取向。使平台32和34中的每一者围绕它们相应的枢转轴线37、41旋转180°导致平台32和34基本上平行于轴线14取向或安置，其中平台32和34中的每一者原来的上表面跨过轴线14面向彼此。

如果只有平台32和34枢转，那么车轮20和26使它们的相应旋转轴线24和30平行于轴线14取向，其中车轮20和26的所得位置不适合于在缩回位置提供车辆10的滚动支持。第二枢轴节38和42的45°角度允许轮毂22和28连同车轮20和26从其中轴线24和30基本上平行于平台32和34的展开位置旋转或枢转到其中轴线24和30基本上垂直于平台32和34的缩回位置。当平台32和34以及车轮20和26各自在它们相应的缩回位置时，轴线24和30基本上垂直于轴线14。左轮毂22和左轮20围绕相关联的第二枢转轴线39旋转180°导致轴线24基本上垂直于左平台32取向或安置。同样地，右轮毂28和右轮26围绕相关联的第二枢转轴线43旋转180°导致轴线30基本上垂直于右平台34取向或安置。

车辆10的充电可以便利地在车辆存放架中完成，其中充电器52起到充当存放架的次要目的。替代地配置的充电器适合放置在较大的乘用车辆中，诸如，放置在汽车的行李厢或轻型货车的后装载区域中，并且使用较大车辆中的可用12伏电源进行充电。

结论

已经公开了一种具有铰接式车轮的电动车辆。

如本文中使用，副词“基本上”是指由于材料、加工、制造、数据传输、计算速度等的缺陷，形状、结构、测量、量、时间等可以偏离确切描述的几何形状、距离、测量、量、时间等。

关于本描述中对计算机的引用，诸如本文中论述的ECU等计算装置通常各自包括可由诸如上文所述的那些的一个或多个计算装置执行并且用于执行上述过程的过程框或步骤的指令。例如，如上文论述的过程框被体现为计算机可执行指令。

计算机可执行指令可以从使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序中编译或解译，所述编程语言和/或技术包括，但不限于，单独或组合的Java^TM、C、C++、VisualBasic、Java Script、Perl、HTML等。通常，处理器(例如，微处理器)例如从存储器、计算机可读介质等接收指令，并且执行这些指令，由此执行一个或多个过程，包括本文所述的过程中的一个或多个过程。可以使用各种计算机可读介质来存储和传输此类指令和其他数据。计算装置中的文件通常是存储在诸如存储介质、随机存取存储器等计算机可读介质上的数据的集合。

计算机可读介质包括参与提供可以由计算机读取的数据(例如，指令)的任何介质。此种介质可以采取许多形式，包括但不限于，非易失性介质、易失性介质等。非易失性介质包括例如光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质包括通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。计算机可读介质的常见形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其他光学介质、穿孔卡、纸带、任何其他具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其他存储芯片或盒式磁带，或者计算机可以从中读取的任何其他介质。

在附图中，相同的参考标号指示相同的元件。另外，这些元件中的一些或全部可以改变。关于本文所述的过程、系统、方法等，应当理解，虽然与电动车辆的展开和使用相关的此类过程的步骤等已被描述为按照特定的顺序发生，但是可以在按照除本文所述顺序外的顺序执行所述步骤的情况下实践此类过程。还应当理解，可以同时执行某些步骤，可以添加其他步骤，或可以省略本文所述的某些步骤。换句话说，本文对过程的描述是出于说明某些实施例的目的而提供的，并且绝不应当被解释为限制所要求保护的本发明。

因此，应当理解，以上描述意图是说明性的而非限制性的。在阅读以上描述后，本领域技术人员将明白除了所提供的实例外的很多实施例和应用。本发明的范围不应参考以上描述来确定，而是应参考所附权利要求以及享有此类权利要求的权利的等效物的整个范围来确定。本文所论述的领域中预期并且意图将出现未来的发展，并且所公开的系统和方法将合并到此类未来的实施例中。总而言之，应理解，本发明能够进行更改和变化并且仅由所附权利要求限制。

除非本文中作出相反的明确指示，否则权利要求中使用的所有术语意图给出如本领域技术人员所理解的它们的最广泛合理解释和它们的普通含义。具体地，除非权利要求叙述相反的明确限制，否则使用诸如“一个”、“该”、“所述”等单数冠词应被解读为叙述所指示的元件中的一个或多个。

Claims (20)

1.一种电动车辆，所述电动车辆包括：

杆，所述杆具有杆轴线；以及

基部，所述基部在所述杆的第二端处、具有跨过所述杆轴线对置的基本上对称元件，其中每一侧上的所述元件包括：

车轮，所述车轮具有旋转轴线，

驱动马达，所述驱动马达连接到所述车轮，

平台，所述平台在所述车轮与所述杆之间，

第一枢轴节，所述第一枢轴节连接所述杆和所述平台，以及

第二枢轴节，所述第二枢轴节连接所述平台和所述车轮；

其中所述平台在第一取向上基本上垂直于所述杆轴线并且在第二取向上基本上平行于所述杆轴线，并且在所述第一取向和所述第二取向上，所述车轮轴线基本上彼此平行并且基本上垂直于所述杆轴线。

2.如权利要求1所述的车辆，其中所述第一枢轴节与所述杆轴线成45°并且所述第二枢轴节与所述平台成45°。

3.如权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括手把，所述手把在所述杆的第二端处、与所述基部相对。

4.如权利要求1所述的车辆，其中电力存储单元设置在所述杆内。

5.如权利要求1所述的车辆，其中电子控制单元基本上设置在所述杆内。

6.如权利要求1所述的车辆，其中多个前向灯设置在所述杆的面向前的表面中。

7.如权利要求1所述的车辆，其中所述马达整合到所述车轮中。

8.如权利要求3所述的车辆，其中电连接到所述电子控制单元的电源控制开关固定到所述手把。

9.一种电动车辆系统，所述电动车辆系统包括：

电动车辆，所述电动车辆包括：

杆，所述杆沿着杆轴线延伸，以及

充电端口，所述充电端口整合到所述车辆中，

基部，所述基部在所述杆的第一端处、具有跨过所述杆轴线对置的对称元件，其中每一侧上的所述元件包括：

车轮，所述车轮可旋转地具有旋转轴线，

驱动马达，所述驱动马达连接到所述车轮，

平台，所述平台在所述车轮与所述杆之间，

第一枢轴节，所述第一枢轴节连接所述杆和所述平台，以及

第二枢轴节，所述第二枢轴节连接所述平台和所述车轮；

其中在第一枢转取向上所述平台基本上垂直于所述轴线并且在第二取向上基本上平行于所述杆轴线，并且在所述第一取向和所述第二取向上，所述车轮轴线基本上彼此平行并且基本上垂直于所述杆轴线；以及

充电器，所述充电器用于所述电动车辆，包括接纳所述车辆的壳体并且电接合所述充电端口。

10.如权利要求9所述的电动车辆系统，其中所述充电端口整合到所述杆中。

11.如权利要求10所述的电动车辆系统，所述电动车辆系统还包括手把，所述手把在所述杆的第二端处、与所述基部相对。

12.如权利要求11所述的电动车辆系统，其中所述充电器在其中具有接纳所述杆的上部部分的接纳通道以及与所述接纳通道成一定角度的上表面，所述角度基本上等于所述手把相对于所述杆的角度。

13.如权利要求9所述的电动车辆系统，其中电力存储单元设置在所述杆内。

14.如权利要求13所述的电动车辆系统，其中电子控制单元基本上设置在所述杆内。

15.如权利要求9所述的电动车辆系统，其中多个前向灯设置在所述杆的面向前的表面中。

16.如权利要求9所述的电动车辆系统，其中所述马达整合到所述车轮中。

17.如权利要求9所述的电动车辆系统，其中所述第一枢轴节与所述杆轴线成45°并且所述第二枢轴节与所述平台成45°。

18.一种电动车辆，所述电动车辆包括：

纵长杆；以及

基部，所述基部具有跨过所述杆的对称元件，所述元件包括：

车轮，所述车轮具有旋转轴线，

马达，所述马达连接到所述车轮，

平台，所述平台在所述车轮与所述杆之间，

杆到平台枢轴节，以及

平台到车轮枢轴节；

其中在展开取向和缩回取向上，所述车轮轴线彼此平行并且垂直于所述杆。

19.如权利要求18所述的车辆，其中所述杆到平台枢轴节与所述杆成45°并且所述平台到车轮枢轴节与所述平台成45°。

20.如权利要求18所述的车辆，其中电力存储单元基本上设置在所述杆内并且电子控制单元基本上设置在所述杆内。