CN110282052A - 一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，本发明主要通过控制器判断出两轮车的低速或者停止，伸展出一个具有减震效果的车轮，在两轮车的中间位置或者后轮位置的两边分别安装一个，使两轮车具有四个轮子，使其具有良好的平衡性，同时在两轮车速度起来之后，自动收起，对于驾驶员来说，在等红灯的时候，需要双脚撑地保持平衡。在雨雪天气路面情况湿滑，这种情况很不安全，如果脚没有站稳，或者路比较多水的情况下，用脚停车非常不方便，对于驾驶员，本发明是更安全的智能辅助轮系统，尤其加装成本不高，适合推广。

Description

一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统

技术领域

本发明涉及两轮车平衡技术领域，特别涉及一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统。

背景技术

随着社会发展，城市交通压力与日俱增，开车出行的成本越来越高。在这种情况下，两轮电动车越来越受欢迎，成为短程出行的主体，尤其是对于市中心，其经常发生堵车情况，而对于两轮电动车，其占用空间小，机动性强，价格低，停车相对更方便，因此其在城市中广泛采用。

两轮车出行在停车或低速的情况下，尤其是在等红灯的时候，需要双脚撑地保持平衡。在雨雪天气路面情况湿滑，这种情况很不安全，如果脚没有站稳，或者路比较多水的情况下，用脚停车非常不方便。

在现有技术中，专利发布号CN 205417860 U公布了一种两轮车的自动收放系统；主要布置在后轮轮心位置，由电机驱动齿轮，形成带辅助轮车梯的自动升降；其主要包括电机驱动装置，一体化车轮架，控制系统，电机驱动装置布置在后轮车轴上，因一侧有制动刹车布置，因此只能单侧布置电机，布置空间不大，造成电机驱动能力的限制。辅助轮的布置在整车的最后侧，距离重心较远，在低速行驶转弯工况中对后辅助轮压力造成分力过大，有辅助车架扭曲变形的风险，此发明有以下缺点， 电机的布置空间限制了电机驱动能力；整体布置偏后，低速行驶转弯过程中，辅助轮压力过大，车架有扭曲变形的风险。

美国有人发明了一辆永远撞不倒的电动车Lit Motors C-1，这种二轮车不倒，其核心不倒的原理在于，内部设置陀螺，由于其内设置高速旋转的陀螺，其精密度和部件造价比较高，使其成品的整体成本非常高，而且其售价已经接近一辆汽车的成本，其技术也不适合普通小型的二轮电动车。

本发明期望通过设计一种成本不高，安装便捷，可以解决两轮车的停车或低速状态下的二轮车的稳定问题的系统。

发明内容

本发明的目的是解决两轮电动车在停车状态或低速行驶状态下的平衡问题，保证行驶的安全性和可靠性，特别是电动二轮车的停车或低速时的平衡问题。

一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，包含固定机构，设置在固定机构上的控制器、与控制器连接的涡轮蜗杆减速电机（11）、被驱动电机驱动的旋转机构、支撑机构和设置在旋转机构上的车轮机构；其特征在于，固定机构安装在两轮车的轮子中间位置的车架下方，固定机构固定并安装控制器、涡轮蜗杆减速电机（11）和旋转机构，控制器控制涡轮蜗杆减速电机（11）的运转，蜗杆减速电机（11）控制旋转机构和支撑机构做相应动作，车轮机构触地辅助两轮车保持平衡，固定机构包含固定支架（9）和与固定支架（9）配套的压紧块（10），控制器（3）配有控制器护罩（2），控制器（3）设置在固定支架（9）的上端或者安装在两轮车的其他地方，如座位下方，控制器护罩（2）盖住并保护控制器（3）；涡轮蜗杆减速电机（11）配有一块电机固定架（12），电机固定架（12）设置在固定支架（9）的下方,涡轮蜗杆减速电机（11）安装在固定支架（9）的下方；旋转机构包含第一旋转端（1）、第一随动端（4）、限位开关（5）、固定端（6）、连接件（7），与第一旋转端（1）匹配的第二旋转端（8），盖住第一随动端（4）一侧的随动端盖板（17），固定端（6）设置在第一旋转端（1）和第二旋转端（8）之间，固定端（6）固定在固定支架（9）的下方，涡轮蜗杆减速电机（11）的输出转轴(11a)通过涨紧套（13），固定在连接件（7）内，连接件（7）将第一旋转端（1）和第二旋转端（8）连接在一起，输出转轴(11a)控制第一旋转端（1）和第二旋转端（8）的旋转。

支撑机构包含第一支撑端19和第二支撑端18，支撑机构设置在第一随动端（4）和固定端（6）之间，具体是第一支撑杆19和第二支撑杆18设置在第一随动端（4）和固定端（6）之间形成的夹角位置；车轮机构包含辅助轮端支架（16）和辅助轮（15），辅助轮（15）由辅助轮端支架（16）固定，辅助轮（15）围绕轴心自由旋转的轮子，辅助轮端支架（16）与第一随动端（4）连接，在连接的位置，设置弹簧（14），弹簧（14）使辅助轮端支架（16）与第一随动端（4）形成减震连接结构。

进一步地 ，所述第一支撑杆19和第二支撑杆18结构相同，第一支撑杆19和第二支撑杆18形成一对构造，一端活动连接在第一随动端（4）上，另外一端活动连接在固定端（6）上。

第一支撑杆19和第二支撑杆18的作用是在辅助轮触地时，避免第一随动端（4）与固定端（6）承受过大压力，使部件损坏，其作用类似用一个三角架固定住第一随动端（4），本质是连杆运动。

进一步地 ，在所述第一随动端（4）在第一旋转端（1）和第二旋转端（8）连接的地方，设置有限位开关，限位开关的作用是，当第一随动端（4）旋转到一定位置，使第一随动端（4）停止旋转，阻挡其继续旋转。

进一步地 ，辅助轮（15）为橡胶轮或尼龙轮或者耐磨塑料轮，辅助轮（15）具有弹性，同时耐磨，辅助轮（15）在触地是可以旋转，因为辅助轮（15）触地，会产生磨损，因此需采用耐磨材料，同时又不能采用因此材料，因为金属材料和地面接触时，会发出很大的响声，采用橡胶轮是最便宜的。

进一步地 ，涡轮蜗杆减速电机（11）为实现正反方向运转的直流减速电机，其由控制器（3）控制动作方向，在控制器（3）给予电流信号，实现所需的转动方向，具体是控制器判断车体减速至一定程度时，或者停车时，涡轮蜗杆减速电机（11）输出让辅助轮（15）触地的旋转力，相反，当控制器判断车体启动，并行走时，控制涡轮蜗杆减速电机（11）输出让辅助轮（15）收取的旋转力。

控制器（3）的判断两轮车的速度的方式，可以通过获取电动车仪表盘数值信息，当速度从一个高速度降到于设定的某个值时，给予涡轮蜗杆减速电机（11）运转电流，放下辅助轮（15），当速度从一个低数值升高到于设定的某个值时，给予涡轮蜗杆减速电机（11）反向运转电流，收取辅助轮（15）。

控制器（3）也可以通过内设速度传感器的方式，来判断速度大小，设定一个速度阈值，低于速度阈值，放下辅助轮（15），高于速度阈值，收取辅助轮（15）。

涡轮蜗杆减速电机（11）的电流由外部提供，安装在电动车上，由电瓶提供，涡轮蜗杆减速电机（11）具有动力大，运转稳定的特点，由于要完成收取和放下辅助轮的动作，因此其可以正转，也可以反转。

进一步地 ，弹簧（14）让辅助轮端支架（16）与第一随动端（4）具有伸缩空间，在辅助轮（15）触地时，弹簧（14）吸收大部分震动。

弹簧（14）具有减震的效果，是本发明的比较重要的部件。

本发明的作用是让两轮车在低速和停止时，让两轮车保持平衡，其工作原理时，在控制器判断两轮车在低速和停止时，运转涡轮蜗杆减速电机（11），放下辅助轮（15），在垂直方向，提供一个支撑力，同时辅助轮（15）能跟随两轮车前进，因此，其不会阻碍辅助轮（15）低速行驶，但是又可以防止两轮车摔倒，当两轮车停止时，本发明即为一个车架。

由于控制器和辅助轮（15）一起安装，因此其为一个整体，可以加装在现有的两轮车上，同时控制器和其他部分可以分开安装，控制器安装在不容易接触的地方，如果控制器安装固定支架（9）上，虽然由外壳保护，但是其离地面很近，经常能接触到水污，有各种意外损坏的可能性。

附图说明

图1是使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统爆炸图。

图2是示意图。

图3是图2中涡轮蜗杆减速电机（11）和旋转机构示意图。

图4是使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统的辅助轮放下侧面图。

图5是使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统的辅助轮收取侧面图。

图6是安装在两轮电动车触地示意图。

图7是安装在两轮电动车收取示意图。

图8是实施例二的智能辅助轮示意图。

图9是实施例二的智能辅助轮状态示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。

实施例一：

如图1-4，一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，由固定机构、设置在固定机构上的涡轮蜗杆减速电机（11）、控制涡轮蜗杆减速电机（11）的控制器，被涡轮蜗杆减速电机（11）驱动的旋转机构和设置在旋转机构上且直接接触地面的车轮机构组成；固定机构安装在两轮车的轮子中间位置的车架下方，固定机构固定并安装控制器、涡轮蜗杆减速电机11和旋转机构，控制器控制涡轮蜗杆减速电机11的运转，蜗杆减速电机11控制旋转机构和支撑机构做相应动作，车轮机构触地辅助两轮车保持平衡，固定机构包含固定支架9和与固定支架9配套的压紧块10，控制器3配有控制器护罩2，控制器3设置在固定支架9的上端或者安装在两轮车的其他地方，如座位下方，控制器护罩2盖住并保护控制器3；涡轮蜗杆减速电机11配有一块电机固定架12，电机固定架12设置在固定支架9的下方,涡轮蜗杆减速电机11安装在固定支架9的下方；旋转机构包含第一旋转端1、第一随动端4、限位开关5、固定端6、连接件7，与第一旋转端1匹配的第二旋转端8，盖住第一随动端4一侧的随动端盖板17，固定端6设置在第一旋转端1和第二旋转端8之间，固定端6固定在固定支架9的下方，涡轮蜗杆减速电机11的输出转轴11a通过涨紧套13，固定在连接件7内，连接件7将第一旋转端1和第二旋转端8连接在一起，输出转轴(11a)控制第一旋转端1和第二旋转端8的旋转。

支撑机构包含第一支撑端19和第二支撑端18，支撑机构设置在第一随动端4和固定端6之间，具体是第一支撑杆19和第二支撑杆18设置在第一随动端4和固定端6之间形成的夹角位置；车轮机构包含辅助轮端支架16和辅助轮15，辅助轮15由辅助轮端支架16固定，辅助轮15是围绕轴心自由旋转的轮子，辅助轮端支架16与第一随动端4连接，在连接的位置，设置弹簧14，弹簧14使辅助轮端支架16与第一随动端4形成减震连接结构。

如图2，支撑机构的主要作用是支撑第一随动端4。

如图3，展示了涡轮蜗杆减速电机11与旋转机构，其为输出动力的主要部件，涡轮蜗杆减速电机11的转轴11a,转轴11a套上涨紧套13，涨紧套13由插入到连接件7的中心孔7a,这样，涨紧套13起到固定连接的作用，涨紧套13可以换成简易的锁死轴的连接方式，连接件7的两头分别连接第一旋转端1和第二旋转端8，这样，转轴11a就可以控制第一旋转端1和第二旋转端8的旋转，连接件7又设置在固定端6的中间的圆孔6a内，固定端6是固定，而连接件7可以旋转，此处，可以将圆孔6a内设计一个轴承，这样连接件7更顺畅，阻力小，也可以不设置，之间采用轮滑油轮滑。

固定端6固定住了第一旋转端1和第二旋转端8的总体位置，又运行第一旋转端1和第二旋转端8形成一定角度的旋转，这样设置的目的是保证辅助轮旋转的行程。

如图3，第一旋转端1和第二旋转端8形成对称结构。

具体地，如图1 ，第一支撑杆19和第二支撑杆18结构相同，第一支撑杆19和第二支撑杆18形成一对构造，一端活动连接在第一随动端4上，另外一端活动连接在固定端6上。

第一支撑杆19和第二支撑杆18的作用是在辅助轮触地时，避免第一随动端4与固定端6承受过大压力，使部件损坏，其作用类似用一个三角架固定住第一随动端4。

如图4-5，展示了侧面图，具体是放下辅助轮和收取辅助轮的视图，其中有三个旋钮点，分别是第一旋钮点D1，第二旋钮点D2，第三旋钮点D3，第一旋钮点D1是第一随动端4和固定端6的连接位置，第二旋钮点D2是固定端6和第一支撑杆19与第二支撑杆18的连接位置， 第三旋钮点D3是 第一随动端4与第一支撑杆19与第二支撑杆18的连接位置，因为其跟随第一旋转端1和第二旋转端8旋转，同时需要注意的是，D4是旋转中心，也为涡轮蜗杆减速电机11的输出转轴11a的中心；在本实施例中，第一旋钮点D1是主动运转的旋钮点，第一旋钮点D1是围绕旋转中心D4旋转，这样迫使第二旋钮点D2的位置发生变化，伴随的是辅助轮反正运动，其中第三旋钮点D3的位置是固定，因为其安装在固定端6上，第一随动端4发生运动时，安装在第一随动端4的第一旋钮点D1、第二旋钮点D2的位置发生变化，从图4-5中的两种状态图，清晰地展示了旋转构造的原理，本结构为抬起辅助轮和放下辅助轮的关键机械结构。

具体地 ，第一随动端4与第一旋转端1和第二旋转端8连接的地方，设置有限位开关5，限位开关5的作用是，当第一随动端4旋转到一定位置，使第一随动端4停止旋转，阻挡其继续旋转。

具体地 ，辅助轮15为橡胶轮或尼龙轮或者耐磨塑料轮，辅助轮15具有弹性，同时耐磨，辅助轮15在触地是可以旋转，因为辅助轮15触地，会产生磨损，因此需采用耐磨材料，同时又不能采用因此材料，因为金属材料和地面接触时，会发出很大的响声，采用橡胶轮是最便宜的。

控制器护罩2的作用是保护控制器。控制器护罩2密封盖住控制器。

具体地 ，涡轮蜗杆减速电机11为实现正反方向运转的直流减速电机，其由控制器3控制动作方向，在控制器3给予电流信号，实现所需的转动方向，具体是控制器判断车体减速至一定程度时，或者停车时，涡轮蜗杆减速电机11输出让辅助轮15触地的旋转力，相反，当控制器判断车体启动，并行走时，控制涡轮蜗杆减速电机11输出让辅助轮15收取的旋转力。

控制器3的判断两轮车的速度的方式，可以通过获取电动车仪表盘数值信息，当速度从一个高速度降到于设定的某个值时，给予涡轮蜗杆减速电机11运转电流，放下辅助轮15，当速度从一个低数值升高到于设定的某个值时，给予涡轮蜗杆减速电机11反向运转电流，收取辅助轮15。

控制器3也可以通过内设速度传感器的方式，来判断速度大小，设定一个速度阈值，低于速度阈值，放下辅助轮15，高于速度阈值，收取辅助轮15。

控制器的安装位置可以与涡轮蜗杆减速电机11一起，也可以设置在其他地方，本实施例是设置在一起，这样使整个系统更简洁。

涡轮蜗杆减速电机11的电流由外部提供，安装在电动车上，由电瓶提供，涡轮蜗杆减速电机11具有动力大，运转稳定的特点，由于要完成收取和放下辅助轮的动作，因此其可以正转，也可以反转。

具体地 ，弹簧14让辅助轮端支架16与第一随动端4具有伸缩空间，在辅助轮15触地时，弹簧14吸收大部分震动。

弹簧14具有减震的效果，是本发明的比较重要的部件。

减震构造的方式与大部分电动车的前后辅助轮的减震有相似之处。

本实施例中，车轮端是可以自由旋转的，可以在其上设置一个锁止开关（图未示），使其在停止是不能转动。

此辅助支撑轮总成布置在两轮车的左右两侧各一，X方向重心位置，布置方向为向前或向后。通过固定支架安装在两轮车上，安装点可以根据两轮车的种类不同进行同步设计。这样当两轮车需要停车或低速状态时，涡轮蜗杆减速电机11驱动辅助轮旋转，达到如图6的打开状态，此时两轮车实际形成了四轮着地的状态，在此状态下可以实现：

1 停车状态，停车状态时需踩下车轮端的锁止开关，此时辅助轮不能滚动，车辆可以以平衡状态停车在任意区域。可以替代两轮车的后轮大车梯功能。

2 低速行驶，当机构位于完全打开状态时，构成一个锁止的三角形状态，当机构打开，机构受垂直地面压力时，此机构可以保持一个相对稳定的状态，抵消低速前进过程中的车轮滚动阻力。另外由于在辅助轮安装上部设计了减震弹簧，使两轮车可以在放在低速前进转向过程中，车身可以适当的倾斜，使此状态下低速行驶更加平稳自如。

当车速达到某个状态时，驱动电机反转，可以将机构运动到收起状态，如图7。

本发明的实施步骤是让两轮车在低速和停止时，让两轮车保持平衡，其工作原理时，在控制器判断两轮车在低速和停止时，运转涡轮蜗杆减速电机11，放下车轮15，在垂直方向，提供一个支撑力，同时车轮15能跟随两轮车前进，因此，其不会阻碍车轮15低速行驶，但是又可以防止两轮车摔倒，当两轮车停止时，本发明即为一个车架。

由于控制器和车轮15一起安装，因此其为一个整体，可以加装在现有的两轮车上，同时控制器和其他部分可以分开安装，控制器安装在不容易接触的地方，如果控制器安装固定支架9上，虽然由护罩2保护，但是其离地面很近，经常能接触到水污，有各种意外损坏的可能性。

在两轮车的车体中间位置，两边分别安装一个，这样，使两轮车可以在两轮和四轮之间切换，可以体验高速两轮状态的驾驶感，也可以体验低速状态下的稳定平衡行驶。形成了一种新型的短途的出行工具。

本发明的益处在于，自动收放车辆，使车体保持平衡，提供驾驶安全性；具有减震效果，对驾驶员影响很小；产生的噪音小；总体成本不大，适合推广。

也可以只安装一个辅助轮，作为辅助，使两轮车变成三轮车。

实施例二：

实施例二与实施例一大致相同，不同的是删除了第一支撑杆19和第二支撑杆18，即取消了连杆运动，同时将第一随动端4和第一旋转端1固定在一起，形成一个“7”字形结构，如图8-9，图8为车轮15放在地面时的状态图，图9为车轮15收取时的状态示意图。

如图8，位置F，在地面对辅助轮15有反作用力是，位置F会承受部分作用力，因此通常在位置F设置一块加强垫板，本实施例未图示。

第一旋转端1旋转进而带动整个车轮15升起或者下降，在实施例二中，当车轮15落地时，为车辆提供支撑力，起到铺助车辆平衡的作用。

实施例一，因为有连杆运动，扭矩大，稳定性好，适合重型车。

实施例二，更简单，配件更少，量产后简化集成度高，推广性更好。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，由固定机构、设置在固定机构上的涡轮蜗杆减速电机（11）、控制涡轮蜗杆减速电机（11）的控制器，被涡轮蜗杆减速电机（11）驱动的旋转机构和设置在旋转机构上且直接接触地面的车轮机构组成，固定机构与涡轮蜗杆减速电机（11）固定连接，其特征在于，固定机构安装在两轮车的中间或者后轮离地面能让车轮机构着地的位置，固定机构包含固定支架（9）和与固定支架（9）配套的压紧块（10），涡轮蜗杆减速电机（11）配有一块电机固定架（12），电机固定架（12）与固定支架（9）的固定连接在一起，涡轮蜗杆减速电机（11）安装在固定支架（9）上，旋转机构包含第一旋转端（1）、第一随动端（4）、限位开关（5）、固定端（6）、连接件（7）、与第一旋转端（1）匹配的第二旋转端（8），盖住第一随动端（4）一侧的随动端盖板（17），固定端（6）设置在第一旋转端（1）和第二旋转端（8）之间，固定端（6）固定在固定支架（9）的下方，涡轮蜗杆减速电机（11）的输出转轴(11a)通过涨紧套（13），固定在连接件（7）内，连接件（7）将第一旋转端（1）和第二旋转端（8）连接在一起，输出转轴(11a)控制第一旋转端（1）和第二旋转端（8）的旋转。

2.根据权利要求1所述的使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，其特征在于，所述第一随动端（4）与第一旋转端（1）固定连接，形成一个“7”字形连接形状，即当第一旋转端（1）旋转时，整个车轮机构旋转。

3.根据权利要求1所述的使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，其特征在于，所述第一随动端（4）与第一旋转端（1）活动连接，在第一随动端（4）和固定端（6）之间设置有支撑机构，支撑机构包含第一支撑端（19）和第二支撑端（18），支撑机构设置在第一随动端（4）和固定端（6）之间，具体是第一支撑杆（19）和第二支撑杆（18）活动连接在第一随动端（4）和固定端（6）上，形成有一定夹角的连杆构造。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，其特征在于，车轮机构包含辅助轮端支架（16）和辅助轮（15），辅助轮（15）由辅助轮端支架（16）固定，辅助轮（15）是围绕轴心自由旋转的轮子，辅助轮端支架（16）与第一随动端（4）连接，在连接的位置，设置弹簧（14），弹簧（14）使辅助轮端支架（16）与第一随动端（4）形成减震连接结构。

5.根据权利要求3所述的一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，其特征在于，所述第一支撑杆（19）和第二支撑杆（18）结构相同，第一支撑杆（19）和第二支撑杆（18）形成一对构造，一端活动连接在第一随动端（4）上，另外一端活动连接在固定端（6）上。

6.根据权利要求5所述的一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，其特征在于，在所述第一随动端（4）在第一旋转端（1）和第二旋转端（8）连接的地方，设置有限位开关（5）。

7.根据权利要求4所述的一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，其特征在于，辅助轮（15）为橡胶轮或尼龙轮或者耐磨塑料轮，辅助轮（15）具有弹性，同时耐磨。

8.根据权利要求4所述的一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，其特征在于，弹簧（14）让辅助轮端支架（16）与第一随动端（4）具有伸缩空间，在辅助轮（15）触地时，弹簧（14）吸收大部分震动。

9.根据权利要求1所述的一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，其特征在于，涡轮蜗杆减速电机（11）为实现正反方向运转的直流减速电机，其由控制器（3）控制动作方向，在控制器（3）给予电流信号，实现所需的转动方向，具体是控制器判断车体减速至一定程度时，或者停车时，涡轮蜗杆减速电机（11）输出让辅助轮（15）触地的旋转力，相反，当控制器判断车体启动，并行走时，控制涡轮蜗杆减速电机（11）输出让辅助轮（15）收取的旋转力。

10.根据权利要求1所述的一种使两轮车保持平衡的智能辅助轮系统，其特征在于，控制器（3）设置在固定支架（9）的上端或者安装在两轮车的空闲位置，用控制器护罩（2）盖住并保护控制器（3）。