CN111114678A - 一种通过陀螺增稳的三轮电动车及其车身平衡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过陀螺增稳的三轮电动车及其车身平衡方法，前叉（8）上端通过龙头碗组（3）与车身支架前端连接，车身支架后端与后轮（9）连接，前叉（8）下端与左前轮（1）和右前轮（2）连接，左前轮（1）和右前轮（2）各内置一轮毂电机（6）实现各自的独立转动，陀螺感应器（4）用于采集车身的侧倾角度信号并发送至控制器（7），控制器（7）根据对侧倾角度信号的运算并与设定数值进行比对的结果，输出指令调节控制每个轮毂电机从而调整左前轮（1）和右前轮（2）的转速和旋转方向，左前轮（1）和右前轮（2）之间的差动转换成前叉（8）的旋转运动并且改变车身承载重心实现车身的自动平衡。

Description

一种通过陀螺增稳的三轮电动车及其车身平衡方法
技术领域
本发明涉及一种三轮电动车，尤其是涉及一种通过陀螺增稳的三轮电动车及其车身平衡方法。
背景技术
三轮电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。
乘员使用现有三轮电动车时，无论车辆在移动或停止状态时，如果乘员大幅度移动重心，包括上下车动作，车辆容易出现倾倒的风险，不利于乘员的安全。在车辆受到侧向冲击力时极易向一侧倾倒，导致危险。
发明内容
本发明设计了一种通过陀螺增稳的三轮电动车及其车身平衡方法，其解决的技术问题是现有二轮电动车出现大幅度移动重心时，车辆容易出现倾倒的风险以及在车辆受到侧向冲击时稳定性差，不利于乘员的安全。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种通过陀螺增稳的三轮电动车，包括车身支架，前叉（8）上端通过龙头碗组（3）与所述车身支架前端连接，使所述前叉（8）能够围绕龙头碗组（3）的转轴平滑旋转；所述车身支架后端与后轮（9）连接，所述前叉（8）下端与左前轮（1）和右前轮（2）连接，所述左前轮（1）和所述右前轮（2）各内置一轮毂电机（6）实现各自的独立转动，还包括陀螺感应器（4）和控制器（7）；所述陀螺感应器（4）用于采集车身的侧倾角度信号并发送至所述控制器（7），所述控制器（7）根据对所述侧倾角度信号的运算并与设定数值进行比对的结果，输出指令调节控制每个所述轮毂电机从而调整所述左前轮（1）和所述右前轮（2）的转速和旋转方向，所述左前轮（1）和所述右前轮（2）之间的差动转换成所述前叉（8）的旋转运动并且改变车身承载重心实现车身的自动平衡。
优选地，所述左前轮（1）和所述右前轮（2）通过加速、减速、正转或反转方式形成两者之间差动。
优选地，所述左前轮（1）和所述右前轮（2）通过双叉臂悬挂机构（5）与前叉（8）的下端连接，所述双叉臂悬挂机构（5）使得所述左前轮（1）和所述右前轮（2）始终紧密接触地面，保证足够的抓地力。
优选地，所述双叉臂悬挂机构（5）包括两个上水平叉臂（51）、两个下水平叉臂（52）以及垂直叉臂（56），所述垂直叉臂（56）一侧通过一所述下水平叉臂（52）和一所述上水平叉臂（51）与一连接板连接，所述垂直叉臂（56）另一侧通过另一所述下水平叉臂（52）和另一所述上水平叉臂（51）与另一连接板连接，所述下水平叉臂（52）与所述上水平叉臂（51）平行设置；一所述连接板通过轴承与所述右前轮（2）连接，另一所述连接板也通过轴承与所述左前轮（1）连接。
优选地，还包括两个减振器（53），所述垂直叉臂（56）上端两侧分别通过一所述减振器（53）与一所述上水平叉臂（51）连接，所述减振器（53）用以吸收所述左前轮（1）和所述右前轮（2）的冲击，其提供的弹簧力和阻尼力使所述左前轮（1）和所述右前轮（2）维持与地面的紧贴。
优选地，还包括平衡杆（54），所述垂直叉臂（56）开有通行孔，所述平衡杆（54）穿过所述通行孔并且两端分别与一所述下水平叉臂（52）连接，所述平衡杆（54）提供的弹簧力和阻尼力用来使所述左前轮（1）和所述右前轮（2）做减振运动时维持力耦合，使所述左前轮（1）和所述右前轮（2）与垂直叉臂维持等间距，避免减振运动影响重心。
优选地，两个上水平叉臂（51）、两个下水平叉臂（52）以及垂直叉臂（56）形成一个“土”字形状。
优选地，所述上水平叉臂（51）与所述垂直叉臂（56）通过轴承连接，下所述水平叉臂（52）与所述垂直叉臂（56）通过轴承连接，所述上水平叉臂（51）与所述连接板通过轴承连接，所述水平叉臂（52）与所述连接板通过轴承连接，所述减振器（53）与所述上水平叉臂（51）通过轴承连接，所述减振器（53）与所述垂直叉臂（56）通过轴承连接，所述平衡杆（54）与所述水平叉臂（52）通过轴承连接。
一种三轮电动车的车身平衡方法，包括以下步骤：
步骤1、陀螺感应器（4）用于采集车身的侧倾角度信号并发送至控制器（7）；
步骤2、所述控制器（7）根据对所述侧倾角度信号的运算并与设定数值进行比对的结果，输出指令调节控制左前轮（1）和右前轮（2）各自的轮毂电机从而调整所述左前轮（1）和所述右前轮（2）的转速和旋转方向，所述左前轮（1）和所述右前轮（2）之间的差动转换成所述前叉（8）的旋转运动并且改变车身承载重心实现车身的自动平衡。
优选地，所述左前轮（1）和所述右前轮（2）通过加速、减速、正转或反转方式形成两者之间差动。
该通过陀螺增稳的三轮电动车及其车身平衡方法具有以下有益效果：
（1）本发明采用电机驱动的自动龙头转向机构，使用陀螺感应器采集车身倾斜数据，控制器根据倾斜数据由此发出控制左前轮和右前轮之间的差动，并转换成前叉的旋转运动并且改变车身承载重心实现车身的自动平衡。
（2）本发明自动适应车辆承载的变化，即使在原地停止状态，乘员大幅度移动重心，包括上下车动作，车辆也能维持不倒。同时，在高速行驶中，通过陀螺稳定控制器控制，也能自动克服承载变化的影响，克服道路、横风的影响使车辆保持航向稳定。即使受到来自侧面的撞击，通过系统快速地自动响应、迅速调整重心，使车辆尽量保持直立而不会立即倒下。
（3）本发明大大地提升三轮自行车、三轮摩托车的安全性，减轻驾乘人员的精神体力负担，提高了安全性。
（4）本发明在车辆受到侧向冲击时增强稳定性，通过电子控制技术使车辆的横向稳定裕度超过其几何尺寸限制，提高数十倍。
附图说明
图1：本发明通过陀螺增稳的三轮电动车的立体示意图；
图2：本发明通过陀螺增稳的三轮电动车的前轮减震结构示意图。
附图标记说明：
1—左前轮；2—右前轮；3—龙头碗组；4—陀螺感应器；5—双叉臂悬挂机构；51—上水平叉臂；52—下水平叉臂；53—减振器；54—平衡杆；55—轴承；56—垂直叉臂；6—轮毂电机；7—控制器；8—前叉；9—后轮。
具体实施方式
下面结合图1至图2，对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种通过陀螺增稳的三轮电动车，包括车身支架，前叉8上端通过龙头碗组3与车身支架前端连接，使前叉8能够围绕龙头碗组3的转轴平滑旋转；车身支架后端与后轮9连接，前叉8下端与左前轮1和右前轮2连接，左前轮1和右前轮2各内置一轮毂电机6实现各自的独立转动，还包括陀螺感应器4和控制器7；陀螺感应器4用于采集车身的侧倾角度信号并发送至控制器7，控制器7根据对侧倾角度信号的运算并与设定数值进行比对的结果，输出指令调节控制每个轮毂电机从而调整左前轮1和右前轮2的转速和旋转方向，左前轮1和右前轮2之间的差动转换成前叉8的旋转运动并且改变车身承载重心实现车身的自动平衡。
左前轮1和右前轮2通过双叉臂悬挂机构5与前叉8的下端连接，双叉臂悬挂机构5使得左前轮1和右前轮2始终紧密接触地面，保证足够的抓地力。
双叉臂悬挂机构5包括两个上水平叉臂51、两个下水平叉臂52以及垂直叉臂56，垂直叉臂56一侧通过一下水平叉臂52和一上水平叉臂51与一连接板连接，垂直叉臂56另一侧通过另一下水平叉臂52和另一上水平叉臂51与另一连接板连接，下水平叉臂52与上水平叉臂51平行设置；一连接板通过轴承与右前轮2连接，另一连接板也通过轴承与左前轮1连接。
还包括两个减振器53，垂直叉臂56上端两侧分别通过一减振器53与一上水平叉臂51连接，减振器53用以吸收左前轮1和右前轮2的冲击，其提供的弹簧力和阻尼力使左前轮1和右前轮2维持与地面的紧贴。
还包括平衡杆54，垂直叉臂56开有通行孔，平衡杆54穿过通行孔并且两端分别与一下水平叉臂52连接，平衡杆54提供的弹簧力和阻尼力用来使左前轮1和右前轮2做减振运动时维持力耦合，使左前轮1和右前轮2与垂直叉臂维持等间距，避免减振运动影响重心。
两个上水平叉臂51、两个下水平叉臂52以及垂直叉臂56形成一个“土”字形状。
上水平叉臂51与垂直叉臂56通过轴承连接，下水平叉臂52与垂直叉臂56通过轴承连接，上水平叉臂51与连接板通过轴承连接，水平叉臂52与连接板通过轴承连接，减振器53与上水平叉臂51通过轴承连接，减振器53与垂直叉臂56通过轴承连接，平衡杆54与水平叉臂52通过轴承连接。
本发明三轮电动车的车身平衡方法工作原理如下：
步骤1、陀螺感应器4用于采集车身的侧倾角度信号并发送至控制器7；
步骤2、控制器7根据对侧倾角度信号的运算并与设定数值进行比对的结果，输出指令调节控制左前轮1和右前轮2各自的轮毂电机从而调整左前轮1和右前轮2的转速和旋转方向，左前轮1和右前轮2之间的差动转换成前叉8的旋转运动并且改变车身承载重心实现车身的动态平衡。
左前轮1和右前轮2通过加速、减速、正转或反转方式形成两者之间差动。
具体来说，如果车辆向左侧倾斜（重心向左），被陀螺仪检测到，然后控制器降低左侧的轮毂电机转速（甚至可以使得左侧的轮毂电机反转）或增加右侧的轮毂电机转速，使得车辆重心向右转移。反之，车辆向右侧倾斜（重心向右），被陀螺仪检测到，然后控制器降低右侧的轮毂电机转速（甚至可以使得右侧的轮毂电机反转）或增加左侧的轮毂电机转速，使得车辆重心向左转移。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种通过陀螺增稳的三轮电动车，包括车身支架，前叉（8）上端通过龙头碗组（3）与所述车身支架前端连接，使所述前叉（8）能够围绕龙头碗组（3）的转轴平滑旋转；所述车身支架后端与后轮（9）连接，所述前叉（8）下端与左前轮（1）和右前轮（2）连接，所述左前轮（1）和所述右前轮（2）各内置一轮毂电机（6）实现各自的独立转动，其特征在于：还包括陀螺感应器（4）和控制器（7）；所述陀螺感应器（4）用于采集车身的侧倾角度信号并发送至所述控制器（7），所述控制器（7）根据对所述侧倾角度信号的运算并与设定数值进行比对的结果，输出指令调节控制每个所述轮毂电机从而调整所述左前轮（1）和所述右前轮（2）的转速和旋转方向，所述左前轮（1）和所述右前轮（2）之间的差动转换成所述前叉（8）的旋转运动并且改变车身承载重心实现车身的自动平衡。
2.根据权利要求1所述的通过陀螺增稳的三轮电动车，其特征在于：所述左前轮（1）和所述右前轮（2）通过加速、减速、正转或反转方式形成两者之间差动。
3.根据权利要求1或2所述的通过陀螺增稳的三轮电动车，其特征在于：所述左前轮（1）和所述右前轮（2）通过双叉臂悬挂机构（5）与前叉（8）的下端连接，所述双叉臂悬挂机构（5）使得所述左前轮（1）和所述右前轮（2）始终紧密接触地面，保证足够的抓地力。
4.根据权利要求3所述的通过陀螺增稳的三轮电动车，其特征在于：所述双叉臂悬挂机构（5）包括两个上水平叉臂（51）、两个下水平叉臂（52）以及垂直叉臂（56），所述垂直叉臂（56）一侧通过一所述下水平叉臂（52）和一所述上水平叉臂（51）与一连接板连接，所述垂直叉臂（56）另一侧通过另一所述下水平叉臂（52）和另一所述上水平叉臂（51）与另一连接板连接，所述下水平叉臂（52）与所述上水平叉臂（51）平行设置；一所述连接板通过轴承与所述右前轮（2）连接，另一所述连接板也通过轴承与所述左前轮（1）连接。
5.根据权利要求4所述的通过陀螺增稳的三轮电动车，其特征在于：还包括两个减振器（53），所述垂直叉臂（56）上端两侧分别通过一所述减振器（53）与一所述上水平叉臂（51）连接，所述减振器（53）用以吸收所述左前轮（1）和所述右前轮（2）的冲击，其提供的弹簧力和阻尼力使所述左前轮（1）和所述右前轮（2）维持与地面的紧贴。
6.根据权利要求5所述的通过陀螺增稳的三轮电动车，其特征在于：还包括平衡杆（54），所述垂直叉臂（56）开有通行孔，所述平衡杆（54）穿过所述通行孔并且两端分别与一所述下水平叉臂（52）连接，所述平衡杆（54）提供的弹簧力和阻尼力用来使所述左前轮（1）和所述右前轮（2）做减振运动时维持力耦合，使所述左前轮（1）和所述右前轮（2）与垂直叉臂维持等间距，避免减振运动影响重心。
7.根据权利要求6所述的通过陀螺增稳的三轮电动车，其特征在于：两个上水平叉臂（51）、两个下水平叉臂（52）以及垂直叉臂（56）形成一个“土”字形状。
8.根据权利要求6或7所述的通过陀螺增稳的三轮电动车，其特征在于：所述上水平叉臂（51）与所述垂直叉臂（56）通过轴承连接，下所述水平叉臂（52）与所述垂直叉臂（56）通过轴承连接，所述上水平叉臂（51）与所述连接板通过轴承连接，所述水平叉臂（52）与所述连接板通过轴承连接，所述减振器（53）与所述上水平叉臂（51）通过轴承连接，所述减振器（53）与所述垂直叉臂（56）通过轴承连接，所述平衡杆（54）与所述水平叉臂（52）通过轴承连接。
9.一种三轮电动车的车身平衡方法，包括以下步骤：
步骤1、陀螺感应器（4）用于采集车身的侧倾角度信号并发送至控制器（7）；
步骤2、所述控制器（7）根据对所述侧倾角度信号的运算并与设定数值进行比对的结果，输出指令调节控制左前轮（1）和右前轮（2）各自的轮毂电机从而调整所述左前轮（1）和所述右前轮（2）的转速和旋转方向，所述左前轮（1）和所述右前轮（2）之间的差动转换成所述前叉（8）的旋转运动并且改变车身承载重心实现车身的动态平衡。
10.根据权利要求9所述的三轮电动车的车身平衡方法，其特征在于：所述左前轮（1）和所述右前轮（2）通过加速、减速、正转或反转方式形成两者之间差动。
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