CN111846071A - 一种自平衡车用车轮减震和平衡补正机构 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种自平衡车用车轮减震和平衡补正机构,让车辆具有抗拒路面不平干扰的能力,使车架和脚踏板能吸震并且常保平衡提供骑者一个稳定的承载平台,还具有一个不左右摇动的把手可以支撑骑者防止失衡,那么骑者便能稳定骑行姿式安定的操控驾驶,若有万一,骑者在最后紧急时刻也可拉住稳固的把手防止摔倒。其手段是在当任何一侧车轮过障跳动时,会透过所述平衡补正机构牵动另一侧车轮作方向相反幅度相当的跳动,因而让脚踏板保持平衡不倾斜,又当两轮同时遇障冲击受力时,可以透过平衡补正和弹簧减震的迭加作用,使脚踏板拥有吸震能力减少骑者双脚受力冲击过大失去平衡。

Description

一种自平衡车用车轮减震和平衡补正机构
技术领域
本发明涉及一种电动两轮自平衡车,特别是带有单把手或双把手的电动自平衡车。
背景技术
目前市面上常见的两轮式自平衡车有双把手型,但大半是单把手型的,代表者如美国Segway公司在美国专利授权编号US 6,302,230 B1, US 9,188,984 B2 和US 7,275,607 B2所披露的两轮自平衡车,目前产品已经公开上市营销有年,但摔人损车事故时有所闻。这种车辆设有承载骑者的脚踏板,并且在前侧正中央设有直立的把手,顶端分叉设有握把供骑者左右手把握,把手会左右摆动用以操控车辆的转向。这一类单把手的两轮自平衡车在实际骑行转向时,要求骑者要用身体姿势和动态的分配两脚着力保持身体的稳定,有了稳定的身体下盘才能容许双手适当的出力使力去操作把手有节制的左右摆动,否则不能稳定有效的驱动车辆行驶转弯,甚至可能发生车辆暴转、引起伤人伤车事件。这类型车辆的把手其实就是一个会摆转的操作杆,不能提供骑者把持稳定重心之用,脚踏板也会随路面的起伏而左右巅跛影响骑者平衡,骑行这类车辆的感受就像不用手扶的站立在跌荡起伏的公交车上,不小心翼翼就会跌跌撞撞,更像是人处船头舷而握的是一个动摇的栏杆,一不小心就会出事的感觉。
详细收集分析过往诸多自平衡车失衡失控暴转伤人的事件始末,其中若把人为操作技术不纯熟和倘若骑者技术改善后同样的状况重演可以避免等状况排除在外,事故的发生最主要的是「骑者在失衡摔倒的最后时刻,紧急拉扯转向把手以求人身平衡而产生的损车摔人事故」、「外力干扰下所引起骑者失衡而误动把手」和「不专注路况的疏忽不当驾驶」三个典型。
于是,申请案的重要手段是在两轮式自平衡车的「减震避震和承载平台的平衡补正」,让骑者骑行不会失衡就可以消除上述大半的事故发生。
发明内容
本发明目的在让市面上习知的单把手或双把手两轮自平衡车装置了本发明机构后,具有下列特征: 抗拒路面不平干扰车辆车架的左右平衡而引起骑者失衡、提供一个稳固的把手支撑骑者防止失衡和提供车辆减震避震能力。
本发明是通过下述技术于与实现,它包括:
一种自平衡车用车轮减震和平衡补正机构,其特征是它包括;一台两轮自平衡车其上设有一个以上的车架,二个以上的车轮其上各自附有车轮轴; 一个左四连杆组和一个右四连杆组,所述连杆组各自具有一个左车轮支架和一个右车轮支架,所述车轮支架的一端分别连接到所述车轮轴,所述左右四连杆还各自包括二个横向连杆,所述横向连杆的内侧端分别枢接在所述车架上,所述横向连杆的外侧端分别枢接到所述车轮支架上形成一组以所述车架中心左右对称的四连杆结构,所述横向连杆其中之一设有适当力臂长度的入力枢接点;一个左减震器和一个右减震器,它们的一端被对应的枢接在所述车架中央部位,另一端分别枢接到所述对应的横向连杆的一个入力枢接点,赋与所述左右四连杆组一个适当的预压力以让所述车架组常保平衡正位;一个中央连杆组,它在轴向设有预压弹簧和伸张限位块可以在超过预压力量时产生轴向伸张,它在两轮同时受力顶升时可做为吸震缓冲之用,所述中央连杆组的两端分别枢接到所述横向连杆的入力枢接点上以连接所述两组四连杆组成为一个连动的机构。
所述一种车轮减震和平衡补正机构其特征和目的在:提供所述平衡车的减震和平衡补正所述车轮左右不均的跳动使所述车架常保水平姿态,提供骑者一个平衡稳定的站立平台。
还有,如上所述一个车轮减震和平衡补正机构其特征是它其中一个左减震器和一个右减震器枢接在所述车架中央部位的一端设有油路互相连通,使所述左右减震器的油腔成为一个连通管结构,并且利用减震器的内置限位做为所述一个车轮减震和平衡补正机构的系统限位以替代所述一个中央连杆组。
还有,一种自平衡车用车轮减震和平衡补正机构,其特征是它包括; 一台两轮自平衡车其上设有一个以上的车架,二个以上的车轮其上各自附有车轮轴;一个左车轮支架和一个右车轮支架,它们一端枢接所述对应侧的车轮轴使左右车轮左右平行并置,所述车轮支架还分别设有液压缸固定点和滑动引导块;一个左上支架和一个右上支架,它们的上面各自设有滑动块和所述车轮支架上的滑动引导块对应配合以便引导所述车轮支架和固定其上的车轮顺应所述滑动引导块的滑动方向运动,所述上支架还设有液压缸固定点,和一个车架连接点以便让所述左右上支架固定连接到所述车架两侧;一个左液压缸,和一个右液压缸,它们设有缸体和内置活塞隔离所述缸体内部成为上油腔和下油腔,所述油腔各设有出入口连各自对应的出入口,使所述左右液压缸的上油腔连通成为一个连通体, 并且使所述左右液压缸的下油腔连通成为一个连通体,所述左右液压缸的缸体端和活塞杆端分别固定到所述对应的上支架液压缸固定点和所述左右车轮支架的液压缸固定点;一个左弹簧和一个右弹簧,它们被分置在所述对应侧的车轮支架和上支架之间起到支撑和吸震的作用。
这种结构的特征在:利用弹簧做支撑和吸震,同时利用两个液压缸上下油腔各自形成一个连通管系的作用,强制的使一侧的车轮连同其支架在受力上升或下沉时会迫使另一侧车轮连同其支架产生受力对等但运动方向相反的动作,于是达到减震和平衡补正功能使车架常保平衡不左右摇恍的机能。
还有, 一种自平衡车用车轮减震和平衡补正机构,其特征是它包括;一台自平衡车其上设有一个以上的车架,二个左车轮和二个右车轮其上各自附有轮轴; 一个左车轮支架和一个右车轮支架,它们各自的内侧端面和所述车架连接,另一端枢接所述对应侧的车轮轴使左右车轮左右平行并置,所述车轮支架还各自分别设有一个曲柄连接枢接点和一个摇臂枢接点;四个曲柄,它们的一端分别的枢接到所述左右车轮支架上的曲柄连接点呈行车前直行方向前后对应的方式,所述曲柄的朝外开放端枢接到所述左右车轮的轮轴上,所述曲柄的中间适当的杠杆比设有一个出入力枢接点;一个左摇臂和一个右摇臂,它的中心点分别枢接在所述对应的左右车轮支架上,所述摇臂的两个自由端设有枢接点;四个减震器,它们分别的枢接在所述的摇臂的枢接点和所述曲柄的出入力枢接点之间,使所述的曲柄、摇臂形成一个四连杆的连动关系,这种结构布置的特征在:车辆同一侧前后布置的两个车轮可以透过摇臂和减震器的作用在车辆通过不平路面时产生减震和平衡补正上下跳动的机能,两侧车轮支架的机能迭加使车架具有减震和常保左右高低平衡稳定骑乘的机能。
还有,如上述一辆四轮式自平衡车的一种自平衡车用车轮减震和平衡补正机构,其特征是其中一个右后车轮和一个左后车轮分别由一个右后车叉和一个左后车叉所枢接,所述后车叉枢接点再连接到各自的后曲柄上,其特征是当所述四轮式自平衡车转弯时,两个后轮可以各自的以其车叉枢接点做轴心,顺车辆的转弯方向变换车轮的指向,使四个车轮的指向搭配让车辆更顺畅的做转弯。
附图说明
附图1是装置连杆式减震与平衡机构的一辆自平衡车外观图
附图1-1 是图1之中连杆式减震与平衡机构的结构图
附图1-2 是图1所示的车辆过障跳动状况示意图
附图2 是利用连通两个减震器上油腔的结构布置图
附图3 是装置液压式减震与平衡机构的一辆自平衡车外观图
附图3-1 是图3之中液压式减震与平衡机构的结构布置图
附图3-2 是图3所示的车辆过障跳动状况示意图
附图4 是一辆装置摇臂式减震与平衡机构的自平衡车外观图
附图4‐1 是图4所示车辆过障碍路面的示意图
附图4-2是图4所示车辆加装后车叉示意图
具体实施方式
下面结合附图对本申请案作进一步的说明。
附图1是装置连杆式减震与平衡机构的一辆自平衡车外观图,图中所示标号1是一台两轮式自平衡车,2是车架其上容许设置骑者脚踏板,8是一个四连杆式减震与平衡补正机构,其结构在下面图1‐2的图示说明中详述,右连杆组4有一个右车轮支架4‐1,它的中段部份和右车轮轴3‐1连接,它的最上端设有右把手10和右握把10‐1供骑者操作把握,5是左连杆组,其上亦设有左车轮支架5-1、左把手9和左握把9-1,右车轮6和左车轮7分别平行并列的枢接在右车轮支架4‐1和左车轮支架5‐1之上,图1是一个整体自平衡车处于直立静止状态的外观图。
附图1-1 是图1之中连杆式减震与平衡机构的结构图,图中车架2的前半部被剖切开来以便看清楚内部结构,8是一个四连杆式减震与平衡补正机构,它包括一个右连杆组4,其中包括四个平行并列的右横连杆4‐2被右车架内侧枢轴4‐41枢接在车架2的右侧端,右横连杆4‐2的另一端则枢接到右车轮支架4‐1上,形成一个平行四连杆的结构,在车架2的另一端同样的装置有左连杆组5,其中包括四个左横连杆5‐2被左车架内侧枢轴5‐41枢接在车架2之上,左横连杆5‐2的另一端则枢接在左车轮支架5‐1上,形成一个和右连杆组4相对应的平行四连杆结构,图中最下方的一个右连杆组4-2设有一个向上突起具有适当力臂的右出力枢接点4-4,它被连接到一个右减震器4‐5的一端,减震器4-5的另一端被一个右减震器枢轴4‐6枢接在车架2的中段,所述四连杆式减震与平衡补正机构还包括一个左连杆组5,其结构和布置和上述右连杆组4一致只是左右方向相反而已,左连杆组5其中包括四个左横连杆5‐2,二个左车架内侧枢轴5-41,一个左出力枢接点5-4,左减震器5‐5被左减震器枢轴枢接在车架2的中部,11是一个中央连杆它两端设有右吊耳11-3和左吊耳11-4,两个吊耳分别枢接在右出力枢接点4-4和左出力枢接点5-4之上,中央连杆11的中段设有一个被适当预压的弹簧11-1和限位块11-2,当中央连杆11受到挤压力量时,其受力直接透过外管塞头11-32、外管11-31和左吊耳法兰11-41传递,因为其间没有弹性原件和间隙使中央连杆11可以几近刚性的传递受力,当中央连杆11受到向两端拉伸力量而且力量超过弹簧11‐1的预压力时,外管塞头11-32会带着锁在其内的垫片11-22挤压被螺套11-23限位在外管11-31之中的弹簧11-1, 外管塞头11-32会依受力大小向外伸张,这伸张要一直到左吊耳法兰11-41抵住限位块11-2,于是,当任何一侧车轮受力向上跳动挤压该侧四连杆和减震器产生位移时,该位移量会被中央连杆传递到对应侧的四连杆并驱使另一侧车轮作出方向相反而力量和跳动量相等的补正动作,使车辆的车架常保水平、不左右摇恍,这对车辆通过左右不平路面的平衡补正大有帮助,又当两轮同时受到外力向上跳动时,中央连杆可以适时伸张让两车轮的冲击力透过各自侧的四连杆传递给各自侧的减震器达到缓冲减震的效果。
图1-2 是图1所示的车辆过障跳动状况示意图,从图中可以看出当车辆通过一个如直线Lr所示的一个侧倾的路面,因为有了如图1-1所述的平衡补正机能,车架2可以保持和水平参考线L相平行的位置,左右把手9和10也可以保持近乎和垂直参考线Lv平行的状态,这些都有助于骑者的身体平衡和稳定的操控行车。
图2 是利用连通两个减震器上油腔的结构布置图,图中车架2的前半部被剖切掉以便看清内部构件,12是一个油路板兼减震器支架,右减震器4-5和左减震器5-5是传统习用于自行车和电动摩托车上的油压减震器,在图2中两个减震器的上油腔向上朝枢轴方向打通一个油路通往各自侧的左右减震器枢轴4-6和5-6的轴心通油孔,然后再经由油路板12的内部油路相互连接,使两个左右减震器的上油腔形成一个连通管的结构, 13是一个习用的蓄压器,还有,因为采用连通两个减震器上油腔的结构布置使得图1-1之中所示的中央连杆11可以被省略不用,于是如图2所示的结构,当任何一侧的减震器被压缩产生减震器活塞杆端的枢接点位移时,都会把等量的位移透过所述的连通管式油路传递给对应一侧的减震器,达到一侧车轮上升则另一侧车轮等量下降的平衡补正机能。
图3 是装置液压式减震与平衡机构的一辆自平衡车外观图,图中车架2在箭头A所示的局部被剖切开来,其中可以看见一个右油压减震及补正机构14,15是左油压减震及补正机构。
图3-1 是图3之中液压式减震与平衡机构的结构布置图,图中车架2的前半部和左车轮支架5‐1的局部被剖切掉以便看清内部结构,左顶座5-11和右顶座4-11被固定在车架2的两端形成车辆的主体结构,车架2的两侧设有一个右油压减震及平衡补正机构14和一个方向相反而结构相同的左油压减震及平衡补正机构15,右顶座4-11之上固定有一个右限位柱塞4-17和一个右缸套4-15并且固定二个平行的右顶座引导柱4-12,与之对应的是右车轮支架4-1的下端连接一个右车轮支架底座4-10,底座的两侧设有二个右衬套孔4-20滑动配合的在右顶座引导柱4-12的引导自由地上下活动,底座4-10的中部固定有一个右活塞4-16油密的配合右限位柱塞4-17和右缸套4-15形成一个具有右上油腔4-18和右下油腔的右油缸4-14,在右油缸4-14的外周设有一个右减震弹簧,它被预压的抵在右顶座4-11和右车轮支架底座4-10之间发挥吸震减震的作用,和以上所述右油压减震及平衡补正机构同样的结构件在图的右下角设有一个左油压减震及平衡补正机构15。
图3-2 是图3所示装有油压减震及平衡补正机构的车辆过障跳动状况示意图,当右车轮过障受力带动着右车轮支架4-1向上顶升时,也带动右车轮支架底座4-10和固锁其上的右活塞4-16同步向上顶升,于是上油腔4-18便被压缩并把油流从右上油腔出油口4-181输送出去,再通过(未显示的)油路流到左上油腔出油口5-181和左上油腔5-18之内,迫使左活塞5-16往下等长等压的顶伸,同时带动固定左活塞5-16的左车轮支架底座5-10和左车轮支架5-1一起向下顶伸,于是,有了这种连通管式的油路结构便能使车轮行使一个车轮上升另一个则等量下降的效果,达到平衡补正车轮跳动常保车架左右平衡的机能,至于吸震的作用是由被预压抵紧在顶座和底座之间的左右减震弹簧4-13和5-13来完成,5-191是左下油腔出油孔通过(未显示的)油路流通到4-191右下油腔出油孔,使左右两个油缸的下油腔形成一个连通管的结构,其最主要目的在防止一个车轮过坑凹腾空时,使该侧油缸上油腔不致因车轮重力被吸真空导致该车轮突然下坠的现象。
图4 是一辆装置摇臂式减震与平衡机构的自平衡车外观图,1-1是一辆四轮式自平衡车,图中车架2的局部被剖切开来可以看到有一个连接左把手9和右把手10的车架龙骨2-1,左把手9的下端设有左曲柄内侧枢轴9-6用以枢接左前曲柄9-5和左后曲柄9-51,所述二个曲柄的外侧端各自枢接对应的左前轮7-1和左后轮7-2,使之呈前后平行的状态,所述二个曲柄的中段设有枢接点连接到左减震器9-4的下端,左减震器9-4的上段分别枢接到一个左摇臂9-2上,左摇臂9-2中央被抠接到左把手9的下端使所述的左侧前后两个曲柄、二个左减震器和左摇臂形成一个四连杆的结构,于是,当左前轮过障跳动上升或下降时会把等量的跳动和受力以相反的方向传递给左后轮,达到减震和平衡补正跳动使车架常保水平的功能,右把手10的下端如同左侧左把手9一般设有一个右侧减震和平衡补正的连杆机构,9-7是车轮轴,10‐2右摇臂,10-9右摇臂卡掣口,10-4右减震器,6-1右前轮,6-2右后轮,当右侧车轮过障受力跳动时,透过右把手10和其关连组件可以达到和前述左把手9和其关连件的同样功能,于是,图4所示的车辆使具有左右和前后车轮过障受力跳动的减震和平衡补正机能,使骑者行驶操作更平稳而安全,另外,9-9是一个左摇臂卡掣口, 10-9是右摇臂卡掣口,当任何一个卡掣口被用销块卡住不能摆动时就会锁定该侧的连杆运动,使该侧前后轮不会上下跳动而形成贴地的两个支撑点可以方便驻车,上车或下车时也可以一次开启或关闭一侧的卡掣方式来使用车辆,使上下车及临时停车时可以直接站在车上操作开闭卡掣和开关机再从容下车,方便许多。
图4‐1 是图4所示车辆过障碍路面的示意图,从图中可以看出在车辆行经一个Lc坡度路面时四个车轮都贴在Lc坡面呈倾斜状态,但是车架2仍可保持近似平行水平参考面L的状态,把手也接近直立,显示出图4所示的车辆过障得路面所具有的自动平衡补正机构的功能。
图4-2是图4所示车辆加装后车叉示意图,左后轮7-2和右后轮6-2分别由左后车叉7-21和右后车叉6-21上的枢接轴6-22枢接,左右后车轮能在枢接轴心线上自由摆动,图中两个枢接轴6-22再通过一个连接体连接到各自对应侧的左后曲柄9-51和右后曲柄10-51之上,使所述后车叉和它对应的后车轮随摇臂的摆动而上下运动,另外,在车辆转弯时,两个后轮会自动调整车轮指向使车辆转弯更顺畅。

Claims (1)

1.一种自平衡车用车轮减震和平衡补正机构,其特征是它包括; 一台两轮自平衡车其上设有一个以上的车架,二个以上的车轮其上各自附有车轮轴;一个左车轮支架和一个右车轮支架,它们一端枢接对应侧的车轮轴使左右车轮左右平行并置,所述车轮支架还分别设有液压缸固定点和滑动引导块;一个左上支架和一个右上支架,它们的上面各自设有滑动块和所述车轮支架上的滑动引导块对应配合以便引导所述车轮支架和固定其上的车轮顺应所述滑动引导块的滑动方向运动,所述上支架还设有液压缸固定点,和一个车架连接点以便让所述左右上支架固定连接到所述车架两侧;一个左液压缸,和一个右液压缸,它们设有缸体和内置活塞隔离所述缸体内部成为上油腔和下油腔,所述油腔各设有出入口连各自对应的出入口,使所述左右液压缸的上油腔连通成为一个连通体, 并且使所述左右液压缸的下油腔连通成为一个连通体,所述左右液压缸的缸体端和活塞杆端分别固定到对应的上支架液压缸固定点和所述左右车轮支架的液压缸固定点;一个左弹簧和一个右弹簧,它们被分置在对应侧的车轮支架和上支架之间起到支撑和吸震的作用。
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