CN112789216B - 电动独轮车 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种电动独轮自行车,是一种交通工具。是人力独轮自行车和自平衡电动独轮车的改进。它由车轮(1B)、无刷直流电动机(1C)、操纵脚踏(1D)、车座(2A)、减震弹簧(2B)、控制主板(1F)、锂离子电池组(1G)、伸缩式提把(1I)、紧急刹车踏板(1J)、外壳(1H)构成。使用时,用户一般骑坐在车座上,摆动脚腕、调整操纵脚踏(1D)的俯仰、操纵车轮转动,而不是用电动陀螺感应车体姿态进行操纵。这样,本发明容易操纵、易学、灵活、使用轻松,小巧便携、零排放、良好的通过性。有望成为城市、乡村的主要近程交通工具,甚至可用于野外勘探、森林巡查等不良路况。

Description

电动独轮车
技术领域
本发明是人力独轮自行车和自平衡电动独轮车的改进。摆动脚腕、控制脚踏俯仰、操纵车轮进退。用电动机+电池代替了常规人力独轮自行车的人力。属于交通工具领域。
背景技术
常规人力独轮自行车,是一项运动,时常出现在杂技中。骑行它,需要一些特殊技能,需要较多的训练,一般人不易掌握。所以,常规人力独轮自行车没有成为普遍交通工具,也许永远不会。
近二十年来,随着蓄电池、电机、微电子技术的进步,人们改进了人力独轮自行车,为它加装电机、蓄电池供电、电子陀螺,由电子陀螺增加其稳定性,发明了自平衡电动独轮车。由于其电子陀螺的操控原理的限制,用户骑行时必须姿态端庄。如Ninebot One 电动独轮车(Ninebot One electric unicycle),用户一般只能立姿直立骑行。使人易于疲劳,不适合长途,不适合作为交通工具,只是一种“耍酷”的玩具。
本发明旨在把独轮车变成一种实用、普遍的交通工具。
发明内容
本发明与自平衡电动独轮车,非常相像,但其控制原理相去甚远。自平衡电动独轮车,由电动陀螺感知车体姿态,控制车轮驱动力,其用户需要根据自己的愿望和自身的姿态调整车体姿态,进行操纵。而,本发明,用户根据自己的愿望和自身姿态,摆动脚腕进行操纵,控制车轮驱动力。在本发明构思中,明确知道并利用:1、人类有很好的感知自身姿态的能力,2、脚腕较身躯更灵活、更易于训练,3、坐姿较立姿不易疲劳,4、可变姿态较固定姿态不易疲劳。
以下结合图1、图2,描述本电动独轮自行车:
本电动独轮自行车由车轮(1B)、无刷直流电动机(1C)、两个不同的脚踏(1D, 1K)、车座总成(1E)、控制主板(1F)、锂离子电池组(1G)、外壳(1H)构成。
车轮(1B)、无刷直流电动机(1C)、锂离子电池组(1G)与自平衡电动独轮车、电动两轮自行车相像,甚至可以互换。
两个脚踏,这是本发明所独有的。使用前,这两个脚踏的俯仰角可根据用户的喜好、感觉调整,然后锁死。使用时展开,不使用时收起。本电动独轮自行车行驶时,这两个脚踏是不同的:一个是固定脚踏(1K),仅用于承脚;另一个是操纵脚踏(1D),其俯仰角可变,用户摆动脚腕,调节其俯仰角,操纵车轮转速、转动方向。即,用户以脚操纵车轮转速、转动方向,以保持行驶和俯仰平衡,行驶中,左右扭动车轮,以保持自己的左右平衡。——这个原理来自于人力独轮自行车。
为了使用户容易操纵,设定操纵脚踏的功能:在本电动独轮自行车打开电源后,用户脚腕处于中间位置或不接触操纵脚踏时,车轮被有限的电磁力锁止,不能轻易转动;用户摆动脚腕、增加操纵脚踏俯角时,车轮向前转,操纵脚踏俯角越大,转得越快;用户摆动脚腕、减小操纵脚踏俯角时,车轮减小向前转的转速,甚至停止或向后转;用户摆动脚腕操纵脚踏,车轮无级变速。
由于独轮车与电动两轮车自行车有很大的不同,若电动两轮自行车要限速,只要限定电动机转速即可;而独轮车不能这样,否则,独轮车达到限速时,用户立即前仆摔倒。当独轮车正常行驶时,若要加速,用户首先要稍微减低车轮速度,让人车重心前于车轮地面支点,让人车有向前仆的感觉,用户再加速车轮向前转,让人车加速度抵偿前仆加速度;同理,若要减速,用户首先要稍微加快车轮速度,让人车重心后于车轮地面支点,让人车有向后摔的感觉,用户再减小车轮转速,让人车减速度抵偿向后摔的加速度。独轮车的骑行者,可能并不知道这些理论细节,但他们都本能的这样做。训练达成了他们的这种本能反应。本电动独轮自行车充分利用这一本能反应。为了使用户更容易操纵,更安全,设定操纵脚踏有两档的“脚感”:当本电动独轮自行车正常行驶时,“脚感”是正常档;当本电动独轮自行车达到速度限制或接近扭矩极限时,“脚感”是极端档,用户的脚腕操纵力陡变,提醒用户,由用户将按本能自动响应这种提醒,以限制用户的过度操纵。
本电动独轮自行车的速度限制由用户喜好、当地法律、本车动力情况、路面情况(如大上坡)等综合因素决定,由控制主板分析、确定,体现在用户“脚感”上。正常情况下,在平整坚硬的路面行驶,扭矩限制为电动机的最大扭矩,但在湿滑路面时,为避免车轮打滑造成的摔跤,本电动独轮自行车将按用户的设定限制扭矩,车轮扭矩接近限制扭矩时用户有“脚感”,以限制用户的骤然加速和减速。
要实现以上功能,必须良好设计、制造的控制主板。控制主板可以按现行技术设计、制造。另外,控制主板还包含智能系统和蓝牙功能,可以和用户随身的智能设备(如智能手机)联机,实现以下功能:1、用户的智能设备将成为一把智能钥匙,有防盗功能。2、用户可以在自己的智能设备上设定限制速度、设定限制车轮扭矩,以适应自己的喜好、当地法律、湿滑路面等。3、本电动独轮自行车实时发送发送速度信息,用户智能设备显示速度、累计里程;本电动独轮自行车实时发送发送锂离子电池组的剩余电量并显示在用户智能设备上,用户可以更好地计划行程。
车座总成(1E),包括车座(2A)、减震弹簧(2B)、收放脚踏的铰链(2D)。本电动独轮自行车行驶时,用户一般以坐姿操纵。坐在车座上,可立式坐,也可俯身坐。为了适应高速行驶和颠簸路面,以减震弹簧支撑车座,最好是充气弹簧(2B),以缓冲地面冲击,使用户更舒适。用户可根据自己的体重、喜好调整充气弹簧的刚度。
可以为本电动独轮自行车加装一伸缩式提把(1I),伸缩长度有数档,在不便骑行或没电时,关断电源,车轮解锁、可自由转动,用户可以容易地借车轮拖行或提行,方便用户使用。并且,在骑行时,升起这个提把,可以固定导航设备、随身电子设备,做导航、显示速度、剩余电量;可以固定操纵手把;可以作为扶手。
可为本电动独轮自行车加装一操纵手把。在做骑行跳跃等复杂动作时,可代替操纵脚踏;瘸一条腿或少一条腿的用户也可骑行。用户摆动手腕进行操纵,操控方式与操纵脚踏相似。响应地,要在伸缩式提把上预留操纵手把的临时安装位置。
为本电动独轮自行车加装一紧急刹车踏板(1J)。骑行常规独轮车,如人力独轮自行车、自平衡电动独轮车,紧急刹车有困难,只能慢刹车,主要原因是独轮车不能有车轮打滑、车轮抱死的情况,否则,摔倒、失控。本发明在其后部悬臂一紧急刹车踏板。要紧急刹车时,用户站起,一只脚踩操纵脚踏,一只脚踩紧急刹车踏板,把紧急刹车踏板踩向地面,紧急刹车踏板与地面发生滑动摩擦,快速消耗行车动能、急刹车。这样,用户双脚一前一后,可确保前后平衡、左右平衡,甚至,边急刹车边调整行车方向。为本电动独轮自行车便携方便,紧急刹车踏板可快速挂装和拆卸,或可折叠。
外壳(1H),为把上述零部件组装到一起、保护脆弱部件、阻隔用户触及运动部件(如车轮)而设。阻隔用户触及运动部件是安全考量。
与常规人力独轮自行车相比,本电动独轮自行车用无刷直流电动机代替了常规人力独轮自行车的脚蹬-曲柄机构,本电动独轮自行车动力强劲,用户可以还可以有更低的重心。这样,更省力、更稳定、更易于操纵,甚至用户可以空出双手。如果不慎摔跤,也便于双手接地,伤害更轻,更安全。
与现行的自平衡电动独轮车相比,本电动独轮自行车省去了自平衡电动独轮车的电动陀螺系统,用户用脚控制车轮的转速、方向而不是由电动陀螺控制,用户可以坐姿、立姿、斜身坐姿、俯身坐姿、俯身立姿、等姿态操控本电动独轮自行车,还可以任意改变姿态,远较操纵自平衡电动独轮车容易、轻松。并且,在一般情况下,用户以坐姿操纵本电动独轮自行车,重心较低,双手自由,更安全。本电动独轮自行车的尺寸、重量、制造技术、制造成本与自平衡电动独轮车相近。
与常规两轮自行车相比,本电动独轮自行车有如下优点:动力更强;其用户的重心低,更稳定,双手自由,不易摔伤;通过性更好,几乎人能走的路,本电动独轮自行车都能走,如林间小路、田埂等;小巧、方便,与普通中型旅行箱尺寸相当。
经以上对比,本发明控制灵敏(只是动动脚腕)、动力强劲(电力驱动)、重心低(低于自行车和自平衡电动独轮车)、稳定性好、易于操作(和普通自行车相近)、小巧便携(可以放入行李箱)、通过性好(几乎能通过人能走的所有的路,甚至可以走林间小路、田埂)、速度可快可慢(参考自平衡电动独轮车,速度可达120km/h,我们可以限速在16km/h)、骑行时两手自由、较常规两轮自行车更安全(不易摔伤)、零排放、无污染。本电动独轮自行车有望成为城市、乡村的主要近程交通工具,甚至可用于野外勘探、森林巡查等不良路况。
附图说明
图1:本电动独轮车(1A)总图、后视图
图2:车座(1E)图
图3:摘要附图
以上3图仅显示一个实例,单位:mm(毫米)
附图中符号意义:
符号 意义 备注
1A 本电动独轮自行车
1B 车轮
1C 无刷直流电动机
1D 操纵脚踏
1E 车座总成
1F 控制主板
1G 锂离子电池组
1H 外壳
1I 伸缩式提把
1J 紧急刹车踏板
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Figure SMS_2
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Claims (3)

1.一种电动独轮自行车,是常规人力独轮自行车和自平衡电动独轮车的改进,它包括:
1)一个车轮;
2)一个直流无刷电动机,以驱动车轮转动;
3)两个脚踏,其俯仰角可以按用户感觉、喜好调整后锁定,其中,
一个脚踏为固定脚踏,仅用于承脚;
另一个脚踏为操纵脚踏,用户摆动脚腕可操纵车轮的转速、扭矩;
4)一个车座;
5)控制主板,按操纵脚踏的信号控制直流无刷电动机;
6)锂离子电池组;
7)一个紧急刹车踏板(1J),可折叠的联接于车体,紧急刹车时,用户可将其直接踩向地面、与地面直接摩擦刹车;
8)一伸缩式便携提把;
9)一个外壳,确保把所有组件装配在一起,并阻隔用户触及转动时的车轮。
2.权利要求1所述的电动独轮自行车,用户摆动脚腕操作操纵脚踏,操纵车轮无级变速,有两档的“脚感”,即正常档、极端档:
1)正常档,当本电动独轮自行车正常行驶时;
2)极端档,当本电动独轮自行车达到速度限制或接近扭矩极限时,用户的脚腕操纵力陡变,提醒用户,限制用户的过度操纵。
3.权利要求1所述的电动独轮自行车,加装一操纵手把,操作方式同于操纵脚踏,固定在便携提把上。
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GR01 Patent grant
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