CN117163202A - 具有转向电机的骑行设备及其转向控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有转向电机的骑行设备及其转向控制方法，属于骑行设备技术领域，目的在于克服现有具有前叉电机的自行车手动转向阻力大的缺陷。骑行设备包括车体、转向电机、把手和前支架，所述车体的后端部设有后轮；所述转向电机包括定子和转子，所述定子固定在所述车体上；所述把手固定在所述转子上；所述前支架固定在所述转子上，所述前支架上设有前轮。将转向电机的转子与把手和前支架固定连接，手动控制骑行设备转向时，手部作用在把手上的力量可以通过转子传递至前支架，避免作用力用于克服同步带等传动部件的运动，提高手动转向的顺畅性。
Description
技术领域
本发明属于骑行设备技术领域，涉及一种具有转向电机的骑行设备。
背景技术
中国专利文献公开“自主平衡行驶自行车机械动力系统及其多刚体动力学模型”发明专利，授权公告号CN109492318B，其包括机械系统和电气控制系统，机械系统包括车体、后轮、前叉和前轮；电气控制系统包括工控机、直流电源和电子陀螺仪，前叉与车体连接处设有前叉尾迹调整装置，后轮设有伺服驱动电机，前轮设有方向调整伺服驱动电机，分别与通过总线与工控机连接。前叉电机通过同步带驱动前叉转向，虽然该自行车上设有把手，通过把手进行转向时，必然会通过同步带带动前叉电机的转子转动，同步带会对把手控制转向带来较大的阻力。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题提出具有转向电机的骑行设备及其转向控制方法，目的在于克服现有具有前叉电机的自行车手动转向阻力大的缺陷。
本发明是这样实现的：
具有转向电机的骑行设备，包括：
车体，所述车体的后端部设有后轮；
其特征在于，还包括：
转向电机，所述转向电机包括定子和转子，所述定子固定在所述车体上；
把手，所述把手固定在所述转子上；
前支架，所述前支架固定在所述转子上，所述前支架上设有前轮。
优选的，所述把手上固定有立柱，所述转子的上端与所述立柱固定。
优选的，所述立柱的下端部具有插接腔；
所述插接腔中固定紧固套，所述转子的上端与所述紧固套过盈配合，紧固套可以使得转轴与较大的插件腔配合，实现固定，减少立杆和转子尺寸上的相互限制；或者，所述转子的上端部直接与所述立柱过盈配合。
优选的，所述转子的下端插设在所述前支架中并与所述前支架过盈配合。
优选的，所述定子具有向外侧凸起的连接部，所述车体上固定有连接支架，所述连接支架固定在所述连接部上。这样能够减少定子与转子配合部位的变形风险，提高转向电机运行的稳定性。
优选的，所述连接支架上具有固定槽，所述连接部嵌装在所述固定槽中，所述连接部与所述连接支架通过螺栓可拆卸固定连接。
优选的，所述骑行设备上设有转向角度调节机构，以调节所述转子相对所述定子的最大转向角度。
优选的，所述转向角度调节机构包括相对所述定子固定的调节驱动件和相对所述转子固定的限位结构，所述调节驱动件上设有限位件，所述调节驱动件驱动所述限位件活动以控制所述限位件与所述限位结构的相对位置，使得所述转子相对所述定子的最大转动角度增大或减小。
优选的，所述驱动件为调节电机，所述调节电机的电机轴上具有螺纹，所述限位结构包括固定在所述转子上的限位杆，所述限位件的中部通过螺纹和所述电机轴连接，所述限位件的两端与所述限位杆的两端对应，以使限位件与所述限位杆接触时，限制所述转子转动，所述限位件的下端与所述定子滑动接触或通过滚珠接触。调节电机为伺服电机，基于脉冲电流控制调节电机的转动以及转动角度。
骑行设备的转向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过把手上的握持检测装置检测用户的手是否握持在把手上；
当手握持在把手上，控制器控制转向电机断电；
当手松开把手，控制器控制接通转向电机电源，并根据车体上角度传感器的信息，控制转向电机转动以控制骑行设备转向；
检测骑行设备的行驶速度，并将速度信息传递给控制器；
控制器根据速度信息控制驱动件工作，以使骑行设备的行驶速度越大，限位件距离限位结构越近，骑行设备的行驶速度越小，限位件距离限位结构距离越远。
本发明所提供的具有转向电机的骑行设备及其转向控制方法，将转向电机的转子与把手和前支架固定连接，手动控制骑行设备转向时，手部作用在把手上的力量可以通过转子传递至前支架，避免作用力用于克服同步带等传动部件的运动，提高手动转向的顺畅性。
附图说明
图1为滑板车的第一角度结构示意图；
图2为图1中局部A的放大图；
图3为滑板车的第二角度结构示意图；
图4为转向电机的结构示意图；
图5为连接支架的结构示意图；
图6为滑板车的局部结构剖视图。
附图标注说明：100、车体；110、后轮；120、连接支架；121、固定槽；200、转向电机；210、转子；220、定子；221、连接部；300、把手；
310、立柱；320、紧固套；330、接触传感器；400、前支架；410、前轮；
510、调节驱动件；511、限位件；520、限位结构。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供了一种电动滑板车，是本发明创新方案在滑板车上的一种具体应用，本发明创新方案还可以应用在电动自行车、摩托车等包括一个前轮410和一个后轮110的骑行设备上。
如图1-6所示，滑板车包括车体100、转向电机200、把手300和前支架400，所述车体100的后端部设有后轮110；所述转向电机200包括定子220和转子210，所述定子220固定在所述车体100上；所述把手300固定在所述转子210上；所述前支架400固定在所述转子210上，所述前支架400上设有前轮410。具体应用时，滑板车可以通过人手操作把手300实现转向，也可以通过转向电机200控制转向。车体100上设有角度传感器和控制器，角度传感器可以是陀螺仪或水平传感器，用于检测车体100左右倾斜程度，角度传感器和控制器连接，当通过转向电机200控制滑板车转向时，人手松开把手300，控制器根据从角度传感器获取车体100的倾斜信息，当车体100往右倾斜，倾斜角度越大，控制器控制转向电机200使得滑板车右转角度越大，当车体100往左倾斜，倾斜角度越大，控制器控制转向电机200使得滑板车左转角度越大。当通过人手操作把手300转向，控制转向电机200断电，避免转向电机200阻碍人手的操作，本实施例中，在把手300上安装接触传感器330与控制连接，当接触传感器330检测到人手握持在把手300上，控制器控制转向电机200断电，当接触传感器330未检测到人手握持在把手300上，控制器控制转向电机200通电。在其他可选的实施例中，也可以通过设置开关来控制转向电机200的通断电。
把手300上固定有立柱310，所述转子210的上端与所述立柱310固定，所述立柱310的下端部具有插接腔；所述插接腔中固定紧固套320，所述转子210的上端与所述紧固套320过盈配合。在其他可选的实施例中，所述转子210的上端部也可以直接与所述立柱310过盈配合，或者转轴的上端部与立柱310通过螺栓固定连接。
转子210的下端插设在所述前支架400中并与所述前支架400过盈配合。在其他可选的实施例中，转子210的下端部也可以与前支架400通过螺栓固定连接。
如图1-6所示，定子220具有向外侧凸起的连接部221，所述车体100上固定有连接支架120，所述连接支架120固定在所述连接部221上。这样连接部221作为连接的主要受力位置，降低定子220其他位置形变风险，使得定子220和转子210的配合更好地保持准确性。在其他可选的实施例中，也可以将连接支架120的一端套设在定子220上，使得连接支架120和定子220的作用力能够均匀分布在定子220的各个面上，避免定子220局部产生过大变形。
如图2、4、5所示，所述连接支架120上具有固定槽121，所述连接部221嵌装在所述固定槽121中，所述连接部221与所述连接支架120通过螺栓可拆卸固定连接。在其他可选的实施例中，也可以在连接部221上开槽使得连接之间的端部嵌入到槽中，或者连接支架120和定子220焊接固定。
进一步的，所述滑板车上设有转向角度调节机构，以调节所述转子210相对所述定子220的最大转向角度。具体来说，所述转向角度调节机构包括相对所述定子220固定的调节驱动件510和相对所述转子210固定的限位结构520，所述调节驱动件510上设有限位件511，所述调节驱动件510驱动所述限位件511活动以控制所述限位件511与所述限位结构520的相对位置，使得所述转子210相对所述定子220的最大转动角度增大或减小。所述驱动件为调节电机，所述调节电机的电机轴上具有螺纹，所述限位结构520包括固定在所述转子210上的限位杆，所述限位件511的中部通过螺纹和所述电机轴连接，所述限位件511的两端与所述限位杆的两端对应，以使限位件511与所述限位杆接触时，限制所述转子210转动，所述限位件511的下端与所述定子220滑动接触。在其他可选的实施例中，限位结构520也可以是在转子210上设置一个平面，通过该平面与限位件511配合限制转子210的转动。限位件511的下端也可以进一步设置滚珠，限位件511通过滚珠与定子220接触。
本实施例的调节驱动件510固定在定子220上，在其他可选的实施例中，调节驱动件510也可以固定在连接支架120上，只要能够使得调节驱动件510相对定子220固定即可。在其他可选的实施例中，限位结构520也可以位于与转子210固定的结构上，例如限位结构520位于立杆上或前支架400上。
滑板车的转向控制方法，包括以下步骤：
通过把手300上的握持检测装置检测用户的手是否握持在把手300上。握持检测装置可以接触传感器330或对射式光电传感器，握持检测装置与控制器连接，将用户的手是否握持在把手300上的信息传递给控制器。
当手握持在把手300上，控制器控制转向电机200断电；这样用户就可以通过把手300来控制滑板车的转向，避免转向电机200的干扰，提高转向的可控性和顺畅性。
当手松开把手300，控制器控制接通转向电机200电源，并根据车体100上角度传感器的信息，控制转向电机200转动以控制滑板车转向；这样能够解放人的双手，只需要人体控制重心来控制车体100的倾斜情况，就可以控制滑板车的转向，让转向控制更加轻松，也便于在直线行驶过程中，人机保持平衡。
当通过转向电机200控制滑板车转向时，通过霍尔元件检测骑行设备的行驶速度，并将速度信息传递给控制器；控制器根据速度信息控制驱动件工作，以使骑行设备的行驶速度越大，限位件511距离限位结构520越近，骑行设备的行驶速度越小，限位件511距离限位结构520距离越远。限位件511与限位结构520距离越近，限位件511与限位结构520越容易发生接触，转子210的可转动角度就越小，从而使得行驶速度越大，前轮410转向的最大角度就越小，避免高速大角度转向，提高骑行安全性。
Claims (10)
1.具有转向电机的骑行设备，包括：
车体(100)，所述车体(100)的后端部设有后轮(110)；
其特征在于，还包括：
转向电机(200)，所述转向电机(200)包括定子(220)和转子(210)，所述定子(220)固定在所述车体(100)上；
把手(300)，所述把手(300)固定在所述转子(210)上；
前支架(400)，所述前支架(400)固定在所述转子(210)上，所述前支架(400)上设有前轮(410)。
2.根据权利要求1所述的具有转向电机的骑行设备，其特征在于，所述把手(300)上固定有立柱(310)，所述转子(210)的上端与所述立柱(310)固定。
3.根据权利要求2所述的具有转向电机的骑行设备，其特征在于，所述立柱(310)的下端部具有插接腔；
所述插接腔中固定紧固套(320)，所述转子(210)的上端与所述紧固套(320)过盈配合；或者，所述转子(210)的上端部直接与所述立柱(310)过盈配合。
4.根据权利要求1所述的具有转向电机的骑行设备，其特征在于，所述转子(210)的下端插设在所述前支架(400)中并与所述前支架(400)过盈配合。
5.根据权利要求1所述的具有转向电机的骑行设备，其特征在于，所述定子(220)具有向外侧凸起的连接部(221)，所述车体(100)上固定有连接支架(120)，所述连接支架(120)固定在所述连接部(221)上。
6.根据权利要求5所述的具有转向电机的骑行设备，其特征在于，所述连接支架(120)上具有固定槽(121)，所述连接部(221)嵌装在所述固定槽(121)中，所述连接部(221)与所述连接支架(120)通过螺栓可拆卸固定连接。
7.根据权利要求1所述的具有转向电机的骑行设备，其特征在于，所述骑行设备上设有转向角度调节机构，以调节所述转子(210)相对所述定子(220)的最大转向角度。
8.根据权利要求7所述的具有转向电机的骑行设备，其特征在于，所述转向角度调节机构包括相对所述定子(220)固定的调节驱动件(510)和相对所述转子(210)固定的限位结构(520)，所述调节驱动件(510)上设有限位件(511)，所述调节驱动件(510)驱动所述限位件(511)活动以控制所述限位件(511)与所述限位结构(520)的相对位置，使得所述转子(210)相对所述定子(220)的最大转动角度增大或减小。
9.根据权利要求8所述的具有转向电机的骑行设备，其特征在于，所述调节驱动件为调节电机，所述调节电机的电机轴上具有螺纹，所述限位结构(520)包括固定在所述转子(210)上的限位杆，所述限位件(511)的中部通过螺纹和所述电机轴连接，所述限位件(511)的两端与所述限位杆的两端对应，以使限位件(511)与所述限位杆接触时，限制所述转子(210)转动，所述限位件(511)的下端与所述定子(220)滑动接触或通过滚珠接触。
10.骑行设备的转向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过把手(300)上的握持检测装置检测用户的手是否握持在把手(300)上；
当手握持在把手(300)上，控制器控制转向电机(200)断电；
当手松开把手(300)，控制器控制接通转向电机(200)电源，并根据车体(100)上角度传感器的信息，控制转向电机(200)转动以控制骑行设备转向；
检测骑行设备的行驶速度，并将速度信息传递给控制器；
控制器根据速度信息控制驱动件工作，以使骑行设备的行驶速度越大，限位件(511)距离限位结构(520)越近，骑行设备的行驶速度越小，限位件(511)距离限位结构(520)距离越远。
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