CN1421350A

CN1421350A - 陆地风火轮

Info

Publication number: CN1421350A
Application number: CN 01140094
Authority: CN
Inventors: 王吉生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-04

Abstract

本发明是一种结构小巧，前后轴距为零的电动交通工具。它通过一种光电平衡自动控制系统，控制车体在运动方向上的平衡；由一种由电动机和车轮结合而成的电动车轮驱动，既能站立驾乘，也能坐乘。

Description

陆地风火轮

本发明涉及一种轻便小巧，前后轴距为零的机动交通工具，由于人们在立乘本车时酷似哪吒脚踏风火轮时的状态，故命名为陆地风火轮。

现有的可代步机动交通工具，最小的莫过于只有前后两个轮子的摩托车和电动助力车了，但是随着世界人口的增长，人均空间越来越小，我们仍感到这些车辆在存放使用和携带时都还远不够小巧便利。因为这些机动交通工具的宽度虽不大，但车身长度却不小，究其原因是因为前后两轮的车辆在行进时车轮旋转的惯力(陀螺效应)以及车身和乘员的进动惯力能保持车体横向的平衡(这也是“单车”得以发明应用的原因)，但是他们却无法控制运动方向上的平衡，所以必须制成前后两轮，这样才不致因整体重心向前或向后脱离支撑面而倾覆，其实，对于“单车”(包括摩托车及电动助力车)这里所说的支撑面只是一条线，是一条等于前后轴距的“线段”，这条“线段”的长短对于“单车”的平衡无疑是至关重要的，所以“单车”的发明者虽然将交通工具的左右轮距缩小为零，但对于前后的轴距，却不敢越雷池半步。

本发明的目的，就是将机动交通工具的前后轴距缩小为零，为人们提供一种更加轻巧便利的代步工具。

本发明是一种前后轴距为零、通过光电平衡控制系统维持运动方向上的平衡的微型电动车，它体积小巧(长25cm、宽30cm、高22cm)，能轻松放入手提箱内，可驾乘一人，驾乘者可立式或坐式驾乘。立式驾乘如同哪吒脚踏风火轮一般飞驰，欲坐乘，可将能升降的折叠座椅升起锁定，打开脚踏并锁定，将遥控手柄安装在可伸缩的操纵杆上，并将操纵杆下端插入车身预设的插孔内，调整角度和高度并锁定，既可操控车体，又可当作扶手，坐乘本车就象坐在一个小型轮椅上一样舒适，真正体会车辆驾驶员“坐着走路”的快感。如果此车电能耗尽，它还可以当作一辆小巧的手推车使用，方便轻松地载运货物或行李，如果担心所载物品滑落，可将折叠座椅的椅背扳起调整适当角度锁定，权当挡板。

本发明的关键是光电平衡控制系统，它由电源、激光重力摆(简称光摆)、控制电路和驱动器四部分组成。

下面结合附图详细说明。

图1、是光电平衡自动控制系统电路图

图2、是光电平衡自动控制系统工作原理示意图

图3、是双驱整车纵轴剖视图

图4、是双驱整车俯视图

图5、是双驱整车侧视图(也是立式遥控行驶状态侧视图)

图6、是双驱整车方向控制电路图

图7、是双驱整车坐式行驶状态侧视图

参照图1、图2，(1)是能以(3)为轴左右摆动的扇形重力摆，在(1)的重心点和轴点(3)所确定的直线上的光源仓(2)内纵轴排列两个激光发生器X和Y，它们所发出的光束能始终平行指向重力方向[激光器的电源由(3)处的针轴导入]，而当车体前倾或后倾时，光摆会相对于车体前后摆动(设图2的右侧是前方，左侧是后方)，光束指向自控电路板(4)的不同区域，在弧形电路板的9个区域中，中心为平衡区，左右各排列4个区，每个区域排列两个光电二极管(实际上是光电开关)，它们分别控制与驱动器M(如图1)串联的8条回路。当车体前倾时，光束指向HO区，这时H和O两个光电二极管受激光照射，H-M-O回路导通，驱动器M得到正向电流顺时针向前转动，使车体重心移回支撑点上方实现车体平衡，如果前倾过大，光束指向GN区，光电二极管G和N所控回路G-M-N导通，驱动器顺时针转速加快(因H-M-O回路串联4个电阻、G-M-N回路串联2个电阻、F-M-L回路串联1个电阻、而E-M-J回路无附加电阻，由于整个自控电路各个附加电阻的阻值都相同，导致H-M-O、G-M-N、F-M-L、E-M-J各回路赋予驱动器M的电流呈由左向右递增状态)，使车体重心重回支撑点上方，达到车体平衡，车体前倾角越大，驱动器前转速度就越大，反之亦然，当车体后倾时，激光器X和Y所发光束向左指向DT区，D-M-T回路导通，赋予驱动器M反向电流，M逆时针向后转动，使重心重回平衡点上方，达到车体平衡。如果后倾角过大，光束会指向CS区、BQ区、AP区，而驱动器M逆时针转速会随倾角加大而递增(D-M-T回路串联4个电阻、C-M-S串联2个电阻、B-M-Q回路串联1个电阻、A-M-P回路无附加电阻)，最终使车体达到动态平衡。

前后轴距为零的电动车可制成单驱(只有一个车轮---也就是驱动器，而这种车轮是电动机和车轮结合而成的电动车轮)和双驱两种，单驱车操纵较简单，只要破坏车体运动方向上的平衡就能前进或后退[破坏平衡可以通过移动重心法---即身体前倾或后倾，也可以通过前后移动弧形电路板(4)的方法]，而左右方向控制则只需倾斜和扭转身体就能达到目的。所以，下面只需重点介绍双驱车。

参照图3、图4、图5、图6、图7，本车的双驱M1和M2都是由定子线圈(12)、管状(可将电源线由管内导出)定子中轴(13)[它固定在车身(5)上]、内壁嵌有转子磁体的外壳(外壳和轮辋为一体)(14)和轮胎(15)构成，M1和M2并联后取代M在图1中的位置，并在各自的电路中分别串联一个可变电阻R1和R2(此电阻可调节为0)用以调整车体方向(设左驱为M1，右驱为M2)，正常运行时R1和R2处于零阻值状态，当欲左转时，通过遥控手柄(23)增大R1阻值，左驱转速减慢，车体左传，转向角度达到后松开按钮，滑动变阻器R1自动弹回零阻值位；欲右转则增大R2阻值，M2减速，车体右转，如此变达到了方向控制的目的。

这种双驱车结构十分简单，除了自动控制仓(7)(光摆和自动控制电路板专用密封仓)和左右两个驱动器及电池仓(在车身内占大部分空间)(6)以外，还有一个可升降的折叠座椅(11)，它在四边形伸缩机构(10)的支撑下能自由升降并锁定，它还有一个可透过调整旋钮(21)任意调节锁定角度的椅背(9)，本车还设有一个可通过旋钮(19)调整锁定角度的滚动脚踏(18)(必要时将它打开180度并锁定，可以充当两个辅轮)。另外，本车还备有两个附件，遥控手柄(23)和操纵杆(其实只是一根可伸缩的铝合金管)(22)，这个操纵杆可任意插装在本车设置的两个固定插孔(17)和三个可通过插孔角度调整锁定旋钮(20)调节角度的变角插孔(16)内，遥控手柄安装在操纵杆上便组成了一个手杖式操控杆，将它插入插孔后，驾乘者恰似手扶拐杖一样；将手杖插入前方中心变角插孔，调整角度，此车便成了的道的小型手推车。

不论是单驱(只有一个驱动器)或双驱车，它们在减速过程中驱动器在惯性推动下会产生反向电流，并沿原电路反馈充入电源蓄电池。

总之，轴距为零的电动车的推广和使用必将大大方便人们的生活。

Claims

1、一种前后轴距为零，依靠电子系统自动控制平衡的电动车，其特征是：前后轴距为零，车身短，依靠电子平衡自动控制系统控制车体行进方向上的平衡，使车体不致因前后轴距为零而向前或向后倾倒，这种车在减速时能将车辆的动能转化成电能，并通过原电路反馈，充入蓄电池。

2、一个光电平衡自动控制系统，它由光摆(1)和控制电路板以及电源和驱动器四部分组成，它通过带有激光器的光摆发出的光束在机械失衡状态下照射平衡控制电路中不同的光电二极管来控制电路中的电流变化，变化的电流控制驱动器对机械的平衡状态进行相应的调节，以达到平衡状态，这种系统的特点是：无机械触点，完全由光电控制，体积小，灵敏度高，不发生触点氧化。

3、一个平衡自动控制电路，其特征是：共有8条光控回路A-M-P、B-M-Q、C-M-S、D-M-T、E-M-J、F-M-L、G-M-N、H-M-O，每条回路都与驱动器M串联，并在M两端分别串联一个光电二极管，只有在这两个二极管同时受光时回路才能导通，驱动器M才能开始工作，其中前四条(A、B、C、D)回路和后四条回路(E、F、G、H)在受光导通时供给驱动器M的电流方向相反；电路中所串联的各个电阻(B-M-Q串联1个、C-M-S串联2个、D-M-T串联4个、F-M-L串联1个、G-M-N串联2个、H-M-O串联4个)的阻值都相同，电路中每个光电二极管都具有相同的性能指标和系数；所有回路在无光照状态下处关断状态。

4、一个光摆，它是在重力垂摆上加装光源(最好使用方向性好的微型激光发生器)制成，其上的光束在垂摆因机械重力失衡而相对摆动的过程中分别照射不同的光电元件，以控制电路中的电流变化，其特征是：在重力摆上加装光源使摆体不与电路接触即能控制其导通和关断，无摩擦阻力，灵敏度高，不必设置机械触点，因而保证自控系统不致因触点氧化而失灵，从而延长自控系统的使用寿命。

5、一种新型电动车轮，它是由一个以固定在中心轴上的线圈为定子，而以内壁嵌有永久磁体的外壳为转子(无需电刷)的电动机加装轮辋和轮胎制成，其特征是：消灭了机械传动机构，大限度的减少了摩擦造成的能量损失，此车轮可直接由电子系统控制，在减速过程中这种电动车轮可变成直流发电机，将电流沿原电路反馈充入蓄电池，这种电动车轮的电线直接由定子的管状中轴导出，无电刷的摩擦，能延长使用寿命。