CN206141703U - 自平衡电动独轮车的双陀螺平衡机构 - Google Patents

Abstract

自平衡电动独轮车的双陀螺平衡机构，包括安装架和设在安装架上的两个安装盒，两个安装盒沿前后方向水平布置，两个安装盒的顶部均敞口，每个安装盒的右侧均开设有安装孔，每个安装盒内均设有一个陀螺仪，每个安装盒的右侧均设有一个陀螺角度控制电机，陀螺角度控制电机的主轴穿过安装孔伸入到安装盒内并固定连接有L型的悬臂板，悬臂板由相互垂直的顶板和侧板组成，侧板左侧与陀螺角度控制电机的主轴固定并垂直连接，陀螺仪顶部与顶板下表面固定连接。本实用新型设计新颖、构造简单、安装紧凑，左右自平衡稳定性好，具有较高的安全可靠性，特别适用于初学者骑乘。

Description

自平衡电动独轮车的双陀螺平衡机构

技术领域

本实用新型涉及一种交通代步工具，具体涉及一种自平衡电动独轮车的双陀螺平衡机构。

背景技术

自平衡独轮车适于每日通勤使用或者周末时作为一项休闲运动。利用陀螺仪传感器控制平衡，高功率的电动机驱动，可以获得很好的动力。内部通过程序控制，限速在16km/h，在保证安全的同时兼顾到行车速度。自平衡独轮车是新一代的节能、环保、便携的代步工具，短途代步，可以代替公交和地铁。独轮车携带方便可以直接放进汽车的后备箱，提到家里或是办公室。

现有的自平衡独轮车一般的操控方式为：使用者把脚分别放在独轮车两侧的折叠式踏板上以后，轻轻向前倾斜身体是前进，向后倾斜是减速，向左和向右倾斜身体是转弯。身体向前倾斜的越厉害，速度就越快，车内的回旋装置（陀螺仪）确保它能很好地保持平衡。现有的自平衡独轮车存在以下缺陷或不足：1、不能控制左右方向的平衡，特别是对于初学者在起步时容易左右倾倒；2、现有的自平衡独轮车的轮毂均设置辐条，轮毂制造成本较高；3、现有的独轮车没有支架，总是倾倒放置，非常不便且占用面积较大。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、设计新颖、能控制左右方向的平衡、制造成本低的自平衡电动独轮车的双陀螺平衡机构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：自平衡电动独轮车的双陀螺平衡机构，包括安装架和设在安装架上的两个安装盒，两个安装盒沿前后方向水平布置，两个安装盒的顶部均敞口，每个安装盒的右侧均开设有安装孔，每个安装盒内均设有一个陀螺仪，每个安装盒的右侧均设有一个陀螺角度控制电机，陀螺角度控制电机的主轴穿过安装孔伸入到安装盒内并固定连接有L型的悬臂板，悬臂板由相互垂直的顶板和侧板组成，侧板左侧与陀螺角度控制电机的主轴固定并垂直连接，陀螺仪顶部与顶板下表面固定连接。

陀螺仪包括密封壳体，密封壳体内设有高速电机，高速电机的顶部与密封壳体的顶部内壁固定连接，高速电机的主轴垂直朝下并同轴向传动连接有旋转盘，旋转盘的外边缘顶部固定连接有旋转筒，旋转筒位于高速电机外壁与密封壳体内壁之间。

采用上述技术方案，自平衡电动独轮车还包括以下技术特征：包括外骨架和车轮，外骨架前侧设有前照灯，外骨架后侧设有尾灯，外骨架顶部设有提手，外骨架上设有位于车轮上方的挡泥罩，外骨架内部左侧和右侧分别固定设有左轮毂支架和右轮毂支架，左轮毂支架和右轮毂支架的构造相同且左右对称设置；

左轮毂支架和右轮毂支架均由三根支臂组成，三根支臂的内端固定连接，相邻两个支臂之间的夹角为120°，三根支臂的外端侧部分别设有一个支撑导向轮，左轮毂支架上的三个支撑导向轮的中心线位于同一个圆柱表面上，左轮毂支架上的三个支撑导向轮和右轮毂支架上的三个支撑导向轮左右一一相对设置；左轮毂支架右侧和右轮毂支架左侧分别固定设有一个圆盘形的挡尘罩，挡尘罩位于同侧的三个支撑导向轮之间；

车轮包括轮毂和套设在轮毂外的轮胎，轮毂内壁的左侧和右侧分别设有圆形轨道，左侧的三个支撑导向轮均伸入并滚动连接在左侧的圆形轨道上，右侧的三个支撑导向轮均伸入并滚动连接在右侧的圆形轨道上；

所述的安装架设在左轮毂支架和右轮毂支架之间并位于轮毂内，安装架上设有控制电路板、可充电锂电池和用于驱动轮毂转动的动力驱动机构；

左轮毂支架左侧下部设有左翻转式支撑踏板结构，右轮毂支架右侧下部设有右翻转式支撑踏板结构，左翻转式支撑踏板结构和右翻转式支撑踏板结构的构造相同且左右对称设置。

动力驱动机构包括位于双陀螺平衡机构下方的驱动电机，驱动电机的主轴上传动连接有齿轮，轮毂的内壁设有内齿圈，齿轮与内齿圈啮合。

右翻转式支撑踏板结构包括固定踏板、翻转踏板和连杆，固定踏板水平设置，固定踏板左侧固定设在右轮毂支架右侧下部，固定踏板左侧与翻转踏板右侧铰接，固定踏板下表面固定设有翻转电机，翻转踏板下表面沿左右方向设有导向板，导向板上沿左右方向设有导向孔，翻转电机的主轴与连杆的一端垂直并固定连接，连杆的另一端垂直设有伸入到导向孔内并可沿导向孔滑动的导柱。

自平衡电动独轮车在驻车时，启动翻转电机，翻转电机的主轴驱动连杆向下转动，连杆另一端的导柱沿导向孔移动，同时将翻转踏板向下翻转90°把整个独轮车支起来，此时轮胎与地面也接触，两个翻转踏板可避免独轮车向左倾倒或向右倾倒，这样就可使独轮车保持直立状态。

自平衡电动独轮车的具体工作使用过程为：对于初学者进行骑乘时，先站在两个固定踏板上，轮胎主要支撑骑乘者，两个翻转踏板可避免独轮车向左倾倒或向右倾倒，启动双陀螺平衡机构，即开启两个高速电机，高速电机带动旋转盘和旋转筒高速旋转，沿前后方向设置的两个陀螺仪在高速旋转后，可以使整个独轮车保持良好的自平衡，然后启动翻转电机，将两个翻转踏板迅速向上翻转与固定踏板保持水平，由于陀螺仪的高速旋转，可以为初学者在启动时提供一定平衡力，避免左右倾倒，接着就可以启动驱动电机，驱动电机带动齿轮旋转，齿轮驱动齿圈旋转，齿圈带动轮毂和轮胎转动，这样就向前行进。当骑乘者身体向前倾时，轻轻向前倾斜身体是前进，向后倾斜是减速，向左和向右倾斜身体是转弯。身体向前倾斜的越厉害，速度就越快。

本实用新型的轮毂采用左轮毂支架和右轮毂支架上设置的支撑导向轮进行支撑，同侧的三个支撑导向轮形成正三角形的三个顶点，具有良好的稳定性，充分减轻重量并降低生产成本。

陀螺仪沿前后方向设有两个，可以充分提高独轮车的平衡性。另外，可通过陀螺角度控制电机来驱动悬臂板转动，悬臂板再带动旋转盘和旋转筒的回转中心线倾斜一定角度，这样就可以最大程度调节独轮车的左右平衡稳定性。

电路控制板可以智能控制高速电机、翻转电机、驱动电机、陀螺角度控制电机的启动、关闭以及无极调速。可充电锂电池为电路控制板、其他用电元件和所有电机供电。

综上所述，自平衡电动独轮车设计新颖、构造简单、安装紧凑，左右自平衡稳定性好，并且驻车具有支撑，具有较高的安全可靠性，特别适用于初学者骑乘。

附图说明

图1是自平衡电动独轮车外型的立体结构示意图；

图2是自平衡电动独轮车的平面结构示意图；

图3是图2中A-A剖视图；

图4是图2中B-B剖视图；

图5是图2中C-C剖视图；

图6是本实用新型立体半剖视图；

图7是自平衡电动独轮车去掉轮胎和外骨架后的结构示意图。

具体实施方式

如图1-图7所示，自平衡电动独轮车，包括外骨架1和车轮2，外骨架1前侧设有前照灯3，外骨架1后侧设有尾灯4，外骨架1顶部设有提手5，外骨架1上设有位于车轮2上方的挡泥罩6，外骨架1内部左侧和右侧分别固定设有左轮毂支架和右轮毂支架，左轮毂支架和右轮毂支架的构造相同且左右对称设置。

左轮毂支架和右轮毂支架均由三根支臂9组成，三根支臂9的内端固定连接，相邻两个支臂9之间的夹角为120°，三根支臂9的外端侧部分别设有一个支撑导向轮10，左轮毂支架上的三个支撑导向轮10的中心线位于同一个圆柱表面上，左轮毂支架上的三个支撑导向轮10和右轮毂支架上的三个支撑导向轮10左右一一相对设置。左轮毂支架右侧和右轮毂支架左侧分别固定设有一个圆盘形的挡尘罩80，挡尘罩80位于同侧的三个支撑导向轮10之间。

车轮2包括轮毂11和套设在轮毂11外的轮胎12，轮毂11内壁的左侧和右侧分别设有圆形轨道13，左侧的三个支撑导向轮10均伸入并滚动连接在左侧的圆形轨道13上，右侧的三个支撑导向轮10均伸入并滚动连接在右侧的圆形轨道13上。

左轮毂支架和右轮毂支架之间设有位于轮毂11内的安装架14，安装架14上设有双陀螺平衡机构、控制电路板（图中未示意出来）、可充电锂电池15和用于驱动轮毂11转动的动力驱动机构。

左轮毂支架左侧下部设有左翻转式支撑踏板结构，右轮毂支架右侧下部设有右翻转式支撑踏板结构，左翻转式支撑踏板结构和右翻转式支撑踏板结构的构造相同且左右对称设置。

双陀螺平衡机构包括设在安装架14上的两个安装盒16，两个安装盒16沿前后方向水平布置，两个安装盒16的顶部均敞口，每个安装盒16的右侧均开设有安装孔，每个安装盒16内均设有一个陀螺仪18，每个安装盒16的右侧均设有一个陀螺角度控制电机19，陀螺角度控制电机19的主轴穿过安装孔伸入到安装盒16内并固定连接有L型的悬臂板20，悬臂板20由相互垂直的顶板和侧板组成，侧板左侧与陀螺角度控制电机19的主轴固定并垂直连接，陀螺仪18顶部与顶板下表面固定连接。

陀螺仪18包括密封壳体21，密封壳体21内设有高速电机22，高速电机22的顶部与密封壳体21的顶部内壁固定连接，高速电机22的主轴垂直朝下并同轴向传动连接有旋转盘23，旋转盘23的外边缘顶部固定连接有旋转筒24，旋转筒24位于高速电机22外壁与密封壳体21内壁之间。

动力驱动机构包括位于双陀螺平衡机构下方的驱动电机25，驱动电机25的主轴上传动连接有齿轮26，轮毂11的内壁设有内齿圈27，齿轮26与内齿圈27啮合。

右翻转式支撑踏板结构包括固定踏板28、翻转踏板29和连杆30，固定踏板28水平设置，固定踏板28左侧固定设在右轮毂支架右侧下部，固定踏板28左侧与翻转踏板29右侧铰接，固定踏板28下表面固定设有翻转电机31，翻转踏板29下表面沿左右方向设有导向板32，导向板32上沿左右方向设有导向孔33，翻转电机31的主轴与连杆30的一端垂直并固定连接，连杆30的另一端垂直设有伸入到导向孔33内并可沿导向孔33滑动的导柱34。

驻车时，启动翻转电机31，翻转电机31的主轴驱动连杆30向下转动，连杆30另一端的导柱34沿导向孔33移动，同时将翻转踏板29向下翻转90°把整个独轮车支起来，此时轮胎12与地面也接触，两个翻转踏板29可避免独轮车向左倾倒或向右倾倒，这样就可使独轮车保持直立状态。

本实用新型的具体工作使用过程为：对于初学者进行骑乘时，先站在两个固定踏板28上，轮胎12主要支撑骑乘者，两个翻转踏板29可避免独轮车向左倾倒或向右倾倒，启动双陀螺平衡机构，即开启两个高速电机22，高速电机22带动旋转盘23和旋转筒24高速旋转，沿前后方向设置的两个陀螺仪18在高速旋转后，可以使整个独轮车保持良好的自平衡，然后启动翻转电机31，将两个翻转踏板29迅速向上翻转与固定踏板28保持水平，由于陀螺仪18的高速旋转，可以为初学者在启动时提供一定平衡力，避免左右倾倒，接着就可以启动驱动电机25，驱动电机25带动齿轮26旋转，齿轮26驱动齿圈旋转，齿圈带动轮毂11和轮胎12转动，这样就向前行进。当骑乘者身体向前倾时，轻轻向前倾斜身体是前进，向后倾斜是减速，向左和向右倾斜身体是转弯。身体向前倾斜的越厉害，速度就越快。

本实用新型的轮毂11采用左轮毂支架和右轮毂支架上设置的支撑导向轮10进行支撑，同侧的三个支撑导向轮10形成正三角形的三个顶点，具有良好的稳定性，充分减轻重量并降低生产成本。

陀螺仪18沿前后方向设有两个，可以充分提高独轮车的平衡性。另外，可通过陀螺角度控制电机19来驱动悬臂板20转动，悬臂板20再带动旋转盘23和旋转筒24的回转中心线倾斜一定角度，这样就可以最大程度调节独轮车的左右平衡稳定性。

电路控制板可以智能控制高速电机22、翻转电机31、驱动电机25、陀螺角度控制电机19的启动、关闭以及无极调速。可充电锂电池为电路控制板、其他用电元件和所有电机供电。

以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.自平衡电动独轮车的双陀螺平衡机构，其特征在于：包括安装架和设在安装架上的两个安装盒，两个安装盒沿前后方向水平布置，两个安装盒的顶部均敞口，每个安装盒的右侧均开设有安装孔，每个安装盒内均设有一个陀螺仪，每个安装盒的右侧均设有一个陀螺角度控制电机，陀螺角度控制电机的主轴穿过安装孔伸入到安装盒内并固定连接有L型的悬臂板，悬臂板由相互垂直的顶板和侧板组成，侧板左侧与陀螺角度控制电机的主轴固定并垂直连接，陀螺仪顶部与顶板下表面固定连接。

2.根据权利要求1所述的自平衡电动独轮车的双陀螺平衡机构，其特征在于：陀螺仪包括密封壳体，密封壳体内设有高速电机，高速电机的顶部与密封壳体的顶部内壁固定连接，高速电机的主轴垂直朝下并同轴向传动连接有旋转盘，旋转盘的外边缘顶部固定连接有旋转筒，旋转筒位于高速电机外壁与密封壳体内壁之间。