CN206654150U - 姿态车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种姿态车，包括自平衡装置、至少三个车轮及至少两个车体，三个车轮中至少有两个为驱动轮，自平衡装置包括踏板组件、控制系统及电机，电机设于驱动轮内且电机的电机轴与车体相连，踏板组件设于车体上，控制系统包括与踏板组件相连并用于检测踏板组件与水平面间倾角的姿态检测单元、以及分别与姿态检测单元和电机相连并根据倾角借助电机控制控制驱动轮运转的处理单元，两个车体彼此枢接。该姿态车，采用两个车体枢接的结构能使姿态车在各种运行状态中车体都能相应的带动各个车轮自适应进行高度调节，从而极大的提高各车轮的抓地性能，提高安全性，提升用户体验。

Description

姿态车

技术领域

本实用新型涉及电动车技术领域，尤其涉及一种姿态车。

背景技术

近年来，基于姿态检测单元来检测车体姿态变化，并通过驱动单元驱动以实现车体运动平衡的姿态车，因其具有体积小、重量轻、运行灵活、控制方便等优点，而作为休闲和巡逻等代步工具得到了广泛应用。

目前，市面上多伦姿态车的控制方式有两种：第一，在车体上设有一操作杆，使用者站在车体的脚踏平台上对操作杆进行操作，从而以“手控”方式实现车体的前进、后退以及停止，但是，操作杆增加了整体姿态车的重量，不利于携带；第二，在车体的脚踏区域设有踏板组件，该踏板组件连接有控制系统的姿态检测单元，使用者通过对踏板组件前后端施力不同，即可以“脚控”方式实现车体的前进、后退、转弯以及停止。然而，现有的多轮姿态车普遍存在抓地性能较差的问题，存在较大的安全隐患。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有较好抓地性能的姿态车。

为了解决上述技术问题，本实用新型的姿态车采用的技术方案是：

姿态车，包括自平衡装置、至少三个车轮及至少两个车体，三个所述车轮中至少有两个为驱动轮，所述自平衡装置包括踏板组件、控制系统及电机，所述电机设于所述驱动轮内且所述电机的电机轴与所述车体相连，所述踏板组件设于所述车体上，所述控制系统包括与所述踏板组件相连并用于检测所述踏板组件与水平面间倾角的姿态检测单元、以及分别与所述姿态检测单元和所述电机相连并根据所述倾角借助所述电机控制所述驱动轮运转的处理单元，两个所述车体彼此枢接。

进一步的，两个所述车体沿所述驱动轮运行的方向依次分布，且至少三个所述车轮中的两个所述驱动轮设于其中一个所述车体，其余所述车轮设于另一个所述车体；或者，两个所述车体沿垂直于所述驱动轮运行的方向依次分布，且两个所述驱动轮分别对应设于两个所述车体。

进一步的，相邻两个所述车体之间通过限位轴枢接，所述限位轴设有对两个所述车体进行轴向定位的第一限位部及能限制两个所述车体之间周向转动角度的第二限位部。

进一步的，所述第一限位部为卡簧或止动环；所述第二限位部为槽状结构，所述限位轴在所述第二限位部处大致呈D型。

进一步的，所述踏板组件与所述车体枢接，所述踏板组件还连接有至少能在所述处理单元控制所述驱动轮加速运转时用于部分或完全补偿所述倾角以平衡所述踏板组件的辅助平衡机构。

进一步的，所述电机轴与所述车体枢接，所述辅助平衡机构为与所述电机轴传动连接的同步机构，所述同步机构至少能在所述处理单元控制所述驱动轮加速运转时将所述驱动轮作用于所述电机轴的力反馈至所述踏板组件以部分或完全补偿所述倾角。

进一步的，所述同步机构为齿轮传动机构、链传动机构、带传动机构、拉杆传动机构及球头联动杆传动机构中的任意一种。

进一步的，所述踏板组件包括踏板本体、踏板支架及踏板轴，所述踏板本体通过所述踏板支架与所述踏板轴固定连接，所述同步机构连接所述踏板轴与所述电机轴，所述姿态检测单元包括设于所述踏板本体或所述踏板支架或所述同步机构上的陀螺仪和加速度传感器。

进一步的，所述踏板轴与所述车体枢接，且所述踏板轴与所述车体之间还设有轴向限位机构。

进一步的，所述车轮为四个；其中，四个所述车轮均为所述驱动轮，所述车体的左右两侧分别对称设有两个所述驱动轮；或者，四个所述车轮中包括两个所述驱动轮和两个从动轮，两个所述驱动轮对称设于所述车体的前部，两个所述从动轮对称设于所述车体的后部。

基于上述技术方案，本实用新型相对于现有技术至少具有以下有益效果：

本实用新型姿态车，结构简单，用户通过自平衡装置可以“脚控”方式实现对姿态车各种运行状态(前进、后退、转弯以及停止)的控制，操作灵活方便，省时省力，采用两个车体枢接的结构能使姿态车在各种运行状态中车体都能相应的带动各个车轮自适应进行高度调节，从而极大的提高各车轮的抓地性能，提高安全性，提升用户体验。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种姿态车的分解结构示意图；

图2图1所示姿态车的另一种分解结构示意图；

图3为图1所示姿态车的俯视图；

图4为图1所示姿态车的仰视图；

图5为图1所示姿态车的主视图；

图6为本实用新型实施例提供的第二种姿态车的仰视图；

图7为本实用新型实施例提供的第三种姿态车的分解结构示意图；

图8为图7所示姿态车的另一种分解结构示意图；

图9为图1、图2、图4至图8中限位轴的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，以下实施例中的上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

参照图1至图8，本实用新型实施例提供的姿态车，包括自平衡装置、至少三个车轮及至少两个车体100，三个车轮中至少有两个为驱动轮400，自平衡装置包括踏板组件510、控制系统530及电机，电机设于驱动轮400内且电机的电机轴520与车体100相连，踏板组件510设于车体100上，控制系统530包括与踏板组件510相连并用于检测踏板组件510与水平面间倾角的姿态检测单元、以及分别与姿态检测单元和电机相连并根据倾角借助电机控制驱动轮400运转的处理单元，两个车体100彼此枢接。

该姿态车，结构简单，用户通过自平衡装置可以“脚控”方式实现对姿态车各种运行状态(前进、后退、转弯以及停止)的控制，操作灵活方便，省时省力，采用两个车体100枢接的结构能使姿态车在各种运行状态中车体100都能相应的带动各个车轮自适应进行高度调节，从而极大的提高各车轮的抓地性能，提高安全性，提升用户体验。

采用两个车体100时，可参照图1至图6所示，采用三个车体100时可参照图7和图8所示，在采用三个车体100时，中间的车体100无需设置驱动轮400。

可选的，参照图1、图2、图4及图5，两个车体100沿垂直于驱动轮400运行的方向依次分布，且两个驱动轮400分别对应设于两个车体100。即：两个车体100在姿态车行进的方向上呈左右分布，这样的结构尤其适合于四轮姿态车，左右两个车体100之间彼此枢接的结构同样能够很好改善各车轮的抓地性能。

具体本实施例中，参照图7和图8，三个车体100同样是垂直于驱动轮400运行的方向依次分布的，即三个车体100在姿态车行进的方向上呈由左至右依次分布。

另一种可选的结构是，参照图6，在本实施例中，两个车体100沿驱动轮400运行的方向依次分布，且至少三个车轮中的两个驱动轮400设于其中一个车体100，其余车轮设于另一个车体100；即两个车体100在姿态车行进的方向上呈前后分布，这种结构尤其适合于四轮姿态车，前车体100和后车体100之间彼此枢接的结构能够很好改善各车轮的抓地性能。

进一步的，在本实施例中，参照图1至图9，相邻两个车体100之间通过限位轴200枢接，限位轴200设有对两个车体100进行轴向定位的第一限位部及能限制两个车体100之间周向转动角度的第二限位部210。第一限位部能避免车体100左右或前后运动(以姿态车行驶方向为前，下同)，第二限位部210的设置能使相邻两个车体100在整车行驶过程中可绕限位轴200转动，从而提高姿态车的越障能力。

进一步的，采用两个车体100时，两个车体100可以同时与限位轴200保持枢接，或者其中一个车体100与限位轴200的一端枢接，另一个车体100与限位轴200的另一端固定；采用三个车体100时，该姿态车相应的可设有两根限位轴200，各限位轴200与车体100之间的连接方式与采用两个车体100时类似，在此不赘述。

进一步的，第一限位部可以采用现有的卡簧220或止动环等结构，其结构简单、价格低廉且安装方便。第二限位部210优选为槽状结构，参照图8所示，限位轴200在第二限位部210处大致呈D型，根据对车体100的转动角度的限制要求，相应的调整槽状结构的尺寸即可。

进一步的，在本实施例中，踏板组件510与车体100枢接，踏板组件510还连接有至少能在处理单元控制驱动轮400加速运转时用于部分或完全补偿倾角以平衡踏板组件510的辅助平衡机构。踏板组件510与车体100枢接的结构可使用户在通过踏板组件510进行“脚控”时无需带动笨重的车体100，即可利用控制系统控制电机精确驱动驱动轮400运行，极大的提高操作灵活性，辅助平衡机构的设置能在驱动轮400加速运转时使踏板组件510趋于平衡，确保姿态车平稳运行，提升安全性和用户体验。

上述驱动轮400即为常见的电机轮，其具体结构在此不作详述。

进一步的，参照图1至图8，在本实施例中，电机轴520与车体100枢接，辅助平衡机构为与电机轴520传动连接的同步机构，同步机构至少能在处理单元控制驱动轮400加速运转时将驱动轮400作用于电机轴520的力反馈至踏板组件510以部分或完全补偿倾角。

具体在本实施例中，参照图1至图8，踏板组件510包括踏板本体511、踏板支架512及踏板轴513，踏板本体511通过踏板支架512与踏板轴513固定连接，同步机构540连接踏板轴513与电机轴520。该踏板支架512作为安装踏板本体511和踏板轴513的支承件能极大的提高整体结构的稳定性和可靠性。在实际应用时，该踏板支架512还优选包括对称于踏板本体511设置的第一支架和第二支架，以进一步提高结构的稳定性和可靠性。踏板本体511和踏板支架512既可以采用螺纹连接或铆接而能拆卸的固定连接在一起，也可以通过焊接固定为一个整体或者一体成型，以确保结构稳定性。具体在本实施例中，踏板组件510设于车体100的内侧或外侧。由于车体100置于两个驱动轮400之间，故该内侧具体指的是踏板组件设于两个驱动轮400之间的车体100；该外侧具体指的是踏板组件510设于两个驱动轮400的外侧。

在实际使用时，上述处理单元可以是常见的伺服单元。

以加速为例，本实施例提供的姿态车的具体控制过程为：当用户对踏板组件510(具体为踏板组件510的踏板本体511)的前部施加的前倾力或者当用户的重心相对于踏板组件510前倾时，踏板本体511相对于水平面产生倾角，一方面该倾角被姿态检测单元检测到后转换成相应的数据传输给伺服单元，伺服单元根据该数据相应的调整电机的运行环境参数从而精确地控制电机转动的加速度，另一方面与踏板本体511相连的同步机构540也会相应的向电机轴520传递一力矩，从而带动电机轴520加速转动，由此能够极大的提高自平衡装置的感应灵敏度，从而使用户对整个姿态车的操作更加灵活；在驱动轮400向前加速运转的过程可以理解为电机的外转子受到内定子的一个向前的作用力，在该作用力下，驱动轮400产生向前的加速度，而与此相应的，同步内定子及与之相连的电机轴520也会受到外转子的一个反作用力，同步机构540的设计能够巧妙的将该反作用力由电机轴520反馈至踏板组件510，以利用该反作用力与骑行者作用于踏板本体511的前倾力相互平衡，从而相应的补偿前述倾角，保证骑行平稳，提高安全性。在实际应用时，上述处理单元还可以与姿态检测单元配合以实现后仰保护，其控制过程具体为：当处理单元判断姿态车过速后，会向姿态检测单元发出控制指令以使姿态检测单元相应的调节平衡角度，从而带动踏板组件510向后倾斜一定角度，使用户被迫达到重心向后的目的，从而实现减速，以进一步保证骑行平稳，提高安全性。

具体在本实施例中，姿态检测单元包括设于踏板本体511或踏板支架512或同步机构540上的陀螺仪(未示出)和加速度传感器(未示出)。陀螺仪和加速度传感器是电动控制技术领域常见的能准确检测踏板本体511相对于水平面倾角的结构。

应当理解的是，上述处理单元设于控制板上，该控制板包括功率电子器件和集成电路模块等，在使用时优选设于踏板组件510下方，一方面可用于接收电机的启动、停止及制动等信号，用于控制电机的启动、停止及制动；另一方面便于提高接收姿态检测单元检测的踏板组件510位置信号和电机的正反转信号的准确性，以更好的控制各功率电子器件的通断，从而使电机产生连续转矩；此外，还便于接收速度指令和速度反馈信号，用于控制和调整电机转速。该控制板的结构及安装使用方式是在现有的电动控制技术领域中常见的，因此可以采用对应的现有技术，此处不赘述。

在实际应用时，同步机构540设计简单，通过选择不同尺寸和/或种类的同步机构540就能在有限组装空间内完成对踏板组件510与电机轴520的连接定位，并保证结构紧凑、组装操作方便。

具体的，同步机构540为现有的齿轮传动机构、链传动机构、带传动机构、拉杆传动机构及球头联动杆传动机构中的任意一种，用户可根据姿态车的设计组装空间结构及传动需求进行相应的选择设计。参照图1、图2、图4、图6、图7以及图8，本实施例采用的是带传动机构。

进一步的，在本实施例中，踏板轴513与车体100枢接且踏板轴513与车体100之间还设有轴向限位机构(未示出)。这样的踏板轴513在与车体100起到连接定位作用的同时，还能确保与之相连的踏板支架512及踏板本体511不会相对于车体100发生轴向晃动，并且能保证整个踏板组件510能在用户的“脚控”下轻便灵活的调节倾斜角度，避免带动笨重的车体100动作，从而进一步提高操作的灵活性。该轴向限位机构可以采用现有的卡簧220或止动环等结构，其结构简单、价格低廉且安装方便。

上述踏板轴513与车体100之间通过第一轴承或第一套筒枢接，电机轴520与车体100之间通过第二轴承或第二套筒枢接。踏板轴513和电机轴520分别通过定位块进行安装定位。该第一轴承、第一套筒、第二轴承、第二套筒及定位块都是在现有安装结构中常见的，在此不做详述。

参照图1至图5，车轮为四个；其中，四个车轮均为驱动轮400，车体100的左右两侧分别对称设有两个驱动轮400；或者，四个车轮中包括两个驱动轮400和两个从动轮300，两个驱动轮400对称设于车体100的前部，两个从动轮300对称设于车体100的后部。这样的四轮姿态车在骑行时的稳定性和平衡性较好，并且能避免断电后倾斜带来的使用危险。需要说明的是，本实施例附图1至5所示出的是采用两个驱动轮400和两个从动轮300的实施方式，踏板组件510优选设有两组，每组踏板组件510的踏板轴513分别通过同步机构540与相应驱动轮400的电机轴520相连。应当理解的是，当采用四个驱动轮400时400，只需相应的调整各连接结构即可。

上述从动轮300为常见的万向轮。

上述踏板轴513与车体100之间通过第一轴承710或第一套筒枢接，电机轴520与车体100之间通过第二轴承720或第二套筒枢接，限位轴200与车体100之间通过第三轴承730或第三套筒枢接。踏板轴513上还设有用于安装定位的踏板轴压块810，电机轴520上设有用于安装定位的电机轴压块820，限位轴200上设有用于安装定位的限位轴压块830。

上述轴向限位机构可以采用现有的卡簧220或止动环等结构，其结构简单、价格低廉且安装方便。

具体在本实施例中，参照图7和图8，在采用三个车体100时，限位轴200可与踏板轴513相连，或利用踏板轴513的一部分作为限位轴200，以进一步简化结构，以便安装。

以设置两个驱动轮400的姿态车为例，踏板组件510优选设有两组，每组踏板组件510的踏板轴513分别通过同步机构540与相应驱动轮400的电机轴520相连。当采用如图7和图8所示的三个车体100时，踏板组件510优选设于两侧的车体100上。

需要说明的是，上述自平衡装置还包括设于车体100并为控制系统530及电机提供电力的电源模块550，姿态车还包括用于安装定位踏板轴513、电机轴520等的其他所需元件或结构，这些结构都是在现有姿态车中常见的，因此都可以采用对应现有技术实现，在此不做详述。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.姿态车，其特征在于：包括自平衡装置、至少三个车轮及至少两个车体，三个所述车轮中至少有两个为驱动轮，所述自平衡装置包括踏板组件、控制系统及电机，所述电机设于所述驱动轮内且所述电机的电机轴与所述车体相连，所述踏板组件设于所述车体上，所述控制系统包括与所述踏板组件相连并用于检测所述踏板组件与水平面间倾角的姿态检测单元、以及分别与所述姿态检测单元和所述电机相连并根据所述倾角借助所述电机控制所述驱动轮运转的处理单元，两个所述车体彼此枢接。

2.如权利要求1所述的姿态车，其特征在于：两个所述车体沿所述驱动轮运行的方向依次分布，且至少三个所述车轮中的两个所述驱动轮设于其中一个所述车体，其余所述车轮设于另一个所述车体；或者，两个所述车体沿垂直于所述驱动轮运行的方向依次分布，且两个所述驱动轮分别对应设于两个所述车体。

3.如权利要求1所述的姿态车，其特征在于：相邻两个所述车体之间通过限位轴枢接，所述限位轴设有对两个所述车体进行轴向定位的第一限位部及能限制两个所述车体之间周向转动角度的第二限位部。

4.如权利要求3所述的姿态车，其特征在于：所述第一限位部为卡簧或止动环；所述第二限位部为槽状结构，所述限位轴在所述第二限位部处大致呈D型。

5.如权利要求1所述的姿态车，其特征在于：所述踏板组件与所述车体枢接，所述踏板组件还连接有至少能在所述处理单元控制所述驱动轮加速运转时用于部分或完全补偿所述倾角以平衡所述踏板组件的辅助平衡机构。

6.如权利要求5所述的姿态车，其特征在于：所述电机轴与所述车体枢接，所述辅助平衡机构为与所述电机轴传动连接的同步机构，所述同步机构至少能在所述处理单元控制所述驱动轮加速运转时将所述驱动轮作用于所述电机轴的力反馈至所述踏板组件以部分或完全补偿所述倾角。

7.如权利要求6所述的姿态车，其特征在于：所述同步机构为齿轮传动机构、链传动机构、带传动机构、拉杆传动机构及球头联动杆传动机构中的任意一种。

8.如权利要求6所述的姿态车，其特征在于：所述踏板组件包括踏板本体、踏板支架及踏板轴，所述踏板本体通过所述踏板支架与所述踏板轴固定连接，所述同步机构连接所述踏板轴与所述电机轴，所述姿态检测单元包括设于所述踏板本体或所述踏板支架或所述同步机构上的陀螺仪和加速度传感器。

9.如权利要求8所述的姿态车，其特征在于：所述踏板轴与所述车体枢接，且所述踏板轴与所述车体之间还设有轴向限位机构。

10.如权利要求1至9中任一项所述的姿态车，其特征在于：所述车轮为四个；其中，四个所述车轮均为所述驱动轮，所述车体的左右两侧分别对称设有两个所述驱动轮；或者，四个所述车轮中包括两个所述驱动轮和两个从动轮，两个所述驱动轮对称设于所述车体的前部，两个所述从动轮对称设于所述车体的后部。