CN209208965U - 一种平衡车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种平衡车，属于交通工具技术领域。本平衡车包括左车轮、右车轮、车架和底部护板，左车轮和右车轮分别与一根传动半轴固定相连，每根传动半轴均对应有设置在车架上的一块加速板和一块制动板，传动半轴转动连接在车架上，底部护板固定在车架上，车架上固定设置有一安装轴，两块加速板和两块制动板均铰接在安装轴上，两块加速板位于安装轴的一侧，两块制动板位于安装轴的另一侧，加速板和与之对应的传动半轴之间设置有驱动传动半轴旋转的驱动机构，制动板和与之对应的传动半轴之间设置有限制驱动半轴旋转的制动机构。本实用新型具有操作简单、结构简单、成本低等优点。

Description

一种平衡车

技术领域

本实用新型属于交通工具技术领域，涉及一种平衡车。

背景技术

现有的平衡车，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物。

随着人们环保意识的加强，电动车的数量与日俱增。与此同时，科学家经过潜心的研究，终于开发出新款两轮电动平衡车。两轮电动平衡车是一种新型的交通工具，它与电动自行车和摩托车车轮前后排列方式不同，而是采用两轮并排固定的方式。两轮电动平衡车采用两个轮子支撑，蓄电池供电，无刷电机驱动，加上单片机控制，姿态传感器采集角速度和角度信号，共同协调控制车体的平衡，仅仅依靠人体重心的改变便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。

但是，现有的平衡车结构复杂，陀螺仪稳定性较差，涉水等通过性能较差，成本高，一般而言，一台平衡车的市场价格在600～20000元不等，受其体积的限制，允许存放蓄电池的容积较小，续航段。

再者，现有平衡车的运行状态，完全是依靠人体重心变化实现和控制，掌握上手难度较大，不适于青少年学习和使用，安全性也较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种平衡车，本实用新型所要解决的技术问题是如何提高平衡车的灵敏度、降低操作难度、简化结构。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种平衡车，其特征在于，本平衡车包括左车轮、右车轮、车架和底部护板，所述左车轮和右车轮分别与一根传动半轴固定相连，每根传动半轴均对应有设置在车架上的一块加速板和一块制动板，所述传动半轴转动连接在车架上，所述底部护板固定在车架上，所述车架上固定设置有一安装轴，两块加速板和两块制动板均铰接在安装轴上，两块加速板位于安装轴的一侧，两块制动板位于安装轴的另一侧，所述加速板和与之对应的传动半轴之间设置有驱动传动半轴旋转的驱动机构，所述制动板和与之对应的传动半轴之间设置有限制驱动半轴旋转的制动机构。

两块加速板和两块制动板形成一田字格结构，操作者可以分别控制左车轮和右车轮的转速，从而实现行驶速度和转弯。

相比现有的平衡车，本平衡车结构简单，动作灵活，操作简单，通过脚部施力至对应方位的加速板或制动板即可。

在上述的一种平衡车中，所述驱动机构包括一蓄电池、固定设在传动半轴上的传动齿轮、设置在加速板上的伺服电机、转动连接在加速板上的驱动轴、转动连接在车架上的第一中间轮和固定在驱动轴上的驱动轮，所述伺服电机的输出轴与驱动轴固定相连，所述第一中间轮包括与传动齿轮啮合的第一传动齿圈和两个分别位于第一传动齿圈两侧的第一摩擦轮；所述加速板绕安装轴摆动时，驱动轮能够插入两个第一摩擦轮之间，并与第一摩擦轮抵靠。

蓄电池连接并联的两个伺服电机，两个伺服电机分别控制对应的传动半轴，驱动轮与第一中间轮之间通过驱动轮与第一摩擦轮之间的接触实现扭矩的输送，而第一中间轮与传动齿轮之间则通过齿牙啮合，使第一中间轮与传动齿轮之间的传动平稳、扭矩输出可靠，而驱动轮与第一中间轮之间的离合又不存在打齿、阻力较大等不良现象，而且，第一摩擦轮有两个，且分别位于第一传动齿圈的两侧，这一结构具有第一摩擦轮的散热良好、第一摩擦轮与驱动轮之间的接触面积大、第一摩擦轮与驱动轮之间定位效果好等优势。

在上述的一种平衡车中，所述加速板与底部护板之间设置有能够接通蓄电池与对应的伺服电机的触发开关。

加速板下压时，能够启动触发开关，使伺服电机与蓄电池接通，驱动轮旋转，与此同时，驱动轮接触第一中间轮，将动力传输至传动半轴，而在加速板未被下压时，驱动轮不旋转，从而达到了避免动力浪费的目的。

在上述的一种平衡车中，所述加速板的外端底部与底部护板之间连接有若干处于拉伸状态下的第一复位弹簧。

第一弹簧均布在加速板与底部护板之间，起到加速板复位的作用，并能够提高平衡车的缓冲和抗颠簸性能。

在上述的一种平衡车中，所述驱动机构中传动齿轮的半径、第一摩擦轮的半径、第一传动齿圈的直径和驱动轮的半径依次减小。

本平衡车省略了传统平衡车的减速机构，而是采用驱动机构中传动齿轮的半径、第一摩擦轮的半径、第一传动齿圈的直径和驱动轮的半径依次减小的方式，使驱动轮与传动齿轮之间具有较大的转速差。

在上述的一种平衡车中，所述制动机构包括转动连接在制动板上的制动轮和转动连接在车架上的第二中间轮，所述第二中间轮包括与传动齿轮啮合的第二传动齿圈和两个分别位于第二传动齿圈两侧的第二摩擦轮；所述制动板绕安装轴摆动时，制动轮能够与第二摩擦轮抵靠；所述制动轮外圈转动连接有若干第一牵引轮和若干个与第一牵引轮一一对应的第二牵引轮，所述第一牵引轮和第二牵引轮相间分布，各第一牵引轮和第二牵引轮之间通过若干条首尾相连的、软质的、具有弹性的牵引带相连，所述牵引带的绕法为：牵引带绕设在各第一牵引轮靠近制动轮轴线的一侧，牵引带绕设在各第二牵引轮远离制动轮轴线的一侧；所述第一牵引轮和第二牵引轮上均设置有用于容纳牵引带的带槽。

制动时，制动轮抵靠在第二中间轮上的第二摩擦轮上，使第二中间轮存在转动阻力，从而限制传动齿轮的转动，具体而言：当制动轮靠近第二中间轮时，假设其周面上的第一牵引轮最先与第二摩擦轮接触，受到反向传动力，第一牵引轮旋转，牵引带传动，与第一牵引轮相邻的第二牵引轮反向旋转，作用力同时使制动轮旋转，使第二牵引轮抵靠在第二摩擦轮上，由于第二牵引轮的转向与第一牵引轮的转向相反，使第二牵引轮能够限制第二中间轮的旋转，在下压制动板时，上述动作持续进行，不断的限制第二中间轮，实现减速，直至第二中间轮停止。

这种制动方式的优点在于：制动力间歇性作用在第二中间轮上，对于平衡车而言，由于其自重较轻，且载人后重心位于平衡车上方，急刹车会严重影响平衡车的整体平衡，导致倾翻，甚至将操作者甩出；由于牵引带具有弹性，在第二中间轮间歇性受阻和阻力丢失的过程中，牵引带的弹性拉伸能够减小这一过程中第二中间轮的顿挫和磨损，而且还可以将制动阻力以多种方式进行分解，使其除了有第二中间轮与制动轮之间的抵靠摩擦之外，还具有牵引带的拉伸，也具有第一牵引轮和第二牵引轮的滚动摩擦。

在上述的一种平衡车中，所述牵引带为处于拉伸状态下的弹簧条，所述带槽的底部设置有若干定位凸起，所述定位凸起能够插设在弹簧条中相邻弹簧圈之间。

牵引带还可以是具有弹性的拉绳、橡胶皮带等，弹簧条作为牵引带，且在带槽的底部设置定位凸起，定位凸起插设在弹簧条相邻弹簧圈之间，弹簧条被分隔为多段，使弹簧条被拉伸时的阻力和缓冲更加灵敏，而且弹簧条被拉伸时还能够扭曲，使缓冲效果更好。

在上述的一种平衡车中，所述制动板的外端底部与底部护板之间连接有若干处于拉伸状态下的第二复位弹簧。

第二复位弹簧均布在制动板与底部护板之间，起到制动板复位的作用，并能够提高平衡车的缓冲和抗颠簸性能。

在上述的一种平衡车中，每一根所述传动半轴对应的加速板和制动板之间设置有转动限位组件，使同一传动半轴上的驱动机构和制动机构不能够同时触发。

转动限位组件为传统的限位组件，如加速板的套环上和制动板的套环上分别设置限位台阶等，在此不予赘述。

同一传动半轴上的驱动机构和制动机构不能够同时触发，避免制动和传动同时存在，从而造成传动齿轮的磨损、打齿和卡死。

附图说明

图1是本平衡车的立体结构示意图。

图2是本平衡车沿垂直驱动半轴方向的截面图。

图3是本平衡车沿第一传动齿圈和第二传动齿圈所在平面下的截面图。

图4是加速板和制动板的排布方式平面图。

图5是制动轮的截面图。

图6是第一牵引轮和第二牵引轮的截面图。

图中，11、左车轮；12、右车轮；13、车架；14、底部护板；15、传动半轴；21、加速板；22、制动板；23、安装轴；31、传动齿轮；32、驱动轴；33、第一中间轮；331、第一传动齿圈；332、第一摩擦轮；34、驱动轮；35、触发开关；36、第一复位弹簧；41、制动轮；411、第一牵引轮；412、第二牵引轮；413、牵引带；414、带槽；415、定位凸起；42、第二中间轮；421、第二传动齿圈；422、第二摩擦轮；43、第二复位弹簧。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1、图2和图4所示，平衡车包括左车轮11、右车轮12、车架13和底部护板14，左车轮11和右车轮12分别与一根传动半轴15固定相连，每根传动半轴15均对应有设置在车架13上的一块加速板21和一块制动板22，传动半轴15转动连接在车架13上，底部护板14固定在车架13上，车架13上固定设置有一安装轴23，两块加速板21和两块制动板22均铰接在安装轴23上，两块加速板21位于安装轴23的一侧，两块制动板22位于安装轴23的另一侧，加速板21和与之对应的传动半轴15之间设置有驱动传动半轴15旋转的驱动机构，制动板22和与之对应的传动半轴15之间设置有限制驱动半轴旋转的制动机构。两块加速板21和两块制动板22形成一田字格结构，操作者可以分别控制左车轮11和右车轮12的转速，从而实现行驶速度和转弯。相比现有的平衡车，本平衡车结构简单，动作灵活，操作简单，通过脚部施力至对应方位的加速板21或制动板22即可。

如图2和图3所示，驱动机构包括一蓄电池、固定设在传动半轴15上的传动齿轮31、设置在加速板21上的伺服电机、转动连接在加速板21上的驱动轴32、转动连接在车架13上的第一中间轮33和固定在驱动轴32上的驱动轮34，伺服电机的输出轴与驱动轴32固定相连，第一中间轮33包括与传动齿轮31啮合的第一传动齿圈331和两个分别位于第一传动齿圈331两侧的第一摩擦轮332；加速板21绕安装轴23摆动时，驱动轮34能够插入两个第一摩擦轮332之间，并与第一摩擦轮332抵靠。

蓄电池连接并联的两个伺服电机，两个伺服电机分别控制对应的传动半轴15，驱动轮34与第一中间轮33之间通过驱动轮34与第一摩擦轮332之间的接触实现扭矩的输送，而第一中间轮33与传动齿轮31之间则通过齿牙啮合，使第一中间轮33与传动齿轮31之间的传动平稳、扭矩输出可靠，而驱动轮34与第一中间轮33之间的离合又不存在打齿、阻力较大等不良现象，而且，第一摩擦轮332有两个，且分别位于第一传动齿圈331的两侧，这一结构具有第一摩擦轮332的散热良好、第一摩擦轮332与驱动轮34之间的接触面积大、第一摩擦轮332与驱动轮34之间定位效果好等优势。

加速板21与底部护板14之间设置有能够接通蓄电池与对应的伺服电机的触发开关35。加速板21下压时，能够启动触发开关35，使伺服电机与蓄电池接通，驱动轮34旋转，与此同时，驱动轮34接触第一中间轮33，将动力传输至传动半轴15，而在加速板21未被下压时，驱动轮34不旋转，从而达到了避免动力浪费的目的。

加速板21的外端底部与底部护板14之间连接有若干处于拉伸状态下的第一复位弹簧36。第一弹簧均布在加速板21与底部护板14之间，起到加速板21复位的作用，并能够提高平衡车的缓冲和抗颠簸性能。

驱动机构中传动齿轮31的半径、第一摩擦轮332的半径、第一传动齿圈331的直径和驱动轮34的半径依次减小。本平衡车省略了传统平衡车的减速机构，而是采用驱动机构中传动齿轮31的半径、第一摩擦轮332的半径、第一传动齿圈331的直径和驱动轮34的半径依次减小的方式，使驱动轮34与传动齿轮31之间具有较大的转速差。

如图2、图3、图5和图6所示，制动机构包括转动连接在制动板22上的制动轮41和转动连接在车架13上的第二中间轮42，第二中间轮42包括与传动齿轮31啮合的第二传动齿圈421和两个分别位于第二传动齿圈421两侧的第二摩擦轮422；制动板22绕安装轴23摆动时，制动轮41能够与第二摩擦轮422抵靠；制动轮41外圈转动连接有若干第一牵引轮411和若干个与第一牵引轮411一一对应的第二牵引轮412，第一牵引轮411和第二牵引轮412相间分布，各第一牵引轮411和第二牵引轮412之间通过若干条首尾相连的、软质的、具有弹性的牵引带413相连，牵引带413的绕法为：牵引带413绕设在各第一牵引轮411靠近制动轮41轴线的一侧，牵引带413绕设在各第二牵引轮412远离制动轮41轴线的一侧；第一牵引轮411和第二牵引轮412上均设置有用于容纳牵引带413的带槽414。

制动时，制动轮41抵靠在第二中间轮42上的第二摩擦轮422上，使第二中间轮42存在转动阻力，从而限制传动齿轮31的转动，具体而言：当制动轮41靠近第二中间轮42时，假设其周面上的第一牵引轮411最先与第二摩擦轮422接触，受到反向传动力，第一牵引轮411旋转，牵引带413传动，与第一牵引轮411相邻的第二牵引轮412反向旋转，作用力同时使制动轮41旋转，使第二牵引轮412抵靠在第二摩擦轮422上，由于第二牵引轮412的转向与第一牵引轮411的转向相反，使第二牵引轮412能够限制第二中间轮42的旋转，在下压制动板22时，上述动作持续进行，不断的限制第二中间轮42，实现减速，直至第二中间轮42停止。

这种制动方式的优点在于：制动力间歇性作用在第二中间轮42上，对于平衡车而言，由于其自重较轻，且载人后重心位于平衡车上方，急刹车会严重影响平衡车的整体平衡，导致倾翻，甚至将操作者甩出；由于牵引带413具有弹性，在第二中间轮42间歇性受阻和阻力丢失的过程中，牵引带413的弹性拉伸能够减小这一过程中第二中间轮42的顿挫和磨损，而且还可以将制动阻力以多种方式进行分解，使其除了有第二中间轮42与制动轮41之间的抵靠摩擦之外，还具有牵引带413的拉伸，也具有第一牵引轮411和第二牵引轮412的滚动摩擦。

牵引带413为处于拉伸状态下的弹簧条，带槽414的底部设置有若干定位凸起415，定位凸起415能够插设在弹簧条中相邻弹簧圈之间。牵引带413还可以是具有弹性的拉绳、橡胶皮带等，弹簧条作为牵引带413，且在带槽414的底部设置定位凸起415，定位凸起415插设在弹簧条相邻弹簧圈之间，弹簧条被分隔为多段，使弹簧条被拉伸时的阻力和缓冲更加灵敏，而且弹簧条被拉伸时还能够扭曲，使缓冲效果更好。

制动板22的外端底部与底部护板14之间连接有若干处于拉伸状态下的第二复位弹簧43。第二复位弹簧均布在制动板22与底部护板14之间，起到制动板22复位的作用，并能够提高平衡车的缓冲和抗颠簸性能。

每一根传动半轴15对应的加速板21和制动板22之间设置有转动限位组件，使同一传动半轴15上的驱动机构和制动机构不能够同时触发。转动限位组件为传统的限位组件，如加速板21的套环上和制动板22的套环上分别设置限位台阶等，在此不予赘述。同一传动半轴15上的驱动机构和制动机构不能够同时触发，避免制动和传动同时存在，从而造成传动齿轮31的磨损、打齿和卡死。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种平衡车，其特征在于，本平衡车包括左车轮(11)、右车轮(12)、车架(13)和底部护板(14)，所述左车轮(11)和右车轮(12)分别与一根传动半轴(15)固定相连，每根传动半轴(15)均对应有设置在车架(13)上的一块加速板(21)和一块制动板(22)，所述传动半轴(15)转动连接在车架(13)上，所述底部护板(14)固定在车架(13)上，所述车架(13)上固定设置有一安装轴(23)，两块加速板(21)和两块制动板(22)均铰接在安装轴(23)上，两块加速板(21)位于安装轴(23)的一侧，两块制动板(22)位于安装轴(23)的另一侧，所述加速板(21)和与之对应的传动半轴(15)之间设置有驱动传动半轴(15)旋转的驱动机构，所述制动板(22)和与之对应的传动半轴(15)之间设置有限制驱动半轴旋转的制动机构。

2.根据权利要求1所述一种平衡车，其特征在于，所述驱动机构包括一蓄电池、固定设在传动半轴(15)上的传动齿轮(31)、设置在加速板(21)上的伺服电机、转动连接在加速板(21)上的驱动轴(32)、转动连接在车架(13)上的第一中间轮(33)和固定在驱动轴(32)上的驱动轮(34)，所述伺服电机的输出轴与驱动轴(32)固定相连，所述第一中间轮(33)包括与传动齿轮(31)啮合的第一传动齿圈(331)和两个分别位于第一传动齿圈(331)两侧的第一摩擦轮(332)；所述加速板(21)绕安装轴(23)摆动时，驱动轮(34)能够插入两个第一摩擦轮(332)之间，并与第一摩擦轮(332)抵靠。

3.根据权利要求1或2所述一种平衡车，其特征在于，所述加速板(21)与底部护板(14)之间设置有能够接通蓄电池与对应的伺服电机的触发开关(35)。

4.根据权利要求1或2所述一种平衡车，其特征在于，所述加速板(21)的外端底部与底部护板(14)之间连接有若干处于拉伸状态下的第一复位弹簧(36)。

5.根据权利要求2所述一种平衡车，其特征在于，所述驱动机构中传动齿轮(31)的半径、第一摩擦轮(332)的半径、第一传动齿圈(331)的直径和驱动轮(34)的半径依次减小。

6.根据权利要求2所述一种平衡车，其特征在于，所述制动机构包括转动连接在制动板(22)上的制动轮(41)和转动连接在车架(13)上的第二中间轮(42)，所述第二中间轮(42)包括与传动齿轮(31)啮合的第二传动齿圈(421)和两个分别位于第二传动齿圈(421)两侧的第二摩擦轮(422)；所述制动板(22)绕安装轴(23)摆动时，制动轮(41)能够与第二摩擦轮(422)抵靠；所述制动轮(41)外圈转动连接有若干第一牵引轮(411)和若干个与第一牵引轮(411)一一对应的第二牵引轮(412)，所述第一牵引轮(411)和第二牵引轮(412)相间分布，各第一牵引轮(411)和第二牵引轮(412)之间通过若干条首尾相连的、软质的、具有弹性的牵引带(413)相连，所述牵引带(413)的绕法为：牵引带(413)绕设在各第一牵引轮(411)靠近制动轮(41)轴线的一侧，牵引带(413)绕设在各第二牵引轮(412)远离制动轮(41)轴线的一侧；所述第一牵引轮(411)和第二牵引轮(412)上均设置有用于容纳牵引带(413)的带槽(414)。

7.根据权利要求6所述一种平衡车，其特征在于，所述牵引带(413)为处于拉伸状态下的弹簧条，所述带槽(414)的底部设置有若干定位凸起(415)，所述定位凸起(415)能够插设在弹簧条中相邻弹簧圈之间。

8.根据权利要求7所述一种平衡车，其特征在于，所述制动板(22)的外端底部与底部护板(14)之间连接有若干处于拉伸状态下的第二复位弹簧(43)。

9.根据权利要求8所述一种平衡车，其特征在于，每一根所述传动半轴(15)对应的加速板(21)和制动板(22)之间设置有转动限位组件，使同一传动半轴(15)上的驱动机构和制动机构不能够同时触发。