CN218986844U - 一种车辆及其转向机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车辆及其转向机构，其中转向机构包括立杆、把手、将立杆和把手转动连接的转动组件，所述转动组件包括轴套、与轴套配合使用的转轴和套设于转轴上的第一扭簧和第二扭簧，第一扭簧与第二扭簧的一端直接或间接的固定在转轴或轴套上，另一端直接或间接的对应固定在轴套或转轴上，第一扭簧和第二扭簧分别为左旋和右旋，第一扭簧和/或第二扭簧自身的两扭臂之间的初始角度，大于安装后的扭臂两端固定位置之间的角度。通过设置第一扭簧、第二扭簧结构及其位置的设置，实现了双向转向复位功能，并可以在安装时预紧两扭簧，克服了把手在初始位置转动时存在虚位的缺陷，提高用户转向体验。

Description

一种车辆及其转向机构

技术领域

本申请属于无轨陆用车辆领域，具体涉及一种车辆转向机构。

背景技术

本申请所述无轨路用车辆，包括电动平衡车、电动自行车、电动滑板车、电动行李厢等车辆，其中，电动平衡车也称为平衡车，是建立在一种被称为“动态稳定”的基本原理上，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体状态的变化，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。

电动平衡车(也称平衡车)可分为有杆平衡车和无杆平衡车，其中有杆平衡车与电动自行车、电动滑板车类似，都是通过用户操控设在车体上的立杆，从而控制车辆的转向，但具体控制原理有所不同：电动自行车、电动滑板车通常为机械控制转向，而有杆平衡车的转向是通过获取立杆的转向信息(如角度信息)，通过控制器，控制轮毂电机，按预设程序控制两轮车的车轮产生转速差，从而实现转向。

然而，现有的电动自行车、电动滑板车、电动行李厢中，立杆中设置的转向机构通常为简单的轴套转轴组成，转向角度由用户根据手感控制，转向手感较差，且转向角度通常没有限制或限制较为宽松，存在安全隐患。现有平衡车转向机构通过设置弹性扭转件或单个扭簧，实现转向的复位，但初始转向具有虚位，用户转向体验差。

发明内容

为了解决上述的技术问题之一，本申请的目的是提供一种结构简单、用户体验好的车辆及其转向机构。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种车辆转向机构，包括立杆、把手、将立杆和把手转动连接的转动组件，所述转动组件包括轴套、与轴套配合使用的转轴和套设于转轴上的第一扭簧和第二扭簧，第一扭簧与第二扭簧的一端直接或间接的固定在转轴或轴套上，另一端直接或间接的对应固定在轴套或转轴上，第一扭簧和第二扭簧分别为左旋和右旋，第一扭簧和/或第二扭簧自身的两扭臂之间的初始角度，大于安装后的扭臂两端固定位置之间的角度。

可选的，还包括直接或间接限制转轴和轴套旋转角度的限位机构。

可选的，所述限位机构为安装在转轴上的限位螺栓与对应的直接或间接设在轴套上的限位槽，限位槽限制限位螺栓随转轴或轴套运动的距离。

可选的，所述限位槽为轴套上的条形孔，或所述限位槽为间接设在轴套上的两个凸起之间的空隙。

可选的，所述转轴与立杆固定，所述把手直接或间接与轴套固定。

可选的，所述把手通过转向限位套间接与轴套固定，所述转向限位套上设有轴套，内壁设有限位槽，所述限位槽为两个凸起之间的空隙。

可选的，所述转向限位套上设有固定第一扭簧一端扭臂的第一扭臂固定部，所述把手上设有固定第二扭簧一端扭臂的第二扭臂固定部，并通过把手与转向限位套的固定安装，实现第一扭簧和第二扭簧的预紧。

可选的，所述把手为转向盘，所述转向盘的底部直接或间接与转轴或轴套固定连接。

可选的，第一扭簧和/或第二扭簧的一端扭臂直接固定在转轴上，该扭臂为折弯的固定环，固定螺栓通过固定环将第一扭簧和/或第二扭簧的一端固定在转轴上。

可选的，还包括环形垫，所述环形垫为环状结构，所述环状结构的外径小于或等于固定环的内径，所述固定螺栓通过环形垫进一步限定第一扭簧和/或第二扭簧一端的位置。

可选的，所述固定螺栓为安装在转轴上的限位螺栓，通过对应的直接或间接设在轴套上的限位槽，限制限位螺栓随转轴运动的距离。

可选的，还包括用于检测立杆和把手之间转向角度的霍尔传感器。

可选的，所述第一扭簧与第二扭簧结构及形状相同。

可选的，所述第一扭簧和第二扭簧直接或间接为一整体，通过第一扭簧和第二扭簧固定在转轴上的扭臂结合为一整体。

可选的，还包括设于转向机构中的霍尔传感器，霍尔传感器的霍尔元件设在转轴或轴套上，磁芯对应设在轴套或转轴上，能够通过霍尔元件和磁芯的相对运动信息获取转动角度参数。

本申请还提供了一种车辆，包括任一前述方案的转向机构。

与现有技术相比，本申请通过设置第一扭簧、第二扭簧，并将其结合至转轴和轴套上固定，实现了转向复位功能；通过第一扭簧、第二扭簧分别为左旋和右旋，实现了双向转向复位功能；还通过设置第一扭簧和/或第二扭簧自身的两扭臂之间的初始角度，大于安装后的扭臂两端固定位置之间的角度，实现安装时预紧两扭簧，克服了把手在初始位置转动时存在虚位的缺陷，提高用户转向体验。

附图说明

图1为实施例中平衡车示意图；

图2为实施例中转向机构爆炸图；

图3为实施例中转向机构另一角度爆炸图；

图4为实施例中涉及的转向机构的剖视图；

图5为实施例中把手下壳及第二轴套结构示意图；

图6为实施例中转轴结构示意图；

图7为实施例中转向限位套结构示意图；

图8为实施例中转向限位套另一角度结构示意图；

图9为实施例中转向限位套结构俯视图；

图10为实施例中强磁座结构示意图；

图11为实施例中显屏电路板顶部结构示意图；

图12为实施例中显屏电路板底部结构示意图；

图13为实施例中第二扭簧及限位螺栓结构示意图；

图14为实施例中第一扭簧侧面示意图。

图中，附图标记为：1-车体、2-立杆、3-把手、301-把手上壳，302-把手下壳、3021-第二扭臂固定部、3022-轴套安装部、3023-显屏电路板、3023-1-显屏、3023-2-按钮、3023-3-霍尔元件、3024-霍尔固定座、401-转轴、4011-限位螺栓固定孔、4012-通孔、4013-第一固定孔、402-垫片、403-第一轴套、404-转向限位套、4041-第一扭臂固定部、4042-限位槽、4043、螺栓安装孔、405-第一扭簧、406-第二扭簧、407-限位螺栓、408-环形垫、409-第二轴套、410-强磁座、4101-磁芯安装部、4102-避让孔、4103-第二固定孔、501-前盖、502-左盖、503-右盖。

具体实施方式

以下通过具体实施例，进一步阐释本申请方案。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，“第一”、“第二”用于区别两个同名部件，并不确指其设置顺序、使用顺序等。也不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请中，上、下、左、右、前、后等方位词参考图1中车辆实际方位。除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

如图2-14所示的一种转向机构，所述转向机构包括立杆2、把手3、将立杆2和把手3转动连接的转动组件，所述转动组件包括轴套、与轴套配合使用的转轴401和套设于转轴401上的第一扭簧405和第二扭簧406，第一扭簧405与第二扭簧406的一端直接或间接的固定在转轴401，另一端直接或间接的分别固定在轴套上，第一扭簧405和第二扭簧406分别为左旋和右旋，第一扭簧405和/或第二扭簧406自身的两扭臂之间的初始角度，大于安装后的扭臂两端固定位置之间的角度。

本实施例中，转轴401与立杆2固定，轴套包括第一轴套403和第二轴套409。把手3直接或间接通过第一轴套403和第二轴套409与转轴401相对转动。其他实施例中轴套可以等同用轴承替换。在其他实施例中，立杆2也可直接或间接与轴套固定，把手3直接或间接与转轴401固定，满足立杆2为固定部，把手3为转动部即可，其他与之相连的部件，可参照本实施例，对应转置在转轴401或轴套上。

本实施例中，第一扭簧405的一端固定在转轴401上，另一端固定在转向限位套404上的第一扭臂固定部4041中，转向限位套401与通过第一轴套403与转轴401可转动连接，即第一扭簧405间接固定在第一轴套403上。第二扭簧409一端固定在转轴401上，另一端固定在把手下壳302上的第二扭臂固定部3021中，把手下壳302与通过第二轴套409与转轴401可转动连接，即第二扭簧406间接固定在第二轴套409上。此时，第一扭簧405和第二扭簧406安装固定好后，仅依靠扭簧自身作用，就会对把手3的转弯角度具有一定的限位作用，限定用户转弯角度，提高骑行时紧急转弯安全性。

如图2、3、4、12、13所示，本实施例中，第一扭簧405和第二扭簧406分别为左旋和右旋。使得把手3向两边转弯均有扭簧的复位作用。本实施例中，第一扭簧405和第二扭簧406自身的两扭臂之间的初始角度，大于安装后的扭臂两端固定位置之间的角度。如：第一扭簧405两扭臂间初始角度为115°，安装后转轴401上的第一扭簧405的一个扭臂固定位置与第一扭臂固定部4041之间角度为90°。安装时即可实现扭簧的预紧。在其他实施例中，两个扭簧可以其中之一如此设置。本实施例中，第一扭簧405和第二扭簧406均采用此设置，使得第一扭簧405和第二扭簧406结构、形状均相同，整体使用扭簧成本更低，安装时无需区分扭簧，提高组装效率。

本实施例通过设置第一扭簧405、第二扭簧406，并将其结合至转轴401和轴套上固定；实现了转向复位功能，通过第一扭簧405、第二扭簧406分别为左旋和右旋，实现了双向转向复位功能；还通过设置第一扭簧405和/或第二扭簧406自身的两扭臂之间的初始角度，大于安装后的扭臂两端固定位置之间的角度，实现安装时预紧两扭簧，克服了把手在初始位置转动时存在虚位的缺陷，提高用户转向体验。

本实施例中，还包括直接或间接限制转轴401和轴套旋转角度的限位机构。能够进一步限定转轴401和轴套相对转动角度，进一步限定用户转弯角度，提高骑行时紧急转弯安全性。

具体的，本实施例中，所述限位机构为安装在转轴401上的限位螺栓407与对应的直接或间接设在轴套上的限位槽4042，限位槽4042限制限位螺栓407随转轴401运动的距离。在其他实施例中，所述限位机构也可以不通过限位螺栓407和限位槽4042的结构限位，也可以通过其他方式限位。

具体的，本实施例中，所述限位槽4042为间接设在轴套上的两个凸起之间的空隙，如图7和图9所示，通过转向限位套404上的两个凸起形成限位槽4042，转动时，限位螺栓407在限位槽4042内区域转动，通过边缘两凸起限定运行位置。在其他实施例中，所述限位槽4042也可以为轴套上的条形孔，可参考两轮平衡车转轴和轴套限位方式。本方案中，扭簧的固定螺栓，在本实施例中，也是通过限位螺栓7实现同时对扭簧的固定和限位，结构简单。

本实施例中，所述转轴401与立杆2固定，所述把手3直接或间接与轴套固定。转轴401与立杆2可以为金属件，通过焊接固定，更牢固，其他实施例中也可采用其他方式固定，与此方式等同，如内外螺纹固定、卡接等。

本实施例中，所述把手3通过转向限位套404间接与第一轴套403固定，所述转向限位套404上设有第一轴套403轴套，内壁设有限位槽4042，所述限位槽4042为两个凸起之间的空隙。把手下壳302，也与第二轴套409固定连接。通过转向限位套404的设置，提供限位槽4042结构，并结合限位螺栓407的功能，结构设计精巧，组装简单。

本实施例中，所述转向限位套404上设有固定第一扭簧405一端扭臂的第一扭臂固定部4041，所述把手3的把手下壳302上设有固定第二扭簧406一端扭臂的第二扭臂固定部3021，并通过把手3与转向限位套404的固定安装，实现第一扭簧405和第二扭簧406的预紧。

本实施例中，所述把手3为转向盘形状，所述转向盘的底部直接或间接与转轴401或轴套固定连接。在其他实施例中，还可以为一字型、Y字型或其它形状把手，把手上壳301和把手下壳302也可以为把手的顶部和底部。

本实施例中，第一扭簧405和第二扭簧406的一端扭臂直接固定在转轴401上，该扭臂为折弯的固定环，固定螺栓通过固定环将第一扭簧405和/或第二扭簧406的一端固定在转轴401上。通过折弯的固定环与固定螺栓的限定，限制此端扭臂的位移，防止扭簧受力时发生移动，从而产生转向虚位，影响转向手感。在其他实施方式中，可以任一扭簧采用此结构方式固定。

本实施例中，还包括环形垫408，所述环形垫408为环状结构，所述环状结构的外径小于或等于固定环的内径，所述固定螺栓通过环形垫408进一步限定第一扭簧405和/或第二扭簧406一端的位置。进一步限制此端扭臂的位移，防止扭簧受力时发生移动，从而产生转向虚位，影响转向手感。

本实施例中，所述固定螺栓为安装在转轴401上的限位螺栓407，通过对应的直接或间接设在轴套上的限位槽407，限制限位螺栓407随转轴401运动的距离。一个螺栓同时起到固定和限位作用，结构简单。其他实施例中，固定螺栓也可以不予限位螺栓407相同。

本实施例中，所述第一扭簧405和第二扭簧406间接为一整体，通过第一扭簧405和第二扭簧406固定在转轴401上的扭臂间接结合为一整体。在其他实施例中，也可以将第一扭簧405和第二扭簧406合并，如一种双向弹簧，但也需要像本实施中所示，其两个扭簧部分连接处与转轴401固定。结构简单，零部件少，成本低，也能够进一步节约安装成本。

需要说明的是，在其他实施例中，以上各部件涉及的方案可在本实施例中同时出现，也可根据需要选择使用其中的一个或多个组合，尤其是对以下各部件涉及方案的具体设置。

本实施例中，转轴401为具有不同外径的部分，两部分间的台阶处可用于固定第一轴套403。本实施例中还增设了垫片402，能够更好的固定和支撑第一轴套403及与第一轴套403固定的转向限位套404。

本实施例中转轴401结构为中空的管状结构，该管状结构为通孔4012，可穿线。管状结构，及其上设置的限位螺栓固定孔4011均能够进一步降低成本，使得转轴可挤出成型。

本实施例中，如图6所示，转轴401中空管状结构内部位于限位螺栓固定孔4011位置处设有凸筋，能够在保证中空管状结构薄壁的情况下，增加限位螺栓407的紧固力。优选的，限位螺栓固定孔4011为内螺纹孔。可以代替焊接螺母等其他方式固定限位螺栓407。

本实施例中，如图11-12所示，显屏电路板3023包括设在正面的3023-1显屏和按钮3023-2及设在背面的霍尔元件3023-3，通过将霍尔元件3023-3设在显屏电路板3023的背面，一方面背面契合与之对应位置的强磁座410相配合，实现角度检测，另一方面，节省了单独的霍尔元件3023-3所需的电路板及通过导线与控制板或其他电路板连接，节约所需单独电路板的成本，也节约该电路板所所需的安装结构或固定位置，内部结构规整、无杂乱导线、结构简单。

本实施例中，如图10所示，强磁座410包括容纳磁芯的磁芯安装部4101、与通孔4012对应的避让孔4102和与第一固定孔4013对应固定的第二固定孔4103。通过通孔4012和避让孔4102的设置可供车体1内部与把手3内部结构电源线、信号线等多种导线通过，避免了连接线裸露在车体外部，不美观而且难以防水防尘。现有技术中，均采用将强磁座410及对应的霍尔元件410，设置于转向机构内部，及转轴和轴套连接处。那么强磁座410及霍尔元件3023-3通常与转轴401的同轴线设置，以便于检测转轴转动角度。其结构上，必然会占用本方案通孔4012的位置，因此，内部的各种线路至少需要绕过此结构，方能隐藏在转动组件和立杆2内。然而也不能完全隐藏，绕出部分的线路，与转动组件和立杆2之间的相对运动，极易对线路产生磨损，且难以防水防尘。本方案将强磁座410及其对应的霍尔元件3023-3移出转轴401和轴套附近，设于把手3内部，避免上述问题。

本实施例中，磁芯安装部4101为两个，且偏离转轴401与轴套相对运动时所在的转动中心轴的设置，如图10所示，通过霍尔元件3023-3与磁芯安装部4101的匹配，使得二者相对转动时的转动中心轴偏离转轴401与轴套相对转动时所在的转动中心轴，将角度检测部件完全避开通孔4012所在位置，更有利于各种线路的安装与穿线。

本实施例中，把手下壳302上还设有霍尔固定座3024，用于定位和安装霍尔元件3023-3。可起到保护霍尔元件3023-3及恢复霍尔元件3023-3在运输过程中可能产生的形变。

本实施例中，转向限位套404外侧，通过前盖501、左盖502、右盖503的组合包覆，使得转轴401、垫片402、第一轴套403、转向限位套404、部分立杆2等结构不外露，更美观。

本实施例具体结构可以按以下方式组装，但并不局限于以下固定顺序：安装时，将转轴401焊接在立杆2上，垫片402套设在转轴401上外表的台阶处，将固定好第一轴套403的转向限位套404套设在转轴401上，将第一扭簧404的一个扭臂插入转向限位套404上的第一扭臂固定部4041、另一端，通过转向限位套404套上的螺栓安装孔4043，由限位螺栓407和环形垫408件另一扭臂固定在转轴401上。第二扭簧406固定转轴401上的一端如上述方法相同，另一端插入把手下壳302上设置的第二扭臂固定部3021，由于两扭簧扭转角度与安装后扭转角度的设置，需将把手下壳302扭转一定角度，再与转向限位套404固定，即实现扭簧预紧。将装有磁芯的强磁座410，通过其上的第二固定孔4103与转轴401上的第一固定孔4013结合固定。将显屏电路板3023的霍尔元件3023-3固定在霍尔固定座3024中，将把手上壳301及其他附件在配合显屏电路板3023结构的情况下与把手下壳302固定即可。

实施例2

一种车辆如图1所示，具体为一种平衡车，包括车体1、和实施例1所述的转向机构。

本实施例中，还包括设在车体1上的座椅。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对申请的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种车辆转向机构，其特征在于，包括立杆、把手、将立杆和把手转动连接的转动组件，所述转动组件包括轴套、与轴套配合使用的转轴和套设于转轴上的第一扭簧和第二扭簧，第一扭簧与第二扭簧的一端直接或间接的固定在转轴或轴套上，另一端直接或间接的对应固定在轴套或转轴上，第一扭簧和第二扭簧分别为左旋和右旋，第一扭簧和/或第二扭簧自身的两扭臂之间的初始角度，大于安装后的扭臂两端固定位置之间的角度。

2.根据权利要求1所述的转向机构，其特征在于，还包括直接或间接限制转轴和轴套旋转角度的限位机构。

3.根据权利要求2所述的转向机构，其特征在于，所述限位机构为安装在转轴上的限位螺栓与对应的直接或间接设在轴套上的限位槽，限位槽限制限位螺栓随转轴或轴套运动的距离。

4.根据权利要求3所述的转向机构，其特征在于，所述限位槽为轴套上的条形孔，或所述限位槽为间接设在轴套上的两个凸起之间的空隙。

5.根据权利要求2所述的转向机构，其特征在于，所述转轴与立杆固定，所述把手直接或间接与轴套固定。

6.根据权利要求5所述的转向机构，其特征在于，所述把手通过转向限位套间接与轴套固定，所述转向限位套上设有轴套，内壁设有限位槽，所述限位槽为两个凸起之间的空隙。

7.根据权利要求6所述的转向机构，其特征在于，所述转向限位套上设有固定第一扭簧一端扭臂的第一扭臂固定部，所述把手上设有固定第二扭簧一端扭臂的第二扭臂固定部，并通过把手与转向限位套的固定安装，实现第一扭簧和第二扭簧的预紧。

8.根据权利要求1～7任一所述的转向机构，其特征在于，所述把手为转向盘，所述转向盘的底部直接或间接与转轴或轴套固定连接。

9.根据权利要求1～7任一所述的转向机构，其特征在于，第一扭簧和/或第二扭簧的一端扭臂直接固定在转轴上，该扭臂为折弯的固定环，固定螺栓通过固定环将第一扭簧和/或第二扭簧的一端固定在转轴上。

10.根据权利要求9所述的转向机构，其特征在于，还包括环形垫，所述环形垫为环状结构，所述环状结构的外径小于或等于固定环的内径，所述固定螺栓通过环形垫进一步限定第一扭簧和/或第二扭簧一端的位置。

11.根据权利要求9所述的转向机构，其特征在于，所述固定螺栓为安装在转轴上的限位螺栓，通过对应的直接或间接设在轴套上的限位槽，限制限位螺栓随转轴运动的距离。

12.根据权利要求1所述的转向机构，其特征在于，所述第一扭簧与第二扭簧结构及形状相同。

13.根据权利要求1所述的转向机构，其特征在于，所述第一扭簧和第二扭簧直接或间接为一整体，通过第一扭簧和第二扭簧固定在转轴上的扭臂结合为一整体。

14.根据权利要求1所述的转向机构，其特征在于，还包括设于转向机构中的霍尔传感器，霍尔传感器的霍尔元件设在转轴或轴套上，磁芯对应设在轴套或转轴上，能够通过霍尔元件和磁芯的相对运动信息获取转动角度参数。

15.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1～14任一所述的转向机构。

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