WO2018041148A1 - 一种载人翻滚双轮车及其操作方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the field of entertainment vehicle technology, and in particular to a manned tumbling two-wheeled vehicle and an operating method thereof.
- Another object of the present invention is to provide a method for operating a manned tumbling two-wheeled vehicle, which can clearly and completely express the working use process of the above-mentioned manned tumbling two-wheeled vehicle, and highlight the use characteristics of the above-mentioned manned tumbling two-wheeled vehicle. .
- a manned tumbling two-wheeled vehicle comprising two side rims and an inner frame device, the inner frame device is rotatably disposed between the two side rims, and the axis of the inner frame device rotating relative to the side rim is a first slewing
- the axis, the two side rims are arranged in parallel and symmetrical along the vertical center plane of the passenger rolling unicycle, and the inner frame device is further equipped with a driving motor, and the driving motor is connected with the inner frame device through the elastic supporting mechanism to drive the inner frame
- the device is independently rotated relative to the two side rims, and the inner frame device is coupled to the two side rims via the movable limit device; the inner frame device is mounted with a seat.
- the safety protection device is a safety belt or a safety bar.
- the activity limiting device is a combination of a limit wheel and a support wheel or a limit support integrated wheel.
- At least two sets of movable limiting devices are disposed on each of the side rims.
- the movable limiting device is in rolling connection with the inner circumference of the corresponding side rim.
- the drive motor is a motor-driven integrated wheel.
- the outer casing of the driving motor is coated with an elastic wear-resistant material and is in rolling connection with the inner side of the corresponding side rim.
- each of the side rims is covered with an elastic wear-resistant material at least in contact with the ground.
- the elastic wear resistant material is rubber or polyurethane.
- the power source is an invertible, rechargeable battery.
- the manned tumbling two-wheeled vehicle is provided with a control system, and the control system is electrically connected to the power source and the driving motor, respectively.
- control system further includes a gyro angle sensor, the gyro angle sensor is fixed on the manned tumbling two-wheeled vehicle, and is electrically connected to the controller, and the gyro angle sensor
- the collected real-time data signal of the tilting angle of the rolling two-wheeled vehicle is transmitted to the controller, thereby controlling the driving motor through the controller to realize the control of the inclination of the manned rolling double-wheeled vehicle.
- the movable limiting device is further provided with an elastic supporting mechanism for connecting with the inner frame device.
- the moment relative to the first axis of rotation provides a driving force for the movement of the side rim of the annular structure, thereby causing the corresponding side rim to roll toward the center of gravity offset;
- the implementation of the rollover operation includes a stationary roll and a non-stationary roll
- Icon 101-side rim; 102-inner frame device; 103-stop support integrated wheel; 104-hub drive motor; 105-drive seat; 106-handle handle; 107-lithium battery pack; 111-drive wheel limit Position device; 112-support wheel damper; 121-encapsulated rubber; 122-limit support integrated wheel connecting frame; 201-side rim; 202-inner frame device; 203-support wheel; 204-limit wheel; - hub drive motor; 206 - driver seat; 207 - joystick; 208 - lead acid battery pack; 209 - safety press bar; 211 - support wheel damper; 221 - limit wheel and support wheel connector.
- the elastic wear-resistant material is disposed on the portion where the side rim 101 contacts the ground, and the other is to increase the friction between the side rim 101 and the ground, which is beneficial to the manned tumbling double wheel.
- the side rim 101 provided by the embodiment is a complete annular portion perpendicular to the ground, and the first slewing axis is formed between the side rim 101 and the inner frame device 102. It should be noted that the first rotation axis is the axis of rotation of the inner frame device 102 relative to the side rim 101.
- the inner frame device 102 provided in this embodiment is provided with a driving motor. It should be noted that the setting of the driving motor is to provide power for the manned tumbling two-wheeled vehicle, which can drive the inner frame device 102 and the two side rims 101 to rotate independently relative to each other.
- the distance between the movable limiting device and the inner frame device 102 can be changed when subjected to an external force, and on the one hand, the inner frame device 102 and the side rim 101 are lowered.
- the requirement for the relative positional tolerance between the two in particular, reduces the roundness of the contralateral rim 101.
- the elastic support mechanism can also serve as a suspension device for the inner frame device 102 on the side rim 101, particularly when the side rim 101 encounters an obstacle such as a small stone or a pit to vibrate. The bumps brought to the occupants improve the comfort of the ride.
- the inner frame device 102 and the side rim 101 are kept in rolling connection with each other by the movable stopper, and the frictional resistance of the relative movement can be reduced.
- it is not limited to the arrangement of the three sets of limit support integrated wheels 103 provided by the embodiment, and the number thereof may be multiple of other types, such as two groups, four groups, and the like. And the combination of the limit wheel and the support wheel can also be used as the activity limit device.
- the hub drive motor 104 provided in this embodiment is disposed on the inner frame device 102, and the connection portion is provided.
- the damper mechanism is slidably coupled to the centripetal side of the side rim 101
- the drive wheel limiting device 111 is disposed on the connecting frame between the hub drive motor 104 and the inner frame device 102.
- the driving wheel limiting device 111 may also be the same concave wheel as the limiting support integrated wheel 103 to prevent the hub driving motor 104 from derailing during the rotation.
- the side rim 101 of each side is correspondingly provided with one set of the hub drive motor 104, and the motor casing of the hub drive motor 104 and the rolling contact portion of the side rim 101 are coated with rubber to enhance the frictional force.
- the motor case is directly used as the rolling element in the embodiment, which shortens the transmission link and improves the transmission efficiency.
- the driving seat 105 provided in this embodiment is provided with a safety belt (not shown) safety guard to ensure the safety of the driver during the tumbling process, and in addition, the pedal is arranged in front of the driving seat 105 of the inner frame device 102. Board for occupants to stabilize themselves.
- the inner frame device 102 provided in this embodiment is provided with two sets of joysticks 106, which are respectively disposed on two sides of the driver's seat 105 and are operated by the left and right hands of the driver.
- the function of advancing, reversing, turning, in-situ rotation and inversion of the manned rollover is realized by pushing and pulling the two-side joysticks 106.
- the rotational speed is driven by the total driving force, and the total driving force includes the reverse driving force generated by the driving motor and can
- the inversion driving force generates a gravity component of the superposition speed; when the driving total force is greater than the sum of the side rim 101 resistance and the gravitational component resistance, the center of gravity offset is sufficient for the inner frame device 102 to continue to rotate relative to the side rim 101 against gravity; When the total driving force is less than the sum of the resistance of the side rim 101 and the gravity difference, the inner frame device 102 is rotated relative to the side rim 101.
- the implementation of the static rollover includes: controlling the rotation of the drive motor by the joystick 106 while the manned rollover is stationary, the drive motor drives the inner frame device 102 to rotate relative to the side rim 101; when the driving force of the drive motor is greater than the sidecar When the ring 101 resistance and the gravity difference resistance are combined, the center of gravity offset is sufficient for the inner frame device 102 to continue to rotate relative to the side rim 101 against the gravity; when the driving force is less than the sum of the side rim 101 resistance and the gravity difference resistance, the inner frame The device 102 is rotated relative to the side rim 101; it should be noted that in the process of achieving the static tumbling rolling, the realization process of the side rim 101 turning motion can be converted into the realization process of the non-stationary rolling.
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Abstract
一种载人翻滚双轮车及其操作方法，该载人翻滚双轮车包括两侧的两个侧车圈（101）和内框架装置（102），其中，内框架装置（102）转动设置在两个侧车圈（101）之间，内框架装置（102）上安装有驱动电机（104），驱动电机（104）通过弹性支撑机构与内框架装置（102）连接，从而带动内框架装置（102）与两个侧车圈（101）独立地相对转动，内框架装置（102）与两个侧车圈（101）通过活动限位装置（103）连接，且内框架装置（102）上安装有安全座椅（105）。该载人翻滚双轮车通过驱动电机（104）旋转带动内框架装置（102）与侧车圈（101）相对旋转，从而使内框架装置（102）的重心发生偏移，进而使环形结构的侧车圈（101）产生滚动，并带动载人翻滚双轮车整体移动，最终实现前进、后退、转弯、原地旋转和翻滚等功能，大大提高了乘坐者的乘坐乐趣。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年08月31日提交中国专利局的申请号为CN201610789815.1、名称为“载人翻滚双轮车”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本发明涉及娱乐用车辆技术领域，具体而言，涉及一种载人翻滚双轮车及其操作方法。
现有技术中，游乐场所使用的乐吧车，为一种驾驶体验式的游乐车辆，驾驶者体验乘坐于双轮之间的感觉，可实现前进、后退、转弯、原地旋转等功能，内框架与车轮间无减震装置，整体重心非常低，在行驶过程中偏摆幅度很小，且仅限于慢速体验式驾驶，不能实现内框架相对于侧车圈翻转，无法体验过山车般翻滚的感觉，缺少能够引起乘坐者重复乘坐的兴趣点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种载人翻滚双轮车，其能够扩大座椅的摆动幅度，实现翻滚的功能，有效的提升乘坐者的娱乐体验。
本发明的另一目的在于提供一种载人翻滚双轮车的操作方法，其能够清楚完整的表达出上述载人翻滚双轮车的工作使用过程，突出上述载人翻滚双轮车的使用特点。
本发明的实施例是这样实现的：
一种载人翻滚双轮车，其包括两个侧车圈和内框架装置，内框架装置转动设置在两个侧车圈之间，内框架装置相对于侧车圈旋转的轴线为第一回转轴线，两个侧车圈平行设置且沿载人翻滚双轮车的竖直中心面对称，内框架装置上还安装有驱动电机，驱动电机通过弹性支撑机构与内框架装置连接，带动内框架装置与两个侧车圈独立地相对转动，内框架装置与两个侧车圈通过活动限位装置连接；内框架装置上安装有座椅。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述座椅设置有安全防护装置。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述安全防护装置为安全带或安全压杠。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述活动限位装置为限位轮和支撑轮组合或者为限位支撑一体轮。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述每个侧车圈上设置的活动限位装置至少2组。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述活动限位装置与对应的侧车圈内圆周滚动连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述驱动电机为电机驱动一体轮。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述驱动电机的外壳包覆弹性耐磨材料，且与对应侧车圈内侧滚动连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述每个侧车圈的外侧至少在与地面接触部分包覆有弹性耐磨材料。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述弹性耐磨材料为橡胶或聚氨酯。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述两个侧车圈的截面为圆形、矩形、H形、凹字形或凸字形。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述内框架装置上设置有电源，电源与驱动电机电性连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述电源为可倒置、可充电电池。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述载人翻滚双轮车设置有控制系统，控制系统分别与电源和驱动电机电性连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述控制系统安装于内框架上，且包括操纵手柄、控制器和电机驱动器，其中，操纵手柄与控制器通信连接，控制器与电机驱动器电性连接，电机驱动器与驱动电机电性连接。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述控制系统还包括陀螺仪角度传感器，陀螺仪角度传感器固定于载人翻滚双轮车上，并与控制器电性连接，陀螺仪角度传感器将采集到的翻滚双轮车倾角的实时数据信号传送至控制器，从而通过控制器控制驱动电机，实现对载人翻滚双轮车倾角的控制。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述活动限位装置还设置有用于与内框架装置连接的弹性支撑机构。
一种如上述的载人翻滚双轮车的操作方法，其包括：
乘坐者坐于座椅，调整并固定好安全带；打开电源开关，载人翻滚双轮车处于启动待机状态；通过操纵操纵手柄控制驱动电机旋转方向，驱动电机旋转方向决定内框架装置相对于侧车圈的旋转方向，从而使内框架装置的重心发生偏移，重心的偏移使原来竖直通过第一回转轴线的重力线偏移到第一回转轴线以外，重心的偏移所带来的相对于第一回转轴线的力矩为环形结构的侧车圈提供运动的驱动力，从而使对应的侧车圈向重心偏移方向滚动；
滚动带动载人翻滚双轮车整体移动，完成载人翻滚双轮车的前进、倒退、转弯、原地旋转和翻滚动作。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述翻滚动作的实现包括静止翻滚和非静止翻滚；
非静止翻滚动作的实现包括：当内框架装置偏移重心的偏移量达到偏移重心偏移量将逐渐减小时的值后，偏移重心开始靠近重力线，与此同时，通过操纵手柄控制驱动电机进行反转，驱动电机带动内框架装置相对侧车圈反转，反转过程中，旋转速度由驱动总力驱动产生，驱动总力包括驱动电机产生的反转驱动力和能够与反转驱动力产生叠加速度的重
力分量；当驱动总力大于侧车圈阻力和重力分阻力之和时，重心偏移量足以使内框架装置克服重力继续相对侧车圈旋转；当驱动总力小于侧车圈阻力和重力分阻力之和时，内框架装置相对侧车圈回转；
静止翻滚动作的实现包括：在载人翻滚双轮车静止状态下，通过操纵手柄控制驱动电机旋转，驱动电机带动内框架装置相对侧车圈旋转；当驱动电机的驱动力大于侧车圈阻力和重力分阻力之和时，重心偏移量足以使内框架装置克服重力继续相对侧车圈旋转；当驱动力小于侧车圈阻力和重力分阻力之和时，内框架装置相对侧车圈回转；
在实现静止翻滚动作的过程中，侧车圈回转动作的实现过程可转化为非静止翻滚动作的实现过程。
本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供的载人翻滚双轮车通过驱动电机旋转带动内框架装置与侧车圈相对旋转，从而使内框架装置的重心发生偏移，进而使环形结构的侧车圈产生滚动，并带动载人翻滚双轮车整体移动，最终实现前进、后退、转弯、原地旋转和翻滚等功能，大大提高了乘坐者的乘坐乐趣。因此，本发明实施例提供的载人翻滚双轮车以及对应所揭示的操作方法，不但能够实现前进、倒退、转弯、原地旋转动作，而且还可以扩大座椅的摆动幅度，实现翻滚功能，全面提升载人翻滚双轮车的驾乘乐趣。
图1是本发明第一实施例提供的载人翻转双轮车的立体外形图；
图2是本发明第一实施例提供的载人翻转双轮车的侧车圈侧剖视图；
图3是本发明第一实施例提供的载人翻转双轮车的限位支撑轮与侧车圈连接结构示意图；
图4是本发明第二实施例提供的载人翻转双轮车的立体外形图；
图5是本发明第二实施例提供的载人翻转双轮车的侧车圈侧剖视图；
图6是本发明第二实施例提供的载人翻转双轮车的限位轮、支撑轮与侧车圈连接结构示意图。
图标：101-侧车圈；102-内框架装置；103-限位支撑一体轮；104-轮毂驱动电机；105-驾驶座椅；106-操纵手柄；107-锂电池组；111-驱动轮限位装置；112-支撑轮阻尼器；121-包胶橡胶；122-限位支撑一体轮连接架；201-侧车圈；202-内框架装置；203-支撑轮；204-限位轮；205-轮毂驱动电机；206-驾驶座椅；207-操纵手柄；208-铅酸电池组；209-安全压杠；211-支撑轮阻尼器；221-限位轮和支撑轮连接架。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例
的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第一实施例
请结合参照图1、图2和图3，本实施例提供一种载人翻滚双轮车，其主要涉及娱乐用车辆技术领域。
具体地，本实施例提供的载人翻滚双轮车包括两侧的两个侧车圈101和内框架装置102，其中，内框架装置102转动设置在两侧侧车圈101内，并能相对对应的侧车圈101转动。
更具体地，2个侧车圈101外径相同且在内框架装置102两侧平行布置，从而使其沿载人翻滚双轮车的竖直中心面对称。需要说明的是，本实施例提供的侧车圈101采用金属圆管弯圆对焊而成，侧车圈101接触地面部分包覆有弹性耐磨材料，本实施例优选地选用包胶橡胶121材料。
需要解释的是，本实施例之所以在侧车圈101接触地面的部分设置弹性耐磨材料，一方面是为了增加侧车圈101与地面之间的摩擦力，这有利于载人翻滚双轮车各种动作(尤其是原地回转)的实现；另外一方面是为了有效的缓冲地面因为不平整而给侧车圈101及其乘客所带来的冲击。
需要强调的是，在其它实施例当中，并不仅限于本实施例所介绍的这一种弹性耐磨材料，其还可以是其它类型的弹性耐磨材料，如聚氨酯；另外，在其它实施例当中，也并不仅限于本实施例所介绍的截面为圆形的侧车圈101，还可以是矩形、H形、凹字形或凸字形等。
进一步地，本实施例提供的侧车圈101为垂直于地面的完整环形部，并且侧车圈101与内框架装置102之间形成第一回转轴线。需要说明的是，第一回转轴线为内框架装置102相对于侧车圈101旋转的轴线。
进一步地，本实施例提供的内框架装置102上设置有驱动电机。需要说明的是，驱动电机的设置是为载人翻滚双轮车提供动力，其能够带动内框架装置102与两个侧车圈101独立地相对转动。
进一步地，本实施例提供的内框架装置102与两个侧车圈101通过活动限位装置连接，从而使内框架装置102在驱动电机的驱动下与两个侧车圈101相对旋转。需要说明的是，本实施例提供的活动限位装置可以为限位轮和支撑轮组合，也可以为限位支撑一体轮103，本实施例优选地使用限位支撑一体轮103。
进一步地，每侧侧车圈101对应设置3组限位支撑一体轮103，并且限位支撑一体轮103通过限位支撑一体轮连接架122设置在与侧车圈101相对应的内框架装置102上。需要说明的是，限位支撑一体轮103具有内框架装置102与侧车圈101沿第一回转轴线的相对滚动连接、以及在第一回转轴线方向上的轴向固定的作用。具体的，限位支撑一体轮103为一个凹轮，凹轮的表面与侧车圈101的金属圆管的内圆周面配合，起到限位作用。限位支撑一体轮连接架122与内框架装置102之间通过弹性支撑机构与内框架装置102连接，减小限位支撑一体轮103沿侧车圈101向心侧滚动时，因侧车圈101圆整度不够而产生摩擦，同时提高驾驶的舒适性。
进一步需要说明的是，通过设置弹性支撑机构，可以使活动限位装置与内框架装置102之间的距离在受外力作用时发生改变，一方面降低了对内框架装置102和侧车圈101之间的相对位置公差的要求，特别是降低了对侧车圈101的圆度的要求。另外一方面，弹性支撑机构还可以作为内框架装置102在侧车圈101上的悬挂装置，特别是当侧车圈101遇到小石子或凹坑等障碍发生振动的时候，可以降低这种振动给乘坐者带来的颠簸，提高了乘坐的舒适感。更重要的是，驱动电机通过弹性支撑机构与内框架连接，可以使得弹性支撑机构中的弹簧始终对驱动电机施加压力，使驱动电机的轮面始终压住侧车圈101的内圆周面，避免当内框架装置102倾斜角度过大，无法通过重力使驱动电机轮面与侧车圈101内圆周面产生足够的摩擦力，出现打滑的现象。
需要强调的是，通过活动限位装置使内框架装置102和侧车圈101保持相互滚动连接，能够减少相对运动的摩擦阻力。另外，在其它实施例当中，并不仅限于本实施例所提供的这一种3组限位支撑一体轮103的排列方式，其个数可以是其它类型的多个，如2组、4组等，并且也可以采用限位轮和支撑轮组合的方式作为活动限位装置。
进一步地，本实施例提供的轮毂驱动电机104设置在内框架装置102上，连接部设置支
撑阻尼机构，与侧车圈101的向心侧滚动连接，同时，轮毂驱动电机104与内框架装置102间连接架上设置驱动轮限位装置111。需要说明的是，驱动轮限位装置111也可以是与限位支撑一体轮103一样的凹轮，防止轮毂驱动电机104在转动过程中脱轨。具体地，每侧的侧车圈101对应设置1组轮毂驱动电机104，轮毂驱动电机104的电机机壳与侧车圈101向心侧的滚动接触部分包覆橡胶，增强摩擦力。需要强调的是，本实施例直接采用电机机壳作为滚动体，缩短了传动环节，提高了传动效率。
进一步地，本实施例提供的内框架装置102上安装1台驾驶座椅105，内框架装置102及其附属设施与驾驶者形成的整体重心略低于第一回转轴线，保证未操控状态时，驾驶者在驾驶座椅105内成正直立坐姿，同时保证在内框架装置102摆动状态下，可以产生翻滚效果。
进一步，本实施例提供的驾驶座椅105设置有安全带(图中未标示)安全防护装置，保证驾驶者在翻滚过程中安全，另外，在内框架装置102的驾驶座椅105前方设置脚踏板，用于乘坐者稳定自身。
进一步地，本实施例提供的内框架装置102上安装有2套操纵手柄106，分别设置于驾驶座椅105的两侧，通过驾驶者的左右手进行操纵。通过推拉两侧操纵手柄106实现载人翻滚双轮车的前进、倒退、转弯、原地旋转和翻转的功能。
进一步地，本实施例提供的载人翻滚双轮车的电源供应采用可倒置的且可充电电池。具体地，电源为48V，20Ah锂电池组107，其设置于驾驶座椅105下方。需要说明的是，之所以选用本实施例所提供的锂电池组107，是因为其具有体积小、重量轻、可倒置等特点，并且能够解决普通的铅酸蓄电池不能倒置问题。
更进一步地，本实施例提供的载人翻滚双轮车设置有控制系统，控制系统分别与电源和驱动电机电性连接，具体地，控制系统安装于内框架上，且包括操纵手柄207、陀螺仪角度传感器、控制器和电机驱动器，其中，陀螺仪角度传感器固定于载人翻滚双轮车上，并与控制器电性连接，陀螺仪角度传感器将采集到的翻滚双轮车倾角的实时数据信号传送至控制器，从而通过控制器的逻辑运算控制驱动电机，实现对载人翻滚双轮车倾角的控制。需要说明的是，操纵手柄207用于控制驱动电机的正反转及转速，进而控制车辆的前进、后退、左右转或沿左右方向的自转，提高了操作的便捷性。
本实施例提供载人翻滚双轮车的工作原理为：乘坐者坐于座椅，调整并固定好安全带；打开电源开关，载人翻滚双轮车处于启动待机状态；通过操纵操纵手柄106控制驱动电机旋转方向，驱动电机旋转方向决定内框架装置102相对于侧车圈101的旋转方向，从而使内框架装置102的重心发生偏移，重心的偏移使原来竖直通过第一回转轴线的重力线偏移到第一回转轴线以外，重心的偏移所带来的相对于第一回转轴线的力矩为环形结构的侧车圈101提供运动的驱动力，从而使对应的侧车圈101向重心偏移方向滚动。
进一步地，滚动带动载人翻滚双轮车整体移动，完成载人翻滚双轮车的前进、倒退、转弯、原地旋转和翻滚动作。需要说明的是，翻滚动作的实现包括静止翻滚和非静止翻滚。
非静止翻滚动作的实现包括：当内框架装置102偏移重心的偏移量达到偏移重心偏移量将逐渐减小时的值后，偏移重心开始靠近重力线，与此同时，通过操纵手柄106控制驱
动电机进行反转，驱动电机带动内框架装置102相对侧车圈101反转，反转过程中，旋转速度由驱动总力驱动产生，驱动总力包括驱动电机产生的反转驱动力和能够与反转驱动力产生叠加速度的重力分量；当驱动总力大于侧车圈101阻力和重力分阻力之和时，重心偏移量足以使内框架装置102克服重力继续相对侧车圈101旋转；当驱动总力小于侧车圈101阻力和重力分阻力之和时，内框架装置102相对侧车圈101回转。
静止翻滚动作的实现包括：在载人翻滚双轮车静止状态下，通过操纵手柄106控制驱动电机旋转，驱动电机带动内框架装置102相对侧车圈101旋转；当驱动电机的驱动力大于侧车圈101阻力和重力分阻力之和时，重心偏移量足以使内框架装置102克服重力继续相对侧车圈101旋转；当驱动力小于侧车圈101阻力和重力分阻力之和时，内框架装置102相对侧车圈101回转；需要说明的是，在实现静止翻滚动作的过程中，侧车圈101回转动作的实现过程可转化为非静止翻滚动作的实现过程。
具体地，推杆位置对应载人双轮车状态如表1所示：
表1 推杆位置与载人双轮车状态的对应关系
| 左侧前推 | 左侧中间复位 | 左侧后推 | |
| 右侧前推 | 前进 | 前左转 | 左旋转 |
| 右侧中间复位 | 前右转 | 停止 | 后右转 |
| 右侧后推 | 右旋转 | 后左转 | 后退 |
更具体的，实现翻转功能可以通过以下方式来实现：
可以通过先驱动载人翻滚双轮车内框架向前运动，内框架装置102及其上面的乘坐者的总重心已经位于第一回转轴线的前方，由于惯性，外车圈向前滚动相对滞后，所以像秋千一样向前摆出一定角度。当摆角达到最大值时，还要像秋千一样向回摆动。在向回摆动过程中，通过驱动载人翻滚双轮车内框架向后运动达到向回摆动速度与电机驱动速度叠加效果。当速度叠加达到一定值时，便会出现内框架装置102及其上面的乘坐者绕第一回转轴线向后翻转的功能。
同样可以通过先驱动载人翻滚双轮车内框架向后运动，内框架装置102及其上面的乘坐者的总重心已经位于第一回转轴线的后方，由于惯性，外车圈向前滚动相对滞后，所以像秋千一样向后摆出一定角度。当摆角达到最大值时，还要像秋千一样向回摆动。在向回摆动过程中，通过驱动载人翻滚双轮车内框架向前运动达到向回摆动速度与电机驱动速度叠加效果。当速度叠加达到一定值时，便会出现内框架装置102及其上面的乘坐者绕第一回转轴线向前翻转的功能。
第二实施例
请结合参照图4、图5和图6，本实施例提供一种载人翻滚双轮车，其与第一实施例提供的载人翻滚双轮车大致相同，不同之处在于：
本实施例提供的侧车圈201采用金属方管弯圆对焊而成，侧车圈201整体包覆聚氨酯材料，1只支撑轮203和2只限位轮204为一组，支撑轮203的转动轴线与第一回转轴线平行，限位轮204的转动轴线与侧车圈201的所在的平面平行，限位轮204与侧车圈201的两个端面滚
动摩擦，支撑轮203与侧车圈201的内圆周面滚动摩擦。通过限位轮和支撑轮连接架221连接在内框架装置202上，支撑轮203与侧车圈201沿第一回转轴线的相对滚动连接，2只限位轮204在第一回转轴线方向上起轴向固定的作用。
进一步地，本实施例提供的载人翻滚双轮车为保证驾驶者在翻滚过程中的安全，驾驶座椅206设置的安全防护装置为安全压杠209，需要说明的是，本实施例将安全防护装置设置为安全压杠209，其相对于安全带而言，具有更高的安全保护性，其刚性的防护支撑可显著增加安全压杠209对于人体的原位束缚能力，为驾乘者提供更高的安全保障。
综上所述，本发明实施例提供的载人翻滚双轮车通过活动限位装置使得内框架装置与侧车圈之间保持相互滚动连接，减少相对运动的摩擦阻力；通过驱动电机旋转带动内框架装置与侧车圈相对旋转，从而使内框架装置的重心发生偏移，进而使环形结构的侧车圈产生滚动，并带动载人翻滚双轮车整体移动，最终实现前进、后退、转弯、原地旋转和翻滚等功能，大大提高了乘坐者的乘坐乐趣；通过设置安全带或安全压杠等安全防护装置，将人体固定在驾驶座椅上，在做剧烈翻滚动作时，驾驶者不会脱离座椅，为驾驶者提供安全保障；通过选择电源为可倒置、可充电电池，解决普通的铅酸蓄电池不能倒置的问题；通过设置弹性机构，降低了对侧车圈的工艺要求，提高了驱动电机的运行稳定性和驾乘者的舒适感。因此，本发明实施例提供的载人翻滚双轮车以及对应所揭示的操作方法，不但能够实现前进、倒退、转弯、原地旋转动作，而且还可以扩大座椅的摆动幅度，实现翻滚功能，全面提升载人翻滚双轮车的驾乘乐趣。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，例如：①以上实施例所列举的是双操纵手柄，实际上还可以设置1套操纵手柄，设置于安全压杠上；②以上实施例所列举的侧车圈接触地面部分包覆包胶橡胶材料，实际上还可以为侧车圈为圆形整体包覆耐磨弹性材料；③以上实施例所列举的轮毂驱动电机与内框架装置间连接架上设置驱动轮限位装置，驱动轮限位装置是与限位支撑一体轮一样的凹轮，实际上还可以为双侧独立的限位轮，防止轮毂驱动电机在转动过程中脱轨；④以上实施例所列举的是驱动电机的电机外壳直接充当驱动轮的情形，二者一体成型也能完成传动连接，实际上还可以将驱动电机的动力通过链条、齿轮、同步齿形带等方式传递到驱动轮上。这些均属于本发明的保护范围之内。
本发明提供的载人翻滚双轮车及其操作方法，不但能够实现载人翻滚双轮车的前进、倒退、转弯以及原地旋转动作，而且还可以扩大座椅的摆动幅度，实现翻滚功能，全面提升载人翻滚双轮车的驾乘乐趣，因此，本发明具有重要的推广应用价值。
Claims (19)
- 一种载人翻滚双轮车，其特征在于，其包括两个侧车圈和内框架装置，所述内框架装置转动设置在两个所述侧车圈之间，所述内框架装置相对于所述侧车圈旋转的轴线为第一回转轴线，两个所述侧车圈平行设置且沿所述载人翻滚双轮车的竖直中心面对称，所述内框架装置上还安装有驱动电机，所述驱动电机通过弹性支撑机构与所述内框架装置连接，带动所述内框架装置与两个所述侧车圈独立地相对转动，所述内框架装置与两个所述侧车圈通过活动限位装置连接；所述内框架装置上安装有座椅。
- 根据权利要求1所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述座椅设置有安全防护装置。
- 根据权利要求2所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述安全防护装置为安全带或安全压杠。
- 根据权利要求1所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述活动限位装置为限位轮和支撑轮组合或者为限位支撑一体轮。
- 根据权利要求1或4所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，每个所述侧车圈上设置的所述活动限位装置至少2组。
- 根据权利要求1或4所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述活动限位装置与对应的所述侧车圈内圆周滚动连接。
- 根据权利要求1所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述驱动电机为电机驱动一体轮。
- 根据权利要求7所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述驱动电机的外壳包覆弹性耐磨材料，且与对应所述侧车圈内侧滚动连接。
- 根据权利要求1所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，每个所述侧车圈的外侧至少在与地面接触部分包覆有弹性耐磨材料。
- 根据权利要求9所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述弹性耐磨材料为橡胶或聚氨酯。
- 根据权利要求1或9所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，两个所述侧车圈的截面为圆形、矩形、H形、凹字形或凸字形。
- 根据权利要求1所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述内框架装置上设置有电源，所述电源与所述驱动电机电性连接。
- 根据权利要求12所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述电源为可倒置、可充电电池。
- 根据权利要求12或13所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述载人翻滚双轮车设置有控制系统，所述控制系统分别与所述电源和所述驱动电机电性连接。
- 根据权利要求14所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述控制系统安装于所述内框架上，且包括操纵手柄、控制器和电机驱动器，其中，所述操纵手柄与所述控制器通信连接，所述控制器与所述电机驱动器电性连接，所述电机驱动器与所述驱动电机电性连接。
- 根据权利要求15所述载人翻滚双轮车，其特征在于，所述控制系统还包括陀螺仪角 度传感器，所述陀螺仪角度传感器固定于所述载人翻滚双轮车上，并与所述控制器电性连接，所述陀螺仪角度传感器将采集到的所述翻滚双轮车倾角的实时数据信号传送至所述控制器，从而通过所述控制器控制所述驱动电机，实现对所述载人翻滚双轮车倾角的控制。
- 根据权利要求1所述的载人翻滚双轮车，其特征在于，所述活动限位装置还设置有用于与所述内框架装置连接的弹性支撑机构。
- 一种如权利要求1-17中任一项所述的载人翻滚双轮车的操作方法，其特征在于，其包括：乘坐者坐于所述座椅，调整并固定好安全带；打开电源开关，所述载人翻滚双轮车处于启动待机状态；通过操纵操纵手柄控制所述驱动电机旋转方向，所述驱动电机旋转方向决定所述内框架装置相对于所述侧车圈的旋转方向，从而使所述内框架装置的重心发生偏移，所述重心的偏移使原来竖直通过所述第一回转轴线的重力线偏移到所述第一回转轴线以外，所述重心的偏移所带来的相对于所述第一回转轴线的力矩为环形结构的所述侧车圈提供运动的驱动力，从而使对应的所述侧车圈向所述重心偏移方向滚动；所述滚动带动所述载人翻滚双轮车整体移动，完成所述载人翻滚双轮车的前进、倒退、转弯、原地旋转和翻滚动作。
- 根据权利要求18所述的载人翻滚双轮车的操作方法，其特征在于，所述翻滚动作的实现包括静止翻滚和非静止翻滚；所述非静止翻滚动作的实现包括：当所述内框架装置偏移重心的偏移量达到所述偏移重心偏移量将逐渐减小时的值后，所述偏移重心开始靠近所述重力线，与此同时，通过所述操纵手柄控制所述驱动电机进行反转，所述驱动电机带动所述内框架装置相对所述侧车圈反转，反转过程中，旋转速度由驱动总力驱动产生，所述驱动总力包括所述驱动电机产生的反转驱动力和能够与所述反转驱动力产生叠加速度的重力分量；当所述驱动总力大于所述侧车圈阻力和重力分阻力之和时，所述重心偏移量足以使所述内框架装置克服重力继续相对所述侧车圈旋转；当所述驱动总力小于所述侧车圈阻力和所述重力分阻力之和时，所述内框架装置相对所述侧车圈回转；所述静止翻滚动作的实现包括：在所述载人翻滚双轮车静止状态下，通过所述操纵手柄控制所述驱动电机旋转，所述驱动电机带动所述内框架装置相对所述侧车圈旋转；当所述驱动电机的驱动力大于所述侧车圈阻力和重力分阻力之和时，所述重心偏移量足以使所述内框架装置克服重力继续相对所述侧车圈旋转；当所述驱动力小于所述侧车圈阻力和所述重力分阻力之和时，所述内框架装置相对所述侧车圈回转；在实现所述静止翻滚动作的过程中，所述侧车圈回转动作的实现过程可转化为所述非静止翻滚动作的实现过程。
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