專利名稱：自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向控制，更具體地，是一種自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
自平衡兩輪車是一種左右各一個(gè)輪，并獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的新型車體。它采用精密陀螺儀和加速度傳感器來自動(dòng)感應(yīng)人體微小的重心變化，來控制運(yùn)動(dòng)和平衡，達(dá)到原地回轉(zhuǎn)及行進(jìn)的目的。作為一種新興的輕便車輛，自平衡兩輪車逐漸成為娛樂、廣場(chǎng)、景區(qū)等場(chǎng)所使用的輕便載人工具。因此，對(duì)自平衡兩輪車輕便性和娛樂性的要求也越來越高。在通常的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)置上，主要是操作者，即駕駛?cè)藛T，通過左右擺動(dòng)把手部件，使得連桿底部相對(duì)車身底盤產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，然后發(fā)送信號(hào)給左右車輪電機(jī)，使車輛左右兩個(gè)車輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差，例如當(dāng)龍頭向左轉(zhuǎn)時(shí)，右輪的轉(zhuǎn)速會(huì)比左輪快，從而達(dá)到向左轉(zhuǎn) 的效果。授權(quán)公告號(hào)為CN201597703U的中國實(shí)用新型專利公開了一種用于自平衡兩輪車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)固定在車體中部的底板以通過支撐架和該底板固定連接的水平轉(zhuǎn)軸，水平轉(zhuǎn)軸的一端固定連接有操作桿，水平轉(zhuǎn)軸的另一端設(shè)置有電位器，在水平轉(zhuǎn)軸上固定有沿軸線對(duì)稱的、與操作桿垂直的承力支架、在承力支架兩側(cè)下方或上方安裝有彈性體。在使用時(shí)，操作者通過利用雙手左右擺動(dòng)操作桿，可以控制水平轉(zhuǎn)軸沿軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，水平轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小，可通過電位器變成指令，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和速度輸出，達(dá)到控制兩輪車轉(zhuǎn)向的目的。授權(quán)公告號(hào)為CN201610202U的中國實(shí)用新型專利公開了一種兩輪自平衡電動(dòng)車，其轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括方向控制手柄和轉(zhuǎn)向控制器，轉(zhuǎn)向控制器設(shè)置于人體支撐件底部，操作者通過方向控制手柄，以轉(zhuǎn)向控制器為轉(zhuǎn)軸左右擺動(dòng)控制方向。授權(quán)公告號(hào)為CN 100506632C的中國發(fā)明專利公開了一種左右兩輪自平衡電動(dòng)車，該兩輪車包括一個(gè)車廂，車廂中心處升起一根立桿，把手總成插入立桿中，把手總成的端部設(shè)置有左右轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，分別安裝在左右把橫管上。由于復(fù)位彈簧和限位片的作用，把手只能單方向旋轉(zhuǎn)到一定角度，松手后能自動(dòng)恢復(fù)到起始位置。在旋轉(zhuǎn)過程中，把手上的霍爾片能夠感應(yīng)到永久磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，導(dǎo)致其電壓發(fā)生變化，從而控制自平衡兩輪車的轉(zhuǎn)向。該自平衡兩輪車還包括一個(gè)中央處理電路，該中央處理電路可接收轉(zhuǎn)向信號(hào)等參數(shù)，并計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的輸出功率，傳輸給左右電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，再進(jìn)而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向?，F(xiàn)有的轉(zhuǎn)向手段雖然可以利用手控把手進(jìn)行自平衡兩輪車的轉(zhuǎn)向，但是前提是自平衡兩輪車必須安裝有把手部件以及適應(yīng)人體身高的連接桿，這大大增加了自平衡兩輪車的體積，因此對(duì)存放空間要求較高。并且，操作者在駕駛時(shí)需要雙手時(shí)刻把握把手，不但駕駛不便，而且還缺少了自平衡兩輪車獨(dú)有的駕駛樂趣和體驗(yàn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于解決現(xiàn)有的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向手段的上述不足，從而提供了一種創(chuàng)新的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置。本發(fā)明的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置，用于為自平衡兩輪車提供轉(zhuǎn)向，該自平衡兩輪車包括一個(gè)車體，該車體左右兩側(cè)分別設(shè)置有供操作者站立的兩個(gè)踏板，該轉(zhuǎn)向裝置包括液壓管道組件，其設(shè)置于該車體內(nèi)，包括水平管道以及分別位于該水平管道兩側(cè)、并且與該水平管道相連通的兩個(gè)豎直管道，該水平管道和兩個(gè)豎直管道內(nèi)填充有液體，并且該兩個(gè)豎直管道的端部均設(shè)置有可上下活動(dòng)的活塞，使得該液體處于密閉狀態(tài)，該兩個(gè)活塞分別設(shè)置于該兩個(gè)踏板下方；位移傳感器組件，包括運(yùn)動(dòng)元件和運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件，其中，該運(yùn)動(dòng)元件可水平活動(dòng)地設(shè)置于該水平管道內(nèi)，并且，當(dāng)該兩個(gè)活塞處于未受力狀態(tài)或受力平衡狀態(tài)時(shí)，該運(yùn)動(dòng)元件處于初始位置，該運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件與該運(yùn)動(dòng)元件相匹配，用于輸出代表該運(yùn)動(dòng)元件位置變化的位置信號(hào)； 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，用于接收該位置信號(hào)，并根據(jù)該位置信號(hào)，控制該自平衡兩輪車的轉(zhuǎn)向。優(yōu)選地，所述水平管道中部包括一個(gè)突出設(shè)置的限位區(qū)域，所述運(yùn)動(dòng)元件容置于該限位區(qū)域內(nèi)，并且該初始位置位于該限位區(qū)域的中間位置。優(yōu)選地，所述位移傳感器組件為霍爾傳感器，所述運(yùn)動(dòng)元件為磁鋼，所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件為霍爾元件。備選地，所述位移傳感器組件也可為旋轉(zhuǎn)編碼器組件，所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件為旋轉(zhuǎn)編碼器。備選地，所述位移傳感器組件也可為滑移電位器組件，所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件為滑移電位器。備選地，所述位移傳感器組件也可為壓力差傳感器組件，所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件為設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)元件兩側(cè)的兩個(gè)壓力傳感器。本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置，可減小車輛的存放空間，增加駕駛樂趣和體驗(yàn)，并且轉(zhuǎn)向操作更為方便、自然。


圖I為配置有本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置的自平衡兩輪車的示意圖；圖2為本發(fā)明的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置的剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖I所示，總體而言，本發(fā)明的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置100，用于為自平衡兩輪車10提供轉(zhuǎn)向，參見附圖，自平衡兩輪車10包括一個(gè)車體11，車體11左右兩側(cè)分別設(shè)置有供操作者站立的兩個(gè)踏板12、13，借由本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置100，操作者可通過對(duì)兩個(gè)踏板12、13施加不同壓力，而控制整個(gè)車輛的轉(zhuǎn)向。
更具體地，結(jié)合圖2，該轉(zhuǎn)向裝置100包括液壓管道組件110和位移傳感器組件130，其中，液壓管道組件110設(shè)置于該車體內(nèi)，包括水平管道111以及分別位于該水平管道111兩側(cè)、并且與該水平管道111相連通的兩個(gè)豎直管道112、113，水平管道111和兩個(gè)豎直管道112、113內(nèi)填充有液體120，并且兩個(gè)豎直管道112、113的端部均設(shè)置有可上下活動(dòng)的活塞114、115，使得管道內(nèi)液體120處于密閉狀態(tài)，并且，兩個(gè)活塞112、113分別設(shè)置于兩個(gè)踏板12、13下方，以利于操作者對(duì)其施加驅(qū)動(dòng)力。水平管道111和兩個(gè)豎直管道112、113的管道橫截面形狀，可以是矩形，也可以是圓形、橢圓形或其它合適的橫截面形狀。位移傳感器組件130包括運(yùn)動(dòng)元件131和運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件132。運(yùn)動(dòng)元件131可水平活動(dòng)地設(shè)置于水平管道111內(nèi)(即運(yùn)動(dòng)元件131可在水平管道111內(nèi)進(jìn)行水平方向上的移動(dòng))，并且，當(dāng)兩個(gè)活塞114、115處于未受力狀態(tài)或受力平衡狀態(tài)時(shí)，運(yùn)動(dòng)元件131處于初始位置，而當(dāng)對(duì)兩個(gè)活塞114、115施加壓力差F (如圖2所示，即對(duì)左右兩個(gè)活塞施加的向下作用力的差值)時(shí)，運(yùn)動(dòng)元件131將在水平管道111內(nèi)向左或向右移動(dòng)。另外，運(yùn)動(dòng) 信號(hào)接收元件132與運(yùn)動(dòng)元件131相匹配，用于輸出代表該運(yùn)動(dòng)元件131位置變化的位置信號(hào)。更具體地，運(yùn)動(dòng)元件131的形狀和大小與它的活動(dòng)區(qū)域內(nèi)的水平管道111的橫截面形狀和大小相對(duì)應(yīng)，它可在壓力差F的作用下左右移動(dòng)，并將水平管道111內(nèi)的液體120分隔開來，即運(yùn)動(dòng)元件131將密閉的液體120分隔成左右兩個(gè)密閉單元。優(yōu)選地，結(jié)合圖2，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，水平管道111中部包括一個(gè)突出設(shè)置的限位區(qū)域1111，運(yùn)動(dòng)元件131容置于該限位區(qū)域1111內(nèi)，并且運(yùn)動(dòng)元件131的初始位置位于限位區(qū)域1111的中間位置。限位區(qū)域1111的設(shè)置，可使運(yùn)動(dòng)元件131在一定的水平區(qū)域內(nèi)移動(dòng)。該水平區(qū)域的長度，也就是運(yùn)動(dòng)元件131的水平移動(dòng)范圍，根據(jù)轉(zhuǎn)向需求和控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置而定。通過參數(shù)設(shè)定，可使得運(yùn)動(dòng)元件131在該限位區(qū)域內(nèi)的位置變化所產(chǎn)生的位置信號(hào)，可滿足自平衡兩輪車的所有轉(zhuǎn)向需求。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，位移傳感器組件130為霍爾傳感器，對(duì)應(yīng)地，運(yùn)動(dòng)元件131為磁鋼，運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件132為霍爾元件。此時(shí)，運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件132設(shè)置于水平管道111外部，并臨近運(yùn)動(dòng)元件131的初始位置設(shè)置。當(dāng)然，位移傳感器組件130也可采用其它合適類型的位移傳感器，例如位移傳感器組件130可采用旋轉(zhuǎn)編碼器方式，此時(shí)，運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件132為旋轉(zhuǎn)編碼器，它固定設(shè)置于水平管道111外部，并把運(yùn)動(dòng)元件131的水平運(yùn)動(dòng)輸出為代表該運(yùn)動(dòng)元件位置變化的位置信號(hào)給轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)；位移傳感器組件130也可采用滑移電位器方式，此時(shí)，運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件132為滑移電位器。另外，位移傳感器組件130也可采用壓力差傳感器方式來實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出，此時(shí)，運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件為設(shè)置在運(yùn)動(dòng)元件兩側(cè)的兩個(gè)壓力傳感器，通過壓力差，輸出代表該運(yùn)動(dòng)元件位置變化的信號(hào)給轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。常規(guī)地，本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置100還包括轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)(圖未示)，用于接收運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件132發(fā)出的位置信號(hào)，并根據(jù)該位置信號(hào)的變化，控制該自平衡兩輪車的轉(zhuǎn)向。因?yàn)閷?duì)液壓管道組件110兩側(cè)的活塞施加的壓力差越大，運(yùn)動(dòng)元件131的偏移量也就最大，這表示操作者想要達(dá)到的轉(zhuǎn)向角度也越大，因此，本實(shí)施方式中，在轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，轉(zhuǎn)向角度和施加給左右兩個(gè)活塞的壓力差的大小是成線性關(guān)系的。當(dāng)然，總體而言，在轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)中，也可以根據(jù)需要，將轉(zhuǎn)向角度和壓力差設(shè)計(jì)為線性相關(guān)之外的其他正相關(guān)關(guān)系，即轉(zhuǎn)向角度和壓力大小為增函數(shù)關(guān)系。轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)可以單片機(jī)或者其他信號(hào)處理器或中央處理器為基礎(chǔ)構(gòu)建，并輸出信號(hào)至自平衡兩輪車左右發(fā)送機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，并最終由自平衡兩輪車左右兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作。有關(guān)轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的更具體描述，可參見授權(quán)公告號(hào)為CN201597703U的中國實(shí)用新型專利以及授權(quán)公告號(hào)為CN 100506632C的中國發(fā)明專利。結(jié)合圖I、2，本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置的左右兩個(gè)活塞114、115設(shè)置于兩個(gè)踏板12、13下方，假設(shè)駕駛者站立在左右兩個(gè)踏板上，并使得作踏板12相對(duì)于右踏板13受到較大的正壓力，液壓管道組件110內(nèi)的液體120產(chǎn)生的液壓作用將會(huì)使磁鋼131向右側(cè)移動(dòng)，此時(shí)霍爾元件132會(huì)發(fā)出位置信號(hào)給轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，促使右側(cè)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)速大于左側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)，從而使自平衡兩輪車實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)。反之，右轉(zhuǎn)的原理與此相同。 本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置，可省去現(xiàn)有技術(shù)中占用空間的把手以及連桿組件，從而減小了車輛的存放空間；同時(shí)，駕駛者可以騰出雙手，增加了駕駛樂趣和體驗(yàn)；另外，駕駛者在轉(zhuǎn)彎時(shí)需要將身體往彎心側(cè)傾去對(duì)抗離心力，內(nèi)側(cè)就會(huì)相對(duì)外側(cè)對(duì)踏板施加更多的正壓力，可較為自然地利用腳部的壓力來讓自平衡兩輪車接收轉(zhuǎn)向信號(hào)，因此本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置可使得轉(zhuǎn)向操作更為方便、自然。
權(quán)利要求
1.一種自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置，用于為自平衡兩輪車提供轉(zhuǎn)向，該自平衡兩輪車包括一個(gè)車體，該車體左右兩側(cè)分別設(shè)置有供操作者站立的兩個(gè)踏板，其特征在于，該轉(zhuǎn)向裝置包括 液壓管道組件，其設(shè)置于該車體內(nèi)，包括水平管道以及分別位于該水平管道兩側(cè)、并且與該水平管道相連通的兩個(gè)豎直管道，該水平管道和兩個(gè)豎直管道內(nèi)填充有液體，并且該兩個(gè)豎直管道的端部均設(shè)置有可上下活動(dòng)的活塞，使得該液體處于密閉狀態(tài)，該兩個(gè)活塞分別設(shè)置于該兩個(gè)踏板下方； 位移傳感器組件，包括運(yùn)動(dòng)元件和運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件，其中，該運(yùn)動(dòng)元件可水平活動(dòng)地設(shè)置于該水平管道內(nèi)，并且，當(dāng)該兩個(gè)活塞處于未受力狀態(tài)或受力平衡狀態(tài)時(shí)，該運(yùn)動(dòng)元件處于初始位置，該運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件與該運(yùn)動(dòng)元件相匹配，用于輸出代表該運(yùn)動(dòng)元件位置變化的位置信號(hào)； 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，用于接收該位置信號(hào)，并根據(jù)該位置信號(hào)，控制該自平衡兩輪車的轉(zhuǎn)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述水平管道中部包括一個(gè)突出設(shè)置的限位區(qū)域，所述運(yùn)動(dòng)元件容置于該限位區(qū)域內(nèi)，并且該初始位置位于該限位區(qū)域的中間位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述位移傳感器組件為霍爾傳感器，所述運(yùn)動(dòng)元件為磁鋼，所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件為霍爾元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述位移傳感器組件為旋轉(zhuǎn)編碼器組件，所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件為旋轉(zhuǎn)編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述位移傳感器組件為滑移電位器組件，所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件為滑移電位器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述位移傳感器組件為壓力差傳感器組件，所述運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件為設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)元件兩側(cè)的兩個(gè)壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自平衡兩輪車轉(zhuǎn)向裝置，用于為自平衡兩輪車提供轉(zhuǎn)向，包括液壓管道組件，其設(shè)置于該車體內(nèi)，包括水平管道以及分別位于該水平管道兩側(cè)、并且與該水平管道相連通的兩個(gè)豎直管道，該水平管道和兩個(gè)豎直管道內(nèi)填充有液體，并且該兩個(gè)豎直管道的端部均設(shè)置有可上下活動(dòng)的活塞，使得該液體處于密閉狀態(tài)，該兩個(gè)活塞分別設(shè)置于該兩個(gè)踏板下方；位移傳感器組件，包括運(yùn)動(dòng)元件和運(yùn)動(dòng)信號(hào)接收元件，其中，該運(yùn)動(dòng)元件可水平活動(dòng)地設(shè)置于該水平管道內(nèi)；轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，用于接收該位置信號(hào)，并根據(jù)該位置信號(hào)，控制該自平衡兩輪車的轉(zhuǎn)向。本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置，可減小車輛的存放空間，增加駕駛樂趣和體驗(yàn)，并且轉(zhuǎn)向操作更為方便、自然。
文檔編號(hào)B62K21/00GK102849156SQ201210353640
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者韋正華, 陳養(yǎng)彬 申請(qǐng)人:上海新世紀(jì)機(jī)器人有限公司