一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车，包括有车体以及安装在车体两侧安装柱上的两个踏板，所述踏板上转动连接有一个丝杆，踏板内安装有一个用以驱动丝杆转动的电机，所述丝杆与所述安装柱通过螺纹传动连接；所述电机与独轮车的控制器电连接。当独轮车速度较快时，电机驱动丝杆反向转动使踏板向独轮车行进方向的后方移动，这样当需要刹车时，使用者只要身体稍微后仰，重心马上移动至独轮车后部，能够实现及时刹车并保证使用者身体后仰幅度不会过大而导致摔倒。
【专利说明】一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车
【技术领域】
[0001]本发明属于独轮车结构领域，具体涉及一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车。
【背景技术】
[0002]自平衡电动独轮车是一种电力驱动、具有自我平衡功能的代步工具；在社会飞速发展的今天，交通拥堵也成了普遍现象，电动独轮车代替自行车和电动车作为交通工具是时尚潮流的发展。自平衡电动独轮车的兴起，即将引发一场新的交通革命；现有的电动独轮车在骑行时，使用者通过调整身体前倾或后仰来相应控制独轮车前进或刹车，当以较快速度骑行的过程中需要紧急刹车时，使用者会下意识地将身体较大幅度地后仰来使独轮车尽快地刹车，但后仰的角度过大容易造成重心不稳导致跌倒，存在不安全因素，且独轮车的电机受力过大会使瞬间电流过大，影响电机的使用寿命。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单巧妙，能够避免使用者急刹车时过渡后仰而造成重心不稳而摔倒的具有重心自动调节功能的自平衡独轮车。
[0004]为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现:一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车，包括有车体以及安装在车体两侧安装柱上的两个踏板，一个或两个所述踏板的下表面安装有辅助轮系统；所述的辅助轮系统包括有辅助轮，安装所述辅助轮的支撑杆，成型在所述踏板下方且与所述支撑杆转动连接的安装座，与支撑杆中部转动连接的驱动杆，以及与驱动杆另一端转动连接的一个滑块，所述辅助轮处于踏板下方靠近车体后方一侧，所述滑块滑动安装在所述踏板内；所述踏板内还安装有驱动所述滑块滑动的驱动系统:所述的驱动系统包括有安装在踏板内的第二电机，与所述第二电机输出轴固定连接的第二丝杆，所述第二丝杆与所述滑块通过螺纹传动连接；所述的第二丝杆与所述滑块的滑动方向平行，所述滑块的侧面成型有与所述第二丝杆配合传动连接的齿条；两个所述踏板上沿车体前后方向转动连接有一个第一丝杆，踏板内安装有一个用以驱动第一丝杆转动的第一电机，所述第一丝杆与所述安装柱通过螺纹传动连接；所述第一电机、第二电机分别与独轮车的控制器电连接，当独轮车速度低于第一额定速度时，控制器控制第一电机驱动第一丝杆转动从而使踏板向独轮车行进方向前方移动，同时控制器控制第二电机驱动辅助轮下降；当独轮车速度高于第二额定速度时，控制器控制第一电机驱动第一丝杆反方向转动从而使踏板向独轮车行进方向的后方移动，同时控制器控制第二电机驱动辅助轮升起；所述第二额定速度大于第一额定速度。
[0005]作为优选方案:所述的第一额定速度为3km/h,所述的第二额定速度为12km/h,所述踏板的前、后移动幅度为20-50mm。
[0006]作为优选方案:两个所述踏板中仅有一个踏板下方安装有辅助轮系统，所述辅助轮下降到极限位置时与独轮车的车轮下端面平齐。
[0007]作为优选方案:两个所述踏板下方均安装有辅助轮系统，所述辅助轮下降到极限位置时比独轮车的车轮下端面高出5-15_。
[0008]与现有技术相比较，本发明的有益效果是:当独轮车速度高于第二额定速度时(即独轮车速度较快时)，电机驱动丝杆反向转动使踏板向独轮车行进方向的后方移动，这样当需要刹车时，使用者只要身体稍微后仰，重心马上移动至独轮车后部，能够实现及时刹车并保证使用者身体后仰幅度不会过大而导致摔倒。当独轮车速度下降至低于第一额定速度时(即独轮车速度较低时)，电机驱动丝杆转动使踏板向独轮车前进方向的前方移动，这样使用者不需要前倾身体即可保持独轮车低速且匀速行驶，从而减小小腿的用力；同时辅助轮下降与地面接触，这样即使独轮车低速行驶甚至停下使用者也可以稳定地站在踏板上，不需要下车，使用非常方便；而且刹车时速度也迅速下降到第一额定速度以下，辅助轮随即下降，而踏板还没来得及向独轮车前进方向的前方移动，即此时辅助轮处于车体侧面的后方位置(独轮车车轮与地面接触位置的后方)，能够起到辅助支撑的作用，保证不会因为使用者后仰幅度过大而造成独轮车电机承受扭矩过大而失控，提高了安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1、图2、图3是本发明的结构示意图。
[0010]图4是安装有丝杆的踏板的结构示意图。
[0011]图5是安装有辅助轮系统各部件与踏板的连接结构示意图。
[0012]图6是踏板的结构示意图。
[0013]1、车体；11、安装柱；2、踏板；20、安装座；21、电机安装腔；22、滑轨；23、辅助轮容纳腔；24、丝杆安装腔；25、第一电机；26、第一丝杆；3、支撑杆；4、辅助轮；5、驱动杆；6、电源开关；7、滑块；8、第二电机；9、第二丝杆。
【具体实施方式】
[0014]下面根据附图对本发明的【具体实施方式】做一个详细的说明。
[0015]实施例1
根据图1和图6所示，本实施例所述的一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车，包括有车体I以及安装在车体两侧安装柱11上的两个踏板2，一个或两个所述踏板的下表面安装有辅助轮系统；所述的辅助轮系统包括有辅助轮4，安装所述辅助轮的支撑杆3，成型在所述踏板下方且与所述支撑杆转动连接的安装座20，与支撑杆中部转动连接的驱动杆5，以及与驱动杆另一端转动连接的一个滑块7，所述辅助轮处于踏板下方靠近车体后方一侧，所述滑块滑动安装在所述踏板内；所述踏板内还安装有驱动所述滑块滑动的驱动系统:所述的驱动系统包括有安装在踏板内的第二电机8，与所述第二电机输出轴固定连接的第二丝杆9，所述第二丝杆与所述滑块通过螺纹传动连接；所述的第二丝杆与所述滑块的滑动方向平行，所述滑块的侧面成型有与所述第二丝杆配合传动连接的齿条；两个所述踏板上沿车体前后方向转动连接有一个第一丝杆26，踏板内安装有一个用以驱动第一丝杆转动的第一电机25，所述第一丝杆与所述安装柱通过螺纹传动连接；所述第一电机、第二电机分别与独轮车的控制器电连接，当独轮车速度低于3km/h时，控制器控制第一电机驱动第一丝杆转动从而使踏板向独轮车行进方向前方移动，同时控制器控制第二电机驱动辅助轮下降；当独轮车速度高于12km/h时，控制器控制第一电机驱动第一丝杆反方向转动从而使踏板向独轮车行进方向的后方移动，同时控制器控制第二电机驱动辅助轮升起。
[0016]所述的踏板端部开设有安装所述电机的电机安装腔21，踏板内电机安装腔的内侧开设有丝杠安装腔24，踏板端部异于电机安装腔的位置开设有滑轨22，滑轨垂直于滑块滑动方向的侧面与所述丝杠安装腔连通。所述的踏板底部开设有容纳收起状态辅助轮的辅助轮容纳腔23。
[0017]两个所述踏板中仅有一个踏板下方安装有辅助轮系统，所述辅助轮下降到极限位置时与独轮车的车轮下端面平齐，这样辅助轮与车轮配合即可稳定支撑住独轮车，这样即使独轮车低速行驶甚至停下使用者也可以稳定地站在踏板上，不需要下车，
所述的踏板中间形成一个凹口部，凹口部的宽度比安装柱的宽度大20-50mm，也就是踏板前后移动的幅度。所述电机安装在踏板内一侧，电机输出轴与丝杆直接同轴相连；或者电机输出轴连接减速齿轮组，然后减速齿轮组的输出端与丝杆相连。当该踏板安装有辅助轮系统时，辅助轮系统的第二电机安装在踏板的另一侧。
[0018]第一丝杆与踏板的连接位置靠近踏板的上部，踏板的下部与安装柱外侧壁相抵从而使踏板展开后能维持在水平状态。
[0019]所述的控制器配备有陀螺仪传感器和加速度传感器，陀螺仪传感器使控制器能够控制独轮车前后方向处于水平的平衡状态，当车体重心偏向前方或后方时，控制器相应地控制电机正转或反转，当使用者身体向前、后倾斜的幅度越大时，加速度传感器检测到的偏移量越大，则控制器相应地控制电机的转速增加。
[0020]针对轮子为14英寸的电动独轮车，当独轮车速度高于12km/h时，控制器控制电机驱动丝杆反向转动使踏板向独轮车行进方向的后方移动，这样当需要刹车时，使用者只要身体稍微后仰，重心马上移动至独轮车后部，能够实现及时刹车并保证使用者身体后仰幅度不会过大而导致摔倒。当独轮车速度下降至低于第一额定速度时(即独轮车速度较低时)，电机驱动丝杆转动使踏板向独轮车前进方向的前方移动，这样使用者不需要前倾身体即可保持独轮车低速且匀速行驶，从而减小小腿的用力；同时辅助轮下降与地面接触，这样即使独轮车低速行驶甚至停下使用者也可以稳定地站在踏板上，不需要下车，使用非常方便；而且刹车时速度也迅速下降到第一额定速度以下，辅助轮随即下降，而踏板还没来得及向独轮车前进方向的前方移动，即此时辅助轮处于车体侧面的后方位置(独轮车车轮与地面接触位置的后方)，能够起到辅助支撑的作用，保证不会因为使用者后仰幅度过大而造成独轮车电机承受扭矩过大而失控，提高了安全性。
[0021]对于轮子为16英寸的电动独轮车，可设定当独轮车速度高于15km/h时，电机驱动丝杆反向转动使踏板向独轮车行进方向的后方移动。
[0022]实施例2
本实施例所述的一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车，包括有车体I以及安装在车体两侧安装柱11上的两个踏板2，一个或两个所述踏板的下表面安装有辅助轮系统；所述的辅助轮系统包括有辅助轮4，安装所述辅助轮的支撑杆3，成型在所述踏板下方且与所述支撑杆转动连接的安装座20，与支撑杆中部转动连接的驱动杆5，以及与驱动杆另一端转动连接的一个滑块7，所述辅助轮处于踏板下方靠近车体后方一侧，所述滑块滑动安装在所述踏板内；所述踏板内还安装有驱动所述滑块滑动的驱动系统:所述的驱动系统包括有安装在踏板内的第二电机8，与所述第二电机输出轴固定连接的第二丝杆9，所述第二丝杆与所述滑块通过螺纹传动连接；所述的第二丝杆与所述滑块的滑动方向平行，所述滑块的侧面成型有与所述第二丝杆配合传动连接的齿条；所述踏板上沿车体前后方向转动连接有一个第一丝杆26，踏板内安装有一个用以驱动第一丝杆转动的第一电机25，所述第一丝杆与所述安装柱通过螺纹传动连接；所述第一电机、第二电机分别与独轮车的控制器电连接，且车体上安装有一个与控制器电连接的用以切换控制器控制方式的切换开关；切换开关位于第一种状态时，控制方式与实施例1相同，即当独轮车速度低于3km/h时,控制器控制第一电机驱动第一丝杆转动从而使踏板向独轮车行进方向前方移动，同时控制器控制第二电机驱动辅助轮下降；当独轮车速度高于12km/h时，控制器控制第一电机驱动第一丝杆反方向转动从而使踏板向独轮车行进方向的后方移动，同时控制器控制第二电机驱动辅助轮升起；在切换开关拨到另一个状态时，控制器控制方式变化，当独轮车速度提高时，电机驱动丝杆正向转动使踏板向独轮车行进方向前方移动，当独轮车速度下降时，电机驱动丝杆反向转动使踏板向独轮车行进方向的后方移动，且当独轮车速度低于3km/h时，控制器控制第二电机驱动辅助轮下降。
[0023]在切换开关处于第一种状态时，适合于在在人较多或地面不平坦的情况下使用，这样利于安全地进行刹车，与实施例1目的相同。在切换开关处于第二种状态时，适合于在宽敞平坦路面行驶(即不需要紧急刹车的情况下)，尤其适于较远距离行驶；具体地讲，当车速提高后，踏板向前移动，使使用者重心往前移动，这样使用者身体就不需要过大幅度地向前倾斜，身体(尤其小腿)不需要使力，减少远途骑行的疲劳感。
[0024]两个所述踏板下方均安装有辅助轮系统，所述辅助轮下降到极限位置时比独轮车的车轮下端面高出5-15mm。这样在低速行驶或者停下时可往任一侧倾斜，依靠一个辅助轮和车轮配合来维持平衡，且两个辅助轮与车轮不会同时着地，确保车轮不会悬空造成独轮车失去平衡。
【权利要求】
1.一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车，包括有车体以及安装在车体两侧安装柱上的两个踏板，一个或两个所述踏板的下表面安装有辅助轮系统；所述的辅助轮系统包括有辅助轮，安装所述辅助轮的支撑杆，成型在所述踏板下方且与所述支撑杆转动连接的安装座，与支撑杆中部转动连接的驱动杆，以及与驱动杆另一端转动连接的一个滑块，所述辅助轮处于踏板下方靠近车体后方一侧，所述滑块滑动安装在所述踏板内；所述踏板内还安装有驱动所述滑块滑动的驱动系统:所述的驱动系统包括有安装在踏板内的第二电机，与所述第二电机输出轴固定连接的第二丝杆，所述第二丝杆与所述滑块通过螺纹传动连接；所述的第二丝杆与所述滑块的滑动方向平行，所述滑块的侧面成型有与所述第二丝杆配合传动连接的齿条；其特征在于: 两个所述踏板上沿车体前后方向转动连接有一个第一丝杆，踏板内安装有一个用以驱动第一丝杆转动的第一电机，所述第一丝杆与所述安装柱通过螺纹传动连接；所述第一电机、第二电机分别与独轮车的控制器电连接，当独轮车速度低于第一额定速度时，控制器控制第一电机驱动第一丝杆转动从而使踏板向独轮车行进方向前方移动，同时控制器控制第二电机驱动辅助轮下降；当独轮车速度高于第二额定速度时，控制器控制第一电机驱动第一丝杆反方向转动从而使踏板向独轮车行进方向的后方移动，同时控制器控制第二电机驱动辅助轮升起；所述第二额定速度大于第一额定速度。
2.根据权利要求1所述的一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车，其特征在于:所述的第一额定速度为3km/h，所述的第二额定速度为12km/h，所述踏板的前、后移动幅度为 20_50mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车，其特征在于:两个所述踏板中仅有一个踏板下方安装有辅助轮系统，所述辅助轮下降到极限位置时与独轮车的车轮下端面平齐。
4.根据权利要求1或2所述的一种具有重心自动调节功能的自平衡独轮车，其特征在于:两个所述踏板下方均安装有辅助轮系统，所述辅助轮下降到极限位置时比独轮车的车轮下端面高出5_15mm。
【文档编号】B62K11/00GK104494751SQ201410827254
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】李陈 申请人:李陈