智能平衡车及其组装方法与流程

本发明涉及智能体感平衡电动车技术，具体来说，是智能平衡车及其组装方法。

背景技术：

电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等。市场上主要有独轮和双轮两类。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”(dynamicstabilization)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。

专利文献201310673317.7(申请日：2013-12-12)公开了一种智能体感全平衡电动车，属于智能体感平衡电动车技术领域，本发明的智能体感全平衡电动车由车体外壳、两个轮子、两个立柱、两个脚踏板、一个电源、一个电机、一根双轮轴、一个整车控制系统等组成，其相对于现有智能体感平衡电动车更节能、稳定，并且操控性更佳，是智能体感平衡电动车一次突破性变革。

专利文献201210230742.4(申请日：2012-07-04)公开了一种智能平衡车系统。所述智能平衡车系统至少包括：两轮车本体、分别安装在两轮车本体所包含的方向杆两端的两个手握件；分别用于感测一手握件的压力的两压力传感器；以及设置在所述两轮车本体的控制模块，用于基于所述两压力传感器所感测的压力值来控制所述方向杆的转向。优选地，所述控制模块还包括速度检测单元、根据相关信息、采用基于倒立摆模型及人主动干预运动相结合的响应模型来控制两轮车行驶的第一子控制单元、用于基于两轮车的相关参数，在两轮车车速已达到预定最大值时，使两轮车在预定范围内先加速再减速来调整车速的第二子控制单元。本发明能基于压力、速度等来控制两轮车的平衡行驶，以确保行车平稳及安全。

但是现有的轮毂和轮辋组装结构不紧凑，导致轮辋受力不均，容易发生形变，甚至产生裂纹，行驶过程出现抖动，影响平衡，严重的，碰撞和晃动甚至引起电池自燃现象，电池里面所产生的金属毛刺很容易形成短路，高温高热蒸发内部的液体形成高压，最后突破电池外壳造成着火甚至爆炸。

技术实现要素：

本发明目的是旨在提供了一种结构紧凑，防止轮辋变形的智能平衡车。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

智能平衡车，包括车体，设置于车体上的脚踏板，设置于车体两侧翼的车轮总成，所述车轮总成包括轮毂机构、轮辋和轮胎，所述轮毂机构包括轮毂底盘，设置于轮毂底盘外侧的支撑结构，驱动转轴，前衬套，后衬套，所述轮毂底盘中心线上设有用于穿过驱动转轴的第一圆孔，所述驱动转轴包括第一转轴和第二转轴，所述第一转轴外套有第二转轴，所述第二转轴外圈阵列分布有支撑结构，所述第二转轴靠近轮毂底盘侧连接后衬套，所述驱动转轴远离轮毂底盘侧连接前衬套，所述第二转轴能沿第一转轴相对运动；

当所述第二转轴向前运动，支撑结构两两间形成扩张口；

当所述第二转轴向后运动，支撑结构两两间形成收紧口。

采用上述技术方案，通过第一转轴和第二转轴相互配合，利用第二转轴带动支撑结构运动，进而，当第二转轴向前运动，支撑结构两两间形成扩张口；当第二转轴向后运动，支撑结构两两间形成收紧口。通过切换两种不同的口径，使得轮毂机构和轮辋接触面积更大，受力均匀，尤其是辐条拉力均匀，平衡车负载在颠簸道路上行驶，不易造成轮辋变形，不易出现裂纹，甚至出现轮辋上的辐条断裂，轮辋报废，引起安全事故。

进一步限定，还包括推杆，所述前衬套包括方形块体，第一支耳，所述第一支耳为4个，均匀设置于方形块体四周，所述前衬套中心轴设有用于穿过第二转轴的第二圆孔，所述前衬套四个角设有用于穿过推杆的第三圆孔；所述后衬套包括方形块体，第一支耳，所述第一支耳为4个，均匀设置于方形块体四周，所述后衬套中心轴设有用于穿过第二转轴的第二圆孔，所述后衬套四个角设有用于穿过推杆的第三圆孔；

所述推杆前端连接前衬套上的第三圆孔，后端连接后衬套上的第三圆孔，所述推杆两两对立，形成第一通道；

所述支撑结构包括支撑底板、支撑架、支撑臂和第一插销，所述支撑底板内侧面对称设有支撑架，所述支撑架两两对立，形成第二通道；

所述支撑臂一端延伸进第一通道，通过第一插销固定连接，所述支撑臂另一端延伸进第二通道，且所述支撑臂、支撑架通过第一插销活动连接。

独有的对第一通道和第二通道设计，便于控制支撑结构在扩张口和收紧口状态切换。

进一步限定，所述支撑底板包括支撑外板和支撑内板，所述支撑外板两侧设有第一翻边，所述第一翻边上设有第四圆孔，所述支撑内板插入支撑外板，且通过第四圆孔固定。

为了提高支撑底板的牢固性，支撑底板采用双层板。

进一步限定，所述前衬套前端设有第一垫板。

采用第一垫板，防止零件和零件的刚性接触，具有缓冲和吸震性，减少磨损。

进一步限定，所述轮毂底盘远离支撑结构侧设有第一托板，所述第一托板底部设有第一弧形部，所述第一托板表面设有用于连接车体的第五圆孔。

进一步限定，所述脚踏板表面设有防滑垫。

提高防滑性能。

进一步限定，还包括扶手，所述扶手包括竖管、连接弯管和横管，所述连接弯管上端连接竖管，所述连接弯管下端连接横管，所述车体上表面设有第一凹槽，所述第一凹槽上设有控制箱。

进一步限定，所述第一凹槽两侧设有第一滑槽，所述控制箱两侧设有用于在第一滑槽滑动的第一凸起。

通过第一滑槽和第一凸起相互配合，实现快速锁定控制箱。

本发明还提供了智能平衡车组装方法，包括以下步骤，

步骤一，轮毂组装，先把第一转轴套上第二转轴，然后把前衬套和后衬套穿入第二转轴，同时，把第一转轴穿入轮毂底盘，接着，利用前衬套上的第三圆孔和后衬套上的第三圆孔锁紧推杆，形成第一通道；把支撑内板插入支撑外板，通过第四圆孔固定，组成支撑底板，支撑底板内侧面对称设置的支撑架，两两对立，形成第二通道；支撑臂一端延伸进第一通道，通过第一插销固定连接，支撑臂另一端延伸进第二通道，且支撑臂、支撑架通过第一插销活动连接；当所述第二转轴向前运动，支撑结构两两间形成扩张口，当所述第二转轴向后运动，支撑结构两两间形成收紧口；

步骤二，车体组装，车体由上壳体和下壳体组成，且两侧形成第一弧形槽，利用第一托板上的第五圆孔，把轮毂底盘和上壳体固定连接，同时，把第一弧形部延伸进第一弧形槽，然后合紧上壳体和下壳体；

步骤三，脚踏板组装，通过上壳体上的螺栓安装脚踏板，在脚踏板上安装防滑垫。

步骤四，车轮总成组装，先安装轮毂机构和轮辋，再安装轮辋和轮胎。

优选的，还包括步骤五，扶手安装，s1，利用连接弯管上端连接竖管，其下端连接横管，s2，把横管一端延伸进第一凹槽放置，s3，利用第一凸起和第一滑槽相互配合，锁紧控制箱。

采用上述组装方法，能通过调节扩张口和收紧口，保持轮毂的径跳差(即轮毂的真圆度)在3～5％内，减少平衡车行驶过程中产生的抖动，提高轮毂的耐久性。

本发明相比现有技术，制造精度高，防止受力不均、角速度转动过快发生变形，惯性阻力小，有利于提高平衡车的直线行驶性能，减轻轮辋滚动阻力，从而节约电能。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明智能平衡车示意图；

图2为图1中a的局部放大图；

主要元件符号说明如下：

车体1，脚踏板2，轮毂机构3，轮辋4，轮胎5，轮毂底盘6，支撑结构7，驱动转轴8，第一转轴8a，第二转轴8b，前衬套9，后衬套10，推杆11，方形块体12，第一支耳13，第二圆孔14，第三圆孔15，支撑底板16，支撑架17，支撑臂18，第一插销19，支撑外板20，支撑内板21，第一翻边22，第四圆孔23，第一垫板24，第一托板25，第一弧形部26，第五圆孔27，防滑垫28，扶手29，竖管30，连接弯管31，横管32，第一凹槽33，控制箱34，第一滑槽35，第一凸起36。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

实施例一，

如图1，图2所示，智能平衡车，包括车体1，设置于车体1上的脚踏板2，设置于车体1两侧翼的车轮总成，车轮总成包括轮毂机构3、轮辋4和轮胎5，轮毂机构3包括轮毂底盘6，设置于轮毂底盘6外侧的支撑结构7，驱动转轴8，前衬套9，后衬套10，轮毂底盘6中心线上设有用于穿过驱动转轴8的第一圆孔，驱动转轴8包括第一转轴8a和第二转轴8b，第一转轴8a外套有第二转轴8b，第二转轴8b外圈阵列分布有支撑结构7，第二转轴8b靠近轮毂底盘6侧连接后衬套10，驱动转轴8远离轮毂底盘6侧连接前衬套9，第二转轴8b能沿第一转轴8a相对运动；

当所述第二转轴8b向前运动，支撑结构7两两间形成扩张口；

当所述第二转轴8b向后运动，支撑结构7两两间形成收紧口。

还包括推杆11，前衬套9包括方形块体12，第一支耳13，第一支耳13为4个，均匀设置于方形块体12四周，前衬套9中心轴设有用于穿过第二转轴8b的第二圆孔14，前衬套9四个角设有用于穿过推杆11的第三圆孔15；后衬套10包括方形块体12，第一支耳13，第一支耳13为4个，均匀设置于方形块体12四周，后衬套10中心轴设有用于穿过第二转轴8b的第二圆孔14，后衬套10四个角设有用于穿过推杆11的第三圆孔15；

推杆11前端连接前衬套9上的第三圆孔15，后端连接后衬套10上的第三圆孔15，推杆11两两对立，形成第一通道；

支撑结构7包括支撑底板16、支撑架17、支撑臂18和第一插销19，支撑底板16内侧面对称设有支撑架17，支撑架17两两对立，形成第二通道；

支撑臂18一端延伸进第一通道，通过第一插销19固定连接，支撑臂18另一端延伸进第二通道，且支撑臂18、支撑架17通过第一插销19活动连接。

支撑底板16包括支撑外板20和支撑内板21，支撑外板20两侧设有第一翻边22，第一翻边22上设有第四圆孔23，支撑内板21插入支撑外板20，且通过第四圆孔23固定。

前衬套9前端设有第一垫板24。

轮毂底盘6远离支撑结构7侧设有第一托板25，第一托板25底部设有第一弧形部26，第一托板25表面设有用于连接车体1的第五圆孔27。

脚踏板2表面设有防滑垫28。

实施例二，

如图1，图2所示，智能平衡车，包括车体1，设置于车体1上的脚踏板2，设置于车体1两侧翼的车轮总成，车轮总成包括轮毂机构3、轮辋4和轮胎5，轮毂机构3包括轮毂底盘6，设置于轮毂底盘6外侧的支撑结构7，驱动转轴8，前衬套9，后衬套10，轮毂底盘6中心线上设有用于穿过驱动转轴8的第一圆孔，驱动转轴8包括第一转轴8a和第二转轴8b，第一转轴8a外套有第二转轴8b，第二转轴8b外圈阵列分布有支撑结构7，第二转轴8b靠近轮毂底盘6侧连接后衬套10，驱动转轴8远离轮毂底盘6侧连接前衬套9，第二转轴8b能沿第一转轴8a相对运动；

当所述第二转轴8b向前运动，支撑结构7两两间形成扩张口；

当所述第二转轴8b向后运动，支撑结构7两两间形成收紧口。

还包括推杆11，前衬套9包括方形块体12，第一支耳13，第一支耳13为4个，均匀设置于方形块体12四周，前衬套9中心轴设有用于穿过第二转轴8b的第二圆孔14，前衬套9四个角设有用于穿过推杆11的第三圆孔15；后衬套10包括方形块体12，第一支耳13，第一支耳13为4个，均匀设置于方形块体12四周，后衬套10中心轴设有用于穿过第二转轴8b的第二圆孔14，后衬套10四个角设有用于穿过推杆11的第三圆孔15；

推杆11前端连接前衬套9上的第三圆孔15，后端连接后衬套10上的第三圆孔15，推杆11两两对立，形成第一通道；

支撑结构7包括支撑底板16、支撑架17、支撑臂18和第一插销19，支撑底板16内侧面对称设有支撑架17，支撑架17两两对立，形成第二通道；

支撑臂18一端延伸进第一通道，通过第一插销19固定连接，支撑臂18另一端延伸进第二通道，且支撑臂18、支撑架17通过第一插销19活动连接。

支撑底板16包括支撑外板20和支撑内板21，支撑外板20两侧设有第一翻边22，第一翻边22上设有第四圆孔23，支撑内板21插入支撑外板20，且通过第四圆孔23固定。

前衬套9前端设有第一垫板24。

轮毂底盘6远离支撑结构7侧设有第一托板25，第一托板25底部设有第一弧形部26，第一托板25表面设有用于连接车体1的第五圆孔27。

脚踏板2表面设有防滑垫28。

还包括扶手29，扶手29包括竖管30、连接弯管31和横管32，连接弯管31上端连接竖管30，连接弯管31下端连接横管32，车体1上表面设有第一凹槽33，第一凹槽33上设有控制箱34。

第一凹槽33两侧设有第一滑槽35，控制箱34两侧设有用于在第一滑槽35滑动的第一凸起36。

实施例一和实施例二的区别在于，相对实施例一来说，实施例二中，通过第一滑槽和第一凸起相互配合，实现快速锁定控制箱，安装拆卸控制箱更方便。

需要说明的是，轮毂是平衡车直线行驶性的核心部件，轮毂的安全性也成为关注焦点，安全性主要是指轮毂的机械性能的达标。测试轮毂的安全性能，最常见也是最重要的，就是三大性能试验：冲击试验，弯曲疲劳试验和径向疲劳试验。

冲击试验：现在常用的是13度冲击试验，模拟汽车轮毂侧面13度撞击硬物的结果。撞击的力量是根据轮毂的载荷和负荷参数来确定的；

弯曲疲劳试验：模拟平衡车在长时间满载连续转弯的情况下轮毂的抗疲劳能力；

径向疲劳试验：模拟平衡车在长时间连续驾驶的情况下，轮毂的抗疲劳能力；

下面，我们以冲击试验为例，对轮毂做冲击试验，通过下表，我们可以看出，当其他条件不变，扩张口状态，轮毂和轮辋接触缝隙能从4～6mm降低到1～2mm，轮毂最大承载力提高了14mpa。

智能平衡车组装方法，包括以下步骤，

步骤一，轮毂组装，先把第一转轴套上第二转轴，然后把前衬套和后衬套穿入第二转轴，同时，把第一转轴穿入轮毂底盘，接着，利用前衬套上的第三圆孔和后衬套上的第三圆孔锁紧推杆，形成第一通道；把支撑内板插入支撑外板，通过第四圆孔固定，组成支撑底板，支撑底板内侧面对称设置的支撑架，两两对立，形成第二通道；支撑臂一端延伸进第一通道，通过第一插销固定连接，支撑臂另一端延伸进第二通道，且支撑臂、支撑架通过第一插销活动连接；当所述第二转轴向前运动，支撑结构两两间形成扩张口，当所述第二转轴向后运动，支撑结构两两间形成收紧口；

步骤二，车体组装，车体由上壳体和下壳体组成，且两侧形成第一弧形槽，利用第一托板上的第五圆孔，把轮毂底盘和上壳体固定连接，同时，把第一弧形部延伸进第一弧形槽，然后合紧上壳体和下壳体；

步骤三，脚踏板组装，通过上壳体上的螺栓安装脚踏板，在脚踏板上安装防滑垫。

步骤四，车轮总成组装，先安装轮毂机构和轮辋，再安装轮辋和轮胎。

还包括步骤五，扶手安装，s1，利用连接弯管上端连接竖管，其下端连接横管，s2，把横管一端延伸进第一凹槽放置，s3，利用第一凸起和第一滑槽相互配合，锁紧控制箱。

以上对本发明提供的智能平衡车及其组装方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。