用於車輛直線行走的控制裝置的製作方法
2023-05-28 08:34:51 1
專利名稱：用於車輛直線行走的控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車輛控制裝置，特別涉及一種用於遙控車輛的直線形式的控制裝置。
背景技術：
現有的車輛，包括玩具遙控車，用人員進行手動控制時很難以實現直線行走，因為是靠人的行為進行了及時修正，但在車輛遙控行駛時則很難保證車輛進行直線行駛。這時的車輛很容易在路況的影響下會偏離原來的行駛方向，不再進行直線行駛。同時有些車輛因為本身的精度等問題也會改變原來的行駛方向，從而出現自動轉彎的現象。這些現象在許多的場合是不允許出現的，所以必須進行車輛的直線行走的控制。高速陀螺儀具有較強的指向性，在陀螺進行高速旋轉時，陀螺會保持軸線方向不變，這一原理已經應用在飛彈、飛機等精密設備上，所以存在製作困難，造價高昂的問題。直接應用在陸地車輛上是不經濟的，特別不能用在玩具車輛上。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種用於車輛直線行駛的控制裝置，這種裝置結構簡單，成本低廉，可以方便的應用於陸地車輛及玩具車。
本實用新型的用於車輛直線行走的控制裝置包括設置在車輛上的三自由度高速旋轉陀螺儀和控制觸點，其中陀螺儀包括外框，該外框通過直立軸設置在陀螺儀底座上，陀螺儀底座固定在車輛本體上；該外框設置水平軸，所述高速旋轉的陀螺設置在水平軸上，所述直立軸、水平軸和陀螺軸兩兩相互垂直；該所述陀螺儀外框上固定設置擺杆，陀螺儀底座上設置左右控制觸點，擺杆位於左右觸點之間。
所述陀螺儀為電動陀螺儀，陀螺的轉速在每分鐘15000～20000轉之間。
所述水平軸為導電軸，軸的兩端分別設置了導電件，導電件通過導線與設置在底座上的導電環連接，導電環與車輛電源連接，而水平軸內側則分別與陀螺電機的二電極連接。
該陀螺儀設有氣流修正機構，設置在陀螺電機上。該氣流修正機構包括設置在陀螺電機內的風扇、設置在電機上的進氣孔和設置在電機外的氣流噴嘴，該氣流噴嘴的噴氣方向與外框的框壁垂直。
所述氣流噴嘴設置在電機的上下兩側的直立軸的軸線上，噴嘴方向正對外框的左右框壁。
本實用新型的裝置雖然簡單，成本低廉，其卻完全具備了低精度陀螺儀的功能。應用在車輛直線行駛控制時，高速旋轉的陀螺的軸線方向不會變化，而車輛本身的行駛方向發生變化時，由於陀螺儀底座固定設置在車輛上，進而底座發生方向變化，這種變化會使陀螺儀外框與底座之間產生角位移。位移達到一定程度後，就會使設置在外框上的擺杆接觸觸點，從而開始進行車輛方向的校正，恢復原來的行駛狀態。因此本實用新型的裝置可以保持車輛進行直線行駛，而由於結構簡單、成本低，其完全可以應用在玩具車上。
圖1是本實用新型的陀螺儀正面結構示意圖；圖2是本實用新型的陀螺儀俯視結構示意圖；圖3是本實用新型的陀螺儀供電和修正結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的裝置是將簡單的三自由度陀螺儀設置在車輛上，從而實現直線行駛功能的。
如圖1所示，在車輛上固定設置陀螺儀底座8，陀螺儀底座8上設置有直立轉軸6，直立轉軸6上轉動設置陀螺儀外框1，形成一種該陀螺儀外框1的軸心與直立轉軸6的軸心重合，且該直立轉軸6成為外框1的轉動軸。
在該外框1的水平中心軸位置設置水平轉動軸4，該水平轉動軸的軸線與直立轉軸6的軸線垂直相交於整個外框1的中心，該水平轉動軸4可以以水平軸線為轉動。該水平轉動軸4的中央部位設置電動陀螺2，該電動陀螺2的軸線3分別於水平轉動軸軸線及直立轉動軸軸線兩兩垂直，並相交於外框的中心，即三相互垂直的軸線相交於外框的中心。這樣就基本形成了三自由度陀螺儀的結構。
為實現本實用新型的陀螺儀對車輛行駛的控制，在外框1的底板上固定設置了擺杆5，該擺杆5的設置方向與陀螺軸線方向平行，因此擺杆5具有與陀螺儀相同的指示方向。同時在固定陀螺儀底座8上設置了二控制觸點7，該二控制觸點分別等距離的分部在擺杆5的兩側，其離擺杆5的距離視控制精度的要求而定。
上述裝置的控制功能是這樣實現的，結合圖1和圖2進行說明。首先，使陀螺儀的陀螺2高速旋轉，轉速要求在每分鐘15000轉至20000轉之間，這時陀螺2的轉動軸線在水平面上維持指向不變，且轉速越高其指向性越好，精度越高。此時將該陀螺2的軸線方向指向車輛行駛的直線方向，位於外框上的擺杆5的指向也是車輛的指向行駛方向。這時啟動車輛行駛便沿該指向的方向行駛，當車輛由於本身或道路的問題改變行駛方向為9時，輕微的改變在許可的範圍內不會進行任何校正，當達到一定的程度時，由於陀螺2的軸線3方向10不變。所以，車輛的行駛方向9與陀螺2的軸線3的方向10便形成一個夾角，這個夾角使擺杆5接觸觸點7，此時觸點7便會發出一個修正信號至車輛控制機構，修正車輛行駛方向，從而維持車輛的直線行駛。
如圖3所示，為簡化本實用新型的結構，將陀螺的供電機構進行如下設置。首先將陀螺儀的外框上的水平轉動軸4設置為導電軸，至少是外設導電套的軸，其軸的內側與陀螺電機11連接並提供電力。同時將該軸伸出外框外並與導電件12彈性接觸，以實現電導通。導電件12則通過導線與設置在底座上的導電環15彈性接觸，以保證電導通，同時在外框與底座產生角位移時也不會斷電。以確保陀螺2的指向10不變。
如圖3所示，為提高本實用新型的控制精度，還設置了陀螺本身的修正機構，當陀螺儀使用後，水平轉動軸會產生一定的偏差，從而產生陀螺2的指向性誤差。為克服上述缺陷，本實用新型設置了氣流修正結構，如圖所示，是在陀螺電機的內部設置風扇，該風扇與陀螺同軸且具有較高的轉速，並在電機的軸向端開設進氣孔，以進入氣流。在電機內氣流被風扇帶動呈高速流動的狀態，又在電機的外壁上開設出氣流噴嘴14，如圖所示，該氣流噴嘴14開設的方向與水平轉動軸4的方向相同，而兩個噴嘴14分別設置在電機的上下兩側，且噴出方向相反，分別正對外框1的左右框壁。該機構的工作原理是，電機11在驅動陀螺2高速旋轉的同時，也靠內部的風扇將高速氣流從噴嘴14噴出，而當處於正常位置時，噴出的氣流垂直作用於外框的左右框壁上，這時產生的外框對電機的反作用力也是直接作用於噴嘴的，這時的主動力矩為零，使外框與陀螺軸線沒有角位移。當外框與陀螺軸線出現角位移時，氣流噴出的方向便不會垂直噴到外框的框壁上，而是具有一個角度，從而使外框的反作用力具有一個角度，從而產生一個分力，這個分力會使陀螺與外框之間恢復正常狀態，實現氣流修正作用。
權利要求1.一種用於車輛直線行走的控制裝置，其特徵在於包括設置在車輛上的三自由度高速旋轉陀螺儀和控制觸點，其中陀螺儀包括外框，該外框通過直立軸設置在陀螺儀底座上，陀螺儀底座固定在車輛本體上；該外框設置水平軸，所述高速旋轉的陀螺設置在水平軸上，所述直立軸、水平軸和陀螺軸兩兩相互垂直；該所述陀螺儀外框上固定設置擺杆，陀螺儀底座上設置左右控制觸點，擺杆位於左右觸點之間。
2.根據權利要求1所述的用於車輛直線行走的控制裝置，其特徵在於所述陀螺儀為電動陀螺儀，陀螺的轉速在每分鐘15000～20000轉之間。
3.根據權利要求1所述的用於車輛直線行走的控制裝置，其特徵在於所述水平軸為導電軸，軸的兩端分別設置了導電件，導電件通過導線與設置在底座上的導電環連接，導電環與車輛電源連接，而水平軸內部則分別與陀螺電機的二電極連接。
4.根據權利要求1所述的用於車輛直線行走的控制裝置，其特徵在於該陀螺儀設有氣流修正機構，設置在陀螺電機上。
5.根據權利要求1所述的用於車輛直線行走的控制裝置，其特徵在於所述氣流修正機構包括設置在陀螺電機內的風扇、設置在電機上的進氣孔和設置在電機外的氣流噴嘴，該氣流噴嘴的噴氣方向與外框的框壁垂直。
6.根據權利要求1所述的用於車輛直線行走的控制裝置，其特徵在於所述氣流噴嘴設置在電機的上下兩側的直立軸的軸線上，噴嘴方向正對外框的左右框壁。
專利摘要本實用新型公開了一種用於車輛直線行走的控制裝置，包括設置在車輛上的三自由度高速旋轉陀螺儀和控制觸點，其中陀螺儀包括外框，該外框通過直立軸設置在陀螺儀底座上，陀螺儀底座固定在車輛本體上；該外框設置水平軸，所述高速旋轉的陀螺設置在水平軸上，所述直立軸、水平軸和陀螺軸兩兩相互垂直；該所述陀螺儀外框上固定設置擺杆，陀螺儀底座上設置左右控制觸點，擺杆位於左右觸點之間。本實用新型的裝置雖然簡單，成本低廉，其卻完全具備了低精度陀螺儀的功能，實現車輛直線行駛的控制功能。
文檔編號A63H11/14GK2825407SQ20052011386
公開日2006年10月11日 申請日期2005年7月21日 優先權日2005年7月21日
發明者王雲飛 申請人:王雲飛