兩輪自平衡電動車的製作方法

2023-05-24 23:39:11 1

專利名稱：兩輪自平衡電動車的製作方法
技術領域：
本發明提出了一種自平衡式的兩輪電動車。它的兩個輪子設置在踏腳板的下方， 基本平行地排列在左右兩邊，每個輪子都有獨立的電子自平衡控制系統與動力驅動系統， 駕車者站立在踏腳板上即可驅使兩輪電動車的前進、後退與轉向。確切地說，這是一種站立式的、由駕車者操控的、自平衡式電動兩輪車。
背景技術：
當前世界上最有名的一種兩輪自平衡電動車的技術實例，是由Kamen等人的專利 (U.S. Patent No. 6，302，230 BI,Oct. 16,2001)所揭示的。Kamen 的專利總結了當時自平衡兩輪電動車的背景技術，揭示了它們動力驅動與電子控制平衡的相關技術。Kamen專利所揭示的自平衡兩輪電動車，它有相對平行排列的兩個輪子，兩個輪子之間(或之上)設有一個供騎車人(操作者)站立的平臺；它是單軸雙輪的設計，有一根共同的驅軸將兩個輪子相連；它還設置了一個操縱用的手把杆，用來改善騎車人站立的穩定性，以及控制車子行進的方向。這種自平衡兩輪電動車，於2002年開始生產並投入市場，該兩輪車的商品，名叫「賽格威」(Segway)。這種兩輪車在多個國家、多個方面都已得到了應用，不啻為一種有效的中、 短距離的運輸工具。賽格威車的自重約有40公斤，比較笨重，價格也比較昂貴。這些缺點妨礙了它的進一步推廣應用。某些用戶希望使用較輕便的兩輪電動車，要求拆裝方便，具有較大的可攜帶性。還要求降低成本，滿足更大範圍市場的需要。另外，我們成功研製出了一種極其輕便的自平衡獨輪電動車，並已公開了它的技術特徵與技術方案(CN102275621A，20111214)。該獨輪電動車的最大速度約為15公裡/小時，自重約13公斤。騎行時，操作者的兩隻腳分別站立兩隻踏腳板上，踏腳板是固定在輪架上的，設置在輪子的兩側，位在輪軸的下方。當操作者的重心與輪軸之間的參考縱軸垂直於地面時，自平衡獨輪電動車的速度為零。因為踏腳板是固定在輪架板上的，當站在踏腳板上的操作者將重心前傾或後仰時，致使輪架板也隨著操作者的行動一同前傾或後翅，輪架板前低或後翹(即是車子的位置狀態)的狀態信號通過陀螺儀傳給微處理，微處理驅動電機使獨輪電動車前進或後退。如操作者將重心朝左右傾側時，則可使車輛轉向。輕巧靈活、便於攜帶是該自平衡獨輪電動車的突出優點。然而，市場還要求發展一種輕便的、站立式的、 不用手操控的兩輪電動車。因此，研製一臺可便攜、成本較低、操作簡單、運行穩定的自平衡兩輪電動車，供有關場合使用，是有關領域的普遍期望。

發明內容
本發明提出的自平衡式兩輪電動車是有兩個基本平行的、左右並排的、能獨立轉動的輪子。為了縮小體積與重量，省去了車架，踏腳板兼任車架的功能。兩個輪子設置在踏腳板的下方。每個輪子各有一個電子自平衡控制系統和一個動力驅動系統，它們是根據踏腳板的前後方向上的位置變化，來驅動車輪向前或朝後滾動，使踏腳板在前後方向上保持平衡。從而使站立在踏腳板上的駕車者能駕馭兩輪電動車前進、後退或轉向。總結來說，本發明所揭示的發明內容有兩個車輪各有獨立的車軸，能獨立地轉動；踏腳板由兩部分組成，它們各自能夠獨立地朝前或朝後傾斜；兩個車輪設置在踏腳板的下方，車輪的高度低於踏腳板的上表面；兩個車輪被電子自平衡控制系統所操控，使踏腳板保持前後方向上的水平平衡。站立在踏腳板上的駕車者，只要改變其重心即可操控車子朝前、朝後或轉向行進了。因此，該種兩輪電動車不僅操縱靈活、運行穩定，而且特別輕便、 易於攜帶，可以在多種領域內得到應用。業內有經驗人士在結合圖紙審閱下文的詳細敘述後，可以進一步了解本發明的技術特點以及其它有關的優點了。


圖I是根據本發明所提出的一個實例的仰視側向的透視圖。它的踏腳板是有兩部分所組成的。圖2是根據本發明所提出的另一個實例的俯視側向的透視圖。它的踏腳板是一個整體。圖3是圖2實例的仰視側向的透視圖。這些實例，將在下文中詳述。
具體實施例方式參閱圖1，這是本發明所提出的個人使用的兩輪自平衡電動車的一種實施方案，該圖是它的仰視側向的透視圖。圖中的兩輪自平衡電動車100的踏腳板是有兩部分組成，左半踏腳板110與右半踏腳板111。這兩半部分的踏腳板互相是可轉動地連接著的，它們能夠互不影響地各自朝前或朝後傾斜。還有兩個車輪分別與踏腳板相配接，左車輪120與左半踏腳板110相配接，右車輪121與右半踏腳板111相配接。左車輪120與右車輪121是互相平行地相對排列的，這兩個輪子能夠獨立地轉動，彼此可以用不同的速度、朝不同的方向旋轉。左車輪120與右車輪121各自用一個電動機驅動。左半踏腳板110與右半踏腳板 111的上表面，可分別供駕車者的腳站立，是駕車者的踏腳平面。駕車者的兩腳基本平行地分別站在左半踏腳板110與右半踏腳板111上時，站立著的駕車者的前後方向也就是兩輪電動車的前後方向。相對於地面而言，兩半部分的踏腳板各自都可朝前或朝後傾斜；兩個輪子也可朝前或朝後在地面上滾動。每一個電動機各自被一套電子自平衡系統所控制，該電子自平衡控制系統使兩輪電動車的踏腳板在前後方向上保持平衡。電子控制系統通常設定，踏腳板的平面與地面相平行時為平衡狀態，也就是說電子控制系統使兩輪電動車的踏腳板通常是傾向於要與地面保持平行。當電子自平衡控制系統探測到踏腳板相對於地面在前後方向上有一傾斜角度時，就會指令電動機驅使輪子加速或減速，使得兩輪電動車的踏腳板在前後方向上保持平衡。當然，電子控制系統也可將踏腳板的某一位置設定為平衡狀態，同理可以用來控制車子的平衡。該電子自平衡控制系統的技術已為業內人士所熟知，例如可用各種陀螺傳感器或電子加速度計等電子套件與線路來實現。電子自平衡控制系統可以用兩套，也可以用一個電子系統控制兩個獨立的分系統。電子自平衡控制系統通過包括電動機與傳動機構的驅動系統驅動車輪轉動。電子自平衡控制系統與驅動系統都被設置在踏腳板的底面，為了安全起見，用罩子蓋住，圖上未畫出電子系統與傳動系統。當電子自平衡控制系統工作時，踏腳板的平面朝前傾斜，輪子就朝前滾動；踏腳平面朝後傾斜，輪子就朝後滾動。傾斜的角度增大，則加速度變大；傾斜的角度減小，則加速度變小。因為每個輪子有自己獨立的被電子自平衡控制系統控制的電動機，駕車者可以前後改變其重心，使踏腳板發生傾斜，來操控兩輪自平衡電動車的前進速度；當駕車者左腳與右腳所踩的踏腳板，分別傾斜不同的角度，使得兩隻輪子的速度不同，就可以操控兩輪自平衡電動車的運行方向。順便指出，該兩輪自平衡電動車左右兩半部分的功能是相同的，只有當駕車者站在上面時才有左右的意義，所以沒有實際意義的左右之分。上文是為了敘述上的方便，才在部件前冠以「左」與「右」的名稱，如用「第一」與「第二」來代替，會更確切一些。因此，規範的名稱可以改用第一車輪、第二車輪，第一踏腳板、第二踏腳板，第一電動機、第二電動機等名稱來替代。參閱圖2，這是根據本發明所提出的個人使用的兩輪自平衡電動車的另一種實施方案，這是俯視側向的透視圖。圖3是該實施方案的仰視側向的透視圖。本方案與圖I方案的不同處是沒有將踏腳板分裂成兩部分。從圖上可見，本方案中的兩輪自平衡電動車200 的踏腳板230，看起來是一個整體連續的組件，它的左右兩部分踏腳板是用一種可扭轉的連接結構相連接起來的。該種可扭轉的連接件設置在踏腳板的底面。踏腳板上的中間部分， 即左右兩部分踏腳板之間可用可扭轉的柔性材料相連接，將左右兩部分踏腳板連接成一個整體。可扭轉的連接結構設置在踏腳板的底面，設置可扭轉結構連接件後的踏腳板，使踏腳板成為可扭轉變形的踏腳板了。該種可扭轉結構的連接件的技術特點，本人已在另一個專利(CN 101513569B, 2011. 07. 06)中揭示。它是一種嶄新的、用於個人滑行運動器材的、可扭轉的柔性連接結構。 該部件能扭轉，不能彎曲；既是可扭轉的彈簧，又是連接件。它的製作與按裝較為簡單；易於精確控制性能的均一性；而且沒有鬆弛現象；工作過程中沒有磨損。它具有很高的可靠性。整體連續的踏腳板230的左右兩端是有相當的強度，能承受駕車者的站立。它的中間部分能夠扭曲。隨著駕車者的重心前後的移動，在踏腳板230上，駕車者兩腳所踩踏的左右部分的踏腳平面，可以朝前或朝後扭曲，與圖I所示的方案相似，踏腳板230的左半部分與右半部分的功能相當於圖I方案中的左半踏腳板110與右半踏腳板111，各自可以隨意地朝前或朝後傾斜。兩輪電動車200的兩個車輪分別與踏腳板230相配接，也配接在踏腳板230的底面。左車輪210配接在踏腳板230的左半部分，右車輪211配接在踏腳板230的右半部分。 左車輪210與右車輪211是互相平行地相對排列的，這兩個輪子能夠獨立地轉動，彼此可以用不同的速度、朝不同的方向旋轉。與圖I的方案相同，左車輪211與右車輪211也是各自被一個電動機驅動。每一個電動機也各自被一套電子自平衡系統控制，使兩輪電動車的踏腳板的上表面通常是傾向於要與地面保持平行。為了安全起見，電動機與電子自平衡控制系統也都被設置在踏腳板的空腔內，或用罩子蓋住。同樣的原理，因為每個輪子有自己獨立的電動機與電子自平衡控制系統，駕車者可以用兩腳使踏腳平面發生傾斜，來操控兩輪自平衡電動車的前進速度以及運行方向。雖然以上敘述的實施方案包含了許多特定的細節，但是不應構成對實施方案包括範圍的限制，而且也不應僅僅限於目前提出的這些特定方案的圖示上。因此，這些實施方案的涵蓋範圍應該由所附的權利要求及其相應的文件所確定的，而不是由上述給出的實例所決定的。此外，還應該理解為本發明還能作進一步的改動。本專利旨在涵蓋根據本發明的原理所進行的各種變化、用途或改良；也涵蓋了與本發明所揭示的已知方案或實施方案有所偏離，但仍然從屬於本發明技術及其應用原理的範圍。
權利要求
1.一種兩輪自平衡電動車，它是有如下部件所構成第一車輪與第二車輪，它們是彼此基本平行地左右設置的，沒有共同的車軸，能獨立地轉動；第一踏腳板與第二踏腳板，第一踏腳板與第一車輪相配接，第二踏腳板與第二車輪相配接，第一踏腳板與第二踏腳板之間是互相可轉動地連接著的，它們各自能夠獨立地朝前或朝後傾斜，第一踏腳板與第二踏腳板的上表面分別供駕車者左右兩腳站立，第一車輪位於第一踏腳板的下方，第二車輪位於第二踏腳板的下方；第一電動機與第二電動機，第一電動機驅動第一車輪，第二電動機驅動第二車輪，第一電動機與第二電動機至少被一套電子系統所控制，電子控制系統控制車輪的轉動速度，使踏腳板保持前後方向上的水平平衡，供駕車者用來操控兩輪電動車的向前、朝後與轉向。
2.一種兩輪自平衡電動車，它是有如下部件所構成第一車輪與第二車輪，它們是彼此基本對稱地左右設置的，它們沒有共同的車軸，能獨立地轉動；一個可扭轉變形的踏腳板，它與第一車輪、第二車輪相配接，與第一車輪相配接的那部分踏腳板以及與第二車輪相配接的那部分踏腳板的上表面分別供駕車者左右兩腳站立，這兩部分踏腳板之間是可扭轉變形的，它們各自能夠獨立地朝前或朝後傾斜，第一車輪與第二車輪都位於踏腳板的下方；第一電動機與第二電動機，第一電動機驅動第一車輪，第二電動機驅動第二車輪，第一電動機與第二電動機至少被一套電子系統所控制，電子控制系統控制車輪的轉動速度，使踏腳板保持前後方向上的水平平衡，供駕車者用來操控兩輪電動車的向前、朝後與轉向。
全文摘要
本發明提出了一種新型的自平衡式的兩輪電動車。有兩個基本平行的、左右並排的、能獨立轉動的輪子。為了縮小體積與重量，省去了車架，踏腳板兼任車架的功能。踏腳板由兩部分組成，它們各自能夠獨立地朝前或朝後傾斜；兩個車輪設置在踏腳板的下方，車輪的高度低於踏腳板的上表面；兩個車輪被電子自平衡控制系統所操控，使踏腳板保持前後方向上的水平平衡。站立在踏腳板上的駕車者，只要改變其重心即可操控車子朝前、朝後或轉向行進了。因此，該種兩輪電動車不僅操縱靈活、運行穩定，而且特別輕便、易於攜帶，可以在多種領域內得到應用。
文檔編號B62K11/00GK102602481SQ20121011284
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者陳和 申請人:陳和