專利名稱：自平衡兩輪車轉向裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及自平衡兩輪車轉向控制，更具體地，是一種自平衡兩輪車轉向裝置。
背景技術：
自平衡兩輪車是一種左右各一個輪，并獨立驅動的新型車體。它采用精密陀螺儀和加速度傳感器來自動感應人體微小的重心變化，來控制運動和平衡，達到原地回轉及行進的目的。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、景區等場所使用的輕便載人工具。因此，對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向機構設置上，主要是操作者，即駕駛人員，通過左右擺動把手部件，使得連桿底部相對車身底盤產生旋轉，然后發送信號給左右車輪電機，使車輛左右兩個車輪產生轉速差，例如當龍頭向左轉時，右輪的轉速會比左輪快，從而達到向左轉 的效果。授權公告號為CN201597703U的中國實用新型專利公開了一種用于自平衡兩輪車的轉向機構，包括一個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軸，水平轉軸的一端固定連接有操作桿，水平轉軸的另一端設置有電位器，在水平轉軸上固定有沿軸線對稱的、與操作桿垂直的承力支架、在承力支架兩側下方或上方安裝有彈性體。在使用時，操作者通過利用雙手左右擺動操作桿，可以控制水平轉軸沿軸線方向轉動，水平轉軸轉動角度的大小，可通過電位器變成指令，從而控制電機的轉向和速度輸出，達到控制兩輪車轉向的目的。授權公告號為CN201610202U的中國實用新型專利公開了一種兩輪自平衡電動車，其轉向機構包括方向控制手柄和轉向控制器，轉向控制器設置于人體支撐件底部，操作者通過方向控制手柄，以轉向控制器為轉軸左右擺動控制方向。授權公告號為CN 100506632C的中國發明專利公開了一種左右兩輪自平衡電動車，該兩輪車包括一個車廂，車廂中心處升起一根立桿，把手總成插入立桿中，把手總成的端部設置有左右轉向控制機構，分別安裝在左右把橫管上。由于復位彈簧和限位片的作用，把手只能單方向旋轉到一定角度，松手后能自動恢復到起始位置。在旋轉過程中，把手上的霍爾片能夠感應到永久磁鐵磁場強度的變化，導致其電壓發生變化，從而控制自平衡兩輪車的轉向。該自平衡兩輪車還包括一個中央處理電路，該中央處理電路可接收轉向信號等參數，并計算出電動機的輸出功率，傳輸給左右電動機驅動電路，再進而驅動電動機運動，從而實現轉向。現有的轉向手段雖然可以利用手控把手進行自平衡兩輪車的轉向，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，因此對存放空間要求較高。并且，操作者在駕駛時需要雙手時刻把握把手，不但駕駛不便，而且還缺少了自平衡兩輪車獨有的駕駛樂趣和體驗
發明內容
本發明的目的，在于解決現有的自平衡兩輪車轉向手段的上述不足，從而提供了一種創新的自平衡兩輪車轉向裝置。本發明的自平衡兩輪車轉向裝置，用于為自平衡兩輪車提供轉向，該自平衡兩輪車包括一個車體，該車體左右兩側分別設置有供操作者站立的兩個踏板，該轉向裝置包括液壓管道組件，其設置于該車體內，包括水平管道以及分別位于該水平管道兩側、并且與該水平管道相連通的兩個豎直管道，該水平管道和兩個豎直管道內填充有液體，并且該兩個豎直管道的端部均設置有可上下活動的活塞，使得該液體處于密閉狀態，該兩個活塞分別設置于該兩個踏板下方；位移傳感器組件，包括運動元件和運動信號接收元件，其中，該運動元件可水平活動地設置于該水平管道內，并且，當該兩個活塞處于未受力狀態或受力平衡狀態時，該運動元件處于初始位置，該運動信號接收元件與該運動元件相匹配，用于輸出代表該運動元件位置變化的位置信號； 轉向控制系統，用于接收該位置信號，并根據該位置信號，控制該自平衡兩輪車的轉向。優選地，所述水平管道中部包括一個突出設置的限位區域，所述運動元件容置于該限位區域內，并且該初始位置位于該限位區域的中間位置。優選地，所述位移傳感器組件為霍爾傳感器，所述運動元件為磁鋼，所述運動信號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編碼器組件，所述運動信號接收元件為旋轉編碼器。備選地，所述位移傳感器組件也可為滑移電位器組件，所述運動信號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，所述運動信號接收元件為設置在所述運動元件兩側的兩個壓力傳感器。本發明的轉向裝置，可減小車輛的存放空間，增加駕駛樂趣和體驗，并且轉向操作更為方便、自然。


圖I為配置有本發明的轉向裝置的自平衡兩輪車的示意圖；圖2為本發明的自平衡兩輪車轉向裝置的剖視圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
，對本發明的自平衡兩輪車轉向裝置的結構和工作原理進行詳細說明。如圖I所示，總體而言，本發明的自平衡兩輪車轉向裝置100，用于為自平衡兩輪車10提供轉向，參見附圖，自平衡兩輪車10包括一個車體11，車體11左右兩側分別設置有供操作者站立的兩個踏板12、13，借由本發明的轉向裝置100，操作者可通過對兩個踏板12、13施加不同壓力，而控制整個車輛的轉向。
更具體地，結合圖2，該轉向裝置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設置于該車體內，包括水平管道111以及分別位于該水平管道111兩側、并且與該水平管道111相連通的兩個豎直管道112、113，水平管道111和兩個豎直管道112、113內填充有液體120，并且兩個豎直管道112、113的端部均設置有可上下活動的活塞114、115，使得管道內液體120處于密閉狀態，并且，兩個活塞112、113分別設置于兩個踏板12、13下方，以利于操作者對其施加驅動力。水平管道111和兩個豎直管道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包括運動元件131和運動信號接收元件132。運動元件131可水平活動地設置于水平管道111內(即運動元件131可在水平管道111內進行水平方向上的移動)，并且，當兩個活塞114、115處于未受力狀態或受力平衡狀態時，運動元件131處于初始位置，而當對兩個活塞114、115施加壓力差F (如圖2所示，即對左右兩個活塞施加的向下作用力的差值)時，運動元件131將在水平管道111內向左或向右移動。另外，運動 信號接收元件132與運動元件131相匹配，用于輸出代表該運動元件131位置變化的位置信號。更具體地，運動元件131的形狀和大小與它的活動區域內的水平管道111的橫截面形狀和大小相對應，它可在壓力差F的作用下左右移動，并將水平管道111內的液體120分隔開來，即運動元件131將密閉的液體120分隔成左右兩個密閉單元。優選地，結合圖2，在本發明的一個實施方式中，水平管道111中部包括一個突出設置的限位區域1111，運動元件131容置于該限位區域1111內，并且運動元件131的初始位置位于限位區域1111的中間位置。限位區域1111的設置，可使運動元件131在一定的水平區域內移動。該水平區域的長度，也就是運動元件131的水平移動范圍，根據轉向需求和控制系統參數設置而定。通過參數設定，可使得運動元件131在該限位區域內的位置變化所產生的位置信號，可滿足自平衡兩輪車的所有轉向需求。在一個優選的實施方式中，位移傳感器組件130為霍爾傳感器，對應地，運動元件131為磁鋼，運動信號接收元件132為霍爾元件。此時，運動信號接收元件132設置于水平管道111外部，并臨近運動元件131的初始位置設置。當然，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可采用旋轉編碼器方式，此時，運動信號接收元件132為旋轉編碼器，它固定設置于水平管道111外部，并把運動元件131的水平運動輸出為代表該運動元件位置變化的位置信號給轉向控制系統；位移傳感器組件130也可采用滑移電位器方式，此時，運動信號接收元件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現信號輸出，此時，運動信號接收元件為設置在運動元件兩側的兩個壓力傳感器，通過壓力差，輸出代表該運動元件位置變化的信號給轉向控制系統。常規地，本發明的轉向裝置100還包括轉向控制系統(圖未示)，用于接收運動信號接收元件132發出的位置信號，并根據該位置信號的變化，控制該自平衡兩輪車的轉向。因為對液壓管道組件110兩側的活塞施加的壓力差越大，運動元件131的偏移量也就最大，這表示操作者想要達到的轉向角度也越大，因此，本實施方式中，在轉向控制系統進行控制時，轉向角度和施加給左右兩個活塞的壓力差的大小是成線性關系的。當然，總體而言，在轉向控制系統中，也可以根據需要，將轉向角度和壓力差設計為線性相關之外的其他正相關關系，即轉向角度和壓力大小為增函數關系。轉向控制系統可以單片機或者其他信號處理器或中央處理器為基礎構建，并輸出信號至自平衡兩輪車左右發送機的驅動電路，并最終由自平衡兩輪車左右兩個發動機執行轉向動作。有關轉向控制系統的更具體描述，可參見授權公告號為CN201597703U的中國實用新型專利以及授權公告號為CN 100506632C的中國發明專利。結合圖I、2，本發明的轉向裝置的左右兩個活塞114、115設置于兩個踏板12、13下方，假設駕駛者站立在左右兩個踏板上，并使得作踏板12相對于右踏板13受到較大的正壓力，液壓管道組件110內的液體120產生的液壓作用將會使磁鋼131向右側移動，此時霍爾元件132會發出位置信號給轉向控制系統，促使右側發送機轉速大于左側發動機，從而使自平衡兩輪車實現左轉。反之，右轉的原理與此相同。 本發明的轉向裝置，可省去現有技術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，駕駛者可以騰出雙手，增加了駕駛樂趣和體驗；另外，駕駛者在轉彎時需要將身體往彎心側傾去對抗離心力，內側就會相對外側對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向信號，因此本發明的轉向裝置可使得轉向操作更為方便、自然。
權利要求
1.一種自平衡兩輪車轉向裝置，用于為自平衡兩輪車提供轉向，該自平衡兩輪車包括一個車體，該車體左右兩側分別設置有供操作者站立的兩個踏板，其特征在于，該轉向裝置包括 液壓管道組件，其設置于該車體內，包括水平管道以及分別位于該水平管道兩側、并且與該水平管道相連通的兩個豎直管道，該水平管道和兩個豎直管道內填充有液體，并且該兩個豎直管道的端部均設置有可上下活動的活塞，使得該液體處于密閉狀態，該兩個活塞分別設置于該兩個踏板下方； 位移傳感器組件，包括運動元件和運動信號接收元件，其中，該運動元件可水平活動地設置于該水平管道內，并且，當該兩個活塞處于未受力狀態或受力平衡狀態時，該運動元件處于初始位置，該運動信號接收元件與該運動元件相匹配，用于輸出代表該運動元件位置變化的位置信號； 轉向控制系統，用于接收該位置信號，并根據該位置信號，控制該自平衡兩輪車的轉向。
2.根據權利要求I所述的自平衡兩輪車轉向裝置，其特征在于，所述水平管道中部包括一個突出設置的限位區域，所述運動元件容置于該限位區域內，并且該初始位置位于該限位區域的中間位置。
3.根據權利要求I或2所述的自平衡兩輪車轉向裝置，其特征在于，所述位移傳感器組件為霍爾傳感器，所述運動元件為磁鋼，所述運動信號接收元件為霍爾元件。
4.根據權利要求I或2所述的自平衡兩輪車轉向裝置，其特征在于，所述位移傳感器組件為旋轉編碼器組件，所述運動信號接收元件為旋轉編碼器。
5.根據權利要求I或2所述的自平衡兩輪車轉向裝置，其特征在于，所述位移傳感器組件為滑移電位器組件，所述運動信號接收元件為滑移電位器。
6.根據權利要求I或2所述的自平衡兩輪車轉向裝置，其特征在于，所述位移傳感器組件為壓力差傳感器組件，所述運動信號接收元件為設置在所述運動元件兩側的兩個壓力傳感器。
全文摘要
本發明公開了一種自平衡兩輪車轉向裝置，用于為自平衡兩輪車提供轉向，包括液壓管道組件，其設置于該車體內，包括水平管道以及分別位于該水平管道兩側、并且與該水平管道相連通的兩個豎直管道，該水平管道和兩個豎直管道內填充有液體，并且該兩個豎直管道的端部均設置有可上下活動的活塞，使得該液體處于密閉狀態，該兩個活塞分別設置于該兩個踏板下方；位移傳感器組件，包括運動元件和運動信號接收元件，其中，該運動元件可水平活動地設置于該水平管道內；轉向控制系統，用于接收該位置信號，并根據該位置信號，控制該自平衡兩輪車的轉向。本發明的轉向裝置，可減小車輛的存放空間，增加駕駛樂趣和體驗，并且轉向操作更為方便、自然。
文檔編號B62K21/00GK102849156SQ201210353640
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者韋正華, 陳養彬 申請人:上海新世紀機器人有限公司