專利名稱：運輸裝置的平衡穩(wěn)定系統(tǒng)的制作方法
運輸裝置的平衡穩(wěn)定系統(tǒng)
涉及領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種小型車輛，該車輛可自平衡穩(wěn)定以便駕車人平穩(wěn)地操 縱，能作為代步的交通工具在窄小空間內(nèi)行駛。
背景技術(shù)：
具有一個或多個車輪觸地的小型車輛，在沒有控制回路工作的情況下不 能豎立于這些輪子之上，則這種小型車輛是以平衡方式工作的。中國專利
00812269.5 (
公開日2002年10月30日)提出了一種可以自驅(qū)動并由用戶 引導(dǎo)的小型車輛，02258700.4 (
公開日2004年6月9日)提出了同樣類型 的一種小型車輛。是利用騎車人使車輛傾斜從而部分或整體地控制車輛的運 動。這種傾斜是騎車人身體位移的輸入，因此，騎車人主要以站立行駛為主， 即使坐在支撐架上也是如此。
配制車輛自動調(diào)整質(zhì)心到平衡穩(wěn)定位置的功能，將有利于坐在座位上的 駕車人對車輛的平穩(wěn)操縱。這一目標可以這樣實現(xiàn)，按照倒立擺的原理，車 輛的重量及載重在豎立方向至少可以配置成兩個以上的部分即受控元。按照 本發(fā)明的優(yōu)先實施例為上中下三個部分。下部是至少包括一個觸地組件的支 承體O，能在基礎(chǔ)平面上移動。支承體以上部分是能被控制的具有質(zhì)心的實 體簡稱為受控元A和受控元B。受控元A和受控元B相當于豎立在支承體 O上的兩節(jié)擺桿，可以這樣設(shè)想在支承體O和受控元A之間以及在受控元A 和受控元B之間引入調(diào)節(jié)元，調(diào)節(jié)受控元A和B的重心在前后、左右平面 的位置，就能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的質(zhì)心位置在限定范圍可控制。
例如，參照附圖1用于在路面上運送人的小型車輛，該小型車輛設(shè)有包 括不少于一觸地組件在內(nèi)的一支承體12，該支承體是觸地組件的組裝件，能 在基礎(chǔ)平面上移動。支承體12以上部分按在車輛YZ、 XY平面內(nèi)擺動的不 同分為兩個受控元，受控元30裝于小車的支承體12上，受控元22裝于受 控元30上，在支承體12和受控元30之間以及在受控元30和受控元22之 間的調(diào)節(jié)元(未示出)同一個控制器相連，控制器根據(jù)車輛的運行狀態(tài)自動
調(diào)節(jié)受控元30和受控元22，使車輛的重心到Y(jié)Z、 XY平面的平衡位置，實 現(xiàn)車輛的平衡穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，提供一種用于在路面上行駛的小型車輛，該
小型車輛設(shè)有包括不少于一觸地組件的支承體o，該支承體是一具有觸地裝
置的組裝件，能在基礎(chǔ)平面上移動。支承體承載重量按在車輛前后、左右平
面內(nèi)擺動的不同分為兩個受控元即受控元A和受控元B，受控元A裝于小 車的支承體O上，受控元B裝于受控元A上，在支承體O和受控元A之間 以及在受控元A和受控元B之間的調(diào)節(jié)元同一個控制器相連，控制器根據(jù) 車輛的運行狀態(tài)自動調(diào)節(jié)受控元A和受控元B使車輛的重心到前后、左右 平面的平衡位置，達到車輛的質(zhì)心位置在限定范圍內(nèi)可控制的目的，實現(xiàn)車 輛的平衡穩(wěn)定。車輛的運動是由操縱者的輸入控制的，這種輸入至少包括如
下兩種方式之一
1、 操縱者操作輸入裝置。根據(jù)操縱者的操作，輸入裝置發(fā)出輸入信號 給控制器，控制器控制觸地組件的驅(qū)動器驅(qū)動車輛行駛，這種輸入裝置可以 是能反映操縱者的操作信息的各種傳感器。
2、 操縱者傾斜。車內(nèi)傳感器把檢測到的操縱者的傾斜信號傳送給控制 器，控制器控制觸地組件的驅(qū)動器驅(qū)動車輛行駛。檢測車體傾斜的傳感器可 以是水平儀、速度傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器及力傳感器等。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)先實施例，提供一種用于在路面上運送座位上用戶 的兩輪觸地的小型車輛，設(shè)有使用該裝置的駕車人的座位，操縱的方向盤， 右腳控制的加速器踏板和剎車踏板，駕車人可以采用與操縱汽車相似的方式 操縱本實施例所述的小型車輛。在控制環(huán)中可以感應(yīng)出駕車人的各種操作， 并對小型車輛進行控制。因此，如果駕車人踩下加速器踏板，小型車輛就會 向前運動或加速運動，松開加速器踏板，小型車輛就會減速，踩下剎車踏板， 車輛就會急速停車。
根據(jù)本發(fā)明的另外的實施例，提供一種用于在路面上運送站立用戶的兩 輪觸地的小型車輛，不設(shè)置使用騎車人的座位，騎車人站在平臺上，握住支 撐架的握把，從而可以采用與操縱踏板車相似的方式操作本實施例所述的小 型車輛。騎車人站立的平臺能繞一軸心經(jīng)前后平面的軸轉(zhuǎn)動，支撐架固定連 接到平臺上，輔助支撐騎車人。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種用于在路面上運送用戶的支撐架連 接支承架座位式兩輪車輛，騎車人坐在座位上，握住支撐架上的握把，右腳 踏在加速器踏板上，從而可以操縱本實施例所述的裝置。在本實施例中，支 撐架連接支承架式座位能繞一軸心經(jīng)前后平面的軸轉(zhuǎn)動。
根據(jù)本發(fā)明的還有一實施例，提供一種用于在路面上運送用戶的小型車 輛，該小型車輛具有一個獨立的車輪，支撐架連接支承架座位，駕車人坐在 座位上握住支撐架上的握把，通過駕車人的輸入從而可以操縱本實施例所述 的裝置。在本實施例中，支撐架連接支承架式座位能繞一軸心經(jīng)前后平面的 軸轉(zhuǎn)動。


圖l是一實施例的平衡裝置的三維效果圖2是帶座位平衡裝置的側(cè)視圖，本發(fā)明的一實施例有效地利用了其內(nèi)
容；
圖3是不帶座位平衡裝置的側(cè)視圖，本發(fā)明的一實施例有效地利用了其 內(nèi)容；
圖4是雙輪支承架式平衡裝置的側(cè)視圖，本發(fā)明的一實施例有效地利用 了其內(nèi)容；
圖5是單輪支承架式平衡裝置的側(cè)視圖，本發(fā)明的一實施例有效地利用 了其內(nèi)容；
圖6是一實施例的雙電機調(diào)節(jié)元、驅(qū)動元的安裝方式，本發(fā)明的一實施 例有效地利用了其內(nèi)容；
圖7是一獨輪車的驅(qū)動元和調(diào)節(jié)元的安裝結(jié)構(gòu)。
圖8是一端同調(diào)節(jié)元電機軸相連另一端活動連接的支承架式受控元的安 裝結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
的詳細說明
參照圖l，用于在路面上運送人的小型車輛8，該小型車輛設(shè)有包括不
少于一觸地組件在內(nèi)的一支承體12，該支承體是觸地組件的組裝件，能在基 礎(chǔ)平面上移動。支承體12的承載重量按在車輛YZ、 XY平面內(nèi)擺動的不同 分為兩個受控元即受控元30和受控元22，受控元30裝于小車的支承體12 上，受控元22裝于受控元30上，在受控元30和支承體12之間以及在受控 元22和受控元30之間的調(diào)節(jié)元(未示出)同一控制器相連，控制器根據(jù)車 輛的平衡狀態(tài)自動調(diào)節(jié)受控元30和受控元22，使小型車輛的重心在YZ、 XY平面的平衡穩(wěn)定位置，實現(xiàn)車輛的自平衡穩(wěn)定。
參照圖2所示的小型車輛13，設(shè)有使用該裝置的駕車人18的座位28。 駕車人坐在座位28上，握住固定在前臺17上的方向盤19 ,右腳踏在加速 器踏板15上，從而可以采用與操縱汽車相似的方式操縱本實施例所述的小 型車輛。在控制環(huán)中(未示出)可以感應(yīng)出駕車人的各種操作，并對小型車 輛13進行控制。因此，如果駕車人踩下加速器踏板15，小型車輛就會向前 運動或加速運動，松開加速器踏板15，小型車輛就會減速。加速器踏板15 的偏角值對應(yīng)小型車輛行駛的速度。如果駕車人踩下剎車踏板16，小型車輛 就會停止前行?？梢岳斫獾氖怯捎趹T性，剎車時小型車輛13會向前傾斜， 這時調(diào)節(jié)元24會迅速調(diào)整小型車輛受控元30，使車輛的重心后移，抵消慣 性的作用，保持小型車輛的平衡。轉(zhuǎn)動方向盤19，方向傳感器可感應(yīng)左右方 向的信號，并根據(jù)感應(yīng)到的信號方向進行相關(guān)的控制，產(chǎn)生左右轉(zhuǎn)彎。同樣 地由于慣性，轉(zhuǎn)彎時由于離心力的作用，小型車輛13和駕車人18會向外傾 斜，這時調(diào)節(jié)元21會迅速調(diào)整小型車輛受控元22，使車輛的重心向內(nèi)移，
抵消離心力的作用，保持小型車輛的平衡穩(wěn)定。調(diào)節(jié)元21的旋轉(zhuǎn)電機1安 裝在受控元22內(nèi)(也可安裝在30內(nèi))，受控元30同電機1的軸2和另一 軸4連接，5為軸承，受控元22可繞電機1的軸心轉(zhuǎn)動。小型車輛的啟動是 通過專用鎖匙14來實現(xiàn)的，用于啟動車輛和切斷車輛的電源。用戶界面20 用于行駛中反應(yīng)車輛的工作狀態(tài)。參照圖6，示出了雙電機調(diào)節(jié)元的安裝結(jié) 構(gòu)圖，根據(jù)本發(fā)明實施例，小型車輛的調(diào)節(jié)元24安裝在受控元30的兩邊， 電機29的軸同減速器27的輸入軸25連接，減速器27的輸出軸26同車輪 IO相連?？梢岳斫獾氖牵谶@一結(jié)構(gòu)中，受控元30同支承體12的連接介質(zhì) 是調(diào)節(jié)元24的電機29和減速器27，調(diào)節(jié)元24既調(diào)節(jié)受控元30在前后平面 內(nèi)運動，也根據(jù)操縱者的操作向支承體12的車輪10傳遞能量。因此，調(diào)節(jié) 元24也是小型車輛的驅(qū)動元。
參照圖3，示出了又一實施例的小型車輛23，不設(shè)置使用騎車人的座位， 騎車人18站在平臺即受控元22上，握住連接到受控元22上的支撐架35上 的握把32，從而可以采用與操縱踏板車相似的方式操作本實施例所述的裝 置。在這一實施例中，受控元22是一柱面平臺。受控元22的前端經(jīng)電機1 安裝在受控元30內(nèi)，后端經(jīng)軸承5安裝在受控元30上，受控元22可繞電 機1軸心轉(zhuǎn)動。
參照圖4，示出了另一實施例的小型車輛33，在這一實施例中小型車輛 具有左右兩個車輪10，受控元22為一支撐架35和一支承架式座位55固定 連接的組件，騎車人18坐在座位55上，握住支撐架35上的握把32，右腳 踏在加速器踏板15上，從而可以操縱本實施例所述的裝置。調(diào)節(jié)元21的旋 轉(zhuǎn)電機1經(jīng)支座7安裝在受控元30上，受控元22同電機1的軸2固定連接， 受控元22能繞電機1的軸心轉(zhuǎn)動。傳感器3測量受控元22的旋轉(zhuǎn)角度。參 照圖8，調(diào)節(jié)元21的旋轉(zhuǎn)電機1安裝在受控元30內(nèi)，受控元22同電機1 的軸2連接，受控元22的支承架式座位55同一支承桿52固定連接，支承 桿52經(jīng)一活接連接到受控元30上，受控元22可繞電機1的軸心轉(zhuǎn)動。
參照圖5，示出了又一實施例的小型車輛43，在這一實施例中小型車輛 具有一個獨立的車輪10，受控元22為一支撐架35和一支承架式座位55固
定連接的組件，騎車人坐在座位55上，握住支撐架35上的握把32，右腳踏 在加速器踏板15上，從而可以操縱本實施例所述的裝置。參照圖7，根據(jù)本 發(fā)明實施例，該車輛的支承體12是一包括一輪轂電機68的觸地組件，受控 元30是一連接平臺，同輪轂電機68的軸39固定連接，輪轂電機68既承擔 調(diào)整受控元30的任務(wù)，也承擔驅(qū)動車輛移動的任務(wù)。
本發(fā)明的核心內(nèi)容是將不穩(wěn)定小型車輛的自重及其載重，按豎立方向的 結(jié)構(gòu)配置成若干個具有質(zhì)心的受控元，在各受控元之間采用調(diào)節(jié)元進行調(diào) 節(jié)，特別是在前后、左右平面的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)車輛重心受擾動偏離平衡位置時 的自動返回。通過對不穩(wěn)定車輛質(zhì)心位置的控制實現(xiàn)車輛的平衡穩(wěn)定，有助 于駕車人平穩(wěn)操縱車輛，特別是坐著的駕車人平穩(wěn)操縱車輛。因此，凡是采 用這一結(jié)構(gòu)和原理設(shè)計的車輛，都屬本專利的保護范圍。
本發(fā)明所說明的這些實施例只是用于舉例，基于同一基本理論，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以理解有許多種形式的改變和改進。所有這些改變和改進都涵 蓋在所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于在路面上行駛的運輸裝置，其特征在于a、運輸裝置及載重在豎立方向配置成至少兩個受控制的單元簡稱受控元；b、一支承體O為至少包括一觸地部件的地面接觸組件，支承運輸裝置的受控元，該支承體在平面上能移動；c、一受控元A以下述方式安裝在支承體O上，即通過受控元A的運動，使重心位置在前后平面發(fā)生變化；和d、至少包括受控元A和支承體O之間的一調(diào)節(jié)元A根據(jù)運輸裝置的平衡狀態(tài)控制受控元A作相對于支承體O的運動；e、一受控元B以下述方式安裝在受控元A上，即通過受控元B的運動，使重心位置在左右平面發(fā)生變化；和f、至少包括受控元B和受控元A之間的一調(diào)節(jié)元B根據(jù)運輸裝置的平衡狀態(tài)控制受控元B作相對于受控元A的運動；g、至少包括與支承體O、調(diào)節(jié)元A及調(diào)節(jié)元B連接的一控制器，該控制器至少根據(jù)用戶的輸入向觸地部件傳遞能量；和h、該控制器至少根據(jù)運輸裝置的平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)運輸裝置的重心到前后、左右平面的平衡穩(wěn)定位置。
2、 如權(quán)利要求l所述的運輸裝置，其特征在于該運輸裝置包括一座位。
3、 如權(quán)利要求1所述的運輸裝置，其特征在于該運輸裝置的輸入至少包括如下 兩種方式之一a、操縱者操作輸入裝置。b、操縱者傾斜。
4、 如權(quán)利要求1所述的運輸裝置，其特征在于該運輸裝置全部或部分包括以下操縱部件或該運輸裝置全部或部分具有以下部件的功能a、 加減速裝置；b、 剎車裝置；C、轉(zhuǎn)向控制裝置；d、 倒車裝置；e、 速度檔位變換裝置。
5、 如權(quán)利要求l所述的運輸裝置，其特征在于運輸裝置還包括一用戶界面。
6、 如權(quán)利要求1所述的運輸裝置，其特征在于運輸裝置的運行狀態(tài)由傳感器檢
7、 一種用于在路面上運輸一支承架上用戶的運輸裝置，該裝置包括a、 一支承體O為至少包括一觸地部件的地面接觸組件，該支承體在平面上能移動；b、 一受控元A，通過調(diào)節(jié)受控元A相對支承體O的運動可調(diào)節(jié)運輸裝置的重心 在前后平面的位置；c、 一支撐架連接一支承架式座位受控元B，該受控元B與一安裝在受控元A上 一限定位置的調(diào)節(jié)元B的軸連接，通過調(diào)節(jié)受控元B相對于受控元A的運動可調(diào)節(jié)運輸裝置的重心在左右平面的位置；d、 一與支承體O和調(diào)節(jié)元A、 B連接的控制器，該控制器至少根據(jù)用戶的操縱 向觸地組件傳遞能量，和e、 至少根據(jù)運輸裝置的平衡狀態(tài)來控制運輸裝置重心在前后、左右平面的位置。
8、 一種用于在路面上運輸站立用戶的運輸裝置，該裝置包括a、 一支承體O為至少包括一觸地部件的地面接觸組件，該支承體能夠移動b、 一受控元A，通過調(diào)節(jié)受控元A相對支承體O的運動可調(diào)節(jié)運輸裝置的重心 在前后平面的位置；c、 一設(shè)有支撐架的平臺式受控元B，通過調(diào)節(jié)受控元B相對受控元A的運動可 調(diào)節(jié)運輸裝置的重心在左右平面的位置；d、 一與支承體O和調(diào)節(jié)元A、 B連接的控制器，該控制器至少根據(jù)用戶的輸 入向觸地組件傳遞能量，和e、 至少根據(jù)運輸裝置的平衡狀態(tài)來控制運輸裝置的重心在前后、左右平面的位置。全文摘要
將不穩(wěn)定小型車輛的自重及其載重，按豎立方向的結(jié)構(gòu)配置成若干個具有質(zhì)心的受控元，在各受控元之間采用調(diào)節(jié)元進行調(diào)節(jié)，特別是在前后、左右平面的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)車輛重心受擾動偏離平衡位置時的自動返回。對不穩(wěn)定車輛質(zhì)心位置的控制實現(xiàn)車輛的平衡穩(wěn)定，有助于駕車人平穩(wěn)操縱車輛，特別是坐著的駕車人平穩(wěn)操縱車輛。
文檔編號B62K11/00GK101204978SQ20071019500
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者李錦上 申請人:李錦上