基于單框架控制力矩陀螺的前后兩輪交通工具平衡系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及的基于單框架控制力矩陀螺的前后兩輪交通工具平衡系統(tǒng)，它包括固定于前后兩輪之間的主控制器及至少一個(gè)單框架控制力矩陀螺，所述主控制器具有控制器及用于采集兩輪交通工具加速度及傾角信息的陀螺傳感器，所述單框架控制力矩陀螺包括內(nèi)框架、U形外框架、內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器及內(nèi)框架位置傳感器。本發(fā)明的平衡系統(tǒng)利用基礎(chǔ)理論成熟的單框架控制力矩陀螺來(lái)控制車(chē)輛平衡，可有效的保證駕乘人員的安全和舒適、減緩道路交通壓力，又能很好地解決停車(chē)難的問(wèn)題，此外本發(fā)明的平衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、穩(wěn)定可靠、節(jié)省能源且成本較低，有利于推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于單框架控制力矩陀螺的前后兩輪交通工具平衡系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于單框架控制力矩陀螺的用于前后兩輪交通工具的平衡系統(tǒng)，屬于交通【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]隨著私家車(chē)數(shù)量不斷增多，城市交通狀況的不斷惡化及停車(chē)難問(wèn)題日益突出，汽車(chē)在城市交通中的弊端顯現(xiàn)的愈加明顯，而道路建設(shè)和公共交通又跟不上社會(huì)需求，在城市道路緊張和我國(guó)石油量嚴(yán)重不足的情況下，摩托車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等前后兩輪交通工具相比其他交通方式則有著很明顯的優(yōu)勢(shì)，它們占用道路少，通過(guò)率高，停車(chē)方便，使用成本低，污染少。但各地方政府卻紛紛出臺(tái)“禁摩”或“禁電”的相關(guān)地方法規(guī)，其根本原因就是摩托車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)的安全性能差，容易側(cè)翻、側(cè)滑，造成交通事故率高。因此若有一種平衡裝置可以使前后兩輪交通工具“永不側(cè)翻”，即使受到外力或撞擊，仍能保持直立；在雨雪天氣即使側(cè)滑也能保持不倒?fàn)顟B(tài)，則將極大的提高前后兩輪交通工具的安全性能，這將使前后兩輪交通工具面臨一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可實(shí)現(xiàn)“永不側(cè)翻”的基于單框架控制力矩陀螺的前后兩輪交通工具平衡系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的基于單框架控制力矩陀螺的前后兩輪交通工具平衡系統(tǒng)，包括固定于前后兩輪之間的主控制器及至少一個(gè)單框架控制力矩陀螺，所述主控制器具有控制器及用于采集兩輪交通工具加速度及傾角信息的陀螺傳感器，所述單框架控制力矩陀螺包括內(nèi)框架、U形外框架、內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器及內(nèi)框架位置傳感器，所述的內(nèi)框架包括全封閉的轉(zhuǎn)子外罩及置于轉(zhuǎn)子外罩內(nèi)的外轉(zhuǎn)子電機(jī)，外轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子軸固定在轉(zhuǎn)子外罩上，轉(zhuǎn)子外罩上有垂直于定子軸的內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸，內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸的兩端分別安裝在U形外框架的兩側(cè)面，所述內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定于U形外框架的外側(cè)面，內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸與內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸的一端連接，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器安裝在轉(zhuǎn)子外罩的內(nèi)壁，在外轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有與轉(zhuǎn)速傳感器相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速信息標(biāo)記塊，內(nèi)框架位置傳感器裝在U形外框架上，內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸上有與內(nèi)框架位置傳感器相對(duì)應(yīng)的位置信息標(biāo)記塊，所述陀螺傳感器的信號(hào)輸出端、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)輸出端及內(nèi)框架位置傳感器的信號(hào)輸出端分別與控制器的信號(hào)輸入端連接，控制器分別與內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和外轉(zhuǎn)子電機(jī)連接。
[0007]使用時(shí)，將本發(fā)明的平衡系統(tǒng)安裝于前后兩輪交通工具上，且使得外轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子軸與前后兩輪處于同一平面，外轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子作為陀螺轉(zhuǎn)子，控制器控制其高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)前后兩輪交通工具受到側(cè)向外力時(shí)，陀螺傳感器將檢測(cè)到的交通工具加速度及傾角信息輸送給控制器，控制器控制內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生力矩從而抵消交通工具受到的側(cè)向外力，使其回到直立狀態(tài)。
[0008]本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的平衡系統(tǒng)基于基礎(chǔ)理論成熟的單框架控制力矩陀螺來(lái)控制車(chē)輛平衡，可有效的保證駕乘人員的安全和舒適、減緩道路交通壓力，又能很好地解決停車(chē)難的問(wèn)題，此外本發(fā)明的平衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、穩(wěn)定可靠、節(jié)省能源且成本較低，有利于推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是單框架控制力矩陀螺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明的控制電路的原理示意圖。
[0011]圖3為平衡系統(tǒng)使用時(shí)的安裝示意圖。
[0012]圖中，1.轉(zhuǎn)子外罩、2.內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、3.外框架、4.外轉(zhuǎn)子電機(jī)、5.內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸、
6.定子軸、7.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器、8.內(nèi)框架位置傳感器、9.陀螺傳感器、10.控制器、11.主控制器、12.單框架控制力矩陀螺、13.前后兩輪、14.轉(zhuǎn)速信息標(biāo)記塊、15.位置信息標(biāo)記塊。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明的基于單框架控制力矩陀螺的前后兩輪交通工具平衡系統(tǒng)，它包括固定于前后兩輪13之間的主控制器11及至少一個(gè)單框架控制力矩陀螺12，所述主控制器11具有控制器10及用于采集兩輪交通工具加速度及傾角信息的陀螺傳感器9，所述單框架控制力矩陀螺12包括內(nèi)框架、U形外框架3、內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器
7及內(nèi)框架位置傳感器8，所述的內(nèi)框架包括全封閉的轉(zhuǎn)子外罩I及置于轉(zhuǎn)子外罩I內(nèi)的外轉(zhuǎn)子電機(jī)4，外轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子軸6固定在轉(zhuǎn)子外罩I上，轉(zhuǎn)子外罩I上有垂直于定子軸6的內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸5，內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸5的兩端分別安裝在U形外框架3的兩側(cè)面，所述內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2固定于U形外框架3的外側(cè)面，內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的輸出軸與內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸5的一端連接，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器7安裝在轉(zhuǎn)子外罩I的內(nèi)壁，在外轉(zhuǎn)子電機(jī)4的轉(zhuǎn)子上有與轉(zhuǎn)速傳感器7相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速信息標(biāo)記塊14，內(nèi)框架位置傳感器8裝在U形外框架3上，內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸5上有與內(nèi)框架位置傳感器8相對(duì)應(yīng)的位置信息標(biāo)記塊15，所述陀螺傳感器9的信號(hào)輸出端、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器7的信號(hào)輸出端及內(nèi)框架位置傳感器8的信號(hào)輸出端分別與控制器10的信號(hào)輸入端連接，控制器10分別與內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2和外轉(zhuǎn)子電機(jī)4連接。
[0015]圖3所示實(shí)例中，具有兩個(gè)單框架控制力矩陀螺，可提供較大的陀螺力矩，以抵御外力，防止側(cè)翻。
[0016]在使用時(shí)，需將本發(fā)明的平衡系統(tǒng)安裝于前后兩輪交通工具上，且使得定子軸6與前后兩輪處于同一平面內(nèi)，如圖3所示，外轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子作為陀螺轉(zhuǎn)子，控制器控制陀螺轉(zhuǎn)子以恒速u(mài)高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)車(chē)輛受到側(cè)向外力Fl時(shí)，車(chē)輛向左傾斜，陀螺傳感器9采集車(chē)輛因受外力Fl而產(chǎn)生的相應(yīng)傾角信號(hào)和加速度信號(hào)，并將這些信息輸送給控制器10，控制器10根據(jù)這些信號(hào)控制內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2使其產(chǎn)生扭矩M，根據(jù)單框架控制力矩陀螺的工作原理，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與外力Fl方向相反的陀螺力矩F。由于陀螺的慣量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、質(zhì)點(diǎn)半徑、轉(zhuǎn)子質(zhì)量成正比，適當(dāng)?shù)倪x擇以上這些參數(shù)，就可以確定車(chē)輛抵御側(cè)向外力的能力。使F大于或等于F1，車(chē)輛就可以抵消外力F1，回到直立狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.基于單框架控制力矩陀螺的前后兩輪交通工具平衡系統(tǒng)，其特征在于它包括固定于前后兩輪(13)之間的主控制器(11)及至少一個(gè)單框架控制力矩陀螺(12),所述主控制器(11)具有控制器(10 )及用于采集兩輪交通工具加速度及傾角信息的陀螺傳感器(9 )，所述單框架控制力矩陀螺(12)包括內(nèi)框架』形外框架(3^內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2^轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器(7)及內(nèi)框架位置傳感器(8),所述的內(nèi)框架包括全封閉的轉(zhuǎn)子外罩(1)及置于轉(zhuǎn)子外罩(1)內(nèi)的外轉(zhuǎn)子電機(jī)(4),外轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子軸(6)固定在轉(zhuǎn)子外罩(1)上，轉(zhuǎn)子外罩(1)上有垂直于定子軸(6)的內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸(5),內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸(5)的兩端分別安裝在I形外框架(3)的兩側(cè)面，所述內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)固定于I形外框架(3)的外側(cè)面，內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)的輸出軸與內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸(5)的一端連接，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器(7)安裝在轉(zhuǎn)子外罩(1)的內(nèi)壁，在外轉(zhuǎn)子電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)子上有與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器(7)相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速信息標(biāo)記塊(14),內(nèi)框架位置傳感器(8 )裝在[形外框架(3 )上，內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸(5 )上有與內(nèi)框架位置傳感器(8 )相對(duì)應(yīng)的位置信息標(biāo)記塊(15),所述陀螺傳感器(9)的信號(hào)輸出端、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器(7)的信號(hào)輸出端及內(nèi)框架位置傳感器(8)的信號(hào)輸出端分別與控制器(10)的信號(hào)輸入端連接，控制器(10)分別與內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)和外轉(zhuǎn)子電機(jī)(4)連接。
【文檔編號(hào)】B62K3/00GK104386184SQ201410684757
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】王文飛 申請(qǐng)人:王文飛