CN102826148A

CN102826148A - 弹性复位机构及其自平衡两轮车转向装置

Info

Publication number: CN102826148A
Application number: CN2012103669352A
Authority: CN
Inventors: 吴家宸; 陈养彬
Original assignee: SHANGHAI NEW CENTURY ROBOT CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI NEW CENTURY ROBOT CO Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明公开了一种弹性复位机构，包括转轴、机架和弹性复位元件；转轴的外周面上设有凹槽；弹性复位元件的一端固定在机架上，另一端伸入凹槽内；当转轴由一初始位置转动时，会带动该弹性复位元件弯曲变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该弹性复位元件产生的弹性复位力会带动该转轴复位到所述的初始位置。本发明还公开了采用上述的弹性复位机构的自平衡两轮车转向装置。本发明的弹性复位机构在操作者撤销施加给自平衡两轮车的转向装置的转动力矩后，能够使自平衡两轮车的转向装置自动复位到初始位置，该弹性复位机构结构简单，坚固耐用。

Description

弹性复位机构及其自平衡两轮车转向装置

技术领域

本发明涉及弹性复位机构以及转向装置，尤其涉及一种用于自平衡电动两轮车转向装置的弹性复位机构及其转向装置。

背景技术

目前，自平衡电动两轮车的转向装置主要有两种操作结构，一种是摆动式，另外一种是转动式。在摆动式的转向装置中，转轴水平地设置在支撑平台上，转轴的一端与一摆杆相连，操作者在转向时操纵设置于摆杆上端的把手带动摆杆从初始的中间位置向左或向右摆动，进而带动与该摆杆相连的水平转轴由初始位置围绕该水平转轴的中轴线沿顺时针方向或逆时针方向转动，通过检测装置检测到该水平转轴转动角度的大小，并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至该自平衡两轮车的控制系统，从而控制该车辆的转向。在转动式的转向装置中，转轴竖立在支撑平台上，操作者在转向时通过手或腿的操作带动设置于转轴上端的把手向顺时针方向或逆时针方向转动，进而带动与该把手相连的转轴由初始位置围绕该转轴的中轴线沿顺时针方向或逆时针方向转动，通过检测装置检测到该转轴转动角度的大小，并将反映该转动角度变化量的检测信号发送至该自平衡两轮车的控制系统，从而控制该车辆的转向。

在上述的两种转向装置中，都需要考虑在操作者撤销施加给转向装置的转动力矩后、能够使该转向装置的转轴以及把手或摆杆自动回复到初始位置的复位问题。在现有的摆动式转向装置中，虽然设有弹性复位机构，但存在着结构复杂、不耐用的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种当驱使转轴转动的力矩消除后、能够使转轴复位到初始位置的弹性复位机构，该弹性复位机构结构简单，坚固耐用。

本发明所要解决的进一步的技术问题在于提供一种采用了上述弹性复位机构的自平衡两轮车转向装置, 在操作者撤销施加给自平衡两轮车的转向装置的转动力矩后,该自平衡两轮车的转向装置的把手或摆杆可自动复位到初始位置。

本发明提供了一种弹性复位机构，包括转轴和机架；其特点是，该弹性复位机构还包括弹性复位元件；转轴的外周面上设有凹槽；弹性复位元件的一端固定在机架上，另一端伸入凹槽内；当转轴由一初始位置转动时，会带动该弹性复位元件弯曲变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该弹性复位元件产生的弹性复位力会带动该转轴复位到所述的初始位置。

上述的弹性复位机构，其中，所述的弹性复位元件为可弹性弯曲变形的板或棒，所述的板或棒由金属、塑料或者橡胶制成。

上述的弹性复位机构，其中，弹性复位元件为钢板弹簧，钢板弹簧包括叠放的多块钢片，该多块钢片包括一主钢片和相互对称地分别设置于该主钢片两侧的多块副钢片；主钢片和副钢片的一端固定在机架上，主钢片的另一端伸入转轴的凹槽内。

上述的弹性复位机构，其中，机架包括机架本体和设置在机架本体上的一对凸耳；弹性复位元件的一端嵌设在该一对凸耳之间，并通过螺纹紧固件与该一对凸耳相连。

上述的弹性复位机构，其中，转轴水平地安装于机架上。

上述的弹性复位机构，其中，机架包括机架本体和设置在机架本体上的轴承座，转轴上套设有轴承，该轴承安装在轴承座上。

上述的弹性复位机构，其中，在机架本体上设有一对轴承座，在转轴上套设有一对轴承，该一对轴承分别安装在该一对轴承座上。

本发明还提供了一种自平衡两轮车的转向装置，该转向装置包括把手和弹性复位机构；其中，该弹性复位机构包括转轴、机架和弹性复位元件；转轴的外周面上设有凹槽；弹性复位元件的一端固定在机架上，另一端伸入凹槽内；当转轴由一初始位置转动时，会带动该弹性复位元件弯曲变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该弹性复位元件产生的弹性复位力会带动该转轴复位到所述的初始位置；其中，转轴竖立在自平衡两轮车的支撑平台上，把手与转轴的上端连接，并可带动转轴围绕该转轴的中轴线转动；该弹性复位机构的机架为该自平衡两轮车的车架，所述的车架设置在支撑平台上。

本发明还提供了一种自平衡两轮车转向装置，该转向装置包括摆杆和弹性复位机构；其中，该弹性复位机构包括转轴、机架和弹性复位元件；转轴的外周面上设有凹槽；弹性复位元件的一端固定在机架上，另一端伸入凹槽内；当转轴由一初始位置转动时，会带动该弹性复位元件弯曲变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该弹性复位元件产生的弹性复位力会带动该转轴复位到所述的初始位置；其中，摆杆与转轴的一端连接，并可带动转轴围绕该转轴的中轴线转动；该弹性复位机构的机架为该自平衡两轮车的支撑平台，转轴水平地安装于支撑平台上。

上述的自平衡两轮车的转向装置，其中，支撑平台包括支撑平台本体和设置在支撑平台本体上的轴承座，转轴上套设有轴承，该轴承安装在轴承座上。

本发明具有以下优点：

1、本发明的弹性复位机构主要通过一弹性复位元件提供的弹性变形力实现转轴的复位。当转轴由初始位置向顺时针方向及逆时针方向转动时，会带动该弹性复位元件向一侧弯曲变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该弹性复位元件所产生的弹性复位力会带动该转轴复位到初始位置。该弹性复位元件可拆卸地固定在机架上，结构简单，并且容易制造及安装；

2、本发明采用钢板弹簧作为弹性复位元件，更加坚固耐用，并且复位控制精度高。

附图说明

图1是采用本发明的弹性复位机构的自平衡两轮车一个实施例的总体示意图。

图2是图1的局部放大示意图，示出了本发明弹性复位机构的一个实施例。

图3是图2的A-A方向剖面示意图。

图4是本发明弹性复位机构的另一个实施例的剖面结构示意图。

图5是图4的A-A方向剖面示意图，其中，摆杆处于初始位置。

图6是图4的A-A方向剖面示意图，其中，摆杆处于摆动位置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出进一步说明。

图1示出了一种采用转动式转向装置的自平衡两轮车100的整体结构示意图。图2是图1的P部分的局部放大示意图。图3是图2的A-A方向剖面示意图。

参考图1至图3。根据本发明一实施例的弹性复位机构包括转轴1、机架2和弹性复位元件3。转轴1竖立在该自平衡两轮车100的支撑平台110上，转轴1的上端与自平衡两轮车的把手120相连，并可在把手120的带动下围绕该转轴的中轴线10转动。在本实施例中，机架2为自平衡两轮车的车架，车架设置在支撑平台110上。转轴1可以是一实心轴或一管状体。转轴1的外周面上设有凹槽11。弹性复位元件3的一端固定在机架2上，另一端伸入凹槽11内。伸入凹槽11内的弹性复位元件3的另一端可以与凹槽壁连接或者不连。

弹性复位元件可采用可弹性弯曲变形的板或棒，板或棒由金属、塑料、橡胶等材料制成。在一具体实施方式中，弹性复位元件3可采用钢板弹簧。该钢板弹簧包括叠放的多块钢片，该多块钢片包括一主钢片31和相互对称地分别设置于该主钢片31两侧的多块副钢片32；主钢片31和副钢片32的一端固定在机架2上，主钢片31的另一端伸入转轴的凹槽11内。机架2包括机架本体21、设置在机架本体21上的一对凸耳22以及设置在机架本体上的一对轴承座23。钢板弹簧3的一端嵌设在该一对凸耳22之间，并通过螺纹紧固件与该一对凸耳22相连。该螺纹紧固件可采用螺栓41，在钢板弹簧以及一对凸耳22上均设有通孔，螺栓41穿过钢板弹簧以及一对凸耳上的通孔，与螺母42连接，使钢板弹簧与机架2之间实现了可拆卸式连接。转轴1上套设有一对轴承（图中未示出），该一对轴承分别安装在一对轴承座23上。在另一实施方式中，该钢板弹簧也可仅由一块弹性钢片组成。

当操作者要操作自平衡电动两轮车向一侧方向转弯时，可将把手120向该侧方向转动，从而对与把手120相连的转轴1施加一转动力矩，转轴1可从一初始位置向顺时针方向或逆时针方向转动，一端伸入凹槽内的弹性复位元件3因转轴的转动且另一端被固定而朝一侧方向发生弯曲变形。当操作者松开把手120、驱使转轴1转动的力矩消除后，转轴1在弹性复位元件3 的弹性复位力的作用下可以复位到原来的初始位置，并同时带动把手120回转至初始位置，同时弯曲的弹性复位元件也恢复原状。

图4至图6示出了根据本发明又一实施例的应用于摆动式转向装置的弹性复位机构的结构示意图。根据本发明另一实施例的弹性复位机构包括转轴1a、机架2a和弹性复位元件3a。在该实施例中，机架2a为自平衡两轮车的支撑平台。转轴1a水平地安装于机架2a上,转轴的一端与摆动式转向装置的摆杆5固定连接，并可在摆杆5的带动下围绕该转轴的中轴线10a转动。转轴1a的外周面上设有凹槽11a。弹性复位元件3a的一端固定在机架2上，另一端伸入凹槽11a内。

弹性复位元件3a可采用钢板弹簧。钢板弹簧包括叠放的多块钢片，该多块钢片包括一主钢片31a和相互对称地分别设置于该主钢片31a两侧的多块副钢片32a；主钢片31a和副钢片32a的一端固定在机架2a上，主钢片31a的另一端伸入转轴的凹槽11a内。机架2a包括机架本体21a、设置在机架本体21a上的一对凸耳22a以及设置在机架本体上的一对轴承座23a。钢板弹簧3a的一端嵌设在该一对凸耳22a之间，并通过螺纹紧固件与该一对凸耳22a相连。该螺纹紧固件可采用螺栓41a，在钢板弹簧以及一对凸耳22a上均设有通孔，螺栓41a穿过钢板弹簧以及一对凸耳上的通孔，与螺母42a连接，使钢板弹簧与机架2a之间实现了可拆卸式连接。转轴1a上套设有一对轴承（图中未示出），该一对轴承分别安装在一对轴承座23a上。

当操作者要操作自平衡两轮车向一侧方向转弯时，可将摆杆5向该侧方向摆动，从而对与摆杆5相连的转轴1a施加一转矩，使转轴1a从初始位置向顺时针方向或逆时针方向转动，一端伸入凹槽内的弹性复位元件3a因转轴的转动且另一端被固定而朝一侧方向发生弯曲变形。当操作者松开摆杆5、驱使转轴1a转动的力矩消除后，转轴1a在弹性复位元件3a的弹性复位力的作用下可以复位到原来的初始位置，并同时带动摆杆5回至初始的中间位置，同时弯曲的弹性复位元件也恢复原状。

Claims

1.一种弹性复位机构，包括转轴和机架；其特征在于，该弹性复位机构还包括弹性复位元件；所述转轴的外周面上设有凹槽；所述弹性复位元件的一端固定在所述的机架上，另一端伸入所述的凹槽内；

当转轴由一初始位置转动时，会带动该弹性复位元件弯曲变形；当驱使该转轴转动的力矩消除后，该弹性复位元件产生的弹性复位力会带动该转轴复位到所述的初始位置。

2.如权利要求1所述的弹性复位机构，其特征在于，所述的弹性复位元件为可弹性弯曲变形的板或棒，所述的板或棒由金属、塑料或者橡胶制成。

3.如权利要求1所述的弹性复位机构，其特征在于，所述的弹性复位元件为钢板弹簧，所述的钢板弹簧包括叠放的多块钢片，该多块钢片包括一主钢片和相互对称地分别设置于该主钢片两侧的多块副钢片；所述主钢片和所述副钢片的一端固定在所述的机架上，所述主钢片的另一端伸入转轴的凹槽内。

4.如权利要求1或2或3所述的弹性复位机构，其特征在于，所述的机架包括机架本体和设置在机架本体上的一对凸耳；所述弹性复位元件的一端嵌设在该一对凸耳之间，并通过螺纹紧固件与该一对凸耳相连。

5.如权利要求1所述的弹性复位机构，其特征在于，所述的转轴水平地安装于所述的机架上。

6.如权利要求1或5所述的弹性复位机构，其特征在于，所述的机架包括机架本体和设置在机架本体上的轴承座，所述的转轴上套设有轴承，该轴承安装在所述的轴承座上。

7.如权利要求6所述的弹性复位机构，其特征在于，在所述机架本体上设有一对轴承座，在所述转轴上套设有一对轴承，该一对轴承分别安装在该一对轴承座上。

8.一种自平衡两轮车转向装置，其特征在于，该转向装置包括把手和如权利要求1至4中任何一项所述的弹性复位机构；

其中，该弹性复位机构的转轴竖立在自平衡两轮车的支撑平台上，所述的把手与转轴的上端连接，并可带动所述转轴围绕该转轴的中轴线转动；该弹性复位机构的机架为该自平衡两轮车的车架，所述的车架设置在所述的支撑平台上。

9.一种自平衡两轮车转向装置，其特征在于，该转向装置包括摆杆和如权利要求1至4中任何一项所述的弹性复位机构；

其中，所述的摆杆与所述弹性复位机构的转轴的一端连接，并可带动所述转轴围绕该转轴的中轴线转动；该弹性复位机构的机架为该自平衡两轮车的支撑平台，所述的转轴水平地安装于所述的支撑平台上。

10.如权利要求9所述的自平衡两轮车转向装置，其特征在于，所述的支撑平台包括支撑平台本体和设置在支撑平台本体上的轴承座，所述的转轴上套设有轴承，该轴承安装在所述的轴承座上。