CN107399399A - 一种万向车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种万向车。所述万向车采用两轮分别独立驱动的设计，并通过连接转动机构实现两轮可相对转动或转向。进一步地，本发明优化了踏脚板、连接转动机构和两轮之间的位置设计，不仅有效缩短两轮之间间距，从而减小万向车的整体体积和重量，而且实现全方位的灵活转向。本发明万向车的平衡稳定性好，骑行者使用起来更容易掌握平衡，便于操控，且能够实现平稳地、灵活地原地转向，即使是在狭窄的通道中也能自由地、全方位地转向。

Description

一种万向车

技术领域

本发明涉及电动平衡车领域，更具体地，涉及一种操纵简单、转向灵活的万向车。

背景技术

电动平衡车是一种新型的交通工具，可用作于代步、休闲娱乐。目前的电动平衡车主要包括独轮车和扭扭车。独轮车由于只有一个轮子，所占用的空间较扭扭车小，但不容易平衡和操纵，使用者初学和熟练使用起来比较困难，且不能实现原地360°转向，影响了使用的乐趣。而扭扭车相对于独轮车来说，较容易平衡和操纵，使用者初学和熟练使用起来较易，但扭扭车占用的空间较大，不便于携带，且在狭窄的通道时，实现转向相对困难，不灵活。上述独轮车和扭扭车各自存在的问题均制约着电动平衡车的发展和普及。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有独轮车和扭扭车的技术缺陷，提供一种万向车，所述万向车操纵简单、转向灵活，占用空间较小，有机结合了独轮车和扭扭车的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种万向车，包括：

第一车轮和第二车轮，所述第一车轮与第二车轮对称设置且可独立地转动或转向；

第一电动机和第二电动机，所述第一电动机驱动所述第一车轮运动，所述第二电动机驱动所述第二车轮运动；

第一踏脚板和第二踏脚板，所述第一踏脚板与第一电动机连接并控制所述第一电动机，所述第二踏脚板与第二电动机连接并控制所述第二电动机；

连接转动机构，所述连接转动机构分别与第一电动机和第二电动机连接，并可实现所述第一电动机与第二电动机发生相对转动；

电子控制系统，所述电子控制系统包括至少1个控制器、第一传感器、第二传感器；所述第一传感器检测所述第一踏脚板的控制信号并经所述控制器控制所述第一电动机；所述第二传感器检测所述第二踏脚板的控制信号并经所述控制器控制所述第二电动机。

所述第一踏脚板可相对第一电动机转动，所述第二踏脚板可相对第二电动机转动。当使用所述万向车时，骑行者双脚分别站立在所述第一踏脚板和第二踏脚板上，此时第一踏脚板和第二踏脚板基本与地面平行，两脚站立的方向与轮子转动的方向一致。类似于扭扭车的操控方法，通过改变人体重心，使双脚相对地面向前或向后倾斜，双脚分别控制第一踏脚板和第二踏脚板上的转动，所述第传感器和第二传感器分别检测第一踏脚板和第二踏脚板的转动角度变化，并将信号反馈给所述控制器，所述控制器根据转动角度的变化，控制第一电动机和第二电动机的正转或反转以及转动速度，以实现万向车的前进、后退、转向。具体的控制方法如下：

当第一踏脚板和第二踏脚板同时向前倾斜转动且转动的角度相同时，所述第一电动机和第二电动机同时正转，所述万向车向前运动。

当第一踏脚板和第二踏脚板同时向后倾斜转动且转动的角度相同时，所述第一电动机和第二电动机同时反转，所述万向车向后运动。

当第一踏脚板和第二踏脚板同时向前或向后倾斜转动，但转动的角度不同时，转动角度大的，其对应于的电动机的转动速度较快，转动角度小的，其对应于的电动机的转动速度较慢，万向车向转速较慢的一方转向。

当第一踏脚板和第二踏脚板分别向前和向后倾斜转动时，所述第一电动机和第二电动机分别正转和反转，所述万向车可在原地向反转的方向旋转，所述万向车由于采用两轮设计，骑行者相对容易掌握平衡，所述两轮采用分别独立驱动的设计，能够实现原地转向，在原有功能基础上，赋予电动平衡车新的使用方法和乐趣。

当第一踏脚板和第二踏脚板复位为平衡状态时，所述第一电动机和第二电动机停止转动，所述万向车停止运动。所述平衡状态一般指的是第一踏脚板和第二踏脚板的平面与地面平行，当然，电子控制系统也可将第一踏脚板和第二踏脚板的某一转动位置设定为平衡状态。

为了减少万向车所占用的空间，所述第一电动机和第二电动机可分别设置在所述第一车轮和第二车轮的内部，采用现有技术中的轮毂电动机的技术。

所述万向车由于采用两轮分别独立驱动的设计，骑行者相对容易掌握平衡，能够实现原地转向。在此基础上，本发明所述第一踏脚板与所述连接转动机构分别设置在第一车轮的两侧；所述第二踏脚板与所述连接转动机构分别设置在第二车轮的两侧。

优选地，所述第一踏脚板设置于第一车轮的外侧，所述第二踏脚板设置于第二车轮的外侧；所述连接转动机构设置在第一车轮和第二车轮之间。所述万向车将踏脚板设置在两轮的外侧，使得两轮的间距得以缩短，能够在狭窄的通道中自由地、全方位地转向，即实现360°方向的旋转，因此可称之为“万向车”。

进一步优选地，所述第一电动机设置于第一车轮的内部，所述第二电动机设置于第二车轮的内部，所述连接转动机构设置于所述第一电动机和第二电动机之间；所述第一踏脚板和连接转动机构分别位于所述第一电动机的两侧，所述第二踏脚板和连接转动机构分别位于所述第二电动机的两侧。

所述第一车轮与第二车轮对称设置，优选地，所述第一车轮与第二车轮为平行设置，另外，所述第一车轮与第二车轮可设置为八字形，即第一车轮与第二车轮的上端向内倾斜。

所述连接转动机构可实现所述第一电动机与第二电动机发生相对转动，以更好地、平稳地实现万向车的转向。进一步地，所述第一电动机和第二电动机可绕某一轴线转动，所述轴线平行于所述第一车轮的轴心与第二车轮的轴心的连线。特别地，所述轴线重合于所述第一车轮的轴心与第二车轮的轴心的连线。

所述连接转动机构可根据上述目的设置相应的实施方式。作为其中一个实施方式，所述连接转动机构包括与所述第一电动机连接的第一连接部、与所述第二电动机连接的第二连接部，所述第一连接部与第二连接部可相对转动，以使第一电动机与第二电动机可发生相对转动。

进一步地，所述连接转动机构还包括分别与第一连接部和第二连接部连接的连接轴，所述第一连接部和第二连接部可绕所述连接轴转动。

为了便于所述第一连接部和第二连接部的转动，所述第一连接部和第二连接部可以通过轴承与所述连接轴进行连接。更进一步地，所述连接转动机构处可以设置限位部件来限制所述第一连接部和第二连接部的转动，所述限位部件可参考现有技术，故不一一列举。

更进一步地，所述连接转动机构的连接轴为中空结构。所述中空结构可用于放置控制器或者连接线路。

所述第一传感器和第二传感器均包括陀螺仪、加速度传感器和感应开关，所述感应开关感应骑行者是否站立于万向车上以开启或关闭，所述控制器接收所述感应开关的检测信号以控制第一电动机和第二电动机是否工作，所述控制器接收加速度传感器和陀螺仪的检测信号以控制第一电动机和第二电动机是否改变状态。所述第一传感器和第二传感器分别设置在所述第一踏脚板和第二踏脚板处，优选但不限于设置在所述第一踏脚板和第二踏脚板的下方。

所述控制器与传感器的连接方式可以是电性连接，或者是采用无线连接的方式，即所述第一传感器和第二传感器通过射频、微波等无线信号方式将检测信号传输给所述控制器。

所述控制器的数量可以根据实际情况进行设置，可以是1个或多个。

作为一种实施方式，所述控制器的数量为2个，包括与所述第一传感器连接的第一控制器、与所述第二传感器连接的第二控制器。所述第一控制器根据所述第一传感器传输的检测信号以控制所述第一电动机的转动及转速；所述第二控制器根据所述第二传感器传输的检测信号以控制所述第二电动机的转动及转速。本实施方式设置了两个控制器，以分别独立控制第一电动机和第二电动机。所述第一控制器和第二控制器可分别设置在第一踏脚板处或第二踏脚板处，也可以设置在所述第一电动机或第二电动机处。

或者，作为另一种实施方式，所述控制器的数量为1个，所述控制器分别与所述第一传感器和第二传感器连接。所述控制器分别根据所述第一传感器和第二传感器传输的检测信号以控制所述第一电动机和第二电动机的转动及各自的转速。这种实施方式，由于只采用了1个控制器，所述1个控制器需要分别与所述第一电动机和第二电动机电性连接，当然，不排除所述控制器以无线连接的方式对电动机进行控制。但对于电性连接的方式，可通过在外部设置连接第一电动机和第二电动机的连接通道，采用外部接线的方式，实现控制器与所述第一电动机和第二电动机连接。此外，如上所述，将所述连接轴设置为中空结构，连接电路从所述连接轴处穿过。所述1个控制器可以设置在所述第一踏脚板或第二踏脚板上，还可以设置在外部的所述连接通道或所述连接轴处。

进一步地，所述万向车的第一踏脚板与第一电动机的电动机轴连接且可绕所述第一电动机的电动机轴转动，所述万向车的第二踏脚板与第二电动机的电动机轴连接且可绕所述第二电动机的电动机轴转动。

更进一步地，为了安全起见，防止踏脚板的转动幅度过大，可以设置限位部件来限制所述第一踏脚板和第二踏脚板的转动范围。

进一步地，所述万向车的第一踏脚板和第二踏脚板为可折叠结构。在不使用万向车时，通过将踏脚板进行折叠，以进一步减少万向车所占用的空间，更加便于携带或收纳。

所述第一踏脚板和第二踏脚板的水平高度可以根据实际的情况进行设置，可以设置在所述第一车轮与第二车轮的轴心连线所在水平面，也可以设置高于或低于所述的轴心连线所在水平面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述的万向车采用两轮分别独立驱动的设计，并通过连接转动机构实现两轮可相对转动或转向。进一步地，本发明优化了踏脚板、连接转动机构和两轮之间的位置设计，不仅有效缩短两轮之间间距，从而减小万向车的整体体积和重量，而且实现全方位的灵活转向。本发明万向车的平衡稳定性好，骑行者使用起来更容易掌握平衡，便于操控，且能够实现平稳地、灵活地原地转向，即使是在狭窄的通道中也能自由地、全方位地转向。综上所述，所述万向车克服了独轮车和扭扭车存在的共性问题，为电动平衡车领域增加新的活力成员。

附图说明

图1为实施例1所述万向车的结构示意图。

图2为实施例1所述万向车的正面示意图。

图3为所述连接转向机构与第一电动机、第二电动机的连接示意图。

图4为实施例2所述万向车的结构示意图。

图5为所述万向车的操控（前进）示意图。

图6为所述万向车的操控（后退）示意图。

图7为所述万向车的操控（转向）示意图。

图8为所述万向车的操控（原地转向）示意图。

图9为所述万向车的控制电路连接关系示意图。

图10为实施例3所述万向车的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分（具体的种类和构造可能相同也可能不同），并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例1

如图1~3所示，一种万向车，包括第一车轮100、第二车轮200、第一电动机300、第二电动机400、第一踏脚板500、第二踏脚板600、连接转动机构700、电子控制系统800。

第一车轮100与第二车轮200对称平行设置，第一车轮100与第二车轮200没有共同的车轴且可独立地转动或转向。第一电动机300驱动第一车轮运动，第二电动机400驱动第二车轮运动。第一电动机300和第二电动机400的结构均包括电动机轴（310,410）、定子（320,420）、转子（330,430）等部件。

连接转动机构700设置在第一车轮和第二车轮之间，为了减少万向车所占用的空间，第一电动机300和第二电动机400可分别设置在第一车轮和第二车轮的内部，可采用现有技术中的轮毂电动机的技术。此时连接转动机构700位于第一电动机和第二电动机之间，且连接转动机构700分别与第一电动机300和第二电动机400连接。

第一踏脚板500和连接转动机构700分别位于第一电动机的两侧，第二踏脚板600和连接转动机构700分别位于第二电动机的两侧。更具体来说，第一踏脚板500位于第一车轮100的外侧，第一踏脚板500与第一电动机的电动机轴连接且可绕第一电动机300的电动机轴310转动，第二踏脚板600位于第二车轮200的外侧，第二踏脚板600与第二电动机400的电动机轴410连接且可绕第二电动机400的电动机轴410转动。为了安全起见，防止踏脚板的转动幅度过大，可以设置限位部件来限制第一踏脚板500和第二踏脚板600的转动范围。

第一踏脚板300和第二踏脚板400的水平高度可以根据实际的情况进行设置，在本实施例中，其可以设置在第一车轮与第二车轮的轴心连线所在水平面。

连接转动机构700包括与第一电动机连接的第一连接部710、与第二电动机连接的第二连接部720、分别与第一连接部710和第二连接部720连接的连接轴730，该连接轴平行于第一车轮轴心与第二车轮轴心的连线。在本实施例中，该连接轴重合于第一车轮100轴心与第二车轮200轴心的连线。第一连接部710和第二连接部720可绕连接轴730转动，第一连接部710与第二连接部720之间可发生可相对转动，以使第一电动机300与第二电动机400可发生相对转动。

为了便于第一连接部710和第二连接部720的转动，第一连接部710和第二连接部720可以通过轴承与连接轴730进行连接。更进一步地，连接转动机构700处可以设置限位部件来限制第一连接部710和第二连接部720的转动，限位部件可参考现有技术，故不一一列举。

电子控制系统800包括控制器810、用于检测第一踏脚板500处转动角度的第一传感器820和用于检测第二踏脚板600处转动角度的第二传感器830，控制器810分别与第一传感器820和第二传感器830连接，控制器分别根据第一传感器和第二传感器传输的检测信号，分别控制第一电动机300和第二电动机400的转动及各自的转速，以实现万向车的前进、后退、转向。

第一传感器820和第二传感器830均包括陀螺仪、加速度传感器和感应开关，感应开关感应骑行者是否站立于万向车上以开启或关闭，控制器810接收感应开关的检测信号以控制第一电动机300和第二电动机400是否工作，控制器接810收加速度传感器和陀螺仪的检测信号以控制第一电动机和第二电动机是否改变状态。第一传感器820和第二传感器830分别设置在第一踏脚板500和第二踏脚板600处，在本实施例中，设置在第一踏脚板500和第二踏脚板600的下方。

控制器810与传感器的连接方式可以是电性连接，或者是采用无线连接的方式，即第一传感器和第二传感器通过射频、微波等无线信号方式将检测信号传输给控制器。

控制器810与其他部件的连接关系如图9所示，控制器810的数量可以根据实际情况而定，可以是1个或多个。在本实施例中，控制器的数量为2个。该两个控制器分别为与第一传感器820连接的第一控制器、与第二传感器830连接的第二控制器，第一控制器根据第一传感器传输的检测信号以控制第一电动机的转动及转速，第二控制器根据第二传感器传输的检测信号以控制第二电动机的转动及转速。第一控制器和第二控制器分别设置在第一踏脚板处和第二踏脚板处。

万向车具体的控制方法如下：

当第一踏脚板和第二踏脚板同时向前倾斜转动且转动的角度相同时，第一电动机和第二电动机同时正转，万向车向前运动，如图5。

当第一踏脚板和第二踏脚板同时向后倾斜转动且转动的角度相同时，第一电动机和第二电动机同时反转，万向车向后运动，如图6。

当第一踏脚板和第二踏脚板同时向前或向后倾斜转动，但转动的角度不同时，转动角度大的，其对应于的电动机的转动速度较快，转动角度小的，其对应于的电动机的转动速度较慢，万向车向转速较慢的一方转向，如图7。

当第一踏脚板和第二踏脚板分别向前和向后倾斜转动时，第一电动机和第二电动机分别正转和反转，万向车可在原地向反转的方向旋转，如图8。

实施例2

本实施例为本发明的第二个实施例，与实施例1不同的是，本实施例中的控制器的数量为1个。该控制器810分别与第一传感器820和第二传感器830电性连接，该控制器810分别根据第一传感器820和第二传感器830传输的检测信号以控制第一电动机和第二电动机的转动及各自的转速。

由于只采用1个控制器810，该控制器810需要分别与第一电动机300和第二电动机400电性连接，但对于电性连接的方式，控制器810与其他部件的连接线路可以采用外部接线的方式，即在万向车车体的外部设置连接通道900，以实现控制器810与第一电动机300、第二电动机400、第一传感器820、第二传感器830连接，如图4所示。

另外，还可以将连接轴730设置为中空结构，控制器810与其他部件的连接线路可从连接轴730的中空处穿过。

该控制器810可以设置在第一踏脚板500或第二踏脚板600上，也可以设置在外部的连接通道900或连接轴730处。

其他部件及连接关系与实施例1相同。

实施例3

本实施例为本发明的第三个实施例，与实施例1或2不同的是，第一踏脚板500和第二踏脚板600为可折叠结构。在不使用万向车时，通过将踏脚板进行折叠，以进一步减少万向车所占用的空间，更加便于携带或收纳。

其他部件及连接关系与实施例1或2相同。

实施例4

本实施例为本发明的第四个实施例，如图10所示，与实施例1不同的是，连接转动机构包括第一连接机构730和第二连接机构740。第一连接机构730位于第一车轮100和第二车轮200之间，第一连接机构740分别与第一车轮和第二车轮连接，第一连接机构740可以采用类似于实施例1所提及的第一连接部710和第二连接部720的结构，以保证第一车轮100和第二车轮200可相对转动。第一电动机300设置在第一车轮100的外侧，第二电动机400设置在第二车轮200的外侧，第二连接机构740的两端分别与第一电动机300的电机轴和第二电动机400的电机轴连接，第二连接机构为闭环状结构，进一步为平行于底面的闭环状结构，第一车轮100、第二车轮200、第一电动机300、第二电动机400均置于闭环状结构内。

第一踏脚板500和第二踏脚板600分别位于在第二连接机构740的两侧上，第一踏脚板500与第一电动机300连接且第一踏脚板500可绕第一电动机300的电动机轴转动，第二踏脚板600与第二电动机400连接且第二踏脚板600可绕第二电动机300的电动机轴转动。

控制器810、第一传感器820、第二传感器830均设置在第二连接机构740。第一传感器用820于检测第一踏脚板500的控制信号，第二传感器830用于检测第二踏脚板600的控制信号。同样地，在本实施例中，控制器810的数量可以根据实际情况而定，可以是1个或多个。当控制器的数量为2个时，该两个控制器810分别为与第一传感器820和第二传感器830连接，该两个控制器810分别根据第一传感器820和第二传感器830传输的检测信号，分别控制第一电动机300和第二电动机400的转动及各自的转速，以实现万向车的前进、后退、转向。

当控制器的数量为1个时，该1个控制器810与第一传感器820和第二传感器830等其他部件的连接线路可以设置在第二连接机构740上，这样的设计使得位于第二连接机构两端的部件能够实现进行电路上的连接。

进一步地，该闭环状的第二连接机构740为可折叠的，优选但不限于，该第二连接机构740以电机轴为折叠轴进行转动折叠，使得折叠后的第二连接机构可用作于提手。

其他部件及连接关系与实施例1相同。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种万向车，其特征在于，包括：

第一车轮和第二车轮，所述第一车轮与第二车轮对称设置且可独立地转动或转向；

第一电动机和第二电动机，所述第一电动机驱动所述第一车轮运动，所述第二电动机驱动所述第二车轮运动；

第一踏脚板和第二踏脚板，所述第一踏脚板与第一电动机连接并控制所述第一电动机，所述第二踏脚板与第二电动机连接并控制所述第二电动机；

连接转动机构，所述连接转动机构分别与第一电动机和第二电动机连接，并可实现所述第一电动机与第二电动机发生相对转动；

电子控制系统，所述电子控制系统包括至少1个控制器、第一传感器、第二传感器；所述第一传感器检测所述第一踏脚板的控制信号并经所述控制器控制所述第一电动机；所述第二传感器检测所述第二踏脚板的控制信号并经所述控制器控制所述第二电动机。

2.根据权利要求1所述的万向车，其特征在于，所述第一踏脚板与所述连接转动机构分别设置在第一车轮的两侧；所述第二踏脚板与所述连接转动机构分别设置在第二车轮的两侧。

3.根据权利要求2所述的万向车，其特征在于，所述第一踏脚板设置于第一车轮的外侧，所述第二踏脚板设置于第二车轮的外侧；所述连接转动机构设置在第一车轮和第二车轮之间。

4.根据权利要求1～3任一项所述的万向车，其特征在于，所述第一电动机设置于第一车轮的内部，所述第二电动机设置于第二车轮的内部，所述连接转动机构设置于所述第一电动机和第二电动机之间；所述第一踏脚板和连接转动机构分别位于所述第一电动机的两侧，所述第二踏脚板和连接转动机构分别位于所述第二电动机的两侧。

5.根据权利要求1～4任一项所述的万向车，其特征在于，所述连接转动机构包括与所述第一电动机连接的第一连接部、与所述第二电动机连接的第二连接部，所述第一连接部与第二连接部可相对转动，以使第一电动机与第二电动机可发生相对转动。

6.根据权利要求5所述的万向车，其特征在于，所述连接转动机构还包括分别与第一连接部和第二连接部连接的连接轴，所述第一连接部和第二连接部可绕所述连接轴转动。

7.根据权利要求6所述的万向车，其特征在于，所述连接转动机构的连接轴为中空结构。

8.根据权利要求1～7任一项所述的万向车，其特征在于，所述万向车的控制器的数量为2个，包括与所述第一传感器连接的第一控制器、与所述第二传感器连接的第二控制器；

或者，所述万向车的控制器的数量为1个，所述控制器分别与所述第一传感器和第二传感器连接。

9.根据权利要求1～8任一项所述的万向车，其特征在于，所述万向车的第一踏脚板与第一电动机的电动机轴连接且可绕所述第一电动机的电动机轴转动，所述万向车的第二踏脚板与第二电动机的电动机轴连接且可绕所述第二电动机的电动机轴转动。

10.根据权利要求1～8任一项所述的万向车，其特征在于，所述万向车的第一踏脚板和第二踏脚板为可折叠结构。