CN209409742U - 一种自动平衡控制的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动平衡控制的车辆，包括底盘、车厢、车轮和平衡装置，平衡装置包括平衡驱动器、平衡驱动梁、上摇臂和两个对称布置的下摇臂，平衡驱动器设置于底盘上，平衡驱动梁沿着水平且垂直于车身纵向轴线的方向铰接于底盘上，平衡驱动梁与平衡驱动器连接，下摇臂沿着水平且平行于所述车身纵向轴线的方向设置，下摇臂的一端与底盘铰接，下摇臂的另一端与车轮连接，上摇臂与平衡驱动梁平行且铰接于底盘上，上摇臂的两端分别与下摇臂靠近车轮的一端连接，平衡驱动梁的两端分别与上摇臂靠近下摇臂的两端连接。本实用新型具有更高的稳定性和安全性，简化了设计，便于实现完全自动的横向稳定与平衡控制，简化了驾驶员的操作。

Description

一种自动平衡控制的车辆

技术领域

本实用新型涉及一种交通工具，更具体地涉及一种自动平衡控制的车辆。

背景技术

随着城市汽车保有量的不断增加，道路上行驶的车辆也越来越多，交通形势日趋严峻，污染情况也日趋严重，一方面堵车已成为很多城市交通的痼疾，另一方面，密集的人口、有限的生活空间和日益增多的汽车保有量也使得停车越来越困难。传统的私家汽车通常具有四个甚至更多的乘客座位，驾驶舱通常包括并列的主驾驶位和副驾驶位，整车的宽度较宽，尺寸较大。然而，据统计，当前的交通出行情况中，尤其是城市日常通勤中，一大部分为个人短途出行，一辆汽车中通常只有一至两个乘员，对于四座或四座以上的车型而言，存在极大的出行资源浪费。对于这一大部分交通出行需求而言，交通工具的空间尺寸要求较小，单座或双座的微型化汽车设计足以满足个人短途交通出行的需求。同时，微型化的汽车设计不仅能够有效减缓拥堵，方便停车，实现停车位共享，而且能够节省空间，减少排放，为节能环保贡献力量。

对于只有两个座位的微型化汽车，当其座位采用纵列式而非并列式的布局时，此时由于车身横向尺寸变窄，更有利于节省空间，便于行车和停车。然而，需要注意的是，对于四座或者四座以上的汽车，由于横向尺寸较宽，弯道行驶或路面不平时较宽的轮间距使得汽车转弯时能够保持相对稳定，不易翻车。对于纵列式布局的微型化汽车，由于其横向宽度较窄，其横向车轮间距甚至只有普通汽车的一半，转弯时由于离心力的作用很容易翻车。

针对以上问题，现有技术中借鉴两轮摩托车的原理，在转弯时由驾驶者主动改变身体重心以使摩托车倾斜，该种倾斜状态在驾驶者的熟练操控下能够很好地克服离心力，从而使摩托车始终保持平衡。类似于两轮摩托车的平衡原理，近年来现有技术中的一些三轮或四轮摩托车的设计也采用车身倾斜技术以提高车辆行驶的稳定性。然而，这类车辆的平衡装置通常直接与车体相连接，易于受到每个车轮来自地面的直接冲击，同时为了实现倾斜控制，其驱动装置也比较复杂而且分散，导致了此类车辆的车体设计复杂，横向稳定性也不佳，安全性不高，尤其是弯道行驶时，也极易翻车。另外，这类车辆通常还需要移动驾驶员的重心或通过复杂的操作来保持车辆的稳定，难以达到传统汽车驾驶时的舒适感与稳定性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自动平衡控制的车辆，从而解决现有技术中微型汽车的稳定性不佳且不易操控的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种自动平衡控制的车辆，该车辆包括底盘、车厢、车轮和平衡装置，所述底盘安装于所述车厢下方，所述平衡装置设置于所述底盘上，其中两个所述车轮与所述平衡装置连接，所述平衡装置包括一平衡驱动器、一平衡驱动梁、两个对称布置的下摇臂以及上摇臂，所述平衡驱动器设置于所述底盘上，所述平衡驱动梁沿着水平且垂直于车身纵向轴线的方向铰接于所述底盘上，所述平衡驱动梁与所述平衡驱动器连接，所述下摇臂沿着水平且平行于所述车身纵向轴线的方向设置，所述下摇臂的一端与所述底盘铰接，所述下摇臂的另一端与所述车轮连接，所述上摇臂与所述平衡驱动梁平行且铰接于所述底盘上，所述上摇臂的两端分别与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的端部与所述上摇臂连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述上摇臂共两根且关于车身纵向轴线对称布置，两根所述上摇臂的一端均铰接于所述底盘上的同一铰接点或距离相近的两个不同铰接点，两根所述上摇臂远离所述铰接点的另一端分别与所述下摇臂连接，两根所述上摇臂与所述平衡驱动梁的两端分别连接，所述平衡驱动梁的中部与所述底盘铰接。

根据本实用新型的一个实施例，所述上摇臂共一根且关于车身纵向轴线对称布置，所述上摇臂的中点铰接于所述底盘上，所述平衡驱动梁的两端分别与所述上摇臂连接，所述平衡驱动梁的中部与所述底盘铰接。

根据本实用新型的一个实施例，所述上摇臂远离铰接点的两端分别通过减震器与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的两端分别通过驱动连杆与所述上摇臂连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述上摇臂的远离铰接点的两端分别通过驱动连杆与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的两端分别通过减震器与所述上摇臂连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述上摇臂共一根且关于车身纵向轴线对称布置，所述上摇臂的中点铰接于所述底盘上，所述平衡驱动梁的一端与所述底盘铰接，所述平衡驱动梁的另一端与所述上摇臂连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述上摇臂的远离铰接点的两端分别通过减震器与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的另一端通过驱动连杆与所述上摇臂连接；或者所述上摇臂的远离铰接点两端分别通过驱动连杆与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的另一端通过减震器与所述上摇臂连接。

本实用新型还提供了一种自动平衡控制的车辆，所述车辆包括底盘、车厢、车轮和平衡装置，所述底盘安装于所述车厢下方，所述平衡装置设置于所述底盘上，其中两个所述车轮与所述平衡装置连接，所述平衡装置包括一平衡驱动器、一平衡驱动梁、两个对称布置的下摇臂以及两组对称布置的滑轨，所述平衡驱动器设置于所述底盘上，所述平衡驱动梁沿着水平且垂直于车身纵向轴线的方向设置，所述平衡驱动梁中部铰接于所述底盘上，所述平衡驱动梁与所述平衡驱动器连接，所述下摇臂沿着水平且平行于所述车身纵向轴线的方向设置，所述下摇臂的一端与所述底盘铰接，所述下摇臂的另一端与所述车轮连接，所述滑轨沿竖直方向设置于所述底盘上，所述滑轨上设置有与所述滑轨滑动配合的滑座；所述滑座通过减震器与对应的所述下摇臂连接，所述滑座同时通过驱动连杆与对应的所述平衡驱动梁的一端连接；或者所述滑座通过驱动连杆与对应的所述下摇臂连接，所述滑座同时通过减震器与对应的所述平衡驱动梁的一端连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述平衡驱动器为旋转驱动器，所述旋转驱动器固定在所述底盘上，所述旋转驱动器的输出转轴与所述平衡驱动梁连接；或者所述平衡驱动器为直线平衡驱动器，所述直线平衡驱动器的一端与所述底盘连接，另一端与所述平衡驱动梁连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述车辆还包括一驱动系统，所述驱动系统包括驱动电机、差速器、传动轴、前传动轮、后传动轮和传动带，其中，所述驱动电机和所述差速器均设置于所述底盘的底部，所述驱动电机与所述差速器连接；两个所述传动轴的一端分别与所述差速器连接，两个所述传动轴的另一端分别与所述前传动轮连接；所述后传动轮设置于所述车轮上，所述后传动轮与所述前传动轮之间通过传动带连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述车辆还包括方向盘与转向装置，所述车轮共三个，其中第一车轮位于所述车身纵向轴线上且位于所述车辆一端，两个第二车轮关于所述车身纵向轴线对称布置且位于所述车辆相对的另一端，所述主动稳定装置分别与所述第二车轮连接，所述方向盘设置于靠近所述第一车轮的一端或者靠近所述第二车轮的一端。

根据本实用新型的一个实施例，所述车辆还包括控制装置，所述控制装置包括：速度踏板和刹车踏板；整车控制器，所述整车控制器与所述速度踏板以及刹车踏板连接并根据所述速度踏板的踩下程度计算并控制所述车辆的行驶速度；车轮转速传感器，所述车轮转速传感器安装于所述车轮旁以实时测量所述车轮的转速数据；方向盘转角传感器，所述方向盘转角传感器安装于方向盘上或转向轮支架上以实时测量所述方向盘或转向轮支架的转动角度数据；车体倾角测量装置，所述车体倾角测量装置实时测量所述车辆的实际横向倾斜角度；以及平衡控制器，所述平衡控制器根据所述车辆的转速数据和所述方向盘或转向轮支架的转动角度数据计算所述车辆的期望倾斜角度，所述平衡控制器根据所述实际横向倾斜角度数据与所述期望倾斜角度数据的差值控制所述主动稳定装置输出扭矩或运动状态。

本实用新型提供的自动平衡控制的车辆，通过平衡装置使得车厢和车轮可同步倾斜，从而使得整个车辆与现有的可倾斜三轮车等车相比具有更高的稳定性和安全性；同时简化了主动平衡装置的设计；有效减缓了跳动的车轮对车体的冲击；通过平衡装置便于实现完全自动的横向稳定与平衡控制，简化了驾驶员的操作，驾驶员只需控制行驶方向和速度，便于驾驶。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的自动平衡控制的车辆的侧面示意图；

图2是根据图1的自动平衡控制的车辆的立体示意图，其中未示出车厢；

图3是根据图2的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图；

图4是根据图3的自动平衡控制的车辆的平衡装置的爆炸示意图；

图5是根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图；

图6是根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图；

图7是根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图；

图8是根据图7的自动平衡控制的车辆的平衡装置的爆炸示意图；

图9是根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图；

图10是根据本实用新型的又一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图；

图11是根据本实用新型的又一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图；

图12是根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图；

图13是根据本实用新型的又一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图；

图14是根据本实用新型的一个实施例的自动平衡控制的车辆的侧面示意图；

图15是根据本实用新型的一个实施例的自动平衡控制的车辆的驱动系统的侧面示意图；

图16是根据本实用新型的一个实施例的自动平衡控制的车辆的控制原理示意图；

图17是根据本实用新型一个实施例的自动平衡控制的车辆的状态示意图，其中，车辆所处状态为静止或者沿平坦路面直线行驶；

图18是根据图17的自动平衡控制的车辆的状态示意图，其中，车辆所处状态为转弯。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。

需要说明的是，当部件/零件被称为“设置在”另一个部件/零件上，它可以直接设置在另一个部件/零件上或者也可以存在居中的部件/零件。当部件/零件被称为“连接/联接”至另一个部件/零件，它可以是直接连接/联接至另一个部件/零件或者可能同时存在居中部件/零件。本文所使用的术语“连接/联接”可以包括电气和/或机械物理连接/联接，其中机械物理连接/联接包括固定连接、铰接等连接/联接方式。本文所使用的术语“包括/包含”指特征、步骤或部件/零件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、步骤或部件/零件的存在或添加。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意的和所有的组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，而并不是旨在限制本申请。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1为根据本实用新型一个实施例的自动平衡控制的车辆的侧面示意图，由图1可知，本实用新型提供的自动平衡控制的车辆，包括车厢1、底盘2、车轮3、平衡装置4、座椅5和转向装置6，其中，底盘2位于车厢1下方，车厢1中设置有前后排纵向排列或者单排的座椅5，平衡装置4设置于底盘2上，平衡装置4与车辆的两个前轮32、33(图2)连接，转向装置6固定于底盘2上且与车辆的后轮31连接，转向装置6包括方向盘和联动组件，方向盘设置于车厢1内，方向盘通过联动组件与后轮31连接；在实际设计中，车厢1和底盘2固定在一起，并经常一体化设计。

具体地，在图1的实施例中，车轮3一共有三个，包括关于车身纵向轴线对称布置的两个前轮32、33和一个位于车身纵向轴线上的后轮31。本领域技术人员应当理解的是，车轮3还可设置为四个，即包括关于车身纵向轴线对称布置的两个前轮32、33和两个后轮31。两个后轮31也可安装在类似的平衡装置上，在此不再赘述。进一步地，在图1的实施例中，座椅5设置为前后排纵向排列于车厢1中。本领域技术人员应当理解的是，座椅5的数量还可以根据需要设置为一个或多个，在此不再赘述。

图2为根据图1的自动平衡控制的车辆的立体示意图，由图2可知，车辆的底盘2为不规则形状，底盘2包括前端22和后端21，底盘2的前端22和后端21的具体形状可以根据车轮的数量、座椅的数量以及车厢形状等进行适当的变化，在此仅作为示例而非限定。在图2的实施例中，底盘2的前端22用于安装平衡装置4和方向盘61，底盘2的中部用于安装座椅5和转向装置6中的联动组件62，后端21用于安装后轮31。

进一步地，在图2的实施例中，转向装置6包括方向盘61、联动组件62、齿轮齿条箱63、转向推杆64和转向轮支架65，其中，方向盘61与联动组件62连接，联动组件62设置于底盘2上且自车身的前部延伸至车身的后部，联动组件62在车身的后部与齿轮齿条箱63连接，齿轮齿条箱63与转向推杆64的一端连接，转向推杆64的另一端与转向轮支架65连接，转向轮支架65通过第二减震器36与后轮31连接，从而使得驾驶者可以通过方向盘61以及联动组件62、齿轮齿条箱63、转向推杆64和转向轮支架65的联动配合驱动后轮31转动，从而完成车辆的转向操作。转向装置6中各个部件的具体连接方式以及形状等属于本领域技术人员通过常规技术手段容易实现的，在此不再赘述。

图3为根据图2的自动平衡控制的车辆的平衡装置4的立体示意图，图4为根据图3的自动平衡控制的车辆的平衡装置4的爆炸示意图，由图3、图4结合图2可知，平衡装置4包括平衡驱动器41(图2)、平衡驱动梁52、上摇臂42和下摇臂44，其中，平衡驱动器41设置于底盘2上，平衡驱动器41的输出转轴平行于车身纵向轴线方向设置，平衡驱动梁52沿着水平且基本垂直于车身纵向轴线的方向设置，平衡驱动梁52在C点处连接于平衡驱动器41的输出转轴上，平衡驱动梁52的两端分别与两个上摇臂42的一端通过驱动连杆53连接，两个驱动连杆53沿着大致竖直且垂直于车身纵向轴线的方向设置，两个上摇臂42沿着大致水平且垂直于车身纵向轴线的方向设置，两个上摇臂42的另一端共同铰接于底盘2的A点处；两个下摇臂44关于车身纵向轴线方向对称布置，每一个下摇臂44均沿着大致水平且平行于车身纵向轴线的方向设置，下摇臂44的一端与车轮32/33连接，下摇臂44的另一端与底盘2通过支座B铰接，下摇臂44靠近车轮的一端与上摇臂42的自由端通过减震器43连接，该自由端为靠近驱动连杆53的一端，减震器43与下摇臂44和上摇臂42之间可通过万向铰接头或球形铰接头连接。在实际设计中，下摇臂44与减震器43的连接点可在下摇臂44上除铰接点B外的任意位置，上摇臂42与驱动连杆53的连接点也可在上摇臂42上除铰接点A外的任意位置，具体位置可根据整体系统的设计参数需求决定。值得注意的是，在图2和图3的实施例中，两根上摇臂42共同铰接于A点，能够分别绕A点转动，一根平衡驱动梁52单独铰接于C点并能够围绕C点转动，两根上摇臂42、两根驱动连杆53和一根平衡驱动梁52大致铰接形成可以围绕A点、C点运动的平行四边形，该平行四边形所在的平面大致垂直于车身纵向轴线。在图2、图3的实施例中，下摇臂44可围绕铰接点B相对于底盘2转动，车轮转轴通过基座49安装在下摇臂44的末端。下摇臂44转动时将带动车轮32、33向上或向下摆动，当两个车轮32、33朝上下相反的方向摆动时，车体将倾斜。左右两个下摇臂44与两个上摇臂42通过减震器43连接，上摇臂42和平衡驱动梁52之间通过驱动连杆53连接，平衡驱动梁52在平衡驱动器41的作用下将带动两个下摇臂44朝上下相反的方向转动。平衡驱动器41可以是旋转驱动器，比如电机减速器或者液压马达等本领域常用的旋转驱动器。值得注意的是，在实际设计中，两根上摇臂42也可分别铰接于底盘2上不同位置，比如，两根上摇臂42分别铰接于A点附近位置比较近的两个铰接点，系统仍然可以正常工作。

图5为根据本实用新型的一个实施例的自动平衡控制的车辆的主动稳定装置的立体示意图，图5的实施例与图2、图3的实施例中的大部分部件及结构均相同，不同之处在于图5的实施例中采用了另一种形式的平衡驱动器。由图5可知，平衡驱动器57的一端固定于底盘2的前端22上，平衡驱动器57的另一端固定于平衡驱动梁52上靠近驱动连杆53的一端，平衡驱动器57的直线运动方向与平衡驱动梁52形成一定的夹角，从而使得平衡驱动梁52可以在平衡驱动器57的作用下围绕铰接点C进行转动，从而使得当车轮32/33受到冲击震动时，通过平衡驱动器57驱动平衡驱动梁52转动，进一步带动驱动连杆53和上摇臂42转动，并使得来自车轮32/33的震动被与上摇臂42连接的减震器43吸收，从而保持车辆的平衡；在实际设计时，该平衡驱动器57可被设计为直线驱动器，其运动方式是直线伸缩式运动，比如液压缸、电机驱动的丝杠等直线驱动装置。本领域技术人员应当理解的是，虽然在图5的实施例中，平衡驱动器为直线驱动器，在图2-图3的实施例中，平衡驱动器为旋转驱动器，但是在本实用新型所有的实施例中，直线驱动器或旋转驱动器是可以互换使用的，只是安装方式不同，在此不再赘述。

图6为根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图，图6的实施例与图2、图3的实施例中的大部分部件及结构均相同，其中，相同或者相似的部件均采用增加100的附图标记进行标示，在此仅描述其中不同之处，其中，在图6的实施例中，驱动连杆143与减震器153相对于图2、图3实施例中的驱动连杆53和减震器43互换了位置，即：平衡驱动梁152的两端分别与两个上摇臂142的一端通过减震器153连接，两个减震器153沿着大致竖直且垂直于车身纵向轴线的方向设置，下摇臂144靠近车轮的一端与上摇臂142的自由端通过驱动连杆143连接，该自由端为靠近减震器153的一端。在该实施例中，其他部件的运动方式均与图2、图3实施例中所述相同，在此不再赘述。在图6的实施例中，下摇臂144可围绕铰接点B相对于底盘102转动，车轮转轴通过基座149安装在下摇臂144的末端。下摇臂144转动时将带动车轮向上或向下摆动，当两个车轮朝上下相反的方向摆动时，车体将倾斜。左右两个下摇臂144与两个上摇臂142通过驱动连杆143连接，驱动连杆143与下摇臂144和上摇臂142之间可通过万向铰接头或球形铰接头连接，上摇臂142和平衡驱动梁152之间通过减震器153连接，平衡驱动梁152在平衡驱动器的作用下将带动两个下摇臂144朝上下相反的方向转动。

图7为根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图，图8为根据图7的自动平衡控制的车辆的平衡装置的爆炸示意图，图7、图8的实施例与图2、图3的实施例中的大部分部件及结构均相同，其中，相同或者相似的部件均采用增加200的附图标记进行标示，在此仅描述其中不同之处，其中，在图7的实施例中，上摇臂242形成为整体，即：上摇臂242不再拆分为两个，而是形成为一体且关于铰接点A对称布置，此时，上摇臂242、两个驱动连杆253以及一根平衡驱动梁252形成为可以围绕铰接点A、C变化的平行四边形。在该实施例中，其他部件的运动方式均与图2、图3实施例中所述相同，在此不再赘述。

图9为根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图，图9的实施例与图2、图3的实施例中的大部分部件及结构均相同，其中，相同或者相似的部件均采用增加300的附图标记进行标示，在此仅描述其中不同之处，其中，在图9的实施例中，驱动连杆343仅设置一个，上摇臂342不再拆分为两个，而是形成为一体且关于铰接点A对称布置；平衡驱动梁352不再关于车身纵向轴线对称布置，而是仅设置于车身纵向轴线的一侧，此时，平衡驱动梁352的一端与平衡驱动器(图中未示)的输出转轴连接于C点，平衡驱动梁352的另一端与上摇臂342的一端通过驱动连杆353连接，两个减震器343沿着大致竖直且垂直于车身纵向轴线的方向设置，下摇臂344靠近车轮的一端与上摇臂342的两端分别通过减震器343连接。在该实施例中，其他部件的运动方式均与图2、图3实施例中所述相同，在此不再赘述。

图10为根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图，图10的实施例与图6的实施例中的大部分部件及结构均相同，其中，相同或者相似的部件均采用增加300的附图标记进行标示，在此仅描述其中不同之处，其中，在图10的实施例中，上摇臂442形成为整体，即：上摇臂442不再拆分为两个，而是形成为一体且关于铰接点A对称布置，此时，上摇臂442、两个减震器453以及一根平衡驱动梁452形成为可以围绕铰接点A、C转动变换形状的平行四边形。在该实施例中，其他部件的运动方式均与图2、图3实施例中所述相同，在此不再赘述。

图11为根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图，图11的实施例与图9的实施例中的大部分部件及结构均相同，其中，相同或者相似的部件均采用增加200的附图标记进行标示，在此仅描述其中不同之处，其中，在图11的实施例中，上摇臂542不再拆分为两个，而是形成为一体且关于铰接点A对称布置，平衡驱动梁552仅设置于车身纵向轴线的一侧，此时，平衡驱动梁552的一端与平衡驱动器的输出转轴连接于C点，平衡驱动梁552的另一端与上摇臂542的一端通过减震器553连接，两个驱动连杆543沿着大致竖直且垂直于车身纵向轴线的方向设置，下摇臂544靠近车轮的一端与上摇臂542的两端分别通过驱动连杆543连接。在该实施例中，其他部件的运动方式均与图9实施例中所述相同，在此不再赘述。

图12为根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图，图12的实施例与图2、图3的实施例中的大部分部件及结构均相同，其中，相同或者相似的部件均采用增加600的附图标记进行标示，在此仅描述其中不同之处，其中，在图12的实施例中，取消了上摇臂，上摇臂的功能通过滑轨支座642实现，滑轨支座642固定于底盘前端622，滑轨支座642的两侧分别设置有滑轨654，两个滑轨654沿竖直方向对称设置且垂直于车身纵向轴线，滑轨654上设置有滑座655，滑座655与滑轨654配合并且可以沿着滑轨654上下运动；平衡驱动梁652的两端分别与驱动连杆653的一端连接，驱动连杆653的另一端与滑座655连接；下摇臂644靠近车轮的一端通过减震器643与滑座655连接，减震器643与滑座655和下摇臂644之间可通过万向铰接头或球形铰接头连接。在该实施例中，其他部件的运动方式均与图2、图3实施例中所述相同，在此不再赘述。

图13为根据本实用新型的另一个实施例的自动平衡控制的车辆的平衡装置的立体示意图，图13的实施例与图12的实施例中的大部分部件及结构均相同，其中，相同或者相似的部件均采用增加100的附图标记进行标示，在此仅描述其中不同之处，其中，在图13的实施例中，驱动连杆743与减震器753相对于图12实施例中的驱动连杆653和减震器643互换了位置，即：平衡驱动梁752的两端分别与减震器753的一端连接，减震器753的另一端与滑座755连接；下摇臂744靠近车轮的一端与滑座755之间通过驱动连杆743连接，驱动连杆743与滑座755和下摇臂744之间可通过万向铰接头或球形铰接头连接。在该实施例中，其他部件的运动方式均与图2、图3实施例中所述相同，在此不再赘述。

图14为根据本实用新型的一个实施例的自动平衡控制的车辆的侧面示意图，由图14可知，本实用新型提供的自动平衡控制的车辆还可以进行前后转换，具体地，车辆包括三个车轮，其中，转向轮31位于车辆的前方，后轮32/33关于车身纵向轴线对称布置，转向装置中的方向盘61通过转向联动组件与转向轮31连接，座椅5的方向也相对于图1中的实施例进行了改变，平衡装置可以采用上述任一实施例中所述的方式实现，其连接方式均与上述描述相同，在此不再赘述。

图15为根据上述任一实施例的自动平衡控制的车辆的驱动系统的立体示意图，由图15可知，本实用新型提供的自动平衡控制的车辆的驱动系统包括驱动电机81、差速器82、传动轴83、前传动轮84、后传动轮85和传动带86，其中，驱动电机81和差速器82均设置于底盘2的底部，驱动电机81与差速器82连接；两个传动轴83均大致沿着水平且垂直于车身纵向轴线的方向设置，两个传动轴83的一端分别与差速器82连接，两个传动轴83的另一端分别通过连接器与前传动轮84连接；后传动轮85设置于车轮32/33的转动轴上，后传动轮85与前传动轮84之间通过传动带86连接，从而使得驱动电机81的动力经过差速器82后可以分别传递给两个传动轴83，传动轴83带动前传动轮84转动，前传动轮84通过传动带86带动后传动轮85转动，后传动轮85与车轮32/33同步转动。本领域技术人员需要理解的是，前传动轮84和后传动轮85可以根据需要设置为不同大小，从而通过不同的比值满足动力、转速等输出的需要，传动带86也可以是链条形式，在此不再赘述。

图16是根据本实用新型的一个实施例的自动平衡控制的车辆的控制原理示意图，本实用新型提供的主动稳定车辆的控制装置包括整车控制器、平衡控制器、计算单元以及车体倾角测量装置，其中，车辆的速度踏板和刹车踏板与整车控制器连接，整车控制器可根据速度踏板的踩下程度计算并控制车辆的行驶速度；车轮与车轮轴之间安装有车轮转速传感器，车轮转速传感器实时测量车轮速度并将该速度数据发送至计算单元，计算单元根据接收到的速度数据计算车辆的实时行驶速度；方向盘上或转向轮支架上安装有方向盘转角传感器，方向盘转角传感器实时测量方向盘或转向轮支架的转向角度并将该转向角度数据发送至计算单元，计算单元根据接收到的转向角度信号或数据以及实时行驶速度数据计算车体的期望倾斜角度，计算单元同时将该期望倾斜角度数据发送至平衡控制器；在实际设计时，计算单元可直接集成在平衡控制器中，并由平衡控制器计算车体的期望倾斜角度；车体倾角测量装置安装在车体上并测量车体的倾斜角速度及加速度数据，车体倾角测量装置同时根据测量的倾斜角速度及加速度数据计算车体实际的横向倾斜角度并将该横向倾斜角度数据发送至平衡控制器；在实际设计中，集成式的车体倾角测量装置也可直接测量车体实际的横向倾斜角度；平衡控制器根据接收到的期望倾斜角度和实际的横向倾斜角度之间的差值判断车体的平衡状态；平衡控制器同时与平衡装置连接，平衡控制器根据最佳横向倾斜角度和实际横向倾斜角度之间的差值控制平衡装置输出扭矩的大小和运动状态，从而控制车体相对于水平地面之间的横向倾斜角度，确保整体车辆的受力均衡与安全稳定。计算单元、车体倾角测量装置、整车控制器、平衡控制器可采用计算机、数字信号处理器、单片机或处于同一硬件中的一段程序来实现，以确保计算速度，从而实时的控制车辆的横向平衡、行驶状态和安全稳定。

图17为根据图2的自动平衡控制的车辆在静止或者正常直线行驶状态下的前视图，图18为根据图2的自动平衡控制的车辆在转弯状态下的前视图，由图17结合图18可知，当转弯时，车体1可在平衡装置的作用下受控倾斜，当车辆在转弯时，若车体的离心力Fa和重力G的合力F始终通过两个车轮32、33与地面支撑点P₁、P₂连线的中点P₀时，车辆将如水平地面上的直线行驶一样稳定。

需要注意的是，合力F与重力G之间的夹角即为期望倾斜角度，当车辆的实际横向倾斜角度与期望倾斜角度之间差距过大并超过最大安全偏差设定值时，平衡控制器还可发送指令到整车控制器以降低车辆速度，从而保证车辆的稳定安全。本领域技术人员应当理解的是，实际横向倾斜角度与期望倾斜角度之间最大安全偏差设定值的具体值可通过车辆的综合设计参数根据计算和试验决定，在此不再赘述。

另外需要注意的是，本实用新型中的驱动系统可采用现有技术中的轮毂电机、轮边电机，或者主驱动电机或燃油发动机和差速机构等，比如，采用轮毂电机分别驱动两个前轮，或者采用燃油发动机或电动机和差速机构驱动两个前轮，在此不再赘述。

此外，本领域技术人员应当理解的是，在本实用新型所有的实施例中，安装在下摇臂的两个车轮也可以与转向装置连接，从而作为转向轮，控制车辆的行驶方向；而本实用新型实施例中描述的转向轮也可以直接通过减震器固定于车辆底盘上，通过与动力装置连接作为驱动轮驱动车辆前进，在此不再赘述。

本实用新型提供的自动平衡控制的车辆，通过平衡装置使得车体和车轮可同步倾斜，从而使得整个车辆与现有的可倾斜三轮车等车相比具有更高的稳定性和安全性；同时由于单个车轮受到来自不平路面的冲击将会通过底盘被减震器吸收，从而有效减缓了跳动的车轮对车体的冲击；通过控制装置控制平衡装置，控制装置根据各传感器的输出值实时计算并自动控制车体的横向倾斜角度，当车辆弯道行驶或者遭遇路面不平整情况时，使得车辆实现完全自动的横向稳定与平衡控制，保持车辆稳定，简化了驾驶员的操作，驾驶员只需控制行驶方向和速度，便于驾驶。

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化，比如，平衡驱动器可以是直线驱动器，比如液压缸推动或电机丝杠推动；减震器可包括弹簧和阻尼器；驱动系统可以直接采用轮毂电机，或者采用与下摇臂固定在一起的轮边电机，直接驱动车轮转动；方向盘可采用摩托车的把式转向装置，速度踏板也可是手动油门，刹车踏板也可是手刹。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (16)

1.一种自动平衡控制的车辆，所述车辆包括底盘、车厢、车轮和平衡装置，所述底盘安装于所述车厢下方，所述平衡装置设置于所述底盘上，其中两个所述车轮与所述平衡装置连接，其特征在于，所述平衡装置包括：

一平衡驱动器，所述平衡驱动器设置于所述底盘上；

一平衡驱动梁，所述平衡驱动梁沿着水平且垂直于车身纵向轴线的方向铰接于所述底盘上，所述平衡驱动梁与所述平衡驱动器连接；

两个对称布置的下摇臂，所述下摇臂沿着水平且平行于所述车身纵向轴线的方向设置，所述下摇臂的一端与所述底盘铰接，所述下摇臂的另一端与所述车轮连接；以及

上摇臂，所述上摇臂与所述平衡驱动梁平行且铰接于所述底盘上，所述上摇臂的两端分别与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的端部与所述上摇臂连接。

2.根据权利要求1所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述上摇臂共两根且关于车身纵向轴线对称布置，两根所述上摇臂的一端均铰接于所述底盘上的同一铰接点或距离相近的两个不同铰接点，两根所述上摇臂远离所述铰接点的另一端分别与所述下摇臂连接，两根所述上摇臂与所述平衡驱动梁的两端分别连接，所述平衡驱动梁的中部与所述底盘铰接。

3.根据权利要求1所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述上摇臂共一根且关于车身纵向轴线对称布置，所述上摇臂的中点铰接于所述底盘上，所述平衡驱动梁的两端分别与所述上摇臂连接，所述平衡驱动梁的中部与所述底盘铰接。

4.根据权利要求2所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述上摇臂远离铰接点的两端分别通过减震器与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的两端分别通过驱动连杆与所述上摇臂连接。

5.根据权利要求2所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述上摇臂的远离铰接点的两端分别通过驱动连杆与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的两端分别通过减震器与所述上摇臂连接。

6.根据权利要求1所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述上摇臂共一根且关于车身纵向轴线对称布置，所述上摇臂的中点铰接于所述底盘上，所述平衡驱动梁的一端与所述底盘铰接，所述平衡驱动梁的另一端与所述上摇臂连接。

7.根据权利要求6所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述上摇臂的远离铰接点的两端分别通过减震器与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的另一端通过驱动连杆与所述上摇臂连接；或者所述上摇臂的远离铰接点两端分别通过驱动连杆与所述下摇臂连接，所述平衡驱动梁的另一端通过减震器与所述上摇臂连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述平衡驱动器为旋转驱动器，所述旋转驱动器固定在所述底盘上，所述旋转驱动器的输出转轴与所述平衡驱动梁连接；或者所述平衡驱动器为直线平衡驱动器，所述直线平衡驱动器的一端与所述底盘连接，另一端与所述平衡驱动梁连接。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述车辆还包括一驱动系统，所述驱动系统包括驱动电机、差速器、传动轴、前传动轮、后传动轮和传动带，其中，所述驱动电机和所述差速器均设置于所述底盘的底部，所述驱动电机与所述差速器连接；两个所述传动轴的一端分别与所述差速器连接，两个所述传动轴的另一端分别与所述前传动轮连接；所述后传动轮设置于所述车轮上，所述后传动轮与所述前传动轮之间通过传动带连接。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述车辆还包括方向盘与转向装置，所述车轮共三个，其中第一车轮位于所述车身纵向轴线上且位于所述车辆一端，两个第二车轮关于所述车身纵向轴线对称布置且位于所述车辆相对的另一端，所述平衡装置分别与所述第二车轮连接，所述方向盘设置于靠近所述第一车轮的一端或者靠近所述第二车轮的一端。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述车辆还包括控制装置，所述控制装置包括：

速度踏板和刹车踏板；

整车控制器，所述整车控制器与所述速度踏板以及刹车踏板连接并根据所述速度踏板的踩下程度计算并控制所述车辆的行驶速度；

车轮转速传感器，所述车轮转速传感器安装于所述车轮旁以实时测量所述车轮的转速数据；

方向盘转角传感器，所述方向盘转角传感器安装于方向盘上或转向轮支架上以实时测量所述方向盘或转向轮支架的转动角度数据；

车体倾角测量装置，所述车体倾角测量装置实时测量所述车辆的实际横向倾斜角度；以及

平衡控制器，所述平衡控制器根据所述车辆的转速数据和所述方向盘或转向轮支架的转动角度数据计算所述车辆的期望倾斜角度，所述平衡控制器根据所述实际横向倾斜角度数据与所述期望倾斜角度数据的差值控制所述平衡装置输出扭矩或运动状态。

12.一种自动平衡控制的车辆，所述车辆包括底盘、车厢、车轮和平衡装置，所述底盘安装于所述车厢下方，所述平衡装置设置于所述底盘上，其中两个所述车轮与所述平衡装置连接，其特征在于，所述平衡装置包括：

一平衡驱动器，所述平衡驱动器设置于所述底盘上；

一平衡驱动梁，所述平衡驱动梁沿着水平且垂直于车身纵向轴线的方向设置，所述平衡驱动梁中部铰接于所述底盘上，所述平衡驱动梁与所述平衡驱动器连接；

两个对称布置的下摇臂，所述下摇臂沿着水平且平行于所述车身纵向轴线的方向设置，所述下摇臂的一端与所述底盘铰接，所述下摇臂的另一端与所述车轮连接；以及

两组对称布置的滑轨，所述滑轨沿竖直方向设置于所述底盘上，所述滑轨上设置有与所述滑轨滑动配合的滑座；所述滑座通过减震器与对应的所述下摇臂连接，所述滑座同时通过驱动连杆与对应的所述平衡驱动梁的一端连接；或者所述滑座通过驱动连杆与对应的所述下摇臂连接，所述滑座同时通过减震器与对应的所述平衡驱动梁的一端连接。

13.根据权利要求12所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述平衡驱动器为旋转驱动器，所述旋转驱动器固定在所述底盘上，所述旋转驱动器的输出转轴与所述平衡驱动梁连接；或者所述平衡驱动器为直线平衡驱动器，所述直线平衡驱动器的一端与所述底盘连接，另一端与所述平衡驱动梁连接。

14.根据权利要求12所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述车辆还包括一驱动系统，所述驱动系统包括驱动电机、差速器、传动轴、前传动轮、后传动轮和传动带，其中，所述驱动电机和所述差速器均设置于所述底盘的底部，所述驱动电机与所述差速器连接；两个所述传动轴的一端分别与所述差速器连接，两个所述传动轴的另一端分别与所述前传动轮连接；所述后传动轮设置于所述车轮上，所述后传动轮与所述前传动轮之间通过传动带连接。

15.根据权利要求12所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述车辆还包括方向盘与转向装置，所述车轮共三个，其中第一车轮位于所述车身纵向轴线上且位于所述车辆一端，两个第二车轮关于所述车身纵向轴线对称布置且位于所述车辆相对的另一端，所述平衡装置分别与所述第二车轮连接，所述方向盘设置于靠近所述第一车轮的一端或者靠近所述第二车轮的一端。

16.根据权利要求12所述的自动平衡控制的车辆，其特征在于，所述车辆还包括控制装置，所述控制装置包括：

速度踏板和刹车踏板；

整车控制器，所述整车控制器与所述速度踏板以及刹车踏板连接并根据所述速度踏板的踩下程度计算并控制所述车辆的行驶速度；

车轮转速传感器，所述车轮转速传感器安装于所述车轮旁以实时测量所述车轮的转速数据；

方向盘转角传感器，所述方向盘转角传感器安装于方向盘上或转向轮支架上以实时测量所述方向盘或转向轮支架的转动角度数据；

车体倾角测量装置，所述车体倾角测量装置实时测量所述车辆的实际横向倾斜角度；以及

平衡控制器，所述平衡控制器根据所述车辆的转速数据和所述方向盘或转向轮支架的转动角度数据计算所述车辆的期望倾斜角度，所述平衡控制器根据所述实际横向倾斜角度数据与所述期望倾斜角度数据的差值控制所述平衡装置输出扭矩或运动状态。