專利名稱：可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單輪電動車。
背景技術(shù)：
以電能為動力的汽車、摩托車、電動自行車等運輸方式，將成為人類未來 重要的地面交通工具。根據(jù)國內(nèi)外通行的界定，輕型電動車指電動自行車、電 劫踏板車等中小功率的低速電動交通工具。目前國內(nèi)外四輪電動汽車、兩輪電 動摩托車、平行兩輪電動滑板車、電動自行車等輕型電動車技術(shù)較成熟，在市 場上均有較多的成型產(chǎn)品。但是這些電動車有一個共同的缺點，即體積大、質(zhì) 量重、不便于攜帶。特別是受到當前電池技術(shù)發(fā)展的限制，市場定位不夠準確， 沒有充分發(fā)揮輕型電動車的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，它可解決現(xiàn) 有的輕型電動車存在體積大、質(zhì)量重、不便于攜帶、沒有充分發(fā)揮輕型電動車 優(yōu)勢的問題。
: 本發(fā)明由一個行走輪以及電機、減速器、車體平臺、腳踏板、電氣連線、 電池、電路板、傳感器、扶手、上蓋、連接軸組成；所述電機和減速器均固裝 在行走輪的輪轂內(nèi)，電機的輸出端與減速器的輸入端傳動連接，減速器的輸出 端與行走輪的輻板或輻條固接，所述車體平臺套裝在行走輪上且與電機軸固 接，所述行走輪的兩側(cè)和車體平臺之間的空腔內(nèi)裝有與車體平臺固接的電池和 電路板，電機的電源輸入端通過從電機軸的空心孔引出的電氣連線與電路板的 電源輸出端連接，電路板的電源輸入端與電池的電源輸出端連接，所述上蓋設(shè) 置在行走輪的正上方且與車體平臺固接，所述行走輪的兩側(cè)分別設(shè)置有通過連 接軸與車體平臺轉(zhuǎn)動連接的腳踏板，所述扶手的下端與傳感器的上端連接，所 述傳感器的下端與車體平臺固接。
本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明所涉及的單輪電動車只有一個行走輪， 車身部件如扶手、踏板等可折疊，采用質(zhì)量輕、效率高的鋰聚合物電池供電。
除具有方便、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點外，還具有以下優(yōu)勢 一、可折疊、體積小、 重量輕、方便移動、便于隨身攜帶，這個優(yōu)勢是其它兩輪或四輪電動車所無法 比擬的。二、本發(fā)明的單輪電動車還是其他交通工具的有力補充。 一方面在短 距離的旅程范圍內(nèi)，它可以取代其他交通工具；另一方面，由于體積小、重量 輕，單輪電動車可以搭載在其他如汽車等交通工具上，為您提供一種可實現(xiàn)快 速移動的長距離與短距離相兼容的出行方案。三、本發(fā)明還為年輕人提供了一 種有趣的運動方式。單輪電動車相對兩輪的摩托車，要求更高的駕駛技術(shù)，人 體站在托板上，手扶著扶手桿，要求身體具有較強的平衡能力。技術(shù)高超的使 用者，不僅能夠發(fā)揮出單輪電動車的行駛能力，同時還能賦予單輪電動車更加 靈活、機動的特性。


圖1是本發(fā)明的單輪電動車的主視立體圖，圖2是圖1的后視立體圖(去 掉上蓋9)，圖3是本發(fā)明的單輪電動車折疊后的立體圖，圖4是本發(fā)明的單 輪電動車折疊后的主視圖，圖5是圖4的俯視圖，圖6是圖4的右視圖，圖7 是行走輪1的立體圖(裝有電機52和減速器53)，圖8是本發(fā)明的單輪電動 車的主視圖(腳踏板3在展開狀態(tài)下)，圖9是圖8的C-C剖視圖，圖10是 扶手8的主視圖，圖11是圖10的左視圖，圖12扶手8與傳感器7裝配連接 結(jié)構(gòu)示意圖，圖13是傳感器7的剖面圖(沿轉(zhuǎn)軸30的中心軸線剖開)；圖14 是圖13的左視圖，圖15是旋轉(zhuǎn)電位計的主視圖，圖16是圖15的俯視圖，圖 17霍爾式位置傳感器測量原理的立體結(jié)構(gòu)圖，圖18是力矩傳感器34的立體 結(jié)構(gòu)圖，圖19是力矩傳感器34的主視圖，圖20是圖19的左視圖，圖21是 扶手8轉(zhuǎn)動范圍示意圖(與行走輪1的前進方向一致)，圖22是扶手8轉(zhuǎn)動范 圍示意圖(與行走輪l的前進方向相反)。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1~圖9說明本實施方式，本實施方式由一個行 走輪1及電機52、減速器53、車體平臺2、腳踏板3、電氣連線4、電池5、 ,路板6、傳感器7、扶手8、上蓋9、連接軸10組成；所述電機52和減速器 53均固裝在行走輪1的輪轂11內(nèi)，電機52的輸出端與減速器53的輸入端傳 動連接，減速器53的輸出端與行走輪1的輻板或輻條12固接，所述車體平臺^套裝在行走輪1上且與電機軸13 ,，所述行走輪1的兩側(cè)和車體平臺2 之間的空腔內(nèi)裝有與車體平臺2固接的電池5和電路板6，電機52的電源輸 入端通過從電機軸13的空心孔引出的電氣連線4與電路板6的電源輸出端連 接，電路板6的電源輸入端與電池5的電源輸出端連接，所述上蓋9設(shè)置在行 走輪1的正上方且與車體平臺2固接，用于遮蓋電池5和電路板6，所述行走 輪1的兩側(cè)分別設(shè)置有通過連接軸10與車體平臺2轉(zhuǎn)動連接的腳踏板3，所 述扶手8的下端與傳感器7的上端連接，所述傳感器7的下端與車體平臺2 固接，電機52采用直流電機或直流無刷電機，其中直流無刷電機可具有霍爾 信號輸出，用于計算電機及車輪(電機轉(zhuǎn)速除減速比)；也可以采用外置式的電 機和減速機構(gòu)，固定于車體平臺2上，通過皮帶等等效元件將動力傳遞至行走 輪l，從而帶動行走輪l轉(zhuǎn)動，人的雙腳站在車輪兩側(cè)的腳踏板3上，中心作 用于行走輪1的中心軸線上，類似獨輪車原理，利用人體保持行走過程的平衡； 所述電池5為鋰聚合物電池，減速器53采用單向超越離合器或雙向超越離合 器。
具體實施方式
二結(jié)合圖7說明本實施方式，本實施方式的行走輪l由輪 轂11、輻板或輻條12、輪圈14組成；所述輪轂11位于輪圈14的中心，輪轂 11 (減速器輸出端)與輪圈14之間固裝有沿輪圈14圓周均布的輻板或輻條 12，所述行走輪l可采用整體式結(jié)構(gòu)，也可采用分體式結(jié)構(gòu)。如此設(shè)置，結(jié)構(gòu) 簡單、使用安全可靠，通過減速器53帶動行走輪1轉(zhuǎn)動。行走輪1也可以采 用外購件，生產(chǎn)廠家將電機52和減速器53集成在行走輪1的輪轂11內(nèi)。其 它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖10~圖12說明本實施方式，本實施方式的扶手8 由扶握桿15以及"丁"字形桿件16、連接桿17、連接構(gòu)件18、連接軸19、鎖 緊銷釘100、卡箍20組成；所述扶握桿15由金屬插管21和軟質(zhì)套筒22組成， 所述連接構(gòu)件18由連接插座23和連接插套24組成，所述連接插座23的底端 面與連接插套24的上端面固接，所述"丁，，字形桿件16的水平橫桿25的兩端 分別與金屬插管21的一端插接，金屬插管21的另一端與軟質(zhì)套筒22的一端 插接，"丁"字形桿件16的下端裝在連接桿17上端的內(nèi)孔中，連接桿17的下 端設(shè)有連接柄26，且連接柄26裝在連接插座23的插槽內(nèi)，連接柄26通過連
接輸19、鎖緊銷釘100與連接插座23轉(zhuǎn)動連接，可調(diào)整角度、鎖緊，"丁"字 形桿件16與連接桿17之間及連接插套24與傳感器7之間分別通過卡箍20 可拆卸連接。扶握桿15不僅擁有駕駛過程的扶握，也可以拆下、拔出，降低 扶手8的寬度。利用"丁"字形桿件16相對連接桿17的插入深度，調(diào)整扶手8 的高度；利用連接桿17相對連接構(gòu)件18繞連接軸19的轉(zhuǎn)動角度，調(diào)整扶手 8相對車體平臺2的角度及相對腳踏板3的距離。
具體實施方式
四結(jié)合圖l、圖2和圖9說明本實施方式，本實施方式的 腳踏板3由平板27和連接耳28組成；所述平板27的上端面的兩端分別固裝 有連接耳28，所述連接耳28通過連接軸10與車體平臺2的下端轉(zhuǎn)動連接。 腳踏板3可折疊，有效地降低了單輪電動車的寬度。腳踏板3能夠相對車體平 臺2折疊和展開，駕駛時展開，腳踏板3繞連接軸IO展幵，相對車體平臺2 成90度角，并通過平板27的上端面與車體平臺2下端面接觸限位，防止轉(zhuǎn)動 角度過大，并承受人體對腳踏板3上的作用力相對連接軸10形成的作用力矩。 當存放、運輸時，腳踏板3繞連接軸10折疊、收起。
具體實施方式
五結(jié)合圖10、圖13和圖14說明本實施方式，本實施方 式的傳感器7由殼體29、轉(zhuǎn)軸30、彈簧31、連接體32、封頭33、力矩傳感 器34和/或位置傳感器35組成；所述殼體29與車體平臺2固接，殼體29內(nèi) 裝有力矩傳感器34和/或位置傳感器35，且力矩傳感器34和封頭33分別位于 車體平臺2的上端面和下端面上，力矩傳感器34和封頭33與車體平臺2固接， 力矩傳感器34的上端與連接體32的下端通過轉(zhuǎn)軸30轉(zhuǎn)動連接，連接體32 的上端穿過殼體29上端面的限位槽51與扶手8連接，位置傳感器35固裝在 轉(zhuǎn)軸30上，連接體32與力矩傳感器34之間裝有兩個彈簧31，所述兩個彈簧 31相對于轉(zhuǎn)軸30的中心軸線對稱設(shè)置，并形成繞轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)動力矩，連接 體32的上端裝在連接插套24內(nèi)并通過卡箍20與連接插套24可拆卸連接。利 用人體對扶手8、力矩傳感器34的作用力，進行單輪電動車的速度、前進或 后退方向的控制，兩個彈簧使得人體能夠感知力矩傳感器的作用力；也可以利 用駕駛過程中，扶手8相對車體平臺2的轉(zhuǎn)動角度位置，利用位置傳感器35 檢測進行電機52速度控制。在前進方向，傳感器7對扶手8的反力與扶手8 的彎曲角度成正比；在側(cè)向為剛性連接。當駕駛者對扶手8施加前進方向的作
用力(推力)， 一個彈簧拉力增大、 一個彈簧拉力減小，扶手8對，者產(chǎn)生
逆時針、反向的作用力/力矩。反之，當駕駛者對扶手8施加后退方向的作用 力(拉力)，彈簧的作用力與前進方向的相反拉力，扶手8對駕駛者產(chǎn)生順時 針的、反向的作用力/力矩。根據(jù)胡克定律，扶手8的轉(zhuǎn)動角度與駕駛者對其 施加的力矩成比例。殼體29將傳感器7罩住并與車體平臺2相連接，構(gòu)成連 接體繞轉(zhuǎn)軸30的轉(zhuǎn)角限位機構(gòu)，避免彈簧、力矩傳感器34的彈性體應變梁發(fā) 生塑性變形。
具體實施方式
六結(jié)合圖14、圖18 圖20說明本實施方式，本實施方式 的力矩傳感器34由彈性體應變梁36、底板37、加載端頭38和四個應變片39 組成；所述彈性體應變梁36的上端面與加載端頭38的下端面固接，彈性體應 變梁36的下端面與底板37的上端面固接，彈性體應變梁36為方柱體，四個 應變片39分別粘貼在彈性體應變梁36的四個側(cè)面上，且相對的兩個應變片 39構(gòu)成電橋路，分別用于檢測兩個方向的加載力矩，所述加載端頭38與連接 體32的下端通過轉(zhuǎn)軸30轉(zhuǎn)動連接。當加載端頭承受縱向的(車輛前進方向) 力矩T1時，與轉(zhuǎn)軸軸線平行的彈性體應變梁36的兩個側(cè)面上的應變片的阻值 發(fā)生變化，其余兩個應變片的阻值不變。當加載端頭承受橫向的(垂直于車輛 前進方向)力矩T2時，與轉(zhuǎn)軸軸線垂直的彈性體應變梁36的兩個側(cè)面上的應 變片的阻值發(fā)生變化，其余兩個應變片的阻值不變。本實施方式中，力矩傳感 器34由鋁合金(LC4)材料制成。
具體實施方式
七結(jié)合圖15和圖16說明本實施方式，本實施方式的位置 傳感器35是旋轉(zhuǎn)電位計；所述旋轉(zhuǎn)電位計由電路板40、電刷41、連接件42 組成；所述電路板40上由外向里刻有電阻環(huán)43和導通環(huán)44，所述電阻環(huán)43 的一端為電源輸入端45，所述電阻環(huán)43的另一端為接地端46，所述電源輸入 端45和接地端46之間的導通環(huán)44上設(shè)有信號輸出端47，電路板40的上端 面靠近外邊緣處固裝有電刷41，所述電刷41通過連接件42與轉(zhuǎn)軸30固接。 如此設(shè)置，轉(zhuǎn)軸30帶動電刷41轉(zhuǎn)動，利用導通電阻環(huán)43的輸出電壓，得到 扶手8的轉(zhuǎn)動位置。轉(zhuǎn)軸30通過連接件32帶動電刷41相對電路板40轉(zhuǎn)動， 不同的位置輸出不同的電壓值。
具體實施方式
八結(jié)合圖17說明本實施方式，本實施方式的位置傳感器35是霍爾式絕對位置傳感器；所述霍爾式絕對位置傳感器由傳感器電路板48、 敏感元件49、磁鋼50組成；所述磁鋼50與轉(zhuǎn)軸30的一端固接，敏感元件49 與磁鋼50相對設(shè)置，且敏感元件49集成在傳感器電路板48上。利用磁鋼50 產(chǎn)生的磁場相對敏感元件49的角度檢測轉(zhuǎn)軸30的位置。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，非因此即局限本發(fā)明的專利范 圍，故舉凡運動本發(fā)明說明書及圖式內(nèi)容所為的運動原理及等效結(jié)構(gòu)變化，均 應同理包含于本發(fā)明的專利范圍。
權(quán)利要求
1、一種可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，它由一個行走輪(1)以及電機(52)、減速器(53)、車體平臺(2)、腳踏板(3)、電氣連線(4)、電池(5)、電路板(6)、傳感器(7)、扶手(8)、上蓋(9)、連接軸(10)組成；其特征在于所述電機(52)和減速器(53)均固裝在行走輪(1)的輪轂(11)內(nèi)，電機(52)的輸出端與減速器(53)的輸入端傳動連接，減速器(53)的輸出端與行走輪(1)的輻板或輻條(12)固接，所述車體平臺(2)套裝在行走輪(1)上且與電機軸(13)固接，所述行走輪(1)的兩側(cè)和車體平臺(2)之間的空腔內(nèi)裝有與車體平臺(2)固接的電池(5)和電路板(6)，電機(52)的電源輸入端通過從電機軸(13)的空心孔引出的電氣連線(4)與電路板(6)的電源輸出端連接，電路板(6)的電源輸入端與電池(5)的電源輸出端連接，所述上蓋(9)設(shè)置在行走輪(1)的正上方且與車體平臺(2)固接，所述行走輪(1)的兩側(cè)分別設(shè)置有通過連接軸(10)與車體平臺(2)轉(zhuǎn)動連接的腳踏板(3)，所述扶手(8)的下端與傳感器(7)的上端連接，所述傳感器(7)的下端與車體平臺(2)固接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，其特征在 于所述行走輪(l)由輪轂(ll)、輻板或輻條(12)、輪圈(14)組成；所述輪轂(ll)位 于輪圈(14)的中心，輪轂(11)與輪圈(14)之間固裝有沿輪圈(14)圓周均布的輻板 或輻條(12)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，其特征在 于所述扶手(8)由扶握桿(15)以及"丁"字形桿件(16)、連接桿(17)、連接構(gòu)件(18)、 連接軸(19)、鎖緊銷釘(IOO)、卡箍(20)組成；所述扶握桿(15)由金屬插管(21) 和軟質(zhì)套筒(22)組成，所述連接構(gòu)件(18)由連接插座(23)和連接插套(24)組成， 所述連接插座(23)的底端面與連接插套(24)的上端面固接，所述"丁"字形桿件 (16)的水平橫桿(25)的兩端分別與扶握桿(15)的金屬插管(21)的一端插接，金屬 插管(21)的另一端與軟質(zhì)套筒(22)的一端插接，"丁"字形桿件(16)的下端裝在連 接桿(17)上端的內(nèi)孔中，連接桿(17)的下端設(shè)有連接柄(26)，且連接柄(26)裝在 連接插座(23)的插槽內(nèi)，連接柄(26)通過連接軸(19)、鎖緊銷釘(100)與連接插 座(23)轉(zhuǎn)動連接，"丁"字形桿件(16)與連接桿(17)之間及連接插套(24)與傳感器 (7)之間分別通過卡箍(20)可拆卸連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，其特征在于所述腳踏板(3)由平板(27)和連接耳(28)組成；所述平板(27)的上端面的兩端 分別固裝有連接耳(28)，所述連接耳(28)通過連接軸(10)與車體平臺(2)的下端 轉(zhuǎn)動連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，其特征在 于所述傳感器(7)由殼體(29)、轉(zhuǎn)軸(30)、彈簧(31)、連接體(32)、封頭(33)、力 寧傳感器(34)和/或位置傳感器(35)組成；所述殼體(29)與車體平臺(2)固接，殼 體(29)內(nèi)裝有力矩傳感器(34)和/或位置傳感器(35)，且力矩傳感器(34)和封頭 (33)分別位于車體平臺(2)的上端面和下端面上，力矩傳感器(34)和封頭(33)與 車體平臺(2)固接，力矩傳感器(34)的上端與連接體(32)的下端通過轉(zhuǎn)軸(30)轉(zhuǎn) 動連接，連接體(32)的上端穿過殼體(29)上端面的限位槽(51)與扶手(8)連接， 位置傳感器(35)固裝在轉(zhuǎn)軸(30)上，連接體(32)與力矩傳感器(34)之間裝有兩個 彈簧(31)，所述兩個彈簧(31)相對于轉(zhuǎn)軸(30)的中心軸線對稱設(shè)置，連接體(32) 的上端裝在連接插套(24)內(nèi)并通過卡箍(20)與連接插套(24)可拆卸連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，其特征在 于所述力矩傳感器(34)由彈性體應變梁(36)、底板(37)、加載端頭(38)和四個應 變片(39)組成；所述彈性體應變梁(36)的上端面與加載端頭(38)的下端面固接， 彈性體應變梁(36)的下端面與底板(37)的上端面固接，彈性體應變梁(36)為方柱 體，四個應變片(39)分別粘貼在彈性體應變梁(36)的四個側(cè)面上，且相對的兩 個應變片(39)構(gòu)成電橋路，所述加載端頭(38)與連接體(32)的下端通過轉(zhuǎn)軸(30) 轉(zhuǎn)動連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，其特征在 于所述位置傳感器(35)是旋轉(zhuǎn)電位計；所述旋轉(zhuǎn)電位計由電路板(40)、電刷(41)、 連接件(42)組成；所述電路板(40)上由外向里刻有電阻環(huán)(43)和導通環(huán)(44)，所 述電阻環(huán)(43)的一端為電源輸入端(45)，所述電阻環(huán)(43)的另一端為接地端(46) ，所述電源輸入端(45)和接地端(46)之間的導通環(huán)(44)上設(shè)有信號輸出端(47) ，電路板(40)的上端面靠近外邊緣處固裝有電刷(41)，所述電刷(41)通過連 接件(42)與轉(zhuǎn)軸(30)固接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，其特征在 于所述位置傳感器(35)是霍爾式絕對位置傳感器；所述霍爾式絕對位置傳感器由傳感器電路板(48)、敏感元件(49)、磁鋼(50)組成；所述磁鋼(50)與轉(zhuǎn)軸(30) 的一端固接，敏感元件(49)與磁鋼(50)相對設(shè)置，且敏感元件(49)集成在傳感器 電路板(48)上。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，其特征在 于所述電機(52)采用直流電機或直流無刷電機、減速器(53)采用單向超越離合 器或雙向超越離合器。
全文摘要
可折疊輕質(zhì)量平衡行走單輪電動車，它涉及一種單輪電動車。針對現(xiàn)有的輕型電動車存在體積大、質(zhì)量重、不便于攜帶、沒有充分發(fā)揮輕型電動車優(yōu)勢的問題。電機(52)和減速器(53)均固裝在行走輪(1)的輪轂(11)內(nèi)，電機(52)與減速器(53)連接，減速器(53)與行走輪(1)的輻板或輻條(12)固接，車體平臺(2)套裝在行走輪(1)上且與電機軸(13)固接，行走輪(1)與車體平臺(2)之間裝有電池(5)和電路板(6)，電機(52)通過電氣連線(4)與電路板(6)連接，電路板(6)與電池(5)連接，上蓋(9)設(shè)置在行走輪(1)的正上方且與車體平臺(2)固接，行走輪(1)的兩側(cè)分別設(shè)置有通過連接軸(10)與車體平臺(2)轉(zhuǎn)動連接的腳踏板(3)，扶手(8)與傳感器(7)連接。本發(fā)明具有可折疊、體積小、重量輕、方便移動、便于隨身攜帶的優(yōu)點。
文檔編號B62K17/00GK101172512SQ200710144509
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者劉伊威 申請人:哈爾濱工業(yè)大學