一種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
【專利摘要】本實用新型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)動機構(gòu)、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器及內(nèi)框架位置傳感器。本實用新型的平衡系統(tǒng)利用基礎(chǔ)理論成熟的單框架控制力矩陀螺來控制車輛平衡，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難的問題，此外本實用新型的平衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、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。
【專利說明】一種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]本實用新型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】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著私家車數(shù)量不斷增多，城市交通狀況的不斷惡化及停車難問題日益突出，汽車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需求，在城市道路緊張和我國石油量嚴(yán)重不足的情況下，摩托車、電動自行車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，它們占用道路少，通過率高，停車方便，使用成本低，污染少。但各地方政府卻紛紛出臺“禁摩”或“禁電”的相關(guān)地方法規(guī)，其根本原因就是摩托車和電動自行車的安全性能差，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新的發(fā)展機遇。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于提供一種可實現(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)。
[0004]本實用新型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)動機構(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，外轉(zhuǎn)子電機的定子軸固定在轉(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)動機構(gòu)固定于U形外框架的外側(cè)面，內(nèi)框架驅(qū)動機構(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)子電機的轉(zhuǎn)子上有與轉(zhuǎn)速傳感器相對應(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應(yīng)的位置信息標(biāo)記塊，所述陀螺傳感器的信號輸出端、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器的信號輸出端及內(nèi)框架位置傳感器的信號輸出端分別與控制器的信號輸入端連接，控制器分別與內(nèi)框架驅(qū)動機構(gòu)和外轉(zhuǎn)子電機連接。
[0005]使用時，將本實用新型的平衡系統(tǒng)安裝于前后兩輪交通工具上，且使得外轉(zhuǎn)子電機的定子軸與前后兩輪處于同一平面，外轉(zhuǎn)子電機的轉(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，陀螺傳感器將檢測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)動機構(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)。
[0006]本實用新型的有益效果是本實用新型的平衡系統(tǒng)基于基礎(chǔ)理論成熟的單框架控制力矩陀螺來控制車輛平衡，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難的問題，此外本實用新型的平衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是單框架控制力矩陀螺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2是本實用新型的控制電路的原理示意圖。
[0009]圖3為平衡系統(tǒng)使用時的安裝示意圖。
[0010]圖中，1.轉(zhuǎn)子外罩、2.內(nèi)框架驅(qū)動機構(gòu)、3.外框架、4.外轉(zhuǎn)子電機、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。

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明。
[0012]參照圖1和圖2，本實用新型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)動機構(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4，外轉(zhuǎn)子電機的定子軸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)動機構(gòu)2固定于U形外框架3的外側(cè)面，內(nèi)框架驅(qū)動機構(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4的轉(zhuǎn)子上有與轉(zhuǎn)速傳感器7相對應(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相對應(yīng)的位置信息標(biāo)記塊15，所述陀螺傳感器9的信號輸出端、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器7的信號輸出端及內(nèi)框架位置傳感器8的信號輸出端分別與控制器10的信號輸入端連接，控制器10分別與內(nèi)框架驅(qū)動機構(gòu)2和外轉(zhuǎn)子電機4連接。
[0013]圖3所示實例中，具有兩個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。
[0014]在使用時，需將本實用新型的平衡系統(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高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)車輛受到側(cè)向外力Fl時，車輛向左傾斜，陀螺傳感器9采集車輛因受外力Fl而產(chǎn)生的相應(yīng)傾角信號和加速度信號，并將這些信息輸送給控制器10，控制器10根據(jù)這些信號控制內(nèi)框架驅(qū)動機構(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，此時就會產(chǎn)生一個與外力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)，就可以確定車輛抵御側(cè)向外力的能力。使F大于或等于F1，車輛就可以抵消外力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)動機構(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(4 )，外轉(zhuǎn)子電機的定子軸(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)動機構(gòu)(2)固定于U形外框架(3)的外側(cè)面，內(nèi)框架驅(qū)動機構(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(4)的轉(zhuǎn)子上有與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器(7)相對應(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 )相對應(yīng)的位置信息標(biāo)記塊(15)，所述陀螺傳感器(9)的信號輸出端、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器(7)的信號輸出端及內(nèi)框架位置傳感器(8)的信號輸出端分別與控制器(10)的信號輸入端連接，控制器(10 )分別與內(nèi)框架驅(qū)動機構(gòu)(2 )和外轉(zhuǎn)子電機(4)連接。
【文檔編號】B62K3/00GK204223089SQ201420714922
【公開日】2015年3月25日 申請日期: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 申請人:王文飛