阅读说明：本技术 平衡系统及具有其的两轮车 (Balance system and two-wheeled vehicle with same ) 是由 桑毅 史泽坤 于 2018-07-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种平衡系统及具有其的两轮车,其中,平衡系统用于控制力矩陀螺摆动以维持两轮车平衡,平衡系统包括：固定架；力矩陀螺,力矩陀螺可枢转地设置在固定架上；驱动装置,驱动装置与力矩陀螺连接,驱动装置包括：动力输出部,动力输出部设置在固定架上；丝杆,丝杆与动力输出部驱动连接；连接结构,连接结构与力矩陀螺连接,且连接结构与丝杆螺纹连接,以在丝杆的驱动下沿丝杆往复移动而带动力矩陀螺摆动。本发明解决了现有技术中的两轮车的驱动力矩陀螺摆动的机构形式简单而无法为力矩陀螺提供足够的扭矩,从而在力矩陀螺的飞轮转速过高的情况下,无法可靠地保证力矩陀螺摆动,进而导致两轮车失去平衡的问题。(The invention provides a balance system and a two-wheeled vehicle with the same, wherein the balance system is used for controlling a moment gyro to swing so as to maintain the balance of the two-wheeled vehicle, and comprises: a fixed mount; the moment gyro is pivotally arranged on the fixed frame; drive arrangement, drive arrangement and moment top are connected, and drive arrangement includes: the power output part is arranged on the fixed frame; the screw rod is in driving connection with the power output part; and the connecting structure is connected with the moment gyroscope and is in threaded connection with the lead screw so as to reciprocate along the lead screw under the driving of the lead screw and drive the moment gyroscope to swing. The invention solves the problem that the swing mechanism of the driving moment gyro of the two-wheel vehicle in the prior art is simple in form and cannot provide enough torque for the moment gyro, so that the swing of the moment gyro cannot be reliably ensured under the condition that the rotating speed of a flywheel of the moment gyro is overhigh, and the two-wheel vehicle loses balance.)

平衡系统及具有其的两轮车

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种两轮车的平衡系统的力矩陀螺的驱动方式的改进。

背景技术

两轮车，作为一种新兴的机动车辆，以其结构紧凑、便于驾驶、便于停泊以及能耗低等特点越来越受到消费者的青睐。

两轮车的重量较大，为了便于驾驶员的使用，不需要耗费过大的人力而实现两轮车在停泊状态时的平衡，两轮车通常设置有平衡系统，平衡系统包括不断摆动以维持车身平衡的力矩陀螺。

现有的平衡系统的驱动力矩陀螺摆动的机构的形式简单，通常仅仅使用电机直接驱动力矩陀螺摆动或通过电机带动皮带转动的形式传递扭矩以驱动力矩陀螺摆动，上述的机构无法输出较大的扭矩，而力矩陀螺的飞轮转速越大，力矩陀螺摆动所需要的力便越大，此时，上述的机构便无法可靠地确保力矩陀螺正常摆动，从而导致两轮车失去平衡，为驾驶员的驾驶带来不便。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种平衡系统及具有其的两轮车，以解决现有技术中的两轮车的驱动力矩陀螺摆动的机构形式简单而无法为力矩陀螺提供足够的扭矩，从而在力矩陀螺的飞轮转速过高的情况下，无法可靠地保证力矩陀螺摆动，进而导致两轮车失去平衡的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种平衡系统，用于控制力矩陀螺摆动以维持两轮车平衡，包括：固定架；力矩陀螺，力矩陀螺可枢转地设置在固定架上；驱动装置，驱动装置与力矩陀螺连接，以驱动力矩陀螺转动，驱动装置包括：动力输出部，动力输出部设置在固定架上；丝杆，丝杆与动力输出部驱动连接；连接结构，连接结构与力矩陀螺连接，且连接结构与丝杆螺纹连接，以在丝杆的驱动下沿丝杆往复移动而带动力矩陀螺摆动。

进一步地，连接结构包括：连接组件，连接组件具有与力矩陀螺连接的连接端；丝母安装座，丝母安装座通过转轴与连接组件枢转连接；丝母，丝母设置在丝母安装座上并与丝杆螺纹连接。

进一步地，连接组件包括：夹持块，夹持块具有与力矩陀螺卡接的连接端，且夹持块具有避让缺口，避让缺口由夹持块的与连接端相对的一侧的端面向连接端延伸；滑移部，滑移部可滑动地设置在夹持块上，且滑移部的滑动方向与避让缺口的延伸方向相同，其中，丝母安装座设置在避让缺口处并与夹持块枢转连接。

进一步地，夹持块上开设有滑移长孔，平衡系统还包括光轴，光轴设置在滑移长孔内，滑移部与光轴滑动连接。

进一步地，滑移长孔沿转轴的轴线方向贯通夹持块，滑移长孔为两个，两个滑移长孔相对设置，光轴为两个，两个光轴一一对应地设置在两个滑移长孔内，滑移部为轴承安装座，轴承安装座包括相连接的座本体和凸块，座本体罩设在丝母安装座的外侧，凸块为两个，两个凸块一一对应地与两个光轴滑动连接。

进一步地，平衡系统还包括直线轴承，光轴上套设安装有直线轴承，且直线轴承与凸块连接。

进一步地，凸块上开设有装配孔，转轴的一端与丝母安装座连接，转轴的另一端穿设在装配孔内。

进一步地，固定架包括：安装框架，驱动装置在安装框架上，且安装框架上设置有支撑板，丝杆的远离动力输出部的一端与支撑板枢转连接；固定梁，固定梁与安装框架连接并沿水平方向延伸，固定梁为两根，两根固定梁间隔设置，力矩陀螺与固定梁枢转连接并位于两根固定梁之间。

进一步地，动力输出部为驱动电机。

根据本发明的另一方面，提供了一种两轮车，包括车架、设置在车架上的前车轮和后车轮，两轮车还包括平衡系统，平衡系统设置在车架上，平衡系统为上述的平衡系统。

应用本发明的技术方案，本申请提供了一种平衡系统，平衡系统的驱动装置用于控制力矩陀螺摆动以维持两轮车平衡，由于驱动装置采用丝杆和连接结构螺纹连接的方式驱动力矩陀螺摆动，这样，驱动装置不仅能够提供给力矩陀螺很大的摆动扭矩，确保力矩陀螺可靠地摆动，便于对力矩陀螺的摆动角度精确控制，而且由动力输出部、丝杆和连接结构组成的驱动装置的结构简单，成本低廉，有利于降低平衡系统的整体成本，从而提升两轮车的经济性，提高两轮车的市场竞争力。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种可选实施例的平衡系统的结构示意图；

图2示出了图1中的平衡系统的主视示意图；

图3示出了图1中的平衡系统的力矩陀螺沿第一方向旋转一定角度后的状态示意图；

图4示出了图3中的平衡系统的主视示意图；

图5示出了图1中的平衡系统的力矩陀螺沿第二方向旋转一定角度后的状态示意图；

图6示出了图5中的平衡系统的主视示意图；

图7示出了图1中的平衡系统的连接结构和力矩陀螺的连接处的局部示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、固定架；101、安装框架；102、固定梁；200、力矩陀螺；300、驱动装置；10、动力输出部；20、丝杆；30、连接结构；31、连接组件；311、连接端；312、夹持块；313、滑移部；3131、座本体；3132、凸块；3133、装配孔；314、避让缺口；315、滑移长孔；32、丝母安装座；33、丝母；400、转轴；500、光轴；600、直线轴承；700、支撑板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有技术中的两轮车的驱动力矩陀螺摆动的机构形式简单而无法为力矩陀螺提供足够的扭矩，从而在力矩陀螺的飞轮转速过高的情况下，无法可靠地保证力矩陀螺摆动，进而导致两轮车失去平衡的问题，本发明提供了一种平衡系统和两轮车，其中，两轮车包括车架、设置在车架上的前车轮和后车轮以及平衡系统，平衡系统设置在车架上，平衡系统为上述和下述的平衡系统。需要说明的是，本申请中所指的两轮车优选为两轮汽车，但不局限于此，也包括具有两轮的其他机动车辆或非机动车辆。两轮车的整车长度更小，轴距更短，机动性更好，满足人们短途出行的要求。

如图1至图6所示，用于控制力矩陀螺200摆动以维持两轮车平衡的平衡系统包括固定架100、力矩陀螺200和驱动装置300，力矩陀螺200可枢转地设置在固定架100上，驱动装置300与力矩陀螺200连接，以驱动力矩陀螺200转动，驱动装置300包括动力输出部10、丝杆20和连接结构30，动力输出部10设置在固定架100上，丝杆20与动力输出部10驱动连接，连接结构30与力矩陀螺200连接，且连接结构30与丝杆20螺纹连接，以在丝杆20 的驱动下沿丝杆20往复移动而带动力矩陀螺200摆动。

本申请提供的平衡系统的驱动装置300用于控制力矩陀螺200摆动以维持两轮车平衡，由于驱动装置300采用丝杆20和连接结构30螺纹连接的方式驱动力矩陀螺200摆动，这样，驱动装置300不仅能够提供给力矩陀螺200很大的摆动扭矩，确保力矩陀螺200可靠地摆动，便于对力矩陀螺200的摆动角度精确控制，而且由动力输出部10、丝杆20和连接结构30组成的驱动装置300的结构简单，成本低廉，有利于降低平衡系统的整体成本，从而提升两轮车的经济性，提高两轮车的市场竞争力。

需要说明的是，如图2、图4和图6所示，力矩陀螺200的摆动即在三个视图中的位置之间往复运动，其中，图2示出的是力矩陀螺200的初始位置，当力矩陀螺200绕第一方向(逆时针方向)转动一定角度后到达图4中的第一终了位置，之后再绕第二方向(顺时针方向)转动回复到图2中的初始位置，之后再继续绕第二方向(顺时针方向)转动一定角度后到达图6的第二终了位置，最后反向绕第一方向(逆时针方向)转动回复到图2中的初始位置；以完成一次摆动。

具体地，如图7所示，连接结构30包括连接组件31、丝母安装座32和丝母33，连接组件31具有与力矩陀螺200连接的连接端311，丝母安装座32通过转轴400与连接组件31枢转连接，丝母33设置在丝母安装座32上并与丝杆20螺纹连接。这样，丝杆20的转动会驱动丝母33在丝杆20上上下运动，从而丝母33能够带动丝母安装座32运动，而最终达到使连接组件31转动，以通过其连接端311驱动力矩陀螺200摆动的效果。

如图7所示，连接组件31包括夹持块312和滑移部313，夹持块312具有与力矩陀螺200 卡接的连接端311，且夹持块312具有避让缺口314，避让缺口314由夹持块312的与连接端 311相对的一侧的端面向连接端311延伸，滑移部313可滑动地设置在夹持块312上，且滑移部313的滑动方向与避让缺口314的延伸方向相同，其中，丝母安装座32设置在避让缺口314 处并与夹持块312枢转连接。

夹持块312通过连接端311与力矩陀螺200夹持卡接，确保了两者之间的连接稳定性，以使得力矩陀螺200随动与夹持块312随动，且连接端311与力矩陀螺200的卡接位置可调节，更有利于提高车辆的平衡性。丝母安装座32设置在避让缺口314处，有利于空间的充分利用，实现了连接结构30的结构小型化设计，便于对连接结构30进行安装，减小了车辆的整体体积。滑移部313可滑动地设置在夹持块312上，且丝母安装座32与夹持块312枢转连接，这样，使得夹持块312即具有转动自由度，还具有相对于滑移部313滑动的移动自由度，从而使连接组件31避免对力矩陀螺200的摆动轨迹造成位置干涉，更有利两者的运动。

具体地，如图7所示，作为一种稳定地实现滑移部313在夹持块312上做滑移运动的实施方式，夹持块312上开设有滑移长孔315，平衡系统还包括光轴500，光轴500设置在滑移长孔315内，滑移部313与光轴500滑动连接。

如图7所示，为了确保通过滑移部313向夹持块312稳定地传递动力，也提高两者之间的连接稳定性，滑移长孔315沿转轴400的轴线方向贯通夹持块312，滑移长孔315为两个，两个滑移长孔315相对设置，光轴500为两个，两个光轴500一一对应地设置在两个滑移长孔315内，滑移部313为轴承安装座，轴承安装座包括相连接的座本体3131和凸块3132，座本体3131罩设在丝母安装座32的外侧，凸块3132为两个，两个凸块3132一一对应地与两个光轴500滑动连接。

如图7所示，为了提高凸块3132在光轴500上的滑动稳定性，且有效地减小两者之间的滑动摩擦力，平衡系统还包括直线轴承600，光轴500上套设安装有直线轴承600，且直线轴承600与凸块3132连接。

如图7所示，凸块3132上开设有装配孔3133，转轴400的一端与丝母安装座32连接，转轴400的另一端穿设在装配孔3133内。这样，使得丝母安装座32相对于滑移部313能够稳定转动。

如图1至图6所示，固定架100包括安装框架101和固定梁102，驱动装置300在安装框架101上，且安装框架101上设置有支撑板700，丝杆20的远离动力输出部10的一端与支撑板700枢转连接，固定梁102与安装框架101连接并沿水平方向延伸，固定梁102为两根，两根固定梁102间隔设置，力矩陀螺200与固定梁102枢转连接并位于两根固定梁102之间。这样，有效地确保了固定架100能够稳定地对各结构元件稳定支撑，使得平衡系统的整体结构稳定。

可选地，动力输出部10为驱动电机。

下面结合说明书附图对本申请的平衡系统的具体工作过程进行说明：

图1和图2中示出的平衡系统的力矩陀螺200的处于初始位置，图3和图4中示出的平衡系统的力矩陀螺200绕第一方向(即图中的逆时针方向)转动一定角度后到达了第一终了位置，在力矩陀螺200的这个运动过程中，动力输出部10驱动丝杆20转动，从而使丝母安装座32沿丝杆20向上运动，丝母安装座32会拉动轴承安装座和夹持块312同步向上运动，且丝母安装座32与轴承安装座之间具有旋转自由度，此过程中，轴承安装座的凸块3132会沿着光轴500向远离力矩陀螺200的方向在滑移长孔315内滑动，同时，夹持块312会夹持力矩陀螺200的一端，带动力矩陀螺200旋转。还需要说明的是，力矩陀螺200由图3和图4 中示出的第一终了位置向图1和图2中示出的初始位置运动过程为上述零部件的反向运动过程，再次不再赘述。

同样地，图1和图2中示出的平衡系统的力矩陀螺200的处于初始位置，图5和图6中示出的平衡系统的力矩陀螺200绕第二一方向(即图中的顺时针方向)转动一定角度后到达了第二终了位置，在力矩陀螺200的这个运动过程中，动力输出部10驱动丝杆20转动，从而使丝母安装座32沿丝杆20向下运动，丝母安装座32会拉动轴承安装座和夹持块312同步向下运动，且丝母安装座32与轴承安装座之间具有旋转自由度，此过程中，轴承安装座的凸块3132会沿着光轴500向靠近力矩陀螺200的方向在滑移长孔315内滑动，同时，夹持块312 会夹持力矩陀螺200的一端，带动力矩陀螺200旋转。还需要说明的是，力矩陀螺200由图5 和图6中示出的第二终了位置向图1和图2中示出的初始位置运动过程为上述零部件的反向运动过程，再次不再赘述。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。