本实用新型专利技术涉及平衡技术领域，尤其涉及一种自平衡装置，包括陀螺组件、进动驱动部件和进动刹车部件，陀螺组件包括可转动地安装于车身上的内框体、可转动地设于内框体内部的转动体、和驱动转动体转动的动力件，内框体的转动轴线与转动体的转动轴线正交，进动驱动部件和进动刹车部件均与内框体相连接，进动驱动部件用于控制内框体转动，进动刹车部件用于锁定或松开内框体，使内框体相对车身固定或可转动。还涉及包括该自平衡装置的前后两轮车辆。能够将对车辆整车续航的影响降至最低，同时既能满足车辆停车和低速行驶时的自平衡需求，又能不影响车辆快速转弯或变道时所需的倾斜运动。影响车辆快速转弯或变道时所需的倾斜运动。影响车辆快速转弯或变道时所需的倾斜运动。
【技术实现步骤摘要】
自平衡装置及前后两轮车辆
[0001]本技术涉及平衡
，尤其涉及一种自平衡装置以及一种包括该自平衡装置的前后两轮车辆。
技术介绍
[0002]通常，在车辆上设置陀螺作为平衡装置，其平衡原理是利用陀螺的进动可以输出陀螺力矩的效应在车辆发生倾斜时修正车辆姿态，实现车辆自平衡调节，角动量是衡量陀螺平衡能力的指标。目前，对车辆上陀螺平衡装置的研究目标都是实现车辆停止、前进、后退、转弯、碰撞等各种工况下的平衡控制，这种全功能目标的实现需要很大的角动量，但是，角动量越大，陀螺尺寸重量越大，功耗也越大，最终导致陀螺的尺寸、重量、耗电都大，使得陀螺不仅成本高，并且占用车上电池空间、增加车重，严重影响车辆续航；同时，陀螺在车辆使用过程中始终保持进动运动状态，而两轮车辆在快速转弯、车辆变道等情况下，需要车身倾斜以完成相应动作，但陀螺的进动运动会阻碍车身的倾斜引发车辆失控而摔倒。目前，为实现车辆快速转弯而设计的陀螺控制算法还不成熟，不具备广泛应用并进入商业市场的条件，这也是陀螺平衡装置至今还未实现广泛应用的另一个重要原因。
[0003]现有技术中采用两个或两个以上陀螺的方案来保证实现车辆使用时全工况下的平衡控制。例如，公告号CN209852452U的技术专利公开了一种平衡装置和设置有平衡装置的车辆，由于其结构复杂，造成尺寸大、重量大、功耗大、占用电池空间大、影响车辆续航及噪声大等缺陷，以及在车辆快速转弯或变道时会对车辆所需的倾斜运动产生干扰的问题，导致实际应用未能普及，因而缺少可实施性和实用性。
技术实现思路
[0004]鉴于现有技术的上述缺陷，本技术要解决的技术问题是提供一种自平衡装置，能够将对车辆整车续航的影响降至最低，同时既能满足车辆停车和低速行驶时的自平衡需求，又能不影响车辆快速转弯或变道时所需的倾斜运动。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
[0006]本技术提供一种自平衡装置，包括陀螺组件、进动驱动部件和进动刹车部件，陀螺组件包括可转动地安装于车身上的内框体、可转动地设于内框体内部的转动体、和驱动转动体转动的动力件，内框体的转动轴线与转动体的转动轴线正交，进动驱动部件和进动刹车部件均与内框体相连接，进动驱动部件用于控制内框体转动，进动刹车部件用于锁定或松开内框体，使内框体相对车身固定或可转动。
[0007]优选地，动力件、进动驱动部件和进动刹车部件均与控制系统相连接。
[0008]优选地，动力件设于内框体上，内框体外部设有进动轴，进动轴与车身可转动地连接；进动轴内部沿轴向贯通，供动力件的电线穿过。
[0009]优选地，进动刹车部件为电控刹车部件。
[0010]优选地，进动刹车部件包括电磁制动器，电磁制动器包括转子、电磁线圈和位于转
子与电磁线圈之间的衔铁，电磁线圈与车身相连接固定，转子与内框体相连接固定或通过传动机构与内框体相连接。
[0011]优选地，电磁制动器为牙嵌式电磁制动器。
[0012]优选地，进动驱动部件包括驱动电机，驱动电机与车身相连接固定，驱动电机的转动输出端与内框体相连接固定或通过传动机构与内框体相连接。
[0013]优选地，传动机构为带轮传动机构或齿轮传动机构或链传动机构。
[0014]优选地，驱动电机为具有角度传感器的伺服电机或具有角度传感器和驱动板的伺服电机。
[0015]优选地，进动驱动部件和进动刹车部件均通过连接件与车身相连接固定，内框体可转动地支撑于连接件；连接件包括两个分别与进动驱动部件和进动刹车部件相连接的分体件，或连接件为同时与进动驱动部件和进动刹车部件相连接的外框体，陀螺组件、进动驱动部件和进动刹车部件均布置于外框体内部。
[0016]优选地，还包括用于限定内框体的转动角度范围的限位结构。
[0017]优选地，内框体为一体式的环形框架，环形框架的一侧或两侧连接有外罩，外罩与环形框架构成容置空间，或内框体包括两个相连接的壳体，两个壳体相对接构成容置空间；转动体容置于容置空间内。
[0018]优选地，进动驱动部件包括驱动电机，驱动电机与车身相连接固定，驱动电机的转动输出端与环形框架集成为一个零件；进动刹车部件包括电磁制动器，电磁制动器包括转子、电磁线圈和位于转子与电磁线圈之间的衔铁，电磁线圈与车身相连接固定，转子与环形框架集成为一个零件。
[0019]优选地，陀螺组件设有两个，两个陀螺组件的内框体的转动轴线相互平行，且两个内框体通过传动结构传动连接，两个内框体在传动结构的约束下可同时处于进动中心位置并分别绕各自的转动轴线做反向同步运动；两个陀螺组件的转动体的转动方向在两个内框体处于进动中心位置时相反，并在各自对应的内框体转动到非进动中心位置的过程中相对内框体保持不变。
[0020]本技术还提供一种前后两轮车辆，包括如上所述的自平衡装置。
[0021]优选地，还包括控制系统和用于检测车速的车速传感器，动力件、进动驱动部件、进动刹车部件和车速传感器均与控制系统相连接。
[0022]优选地，前后两轮车辆根据车速切换自平衡装置的工作状态，自平衡装置的工作状态包括陀螺组件的内框体被锁定的无进动状态和陀螺组件的内框体被松开并由进动驱动部件控制的进动平衡状态。
[0023]优选地，前后两轮车辆设有开关部件、显示部件和报警部件其中的任意一种或多种的组合，开关部件用于启动或关闭自平衡装置，显示部件用于显示自平衡装置的运行情况，报警部件用于在自平衡装置已经停止工作或将要停止工作或出现故障时发出警示。
[0024]优选地，前后两轮车辆为电动自行车或电动轻便摩托车或电动摩托车。
[0025]与现有技术相比，本技术具有显著的进步：
[0026]本技术通过进动刹车部件动作可使自平衡装置在两种工作状态之间切换：一种工作状态是进动刹车部件锁定内框体的无进动状态，此时自平衡装置不输出陀螺力矩，因而不会对行驶中的车辆造成干扰，尤其是不会影响车辆快速转弯或变道时所需的倾斜运
动；另一种工作状态是进动刹车部件松开内框体的进动平衡状态，此时由进动驱动部件控制内框体的转动，自平衡装置提供受控的陀螺力矩，可实现车辆自平衡调节。由此，本技术可以根据实际车速切换自平衡装置的工作状态，使自平衡装置仅在车辆停车和低速行驶时处于进动平衡状态，满足车辆停车和低速行驶时的自平衡需求，在车辆正常高速行驶时自平衡装置则处于无进动状态，不会对行驶中的车辆造成干扰，特别是不会对快速转弯或变道时车辆的倾斜运动造成干扰，保证了车辆高速行驶、快速转弯或变道时的安全性。同时，由于自平衡装置只需在车辆停车和低速行驶时输出进动运动的陀螺力矩来控制车辆平衡，因而不需要过大的角动量和平衡能力，因此可以采用小陀螺来实现，从而使得本技术的自平衡装置具有陀螺尺寸小、重量轻、功耗低、占用电池空间少、噪声小、成本低的优点。所以，本技术能够将对车辆整车续航的影响降至最低，同时既能满足车辆最实用的车辆停车和低速行驶时的自平衡需求，又本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自平衡装置，其特征在于，包括陀螺组件(1)、进动驱动部件(2)和进动刹车部件(3)，所述陀螺组件(1)包括可转动地安装于车身(200)上的内框体(11)、可转动地设于所述内框体(11)内部的转动体(12)、和驱动所述转动体(12)转动的动力件(13)，所述内框体(11)的转动轴线与所述转动体(12)的转动轴线正交，所述进动驱动部件(2)和所述进动刹车部件(3)均与所述内框体(11)相连接，所述进动驱动部件(2)用于控制所述内框体(11)转动，所述进动刹车部件(3)用于锁定或松开所述内框体(11)，使所述内框体(11)相对所述车身(200)固定或可转动。2.根据权利要求1所述的自平衡装置，其特征在于，所述动力件(13)、所述进动驱动部件(2)和所述进动刹车部件(3)均与控制系统相连接。3.根据权利要求1所述的自平衡装置，其特征在于，所述动力件(13)设于所述内框体(11)上，所述内框体(11)外部设有进动轴(14)，所述进动轴(14)与所述车身(200)可转动地连接；所述进动轴(14)内部沿轴向贯通，供所述动力件(13)的电线穿过。4.根据权利要求1所述的自平衡装置，其特征在于，所述进动刹车部件(3)为电控刹车部件。5.根据权利要求4所述的自平衡装置，其特征在于，所述进动刹车部件(3)包括电磁制动器(31)，所述电磁制动器(31)包括转子(311)、电磁线圈(312)和位于所述转子(311)与所述电磁线圈(312)之间的衔铁(313)，所述电磁线圈(312)与所述车身(200)相连接固定，所述转子(311)与所述内框体(11)相连接固定或通过传动机构与所述内框体(11)相连接。6.根据权利要求5所述的自平衡装置，其特征在于，所述电磁制动器(31)为牙嵌式电磁制动器。7.根据权利要求1所述的自平衡装置，其特征在于，所述进动驱动部件(2)包括驱动电机(21)，所述驱动电机(21)与所述车身(200)相连接固定，所述驱动电机(21)的转动输出端与所述内框体(11)相连接固定或通过传动机构与所述内框体(11)相连接。8.根据权利要求5或7所述的自平衡装置，其特征在于，所述传动机构为带轮传动机构或齿轮传动机构或链传动机构。9.根据权利要求7所述的自平衡装置，其特征在于，所述驱动电机(21)为具有角度传感器的伺服电机或具有角度传感器和驱动板的伺服电机。10.根据权利要求1所述的自平衡装置，其特征在于，所述进动驱动部件(2)和所述进动刹车部件(3)均通过连接件(4)与所述车身(200)相连接固定，所述内框体(11)可转动地支撑于所述连接件(4)；所述连接件(4)包括两个分别与所述进动驱动部件(2)和所述进动刹车部件(3)相连接的分体件(41)，或所述连接件(4)为同时与所述进动驱动部件(2)和所述进动刹车部件(3)相连接的外框体(42)，所述陀螺组件(1)、所述进动驱动部件(2)和所述进动刹车部件(3)均布置于所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑志成，
申请(专利权)人：上海遥享智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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