專利名稱：彈性復位機構及其自平衡兩輪車轉向裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及彈性復位機構以及轉向裝置，尤其涉及ー種用于自平衡電動兩輪車轉向裝置的彈性復位機構及其轉向裝置。
背景技術：
目前，自平衡電動兩輪車的轉向裝置主要有兩種操作結構，ー種是擺動式，另外ー種是轉動式。在擺動式的轉向裝置中，轉軸水平地設置在支撐平臺上，轉軸的一端與ー擺桿相連，操作者在轉向時操縱設置于擺桿上端的把手帶動擺桿從初始的中間位置向左或向右擺動，進而帶動與該擺桿相連的水平轉軸由初始位置圍繞該水平轉軸的中軸線沿順時針方向或逆時針方向轉動，通過檢測裝置檢測到該水平轉軸轉動角度的大小，并將反映該轉動角度變化量的檢測信號發送至該自平衡兩輪車的控制系統，從而控制該車輛的轉向。在轉動式的轉向裝置中，轉軸豎立在支撐平臺上，操作者在轉向時通過手或腿的操作帶動設置于轉軸上端的把手向順時針方向或逆時針方向轉動，進而帶動與該把手相連的轉軸由初 始位置圍繞該轉軸的中軸線沿順時針方向或逆時針方向轉動，通過檢測裝置檢測到該轉軸轉動角度的大小，并將反映該轉動角度變化量的檢測信號發送至該自平衡兩輪車的控制系統，從而控制該車輛的轉向。在上述的兩種轉向裝置中，都需要考慮在操作者撤銷施加給轉向裝置的轉動カ矩后、能夠使該轉向裝置的轉軸以及把手或擺桿自動回復到初始位置的復位問題。在現有的擺動式轉向裝置中，雖然設有彈性復位機構，但存在著結構復雜、不耐用的缺點。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種當驅使轉軸轉動的カ矩消除后、能夠使轉軸復位到初始位置的彈性復位機構，該彈性復位機構結構簡單，堅固耐用。本發明所要解決的進ー步的技術問題在于提供一種采用了上述彈性復位機構的自平衡兩輪車轉向裝置，在操作者撤銷施加給自平衡兩輪車的轉向裝置的轉動カ矩后，該自平衡兩輪車的轉向裝置的把手或擺桿可自動復位到初始位置。本發明提供了ー種彈性復位機構，包括轉軸和機架；其特點是，該彈性復位機構還包括彈性復位元件；轉軸的外周面上設有凹槽；彈性復位元件的一端固定在機架上，另ー端伸入凹槽內；當轉軸由ー初始位置轉動時，會帶動該彈性復位元件彎曲變形；當驅使該轉軸轉動的カ矩消除后，該彈性復位元件產生的彈性復位力會帶動該轉軸復位到所述的初始位置。上述的彈性復位機構，其中，所述的彈性復位元件為可彈性彎曲變形的板或棒，所述的板或棒由金屬、塑料或者橡膠制成。上述的彈性復位機構，其中，彈性復位元件為鋼板彈簧，鋼板彈簧包括疊放的多塊鋼片，該多塊鋼片包括一主鋼片和相互對稱地分別設置于該主鋼片兩側的多塊副鋼片；主鋼片和副鋼片的一端固定在機架上，主鋼片的另一端伸入轉軸的凹槽內。
上述的彈性復位機構，其中，機架包括機架本體和設置在機架本體上的一對凸耳；彈性復位元件的一端嵌設在該ー對凸耳之間，并通過螺紋緊固件與該ー對凸耳相連。上述的彈性復位機構，其中，轉軸水平地安裝于機架上。上述的彈性復位機構，其中，機架包括機架本體和設置在機架本體上的軸承座，轉軸上套設有軸承，該軸承安裝在軸承座上。上述的彈性復位機構，其中，在機架本體上設有ー對軸承座，在轉軸上套設有ー對軸承，該ー對軸承分別安裝在該ー對軸承座上。本發明還提供了ー種自平衡兩輪車的轉向裝置，該轉向裝置包括把手和彈性復位機構；其中，該彈性復位機構包括轉軸、機架和彈性復位元件；轉軸的外周面上設有凹槽；彈性復位元件的一端固定在機架上，另一端伸入凹槽內；當轉軸由ー初始位置轉動時，會帶動該彈性復位元件彎曲變形；當驅使該轉軸轉動的カ矩消除后，該彈性復位元件產生的彈性復位カ會帶動該轉軸復位到所述的初始位置；其中，轉軸豎立在自平衡兩輪車的支撐平 臺上，把手與轉軸的上端連接，并可帶動轉軸圍繞該轉軸的中軸線轉動；該彈性復位機構的機架為該自平衡兩輪車的車架，所述的車架設置在支撐平臺上。本發明還提供了ー種自平衡兩輪車轉向裝置，該轉向裝置包括擺桿和彈性復位機構；其中，該彈性復位機構包括轉軸、機架和彈性復位元件；轉軸的外周面上設有凹槽；彈性復位元件的一端固定在機架上，另一端伸入凹槽內；當轉軸由ー初始位置轉動時，會帶動該彈性復位元件彎曲變形；當驅使該轉軸轉動的カ矩消除后，該彈性復位元件產生的弾性復位カ會帶動該轉軸復位到所述的初始位置；其中，擺桿與轉軸的一端連接，并可帶動轉軸圍繞該轉軸的中軸線轉動；該彈性復位機構的機架為該自平衡兩輪車的支撐平臺，轉軸水平地安裝于支撐平臺上。上述的自平衡兩輪車的轉向裝置，其中，支撐平臺包括支撐平臺本體和設置在支撐平臺本體上的軸承座，轉軸上套設有軸承，該軸承安裝在軸承座上。本發明具有以下優點
1、本發明的彈性復位機構主要通過ー彈性復位元件提供的彈性變形力實現轉軸的復位。當轉軸由初始位置向順時針方向及逆時針方向轉動時，會帶動該彈性復位元件向ー側彎曲變形；當驅使該轉軸轉動的カ矩消除后，該彈性復位元件所產生的彈性復位力會帶動該轉軸復位到初始位置。該彈性復位元件可拆卸地固定在機架上，結構簡単，并且容易制造及安裝；
2、本發明采用鋼板彈簧作為彈性復位元件，更加堅固耐用，并且復位控制精度高。
圖I是采用本發明的彈性復位機構的自平衡兩輪車一個實施例的總體示意圖。圖2是圖I的局部放大示意圖，示出了本發明彈性復位機構的ー個實施例。圖3是圖2的A-A方向剖面示意圖。圖4是本發明彈性復位機構的另一個實施例的剖面結構示意圖。圖5是圖4的A-A方向剖面示意圖，其中，擺桿處于初始位置。圖6是圖4的A-A方向剖面示意圖，其中，擺桿處于擺動位置。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作出進ー步說明。圖I示出了ー種采用轉動式轉向裝置的自平衡兩輪車100的整體結構示意圖。圖2是圖I的P部分的局部放大示意圖。圖3是圖2的A-A方向剖面示意圖。參考圖I至圖3。根據本發明一實施例的彈性復位機構包括轉軸I、機架2和彈性復位元件3。轉軸I豎立在該自平衡兩輪車100的支撐平臺110上，轉軸I的上端與自平衡兩輪車的把手120相連，并可在把手120的帶動下圍繞該轉軸的中軸線10轉動。在本實施例中，機架2為自平衡兩輪車的車架，車架設置在支撐平臺110上。轉軸I可以是ー實心軸或一管狀體。轉軸I的外周面上設有凹槽11。彈性復位元件3的一端固定在機架2上，另一端伸入凹槽11內。伸入凹槽11內的彈性復位元件3的另一端可以與凹槽壁連接或者不連。
彈性復位元件可采用可彈性彎曲變形的板或棒，板或棒由金屬、塑料、橡膠等材料制成。在一具體實施方式
中，彈性復位元件3可采用鋼板彈簧。該鋼板彈簧包括疊放的多塊鋼片，該多塊鋼片包括一主鋼片31和相互對稱地分別設置于該主鋼片31兩側的多塊副鋼片32 ;主鋼片31和副鋼片32的一端固定在機架2上，主鋼片31的另一端伸入轉軸的凹槽11內。機架2包括機架本體21、設置在機架本體21上的一對凸耳22以及設置在機架本體上的一對軸承座23。鋼板彈簧3的一端嵌設在該一對凸耳22之間，并通過螺紋緊固件與該ー對凸耳22相連。該螺紋緊固件可采用螺栓41，在鋼板彈簧以及一對凸耳22上均設有通孔，螺栓41穿過鋼板彈簧以及一對凸耳上的通孔，與螺母42連接，使鋼板彈簧與機架2之間實現了可拆卸式連接。轉軸I上套設有一對軸承(圖中未示出)，該ー對軸承分別安裝在一對軸承座23上。在另ー實施方式中，該鋼板彈簧也可僅由ー塊彈性鋼片組成。當操作者要操作自平衡電動兩輪車向ー側方向轉彎時，可將把手120向該側方向轉動，從而對與把手120相連的轉軸I施加ー轉動カ矩，轉軸I可從ー初始位置向順時針方向或逆時針方向轉動，一端伸入凹槽內的彈性復位元件3因轉軸的轉動且另一端被固定而朝ー側方向發生彎曲變形。當操作者松開把手120、驅使轉軸I轉動的力矩消除后，轉軸I在彈性復位元件3的彈性復位力的作用下可以復位到原來的初始位置，并同時帶動把手120回轉至初始位置，同時彎曲的彈性復位元件也恢復原狀。圖4至圖6示出了根據本發明又一實施例的應用于擺動式轉向裝置的彈性復位機構的結構示意圖。根據本發明另ー實施例的彈性復位機構包括轉軸la、機架2a和彈性復位元件3a。在該實施例中，機架2a為自平衡兩輪車的支撐平臺。轉軸Ia水平地安裝于機架2a上，轉軸的一端與擺動式轉向裝置的擺桿5固定連接，并可在擺桿5的帶動下圍繞該轉軸的中軸線IOa轉動。轉軸Ia的外周面上設有凹槽11a。彈性復位元件3a的一端固定在機架2上，另一端伸入凹槽Ila內。彈性復位元件3a可采用鋼板彈簧。鋼板彈簧包括疊放的多塊鋼片，該多塊鋼片包括一主鋼片31a和相互對稱地分別設置于該主鋼片31a兩側的多塊副鋼片32a ;主鋼片31a和副鋼片32a的一端固定在機架2a上，主鋼片31a的另一端伸入轉軸的凹槽Ila內。機架2a包括機架本體21a、設置在機架本體21a上的一對凸耳22a以及設置在機架本體上的一對軸承座23a。鋼板彈簧3a的一端嵌設在該一對凸耳22a之間，并通過螺紋緊固件與該ー對凸耳22a相連。該螺紋緊固件可采用螺栓41a，在鋼板彈簧以及一對凸耳22a上均設有通孔，螺栓41a穿過鋼板彈簧以及一對凸耳上的通孔，與螺母42a連接，使鋼板彈簧與機架2a之間實現了可拆卸式連接。轉軸Ia上套設有一對軸承(圖中未示出)，該ー對軸承分別安裝在一對軸承座23a上。當操作者要操作自平衡兩輪車向ー側方向轉彎時，可將擺桿5向該側方向擺動，從而對與擺桿5相連的轉軸Ia施加一轉矩，使轉軸Ia從初始位置向順時針方向或逆時針方向轉動，一端伸入凹槽內的彈性復位元件3a因轉軸的轉動且另一端被固定而朝ー側方向發生彎曲變形。當操作者松開擺桿5、驅使轉軸Ia轉動的力矩消除后，轉軸Ia在彈性復位元件3a的彈性復位力的作用下可以復位到原來的初始位置，并同時帶動擺桿5回至初始 的中間位置，同時彎曲的彈性復位元件也恢復原狀。
權利要求
1.ー種彈性復位機構，包括轉軸和機架；其特征在于，該彈性復位機構還包括彈性復位元件；所述轉軸的外周面上設有凹槽；所述彈性復位元件的一端固定在所述的機架上，另一端伸入所述的凹槽內； 當轉軸由ー初始位置轉動時，會帶動該彈性復位元件彎曲變形；當驅使該轉軸轉動的力矩消除后，該彈性復位元件產生的彈性復位力會帶動該轉軸復位到所述的初始位置。
2.如權利要求I所述的彈性復位機構，其特征在于，所述的彈性復位元件為可彈性彎曲變形的板或棒，所述的板或棒由金屬、塑料或者橡膠制成。
3.如權利要求I所述的彈性復位機構，其特征在于，所述的彈性復位元件為鋼板彈簧，所述的鋼板彈簧包括疊放的多塊鋼片，該多塊鋼片包括一主鋼片和相互對稱地分別設置于該主鋼片兩側的多塊副鋼片；所述主鋼片和所述副鋼片的一端固定在所述的機架上，所述主鋼片的另一端伸入轉軸的凹槽內。
4.如權利要求I或2或3所述的彈性復位機構，其特征在于，所述的機架包括機架本體和設置在機架本體上的ー對凸耳；所述彈性復位元件的一端嵌設在該ー對凸耳之間，并通過螺紋緊固件與該ー對凸耳相連。
5.如權利要求I所述的彈性復位機構，其特征在于，所述的轉軸水平地安裝于所述的機架上。
6.如權利要求I或5所述的彈性復位機構，其特征在于，所述的機架包括機架本體和設置在機架本體上的軸承座，所述的轉軸上套設有軸承，該軸承安裝在所述的軸承座上。
7.如權利要求6所述的彈性復位機構，其特征在于，在所述機架本體上設有ー對軸承座，在所述轉軸上套設有ー對軸承，該ー對軸承分別安裝在該ー對軸承座上。
8.ー種自平衡兩輪車轉向裝置，其特征在干，該轉向裝置包括把手和如權利要求I至4中任何一項所述的彈性復位機構； 其中，該彈性復位機構的轉軸豎立在自平衡兩輪車的支撐平臺上，所述的把手與轉軸的上端連接，并可帶動所述轉軸圍繞該轉軸的中軸線轉動；該彈性復位機構的機架為該自平衡兩輪車的車架，所述的車架設置在所述的支撐平臺上。
9.ー種自平衡兩輪車轉向裝置，其特征在于，該轉向裝置包括擺桿和如權利要求I至4中任何一項所述的彈性復位機構； 其中，所述的擺桿與所述彈性復位機構的轉軸的一端連接，并可帶動所述轉軸圍繞該轉軸的中軸線轉動；該彈性復位機構的機架為該自平衡兩輪車的支撐平臺，所述的轉軸水平地安裝于所述的支撐平臺上。
10.如權利要求9所述的自平衡兩輪車轉向裝置，其特征在于，所述的支撐平臺包括支撐平臺本體和設置在支撐平臺本體上的軸承座，所述的轉軸上套設有軸承，該軸承安裝在所述的軸承座上。
全文摘要
本發明公開了一種彈性復位機構，包括轉軸、機架和彈性復位元件；轉軸的外周面上設有凹槽；彈性復位元件的一端固定在機架上，另一端伸入凹槽內；當轉軸由一初始位置轉動時，會帶動該彈性復位元件彎曲變形；當驅使該轉軸轉動的力矩消除后，該彈性復位元件產生的彈性復位力會帶動該轉軸復位到所述的初始位置。本發明還公開了采用上述的彈性復位機構的自平衡兩輪車轉向裝置。本發明的彈性復位機構在操作者撤銷施加給自平衡兩輪車的轉向裝置的轉動力矩后，能夠使自平衡兩輪車的轉向裝置自動復位到初始位置，該彈性復位機構結構簡單，堅固耐用。
文檔編號B62K3/00GK102826148SQ20121036693
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者吳家宸, 陳養彬 申請人:上海新世紀機器人有限公司