一种平衡车转动机构和平衡车

技术领域

本申请涉及智能出行领域，尤其涉及一种平衡车转动机构和平衡车。

背景技术

平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等。其运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物。

平衡车主要有独轮和双轮两类。双轮平衡车有两个车轮，运行的稳定性更强，安全性更高，且用户上手容易，是一般用户首选的平衡车产品。双轮平衡车包括两个车体、两个车轮和转动机构；两个车体之间通过转动机构连接，且至少一个车体可以相对转动机构连接；车轮远离转动机构的一侧各固定一个车轮，每个车体内均设有陀螺仪感应车体的倾斜角度，控制器根据车体的倾斜角度控制对应车轮的转速及转动方向，两个车轮配合就可以实现平衡车的前进、后退和转向等操作。

平衡车的转动机构包括中轴，以及将中轴固定到车体的固定件，固定件均采用套接方式固定中轴，中轴中间需要额外套接一个轴套结构，详情可参考公开的专利文献CN203996649U和CN105539665A。这种套接结构，中轴和轴套，轴套和固定件之间的间距不容易控制，间距过小，不容易安装，间距过大，中轴容易晃动，影响操控。

发明内容

本申请的目的是提供一种既方便安装，又能保障车体转动灵活，且中轴固定更稳定的平衡车转动机构和平衡车。

本申请公开了一种平衡车转动机构，所述平衡车包括两个车体，所述车体通过所述转动机构可转动连接，所述转动机构包括中轴和两个固定件；至少一个所述固定件与所述中轴可转动连接；所述固定件分别固定在对应的所述车体上，

与所述中轴可转动连接的所述固定件包括两个合页，两个合页设置在所述中轴的外侧面，呈轴对称设置；

每个合页包括接触板和固定板，所述接触板内表面跟所述中轴外侧面贴合，在中轴外侧面沿圆周方向转动；外表面与所述固定板固定连接；所述固定板上设有与所述车体连接固定的第一固定结构；

所述中轴上设有限定所述合页旋转角度的限位结构。

进一步的，所述限位结构包括设置在所述中轴外侧面的两个盖板，两个盖板轴对称设置在所述中轴外侧面；

两个盖板环绕所述中轴外侧面形成两个轴对称设置的第一凹槽；

所述第一凹槽包括临近中轴端部的第一端面；以及远离所述中轴端部的第二端面；所述中轴对应第一端面设有可拆卸的第一阻拦结构；所述中轴对应第二端面设有第二阻拦结构；所述接触板嵌入所述第一凹槽内；所述接触板的宽度小于所述第一凹槽的底部宽度。

中轴承担两个车体的重量，强度高，在中轴上设置限位结构稳定性较好。而通过盖板的方式形成第一凹槽，不需要在中轴上开槽，以免降低中轴的承重能力，另外，这种方式形成的第一凹槽，沿中轴轴向方向延伸，接触板嵌入第一凹槽后，第一凹槽的两侧面用来限定合页旋转角度，而且是沿中轴的轴向整体进行限位，旋转到限位位置时，合页和第一凹槽对应的侧面整体接触，撞击产生的冲击力可以均匀扩散到整个合页，对车体整体的振动较小，可以让平衡车行驶更平稳。

进一步的，所述第一凹槽的开口宽度小于底部宽度；所述接触板从所述第一端面嵌入所述第一凹槽内；所述固定板从所述第一凹槽的开口处穿出；当合页旋转到限位位置时，所述固定板跟第一凹槽的开口的侧面接触。

采用这一技术方案，接触板嵌入凹槽后，无法直接从垂直于中轴径向方向脱离，在平衡车振动较大时，接触板也不会从第一凹槽内跳脱，稳定性更好。车体正转和反转到达限位位置都是跟固定板接触，对车体的产生的冲击效果基本一致，对用户的触感没有明显的区别，用户的操控感较好。

进一步的，所述第一凹槽的开口宽度小于底部宽度；所述接触板从所述第一端面嵌入所述第一凹槽内；所述固定板从所述第一凹槽的开口处穿出；当合页旋转到限位位置时，所述接触板跟第一凹槽的底部的侧面接触。采用这一技术方案，接触板嵌入凹槽后，无法直接从垂直于中轴径向方向脱离，在平衡车振动较大时，接触板也不会从第一凹槽内跳脱，稳定性更好。合页旋转到限位位置时，接触板先与第一凹槽的底部的侧面撞击，产生的冲击力先在接触板上进行消耗，然后传到到固定板上，最后再传导到车体，对车体造成的影响较小，平衡车在行驶过程中会更平稳。

进一步的，所述第一凹槽的开口宽度小于底部宽度；所述接触板从所述第一端面嵌入所述第一凹槽内；所述固定板从所述第一凹槽的开口处穿出；当合页旋转到限位位置时，所述固定板跟第一凹槽的开口的侧面接触，并且所述接触板跟第一凹槽的底部的侧面接触。可以综合上述两种旋转限位结构的优点。

进一步的，所述第一凹槽的开口宽度等于所述第一凹槽的底部宽度；所述接触板从所述第一凹槽的开口沿中轴径向方向嵌入第一凹槽内。采用这一技术方案，合页的安装更便利，直接沿中轴径向方向垂直拆装即可，可以提高生产效率。

进一步的，所述第一阻拦结构包括卡簧(垫片)；所述中轴在所述第一凹槽的第一端面对应位置设有环形槽，所述卡簧嵌入环形槽内固定；所述第二阻拦结构包括环绕中轴设置的凸环，所述凸环位于两个所述固定件之间，所述凸环的环面部分覆盖所述第一凹槽的第二端面。

进一步的，所述限位结构包括设置在所述中轴外侧面的两个凸台，所述凸台轴对称设置，所述接触板上设有第二凹槽；所述凸台嵌入所述第二凹槽内。采用这一技术方案，凸台增加了中轴的壁厚，增强了中轴的承重性能。

进一步的，所述中轴包括连接轴和轴套，所述轴套通过锁紧件与连接轴固定连接；所述轴套套设在中轴的一端；所述限位结构包括设置在所述轴套外侧面的两个盖板，两个盖板轴对称设置在所述中轴外侧面；

两个盖板环绕所述轴套外侧面形成两个轴对称设置的第一凹槽；

所述第一凹槽包括临近中轴端部的第一端面；以及远离所述中轴端部的第二端面；所述连接轴对应第一端面设有可拆卸的第一阻拦结构；所述中轴对应第二端面设有第二阻拦结构；所述接触板嵌入所述第一凹槽内；所述接触板的宽度小于所述第一凹槽的底部宽度。采用这一技术方案，将中轴拆分成两个部件，方便加工。

本申请还公开一种平衡车，平衡车包括两个车体，其特征在于，所述车体通过上述的平衡车的转动机构可转动连接。

进一步的，所述车体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体盖合形成所述车体的容纳空间；所述第一壳体和所述第二壳体采用塑料制成；所述第一壳体对应所述固定板位置设有第二固定结构；所述第二固定结构内部镂空，包括多个网格状排列的加强板和固定柱；所述第二固定结构表面形成第一安装平面和第二安装平面，两个安装平面之间通过弧形面过渡连接；

两个所述合页的固定板分别固定在所述第一安装平面和所述第二安装平面；所述弧形面与所述中轴的外侧面贴合；

所述固定柱设置在所述第一安装平面和所述第二安装平面对应区域，并与所述加强板固定连接；所述第一固定结构为通孔，与所述固定柱一一对应设置，所述固定板通过螺丝固定在所述固定柱上。

现有的中轴都是套接固定，即中轴固定结构完全环绕中轴的外侧面。接触面积过大，转动时摩擦力大，因此需要在中轴上额外增加轴套以提高转动的灵活性。本申请将可转动连接的固定件分成两个合页，合页通过接触板跟中轴的外侧面贴合，相对中轴形成一种非闭合的夹持固定方式。相比套接方式，接触面积小，不需要增加轴套也能保障车体转动的灵活性。另外，两个合页采用分体式结构，只要让接触板和中轴外侧面贴合即可，工艺难度相比套接后让中轴、轴套、固定件第一固定件之间同时贴合低很多，普通的加工精度完全能满足这一需求。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请实施例平衡车的整体结构示意图；

图2是本申请实施例平衡车的分解结构示意图；

图3是本申请实施例平衡车的转动机构的结构示意图；

图4是本申请实施例第一种转动机构的分解示意图；

图5是本申请实施例第一种转动机构的俯视示意图；

图6是图5沿A-A方向的第一实施方式的剖面示意图；

图7是图5沿A-A方向的第二实施方式的剖面示意图；

图8是图5沿A-A方向的第三实施方式的剖面示意图；

图9是图5沿A-A方向的第四实施方式的剖面示意图；

图10是本申请实施例第二种转动机构的俯视示意图；

图11是本申请实施例第二种转动机构的俯视示意图；

图12是图11沿A-A方向的剖面示意图；

图13是本申请实施例第一壳体的结构示意图；

图14是图13中A区域的局部放大示意图。

其中，100、车体；110、第一壳体；111、第二固定结构；112、加强板；113、固定柱；114、第一安装平面；115、第二安装平面；116、弧形面；120、第二壳体；200、转动机构；210、中轴；210a、连接轴；210b、轴套；211、第一阻拦结构；211a、卡簧；211b、垫片；211c、环形槽；212、第二阻拦结构；212a、凸环；211、限位结构；220、固定件；221、第一固定件；222、第二固定件；300、合页；310、接触板；320、固定板；321、第一固定结构；321a、通孔；201、盖板；202、第一凹槽；202a、第一端面；202b、第二端面；202c、第一凹槽的开口；202d、第一凹槽的底部；203、凸台；204、第二凹槽；205、锁紧件；205a、螺丝；205b、螺纹孔；310、硅胶脚垫；320、脚垫支架；330、脚垫控制盒；340、主板；350、电池；360、电池卡扣；370、车轮。

具体实施方式

需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。

如图1-2所示，本实施方式公开的平衡车包括两个车体100，所述车体100通过平衡车的转动机构200可转动连接；车体100远离转动机构200的一侧设有车轮370，车轮370内设有轮毂电机和霍尔传感器；所述车体100包括第一壳体110和第二壳体120，所述第一壳体110和所述第二壳体120盖合形成所述车体100的容纳空间；所述第一壳体110和所述第二壳体120采用塑料制成。

第一壳体110外表面对应两踏板的位置设有凹陷区域，凹陷区域内设有脚垫支架320，脚垫支架320上方设有硅胶脚垫310；车体100内部对应脚垫支架320下方设有脚垫控制盒330，用于检测用户是否踩到硅胶脚垫310。两个车体100内各有一块主板340，其中一个车体100内放置有电池350，电池通过电池卡扣360固定到车体100内。

主板340上设有陀螺仪，可以检测车体100的倾斜角度；主板340采集陀螺仪和霍尔传感器的数据，用于驱动对应的车轮内的轮毂电机转动。

所述转动机构200包括中轴210和两个固定件220；其中，第一固定件221与所述中轴210可转动连接；第二固定件222与中轴210固定连接。所述第一固定件221分别固定在对应的所述车体100上，所述第一固定件221包括两个合页300，两个合页300设置在所述中轴210的外侧面，呈轴对称设置。

每个合页300包括接触板310和固定板320，所述接触板310内表面跟所述中轴210外侧面贴合，在中轴210外侧面沿圆周方向转动；外表面与所述固定板320固定连接；所述固定板320上设有与所述车体100连接固定的第一固定结构321。所述中轴210上设有限定所述合页300旋转角度的限位结构211。

现有的中轴210都是套接固定，即中轴210固定结构完全环绕中轴210的外侧面。接触面积过大，转动时摩擦力大，因此需要在中轴210上额外增加轴套210b以提高转动的灵活性。本申请将第一固定件221分成两个合页300，合页300通过接触板310跟中轴210的外侧面贴合，相对中轴210形成一种非闭合的夹持固定方式。相比套接方式，接触面积小，不需要增加轴套210b也能保障车体100转动的灵活性。另外，两个合页300采用分体式结构，只要让接触板310和中轴210外侧面贴合即可，工艺难度相比套接后让中轴210、轴套210b、第一固定件221之间同时贴合低很多，普通的加工精度完全能满足这一需求。进一步的，可以在接触板310和中轴210的接触面之间加润滑油，即便接触板310和中轴210外侧面接触比较紧密，对旋转的阻力影响很小，对加工精度的要求可以进一步降低。

中轴210内部为中空的结构，与两边的车体100内部连通，电池和主板的线路通过中轴210内部链接两边车体100的电控部件。

当然，本申请中，第二固定件222也可以替换成第一固定件221，即转动机构200跟两车体100均采用可转动连接，操控更为灵活。

如图3和4所示，限位结构211包括设置在所述中轴210外侧面的两个盖板201，两个盖板201轴对称设置在所述中轴210外侧面；每个盖板201内表面中间区域与所述中轴210外侧面固定连接，两侧的内表面与所述中轴210外侧面之间留有间隙，因此，两个盖板201环绕所述中轴210外侧面形成两个轴对称设置的第一凹槽202；进一步的，盖板201和中轴210一体成型，固定强度更高，也可以省略盖板201的装配工序，提高生产效率。

所述第一凹槽202包括临近中轴210端部的第一端面202a；以及远离所述中轴210端部的第二端面202b；所述中轴210对应第一端面202a设有可拆卸的第一阻拦结构211；所述中轴210对应第二端面202b设有第二阻拦结构212；所述接触板310嵌入所述第一凹槽202内；所述接触板310的宽度小于所述第一凹槽的底部202d宽度。中轴210承担两个车体100的重量，强度高，在中轴210上设置限位结构211稳定性较好。而通过盖板201的方式形成第一凹槽202，不需要在中轴210上开槽，以免降低中轴210的承重能力，另外，这种方式形成的第一凹槽202，沿中轴210轴向方向延伸，接触板310嵌入第一凹槽202后，第一凹槽202的两侧面用来限定合页300旋转角度，而且是沿中轴210的轴向整体进行限位，旋转到限位位置时，合页300和第一凹槽202对应的侧面整体接触，撞击产生的冲击力可以均匀扩散到整个合页300，对车体100整体的振动较小，可以让平衡车行驶更平稳。第一阻拦结构和第二阻拦结构可以防止合页从中轴的轴向方向滑出。

第一阻拦结构211包括卡簧211a；所述中轴210在所述第一凹槽202的第一端面202a对应位置设有环形槽211c，所述卡簧211a嵌入环形槽211c内固定。为提高限位效果，可以在卡簧211a和第一凹槽202的第一端面202a之间增加垫片211b。所述第二阻拦结构212包括环绕中轴210设置的凸环212a，所述凸环212a位于两个所述固定件220之间，所述凸环212a的环面部分覆盖所述第一凹槽202的第二端面202b。

第一凹槽202的横截面形状有以下两种方式：

如图5和6所示，第一凹槽的开口202c宽度小于底部宽度；所述接触板310从所述第一端面202a嵌入所述第一凹槽202内；所述固定板320从所述第一凹槽的开口202c处穿出。采用这一技术方案，接触板310嵌入凹槽后，无法直接从垂直于中轴210径向方向脱离，在平衡车振动较大时，接触板310也不会从第一凹槽202内跳脱，稳定性更好。

这种结构的第一凹槽202可以利用第一凹槽的开口202c的两侧面和固定板320实现旋转限位，具体来说，所述合页300旋转时，所述固定板320在所述第一凹槽的开口202c宽度范围内移动，当合页300旋转到限位位置时，所述固定板320跟第一凹槽的开口202c的侧面接触；此时，接触板310跟第一凹槽的底部202d的两侧面不接触。采用这一技术方案，车体100正转和反转到达限位位置都是跟固定板320接触，对车体100的产生的冲击效果基本一致，对用户的触感没有明显的区别，用户的操控感较好。

当然，也可以利用第一凹槽的底部202d的两侧面和接触板310进行旋转限位。即合页300旋转时，所述接触板310在所述第一凹槽的底部202d宽度范围内移动。当合页300旋转到限位位置时，所述接触板310跟第一凹槽的底部202d的侧面接触，此时，固定板320跟第一凹槽的开口202c的两侧面不会接触。采用这一技术方案，合页300旋转到限位位置时，接触板310先与第一凹槽的底部202d的侧面撞击，产生的冲击力先在接触板310上进行消耗，然后传到到固定板320上，最后再传导到车体100，对车体100造成的影响较小，平衡车在行驶过程中会更平稳。进一步的，第一凹槽的底部202d侧面和接触板310对应的接触面均为弧面，可以让冲击力扩散更为均匀。

如果制作工艺精度有保障，可以综合上述两种旋转限位的方式，即同时利用第一凹槽的开口和底部的两侧面进行旋转限位。即当合页300旋转到限位位置时，固定板320跟第一凹槽的开口202c的侧面，以及接触板310跟第一凹槽的底部202d的侧面均接触。这样就能综合两者限位方式的优点，限位效果更佳。

图5和7所示为另一种第一凹槽202横截面形状，所述第一凹槽的开口202c宽度等于所述第一凹槽的底部202d宽度；所述接触板310从所述第一凹槽的开口202c嵌入第一凹槽202内。此时，利用第一凹槽的底部202d的两侧面和接触板310进行旋转限位，即合页300旋转时，所述接触板310在所述第一凹槽的底部202d宽度范围内移动。采用这一技术方案，合页300的安装更便利，直接沿中轴210径向方向垂直拆装即可，可以提高生产效率。

图5和8所示公开了另一种限位结构211。所述限位结构211包括设置在所述中轴210外侧面的两个凸台203，所述凸台203轴对称设置，所述接触板310上设有第二凹槽204；所述凸台203嵌入所述第二凹槽204内；所述凸台203的宽度小于所述第二凹槽204的底部宽度。采用这一技术方案，凸台203增加了中轴210的壁厚，增强了中轴210的承重性能。进一步的，所述第二凹槽204的开口宽度小于底部宽度；所述凸台203根部跟所述中轴210固定连接，所述凸台203顶部嵌入所述第二凹槽204内固定；所述凸台203顶部宽度大于所述第二凹槽204的开口宽度，小于所述第二凹槽204的底部宽度。参考上述实施方式，可以利用第二凹槽204的开口和底部的侧面进行旋转限位，在此不再赘述。

当然，第二凹槽204也可以采用图9所示的结构，第二凹槽204的开口和底部等宽，方便从径向安装合页300。

图10-12所示为另一种转动结构的结构，跟图3实施方式不同的是，所述中轴210包括连接轴210a和轴套210b，所述轴套210b通过锁紧件205与连接轴210a固定连接；锁紧件205包括螺丝205a。盖板201跟轴套210b一体成型，其中一块盖板201上设有两个螺纹孔205b，轴套210b套设到中轴210上后，通过螺丝嵌入螺纹孔，将轴套210b固定到中轴210上。同理，第二固定件222与中轴210也通过螺丝固定的方式固定到中轴210上。其他结构细节参考上述实施方式，在此不再赘述。采用这一技术方案，将中轴210拆分成两个部件，方便加工。

图13和14所示为第一壳体110跟转动结构的配合结构。所述第一壳体110对应所述固定板320位置设有第二固定结构111；所述第二固定结构111内部镂空，包括多个网格状排列的加强板112和固定柱113；所述第二固定结构111表面形成第一安装平面114和第二安装平面115，两个安装平面之间通过弧形面116过渡连接；

两个所述合页300的固定板320分别固定在所述第一安装平面114和所述第二安装平面115；所述弧形面116与所述中轴210的外侧面贴合；

所述固定柱113设置在所述第一安装平面114和所述第二安装平面115对应区域，并与所述加强板112固定连接；所述第一固定结构321为通孔321a，与所述固定柱113一一对应设置，所述固定板320通过螺丝固定在所述固定柱113上。

采用这一技术方案，通过网格状的加强板112可以跟固定板320和中轴210的外侧面充分接触，转动机构200产生的应力能均匀分散到各加强板112中，使得第一壳体110本身的强度足以支撑转动机构200传导的压力。固定柱113设置在加强板112的交叉处，可以在各方向得到加强板112的支撑，也能满足螺丝固定的强度要求。这样，车体100就不需要额外增加金属材质的框体用来固定转动结构，既节约了成本，还能降低平衡车整体重量，携带方便且提高了电池的续航能力。

以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。